JPWO2002101475A1 - セーフティネットワークシステム - Google Patents
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Abstract
主装置（Ｌ）の運転を受け持つネットワークマスタ（Ｍ）と、主装置（Ｌ）の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置（Ａ〜Ｃ）をそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブ（Ｓ１〜Ｓ３）とが、ネットワークで結ばれている。各ネットワークスレーブのそれぞれには、安全判定装置のメンテナンス用データを、若しくは、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を、送信情報に含めてネットワークマスタに送信する第１動作と、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作とを選択的に実行する手段が組み込まれている。ネットワークスレーブにおける第１動作は、主装置が停止状態にあるときに実行され、ネットワークスレーブにおける第２動作は、主装置が運転状態にあるときに実行される。
Description
技術分野
この発明は、作業安全対策を要する工作機械等の主装置と作業安全条件等を判定するセーフティライトカーテン等の複数の安全判定装置とを有機的に結合するためのセーフティネットワークシステムに係り、特に、危険事態発生時の主装置停止応答性を損ねることなく、安全判定装置それ自体の経年劣化等も適切に管理可能とした信頼性の高いセーフティネットワークシステムに関する。
背景技術
作業安全対策を要する工作機械等の主装置と作業安全条件等を判定するセーフティライトカーテン等の複数の安全判定装置とを有するシステムを設計する場合に、それらのシステム構成要素の間にネットワークを介在させて通信で信号のやり取りを行うようにすると、それらをネットワークを介在させずに直結させる場合に比べて、システムの設計自由度が向上する。
具体的には、主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブとが、ネットワークで結ばれる。ネットワークマスタには、各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置の判定出力を監視すると共に、それら安全判定装置の判定出力に基づいて危険性が認識されるときには、主装置の運転を停止させる機能が具備される。そのため、いずれかの安全判定装置が危険（例えば、主装置の動作領域内に人体が侵入する等）を判定すると、その旨の情報（危険／安全）は直ちにネットワークスレーブからネットワークマスタへと伝えられ、ネットワークマスタの作用により、主装置は運転状態から停止状態へと切り替えられる。
システムの安全性をより高めるためには、安全判定装置それ自体の信頼性も担保せねばならない。安全判定装置としては、例えば、セーフティライトカーテン、セーフティドアスイッチ、セーフティリミットスイッチ等が想定される。これらの安全判定装置に含まれる出力リレー、発光素子、受光素子、磁気素子その他の各種トラスジューサには経年劣化が存在するから、動作時間（又は通電時間）や動作回数が規定値に達したならば、主装置の運転を停止させて、交換・修理・点検と言ったメンテナンスの必要がある。
安全判定装置のメンテナンス時期を適切に管理するためには、ネットワークマスタの側で、各ネットワークスレーブの受け持つ安全判定装置の稼働状況を知ることが必要である。そのためには、各安全判定装置の出力のオンオフ回数データ、通電時間、異常検出履歴等をメンテナンス用データ（メンテナンスの必要性を判定するためのデータ）として、各ネットワークスレーブからネットワークマスタへと通知することが必要となる。
安全判定装置が出力する安全か危険かを示すオンオフデータ（以下、『セーフティチェックデータ』と言う）とメンテナンス用データとの双方を定常的に各ネットワークスレーブからネットワークマスタへと送信すれば、ネットワークマスタ側では、常時正確に各安全判定装置の稼働状況を把握することができる。
しかし、通信システム全体として通信データ量が多くなるため、セーフティチェックデータの送信には遅れを生じ、いずれかの安全判定装置が人体侵入等を検出して危険判定出力を発した場合、主装置を運転状態から停止状態に切り替える際の応答時間を低下させると言う問題がある。
この発明は、上述の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、いずれかの安全判定装置が人体侵入等を検出して危険判定出力を発した場合において、主装置を運転状態から停止状態に切り替える際の応答時間を低下させることがなく、しかもネットワークマスタの側で各ネットワークスレーブが受け持つ安全判定装置においてメンテナンス必要性が生じたことを的確に認識可能とすることにある。
この発明のさらに他の目的とするところは、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。
発明の開示
本発明のセーフティネットワークシステムは、主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブとを、ネットワークで結んで構成されている。
ネットワークマスタには、各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置の判定出力を監視すると共に、それら安全判定装置の判定出力に基づいて危険性が認識されるときには、主装置の運転を停止させる手段と、各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置のメンテナンス用データを監視すると共に、それらの安全判定装置のメンテナンス用データに基づいていずれかの安全判定装置においてメンテナンスの必要性が認識されるときには、その旨の出力を発する手段とが、組み込まれている。
各ネットワークスレーブのそれぞれには、安全判定装置のメンテナンス用データを、若しくは、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を、送信情報に含めてネットワークマスタに送信する第１動作と、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作とを選択的に実行する手段が組み込まれている。
なお、『殆ど含めずに』とは、確率的に言って、危険発生時の判定出力データの転送に支障を来さない程度のメンテナンス用データの間欠的又は周期的混入は許容することを意味している。
さらに、ネットワークスレーブにおける第１動作は、主装置が停止状態にあるときに実行され、ネットワークスレーブにおける第２動作は、主装置が運転状態にあるときに実行される。
このような構成によれば、安全判定装置のメンテナンス用データを、若しくは、安全判定装置の判定出力（セーフティチェックデータ）と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を、送信情報に含めてネットワークマスタに送信する第１動作は、主装置が停止状態にあるときに実行されるため、仮にそのときにいずれかの安全判定装置において、人体侵入検出等により危険判定出力が発せられたとしても、その時点では既に主装置は停止しているため、通信遅れが問題となることはないし、危険判定出力がネットワークマスタへ送信されなくても問題となることはない。一方、メンテナンス用データの内容については、精々、数時間、半日、一日単位で変動を監視すればよい場合が殆どであるから、主装置が停止状態にあるときに限り、メンテナンス用データが取得されるようにしても、殆ど支障がないはずである。
別の一面から見た本発明のセーフティネットワークシステムは、主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブとを、ネットワークで結んで構成される。
ネットワークマスタには、各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置の判定出力を監視すると共に、それら安全判定装置の判定出力に基づいて危険性が認識されるときには、主装置の運転を停止させる手段と、各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置のメンテナンス用データを監視すると共に、それらの安全判定装置のメンテナンス用データに基づいていずれかの安全判定装置においてメンテナンスの必要性が認識されるときには、その旨の出力を発する手段とが、組み込まれている。
各ネットワークスレーブのそれぞれには、安全判定装置のメンテナンス用データを、若しくは、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を、送信情報に含めてネットワークマスタに送信する第１動作と、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作とを選択的に実行する手段が組み込まれている。
さらに、各ネットワークスレーブにおける第１動作と第２動作との選択は、ネットワークマスタから送られてくる送信要求コマンドの内容に応じて制御されるようにしている。このような構成によれば、ネットワークマスタ側が主導権を取って、ネットワークスレーブ側の送信データの内容を切り替えることができることとなる。
本発明の好ましい実施形態では、ネットワークマスタは、主装置が運転状態にあるときには、第２動作に対応する送信要求コマンドを各ネットワークスレーブに送信する一方、主装置が停止状態にあるときには、第１動作に対応する送信要求コマンドを各ネットワークスレーブに送信する、ようにしてもよい。
