JPH0798601A - 故障許容プログラマブルコントローラ - Google Patents
故障許容プログラマブルコントローラInfo
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- JPH0798601A JPH0798601A JP9346394A JP9346394A JPH0798601A JP H0798601 A JPH0798601 A JP H0798601A JP 9346394 A JP9346394 A JP 9346394A JP 9346394 A JP9346394 A JP 9346394A JP H0798601 A JPH0798601 A JP H0798601A
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
- G05B19/054—Input/output
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/10—Plc systems
- G05B2219/14—Plc safety
- G05B2219/14113—Fault tolerant objectives for equipment, controller
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/10—Plc systems
- G05B2219/14—Plc safety
- G05B2219/14135—Single plc, load between two I-O to plus and two I-O to ground
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
- G06F11/07—Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
- G06F11/16—Error detection or correction of the data by redundancy in hardware
- G06F11/20—Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using active fault-masking, e.g. by switching out faulty elements or by switching in spare elements
- G06F11/2015—Redundant power supplies
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 補助的な要素を必要とすることなしにＰＬＣ
と関連する負荷へ完全なる故障欠陥動作を与えるプログ
ラマブルロジックコントローラを提供する。 【構成】 プログラマブルロジックコントローラによっ
て遠隔的に制御される負荷とパワーライン導体との間に
冗長なモジュールが相互接続されている。コントローラ
内のサンプリングアルゴリズムが、継続して、モジュー
ルのいずれかにおける電気的故障の有無を継続して判別
し、且つモジュールを選択的に接続又は切断させて負荷
への動作パワーを維持する。
と関連する負荷へ完全なる故障欠陥動作を与えるプログ
ラマブルロジックコントローラを提供する。 【構成】 プログラマブルロジックコントローラによっ
て遠隔的に制御される負荷とパワーライン導体との間に
冗長なモジュールが相互接続されている。コントローラ
内のサンプリングアルゴリズムが、継続して、モジュー
ルのいずれかにおける電気的故障の有無を継続して判別
し、且つモジュールを選択的に接続又は切断させて負荷
への動作パワーを維持する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は処理制御の技術分野に関
するものであって、更に詳細には、故障許容プログラマ
ブルロジックコントローラ即ち書込可能論理制御器に関
するものである。
するものであって、更に詳細には、故障許容プログラマ
ブルロジックコントローラ即ち書込可能論理制御器に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】プログラマブルコントローラを使用する
処理制御においては、種々の処理センサから入力信号を
採取し且つその処理の被制御要素へ出力信号を供給す
る。従って、その処理は、格納されているプログラムと
センサによって報告される処理条件の関数として制御さ
れる。勿論、多数及び多様な処理に対してこのような制
御を行なうことが可能であり、例えば、産業上の処理、
コンベアシステム、及び化学的、石油及び冶金的プロセ
スの逐次的な動作は、全て、プログラマブルコントロー
ラによって効果的に制御することが可能である。
処理制御においては、種々の処理センサから入力信号を
採取し且つその処理の被制御要素へ出力信号を供給す
る。従って、その処理は、格納されているプログラムと
センサによって報告される処理条件の関数として制御さ
れる。勿論、多数及び多様な処理に対してこのような制
御を行なうことが可能であり、例えば、産業上の処理、
コンベアシステム、及び化学的、石油及び冶金的プロセ
スの逐次的な動作は、全て、プログラマブルコントロー
ラによって効果的に制御することが可能である。
【０００３】プログラマブルロジックコントローラ即ち
書込可能論理制御器（以下、「ＰＬＣ」と呼称する）
は、広い意味において格納されているプログラムを実行
するためのデータプロセサから構成される中央処理装置
（ＣＰＵ）と、プログラムを格納すると共に入力及び出
力のステータスに関するデータを格納するのに充分な寸
法を有するメモリユニットと、１個以上の電源とを有し
ている。更に、入力／出力モジュールが、中央処理装置
と入力装置及び制御下における処理の被制御要素との間
のインターフェースを与える。米国特許第４，２９３，
９２４号はこのような１つのモジュールについて記載し
ている。
書込可能論理制御器（以下、「ＰＬＣ」と呼称する）
は、広い意味において格納されているプログラムを実行
するためのデータプロセサから構成される中央処理装置
（ＣＰＵ）と、プログラムを格納すると共に入力及び出
