JP3662444B2 - プログラマブルコントローラおよび切替信号生成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラントやファクトリオートメーションなどにおいて外部機器の制御を行うために用いられるプログラマブルコントローラおよびそれの中央処理装置ユニットの多重化の際に用いられる切替信号生成装置に係り、特に、多重化した複数の中央処理装置ユニットの間で運転系と待機系とを確実に切り替え、これにより切替動作の信頼性を格段に向上させるための改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来のプログラマブルコントローラの切替部分の構成を示すブロック図である。図において、３６はそれぞれ各系の中央処理装置ユニットと１対１対応に設けられたシステム管理ユニット、３７は外部機器をこれら各系の中央処理装置ユニットに接続するための系切替ユニットである。以下、系切替ユニット３７の左側のシステム管理ユニット３６をＡ系、右側のシステム管理ユニット３６をＢ系とよぶ。なお、このようなユニット構成自体は、例えば「三菱汎用シーケンサ Ｑ４ＡＲＣＰＵ ユーザーズマニュアル（詳細編）」（１９９６年６月、三菱電機株式会社発行）の８−３頁に開示されている。
【０００３】
また、９は運転系と待機系とを切り替えるための情報を保持し、これに応じて動作状態指令信号を出力する状態保持手段、１０はこの動作状態指令信号を反転させて反転動作状態指令信号として出力する第一インバータ、１１はＡ系の中央処理装置ユニットに異常が発生したらＡ系異常検出信号を出力するＡ系異常監視回路、１２はこのＡ系異常検出信号を反転させて反転Ａ系異常検出信号として出力するＡ系インバータ、１３はＢ系の中央処理装置ユニットに異常が発生したらＢ系異常検出信号を出力するＢ系異常監視回路、１４はこのＢ系異常検出信号を反転させて反転Ｂ系異常検出信号として出力するＢ系インバータである。
【０００４】
１５はＡ系異常検出信号、Ｂ系異常検出信号、反転動作状態指令信号などに基づいて運転系に指定した系の異常検出信号が入力されたら切替タイミング信号を出力する切替タイミング設定回路、３８はＡ系異常検出信号、反転Ｂ系異常検出信号、切替タイミング信号およびＡ系に対する反転動作状態指令信号が入力され、これらが全てハイレベルになったらＡ系切替信号を出力するＡ系論理積素子、３９は反転Ａ系異常検出信号、Ｂ系異常検出信号、切替タイミング信号およびＢ系に対する動作状態指令信号が入力され、これらが全てハイレベルになったらＢ系切替信号を出力するＢ系論理積素子である。
【０００５】
次に動作について説明する。
Ａ系を運転系とする場合には、これに応じた情報が状態保持手段９に設定され、ローレベルの動作状態指令信号が出力される。この状態で、Ａ系の中央処理装置ユニットに異常が発生し、これに基づいてＡ系異常監視回路１１からハイレベルのＡ系異常検出信号が出力されると、切替タイミング設定回路１５からハイレベルの切替タイミング信号が出力されるのに応じてＡ系論理積素子３８からハイレベルのＡ系切替信号が出力され、Ａ系の中央処理装置ユニットは動作を停止する。また、これとともにＢ系が運転系として動作を開始し、状態保持手段９に保持される情報も変更される。
【０００６】
逆に、Ｂ系を運転系としている状態で、Ｂ系の中央処理装置ユニットに異常が発生し、Ｂ系異常監視回路１３からハイレベルのＢ系異常検出信号が出力されると、切替タイミング設定回路１５からハイレベルの切替タイミング信号が出力されるのに応じてＢ系論理積素子３９からハイレベルのＢ系切替信号が出力され、Ｂ系の中央処理装置ユニットは動作を停止する。また、これとともにＡ系が運転系として動作を開始し、状態保持手段９に保持される情報も変更される。
【０００７】
これにより、Ａ系とＢ系とを運転系と待機系とに切り替えて、いずれかの系に異常が発生したとしても、プログラマブルコントローラを継続して運転させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプログラマブルコントローラは以上のように構成されているので、切替タイミング設定回路１５自体が故障してしまった場合には、本来出力すべきタイミングにおいて切替タイミング信号を出力することができなくなり、中央処理装置ユニットを多重化したとしてもそれらの間で運転系と待機系とを適切に切り替えることができなくなってしまうなどの課題があった。
【０００９】
特に、この従来のプログラマブルコントローラでは上記切替タイミング設定回路１５自体が多重化されていないので切替動作自体の信頼性は低くならざるを得ず、せっかく中央処理装置ユニットを多重化したとしてもプログラマブルコントローラ自体の信頼性を総合的に向上させるものとはなっていなかった。
【００１０】
そして、プログラマブルコントローラのこのような切替部分は、運転系に指定された中央処理装置ユニットが正常に動作している間は動作することがなく、つまり実際に中央処理装置ユニットに異常状態が発生した時にその切替が正常になされなかった場合において初めてその異常が発見されるものであり、通常の動作が行われている状況下においてはその切替部分自体が確実に動作することを確認することが非常に難しかった。
【００１１】
具体的に説明する。
図８はこの従来のプログラマブルコントローラにおいて、切替要求と最終的な切替後状態との対応関係を各運転モード毎に説明するための真理値表の図である。そして、同図に示すように、運転系であるＡ系が正常に動作している場合（Ｎｏ．１）、運転系であるＡ系が異常となった場合（Ｎｏ．２）、Ａ系もＢ系も異常となった場合（Ｎｏ．４）には切替タイミング設定回路１５の異常／正常にかかわらず所望の切替動作がなされるが、Ｎｏ．３に示すように切替タイミング設定回路１５が異常状態となると、運転系であるＡ系が異常となってしまうとともに待機系のＢ系が正常である場合であっても切替信号が出力されず、切替を正常に行うことができない。また、Ｎｏ．５からＮｏ．８はＮｏ．１からＮｏ．４までのＡ系とＢ系とを入れ替えた場合である。
【００１２】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、切替タイミング設定回路自体に異常が発生したとしてもその異常にかかわらず確実に、多重化された中央処理装置ユニットの間で運転系と待機系とを切り替えることができるプログラマブルコントローラおよびそれに用いる切替信号生成装置を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る切替信号生成装置は、多重化用の複数の中央処理装置を監視し、その内の１つを運転系として動作させるとともに残りを待機系として動作させるように各中央処理装置に切替信号を出力する切替信号生成装置において、唯一の中央処理装置が運転系となるように複数の中央処理装置の運転状態を保持するとともに、各中央処理装置に対応する動作状態指令信号を出力する状態保持部と、各中央処理装置と１対１対応に設けられ、それぞれ自系の中央処理装置の異常があった場合には第一異常検出信号を出力する複数の第一異常監視回路と、上記動作状態指令信号および複数の第一異常検出信号を受信可能なように接続され、運転系の中央処理装置の第一異常検出信号が入力されたら切替タイミング信号を出力する切替タイミング設定部と、上記切替タイミング設定部の動作状態を監視し、異常があった場合にはそれぞれの系に対して第二異常検出信号を出力する第二異常監視部と、各中央処理装置と１対１対応に設けられ、上記複数の第一異常検出信号、切替タイミング信号および自系に対する動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されたら切替タイミング信号が入力されている期間において第一切替信号を出力する第一論理演算素子と、各中央処理装置と１対１対応に設けられ、上記複数の第一異常検出信号、自系に対する第二異常検出信号および自系に対する動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されるとともに自系に対する第二異常検出信号が入力されたら第二切替信号を出力する第二論理演算素子と、各中央処理装置と１対１対応に設けられ、上記第一切替信号および第二切替信号のうちのいずれか一方が入力されたら、自系の中央処理装置に対して上記切替信号を出力する第三論理演算素子とを備えるものである。
【００１４】
この発明に係る切替信号生成装置は、切替タイミング設定部が、動作状態指令信号および複数の第一異常検出信号を受信可能なように接続され、運転系の中央処理装置の第一異常検出信号が入力されたら個別切替タイミング信号を出力する複数の切替タイミング信号生成回路と、この複数の切替タイミング信号生成回路から出力される複数の個別切替タイミング信号を受信可能なように接続され、いずれか１つが入力されたら切替タイミング信号を出力するタイミング信号論理演算素子とを備えるものである。
【００１５】
この発明に係る切替信号生成装置は、第二異常監視部が、切替タイミング設定部の動作状態を監視し、異常があった場合にはそれぞれの系に対して第二異常検出信号を出力する第二異常監視回路と、この第二異常監視回路の異常検出に応じて点灯状態が変化する表示ランプと、第二異常監視回路の異常検出状態を中央処理装置で読み取り可能な入出力ポートとを備えるものである。
【００１６】
この発明に係るプログラマブルコントローラは、各種の演算処理を実行する中央処理装置を備えた複数の中央処理装置ユニットと、唯一の中央処理装置ユニットが運転系となるように複数の中央処理装置ユニットの運転状態を保持するとともに、各中央処理装置ユニットに対応する動作状態指令信号を出力する状態保持手段、この動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系の中央処理装置ユニットに異常が生じたら切替タイミング信号を出力する切替タイミング設定回路、および、この切替タイミング設定回路の動作状態を監視し、異常があった場合にはそれぞれの系に対して第二異常検出信号を出力する第二異常監視回路を備え、上記複数の中央処理装置ユニットと外部機器とを接続する系切替ユニットと、上記中央処理装置ユニットと１対１対応に設けられ、自系の中央処理装置ユニットの異常を監視して異常があった場合には第一異常検出信号を出力する第一異常監視回路、この第一異常検出信号、上記切替タイミング信号および自系に対する動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されたら切替タイミング信号が入力されている期間において第一切替信号を出力する第一論理演算素子、上記第一異常検出信号、自系に対する第二異常検出信号および自系に対する動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されるとともに自系に対する第二異常検出信号が入力されたら第二切替信号を出力する第二論理演算素子、および、上記第一切替信号および第二切替信号のうちのいずれか一方が入力されたら、自系の中央処理装置ユニットに対してその運転状態を切り替える切替信号を出力する第三論理演算素子とを備える複数の故障検出ユニットとを備えるものである。
【００１７】