このような構成によれば、ネットワークマスタが主装置の停止状態を認識しているときに限り、メンテナンス用データが送信されるため、危険判定出力データの伝達遅れに起因する主装置の運転状態から停止状態への切り替え遅れを確実に回避することができる。
別の一面から見た本発明は、主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブとをネットワークで結んでなるセーフティネットワークシステムに使用されるネットワークマスタである。
このネットワークマスタには、各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置の判定出力を監視すると共に、それら安全判定装置の判定出力に基づいて危険性が認識されるときには、主装置の運転を停止させる手段と、各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置のメンテナンス用データを監視すると共に、それらの安全判定装置のメンテナンス用データに基づいていずれかの安全判定装置においてメンテナンスの必要性が認識されるときには、その旨の出力を発する手段と、主装置が停止状態にあるときには、安全判定装置のメンテナンス用データを、若しくは、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を、送信情報に含めてネットワークマスタに送信する第１動作に対応する送信要求コマンドを各ネットワークスレーブに送信する一方、主装置が運転状態にあるときには、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作に対応する送信要求コマンドを各ネットワークスレーブに送信する手段と、が具備されている。
別の一面から見た本発明は、主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブとをネットワークで結んでなるセーフティネットワークシステムに使用されるネットワークスレーブである。
このネットワークスレーブには、ネットワークマスタから、第１の送信要求コマンドが到来したときには、安全判定装置のメンテナンス用データを、若しくは、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を、送信情報に含めてネットワークマスタに送信する第１動作を実行する一方、第２の送信要求コマンドが到来したときには、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作を実行する手段を具備されている。
別の一面から見た本発明のセーフティネットワークシステムは、主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブとを、ネットワークで結んで構成される。
ネットワークマスタには、各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置の判定出力を監視すると共に、それら安全判定装置の判定出力に基づいて危険性が認識されるときには、主装置の運転を停止させる手段と、各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置のメンテナンス用データを監視すると共に、それらの安全判定装置のメンテナンス用データに基づいていずれかの安全判定装置においてメンテナンスの必要性が認識されるときには、その旨の出力を発する手段とが、組み込まれている。
各ネットワークスレーブのそれぞれには、安全判定装置のメンテナンス用データを、若しくは、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を、送信情報に含めてネットワークマスタに送信する第１動作と、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作とを選択的に実行する手段が組み込まれている。
さらに、ネットワークスレーブにおける第１動作は当該安全判定装置のメンテナンス用データの値が規定の閾値未満のときに実行され、かつ第２動作は当該安全判定装置のメンテナンス用データの値が規定の閾値を越えているときに実行される。なお、安全判定装置のメンテナンス用データが複数種のデータを含む場合は、それぞれのデータに対してそれぞれ閾値が規定され、複数種のデータの中の少なくとも１つのデータがその規定の閾値を越えているときに、第２の動作が実行されることとなる。
このような構成によれば、真にメンテナンスが必要となった、或いはメンテナンスの必要が迫った場合に限り、ネットワーク上にメンテナンス用データを送出することとなるため、全体として通信データに占めるメンテナンス用データの量が減少して、セーフティチェックデータ（判定出力データ）の送信遅れが解消される。
以上説明した中で、安全判定装置には、セーフティライトカーテン、セーフティドアスイッチ、又はセーフティリミットスイッチが含まれていてもよい。ここで、セーフティーライトカーテンとは、ケース内に投光器列を収容してなる投光用柱体とケース内に受光器列を収容してなる受光用柱体とを有し、それらの投受光用柱体を適当な間隔を空けて投受光面を対向させ、光のカーテンを創生するものである。全ての投光器の光軸は重複することなく各々１つの受光器の光軸と一致するように配置され、投光器は順次点灯されるとともに、点灯されている投光と光軸が一致している受光器のみ受光信号処理を行う。
このようにするとで、光軸の異なった投受光器間でのクロストークを防止でき、光のカーテン内に浸入してきた物体の有無検知を全光軸について確実に行っている。このセーフティーライトカーテンは、例えば、危険な装置の周囲に配置され、人の手などが装置に近づいたときに検知を行い、装置を停止させるためなどに使用される。
また、安全判定装置のメンテナンス用データには、出力のオンオフ回数データ、通電時間データ、異常検知履歴データ、又は遮光時刻や異常時刻等の時刻情報が含まれていてもよい。また、時刻と共に日付をデータに含めてもよい。
また、各ネットワークスレーブの時計回路は時刻整合処理されていてもよい。さらに、各ネットワークスレーブにおける時刻整合処理はネットワークマスタからのコマンドにより実行される、ようにしてもよい。
ネットワークスレーブからネットワークマスタに、例えば遮光時刻、異常検知時刻等を送信する場合、各スレーブにおいて時刻が異なると、のちにデータを解析する際に混乱を生ずる虞がある。したがって、マスタからのコマンド受信により予め各スレーブ間で時刻合わせをしておくことが好ましい。
発明を実施するための最良の形態
以下に、この発明の好適な実施の一形態を添付図面にしたがって詳細に説明する。なお、本発明は、図示された実施形態に限定されないことは言うまでもないことである。
先に述べたように、本発明のセーフティネットワークシステムは、主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置とをそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブ等を、ネットワークで結んで構成されている。
本発明システムの構成図が第１図に示されている。同図に示されるように、このセーフティネットワークシステムは、１台のネットワークマスタＭと、３台のネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３とを、ネットワークを構成するシリアルバスＢＵにてバス状に結線して構成されている。
ネットワークマスタＭは主装置Ｌの運転を受け持つ。主装置Ｌは、高度の作業安全性を要求されるプレス機械やその他の工作機械等に相当する。
一方、３台のネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３は、それぞれ主装置Ｌの運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ。具体的には、ネットワークスレーブＳ１は安全判定装置としてセーフティライトカーテンＡを、ネットワークスレーブＳ２は安全判定装置としてセーフティドアスイッチＢを、さらにネットワークスレーブＳ３は安全判定装置としてセーフティリミットスイッチＣをそれぞれ受け持っている。
ネットワークマスタＭは、各ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３からの受信情報を介して各安全判定装置（セーフティライトカーテンＡ，セーフティドアスイッチＢ，セーフティリミットスイッチＣ）の判定出力を監視すると共に、それら安全判定装置の判定出力に基づいて危険性が認識されるときには、主装置Ｌの運転を停止させる機能を有する。
又、ネットワークマスタＭは、各ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３からの受信情報を介して各安全判定装置（セーフティライトカーテンＡ，セーフティドアスイッチＢ，セーフティリミットスイッチＣ）のメンテナンス用データを監視すると共に、それらの安全判定装置のメンテナンス用データに基づいて何れかの安全判定装置においてメンテナンスの必要性が認識されるときには、その旨の出力を発する機能を有する。
ここで、安全判定装置の判定出力とは、例えばセーフティライトカーテンＡの場合には、一連の受光素子が全て入光状態にあるときオン、何れかの受光素子が遮光状態のときオフとされる。又、セーフティドアスイッチＢの場合には、ドアが閉じているときがオン、開いているときがオフとされる。更に、セーフティリミットスイッチの場合には、対象となる稼動物体の位置が、許容範囲内にあるときがオン、許容範囲から外れたときがオフとされる。
