JP2017004530A - Control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御装置に関し、特に、誤動作を低減することができる制御装置に関する。 The present invention relates to a control device, and more particularly to a control device that can reduce malfunctions.
従来から、制御装置の故障によって、制御装置が組み込まれる機器やシステムの誤作動を防止するために、制御装置に自己診断機能を付与し、この自己診断によって故障と診断した際には、その出力を停止させるようにすることが広く行なわれている。また、このような制御装置の故障診断として、ウォッチドッグタイマを用いて、制御装置の処理時間または処理周期を監視してこれが所定の範囲から外れた場合には故障と診断する技術が知られている。 Conventionally, in order to prevent malfunction of equipment and systems in which the control device is incorporated due to a failure of the control device, a self-diagnosis function has been added to the control device, and when the failure is diagnosed by this self-diagnosis, the output It is widely practiced to stop. In addition, as a failure diagnosis of such a control device, a technique is known in which a watchdog timer is used to monitor the processing time or processing cycle of the control device, and when this falls outside a predetermined range, it is diagnosed as a failure. Yes.
また、故障した制御装置を補完するため、複数の制御ユニットやCPUを組み合わせて、故障検出精度の向上や、信頼性を確保する技術が提案されている。 In addition, in order to complement the failed control device, a technique for improving the failure detection accuracy and ensuring the reliability by combining a plurality of control units and CPUs has been proposed.
特許文献1(従来例)の制御部900では、図13に示すように、複数の制御ユニットCPU901,CPU902を備えた制御システムにおける各制御ユニットに所定の同じ処理を行わせる。また、この処理結果を示す各出力データを、制御ユニットの外部に設けられたダミー出力比較回路980によって相互比較し、両者が不一致の場合に、少なくともいずれかの制御ユニットが故障であると診断する。ダミー出力比較回路980で異常が検出された際には、出力カット信号によってソレノイド駆動回路をカットして誤作動を防止する技術が開示されている。
As shown in FIG. 13, the
しかしながら、上述した従来例では、異常が検出された際に出力カット信号によって制御装置からの信号がカットされてしまうため、制御装置が組み込まれる機器やシステムの動作を継続することができなくなってしまうという課題があった。 However, in the above-described conventional example, when an abnormality is detected, the signal from the control device is cut by the output cut signal, so that the operation of the device or system in which the control device is incorporated cannot be continued. There was a problem.
本発明は、上述した課題を解決するもので、異常が生じた場合でも機器の動作を停止することなく誤動作を低減することができる制御装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device that can reduce malfunctions without stopping the operation of a device even when an abnormality occurs.
この課題を解決するために、本発明の制御装置は、複数のCPUと、複数のウォッチドッグタイマと、を備え、前記複数のCPUは、それぞれ第1の信号を出力する出力ポートを有し、前記複数のウォッチドッグタイマは、前記複数のCPUと同数設けられ、前記複数のCPUに個別に接続され前記複数のCPUから出力された前記第1の信号を論理演算する論理回路を有し、前記論理回路は、前記複数のCPUに対応してそれぞれ配置される第1の演算素子と、前記複数のCPUに対して一つ配置される第2の演算素子と、を備え、前記複数のCPUに所定の同じ処理を行わせるとともに、前記第1の演算素子は、前記複数のCPUにそれぞれ接続された前記複数のウォッチドッグタイマから出力されるウォッチドッグタイマ出力信号と、前記複数のCPUのそれぞれの前記出力ポートから出力される前記第1の信号と、を論理演算して第2の信号として出力し、前記第2の演算素子は、複数の前記第1の演算素子から出力される複数の前記第2の信号を論理演算して制御信号として出力することを特徴とする。 In order to solve this problem, a control device of the present invention includes a plurality of CPUs and a plurality of watchdog timers, and each of the plurality of CPUs has an output port for outputting a first signal, The plurality of watchdog timers are provided in the same number as the plurality of CPUs, and have a logic circuit that is individually connected to the plurality of CPUs and performs a logical operation on the first signal output from the plurality of CPUs. The logic circuit includes a first arithmetic element arranged corresponding to each of the plurality of CPUs, and a second arithmetic element arranged one for the plurality of CPUs. The predetermined arithmetic processing is performed, and the first arithmetic element includes a watchdog timer output signal output from the plurality of watchdog timers connected to the plurality of CPUs, respectively. The first signal output from the output port of each of the plurality of CPUs is logically operated and output as a second signal, and the second arithmetic element is a plurality of the first arithmetic elements. A plurality of the second signals output from the signal are logically calculated and output as control signals.
これによれば、ウォッチドックタイマから出力されるウォッチドッグタイマ出力信号と、CPUから出力される第1の信号と、を第1の演算素子で論理演算することで、CPUに異常があった場合に異常があったCPU側の第1の信号をフェールセーフ側に固定することができる。更に複数のCPUからの第1の信号を、第2の演算素子で論理演算することで、複数の第1の信号から、フェールセーフ側信号または制御信号を継続して出力することができる。従って、異常が生じた場合でも機器の動作を停止することなく誤動作を低減することができる制御装置を提供することができる。 According to this, when there is an abnormality in the CPU by performing a logical operation on the watchdog timer output signal output from the watchdog timer and the first signal output from the CPU by the first arithmetic element. It is possible to fix the first signal on the CPU side that is abnormal to the fail-safe side. Further, by performing a logical operation on the first signals from the plurality of CPUs using the second arithmetic element, it is possible to continuously output the fail-safe side signals or control signals from the plurality of first signals. Therefore, it is possible to provide a control device that can reduce malfunctions without stopping the operation of the device even when an abnormality occurs.
また、本発明の制御装置は、前記論理回路は、前記第1の演算素子と前記第2の演算素子の組合せが、論理和素子と論理積素子の組合せであり、前記ウォッチドッグタイマの出力は、CPUの動作異常を検出した場合に前記第1の演算素子の出力が不変となる極性で前記第1の演算素子に供給されることを特徴とする。 In the control device of the present invention, the logic circuit includes a combination of the first arithmetic element and the second arithmetic element, which is a combination of an OR element and an AND element, and the output of the watchdog timer is When the abnormal operation of the CPU is detected, the output of the first arithmetic element is supplied to the first arithmetic element with a polarity that does not change.
これによれば、論理回路は、第1の演算素子と第2の演算素子の組合せが、論理和素子と論理積素子の組合せで、ウォッチドッグタイマの出力は、CPUの動作異常を検出した場合に前記第1の演算素子の出力が不変となる極性で前記第1の演算素子に供給される。このためCPUの動作異常を検出した場合に、第1の演算素子の出力を固定することができる。第1の演算素子の出力を固定されるので、他のCPUが正常に動作している場合には第2の演算素子によって他のCPUから出力された信号に従った制御信号を出力することができる。また、CPUが制御する複数の機能に対して論理回路を設けることで、複数の機能に対して動作を停止することなく誤動作を低減することができる。 According to this, in the logic circuit, when the combination of the first arithmetic element and the second arithmetic element is a combination of the logical sum element and the logical product element, and the output of the watchdog timer detects an abnormal operation of the CPU The output of the first arithmetic element is supplied to the first arithmetic element with a polarity that does not change. For this reason, when an abnormal operation of the CPU is detected, the output of the first arithmetic element can be fixed. Since the output of the first arithmetic element is fixed, when the other CPU is operating normally, a control signal according to the signal output from the other CPU by the second arithmetic element may be output. it can. Further, by providing logic circuits for a plurality of functions controlled by the CPU, malfunctions can be reduced without stopping the operations for the plurality of functions.