この発明に係るプログラマブルコントローラは、各種の演算処理を実行する中央処理装置を備えた複数の中央処理装置ユニットと、この中央処理装置ユニットと１対１対応で設けられ、唯一の中央処理装置ユニットが運転系となるようにそれぞれの動作状態を制御する複数の故障検出ユニットとを備えたプログラマブルコントローラにおいて、上記故障検出ユニットが、唯一の中央処理装置ユニットが運転系となるようにそれぞれ自系の中央処理装置ユニットの運転状態を保持するとともに、それに基づく動作状態指令信号を出力する状態保持部と、自系の中央処理装置ユニットの異常があった場合には第一異常検出信号を出力する第一異常監視回路と、上記動作状態指令信号および他の故障検出ユニットからの第一異常検出信号を含む複数の第一異常検出信号を受信可能なように接続され、運転系の中央処理装置の第一異常検出信号が入力されたら切替タイミング信号を出力する切替タイミング設定回路と、この切替タイミング設定回路の動作状態を監視し、異常があった場合には第二異常検出信号を出力する第二異常監視部と、上記複数の第一異常検出信号、切替タイミング信号および動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されたら切替タイミング信号が入力されている期間において第一切替信号を出力する第一論理演算素子と、上記複数の第一異常検出信号、第二異常検出信号および動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されるとともに自系に対する第二異常検出信号が入力されたら第二切替信号を出力する第二論理演算素子と、上記第一切替信号および第二切替信号のうちのいずれか一方が入力されたら、自系の中央処理装置ユニットに対してその動作状態を切り替える切替信号を出力する第三論理演算素子とを備えるものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるプログラマブルコントローラの構成を示すシステム構成図である。図において、１は図示外の外部機器が接続されるバス切替ユニット（系切替ユニット）、２はそれぞれ各種の演算処理を実行する中央処理装置を備えた中央処理装置ユニット（中央処理装置）、３はそれぞれ中央処理装置ユニット２と１対１対応に設けられたシステム管理ユニット（故障検出ユニット）、４はそれぞれネットワークユニット、５はそれぞれその他のユニットである。そして、これらは図示外の１本のＤＩＮレール上に一列に固定されるとともに、相互に通信可能に接続されている。また、この実施の形態１では２つの中央処理装置ユニット２，２を設けた二重化構造となっており、以下同図においてバス切替ユニット１の左側をＡ系、右側をＢ系とよぶ。
【００１９】
また、６はそれぞれ電源ユニット、７は上記バス切替ユニット１と接続される通信ユニット、８はそれぞれその他のユニットであり、これらも図示外の１本のＤＩＮレール上に一列に固定されるとともに、相互に通信可能に接続されている。
【００２０】
図２はこの発明の実施の形態１によるプログラマブルコントローラの切替部分の構成を示すブロック図である。図において、９は２つの系のうちの一方を運転状態とするとともに他方を待機状態に制御するための情報を例えばビットデータとして保持し、１つの動作状態指令信号を出力する状態保持手段（状態保持部）、１０はこの動作状態指令信号を反転させて反転動作状態指令信号として出力する第一インバータ（状態保持部）、１１はＡ系の中央処理装置ユニット２を監視し、この自系の中央処理装置ユニット２に異常があった場合にはＡ系異常検出信号を出力するＡ系異常監視回路（第一異常監視回路）、１２はこのＡ系異常検出信号を反転させて反転Ａ系異常検出信号として出力するＡ系インバータ（第一異常監視回路）、１３はＢ系の中央処理装置ユニット２を監視し、この自系の中央処理装置ユニット２に異常があった場合にはＢ系異常検出信号を出力するＢ系異常監視回路（第一異常監視回路）、１４はこのＢ系異常検出信号を反転させて反転Ｂ系異常検出信号として出力するＢ系インバータ（第一異常監視回路）である。
【００２１】
１５はＡ系異常検出信号、Ｂ系異常検出信号、反転動作状態指令信号などが入力され、これらに基づいて運転系に指定した系の異常検出信号が入力されたら、例えば内部クロックなどの発振に基づいて所定のタイミングで切替タイミング信号を出力する切替タイミング設定回路（切替タイミング設定部）、１６はＡ系異常検出信号、反転Ｂ系異常検出信号、切替タイミング信号およびＡ系に対する反転動作状態指令信号が入力され、これらが全てハイレベルになったらＡ系第一切替信号を出力するＡ系第一論理積素子（第一論理演算素子）、１７は反転Ａ系異常検出信号、Ｂ系異常検出信号、切替タイミング信号およびＢ系に対する動作状態指令信号が入力され、これらが全てハイレベルになったらＢ系第一切替信号を出力するＢ系第一論理積素子（第一論理演算素子）である。
【００２２】
１８は切替タイミング設定回路１５の動作状態を監視し、異常があった場合には切替部異常検出信号を出力する切替部異常監視回路（第二異常監視回路、第二異常監視部）、１９はこの切替部異常検出信号とともにＡ系異常検出信号、反転Ｂ系異常検出信号および反転動作状態指令信号が入力され、これらが全てハイレベルになったらＡ系第二切替信号を出力するＡ系第二論理積素子（第二論理演算素子）、２０は上記Ａ系第一切替信号およびこのＡ系第二切替信号が入力され、それらのうちのいずれか一方が入力されたらＡ系の中央処理装置ユニット２に対してローアクティブのＡ系切替信号を出力するＡ系論理和素子（第三論理演算素子）、２１は切替部異常検出信号とともにＢ系異常検出信号、反転Ａ系異常検出信号および動作状態指令信号が入力され、これらが全てハイレベルになったらＢ系第二切替信号を出力するＢ系第二論理積素子（第二論理演算素子）、２２は上記Ｂ系第一切替信号およびこのＢ系第二切替信号が入力され、それらのうちのいずれか一方が入力されたらＢ系の中央処理装置ユニット２に対してローアクティブのＢ系切替信号を出力するＢ系論理和素子（第三論理演算素子）である。
【００２３】
そして、状態保持手段９、第一インバータ１０、切替タイミング設定回路１５および切替部異常監視回路１８はバス切替ユニット１に組み込まれ、Ａ系異常監視回路１１、Ａ系インバータ１２、Ａ系第一論理積素子１６、Ａ系第二論理積素子１９およびＡ系論理和素子２０はＡ系のシステム管理ユニット３に組み込まれ、Ｂ系異常監視回路１３、Ｂ系インバータ１４、Ｂ系第一論理積素子１７、Ｂ系第二論理積素子２１およびＢ系論理和素子２２はＢ系のシステム管理ユニット３に組み込まれている。
【００２４】
次に動作について説明する。
このようなプログラマブルコントローラに電源を投入すると、電源投入タイミングや図示外の設定スイッチなどに応じて一方の系が運転系として動作を開始するとともに他方の系が待機系に設定される。これとともに、この状態に対応した情報が状態保持手段９に設定され、この情報に応じてＡ系を運転系とする場合にはローレベルの動作状態指令信号が出力され、Ｂ系を運転系とする場合にはハイレベルの動作状態指令信号が出力される。
【００２５】
また、両方の系の中央処理装置ユニット２にも異常が無い状態では、Ａ系異常監視回路１１からローレベルのＡ系異常検出信号が、且つ、Ｂ系異常監視回路１３からローレベルのＢ系異常検出信号が出力される。また、Ａ系インバータ１２からはハイレベルの反転Ａ系異常検出信号が出力され、Ｂ系インバータ１４からはハイレベルの反転Ｂ系異常検出信号が出力される。
【００２６】
そして、Ａ系を運転系としている状態で、Ａ系の中央処理装置ユニット２にウォッチドッグタイマのタイムアウトや電圧レベル変動などの異常が発生し、これに基づいてＡ系異常監視回路１１からハイレベルのＡ系異常検出信号が出力されると、Ｂ系からはハイレベルの反転Ｂ系異常検出信号が出力されるとともに反転動作状態指令信号がハイレベルとなっているので、切替タイミング設定回路１５からハイレベルの切替タイミング信号が出力されるのに応じてＡ系第一論理積素子１６からハイレベルのＡ系第一切替信号が出力され、これに基づいてＡ系論理和素子２０からハイレベルのＡ系切替信号が出力され、このハイレベルのＡ系切替信号に基づいてＡ系の中央処理装置ユニット２は動作を停止する。また、これとともにＢ系が運転系として動作を開始し、状態保持手段９に保持される情報も変更され、動作状態指令信号および反転動作状態指令信号のレベルがそれぞれ反転される。
【００２７】
なお、Ａ系を運転系としている状態でＢ系の中央処理装置ユニット２にウォッチドッグタイマのタイムアウトや電圧レベル変動などの異常が発生し、これに基づいてＢ系異常監視回路１３からハイレベルのＢ系異常検出信号が出力された場合、動作状態指令信号はローレベルに制御され、且つ、反転Ｂ系異常検出信号はローレベルに制御されるので、Ｂ系第一論理積素子１７からＢ系第一切替信号が出力されてしまったり、Ａ系第一論理積素子１６からＡ系第一切替信号が出力されてしまったりすることはない。
【００２８】
逆に、Ｂ系を運転系としている状態で、Ｂ系の中央処理装置ユニット２にウォッチドッグタイマのタイムアウトや電圧レベル変動などの異常が発生し、これに基づいてＢ系異常監視回路１３からハイレベルのＢ系異常検出信号が出力されると、Ａ系からはハイレベルの反転Ａ系異常検出信号が出力されるとともに反転動作状態指令信号がハイレベルとなっているので、切替タイミング設定回路１５からハイレベルの切替タイミング信号が出力されるのに応じてＢ系第一論理積素子１７からハイレベルのＢ系第一切替信号が出力され、これに基づいてＢ系論理和素子２２からハイレベルのＢ系切替信号が出力され、このハイレベルのＢ系切替信号に基づいてＢ系の中央処理装置ユニット２は動作を停止する。また、これとともにＡ系が運転系として動作を開始し、状態保持手段９に保持される情報も変更され、動作状態指令信号および反転動作状態指令信号のレベルがそれぞれ反転される。
【００２９】
なお、Ｂ系を運転系としている状態でＡ系の中央処理装置ユニット２にウォッチドッグタイマのタイムアウトや電圧レベル変動などの異常が発生し、これに基づいてＡ系異常監視回路１１からハイレベルのＡ系異常検出信号が出力された場合、動作状態指令信号はローレベルに制御され、且つ、反転Ａ系異常検出信号はローレベルに制御されるので、Ａ系第一論理積素子１６からＡ系第一切替信号が出力されてしまったり、Ｂ系第一論理積素子１７からＢ系第一切替信号が出力されてしまったりすることはない。
【００３０】
次に、Ａ系を運転系としている状態で切替タイミング設定回路１５が故障などで異常となった場合、切替部異常監視回路１８が切替タイミング設定回路１５の異常を検出し、切替部異常検出信号を出力する。そして、Ａ系を運転系としている状態でこのような切替部の異常状態が発生し、更にこのＡ系の中央処理装置ユニット２おいて異常が発生した場合には、Ａ系異常監視回路１１からハイレベルのＡ系異常検出信号が出力され、Ａ系第二論理積素子１９の全ての入力がハイレベルとなり、Ａ系論理和素子２０からハイレベルのＡ系切替信号が出力され、このハイレベルのＡ系切替信号に基づいてＡ系の中央処理装置ユニット２は動作を停止し、またＢ系の中央処理装置ユニット２が動作を開始する。また、Ｂ系を運転系としている状態でこのような切替部の異常状態が発生し、更にこのＢ系の中央処理装置ユニット２おいて異常が発生した場合には、Ｂ系異常監視回路１３からハイレベルのＢ系異常検出信号が出力され、Ｂ系第二論理積素子２１の全ての入力がハイレベルとなり、Ｂ系論理和素子２２からハイレベルのＡ系切替信号が出力され、このハイレベルのＢ系切替信号に基づいてＢ系の中央処理装置ユニット２は動作を停止し、またＡ系の中央処理装置ユニット２が動作を開始する。
【００３１】
図３はこの発明の実施の形態１によるプログラマブルコントローラにおいて、切替要求と最終的な切替後状態との対応関係を各運転モード毎に説明するための真理値表の図である。図において、Ｎｏ．１はＡ系が運転系で正常に動作している場合であって、この場合には切替タイミング設定回路１５が異常となっても切替信号は出力されず、そのままになる。Ｎｏ．２およびＮｏ．３はＡ系が運転系で異常状態となるとともに待機系のＢ系が正常である場合であって、この場合には切替タイミング設定回路１５の異常／正常にかかわらず切替信号が出力され、正常に切替がなされる。Ｎｏ．４はＡ系が運転系で異常状態となるとともに待機系のＢ系も異常となった場合であって、この場合には切替タイミング設定回路１５の異常／正常にかかわらず切替信号は出力されず、そのままになる。また、Ｎｏ．５からＮｏ．８はＮｏ．１からＮｏ．４までのＡ系とＢ系とを入れ替えた場合である。
【００３２】
そして、この表に示すように、この発明の実施の形態１のプログラマブルコントローラでは、運転系に異常が発生すれば、もう一方の待機系が異常状態でない限り切替タイミング設定回路１５の異常／正常にかかわらず切替が適切に行われる。
【００３３】
以上のように、この実施の形態１によれば、二重化された２つの中央処理装置ユニット２，２を監視し、その内の１つを運転系として動作させるとともに残りを待機系として動作させるように各中央処理装置ユニット２に切替信号を出力する切替信号生成装置において、この運転系と待機系との設定状態を保持する状態保持手段９と、それぞれの中央処理装置ユニット２の異常を検出する２つの異常監視回路１１，１３と、切替信号の出力タイミングを制御する切替タイミング設定回路１５と、運転系において異常が発生した場合にはそのタイミングにて第一切替信号を出力する第一論理積素子１６，１７とともに、切替タイミング設定手段の動作状態を監視し、異常があった場合にはそれぞれの系に対して切替系異常検出信号を出力する切替部異常監視回路１８と、各中央処理装置ユニット２，２と１対１対応に設けられ、この第二異常検出信号が出力されている場合には運転系に異常が発生したらそれに応じて第二切替信号を出力する第二論理積素子１９，２１と、各中央処理装置ユニット２，２と１対１対応に設けられ、上記第一切替信号および第二切替信号のうちのいずれか一方が入力されたら、自系の中央処理装置ユニット２，２に対して上記切替信号を出力する論理和素子２０，２２とを備えるので、切替タイミング設定回路１５が故障などにより異常状態となってしまっても、それに応じて切替部異常監視回路１８から第二異常検出信号が出力され、更に運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されたら第二論理積素子１９，２１から第二切替信号が出力され、これに基づいて論理和素子２０，２２から切替信号を出力することができる。