一方、安全判定装置のメンテナンス用データとは、様々な安全判定装置において、メンテナンスの必要性を判定するに必要なデータのことを言い、例えばセーフティライトカーテンＡの場合には、投受光素子の通電時間データ、出力リレーのオンオフ回数データ、過去の異常検出履歴データ、遮光時刻や異常検知時刻等の時刻データ等が挙げられる。同様にして、セーフティドアスイッチＢ並びにセーフティリミットスイッチＣについても、検出動作に採用された各種トランスジューサの通電時間乃至稼動時間データ、出力のオンオフ回数データ、異常検出履歴データ、異常検知時刻データ等を含むことができる。
これらのデータの生成は、安全判定装置（セーフティライトカーテンＡ，セーフティドアスイッチＢ，セーフティリミットスイッチＣ）側で行ってもよいし、ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３の側に安全判定装置の出力に基づいてそれらのデータを生成する機能を設けてもよい。
いずれにしても、各ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３においては、シリアルバスＢＵを介してネットワークマスタＭから送られてくる送信要求コマンドに応答して、自らが担当する安全判定装置（セーフティライトカーテンＡ，セーフティドアスイッチＢ，セーフティリミットスイッチＣ）に関するそれらのメンテナンス用データをシリアルバスＢＵを介してネットワークマスタＭへと送信可能となされている。加えて、各ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３には時計回路が組み込まれている。この時計回路は、ネットワークマスタＭから送られてくる時刻合わせコマンドにより、互いに時刻整合処理される。すなわち、スレーブからマスタに例えば遮光時刻、異常検知時刻等を送信する場合に、各スレーブにおいて時刻が異なると、のちにデータを解析する際に混乱が生じるので、このような時刻整合処理が必要となるのである。
更に、各ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３のそれぞれには、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を送信情報に含めてネットワークマスタＭに送信する第１動作と、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作とを選択的に実行する機能が組み込まれている。
ここで、『全く又は殆ど含めずに』とあるのは、全く含めない場合は勿論のこと、僅かに含める場合も含むということを意味している。ここで僅かに含むとは、後述する送信遅延時間に支障を来さない範囲である。判定出力とメンテナンス用データとの双方を定常的にネットワークマスタＭへと送信する場合を想定すると、毎サイクルの送信時間が長くなることから、何れかの安全判定装置において危険判定がなされた場合、それがネットワークマスタへ伝わるまでに遅れを生じ、ひいては主装置Ｌの運転から停止への動作切替応答性が低下する。この応答性の低下は、人身事故等の大きな被害に波及する虞れを包含する。
そこで、本発明システムにおいては、ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３における第１動作は、主装置Ｌが停止状態にあるときに実行され、ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３における第２動作は、主装置Ｌが運転状態にあるときに実行されるように工夫が施されている。
すなわち、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を送信情報に含めてネットワークマスタＭに送信する第１動作は、主装置が停止状態にあるときに実行され、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタＭに送信する第２動作は、主装置Ｌが運転状態にあるときに実行される。
このような構成を採用することにより、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を送信情報に含めてネットワークマスタＭに送信する第１動作は、主装置Ｌが停止状態にあるときに実行されるため、仮にそのときの何れかの安全判定装置において、人体侵入検出等により危険判定出力が発せられたとしても、その時点では既に主装置Ｌは停止しているため、通信遅れが問題となることはない。一方、メンテナンス用データの内容については、せいぜい、数時間、半日、１日単位で変動を監視すればよい場合などが殆どであるから、主装置が停止状態にあるときに限り、メンテナンス用データが取得されるようにしても、殆ど支障がないはずである。
ネットワークマスタ（又はネットワークスレーブ）のハードウェア構成を示すブロック図が第２図に示されている。
図において、２００は装置全体を統括制御するＣＰＵ、２０１は電子時計駆動用の電池、２０２は電子時計駆動用のバックアップ電池機能を有する電源、２０３は電子時計、２０４はＣＰＵ周辺回路、２０５はセンサインタフェース、２０６は表示ＬＥＤ、２０７は端子台用電源、２０８はコネクタ、２０９は端子台、２１０は入出力モジュール、２１１はスイッチモジュール、２１２は通信モジュール、２１３はメモリモジュールである。
入出力モジュール２１０内には、各種の信号を外部から端子台２０９を介して取り込むための入力インタフェース２１０ａと、端子台２０９に対して各種の信号を出力するための出力インタフェース２１０ｂとが設けられている。
ボーレートやマスタ・スレーブ番号の決定に使用されるスイッチモジュール２１１内には、通信インタフェース切替スイッチ２１１ａと、番号設定スイッチ２１１ｂと、モード切替スイッチ２１１ｃとが設けられている。
通信モジュール２１２内には、端子台２１４を介してネットワークと通信を行うＲＳ−４８５ドライバ２１２ａと、コネクタ２０８を介して主装置やセンサ等と通信を行うＲＳ−４８５ドライバ２１２ｂとが設けられている。
更に、メモリモジュール２１３内には、フラッシュメモリ２１３ａとＳＲＡＭ２１３ｂとが設けられている。
ネットワークマスタとして機能するか又はネットワークスレーブとして機能するかは、モード切替スイッチ２１１ｃの操作で切り替えることができる。又、その切替状態や後述する各種の出力は表示ＬＥＤ２０６を介して報知される。
コネクタ２０８は、当該装置がネットワークマスタとして機能する場合、主装置Ｌに接続される一方、ネットワークスレーブとして機能する場合、安全判定装置を構成するスイッチＡ〜Ｃの何れかに接続される。当該装置がネットワークマスタとして機能する場合、主装置Ｌは端子台２０９に接続されてもよい。
端子台２１４は、当該装置がネットワークマスタ又はネットワークスレーブのいずれに接続される場合であっても、シリアルバスＢＵに接続される。
ＣＰＵ２００を構成するマイクロプロセッサの動作プログラムは、メモリモジュール２１３に格納される。
端子台２０９は、当該装置から警報出力を発したり、当該装置に対して各種入力を与えるために使用される。
次に、第１図のシステム構成において、マスタ側の処理を示すフローチャート並びにスレーブ側の処理を示すフローチャートが、第３図〜第５図に示されている。
以下、これらのフローチャート、並びに、第６図〜第８図のタイムチャートを参照しつつ、本発明システムの動作を系統的に説明する。
ネットワークマスタＭには、２種類の送信要求コマンドが用意されている。第１の送信要求コマンドは、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を送信状態に含めてネットワークマスタに送信することを要求するコマンドであり、第３図のフローチャートにおいては、『フレーム＃１送信』と記述されている。
一方、第２の送信要求コマンドは、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタへと送信することを要求するコマンドであり、第３図のフローチャートにおいては『フレーム＃２送信』と記述されている。
又、第３図〜第５図に示されるフローチャートは、電源が投入されたのち既に主装置Ｌが運転状態となっていることに対応している。すなわち、マスタの出力がオンのとき主装置Ｌは運転状態にあり、マスタの出力がオフのとき主装置Ｌは停止状態にある。
この状態において、処理が開始されると、第３図のフローチャートにおいては、マスタの出力はオンであると判定されて（ステップ３０１ＮＯ）、以後、第２の送信要求コマンドを用いた送受信処理が、各ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３に対して順次に行われる。すなわち、まず第２ループ処理の開始と共に（ステップ３０２）、第１のネットワークスレーブＳ１に対して第２の送信要求コマンドが送信され（ステップ３０３）、続いて第１のネットワークスレーブＳ１よりのレスポンス受信処理が行われる（ステップ３０４）。以上の処理（ステップ３０３，３０４）が、ネットワークに接続されたスレーブ数だけ順次に繰り返される（ステップ３０５）。
その結果、第１〜第３のネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３から、セーフティライトカーテンＡ、セーフティドアスイッチＢ、セーフティリミットスイッチＣの判定出力（オンオフデータ）を取得することができる。
続いて、第４図のフローチャートに移って、セーフティドアカーテンＡ、セーフティドアスイッチＢ、セーフティリミットスイッチＣからのオンオフデータに基づき、いずれかの安全判定装置において危険な事態が生じていないかどうかの判定が行われる（ステップ４０１）。
