JP7490154B1 - 制御装置、制御システム及び制御方法 - Google Patents

Abstract

ＣＰＵユニット（１０）は、補助電源（１２）と、受電部（１１）と、記憶部（１４）と、主電源ユニット（２０）を含む複数の外部装置とＣＰＵユニット（１０）とのうち少なくとも１の装置に生じている異常を検知し、どの装置に異常が生じているかを示すデータを含む異常データを記憶部（１４）に保存する異常検知部（１０１）と、異常データに基づいて、どの装置に異常が生じているかを示す情報を報知部（１５）により報知する報知制御部（１０２）と、記憶部（１４）と報知制御部（１０２）とに電力を供給する給電部（１３）と、を備え、記憶部（１４）と報知制御部（１０２）とは、給電部（１３）により供給される電力に基づいて動作し、給電部（１４）は、受電部（１１）が主電源ユニット（２０）から電力を受電できているときには主電源ユニット（２０）からの電力を供給し、電力を受電できていないときには補助電源（１２）からの電力を供給する。

Description

本開示は、制御装置、制御システム及び制御方法に関する。

制御システムにおいて、異常対応時のメンテナンス作業を支援するために、異常が生じた箇所を示す技術が知られている。例えば特許文献１には、システム異常検出時に異常が発生した箇所を報知するプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ：Programmable Logic Controller）が開示されている。

特開２０１１－００８４９６号公報

ところで、異常対応時のメンテナンス作業は、主電源による装置への電力の供給が絶たれた状態で行われることがある。例えば、装置の点検時に感電防止、異常動作防止などのために主電源をオフにすることが考えられる。あるいは、主電源装置の故障により装置への電力供給が行われないことも考えられる。

特許文献１に記載の技術では、主電源による電力供給が絶たれたときに、異常が発生した箇所が報知されず、メンテナンス作業を十分に支援できないという問題がある。

本開示の目的は、上記の事情に鑑み、主電源による電力供給が絶たれたときにも、異常が生じた箇所を報知することができる制御装置等を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本開示に係る制御装置は、補助電源と、主電源装置から電力を受電する受電手段と、記憶手段と、主電源装置を含む複数の外部装置と制御装置とのうち少なくとも１の装置に生じている異常を検知し、異常に関するデータであってどの装置に異常が生じているかを示すデータを含む異常データを記憶手段に保存する異常検知手段と、記憶手段に保存された異常データに基づいて、どの装置に異常が生じているかを示す情報を第１報知手段により報知する報知制御手段と、記憶手段と報知制御手段とに電力を供給する給電手段と、を備える。記憶手段と報知制御手段とは、給電手段により供給される電力に基づいて動作する。給電手段は、受電手段が主電源装置から電力を受電できているときには主電源装置からの電力を供給し、受電手段が主電源装置から電力を受電できていないときには補助電源からの電力を供給する。制御装置は、プログラマブルロジックコントローラのＣＰＵ（Central Processing Unit）ユニットである。複数の外部装置はそれぞれ、プログラマブルロジックコントローラのユニットであってＣＰＵユニットにより管理されるユニットである。

本開示によれば、主電源による電力供給が絶たれたときにも、異常が生じた箇所を報知することができる。

本開示の実施の形態１に係る制御システムの全体構成を示す図 本開示の実施の形態１に係るＣＰＵユニットによる給電の動作の一例を示すフローチャート 本開示の実施の形態２に係る制御システムの全体構成を示す図

以下、図面を参照しながら、本開示の実施の形態に係る制御システムを説明する。各図面においては、同一又は同等の部分に同一の符号を付す。

（実施の形態１）
図１を参照しながら、実施の形態１に係る制御システム１を説明する。なお、図１における太破線矢印は電力供給線の接続関係及び電力の流れを示し、細破線は通信線の接続関係を示す。

制御システム１は、各種ユニットを含むプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）により実現される制御システムである。制御システム１は、図示しないセンサ、アクチュエータなどを制御する。制御システム１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）ユニット１０と主電源ユニット２０と１以上の拡張ユニット３０とを備える。主電源ユニット２０は、ＣＰＵユニット１０と拡張ユニット３０とに電力を供給する。ＣＰＵユニット１０は、主電源ユニット２０及び拡張ユニット３０に通信可能に接続されている。ＣＰＵユニット１０と主電源ユニット２０と拡張ユニット３０とによりＰＬＣが構築されている。制御システム１は、本開示に係る制御システムの一例である。