【００３４】
従って、切替タイミング設定回路１５自体が故障してしまったとしてもその異常にかかわらず確実に切替信号を出力することができ、二重化された中央処理装置ユニット２，２の間で運転系と待機系とを適切に切り替えることができ、その信頼性を格段に向上させることができる効果がある。
【００３５】
この実施の形態１によれば、バス切替ユニット１に状態保持手段９、切替タイミング設定回路１５および切替部異常監視回路１８を配設するとともに、各システム管理ユニット３，３に自系の異常監視回路１１，１３、第一論理積素子１６，１７、自系の第二論理積素子１９，２１および論理和素子２０，２２を配設するようにしたので、これら中央処理装置ユニット２，２やシステム管理ユニット３，３を多重化しないような場合においてもそれぞれを独立して利用することができ、しかも、構成部品の余計な重複もなく、プログラマブルコントローラにおけるユニットとして最適な分割とすることができる効果がある。
【００３６】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２によるプログラマブルコントローラの構成を示すシステム構成図である。図において、２３は切替部異常監視回路１８の異常検出に応じて点灯する表示ランプ、２４は切替部異常監視回路１８の異常検出状態を中央処理装置ユニット２，２から読み取り可能な入出力ポートである。これ以外の構成は実施の形態１と同様である。
【００３７】
次に動作について説明する。
切替タイミング設定回路１５の動作状態に異常が生じると、これを監視する切替部異常監視回路１８は切替部異常検出信号を出力する。これとともに、表示ランプ２３はこの切替部異常監視回路１８の異常検出に応じて点灯する。
【００３８】
また、Ａ系の中央処理装置ユニット２およびＢ系の中央処理装置ユニット２はそれぞれ、入出力ポート２４を介してこの切替部異常監視回路１８にアクセスすることで、その切替部異常監視回路１８が検出している異常状態に関する情報を読み出すことができる。
【００３９】
以上のように、この実施の形態２によれば、切替タイミング設定回路１５の動作状態を監視し、異常があった場合にはそれぞれの系に対して切替部異常検出信号を出力する切替部異常監視回路１８と、この切替部異常監視回路１８が異常を検出すると点灯する表示ランプ２３と、この切替部異常監視回路１８の異常検出状態を中央処理装置ユニット２，２が読み取ることができる入出力ポート２４とを備えるので、この表示ランプ２３の点灯や入出力ポート２４から読み出した情報に基づいて、通常の動作が行われている状況下において作業者や中央処理装置ユニット２，２はその切替部分自体が正常に動作しているか否かを確認することができる効果がある。
【００４０】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３によるプログラマブルコントローラの構成を示すシステム構成図である。図において、２５はＡ系異常検出信号、Ｂ系異常検出信号、反転動作状態指令信号などが入力され、これらに基づいて運転系に指定した系の異常検出信号が入力されたら、例えば内部クロックなどの発振に基づいて所定のタイミングでハイレベルとなる個別第一切替タイミング信号を出力する第一切替タイミング設定回路（切替タイミング信号生成回路、切替タイミング設定部）、２６はＡ系異常検出信号、Ｂ系異常検出信号、反転動作状態指令信号などが入力され、これらに基づいて運転系に指定した系の異常検出信号が入力されたら上記第一切替タイミング設定回路２５と同様に独自の所定のタイミングでハイレベルとなる個別第二切替タイミング信号を出力する第二切替タイミング設定回路（切替タイミング信号生成回路、切替タイミング設定部）、２７はこの個別第一切替タイミング信号および個別第二切替タイミング信号が入力され、これらの論理和演算を行って第一切替タイミング信号を出力する第一タイミング信号論理和素子（タイミング信号論理演算素子、切替タイミング設定部）、２８はこの個別第一切替タイミング信号および個別第二切替タイミング信号が入力され、これらの論理和演算を行って第二切替タイミング信号を出力する第二タイミング信号論理和素子（タイミング信号論理演算素子、切替タイミング設定部）である。そして、上記第一切替タイミング信号はＡ系第一論理積素子１６に入力され、上記第二切替タイミング信号はＢ系第一論理積素子１７に入力される。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００４１】
次に動作について説明する。
第一切替タイミング設定回路２５は、状態保持手段９からの反転動作状態指令信号が入力されている状態で、運転系に指定した系からのＡ系異常検出信号あるいはＢ系異常検出信号が入力されると、例えば内部クロックなどの発振に基づいて所定のタイミングでハイレベルとなる個別第一切替タイミング信号を出力する。
【００４２】
また、第二切替タイミング設定回路２６は、この第一切替タイミング設定回路２５の動作とは独自に、状態保持手段９からの反転動作状態指令信号が入力されている状態で、運転系に指定した系からのＡ系異常検出信号あるいはＢ系異常検出信号が入力されると、例えば内部クロックなどの発振に基づいて所定のタイミングでハイレベルとなる個別第二切替タイミング信号を出力する。
【００４３】
そして、第一タイミング信号論理和素子２７はこの個別第一切替タイミング信号および個別第二切替タイミング信号のうちのいずれか一方がハイレベルとなると、その論理和に相当する期間においてハイレベルとなる第一切替タイミング信号を出力し、これに応じてＡ系のシステム管理ユニット３から中央処理装置ユニット２へ動作を停止させるためのローレベルの切替信号が出力される。また、第二タイミング信号論理和素子２８はこの個別第一切替タイミング信号および個別第二切替タイミング信号のうちのいずれか一方がハイレベルとなると、その論理和に相当する期間においてハイレベルとなる第一切替タイミング信号を出力し、これに応じてＢ系のシステム管理ユニット３から中央処理装置ユニット２へ動作を停止させるためのローレベルの切替信号が出力される。これ以外の動作は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００４４】
以上のように、この実施の形態３によれば、動作状態指令信号および複数の第一異常検出信号が入力され、運転系の中央処理装置ユニット２の第一異常検出信号が入力されたら個別切替タイミング信号を出力する切替タイミング設定回路２５，２６を２つ設けるとともに、その２つの切替タイミング設定回路２５，２６の論理和を第一タイミング信号論理和素子２７あるいは第二タイミング信号論理和素子２８にて演算し、それを各システム管理ユニット３，３への切替タイミング信号としているので、切替タイミング設定回路２５，２６自体が多重化され、少なくともそのうちの一方が正常に動作していれば切替タイミング信号を確実に出力することができる。従って、更に切替動作の信頼性を向上させることができる効果がある。
【００４５】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４によるプログラマブルコントローラの切替部分の構成を示すブロック図である。図において、２９はそれぞれ中央処理装置ユニットと１対１対応に設けられたシステム管理ユニット（故障検出ユニット）である。
【００４６】
Ａ系のシステム管理ユニット２９において、３０はＡ系の中央処理装置ユニット２の動作状態を保持するとともにＡ系が運転系として指定された場合にはハイレベルとなるＡ系動作状態指令信号を出力するＡ系状態保持手段（状態保持部）、３１はＡ系異常検出信号およびＡ系動作状態指令信号が入力され、自系が運転系に指定されている状態で異常となったら例えば内部クロックなどの発振に基づいて所定のタイミングでＡ系切替タイミング信号を出力するＡ系切替タイミング設定回路（切替タイミング設定部）、３２はＡ系切替タイミング設定回路３１の動作状態を監視し、異常があった場合にはＡ系切替部異常検出信号を出力するＡ系切替部異常監視回路（第二異常監視部）である。そして、このＡ系動作状態指令信号はＡ系第一論理積素子１６およびＡ系第二論理積素子１９に入力され、Ａ系切替タイミング信号はＡ系第一論理積素子１６に入力され、Ａ系切替部異常検出信号はＡ系第二論理積素子１９に入力される。
【００４７】
Ｂ系のシステム管理ユニット２９において、３３はＢ系の中央処理装置ユニット２の動作状態を保持するとともにＢ系が運転系として指定された場合にはハイレベルとなるＢ系動作状態指令信号を出力するＢ系状態保持手段（状態保持部）、３４はＢ系異常検出信号およびＢ系動作状態指令信号が入力され、自系が運転系に指定されている状態で異常となったら例えば内部クロックなどの発振に基づいて所定のタイミングでＢ系切替タイミング信号を出力するＢ系切替タイミング設定回路（切替タイミング設定部）、３５はＢ系切替タイミング設定回路３４の動作状態を監視し、異常があった場合にはＢ系切替部異常検出信号を出力するＢ系切替部異常監視回路（第二異常監視部）である。そして、このＢ系動作状態指令信号はＢ系第一論理積素子１７およびＢ系第二論理積素子２１に入力され、Ｂ系切替タイミング信号はＢ系第一論理積素子１７に入力され、Ｂ系切替部異常検出信号はＢ系第二論理積素子２１に入力される。
【００４８】
また、Ａ系状態保持手段３０とＢ系状態保持手段３３とは互いに交信し、例えばハイレベルが運転系、ローレベルが待機系と設定して、相手からの入力がハイレベルであれば自系を待機系と設定している。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００４９】
次に動作について説明する。
このようなプログラマブルコントローラに電源を投入すると、電源投入タイミングや図示外の設定スイッチなどに応じて一方の系が運転系として動作を開始するとともに他方の系が待機系に設定される。これとともに、この状態に対応した情報がＡ系状態保持手段３０およびＢ系状態保持手段３３に設定され、運転系からはハイレベルの動作状態指令信号が出力され、待機系からはローレベルの動作状態指令信号が出力される。
【００５０】
そして、Ａ系を運転系としている状態で、Ａ系の中央処理装置ユニット２にウォッチドッグタイマのタイムアウトや電圧レベル変動などの異常が発生し、これに基づいてＡ系異常監視回路１１からハイレベルのＡ系異常検出信号が出力されると、Ａ系切替タイミング設定回路３１が正常であれば、それからハイレベルの切替タイミング信号が出力されるのに応じてＡ系第一論理積素子１６からハイレベルのＡ系第一切替信号が出力され、Ａ系論理和素子２０からハイレベルのＡ系切替信号が出力され、Ａ系の中央処理装置ユニット２は動作を停止する。また、これとともにＢ系が運転系として動作を開始し、Ａ系状態保持手段３０およびＢ系状態保持手段３３に保持される情報も変更され、Ａ系動作状態指令信号およびＢ系動作状態指令信号のレベルがそれぞれ反転される。なお、Ｂ系の場合にもＡ系の回路とＢ系の回路とが逆に動作して運転系がＢ系からＡ系に切り替わる。
【００５１】
次に、Ａ系を運転系としている状態でＡ系切替タイミング設定回路３１が故障などで異常となった場合には、切替部異常監視回路１８がＡ系切替タイミング設定回路３１の異常を検出し、切替部異常検出信号を出力しているので、このような状態でＡ系の中央処理装置ユニット２おいて異常が発生した場合には、Ａ系異常監視回路１１からハイレベルのＡ系異常検出信号が出力され、Ａ系第二論理積素子１９の全ての入力がハイレベルとなり、Ａ系論理和素子２０からハイレベルのＡ系切替信号が出力され、Ａ系の中央処理装置ユニット２は動作を停止する。また、Ｂ系の中央処理装置ユニット２が動作を開始する。なお、Ｂ系の場合にもＡ系の回路とＢ系の回路とが逆に動作して運転系がＢ系からＡ系に切り替わる。これ以外の動作は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００５２】