ここで、安全判定装置において危険な事態が生じているときには、その安全判定装置を受け持つネットワークスレーブの出力はオフとなり、逆に危険な事態が生じていなければ、出力はオンとなる、したがって、全スレーブ出力がオンということは、セーフティライトカーテンＡ、セーフティドアスイッチＢ、セーフティリミットスイッチＣのいずれにも危険判定がなされていないことを意味している。
そのため、全スレーブ出力がオンと判定されたときには（ステップ４０１ＹＥＳ）、第３図のフローチャートに戻って、以上の処理（ステップ３０２〜３０５、４０１）が繰り返される。
この状態において、安全判定装置（Ａ〜Ｃ）のいずれかにおいて人体侵入等により危険判定がなされると、第４図のフローチャートのステップ４０１において、いずれかのスレーブ出力がオフである旨の判定が行われ（ステップ４０１ＮＯ）、直ちにマスタの出力はオフとされ、主装置の動作は運転状態から停止状態へと切り替えられる（ステップ４０２）。
ここで重要な点は、このような出力停止（ステップ４０２）に至る間においては、ネットワーク上を行き交う通信データは主として各安全判定装置（Ａ〜Ｃ）の判定出力（オンオフデータ）だけであるから、順次各ネットワークスレーブの出力をサイクリックに送信したとしても、１送信サイクル時間は短く、そのため何れかの安全判定装置において危険事態が生ずれば、そのことは直ちにネットワークスレーブからネットワークマスタへと伝えられ、これにより主装置の動作を運転状態から停止状態へと迅速に切り替えて人身事故等を未然に防止できる点である。
一方、第３図のフローチャートに戻って、危険判定により主装置が運転状態から停止状態へと切り替えられた後、あるいは別途外部からのマニュアル入力などによって主装置の動作が運転状態から停止状態へと切り替えられた後にあっては、マスタの出力はオフと判定されるため（ステップ３０１ＹＥＳ）、以後は第１のループ処理（ステップ３０６〜３０９）が実行される。
この第１のループ処理では、各ネットワークスレーブに対して第１の送信要求コマンドを送信し、これのレスポンスを受信する処理が、各ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３のそれぞれに対して繰り返される（ステップ３０７，３０８）。
先に説明したように、第１の送信要求コマンドは、安全判定装置の判定出力（オンオフデータ）と安全判定装置のメンテナンス用データ（出力のオンオフ回数データ、通電時間データ、異常検出履歴データ、遮光時刻や異常検知時刻等の時刻データ等）との双方を送信情報を含めてネットワークマスタへと送信することを要求するものであるから、第１のループ処理が完了した時点においては、各ネットワークスレーブからネットワークマスタへと、メンテナンス用データの収集が完了することとなる。
続いて、第４図のフローチャートへ移って、ネットワークマスタの側では、取得されたメンテナンス用データを保存し（ステップ４０３）、その後メンテナンスデータに対して各種の解析を行う。
まず第１の解析処理としては、メンテナンス用データのそれぞれを規定のしきい値と比較することによって、メンテナンスの必要な時期が近づいているか否かを判定する。ここでは、『警報出力レベル』としてメンテナンス時期が近づいていることを判定している（ステップ４０４）。
ここで、警報出力レベルに達していると判定された場合には（ステップ４０４ＹＥＳ）、警報出力処理が実行されて（ステップ４０５）、第２図に示される表示ＬＥＤ２０６を点灯するなどにより、何れかの安全判定装置又はどの安全判定装置においてメンテナンス時期が近づいていることが外部へと報知される。
続いて、次の分析処理としては、メンテナンス時期が実際に到来しているかの分析が行われる。第４図のフローチャートにおいては、『停止出力レベル』として、既にメンテナンス時期に達しているかどうかの判定処理が示されている（ステップ４０６）。
ここで、停止出力レベルに達していると判定された場合（ステップ４０６ＹＥＳ）、ネットワークマスタの出力は以後電源が断たれるまでオフ状態に保持される（ステップ４０７）。
すなわち、安全判定装置の何れかが危険判定を行い、これを受けてネットワークマスタにおいて主装置を運転状態から停止状態に切り替えた後、メンテナンス用データに基づいて、何れかの安全判定装置にメンテナンスが必要と判定されると（ステップ４０６ＹＥＳ）、オフ状態保持処理（ステップ４０７）が実行される結果、主装置Ｌの運転は以後継続的に停止状態とされる。
これに対して、警報出力レベル並びに停止出力レベルの何れにも達していなければ（ステップ４０４ＮＯ，４０６ＮＯ）、続いて全スレーブ出力がオンであるかどうかの判定が行われる（ステップ４０８）。ここで、全スレーブ出力がオンであるということは、何れの安全判定装置においても危険判定がなされていないことを意味している。これは例えば、侵入した人体が、危険領域から除かれたり、セーフティドアが閉められたり、セーフティリミットスイッチが動作復帰した場合などを意味している。
ここで、なおも何れかのスレーブ出力がオフであれば（ステップ４０８ＮＯ）、以上の処理（ステップ３０１〜３０９，４０３〜４０８）が繰り返される。つまり、主装置の停止中にあっては、ネットワークを構成するシリアルバス上には、各安全判定装置のオンオフデータのみならずこれに加えて各安全判定装置のメンテナンス用データまでがやり取りされ、通信のサイクルタイムは、その分だけオンオフデータだけの場合よりも長大化する。しかし、この状態では、既に主装置Ｌは運転停止状態にあるため、仮に他の安全判定装置が危険判定を行ったとしても、更に重ねて主装置Ｌの運転を停止される必要はないため、システム上危険な状態が到来することはない。逆に、この状態においては、各ネットワークスレーブからネットワークマスタへと、メンテナンス用データが定常的に到来するため、ネットワークマスタの側では各ネットワークスレーブに接続された安全判定装置の稼動状況を正確に把握することができる。
尚、メンテナンス用データの必要性を考慮すると、このような主装置Ｌの運転停止中であっても、毎サイクル定常的にメンテナンス用データを収集する必要はないかもしれない。その場合には、主装置が運転状態から停止状態へ切り替わったのち運転状態に復帰するまでの間であれば、初期の一定時間の間だけ、又は毎回のオンオフデータにメンテナンス用データを混入するのではなく、一連のオンオフデータの中に間欠的にあるいは周期的にメンテナンス用データを含めるようにしても処理にはあまり支障がないであろう。
いずれにしても、メンテナンス用データを各安全判定装置から収集する処理は、主装置の停止中に行われているため、その間に突然に別の安全判定装置から危険判定出力が発せられたとしても、その時点では既に主装置の運転は停止状態となるため、緊急遮断動作に支障を来すような虞れはない。
尚、上述した送信要求コマンドに対応する送信データの切り替えは、もちろんスレーブ側の処理で実行されるわけであるが、このスレーブ側の処理については第５図のフローチャートに詳細に示されている。
すなわち、同図において処理が開始されると、ネットワークマスタからの送信要求コマンドを受信し（ステップ５０１）、続いてその送信要求コマンドの種別が判別される（ステップ５０２）。
ここで、送信要求コマンドが第１の送信要求コマンドであると判定されると（ステップ５０２ＹＥＳ）、当該ネットワークスレーブからネットワークマスタへ向けて、安全判定装置の判定出力（オンオフデータ）と安全判定装置のメンテナンス用データ（出力のオンオフ回数データ、通電時間データ、異常検出履歴データ等）との双方を送信情報に含めて送信する第１の動作が実行される（ステップ５０４）。
これに対して、第２の送信要求コマンドであると判定されると（ステップ５０２ＮＯ）、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作が実行される（ステップ５０３）。
その後、当該ネットワークスレーブが受け持つ安全判定装置（Ａ〜Ｃ）に対して、メンテナンスデータの計測処理が実行され（ステップ５０５）、安全判定装置の側で既にデータが生成されている場合には、そのようなデータの取得処理、安全判定装置においては基礎データしか生成されない場合、その基礎データに基づいてメンテナンスデータ自体を生成する処理が実行される。
以上の処理が繰り返される結果、ネットワークスレーブの側では、自己が受け持つ安全判定装置と関連してメンテナンスデータの計測処理を実行しつつ（ステップ５０５）、ネットワークマスタより送信要求コマンドが到来した場合には、その種別に応じて、第１の動作（ステップ５０４）又は第２の動作（ステップ５０３）を実行し、ネットワークマスタに対して指示されたデータを送り返すのである。
なお、ネットワークスレーブにおける第１動作と第２動作との切り替えは、ネットワークスレーブ自体で自発的に行うことも可能である。様々な方法があるが、一例としては、第４図のフローチャートにおけるステップ４０４〜４０６の処理をスレーブ側自体で行い、その結果メンテナンス時期が近づいていると判定された場合には、第１動作を実行して、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を送信情報に含めてネットワークマスタへと送信する一方、メンテナンス時期がまだ近づいていないと判定される場合には、第２動作を実行して、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信するようにしてもよいであろう。
なお、以上の処理については特別に図示せずとも、当業者であれば容易に理解できるであろう。
次に、以上説明したネットワークマスタとネットワークスレーブとの間の通信処理を、さらに第６図〜第８図のタイムチャートを参照しつつ、視覚的に説明する。
本発明のマスタ・スレーブ間通信手順のタイムチャートが第６図に、マスタ・スレーブ間通信手順の比較例が第７図に、マスタ・スレーブ間通信手順の実施例が第８図にそれぞれ示されている。
