JP5644981B1 - リモートユニットおよびリモートユニットの異常判定方法 - Google Patents

Abstract

ＣＰＵユニット（２）からの指令に基づき制御対象（４）を制御するリモートユニット（１）であって、制御対象の状態を検知する検知手段（３）から制御対象の状態の検知結果を入力する外部入力部（１１）と、制御対象を制御するための制御出力を出力する出力部（１３）と、検知結果に基づいて制御対象の異常を判定し、異常と判定した場合に、制御出力の変更または停止を指示する制御指示を出力部へ出力する異常判定部（１２）と、を備える。

Description

本発明は、プログラマブルロジックコントローラのリモートユニット（分散型システム用制御機器）に係り、特に異常発生時の制御に関する。

分散型制御システムにおけるプログラマブルロジックコントローラのリモートユニットのアナログ出力機能において、制御対象の状態をリモートユニットに入力（センサからのディジタル信号、アナログ入力など）し、この外部入力から制御対象の異常を判定し、リモートユニットのアナログ出力を変更または停止できるようにするためには、ラダープログラムなどの制御プログラムをプログラマブルロジックコントローラのＣＰＵユニットにて実行処理することで、制御対象の状態を監視する必要があった。

そのため、ＣＰＵユニットがリモートユニットの外部入力から制御対象の異常を検出してリモートユニットのアナログ出力を変更する間の判定時間や出力更新時間が、ＣＰＵユニットの演算周期やＣＰＵユニットとリモートユニット間の通信周期に依存し、この演算周期や通信周期のばらつきによってアナログ出力の更新が遅れていた。また、ＣＰＵユニットの故障により制御プログラムの実行が停止した場合は、リモートユニットの外部入力から制御対象の異常を検出してリモートユニットのアナログ出力を変更することができなかった。

この問題に関し、プログラマブルロジックコントローラの演算部の動作を監視し、プログラマブルロジックコントローラの演算部の故障を検知した時に、アナログ出力を強制的に変更する技術が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）

特開２００２−１９６８０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術によれば、異常を検出する条件がプログラマブルロジックコントローラの故障の有無に限定されているため、プログラマブルロジックコントローラの故障時に外部入力の状態から制御対象の異常を判断してアナログ出力を変更することができなかった。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、プログラマブルロジックコントローラのＣＰＵユニットによらず、制御対象の状態からリモートユニット単独で制御対象の異常を検出することができ、制御対象への出力を変更または停止できるリモートユニットを得ることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明におけるリモートユニットは、ＣＰＵユニットからの指令に基づき制御対象を制御するリモートユニットであって、制御対象の状態を検知する検知手段から制御対象の状態の検知結果を入力する外部入力部と、制御対象を制御するための制御出力を出力する出力部と、検知結果に基づいて制御対象の異常を判定し、異常と判定した場合に、制御出力の変更または停止を指示する制御指示を出力部へ出力する異常判定部とを備え、外部入力部は、検知手段から複数の検知結果を入力するとともに、異常判定部は、その複数の検知結果の組合せにより制御対象の複数の異常を判定し、判定した異常毎に制御指示の内容を変更するとともに、異常判定部が制御対象を異常と判定した場合に、出力部が制御指示に基づき制御出力の変更または停止を実行することにより、制御対象の異常処理を行うことを特徴とする。

本発明におけるリモートユニットによれば、ＣＰＵユニットからの指示によらず、入力された制御対象の状態から制御対象の異常を検出してリモートユニットから制御対象への出力を変更または停止するので、ＣＰＵユニットの演算周期やリモートユニットの通信周期に依存することなく、制御対象の異常を早期に検出し、迅速に制御対象の異常処理を行うことができる。
また、ＣＰＵユニットが故障などにより制御プログラムが実行できなくなった場合でも、制御対象の異常処理を行うことができる。

図１は、本発明の実施の形態１におけるリモートユニットを含む制御システムの構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１におけるリモートユニットの異常判定処理動作を説明するフローチャートである。

以下に、この発明にかかるリモートユニットの好適な実施の形態を詳細に説明する。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、本発明にかかるリモートユニットを含むプログラマブルロジックコントローラの制御システムを説明するブロック図である。図示するように、制御対象を制御するための出力（制御出力）を行うリモートユニット1は、制御プログラム（ラダープログラムやＣ言語プログラムなどがあるが、これらに限らない。）により制御対象を含むシステム全体を制御するＣＰＵユニット2と、例えばネットワーク等を介して接続されている。ＣＰＵユニット2は、制御プログラムを実行し、リモートユニット1に制御出力の変更・停止などを指示する指令（制御指令）を送る。また、リモートユニット1は、制御対象4と接続され、ＣＰＵユニット2からの制御指令に従い、制御対象4へ制御出力を出力する。制御対象4の例としては、搬送などに用いられるモーターやプラント設備などに用いられるバルブなどがある。

