JP6930465B2 - 配線チェック装置、配線チェック方法、および配線チェックプログラム - Google Patents

Description

この発明は、セーフティコントローラと、セーフティデバイスとの接続をチェックする技術に関する。

従来、物品の製造が行われている製造現場に構築されているＦＡシステム（FactoryAutomation System）では、プレス機、切断機、研磨機、溶接機、産業用ロボット等の様々な種類の産業機械をＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）で制御することが行われている（非特許文献１参照）。また、ＦＡシステムでは、産業機械を制御するマシン制御と、製造現場の安全性を確保するための安全制御とを組み合わせている。安全制御は、安全性が確保されていない状況になると、産業機械の動作を制限し、産業機械を安全に停止させる制御である。

安全制御では、安全性が確保されている状況であるかどうかの判断を、非常停止ボタン、セーフティライトカーテン、セーフティマット等のセーフティデバイスを用いて行っている。例えば、非常停止ボタンが押されたときや、セーフティライトカーテンやセーフティマットにより管理区域への進入者を検出したときに、安全性が確保されている状況であると判断しない。セーフティデバイスは、安全制御を行うＰＬＣ（ここでは、このＰＬＣをセーフティコントローラと言う。）に接続される。

http://www.fa.omron.co.jp/data_pdf/cat/devicenetsafety_sjlb-001_4_13.pdf?id=1626

しかしながら、セーフティコントローラと、セーフティデバイスとが適正に接続されていなければ、安全制御を適正に行えない。このため、作業者が、セーフティコントローラと、セーフティデバイスとが適正に接続されているかどうかを確認する配線チェックを行っている。

この配線チェックでは、セーフティデバイスをセーフティコントローラに適正に接続しているか（誤配線が生じていないか）、および誤ったセーフティデバイスを使用していないか（誤使用が生じていないか）を確認する。ここで言う誤使用とは、種類が異なるセーフティデバイスを使用している（例えば、非常停止ボタンを使用すべきところに、セーフティライトカーテンを使用している。）という限定的なものではなく、回路特性が適正でないセーフティデバイスを使用している（例えば、ノーマルクローズの非常停止ボタンを使用すべきところに、ノーマルオープンの非常停止ボタンを使用している。）というものも含んでいる。

一般的なＦＡシステムでは、セーフティコントローラに多種多様なセーフティデバイスが接続されるため、配線チェックを行う作業者が、セーフティコントローラの各端子に接続すべきセーフティデバイスの種類や回路特性を記憶しておくことは困難である。このため、セーフティコントローラに接続したセーフティデバイスの配線チェックは、作業者が設計図面（回路図）等を確認しながら行っており、煩雑で手間のかかる作業であった。

この発明の目的は、セーフティコントローラと、セーフティデバイスとの接続にかかる配線チェックが簡単に行え、チェックミスも抑えられる技術を提供することにある。

この発明のセーフティ装置は、上記目的を達するために、以下のように構成している。

この発明にかかる配線チェック装置は、セーフティコントローラと、セーフティデバイスとの接続チェックのため、特性情報記憶部が、セーフティデバイスの状態と出力の関係を示す特性情報を記憶する。状態推定部が、セーフティデバイスの出力を取得し、このセーフティデバイスの状態を特性情報に基づいて推定する。そして、表示部が、状態推定部が推定したセーフティデバイスの状態を示す画像を含む画面を表示器に表示する。

したがって、作業者は、セーフティコントローラに接続されているセーフティデバイスを操作し、その状態を変化させたとき、今回状態を変化させたセーフティデバイスが表示器に表示され、且つ表示されたセーフティデバイスの状態が今回変化させた状態であれば、セーフティデバイスをセーフティコントローラに適正に接続していること（誤配線が生じていないこと）、および誤ったセーフティデバイスを使用していないこと（誤使用が生じていないこと）を確認できる。これにより、作業者は、セーフティコントローラとセーフティデバイスとの接続にかかる配線チェックにおいて、設計図面（回路図）等を確認しなくてもよいので、この配線チェックが簡単に行え、チェックミスも抑えられる。