第６図のタイムチャートから明らかなように、システムの電源が投入された後、主装置が運転状態（マスタの出力はオン）に入るまでの間は、まだ主装置は停止状態（マスタの出力はオフ）にあるため、電源投入に応答して直ちに第１の送信要求コマンドが各スレーブＳ１，Ｓ２に対して送信され、これに応答して各スレーブＳ１，Ｓ２がオンオフデータとメンテナンス用データの双方を返信する。
この状態に続いて、主装置が停止状態から運転状態（オフ状態からオン状態）へと切り替わると、ネットワークマスタからネットワークスレーブへと送られる送信コマンドの内容は第２の送信要求コマンドとなり、その結果送信要求コマンドを受けた各ネットワークスレーブの側では、安全判定出力であるオンオフデータのみを返送する状態となる。なお、図では、第１の送信要求コマンド並びにそれに伴うレスポンスについては網掛けパルスで示しており、逆に第２の送信要求コマンド並びにそのレスポンスデータについては白抜きパルスで示されている。
その後、主装置の動作状態が運転状態（マスタの出力はオン）から停止状態（マスタの出力はオフ）になると、再び第１の送信要求コマンド並びにそれに対するレスポンスを伝送する状態に復帰する。
第６図の例では、スレーブＳ１において、自己が受け持つ安全判定装置に危険判定がなされ、その判定出力がオン状態からオフ状態（危険検出状態）に切り替わる。それにともなって、スレーブＳ１の出力もオンからオフに切り替わる。すると、図中矢印に示されるように、それより僅かに遅れて、その旨のデータが、スレーブＳ１からマスタＭへと返送されることによって、主装置の動作状態は運転状態から停止状態へと瞬時に切り替えられる。
なお、第６図のタイムチャートにおいては、第１の送信要求コマンド並びにそれに対応するレスポンスが送信される状態と、第２の送信要求コマンド並びにそれに対応するレスポンスが送信される状態とは、ほぼ同時間で示されているが、これはマスタ側から送信要求コマンドが送られ、スレーブ側がこれを受信し、そのときたまたま危険判定処理がなされた場合、その危険判定データがレスポンスに乗って、マスタ側へと返送される手順を単に明らかにすることを主たる目的としたためである。
実際には、第１の送信要求コマンド並びにそのレスポンスがネットワークに伝送される状態と、第２の送信要求コマンド並びにそのレスポンスがネットワーク上に送信される状態とでは、サイクルタイムに大きな開きが生ずる。このサイクルタイムの開きこそが、レスポンス時間に反映され、人体が危険領域等に達した場合、迅速な主装置の遮断等が可能となるのである。
このことが第７図の比較例と第８図の実施例とにより一層明らかとされている。第７図に示されるように、ネットワーク上に、定常的に、安全判定装置の判定出力（オンオフデータ）と安全判定装置のメンテナンス用データとを送信した場合、当然に通信の１サイクル時間は長大化し応答時間も長くならざるを得ない。これに対して、第８図のタイムチャートに示されるように、主装置が運転状態にあるか停止状態にあるかに応じて、通信データの内容を異ならせ、特に主装置の停止状態においては、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずに送信するようにした場合、メンテナンス用データが省かれた分だけ１サイクル時間が短くなり、その結果、安全判定装置が危険を判定してから実際にマスタ出力がオン状態からオフ状態に転ずるまでの期間（応答時間）は著しく短縮される。
このように、本発明にあっては、主装置側が停止状態にあって、迅速な遮断動作が不要な時期を狙って、メンテナンス用データを送信するようにしたため、いずれかの安全判定装置が人体侵入等を検出して危険判定出力を発した場合において、主装置を運転状態から停止状態に切り替える際の応答時間を低下させることがなく、しかもネットワークマスタ側で各ネットワークスレーブが受け持つ安全判定装置においてメンテナンス必要性が生じたことを的確に認識可能となるのである。
上記の実施の形態では、第１動作として安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を送信情報に含めてネットワークマスタＭに送信していたが、安全判定装置のメンテナンス用データだけを送信するようにしても良い。
その場合には、第４図に対応するマスタ側の処理を示すフローチャート（その２）は第１０図のようになる。第４図との違いは、ステップ４０８ａが動作復帰の指示待ち状態となり、指示があるまでは停止状態（出力オフ）を維持し、指示があるとステップ４０９に進み、装置を運転状態（出力オン）とする点である。動作復帰の指示は、ネットワークにスレーブを介して再起動ボタンを接続し、ボタンが押されることによっても良いし、主装置Ｌが再起動されたこと、あるいは危険判定を行いオフ出力を行った安全判定装置が再起動の指示を受けたことによっても良い。また、この処理フローは、第１動作として安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を送信情報に含めてネットワークマスタＭに送信する場合に用いてもよい。
ネットワークスレーブ側の処理を示す第５図のフローチャートは、そのままであり、送信要求コマンドが第１の送信要求コマンドと判定されると（ステップ５０２ＹＥＳ）、第１の動作が実行されて、当該ネットワークスレーブからネットワークマスタへ向けて、安全判定装置もメンテナンス用データ（出力のオンオフ回数データ、通信時間データ、異常検出履歴データ等）を送信情報として送信する。
また、以上の実施形態においては、ネットワークの一例としてバス状結線を示したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。例えば第９図に示されるように、（ａ）デイジーチェーン結線、（ｂ）ループ結線、（ｃ）ツリー結線等にも適用できることはもちろんである。
さらに、各ネットワークスレーブの時計回路は時刻整合処理されていてもよい。各ネットワークスレーブにおける時刻整合処理はネットワークマスタからのコマンドにより実行される、ようにしてもよい。
ネットワークスレーブからネットワークマスタに、例えば遮光時刻、異常検知時刻等を送信する場合、各スレーブにおいて時刻が異なると、のちにデータを解析する際に混乱を生ずる虞がある。したがって、マスタからのコマンド受信により予め各スレーブ間で時刻合わせをしておくことが好ましい。
産業上の利用可能性
本発明によれば、いずれかの安全判定装置が人体侵入等を検出して危険判定出力を発した場合において、主装置を運転状態から停止状態に切り替える際の応答時間を低下させることがなく、しかもネットワークマスタの側で各ネットワークスレーブが受け持つ安全判定装置においてメンテナンス必要性が生じたことを的確に認識可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明システムの構成図である。
第２図は、マスタ（又はスレーブ）のハードウェア構成を示すブロック図である。
第３図は、マスタ側の処理を示すフローチャート（その１）である。
第４図は、マスタ側の処理を示すフローチャート（その２）である。
第５図は、スレーブ側の処理を示すフローチャートである。
第６図は、本発明のマスタ・スレーブ間通信手順のタイムチャートである。
第７図は、マスタ・スレーブ間通信手順の比較例を示す説明図である。
第８図は、マスタ・スレーブ間通信手順の実施例を示す説明図である。
第９図は、バスの他の構成例を示す説明図である。
第１０図は、マスタ側の処理を示すフローチャート（その２）の変形例である。
この発明は、作業安全対策を要する工作機械等の主装置と作業安全条件等を判定するセーフティライトカーテン等の複数の安全判定装置とを有機的に結合するためのセーフティネットワークシステムに係り、特に、危険事態発生時の主装置停止応答性を損ねることなく、安全判定装置それ自体の経年劣化等も適切に管理可能とした信頼性の高いセーフティネットワークシステムに関する。
背景技術
作業安全対策を要する工作機械等の主装置と作業安全条件等を判定するセーフティライトカーテン等の複数の安全判定装置とを有するシステムを設計する場合に、それらのシステム構成要素の間にネットワークを介在させて通信で信号のやり取りを行うようにすると、それらをネットワークを介在させずに直結させる場合に比べて、システムの設計自由度が向上する。
具体的には、主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブとが、ネットワークで結ばれる。ネットワークマスタには、各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置の判定出力を監視すると共に、それら安全判定装置の判定出力に基づいて危険性が認識されるときには、主装置の運転を停止させる機能が具備される。そのため、いずれかの安全判定装置が危険（例えば、主装置の動作領域内に人体が侵入する等）を判定すると、その旨の情報（危険／安全）は直ちにネットワークスレーブからネットワークマスタへと伝えられ、ネットワークマスタの作用により、主装置は運転状態から停止状態へと切り替えられる。
システムの安全性をより高めるためには、安全判定装置それ自体の信頼性も担保せねばならない。安全判定装置としては、例えば、セーフティライトカーテン、セーフティドアスイッチ、セーフティリミットスイッチ等が想定される。これらの安全判定装置に含まれる出力リレー、発光素子、受光素子、磁気素子その他の各種トラスジューサには経年劣化が存在するから、動作時間（又は通電時間）や動作回数が規定値に達したならば、主装置の運転を停止させて、交換・修理・点検と言ったメンテナンスの必要がある。
