JP2015014863A - 冗長化した安全装置の処理を同期化させる装置およびシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 安全装置に割り込み使用制限がある場合であっても、複雑な処理や、特別な装置を追加することなく、簡単な構成により冗長化された安全装置の同期を取る。
【解決手段】 マスタ同期信号出力部１０３は、マスタ安全装置の安全処理の処理周期に同期したマスタ同期信号を信号線３Ａ−３−２に出力する。スレーブ安全装置３Ａ−３−３Ａにおいて、スレーブタイマ２０１は、当該スレーブ安全装置の安全処理の処理周期の計時を繰り返す。スレーブ処理起動部２０２は、スレーブタイマ２０１が処理周期の計時を行う毎に当該スレーブ安全装置の安全処理を起動する。同期化制御部２０３は、信号線３Ａ−３−２にマスタ同期信号が出力された時点のスレーブタイマ２０１のタイマ値に基づいてスレーブタイマ２０１に計時させる処理周期を増加または減少させ、当該スレーブ安全装置の安全処理の処理周期をマスタ同期信号に同期させる。
【選択図】図２

Description

この発明は、冗長化された複数の安全装置を含む安全ドライブ装置およびそのような安全ドライブ装置を複数備えた安全ドライブシステムに関する。

冗長化した複数の安全装置を用い、各々の安全装置にコントローラからの安全指令を与えて安全制御を行わせる安全ドライブ装置がある。また、この種の安全ドライブ装置には、更に安全性能を高めるために、複数の安全装置が互いの状態を相互にチェックして、状態が一致しない場合に安全制御を行うようにしたものがある。そして、従来技術としては、複数の安全装置間で同期を取らずに安全制御する方法が一般的である（特許文献１）。また、２つの安全装置の状態が一致しなかった場合に、安全装置間で再照合する場合の時間を最短にして、出力遅れを最小にする提案もなされている（特許文献２）。複数の安全装置間の同期を取る技術としては、例えば複数サーボ装置での同期を取る方法として、同期基準信号を上位コントロール装置から出力し、下位サーボ装置ではその同期基準信号を同期補正割込みとして使用し、サーボ装置内部の定周期カウンタ値を修正して同期補正する方法が提案されている（特許文献３）。

特開２０１０−２３４４９５号公報 特開２０１１−１２３７５６号公報 特開２００２−１０８４１４号公報

ところで、特許文献１および２に開示されているように冗長化した複数の安全装置間で同期を取らない場合、安全装置の電源投入の時間差や、安全装置間の動作クロックのばらつきにより、各安全装置の周期処理は非同期で動く。しかし、安全制御レベルを高めるために、各安全装置間で互いの状態の一致確認をする必要がある。この場合、安全装置間で同期していないと、ウエイト時間をおいてからでないと状態一致の確認を正しくすることができないため、非常時の安全制御が遅れる。このため、安全制御が実行されるまでの遅れ分の非安全時間が生じることになり、安全性を確保することが困難である。そこで、特許文献３に開示されているように、上位装置からの同期基準信号を割込み入力として安全装置に与えて同期補正をする方法も考えられる。しかし、安全装置では、安全機能を高める目的から、割込み使用を制限する場合がある。この場合、同期基準信号割込みを使えないことが多い。また、仮に同期基準信号割込みを使用することができる場合でも、ノイズによる誤った割込みが発生した場合、当該ノイズに同期合わせすることになり、正規の同期基準信号とのずれが大きくなってしまい、同期が取れなくなるもしくは同期が取れるまでに多くの時間を要することがある。

この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、安全装置に割り込み使用制限がある場合であっても、複雑な処理や、特別な装置を追加することなく、簡単な構成により冗長化された安全装置の同期を取る技術的手段を提供することを目的としている。

好ましい態様において、この発明による安全ドライブ装置は、マスタ安全装置とスレーブ安全装置とからなる複数の安全装置を有し、前記複数の安全装置が共通の機器を対象とした周期的な安全処理を繰り返す安全ドライブ装置において、前記マスタ安全装置と前記スレーブ安全装置は信号線を介して接続され、前記マスタ安全装置は、当該マスタ安全装置の安全処理の処理周期に同期したマスタ同期信号を前記信号線に出力するマスタ同期信号出力手段を有し、前記スレーブ安全装置は、当該スレーブ安全装置の安全処理の処理周期の計時を繰り返すスレーブタイマと、前記スレーブタイマが前記処理周期の計時を行う毎に当該スレーブ安全装置の安全処理を起動するスレーブ処理起動手段と、前記信号線に前記マスタ同期信号が出力された時点の前記スレーブタイマのタイマ値に基づいて前記スレーブタイマに計時させる処理周期を増加または減少させることにより、当該スレーブ安全装置の安全処理の処理周期を前記マスタ同期信号に同期させる同期化制御手段を有することを特徴とする。

この発明によれば、スレーブ安全装置の同期化制御手段は、マスタ同期信号出力手段がマスタ同期信号を出力した時点のスレーブタイマのタイマ値に基づき、スレーブタイマに計時させる処理周期を増減させ、当該スレーブ安全装置の安全処理の処理周期を同期信号に同期させる。この場合、マスタ同期信号の発生時のスレーブタイマのタイマ値は、割り込み処理を利用しなくても例えばレジスタ等に格納することが可能である。従って、安全装置に割り込み使用制限がある場合であっても、複雑な処理や、特別な装置を追加することなく、簡単な構成により冗長化された安全装置の同期を取ることができる。