そして、この実施の形態４によるプログラマブルコントローラも図３として示した対応表を満たし、運転系に異常が発生すれば、もう一方の待機系が異常状態でない限りいずれの切替タイミング設定回路３１，３４の異常／正常にかかわらず切替が適切に行われる。
【００５３】
以上のように、この実施の形態４によれば、二重化した中央処理装置ユニット２，２を切り替えるために用いられる２つのシステム管理ユニット２９，２９それぞれに、状態保持手段３０，３３、中央処理装置ユニット２の異常監視回路１１，１３、切替タイミング設定回路３１，３４および第一論理積素子１６，１７とともに、上記切替タイミング設定回路３１，３４の動作状態を監視し、異常があった場合には切替部異常検出信号を出力する切替部の異常監視回路３２，３５と、自系が運転系に指定された状態で中央処理装置ユニット２に異常が発生したら第二切替信号を出力する第二論理積素子１９，２１と、上記第一切替信号および第二切替信号のうちのいずれか一方が入力されたら、自系の中央処理装置ユニット２に対してその動作状態を切り替える切替信号を出力する論理和素子２０，２２とを設けたので、これら中央処理装置ユニット２やシステム管理ユニット２９を多重化しないような場合においてもそれぞれを独立して利用することができ、しかも、ユニットの数を必要最小限に抑えることができる効果がある。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、多重化用の複数の中央処理装置を監視し、その内の１つを運転系として動作させるとともに残りを待機系として動作させるように各中央処理装置に切替信号を出力する切替信号生成装置において、状態保持部、複数の第一異常監視回路、切替タイミング設定部、第一論理演算素子とともに、上記切替タイミング設定部の動作状態を監視し、異常があった場合にはそれぞれの系に対して第二異常検出信号を出力する第二異常監視部と、各中央処理装置と１対１対応に設けられ、上記複数の第一異常検出信号、自系に対する第二異常検出信号および自系に対する動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されるとともに自系に対する第二異常検出信号が入力されたら第二切替信号を出力する第二論理演算素子と、各中央処理装置と１対１対応に設けられ、上記第一切替信号および第二切替信号のうちのいずれか一方が入力されたら、自系の中央処理装置に対して上記切替信号を出力する第三論理演算素子とを備えるので、切替タイミング設定部が故障などにより異常状態となってしまったら、それに応じて第二異常監視部から第二異常検出信号が出力され、更に運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されたら第二論理演算素子から第二切り替え信号が出力され、これに基づいて第三論理演算素子から切替信号が出力される。
【００５５】
従って、切替タイミング設定部自体が故障してしまったとしてもその異常にかかわらず確実に切替信号を出力することができ、多重化された中央処理装置ユニットの間で運転系と待機系とを適切に切り替えることができ、その信頼性を格段に向上させることができる効果がある。
【００５６】
この発明によれば、切替タイミング設定部が、動作状態指令信号および複数の第一異常検出信号を受信可能なように接続され、運転系の中央処理装置の第一異常検出信号が入力されたら個別切替タイミング信号を出力する複数の切替タイミング信号生成回路と、この複数の切替タイミング信号生成回路から出力される複数の個別切替タイミング信号を受信可能なように接続され、いずれか１つが入力されたら切替タイミング信号を出力するタイミング信号論理演算素子とを備えるので、切替タイミング設定回路自体が多重化され、少なくともそのうちの一方が正常に動作していれば切替タイミング信号を確実に出力することができる。従って、更に切替動作の信頼性を向上させることができる効果がある。
【００５７】
この発明によれば、第二異常監視部が、上記切替タイミング設定部の動作状態を監視し、異常があった場合にはそれぞれの系に対して第二異常検出信号を出力する第二異常監視回路と、この第二異常監視回路の異常検出に応じて点灯状態が変化する表示ランプと、この第二異常監視回路の異常検出状態を中央処理装置で読み取り可能な入出力ポートとを備えるので、通常の動作が行われている状況下において作業者や中央処理装置ユニットがその切替部分自体が正常に動作しているか否かを確認することができる効果がある。
【００５８】
この発明によれば、複数の中央処理装置ユニットと、系切替ユニットと、複数の故障検出ユニットとを備えたプログラマブルコントローラにおいて、動作状態保持手段、切替タイミング設定回路および第二異常監視回路をこの系切替ユニットに配設するとともに、第一異常監視回路、第一論理演算素子、第二論理演算素子および第三論理演算素子を各故障検出ユニットに配設するようにしたので、これら中央処理装置ユニットや故障検出ユニットを多重化しないような場合においてもそれぞれを独立して利用することができ、しかも、構成部品の余計な重複もなく、プログラマブルコントローラにおけるユニットとして最適な分割とすることができる効果がある。
【００５９】
この発明によれば、多重化の際に複数の中央処理装置ユニットを切り替えるために用いられる故障検出ユニットに、状態保持部、第一異常監視回路、切替タイミング設定回路および第一論理演算素子とともに、上記切替タイミング設定部の動作状態を監視し、異常があった場合には第二異常検出信号を出力する第二異常監視部と、上記複数の第一異常検出信号、第二異常検出信号および動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されるとともに自系に対する第二異常検出信号が入力されたら第二切替信号を出力する第二論理演算素子と、上記第一切替信号および第二切替信号のうちのいずれか一方が入力されたら、自系の中央処理装置ユニットに対してその動作状態を切り替える切替信号を出力する第三論理演算素子とを設けたので、これら中央処理装置ユニットや故障検出ユニットを多重化しないような場合においてもそれぞれを独立して利用することができ、しかも、ユニットの増加数を必要最小限に抑えることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるプログラマブルコントローラの構成を示すシステム構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるプログラマブルコントローラの切替部分の構成を示すブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態１によるプログラマブルコントローラにおいて、切替要求と最終的な切替後状態との対応関係を各運転モード毎に説明するための真理値表の図である。
【図４】 この発明の実施の形態２によるプログラマブルコントローラの構成を示すシステム構成図である。
【図５】 この発明の実施の形態３によるプログラマブルコントローラの構成を示すシステム構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態４によるプログラマブルコントローラの切替部分の構成を示すブロック図である。
【図７】 従来のプログラマブルコントローラの切替部分の構成を示すブロック図である。
【図８】 従来のプログラマブルコントローラにおいて、切替要求と最終的な切替後状態との対応関係を各運転モード毎に説明するための真理値表の図である。
【符号の説明】
１ バス切替ユニット（系切替ユニット）、２ 中央処理装置ユニット（中央処理装置）、３ システム管理ユニット（故障検出ユニット）、９ 状態保持手段（状態保持部）、１０ 第一インバータ（状態保持部）、１１ Ａ系異常監視回路（第一異常監視回路）、１２ Ａ系インバータ（第一異常監視回路）、１３Ｂ系異常監視回路（第一異常監視回路）、１４ Ｂ系インバータ（第一異常監視回路）、１５ 切替タイミング設定回路（切替タイミング設定部）、１６ Ａ系第一論理積素子（第一論理演算素子）、１７ Ｂ系第一論理積素子（第一論理演算素子）、１８ 切替部異常監視回路（第二異常監視回路、第二異常監視部）、１９ Ａ系第二論理積素子（第二論理演算素子）、２０ Ａ系論理和素子（第三論理演算素子）、２１ Ｂ系第二論理積素子（第二論理演算素子）、２２ Ｂ系論理和素子（第三論理演算素子）、２３ 表示ランプ、２４ 入出力ポート、２５ 第一切替タイミング設定回路（切替タイミング信号生成回路、切替タイミング設定部）、２６ 第二切替タイミング設定回路（切替タイミング信号生成回路、切替タイミング設定部）、２７ 第一タイミング信号論理和素子（タイミング信号論理演算素子、切替タイミング設定部）、２８ 第二タイミング信号論理和素子（タイミング信号論理演算素子、切替タイミング設定部）、２９ システム管理ユニット（故障検出ユニット）、３０ Ａ系状態保持手段（状態保持部）、３１ Ａ系切替タイミング設定回路（切替タイミング設定部）、３２ Ａ系切替部異常監視回路（第二異常監視部）、３３ Ｂ系状態保持手段（状態保持部）、３４ Ｂ系切替タイミング設定回路（切替タイミング設定部）、３５ Ｂ系切替部異常監視回路（第二異常監視部）。
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラントやファクトリオートメーションなどにおいて外部機器の制御を行うために用いられるプログラマブルコントローラおよびそれの中央処理装置ユニットの多重化の際に用いられる切替信号生成装置に係り、特に、多重化した複数の中央処理装置ユニットの間で運転系と待機系とを確実に切り替え、これにより切替動作の信頼性を格段に向上させるための改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来のプログラマブルコントローラの切替部分の構成を示すブロック図である。図において、３６はそれぞれ各系の中央処理装置ユニットと１対１対応に設けられたシステム管理ユニット、３７は外部機器をこれら各系の中央処理装置ユニットに接続するための系切替ユニットである。以下、系切替ユニット３７の左側のシステム管理ユニット３６をＡ系、右側のシステム管理ユニット３６をＢ系とよぶ。なお、このようなユニット構成自体は、例えば「三菱汎用シーケンサ Ｑ４ＡＲＣＰＵ ユーザーズマニュアル（詳細編）」（１９９６年６月、三菱電機株式会社発行）の８−３頁に開示されている。
【０００３】
また、９は運転系と待機系とを切り替えるための情報を保持し、これに応じて動作状態指令信号を出力する状態保持手段、１０はこの動作状態指令信号を反転させて反転動作状態指令信号として出力する第一インバータ、１１はＡ系の中央処理装置ユニットに異常が発生したらＡ系異常検出信号を出力するＡ系異常監視回路、１２はこのＡ系異常検出信号を反転させて反転Ａ系異常検出信号として出力するＡ系インバータ、１３はＢ系の中央処理装置ユニットに異常が発生したらＢ系異常検出信号を出力するＢ系異常監視回路、１４はこのＢ系異常検出信号を反転させて反転Ｂ系異常検出信号として出力するＢ系インバータである。
【０００４】
１５はＡ系異常検出信号、Ｂ系異常検出信号、反転動作状態指令信号などに基づいて運転系に指定した系の異常検出信号が入力されたら切替タイミング信号を出力する切替タイミング設定回路、３８はＡ系異常検出信号、反転Ｂ系異常検出信号、切替タイミング信号およびＡ系に対する反転動作状態指令信号が入力され、これらが全てハイレベルになったらＡ系切替信号を出力するＡ系論理積素子、３９は反転Ａ系異常検出信号、Ｂ系異常検出信号、切替タイミング信号およびＢ系に対する動作状態指令信号が入力され、これらが全てハイレベルになったらＢ系切替信号を出力するＢ系論理積素子である。
【０００５】
次に動作について説明する。
Ａ系を運転系とする場合には、これに応じた情報が状態保持手段９に設定され、ローレベルの動作状態指令信号が出力される。この状態で、Ａ系の中央処理装置ユニットに異常が発生し、これに基づいてＡ系異常監視回路１１からハイレベルのＡ系異常検出信号が出力されると、切替タイミング設定回路１５からハイレベルの切替タイミング信号が出力されるのに応じてＡ系論理積素子３８からハイレベルのＡ系切替信号が出力され、Ａ系の中央処理装置ユニットは動作を停止する。また、これとともにＢ系が運転系として動作を開始し、状態保持手段９に保持される情報も変更される。
【０００６】
