JP2500865B2 - デ―タ伝送システムのコントロ―ラ故障診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は複数のノードを該複数
のノードとのデータ伝送制御を行う第１のコントローラ
と接続してデータ伝送を行なうとともに、前記第１のコ
ントローラに装置全体の統括制御を行う第２のコントロ
ーラを接続するようにしたデータ伝送システムにおい
て、前記第２のコントローラについての故障診断装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】プレス、工作機械、建設機械、船舶、航
空機、無人搬送装置、無人倉庫等を集中管理する場合、
装置各部の状態を検出する多数のセンサおよび装置各部
の状態を制御する多数のアクチュエータが必要となる。
このセンサおよびアクチュエータの数は例えばプレスを
考えた場合3000以上にも及び、他の装置においては更に
多数となるものもある。

【０００３】従来、この種の装置を集中管理する集中管
理システムとして、複数のノードを直列に接続するとと
もに各ノードに１乃至複数のセンサおよびアクチュエー
タを接続し、これらノードをメインコントローラを介し
て環状に接続し、このメインコントローラからの信号に
よって各ノードを制御するようにした構成が考えられて
いる。

【０００４】このようにノードを直列に接続する構成を
とる場合、各センサの出力の同時性および各アクチュエ
ータの制御の同時性をいかにして確保するかが問題とな
る。例えば、各ノードにアドレスを割当て、このアドレ
スにもとづき各ノードを制御する構成を考えると、この
アドレス処理のための時間遅れが問題となり、各センサ
の出力の収集および各アクチュエータの制御に関して満
足すべき同時性を確保することはできない。

【０００５】そこで、発明者等は、ノードを直列に接続
する構成をとりながらも各ノードにアドレスを割当てる
という発想を捨て、各ノードをその接続の順番によって
識別するようにし、これによってアドレス処理を不要に
するとともにアドレス処理に伴う時間遅れを解消し、更
にはノードの構成を大幅に簡略化できるようにした直列
制御装置を提案している。

【０００６】この装置は第３図に示すように構成されて
いる。この直列制御装置は例えばプレスの集中制御シス
テムに適用されるものであり、センサ群１−１，１−
２，…１−Ｎはプレスの各部に配設され、プレスの各部
の状態を検出するものである。アクチュエータ群２−
１，２−２，…２−Ｎはプレスの各部に配設され、プレ
スの各部を駆動するものである。これらセンサ群１−Ｎ
およびアクチュエータ群２−Ｎはそれぞれノード１０−
Ｎ（Ｎ＝１〜Ｎ）に接続されており、これらノード１０
−１〜１０−Ｎはメインコントローラ１００を含んでル
ープ状に直列接続されている。メインコントローラ１０
０は主に接続された複数のノード１０−１〜１０−Ｎと
のデータ授受制御およびホストコントローラ２００との
データ変換を行うものである。ホストコントローラ２０
０はＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）で
構成され、前記センサ群からのデータに基ずき前記アク
チュエータ群を所要に駆動制御するデータを形成するな
ど、プレス各部を統轄管理するものである。

【０００７】第４図は、ノードの数Ｎを５とした場合の
当該システムで用いられるデータ信号のフレーム構成を
示すもので、このデータフレーム信号はメインコントロ
ーラ１００から送出され、ノード１０−１、１０−２、
……１０−Ｎを経由した後、メインコントローラ１００
に戻される。なお、同第４図（ａ）はメインコントロー
ラ１００から出力された直後のデータフレーム信号を、
同図（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はノード１０−
１、１０−２、１０−３、１０−４から出力されるデー
タフレーム信号を、同図（ｆ）はノード１０−５から出
力される信号（Ｎ＝５の場合はメインコントローラ１０
０へ帰還入力される信号）をそれぞれ示している。

【０００８】第４図のフレーム構成における各信号の内
容は以下のとおりである。

【０００９】 ＳＴＩ；入力データ（センサデータ）ＤＩの先頭位置を
示す第１のスタートコード ＤＩ ；入力データ（センサデータ） ＤＩq ；第ｑ番目のノードに接続されたセンサからの入
力データ ＳＴＯ；出力データ（アクチュエータ駆動データ）の先
頭位置を示す第２のスタートコード ＤＯ ；出力データ（アクチュエータ駆動データ） ＤＯq ；第ｑ番目のノードに接続されたアクチュエータ
への出力データ ＳＰ ；データ列の終端位置を示すストップコード ＣＲＣ；ＣＲＣチェックのためのＣＲＣコード ＥＲＲ；エラーの有無、エラー内容およびエラー位置を
示すコード、 第３図に示した各ノード１０−１〜１０−Ｎでは、第４
図（ｂ）〜（ｆ）に示すように、スタートコードＳＴＩ
とスタートコードＳＴＯの間に当該ノードに接続された
センサ１の検出データＤＩq を付加するとともに、スタ
ートコードＳＴＯの後から当該ノードに接続されたアク
チュエータ２への出力データＤＯq を抜き取るよう動作
する。