力のステータスに関するデータを格納するのに充分な寸
法を有するメモリユニットと、１個以上の電源とを有し
ている。更に、入力／出力モジュールが、中央処理装置
と入力装置及び制御下における処理の被制御要素との間
のインターフェースを与える。米国特許第４，２９３，
９２４号はこのような１つのモジュールについて記載し
ている。
【０００４】このようなＰＬＣが例えば沖合石油掘削
機、医学的装置、原子核装置等の高感度の装置と共に使
用される場合には、ＰＬＣと関連するモジュールの何れ
かにおいて欠陥が発生した場合に、その関連する装置が
動作状態を維持することを確保するために補充的な回路
が必要である。いわゆる「故障許容」動作については、
米国特許第４，８６８，８２６号及び第４，９６７，３
４７号に記載されており、その場合には、故障許容動作
を与えるためにディスクリート即ち個別的な回路構成要
素が使用されている。米国特許第４，９２６，２８１号
は、同様の結果を達成するために、クローバスイッチに
よって相互接続された一対の冗長モジュール及び補充的
論理回路を使用することを記載している。
機、医学的装置、原子核装置等の高感度の装置と共に使
用される場合には、ＰＬＣと関連するモジュールの何れ
かにおいて欠陥が発生した場合に、その関連する装置が
動作状態を維持することを確保するために補充的な回路
が必要である。いわゆる「故障許容」動作については、
米国特許第４，８６８，８２６号及び第４，９６７，３
４７号に記載されており、その場合には、故障許容動作
を与えるためにディスクリート即ち個別的な回路構成要
素が使用されている。米国特許第４，９２６，２８１号
は、同様の結果を達成するために、クローバスイッチに
よって相互接続された一対の冗長モジュール及び補充的
論理回路を使用することを記載している。
【０００５】米国特許第４，７５２，８８６号は、モジ
ュールのうちのいずれかにおいて欠陥が発生した場合に
関連する負荷の動作性を確保するために、ＰＬＣと関連
するモジュールのオンラインテスト方法について記載し
ている。スタンダードな「市販品」の構成要素を使用し
ているので、このアプローチは実現する上で比較的廉価
である。
ュールのうちのいずれかにおいて欠陥が発生した場合に
関連する負荷の動作性を確保するために、ＰＬＣと関連
するモジュールのオンラインテスト方法について記載し
ている。スタンダードな「市販品」の構成要素を使用し
ているので、このアプローチは実現する上で比較的廉価
である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
とするところは、このような故障許容動作の従来技術に
おいて現在使用されている補充的構成要素及び関連する
カスタム化した回路を必要とすることなしに、ＰＬＣと
関連する負荷に対して完全な故障許容動作を提供するこ
とである。
とするところは、このような故障許容動作の従来技術に
おいて現在使用されている補充的構成要素及び関連する
カスタム化した回路を必要とすることなしに、ＰＬＣと
関連する負荷に対して完全な故障許容動作を提供するこ
とである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、コスト
をかなり低下させて故障許容動作を提供するために、複
数個のスタンダードな市販されているＩ／Ｏモジュール
によってＰＬＣを高感度の負荷と相互接続させている。
ＤＣパワー分配システムの両側においてラインと負荷と
の間において一対の同様のモジュールを冗長的に相互接
続させる。ＰＬＣ内のサンプリングアルゴリズムが、欠
陥の発生に関してモジュールを継続的にテストし、且つ
負荷へのパワーを中断することなしに、欠陥が発生した
モジュールを切断する。
をかなり低下させて故障許容動作を提供するために、複
数個のスタンダードな市販されているＩ／Ｏモジュール
によってＰＬＣを高感度の負荷と相互接続させている。
ＤＣパワー分配システムの両側においてラインと負荷と
の間において一対の同様のモジュールを冗長的に相互接
続させる。ＰＬＣ内のサンプリングアルゴリズムが、欠
陥の発生に関してモジュールを継続的にテストし、且つ
負荷へのパワーを中断することなしに、欠陥が発生した
モジュールを切断する。
【０００８】
【実施例】本発明を詳細に説明する前に、例えば米国特
許第４，６２８，３９７号に記載されているようなＰＬ
Ｃの動作について概観しておくことが好適である。図１
のＰＬＣ１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１１と、Ｉ／
Ｏコントローラ１２と、複数個のＩ／Ｏモジュール１４
Ａ−１４Ｄと、各モジュールをＩ／Ｏコントローラと相
互接続させるデータバス１３とを有している。これらの
構成要素は、ＣＰＵを除いて、通常、コントローラのＩ
／Ｏシステムを構成している。ＣＰＵは、実質的には、
従来の構成のものとすることが可能であり、且つ、デー
タ処理及び制御のために１個又はそれ以上のマイクロプ
ロセサ及び動作プログラム、入力／出力データ、及び格
納されているプログラムを実行する上で使用し且つ制御
を実行するためのその他の計算した、中間の又は永久的
なデータを格納するためのメモリを有することが可能で
ある。更に、例えば電源等のその他の従来の構成要素
は、ＣＰＵを完全に機能的なものとさせるために必要に
応じて設けられる。Ｉ／Ｏコントローラ１２は、種々の
モジュールとＣＰＵとの間で交換される情報の制御を与
える。
許第４，６２８，３９７号に記載されているようなＰＬ
Ｃの動作について概観しておくことが好適である。図１
のＰＬＣ１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１１と、Ｉ／
Ｏコントローラ１２と、複数個のＩ／Ｏモジュール１４
Ａ−１４Ｄと、各モジュールをＩ／Ｏコントローラと相
互接続させるデータバス１３とを有している。これらの
構成要素は、ＣＰＵを除いて、通常、コントローラのＩ
／Ｏシステムを構成している。ＣＰＵは、実質的には、
従来の構成のものとすることが可能であり、且つ、デー
タ処理及び制御のために１個又はそれ以上のマイクロプ
ロセサ及び動作プログラム、入力／出力データ、及び格
納されているプログラムを実行する上で使用し且つ制御
を実行するためのその他の計算した、中間の又は永久的
