JP2019213354A - 制御システムおよび電源ユニット - Google Patents
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Abstract
Description
最初に図1を参照してPLCシステム1について説明する。図1は、本実施の形態に従うPLCシステム1の構成例について説明する模式図である。PLCシステム1は、設備および装置などの制御対象を制御し、生産工程を自動化するための制御システムである。PLCシステム1は、PLC2AおよびPLC2Bの複数のPLCを有する。以下では、PLC2AおよびPLC2Bを総称してPLC2ともいう。また、本実施の形態では、PLCシステム1の一例として、2つのPLC2(PLC2Aおよび2B)について説明する。PLC2は、典型的には、CPUユニット10と、電源ユニット100と、I/O(Input/Output)ユニット200とを含む。CPUユニット10は、制御プログラムに基づく制御演算を実行する演算ユニットである。以下、CPUユニット10を演算ユニット10ともいう。電源ユニット100は、主電源スイッチPSがONになると外部電源(図示しない)からの電力を受け付ける。電源ユニット100は受け付けた電力を変換して、演算ユニット10およびI/Oユニット200に対して供給電力を供給する。I/Oユニット200は、システムバス202を介して演算ユニット10と接続され、演算ユニット10との信号の遣り取りを行うとともに、フィールドからの信号を遣り取りする。
次に、図2を参照して、本発明が適用される場面の一例について説明する。図2は、本実施の形態に従う各電源ユニット100の電力変換の処理を表わす図である。以下では、PLC2Aの電源ユニット100を第1電源ユニット100A、PLC2Bの電源ユニット100を第2電源ユニット100Bとして説明する。また、以下では、PLC2Aの演算ユニット10を第1演算ユニット10A、PLC2Bの演算ユニット10を第2演算ユニット10Bとして説明する。本実施の形態では、主電源スイッチPSがON状態になると、第1電源ユニット100Aと第2電源ユニット100Bとに外部電源からの電力が供給される。第1電源ユニット100Aおよび第2電源ユニット100Bは、電力変換部201とドライブ制御部301とを含む。電力変換部201は、外部電源からの入力電力を所定電圧に変換し、電圧変換後の電力(供給電力)を演算ユニット10に供給する。より具体的には、第1電源ユニット100Aの電力変換部201は、第1演算ユニット10Aに供給電力を供給し、第2電源ユニット100Bは、第2演算ユニット10Bに供給電力を供給する。このような電力変換部201による電力の電圧変換は、ドライブ制御部301の制御により実行される。
次に、図4を参照して電源ユニット100の構成例について説明する。図4は、本実施の形態に従う電源ユニット100の回路構成の一例を表わす図である。電源ユニット100は、たとえばスイッチング電源装置である。電源ユニット100は、入力部11Aと、電源部20Bと、出力部30Cとを含む。
次に、図5〜図9を参照して、ドライブ制御部301の具体的な構成例について説明する。図5は、本実施の形態に従う抵抗値が変更可能な制限抵抗34を含む回路構成の一例を示す図である。図5のドライブ制御部301は、コントローラ31と、電力供給部32と、ダイオード35と定電圧回路36とを含む。コントローラ31は、電力供給部32から供給される電力を定電圧回路36を介して受け付けることで駆動するための制御電圧Vccを確保する。定電圧回路36は、トランジスタと抵抗とツェナーダイオードとで構成される安定化回路である。コントローラ31に供給される制御電圧Vccの電圧値は、たとえば5Vである。また、コントローラ31には、補助巻線22aに誘導される高周波パルス電圧がダイオード35を介して入力される。
