JP7135548B2 - 電源監視装置及び電源監視方法 - Google Patents
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Description
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて順に説明する。図1は、以降に説明する電源監視装置を適用した制御モジュール122を有するPLC100の外観の例を示している。図1の例に示すPLC100は、ベースユニット110、電源モジュール121、制御モジュール122、通信モジュール123、入力モジュール124、出力モジュール125を有している。
図2は、制御モジュール122に設けられた電源監視装置1の回路ブロック図を示している。電源監視装置1は、2重系で構成された第1制御手段15(第1CPU)と第2制御手段25(第2CPU)、及び周辺回路31、への電力の供給と遮断を行う。なお、第1制御手段15へ電力の供給と遮断を行う電源供給・遮断手段と、第2制御手段25への電力の供給と遮断を行う電源供給・遮断手段とを共通にした場合、遮断の自己診断時には第1制御手段15と第2制御手段25がともに停止してしまうので、遮断の自己診断ができない。そこで、第1電源供給・遮断手段10と第2電源供給・遮断手段20とを2重系で構成し、第1制御手段15へは第1電源供給・遮断手段10から電力の供給と遮断を行い、第2制御手段25へは第2電源供給・遮断手段20から電力の供給と遮断を行う。さらに、第1電源供給・遮断手段10の自己診断の際には第2制御手段25から行い、第2電源供給・遮断手段20の自己診断の際には第1制御手段15から行う。
第1電源供給・遮断手段10は、第1前段切替回路11と、第1後段切替回路12と、第1監視回路13と、第1状態モニタ回路14と、を有している。第1制御手段15と第2制御手段25は2重系で構成され、第1制御手段15に電力を供給する第1電源供給・遮断手段10と、第2制御手段25に電力を供給する第2電源供給・遮断手段20と、が2重系で構成されている。
第2電源供給・遮断手段20は、第2前段切替回路21と、第2後段切替回路22と、第2監視回路23と、第2状態モニタ回路24と、を有している。第1制御手段15と第2制御手段25は2重系で構成され、第1制御手段15に電力を供給する第1電源供給・遮断手段10と、第2制御手段25に電力を供給する第2電源供給・遮断手段20と、が2重系で構成されている。
図2に示す周辺回路31は、機能安全の対象外となる一般回路であり、例えば、第1制御手段15及び第2制御手段25がモジュールコネクタ122Cを介して他のモジュール(入力モジュール124等)と情報の送受信を行うための通信回路や、ログ情報を記憶するFlashメモリ等がある。
なお、第1電源供給経路K1a、K1b、K1cから電力が供給されるデバイスと、第2電源供給経路K2a、K2b、K2cから電力が供給されるデバイスと、が直接接続される経路中には、入力側と出力側との間で電気的に絶縁しながら信号を伝達するフォトデバイスが設けられている。フォトデバイスは、例えばフォトカプラであり、第1電源供給経路の側のデバイスから第2電源供給経路へと電流が回り込むこと、及び第2電源供給経路の側のデバイスから第1電源供給経路へと電流が回り込むこと、及びその他の電流の回り込み等を防止する。
次に図3~図5を用いて、第1制御手段15と第2制御手段25による、第1電源供給・遮断手段10と第2電源供給・遮断手段20と、の自己診断(検査)の処理手順について説明する。第1電源供給・遮断手段10の自己診断(検査)の際は、第1電源供給・遮断手段10を遮断状態にする必要があり、その際は第1制御手段15に電力が供給されなくなるので、第2制御手段25を用いて自己診断する。同様に、第1電源供給・遮断手段20の自己診断(検査)の際は、第2電源供給・遮断手段20を遮断状態にする必要があり、その際は第2制御手段25に電力が供給されなくなるので、第1制御手段15を用いて自己診断する。第1制御手段15は、電源が投入されると図3のステップS110に処理を進める。また第2制御手段25は、電源が投入されると図3のステップS210に処理を進める。以下、第1制御手段15の各ステップを説明した後、第2制御手段25の各ステップを説明する。
