JP6015178B2 - 安全システム - Google Patents
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Description
本実施の形態に従う安全システムは、予め定められた安全条件に合致する事象(以下「安全イベント」とも称す。)が発生したときに対象機器を安全状態へ移行させる。より具体的には、安全システムは、安全条件に関する情報を連続的に収集する監視機能を有する制御装置と、制御装置で収集された安全条件に関する情報を集約する管理装置とを含む。
まず、本実施の形態に係る安全システム1の概略構成について説明する。図1は、本実施の形態に従う安全システム1の構成を示す模式図である。
次に、図2〜図4を参照して、図1に示す安全システム1の動作概要について説明する。
図2は、図1に示す安全システム1においてライトカーテン8が人の侵入を検知したときの動作を説明する図である。図2を参照して、通常状態(監視状態)では、サーボドライバ20の安全監視機能22が対象機器の状態値(速度、位置、スイッチ状態値など)を所定周期毎に記録する((1)定常ロギング)。なお、状態値を一時的に保持する記録領域にも上限値があるので、FIFO(First-In First-Out)バッファのように、収集してから一定期間を超えたものは、順次廃棄してもよい。
図3は、図1に示す安全システム1においてセーフティスキャナー7が人の存在を検知したときの動作を説明する図である。この動作は、基本的には、図2に示すライトカーテン8が人の侵入を検知したときの動作と同様である。
図4は、図1に示す安全システム1においてサーボドライバ20の安全監視機能22が速度超過を検知したときの動作を説明する図である。この速度超過は、サーボモータ51からの速度情報と予め定められたしきい値とを逐次比較し、速度情報がこのしきい値を超過したという事象によって判断される。
図1に示す安全システム1は、以下のように要約される。すなわち、安全システム1は、通常状態から動作禁止/動作制限といった安全状態へ移行したタイミングで、自動的にログをとる機能を有している。図1に示す安全システム1において、この機能は、サーボドライバ20の安全監視機能22として実装されている。また、サーボドライバ20の安全監視機能22は、安全監視管理装置10からの指令に従って、対象機器である産業用ロボット5(サーボモータ51)の非常停止をかけることが可能である。
次に、図1に示す安全システム1に含まれる装置の構成について説明する。
図5は、図1に示す安全システム1の安全監視管理装置10の構成を示す模式図である。図6は、図5に示す安全監視管理装置10のメイン処理ユニット11の構成を示す模式図である。本実施の形態に従う安全監視管理装置10は、典型例として、PLCを用いて実現される例を示す。もちろん、PLC以外の汎用アーキテクチャのプロセッサを用いて実現してもよいし、専用のハードウェアを用いて実現してもよい。
図7は、図1に示す安全システム1のサーボドライバ20の構成を示す模式図である。本実施の形態に従うサーボドライバ20は、モータ制御機能21および安全監視機能22を搭載する。これらの機能は互いに独立していることが好ましいので、本実施の形態においては、ハードウェアとしても互いに独立した構成を採用する。但し、ハードウェアを共通化することを排除するものではない。
安全システム1のI/O装置30は、図5に示すPLCにおいて、メイン処理ユニット11に代えて、ネットワーク通信ユニットを配置したものである。すなわち、I/O装置30は、一種のリモートI/Oユニット(装置)として構成される。このI/O装置30の主たる構成要素は、図5において説明したI/Oユニット12,13,14,15と同様である。そのため、これ以上の詳細な説明は繰り返さない。
安全システム1のPLC40は、図5および図6に示す安全監視管理装置10の構成と実質的に同一である。但し、PLC40は、安全監視管理装置10の処理とは独立して、対象の機器を制御する。一方で、安全監視管理装置10から対象機器の作動を停止するための指令が通知されると、PLC40は対象機器の作動を停止する。
図8は、図1に示す安全システム1のパーソナルコンピュータ50の構成を示す模式図である。本実施の形態に従うパーソナルコンピュータ50は、OSを含む各種プログラムを実行するCPU402と、BIOSや各種データを格納するROM404と、CPU402でのプログラムの実行に必要なデータを格納するための作業領域を提供するRAM406と、CPU402で実行されるプログラムなどを不揮発的に格納するハードディスク(HDD)408とを含む。
次に、本実施の形態に従う安全システム1に係る制御機能について説明する。
図9は、図1に示す安全システム1のサーボドライバ20の制御機能を模式的に示すブロック図である。図9に示す各ブロック(モジュール)は、典型的には、図7の安全監視機能22に対応するハードウェアがソフトウェアと協働することによって実現される。
図11は、図1に示す安全システム1の安全監視管理装置10の制御機能を模式的に示すブロック図である。図11に示す各ブロック(モジュール)は、典型的には、図5に示す安全監視管理装置10を構成するハードウェアがソフトウェアと協働することによって実現される。
次に、本実施の形態に従う安全システム1に係る処理手順について説明する。
図13は、サーボドライバ20における処理手順を示すフローチャートである。図13に示すフローチャートには、モータ制御機能21および安全監視機能22に係る処理手順をそれぞれ示す。
図14は、安全監視管理装置10における処理手順を示すフローチャートである。図14を参照して、プロセッサ102は、安全条件に関する情報を収集し、RAM106(FIFOバッファ1012)に格納する(ステップS300)。続いて、プロセッサ102は、予め格納されている安全条件ファイル1006を参照して、収集した安全条件に関する情報に基づいて、安全条件に合致する事象(安全イベント)が発生したか否かを判断する(ステップS302)。
