JP5241588B2 - 安全監視入力装置 - Google Patents

Description

本発明は安全監視入力装置に関し、特に、自動車、液晶、半導体などの製造設備が安全に稼動されているかどうかを監視する安全監視入力装置に関する。

自動車、液晶、半導体などの製造分野では、搬送ラインや溶接ロボットなどの製造設備が安全に稼動されているかどうかを監視するために、高電位などのエネルギーの高い状態に維持された信号経路を構築し、その信号経路が遮断されたかどうかを検出することが行われている。ここで、エネルギーの高い状態に維持された信号経路が遮断された場合に、その信号経路のエネルギー状態を監視する安全監視入力装置自体に故障があると、製造設備を緊急停止させることができなくなり、安全性が損なわれることがある。このため、従来の安全監視入力装置では、安全監視入力装置のダークテストを行い、緊急時などに製造設備を安全に停止させることができるかどうかの診断が行われていた。

また、特許文献１には、駆動信号のパルス周期よりも十分に短い周期のサンプリング信号のタイミングにより制御信号及び検出信号を比較し、比較結果が不一致となる状態が所定期間以上継続したときにソレノイドの故障を判定する方法が開示されている。

また、特許文献２には、２つのマイクロコンピュータ内に互いに相手方のマイクロコンピュータ自身の異常動作を監視する監視回路を設け、パルス列信号のパルス周期、デューティにより異常を判定し、異常を検出すると異常信号を低レベルとすることによって駆動回路の出力をカットし、フェイルセーフリレーを遮断する方法が開示されている。

また、特許文献３には、セーフティドアスイッチなどの入力機器からの安全入力および他のセーフティコントローラからの論理接続用の内部安全入力に基づいて、マグネットコンタクタなどの安全出力制御対象に対する安全出力を制御するＣＰＵを設け、そのＣＰＵは、内部安全入力が正常であるか否かを判定し、異常時には機械設備の稼動を禁止する方法が開示されている。

特開平６−８４６３６号公報 特開平６−４３５３号公報 特開２００５−１５７６６７号公報

しかしながら、従来の安全監視入力装置では、安全状態では、安全状態の監視に使用される信号経路がエネルギーの高い状態に設定され、非安全状態では、安全状態の監視に使用される信号経路がエネルギーの低い状態に設定される。そのため、非安全状態時に製造設備を緊急停止させることができるかどうかを確認するには、安全状態時に安全状態の監視に使用される信号経路を遮断し、その信号経路のエネルギーの低い状態を検出することができるかどうかを確認する必要があり、診断間隔が短くなると、診断を行うプロセッサの負荷が大きくなるという問題があった。

また、特許文献１に開示された方法では、ソレノイドの故障を判定する制御信号が駆動回路に直接入力され、制御信号がソレノイドの駆動状態に影響を及ぼすことがあるという問題があった。

また、特許文献２、３に開示された方法では、パルス列信号が送受される経路が、駆動回路の入力信号系とは別個に設けられている。このため、駆動回路の入力信号系が安全状態にあるかどうかを判別することができず、駆動回路の入力信号系に異常があると、フェイルセーフリレーを遮断することができないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、安全状態の監視に使用される信号経路を遮断することなく、その信号経路の安全状態を監視することが可能な安全監視入力装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の安全監視入力装置は、パルス列信号を検出するパルス列信号検出部と、前記パルス列信号の検出結果に基づいて、前記パルス列信号が伝送される経路の安全状態を判定する安全状態判定部とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、安全状態の監視に使用される信号経路を遮断することなく、その信号経路の安全状態を監視することが可能という効果を奏する。

図１は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態１が適用される製造設備の概略構成を示すブロック図である。 図２は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態１の概略構成を示すブロック図である。 図３は、図２の安全監視入力装置の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。 図４は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態２の概略構成を示すブロック図である。 図５は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態３の概略構成を示すブロック図である。 図６は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態４の概略構成を示すブロック図である。 図７は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態５の概略構成を示すブロック図である。 図８は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態６の概略構成を示すブロック図である。 図９は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態７の概略構成を示すブロック図である。 図１０は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態８の概略構成を示すブロック図である。 図１１は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態９の概略構成を示すブロック図である。 図１２は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態１０の概略構成を示すブロック図である。 図１３は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態１１の概略構成を示すブロック図である。 図１４は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態１２の概略構成を示すブロック図である。 図１５は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態１３の概略構成を示すブロック図である。 図１６は、図１５の安全監視入力装置の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。

以下に、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態１が適用される製造設備の概略構成を示すブロック図である。図１において、例えば、自動車、液晶、半導体などの製造ラインには、搬送を行ったり、溶接を行ったりするロボット１４が配置されているものとする。そして、ロボット１４には、ロボット１４の動作を制御するコントローラ１１が設けられている。

また、ロボット１４の近傍には、非常時などにロボット１４の停止を指示する非常停止ボタン１６が設置されている。なお、非常時などにロボット１４の停止を指示するために、非常停止ボタン１６の他、ライトカーテンや人体感知センサなどを用いるようにしてもよい。また、製造ラインには、非常停止ボタン１６がオンされたかどうかを検出することで、現在の状態が安全状態にあるか非安全状態にあるかを監視する安全監視入力装置１３が設けられている。また、安全監視入力装置１３にて非安全状態にあると判断された場合、ロボット１４の動作を停止させる安全制御装置１２が設けられている。

そして、コントローラ１１、安全制御装置１２および安全監視入力装置１３は、通信ネットワーク１５を介して互いに接続され、互いに信号をやり取りできるように構成されている。なお、通信ネットワーク１５としては、例えば、イーサネット（登録商標）を用いることができる。

ここで、安全監視入力装置１３は、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路上にパルス列信号Ｓを送出し、そのパルス列信号Ｓの検出結果に基づいて、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路の安全状態を判定することができる。

そして、安全監視入力装置１３の出力端子Ｔ０を介し、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路にパルス列信号Ｓが送出される。そして、非常停止ボタン１６がオフの場合、そのパルス列信号Ｓは、非常停止ボタン１６を介して安全監視入力装置１３の入力端子Ｘ０に入力され、パルス列信号Ｓが検出される。そして、入力端子Ｘ０を介して検出されたパルス列信号Ｓのパルス幅およびパルス間隔が、出力端子Ｔ０を介して送出されたパルス列信号Ｓのパルス幅およびパルス間隔と比較され、これらのパルス列信号Ｓのパルス幅およびパルス間隔が一致している場合、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路は安全状態であると判定される。なお、これらのパルス列信号Ｓのパルス幅およびパルス間隔が一致しているかどうかを判断する場合、一定のマージンを見込むようにしてもよい。

そして、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路が安全状態であると判定されると、安全状態を示す信号が安全監視入力装置１３の出力端子ＲＸ０を介して安全制御装置１２に送られる。そして、安全状態を示す信号が安全制御装置１２に送られると、安全制御装置１２は、コントローラ１１を通常動作させる。

