JP7204057B1 - プログラマブルロジックコントローラ、cpuユニット、制御方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
(実施の形態1に係るPLC1について)
本開示の実施の形態1に係るPLC1は、図1に示すように、複数種類のユニットが装着されるベースユニット10を備える。また、PLC1は、装着されたベースユニット10を介して各ユニットに電力供給を行う電源ユニット20を備える。また、PLC1は、装着されたベースユニット10を介してFA(Factory Automation)制御を行うCPU(Central Processing Unit)ユニット30を備える。また、PLC1は、装着されたベースユニット10を介してCPUユニット30と外部の機器、設備との間における制御信号の入出力を行うI/O(Input / OutPut)ユニット40を備える。
CPUユニット30は、第1CPUユニット310、第2CPUユニット320、第3CPUユニット330、第4CPUユニット340を含む。CPUユニット30は、これら複数のCPUユニット310、320、330、340に制御を分散して行わせる所謂冗長マルチCPU構成である。すなわち、各CPUユニット310、320、330、340は、PLC1の全体の制御を行うメインコントローラになることなく、互いに独立して外部の機器、設備に関するFA制御を行っている。例えば、各CPUユニット310、320、330、340は、PLC1の全体の制御を行うことなく、上述したシーケンス制御、データ収集の制御、リモート監視の制御、安全制御のうちの何れかの制御を独立して別々に行っている。
図1に戻り、I/Oユニット40は、第1CPUユニット310と外部の機器、設備との間におけるシーケンス制御に関する制御信号の入出力を行う第1入出力ユニット410を含む。また、I/Oユニット40は、第2CPUユニット320と外部の機器、設備との間におけるデータ収集の制御に関する制御信号の入出力を行う第2入出力ユニット420を含む。また、I/Oユニット40は、第3CPUユニット330と外部の機器、設備との間におけるリモート監視の制御に関する制御信号の入出力を行う第3入出力ユニット430を含む。また、I/Oユニット40は、第4CPUユニット340と外部の機器、設備との間における安全制御に関する制御信号の入出力を行う第4入出力ユニット440を含む。また、I/Oユニット40は、全てCPUユニット310、320、330、340と外部の機器、設備との間におけるFA制御に関する制御信号の入出力を行う第5入出力ユニット450を含む。
図3に示すように、各CPUユニット310、320、330、340は、制御プログラム59に従って処理を実行する制御部51を備える。制御部51は、CPU(Central Processing Unit)を備える。制御部51は、制御プログラム59に従って、図2に示す、各入出力制御部311、321、331、341、各電圧低下検知部312、322、332、342、各リセット実行部315、325、335、345として機能する。
図2に戻り、第1入出力制御部311は、第1入出力ユニット410との制御信号の入出力を制御するとともに、第5入出力ユニット450との制御信号の入出力も制御する。
第1リセット信号取得部314は、第1CPUユニット310又は他のCPUユニット320、330、340から出力されたリセット信号を取得する。
第1リセット実行部315は、第1リセット信号取得部314がリセット信号を取得したときにリセット処理を実行し、第1CPUユニット310の動作を停止する。
この結果、電源ユニット20が故障した場合、全てのCPUユニット310、320、330、340が動作を停止し、全ての入出力ユニット410~450との制御信号の送受信が停止する。
この結果、第1切替スイッチ318において第2端子515と第3端子517とが接続されている場合、故障した第1CPUユニット310を含む全てのCPUユニット310、320、330、340が動作を停止し、全ての入出力ユニット410~450との制御信号の送受信が停止する。
この結果、第1切替スイッチ318において第1端子512と第3端子517とが接続されている場合、故障した第1CPUユニット310のみが動作を停止する一方、残りの各CPUユニット320、330、340が動作を一時停止せずに継続することができる。よって、故障した第1CPUユニット310と第1入出力ユニット410との制御信号の送受信のみが停止する一方、残りの各CPUユニット320、330、340と残りの各入出力ユニット420~450との制御信号の送受信が継続する。
このようにすることで、ユーザは、各切替スイッチ318、328、338、348を操作することで、各CPUユニット310、320、330、340に異常が発生する前に予め「運転停止モード」と「縮退運転モード」との何れのモードで運用するかを選択できる。