他の好ましい態様において、この発明による安全ドライブシステムは、コントローラと、前記コントローラとネットワークを介して接続された複数の安全ドライブ装置とからなり、前記複数の安全ドライブ装置の各々は、マスタ安全装置とスレーブ安全装置とからなる複数の安全装置を有し、前記複数の安全装置が共通の機器を対象とした周期的な安全処理を繰り返すものであり、前記コントローラは、定周期のコントローラ同期信号を前記ネットワークに出力するコントローラ同期信号出力手段を有し、前記複数の安全ドライブ装置では、前記マスタ安全装置と前記スレーブ安全装置が信号線を介して接続されており、前記複数の安全ドライブ装置のマスタ安全装置は、当該マスタ安全装置の安全処理の処理周期の計時を繰り返すマスタタイマと、前記マスタタイマが前記処理周期の計時を行う毎に当該マスタ安全装置の安全処理を起動するマスタ処理起動手段と、前記マスタ処理起動手段が当該マスタ安全装置の安全処理を起動する毎に、マスタ同期信号を前記信号線に出力するマスタ同期信号出力手段と、前記コントローラ同期信号が前記ネットワークに出力された時点の前記マスタタイマのタイマ値に基づいて前記マスタタイマに計時させる処理周期を増加または減少させることにより、当該マスタ安全装置の安全処理の処理周期を前記コントローラ同期信号に同期させるマスタ同期化制御手段とを有し、前記複数の安全ドライブ装置のスレーブ安全装置は、当該スレーブ安全装置の安全処理の処理周期の計時を繰り返すスレーブタイマと、前記スレーブタイマが前記処理周期の計時を行う毎に当該スレーブ安全装置の安全処理を起動するスレーブ処理起動手段と、前記マスタ同期信号が前記信号線に出力された時点の前記スレーブタイマのタイマ値に基づいて前記スレーブタイマに計時させる処理周期を増加または減少させることにより、当該スレーブ安全装置の安全処理の処理周期を前記マスタ同期信号に同期させるスレーブ同期化制御手段を有することを特徴とする。

この態様では、複数の安全ドライブ装置のマスタ安全装置の安全処理の処理周期をコントローラ同期信号に同期させ、各安全ドライブ装置においてスレーブ安全装置の安全処理の処理周期をマスタ安全装置の安全処理の処理周期に同期させることができる。従って、全ての安全ドライブ装置のマスタ安全装置およびスレーブ安全装置に同時に安全処理を実行させ、コントローラが出力する安全指令やデータを全てのマスタ安全装置およびスレーブ安全装置に同時に与えることができる。

他の好ましい態様において、この発明による安全ドライブシステムは、コントローラと、前記コントローラとネットワークを介して接続された複数の安全ドライブ装置とからなり、前記複数の安全ドライブ装置の各々は、複数の安全装置を有し、前記複数の安全装置が共通の機器を対象とした周期的な安全処理を繰り返すものであり、前記コントローラは、定周期のコントローラ同期信号を前記ネットワークに出力するコントローラ同期信号出力手段を有し、前記複数の安全ドライブ装置における複数の安全装置の各々は、当該安全装置の安全処理の処理周期の計時を繰り返すタイマと、前記タイマが前記処理周期の計時を行う毎に当該安全装置の安全処理を起動する処理起動手段と、前記コントローラ同期信号が前記ネットワークに出力された時点の前記タイマのタイマ値に基づいて前記タイマに計時させる処理周期を増加または減少させることにより、当該安全装置の安全処理の処理周期を前記コントローラ同期信号に同期させる同期化制御手段とを有することを特徴とする。

この態様によれば、複数の安全ドライブ装置の各安全装置の安全処理の処理周期をコントローラ同期信号に同期させることができる。従って、全ての安全ドライブ装置の安全装置に同時に安全処理を実行させ、コントローラが出力する安全指令やデータを全ての安全装置に同時に与えることができる。

他の好ましい態様において、この発明による安全ドライブ装置は、通信装置と、複数の安全装置とを有し、前記通信装置は、第１および第２記憶手段を有し、前記複数の安全装置に共通に使用されるデータをコントローラから受け取って前記第１記憶手段に記憶させ、前記コントローラから与えられる定周期のコントローラ同期信号により前記第１記憶手段から前記第２記憶手段へのデータ転送を行わせ、前記データ転送の所要時間であるデータ転送時間を記憶し、前記データ転送終了後、安全装置同期信号を前記複数の安全装置に出力し、前記複数の安全装置は、各々のタイマにより各々の安全処理の処理周期の計時を繰り返し、各処理周期において前記第２記憶手段からのデータ転送を受けて各々の安全処理を実行するものであり、前記複数の安全装置の各々は、前記安全装置同期信号の受信時の各々のタイマのタイマ値に基づいて各々のタイマに計時させる処理周期を増加または減少させることにより各々の安全処理の処理周期を前記コントローラ同期信号に同期させ、前記通信装置は、前記第１記憶手段から前記第２記憶手段へのデータ転送が行われなかった場合に、前記記憶したデータ転送時間分の遅延の後、前記安全装置同期信号を出力することにより、前記複数の安全装置の安全処理の処理周期が前記コントローラ同期信号に対して同期ずれを起こすのを防止することを特徴とする。