一方、安全監視入力装置１３において、入力端子Ｘ０を介して検出されたパルス列信号Ｓのパルス幅およびパルス間隔が、出力端子Ｔ０を介して送出されたパルス列信号Ｓのパルス幅およびパルス間隔と一致していないと判定された場合、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路は非安全状態であると判定される。そして、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路が非安全状態であると判定されると、非安全状態を示す信号が安全監視入力装置１３の出力端子ＲＸ０を介して安全制御装置１２に送られる。そして、非安全状態を示す信号が安全制御装置１２に送られると、安全制御装置１２は、コントローラ１１に現在の状態が非安全状態にあることを通知する。そして、コントローラ１１は、現在の状態が非安全状態にあるという通知を受け取ると、ロボット１４の動作を強制的に停止する。

そして、非常時などに非常停止ボタン１６にてオフされると、パルス列信号Ｓが伝送される信号経路が遮断される。この結果、安全監視入力装置１３の出力端子Ｔ０を介して送出されたパルス列信号Ｓは、安全監視入力装置１３の入力端子Ｘ０に入力されないようになる。そして、パルス列信号Ｓが安全監視入力装置１３の入力端子Ｘ０に入力されなくなると、入力端子Ｘ０はロウレベルに固定され、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路は非安全状態であると判定される。そして、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路が非安全状態であると判定されると、非安全状態を示す信号が安全監視入力装置１３の出力端子ＲＸ０を介して安全制御装置１２に送られる。そして、非安全状態を示す信号が安全制御装置１２に送られると、安全制御装置１２は、コントローラ１１に現在の状態が非安全状態にあることを通知する。そして、コントローラ１１は、現在の状態が非安全状態にあるという通知を受け取ると、ロボット１４の動作を強制的に停止する。

図２は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態１の概略構成を示すブロック図である。図２において、安全監視入力装置１３には、パルス列信号発生部１３ａ、パルス列信号検出部１３ｂおよび安全状態判定部１３ｃが設けられている。

ここで、パルス列信号発生部１３ａは、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路を介して伝送されるパルス列信号Ｓを発生することができる。パルス列信号検出部１３ｂは、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路を介して伝送されたパルス列信号Ｓを検出することができる。安全状態判定部１３ｃは、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路を介して伝送されたパルス列信号Ｓの検出結果に基づいて、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路の安全状態を判定することができる。

なお、安全状態判定部１３ｃは、パルス列信号発生部１３ａにて発生されたパルス列信号Ｓのパルス幅よりも長い期間だけハイレベル状態が継続した場合またはパルス列信号発生部１３ａにて発生されたパルス列信号Ｓのパルス間隔よりも長い期間だけロウレベル状態が継続した場合、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路が非安全状態であると判定することができる。

あるいは、安全状態判定部１３ｃは、パルス列信号検出部１３ｂにて検出されたパルス列信号Ｓのパルス幅およびパルス間隔が、パルス列信号発生部１３ａにて発生されたパルス列信号Ｓのパルス幅およびパルス間隔と所定にマージンを見込んでそれぞれ一致した場合、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路が安全状態であると判定し、パルス列信号発生部１３ａにてハイレベル状態またはロウレベル状態が所定の期間を超えて継続して検出された場合、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路が非安全状態であると判定することができる。

なお、パルス列信号発生部１３ａとしては、例えば、発振器を用いることができる。パルス列信号検出部１３ｂとしては、例えば、フォトカプラを用いることができる。安全状態判定部１３ｃとしては、例えば、プロセッサを用いることができる。

そして、パルス列信号発生部１３ａにて発生されたパルス列信号Ｓは、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路に出力端子Ｔ０を介して送出される。そして、その信号経路に送出されたパルス列信号Ｓは、その信号経路を介して伝送され、入力端子Ｘ０を介してパルス列信号検出部１３ｂに入力される。そして、パルス列信号Ｓがパルス列信号検出部１３ｂに入力されると、そのパルス列信号Ｓがパルス列信号検出部１３ｂにて検出され、その検出結果が安全状態判定部１３ｃに出力される。そして、安全状態判定部１３ｃにおいて、パルス列信号検出部１３ｂにて検出されたパルス列信号Ｓの検出結果に基づいて、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路の安全状態が判定され、その判定結果が出力端子ＲＸ０を介して出力される。

図３は、図２の安全監視入力装置の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。図３において、図２のパルス列信号発生部１３ａでは、パルス幅ｔ０、パルス間隔ｔ１のパルス列信号Ｓが発生され、出力端子Ｔ０を介して送出される。そして、非常停止ボタン１６がオフで、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路に故障がない場合、パルス幅ｔ０、パルス間隔ｔ１のパルス列信号Ｓが入力端子Ｘ０に到達する。

一方、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路に故障がある場合、入力端子Ｘ０に到達する信号はハイレベルに固定される。一方、非常停止ボタン１６がオンした場合または非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路に故障がある場合、入力端子Ｘ０に到達する信号はロウレベルに固定される。

そして、安全状態判定部１３ｃにおいて、パルス列信号Ｓのパルス幅およびパルス間隔が計測され、パルス列信号Ｓのパルス幅が０より大きくｔ０＋α以下の場合、かつパルス列信号Ｓのパルス間隔が０より大きくｔ１＋β以下の場合には、安全状態がオンにされ、出力端子ＲＸ０から出力される信号がハイレベルに設定される。ただし、αおよびβは、マージンである。なお、パルス列信号Ｓの立ち上がりおよび立ち下がりの過渡状態に違いがない場合、αおよびβは０であってもよい。また、例えば、パルス幅ｔ０およびパルス間隔ｔ１が７．２ｍｓの場合、マージンα、βは３．６ｍｓに設定することができる。

一方、パルス列信号Ｓのパルス幅がｔ０＋αより大きい場合、またはパルス列信号Ｓのパルス間隔がｔ１＋βより大きい場合、安全状態がオフにされ、出力端子ＲＸ０から出力される信号がロウレベルに設定される。

これにより、図１の非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路にパルス列信号Ｓを出力することで、その信号経路の安全状態を監視することが可能となる。このため、図１の非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路の安全状態を監視するために、その信号経路を遮断する必要がなくなり、システム全体の応答時間よりも短い周期で安全状態の診断を行う必要がなくなることから、その信号経路の安全状態の診断にかかる負荷を低減することができる。

実施の形態２．
図４は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態２の概略構成を示すブロック図である。図４において、安全監視入力装置１３´とは別個にパルス列信号発生装置１７が設けられている。ここで、安全監視入力装置１３´には、パルス列信号検出部１３ｂおよび安全状態判定部１３ｃが設けられ、パルス列信号発生装置１７には、パルス列信号発生部１３ａが設けられている。そして、パルス列信号発生装置１７の出力端子Ｔ０は、非常停止ボタン１６を介して安全監視入力装置１３´の入力端子Ｘ０に接続されている。