逆に、Ｂ系を運転系としている状態で、Ｂ系の中央処理装置ユニットに異常が発生し、Ｂ系異常監視回路１３からハイレベルのＢ系異常検出信号が出力されると、切替タイミング設定回路１５からハイレベルの切替タイミング信号が出力されるのに応じてＢ系論理積素子３９からハイレベルのＢ系切替信号が出力され、Ｂ系の中央処理装置ユニットは動作を停止する。また、これとともにＡ系が運転系として動作を開始し、状態保持手段９に保持される情報も変更される。
【０００７】
これにより、Ａ系とＢ系とを運転系と待機系とに切り替えて、いずれかの系に異常が発生したとしても、プログラマブルコントローラを継続して運転させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプログラマブルコントローラは以上のように構成されているので、切替タイミング設定回路１５自体が故障してしまった場合には、本来出力すべきタイミングにおいて切替タイミング信号を出力することができなくなり、中央処理装置ユニットを多重化したとしてもそれらの間で運転系と待機系とを適切に切り替えることができなくなってしまうなどの課題があった。
【０００９】
特に、この従来のプログラマブルコントローラでは上記切替タイミング設定回路１５自体が多重化されていないので切替動作自体の信頼性は低くならざるを得ず、せっかく中央処理装置ユニットを多重化したとしてもプログラマブルコントローラ自体の信頼性を総合的に向上させるものとはなっていなかった。
【００１０】
そして、プログラマブルコントローラのこのような切替部分は、運転系に指定された中央処理装置ユニットが正常に動作している間は動作することがなく、つまり実際に中央処理装置ユニットに異常状態が発生した時にその切替が正常になされなかった場合において初めてその異常が発見されるものであり、通常の動作が行われている状況下においてはその切替部分自体が確実に動作することを確認することが非常に難しかった。
【００１１】
具体的に説明する。
図８はこの従来のプログラマブルコントローラにおいて、切替要求と最終的な切替後状態との対応関係を各運転モード毎に説明するための真理値表の図である。そして、同図に示すように、運転系であるＡ系が正常に動作している場合（Ｎｏ．１）、運転系であるＡ系が異常となった場合（Ｎｏ．２）、Ａ系もＢ系も異常となった場合（Ｎｏ．４）には切替タイミング設定回路１５の異常／正常にかかわらず所望の切替動作がなされるが、Ｎｏ．３に示すように切替タイミング設定回路１５が異常状態となると、運転系であるＡ系が異常となってしまうとともに待機系のＢ系が正常である場合であっても切替信号が出力されず、切替を正常に行うことができない。また、Ｎｏ．５からＮｏ．８はＮｏ．１からＮｏ．４までのＡ系とＢ系とを入れ替えた場合である。
【００１２】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、切替タイミング設定回路自体に異常が発生したとしてもその異常にかかわらず確実に、多重化された中央処理装置ユニットの間で運転系と待機系とを切り替えることができるプログラマブルコントローラおよびそれに用いる切替信号生成装置を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る切替信号生成装置は、多重化用の複数の中央処理装置を監視し、その内の１つを運転系として動作させるとともに残りを待機系として動作させるように各中央処理装置に切替信号を出力する切替信号生成装置において、唯一の中央処理装置が運転系となるように複数の中央処理装置の運転状態を保持するとともに、各中央処理装置に対応する動作状態指令信号を出力する状態保持部と、各中央処理装置と１対１対応に設けられ、それぞれ自系の中央処理装置の異常があった場合には第一異常検出信号を出力する複数の第一異常監視回路と、上記動作状態指令信号および複数の第一異常検出信号を受信可能なように接続され、運転系の中央処理装置の第一異常検出信号が入力されたら切替タイミング信号を出力する切替タイミング設定部と、上記切替タイミング設定部の動作状態を監視し、異常があった場合にはそれぞれの系に対して第二異常検出信号を出力する第二異常監視部と、各中央処理装置と１対１対応に設けられ、上記複数の第一異常検出信号、切替タイミング信号および自系に対する動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されたら切替タイミング信号が入力されている期間において第一切替信号を出力する第一論理演算素子と、各中央処理装置と１対１対応に設けられ、上記複数の第一異常検出信号、自系に対する第二異常検出信号および自系に対する動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されるとともに自系に対する第二異常検出信号が入力されたら第二切替信号を出力する第二論理演算素子と、各中央処理装置と１対１対応に設けられ、上記第一切替信号および第二切替信号のうちのいずれか一方が入力されたら、自系の中央処理装置に対して上記切替信号を出力する第三論理演算素子とを備えるものである。
【００１４】
この発明に係る切替信号生成装置は、切替タイミング設定部が、動作状態指令信号および複数の第一異常検出信号を受信可能なように接続され、運転系の中央処理装置の第一異常検出信号が入力されたら個別切替タイミング信号を出力する複数の切替タイミング信号生成回路と、この複数の切替タイミング信号生成回路から出力される複数の個別切替タイミング信号を受信可能なように接続され、いずれか１つが入力されたら切替タイミング信号を出力するタイミング信号論理演算素子とを備えるものである。
【００１５】
この発明に係る切替信号生成装置は、第二異常監視部が、切替タイミング設定部の動作状態を監視し、異常があった場合にはそれぞれの系に対して第二異常検出信号を出力する第二異常監視回路と、この第二異常監視回路の異常検出に応じて点灯状態が変化する表示ランプと、第二異常監視回路の異常検出状態を中央処理装置で読み取り可能な入出力ポートとを備えるものである。
【００１６】
この発明に係るプログラマブルコントローラは、各種の演算処理を実行する中央処理装置を備えた複数の中央処理装置ユニットと、唯一の中央処理装置ユニットが運転系となるように複数の中央処理装置ユニットの運転状態を保持するとともに、各中央処理装置ユニットに対応する動作状態指令信号を出力する状態保持手段、この動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系の中央処理装置ユニットに異常が生じたら切替タイミング信号を出力する切替タイミング設定回路、および、この切替タイミング設定回路の動作状態を監視し、異常があった場合にはそれぞれの系に対して第二異常検出信号を出力する第二異常監視回路を備え、上記複数の中央処理装置ユニットと外部機器とを接続する系切替ユニットと、上記中央処理装置ユニットと１対１対応に設けられ、自系の中央処理装置ユニットの異常を監視して異常があった場合には第一異常検出信号を出力する第一異常監視回路、この第一異常検出信号、上記切替タイミング信号および自系に対する動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されたら切替タイミング信号が入力されている期間において第一切替信号を出力する第一論理演算素子、上記第一異常検出信号、自系に対する第二異常検出信号および自系に対する動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されるとともに自系に対する第二異常検出信号が入力されたら第二切替信号を出力する第二論理演算素子、および、上記第一切替信号および第二切替信号のうちのいずれか一方が入力されたら、自系の中央処理装置ユニットに対してその運転状態を切り替える切替信号を出力する第三論理演算素子とを備える複数の故障検出ユニットとを備えるものである。
【００１７】
この発明に係るプログラマブルコントローラは、各種の演算処理を実行する中央処理装置を備えた複数の中央処理装置ユニットと、この中央処理装置ユニットと１対１対応で設けられ、唯一の中央処理装置ユニットが運転系となるようにそれぞれの動作状態を制御する複数の故障検出ユニットとを備えたプログラマブルコントローラにおいて、上記故障検出ユニットが、唯一の中央処理装置ユニットが運転系となるようにそれぞれ自系の中央処理装置ユニットの運転状態を保持するとともに、それに基づく動作状態指令信号を出力する状態保持部と、自系の中央処理装置ユニットの異常があった場合には第一異常検出信号を出力する第一異常監視回路と、上記動作状態指令信号および他の故障検出ユニットからの第一異常検出信号を含む複数の第一異常検出信号を受信可能なように接続され、運転系の中央処理装置の第一異常検出信号が入力されたら切替タイミング信号を出力する切替タイミング設定回路と、この切替タイミング設定回路の動作状態を監視し、異常があった場合には第二異常検出信号を出力する第二異常監視部と、上記複数の第一異常検出信号、切替タイミング信号および動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されたら切替タイミング信号が入力されている期間において第一切替信号を出力する第一論理演算素子と、上記複数の第一異常検出信号、第二異常検出信号および動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されるとともに自系に対する第二異常検出信号が入力されたら第二切替信号を出力する第二論理演算素子と、上記第一切替信号および第二切替信号のうちのいずれか一方が入力されたら、自系の中央処理装置ユニットに対してその動作状態を切り替える切替信号を出力する第三論理演算素子とを備えるものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるプログラマブルコントローラの構成を示すシステム構成図である。図において、１は図示外の外部機器が接続されるバス切替ユニット（系切替ユニット）、２はそれぞれ各種の演算処理を実行する中央処理装置を備えた中央処理装置ユニット（中央処理装置）、３はそれぞれ中央処理装置ユニット２と１対１対応に設けられたシステム管理ユニット（故障検出ユニット）、４はそれぞれネットワークユニット、５はそれぞれその他のユニットである。そして、これらは図示外の１本のＤＩＮレール上に一列に固定されるとともに、相互に通信可能に接続されている。また、この実施の形態１では２つの中央処理装置ユニット２，２を設けた二重化構造となっており、以下同図においてバス切替ユニット１の左側をＡ系、右側をＢ系とよぶ。
【００１９】
また、６はそれぞれ電源ユニット、７は上記バス切替ユニット１と接続される通信ユニット、８はそれぞれその他のユニットであり、これらも図示外の１本のＤＩＮレール上に一列に固定されるとともに、相互に通信可能に接続されている。
【００２０】
図２はこの発明の実施の形態１によるプログラマブルコントローラの切替部分の構成を示すブロック図である。図において、９は２つの系のうちの一方を運転状態とするとともに他方を待機状態に制御するための情報を例えばビットデータとして保持し、１つの動作状態指令信号を出力する状態保持手段（状態保持部）、１０はこの動作状態指令信号を反転させて反転動作状態指令信号として出力する第一インバータ（状態保持部）、１１はＡ系の中央処理装置ユニット２を監視し、この自系の中央処理装置ユニット２に異常があった場合にはＡ系異常検出信号を出力するＡ系異常監視回路（第一異常監視回路）、１２はこのＡ系異常検出信号を反転させて反転Ａ系異常検出信号として出力するＡ系インバータ（第一異常監視回路）、１３はＢ系の中央処理装置ユニット２を監視し、この自系の中央処理装置ユニット２に異常があった場合にはＢ系異常検出信号を出力するＢ系異常監視回路（第一異常監視回路）、１４はこのＢ系異常検出信号を反転させて反転Ｂ系異常検出信号として出力するＢ系インバータ（第一異常監視回路）である。
【００２１】
１５はＡ系異常検出信号、Ｂ系異常検出信号、反転動作状態指令信号などが入力され、これらに基づいて運転系に指定した系の異常検出信号が入力されたら、例えば内部クロックなどの発振に基づいて所定のタイミングで切替タイミング信号を出力する切替タイミング設定回路（切替タイミング設定部）、１６はＡ系異常検出信号、反転Ｂ系異常検出信号、切替タイミング信号およびＡ系に対する反転動作状態指令信号が入力され、これらが全てハイレベルになったらＡ系第一切替信号を出力するＡ系第一論理積素子（第一論理演算素子）、１７は反転Ａ系異常検出信号、Ｂ系異常検出信号、切替タイミング信号およびＢ系に対する動作状態指令信号が入力され、これらが全てハイレベルになったらＢ系第一切替信号を出力するＢ系第一論理積素子（第一論理演算素子）である。