本発明の制御装置は、前記複数のCPUは、それぞれ第1の信号を出力する複数の出力ポートを有し、前記論理回路を複数有し、それぞれの前記ウォッチドッグタイマは、一つの前記CPUに接続されるとともに、複数の出力を有し、一つの前記ウォッチドッグタイマからの複数の前記ウォッチドッグタイマ出力信号が、複数の前記論理回路のそれぞれに個別に与えられるものとして構成できる。 In the control device of the present invention, each of the plurality of CPUs has a plurality of output ports that output a first signal, each of the plurality of logic circuits, and each of the watchdog timers is connected to one CPU. The plurality of watchdog timer output signals from one watchdog timer can be individually provided to each of the plurality of logic circuits.
また、本発明の制御装置は、前記論理回路のうち少なくともその1つは、前記第1の演算素子が論理和素子であるとともに、前記第2の演算素子が論理積素子であり、前記ウォッチドッグタイマは、CPUの動作異常を検出した場合に論理出力”1”を出力するよう動作することを特徴とする。 According to the control device of the present invention, in at least one of the logic circuits, the first arithmetic element is an OR element, the second arithmetic element is an AND element, and the watchdog The timer is characterized in that it operates to output a logic output “1” when an abnormal operation of the CPU is detected.
これによれば、論理回路のうち少なくともその1つは、第1の演算素子が論理和素子であり、CPUの動作異常を検出した場合に、ウォッチドッグタイマが論理出力”1”を出力するので、CPUが異常動作した場合に第1の演算素子の出力を”1”に固定することができる。第2の演算素子が論理積であるので、他のCPUが正常に動作している場合には他のCPUから出力された信号に従った制御信号を出力することができる。 According to this, in at least one of the logic circuits, the first arithmetic element is an OR element, and the watchdog timer outputs a logic output “1” when an abnormal operation of the CPU is detected. When the CPU malfunctions, the output of the first arithmetic element can be fixed to “1”. Since the second arithmetic element is a logical product, when another CPU is operating normally, a control signal according to a signal output from the other CPU can be output.
また、本発明の制御装置は、前記論理回路のうち少なくともその1つは、前記第1の演算素子が論理積素子であるとともに、前記第2の演算素子が論理和素子であり、前記ウォッチドッグタイマは、CPUの動作異常を検出した場合に論理出力”0”を出力するよう動作することを特徴とする。 According to the control device of the present invention, in at least one of the logic circuits, the first arithmetic element is an AND element, the second arithmetic element is an OR element, and the watchdog The timer is characterized in that it operates to output a logic output “0” when an abnormal operation of the CPU is detected.
これによれば、CPUの動作異常を検出した場合に、ウォッチドッグタイマが論理出力”0”を出力し、第1の演算素子が論理積なので、CPUが異常動作した場合に第1の演算素子の出力を”0”に固定することができる。第2の演算素子が論理和であるので、他のCPUが正常に動作している場合には他のCPUから出力された信号に従った制御信号を出力することができる。 According to this, when an abnormal operation of the CPU is detected, the watchdog timer outputs a logical output “0”, and the first arithmetic element is a logical product. Therefore, when the CPU operates abnormally, the first arithmetic element Can be fixed at “0”. Since the second arithmetic element is a logical sum, when the other CPU is operating normally, a control signal according to the signal output from the other CPU can be output.
本発明の制御装置は、複数の前記ウォッチドッグタイマからのウォッチドッグタイマ出力信号を論理演算して第3の信号として出力する第3の演算素子と、前記第2の演算素子から出力される信号と、前記第3の信号を論理演算して制御信号を出力する第4の演算素子とを有するものである。 The control device according to the present invention includes a third arithmetic element that performs a logical operation on the watchdog timer output signals from the plurality of watchdog timers and outputs the third signal as a third signal, and a signal output from the second arithmetic element And a fourth arithmetic element that performs a logical operation on the third signal and outputs a control signal.
例えば、前記第3の演算素子と前記第4の演算素子が、共に論理積素子である。
あるいは、前記第3の演算素子が論理積素子であり、前記第4の演算素子が論理和素子である。
For example, the third arithmetic element and the fourth arithmetic element are both AND elements.
Alternatively, the third arithmetic element is an AND element, and the fourth arithmetic element is an OR element.
上記のように、第3の演算素子と第4の演算素子を設けることで、複数のCPUが共に動作異常であることを検出した場合に、制御信号を正負のいずれかに選択して設定することができる。 As described above, by providing the third arithmetic element and the fourth arithmetic element, when it is detected that a plurality of CPUs are operating abnormally, the control signal is selected and set to either positive or negative. be able to.
本発明の制御装置によれば、異常が生じた場合でも機器の動作を停止することなく誤動作を低減することができる制御装置を提供することができる。 According to the control device of the present invention, it is possible to provide a control device that can reduce malfunctions without stopping the operation of a device even when an abnormality occurs.
[第1実施形態]
以下に第1実施形態における制御装置100について説明する。
[First Embodiment]
Below, the
まず始めに本実施形態における制御装置100の構成について図1を用いて説明する。図1は制御装置100の構成を示すブロック図である。
First, the configuration of the
制御装置100は、図1に示すように、複数のCPUと、複数のCPUと同数設けられた複数のウォッチドッグタイマ(図1ではWDTと表記)と、第1の論理回路30と、第2の論理回路31と、を備えている。尚、本実施形態では、複数のCPUは、第1CPU10と第2CPU11の2つのCPUであり、CPUと同数のウォッチドッグタイマは、第1ウォッチドッグタイマ20と第2ウォッチドッグタイマ21の2つのウォッチドックタイマである場合について説明する。
As shown in FIG. 1, the