そして、パルス列信号発生装置１７にて発生されたパルス列信号Ｓは、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路に出力端子Ｔ０を介して送出される。そして、その信号経路に送出されたパルス列信号Ｓは、その信号経路を介して伝送され、入力端子Ｘ０を介して安全監視入力装置１３´に入力される。そして、パルス列信号Ｓが安全監視入力装置１３´に入力されると、そのパルス列信号Ｓがパルス列信号検出部１３ｂにて検出され、その検出結果が安全状態判定部１３ｃに出力される。そして、安全状態判定部１３ｃにおいて、パルス列信号検出部１３ｂにて検出されたパルス列信号Ｓの検出結果に基づいて、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路の安全状態が判定され、その判定結果が出力端子ＲＸ０を介して出力される。

ここで、安全監視入力装置１３´とは別個にパルス列信号発生装置１７を設けることにより、安全状態が監視される信号経路が複数ある場合においても、複数の信号経路でパルス列信号発生装置１７を共用することができる。このため、複数の信号経路ごとにパルス列信号発生部１３ａを設ける必要がなくなり、安全監視入力装置１３´のコストダウンを図ることができる。

実施の形態３．
図５は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態３の概略構成を示すブロック図である。図５において、安全監視入力装置２１には、パルス列信号発生部２２、パルス列信号検出部２３ａ、２３ｂおよび安全状態判定部２４ａ、２４ｂが設けられている。また、安全監視入力装置２１には、パルス列信号Ｓ０、Ｓ１がそれぞれ出力される出力端子Ｔ０、Ｔ１およびパルス列信号Ｓ０、Ｓ１がそれぞれ入力される入力端子Ｘ０、Ｘ１が設けられている。また、安全監視入力装置２１には、安全状態か非安全状態かを示す信号を出力する出力端子ＲＸ０、ＲＸ１が入力端子Ｘ０、Ｘ１ごとに設けられている。

そして、出力端子Ｔ０と入力端子Ｘ０とは、非常停止ボタン２５ａを介して互いに接続され、出力端子Ｔ１と入力端子Ｘ１とは、非常停止ボタン２５ｂを介して互いに接続される。

ここで、パルス列信号発生部２２は、非常停止ボタン２５ａ、２５ｂにてそれぞれオン／オフされる信号経路を介して伝送されるパルス列信号Ｓ０、Ｓ１を発生することができる。パルス列信号検出部２３ａは、非常停止ボタン２５ａにてオン／オフされる信号経路を介して伝送されたパルス列信号Ｓ０を検出することができる。パルス列信号検出部２３ｂは、非常停止ボタン２５ｂにてオン／オフされる信号経路を介して伝送されたパルス列信号Ｓ１を検出することができる。安全状態判定部２４ａは、非常停止ボタン２５ａにてオン／オフされる信号経路を介して伝送されたパルス列信号Ｓ０の検出結果に基づいて、非常停止ボタン２５ａにてオン／オフされる信号経路の安全状態を判定することができる。安全状態判定部２４ｂは、非常停止ボタン２５ｂにてオン／オフされる信号経路を介して伝送されたパルス列信号Ｓ１の検出結果に基づいて、非常停止ボタン２５ｂにてオン／オフされる信号経路の安全状態を判定することができる。

なお、パルス列信号Ｓ０、Ｓ１は、同一のパルス幅に設定するようにしてもよいし、同一のパルス間隔に設定するようにしてもよい、また、パルス列信号Ｓ０、Ｓ１は、互いに位相を異ならせるようにしてもよい。

そして、パルス列信号発生部２２にて発生されたパルス列信号Ｓ０、Ｓ１は、非常停止ボタン２５ａ、２５ｂにてそれぞれオン／オフされる信号経路に出力端子Ｔ０、Ｔ１をそれぞれ介して送出される。そして、それらの信号経路にそれぞれ送出されたパルス列信号Ｓ０、Ｓ１は、それらの信号経路をそれぞれ介して伝送され、入力端子Ｘ０、Ｘ１をそれぞれ介してパルス列信号検出部２３ａ、２３ｂに入力される。そして、パルス列信号Ｓ０、Ｓ１がパルス列信号検出部２３ａ、２３ｂにそれぞれ入力されると、それらのパルス列信号Ｓ０、Ｓ１がパルス列信号検出部２３ａ、２３ｂにてそれぞれ検出され、その検出結果が安全状態判定部２４ａ、２４ｂにそれぞれ出力される。そして、安全状態判定部２４ａ、２４ｂにおいて、パルス列信号検出部２３ａ、２３ｂにてそれぞれ検出されたパルス列信号Ｓ０、Ｓ１の検出結果に基づいて、非常停止ボタン２５ａ、２５ｂにてそれぞれオン／オフされる信号経路の安全状態が判定され、それらの判定結果が出力端子ＲＸ０、ＲＸ１をそれぞれ介して出力される。

これにより、非常停止ボタン２５ａ、２５ｂにてそれぞれオン／オフされる信号経路にパルス列信号Ｓ０、Ｓ１をそれぞれ出力することで、それらの信号経路の安全状態を監視することが可能となる。このため、非常停止ボタン２５ａ、２５ｂにてそれぞれオン／オフされる信号経路の安全状態を監視するために、それらの信号経路を遮断する必要がなくなり、システム全体の応答時間よりも短い周期で安全状態の診断を行う必要がなくなることから、信号経路が複数ある場合においても、それらの信号経路の安全状態の診断にかかる負荷を低減することができる。

なお、図５の実施の形態では、パルス列信号発生部２２、パルス列信号検出部２３ａ、２３ｂおよび安全状態判定部２４ａ、２４ｂを安全監視入力装置２１に設ける方法について説明したが、パルス列信号発生部２２は、パルス列信号検出部２３ａ、２３ｂおよび安全状態判定部２４ａ、２４ｂと別個に設けるようにしてもよい。

実施の形態４．
図６は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態４の概略構成を示すブロック図である。図６において、この安全監視入力装置には、図５の非常停止ボタン２５ａ、２５ｂにてそれぞれオン／オフされる信号経路の故障を検出する故障検出部２６が設けられている。ここで、故障検出部２６には、パルス列信号検出部２３ａ、２３ｂにてそれぞれ検出されたパルス列信号Ｓ０、Ｓ１の検出結果を入力することができる。また、非常停止ボタン２５ａ、２５ｂにてそれぞれオン／オフされる信号経路に出力されるパルス列信号Ｓ０、Ｓ１の位相差は１８０度に設定することができる。

そして、パルス列信号検出部２３ａ、２３ｂにてそれぞれ検出されたパルス列信号Ｓ０、Ｓ１の検出結果が故障検出部２６に入力されると、それらのパルス列信号Ｓ０、Ｓ１の検出結果のパルス幅に基づいて、非常停止ボタン２５ａ、２５ｂにてそれぞれオン／オフされる信号経路の故障が検出される。

例えば、パルス列信号検出部２３ａ、２３ｂにてそれぞれ検出されたパルス列信号Ｓ０、Ｓ１の検出結果が故障検出部２６に入力されると、故障検出部２６にてパルス列信号Ｓ０、Ｓ１の検出結果の排他的論理和演算を行うことができる。そして、パルス列信号Ｓ０、Ｓ１の一周期内において、パルス列信号Ｓ０、Ｓ１の検出結果がハイレベルに固定されている場合、非常停止ボタン２５ａ、２５ｂにてそれぞれオン／オフされる信号経路が故障していると判定することができる。