ステップS110にて第1制御手段15は、イニシャル処理を実行してステップS115に処理を進める。イニシャル処理としては、例えば、第2制御手段25との通信の種類と速度の設定や、基準電圧設定回路21aへの接続要求信号の出力等がある。
ステップS210にて第2制御手段25は、イニシャル処理を実行してステップS215に処理を進める。イニシャル処理としては、例えば、第1制御手段15との通信の種類と速度の設定や、基準電圧設定回路11aへの接続要求信号の出力等がある。
図4は、SA100、SB100の処理の詳細を示すフローチャートであり、まず、SA100の処理の詳細について説明する。SA100の処理は、図3における第1制御手段15のステップS140にて実行される処理であり、第1制御手段15から第2電源供給・遮断手段20を検査(自己診断)する処理である。第1制御手段15は、SA100の処理を実行する際、まずステップSA110に処理を進める。
次に、図4に示すSB100の処理の詳細について説明する。SB100の処理は、図3における第2制御手段25のステップS250にて実行される処理であり、第2制御手段25から第1電源供給・遮断手段10を検査(自己診断)する処理である。第2制御手段25は、SB100の処理を実行する際、まずステップSB110に処理を進める。
図5は、SA200、SB200の処理の詳細を示すフローチャートであり、まず、SA200の処理の詳細について説明する。SA200の処理は、図3における第1制御手段15のステップS160にて実行される処理であり、第2制御手段25が第1電源供給・遮断手段10を検査(自己診断)している間、待っている処理である。第1制御手段15は、SA200の処理を実行する際、まずステップSA210に処理を進める。
次に、図5に示すSB200の処理の詳細について説明する。SB200の処理は、図3における第2制御手段25のステップS240にて実行される処理であり、第1制御手段15が第2電源供給・遮断手段20を検査(自己診断)している間、待っている処理である。第2制御手段25は、SB200の処理を実行する際、まずステップSB210に処理を進める。
図7は、第1電源供給・遮断手段10が遮断状態、第2電源供給・遮断手段20が接続状態、の場合における、電源からの電流の流れを太点線で示している。この場合、第1電源供給・遮断手段10が遮断状態であるので、スイッチングデバイス11cが開放状態とされ、ダイオード11xが電流の流れに対して逆方向となるので、電源供給端子S1から第1電源供給経路K1aへと流れ込んだ電流は、ダイオード11xで止められ、第1電源供給経路K1bへと流れ込まない。また、第2電源供給・遮断手段20が接続状態であるので、スイッチングデバイス21c、22c、22dが短絡状態とされており、電源供給端子S1から第2電源供給経路K2aへと流れ込んだ電流は、第2電源供給経路K2bを経由して第2制御手段25に到達し、第2電源供給経路K2b、共通電源経路K2d、K3aを経由して周辺回路31に到達する。なお、共通電源経路K2d、K1dを経由してきた電流は、スイッチングデバイス12dが開放状態、かつ、ダイオード12yが電流の流れに対して逆方向であるので、ダイオード12yで止められ、第1電源供給経路K1bには流れ込まない。
10 第1電源供給・遮断手段
11 第1前段切替回路
11a、12a 基準電圧設定回路
11b、12b 電源監視回路
11c、12c、12d スイッチングデバイス
11p、12p、14p、21p、22p、24p フォトデバイス
12 第1後段切替回路
12e 電源遮断保持回路