第1CPU10と第2CPU11は、それぞれ第1の信号を出力する複数の出力ポートを有している。具体的には、第1CPU10は第1の出力ポートP01と第2の出力ポートP02を有しており、第2CPU11は第1の出力ポートP11と第2の出力ポートP12を有している。尚、第1CPU10の第1の出力ポートP01から出力される第1の信号と、第2の出力ポートP02から出力される第1の信号と、は異なる信号である。また、第2CPU11の第1の出力ポートP11から出力される第1の信号と、第2の出力ポートP12から出力される第1の信号と、は異なる信号である。
The
第1CPU10と第2CPU11はそれぞれ、図示しないクロック回路及びプログラム記憶領域を含む記憶回路を有しており、クロック回路が発生するクロック信号に従ってプログラム領域に記憶されたプログラムに従って演算処理を行う。第1CPU10のクロック回路と第2CPU11のクロック回路は概ね同じ周波数のクロック信号を発生させる。また、第1CPU10と第2CPU11は、それぞれのプログラム記憶領域に同一動作のプログラムが記憶されており、所定の同じ処理を行う。
Each of the
また、第1CPU10と第2CPU11には、それぞれCPUが演算処理を行う動作に対応して論理出力”1”としてのハイレベル信号と論理出力”0”としてのローレベル信号とを交互に出力する動作信号出力(φ1,φ2)を有している。第1CPU10が正常動作している場合には第1CPU10に備えられた動作信号出力φ1には所定の時間間隔で”1”と”0”とが交互に出力される。また第2CPU11が正常動作している場合には第2CPU10に備えられた動作信号出力φ2には所定の時間間隔で”1”と”0”とが交互に出力される。
Further, the
また、外部装置50との通信手段を有しており、外部装置50からの信号の受信や外部装置50に対する信号の送信を行うことができる。
In addition, it has means for communicating with the
第1ウォッチドッグタイマ20と第2ウォッチドッグタイマ21は、第1CPU10と第2CPU11にそれぞれ接続されている。
The
第1ウォッチドッグタイマ20は、入力端子と2つの出力端子を有しており、入力端子は第1CPU10の動作信号出力φ1に接続される。また、2つの出力端子は、一方が入力された信号が所定の時間より長い間”1”または”0”の状態が継続した場合にウォッチドッグタイマ出力”1”を出力する正論理出力P1であり、他方が正論理出力P1と反転した信号を出力する負論理出力N1となっている。従って第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1は、CPUの動作異常を検出した場合に論理出力”1”を出力するよう動作し、負論理出力N1は、CPUの動作異常を検出した場合に論理出力”0”を出力するよう動作する。
The
第2ウォッチドッグタイマ21は、入力端子と2つの出力端子を有しており、入力端子は第2CPU11の動作信号出力φ2に接続される。また、2つ出力端子は、一方が入力された信号が所定の時間より長い間”1”または”0”の状態が継続した場合にウォッチドッグタイマ出力”1”を出力する正論理出力P2であり、他方が正論理出力P2と反転した信号を出力する負論理出力N2となっている。従って第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2は、CPUの動作異常を検出した場合に論理出力”1”を出力するよう動作し、負論理出力N2は、CPUの動作異常を検出した場合に論理出力”0”を出力するよう動作する。
The
第1の論理回路30は、第1CPU10の第1の出力ポートP01から出力される第1の信号と第2CPU11の第1の出力ポートP11から出力される第1の信号と論理演算する。
The
第1の論理回路30は、第1の演算素子と第2の演算素子の組合せが、論理積素子の組合せで構成されている。第1の演算素子は、第1の論理和素子30aと第2の論理和素子30bとが、2つのCPU(10,11)に対応してそれぞれ配置されるとともに、第2の演算素子は、第1の論理積素子30cが2つのCPU(10,11)に対して一つ配置されている。
In the
第1の論理回路30に備えられた第1の演算素子の第1の論理和素子30aは、2つの入力端子と1つの出力端子を有している。一方の入力端子は第1CPU10の第1の出力ポートP01に接続され、他方の入力端子は第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1と接続されている。第1の論理和素子30aの出力には、第1CPU10の第1の出力ポートP01と第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1から出力されるウォッチドッグタイマ出力信号の論理和演算された結果が第2の信号として出力される。
The first
第1の論理回路30に備えられた第1の演算素子の第2の論理和素子30bは、2つの入力端子と1つの出力端子を有している。一方の入力端子は第2CPU11の第1の出力ポートP11に接続され、他方の入力端子は第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2と接続されている。第2の論理和素子30bの出力には、第2CPU11の第1の出力ポートP11と第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2から出力されるウォッチドッグタイマ出力信号の論理和演算された結果が第2の信号として出力される。
The second
第1の論理回路30に備えられた第2の演算素子の第1の論理積素子30cは、2つの入力端子と1つの出力端子を有している。一方の入力端子は第1の論理和素子30aの出力端子に接続され、他方の入力端子は第2の論理和素子30bの出力端子と接続されている。第1の論理積素子30cの出力には、第1の論理和素子30aから出力される第2の信号と第2の論理和素子30bの出力から出力される第2の信号の、2つの第2の信号が論理積演算された結果が制御信号として出力される。
The first AND
第2の論理回路31は、第1CPU10の第2の出力ポートP02から出力される第1の信号と第2CPU11の第2の出力ポートP12から出力される第1の信号と論理演算する。
The
第2の論理回路31は、第1の演算素子と第2の演算素子の組合せが、論理積素子の組合せで構成されている。第1の演算素子は、第2の論理積素子31aと第3の論理積素子31bとが、2つのCPU(10,11)に対応してそれぞれ配置されとともに、第2の演算素子は、第3の論理和素子31cが2つのCPU(10,11)に対して一つ配置されている。
In the
第2の論理回路31に備えられた第1の演算素子の第2の論理積素子31aは、2つの入力端子と1つの出力端子を有している。一方の入力端子は第1CPU10の第2の出力ポートP02に接続され、他方の入力端子は第1ウォッチドッグタイマ20の負論理出力N1と接続されている。第2の論理積素子31aの出力には、第1CPU10の第2の出力ポートP02と第1ウォッチドッグタイマ20の負論理出力N1から出力されるウォッチドッグタイマ出力信号の論理積演算された結果が第2の信号として出力される。
The second
第2の論理回路31に備えられた第1の演算素子の第3の論理積素子31bは、2つの入力端子と1つの出力端子を有している。一方の入力端子は第2CPU11の第2の出力ポートP12に接続され、他方の入力端子は第2ウォッチドッグタイマ21の負論理出力N2と接続されている。第3の論理積素子31bの出力には、第2CPU11の第2の出力ポートP12と第2ウォッチドッグタイマ21の負論理出力N2から出力されるウォッチドッグタイマ出力信号の論理積演算された結果が第2の信号として出力される。
The third AND
第2の論理回路31に備えられた第2の演算素子の第3の論理和素子31cは、2つの入力端子と1つの出力端子を有している。一方の入力端子は第2の論理積素子31aの出力端子に接続され、他方の入力端子は第3の論理積素子31bの出力端子と接続されている。第3の論理和素子31cの出力には、第2の論理積素子31aから出力される第2の信号と第3の論理積素子31bの出力から出力される第2の信号の、2つの第2の信号が論理和演算された結果が制御信号として出力される。
The third
次に、制御装置100の動作について、図2から図4を用いて説明する。図2は制御装置100の動作説明図であり、第1CPU10及び第2CPU11が正常に動作している状態を説明する図である。図3は制御装置100の動作説明図であり、第1CPU10の動作が異常となった場合の動作を示す図である。図4は制御装置100の動作を示す図であり、第1CPU10及び第2CPU11の動作が異常となった場合の動作を示す図である。
Next, operation | movement of the
最初に、制御装置100が正常に動作している状態について図2を用いて説明する。
第1CPU10と第2CPU11はそれぞれ、ほぼ同じタイミングで動作し、所定の同じ処理を行うように動作している。この状態では、第1CPU10に備えられた動作信号出力φ1と第2CPU11に備えられた動作信号出力φ2には、所定の時間間隔で”1”と”0”とが交互に出力される。
First, a state in which the
Each of the
第1ウォッチドッグタイマ20は、第1CPU10の動作信号出力φ1から所定の時間間隔で”1”と”0”とが交互に入力されるため、第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1からは”0”が出力され、負論理出力N1からは”1”が出力される。
Since the
第2ウォッチドッグタイマ21は、第2CPU11の動作信号出力φ2から所定の時間間隔で”1”と”0”とが交互に入力されるため、第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2からは”0”が出力され、負論理出力N2からは”1”が出力される。
Since the
第1の論理回路30に備えられた第1の演算素子の第1の論理和素子30aは、一方の入力端子から第1CPU10の第1の出力ポートP01の出力信号が入力され、他方の入力端子は第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1からの出力信号が入力される。図2に示すように、第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1からは”0”が出力されているので、第1の論理和素子30aの出力には、第1CPU10の第1の出力ポートP01から出力される信号がそのまま第2の信号として出力されることになる。