なデータを格納するためのメモリを有することが可能で
ある。更に、例えば電源等のその他の従来の構成要素
は、ＣＰＵを完全に機能的なものとさせるために必要に
応じて設けられる。Ｉ／Ｏコントローラ１２は、種々の
モジュールとＣＰＵとの間で交換される情報の制御を与
える。
【０００９】各モジュールは、ＣＰＵ及びＩ／Ｏコント
ローラから離隔し且つ例えば負荷２１として示した如く
制御される処理に近接して別々に位置させることが可能
である。図示例においては３つのモジュールのみが示さ
れているが、実際の数はそれよりもかなり大きなものと
することが可能であることに注意すべきである。例え
ば、以下に説明するシステムにおいては、１６個の別々
のモジュールを容易に組込むことが可能である。各モジ
ュールは、互いに独立しており、且つ他の全てのモジュ
ールによって制御される処理とは異なる処理の制御に対
して専用のものとすることが可能である。データバス１
３は、好適には、直列リンクであるが、ＣＰＵとモジュ
ールとの間の信号の並列的な伝送が可能であるように容
易に構成することが可能である。いずれの場合において
も、ＣＰＵとコミュニケーションを行なうためにモジュ
ールはデータバスへ接続されている。このデータバス
は、導体のツイスト対、同軸ケーブル、又はオプティカ
ルファイバケーブルを有することが可能であり、コスト
及び入手可能性を考慮していずれかを使用することが可
能である。
ローラから離隔し且つ例えば負荷２１として示した如く
制御される処理に近接して別々に位置させることが可能
である。図示例においては３つのモジュールのみが示さ
れているが、実際の数はそれよりもかなり大きなものと
することが可能であることに注意すべきである。例え
ば、以下に説明するシステムにおいては、１６個の別々
のモジュールを容易に組込むことが可能である。各モジ
ュールは、互いに独立しており、且つ他の全てのモジュ
ールによって制御される処理とは異なる処理の制御に対
して専用のものとすることが可能である。データバス１
３は、好適には、直列リンクであるが、ＣＰＵとモジュ
ールとの間の信号の並列的な伝送が可能であるように容
易に構成することが可能である。いずれの場合において
も、ＣＰＵとコミュニケーションを行なうためにモジュ
ールはデータバスへ接続されている。このデータバス
は、導体のツイスト対、同軸ケーブル、又はオプティカ
ルファイバケーブルを有することが可能であり、コスト
及び入手可能性を考慮していずれかを使用することが可
能である。
【００１０】各モジュールはマイクロプロセサ１９を有
しており、そのマイクロプロセサ１９はＣＰＵと情報を
交換するためのインターフェースポートを有すると共
に、格納されている動作プログラムを実現するための関
連するメモリ（不図示）を有しており、その格納されて
いる動作プログラムによって、モジュールの種々の構成
要素が制御され且つ発生した欠陥に対しての診断が行な
われる。更に、各モジュールは、複数個の個別的なＩ／
Ｏポイント２０を有しており、各ポイントは入力ポイン
ト又は出力ポイントの何れかとして選択的に動作するこ
とが可能であり、且つ各ポイントは個別的に導体を介し
て被制御処理の入力又は出力要素に対して直接的にイン
ターフェースを行なう。又、各モジュールは、Ｉ／Ｏポ
イントをマイクロコントローラと相互接続させるための
データバス１５を有している。Ｉ／Ｏポイントの数は、
熱散逸及びマイクロコントローラの制限等の実際的な考
慮事項に依存する。１つの例として、１個のモジュール
当たり１６個のＩ／Ｏポイントを設けることが極めて実
際的であり且つ便利であることが判明した。
しており、そのマイクロプロセサ１９はＣＰＵと情報を
交換するためのインターフェースポートを有すると共
に、格納されている動作プログラムを実現するための関
連するメモリ（不図示）を有しており、その格納されて
いる動作プログラムによって、モジュールの種々の構成
要素が制御され且つ発生した欠陥に対しての診断が行な
われる。更に、各モジュールは、複数個の個別的なＩ／
Ｏポイント２０を有しており、各ポイントは入力ポイン
ト又は出力ポイントの何れかとして選択的に動作するこ
とが可能であり、且つ各ポイントは個別的に導体を介し
て被制御処理の入力又は出力要素に対して直接的にイン
ターフェースを行なう。又、各モジュールは、Ｉ／Ｏポ
イントをマイクロコントローラと相互接続させるための
データバス１５を有している。Ｉ／Ｏポイントの数は、
熱散逸及びマイクロコントローラの制限等の実際的な考
慮事項に依存する。１つの例として、１個のモジュール
当たり１６個のＩ／Ｏポイントを設けることが極めて実
際的であり且つ便利であることが判明した。
【００１１】入力構成要素及び出力構成要素の信頼性及
び機能性を検証し、且つメインテナンス及びトラブルシ
ューティング即ち問題点の発見のために、モニタユニッ
ト１６が設けられている。このモニタはハンドヘルド型
であり、従ってそれは１つのモジュールから別のモジュ
ールへ容易に且つ便利に移動させることが可能である。
このモニタは、モジュールに装着されているコネクタと
接続するための別のコネクタを有するケーブル１５によ
って各モジュールに接続するように構成されている。こ
のモニタは、キーパッド１７及びディスプレイ１８を有
しており、モジュールのＩ／Ｏポイントをモニタすると
共に制御することを可能としており、且つモジュールに
関する診断情報の表示を与える。
び機能性を検証し、且つメインテナンス及びトラブルシ
ューティング即ち問題点の発見のために、モニタユニッ
ト１６が設けられている。このモニタはハンドヘルド型
であり、従ってそれは１つのモジュールから別のモジュ
ールへ容易に且つ便利に移動させることが可能である。
このモニタは、モジュールに装着されているコネクタと
接続するための別のコネクタを有するケーブル１５によ
って各モジュールに接続するように構成されている。こ
のモニタは、キーパッド１７及びディスプレイ１８を有
しており、モジュールのＩ／Ｏポイントをモニタすると
共に制御することを可能としており、且つモジュールに
関する診断情報の表示を与える。
【００１２】各モジュールにおいては、更に、Ｉ／Ｏポ
イントを関連する負荷２１と相互接続させるスイッチン
グ回路（不図示）が設けられている。好適なスイッチン
