JP3758519B2

JP3758519B2 - 給湯装置

Info

Publication number: JP3758519B2
Application number: JP2001122401A
Authority: JP
Inventors: 浩之多田; 孝次木村; 経行節田
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2021-04-20
Also published as: JP2002318003A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆる非対称型マルチプロセッシング機能を実現したマイクロコンピュータ装置を組み込んだ給湯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば給湯装置には、各種の制御を行うためのマイクロコンピュータ装置（以下、略して「マイコン」と呼ぶ）が組み込まれている。この種のマイコンは、さまざまな制御動作を実行する主体としてのプロセッサを一つ備えた１チップマイコンが典型的とされている。具体的に説明すると、給湯装置のマイコンは、外部に設置されたリモートコントローラ（以下、略して「リモコン」と呼ぶ）との間で重畳二芯通信ケーブルなどを介して電源に重畳された制御データをやり取りする。
【０００３】
従来、給湯装置のマイコンには、その時間的動作を監視し、一定時間が経過しても所定の状態とならない場合にマイコンの異常を検出するウォッチドッグタイマＩＣが接続されており、マイコンからウォッチドッグパルスを出力し、ウォッチドッグタイマＩＣにそのウォッチドッグパルスを入力する構成で、マイコンからのウォッチドッグパルスが正常にウォッチドッグタイマＩＣに入力されなくなると、ウォッチドッグタイマＩＣは、マイコンを初期化し正常復帰させる。こうした構成は、他の電子制御機器でも採用されており、１チップマイコンは、フェール・セーフの観点よりウォッチドッグタイマＩＣと一対としたものが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のマイコンでは、ウォッチドッグタイマＩＣを必要とする分コスト上昇が否めない。そのため、この種のマイコンとしては、コストを抑えつつも異常検出が可能なウォッチドッグタイマＩＣに代わる技術が要請されていた。
【０００５】
【発明の開示】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、コスト上昇を抑え、データ通信の信頼性を維持しつつも異常検出を行うことができる給湯装置を提供することを、その課題とする。
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
本発明によれば、給湯動作における水や燃料の調整をするための複数の電磁弁と、異常時に複数の電磁弁を閉塞するべく、各電磁弁への通電を遮断するための通電遮断回路と、給湯動作を集中的に制御するとともに、異常時の通電遮断回路の動作を制御するためのメインマイコンと、サーミスタなどの各種センサが接続され、当該各種センサからの検出情報の入力を制御するとともに、異常時の前記通電遮断回路の動作を制御するためのサブマイコとを備えた給湯装置であって、メインマイコンは、複数の電磁弁の制御状態などのデータを含む第１の制御データを予め設定された所定の時間間隔で定期的にサブマイコンに送信する第１の制御データ送信手段と、第１の制御データを送信する毎に、予め設定された所定の時間内にサブマイコンからの各種センサの検出情報などのデータを含む第２の制御データを受信したか否かを判別する第１の判別手段と、第１の判別手段により第２の制御データを受信しなかったと判断されたとき、外部接続されるリモコンによって異常を報知するための所定の安全制御処理を行った後、第１の制御データの定期的な送信動作を停止させる第１の異常処理手段とを備え、サブマイコンは、所定の時間間隔で定期的に第１の制御データを受信できたか否かを判別する第２の判別手段と、第１の制御データを所定の時間間隔で受信する毎に、予め設定された所定の時間内に第２の制御データをメインマイコンに送信する第２の制御データ送信手段と、第２の判別手段により第１の制御データを所定の時間間隔で受信できなかったと判別されたとき、メインマイコンにリセット信号を出力して当該メインマイコンの制御動作の初期化を行うとともに、通電遮断回路を動作させて複数の電磁弁への通電を遮断させる第２の異常処理手段とを備えた給湯装置が提供される。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