【００１０】したがって、このシステムでは、メインコ
ントローラ１００からノード１０−１に対して第４図
（ａ）に示すようなアクチュエータ制御データＤＯを含
むデータフレ−ム信号を送出すれば、このデータフレー
ム信号がノード１０−１→ノード１０−２→ノード１０
−３→ノード１０−４→１０−５へと順次伝播されるこ
とにより上記データフレ−ム信号中のアクチュエータ制
御データＤＯが該当するノードへ割り振られるととも
に、各ノードで得たセンサ群の検出データが同データフ
レ−ム信号中へ取り込まれる。この結果、上記データフ
レ−ム信号がメインコントローラ１００へ帰還されたと
きには、第４図（ｆ）に示すように、アクチュエータ制
御データＤＯは全てなくなり、センサ群の検出データが
同フレーム信号中に含まれることになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかるシス
テムにおいて、メインコントローラ１００とホストコン
トローラ２００とは、異なるクロック発生器を有し、異
なるクロック信号によって動くようになっている。この
ため、ホストコントローラ２００のクロック発生器が停
止してしまった場合には、その後ホストコントローラ２
００はそのクロック停止時点の状態に保持されるため、
メインコントローラ１００のアクチュエータ（出力）デ
ータがホストコントローラのクロック停止時の或る一定
のデータに固定され、重大事故を招来する可能性があ
る。また、メインコントローラ１００とホストコントロ
ーラ２００とのクロック信号線およびケーブルに断線な
どの異常が発生した場合も同様であり、重大事故を招く
可能性があった。

【００１２】この発明はこの様な事情に鑑みてなされた
もので、ホストコントローラのクロック異常を検出し
て、重大事故を未然に防止するデータ伝送システムのコ
ントローラ故障診断装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明では、複数のノ
ードを該複数のノードとのデータ伝送制御を行う第１の
コントローラ（メインコントローラ）と接続してデータ
伝送を行なうとともに、前記第１のコントローラを装置
全体の統括制御を行う第２のコントローラ（ホストコン
トローラ）に接続するようにしたデータ伝送システムに
おいて、前記第２のコントローラのクロック成分の異常
を検出する異常検出手段と、この異常検出手段によって
異常が検出されると、前記複数のノードに対するデータ
を強制的にオフするデータオフ手段とを前記第１のコン
トローラに具えるようにする。

【００１４】

【作用】かかる本発明の構成によれば、第１のコントロ
ーラは第２のコントローラのクロック成分の異常を検出
すると、複数のノードに対するデータを強制的にオフす
ることで、各ノードに接続された機器を強制停止する。

【００１５】

【実施例】以下、添付図面を参照してこの発明の一実施
例を詳細に説明する。

【００１６】第１図はこの発明を先の第５図に示した直
列制御装置に適用したものであり、第３図のメインコン
トローラ１００の内部構成を示すものである。

【００１７】第１図において、メインコントローラ１０
０には、ホストコントローラ２００で使われているクロ
ック信号ＣＫ１が入力されている。このクロック信号Ｃ
Ｋ１はメインコントローラ１００のクロック異常検出回
路２０に入力され、ここでその異常が検出される。クロ
ック異常検出回路２０はこの場合、Ｄ型フリップフロッ
プ２１とイクスクルーシブオアゲート２２とタイマ２３
で構成されている。Ｄ型フリップフロップ２１のデータ
端子Ｄにはクロック信号ＣＫ１が入力され、クロック端
子ＣＫにはクロック発生回路２５のクロック信号ＣＫ２
が入力されている。クロック発生回路２５のクロック信
号ＣＫ２はメインコントローラ１００の各回路で用いる
基本クロック信号であり、この場合他の回路への接続形
態については省略する。タイマ２３は予め設定された所
定時間Ｔを計時するものであり、該所定時間Ｔを超過す
るとオーバーフロー信号ＯＶＦを出力する。この設定時
間Ｔはホストコントローラ２００のクロック信号ＣＫ１
の周期より少し長い時間である。またこのタイマ２３は
イクスクルーシブオアゲート２２の出力ＥＸＯＴによつ
てリセットされる。

【００１８】かかるクロック異常検出回路２０におい
て、Ｄ型フリップフロップ２１およびイクスクルーシブ
オアゲート２２による構成は、ホストコントローラ２０
０から入力されるクロック信号ＣＫ１の正常性を検出す
るものである。すなわち、第２図はフリップフロップ２
１およびイクスクルーシブオアゲート２２周りの各信号
状態を示すものであるが、この第２図からも判るよう
に、イクスクルーシブオアゲート２２の出力ＥＸＯＴ
は、ホストコントローラ２００のクロック信号ＣＫ１の
立ち上がりおよび立ち下がりのときに必ず短期間「１」
となる。