グ回路は、何れの場合においても、負荷への電流を表わ
す信号を供給するための手段を具備するシャント電流経
路を有するものである。最も好適なスイッチング回路は
絶縁ゲートトランジスタ（以後、「ＩＧＴ」と呼称す
る）であり、それは、ゲート動作させて導通状態及び非
導通状態とさせることの可能なパワー半導体装置を有し
ている。即ち、ＩＧＴは、そのゲート端子によってター
ンオン及びターンオフさせることが可能である。このＩ
ＧＴの幾つかの変形例としては、全体的なＩＧＴ電流の
比例的部分を担持すべく設けられたＩＧＴのセクション
である電流エミュレーションセクションがある。このエ
ミュレーションセクションは、大きな回路電流を散逸さ
せるための手段を設けることなしに、全体的な電流をモ
ニタするために使用することが可能であるという点にお
いて有益的である。単一ゲート信号が、ＩＧＴの主要セ
クション及びそのエミュレーションセクションの両方に
おける電流の流れを制御する。絶縁ゲートトランジスタ
については、前述した米国特許第４，６２８，３９７号
に完全に記載されている。
イントを関連する負荷２１と相互接続させるスイッチン
グ回路（不図示）が設けられている。好適なスイッチン
グ回路は、何れの場合においても、負荷への電流を表わ
す信号を供給するための手段を具備するシャント電流経
路を有するものである。最も好適なスイッチング回路は
絶縁ゲートトランジスタ（以後、「ＩＧＴ」と呼称す
る）であり、それは、ゲート動作させて導通状態及び非
導通状態とさせることの可能なパワー半導体装置を有し
ている。即ち、ＩＧＴは、そのゲート端子によってター
ンオン及びターンオフさせることが可能である。このＩ
ＧＴの幾つかの変形例としては、全体的なＩＧＴ電流の
比例的部分を担持すべく設けられたＩＧＴのセクション
である電流エミュレーションセクションがある。このエ
ミュレーションセクションは、大きな回路電流を散逸さ
せるための手段を設けることなしに、全体的な電流をモ
ニタするために使用することが可能であるという点にお
いて有益的である。単一ゲート信号が、ＩＧＴの主要セ
クション及びそのエミュレーションセクションの両方に
おける電流の流れを制御する。絶縁ゲートトランジスタ
については、前述した米国特許第４，６２８，３９７号
に完全に記載されている。
【００１３】本発明に基づく故障許容回路２２は、図２
に示してあり、一対のモジュール１４Ａ，１４Ｂを有し
ており、それらは、ＤＣパワー分配システムの正のライ
ンバス２３と、正のパワー導体２５によって関連する負
荷２１の片側へ接続している正の負荷バス２７との間に
相互接続されている。同様の一対のモジュール１４Ｃ，
１４Ｄが、ＤＣパワーシステムの負のラインバス２４
と、負のパワー導体２６によって負荷の反対側へ接続し
ている負の負荷バス２８との間に接続されている。各モ
ジュールは、ＩＧＴを有しており、図示していないが、
米国特許第４，６２８，３９７号に記載されているよう
な態様で動作する。モジュールへの動作パワーが供給さ
れることを確保するために、負荷の同一側と接続してい
る各モジュールは電源Ａ及び電源Ｂとして示した異なる
動作電源と接続している。何れか一方は、一組のバッテ
リ又は補助的なＤＣ発電器を有することが可能である。
電源のうちの１つが故障した場合には、少なくとも一対
のモジュールは負荷に対して電源を継続して供給すべく
動作可能である。別々の電源を設けることは本発明の重
要な特徴の１つである。正の負荷バス２７と接続する正
のパワー導体２５と負の負荷バス２８と接続する負のパ
ワー導体２６とを区別するために、モジュール及びコン
トローラ１２（図１）を相互接続するデータバス１３
は、点線内に示してあり、且つモジュールと負荷とを相
互接続するデータバス１５は想像線で示してある。別の
特徴としては、負荷の両側にモジュールを設ける冗長な
配列とすることであり、これにより、負荷の何れかの側
におけるモジュールの１つが故障した場合においても負
荷が動作状態に維持されることを確保している。
に示してあり、一対のモジュール１４Ａ，１４Ｂを有し
ており、それらは、ＤＣパワー分配システムの正のライ
ンバス２３と、正のパワー導体２５によって関連する負
荷２１の片側へ接続している正の負荷バス２７との間に
相互接続されている。同様の一対のモジュール１４Ｃ，
１４Ｄが、ＤＣパワーシステムの負のラインバス２４
と、負のパワー導体２６によって負荷の反対側へ接続し
ている負の負荷バス２８との間に接続されている。各モ
ジュールは、ＩＧＴを有しており、図示していないが、
米国特許第４，６２８，３９７号に記載されているよう
な態様で動作する。モジュールへの動作パワーが供給さ
れることを確保するために、負荷の同一側と接続してい
る各モジュールは電源Ａ及び電源Ｂとして示した異なる
動作電源と接続している。何れか一方は、一組のバッテ
リ又は補助的なＤＣ発電器を有することが可能である。
電源のうちの１つが故障した場合には、少なくとも一対
のモジュールは負荷に対して電源を継続して供給すべく
動作可能である。別々の電源を設けることは本発明の重
要な特徴の１つである。正の負荷バス２７と接続する正
のパワー導体２５と負の負荷バス２８と接続する負のパ
ワー導体２６とを区別するために、モジュール及びコン
トローラ１２（図１）を相互接続するデータバス１３
は、点線内に示してあり、且つモジュールと負荷とを相
互接続するデータバス１５は想像線で示してある。別の
特徴としては、負荷の両側にモジュールを設ける冗長な
配列とすることであり、これにより、負荷の何れかの側
におけるモジュールの１つが故障した場合においても負
荷が動作状態に維持されることを確保している。
【００１４】更に、本発明によれば、各モジュールは、
負荷へ情報を供給し且つ負荷と関連する種々のセンサか
らの情報を受取る入力モジュール及び出力モジュールの
両方として接続されている。図２に示した構成において
は、モジュール１４Ａ及び１４Ｃはオン状態にあり、そ
れらと関連するＩＧＴはターンオンされ、且つモジュー
ル１４Ｂ，１４Ｄはオフ状態にあり、それらと関連する
ＩＧＴはターンオフされている。これらのモジュールの
うちの１つ又はそれらのＩＧＴの何れかが故障した場合
においても関連する負荷の動作性を確保するために、図
３及び４におけるサンプリングアルゴリズムが図１のＰ
ＬＣ１０のＣＰＵ１１内において使用されている。負荷