この態様によれば、通信装置は、第１記憶手段から第２記憶手段へのデータ転送が行われなかった場合に、記憶したデータ転送時間分の遅延の後、安全装置同期信号を出力する。従って、安全装置同期信号は、コントローラ同期信号に同期した定周期の信号となる。従って、第１記憶手段から第２記憶手段へのデータ転送が行われない事態が発生する状況でも、各安全装置の安全処理の処理周期をコントローラ同期信号に同期させることができる。

また、好ましい態様において、この発明による安全装置は、安全処理の処理周期の計時を繰り返すタイマと、前記タイマが前記処理周期の計時を行う毎に安全処理を起動する処理起動手段と、信号線に同期信号が出力された時点の前記タイマのタイマ値に基づいて前記タイマに計時させる処理周期を増加または減少させることにより、安全処理の処理周期を前記同期信号に同期させる同期化制御手段とを有することを特徴とする。

この安全装置によれば、簡単な構成により、安全処理の処理周期を同期信号に同期させることができる。

この発明の第１実施形態である安全ドライブ装置を含む安全ドライブシステムの構成を示すブロック図である。 同実施形態におけるマスタ安全装置およびスレーブ安全装置の構成を示すブロック図である。 同実施形態の動作例を示すタイムチャートである。 同実施形態の動作例を示すタイムチャートである。 この発明の第２実施形態である安全ドライブシステムのコントローラとマスタ安全装置の構成を示すブロック図である。 同実施形態の動作例を示すタイムチャートである。 同実施形態の動作例を示すタイムチャートである。 この発明の第４実施形態である安全ドライブシステムの構成を示すブロック図である。 同実施形態の動作例を示すタイムチャートである。

以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
以下に、図面に基づいて本発明の実施の形態の詳細を説明する。
図１はこの発明の第１実施形態である安全ドライブ装置を含む安全ドライブシステムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、この安全ドライブシステムは、コントローラ１と、サーボ、インバータなどの安全ドライブ装置３Ａ〜３Ｃと、安全ドライブ装置３Ａ〜３Ｃに各々接続された制御対象機器であるモータ４Ａ〜４Ｃを有する。図示の例では、３台の安全ドライブ装置が安全ドライブシステムに設けられているが、３台以外の安全ドライブ装置を設けてもよい。コントローラ１と安全ドライブ装置３Ａ〜３Ｃとの間にはネットワーク２が介在している。コントローラ１と安全ドライブ装置３Ａ〜３Ｃの各々は、ネットワーク２を介して同期信号やデータの授受を行う。

安全ドライブ装置３Ａ〜３Ｃは同じ構成を有している。ここで、安全ドライブ装置３Ａを例にその構成を説明すると、次の通りである。図１に示すように、安全ドライブ装置３Ａは、通信装置３Ａ−１と、ドライブ制御装置３Ａ−２と、安全装置３Ａ−３を有する。

通信装置３Ａ−１は、コントローラ１と、ネットワーク２を介して通信するための装置である。この通信装置３Ａ−１は、コントローラ１から受信した通信データをドライブ制御装置３Ａ−２または安全装置３Ａ−３に振り分ける。また、通信装置３Ａ−１は、ドライブ制御装置３Ａ−２または安全装置３Ａ−３から与えられた通信データをコントローラ１に送信する。ドライブ制御装置３Ａ−２は、例えばコントローラ１からネットワーク２、通信装置３Ａ−１を経由して受信したドライブ指令に基づいてモータ４Ａを制御する。安全装置３Ａ−３は、例えばコントローラ１からネットワーク２、通信装置３Ａ−１を経由して受信した安全指令に基づいてモータ４Ａを安全停止させる。

図１ではコントローラ１からの通信により、ドライブ指令、安全指令がドライブ制御装置３Ａ−２、安全装置３Ａ−３に与えられる構成となっている。しかし、端子台によりドライブ指令、安全指令が与えられる構成としてもよい。その場合は、通信装置３Ａ−１は存在せず、コントローラ１からのドライブ指令、安全指令がドライブ制御装置３Ａ−２、安全装置３Ａ−３に直接入力される。

本実施形態において、安全装置３Ａ−３は安全性能を高めるために冗長化されている。冗長化された安全装置３Ａ−３は、マスタ安全装置３Ａ−３−１とスレーブ安全装置３Ａ−３−３Ａ、３Ａ−３−３Ｂとからなる。この例では、スレーブ安全装置は２台であるが、スレーブ安全装置は１台でもよいし、２台よりも多くてもよい。

マスタ安全装置３Ａ−３−１とスレーブ安全装置３Ａ−３−３Ａ、３Ａ−３−３Ｂは信号線３Ａ−３−２により接続されており、信号線３Ａ−３−２への出力はマスタ安全装置３Ａ−３−１が行う。

図２はマスタ安全装置３Ａ−３−１およびスレーブ安全装置３Ａ−３−３Ａの構成を示すブロック図である。なお、図示は省略したが、スレーブ安全装置３Ａ−３−３Ｂもスレーブ安全装置３Ａ−３−３Ａと同様な構成である。

本実施形態において、マスタ安全装置３Ａ−３−１、スレーブ安全装置３Ａ−３−３Ａおよび３Ａ−３−３Ｂは、周期的な安全処理を各々繰り返す。この安全処理は、例えばコントローラ１からネットワーク２、通信装置３Ａ−１を経由して安全指令が受信されたか否かを判断し、安全指令が検知された場合にモータ４Ａを安全停止させる、といった内容の処理である。