なお、セーフティ装置は、セーフティデバイスの出力を、セーフティコントローラから取得する構成であってもよいし、セーフティデバイスから取得する構成であってもよい。

また、表示部は、状態推定部が推定したセーフティデバイスの状態を示す画像、およびセーフティデバイスにかかる回路を含む配線図を示す画像を含む画面を表示器に表示する構成にしてもよい。このように構成すれば、配線チェックを行っている作業者に、セーフティデバイスにかかる回路を確認させることもできる。

また、セーフティデバイスを選択するデバイス選択部を備え、状態推定部は、デバイス選択部において選択された前記セーフティデバイスの状態を推定する、構成にしてもよい。このように構成すれば、セーフティコントローラに接続されているセーフティデバイスを作業者に１つずつ選択させながら、選択されたセーフティデバイスについて配線チェックを行わせることができる。

さらに、状態推定部は、出力が変化したセーフティデバイスの状態を推定する、構成にしてもよい。このように構成すれば、作業者は、セーフティデバイスを選択することなく、セーフティコントローラとセーフティデバイスとの接続にかかる配線チェックが行える。

この発明によれば、セーフティコントローラと、セーフティデバイスとの接続にかかる配線チェックが簡単に行え、チェックミスも抑えられる。

ＦＡシステム（Factory Automation System）を示す概略図である。 セーフティコントローラの主要部の構成を示すブロック図である。 情報処理装置の主要部の構成を示すブロック図である。 特性情報記憶部が記憶する特性情報を示す図である。 配線チェックにおける情報処理装置の動作を示すフローチャートである。 図６（Ａ）、（Ｂ）は、表示器に表示される確認画面を示すである。 配線チェックにおける情報処理装置の動作を示すフローチャートである。 別の例にかかるＦＡシステム（FactoryAutomation System）を示す概略図である。

以下、この発明の実施形態である配線チェック装置について詳細に説明する。

図１は、この発明にかかる配線チェック装置を用いたＦＡシステム（Factory AutomationSystem）を示す概略図である。このＦＡシステムは、物品の製造が行われている製造現場等に構築される。このＦＡシステムは、セーフティコントローラ１と、マシンコントローラ２と、セーフティデバイス群３と、ライン機器群４と、情報処理装置５とを備えている。セーフティコントローラ１、およびマシンコントローラ２が、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）を構成する。セーフティコントローラ１は、主にラインにおける作業者の安全を確保するためのプログラムを実行する。マシンコントローラ２は、主にラインにおける物品の製造にかかるプログラムを実行する。

図１に示すセーフティデバイス群３は、複数のセーフティデバイスをまとめて図示したものである。非常停止ボタン、セーフティライトカーテン、セーフティマット等のセーフティデバイスがセーフティデバイス群３に属する。また、図１に示すライン機器群４は、物品の製造にかかる搬送や加工を行う複数のライン機器をまとめて図示したものである。プレス機、切断機、研磨機、溶接機、産業用ロボット等のライン機器がライン機器群４に属する。

情報処理装置５は、セーフティコントローラ１と、セーフティデバイスとの接続をチェックする作業者（配線チェックを行う作業者）等が操作する端末である。情報処理装置５は、公知のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）で実現でき、この発明の配線チェック装置に相当する。また、情報処理装置５が備えるコンピュータが、この発明にかかる配線チェック方法を実行する。さらに、この発明にかかる配線チェックプログラムは、情報処理装置５が備えるコンピュータにインストールされる。

図１では、情報処理装置５は、ネットワークを介してセーフティコントローラ１、およびマシンコントローラ２に接続しているが、ＵＳＢやＲＳ−２３２Ｃ等のシリアルインタフェースで接続する構成であってもよい。また、情報処理装置５は、セーフティコントローラ１、およびマシンコントローラ２のそれぞれに個別に接続される構成であってもよい（すなわち、この例のＦＡシステムは、セーフティコントローラ１に接続される情報処理装置５、およびマシンコントローラ２に接続される情報処理装置５の２つの情報処理装置５を備える構成であってもよい。）。この場合、セーフティコントローラ１に接続される情報処理装置５が、この発明にかかる配線チェック装置に相当する。