ＣＰＵユニット１０は、ＰＬＣとしての制御システム１を統括制御するユニットである。ＣＰＵユニット１０は、通常時には主電源ユニット２０から供給される電力により動作する。ＣＰＵユニット１０は、プログラムを実行して拡張ユニット３０と通信し、図示しないセンサから得られたセンサ値の取得、図示しないアクチュエータの制御などを行う。

ＣＰＵユニット１０は、主電源ユニット２０及び拡張ユニット３０と通信し、主電源ユニット２０及び拡張ユニット３０の異常を検知する。ＣＰＵユニット１０は、主電源ユニット２０及び拡張ユニット３０の異常を検知すると、異常に関する情報をユーザに報知する。異常に関する情報は、少なくともどのユニットに異常があるかを示す情報を含む。また、この報知は、主電源ユニット２０からの電力供給が絶たれた状態であっても行われる。ＣＰＵユニット１０の機能的構成及び異常検知、報知等の詳細については後述する。ＣＰＵユニット１０は、本開示に係る制御装置の一例である。

主電源ユニット２０は、ＣＰＵユニット１０及び拡張ユニット３０に電力を供給する。主電源ユニット２０はＣＰＵユニット１０に通信可能に接続されている。通信により、ＣＰＵユニット１０は主電源ユニット２０の異常を検知できる。主電源ユニット２０による電力供給は、ユーザにより適宜停止することができる。例えばユーザがメンテナンス作業の際に、感電防止、異常動作防止等のために主電源ユニット２０に設けられた図示しない電源スイッチをオフにすることにより、主電源ユニット２０による電力供給を停止できる。主電源ユニット２０は、本開示に係る主電源装置及び外部装置の一例である。

拡張ユニット３０は、主電源ユニット２０から供給される電力により動作する。拡張ユニット３０はＣＰＵユニット１０に通信可能に接続されている。拡張ユニット３０は、ＣＰＵユニット１０の制御に基づいて動作する。また、通信により、ＣＰＵユニット１０は拡張ユニット３０の異常を検知できる。拡張ユニット３０は、入出力ユニット、ネットワーク通信ユニットなどのユニットである。拡張ユニット３０は、本開示に係る外部装置の一例である。

次に、ＣＰＵユニット１０の機能的構成について説明する。ＣＰＵユニット１０は、受電部１１と補助電源１２と給電部１３と記憶部１４と報知部１５と制御部１００とを備える。

受電部１１は、主電源ユニット２０が供給する電力を受電する。受電部１１は、受電した電力を給電部１３へ供給する。受電部１１が主電源ユニット２０から電力を受電できていないとき、当然受電部１１から給電部１３への電力の供給も停止する。例えば主電源ユニット２０に異常が生じて電力供給が絶たれたとき、あるいは主電源ユニット２０の電源スイッチがオフとなっているとき、受電部１１から給電部１３への電力供給は停止する。受電部１１は、本開示に係る受電手段の一例である。

補助電源１２は、図示しない乾電池、充電池、スーパーキャパシタなどの電力供給源を備える。補助電源は、電力供給源により得られる電力を給電部１３へ供給する。補助電源１２は、本開示に係る補助電源の一例である。

給電部１３は、記憶部１４、報知部１５及び制御部１００に電力を供給する。給電部１３は、受電部１１からの電力供給があるとき、つまり受電部１１が主電源ユニット２０から電力を受電できているときには、受電部１１からの電力を記憶部１４、報知部１５及び制御部１００に供給する。給電部１３は、受電部１１からの電力供給がないとき、つまり受電部１１が主電源ユニット２０から電力を受電できていないときには、補助電源１２からの電力を記憶部１４、報知部１５及び制御部１００に供給する。つまり、給電部１３は、受電部１１が主電源ユニット２０から電力を受電できているか否かに応じて、記憶部１４、報知部１５及び制御部１００に電力を供給するための電力供給源を切り替える。給電部１３は、本開示に係る給電手段の一例である。

記憶部１４は、後述の異常検知部１０１が作成する異常データを保存する。記憶部１４は、給電部１３から供給される電力により動作する。記憶部１４は、例えばフラッシュメモリにより実現される。記憶部１４は、本開示に係る記憶手段の一例である。