図２に示すように、マスタ安全装置３Ａ−３−１は、マスタタイマ１０１と、マスタ処理起動部１０２と、マスタ同期信号出力部１０３とを有する。マスタタイマ１０１は、予め与えられた開始値から終了値までのカウントを繰り返すことによりマスタ安全装置３Ａ−３−１の安全処理の処理周期の計時を繰り返すアップカウンタである。マスタ処理起動部１０２は、マスタタイマ１０１が１周期分の処理周期の計時を行う都度、マスタ安全装置３Ａ−３−１の安全処理を起動する手段である。マスタ同期信号出力部１０３は、マスタ処理起動部１０２が安全処理を起動する都度、マスタ同期信号を信号線３Ａ−３−２に出力する手段である。

スレーブ安全装置３Ａ−３−３Ａは、スレーブタイマ２０１と、スレーブ処理起動部２０２と、同期化制御部２０３とを有する。ここで、スレーブタイマ２０１は、予め設定された開始値から終了値までのカウントを繰り返すことによりスレーブ安全装置３Ａ−３−３Ａの安全処理の処理周期の計時を繰り返すアップカウンタである。スレーブ処理起動部２０２は、スレーブタイマ２０１が１周期分の処理周期の計時を行う都度、スレーブ安全装置３Ａ−３−３Ａの安全処理を起動する手段である。同期化制御部２０３は、マスタ同期信号が信号線３Ａ−３−２に出力されたことをトリガとして、その時点におけるスレーブタイマ２０１のタイマ値を記憶するレジスタを有している。同期化制御部２０３は、このレジスタに記憶されたタイマ値に基づいて、スレーブタイマ２０１に計時させる処理周期を増加または減少させることにより、スレーブ安全装置３Ａ−３−３Ａの安全処理の処理周期をマスタ同期信号に同期させる手段である。

図３および図４は、本実施形態の動作例を示すタイムチャートである。図３に示す動作例において、スレーブ安全装置３Ａ−３−３では、マスタ同期信号の出力時刻Ｓ１におけるスレーブタイマ２０１のタイマ値Ｔ１が同期化制御部２０３のレジスタにキャプチャされる。その後、スレーブタイマ２０１のタイマ値が終了値となると（すなわち、タイムアップすると）、スレーブタイマ２０１のタイマ値が開始値に戻され、新たな処理周期の計時が開始される。

図３に示す例では、新たな処理周期の計時が開始された時点において、同期化制御部２０３のレジスタにキャプチャされたタイマ値Ｔ１は、スレーブタイマ２０１の終了値（タイムアップ値）の半分より大きい。この場合、スレーブ安全装置３Ａ−３−３Ａの安全処理の開始タイミングは、マスタ同期信号よりも遅れている。そこで、同期化制御部２０３は、処理周期の計時中の途中の時刻Ｓ２において、スレーブタイマ２０１の終了値（タイムアップ値）を定常値よりも所定量だけ小さくする。

このように終了値を定常値よりも小さくしたことにより、スレーブ安全装置３Ａ−３−３Ａの安全処理の処理周期が短縮し、その分だけスレーブタイマ２０１が早めにタイムアップする。この早めのタイムアップにより開始される処理周期では、その途中の時刻Ｓ３においてスレーブタイマ２０１の終了値を定常値に戻す。

その後、スレーブタイマ２０１が処理周期の計時を行っている期間の途中の時刻Ｓ４においてマスタ同期信号が出力され、その時点におけるスレーブタイマ２０１のタイマ値Ｔ４が同期化制御部２０３のレジスタにキャプチャされる。その後、スレーブタイマ２０１のタイマ値が終了値となると、スレーブタイマ２０１のタイマ値が開始値に戻され、新たな処理周期の計時が開始される。

この新たな処理周期の計時が開始された時点において、同期化制御部２０３のレジスタにキャプチャされたタイマ値Ｔ４は、スレーブタイマ２０１の終了値（タイムアップ値）の半分より大きい。すなわち、スレーブ安全装置３Ａ−３−３Ａの安全処理の開始タイミングは、依然としてマスタ同期信号よりも遅れている。そこで、同期化制御部２０３は、処理周期の計時中の途中の時刻Ｓ５において、スレーブタイマ２０１の終了値（タイムアップ値）を定常値よりも所定量だけ小さくする。

スレーブタイマ２０１の終了値を定常値よりも小さくしたことにより、スレーブ安全装置３Ａ−３−３Ａの安全処理の処理周期が短縮し、その分だけ早めにスレーブタイマ２０１がタイムアップする。この早めのタイムアップにより開始される処理周期では、その途中の時刻Ｓ６においてスレーブタイマ２０１の終了値を定常値に戻す。

その後、時刻Ｓ７においてマスタ同期信号が出力され、その時点におけるスレーブタイマ２０１のタイマ値Ｔ７が同期化制御部２０３のレジスタにキャプチャされる。また、スレーブタイマ２０１のタイマ値が終了値となると、スレーブタイマ２０１のタイマ値が開始値に戻され、新たな処理周期の計時が開始される。

このとき、同期化制御部２０３のレジスタにキャプチャされたタイマ値Ｔ７がスレーブタイマ２０１の終了値または開始値（＝０）であれば同期が取れているので、新たな処理周期の計時期間の時刻Ｓ８において、スレーブタイマ２０１の終了値は定常値のままとする。