図２は、セーフティコントローラの主要部の構成を示すブロック図である。セーフティコントローラ１は、制御部１１と、セーフティデバイス接続インタフェース１２（以下、セーフティデバイス接続Ｉ／Ｆ１２と言う。）と、ライン機器接続インタフェース１３（以下、ライン機器接続Ｉ／Ｆ１３と言う。）と、ネットワーク接続インタフェース１４（以下、ネットワーク接続Ｉ／Ｆ１４と言う。）と、を備えている。

制御部１１は、主にラインにおける作業者の安全を確保するためのプログラムを実行する。

セーフティデバイス接続Ｉ／Ｆ１２には、セーフティデバイス群３に属する非常停止ボタン３１、セーフティライトカーテン３２、セーフティマット３３等のセーフティデバイスが接続されている。セーフティデバイス接続Ｉ／Ｆ１２に接続されている非常停止ボタン３１、セーフティライトカーテン３２、セーフティマット３３等のセーフティデバイスの入力は、制御部１１が実行するプログラムの変数として使用される。図２では、セーフティデバイス群３に属するセーフティデバイスとして、非常停止ボタン３１、セーフティライトカーテン３２、およびセーフティマット３３の３つを例示しているだけであって、他の種類のセーフティデバイスがセーフティデバイス接続Ｉ／Ｆ１２に接続されていないという意味ではない。また、図示している非常停止ボタン３１、セーフティライトカーテン３２、およびセーフティマット３３のいずれか１つ以上がセーフティデバイス接続Ｉ／Ｆ１２に接続されていない構成であってもよい。

ライン機器接続Ｉ／Ｆ１３には、ライン機器群４に属するプレス機４１、切断機４２、産業用ロボット４３等のライン機器が接続されている。この例では、セーフティコントローラ１は、ライン機器接続Ｉ／Ｆ１３に接続されているライン機器群４に属するライン機器毎に、そのライン機器に対して主電源の接続／切断にかかる制御を行う。すなわち、セーフティコントローラ１は、ラインにおける作業者の安全が確保されている状態であると判断しなかったとき、ライン機器群４に属するライン機器に対して主電源を切断する等の制御を行い、このライン機器を安全に停止させる。セーフティコントローラ１は、ラインにおける作業者の安全が確保されている状態であるかどうかの判断を、制御部１１で実行しているプログラムで行う。

なお、セーフティコントローラ１は、ラインにおける作業者の安全が確保されている状態であると判断しなかったとき、その旨をマシンコントローラ２に通知し、マシンコントローラ２がライン機器群４に属するライン機器を安全な状態に移行させた後に、ライン機器を停止させる構成であってもよい。

セーフティコントローラ１は、ラインにおける作業者の安全が確保されている状態であると判断しているときに、ライン機器の動作を許容し、反対に、ラインにおける作業者の安全が確保されている状態であると判断していないときに、ライン機器の動作を停止させることができれば、ライン機器に対する制御をどのような手法で行ってもよい。

図２では、ライン機器群４に属するライン機器として、プレス機４１、切断機４２、および産業用ロボット４３の３つを例示しているだけであって、他の種類のライン機器がライン機器接続Ｉ／Ｆ１３に接続されていないという意味ではない。また、図示しているプレス機４１、切断機４２、および産業用ロボット４３のいずれか１つ以上がライン機器接続Ｉ／Ｆ１３に接続されていない構成であってもよい。

ネットワーク接続Ｉ／Ｆ１４には、情報処理装置５が接続される。セーフティコントローラ１は、ネットワーク接続Ｉ／Ｆ１４に接続されている情報処理装置５から、制御部１１で実行するプログラム等が入力される。また、セーフティコントローラ１は、制御部１１で実行しているプログラムの状態や、セーフティデバイス接続Ｉ／Ｆ１２に接続されているセーフティデバイス群３に属するセーフティデバイス毎に、そのセーフティデバイスの出力を情報処理装置５に入力する。

なお、図２では特に図示していないが、セーフティコントローラ１は、ネットワーク接続Ｉ／Ｆ１４において、マシンコントローラ２と接続される。

図３は、情報処理装置の主要部の構成を示すブロック図である。情報処理装置５、上述したように公知のＰＣである。情報処理装置５は、制御部５１と、特性情報記憶部５２と、表示部５３と、操作部５４と、ネットワーク接続部５５と、を備えている。