報知部１５は、後述の報知制御部１０２による報知に基づいて、制御システム１に生じている異常に関する情報をユーザに報知する。報知部１５は特に、どのユニットに異常が生じているかを示す情報を報知する。報知部１５は、給電部１３から供給される電力により動作する。報知部１５は、例えば異常に関する情報を画像にて表示可能なディスプレイである。あるいは、報知部１５は、異常の発生したユニット及び異常の種類を示す複数個のランプであってもよい。あるいは、報知部１５は、異常に関する情報を音声にて報知可能なスピーカであってもよい。報知部１５は、本開示に係る第１報知手段の一例である。

制御部１００は、ＣＰＵユニット１０を統括制御する。ＣＰＵユニット１０は、給電部１３から供給される電力により動作する。ＣＰＵユニット１０は、異常検知部１０１及び報知制御部１０２を備える。

異常検知部１０１は、主電源ユニット２０及び拡張ユニット３０と通信し、主電源ユニット２０及び拡張ユニット３０の異常を検知する。異常検知部１０１は、ＣＰＵユニット１０自身の異常も検知する。異常検知部１０１は、主電源ユニット２０、拡張ユニット３０及びＣＰＵユニット１０の異常を検知したとき、異常に関するデータである異常データを作成して記憶部１４に保存する。異常データは、少なくともどのユニットに異常が生じているかを示すデータを含む。異常検知部１０１は、給電部１３から供給される電力により動作する。異常検知部１０１は、本開示に係る異常検知手段の一例である。

異常検知部１０１は、例えば、主電源ユニット２０及び１以上の拡張ユニット３０のうち１のユニットと通信できなくなったとき、当該通信できなくなったユニットに通信に関する異常があることを検知する。このとき、異常検知部１０１は、当該通信できなくなったユニットに異常が生じていることを示すデータを含む異常データを作成して記憶部１４に保存する。このほか、例えば異常検知部１０１は、各ユニットと診断用の通信を行い、診断結果に異常があるか否かに基づいて異常を検知してもよい。また、異常検知部１０１は、例えば、ＣＰＵユニット１０の一部の回路から発せられるべき信号が途絶えたとき、当該回路に異常があることを検知する。このとき、異常検知部１０１は、当該回路に異常が生じていることを示すデータを含む異常データを作成して記憶部１４に保存する。

なお、異常検知部１０１は、異常を特に検知せず、かつ記憶部１４に過去の異常データが保存されているときには、当該異常データを削除する。

報知制御部１０２は、記憶部１４に保存された異常データを参照し、異常データに基づいて異常に関する情報を、報知部１５を制御することにより報知する。報知制御部１０２は特に、どのユニットに異常が生じているかを示す情報を報知部１５により報知する。報知制御部１０２は、給電部１３から供給される電力により動作する。報知制御部１０２は、本開示に係る報知制御手段の一例である。

なお、報知制御部１０２は、記憶部１４に異常データが保存されていないときには、特段報知を行わない。これにより、異常が検知されていないときには、ＣＰＵユニット１０からは何ら報知が行われないものとなる。

次に、図２を参照しながら、ＣＰＵユニット１０による給電の動作の一例を説明する。図２に示す動作は、ＣＰＵユニット１０が起動している間は実行され続ける。

ＣＰＵユニット１０の給電部１３は、受電部１１が主電源ユニット２０から受電できているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。これは上述のとおり、受電部１１から給電部１３に電力の供給があるか否かにより判定される。

主電源ユニット２０から受電できているとき（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、給電部１３は、受電部１１から受けた電力、つまり主電源ユニット２０からの電力を、記憶部１４、報知部１５及び制御部１００に供給する（ステップＳ１０２）。そしてステップＳ１０１からの動作が繰り返される。

主電源ユニット２０から受電できていないとき（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、給電部１３は、補助電源１２からの電力を、記憶部１４、報知部１５及び制御部１００に供給する（ステップＳ１０３）。そしてステップＳ１０１からの動作が繰り返される。

これらの動作により、主電源ユニット２０からの電力供給が絶たれているときであっても、補助電源１２からの電力により記憶部１４、報知部１５及び制御部１００が動作するので、異常検知部１０１により異常が検知されて異常データが記憶部１４に保存され、報知制御部１０２及び報知部１５により異常に関する情報、特にどのユニットに異常があるかを示す情報が報知される。つまり、ＣＰＵユニット１０は、主電源による電力供給が絶たれたときにも、異常が生じた箇所を報知できる。