次に、図8および図9を参照して、上述の図5の回路構成を前提とする制限抵抗34の具体的な構成例について説明する。図8は、本実施の形態に従う制限抵抗34の抵抗値を変更する構成例を示す図である。図8に示す電力供給部32の構成では、制限抵抗34の抵抗値を変更する構成の一例として、ロータリースイッチ341が設けられている。制限抵抗34の抵抗値は、ユーザによるロータリースイッチ341の操作に基づき、任意の値に変更可能となる。また、図9は、本実施の形態に従う制限抵抗34の抵抗値を変更する他の構成例を示す図である。図9に示す電力供給部32の構成では、制限抵抗34の抵抗値を変更する構成の別の例として、ディップスイッチ342が設けられている。制限抵抗34の抵抗値は、ユーザによるディップスイッチ342の操作に基づき任意の値に変更可能となる。このように、第1電源ユニット100Aの電力供給部32における制限抵抗34と、第2電源ユニット100Bの電力供給部32における制限抵抗34との抵抗値の少なくともいずれかは、電源ユニット100に設けられたハードスイッチにより変更可能となる。より具体的には、抵抗値の異なる各抵抗のうち、スイッチの切替えにより選択された抵抗が導通する。これにより、PLCシステム1は、ユーザによるハードスイッチを用いた制限抵抗34の抵抗値の変更を容易に受け付けることができる。
次に、図10を参照して演算ユニット10の構成について説明する。図10は、本実施の形態に従う演算ユニット10のハードウェア構成と演算ユニット10と通信する他の装置の構成の一例を表わす図である。演算ユニット10は、演算処理部であり、プロセッサ11と、電源回路120と、チップセット130と、ストレージ150と、主メモリ161と、内部バスコントローラ162と、上位ネットワークコントローラ163と、フィールドネットワークコントローラ165と、USBインターフェース51と、USBコントローラ180と、メモリカードインターフェース52と、メモリカードコントローラ190とを含む。
次に、図11を参照して、適用例で説明したPLCシステム1における各演算ユニット10の連携について、具体例を挙げて説明する。図11は、本実施の形態に従う各PLC2が連携して制御対象を制御する場合の処理について説明する図である。第1演算ユニット10Aのプロセッサ11は、第1電源ユニット100Aの電力変換部201からの供給電力を受け付けると制御演算を開始する。プロセッサ11は、制御演算を実行することで、ドライブ回路221aに電力を供給する。より具体的には、プロセッサ11は、リレー220aをON状態として、ドライブ回路221aに電力を供給する。ドライブ回路221aは電力が供給されることで、モータM1を制御可能な状態にする。なお、リレー220a、ドライブ回路221a、およびモータM1は、フィールド機器222の構成要素の一部である。
次に、図13を参照して、サポート装置300の構成の一例について説明する。図13は、本実施の形態に従うPLCシステム1に適用されるサポート装置300のハードウェア構成例を示す模式図である。サポート装置300は、典型的には、汎用のコンピュータで構成される。なお、PLCシステム1が配置される製造現場では可搬性に優れたノート型のパーソナルコンピュータの形態で提供されてもよい。サポート装置300は、オペレーティングシステム(OS)を含む各種プログラムを実行するCPU302と、BIOSや各種データを格納するROM(Read Only Memory)304と、CPU302でのプログラムの実行に必要なデータを格納するための作業領域を提供するメモリRAM306と、CPU302で実行されるプログラムなどを不揮発的に格納するハードディスク(HDD)308とを含む。サポート装置300は、さらに、ユーザからの操作を受け付けるキーボード310およびマウス312と、情報をユーザに提示するためのディスプレイ314とを含む。サポート装置300は、演算ユニット10や電源ユニット100などと通信するための通信インターフェース318を含む。サポート装置300は、記録媒体350からそれに格納されているサポートプログラムを読み取るための記録媒体読取装置317を含む。
次に、図17および図18を参照してPLC2が入力電力の供給を受けてから制御演算の実行を開始するまでの時間を計測する処理について説明する。図17は、本実施の形態に従うPLC2が入力電力の供給を受けてから制御演算の実行を開始するまでの処理を示す図である。また、図18は、本実施の形態に従う演算ユニット10の状態とタイマー602の計測状態とを示すタイムチャートである。図17の電源ユニット100は、外部電源からの入力電力を受けると、電力変換部201は所定電圧の電力に変換した供給電力を演算ユニット10のプロセッサ11に供給する。演算ユニット10は、供給電力の供給を受けたことを検出する(図18の時刻t11で供給電力ON)。また、入力電力は、電源ユニット100の電断検出回路601にも供給される。電断検出回路601は、入力電力の供給の有無を検出する回路である。電断検出回路601は、入力電力が供給されると電源が遮断されていないことを示す信号(電断検出信号)を出力する。演算ユニット10は、電断検出回路601から出力された電断検出信号を検出する(時刻t12で電断検出ON)。なお、演算ユニット10のプロセッサ11に電圧変換後の所定電力が供給されてから、電源の遮断が発生していないことを検出するまでは、たとえば、時刻t11から時刻t12までの時間差(時間T11)が存在する。