リモートユニット1は、さらに、制御対象4の状態を検知する検知手段3と接続され、検知手段3から制御対象4の状態を検知した結果（検知結果）を入力する。また、リモートユニット1は、検知結果を入力する外部入力部11と、検知手段3から入力された検知結果に基づき制御対象4の異常を判断する異常判定部12と、制御対象4を制御するための制御出力（例えばアナログ出力）を出力する出力部13と、を備えている。

外部入力部11は、検知手段3から、制御対象4の状態の検知結果を、ディジタル信号またはアナログ入力などにより取り込む。また、外部入力部11は、複数の入力を持ち、複数の種類の検知結果を入力できる。外部入力部11は、異常判定部12が制御対象4の異常を判断するために、検知手段3から入力した検知結果を異常判定部12へ出力する。

異常判定部12は、外部入力部11から入力された検知結果の中から制御対象4の異常判定に必要な検知結果を選択し、選択された検知結果に基づき制御対象4の異常を判定する。この異常判定は逐次行ってもよい。また、複数の検知結果を用いて複数の異常を判定してもよく、複数の検知結果を組み合わせて異常を判定してもよい。

異常判定部12は、制御対象4の状態を異常と判定した場合に、出力部13に対して制御出力の停止または変更を指示（制御指示）する。例えば、制御出力がアナログ出力である場合、出力部13に対してアナログ出力の停止やアナログ出力の値の変更を指示する。なお、出力部13への制御指示は、判定した異常毎に、任意の値への変更または停止を指示することができる。また、異常判定時の制御出力の変更または停止の制御指示は、予めパラメータを設定することにより、判定した異常毎に、停止に設定したり、予め設定された値への変更に設定することができる。

異常判定部12は、制御対象4の状態を異常と判定した場合に、制御対象4で異常が発生したことを示す異常通知をＣＰＵユニット2に送信してもよい。ＣＰＵユニット2は、異常判定部12から異常通知を受信したら、この異常通知をトリガーとして制御プログラムに基づき制御システム全体の異常処理を実行する。
これにより、リモートユニット1が自らの異常判定に基づき行う制御出力による制御対象4の異常処理だけでなく、ＣＰＵユニット2が制御システム全体の異常処理を実行することが可能となる。

出力部13は、通常時は、リモートユニット1に入力されたＣＰＵユニット2における制御プログラム（ラダープログラムやＣ言語プログラムがあるが、これらに限らない。）の実行による制御指令に従い、制御対象4へ制御出力を出力する。また、出力部13は、異常判定部12が制御対象4の異常を検出した場合は、異常判定部12から受ける制御指示に従い、制御出力の変更又は停止を実行する。例えば、制御出力がアナログ出力である場合は、出力部13はアナログ出力の停止やアナログ出力の値の変更を実行する。

なお、検知手段3は、制御対象4の状態を検知し外部入力部11へ出力するほか、制御対象4の異常を検知し、異常を検知したことも検知結果として外部入力部11へ出力してもよいし、異常を検知した結果だけを検知結果として外部入力部11へ出力してもよい。異常を検知した結果の外部入力部11への入力は、ディジタル信号またはアナログ入力などの値でもよい。

また、異常判定部12は、検知手段3から異常を検知した検知結果を入力した場合は、制御対象4の状態の異常判定にこの検知結果を用いてもよい。また、異常判定部12は、制御対象4の状態を異常と判定した場合に、判定した異常の内容によっては、出力部13に対して制御出力の値を保持する制御指示を出してもよい。

次に、図２を参照して、リモートユニットの異常判定処理を説明する。図２は、検知手段3の検知結果から制御対象4の異常を判定する処理の動作を説明するフローチャートである。

図２に示すように、異常判定部12は、外部入力部11から入力された検知結果の中から制御対象4の異常判定に必要な検知結果を選択する（ステップS1）。

ステップS1の処理の後、選択された検知結果に基づき、制御対象4の状態が正常であるか異常であるかを判定する（ステップS2）。なお、ステップS2の判定は、一つの検知結果だけではなく、複数の検知結果を組合せた状態で判定してよい。ステップS2では、ステップS1で取得した検知結果に基づき制御対象4の状態が正常であった場合、エンドへ移行する。ステップS1で取得した検知結果に基づき制御対象4の状態が異常であった場合、異常時の制御出力を設定するステップS3へ移行するとともに、ＣＰＵユニット2に異常通知を送信するステップＳ6へ移行する。

ステップS2で制御対象4の状態を異常と判定した場合、制御出力の内容を決めるために、制御出力を停止するか制御出力の値を変更するかを判断する（ステップS3）。

ステップS3で制御出力を停止すると判断した場合、出力部13に対して制御出力の停止の制御指示を出す（ステップS4）。例えば、異常時の制御出力（例えばアナログ出力）設定のパラメータが停止設定になっていた場合、制御出力（アナログ出力）を停止の値に変更する制御指示を出す。