13 第1監視回路
14 第1状態モニタ回路
15 第1制御手段
20 第2電源供給・遮断手段
21 第2前段切替回路
21a、22a 基準電圧設定回路
21b、22b 電源監視回路
21c、22c、22d スイッチングデバイス
22 第2後段切替回路
22e 電源遮断保持回路
23 第2監視回路
24 第2状態モニタ回路
25 第2制御手段
31 周辺回路
100 PLC
110 ベースユニット
114A~114H 第1取付孔
115A~115H 第2取付孔
116A~116H スロットコネクタ
121 電源モジュール
122 制御モジュール
122C モジュールコネクタ
123 通信モジュール
124 入力モジュール
125 出力モジュール
K1a、K1b、K1c 第1電源供給経路
K2a、K2b、K2c 第2電源供給経路
K1d、K2d、K3a 共通電源経路
K11、K13、K14、K21、K23、K24 経路
S1 電源供給端子
S12 通信回路
S13、S23 回路
P1a 第1制御手段用端子
P1b 第1周辺用端子
P2a 第2制御手段用端子
P2b 第2周辺用端子
Claims (10)
- 第1電源供給経路を介して電源からの電力が供給される第1制御手段と、
第2電源供給経路を介して前記電源からの電力が供給される第2制御手段と、
前記電源から前記第1制御手段への前記第1電源供給経路を、前記電源から供給される電力に応じて接続状態と遮断状態とに切り替え可能な第1電源供給・遮断手段と、
前記電源から前記第2制御手段への前記第2電源供給経路を、前記電源から供給される電力に応じて接続状態と遮断状態とに切り替え可能な第2電源供給・遮断手段と、
を有する電源監視装置であって、
前記第1制御手段は、前記電源が投入された際、前記第2電源供給・遮断手段の前記接続状態と前記遮断状態の切り替えを検査し、
前記第2制御手段は、前記電源が投入された際、前記第1電源供給・遮断手段の前記接続状態と前記遮断状態の切り替えを検査する、
電源監視装置。 - 請求項1に記載の電源監視装置であって、
前記第1制御手段と前記第2制御手段には、互いに情報の送受信を可能とする通信回路が接続されており、
前記第1制御手段は、
起動された際、前記第2制御手段と情報の送受信を行って、今回の起動が、前記電源の投入による起動か、前記第1電源供給・遮断手段の検査による起動か、を区別可能であり、
前記電源の投入による起動の場合では、前記第2電源供給・遮断手段を検査し、前記第2電源供給・遮断手段の検査結果が正常であった場合は前記第2制御手段を再起動した後、前記第2制御手段からの検査結果の要求を受信すると検査結果を送信して、前記第2制御手段からの前記第1電源供給・遮断手段の検査を待ち、
前記第1電源供給・遮断手段の検査による起動の場合では、前記第2制御手段に前記第1電源供給・遮断手段の検査結果の要求を送信して検査結果を受信し、受信した検査結果が正常であった場合は、前記第1制御手段の正常時用として用意された制御である第1正常時用制御に移行し、
前記第2制御手段は、
起動された際、前記第1制御手段と情報の送受信を行って、今回の起動が、前記電源の投入による起動か、前記第2電源供給・遮断手段の検査による起動か、を区別可能であり、
前記電源の投入による起動の場合では、前記第1制御手段からの前記第2電源供給・遮断手段の検査を待ち、
前記第2電源供給・遮断手段の検査による起動の場合では、前記第1制御手段に前記第2電源供給・遮断手段の検査結果の要求を送信して検査結果を受信し、受信した検査結果が正常であった場合は前記第1電源供給・遮断手段を検査し、前記第1電源供給・遮断手段の検査結果が正常であった場合は前記第1制御手段を再起動した後、前記第1制御手段からの検査結果の要求を受信すると検査結果を送信して、前記第2制御手段の正常時用として用意された制御である第2正常時用制御に移行する、
電源監視装置。 - 請求項2に記載の電源監視装置であって、
前記第1電源供給・遮断手段は、