The first
第1の論理回路30に備えられた第1の演算素子の第2の論理和素子30bは、一方の入力端子から第2CPU11の第1の出力ポートP11の出力信号が入力され、他方の入力端子は第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P1からの出力信号が入力される。図2に示すように、第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2からは”0”が出力されているので、第2の論理和素子30bの出力には、第2CPU11の第1の出力ポートP11から出力される信号がそのまま第2の信号として出力されることになる。
The second
第1の論理回路30に備えられた第2の演算素子の第1の論理積素子30cは、一方の入力端子には第1の論理和素子30aから出力される第2の信号が入力され、他方の入力端子には第2の論理和素子30bから出力される第2の信号が入力される。従って、第1の論理積素子30cの出力には、第1CPU10の第1の出力ポートP01から出力される信号と、第2CPU11の第1の出力ポートP11から出力される信号が論理積演算された結果が制御信号として出力される。第1CPU10と第2CPU11とは、ほぼ同じタイミングで動作し、所定の同じ処理を行うように動作しているので、第1CPU10の第1の出力ポートP01と第2CPU11の第1の出力ポートP11とからは、同じ信号が出力されている。このため、第1の論理積素子30cからは、第1CPU10の第1の出力ポートP01または第2CPU11の第1の出力ポートP11と同じ信号が制御信号として出力されることとなる。
The first
第2の論理回路31に備えられた第1の演算素子の第2の論理積素子31aは、一方の入力端子から第1CPU10の第2の出力ポートP02の出力信号が入力され、他方の入力端子は第1ウォッチドッグタイマ20の負論理出力N1からの出力信号が入力される。第1ウォッチドッグタイマ20の負論理出力N1からは”1”が出力されているので、第2の論理積素子31aの出力には、第1CPU10の第2の出力ポートP02から出力される信号がそのまま第2の信号として出力されることになる。
The second
第2の論理回路31に備えられた第1の演算素子の第3の論理積素子31bは、一方の入力端子から第2CPU11の第2の出力ポートP12の出力信号が入力され、他方の入力端子は第2ウォッチドッグタイマ21の負論理出力N2からの出力信号が入力される。第2ウォッチドッグタイマ21の負論理出力N2からは”1”が出力されているので、第3の論理積素子31bの出力には、第2CPU11の第2の出力ポートP12から出力される信号がそのまま第2の信号として出力されることになる。
The third
第2の論理回路31に備えられた第2の演算素子の第3の論理和素子31cは、一方の入力端子には第2の論理積素子31aから出力される第2の信号が入力され、他方の入力端子には第3の論理積素子31bから出力される第2の信号が入力される。従って、第3の論理和素子31cの出力には、第1CPU10の第2の出力ポートP02から出力される信号と、第2CPU11の第2の出力ポートP12から出力される信号が論理和演算された結果が制御信号として出力される。第1CPU10と第2CPU11とは、ほぼ同じタイミングで動作し、所定の同じ処理を行うように動作しているので、第1CPU10の第2の出力ポートP02と第2CPU11の第2の出力ポートP12とからは、同じ信号が出力されている。このため、第3の論理和素子31cからは、第1CPU10の第2の出力ポートP02または第2CPU11の第2の出力ポートP12と同じ信号が制御信号として出力されることとなる。
The third logical OR
以上のように、制御装置100が正常に動作している場合には、第1CPU10の第1の出力ポートP01と第2CPU11の第1の出力ポートP11からは同じ第1の信号が出力される。2つの第1の信号を第1の論理回路30で演算した結果として、第1CPU10の第1の出力ポートP01及び第2CPU11の第1の出力ポートP11から出力される信号と同じ信号が制御信号として出力される。また、第1CPU10の第2の出力ポートP02と第2CPU11の第2の出力ポートP12からは同じ第1の信号が出力される。2つの第1の信号を第2の論理回路31で演算した結果として、第1CPU10の第2の出力ポートP02及び第2CPU11の第2の出力ポートP12から出力される信号と同じ信号が制御信号として出力される。結果的に出力される制御信号は、それぞれのCPU(10,11)にプログラムされた制御に従って出力された信号が正しく出力されることとなる。
As described above, when the
次に、制御装置100の第1CPU10が正常に動作していない場合の動作について図3を用いて説明する。
Next, an operation when the
第1CPU10が何らかの理由によって正常に動作できなくなった場合、第1CPU10に備えられた動作信号出力φ1には所定の時間間隔で”1”と”0”とが交互に出力されなくなる。尚、第2CPU11は正常に動作しており、第2CPU10に備えられた動作信号出力φ2には、所定の時間間隔で”1”と”0”とが交互に出力されている。
When the
第1ウォッチドッグタイマ20は、第1CPU10の動作信号出力φ1から所定の時間間隔で”1”と”0”とが交互に入力されないため、第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1からは”1”が出力され、負論理出力N1からは”0”が出力される。
Since the
第2ウォッチドッグタイマ21は、第2CPU11の動作信号出力φ2から所定の時間間隔で”1”と”0”とが交互に入力されるため、第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2からは”0”が出力され、負論理出力N2からは”1”が出力される。
Since the
第1の論理回路30に備えられた第1の演算素子の第1の論理和素子30aは、一方の入力端子から第1CPU10の第1の出力ポートP01の出力信号が入力され、他方の入力端子は第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1からの出力信号が入力される。図3に示すように、第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1からは”1”が出力されているので、第1の論理和素子30aから出力される第2信号は、第1CPU10の第1の出力ポートP01からの出力に関わらず”1”に固定され不変となる。
The first
第1の論理回路30に備えられた第1の演算素子の第2の論理和素子30bは、一方の入力端子から第2CPU11の第1の出力ポートP11の出力信号が入力され、他方の入力端子は第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P1からの出力信号が入力される。第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2からは”0”が出力されているので、第2の論理和素子30bの出力には、第2CPU11の第1の出力ポートP11から出力される信号がそのまま第2の信号として出力されることになる。
The second
第1の論理回路30に備えられた第2の演算素子の第1の論理積素子30cは、一方の入力端子には第1の論理和素子30aから出力される第2の信号が入力され、他方の入力端子には第2の論理和素子30bから出力される第2の信号が入力される。第1の論理和素子30aから出力される第1信号は”1”に固定されているので、第1の論理積素子30cの出力には、第2CPU11の第1の出力ポートP11から出力される信号が制御信号として出力されることとなる。
The first
第2の論理回路31に備えられた第1の演算素子の第2の論理積素子31aは、一方の入力端子から第1CPU10の第2の出力ポートP02の出力信号が入力され、他方の入力端子は第1ウォッチドッグタイマ20の負論理出力N1からの出力信号が入力される。図3に示すように、第1ウォッチドッグタイマ20の負論理出力N1からは”0”が出力されているので、第2の論理積素子31aから出力される第2信号は、第1CPU10の第2の出力ポートP02からの出力に関わらず”0”に固定され不変となる。
The second
第2の論理回路31に備えられた第1の演算素子の第3の論理積素子31bは、一方の入力端子から第2CPU11の第2の出力ポートP12の出力信号が入力され、他方の入力端子は第2ウォッチドッグタイマ21の負論理出力N2からの出力信号が入力される。第2ウォッチドッグタイマ21の負論理出力N2からは”1”が出力されているので、第3の論理積素子31bの出力には、第2CPU11の第2の出力ポートP12から出力される信号がそのまま第2の信号として出力されることになる。
The third
第2の論理回路31に備えられた第2の演算素子の第3の論理和素子31cは、一方の入力端しには第2の論理積素子31aから出力される第2の信号が入力され、他方の入力端しには第3の論理積素子31bから出力される第2の信号が入力される。第2の論理積素子31aから出力される第1信号は”0”に固定されているので、第3の論理和素子31cの出力には、第2CPU11の第1の出力ポートP11から出力される信号が制御信号として出力されることとなる。
The third logical OR
制御装置100の第1CPU10が正常に動作していない場合には、第1CPU10の第1の出力ポートP01から出力される第1の信号が正しい信号とは限らず、第2CPU11の第1の出力ポートP11から出力される第1の信号とも必ずしも一致しない。また、第1CPU10の第2の出力ポートP02から出力される第1の信号が正しい信号とは限らず、第2CPU11の第2の出力ポートP12から出力される第1の信号とも必ずしも一致しない。
When the
しかし、第1CPU10の動作異常を検出した場合に第1ウォッチドッグタイマ20から出力されるウォッチドッグタイマ出力信号が、第1の論理回路30に備えられた第1の演算素子の第1の論理和素子30aの出力が不変となる極性となる”1”を供給する。このことによって、動作が異常となっている第1CPU10の第1の出力ポートP01から出力される信号が制御装置100の動作に影響を与えなくすることができる。また、第1CPU10の動作異常を検出した場合に第1ウォッチドッグタイマ20から出力されるウォッチドッグタイマ出力信号が、第2の論理回路31に備えられた第1の演算素子の第2の論理積素子31aの出力が不変となる極性となる”0”を供給する。このことによって、動作が異常となっている第1CPU10の第2の出力ポートP02から出力される信号が制御装置100の動作に影響を与えなくすることができる。