【００１９】前述したようにタイマ２３は、イクスクル
ーシブオアゲート２２の出力ＥＸＯＴによってリセット
されるようになっており、このためタイマ２３はクロッ
ク信号ＣＫ１の立ち上がりおよび立ち下がりでリセット
されることになる。タイマ２３の設定時間Ｔはホストコ
ントローラ２００のクロック信号ＣＫ１の周期より少し
長い時間に設定されているため、このクロック信号ＣＫ
１が入力されているかぎりタイマ２３からはオーバーフ
ロー信号ＯＶＦが出力されない。すなわち、タイマ２３
からオーバーフロー信号ＯＶＦが出力されるのはホスト
コントローラ２００のクロック信号ＣＫ１が来ない時、
すなわちＣＫ１が停止したとき、あるいはクロック信号
線ＣＫ１の断線が主に考えられる。このタイマ２３のオ
ーバーフロー信号ＯＶＦはオアゲート２６に入力されて
いる。

【００２０】このオアゲート２６には断線検出回路２７
の出力ＬＳが入力されている。

【００２１】断線検出回路２７は第３図に示した各ノー
ド間の断線およびノード１０−Ｎとメインコントローラ
１００との間の断線を検出するものである。この断線検
出回路２７の検出の手法は本発明の主旨とは関係ないの
でその詳細は省略する。

【００２２】オアゲート２６ではタイマ２３のクロック
異常信号ＯＶＦおよび断線検出信号ＬＳのいずれかが
「１」になると、セレクタ４０への出力信号ＳＬを
「１」にする。

【００２３】セレクタ４０は切替信号ＳＬが「０」のと
きは通常フレーム発生回路６０の出力を選択し、切替信
号ＳＬが「１」のときは強制停止フレーム発生回路５０
の出力を選択する。

【００２４】通常フレーム発生回路６０はホストコント
ローラ２００から入力された各ノード１０−１〜１０−
Ｎのアクチュエータ２−１〜２−Ｎへの出力データに基
ずき（第３図参照）、第４図（ａ）に示したような通常
データフレーム信号を形成するものである。

【００２５】強制停止フレーム発生回路５０はホストコ
ントローラ２００から入力されたデータを無視し、第４
図（ａ）に示した通常データフレーム信号中のアクチュ
エータ２−１〜２−Ｎへの出力データＤＯを全て「０」
にした強制停止フレーム信号を形成するものである。

【００２６】これらフレーム信号はセレクタ４０、変調
回路７０を介して出力され、各ノード１０−１〜１０−
Ｎに伝播される。

【００２７】したがって、オアゲート２６の出力が
「１」となって強制停止フレーム発生回路５０の出力が
選択されたときにはアクチュエータ２−１〜２−Ｎへの
出力データＤＯは全て「０」になるので、全アクチュエ
ータ２−１〜２−Ｎは強制停止される。

【００２８】このようにこの実施例では、ホストコント
ローラ２００のクロック異常、クロック信号線の断線、
各ノード間の断線を検出し、これらの異常が発生したと
きは当該システムに接続されている全アクチュエータを
強制的にオフするようにしたので、システムの安全性が
向上し、重大事故を未然に防止することができる。

【００２９】なお、上記実施例では、通常データフレー
ム信号中のアクチュエータ２−１〜２−Ｎへの出力デー
タＤＯを全て「０」にした強制停止フレーム信号を送出
することで、全アクチュエータを強制的にオフするよう
にしたが、所定の断線フレーム信号の受信を検出すると
当該アクチュエータへの出力を強制的にオフする機能を
各ノードに設け、上記クロック異常、クロック信号線の
断線、各ノード間の断線を検出した場合はメインコント
ローラ１００から上記断線フレーム信号を送出すること
で、全アクチュエータを強制的にオフするようにしても
よい。さらに、他の手法によって各ノードのアクチュエ
ータを強制的にオフするようにしてもよい。

【００３０】また、上記実施例ではこの発明をノードが
ループ上に接続された直列制御装置に適用するようにし
たが、他の、バス接続、スター接続、シリアル接続など
のローカルエリアネットワークに本発明を適用するよう
にしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
複数のノードを該複数のノードとのデータ伝送制御を行
う第１のコントローラと接続してデータ伝送を行なうと
ともに、前記第１のコントローラを装置全体の統括制御
を行う第２のコントローラに接続するようにしたデータ
伝送システムにおいて、前記第２のコントローラのクロ
ック成分の異常あるいはこのクロック信号線の断線異常
を検出するようにしたので、システムの安全性が向上
し、重大事故を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すブロック図。

【図２】実施例のクロック異常検出回路の作用を説明す
るタイムチャート。

【図３】この発明を適用する直列制御装置の全体構成を
示すブロック図。

【図４】データフレーム信号の伝播態様を示す図。

【符号の説明】

１…センサ群 ２…アクチュエータ群 １０…ノード ２０…クロック異常検出回路 １００…メインコントローラ ２００…ホストコントローラ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のノードを該複数のノードとのデータ
   伝送制御を行う第１のコントローラと接続してデータ伝
   送を行なうとともに、前記第１のコントローラを装置全
   体の統括制御を行う第２のコントローラに接続するよう
   にしたデータ伝送システムにおいて、前記第２のコント
   ローラのクロック成分の異常を検出する異常検出手段
   と、この異常検出手段によって異常が検出されると、前
   記複数のノードに対するデータを強制的にオフするデー
   タオフ手段と、を前記第１のコントローラに具えるよう
   にしたことを特徴とするデータ伝送システムのコントロ
   ーラ故障診断装置。