安全判定装置のメンテナンス時期を適切に管理するためには、ネットワークマスタの側で、各ネットワークスレーブの受け持つ安全判定装置の稼働状況を知ることが必要である。そのためには、各安全判定装置の出力のオンオフ回数データ、通電時間、異常検出履歴等をメンテナンス用データ（メンテナンスの必要性を判定するためのデータ）として、各ネットワークスレーブからネットワークマスタへと通知することが必要となる。
安全判定装置が出力する安全か危険かを示すオンオフデータ（以下、『セーフティチェックデータ』と言う）とメンテナンス用データとの双方を定常的に各ネットワークスレーブからネットワークマスタへと送信すれば、ネットワークマスタ側では、常時正確に各安全判定装置の稼働状況を把握することができる。
しかし、通信システム全体として通信データ量が多くなるため、セーフティチェックデータの送信には遅れを生じ、いずれかの安全判定装置が人体侵入等を検出して危険判定出力を発した場合、主装置を運転状態から停止状態に切り替える際の応答時間を低下させると言う問題がある。
この発明は、上述の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、いずれかの安全判定装置が人体侵入等を検出して危険判定出力を発した場合において、主装置を運転状態から停止状態に切り替える際の応答時間を低下させることがなく、しかもネットワークマスタの側で各ネットワークスレーブが受け持つ安全判定装置においてメンテナンス必要性が生じたことを的確に認識可能とすることにある。
この発明のさらに他の目的とするところは、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。
発明の開示
本発明のセーフティネットワークシステムは、主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブとを、ネットワークで結んで構成されている。
ネットワークマスタには、各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置の判定出力を監視すると共に、それら安全判定装置の判定出力に基づいて危険性が認識されるときには、主装置の運転を停止させる手段と、各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置のメンテナンス用データを監視すると共に、それらの安全判定装置のメンテナンス用データに基づいていずれかの安全判定装置においてメンテナンスの必要性が認識されるときには、その旨の出力を発する手段とが、組み込まれている。
各ネットワークスレーブのそれぞれには、安全判定装置のメンテナンス用データを、若しくは、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を、送信情報に含めてネットワークマスタに送信する第１動作と、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作とを選択的に実行する手段が組み込まれている。
なお、『殆ど含めずに』とは、確率的に言って、危険発生時の判定出力データの転送に支障を来さない程度のメンテナンス用データの間欠的又は周期的混入は許容することを意味している。
さらに、ネットワークスレーブにおける第１動作は、主装置が停止状態にあるときに実行され、ネットワークスレーブにおける第２動作は、主装置が運転状態にあるときに実行される。
このような構成によれば、安全判定装置のメンテナンス用データを、若しくは、安全判定装置の判定出力（セーフティチェックデータ）と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を、送信情報に含めてネットワークマスタに送信する第１動作は、主装置が停止状態にあるときに実行されるため、仮にそのときにいずれかの安全判定装置において、人体侵入検出等により危険判定出力が発せられたとしても、その時点では既に主装置は停止しているため、通信遅れが問題となることはないし、危険判定出力がネットワークマスタへ送信されなくても問題となることはない。一方、メンテナンス用データの内容については、精々、数時間、半日、一日単位で変動を監視すればよい場合が殆どであるから、主装置が停止状態にあるときに限り、メンテナンス用データが取得されるようにしても、殆ど支障がないはずである。
別の一面から見た本発明のセーフティネットワークシステムは、主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブとを、ネットワークで結んで構成される。
ネットワークマスタには、各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置の判定出力を監視すると共に、それら安全判定装置の判定出力に基づいて危険性が認識されるときには、主装置の運転を停止させる手段と、各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置のメンテナンス用データを監視すると共に、それらの安全判定装置のメンテナンス用データに基づいていずれかの安全判定装置においてメンテナンスの必要性が認識されるときには、その旨の出力を発する手段とが、組み込まれている。
各ネットワークスレーブのそれぞれには、安全判定装置のメンテナンス用データを、若しくは、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を、送信情報に含めてネットワークマスタに送信する第１動作と、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作とを選択的に実行する手段が組み込まれている。
さらに、各ネットワークスレーブにおける第１動作と第２動作との選択は、ネットワークマスタから送られてくる送信要求コマンドの内容に応じて制御されるようにしている。このような構成によれば、ネットワークマスタ側が主導権を取って、ネットワークスレーブ側の送信データの内容を切り替えることができることとなる。
本発明の好ましい実施形態では、ネットワークマスタは、主装置が運転状態にあるときには、第２動作に対応する送信要求コマンドを各ネットワークスレーブに送信する一方、主装置が停止状態にあるときには、第１動作に対応する送信要求コマンドを各ネットワークスレーブに送信する、ようにしてもよい。
このような構成によれば、ネットワークマスタが主装置の停止状態を認識しているときに限り、メンテナンス用データが送信されるため、危険判定出力データの伝達遅れに起因する主装置の運転状態から停止状態への切り替え遅れを確実に回避することができる。
別の一面から見た本発明は、主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブとをネットワークで結んでなるセーフティネットワークシステムに使用されるネットワークマスタである。
このネットワークマスタには、各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置の判定出力を監視すると共に、それら安全判定装置の判定出力に基づいて危険性が認識されるときには、主装置の運転を停止させる手段と、各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置のメンテナンス用データを監視すると共に、それらの安全判定装置のメンテナンス用データに基づいていずれかの安全判定装置においてメンテナンスの必要性が認識されるときには、その旨の出力を発する手段と、主装置が停止状態にあるときには、安全判定装置のメンテナンス用データを、若しくは、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を、送信情報に含めてネットワークマスタに送信する第１動作に対応する送信要求コマンドを各ネットワークスレーブに送信する一方、主装置が運転状態にあるときには、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作に対応する送信要求コマンドを各ネットワークスレーブに送信する手段と、が具備されている。
別の一面から見た本発明は、主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブとをネットワークで結んでなるセーフティネットワークシステムに使用されるネットワークスレーブである。
このネットワークスレーブには、ネットワークマスタから、第１の送信要求コマンドが到来したときには、安全判定装置のメンテナンス用データを、若しくは、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を、送信情報に含めてネットワークマスタに送信する第１動作を実行する一方、第２の送信要求コマンドが到来したときには、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作を実行する手段を具備されている。
別の一面から見た本発明のセーフティネットワークシステムは、主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブとを、ネットワークで結んで構成される。
ネットワークマスタには、各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置の判定出力を監視すると共に、それら安全判定装置の判定出力に基づいて危険性が認識されるときには、主装置の運転を停止させる手段と、各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置のメンテナンス用データを監視すると共に、それらの安全判定装置のメンテナンス用データに基づいていずれかの安全判定装置においてメンテナンスの必要性が認識されるときには、その旨の出力を発する手段とが、組み込まれている。