を電源から自動的に切断する前に、供給バスの同一側に
接続しているモジュールの両方が故障乃至は欠陥状態を
表わすものでなければならない。図３のアルゴリズム２
９及び図４のアルゴリズム９５は、関連するＩＧＴを横
断しての電圧の有無及びＩＧＴが動作可能状態であるか
否かを表わすためにＩＧＴを介しての電流が存在するこ
とを決定する。これらのアルゴリズムにおいて、
「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」は、夫々、モジュール
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄと関連するＩＧＴを表
わしている。図３のアルゴリズム２９は、図２の負荷２
１が脱勢された場合、即ち「オフ」である場合に、関連
するＩＧＴをテストするように構成されており、且つ図
４のアルゴリズム９５は、負荷が付勢された場合、即ち
「オン」である場合に、関連するＩＧＴをテストするよ
うに構成されている。モジュール構成要素の動作可能性
を決定するために負荷をパルス動作させる方法は、前述
した米国特許第４，７５２，８８６号に記載されてい
る。
負荷へ情報を供給し且つ負荷と関連する種々のセンサか
らの情報を受取る入力モジュール及び出力モジュールの
両方として接続されている。図２に示した構成において
は、モジュール１４Ａ及び１４Ｃはオン状態にあり、そ
れらと関連するＩＧＴはターンオンされ、且つモジュー
ル１４Ｂ，１４Ｄはオフ状態にあり、それらと関連する
ＩＧＴはターンオフされている。これらのモジュールの
うちの１つ又はそれらのＩＧＴの何れかが故障した場合
においても関連する負荷の動作性を確保するために、図
３及び４におけるサンプリングアルゴリズムが図１のＰ
ＬＣ１０のＣＰＵ１１内において使用されている。負荷
を電源から自動的に切断する前に、供給バスの同一側に
接続しているモジュールの両方が故障乃至は欠陥状態を
表わすものでなければならない。図３のアルゴリズム２
９及び図４のアルゴリズム９５は、関連するＩＧＴを横
断しての電圧の有無及びＩＧＴが動作可能状態であるか
否かを表わすためにＩＧＴを介しての電流が存在するこ
とを決定する。これらのアルゴリズムにおいて、
「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」は、夫々、モジュール
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄと関連するＩＧＴを表
わしている。図３のアルゴリズム２９は、図２の負荷２
１が脱勢された場合、即ち「オフ」である場合に、関連
するＩＧＴをテストするように構成されており、且つ図
４のアルゴリズム９５は、負荷が付勢された場合、即ち
「オン」である場合に、関連するＩＧＴをテストするよ
うに構成されている。モジュール構成要素の動作可能性
を決定するために負荷をパルス動作させる方法は、前述
した米国特許第４，７５２，８８６号に記載されてい
る。
【００１５】次に、図３を参照すると、Ａ及びＢを横断
して電圧が存在するか否かを判別し（３０，３１）、存
在する場合には、Ｃが閉成され（３３）且つＡがパルス
動作される（３４）。電圧が存在しない場合には、欠陥
乃至故障状態がＣＰＵへ報告され（３２）且つテストが
停止される（５７）。Ａを介して電流が存在するか否か
の判別が行なわれ（３５）、電流が存在しない場合に
は、Ａが故障しているものとして報告され（３６）且つ
テストが停止される（５７）。Ａを介して電流が存在す
る場合には、Ａを横断しての電圧が測定され（３７）、
且つこのような電圧が存在する場合にはＡが故障したも
のとして報告され（３８）且つテストが停止される（５
７）。Ａを横断して電圧が存在しない場合には、Ｂがパ
ルス動作され（３９）且つＢを介しての電流が判別され
る（４０）。電流が存在しない場合には、Ｂが故障した
ものとして報告され（４１）、且つテストが停止される
（５７）。Ｂを介して電流が存在する場合には、Ｂを横
断しての電圧を測定し（４２）、Ｂを横断して電圧が存
在する場合には、Ｂが故障したものとして報告される
（４３）。次に、Ｃ及びＤを横断しての電圧が判別され
（４４）、電圧が存在しない場合には、ＣＰＵに対して
故障が報告され、且つテストが停止される（５７）。Ｃ
及びＤを横断して電圧が存在する場合には、Ａが閉成さ
れ（４６）且つＣがパルス動作される（４７）。Ｃを介
しての電流が測定され（４８）、且つ電流が存在しない
場合には、Ｃが故障したものとして報告され（４９）且
つテストが停止される（５７）。Ｃを横断しての電圧が
測定され（５０）、且つ電圧が存在する場合には、Ｃが
故障したものとして報告され（５１）、且つテストが停
止される（５７）。次いで、Ｄがパルス動作され（５
２）、且つＤを介しての電流が測定され（５３）、且つ
電流が存在しない場合には、Ｄが故障したものとして報
告され（５４）、テストが停止される（５７）。Ｄを横
断しての電圧が測定され（５５）、電圧が存在する場合
には、Ｄが故障したものとして報告され（５６）、且つ
テストが停止される（５７）。Ｄを横断して電圧が存在
しない場合には、１テストサイクルに対してサンプリン
グが完了する。
して電圧が存在するか否かを判別し（３０，３１）、存
在する場合には、Ｃが閉成され（３３）且つＡがパルス
動作される（３４）。電圧が存在しない場合には、欠陥
乃至故障状態がＣＰＵへ報告され（３２）且つテストが
停止される（５７）。Ａを介して電流が存在するか否か
の判別が行なわれ（３５）、電流が存在しない場合に
は、Ａが故障しているものとして報告され（３６）且つ
テストが停止される（５７）。Ａを介して電流が存在す
る場合には、Ａを横断しての電圧が測定され（３７）、
且つこのような電圧が存在する場合にはＡが故障したも
のとして報告され（３８）且つテストが停止される（５
７）。Ａを横断して電圧が存在しない場合には、Ｂがパ
ルス動作され（３９）且つＢを介しての電流が判別され
る（４０）。電流が存在しない場合には、Ｂが故障した
ものとして報告され（４１）、且つテストが停止される
（５７）。Ｂを介して電流が存在する場合には、Ｂを横
断しての電圧を測定し（４２）、Ｂを横断して電圧が存
在する場合には、Ｂが故障したものとして報告される