すなわち、パルス列信号Ｓ０、Ｓ１の位相差が１８０度の場合、非常停止ボタン２５ａ、２５ｂにてそれぞれオン／オフされる信号経路に異常がないと、パルス列信号Ｓ０、Ｓ１の一方がハイレベルの時はパルス列信号Ｓ０、Ｓ１の他方がロウレベルになる。このため、パルス列信号Ｓ０、Ｓ１の検出結果の排他的論理和演算結果として論理値‘１’が出力される。

一方、非常停止ボタン２５ａ、２５ｂにてそれぞれオン／オフされる信号経路間がショートしていると、これらの信号経路のレベルは同一になる。このため、パルス列信号Ｓ０、Ｓ１の検出結果の排他的論理和演算結果として論理値‘０’が出力される。このため、非常停止ボタン２５ａ、２５ｂにてそれぞれオン／オフされる信号経路間がショートしているかどうかに応じて排他的論理和演算結果が異なるようになり、これらの信号経路間のショートを検出することができる。

実施の形態５．
図７は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態５の概略構成を示すブロック図である。図７において、安全監視入力装置３１には、パルス列信号発生部３２、パルス列信号検出部３３ａ〜３３ｄおよび安全状態判定部３４ａ〜３４ｄが設けられている。また、安全監視入力装置３１には、パルス列信号Ｓ０、Ｓ１がそれぞれ出力される出力端子Ｔ０、Ｔ１およびパルス列信号Ｓ０、Ｓ１がそれぞれ入力される入力端子Ｘ０〜Ｘ３が設けられている。また、安全監視入力装置３１には、安全状態か非安全状態かを示す信号を出力する出力端子ＲＸ０〜ＲＸ３が入力端子Ｘ０〜Ｘ３ごとに設けられている。

そして、出力端子Ｔ０と入力端子Ｘ０とは、非常停止ボタン３５ａを介して互いに接続され、出力端子Ｔ１と入力端子Ｘ１とは、非常停止ボタン３５ｂを介して互いに接続され、出力端子Ｔ０と入力端子Ｘ２とは、非常停止ボタン３５ｃを介して互いに接続され、出力端子Ｔ１と入力端子Ｘ３とは、非常停止ボタン３５ｄを介して互いに接続される。

ここで、パルス列信号発生部３２は、非常停止ボタン３５ａ〜３５ｄにてそれぞれオン／オフされる信号経路を介して伝送されるパルス列信号Ｓ０、Ｓ１を発生することができる。パルス列信号検出部３３ａは、非常停止ボタン３５ａにてオン／オフされる信号経路を介して伝送されたパルス列信号Ｓ０を検出することができる。パルス列信号検出部３３ｂは、非常停止ボタン３５ｂにてオン／オフされる信号経路を介して伝送されたパルス列信号Ｓ１を検出することができる。パルス列信号検出部３３ｃは、非常停止ボタン３５ｃにてオン／オフされる信号経路を介して伝送されたパルス列信号Ｓ０を検出することができる。パルス列信号検出部３３ｄは、非常停止ボタン３５ｄにてオン／オフされる信号経路を介して伝送されたパルス列信号Ｓ１を検出することができる。

安全状態判定部３４ａは、非常停止ボタン３５ａにてオン／オフされる信号経路を介して伝送されたパルス列信号Ｓ０の検出結果に基づいて、非常停止ボタン３５ａにてオン／オフされる信号経路の安全状態を判定することができる。安全状態判定部３４ｂは、非常停止ボタン３５ｂにてオン／オフされる信号経路を介して伝送されたパルス列信号Ｓ１の検出結果に基づいて、非常停止ボタン３５ｂにてオン／オフされる信号経路の安全状態を判定することができる。安全状態判定部３４ｃは、非常停止ボタン３５ｃにてオン／オフされる信号経路を介して伝送されたパルス列信号Ｓ０の検出結果に基づいて、非常停止ボタン３５ｃにてオン／オフされる信号経路の安全状態を判定することができる。安全状態判定部３４ｄは、非常停止ボタン３５ｄにてオン／オフされる信号経路を介して伝送されたパルス列信号Ｓ１の検出結果に基づいて、非常停止ボタン３５ｄにてオン／オフされる信号経路の安全状態を判定することができる。

そして、パルス列信号発生部３２にて発生されたパルス列信号Ｓ０は、非常停止ボタン３５ａ、３５ｃにてそれぞれオン／オフされる信号経路に出力端子Ｔ０をそれぞれ介して送出される。また、パルス列信号発生部３２にて発生されたパルス列信号Ｓ１は、非常停止ボタン３５ｂ、３５ｄにてそれぞれオン／オフされる信号経路に出力端子Ｔ１をそれぞれ介して送出される。

そして、非常停止ボタン３５ａ、３５ｃにてそれぞれオン／オフされる信号経路にそれぞれ送出されたパルス列信号Ｓ０は、それらの信号経路をそれぞれ介して伝送され、入力端子Ｘ０、Ｘ２をそれぞれ介してパルス列信号検出部３３ａ、３３ｃに入力される。また、非常停止ボタン３５ｂ、３５ｄにてそれぞれオン／オフされる信号経路にそれぞれ送出されたパルス列信号Ｓ１は、それらの信号経路をそれぞれ介して伝送され、入力端子Ｘ１、Ｘ３をそれぞれ介してパルス列信号検出部３３ｂ、３３ｄに入力される。

そして、パルス列信号Ｓ０がパルス列信号検出部３３ａ、３３ｃに入力されると、パルス列信号Ｓ０がパルス列信号検出部３３ａ、３３ｃにてそれぞれ検出され、その検出結果が安全状態判定部３４ａ、３４ｃにそれぞれ出力される。また、パルス列信号Ｓ１がパルス列信号検出部３３ｂ、３３ｄに入力されると、パルス列信号Ｓ１がパルス列信号検出部３３ｂ、３３ｄにてそれぞれ検出され、その検出結果が安全状態判定部３４ｂ、３４ｄにそれぞれ出力される。

そして、安全状態判定部３４ａ、３４ｃにおいて、パルス列信号検出部３３ａ、３３ｃにてそれぞれ検出されたパルス列信号Ｓ０の検出結果に基づいて、非常停止ボタン３５ａ、３５ｃにてそれぞれオン／オフされる信号経路の安全状態が判定され、それらの判定結果が出力端子ＲＸ０、ＲＸ２をそれぞれ介して出力される。また、安全状態判定部３４ｂ、３４ｄにおいて、パルス列信号検出部３３ｂ、３３ｄにてそれぞれ検出されたパルス列信号Ｓ１の検出結果に基づいて、非常停止ボタン３５ｂ、３５ｄにてそれぞれオン／オフされる信号経路の安全状態が判定され、それらの判定結果が出力端子ＲＸ１、ＲＸ３をそれぞれ介して出力される。