各ネットワークスレーブのそれぞれには、安全判定装置のメンテナンス用データを、若しくは、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を、送信情報に含めてネットワークマスタに送信する第１動作と、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作とを選択的に実行する手段が組み込まれている。
さらに、ネットワークスレーブにおける第１動作は当該安全判定装置のメンテナンス用データの値が規定の閾値未満のときに実行され、かつ第２動作は当該安全判定装置のメンテナンス用データの値が規定の閾値を越えているときに実行される。なお、安全判定装置のメンテナンス用データが複数種のデータを含む場合は、それぞれのデータに対してそれぞれ閾値が規定され、複数種のデータの中の少なくとも１つのデータがその規定の閾値を越えているときに、第２の動作が実行されることとなる。
このような構成によれば、真にメンテナンスが必要となった、或いはメンテナンスの必要が迫った場合に限り、ネットワーク上にメンテナンス用データを送出することとなるため、全体として通信データに占めるメンテナンス用データの量が減少して、セーフティチェックデータ（判定出力データ）の送信遅れが解消される。
以上説明した中で、安全判定装置には、セーフティライトカーテン、セーフティドアスイッチ、又はセーフティリミットスイッチが含まれていてもよい。ここで、セーフティーライトカーテンとは、ケース内に投光器列を収容してなる投光用柱体とケース内に受光器列を収容してなる受光用柱体とを有し、それらの投受光用柱体を適当な間隔を空けて投受光面を対向させ、光のカーテンを創生するものである。全ての投光器の光軸は重複することなく各々１つの受光器の光軸と一致するように配置され、投光器は順次点灯されるとともに、点灯されている投光と光軸が一致している受光器のみ受光信号処理を行う。
このようにするとで、光軸の異なった投受光器間でのクロストークを防止でき、光のカーテン内に浸入してきた物体の有無検知を全光軸について確実に行っている。このセーフティーライトカーテンは、例えば、危険な装置の周囲に配置され、人の手などが装置に近づいたときに検知を行い、装置を停止させるためなどに使用される。
また、安全判定装置のメンテナンス用データには、出力のオンオフ回数データ、通電時間データ、異常検知履歴データ、又は遮光時刻や異常時刻等の時刻情報が含まれていてもよい。また、時刻と共に日付をデータに含めてもよい。
また、各ネットワークスレーブの時計回路は時刻整合処理されていてもよい。さらに、各ネットワークスレーブにおける時刻整合処理はネットワークマスタからのコマンドにより実行される、ようにしてもよい。
ネットワークスレーブからネットワークマスタに、例えば遮光時刻、異常検知時刻等を送信する場合、各スレーブにおいて時刻が異なると、のちにデータを解析する際に混乱を生ずる虞がある。したがって、マスタからのコマンド受信により予め各スレーブ間で時刻合わせをしておくことが好ましい。
発明を実施するための最良の形態
以下に、この発明の好適な実施の一形態を添付図面にしたがって詳細に説明する。なお、本発明は、図示された実施形態に限定されないことは言うまでもないことである。
先に述べたように、本発明のセーフティネットワークシステムは、主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置とをそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブ等を、ネットワークで結んで構成されている。
本発明システムの構成図が第１図に示されている。同図に示されるように、このセーフティネットワークシステムは、１台のネットワークマスタＭと、３台のネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３とを、ネットワークを構成するシリアルバスＢＵにてバス状に結線して構成されている。
ネットワークマスタＭは主装置Ｌの運転を受け持つ。主装置Ｌは、高度の作業安全性を要求されるプレス機械やその他の工作機械等に相当する。
一方、３台のネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３は、それぞれ主装置Ｌの運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ。具体的には、ネットワークスレーブＳ１は安全判定装置としてセーフティライトカーテンＡを、ネットワークスレーブＳ２は安全判定装置としてセーフティドアスイッチＢを、さらにネットワークスレーブＳ３は安全判定装置としてセーフティリミットスイッチＣをそれぞれ受け持っている。
ネットワークマスタＭは、各ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３からの受信情報を介して各安全判定装置（セーフティライトカーテンＡ，セーフティドアスイッチＢ，セーフティリミットスイッチＣ）の判定出力を監視すると共に、それら安全判定装置の判定出力に基づいて危険性が認識されるときには、主装置Ｌの運転を停止させる機能を有する。
又、ネットワークマスタＭは、各ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３からの受信情報を介して各安全判定装置（セーフティライトカーテンＡ，セーフティドアスイッチＢ，セーフティリミットスイッチＣ）のメンテナンス用データを監視すると共に、それらの安全判定装置のメンテナンス用データに基づいて何れかの安全判定装置においてメンテナンスの必要性が認識されるときには、その旨の出力を発する機能を有する。
ここで、安全判定装置の判定出力とは、例えばセーフティライトカーテンＡの場合には、一連の受光素子が全て入光状態にあるときオン、何れかの受光素子が遮光状態のときオフとされる。又、セーフティドアスイッチＢの場合には、ドアが閉じているときがオン、開いているときがオフとされる。更に、セーフティリミットスイッチの場合には、対象となる稼動物体の位置が、許容範囲内にあるときがオン、許容範囲から外れたときがオフとされる。
一方、安全判定装置のメンテナンス用データとは、様々な安全判定装置において、メンテナンスの必要性を判定するに必要なデータのことを言い、例えばセーフティライトカーテンＡの場合には、投受光素子の通電時間データ、出力リレーのオンオフ回数データ、過去の異常検出履歴データ、遮光時刻や異常検知時刻等の時刻データ等が挙げられる。同様にして、セーフティドアスイッチＢ並びにセーフティリミットスイッチＣについても、検出動作に採用された各種トランスジューサの通電時間乃至稼動時間データ、出力のオンオフ回数データ、異常検出履歴データ、異常検知時刻データ等を含むことができる。
これらのデータの生成は、安全判定装置（セーフティライトカーテンＡ，セーフティドアスイッチＢ，セーフティリミットスイッチＣ）側で行ってもよいし、ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３の側に安全判定装置の出力に基づいてそれらのデータを生成する機能を設けてもよい。
いずれにしても、各ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３においては、シリアルバスＢＵを介してネットワークマスタＭから送られてくる送信要求コマンドに応答して、自らが担当する安全判定装置（セーフティライトカーテンＡ，セーフティドアスイッチＢ，セーフティリミットスイッチＣ）に関するそれらのメンテナンス用データをシリアルバスＢＵを介してネットワークマスタＭへと送信可能となされている。加えて、各ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３には時計回路が組み込まれている。この時計回路は、ネットワークマスタＭから送られてくる時刻合わせコマンドにより、互いに時刻整合処理される。すなわち、スレーブからマスタに例えば遮光時刻、異常検知時刻等を送信する場合に、各スレーブにおいて時刻が異なると、のちにデータを解析する際に混乱が生じるので、このような時刻整合処理が必要となるのである。
更に、各ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３のそれぞれには、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を送信情報に含めてネットワークマスタＭに送信する第１動作と、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作とを選択的に実行する機能が組み込まれている。
ここで、『全く又は殆ど含めずに』とあるのは、全く含めない場合は勿論のこと、僅かに含める場合も含むということを意味している。ここで僅かに含むとは、後述する送信遅延時間に支障を来さない範囲である。判定出力とメンテナンス用データとの双方を定常的にネットワークマスタＭへと送信する場合を想定すると、毎サイクルの送信時間が長くなることから、何れかの安全判定装置において危険判定がなされた場合、それがネットワークマスタへ伝わるまでに遅れを生じ、ひいては主装置Ｌの運転から停止への動作切替応答性が低下する。この応答性の低下は、人身事故等の大きな被害に波及する虞れを包含する。
そこで、本発明システムにおいては、ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３における第１動作は、主装置Ｌが停止状態にあるときに実行され、ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３における第２動作は、主装置Ｌが運転状態にあるときに実行されるように工夫が施されている。