制御部５１は、情報処理装置５本体各部の動作を制御する。詳細については後述するが、制御部５１は、状態推定部５１ａを有する。状態推定部５１ａは、セーフティデバイス群３に属するセーフティデバイス毎に、そのセーフティデバイスがノーマル状態であるか、非ノーマル状態であるかを判定する。

特性情報記憶部５２は、セーフティデバイス群３に属するセーフティデバイス毎に、特性情報を記憶する。図４は、特性情報記憶部が記憶する特性情報を示す図である。図４に示すように、特性情報は、セーフティデバイスを識別するデバイスコード、デバイス名、デバイスの状態と出力（ノーマルクローズ、ノーマルオープン、ＯＳＳＤ等）の関係、ノーマル状態時におけるセーフティデバイスの画像、非ノーマル状態時におけるセーフティデバイスの画像、およびセーフティデバイスの出力回路を含む配線図を対応付けたものである。図４では、非常停止ボタン３１、セーフティライトカーテン３２、およびセーフティマット３３の３つについて特性情報を例示している。また、特性情報には、図４に示すノーマル状態における出力回路だけでなく、非ノーマル状態における出力回路も含まれている。

なお、特性情報記憶部５２は、デバイスコード、デバイス名、デバイスの状態と出力の関係、ノーマル状態時の画像、非ノーマル状態時の画像、およびセーフティデバイスの出力回路を含む配線図を対応付けることができれば、どのような形式で特性情報を記憶してもよい。また、セーフティライトカーテン３２、およびセーフティマット３３は、出力信号開閉デバイス(Output signal switching device(OSSD))である。

表示部５３は、接続されている表示器５３ａにおける画面表示を行う。操作部５４は、マウス、キーボード、タッチパネル等の入力デバイスを有し、オペレータによる入力デバイスの操作を情報処理装置５本体に対する入力として検知する。操作部５４が、この発明で言うデバイス選択部に相当する。ネットワーク接続部５５は、ネットワークを介して接続されているセーフティコントローラ１やマシンコントローラ２との間でデータ通信を行う。

この例にかかるＦＡシステムは、公知のシステムと同様に、主にセーフティコントローラ１が実行しているプログラムにより、作業者の安全が確保されている状態であるかどうかを判断し、マシンコントローラ２が実行しているプログラムにより、ライン機器を制御して物品の製造を行うシステムである。セーフティコントローラ１は、セーフティデバイス群３に属するセーフティデバイス（非常停止ボタン３１、セーフティライトカーテン３２、セーフティマット３３等）の入力によって、ラインにおける作業者の安全が確保されている状態であるかどうかを判断し、その判断結果に応じてこのＦＡシステムを制御する。以下、セーフティコントローラ１と、セーフティデバイス群３に属する個々のセーフティデバイスとの接続を確認する配線チェックについて説明する。

この配線チェックでは、セーフティデバイス群３に属する個々のセーフティデバイスについて、セーフティコントローラ１に適正に接続しているか（誤配線が生じていないか）、および誤ったセーフティデバイスを使用していないか（誤使用が生じていないか）を確認する。

図５は、この配線チェックにおける情報処理装置の動作を示すフローチャートである。配線チェックを行う作業者は、情報処理装置５の操作部５４において、配線チェックを行うセーフティデバイスを選択する操作を行う。情報処理装置５は、セーフティデバイスの選択を受け付けると（ｓ１）、今回選択されたセーフティデバイスの特性情報を特性情報記憶部５２から読み出す（ｓ２）。また、情報処理装置５は、セーフティコントローラ１から、今回選択されたセーフティデバイスのその時点における出力を取得する（ｓ３）。ｓ２、ｓ３にかかる処理の順番は、逆であってもよい。

情報処理装置５は、ｓ２で読み出した特性情報と、ｓ３で取得したセーフティデバイスの出力と、を用いてセーフティデバイスの現在状態（ノーマル状態、または非ノーマル状態）を推定する（ｓ４）。例えば、情報処理装置５は、今回選択されたセーフティデバイスが、図４に示すデバイスコード０００１である非常停止ボタン３１である場合、セーフティコントローラ１から取得した非常停止ボタン３１の出力が閉接点であると、ノーマル状態であると推定する。反対に、情報処理装置５は、セーフティコントローラ１から取得した非常停止ボタン３１の出力が開接点であると、非ノーマル状態であると推定する。このｓ４にかかる処理は、制御部５１の状態推定部５１ａにおいて行われる。