（４３）。次に、Ｃ及びＤを横断しての電圧が判別され
（４４）、電圧が存在しない場合には、ＣＰＵに対して
故障が報告され、且つテストが停止される（５７）。Ｃ
及びＤを横断して電圧が存在する場合には、Ａが閉成さ
れ（４６）且つＣがパルス動作される（４７）。Ｃを介
しての電流が測定され（４８）、且つ電流が存在しない
場合には、Ｃが故障したものとして報告され（４９）且
つテストが停止される（５７）。Ｃを横断しての電圧が
測定され（５０）、且つ電圧が存在する場合には、Ｃが
故障したものとして報告され（５１）、且つテストが停
止される（５７）。次いで、Ｄがパルス動作され（５
２）、且つＤを介しての電流が測定され（５３）、且つ
電流が存在しない場合には、Ｄが故障したものとして報
告され（５４）、テストが停止される（５７）。Ｄを横
断しての電圧が測定され（５５）、電圧が存在する場合
には、Ｄが故障したものとして報告され（５６）、且つ
テストが停止される（５７）。Ｄを横断して電圧が存在
しない場合には、１テストサイクルに対してサンプリン
グが完了する。
【００１６】「オン」状態にある負荷に対するアルゴリ
ズム９５が図４に示されており、それが開始すると（５
８）、Ａ又はＢの何れかを介して電流が存在するか否か
の判別が行なわれ（５９）、電流が存在しない場合に
は、ＣＰＵに対して故障が報告され（６０）、且つテス
トが停止される（９４）。電流が存在する場合には、Ａ
がパルス動作され（６１）、Ａを横断しての電圧が測定
され（６２）、且つ電圧が存在する場合には、Ｂが故障
したものとして報告され（６３）、且つテストが停止さ
れる（９４）。電圧が存在しない場合には、Ｂがパルス
動作され（６４）、Ｂを横断しての電圧が測定され（６
５）、電圧が存在する場合には、Ａが故障したものとし
て報告され（６６）、且つテストが停止される（９
４）。電圧が存在しない場合には、Ａが開成され（６
７）、Ｂがパルス動作され（６８）、Ｂを横断しての電
圧が測定される（６９）。
ズム９５が図４に示されており、それが開始すると（５
８）、Ａ又はＢの何れかを介して電流が存在するか否か
の判別が行なわれ（５９）、電流が存在しない場合に
は、ＣＰＵに対して故障が報告され（６０）、且つテス
トが停止される（９４）。電流が存在する場合には、Ａ
がパルス動作され（６１）、Ａを横断しての電圧が測定
され（６２）、且つ電圧が存在する場合には、Ｂが故障
したものとして報告され（６３）、且つテストが停止さ
れる（９４）。電圧が存在しない場合には、Ｂがパルス
動作され（６４）、Ｂを横断しての電圧が測定され（６
５）、電圧が存在する場合には、Ａが故障したものとし
て報告され（６６）、且つテストが停止される（９
４）。電圧が存在しない場合には、Ａが開成され（６
７）、Ｂがパルス動作され（６８）、Ｂを横断しての電
圧が測定される（６９）。
【００１７】Ｂを横断して電圧が存在しない場合には、
Ａが故障したものとして報告され（７０）、且つテスト
が停止される（９４）。Ｂを横断して電圧が存在する場
合には、Ａが閉成され（７１）、Ｂが開成され（７
２）、Ａがパルス動作される（７３）。Ａを横断しての
電圧が測定され（７４）、且つ電圧が存在しない場合に
は、Ｂが故障したものとして報告され（７５）、且つテ
ストが停止される。Ｃ又はＤを介しての電流が測定され
（７７）、且つ電流が存在しない場合には、ＣＰＵに対
して故障が報告され（７８）、テストが停止される（９
４）。電流が存在する場合には、Ｃがパルス動作され
（７９）、且つＣを横断しての電圧が測定される（８
０）。電圧が存在する場合には、Ｄが故障したものとし
て報告され（８１）、且つテストが停止される（９
４）。電圧が存在しない場合には、Ｄがパルス動作され
（８２）且つＤを横断しての電圧が測定される（８
３）。電圧が存在する場合には、Ｃが故障したものとし
て報告され（８４）、且つテストが停止される（９
４）。電圧が存在しない場合には、Ｃが開成され（８
５）、Ｄがパルス動作される（８６）。
Ａが故障したものとして報告され（７０）、且つテスト
が停止される（９４）。Ｂを横断して電圧が存在する場
合には、Ａが閉成され（７１）、Ｂが開成され（７
２）、Ａがパルス動作される（７３）。Ａを横断しての
電圧が測定され（７４）、且つ電圧が存在しない場合に
は、Ｂが故障したものとして報告され（７５）、且つテ
ストが停止される。Ｃ又はＤを介しての電流が測定され
（７７）、且つ電流が存在しない場合には、ＣＰＵに対
して故障が報告され（７８）、テストが停止される（９
４）。電流が存在する場合には、Ｃがパルス動作され
（７９）、且つＣを横断しての電圧が測定される（８
０）。電圧が存在する場合には、Ｄが故障したものとし
て報告され（８１）、且つテストが停止される（９
４）。電圧が存在しない場合には、Ｄがパルス動作され
（８２）且つＤを横断しての電圧が測定される（８
３）。電圧が存在する場合には、Ｃが故障したものとし
て報告され（８４）、且つテストが停止される（９
４）。電圧が存在しない場合には、Ｃが開成され（８
５）、Ｄがパルス動作される（８６）。
【００１８】Ｄを横断しての電圧が測定され、且つ電圧
が存在する場合には（８８）、Ｃが故障したものとして
報告され且つテストが停止される（９４）。電圧が存在
する場合には、Ｃが閉成され（８９）、Ｄが開成され
（９０）且つＣがパルス動作される（９１）。Ｃを横断
しての電圧が測定され（９２）、且つ電圧が存在しない
場合には、Ｄが故障したものとして報告され（９３）、
且つテストが停止される（９４）。電圧が存在する場合
には、テストが終了される。
が存在する場合には（８８）、Ｃが故障したものとして
報告され且つテストが停止される（９４）。電圧が存在
する場合には、Ｃが閉成され（８９）、Ｄが開成され
（９０）且つＣがパルス動作される（９１）。Ｃを横断
しての電圧が測定され（９２）、且つ電圧が存在しない
場合には、Ｄが故障したものとして報告され（９３）、
且つテストが停止される（９４）。電圧が存在する場合
には、テストが終了される。
【００１９】以上、関連する負荷に対して故障許容動作
を与えるＰＬＣについて説明した。ＰＬＣは、複数個の
Ｉ／Ｏモジュールによって負荷と相互接続されており、
該モジュールのうちの一対が負荷を正のパワーバスと相
互接続させており、且つ該モジュールの別の対が負荷を