本発明によれば、いわゆる非対称型マルチプロセッシング機能を実現すべくメインマイコンとサブマイコンが装備され、これらのマイコン間で第１の制御データと第２の制御データとをやり取りする通信状況に応じていずれか一方のマイコンが他方のマイコンの異常を検出することができる。つまり、給湯装置には、異常を検出するためのウォッチドッグタイマＩＣを設ける必要はなく、その分コスト上昇を抑えることができる。また、装置外部のデータ通信とは別に装置内部のマイコン間通信を利用して異常検出が行われるので、データ通信の信頼性を維持しつつも、相互の異常検出を行うことができる。
【００１７】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う発明の実施の形態の説明によって、より明らかになるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係るマイクロコンピュータ装置の一実施形態を模式的に示すブロック図である。図１に示すように、マイクロコンピュータ装置は、メインマイコン１０とサブマイコン２０とを装備し、給湯装置Ａに組み込まれたものであって、給湯装置Ａの各種動作を制御するものである。
【００２０】
給湯装置Ａは、ガス給湯器本体であって、メインマイコン１０およびサブマイコン２０のほか、リモコンＢとの間で通信を行うための通信インターフェイス回路３０、７セグメントＬＥＤなどによって運転状態などを表示する表示部４０、およびスイッチなどからなる操作部５０を備える。通信インターフェイス回路３０は、メインマイコン１０に接続され、表示部４０および操作部５０は、サブマイコン２０に接続されている。また、給湯装置Ａは、特に図示しないが燃焼ガスを調整したり水量を調整するための複数の電磁弁や、サーミスタなどの各種センサを備える。電磁弁やセンサなどは、メインマイコン１０やサブマイコン２０と電気的に接続されている。リモコンＢは、浴室や台所などに設置され、遠隔から給湯装置Ａを操作するためのものであって、このリモコンＢと給湯装置Ａの通信インターフェイス回路３０とは、重畳２芯通信ケーブル６０を介して接続されている。なお、リモコンＢには、給湯状態などを表示するためのディスプレイや各種のスイッチ、さらにはスピーカなども装備されているが、これらの基本的な構成については、周知であることから詳細な説明を省略する。
【００２１】
マイクロコンピュータ装置は、給湯装置Ａの各種動作を集中的に制御するためのメインマイコン１０と、その他の副次的な入出力動作などを制御するためのサブマイコン２０からなるものであって、いわゆる非対称型マルチプロセッシング機能を実現したものである。メインマイコン１０は、制御中枢としてのマイクロプロセッサ（以下、「メインプロセッサ」と呼ぶ）１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、およびインターフェイス回路１４を備える。同様に、サブマイコン２０も、制御中枢としてのマイクロプロセッサ（以下、「サブプロセッサ」と呼ぶ）２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、およびインターフェイス回路２４を備える。メインマイコン１０とサブマイコン２０とは、互いにインターフェイス回路１４，２４を介して接続されている。メインマイコン１０のインターフェイス回路１４には、通信インターフェイス回路３０が接続されている。一方、サブマイコン２０のインターフェイス回路２４には、表示部４０および操作部５０が接続されている。なお、メインマイコン１０やサブマイコン２０には、その他にクロックジェネレータなども装備されているが、これらの基本的なハードウェア構成は、周知であることから詳細な説明を省略する。
【００２２】
図２は、メインマイコン１０およびサブマイコン２０の周辺回路図である。この図に示すように、メインマイコン１０およびサブマイコン２０のそれぞれには、電源Ｖ１から電圧供給を受けるための端子Ｖｃｃ、グランド端子ＧＮＤ、互いに双方向にデータをやり取りするための端子ＴＸＤ，ＲＸＤが設けられている。特に、メインマイコン１０には、電磁弁などの負荷Ｌに対して制御信号を出力するための出力端子、負荷Ｌと電源Ｖ２との間にトランジスタＴＲ１，ＴＲ２などを介してリレー回路を形成し、そのうちのトランジスタＴＲ２のベース端子に対してスイッチング信号を出力するためのリレースタンバイ端子ＲＳＢ、ならびにサブマイコン２０からのリセット信号を入力するためのリセット入力端子ＲＳＴＩＮが設けられている。一方、サブマイコン２０には、メインマイコン１０のリレースタンバイ端子ＲＳＢからトランジスタＴＲ２のベース端子に至る信号線にトランジスタＴＲ３のコレクタ端子を接続し、このトランジスタＴＲ３のベース端子に対してスイッチング信号を出力するためのリレースタンバイリセット端子ＲＳＢＲＳＴや、メインマイコン１０に対してリセット信号を出力するためのリセット出力端子ＲＳＴＯＵＴが設けられている。なお、スイッチング信号やリセット信号については後述する。