情報処理装置５では、ｓ４の推定結果に基づく確認画面の生成が行われ、表示部５３が生成された確認画面を表示器５３ａに表示する（ｓ５）。図６は、ｓ５で表示器に表示される確認画面を示すである。図６（Ａ）は、デバイスコード０００１である非常停止ボタン３１が選択されており、その出力が閉接点であった場合の確認画面である。図６（Ｂ）は、デバイスコード０００１である非常停止ボタン３１が選択されており、その出力が開接点であった場合の確認画面である。

図６に示すように、表示器５３ａに表示された確認画面には、セーフティデバイスである非常停止ボタン３１の状態を示す画像と、セーフティデバイスの回路を含む配線図が含まれている。非常停止ボタン３１の状態を示す画像は、静止画像に限らず、アニメーション等の動画画像であってもよい。

また、情報処理装置５は、セーフティコントローラ１から取得している。この時点で選択されているセーフティデバイスの出力が変化すると（ｓ６）、ｓ４に戻って上記処理を繰り返す。したがって、作業者は、その時点で選択しているセーフティデバイスについて、誤配線や誤使用が生じているかどうかの確認を、選択しているセーフティデバイスの状態を、ノーマル状態から非ノーマル状態に変化させたり、逆に非ノーマル状態からノーマル状態に変化させたりする操作を行い、この操作に応じて表示器５３ａに表示されている確認画面のセーフティデバイスの状態が変化するかどうかを確認することによって行える。例えば、作業者は、非常停止ボタン３１を選択している場合、以下に示す（ａ）、（ｂ）の２つが確認できると、非常停止ボタン３１とセーフティコントローラ１との接続において、誤配線、および誤使用が生じていないと判断する。
（ａ）非常停止ボタン３１をノーマル状態から非ノーマル状態に変化させる操作を行ったときに、表示器５３ａに表示されている確認画面の非常停止ボタンの画像がノーマル状態から非ノーマル状態に変化した。
（ｂ）非常停止ボタン３１を非ノーマル状態からノーマル状態に変化させる操作を行ったときに、表示器５３ａに表示されている確認画面の非常停止ボタンの画像が非ノーマル状態からノーマル状態に変化した。

なお、（ａ）、（ｂ）の一方のみの確認で、その時点で選択しているセーフティデバイスについて、誤配線や誤使用が生じているかどうかを判断してもよいが、信頼性の観点から（ａ）、（ｂ）の両方の確認で、誤配線や誤使用が生じているかどうかを判断するのがよい。

また、情報処理装置５は、セーフティデバイスの選択を新たに受け付けると（ｓ７）、ｓ２に戻って記処理を繰り返す。したがって、配線チェックを行っている作業者は、セーフティデバイス群３に属するセーフティデバイスを順番に選択することで、各セーフティデバイスの配線ミス、およびセーフティデバイスの不良を確認できる。

さらに、情報処理装置５は、配線チェックにかかる作業の完了にかかる入力操作を受け付けると（ｓ８）、本処理を終了する。

なお、ｓ６、ｓ７、ｓ８にかかる判定の順番は、どのような順番で行われてもよい。

したがって、作業者は、セーフティデバイス群３に属する個々のセーフティデバイスと、セーフティコントローラ１との接続が適正であるかどうかを確認する配線チェックを簡単に行え、チェックミスも抑えられる。

また、情報処理装置５は、図７に示す処理を実行する構成としてもよい。情報処理装置５は、セーフティデバイス群３に属するセーフティデバイスの中で、出力が変化したセーフティデバイスがあると（ｓ１１）、そのセーフティデバイスについて、特性情報を読み出す（ｓ１２）。ｓ１２は、上述したｓ２と同じ処理である。

情報処理装置５は、ｓ１２で読み出した特性情報と、今回変化したセーフティデバイスの出力と、を用いてセーフティデバイスの状態（ノーマル状態、または非ノーマル状態）を推定する（ｓ１３）。ｓ１３は、上述したｓ４と同じ処理である。情報処理装置５は、ｓ１３における推定結果に基づく確認画面を生成し、表示器５３ａに表示し（ｓ１４）、ｓ１１に戻る。ｓ１４は、上述したｓ５と同じ処理である。