上述の実施の形態においては、安全コンポーネントである安全監視機能22がサーボドライバ20内に実装される構成について例示したが、このような安全監視機能22を内蔵する構成に代えて他の構成を採用してもよい。以下では、安全システム1の別形態として、モータ制御機能21および安全監視機能22をそれぞれ独立した装置で実現する形態について説明する。
上述したように、機械や設備の作動に係る制御システムとは独立した安全システムが要望されることもある。例えば、安全監視管理装置10およびPLC40がそれぞれ独立したネットワークに接続される。このような場合であっても、本実施の形態に従う機能を実現することができる。
従来のように、安全イベントが発生した際に機械や設備の電源/動力源を遮断するだけの安全システムを考えると、以下のような課題が想定される。すなわち、対象装置を制御するためのPLCと、安全システム用のPLCとの起動順序を誤ると、安全イベントが発生したと誤判断されて、電源/動力源が遮断される可能性があり、これらの起動手順が複雑化する。また、制御用PLCと安全システム用PLCとの間で入力/出力に係る数値の単位が異なる、それぞれのPLC用の設計ソフトウェアが互いに独立している、制御用PLCと安全システム用PLCとの間のタイミング調整が難しいといった調整上の困難性もある。このタイミング調整は、制御用PLCと安全システム用PLCとの間で制御周期が異なっていたり、シミュレーション上は同期がとれていても実運用において制御周期の誤差が生じたりするなどの理由から、容易ではない。
Claims (4)
- 予め定められた安全条件に合致する事象が発生したときに対象機器を安全状態へ移行させる安全システムであって、
前記安全条件に関する情報を連続的に収集する監視機能、および、前記対象機器の作動を制御する機器制御機能、を有する制御装置と、
前記制御装置で収集された前記安全条件に関する情報を集約する管理装置とを備え、
前記制御装置は、前記安全条件に合致する事象が発生したことに応答して、収集した情報に発生タイミングを関連付けるとともに、前記安全条件に関する情報を、当該発生タイミングを基準とした所定期間にわたって格納し、
前記管理装置は、
前記発生タイミングを基準として、前記安全条件に関する情報を集約し、
いずれかの制御装置から当該安全条件に合致する事象が発生したことを通知されると、他の制御装置に対して、前記対象機器の作動を停止するための指令を通知し、
前記制御装置の前記監視機能は、
前記対象機器の作動に関する信号に基づいて、前記安全条件に合致する事象が発生したとの判断、および、前記管理装置からの前記対象機器の作動を停止するための指令の受信、の少なくとも一方に応答して、前記発生タイミングを決定するとともに、前記機器制御機能に対して前記対象機器の作動を停止するための指令を出力する、安全システム。 - 予め定められた安全条件に合致する事象が発生したときに対象機器を安全状態へ移行させる安全システムであって、
前記安全条件に関する情報を連続的に収集する監視機能を有する制御装置と、
前記制御装置で収集された前記安全条件に関する情報を集約する管理装置とを備え、
前記制御装置は、前記安全条件に合致する事象が発生したことに応答して、収集した情報に発生タイミングを関連付けるとともに、前記安全条件に関する情報を、当該発生タイミングを基準とした所定期間にわたって格納し、
前記制御装置は、前記対象機器の作動を制御する装置とのインターフェイスを有しており、
前記管理装置は、
前記発生タイミングを基準として、前記安全条件に関する情報を集約し、
いずれかの制御装置から当該安全条件に合致する事象が発生したことを通知されると、他の制御装置に対して、前記対象機器の作動を停止するための指令を通知し、
前記制御装置の前記監視機能は、
前記対象機器の作動に関する信号に基づいて、前記安全条件に合致する事象が発生したとの判断、および、前記管理装置からの前記対象機器の作動を停止するための指令の受信、の少なくとも一方に応答して、前記発生タイミングを決定するとともに、前記対象機器の作動を制御する装置に対して前記対象機器の作動を停止するための指令を出力する、安全システム。 - 予め定められた安全条件に合致する事象が発生したときに対象機器を安全状態へ移行させる安全システムであって、
前記安全条件に関する情報を連続的に収集する監視機能を有する制御装置と、
前記制御装置で収集された前記安全条件に関する情報を集約する管理装置と、
前記対象機器の作動を制御する装置に対して信号を出力する出力装置とを備え、
前記制御装置は、前記安全条件に合致する事象が発生したことに応答して、収集した情報に発生タイミングを関連付けるとともに、前記安全条件に関する情報を、当該発生タイミングを基準とした所定期間にわたって格納し、
前記管理装置は、
前記発生タイミングを基準として、前記安全条件に関する情報を集約し、
いずれかの制御装置から当該安全条件に合致する事象が発生したことを通知されると、他の制御装置に対して、前記対象機器の作動を停止するための指令を通知し、
前記制御装置の前記監視機能は、
前記対象機器の作動に関する信号に基づいて、前記安全条件に合致する事象が発生したとの判断、および、前記管理装置からの前記対象機器の作動を停止するための指令の受信、の少なくとも一方に応答して、前記発生タイミングを決定し、
前記管理装置は、前記安全条件に合致する事象が発生すると、前記出力装置を介して、前記対象機器の作動を制御する装置に対して前記対象機器の作動を停止するための信号を出力する、安全システム。 - 前記安全条件に関する情報は、少なくとも、通常状態および安全状態を含むいずれの状態であるかを示す情報を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の安全システム。
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