【００２３】
要点について説明すると、メインマイコン１０のメインプロセッサ１１と、サブマイコン２０のサブプロセッサ２１とは、端子ＴＸＤ，ＲＸＤを介して制御データを常に一定の時間間隔で定期的かつ交互にやり取りしている。メインプロセッサ１１からサブプロセッサ２１に送信される制御データとしては、表示部４０の７セグメントＬＥＤに関する制御命令や、電磁弁などの負荷Ｌに関する制御状態などを記した固定フォーマット長のデータであり、逆に、サブプロセッサ２１からメインプロセッサ１１に送信される制御データとしては、操作部５０のスイッチ操作に応じた入力命令や、サーミスタなどが検出したセンサ値情報を含む固定フォーマット長のデータである。
【００２４】
さらに具体的に言うと、メインプロセッサ１１は、たとえば１００ｍｓ毎にサブプロセッサ２１に対して制御データを送信する一方、メインプロセッサ１１からの制御データを受信したサブプロセッサ２１からは、所定時間内にメインプロセッサ１１に対して制御データが返信される。このような制御データのやり取りは、メインプロセッサ１１とサブプロセッサ２１との間で制御動作に変化が無い状況でも繰り返し行われ、そのような変化の無い状況が継続する場合には、同じ内容の制御データが引き続き送受信される。
【００２５】
ところで、メインプロセッサ１１に異常が発生してメインマイコン１０が制御不能に陥ると、リモコンＢとの通信ができなくなったり、電磁弁が強制的に開放状態となってガス漏れなどを生じるおそれがある。また、サブプロセッサ２１に異常が発生してサブマイコン２０が制御不能に陥ると、操作部５０を介したスイッチ操作ができなくなったり、サーミスタなどのセンサから正しい情報が得られず、たとえば給湯温度などを自動調整できない事態となってしまう。
【００２６】
そのため、メインプロセッサ１１およびサブプロセッサ２１は、互いに制御データをやり取りするデータ通信の時間的状況を監視し、通信相手先から送信されてくるはずの制御データが受信するタイミングとなっても未受信の場合には、その相手先の異常を検出するようにプログラミングされている。
【００２７】
たとえば、サブプロセッサ２１は、メインプロセッサ１１から１００ｍｓ毎に送信されてくるはずの制御データを受信しなかった場合、メインプロセッサ１１が異常な制御動作状態にあると認識し、そのメインプロセッサ１１に対してリセット信号を出力する。すると、メインプロセッサ１１は、リセット処理によって制御動作を初期化し、もとの正常な動作状態に戻る。また、これとほぼ同時に、メインプロセッサ１１を異常と認識したサブプロセッサ２１は、トランジスタＴＲ３に対してスイッチング信号（以下、「リレースタンバイリセット信号」と呼ぶ）を出力する。すると、トランジスタＴＲ３がオンし、これによりトランジスタＴＲ２がオフし、その結果トランジスタＴＲ１がオフし、負荷Ｌに対する電源Ｖ２からの電圧供給が停止される。これにより、負荷Ｌとしてメインマイコン１０により制御されていた電磁弁が強制的に閉じた状態となり、メインマイコン１０の暴走などに伴うガス漏れなどを瞬時に防ぐことができる。
【００２８】
その一方、メインプロセッサ１１は、サブプロセッサ２１に対して制御データを送信した後、そのサブプロセッサ２１から所定時間内に返信されてくるはずの制御データを受信しなかった場合、サブプロセッサ２１が異常な制御動作状態にあると認識し、安全な制御動作を実行してから自己の制御動作を停止状態とする。このとき、メインプロセッサ２１が行う安全な制御動作によっては、リモコンＢにエラーコードが表示されたり、音声や電子音によってエラー報知が行われることとなる。
【００２９】
次に、メインマイコン１０およびサブマイコン２０の各動作について説明する。
【００３０】
図３は、サブマイコン２０がメインマイコン１０について監視する処理のフローチャート、図４は、メインマイコン１０がサブマイコン２０について監視する処理のフローチャートである。まず、図３に基づいて説明すると、サブマイコン２０のサブプロセッサ２１は、メインマイコン１０からの制御データを一定の周期で受信したか否かを判断している（Ｓ１）。これは、後述する一連のルーチンを経て一定周期毎に実行される。