（実施の形態２）
図３を参照しながら、実施の形態２に係る制御システム１を説明する。実施の形態２に係る制御システム１は、概ね図１に示す実施の形態１と同様であるが、ＣＰＵユニット１０が端末４０に通信可能に接続されている点が異なる。実施の形態２に係る制御システム１によれば、ＣＰＵユニット１０の報知部１５のみでなく端末４０によっても異常に関する情報を報知できる。

実施の形態２に係る制御部１００の報知制御部１０２は、異常に関する情報を通信により端末４０に出力することで、端末４０にて異常に関する情報を報知する。受電部１１が主電源ユニット２０から受電できているとき、給電部１３が主電源ユニット２０からの電力を制御部１００及び記憶部１４に供給するので、報知制御部１０２は、異常に関する情報を端末４０に出力することができる。また、受電部１１が主電源ユニット２０から受電できていないとき、給電部１３が補助電源１２からの電力を制御部１００及び記憶部１４に供給するので、報知制御部１０２は、同様に異常に関する情報を端末４０に出力することができる。

端末４０は、ＣＰＵユニット１０に通信可能に接続され、報知制御部１０２との通信に基づいて異常に関する情報をユーザに報知する。端末４０は、例えば産業用パーソナルコンピュータ、表示器、スマートフォンなどの端末装置である。端末４０は、本開示に係る第２報知手段の一例である。

（変形例）
各実施の形態において、制御システム１はＰＬＣにより実現されるものとしたが、制御システム１はＰＬＣ以外により実現されるものとしてもよい。例えば、制御システム１は、主電源装置からの電力供給を受ける１のマスタと、複数のスレーブとを含むマスタスレーブシステムであってもよい。この場合、当該マスタは本開示に係る制御装置の一例であり、当該スレーブ及び主電源装置は本開示に係る外部装置の一例である。

各実施の形態において、補助電源１２は内部に乾電池、充電池、スーパーキャパシタなどの電力供給源を備えるものとした。しかし、補助電源１２への電力供給源はＣＰＵユニット１０の外部にあってもよい。例えば図３に示す実施の形態２において、補助電源１２は端末４０を電力供給源とし、端末４０から電力の供給を受けてもよい。この場合、主電源ユニット２０からの電力供給が絶たれ、かつ端末４０がＣＰＵユニット１０に接続されていないときには異常に関する情報の報知がされないこととなるが、メンテナンス作業時に必ず端末４０をＣＰＵユニット１０に接続するという運用をするのであれば大きな問題とはならない。

各実施の形態において、ＣＰＵユニット１０の制御部１００は異常検知部１０１を含み、異常検知部１０１は給電部１３からの電力により動作をする。しかし、異常検知部１０１は、必ずしも給電部１３からの電力により動作をするものでなく、主電源ユニット２０から電力が供給されているときにのみ動作をするものであってもよい。この場合であっても、主電源ユニット２０から電力が供給されているときに異常データが保存されれば、その後に主電源ユニット２０からの電力供給が絶たれても、記憶部１４、報知部１５及び報知制御部１０２は補助電源１２からの電力により動作をするので、ＣＰＵユニット１０は異常に関する情報を報知できる。

各実施の形態において、ＣＰＵユニット１０の制御部１００の異常検知部１０１は、主電源ユニット２０、拡張ユニット３０及びＣＰＵユニット１０自身の異常を検知する。これに代えて、異常検知部１０１は、これらの各ユニットのうちの一部のユニットの異常のみを検知してもよい。例えば、異常検知部１０１は、ＣＰＵユニット１０自身の異常は検知しないものであってもよい。この場合、ＣＰＵユニット１０に異常が生じても報知されないこととなるが、例えばＣＰＵユニット１０に異常が生じたときには報知するまでもなくＣＰＵユニット１０に異常が生じたことがユーザにとって自明である場合にはこのような形態を採用しうる。また、例えば、異常検知部１０１は、ＣＰＵユニット１０自身の異常のみを検知するものであってもよい。

実施の形態２において、ＣＰＵユニット１０は報知部１５を備え、報知制御部１０２は報知部１５と端末４０との双方により異常に関する情報を報知した。これに代えて、ＣＰＵユニット１０は報知部１５を備えず、報知制御部１０２は端末４０のみにより異常に関する情報を報知してもよい。この場合、端末４０は本開示に係る第１報知手段の一例である。