前記第1電源供給経路における前記電源の側に設けられて、前記電源から供給される電圧または前記第2制御手段からの制御信号に応じて、前記接続状態と前記遮断状態のいずれかに切り替えられる第1前段切替回路と、
前記第1電源供給経路における前記第1制御手段の側に設けられて、前記接続状態と前記遮断状態のいずれかに切り替えられる第1後段切替回路と、
前記第1制御手段の動作を監視して前記第1制御手段の動作が異常であると判定した場合に前記第1後段切替回路を前記接続状態から前記遮断状態に切り替える第1監視回路と、
前記第1後段切替回路から前記第1制御手段へ電力が供給されているか否かを前記第2制御手段にてモニタ可能とする第1状態モニタ回路と、
を有し、
前記第2電源供給・遮断手段は、
前記第2電源供給経路における前記電源の側に設けられて、前記電源から供給される電圧または前記第1制御手段からの制御信号に応じて、前記接続状態と前記遮断状態のいずれかに切り替えられる第2前段切替回路と、
前記第2電源供給経路における前記第2制御手段の側に設けられて、前記接続状態と前記遮断状態のいずれかに切り替えられる第2後段切替回路と、
前記第2制御手段の動作を監視して前記第2制御手段の動作が異常であると判定した場合に前記第2後段切替回路を前記接続状態から前記遮断状態に切り替える第2監視回路と、
前記第2後段切替回路から前記第2制御手段へ電力が供給されているか否かを前記第1制御手段にてモニタ可能とする第2状態モニタ回路と、
を有する、
電源監視装置。 - 請求項3に記載の電源監視装置であって、
前記第1制御手段は、
前記第2電源供給・遮断手段の検査を行う際、
前記第2状態モニタ回路にて前記第2制御手段に電力が供給されていることを確認し、
前記第2制御手段に疑似異常要求情報を送信して前記第2制御手段の動作を疑似的に異常とさせることで前記第2監視回路を用いて前記第2後段切替回路を前記遮断状態に切り替えて前記第2状態モニタ回路にて前記第2制御手段に電力が供給されていないことを確認し、
前記第2前段切替回路を前記遮断状態にする制御信号を出力した後、前記第2前段切替回路を前記接続状態にする制御信号を出力して、前記第2状態モニタ回路にて前記第2制御手段に電力が供給されていることを確認することで前記第2電源供給・遮断手段が正常であると判定し、
前記第2制御手段は、
前記第1電源供給・遮断手段の検査を行う際、
前記第1状態モニタ回路にて前記第1制御手段に電力が供給されていることを確認し、
前記第1制御手段に疑似異常要求情報を送信して前記第1制御手段の動作を疑似的に異常とさせることで前記第1監視回路を用いて前記第1後段切替回路を前記遮断状態に切り替えて前記第1状態モニタ回路にて前記第1制御手段に電力が供給されていないことを確認し、
前記第1前段切替回路を前記遮断状態にする制御信号を出力した後、前記第1前段切替回路を前記接続状態にする制御信号を出力して、前記第1状態モニタ回路にて前記第1制御手段に電力が供給されていることを確認することで前記第1電源供給・遮断手段が正常であると判定する、
電源監視装置。 - 請求項3または4に記載の電源監視装置であって、
前記第1状態モニタ回路から前記第2制御手段までの経路中と、
前記第2状態モニタ回路から前記第1制御手段までの経路中と、
前記第1制御手段から前記第2前段切替回路までの経路中と、
前記第2制御手段から前記第1前段切替回路までの経路中と、
前記第1監視回路から前記第1後段切替回路までの経路中と、
前記第2監視回路から前記第2後段切替回路までの経路中と、には、
入力側と出力側との間で電気的に絶縁しながら信号を伝達するフォトデバイスが設けられている、
電源監視装置。 - 請求項1~5のいずれか一項に記載の電源監視装置であって、
前記電源監視装置は、
前記第1電源供給・遮断手段または前記第2電源供給・遮断手段の少なくとも一方が前記接続状態である場合に、前記接続状態とされている側から、前記電源からの電力が供給される周辺回路を有している、