【００２２】
１８は切替タイミング設定回路１５の動作状態を監視し、異常があった場合には切替部異常検出信号を出力する切替部異常監視回路（第二異常監視回路、第二異常監視部）、１９はこの切替部異常検出信号とともにＡ系異常検出信号、反転Ｂ系異常検出信号および反転動作状態指令信号が入力され、これらが全てハイレベルになったらＡ系第二切替信号を出力するＡ系第二論理積素子（第二論理演算素子）、２０は上記Ａ系第一切替信号およびこのＡ系第二切替信号が入力され、それらのうちのいずれか一方が入力されたらＡ系の中央処理装置ユニット２に対してローアクティブのＡ系切替信号を出力するＡ系論理和素子（第三論理演算素子）、２１は切替部異常検出信号とともにＢ系異常検出信号、反転Ａ系異常検出信号および動作状態指令信号が入力され、これらが全てハイレベルになったらＢ系第二切替信号を出力するＢ系第二論理積素子（第二論理演算素子）、２２は上記Ｂ系第一切替信号およびこのＢ系第二切替信号が入力され、それらのうちのいずれか一方が入力されたらＢ系の中央処理装置ユニット２に対してローアクティブのＢ系切替信号を出力するＢ系論理和素子（第三論理演算素子）である。
【００２３】
そして、状態保持手段９、第一インバータ１０、切替タイミング設定回路１５および切替部異常監視回路１８はバス切替ユニット１に組み込まれ、Ａ系異常監視回路１１、Ａ系インバータ１２、Ａ系第一論理積素子１６、Ａ系第二論理積素子１９およびＡ系論理和素子２０はＡ系のシステム管理ユニット３に組み込まれ、Ｂ系異常監視回路１３、Ｂ系インバータ１４、Ｂ系第一論理積素子１７、Ｂ系第二論理積素子２１およびＢ系論理和素子２２はＢ系のシステム管理ユニット３に組み込まれている。
【００２４】
次に動作について説明する。
このようなプログラマブルコントローラに電源を投入すると、電源投入タイミングや図示外の設定スイッチなどに応じて一方の系が運転系として動作を開始するとともに他方の系が待機系に設定される。これとともに、この状態に対応した情報が状態保持手段９に設定され、この情報に応じてＡ系を運転系とする場合にはローレベルの動作状態指令信号が出力され、Ｂ系を運転系とする場合にはハイレベルの動作状態指令信号が出力される。
【００２５】
また、両方の系の中央処理装置ユニット２にも異常が無い状態では、Ａ系異常監視回路１１からローレベルのＡ系異常検出信号が、且つ、Ｂ系異常監視回路１３からローレベルのＢ系異常検出信号が出力される。また、Ａ系インバータ１２からはハイレベルの反転Ａ系異常検出信号が出力され、Ｂ系インバータ１４からはハイレベルの反転Ｂ系異常検出信号が出力される。
【００２６】
そして、Ａ系を運転系としている状態で、Ａ系の中央処理装置ユニット２にウォッチドッグタイマのタイムアウトや電圧レベル変動などの異常が発生し、これに基づいてＡ系異常監視回路１１からハイレベルのＡ系異常検出信号が出力されると、Ｂ系からはハイレベルの反転Ｂ系異常検出信号が出力されるとともに反転動作状態指令信号がハイレベルとなっているので、切替タイミング設定回路１５からハイレベルの切替タイミング信号が出力されるのに応じてＡ系第一論理積素子１６からハイレベルのＡ系第一切替信号が出力され、これに基づいてＡ系論理和素子２０からハイレベルのＡ系切替信号が出力され、このハイレベルのＡ系切替信号に基づいてＡ系の中央処理装置ユニット２は動作を停止する。また、これとともにＢ系が運転系として動作を開始し、状態保持手段９に保持される情報も変更され、動作状態指令信号および反転動作状態指令信号のレベルがそれぞれ反転される。
【００２７】
なお、Ａ系を運転系としている状態でＢ系の中央処理装置ユニット２にウォッチドッグタイマのタイムアウトや電圧レベル変動などの異常が発生し、これに基づいてＢ系異常監視回路１３からハイレベルのＢ系異常検出信号が出力された場合、動作状態指令信号はローレベルに制御され、且つ、反転Ｂ系異常検出信号はローレベルに制御されるので、Ｂ系第一論理積素子１７からＢ系第一切替信号が出力されてしまったり、Ａ系第一論理積素子１６からＡ系第一切替信号が出力されてしまったりすることはない。
【００２８】
逆に、Ｂ系を運転系としている状態で、Ｂ系の中央処理装置ユニット２にウォッチドッグタイマのタイムアウトや電圧レベル変動などの異常が発生し、これに基づいてＢ系異常監視回路１３からハイレベルのＢ系異常検出信号が出力されると、Ａ系からはハイレベルの反転Ａ系異常検出信号が出力されるとともに反転動作状態指令信号がハイレベルとなっているので、切替タイミング設定回路１５からハイレベルの切替タイミング信号が出力されるのに応じてＢ系第一論理積素子１７からハイレベルのＢ系第一切替信号が出力され、これに基づいてＢ系論理和素子２２からハイレベルのＢ系切替信号が出力され、このハイレベルのＢ系切替信号に基づいてＢ系の中央処理装置ユニット２は動作を停止する。また、これとともにＡ系が運転系として動作を開始し、状態保持手段９に保持される情報も変更され、動作状態指令信号および反転動作状態指令信号のレベルがそれぞれ反転される。
【００２９】
なお、Ｂ系を運転系としている状態でＡ系の中央処理装置ユニット２にウォッチドッグタイマのタイムアウトや電圧レベル変動などの異常が発生し、これに基づいてＡ系異常監視回路１１からハイレベルのＡ系異常検出信号が出力された場合、動作状態指令信号はローレベルに制御され、且つ、反転Ａ系異常検出信号はローレベルに制御されるので、Ａ系第一論理積素子１６からＡ系第一切替信号が出力されてしまったり、Ｂ系第一論理積素子１７からＢ系第一切替信号が出力されてしまったりすることはない。
【００３０】
次に、Ａ系を運転系としている状態で切替タイミング設定回路１５が故障などで異常となった場合、切替部異常監視回路１８が切替タイミング設定回路１５の異常を検出し、切替部異常検出信号を出力する。そして、Ａ系を運転系としている状態でこのような切替部の異常状態が発生し、更にこのＡ系の中央処理装置ユニット２おいて異常が発生した場合には、Ａ系異常監視回路１１からハイレベルのＡ系異常検出信号が出力され、Ａ系第二論理積素子１９の全ての入力がハイレベルとなり、Ａ系論理和素子２０からハイレベルのＡ系切替信号が出力され、このハイレベルのＡ系切替信号に基づいてＡ系の中央処理装置ユニット２は動作を停止し、またＢ系の中央処理装置ユニット２が動作を開始する。また、Ｂ系を運転系としている状態でこのような切替部の異常状態が発生し、更にこのＢ系の中央処理装置ユニット２おいて異常が発生した場合には、Ｂ系異常監視回路１３からハイレベルのＢ系異常検出信号が出力され、Ｂ系第二論理積素子２１の全ての入力がハイレベルとなり、Ｂ系論理和素子２２からハイレベルのＡ系切替信号が出力され、このハイレベルのＢ系切替信号に基づいてＢ系の中央処理装置ユニット２は動作を停止し、またＡ系の中央処理装置ユニット２が動作を開始する。
【００３１】
図３はこの発明の実施の形態１によるプログラマブルコントローラにおいて、切替要求と最終的な切替後状態との対応関係を各運転モード毎に説明するための真理値表の図である。図において、Ｎｏ．１はＡ系が運転系で正常に動作している場合であって、この場合には切替タイミング設定回路１５が異常となっても切替信号は出力されず、そのままになる。Ｎｏ．２およびＮｏ．３はＡ系が運転系で異常状態となるとともに待機系のＢ系が正常である場合であって、この場合には切替タイミング設定回路１５の異常／正常にかかわらず切替信号が出力され、正常に切替がなされる。Ｎｏ．４はＡ系が運転系で異常状態となるとともに待機系のＢ系も異常となった場合であって、この場合には切替タイミング設定回路１５の異常／正常にかかわらず切替信号は出力されず、そのままになる。また、Ｎｏ．５からＮｏ．８はＮｏ．１からＮｏ．４までのＡ系とＢ系とを入れ替えた場合である。
【００３２】
そして、この表に示すように、この発明の実施の形態１のプログラマブルコントローラでは、運転系に異常が発生すれば、もう一方の待機系が異常状態でない限り切替タイミング設定回路１５の異常／正常にかかわらず切替が適切に行われる。
【００３３】
以上のように、この実施の形態１によれば、二重化された２つの中央処理装置ユニット２，２を監視し、その内の１つを運転系として動作させるとともに残りを待機系として動作させるように各中央処理装置ユニット２に切替信号を出力する切替信号生成装置において、この運転系と待機系との設定状態を保持する状態保持手段９と、それぞれの中央処理装置ユニット２の異常を検出する２つの異常監視回路１１，１３と、切替信号の出力タイミングを制御する切替タイミング設定回路１５と、運転系において異常が発生した場合にはそのタイミングにて第一切替信号を出力する第一論理積素子１６，１７とともに、切替タイミング設定手段の動作状態を監視し、異常があった場合にはそれぞれの系に対して切替系異常検出信号を出力する切替部異常監視回路１８と、各中央処理装置ユニット２，２と１対１対応に設けられ、この第二異常検出信号が出力されている場合には運転系に異常が発生したらそれに応じて第二切替信号を出力する第二論理積素子１９，２１と、各中央処理装置ユニット２，２と１対１対応に設けられ、上記第一切替信号および第二切替信号のうちのいずれか一方が入力されたら、自系の中央処理装置ユニット２，２に対して上記切替信号を出力する論理和素子２０，２２とを備えるので、切替タイミング設定回路１５が故障などにより異常状態となってしまっても、それに応じて切替部異常監視回路１８から第二異常検出信号が出力され、更に運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されたら第二論理積素子１９，２１から第二切替信号が出力され、これに基づいて論理和素子２０，２２から切替信号を出力することができる。
【００３４】
従って、切替タイミング設定回路１５自体が故障してしまったとしてもその異常にかかわらず確実に切替信号を出力することができ、二重化された中央処理装置ユニット２，２の間で運転系と待機系とを適切に切り替えることができ、その信頼性を格段に向上させることができる効果がある。
【００３５】
この実施の形態１によれば、バス切替ユニット１に状態保持手段９、切替タイミング設定回路１５および切替部異常監視回路１８を配設するとともに、各システム管理ユニット３，３に自系の異常監視回路１１，１３、第一論理積素子１６，１７、自系の第二論理積素子１９，２１および論理和素子２０，２２を配設するようにしたので、これら中央処理装置ユニット２，２やシステム管理ユニット３，３を多重化しないような場合においてもそれぞれを独立して利用することができ、しかも、構成部品の余計な重複もなく、プログラマブルコントローラにおけるユニットとして最適な分割とすることができる効果がある。
【００３６】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２によるプログラマブルコントローラの構成を示すシステム構成図である。図において、２３は切替部異常監視回路１８の異常検出に応じて点灯する表示ランプ、２４は切替部異常監視回路１８の異常検出状態を中央処理装置ユニット２，２から読み取り可能な入出力ポートである。これ以外の構成は実施の形態１と同様である。
【００３７】
次に動作について説明する。
切替タイミング設定回路１５の動作状態に異常が生じると、これを監視する切替部異常監視回路１８は切替部異常検出信号を出力する。これとともに、表示ランプ２３はこの切替部異常監視回路１８の異常検出に応じて点灯する。
【００３８】
また、Ａ系の中央処理装置ユニット２およびＢ系の中央処理装置ユニット２はそれぞれ、入出力ポート２４を介してこの切替部異常監視回路１８にアクセスすることで、その切替部異常監視回路１８が検出している異常状態に関する情報を読み出すことができる。
【００３９】
以上のように、この実施の形態２によれば、切替タイミング設定回路１５の動作状態を監視し、異常があった場合にはそれぞれの系に対して切替部異常検出信号を出力する切替部異常監視回路１８と、この切替部異常監視回路１８が異常を検出すると点灯する表示ランプ２３と、この切替部異常監視回路１８の異常検出状態を中央処理装置ユニット２，２が読み取ることができる入出力ポート２４とを備えるので、この表示ランプ２３の点灯や入出力ポート２４から読み出した情報に基づいて、通常の動作が行われている状況下において作業者や中央処理装置ユニット２，２はその切替部分自体が正常に動作しているか否かを確認することができる効果がある。