負のパワーバスと相互接続している。ＰＬＣ内に格納さ
れているサンプリングアルゴリズムは、モジュールを継
続的にテストして、これらのモジュールのうちの何れか
が故障状態となったか否かを判別する。
を与えるＰＬＣについて説明した。ＰＬＣは、複数個の
Ｉ／Ｏモジュールによって負荷と相互接続されており、
該モジュールのうちの一対が負荷を正のパワーバスと相
互接続させており、且つ該モジュールの別の対が負荷を
負のパワーバスと相互接続している。ＰＬＣ内に格納さ
れているサンプリングアルゴリズムは、モジュールを継
続的にテストして、これらのモジュールのうちの何れか
が故障状態となったか否かを判別する。
【００２０】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【図１】 従来技術に基づく複数個のＩ／Ｏモジュール
を有するＰＬＣシステムの概略ブロック図。
を有するＰＬＣシステムの概略ブロック図。
【図２】 本発明に基づく電源及び負荷を具備する図１
のモジュールの冗長相互接続状態を示した概略図。
のモジュールの冗長相互接続状態を示した概略図。
【図３】 オフ状態にある図４の負荷に対してのサンプ
リングアルゴリズムのフローチャート図。
リングアルゴリズムのフローチャート図。
【図４】 オン状態にある図４の負荷に対するサンプリ
ングアルゴリズムのフローチャート図。
ングアルゴリズムのフローチャート図。
１０ ＰＬＣ １１ ＣＰＵ １２ Ｉ／Ｏコントローラ １３ データバス １４ Ｉ／Ｏモジュール １９ マイクロコントローラ ２０ Ｉ／Ｏポイント ２１ 負荷 ２２ 故障許容回路 ２３ 正のラインバス ２４ 負のラインバス ２５ 正のパワー導体 ２７ 正の負荷バス ２８ 負の負荷バス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ ジョン シエリ アメリカ合衆国， バージニア 22721, グレイブス ミル， ジェネラル デリ バリー （番地の表示なし)
Claims (20)
- 【請求項１】 故障許容プログラマブルロジックコント
ローラにおいて、 中央処理装置が設けられており、 前記中央処理装置と動作接続しており且つ出力制御信号
を供給するコントローラユニットが設けられており、 前記コントローラと接続しており且つ前記出力制御信号
を受取る一対の第一Ｉ／Ｏモジュールが設けられてお
り、前記第一モジュールは正のパワーバスと負荷との間
を相互接続しており、 前記コントローラと接続しており且つ前記出力制御信号
を受取る一対の第二Ｉ／Ｏモジュールが設けられてお
り、前記第二モジュールは負のパワーバスと前記負荷と
の間を相互接続しており、前記第一又は第二Ｉ／Ｏモジ
ュールの何れか１つが故障した場合に前記負荷が動作状
態を維持することを特徴とする故障許容プログラマブル
ロジックコントローラ。 - 【請求項２】 請求項１において、前記第一及び第二モ
ジュールが電子スイッチを有することを特徴とする故障
許容プログラマブルロジックコントローラ。 - 【請求項３】 請求項２において、前記電子スイッチが
電圧及び電流を測定する手段を有することを特徴とする
故障許容プログラマブルロジックコントローラ。 - 【請求項４】 請求項１において、前記電子スイッチが
トランジスタを有することを特徴とする故障許容プログ
ラマブルロジックコントローラ。 - 【請求項５】 請求項４において、前記電子スイッチが
絶縁ゲートトランジスタを有することを特徴とする故障
許容プログラマブルロジックコントローラ。 - 【請求項６】 請求項１において、前記中央処理装置が
第一データバスによって前記モジュールと相互接続され
ていることを特徴とする故障許容プログラマブルロジッ
クコントローラ。 - 【請求項７】 請求項１において、前記モジュールが第
二データバスによって互いに及び前記負荷と相互接続さ
れていることを特徴とする故障許容プログラマブルロジ
ックコントローラ。 - 【請求項８】 請求項１において、前記第一モジュール
が並列接続されていることを特徴とする故障許容プログ
ラマブルロジックコントローラ。 - 【請求項９】 請求項１において、前記第二モジュール
が並列接続されていることを特徴とする故障許容プログ
ラマブルロジックコントローラ。 - 【請求項１０】 請求項１において、前記第一モジュー
ルのうちの１つが第一電源へ接続しており、且つ前記第
一モジュールのうちの他方が前記第一電源と電気的に分
離されている第二電源へ接続していることを特徴とする
故障許容プログラマブルロジックコントローラ。 - 【請求項１１】 請求項１において、前記第二モジュー
ルのうちの１つが第一電源へ接続しており、且つ前記第
二モジュールのうちの他方が前記第一電源と電気的に分
離されている第二電源へ接続していることを特徴とする
故障許容プログラマブルロジックコントローラ。 - 【請求項１２】 電子負荷に対して故障許容動作を与え
る方法において、 中央処理装置とコントローラユニットとを具備するプロ
グラマブルロジックコントローラを用意し、 前記コントローラユニットと負荷との間において各々が
電子スイッチを具備する複数個のＩ／Ｏモジュールを接
続し、 正のパワーバスと前記負荷への正の入力との間に第一対
の前記Ｉ／Ｏモジュールを接続し、 負のパワーバスと前記負荷の負の入力との間に第二対の
前記Ｉ／Ｏモジュールを接続する、上記各ステップを有
することを特徴とする方法。 - 【請求項１３】 請求項１２において、前記第一対から
の１つのモジュールと前記第二対からの１つのモジュー
ルとを第一共通電源へ接続するステップを有することを
特徴とする方法。 - 【請求項１４】 請求項１３において、前記第一対から
の別のモジュールと前記第二対からの別のモジュールと
を前記第一電源から電気的に分離した第二共通電源へ接
続するステップを有することを特徴とする方法。 - 【請求項１５】 請求項１２において、前記第一対のモ
ジュール内の第一電子スイッチを介しての電流を測定
し、且つ前記第一対内の両方の前記電子スイッチからの
電流が存在しない場合に前記負荷を切断する、上記各ス
テップを有することを特徴とする方法。 - 【請求項１６】 請求項１２において、前記第二対のモ
ジュールを介しての電流を測定し、且つ前記第二対内の
両方の前記電子スイッチからの電流が存在しない場合に