【００３１】
メインマイコン１０から制御データを受信すると（Ｓ１：ＹＥＳ）、サブプロセッサ２１は、タイマを起動する（Ｓ２）。ここで言うタイマとは、クロックジェネレータからのクロック信号に基づいて計時処理を実行するサブプロセッサ２１自体の機能を意味する。
【００３２】
また、サブプロセッサ２１は、受信した制御データに基づく制御処理を実行する（Ｓ３）。
【００３３】
そうした後、Ｓ２にてタイマを起動してから一定時間（たとえば５０ｍｓ）が経過すると（Ｓ４：ＹＥＳ）、サブプロセッサ２１は、タイマをリセットし（Ｓ５）、この一連のルーチンを終えて最初のＳ１に戻る。なお、タイマを起動してからの経過時間が一定時間に満たない場合（Ｓ４：ＮＯ）、サブプロセッサ２１は、一定時間が経過するまで待機状態となる。
【００３４】
一方、Ｓ１において、一定周期でメインマイコン１０から送信されてくるはずの制御データを一連のルーチン開始時点で受信しなかった場合（Ｓ１：ＮＯ）、サブプロセッサ２１は、メインプロセッサ１１の異常と判断し、メインプロセッサ１１に対してリセット信号を出力する（Ｓ６）。これにより、異常が発生したメインプロセッサ１１であっても、リセット信号に基づいて制御動作が初期化され、その後、もとの正常な動作状態に戻って制御データの送信を再開することになる。
【００３５】
また、サブプロセッサ２１は、トランジスタＴＲ３に対してリレースタンバイリセット信号を出力し（Ｓ７）、その後、Ｓ５に進む。これによれば、リレースタンバイリセット信号によってトランジスタＴＲ３がオンとされ、それに連動してトランジスタＴＲ２がオフとされ、ひいてはトランジスタＴＲ１がオフとなって電磁弁が強制的に閉じた状態とされる。なお、リレースタンバイリセット信号を出力した後は、上記したＳ１〜Ｓ５のルーチンが所定回数繰り返し行われた後、リレースタンバイリセット信号の出力状態が解除される。これは、Ｓ１〜Ｓ５のルーチンが所定回数繰り返し行われると、もはやメインプロセッサ１１が正常に制御動作を実行中にあることから、メインプロセッサ１１に対して電磁弁などの制御を可能な状態とするために行われる。
【００３６】
次に、図４に基づいて説明すると、メインマイコン１０のメインプロセッサ１１は、通常、サブマイコン２０に対して一定の周期で制御データを送信している（Ｓ１１）。つまり、Ｓ１１は、後述する一連のルーチンを経て一定周期毎に実行される。
【００３７】
制御データを送信すると、メインプロセッサ１１は、タイマを起動する（Ｓ１２）。ここで言うタイマとは、クロックジェネレータからのクロック信号に基づいて計時処理を実行するメインプロセッサ１１自体の機能を意味する。
【００３８】
Ｓ１２にてタイマを起動してから一定時間が経過すると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、メインプロセッサ１１は、経過時間内にサブマイコン２０から制御データを受信したか否かを判断する（Ｓ１４）。なお、タイマを起動してからの経過時間が一定時間に満たない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、メインプロセッサ１１は、一定時間が経過するまで受信待ちを続ける。
【００３９】
経過時間内にサブマイコン２０から制御データを受信していた場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、メインプロセッサ１１は、受信した制御データに基づく制御処理を実行する（Ｓ１５）。
【００４０】
その後、メインプロセッサ１１は、タイマをリセットし（Ｓ１６）、この一連のルーチンを終えて最初のＳ１１に戻る。
【００４１】
一方、Ｓ１４において、経過時間内にサブマイコン２０から送信されてくるはずの制御データを受信しなかった場合（Ｓ１４：ＮＯ）、メインプロセッサ１１は、サブプロセッサ２１の異常と判断し、このサブプロセッサ２１が関与しない安全な制御処理を実行する（Ｓ１７）。ここで言う安全な制御処理とは、リモコンＢに対してエラーコードを通知したり、音声や電子音によってエラー報知を行うべき旨をリモコンＢに対して要求することを意味する。これにより、サブプロセッサ２１が暴走して異常が発生した場合などには、リモコンＢ上で表示されるエラーコードや、リモコンＢからエラーに応じた報知音が発生することとなり、それに応じてユーザが適当な対処を施すことができる。
【００４２】
そうした後、メインプロセッサ１１は、サブマイコン２０に対して制御データを定期的に送信するなどの自己の制御動作を停止状態とし（Ｓ１８）、一連の監視処理を終える。