However, when an abnormal operation of the
第1の論理回路30から出力される制御信号は、正常に動作している第2CPU11の第1の出力ポートP11の出力が制御信号として出力される。また、第2の論理回路31から出力される制御信号は、正常に動作している第2CPU11の第2の出力ポートP12の信号が制御信号として出力される。結果的に出力される制御信号は、正常に動作している第2CPU11にプログラムされた制御に従って出力された信号が正しく出力されることとなる。以上の動作は第1CPU10が正常に動作しており、第2CPU11が異常となった場合であっても同様となる。
As for the control signal output from the
次に、制御装置100の第1CPU10と第2CPU11がともに正常に動作していない場合の動作について図4を用いて説明する。
Next, an operation when both the
第1CPU10が何らかの理由によって正常に動作できなくなった場合、第1CPU10に備えられた動作信号出力φ1には所定の時間間隔で”1”と”0”とが交互に出力されなくなる。また、第2CPU11も何らかの理由によって正常に動作できなくなった場合、第2CPU10に備えられた動作信号出力φ2も所定の時間間隔で”1”と”0”とが交互に出力されなくなる。
When the
第1ウォッチドッグタイマ20は、第1CPU10の動作信号出力φ1から所定の時間間隔で”1”と”0”とが交互に入力されないため、第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1からは”1”が出力され、負論理出力N1からは”0”が出力される。
Since the
第2ウォッチドッグタイマ21は、第2CPU11の動作信号出力φ2から所定の時間間隔で”1”と”0”とが交互に入力されないため、第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2からは”1”が出力され、負論理出力N2からは”0”が出力される。
Since the
第1の論理回路30に備えられた第1の演算素子の第1の論理和素子30aは、一方の入力端子から第1CPU10の第1の出力ポートP01の出力信号が入力され、他方の入力端子は第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1からの出力信号が入力される。図4に示すように、第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1からは”1”が出力されているので、第1の論理和素子30aから出力される第2信号は、第1CPU10の第1の出力ポートP01からの出力に関わらず”1”に固定され不変となる。
The first
第1の論理回路30に備えられた第1の演算素子の第2の論理和素子30bは、一方の入力端子から第2CPU11の第1の出力ポートP11の出力信号が入力され、他方の入力端子は第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2からの出力信号が入力される。図4に示すように、第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2からは”1”が出力されているので、第2の論理和素子30bから出力される第2信号は、第2CPU11の第1の出力ポートP11からの出力に関わらず”1”に固定され不変となる。
The second
第1の論理回路30に備えられた第2の演算素子の第1の論理積素子30cは、一方の入力端子には第1の論理和素子30aから出力される第2の信号が入力され、他方の入力端子には第2の論理和素子30bから出力される第2の信号が入力される。第1の論理和素子30aから出力される第1信号は”1”に固定されており、第2の論理和素子30bから出力される第1信号も”1”に固定されている。従って、第1の論理積素子30cの出力は、第1CPU10及び第2CPU11の第1の出力ポートP01、P11から出力される信号に関わらず”1”が制御信号として出力されることとなる。
The first
第2の論理回路31に備えられた第1の演算素子の第2の論理積素子31aは、一方の入力端子から第1CPU10の第2の出力ポートP02の出力信号が入力され、他方の入力端子は第1ウォッチドッグタイマ20の負論理出力N1からの出力信号が入力される。図4に示すように、第1ウォッチドッグタイマ20の負論理出力N1からは”0”が出力されているので、第2の論理積素子31aから出力される第2信号は、第1CPU10の第2の出力ポートP02からの出力に関わらず”0”に固定され不変となる。
The second
第2の論理回路31に備えられた第1の演算素子の第3の論理積素子31bは、一方の入力端子から第2CPU11の第2の出力ポートP12の出力信号が入力され、他方の入力端子は第2ウォッチドッグタイマ21の負論理出力N2からの出力信号が入力される。図4に示すように、第2ウォッチドッグタイマ21の負論理出力N2からは”0”が出力されているので、第3の論理積素子31bから出力される第2信号は、第2CPU11の第2の出力ポートP12からの出力に関わらず”0”に固定され不変となる。
The third
第2の論理回路31に備えられた第2の演算素子の第3の論理和素子31cは、一方の入力端しには第2の論理積素子31aから出力される第2の信号が入力され、他方の入力端しには第3の論理積素子31bから出力される第2の信号が入力される。第2の論理積素子31aから出力される第1信号は”0”に固定されており、第3の論理積素子31bから出力される第1信号も”0”に固定されている。従って、第3の論理和素子31cの出力は、第1CPU10及び第2CPU11の第2の出力ポートP02、P12から出力される信号に関わらず”0”が制御信号として出力されることとなる。
The third logical OR
制御装置100の第1CPU10と第2CPU11が、ともに正常に動作していない場合には、第1CPU10及び第2CPU11から出力される第1の信号が正しい信号とは限らない。
When both the
しかし、第1CPU10の動作異常を検出した場合に第1ウォッチドッグタイマ20から出力されるウォッチドッグタイマ出力信号が、第1の論理回路30に備えられた第1の演算素子の第1の論理和素子30aの出力が不変となる極性となる”1”を供給する。このことによって、動作が異常となっている第1CPU10の第1の出力ポートP01から出力される信号が制御装置100の動作に影響を与えなくすることができる。また、第1CPU10の動作異常を検出した場合に第1ウォッチドッグタイマ20から出力されるウォッチドッグタイマ出力信号が、第2の論理回路31に備えられた第1の演算素子の第2の論理積素子31a出力が不変となる極性となる”0”を供給する。このことによって、動作が異常となっている第1CPU10の第2の出力ポートP02から出力される信号が制御装置100の動作に影響を与えなくすることができる。
However, when an abnormal operation of the
また、第2CPU11の動作異常を検出した場合に第2ウォッチドッグタイマ21から出力されるウォッチドッグタイマ出力信号が、第1の論理回路30に備えられた第1の演算素子の第2の論理和素子30bの出力が不変となる極性となる”1”を供給する。このことによって、動作が異常となっている第2CPU11の第2の出力ポートP12から出力される信号が制御装置100の動作に影響を与えなくすることができる。また、第2CPU11の動作異常を検出した場合に第2ウォッチドッグタイマ21から出力されるウォッチドッグタイマ出力信号が、第2の論理回路31に備えられた第1の演算素子の第3の論理積素子31b出力が不変となる極性となる”0”を供給する。このことによって、動作が異常となっている第2CPU11の第2の出力ポートP12から出力される信号が制御装置100の動作に影響を与えなくすることができる。
Further, when an operation abnormality of the
以上のように、制御装置100の第1CPU10と第2CPU11が、ともに正常に動作していない場合には、第1の論理回路30から出力される制御信号は、”1”に固定され、第2の論理回路31から出力される制御信号は、”0”に固定される。このため、第1の論理回路30は、出力される制御信号が”1”となった場合にフェールセーフとなる制御対象に適用することで、まれに両方のCPU(10,11)が異常動作となった場合でも制御装置100が適用される機器を安全に制御することができる。また、第2の論理回路31は、出力される制御信号が”0”となった場合にフェールセーフとなる制御対象に適用することで、まれに両方のCPU(10,11)が異常動作となった場合でも制御装置100が適用される機器を安全に制御することができる。
As described above, when both the
以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。
本実施形態の制御装置100では、複数のCPU(10,11)は、それぞれ第1の信号を出力する複数の出力ポート(P01,P02,P11,P12)を有し、複数のウォッチドッグタイマ(20,21)は、複数のCPU(10,11)と同数設けられ、複数のCPU(10,11)にそれぞれ接続され、複数のCPU(10,11)から出力された第1の信号を論理演算する論理回路(30,31)を有し、論理回路は(30,31)、複数のCPUに対応してそれぞれ配置される第1の演算素子と、複数のCPUに対して一つ配置される第2の演算素子と、を備え、複数のCPU(10,11)に所定の同じ処理を行わせるとともに、第1の演算素子は、複数のCPU(10,11)にそれぞれ接続されたウォッチドッグタイマ(20,21)から出力されるウォッチドッグタイマ出力信号と、複数のCPUの出力ポートから出力される第1の信号と、を論理演算して第2の信号として出力し、第2の演算素子は、複数の第1の演算素子から出力される複数の第2の信号を論理演算して制御信号として出力するように構成した。
Hereinafter, the effect by having set it as this embodiment is demonstrated.