実施の形態1に係るPLC1では、異常が発生したCPUユニット310、320、330、340が残りの各CPUユニット310、320、330、340にリセット信号を出力するか否かを選択することで全体の運転を停止するか継続するかを選択可能としたが、これに限定されない。例えば、各CPUユニット310、320、330、340が定期的に互いの動作を確認し合い、他の各CPUユニット310、320、330、340の動作の確認ができないときに自身も動作を停止するか否かを選択することで全体の運転を停止するか継続するかを選択可能としてもよい。以下、図6~図9を参照して、実施の形態2に係る制御システム2について、詳細に説明する。なお、実施の形態2では、実施の形態1と異なる構成について説明し、実施の形態1と同一の構成については冗長であるため説明を省略する。
図6に示すように、本開示の実施の形態2に係る制御システム2は、PLC1、エンジニアリングツール600を備える。PLC1とエンジニアリングツール600とは、ネットワークの一例としてのインターネット700によって接続されている。
第1CPUユニット310は、図2に示す第1リセット信号出力制御部313に替えて、第1CPUユニット310が動作している旨を示す信号である動作確認信号を出力する出力部の一例としての図7に示す第1動作確認信号出力部363を含む。また、第1CPUユニット310は、図2に示す第1リセット信号取得部314に替えて他の各CPUユニット320、330、340から動作確認信号を取得する取得部の一例としての図7に示す第1動作確認信号取得部364を含む。また、第1CPUユニット310は、図2に示す第1出力選択部316に替えて第1CPUユニット310の動作を停止するか否かを選択する選択部及び動作停止選択部の一例としての図7に示す第1動作停止選択部366を含む。また、図7に示すように、第1CPUユニット310は、設定情報を取得する設定情報取得部の一例としての第1設定情報取得部367、設定情報を記憶する設定情報記憶部の一例としての第1設定情報記憶部368を含む。
エンジニアリングツール600は、例えば、エンジニアリングツール用のソフトウェアがインストールされたパーソナルコンピュータである。エンジニアリングツール600は、設定情報を生成する設定情報生成部610、設定情報を出力する設定情報出力部620を含む。
図3に戻り、実施の形態2に係る各CPUユニット310、320、330、340では、制御部51は、図7に示す、各動作停止選択部366、376、386、396として機能する。また、送受信部56は、各動作確認信号出力部363、373、383、393、各動作確認信号取得部364、374、384、394、各設定情報取得部367、377、387、397として機能する。また、外部記憶部53は、各設定情報記憶部368、378、388、398として機能する。
また、図示は省略するが、エンジニアリングツール600も各CPUユニット310、320、330、340と同様に、制御部51、主記憶部52、外部記憶部53、操作部54、送受信部56を備える。また、エンジニアリングツール600は、操作部54を介して入力された情報及び制御部51が出力した情報を表示する図示しない表示部を備える。表示部は、LCD(Liquid Crystal Display)、有機EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ等の表示装置を備える。
第1リセット実行部315は、第1電圧低下検知部312が内部電源の電圧低下を検知したとき、リセット処理を実行して第1CPUユニット310の動作を停止する。
第1動作確認信号出力部363は、予め定めた時間が経過する度に他の各CPUユニット320、330、340に動作確認信号を出力する。
第1動作確認信号取得部364は、他の各CPUユニット320、330、340から出力された動作確認信号を取得する。
第1設定情報取得部367は、エンジニアリングツール600から出力された設定情報を取得する。なお、このとき、第1CPUユニット310の制御部51は、取得した設定情報を第1設定情報記憶部368に記憶させる。
設定情報生成部610は、図示しない設定画面においてユーザが操作部54を用いて入力した情報に基づいて、設定情報を生成する。
設定情報出力部620は、設定情報生成部610が設定情報を生成したとき、設定情報をPLC1に出力する。
次に、フローチャートを用いて各CPUユニット310、320、330、340が動作確認信号に基づいて動作を停止するか否かを選択する制御について説明する。なお、上述したように、各CPUユニット310、320、330、340の構成については同様であるため、動作停止選択処理については、冗長な説明を省略するため、第1CPUユニット310の第1動作停止選択処理についてのみ説明し、残りの各CPUユニット320、330、340についての説明を省略する。第1CPUユニット310は、電源投入後に通常運転を開始すると、図9に示す第1動作停止選択処理の実行を開始する。
このようにすることで、ユーザは、エンジニアリングツール600によって各CPUユニット310、320、330、340に異常が発生する前に予め「運転停止モード」と「縮退運転モード」との何れのモードで運用するかを選択できる。
なお、上記実施の形態1、2に係るPLC1は、ベースユニット10に4台のCPUユニット310、320、330、340が装着されているが、ベースユニット10に装着されているCPUユニットの台数については2台以上である限りにおいてこれに限定されない、例えば、ベースユニット10に2台のCPUユニット310、320が装着されていてもよく、5台以上のCPUユニットが装着されていてもよい。