図４に示す動作例では、マスタ同期信号の出力時刻Ｓ１におけるスレーブタイマ２０１のタイマ値Ｔ１が同期化制御部２０３のレジスタにキャプチャされる。その後、スレーブタイマ２０１のタイマ値が終了値となると、スレーブタイマ２０１のタイマ値が開始値に戻され、新たな処理周期の計時が開始される。そして、この新たな処理周期の計時が開始された時点において、同期化制御部２０３のレジスタのキャプチャされたタイマ値Ｔ１は、スレーブタイマ２０１の終了値（タイムアップ値）の半分より小さい。この場合、スレーブ安全装置３Ａ−３−３Ａの安全処理の開始タイミングは、マスタ同期信号よりも進んでいる。そこで、同期化制御部２０３は、処理周期の計時中の途中の時刻Ｓ９において、スレーブタイマ２０１の終了値（タイムアップ値）を定常値よりも所定量だけ大きくする。

このように終了値を定常値よりも大きくしたことにより、スレーブ安全装置３Ａ−３−３Ａの安全処理の処理周期が伸長し、その分だけ遅れてスレーブタイマ２０１がタイムアップする。この遅れたタイムアップにより開始される処理周期では、その途中の時刻Ｓ１０においてスレーブタイマ２０１の終了値を規定値に戻す。

その後、スレーブタイマ２０１が処理周期の計時を行っている期間の途中の時刻Ｓ１１においてマスタ同期信号が出力され、その時点におけるスレーブタイマ２０１のタイマ値Ｔ１１が同期化制御部２０３のレジスタにキャプチャされる。その後、スレーブタイマ２０１のタイマ値が終了値となると、スレーブタイマ２０１のタイマ値が開始値に戻され、新たな処理周期の計時が開始される。

この新たな処理周期の計時が開始された時点において、同期化制御部２０３のレジスタのキャプチャされたタイマ値Ｔ１１は、スレーブタイマ２０１の終了値（タイムアップ値）の半分より小さい。すなわち、スレーブ安全装置３Ａ−３−３Ａの安全処理の開始タイミングは、依然としてマスタ同期信号よりも進んでいる。そこで、同期化制御部２０３は、処理周期の計時中の途中の時刻Ｓ１２において、スレーブタイマ２０１の終了値（タイムアップ値）を定常値よりも所定量だけ大きくする。

スレーブタイマ２０１の終了値を定常値よりも大きくしたことにより、スレーブ安全装置３Ａ−３−３Ａの安全処理の処理周期が伸長し、その分だけ遅れてスレーブタイマ２０１がタイムアップする。この遅れたタイムアップにより開始される処理周期では、その途中の時刻Ｓ１３においてスレーブタイマ２０１の終了値を定常値に戻す。

その後、時刻Ｓ１４においてマスタ同期信号が出力され、その時点におけるスレーブタイマ２０１のタイマ値Ｔ１４が同期化制御部２０３のレジスタにキャプチャされる。また、スレーブタイマ２０１のタイマ値が終了値となると、スレーブタイマ２０１のタイマ値が開始値に戻され、新たな処理周期の計時が開始される。

このとき、同期化制御部２０３のレジスタにキャプチャされたタイマ値Ｔ１４がスレーブタイマ２０１の終了値または開始値（＝０）であれば同期が取れているので、新たな処理周期の計時期間の時刻Ｓ１５では、スレーブタイマ２０１の終了値は定常値のままとする。

以上の動作例では、スレーブタイマ２０１の終了値または開始値が同期化制御部２０３のレジスタにキャプチャされた場合に同期が取れたと判定したが、同期が取れたとみなすタイマ値に幅を持たせてもよいことはいうまでもない。

本実施形態によれば、安全装置に割り込み使用制限がある場合であっても、複雑な処理や、特別な装置を追加することなく、また、安全装置に割み込み処理を行わせることなく、簡単な方法で冗長化された安全装置間の同期を取り、同じタイミングで入ってきた安全信号に対する安全処理を複数の安全装置で同時に実行させることができる。従って、安全装置間での一致／不一致の確認と安全制御をウエイト時間を設けることなく速やかに行うことができ、安全性を高めることができる。

＜第２実施形態＞
図５はこの発明の第２実施形態である安全ドライブシステムにおけるコントローラ１と安全ドライブ装置３Ａ内のマスタ安全装置３Ａ−３−１の構成を示すブロック図である。本実施形態において、コントローラ１は、定周期のコントローラ同期信号をネットワーク２を介して各安全ドライブ装置に出力するコントローラ同期信号出力部１１を有する。各安全ドライブ装置のマスタ安全装置３Ａ−３−１は、マスタタイマ１０１と、マスタ処理起動部１０２と、マスタ同期信号出力部１０３と、同期化制御部１０４とを有する。マスタタイマ１０１と、マスタ処理起動部１０２と、マスタ同期信号出力部１０３は、上記第１実施形態（図２）と同様である。同期化制御部１０４は、コントローラ同期信号がネットワーク２に出力されたことをトリガとして、その時点におけるマスタタイマ１０１のタイマ値を記憶するレジスタを有している。同期化制御部１０４は、このレジスタに記憶されたタイマ値に基づいて、マスタタイマ１０１に計時させる処理周期を増加または減少させることにより、マスタ安全装置３Ａ−３−１の安全処理の処理周期をコントローラ同期信号に同期させる手段である。