前記負荷を切断する、上記各ステップを有することを特
徴とする方法。 - 【請求項１７】 請求項１２において、前記第一電子ス
イッチのうちの１つへ電流が印加され且つ前記１つの第
一電子スイッチを横断しての電圧が検知される場合に、
前記中央処理装置へ欠陥条件を報告するステップを有す
ることを特徴とする方法。 - 【請求項１８】 請求項１２において、前記第二スイッ
チのうちの１つへ電流が印加され且つ前記１つの第二電
子スイッチを横断して電圧が測定される場合に、欠陥条
件を報告するステップを有することを特徴とする方法。 - 【請求項１９】 請求項１７において、前記負荷が付勢
される場合に前記第一電子スイッチへ前記電流を印加す
ることを特徴とする方法。 - 【請求項２０】 請求項１７において、前記負荷が脱勢
される場合に前記第二電子スイッチへ前記電流が印加さ
れることを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US5702493A | 1993-05-05 | 1993-05-05 | |
| US57024 | 1993-05-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0798601A true JPH0798601A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=22008030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9346394A Pending JPH0798601A (ja) | 1993-05-05 | 1994-05-02 | 故障許容プログラマブルコントローラ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0798601A (ja) |
| BR (1) | BR9401872A (ja) |
| CA (1) | CA2122384A1 (ja) |
| DE (1) | DE4415541A1 (ja) |
| GB (1) | GB2277814B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113791601A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-12-14 | 南通大学 | 一种具有故障自诊断隔离能力的控制器设计方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2295032A (en) * | 1994-11-14 | 1996-05-15 | Ibm | Fault tolerant cooling in a data storage system |
| SE524639C2 (sv) | 2002-10-15 | 2004-09-07 | Abb As | Feldetektering i en industriell kontroller under säkerhetsrelaterad styrning |
| SE0203819D0 (sv) | 2002-12-19 | 2002-12-19 | Abb As | Method to increase the safety integrity level of a control system |
| DE10358989A1 (de) * | 2003-12-16 | 2005-08-04 | Siemens Ag | Redundantes Steuersystem |
| DE102004039698B4 (de) | 2004-08-16 | 2007-04-19 | Siemens Ag | Peripherieeinheit für ein Automatisierungsgerät und redundantes Steuersystem mit solchen Peripherieeinheiten |
| US8260487B2 (en) | 2008-01-08 | 2012-09-04 | General Electric Company | Methods and systems for vital bus architecture |
| CN105700354B (zh) * | 2016-01-31 | 2018-08-07 | 南通大学 | 可调节故障的智能采样和检测系统 |
-
1994
- 1994-04-28 CA CA 2122384 patent/CA2122384A1/en not_active Abandoned
- 1994-05-02 JP JP9346394A patent/JPH0798601A/ja active Pending
- 1994-05-03 DE DE19944415541 patent/DE4415541A1/de not_active Withdrawn
- 1994-05-04 BR BR9401872A patent/BR9401872A/pt not_active Application Discontinuation
- 1994-05-05 GB GB9408968A patent/GB2277814B/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113791601A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-12-14 | 南通大学 | 一种具有故障自诊断隔离能力的控制器设计方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2277814B (en) | 1997-04-30 |
| DE4415541A1 (de) | 1994-11-10 |
| GB2277814A (en) | 1994-11-09 |
| BR9401872A (pt) | 1994-12-27 |
| GB9408968D0 (en) | 1994-06-22 |
| CA2122384A1 (en) | 1994-11-06 |
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