In the
これにより、ウォッチドックタイマ(20,21)から出力されるウォッチドッグタイマ出力信号と、CPU(10,11)から出力される第1の信号と、を第1の演算素子で論理演算することで、CPUに異常があった場合に異常があったCPU側の第1の信号をフェールセーフ側に固定することができる。更に複数のCPUからの第1の信号を、第2の演算素子で論理演算することで、複数の第1の信号から、フェールセーフ側信号または制御信号を継続して出力することができる。従って、異常が生じた場合でも機器の動作を停止することなく誤動作を低減することができる制御装置を提供することができる。 As a result, a logical operation is performed on the watchdog timer output signal output from the watchdog timer (20, 21) and the first signal output from the CPU (10, 11) by the first arithmetic element. When there is an abnormality in the CPU, the first signal on the CPU side where the abnormality has occurred can be fixed to the fail-safe side. Further, by performing a logical operation on the first signals from the plurality of CPUs using the second arithmetic element, it is possible to continuously output the fail-safe side signals or control signals from the plurality of first signals. Therefore, it is possible to provide a control device that can reduce malfunctions without stopping the operation of the device even when an abnormality occurs.
また、本実施形態の制御装置100では、論理回路(30,31)を複数有し、論理回路(30,31)は、第1の演算素子と第2の演算素子の組合せが、論理和素子と論理積素子の組合せであり、ウォッチドッグタイマ(20,21)の出力は、CPU(10,11)の動作異常を検出した場合に第1の演算素子の出力が不変となる極性で第1の演算素子に供給されるように構成した。
In addition, the
これにより、CPU(10,11)の動作異常を検出した場合に、第1の演算素子の出力を固定することができる。第1の演算素子の出力を固定されるので、他のCPUが正常に動作している場合には第2の演算素子によって他のCPUから出力された信号に従った制御信号を出力することができる。また、CPU(10,11)が制御する複数の機能に対して論理回路を設けることで、複数の機能に対して動作を停止することなく誤動作を低減することができる。 Thereby, when the operation abnormality of the CPU (10, 11) is detected, the output of the first arithmetic element can be fixed. Since the output of the first arithmetic element is fixed, when the other CPU is operating normally, a control signal according to the signal output from the other CPU by the second arithmetic element may be output. it can. Further, by providing logic circuits for a plurality of functions controlled by the CPU (10, 11), it is possible to reduce malfunctions without stopping the operations for the plurality of functions.
また、本実施形態の制御装置100では、論理回路(30,31)のうち少なくともその1つは、第1の演算素子が論理和素子であるとともに、第2の演算素子が論理積素子であり、ウォッチドッグタイマ(20,21)は、CPU(10,11)の動作異常を検出した場合に論理出力”1”を出力するように構成した。
In the
これにより、CPUが異常動作した場合に第1の演算素子の出力を”1”に固定することができる。第2の演算素子が論理積であるので、他のCPUが正常に動作している場合には他のCPUから出力された信号に従った制御信号を出力することができる。 Thereby, when the CPU operates abnormally, the output of the first arithmetic element can be fixed to “1”. Since the second arithmetic element is a logical product, when another CPU is operating normally, a control signal according to a signal output from the other CPU can be output.
また、本実施形態の制御装置100では、論理回路(30,31)のうち少なくともその1つは、第1の演算素子が論理積素子であるとともに、第2の演算素子が論理和素子であり、ウォッチドッグタイマ(20,21)は、CPU(10,11)の動作異常を検出した場合に論理出力”0”を出力するように構成した。
Further, in the
これにより、CPUが異常動作した場合に第1の演算素子の出力を”0”に固定することができる。第2の演算素子が論理和であるので、他のCPUが正常に動作している場合には他のCPUから出力された信号に従った制御信号を出力することができる。 Thereby, when the CPU operates abnormally, the output of the first arithmetic element can be fixed to “0”. Since the second arithmetic element is a logical sum, when the other CPU is operating normally, a control signal according to the signal output from the other CPU can be output.
以上のように、本発明の実施形態に係る制御装置100を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。
As described above, the
(1)本実施形態において、複数のCPUは、第1CPU10と第2CPU11の2つのCPUであるとしたが、CPUが3つ以上あるように変更して実施しても良い。
(1) In the present embodiment, the plurality of CPUs are two CPUs, ie, the
(2)本実施形態において、CPUの複数の出力ポートが第1CPU10と第2CPU11それぞれ2つずつ有している例を示して説明を行ったが、出力ポートの数は制御装置が使用される機器やシステムにあわせ必要なだけの数量に変更して実施することができる。
(2) In the present embodiment, the example in which the CPU has two output ports each having two
(3)本実施形態において、ウォッチドッグタイマ(20,21)は、正論理出力(P1,P2)と、負論理出力(N1,N2)の2つの出力を有する例を示して説明を行ったがどちらか一方の出力を備えたウォッチドッグタイマを用いても良い。この場合、出力に論理否定素子を用いて反転出力を得ることで同様の動作を行わせることができる。 (3) In the present embodiment, the watchdog timer (20, 21) has been described with an example having two outputs, a positive logic output (P1, P2) and a negative logic output (N1, N2). However, a watchdog timer having either output may be used. In this case, the same operation can be performed by obtaining an inverted output using a logical negation element for the output.