ここで、互いに隣接しない信号経路については出力端子Ｔ０、Ｔ１を共用させることにより、信号経路が複数ある場合においても、互いに隣接する信号経路間でのパルス列信号Ｓ０、Ｓ１を区別することを可能としつつ、出力端子Ｔ０、Ｔ１の個数を減らすことが可能となり、安全監視入力装置３１の大規模化を抑制しつつ、安全状態の診断精度の劣化を防止することができる。

なお、図７の実施の形態では、パルス列信号発生部３２、パルス列信号検出部３３ａ〜３３ｄおよび安全状態判定部３４ａ〜３４ｄを安全監視入力装置３１に設ける方法について説明したが、パルス列信号発生部３２は、パルス列信号検出部３３ａ〜３３ｄおよび安全状態判定部３４ａ〜３４ｄと別個に設けるようにしてもよい。

実施の形態６．
図８は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態６の概略構成を示すブロック図である。図８において、この安全監視入力装置には、図７の非常停止ボタン３５ａ、３５ｂにてそれぞれオン／オフされる信号経路の故障を検出する故障検出部３６ａおよび図７の非常停止ボタン３５ｂ、３５ｃにてそれぞれオン／オフされる信号経路の故障を検出する故障検出部３６ｂが設けられている。ここで、故障検出部３６ａには、パルス列信号検出部３３ａ、３３ｂにてそれぞれ検出されたパルス列信号Ｓ０、Ｓ１の検出結果を入力することができる。また、故障検出部３６ｂには、パルス列信号検出部３３ｂ、３３ｃにてそれぞれ検出されたパルス列信号Ｓ１、Ｓ０の検出結果を入力することができる。

そして、パルス列信号検出部３３ａ、３３ｂにてそれぞれ検出されたパルス列信号Ｓ０、Ｓ１の検出結果が故障検出部３６ａに入力されると、それらのパルス列信号Ｓ０、Ｓ１の検出結果のパルス幅に基づいて、非常停止ボタン３５ａ、３５ｂにてそれぞれオン／オフされる信号経路の故障が検出される。また、パルス列信号検出部３３ｂ、３３ｃにてそれぞれ検出されたパルス列信号Ｓ１、Ｓ０の検出結果が故障検出部３６ｂに入力されると、それらのパルス列信号Ｓ１、Ｓ０の検出結果のパルス幅に基づいて、非常停止ボタン３５ｂ、３５ｃにてそれぞれオン／オフされる信号経路の故障が検出される。

例えば、パルス列信号検出部３３ａ、３３ｂにてそれぞれ検出されたパルス列信号Ｓ０、Ｓ１の検出結果が故障検出部３６ａに入力されると、故障検出部３６ａにてパルス列信号Ｓ０、Ｓ１の検出結果の排他的論理和演算を行うことができる。そして、パルス列信号Ｓ０、Ｓ１の一周期内において、パルス列信号Ｓ０、Ｓ１の検出結果がハイレベルに固定されている場合、非常停止ボタン３５ａ、３５ｂにてそれぞれオン／オフされる信号経路が故障していると判定することができる。

すなわち、パルス列信号Ｓ０、Ｓ１の位相差が１８０度の場合、非常停止ボタン３５ａ、３５ｂにてそれぞれオン／オフされる信号経路に異常がないと、パルス列信号Ｓ０、Ｓ１の一方がハイレベルの時はパルス列信号Ｓ０、Ｓ１の他方がロウレベルになる。このため、パルス列信号Ｓ０、Ｓ１の検出結果の排他的論理和演算結果として論理値‘１’が出力される。

一方、非常停止ボタン３５ａ、３５ｂにてそれぞれオン／オフされる信号経路間がショートしていると、これらの信号経路のレベルは同一になる。このため、パルス列信号Ｓ０、Ｓ１の検出結果の排他的論理和演算結果として論理値‘０’が出力される。このため、非常停止ボタン３５ａ、３５ｂにてそれぞれオン／オフされる信号経路間がショートしているかどうかに応じて排他的論理和演算結果が異なるようになり、これらの信号経路間のショートを検出することができる。

また、パルス列信号検出部３３ｂ、３３ｃにてそれぞれ検出されたパルス列信号Ｓ１、Ｓ０の検出結果が故障検出部３６ｂに入力されると、故障検出部３６ｂにてパルス列信号Ｓ１、Ｓ０の検出結果の排他的論理和演算を行うことができる。そして、パルス列信号Ｓ１、Ｓ０の一周期内において、パルス列信号Ｓ１、Ｓ０の検出結果がハイレベルに固定されている場合、非常停止ボタン３５ｂ、３５ｃにてそれぞれオン／オフされる信号経路が故障していると判定することができる。

すなわち、パルス列信号Ｓ１、Ｓ０の位相差が１８０度の場合、非常停止ボタン３５ｂ、３５ｃにてそれぞれオン／オフされる信号経路に異常がないと、パルス列信号Ｓ１、Ｓ０の一方がハイレベルの時はパルス列信号Ｓ１、Ｓ０の他方がロウレベルになる。このため、パルス列信号Ｓ１、Ｓ０の検出結果の排他的論理和演算結果として論理値‘１’が出力される。

一方、非常停止ボタン３５ｂ、３５ｃにてそれぞれオン／オフされる信号経路間がショートしていると、これらの信号経路のレベルは同一になる。このため、パルス列信号Ｓ１、Ｓ０の検出結果の排他的論理和演算結果として論理値‘０’が出力される。このため、非常停止ボタン３５ｂ、３５ｃにてそれぞれオン／オフされる信号経路間がショートしているかどうかに応じて排他的論理和演算結果が異なるようになり、これらの信号経路間のショートを検出することができる。

なお、図８の実施の形態では、隣接する３個の信号経路間のショートを検出する方法について説明したが、隣接する４個以上の信号経路間のショートを検出する方法に適用するようにしてもよい。

実施の形態７．
図９は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態７の概略構成を示すブロック図である。図９において、この安全監視入力装置には、図７の非常停止ボタン３５ａ〜３５ｃにてそれぞれオン／オフされる信号経路の故障を検出する故障検出部３６ｃが設けられている。ここで、故障検出部３６ｃには、パルス列信号検出部３３ａ〜３３ｃにてそれぞれ検出されたパルス列信号Ｓ２〜Ｓ４の検出結果を入力することができる。なお、これらのパルス列信号Ｓ２〜Ｓ４の位相差は１２０度ずつ互いに異なるように設定することができる。

そして、パルス列信号検出部３３ａ〜３３ｃにてそれぞれ検出されたパルス列信号Ｓ２〜Ｓ４の検出結果が故障検出部３６ｃに入力されると、それらのパルス列信号Ｓ２〜Ｓ４の検出結果のパルス幅に基づいて、非常停止ボタン３５ａ〜３５ｃにてそれぞれオン／オフされる信号経路の故障が検出される。