本実施の形態では、PLCシステム1を構成する複数のPLC2は、PLC2AおよびPLC2Bの2つの場合を例に説明を行ったが、複数のPLC2は3つ以上のPLCであってもよい。3つ以上のPLC2の場合も本実施の形態で説明した内容が適用可能である。
以上のように、本実施形態は以下のような開示を含む。
制御システム(1)であって、
外部電源を受けて、第1の制御演算を実行する第1の演算ユニット(10A)に対して電力を供給する第1の電源ユニット(100A)と、
前記外部電源を受けて、第2の制御演算を実行する第2の演算ユニット(10B)に対して電力を供給する第2の電源ユニット(100B)とを備え、
前記第1および第2の電源ユニットの各々は、
前記外部電源からの電力を所定電圧の電力に変換する電力変換部(201)と、
前記電力変換部での電力変換動作を制御するコントローラ(31)と、
前記コントローラを動作させるための動作電力を供給する電力供給部(32)とを含み、
前記電力供給部(32)の各々は、蓄電部(33)を有するとともに、前記外部電源の供給開始後、前記蓄電部(33)が所定の蓄電状態になった後に、前記動作電力の供給を開始するように構成されており、
前記第1の電源ユニット(100A)の前記電力供給部(32)における前記外部電源の供給開始後の前記動作電力の供給を開始するまでの第1期間は、前記第2の電源ユニット(100B)の前記電力供給部(32)における前記外部電源の供給開始後の前記動作電力の供給を開始するまでの第2期間とは異なるように構成されている、制御システム。
前記電力供給部(32)の各々は、前記外部電源から前記蓄電部(33)への電力供給に係る時定数が異なるように構成されている、構成1に記載の制御システム。
前記電力供給部(32)の各々は、前記蓄電部(33)に直列に接続された制限抵抗(34a)を有し、
前記第1の電源ユニット(100A)の前記電力供給部における第1蓄電部(33)の静電容量と第1制限抵抗(34a)の抵抗値に基づく前記時定数と、前記第2の電源ユニット(100B)の前記電力供給部の第2蓄電部(33)における静電容量と第2制限抵抗(34a)の抵抗値に基づく前記時定数とが異なる、構成2に記載の制御システム。
前記第1制限抵抗(34a)および前記第2制限抵抗(34a)の少なくともいずれかの抵抗値は、前記第1および第2の電源ユニットの少なくともいずれかに設けられたハードスイッチにより変更可能に構成されている、構成3に記載の制御システム。
前記第1蓄電部(33a)および前記第2蓄電部(33a)の少なくともいずれかの静電容量は、前記第1および第2の電源ユニットの少なくともいずれかに設けられたハードスイッチにより変更可能に構成されている、構成3または4に記載の制御システム。
前記第1制限抵抗(34a)および前記第2制限抵抗(34a)の少なくともいずれかの抵抗値は、外部装置(300)からの通信により変更可能に構成されている、構成3〜5のいずれか1項に記載の制御システム。
前記第1蓄電部(33a)および前記第2蓄電部(33a)の少なくともいずれかの静電容量は、外部装置(300)からの通信により変更可能に構成されている、構成3〜6のいずれか1項に記載の制御システム。
ユーザに対して前記通信に関する情報を表示する表示部(314)を有する前記外部装置(300)をさらに備える、構成6または7に記載の制御システム。
前記第1の制御演算は、第1の制御対象を制御する演算処理であり、
前記第2の制御演算は、前記第1の制御対象(M1)が制御可能な状態であることを条件に、第2の制御対象(M2)を制御する、構成1〜8のいずれか1項に記載の制御システム。
前記第2の演算ユニット(10B)は、前記電力が供給された後に所定の初期処理を実行すると、前記第2の制御演算をサイクリックに実行する、構成1〜9のいずれか1項に記載の制御システム。
外部電源からの電力を所定電圧の電力に変換する電力変換部(201)と、
前記電力変換部(201)での電力変換動作を制御するコントローラ(31)と、