[第2実施形態]
図5に本発明の基本的な実施形態の制御装置101Aが示され、図6ないし図8に、制御装置101Aを基本とした第2実施形態の制御装置101が示されている。
[Second Embodiment]
FIG. 5 shows a
図5に示す制御装置101Aには、図1に示す制御装置100に設けられたのと同じ第1の論理回路30が設けられているが、第2の論理回路31に相当するものは設けられていない。第1CPU10からは、第1の出力ポートP01からの第1の信号と、動作信号出力φ1とが得られる。第2CPU11からは、第1の出力ポートP11からの第1の信号と、動作信号出力φ2とが得られる。また、第1ウォッチドッグタイマ20から正論理出力P1が得られ、第2ウォッチドッグタイマ21からも、正論理出力P2が得られる。
The
図4を参照して既に説明したように、第1CPU10と第2CPU11がともに正常に動作していない場合に、第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1からは”1”が出力され、第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2からも”1”が出力される。よって、第1の演算素子の第1の論理和素子30aから出力される第2信号は、第1CPU10の第1の出力ポートP01からの出力に関わらず”1”に固定される。同様に、第1の演算素子の第2の論理和素子30bから出力される第2信号も、第2CPU11の第1の出力ポートP11からの出力に関わらず”1”に固定される。
As already described with reference to FIG. 4, when both the
よって、第1CPU10と第2CPU11がともに正常に動作していない場合に、第1の論理回路30では、第2の演算素子の第1の論理積素子30cからは、”1”に固定された制御信号が出力される。よって、制御信号が”1”なった場合にフェールセーフとなる制御対象に適用することで、まれに両方のCPU(10、11)が異常動作となった場合でも制御装置101Aが適用される機器を安全に制御することができる。
Therefore, when both the
しかし、図5に示す基本例では、両方のCPU(10、11)が異常動作となった場合に、第1の論理積素子30cからの制御信号が”1”に固定されるため、制御信号が”1”なった場合にフェールセーフとなる制御対象にしか適用することができない。すなわち、入力される制御信号が”0”となったときにフェールセーフとなる制御対象の場合には、制御装置101Aを使用することができなくなる。一方で、第1の論理回路30の構成として、第2の演算素子の第1の論理積素子30cを「AND」の論理回路素子を使用するのが最適な場合があり、容易に第2の論理回路31に変更できないこともある。
However, in the basic example shown in FIG. 5, the control signal from the first AND
そこで、図6ないし図8に示す第2実施形態の制御装置101では、図5に示す基本例に第3の演算素子41と第4の演算素子42を付加することで、両方のCPU(10、11)が異常動作となった場合の制御信号を”0”に変更できるようにしている。
Therefore, in the
図6ないし図8に示すように、第3の演算素子41は論理積素子である。第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1と第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2との論理積が第3の演算素子41で演算されて、第3の信号として出力される。第4の演算素子42も論理積素子であるが、第3の演算素子41から出力される第3の信号は、第4の演算素子42に反転して入力される。第4の演算素子42では、第3の演算素子41から出力される第3の信号と第1の論理積素子30cからの出力信号の論理積が演算されて制御信号として出力される。
As shown in FIGS. 6 to 8, the third
図6は、第2実施形態の制御装置101が正常に動作している場合を示している。
図2に基づいて説明したのと同様に、第1CPU10が正常に動作していると、第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1が”0”である。そのため、第1CPU10の第1の出力ポート01から出力される第1の信号は、そのままの符号で、第1の論理和素子30aから第2の信号として出力される。同様に、第2CPU11が正常に動作していると、第2ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P2も”0”である。そのため、第2CPU11の第1の出力ポート11から出力される第1の信号は、そのままの符号で、第2の論理和素子30bから第2の信号として出力される。
FIG. 6 shows a case where the
As described with reference to FIG. 2, when the
したがって、第1の論理積素子30cからは、第1の論理和素子30aから出力される第2の信号と第2の論理和素子30bから出力される第2信号とが論理積演算される。
Accordingly, the first AND
第3の演算素子41の論理積素子には、第1ウォッチドッグタイマ20からの正論理出力P1の”0”と、第2ウォッチドッグタイマ21からの正論理出力P2の”0”とが入力される。よって、第3の演算素子41で論理積演算される第3の信号は”0”である。この第3の信号は反転され”1”となって第4の演算素子42に与えられる。そのため、第4の演算素子42では、論理積演算されて出力される制御信号として、第1の論理積素子30cの演算結果がそのまま出力される。
The logical AND element of the third
図7は、一方の第1CPU10のが正常に動作していない状態を示している。
図3に基づいて説明したとの同様に、第1CPU10が正常に動作していないとき、第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1が”1”になる。よって、第1の論理和素子30aからの第2の信号は”1”に固定される。一方、第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2は”0”であるため、第2CPU11の第1の出力ポートP11から第1の信号は、第2の論理和素子30bからそのままの符号で第2信号として出力される。
FIG. 7 shows a state where one of the
As described with reference to FIG. 3, when the
したがって、第2の論理和素子30bからの第2の信号が、そのまま第1の論理積素子30cから出力される。
Therefore, the second signal from the second OR
第3の演算素子41には、第1ウォッチドッグタイマ20から”1”が、第2ウォッチドッグタイマ21から”0”が与えられるため、第3の演算素子41からは論理積である”0”が第3の出力となり、これが反転されて第4の演算素子42に与えられる。よって、第4の演算素子42で論理積演算されて出力される制御信号としては、第1の論理積素子30cの演算結果がそのまま出力される。
Since the third
図8は、第1CPU10と第2CPU20がともに正常に動作していない状態を示している。
FIG. 8 shows a state where both the
図4に基づいて説明したのと同様に、第1CPU10と第2CPU20がともに正常に動作していない場合、第1ウォッチドグタイマ20の正論理出力P1と第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2がともに”1”になる。よって、第1の論理和素子30aの出力である第2の信号と、第2の論理和素子30bの出力である第2の信号がともに”1”となり、第1の論理積素子30cの出力が”1”に固定される。
As described with reference to FIG. 4, when both the
第1ウォッチドグタイマ20の正論理出力P1の”1”と、第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2の”1”は、第3の演算素子41に与えられ、その論理積である第3の信号が”1”となる。第4の演算素子42には、第3の信号”1”が反転した”0”と、第1の論理積素子30cの出力の”1”とが与えられるため、第4の演算素子42から出力される制御信号は”0”となる。
"1" of the positive logic output P1 of the
このように、図5に示す基本的な制御装置101Aに、第3の演算素子41と第4の演算素子42を付加することで、2つのCPU(10,11)が共に正常に動作していないときの制御信号を、図5における”1”から”0”に変更することができ、図5に示す基本的な回路構成を使用して、制御信号が”0”なった場合にフェールセーフとなる制御対象に適用することが可能になる。
Thus, by adding the third
[第3実施形態]
図9に本発明の基本的な実施形態の制御装置102Aが示され、図10ないし図12に、制御装置102Aを基本とした第3実施形態の制御装置102が示されている。
[Third Embodiment]
FIG. 9 shows a
図9に示す制御装置102Aには、図1に示す制御装置100における第2の論理回路31に相当する回路が設けられているが、第1の論理回路30に相当する回路は設けられていない。
9 includes a circuit corresponding to the
制御装置102Aでは、第1CPU10から、第1の出力ポートP01からの第1の信号と、動作信号出力φ1とが得られる。第2CPU11からは、第1の出力ポートP11からの第1の信号と、動作信号出力φ2とが得られる。また、第1ウォッチドッグタイマ20からは正論理出力P1が出力され、第2ウォッチドッグタイマ21からも正論理出力P2が出力される。
In the
図4に基づいて説明したのと同様に、第1CPU10と第2CPU11がともに正常に動作していない場合には、第1ウォッチドッグタイマ20からの正論理出力P1が”1”となり、これが反転された”0”が第1の演算素子の第2の論理積素子31aに与えられる。第2ウォッチドッグタイマ21からの正論理出力P2も”1”となり、これがが反転された”0”が第1の演算素子の第3の論理積素子31bに与えられる。
As described with reference to FIG. 4, when both the
そのため、第1の演算素子の第2の論理積素子31aから出力される第2信号が、第1CPU10の第1の出力ポートP01からの出力に関わらず”0”に固定される。同様に、第1の演算素子の第3の論理積素子31bから出力される第2信号も、第2CPU11の第1の出力ポートP11からの出力に関わらず”0”に固定される。
Therefore, the second signal output from the second AND
よって、第1CPU10と第2CPU11がともに正常に動作していない場合に、第2の演算素子の第3の論理和素子31cからは、”0”に固定された制御信号が出力される。よって、制御信号が”0”なった場合にフェールセーフとなる制御対象に適用することができる。ただし、図9に示す基本的な回路構成を、制御信号が”1”となった場合にフェールセーフとなる制御対象に適用することはできない。
Therefore, when both the
そこで、図10ないし図12に示す第3実施形態の制御装置102では、図9に示す基本構成の制御装置102Aに、第3の演算素子45と第4の演算素子46を付加している。第3の演算素子45は論理積素子であり、第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1と第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2との論理積が演算され、演算結果が第3の信号として出力される。第4の演算素子46は論理和素子であり、第3の演算素子45から出力される第3の信号と、第3の論理和素子31cからの出力信号の論理和が演算されて制御信号として出力される。
Therefore, in the
図10は、第3実施形態の制御装置102が正常に動作している場合を示している。
図2に基づいて説明したのと同様に、第1CPU10が正常に動作していると、第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1の”0”が反転した”1”が第2の論理積素子31aに与えられ、第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2の”0”が反転した”1”が第3の論理積素子31bに与えられる。そのため、第1CPU10の第1の出力ポート01から出力される第1の信号と第2CPU11の第1の出力ポート11から出力される第1の信号は、そのままの符号で、第2の論理積素子31aと第3の論理積素子31bから第2の信号として出力される。したがって、第3の論理和素子31cからは、第1の論理和素子30aから出力される第2の信号と第2の論理和素子30bから出力される第2信号とが論理和演算される。
FIG. 10 shows a case where the
As described with reference to FIG. 2, when the