、386、396は、エンジニアリングツール600によって生成、出力された設定情報に基づいて各CPUユニット310が動作を停止するか否かを選択している。しかしながら、設定情報は、エンジニアリングツール600によって生成、出力された情報でなくてもよい。例えば、各CPUユニット310、320、330、340の外装部分にスイッチを設けて、ユーザによって操作された各スイッチのオン・オフの状態に基づいて各CPUユニット310、320、330、340の停止又は継続を示す設定情報を生成してもよい。
Claims (5)
- 第1CPUユニットと第2CPUユニットとが独立して制御の対象となる機器の制御を行うことが可能なプログラマブルロジックコントローラであって、
前記第1CPUユニットは、前記第1CPUユニットの内部電源の電圧低下が検知されない場合、前記第1CPUユニットの動作を確認するための動作確認信号を前記第2CPUユニットに出力する出力部を備え、
前記第2CPUユニットが前記動作確認信号を取得しない場合、前記第2CPUユニットの動作を停止させるか否かを選択する動作停止選択部と、
前記動作停止選択部が前記第2CPUユニットの動作を停止させることを選択した場合、前記第2CPUユニットの動作を停止させる一方、前記動作停止選択部が前記第2CPUユニットの動作を停止させないことを選択した場合、前記第2CPUユニットの動作を停止させない動作停止制御部と、
を備えるプログラマブルロジックコントローラ。 - 第1CPUユニットと第2CPUユニットとが独立して制御の対象となる機器の制御を行うことが可能なプログラマブルロジックコントローラであって、
前記第1CPUユニットの内部電源の電圧低下が検知された場合、前記第2CPUユニットの動作を停止させるための動作停止信号を前記第1CPUユニットから前記第2CPUユニットへ出力させるか否かを選択する出力選択部と、
前記出力選択部が前記動作停止信号を出力させることを選択した場合、前記第1CPUユニットに前記動作停止信号を出力させる一方、前記出力選択部が前記動作停止信号を出力させないことを選択した場合、前記第1CPUユニットに前記動作停止信号を出力させない出力制御部と、
を備え、
前記第1CPUユニットは、前記第1CPUユニットの内部電源の電圧低下が検知されない場合、前記第1CPUユニットの動作を確認するための動作確認信号を前記第2CPUユニットに出力する出力部を備え、
前記第2CPUユニットが前記動作確認信号を取得しない場合、前記第2CPUユニットの動作を停止させるか否かを選択する動作停止選択部と、
前記動作停止選択部が前記第2CPUユニットの動作を停止させることを選択した場合、前記第2CPUユニットの動作を停止させる一方、前記動作停止選択部が前記第2CPUユニットの動作を停止させないことを選択した場合、前記第2CPUユニットの動作を停止させない動作停止制御部と、
を更に備えるプログラマブルロジックコントローラ。 - プログラマブルロジックコントローラに装着されている他のCPUユニットとは独立して制御の対象となる機器の制御を行うことが可能なCPUユニットであって、
前記他のCPUユニットから前記他のCPUユニットの動作を確認するための動作確認信号を取得しなかった場合、前記CPUユニットの動作を停止させるか否かを選択する動作停止選択部と、
前記他のCPUユニットから前記動作確認信号を取得しなかった場合、前記動作停止選択部が前記CPUユニットの動作を停止させることを選択していれば前記CPUユニットの動作を停止させる一方、前記動作停止選択部が前記CPUユニットの動作を停止させないことを選択していれば前記CPUユニットの動作を停止させない動作停止制御部と、
を備えるCPUユニット。 - 第1CPUユニットと第2CPUユニットとが装着されているプログラマブルロジックコントローラの制御方法であって、
前記第1CPUユニットから前記第1CPUユニットの動作を確認するための動作確認信号を前記第2CPUユニットが取得しない場合、前記第2CPUユニットの動作を停止させるか否かを選択する動作停止選択ステップと、
前記動作停止選択ステップにおいて前記第2CPUユニットの動作を停止させることを選択した場合、前記第2CPUユニットの動作を停止させる一方、前記動作停止選択ステップにおいて前記第2CPUユニットの動作を停止させないことを選択した場合、前記第2CPUユニットの動作を停止させない動作停止制御ステップと、
を含む制御方法。 - 第1CPUユニットと第2CPUユニットとが装着されているプログラマブルロジックコントローラを、
前記第1CPUユニットから前記第1CPUユニットの動作を確認するための動作確認信号を前記第2CPUユニットが取得しない場合、前記第2CPUユニットの動作を停止させるか否かを選択する動作停止選択部、
前記動作停止選択部が前記第2CPUユニットの動作を停止させることを選択した場合、前記第2CPUユニットの動作を停止させる一方、前記動作停止選択部が前記第2CPUユニットの動作を停止させないことを選択した場合、前記第2CPUユニットの動作を停止させない動作停止制御部、
として機能させるプログラム。
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