例えば、パルス列信号検出部３３ａ〜３３ｃにてそれぞれ検出されたパルス列信号Ｓ２〜Ｓ４の検出結果が故障検出部３６ｃに入力されると、故障検出部３６ｃにてパルス列信号Ｓ２〜Ｓ４の検出結果のパルス幅を計測することができる。そして、パルス列信号Ｓ２〜Ｓ４の一周期内において、パルス列信号Ｓ２〜Ｓ４のパルス幅がマージンを見込んだ値を超える場合、非常停止ボタン３５ａ〜３５ｃにてそれぞれオン／オフされる信号経路が故障していると判定することができる。

なお、非常停止ボタン３５ａ〜３５ｃにてそれぞれオン／オフされる信号経路がショートしている場合、故障検出部３６ｃにて計測されたパルス列信号Ｓ２〜Ｓ４のパルス幅が変化するとともに、これらのパルス列信号Ｓ２〜Ｓ４の立ち上がりおよび立ち下がりの順番も変化する。このため、故障検出部３６ｃは、これらのパルス列信号Ｓ２〜Ｓ４の立ち上がりおよび立ち下がりの順番に基づいて、非常停止ボタン３５ａ〜３５ｃにてそれぞれオン／オフされる信号経路が故障しているかどうかを判定するようにしてもよい。

なお、図９の実施の形態では、隣接する３個の信号経路間のショートを検出する方法について説明したが、隣接する４個以上の信号経路間のショートを検出する方法に適用するようにしてもよい。

実施の形態８．
図１０は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態８の概略構成を示すブロック図である。図１０において、安全監視入力装置４３には、正弦波信号発生部４３ａ、正弦波信号検出部４３ｂおよび安全状態判定部４３ｃが設けられている。また、安全監視入力装置４３には、正弦波信号Ｓ５が出力される出力端子Ｔ０および正弦波信号Ｓ５が入力される入力端子Ｘ０が設けられている。また、安全監視入力装置４１には、安全状態か非安全状態かを示す信号を出力する出力端子ＸＲ０が設けられている。そして、出力端子Ｔ０と入力端子Ｘ０とは、非常停止ボタン４６を介して互いに接続される。

ここで、正弦波信号発生部４３ａは、非常停止ボタン４６にてオン／オフされる信号経路を介して伝送される正弦波信号Ｓ５を発生することができる。正弦波信号検出部４３ｂは、非常停止ボタン４６にてオン／オフされる信号経路を介して伝送された正弦波信号Ｓ５を検出することができる。安全状態判定部４３ｃは、非常停止ボタン４６にてオン／オフされる信号経路を介して伝送された正弦波信号Ｓ５の検出結果に基づいて、非常停止ボタン４６にてオン／オフされる信号経路の安全状態を判定することができる。

そして、正弦波信号発生部４３ａにて発生された正弦波信号Ｓ５は、非常停止ボタン４６にてオン／オフされる信号経路に出力端子Ｔ０を介して送出される。そして、その信号経路に送出された正弦波信号Ｓ５は、その信号経路を介して伝送され、入力端子Ｘ０を介して正弦波信号検出部４３ｂに入力される。そして、正弦波信号Ｓ５が正弦波信号検出部４３ｂに入力されると、その正弦波信号Ｓ５が正弦波信号検出部４３ｂにて検出され、その検出結果が安全状態判定部４３ｃに出力される。そして、安全状態判定部４３ｃにおいて、正弦波信号検出部４３ｂにて検出された正弦波信号Ｓ５の検出結果に基づいて、非常停止ボタン４６にてオン／オフされる信号経路の安全状態が判定され、その判定結果が出力端子ＲＸ０を介して出力される。

これにより、非常停止ボタン４６にてオン／オフされる信号経路に正弦波信号Ｓ５を出力することで、その信号経路に高周波成分が重畳されるのを防止しつつ、その信号経路の安全状態を監視することが可能となる。このため、非常停止ボタン４６にてオン／オフされる信号経路の安全状態を監視するために、その信号経路を遮断する必要がなくなり、その信号経路の安全状態の診断にかかる負荷を低減することが可能となるとともに、ノイズによる検出精度の劣化を抑制することができる。

なお、図１０の実施の形態では、正弦波信号発生部４３ａ、正弦波信号検出部４３ｂおよび安全状態判定部４３ｃを安全監視入力装置４３に設ける方法について説明したが、正弦波信号発生部４３ａは、正弦波信号検出部４３ｂおよび安全状態判定部４３ｃと別個に設けるようにしてもよい。

実施の形態９．
図１１は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態９の概略構成を示すブロック図である。図１１において、この安全監視入力装置５３には、図２の安全監視入力装置１３の構成に加え、パルス周期設定部１３ｄが設けられている。ここで、パルス周期設定部１３ｄは、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路を介して伝送されるパルス列信号の周期を設定することができる。なお、パルス列信号の周期は、例えば、４００μｍ（ダークテストの下限値）から２０ｍｓ（制御周期の最大値）の範囲内に設定することができる。

そして、パルス周期設定部１３ｄにてパルス列信号の周期が設定されることで、パルス列信号発生部１３ａにてパルス列信号Ｓ１１、Ｓ１２のいずれか一方が発生される。そして、パルス列信号発生部１３ａにて発生されたパルス列信号Ｓ１１、Ｓ１２のいずれか一方は、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路に出力端子Ｔ０を介して送出され、入力端子Ｘ０を介してパルス列信号検出部１３ｂに入力される。そして、安全状態判定部１３ｃにおいて、パルス列信号検出部１３ｂにて検出されたパルス列信号Ｓ１１、Ｓ１２のいずれか一方の検出結果に基づいて、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路の安全状態が判定される。

ここで、安全監視入力装置５３にパルス周期設定部１３ｄを設けることにより、信号経路の長さに応じて、パルス列信号のパルス幅やパルス間隔を調整することが可能となり、パルス列信号の検出精度を向上させることができる。

実施の形態１０．
図１２は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態１０の概略構成を示すブロック図である。図１２において、この安全監視入力装置６３には、図２の安全監視入力装置１３の構成に加え、パルス振幅設定部１３ｅが設けられている。ここで、パルス振幅設定部１３ｅは、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路を介して伝送されるパルス列信号の振幅を設定することができる。

そして、パルス振幅設定部１３ｅにてパルス列信号の振幅が設定されることで、パルス列信号発生部１３ａにてパルス列信号Ｓ１３、Ｓ１４のいずれか一方が発生される。そして、パルス列信号発生部１３ａにて発生されたパルス列信号Ｓ１３、Ｓ１４のいずれか一方は、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路に出力端子Ｔ０を介して送出され、入力端子Ｘ０を介してパルス列信号検出部１３ｂに入力される。そして、安全状態判定部１３ｃにおいて、パルス列信号検出部１３ｂにて検出されたパルス列信号Ｓ１３、Ｓ１４のいずれか一方の検出結果に基づいて、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路の安全状態が判定される。

ここで、安全監視入力装置６３にパルス振幅設定部１３ｅを設けることにより、パルス列信号の振幅がスレッショルド値の近くになるように調整することが可能となり、パルス列信号の立ち上がり時間を短くすることが可能となることから、安全状態の診断にかかる時間を短くすることができる。