第3の演算素子45の論理積素子では、第1ウォッチドッグタイマ20からの正論理出力P1の”0”と、第2ウォッチドッグタイマ21からの正論理出力P2の”0”が入力される。よって第3の演算素子45で論理積演算される第3の信号は”0”である。したがって、第4の演算素子46で論理和演算されて出力される制御信号としては、第3の論理和素子31cの演算結果がそのまま出力される。
In the AND element of the third
図11は、一方の第1CPU10のみが正常に動作していない状態を示している。
図3に基づいて説明したとの同様に、第1CPU10が正常に動作していないとき、第1ウォッチドッグタイマ20の正論理出力P1が”1”になる。この”1”が反転されて第2の論理積素子31aに与えらるため、第2の論理積素子31aからの第2の信号は”0”に固定される。一方で、第3の論理和素子31cからは、第2CPU11の第1の出力ポートP11からの第1の信号がそのままの符号で第2信号として出力される。
FIG. 11 shows a state where only one of the
As described with reference to FIG. 3, when the
第3の演算素子45には、第1ウォッチドッグタイマ20からの正論理出力P1の”1”と、第2ウォッチドッグタイマ21からの正論理出力P2の”0”が与えられるため、第3の演算素子41からは論理積である”0”が第3の出力となる。よって、第4の演算素子46で論理和演算されて出力される制御信号として、第3の論理和素子31cの演算結果がそのまま出力される。
Since the third
図12は、第1CPU10と第2CPU20がともに正常に動作していない状態を示している。
FIG. 12 shows a state where both the
図4に基づいて説明したのと同様に、第1CPU10と第2CPU20がともに正常に動作していない場合、第1ウォッチドグタイマ20の正論理出力P1と第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2がともに”1”になる。これらが反転した”0”が、第2の論理積素子31aと第3の論理積素子31bにあたえられるため、第2の論理積素子31aの出力である第2の信号と、第3の論理積素子31bの出力である第2の信号がともに”0”となり、第3の論理和素子31cの出力も”0”となる。
As described with reference to FIG. 4, when both the
第1ウォッチドグタイマ20の正論理出力P1の”1”と第2ウォッチドッグタイマ21の正論理出力P2の”1”が、第3の演算素子45に与えられるため、その論理積である第3の信号が”1”となる。第4の演算素子46には、第3の論理和素子31cの出力の”0”と前記第3の信号の”1”が与えられるため、第4の演算素子46から出力される制御信号は”1”となる。
Since “1” of the positive
すなわち、図9に示す基本的な制御装置102Aに第3の演算素子45と第4の演算素子46を付加することで、2つのCPU(10,11)が共に正常に動作していないときの制御信号を、図6における”0”から図12に示す”1”に変更することができ、制御信号が”1”なった場合にフェールセーフとなる制御対象に適用することが可能になる。
That is, when the third
10 第1CPU
11 第2CPU
20 第1ウォッチドッグタイマ
21 第2ウォッチドッグタイマ
30 第1の論理回路
30a 第1の論理和素子(第1の演算素子)
30b 第2の論理和素子(第1の演算素子)
30c 第1の論理積素子(第2の演算素子)
31 第2の論理回路
31a 第2の論理積素子(第1の演算素子)
31b 第3の論理積素子(第1の演算素子)
31c 第3の論理和素子(第2の演算素子)
41 第3の演算素子
42 第4の演算素子
45 第3の演算素子
46 第4の演算素子
50 外部装置
100 制御装置
10 First CPU
11 Second CPU
20
30b Second OR element (first arithmetic element)
30c First AND element (second arithmetic element)
31
31b Third AND element (first arithmetic element)
31c Third OR element (second arithmetic element)
41
Claims (8)
前記複数のCPUは、それぞれ第1の信号を出力する 出力ポートを有し、
前記複数のウォッチドッグタイマは、前記複数のCPUと同数設けられ、前記複数のCPUに個別に接続され
前記複数のCPUから出力された前記第1の信号を論理演算する論理回路を有し、
前記論理回路は、前記複数のCPUに対応してそれぞれ配置される第1の演算素子と、前記複数のCPUに対して一つ配置される第2の演算素子と、を備え、
前記複数のCPUに所定の同じ処理を行わせるとともに、
前記第1の演算素子は、前記複数のCPUにそれぞれ接続された前記複数のウォッチドッグタイマから出力されるウォッチドッグタイマ出力信号と、前記複数のCPUのそれぞれの前記出力ポートから出力される前記第1の信号と、を論理演算して第2の信号として出力し、
前記第2の演算素子は、複数の前記第1の演算素子から出力される複数の前記第2の信号を論理演算して制御信号として出力することを特徴とする制御装置。 A control device comprising a plurality of CPUs and a plurality of watchdog timers,
Each of the plurality of CPUs has an output port that outputs a first signal,
The plurality of watchdog timers are provided in the same number as the plurality of CPUs, individually connected to the plurality of CPUs, and having a logic circuit that performs a logical operation on the first signal output from the plurality of CPUs,
The logic circuit includes a first arithmetic element arranged corresponding to each of the plurality of CPUs, and a second arithmetic element arranged one for the plurality of CPUs,
While making the plurality of CPUs perform the same predetermined processing,
The first arithmetic element includes a watchdog timer output signal output from the plurality of watchdog timers connected to the plurality of CPUs, and the first output element output from each output port of the plurality of CPUs. 1 signal is logically operated and output as a second signal,
The control device, wherein the second arithmetic element performs a logical operation on the plurality of second signals output from the plurality of first arithmetic elements and outputs the logical signals as control signals.
前記ウォッチドッグタイマの出力は、CPUの動作異常を検出した場合に前記第1の演算素子の出力が不変となる極性で前記第1の演算素子に供給されることを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 In the logic circuit, the combination of the first arithmetic element and the second arithmetic element is a combination of an OR element and an AND element,
The output of the watchdog timer is supplied to the first arithmetic element in such a polarity that the output of the first arithmetic element does not change when an abnormal operation of the CPU is detected. The control device described.
前記論理回路を複数有し、
それぞれの前記ウォッチドッグタイマは、一つの前記CPUに接続されるとともに、複数の出力を有し、
一つの前記ウォッチドッグタイマからの複数の前記ウォッチドッグタイマ出力信号が、複数の前記論理回路のそれぞれに個別に与えられることを特徴とする請求項1または2に記載の制御装置。 The plurality of CPUs each have a plurality of output ports for outputting a first signal,
A plurality of the logic circuits;
Each of the watchdog timers is connected to one of the CPUs and has a plurality of outputs,
3. The control device according to claim 1, wherein a plurality of the watchdog timer output signals from one watchdog timer are individually supplied to each of the plurality of logic circuits.
前記ウォッチドッグタイマは、CPUの動作異常を検出した場合に論理出力”1”を出力するよう動作することを特徴とする請求項3に記載の制御装置。 In at least one of the logic circuits, the first arithmetic element is an OR element and the second arithmetic element is an AND element,
The control device according to claim 3, wherein the watchdog timer operates to output a logic output “1” when an abnormal operation of the CPU is detected.
前記ウォッチドッグタイマは、CPUの動作異常を検出した場合に論理出力”0”を出力するよう動作することを特徴とする請求項3に記載の制御装置。 In at least one of the logic circuits, the first arithmetic element is an AND element, and the second arithmetic element is an OR element.
The control device according to claim 3, wherein the watchdog timer operates to output a logical output “0” when an abnormal operation of the CPU is detected.
前記第2の演算素子から出力される信号と、前記第3の信号を論理演算して制御信号を出力する第4の演算素子とを有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の制御装置。 A third arithmetic element that performs a logical operation on the watchdog timer output signals from the plurality of watchdog timers and outputs the third signal as a third signal;
4. The signal processing apparatus according to claim 1, further comprising: a signal output from the second arithmetic element and a fourth arithmetic element that performs a logical operation on the third signal and outputs a control signal. The control device described.
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