【００４０】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３によるプログラマブルコントローラの構成を示すシステム構成図である。図において、２５はＡ系異常検出信号、Ｂ系異常検出信号、反転動作状態指令信号などが入力され、これらに基づいて運転系に指定した系の異常検出信号が入力されたら、例えば内部クロックなどの発振に基づいて所定のタイミングでハイレベルとなる個別第一切替タイミング信号を出力する第一切替タイミング設定回路（切替タイミング信号生成回路、切替タイミング設定部）、２６はＡ系異常検出信号、Ｂ系異常検出信号、反転動作状態指令信号などが入力され、これらに基づいて運転系に指定した系の異常検出信号が入力されたら上記第一切替タイミング設定回路２５と同様に独自の所定のタイミングでハイレベルとなる個別第二切替タイミング信号を出力する第二切替タイミング設定回路（切替タイミング信号生成回路、切替タイミング設定部）、２７はこの個別第一切替タイミング信号および個別第二切替タイミング信号が入力され、これらの論理和演算を行って第一切替タイミング信号を出力する第一タイミング信号論理和素子（タイミング信号論理演算素子、切替タイミング設定部）、２８はこの個別第一切替タイミング信号および個別第二切替タイミング信号が入力され、これらの論理和演算を行って第二切替タイミング信号を出力する第二タイミング信号論理和素子（タイミング信号論理演算素子、切替タイミング設定部）である。そして、上記第一切替タイミング信号はＡ系第一論理積素子１６に入力され、上記第二切替タイミング信号はＢ系第一論理積素子１７に入力される。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００４１】
次に動作について説明する。
第一切替タイミング設定回路２５は、状態保持手段９からの反転動作状態指令信号が入力されている状態で、運転系に指定した系からのＡ系異常検出信号あるいはＢ系異常検出信号が入力されると、例えば内部クロックなどの発振に基づいて所定のタイミングでハイレベルとなる個別第一切替タイミング信号を出力する。
【００４２】
また、第二切替タイミング設定回路２６は、この第一切替タイミング設定回路２５の動作とは独自に、状態保持手段９からの反転動作状態指令信号が入力されている状態で、運転系に指定した系からのＡ系異常検出信号あるいはＢ系異常検出信号が入力されると、例えば内部クロックなどの発振に基づいて所定のタイミングでハイレベルとなる個別第二切替タイミング信号を出力する。
【００４３】
そして、第一タイミング信号論理和素子２７はこの個別第一切替タイミング信号および個別第二切替タイミング信号のうちのいずれか一方がハイレベルとなると、その論理和に相当する期間においてハイレベルとなる第一切替タイミング信号を出力し、これに応じてＡ系のシステム管理ユニット３から中央処理装置ユニット２へ動作を停止させるためのローレベルの切替信号が出力される。また、第二タイミング信号論理和素子２８はこの個別第一切替タイミング信号および個別第二切替タイミング信号のうちのいずれか一方がハイレベルとなると、その論理和に相当する期間においてハイレベルとなる第一切替タイミング信号を出力し、これに応じてＢ系のシステム管理ユニット３から中央処理装置ユニット２へ動作を停止させるためのローレベルの切替信号が出力される。これ以外の動作は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００４４】
以上のように、この実施の形態３によれば、動作状態指令信号および複数の第一異常検出信号が入力され、運転系の中央処理装置ユニット２の第一異常検出信号が入力されたら個別切替タイミング信号を出力する切替タイミング設定回路２５，２６を２つ設けるとともに、その２つの切替タイミング設定回路２５，２６の論理和を第一タイミング信号論理和素子２７あるいは第二タイミング信号論理和素子２８にて演算し、それを各システム管理ユニット３，３への切替タイミング信号としているので、切替タイミング設定回路２５，２６自体が多重化され、少なくともそのうちの一方が正常に動作していれば切替タイミング信号を確実に出力することができる。従って、更に切替動作の信頼性を向上させることができる効果がある。
【００４５】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４によるプログラマブルコントローラの切替部分の構成を示すブロック図である。図において、２９はそれぞれ中央処理装置ユニットと１対１対応に設けられたシステム管理ユニット（故障検出ユニット）である。
【００４６】
Ａ系のシステム管理ユニット２９において、３０はＡ系の中央処理装置ユニット２の動作状態を保持するとともにＡ系が運転系として指定された場合にはハイレベルとなるＡ系動作状態指令信号を出力するＡ系状態保持手段（状態保持部）、３１はＡ系異常検出信号およびＡ系動作状態指令信号が入力され、自系が運転系に指定されている状態で異常となったら例えば内部クロックなどの発振に基づいて所定のタイミングでＡ系切替タイミング信号を出力するＡ系切替タイミング設定回路（切替タイミング設定部）、３２はＡ系切替タイミング設定回路３１の動作状態を監視し、異常があった場合にはＡ系切替部異常検出信号を出力するＡ系切替部異常監視回路（第二異常監視部）である。そして、このＡ系動作状態指令信号はＡ系第一論理積素子１６およびＡ系第二論理積素子１９に入力され、Ａ系切替タイミング信号はＡ系第一論理積素子１６に入力され、Ａ系切替部異常検出信号はＡ系第二論理積素子１９に入力される。
【００４７】
Ｂ系のシステム管理ユニット２９において、３３はＢ系の中央処理装置ユニット２の動作状態を保持するとともにＢ系が運転系として指定された場合にはハイレベルとなるＢ系動作状態指令信号を出力するＢ系状態保持手段（状態保持部）、３４はＢ系異常検出信号およびＢ系動作状態指令信号が入力され、自系が運転系に指定されている状態で異常となったら例えば内部クロックなどの発振に基づいて所定のタイミングでＢ系切替タイミング信号を出力するＢ系切替タイミング設定回路（切替タイミング設定部）、３５はＢ系切替タイミング設定回路３４の動作状態を監視し、異常があった場合にはＢ系切替部異常検出信号を出力するＢ系切替部異常監視回路（第二異常監視部）である。そして、このＢ系動作状態指令信号はＢ系第一論理積素子１７およびＢ系第二論理積素子２１に入力され、Ｂ系切替タイミング信号はＢ系第一論理積素子１７に入力され、Ｂ系切替部異常検出信号はＢ系第二論理積素子２１に入力される。
【００４８】
また、Ａ系状態保持手段３０とＢ系状態保持手段３３とは互いに交信し、例えばハイレベルが運転系、ローレベルが待機系と設定して、相手からの入力がハイレベルであれば自系を待機系と設定している。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００４９】
次に動作について説明する。
このようなプログラマブルコントローラに電源を投入すると、電源投入タイミングや図示外の設定スイッチなどに応じて一方の系が運転系として動作を開始するとともに他方の系が待機系に設定される。これとともに、この状態に対応した情報がＡ系状態保持手段３０およびＢ系状態保持手段３３に設定され、運転系からはハイレベルの動作状態指令信号が出力され、待機系からはローレベルの動作状態指令信号が出力される。
【００５０】
そして、Ａ系を運転系としている状態で、Ａ系の中央処理装置ユニット２にウォッチドッグタイマのタイムアウトや電圧レベル変動などの異常が発生し、これに基づいてＡ系異常監視回路１１からハイレベルのＡ系異常検出信号が出力されると、Ａ系切替タイミング設定回路３１が正常であれば、それからハイレベルの切替タイミング信号が出力されるのに応じてＡ系第一論理積素子１６からハイレベルのＡ系第一切替信号が出力され、Ａ系論理和素子２０からハイレベルのＡ系切替信号が出力され、Ａ系の中央処理装置ユニット２は動作を停止する。また、これとともにＢ系が運転系として動作を開始し、Ａ系状態保持手段３０およびＢ系状態保持手段３３に保持される情報も変更され、Ａ系動作状態指令信号およびＢ系動作状態指令信号のレベルがそれぞれ反転される。なお、Ｂ系の場合にもＡ系の回路とＢ系の回路とが逆に動作して運転系がＢ系からＡ系に切り替わる。
【００５１】
次に、Ａ系を運転系としている状態でＡ系切替タイミング設定回路３１が故障などで異常となった場合には、切替部異常監視回路１８がＡ系切替タイミング設定回路３１の異常を検出し、切替部異常検出信号を出力しているので、このような状態でＡ系の中央処理装置ユニット２おいて異常が発生した場合には、Ａ系異常監視回路１１からハイレベルのＡ系異常検出信号が出力され、Ａ系第二論理積素子１９の全ての入力がハイレベルとなり、Ａ系論理和素子２０からハイレベルのＡ系切替信号が出力され、Ａ系の中央処理装置ユニット２は動作を停止する。また、Ｂ系の中央処理装置ユニット２が動作を開始する。なお、Ｂ系の場合にもＡ系の回路とＢ系の回路とが逆に動作して運転系がＢ系からＡ系に切り替わる。これ以外の動作は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００５２】
そして、この実施の形態４によるプログラマブルコントローラも図３として示した対応表を満たし、運転系に異常が発生すれば、もう一方の待機系が異常状態でない限りいずれの切替タイミング設定回路３１，３４の異常／正常にかかわらず切替が適切に行われる。
【００５３】
以上のように、この実施の形態４によれば、二重化した中央処理装置ユニット２，２を切り替えるために用いられる２つのシステム管理ユニット２９，２９それぞれに、状態保持手段３０，３３、中央処理装置ユニット２の異常監視回路１１，１３、切替タイミング設定回路３１，３４および第一論理積素子１６，１７とともに、上記切替タイミング設定回路３１，３４の動作状態を監視し、異常があった場合には切替部異常検出信号を出力する切替部の異常監視回路３２，３５と、自系が運転系に指定された状態で中央処理装置ユニット２に異常が発生したら第二切替信号を出力する第二論理積素子１９，２１と、上記第一切替信号および第二切替信号のうちのいずれか一方が入力されたら、自系の中央処理装置ユニット２に対してその動作状態を切り替える切替信号を出力する論理和素子２０，２２とを設けたので、これら中央処理装置ユニット２やシステム管理ユニット２９を多重化しないような場合においてもそれぞれを独立して利用することができ、しかも、ユニットの数を必要最小限に抑えることができる効果がある。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、多重化用の複数の中央処理装置を監視し、その内の１つを運転系として動作させるとともに残りを待機系として動作させるように各中央処理装置に切替信号を出力する切替信号生成装置において、状態保持部、複数の第一異常監視回路、切替タイミング設定部、第一論理演算素子とともに、上記切替タイミング設定部の動作状態を監視し、異常があった場合にはそれぞれの系に対して第二異常検出信号を出力する第二異常監視部と、各中央処理装置と１対１対応に設けられ、上記複数の第一異常検出信号、自系に対する第二異常検出信号および自系に対する動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されるとともに自系に対する第二異常検出信号が入力されたら第二切替信号を出力する第二論理演算素子と、各中央処理装置と１対１対応に設けられ、上記第一切替信号および第二切替信号のうちのいずれか一方が入力されたら、自系の中央処理装置に対して上記切替信号を出力する第三論理演算素子とを備えるので、切替タイミング設定部が故障などにより異常状態となってしまったら、それに応じて第二異常監視部から第二異常検出信号が出力され、更に運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されたら第二論理演算素子から第二切り替え信号が出力され、これに基づいて第三論理演算素子から切替信号が出力される。
【００５５】
従って、切替タイミング設定部自体が故障してしまったとしてもその異常にかかわらず確実に切替信号を出力することができ、多重化された中央処理装置ユニットの間で運転系と待機系とを適切に切り替えることができ、その信頼性を格段に向上させることができる効果がある。
【００５６】