図６および図７は本実施形態の動作例を示すタイムチャートである。前掲図３および図４では、スレーブ安全装置の安全処理の処理周期をマスタ同期信号に同期させる動作を示した。図６および図７には、マスタ安全装置の安全処理の処理周期をコントローラ同期信号に同期させる動作が示されている。この図６および図７に示す動作は、同期信号がコントローラ同期信号である点、同期信号に同期させる対象がマスタ安全装置の安全処理の処理周期である点のみが前掲図３および図４と異なり、他の点は前掲図３および図４と同様である。従って、図６および図７に示す動作の説明は省略する。

図示は省略したが、本実施形態においても、スレーブ安全装置は、上記第１実施形態（図２）と同様なスレーブタイマ２０１と、スレーブ処理起動部２０２と、同期化制御部２０３とを有する。

従って、本実施形態によれば、複数の安全ドライブ装置のマスタ安全装置の安全処理の処理周期をコントローラ同期信号に同期させ、各安全ドライブ装置においてスレーブ安全装置の安全処理の処理周期をマスタ安全装置の安全処理の処理周期に同期させることができる。従って、全ての安全ドライブ装置のマスタ安全装置およびスレーブ安全装置に同時に安全処理を実行させ、コントローラが出力する安全指令やデータを全てのマスタ安全装置およびスレーブ安全装置に同時に与えることができる。

＜第３実施形態＞
次にこの発明の第３実施形態による安全ドライブシステムについて説明する。上記第１および第２実施形態では、各安全ドライブ装置が、複数の安全装置として、マスタ安全装置とスレーブ安全装置を有していた。これに対し、本実施形態において、各安全ドライブ装置が有する複数の安全装置にはマスタ安全装置とスレーブ安全装置の区別がない。すなわち、本実施形態において、各安全ドライブ装置は、同じ立場の複数の安全装置を有する。各安全ドライブ装置における複数の安全装置の各々は、タイマと、処理起動部と、同期化制御部を有する。ここで、タイマは、当該安全装置の安全処理の処理周期の計時を繰り返す。処理起動部は、タイマが処理周期の計時を行う毎に当該安全装置の安全処理を起動する。同期化制御部は、コントローラ同期信号がネットワークに出力された時点のタイマのタイマ値に基づいてタイマに計時させる処理周期を増加または減少させることにより、当該安全装置の安全処理の処理周期をコントローラ同期信号に同期させる。

本実施形態においても上記第２実施形態と同様な効果が得られる。また、本実施形態では、全ての安全装置の安全処理の処理周期をコントローラ同期信号に直接同期させるので、全ての安全装置の安全処理の処理周期をタイミングを正確に揃えることができる利点がある。

＜第４実施形態＞
図８はこの発明の第４実施形態である安全ドライブシステムの構成を示すブロック図である。本実施形態において、コントローラ１にはネットワーク２を介して安全ドライブ装置３Ａ’、３Ｂ’、３Ｃ’が接続されている。これらのうち安全ドライブ装置３Ａ’は、通信装置３Ａ−４と、ドライブ制御装置３Ａ−２と、安全装置３Ａ−３’を有している。上記第１実施形態と異なり、安全装置３Ａ−３’は、同じ立場の複数の安全装置３Ａ−３−Ａ、３Ａ−３−Ｂ、３Ａ−３−Ｃを有する。これらの安全装置３Ａ−３−Ａ、３Ａ−３−Ｂ、３Ａ−３−Ｃは、信号線３Ａ−３−２を介して通信装置３Ａ−４に接続されている。

通信装置３Ａ−４は、第１記憶手段３Ａ−４−Ａ、第２記憶手段３Ａ−４−Ｂ、データ転送時間保持手段３Ａ−４−Ｃを有する。通信装置３Ａ−４は、安全装置３Ａ−３−Ａ、３Ａ−３−Ｂ、３Ａ−３−Ｃに共通に使用されるデータをコントローラ１から受け取って第１記憶手段３Ａ−４−Ａに記憶させ、コントローラ１から与えられる定周期のコントローラ同期信号により第１記憶手段３Ａ−４−Ａから第２記憶手段３Ａ−４−Ｂへのデータ転送を行わせる。また、このデータ転送の所要時間であるデータ転送時間をデータ転送時間保持手段３Ａ−４−Ｃに保持させ、データ転送終了後、安全装置同期信号を安全装置３Ａ−３−Ａ、３Ａ−３−Ｂ、３Ａ−３−Ｃに出力する。

安全装置３Ａ−３−Ａ、３Ａ−３−Ｂ、３Ａ−３−Ｃは、各々のタイマにより各々の安全処理の処理周期の計時を繰り返し、各処理周期において第２記憶手段３Ａ−４−Ｂからのデータ転送を受けて各々の安全処理を実行する。

また、安全装置３Ａ−３−Ａ、３Ａ−３−Ｂ、３Ａ−３−Ｃの各々は、安全装置同期信号の受信時の各々のタイマのタイマ値に基づいて各々のタイマに計時させる処理周期を増加または減少させることにより各々の安全処理の処理周期をコントローラ同期信号に同期させる。

そして、通信装置３Ａ−４は、何等かの原因により第１記憶手段３Ａ−４−Ａから第２記憶手段３Ａ−４−Ｂへのデータ転送が行われなかった場合に、データ転送時間保持手段３Ａ−４−Ｃに記憶したデータ転送時間分の遅延の後、安全装置同期信号を出力することにより、安全装置３Ａ−３−Ａ、３Ａ−３−Ｂ、３Ａ−３−Ｃの安全処理の処理周期がコントローラ同期信号に対して同期ずれを起こすのを防止する。