【００４３】
したがって、上記実施形態に係るマイクロコンピュータ装置よれば、いわゆる非対称型マルチプロセッシング機能を実現すべくメインプロセッサ１１とサブプロセッサ２１が装備され、これらのプロセッサ１１，２１間で制御データを定期的かつ交互にやり取りする通信状況に応じて、メインプロセッサ１１がサブプロセッサ２１の異常を検出し、逆に、サブプロセッサ２１がメインプロセッサ１１の異常を検出することができるのである。
【００４４】
つまり、マイクロコンピュータ装置には、外部から異常を検出するためのウォッチドッグタイマＩＣを接続する必要はなく、その分コスト上昇を抑えるといった効果をもたらすことができる。また、給湯装置ＡとリモコンＢとの間で重畳２芯通信ケーブル６０を介してやり取りされるデータ通信とは別に、装置内部にて行われるプロセッサ間通信を利用して異常検出が行われるので、給湯装置ＡとリモコンＢとのデータ通信に悪影響を及ぼすことなくその信頼性を維持し、マイクロコンピュータ装置自体の内部的な異常を的確に検出することができる。さらに、ウォッチドッグタイマＩＣをマイクロコンピュータ装置に接続するために用いていたポートが空きになる分、そのポートを他の用途に利用することができる。
【００４５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００４６】
上記実施形態では、メインプロセッサ１１およびサブプロセッサ２１の２つを搭載したデュアルプロセッサ構成としたが、それより多くのプロセッサを備えたマルチプロセッサ構成としても良い。そうした場合、マイコン間の通信を停滞なく行えるようにポーリング方式でデータをやり取りすることができる。
【００４７】
マイクロコンピュータ装置は、給湯装置Ａに限らず、リモコンＢに採用しても良く、さらに広く言えば、あらゆる電子制御機器に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマイクロコンピュータ装置の一実施形態を模式的に示すブロック図である。
【図２】メインマイコンおよびサブマイコンの周辺回路図である。
【図３】サブマイコンがメインマイコンについて監視する処理のフローチャートである。
【図４】メインマイコンがサブマイコンについて監視する処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１０メインマイコン
１１メインプロセッサ
１２ＲＯＭ
１３ＲＡＭ
１４インターフェイス回路
２０サブマイコン
２１サブプロセッサ
２２ＲＯＭ
２３ＲＡＭ
２４インターフェイス回路
３０通信インターフェイス回路
４０表示部
５０操作部
６０重畳二芯通信ケーブル
Ａ給湯装置
Ｂリモコン

Claims

給湯動作における水や燃料の調整をするための複数の電磁弁と、
異常時に前記複数の電磁弁を閉塞するべく、各電磁弁への通電を遮断するための通電遮断回路と、
前記給湯動作を集中的に制御するとともに、異常時の前記通電遮断回路の動作を制御するためのメインマイコンと、
サーミスタなどの各種センサが接続され、当該各種センサからの検出情報の入力を制御するとともに、異常時の前記通電遮断回路の動作を制御するためのサブマイコンと、
を備えた給湯装置であって、
前記メインマイコンは、
前記複数の電磁弁の制御状態などのデータを含む第１の制御データを予め設定された所定の時間間隔で定期的に前記サブマイコンに送信する第１の制御データ送信手段と、
前記第１の制御データを送信する毎に、予め設定された所定の時間内に前記サブマイコンからの前記各種センサの検出情報などのデータを含む第２の制御データを受信したか否かを判別する第１の判別手段と、
前記第１の判別手段により前記第２の制御データを受信しなかったと判断されたとき、外部接続されるリモコンによって異常を報知するための所定の安全制御処理を行った後、前記第１の制御データの定期的な送信動作を停止させる第１の異常処理手段と、
を備え、
前記サブマイコンは、
前記所定の時間間隔で定期的に前記第１の制御データを受信できたか否かを判別する第２の判別手段と、
前記第１の制御データを前記所定の時間間隔で受信する毎に、予め設定された所定の時間内に前記第２の制御データを前記メインマイコンに送信する第２の制御データ送信手段と、
前記第２の判別手段により前記第１の制御データを前記所定の時間間隔で受信できなかったと判別されたとき、前記メインマイコンにリセット信号を出力して当該メインマイコンの制御動作の初期化を行うとともに、前記通電遮断回路を動作させて前記複数の電磁弁への通電を遮断させる第２の異常処理手段と、
を備えたことを特徴とする、給湯装置。