ステップS3で制御出力の値を変更すると判断した場合、出力部13に対して制御出力の値を変更する制御指示を出す（ステップS5）。例えば、異常時の制御出力（例えばアナログ出力）設定のパラメータが値を変更する設定になっていた場合、制御出力（アナログ出力）を事前に定められた値に変更する制御指示を出す。

ステップS2で制御対象4の状態を異常と判定した場合、ステップ3に移行するとともに、制御対象4で異常が発生したことをＣＰＵユニット2へ知らせるために、ＣＰＵユニット2に異常通知を送信する（ステップS6）。

なお、異常判定部12は異常判定処理のステップS1〜S6までの動作を逐次実行し、常に制御対象4の異常を監視してもよい。

以上のように、本発明の実施の形態によれば、ＣＰＵユニットによらずリモートユニット単独で制御対象の異常を判定することで、異常を早期に検出するとともに、異常時の制御対象の状態に従って早期に制御出力の停止または変更を行い、異常処理を実行することができる。

また、リモートユニットが制御対象の異常をＣＰＵユニットに通知するので、制御システム全体の異常処理も実行することができる。

また、リモートユニットが複数の検知結果より制御対象の複数の異常を判定したり、また、複数の検知結果を組み合わせて制御対象の異常を判定したりして、判定した異常毎に制御出力の変更または停止を指示するので、異常の状態に合わせて適切に制御対象の異常処理を行うことができる。

さらに、リモートユニットが制御対象の状態を異常と判定した場合に、制御出力を予め決めた値へ変更する指示を出すか、または前記制御出力の停止の指示を出すかを、予めパラメータにより設定することにより、制御対象への制御出力を早期に出すことができ、制御対象の異常処理を迅速に行うことができる。

以上のように、この発明にかかるリモートユニットは、プログラマブルロジックコントローラの分散型制御システムに適している。

1 リモートユニット、
2 ＣＰＵユニット、
3 検知手段、
4 制御対象、
11 外部入力部、
12 異常判定部、
13 出力部。

Claims (4)

1. ＣＰＵユニットからの指令に基づき制御対象を制御するリモートユニットであって、
   前記制御対象の状態を検知する検知手段から前記制御対象の状態の検知結果を入力する外部入力部と、
   前記制御対象を制御するための制御出力を出力する出力部と、
   前記検知結果に基づいて前記制御対象の異常を判定し、異常と判定した場合に、前記制御出力の変更または停止を指示する制御指示を前記出力部へ出力する異常判定部とを備え、
   前記外部入力部は、前記検知手段から複数の検知結果を入力するとともに、前記異常判定部は、その複数の検知結果の組合せにより前記制御対象の複数の異常を判定し、判定した異常毎に前記制御指示の内容を変更するとともに、
   前記異常判定部が前記制御対象を異常と判定した場合に、前記出力部が前記制御指示に基づき制御出力の変更または停止を実行することにより、前記制御対象の異常処理を行うこと
   を特徴とするリモートユニット。
2. 前記異常判定部は、さらに、前記制御対象に異常が発生したことを示す異常通知を前記ＣＰＵユニットへ出力することを特徴とする請求項１に記載のリモートユニット。
3. 前記異常判定部は、前記制御対象の状態が異常であると判定した場合に、前記制御出力を予め決められた値へ変更する制御指示を出すか、または前記制御出力の停止の制御指示を出すかを、予め設定することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のリモートユニット。
4. 制御対象の状態を検知する検知手段から前記制御対象の状態の検知結果を入力する外部入力部と、前記制御対象を制御するための制御出力を出力する出力部を備えるとともに、ＣＰＵユニットからの指令に基づき前記制御対象を制御するリモートユニットの異常判定方法であって、
   前記外部入力部に入力された複数の前記検知結果の中から前記制御対象の異常判定に必要な検知結果を選択する第１のステップと、
   前記第１のステップで選択された複数の検知結果の組合せにより、前記制御対象の複数の異常を判定する第２のステップと、
   前記第２のステップで前記制御対象の状態を異常と判定した場合、判定した異常毎に、制御出力を停止する制御指示を出すか制御出力の値を変更する制御指示を出すかを判断する第３のステップと、
   前記第３のステップで制御出力を停止すると判断した場合、前記出力部に対して制御出力を停止するための制御指示を出す第４のステップと、
   前記第３のステップで制御出力の値を変更すると判断した場合、前記出力部に対して制御出力の値を変更するための制御指示を出す第５のステップと、
   前記第２のステップで前記制御対象の状態を異常と判定した場合、第３のステップに移行するとともに、前記制御対象に異常が発生したことを示す異常通知を前記ＣＰＵユニットに送信する第６のステップと、
   を経て、前記制御対象の異常を判定することを特徴とするリモートユニットの異常判定方法。

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