図９は本実施形態の動作を示すタイムチャートである。図９に示すように、コントローラ１からのデータは第１記憶手段３Ａ−４−Ａに記憶され、コントローラ同期信号により第１記憶手段３Ａ−４−Ａから第２記憶手段３Ａ−４−Ｂへ転送される。この際のデータ転送時間がタイマ計測により測定され、測定結果であるデータ転送時間がデータ転送時間保持手段３Ａ−４−Ｃに記憶される。そして、データ転送が終了すると、安全装置同期信号が安全装置３Ａ−３−Ａ、３Ａ−３−Ｂ、３Ａ−３−Ｃに供給される。従って、安全装置同期信号は、コントローラ同期信号と同じ周期を有し、かつ、第１記憶手段３Ａ−４−Ａおよび第２記憶手段３Ａ−４−Ｂ間のデータ転送時間だけコントローラ同期信号から遅延した同期信号となる。安全装置３Ａ−３−Ａ、３Ａ−３−Ｂ、３Ａ−３−Ｃでは、各々の安全処理の処理周期をこの安全装置同期信号に同期させる制御が行われる。そして、安全装置３Ａ−３−Ａ、３Ａ−３−Ｂ、３Ａ−３−Ｃは、各々の安全処理において、第２記憶手段３Ａ−４−Ｂからのデータ転送を受ける。

ところで、本実施形態では、コントローラ１からの各安全装置３Ａ−３−Ａ、３Ａ−３−Ｂ、３Ａ−３−Ｃへのデータが途絶える場合がある。この場合、何ら策を講じないとすると、第１記憶手段３Ａ−４−Ａおよび第２記憶手段３Ａ−４−Ｂ間のデータ転送の完了を条件として出力される安全装置同期信号が出力されず、安全装置３Ａ−３−Ａ、３Ａ−３−Ｂ、３Ａ−３−Ｃの安全処理の処理周期をコントローラ同期信号に同期させるのに支障を来す。

そこで、本実施形態における通信装置３Ａ−４は、コントローラ同期信号の受信後、第１記憶手段３Ａ−４−Ａから第２記憶手段３Ａ−４−Ｂへのデータ転送が行われない場合に、データ転送時間保持手段３Ａ−４−Ｃに記憶したデータ転送時間分のウエイトを実行し、このウエイト完了後、安全装置同期信号を出力する。この安全装置同期信号の出力タイミングは、第１記憶手段３Ａ−４−Ａから第２記憶手段３Ａ−４−Ｂへのデータ転送が行われた場合の安全装置同期信号の出力タイミングと同じになる。従って、安全装置３Ａ−３−Ａ、３Ａ−３−Ｂ、３Ａ−３−Ｃの安全処理の処理周期がコントローラ同期信号に対して同期ずれを起こすのを防止することができる。

＜他の実施形態＞
以上、この発明の第１〜第４実施形態を説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。

（１）上記第１実施形態において、マスタ同期信号の出力時のタイマ値に応じて、スレーブタイマの終了値の定常値からの変化量を変えてもよい。例えばマスタ同期信号の出力時のタイマ値がスレーブタイマの終了値の半分であるとき、スレーブタイマの終了値の定常値から変化させるときの変化量を最大とし、マスタ同期信号の出力時のタイマ値がスレーブタイマの終了値または開始値に近づくに従って、スレーブタイマの終了値の定常値から変化させるときの変化量を小さくしてもよい。この態様によれば、スレーブ安全装置の安全処理の処理周期を速やかにマスタ同期信号に同期させることができる。上記第２〜第４実施形態についても同様である。

（２）上記各実施形態において、タイマの終了値（タイムアップ値）を増減することによりタイマに計時させる処理周期を増減した。しかし、これ以外の方法によりタイマに計時させる処理周期の増減を行ってもよい。例えば処理周期を増加させる場合は、タイマにカウントさせるクロックを所定個数だけ停止し、処理周期を減少させる場合は、タイマにカウントさせるクロックを所定個数だけ余分にクロックを供給するようにしてもよい。処理周期を定常値に戻す場合も、同様なクロック数の操作を行えばよい。

１……コントローラ、２……ネットワーク、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ａ’，３Ｂ’，３Ｃ’……安全ドライブ装置、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ……モータ、３Ａ−１，３Ａ−４……通信装置、３Ａ−４−Ａ……第１時億手段、３Ａ−４−Ｂ……第２時億手段、３Ａ−４−Ｃ……データ転送時間保持手段、３Ａ−２……ドライブ制御装置、３Ａ−３，３Ａ−３’，３Ａ−３−Ａ，３Ａ−３−Ｂ，３Ａ−３−Ｃ……安全装置、３Ａ−３−１……マスタ安全装置、３Ａ−３−３Ａ，３Ａ−３−３Ｂ……スレーブ安全装置、３Ａ−３−２……信号線、１０１……マスタタイマ、１０２……マスタ処理起動部、１０３……マスタ同期信号出力部、２０１……スレーブタイマ。２０２……スレーブ処理起動部、１０４，２０３……同期化制御部。

Claims (5)