各実施の形態において、ＣＰＵユニット１０の給電部１３は、主電源ユニット２０からの電力供給が絶たれているときには常に補助電源１２からの電力を記憶部１４、報知部１５及び制御部１００に供給する。しかし、給電部１３は、ユーザの設定に基づいて、主電源ユニット２０からの電力供給が絶たれているときに補助電源１２からの電力を供給するか供給しないかを切り替えてもよい。例えば、主電源ユニット２０の電源スイッチを長時間オフにすることが通常の運用でも行われるものである場合、補助電源１２の電力供給源に蓄積された電力が不必要に消費されてしまう可能性がある。そのため、ユーザの設定により切り替えが可能となると便利である。この切り替え設定は、例えばＣＰＵユニット１０にディップスイッチを設けてこのディップスイッチにより行われるものであってもよい。あるいは、図３に示す実施の形態２の場合においては、端末４０にエンジニアリングツールのプログラムをインストールし、当該エンジニアリングツールを介して設定するものであってもよい。

また、エンジニアリングツールを介してＣＰＵユニット１０の設定をするにあたり、電力供給の切り替え設定のみでなく、異常に関する情報としてどのような情報を報知するかを設定可能なものとしてもよい。例えば、異常が生じたユニットのみを示すように設定してもよいし、異常の内容を詳細に表示するように設定してもよい。

本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。

１ 制御システム、１０ ＣＰＵユニット、１１ 受電部、１２ 補助電源、１３ 給電部、１４ 記憶部、１５ 報知部、２０ 主電源ユニット、３０ 拡張ユニット、４０ 端末、１００ 制御部、１０１ 異常検知部、１０２ 報知制御部。

Claims (7)

1. 制御装置であって、
   補助電源と、
   主電源装置から電力を受電する受電手段と、
   記憶手段と、
   前記主電源装置を含む複数の外部装置と前記制御装置とのうち少なくとも１の装置に生じている異常を検知し、異常に関するデータであってどの装置に異常が生じているかを示すデータを含む異常データを前記記憶手段に保存する異常検知手段と、
   前記記憶手段に保存された前記異常データに基づいて、どの装置に異常が生じているかを示す情報を第１報知手段により報知する報知制御手段と、
   前記記憶手段と前記報知制御手段とに電力を供給する給電手段と、
   を備え、
   前記記憶手段と前記報知制御手段とは、前記給電手段により供給される電力に基づいて動作し、
   前記給電手段は、前記受電手段が前記主電源装置から電力を受電できているときには前記主電源装置からの電力を供給し、前記受電手段が前記主電源装置から電力を受電できていないときには前記補助電源からの電力を供給し、
   前記制御装置は、プログラマブルロジックコントローラのＣＰＵ（Central Processing Unit）ユニットであり、
   前記複数の外部装置はそれぞれ、前記プログラマブルロジックコントローラのユニットであって前記ＣＰＵユニットにより管理されるユニットである、
   制御装置。
2. 前記第１報知手段をさらに備え、
   前記給電手段はさらに、前記第１報知手段にも電力を供給する、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記報知制御手段はさらに、前記制御装置の外部の第２報知手段によっても報知する、
   請求項２に記載の制御装置。
4. 前記給電手段は、ユーザによる設定に基づいて、前記受電手段が前記主電源装置から電力を受電できていないときに前記補助電源からの電力を供給するか供給しないかを切り替える、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置と、前記複数の外部装置とを備える制御システム。
6. 請求項４に記載の制御装置と、前記複数の外部装置とを備える制御システム。
7. 制御装置の制御方法であって、
   前記制御装置は、
   補助電源と、
   主電源装置から電力を受電する受電手段と、
   記憶手段と、
   前記主電源装置を含む複数の外部装置と前記制御装置とのうち少なくとも１の装置に生じている異常を検知し、異常に関するデータであってどの装置に異常が生じているかを示すデータを含む異常データを前記記憶手段に保存する異常検知手段と、
   前記記憶手段に保存された前記異常データに基づいて、どの装置に異常が生じているかを示す情報を第１報知手段により報知する報知制御手段と、
   を備え、
   前記制御装置は、プログラマブルロジックコントローラのＣＰＵ（Central Processing Unit）ユニットであり、
   前記複数の外部装置はそれぞれ、前記プログラマブルロジックコントローラのユニットであって前記ＣＰＵユニットにより管理されるユニットであり、
   前記受電手段が前記主電源装置から電力を受電できているときには前記主電源装置からの電力を前記記憶手段と前記報知制御手段とに供給し、前記受電手段が前記主電源装置から電力を受電できていないときには前記補助電源からの電力を前記記憶手段と前記報知制御手段とに供給する、
   制御方法。

Images