この発明によれば、切替タイミング設定部が、動作状態指令信号および複数の第一異常検出信号を受信可能なように接続され、運転系の中央処理装置の第一異常検出信号が入力されたら個別切替タイミング信号を出力する複数の切替タイミング信号生成回路と、この複数の切替タイミング信号生成回路から出力される複数の個別切替タイミング信号を受信可能なように接続され、いずれか１つが入力されたら切替タイミング信号を出力するタイミング信号論理演算素子とを備えるので、切替タイミング設定回路自体が多重化され、少なくともそのうちの一方が正常に動作していれば切替タイミング信号を確実に出力することができる。従って、更に切替動作の信頼性を向上させることができる効果がある。
【００５７】
この発明によれば、第二異常監視部が、上記切替タイミング設定部の動作状態を監視し、異常があった場合にはそれぞれの系に対して第二異常検出信号を出力する第二異常監視回路と、この第二異常監視回路の異常検出に応じて点灯状態が変化する表示ランプと、この第二異常監視回路の異常検出状態を中央処理装置で読み取り可能な入出力ポートとを備えるので、通常の動作が行われている状況下において作業者や中央処理装置ユニットがその切替部分自体が正常に動作しているか否かを確認することができる効果がある。
【００５８】
この発明によれば、複数の中央処理装置ユニットと、系切替ユニットと、複数の故障検出ユニットとを備えたプログラマブルコントローラにおいて、動作状態保持手段、切替タイミング設定回路および第二異常監視回路をこの系切替ユニットに配設するとともに、第一異常監視回路、第一論理演算素子、第二論理演算素子および第三論理演算素子を各故障検出ユニットに配設するようにしたので、これら中央処理装置ユニットや故障検出ユニットを多重化しないような場合においてもそれぞれを独立して利用することができ、しかも、構成部品の余計な重複もなく、プログラマブルコントローラにおけるユニットとして最適な分割とすることができる効果がある。
【００５９】
この発明によれば、多重化の際に複数の中央処理装置ユニットを切り替えるために用いられる故障検出ユニットに、状態保持部、第一異常監視回路、切替タイミング設定回路および第一論理演算素子とともに、上記切替タイミング設定部の動作状態を監視し、異常があった場合には第二異常検出信号を出力する第二異常監視部と、上記複数の第一異常検出信号、第二異常検出信号および動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されるとともに自系に対する第二異常検出信号が入力されたら第二切替信号を出力する第二論理演算素子と、上記第一切替信号および第二切替信号のうちのいずれか一方が入力されたら、自系の中央処理装置ユニットに対してその動作状態を切り替える切替信号を出力する第三論理演算素子とを設けたので、これら中央処理装置ユニットや故障検出ユニットを多重化しないような場合においてもそれぞれを独立して利用することができ、しかも、ユニットの増加数を必要最小限に抑えることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるプログラマブルコントローラの構成を示すシステム構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるプログラマブルコントローラの切替部分の構成を示すブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態１によるプログラマブルコントローラにおいて、切替要求と最終的な切替後状態との対応関係を各運転モード毎に説明するための真理値表の図である。
【図４】 この発明の実施の形態２によるプログラマブルコントローラの構成を示すシステム構成図である。
【図５】 この発明の実施の形態３によるプログラマブルコントローラの構成を示すシステム構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態４によるプログラマブルコントローラの切替部分の構成を示すブロック図である。
【図７】 従来のプログラマブルコントローラの切替部分の構成を示すブロック図である。
【図８】 従来のプログラマブルコントローラにおいて、切替要求と最終的な切替後状態との対応関係を各運転モード毎に説明するための真理値表の図である。
【符号の説明】
１ バス切替ユニット（系切替ユニット）、２ 中央処理装置ユニット（中央処理装置）、３ システム管理ユニット（故障検出ユニット）、９ 状態保持手段（状態保持部）、１０ 第一インバータ（状態保持部）、１１ Ａ系異常監視回路（第一異常監視回路）、１２ Ａ系インバータ（第一異常監視回路）、１３Ｂ系異常監視回路（第一異常監視回路）、１４ Ｂ系インバータ（第一異常監視回路）、１５ 切替タイミング設定回路（切替タイミング設定部）、１６ Ａ系第一論理積素子（第一論理演算素子）、１７ Ｂ系第一論理積素子（第一論理演算素子）、１８ 切替部異常監視回路（第二異常監視回路、第二異常監視部）、１９ Ａ系第二論理積素子（第二論理演算素子）、２０ Ａ系論理和素子（第三論理演算素子）、２１ Ｂ系第二論理積素子（第二論理演算素子）、２２ Ｂ系論理和素子（第三論理演算素子）、２３ 表示ランプ、２４ 入出力ポート、２５ 第一切替タイミング設定回路（切替タイミング信号生成回路、切替タイミング設定部）、２６ 第二切替タイミング設定回路（切替タイミング信号生成回路、切替タイミング設定部）、２７ 第一タイミング信号論理和素子（タイミング信号論理演算素子、切替タイミング設定部）、２８ 第二タイミング信号論理和素子（タイミング信号論理演算素子、切替タイミング設定部）、２９ システム管理ユニット（故障検出ユニット）、３０ Ａ系状態保持手段（状態保持部）、３１ Ａ系切替タイミング設定回路（切替タイミング設定部）、３２ Ａ系切替部異常監視回路（第二異常監視部）、３３ Ｂ系状態保持手段（状態保持部）、３４ Ｂ系切替タイミング設定回路（切替タイミング設定部）、３５ Ｂ系切替部異常監視回路（第二異常監視部）。
Claims (5)
- 多重化用の複数の中央処理装置を監視し、その内の１つを運転系として動作させるとともに残りを待機系として動作させるように各中央処理装置に切替信号を出力する切替信号生成装置において、
唯一の中央処理装置が運転系となるように複数の中央処理装置の運転状態を保持するとともに、各中央処理装置に対応する動作状態指令信号を出力する状態保持部と、
各中央処理装置と１対１対応に設けられ、それぞれ自系の中央処理装置の異常があった場合には第一異常検出信号を出力する複数の第一異常監視回路と、
上記動作状態指令信号および複数の第一異常検出信号を受信可能なように接続され、運転系の中央処理装置の第一異常検出信号が入力されたら切替タイミング信号を出力する切替タイミング設定部と、
上記切替タイミング設定部の動作状態を監視し、異常があった場合にはそれぞれの系に対して第二異常検出信号を出力する第二異常監視部と、
各中央処理装置と１対１対応に設けられ、上記複数の第一異常検出信号、切替タイミング信号および自系に対する動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されたら切替タイミング信号が入力されている期間において第一切替信号を出力する第一論理演算素子と、
各中央処理装置と１対１対応に設けられ、上記複数の第一異常検出信号、自系に対する第二異常検出信号および自系に対する動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されるとともに自系に対する第二異常検出信号が入力されたら第二切替信号を出力する第二論理演算素子と、
各中央処理装置と１対１対応に設けられ、上記第一切替信号および第二切替信号のうちのいずれか一方が入力されたら、自系の中央処理装置に対して上記切替信号を出力する第三論理演算素子とを備えることを特徴する切替信号生成装置。 - 切替タイミング設定部は、
動作状態指令信号および複数の第一異常検出信号を受信可能なように接続され、運転系の中央処理装置の第一異常検出信号が入力されたら個別切替タイミング信号を出力する複数の切替タイミング信号生成回路と、
この複数の切替タイミング信号生成回路から出力される複数の個別切替タイミング信号を受信可能なように接続され、いずれか１つが入力されたら切替タイミング信号を出力するタイミング信号論理演算素子とを備えることを特徴とする請求項１記載の切替信号生成装置。 - 第二異常監視部は、
切替タイミング設定部の動作状態を監視し、異常があった場合にはそれぞれの系に対して第二異常検出信号を出力する第二異常監視回路と、
この第二異常監視回路の異常検出に応じて点灯状態が変化する表示ランプと、
上記第二異常監視回路の異常検出状態を中央処理装置で読み取り可能な入出力ポートとを備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の切替信号生成装置。 - 各種の演算処理を実行する中央処理装置を備えた複数の中央処理装置ユニットと、
唯一の中央処理装置ユニットが運転系となるように複数の中央処理装置ユニットの運転状態を保持するとともに、各中央処理装置ユニットに対応する動作状態指令信号を出力する状態保持手段、この動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系の中央処理装置ユニットに異常が生じたら切替タイミング信号を出力する切替タイミング設定回路、および、この切替タイミング設定回路の動作状態を監視し、異常があった場合にはそれぞれの系に対して第二異常検出信号を出力する第二異常監視回路を備え、上記複数の中央処理装置ユニットと外部機器とを接続する系切替ユニットと、
上記中央処理装置ユニットと１対１対応に設けられ、自系の中央処理装置ユニットの異常を監視して異常があった場合には第一異常検出信号を出力する第一異常監視回路、この第一異常検出信号、上記切替タイミング信号および自系に対する動作状態指令信号を受信 可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されたら切替タイミング信号が入力されている期間において第一切替信号を出力する第一論理演算素子、上記第一異常検出信号、自系に対する第二異常検出信号および自系に対する動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されるとともに自系に対する第二異常検出信号が入力されたら第二切替信号を出力する第二論理演算素子、および、上記第一切替信号および第二切替信号のうちのいずれか一方が入力されたら、自系の中央処理装置ユニットに対してその運転状態を切り替える切替信号を出力する第三論理演算素子とを備える複数の故障検出ユニットと
を備えたプログラマブルコントローラ。 - 各種の演算処理を実行する中央処理装置を備えた複数の中央処理装置ユニットと、この中央処理装置ユニットと１対１対応で設けられ、唯一の中央処理装置ユニットが運転系となるようにそれぞれの動作状態を制御する複数の故障検出ユニットとを備えたプログラマブルコントローラにおいて、
上記故障検出ユニットは、
唯一の中央処理装置ユニットが運転系となるようにそれぞれ自系の中央処理装置ユニットの運転状態を保持するとともに、それに基づく動作状態指令信号を出力する状態保持部と、
自系の中央処理装置ユニットの異常があった場合には第一異常検出信号を出力する第一異常監視回路と、
上記動作状態指令信号および他の故障検出ユニットからの第一異常検出信号を含む複数の第一異常検出信号を受信可能なように接続され、運転系の中央処理装置の第一異常検出信号が入力されたら切替タイミング信号を出力する切替タイミング設定回路と、
この切替タイミング設定回路の動作状態を監視し、異常があった場合には第二異常検出信号を出力する第二異常監視部と、
上記複数の第一異常検出信号、切替タイミング信号および動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されたら切替タイミング信号が入力されている期間において第一切替信号を出力する第一論理演算素子と、
上記複数の第一異常検出信号、第二異常検出信号および動作状態指令信号を受信可能なように接続され、運転系に指定された自系の第一異常検出信号が入力されるとともに自系に対する第二異常検出信号が入力されたら第二切替信号を出力する第二論理演算素子と、
上記第一切替信号および第二切替信号のうちのいずれか一方が入力されたら、自系の中央処理装置ユニットに対してその動作状態を切り替える切替信号を出力する第三論理演算素子とを備えることを特徴するプログラマブルコントローラ。
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