1. マスタ安全装置とスレーブ安全装置とからなる複数の安全装置を有し、前記複数の安全装置が共通の機器を対象とした周期的な安全処理を繰り返す安全ドライブ装置において、
   前記マスタ安全装置と前記スレーブ安全装置は信号線を介して接続され、
   前記マスタ安全装置は、当該マスタ安全装置の安全処理の処理周期に同期したマスタ同期信号を前記信号線に出力するマスタ同期信号出力手段を有し、
   前記スレーブ安全装置は、当該スレーブ安全装置の安全処理の処理周期の計時を繰り返すスレーブタイマと、前記スレーブタイマが前記処理周期の計時を行う毎に当該スレーブ安全装置の安全処理を起動するスレーブ処理起動手段と、前記信号線に前記マスタ同期信号が出力された時点の前記スレーブタイマのタイマ値に基づいて前記スレーブタイマに計時させる処理周期を増加または減少させることにより、当該スレーブ安全装置の安全処理の処理周期を前記マスタ同期信号に同期させる同期化制御手段を有することを特徴とする安全ドライブ装置。
2. コントローラと、前記コントローラとネットワークを介して接続された複数の安全ドライブ装置とからなり、
   前記複数の安全ドライブ装置の各々は、マスタ安全装置とスレーブ安全装置とからなる複数の安全装置を有し、前記複数の安全装置が共通の機器を対象とした周期的な安全処理を繰り返すものであり、
   前記コントローラは、定周期のコントローラ同期信号を前記ネットワークに出力するコントローラ同期信号出力手段を有し、
   前記複数の安全ドライブ装置では、前記マスタ安全装置と前記スレーブ安全装置が信号線を介して接続されており、
   前記複数の安全ドライブ装置のマスタ安全装置は、
   当該マスタ安全装置の安全処理の処理周期の計時を繰り返すマスタタイマと、
   前記マスタタイマが前記処理周期の計時を行う毎に当該マスタ安全装置の安全処理を起動するマスタ処理起動手段と、
   前記マスタ処理起動手段が当該マスタ安全装置の安全処理を起動する毎に、マスタ同期信号を前記信号線に出力するマスタ同期信号出力手段と、
   前記コントローラ同期信号が前記ネットワークに出力された時点の前記マスタタイマのタイマ値に基づいて前記マスタタイマに計時させる処理周期を増加または減少させることにより、当該マスタ安全装置の安全処理の処理周期を前記コントローラ同期信号に同期させるマスタ同期化制御手段とを有し、
   前記複数の安全ドライブ装置のスレーブ安全装置は、
   当該スレーブ安全装置の安全処理の処理周期の計時を繰り返すスレーブタイマと、
   前記スレーブタイマが前記処理周期の計時を行う毎に当該スレーブ安全装置の安全処理を起動するスレーブ処理起動手段と、
   前記マスタ同期信号が前記信号線に出力された時点の前記スレーブタイマのタイマ値に基づいて前記スレーブタイマに計時させる処理周期を増加または減少させることにより、当該スレーブ安全装置の安全処理の処理周期を前記マスタ同期信号に同期させるスレーブ同期化制御手段を有することを特徴とする安全ドライブシステム。
3. コントローラと、前記コントローラとネットワークを介して接続された複数の安全ドライブ装置とからなり、
   前記複数の安全ドライブ装置の各々は、複数の安全装置を有し、前記複数の安全装置が共通の機器を対象とした周期的な安全処理を繰り返すものであり、
   前記コントローラは、定周期のコントローラ同期信号を前記ネットワークに出力するコントローラ同期信号出力手段を有し、
   前記複数の安全ドライブ装置における複数の安全装置の各々は、
   当該安全装置の安全処理の処理周期の計時を繰り返すタイマと、
   前記タイマが前記処理周期の計時を行う毎に当該安全装置の安全処理を起動する処理起動手段と、
   前記コントローラ同期信号が前記ネットワークに出力された時点の前記タイマのタイマ値に基づいて前記タイマに計時させる処理周期を増加または減少させることにより、当該安全装置の安全処理の処理周期を前記コントローラ同期信号に同期させる同期化制御手段とを有することを特徴とする安全ドライブシステム。
4. 通信装置と、複数の安全装置とを有し、
   前記通信装置は、第１および第２記憶手段を有し、前記複数の安全装置に共通に使用されるデータをコントローラから受け取って前記第１記憶手段に記憶させ、前記コントローラから与えられる定周期のコントローラ同期信号により前記第１記憶手段から前記第２記憶手段へのデータ転送を行わせ、前記データ転送の所要時間であるデータ転送時間を記憶し、前記データ転送終了後、安全装置同期信号を前記複数の安全装置に出力し、
   前記複数の安全装置は、各々のタイマにより各々の安全処理の処理周期の計時を繰り返し、各処理周期において前記第２記憶手段からのデータ転送を受けて各々の安全処理を実行するものであり、
   前記複数の安全装置の各々は、前記安全装置同期信号の受信時の各々のタイマのタイマ値に基づいて各々のタイマに計時させる処理周期を増加または減少させることにより各々の安全処理の処理周期を前記コントローラ同期信号に同期させ、
   前記通信装置は、前記第１記憶手段から前記第２記憶手段へのデータ転送が行われなかった場合に、前記記憶したデータ転送時間分の遅延の後、前記安全装置同期信号を出力することにより、前記複数の安全装置の安全処理の処理周期が前記コントローラ同期信号に対して同期ずれを起こすのを防止することを特徴とする安全ドライブ装置。
5. 安全処理の処理周期の計時を繰り返すタイマと、
   前記タイマが前記処理周期の計時を行う毎に安全処理を起動する処理起動手段と、
   信号線に同期信号が出力された時点の前記タイマのタイマ値に基づいて前記タイマに計時させる処理周期を増加または減少させることにより、安全処理の処理周期を前記同期信号に同期させる同期化制御手段と
   を有することを特徴とする安全装置。

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