電源監視装置。 - 請求項3~5のいずれか一項に記載の電源監視装置であって、
前記電源監視装置は、
前記第1電源供給・遮断手段または前記第2電源供給・遮断手段の少なくとも一方が前記接続状態である場合に、前記接続状態とされている側から、前記電源からの電力が供給される周辺回路を有しており、
前記第1電源供給・遮断手段は、
前記第1制御手段に接続されて前記第1制御手段に電力を供給する第1制御手段用端子と、前記周辺回路に接続されて前記周辺回路に電力を供給する第1周辺用端子と、を有しており、
前記第1制御手段用端子と前記第1周辺用端子は、
前記第1電源供給・遮断手段が前記接続状態の場合、導通状態とされて、いずれの端子も前記第1前段切替回路から電力が供給された状態となり、
前記第1電源供給・遮断手段が前記遮断状態の場合、前記第1制御手段用端子から前記第1周辺用端子に向かう方向のみ電流が流れるように接続された状態となり、いずれの端子も前記第1前段切替回路から電力が供給されていない状態となり、
前記第2電源供給・遮断手段は、
前記第2制御手段に接続されて前記第2制御手段に電力を供給する第2制御手段用端子と、前記周辺回路に接続されて前記周辺回路に電力を供給する第2周辺用端子と、を有しており、
前記第2制御手段用端子と前記第2周辺用端子は、
前記第2電源供給・遮断手段が前記接続状態の場合、導通状態とされて、いずれの端子も前記第2前段切替回路から電力が供給された状態となり、
前記第2電源供給・遮断手段が前記遮断状態の場合、前記第2制御手段用端子から前記第2周辺用端子に向かう方向のみ電流が流れるように接続された状態となり、いずれの端子も前記第2前段切替回路から電力が供給されていない状態となる、
電源監視装置。 - 第1電源供給経路を介して電源からの電力が供給される第1制御手段と、
第2電源供給経路を介して前記電源からの電力が供給される第2制御手段と、
前記電源から前記第1制御手段への前記第1電源供給経路を、前記電源から供給される電力に応じて接続状態と遮断状態とに切り替え可能な第1電源供給・遮断手段と、
前記電源から前記第2制御手段への前記第2電源供給経路を、前記電源から供給される電力に応じて接続状態と遮断状態とに切り替え可能な第2電源供給・遮断手段と、
を用いた電源監視方法であって、
前記電源が投入された際、前記第1制御手段を用いて前記第2電源供給・遮断手段の前記接続状態と前記遮断状態の切り替えを検査させ、
前記電源が投入された際、前記第2制御手段を用いて前記第1電源供給・遮断手段の前記接続状態と前記遮断状態の切り替えを検査させる、
電源監視方法。 - 請求項8に記載の電源監視方法であって、
前記第1制御手段と前記第2制御手段には、互いに情報の送受信を可能とする通信回路が接続されており、
前記第1制御手段は、
起動された際、前記第2制御手段と情報の送受信を行って、今回の起動が、前記電源の投入による起動か、前記第1電源供給・遮断手段の検査による起動か、を区別する、第1起動区別ステップと、
前記電源の投入による起動の場合に、前記第2電源供給・遮断手段を検査し、前記第2電源供給・遮断手段の検査結果が正常であった場合は前記第2制御手段を再起動した後、前記第2制御手段からの検査結果の要求を受信すると検査結果を送信して、前記第2制御手段からの前記第1電源供給・遮断手段の検査を待つ、第1電源起動ステップと、
前記第1電源供給・遮断手段の検査による起動の場合に、前記第2制御手段に前記第1電源供給・遮断手段の検査結果の要求を送信して検査結果を受信し、受信した検査結果が正常であった場合は、前記第1制御手段の正常時用として用意された制御である第1正常時用制御に移行する、第1検査起動ステップと、
を有し、
前記第2制御手段は、
起動された際、前記第1制御手段と情報の送受信を行って、今回の起動が、前記電源の投入による起動か、前記第2電源供給・遮断手段の検査による起動か、を区別する、第2起動区別ステップと、