実施の形態１１．
図１３は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態１１の概略構成を示すブロック図である。図１３において、この安全監視入力装置７３には、図２の安全監視入力装置１３の構成に加え、パルス位相設定部１３ｆが設けられている。ここで、パルス位相設定部１３ｆは、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路を介して伝送されるパルス列信号の位相を設定することができる。

そして、パルス位相設定部１３ｆにてパルス列信号の位相が設定されることで、パルス列信号発生部１３ａにてパルス列信号Ｓ１５、Ｓ１６のいずれか一方が発生される。そして、パルス列信号発生部１３ａにて発生されたパルス列信号Ｓ１５、Ｓ１６のいずれか一方は、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路に出力端子Ｔ０を介して送出され、入力端子Ｘ０を介してパルス列信号検出部１３ｂに入力される。そして、安全状態判定部１３ｃにおいて、パルス列信号検出部１３ｂにて検出されたパルス列信号Ｓ１５、Ｓ１６のいずれか一方の検出結果に基づいて、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路の安全状態が判定される。

ここで、安全監視入力装置７３にパルス位相設定部１３ｆを設けることにより、互いに隣接する信号経路間で伝送されるパルス列信号の位相を異ならせることが可能となり、安全状態の判定に加え、それらの信号経路間のショートも検出することができる。

実施の形態１２．
図１４は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態１２の概略構成を示すブロック図である。図１４において、この安全監視入力装置８３には、図２の安全監視入力装置１３の構成に加え、パルス種別設定部１３ｇが設けられている。ここで、パルス種別設定部１３ｇは、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路を介して伝送されるパルス列信号の種別を設定することができる。なお、パルス列信号の種別としては、ハイレベルとロウレベルの繰り返し信号や、ハイレベルまたはロウレベルに固定された信号を挙げることができる。

そして、パルス種別設定部１３ｇにてパルス列信号の周期が設定されることで、パルス列信号発生部１３ａにてパルス列信号Ｓ１７、Ｓ１８のいずれか一方が発生される。そして、パルス列信号発生部１３ａにて発生されたパルス列信号Ｓ１７、Ｓ１８のいずれか一方は、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路に出力端子Ｔ０を介して送出され、入力端子Ｘ０を介してパルス列信号検出部１３ｂに入力される。そして、安全状態判定部１３ｃにおいて、パルス列信号検出部１３ｂにて検出されたパルス列信号Ｓ１７、Ｓ１８のいずれか一方の検出結果に基づいて、非常停止ボタン１６にてオン／オフされる信号経路の安全状態が判定される。

ここで、安全監視入力装置８３にパルス種別設定部１３ｇを設けることにより、安全機器がパルス列信号に対応できない場合においても、信号経路の安全状態を判定させることが可能となり、安全監視入力装置８３の汎用性を向上させることができる。

実施の形態１３．
図１５は、本発明に係る安全監視入力装置の実施の形態１３の概略構成を示すブロック図である。図１５において、安全監視入力装置９３には、パルス列信号発生部９３ａ、パルス列信号検出部９３ｂおよび安全故障状態判定部９３ｃが設けられている。また、安全監視入力装置９３には、パルス列信号Ｓ３１が出力される出力端子Ｔ０、パルス列信号Ｓ３２が出力される出力端子Ｔ１およびパルス列信号Ｓ３１、Ｓ３２が入力される入力端子Ｘ０が設けられている。また、安全監視入力装置４９には、安全状態か非安全状態か故障状態かを示す信号を出力する出力端子ＲＸ０が設けられている。そして、入力端子Ｘ０は、非常停止ボタン９６を介して出力端子Ｔ０、Ｔ１のいずれか一方に接続される。例えば、非常停止ボタン９６がオフされた場合、入力端子Ｘ０は、出力端子Ｔ０に接続され、非常停止ボタン９６がオンされた場合、入力端子Ｘ０は、出力端子Ｔ１に接続されることができる。

ここで、パルス列信号発生部９３ａは、非常停止ボタン９６にてオン／オフされる信号経路を介して伝送される互いに周期の異なるパルス列信号Ｓ３１、Ｓ３２を発生することができる。パルス列信号検出部９３ｂは、非常停止ボタン９６にてオン／オフされる信号経路を介して伝送されたパルス列信号Ｓ３１、Ｓ３２を検出することができる。安全故障状態判定部９３ｃは、非常停止ボタン９６にてオン／オフされる信号経路を介して伝送されたパルス列信号Ｓ３１、Ｓ３２の検出結果に基づいて、非常停止ボタン９６にてオン／オフされる信号経路の安全状態および故障状態を判定することができる。

そして、非常停止ボタン９６がオフされた場合、入力端子Ｘ０は、出力端子Ｔ０に接続される。そして、パルス列信号発生部９３ａにて発生されたパルス列信号Ｓ３１は、非常停止ボタン９６にてオン／オフされる信号経路に出力端子Ｔ０を介して送出される。そして、その信号経路に送出されたパルス列信号Ｓ３１は、その信号経路を介して伝送され、入力端子Ｘ０を介してパルス列信号検出部９３ｂに入力される。そして、パルス列信号Ｓ３１がパルス列信号検出部９３ｂに入力されると、そのパルス列信号Ｓ３１がパルス列信号検出部９３ｂにて検出され、その検出結果が安全故障状態判定部９３ｃに出力される。そして、安全状態判定部９３ｃにおいて、パルス列信号検出部９３ｂにて検出されたパルス列信号Ｓ３１の検出結果に基づいて、非常停止ボタン９６にてオン／オフされる信号経路の安全状態および故障状態が判定され、その判定結果が出力端子ＲＸ０を介して出力される。

一方、非常停止ボタン９６がオンされた場合、入力端子Ｘ０は、出力端子Ｔ１に接続される。そして、パルス列信号発生部９３ａにて発生されたパルス列信号Ｓ３２は、非常停止ボタン９６にてオン／オフされる信号経路に出力端子Ｔ１を介して送出される。そして、その信号経路に送出されたパルス列信号Ｓ３２は、その信号経路を介して伝送され、入力端子Ｘ０を介してパルス列信号検出部９３ｂに入力される。そして、パルス列信号Ｓ３２がパルス列信号検出部９３ｂに入力されると、そのパルス列信号Ｓ３２がパルス列信号検出部９３ｂにて検出され、その検出結果が安全故障状態判定部９３ｃに出力される。そして、安全状態判定部９３ｃにおいて、パルス列信号検出部９３ｂにて検出されたパルス列信号Ｓ３２の検出結果に基づいて、非常停止ボタン９６にてオン／オフされる信号経路の安全状態および故障状態が判定され、その判定結果が出力端子ＲＸ０を介して出力される。

図１６は、図１５の安全監視入力装置の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。図１６において、図１５のパルス列信号発生部９３ａでは、パルス幅ｔ０、パルス間隔ｔ１のパルス列信号Ｓ３１およびパルス幅ｔ２、パルス間隔ｔ３のパルス列信号Ｓ３２が発生され、出力端子Ｔ０、Ｔ１をそれぞれ介して送出される。なお、パルス列信号Ｓ３２のパルス幅ｔ２は、パルス列信号Ｓ３１のパルス幅ｔ０よりも大きくなるように設定し、パルス列信号Ｓ３２のパルス間隔ｔ３は、パルス列信号Ｓ３１のパルス間隔ｔ１よりも大きくなるように設定することができる。