前記コントローラ(31)を動作させるための動作電力を供給する電力供給部(32)とを含み、
前記電力供給部(32)は、蓄電部(33)を有するとともに、前記外部電源の供給開始後、前記蓄電部(33)が所定の蓄電状態になった後に、前記動作電力の供給を開始するように構成されており、
前記電力供給部(32)における前記外部電源の供給開始後の前記動作電力の供給を開始するまでの第1期間が変更可能に構成されている、電源ユニット。
Claims (11)
- 制御システムであって、
外部電源を受けて、第1の制御演算を実行する第1の演算ユニットに対して電力を供給する第1の電源ユニットと、
前記外部電源を受けて、第2の制御演算を実行する第2の演算ユニットに対して電力を供給する第2の電源ユニットとを備え、
前記第1および第2の電源ユニットの各々は、
前記外部電源からの電力を所定電圧の電力に変換する電力変換部と、
前記電力変換部での電力変換動作を制御するコントローラと、
前記コントローラを動作させるための動作電力を供給する電力供給部とを含み、
前記電力供給部の各々は、蓄電部を有するとともに、前記外部電源の供給開始後、前記蓄電部が所定の蓄電状態になった後に、前記動作電力の供給を開始するように構成されており、
前記第1の電源ユニットの前記電力供給部における前記外部電源の供給開始後の前記動作電力の供給を開始するまでの第1期間は、前記第2の電源ユニットの前記電力供給部における前記外部電源の供給開始後の前記動作電力の供給を開始するまでの第2期間とは異なるように構成されている、制御システム。 - 前記電力供給部の各々は、前記外部電源から前記蓄電部への電力供給に係る時定数が異なるように構成されている、請求項1に記載の制御システム。
- 前記電力供給部の各々は、前記蓄電部に直列に接続された制限抵抗を有し、
前記第1の電源ユニットの前記電力供給部における第1蓄電部の静電容量と第1制限抵抗の抵抗値に基づく前記時定数と、前記第2の電源ユニットの前記電力供給部の第2蓄電部における静電容量と第2制限抵抗の抵抗値に基づく前記時定数とが異なる、請求項2に記載の制御システム。 - 前記第1制限抵抗および前記第2制限抵抗の少なくともいずれかの抵抗値は、前記第1および第2の電源ユニットの少なくともいずれかに設けられたハードスイッチにより変更可能に構成されている、請求項3に記載の制御システム。
- 前記第1蓄電部および前記第2蓄電部の少なくともいずれかの静電容量は、前記第1および第2の電源ユニットの少なくともいずれかに設けられたハードスイッチにより変更可能に構成されている、請求項3または4に記載の制御システム。
- 前記第1制限抵抗および前記第2制限抵抗の少なくともいずれかの抵抗値は、外部装置からの通信により変更可能に構成されている、請求項3〜5のいずれか1項に記載の制御システム。
- 前記第1蓄電部および前記第2蓄電部の少なくともいずれかの静電容量は、外部装置からの通信により変更可能に構成されている、請求項3〜6のいずれか1項に記載の制御システム。
- ユーザに対して前記通信に関する情報を表示する表示部を有する前記外部装置をさらに備える、請求項6または7に記載の制御システム。
- 前記第1の制御演算は、第1の制御対象を制御する演算処理であり、
前記第2の制御演算は、前記第1の制御対象が制御可能な状態であることを条件に、第2の制御対象を制御する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の制御システム。 - 前記第2の演算ユニットは、前記電力が供給された後に所定の初期処理を実行すると、前記第2の制御演算をサイクリックに実行する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の制御システム。
- 外部電源からの電力を所定電圧の電力に変換する電力変換部と、
前記電力変換部での電力変換動作を制御するコントローラと、
前記コントローラを動作させるための動作電力を供給する電力供給部とを含み、
前記電力供給部は、蓄電部を有するとともに、前記外部電源の供給開始後、前記蓄電部が所定の蓄電状態になった後に、前記動作電力の供給を開始するように構成されており、
前記電力供給部における前記外部電源の供給開始後の前記動作電力の供給を開始するまでの第1期間が変更可能に構成されている、電源ユニット。
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