前記電源の投入による起動の場合に、前記第1制御手段からの前記第2電源供給・遮断手段の検査を待つ、第2電源起動ステップと、
前記第2電源供給・遮断手段の検査による起動の場合に、前記第1制御手段に前記第2電源供給・遮断手段の検査結果の要求を送信して検査結果を受信し、受信した検査結果が正常であった場合は前記第1電源供給・遮断手段を検査し、前記第1電源供給・遮断手段の検査結果が正常であった場合は前記第1制御手段を再起動した後、前記第1制御手段からの検査結果の要求を受信すると検査結果を送信して、前記第2制御手段の正常時用として用意された制御である第2正常時用制御に移行する、第2検査起動ステップと、
を有する、
電源監視方法。 - 請求項9に記載の電源監視方法であって、
前記第1電源供給・遮断手段は、
前記第1電源供給経路における前記電源の側に設けられて、前記電源から供給される電圧または前記第2制御手段からの制御信号に応じて、前記接続状態と前記遮断状態のいずれかに切り替えられる第1前段切替回路と、
前記第1電源供給経路における前記第1制御手段の側に設けられて、前記接続状態と前記遮断状態のいずれかに切り替えられる第1後段切替回路と、
前記第1制御手段の動作を監視して前記第1制御手段の動作が異常であると判定した場合に前記第1後段切替回路を前記接続状態から前記遮断状態に切り替える第1監視回路と、
前記第1後段切替回路から前記第1制御手段へ電力が供給されているか否かを前記第2制御手段にてモニタ可能とする第1状態モニタ回路と、
を有し、
前記第2電源供給・遮断手段は、
前記第2電源供給経路における前記電源の側に設けられて、前記電源から供給される電圧または前記第1制御手段からの制御信号に応じて、前記接続状態と前記遮断状態のいずれかに切り替えられる第2前段切替回路と、
前記第2電源供給経路における前記第2制御手段の側に設けられて、前記接続状態と前記遮断状態のいずれかに切り替えられる第2後段切替回路と、
前記第2制御手段の動作を監視して前記第2制御手段の動作が異常であると判定した場合に前記第2後段切替回路を前記接続状態から前記遮断状態に切り替える第2監視回路と、
前記第2後段切替回路から前記第2制御手段へ電力が供給されているか否かを前記第1制御手段にてモニタ可能とする第2状態モニタ回路と、
を有しており、
前記第1制御手段は、
前記第2電源供給・遮断手段の検査を行う際、
前記第2状態モニタ回路にて前記第2制御手段に電力が供給されていることを確認した後、前記第2制御手段に疑似異常要求情報を送信して前記第2制御手段の動作を疑似的に異常とさせることで前記第2監視回路を用いて前記第2後段切替回路を前記遮断状態に切り替えて前記第2状態モニタ回路にて前記第2制御手段に電力が供給されていないことを確認する、第2後段切替回路検査ステップと、
前記第2前段切替回路を前記遮断状態にする制御信号を出力した後、前記第2前段切替回路を前記接続状態にする制御信号を出力して、前記第2状態モニタ回路にて前記第2制御手段に電力が供給されていることを確認する、第2前段切替回路検査ステップと、
を有し、
前記第2制御手段は、
前記第1電源供給・遮断手段の検査を行う際、
前記第1状態モニタ回路にて前記第1制御手段に電力が供給されていることを確認した後、前記第1制御手段に疑似異常要求情報を送信して前記第1制御手段の動作を疑似的に異常とさせることで前記第1監視回路を用いて前記第1後段切替回路を前記遮断状態に切り替えて前記第1状態モニタ回路にて前記第1制御手段に電力が供給されていないことを確認する、第1後段切替回路検査ステップと、
前記第1前段切替回路を前記遮断状態にする制御信号を出力した後、前記第1前段切替回路を前記接続状態にする制御信号を出力して、前記第1状態モニタ回路にて前記第1制御手段に電力が供給されていることを確認する第1前段切替回路検査ステップと、
を有する、
電源監視方法。
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