そして、非常停止ボタン９６がオフで、非常停止ボタン９６にてオン／オフされる信号経路に故障がない場合、パルス幅ｔ０、パルス間隔ｔ１のパルス列信号Ｓ３１が入力端子Ｘ０に到達する。一方、非常停止ボタン９６がオンで、非常停止ボタン９６にてオン／オフされる信号経路に故障がない場合、パルス幅ｔ２、パルス間隔ｔ３のパルス列信号Ｓ３２が入力端子Ｘ０に到達する。

さらに、非常停止ボタン９６にてオン／オフされる信号経路に故障がある場合、非常停止ボタン９６のオン／オフに依存することなく、入力端子Ｘ０に到達する信号はハイレベルまたはロウレベルに固定される。

そして、安全故障状態判定部９３ｃにおいて、パルス列信号検出部９３ｂにて検出されたパルス列信号Ｓ３１またはパルス列信号Ｓ３２のパルス幅およびパルス間隔が計測され、そのパルス列信号Ｓ３１またはパルス列信号Ｓ３２のパルス幅が０より大きくｔ０＋α以下の場合、かつパルス列信号Ｓ３１またはパルス列信号Ｓ３２のパルス間隔が０より大きくｔ１＋β以下の場合には、安全状態がオンにされ、出力端子ＲＸ０から出力される信号がハイレベルに設定される。

一方、パルス列信号検出部９３ｂにて検出されたパルス列信号Ｓ３１またはパルス列信号Ｓ３２のパルス幅がｔ０＋αより大きくｔ２＋θ以下の場合、かつパルス列信号Ｓ３１またはパルス列信号Ｓ３２のパルス間隔がｔ１＋βより大きくｔ３＋δ以下の場合には、安全状態がオフにされ、出力端子ＲＸ０から出力される信号がロウレベルに設定される。

ただし、α、β、θ、δは、マージンである。例えば、パルス幅ｔ０およびパルス間隔ｔ１が７．２ｍｓの場合、パルス幅ｔ２およびパルス間隔ｔ３は１４．４ｍｓ、マージンα、β、θ、δは３．６ｍｓに設定することができる。

一方、パルス列信号検出部９３ｂにて検出されたパルス列信号Ｓ３１またはパルス列信号Ｓ３２のパルス幅がｔ２＋θより大きい場合、またはパルス列信号Ｓ３１またはパルス列信号Ｓ３２のパルス間隔がｔ３＋δより大きい場合、非常停止ボタン９６にてオン／オフされる信号経路が故障状態であると判定される。

これにより、非常停止ボタン９６によるオン／オフに応じてパルス列信号Ｓ３１またはパルス列信号Ｓ３２のいずれか一方を選択させることにより、その信号経路の安全状態を監視するとともに、故障状態も検出することが可能となる。このため、非常停止ボタン９６にてオン／オフされる信号経路の安全状態および故障状態を監視するために、その信号経路を遮断する必要がなくなり、システム全体の応答時間よりも短い周期で安全状態および故障状態の診断を行う必要がなくなることから、その信号経路の安全状態および故障状態の診断にかかる負荷を低減することができる。

なお、図１５の実施の形態では、パルス列信号発生部９３ａ、パルス列信号検出部９３ｂおよび安全故障状態判定部９３ｃを安全監視入力装置９３に設ける方法について説明したが、パルス列信号発生部９３ａは、パルス列信号検出部９３ｂおよび安全故障状態判定部９３ｃと別個に設けるようにしてもよい。

以上のように本発明に係る安全監視入力装置は、安全状態の監視に使用される信号経路を遮断することなく、その信号経路の安全状態を監視することが可能となり、システム全体の応答時間よりも短い周期で安全状態の診断を行う必要がなくなることから、その信号経路の安全状態の診断にかかる負荷を低減する方法に適している。

１１ コントローラ
１２ 安全制御装置
１３、１３´、２１、３１、４３、５３、６３、７３、８３、９３ 安全監視入力装置
１４ ロボット
１５ 通信ネットワーク
１６、２５ａ、２５ｂ、３５ａ〜３５ｄ、９６ 非常停止ボタン
１３ａ、２２、３２、９３ａ パルス列信号発生部
１３ｂ、２３ａ、２３ｂ、３３ａ〜３３ｄ、９３ｂ パルス列信号検出部
１３ｃ、２４ａ、２４ｂ、３４ａ〜３４ｄ、４３ｃ 安全状態判定部
１３ｄ パルス周期設定部
１３ｅ パルス振幅設定部
１３ｆ パルス位相設定部
１３ｇ パルス種別設定部
１７ パルス列信号発生装置
２６、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ 故障検出部
４３ａ 正弦波信号発生部
４３ｂ 正弦波信号検出部
９３ｃ 安全故障状態判定部

Claims (6)

1. 非常停止ボタンが配置され安全状態が判定される経路を介して伝送される互いに周期の異なるパルス列信号を発生するパルス列信号発生部と、
   前記経路を介して伝送されたパルス列信号を検出するパルス列信号検出部と、
   前記パルス列信号の検出結果に基づいて、前記パルス列信号が伝送される経路の安全状態、非安全状態を判定する安全故障状態判定部と、
   前記パルス列信号の周期を設定するパルス周期設定部と、
   を備え、
   前記安全故障状態判定部は、前記パルス列信号のパルス幅およびパルス間隔に基づいて前記パルス列信号が伝送される経路の安全状態、非安全状態を判定することを特徴とする安全監視入力装置。
2. 前記安全故障状態判定部は、前記パルス列信号のパルス幅よりも長い期間だけハイレベル状態が継続した場合または前記パルス列信号のパルス間隔よりも長い期間だけロウレベル状態が継続した場合、前記パルス列信号が伝送される経路が非安全状態であると判定することを特徴とする請求項１に記載の安全監視入力装置。
3. 前記安全故障状態判定部は、前記パルス列信号検出部にて検出されたパルス列信号のパルス幅およびパルス間隔が、前記パルス列信号発生部にて発生されたパルス列信号のパルス幅およびパルス間隔と所定のマージンを見込んでそれぞれ一致した場合、前記パルス列信号伝送される経路が安全状態であると判定し、前記パルス列信号発生部にてハイレベル状態またはロウレベル状態が所定の期間を超えて継続して検出された場合、前記パルス列信号伝送される経路が非安全状態であると判定することを特徴とする請求項１に記載の安全監視入力装置。
4. 前記パルス列信号の振幅を設定するパルス振幅設定部をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の安全監視入力装置。
5. 前記パルス列信号の位相を設定するパルス位相設定部をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の安全監視入力装置。
6. 前記パルス列信号発生部から発生される信号の種別を設定するパルス種別設定部をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の安全監視入力装置。

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