このようにすれば、作業者は、例えば、非常停止ボタン３１の配線をチェックする場合に、この非常停止ボタン３１を操作することによって表示された確認画面を確認することによって、配線ミス、およびセーフティデバイスの不良を確認できる。すなわち、作業者が、配線チェックを行うセーフティデバイスを選択する操作を不要にできる。

また、上記の例では、セーフティデバイス群３は、セーフティコントローラ１のセーフティデバイス接続Ｉ／Ｆ１２に接続されている構成であるとしたが、図８に示すように、ネットワークに接続されている構成であってもよい。この場合、情報処理装置５は、セーフティデバイスの出力を、上記の例と同様にセーフティコントローラ１から取得してもよいし、当該セーフティデバイスからネットワークを介して直接取得してもよい。

なお、図８に示す構成であっても、セーフティコントローラ１は、セーフティデバイス群３に属するセーフティデバイスのそれぞれの出力を取得し、ラインにおける作業者の安全が確保されている状態であるかどうかを判断する。セーフティコントローラ１は、この断結果に応じてこのＦＡシステムを制御する。

１…セーフティコントローラ
２…マシンコントローラ
３…セーフティデバイス群
４…ライン機器群
５…情報処理装置
１１…制御部
１２…セーフティデバイス接続インタフェース
１３…ライン機器接続インタフェース
１４…ネットワーク接続インタフェース
３１…非常停止ボタン
３２…セーフティライトカーテン
３３…セーフティマット
５１…制御部
５１ａ…状態推定部
５２…特性情報記憶部
５３…表示部
５３ａ…表示器
５４…操作部
５５…ネットワーク接続部

Claims (6)

1. セーフティコントローラと、セーフティデバイスとの接続チェックに用いる配線チェック装置であって、
   前記セーフティデバイスの状態と出力の関係と、前記セーフティデバイスの状態別に、その状態時における当該セーフティデバイスの画像と、を含む特性情報を記憶する特性情報記憶部と、
   前記セーフティデバイスの出力を取得し、このセーフティデバイスの状態を前記特性情報に基づいて推定する状態推定部と、
   前記状態推定部が推定した状態時における前記セーフティデバイスの画像を含む確認画面を表示器に表示する表示部と、を備えた配線チェック装置。
2. 前記表示部は、前記状態推定部が推定した状態時における前記セーフティデバイスの画像、および前記セーフティデバイスにかかる回路を含む配線図を示す画像を含む前記確認画面を表示器に表示する、請求項１に記載の配線チェック装置。
3. 前記セーフティデバイスを選択するデバイス選択部を備え、
   前記状態推定部は、前記デバイス選択部において選択された前記セーフティデバイスの状態を推定する、請求項１、または２に記載の配線チェック装置。
4. 前記状態推定部は、出力が変化した前記セーフティデバイスの状態を推定する、請求項１〜３のいずれかに記載の配線チェック装置。
5. セーフティコントローラと、セーフティデバイスとの接続をチェックする配線チェック方法であって、
   前記セーフティデバイスの状態と出力の関係と、前記セーフティデバイスの状態別に、その状態時における当該セーフティデバイスの画像と、を含む特性情報が特性情報記憶部に記憶され、
   前記セーフティデバイスの出力を取得し、このセーフティデバイスの状態を前記特性情報に基づいて推定する状態推定ステップと、
   前記状態推定ステップで推定した状態時における前記セーフティデバイスの画像を含む確認画面を表示器に表示させる表示ステップと、をコンピュータが実行する配線チェック方法。
6. セーフティコントローラと、セーフティデバイスとの接続をチェックするための配線チェックプログラムであって、
   前記セーフティデバイスの状態と出力の関係と、前記セーフティデバイスの状態別に、その状態時における当該セーフティデバイスの画像と、を含む特性情報が特性情報記憶部に記憶され、
   前記セーフティデバイスの出力を取得し、このセーフティデバイスの状態を前記特性情報に基づいて推定する状態推定ステップと、
   前記状態推定ステップで推定した状態時における前記セーフティデバイスの画像を含む確認画面を表示器に表示させる表示ステップと、をコンピュータに実行させる配線チェックプログラム。

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