すなわち、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を送信情報に含めてネットワークマスタＭに送信する第１動作は、主装置が停止状態にあるときに実行され、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタＭに送信する第２動作は、主装置Ｌが運転状態にあるときに実行される。
このような構成を採用することにより、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を送信情報に含めてネットワークマスタＭに送信する第１動作は、主装置Ｌが停止状態にあるときに実行されるため、仮にそのときの何れかの安全判定装置において、人体侵入検出等により危険判定出力が発せられたとしても、その時点では既に主装置Ｌは停止しているため、通信遅れが問題となることはない。一方、メンテナンス用データの内容については、せいぜい、数時間、半日、１日単位で変動を監視すればよい場合などが殆どであるから、主装置が停止状態にあるときに限り、メンテナンス用データが取得されるようにしても、殆ど支障がないはずである。
ネットワークマスタ（又はネットワークスレーブ）のハードウェア構成を示すブロック図が第２図に示されている。
図において、２００は装置全体を統括制御するＣＰＵ、２０１は電子時計駆動用の電池、２０２は電子時計駆動用のバックアップ電池機能を有する電源、２０３は電子時計、２０４はＣＰＵ周辺回路、２０５はセンサインタフェース、２０６は表示ＬＥＤ、２０７は端子台用電源、２０８はコネクタ、２０９は端子台、２１０は入出力モジュール、２１１はスイッチモジュール、２１２は通信モジュール、２１３はメモリモジュールである。
入出力モジュール２１０内には、各種の信号を外部から端子台２０９を介して取り込むための入力インタフェース２１０ａと、端子台２０９に対して各種の信号を出力するための出力インタフェース２１０ｂとが設けられている。
ボーレートやマスタ・スレーブ番号の決定に使用されるスイッチモジュール２１１内には、通信インタフェース切替スイッチ２１１ａと、番号設定スイッチ２１１ｂと、モード切替スイッチ２１１ｃとが設けられている。
通信モジュール２１２内には、端子台２１４を介してネットワークと通信を行うＲＳ−４８５ドライバ２１２ａと、コネクタ２０８を介して主装置やセンサ等と通信を行うＲＳ−４８５ドライバ２１２ｂとが設けられている。
更に、メモリモジュール２１３内には、フラッシュメモリ２１３ａとＳＲＡＭ２１３ｂとが設けられている。
ネットワークマスタとして機能するか又はネットワークスレーブとして機能するかは、モード切替スイッチ２１１ｃの操作で切り替えることができる。又、その切替状態や後述する各種の出力は表示ＬＥＤ２０６を介して報知される。
コネクタ２０８は、当該装置がネットワークマスタとして機能する場合、主装置Ｌに接続される一方、ネットワークスレーブとして機能する場合、安全判定装置を構成するスイッチＡ〜Ｃの何れかに接続される。当該装置がネットワークマスタとして機能する場合、主装置Ｌは端子台２０９に接続されてもよい。
端子台２１４は、当該装置がネットワークマスタ又はネットワークスレーブのいずれに接続される場合であっても、シリアルバスＢＵに接続される。
ＣＰＵ２００を構成するマイクロプロセッサの動作プログラムは、メモリモジュール２１３に格納される。
端子台２０９は、当該装置から警報出力を発したり、当該装置に対して各種入力を与えるために使用される。
次に、第１図のシステム構成において、マスタ側の処理を示すフローチャート並びにスレーブ側の処理を示すフローチャートが、第３図〜第５図に示されている。
以下、これらのフローチャート、並びに、第６図〜第８図のタイムチャートを参照しつつ、本発明システムの動作を系統的に説明する。
ネットワークマスタＭには、２種類の送信要求コマンドが用意されている。第１の送信要求コマンドは、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を送信状態に含めてネットワークマスタに送信することを要求するコマンドであり、第３図のフローチャートにおいては、『フレーム＃１送信』と記述されている。
一方、第２の送信要求コマンドは、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタへと送信することを要求するコマンドであり、第３図のフローチャートにおいては『フレーム＃２送信』と記述されている。
又、第３図〜第５図に示されるフローチャートは、電源が投入されたのち既に主装置Ｌが運転状態となっていることに対応している。すなわち、マスタの出力がオンのとき主装置Ｌは運転状態にあり、マスタの出力がオフのとき主装置Ｌは停止状態にある。
この状態において、処理が開始されると、第３図のフローチャートにおいては、マスタの出力はオンであると判定されて（ステップ３０１ＮＯ）、以後、第２の送信要求コマンドを用いた送受信処理が、各ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３に対して順次に行われる。すなわち、まず第２ループ処理の開始と共に（ステップ３０２）、第１のネットワークスレーブＳ１に対して第２の送信要求コマンドが送信され（ステップ３０３）、続いて第１のネットワークスレーブＳ１よりのレスポンス受信処理が行われる（ステップ３０４）。以上の処理（ステップ３０３，３０４）が、ネットワークに接続されたスレーブ数だけ順次に繰り返される（ステップ３０５）。
その結果、第１〜第３のネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３から、セーフティライトカーテンＡ、セーフティドアスイッチＢ、セーフティリミットスイッチＣの判定出力（オンオフデータ）を取得することができる。
続いて、第４図のフローチャートに移って、セーフティドアカーテンＡ、セーフティドアスイッチＢ、セーフティリミットスイッチＣからのオンオフデータに基づき、いずれかの安全判定装置において危険な事態が生じていないかどうかの判定が行われる（ステップ４０１）。
ここで、安全判定装置において危険な事態が生じているときには、その安全判定装置を受け持つネットワークスレーブの出力はオフとなり、逆に危険な事態が生じていなければ、出力はオンとなる、したがって、全スレーブ出力がオンということは、セーフティライトカーテンＡ、セーフティドアスイッチＢ、セーフティリミットスイッチＣのいずれにも危険判定がなされていないことを意味している。
そのため、全スレーブ出力がオンと判定されたときには（ステップ４０１ＹＥＳ）、第３図のフローチャートに戻って、以上の処理（ステップ３０２〜３０５、４０１）が繰り返される。
この状態において、安全判定装置（Ａ〜Ｃ）のいずれかにおいて人体侵入等により危険判定がなされると、第４図のフローチャートのステップ４０１において、いずれかのスレーブ出力がオフである旨の判定が行われ（ステップ４０１ＮＯ）、直ちにマスタの出力はオフとされ、主装置の動作は運転状態から停止状態へと切り替えられる（ステップ４０２）。
ここで重要な点は、このような出力停止（ステップ４０２）に至る間においては、ネットワーク上を行き交う通信データは主として各安全判定装置（Ａ〜Ｃ）の判定出力（オンオフデータ）だけであるから、順次各ネットワークスレーブの出力をサイクリックに送信したとしても、１送信サイクル時間は短く、そのため何れかの安全判定装置において危険事態が生ずれば、そのことは直ちにネットワークスレーブからネットワークマスタへと伝えられ、これにより主装置の動作を運転状態から停止状態へと迅速に切り替えて人身事故等を未然に防止できる点である。
一方、第３図のフローチャートに戻って、危険判定により主装置が運転状態から停止状態へと切り替えられた後、あるいは別途外部からのマニュアル入力などによって主装置の動作が運転状態から停止状態へと切り替えられた後にあっては、マスタの出力はオフと判定されるため（ステップ３０１ＹＥＳ）、以後は第１のループ処理（ステップ３０６〜３０９）が実行される。
この第１のループ処理では、各ネットワークスレーブに対して第１の送信要求コマンドを送信し、これのレスポンスを受信する処理が、各ネットワークスレーブＳ１〜Ｓ３のそれぞれに対して繰り返される（ステップ３０７，３０８）。
先に説明したように、第１の送信要求コマンドは、安全判定装置の判定出力（オンオフデータ）と安全判定装置のメンテナンス用データ（出力のオンオフ回数データ、通電時間データ、異常検出履歴データ、遮光時刻や異常検知時刻等の時刻データ等）との双方を送信情報を含めてネットワークマスタへと送信することを要求するものであるから、第１のループ処理が完了した時点においては、各ネットワークスレーブからネットワークマスタへと、メンテナンス用データの収集が完了することとなる。
続いて、第４図のフローチャートへ移って、ネットワークマスタの側では、取得されたメンテナンス用データを保存し（ステップ４０３）、その後メンテナンスデータに対して各種の解析を行う。
まず第１の解析処理としては、メンテナンス用データのそれぞれを規定のしきい値と比較することによって、メンテナンスの必要な時期が近づいているか否かを判定する。ここでは、『警報出力レベル』としてメンテナンス時期が近づいていることを判定している（ステップ４０４）。
ここで、警報出力レベルに達していると判定された場合には（ステップ４０４ＹＥＳ）、警報出力処理が実行されて（ステップ４０５）、第２図に示される表示ＬＥＤ２０６を点灯するなどにより、何れかの安全判定装置又はどの安全判定装置においてメンテナンス時期が近づいていることが外部へと報知される。
続いて、次の分析処理としては、メンテナンス時期が実際に到来しているかの分析が行われる。第４図のフローチャートにおいては、『停止出力レベル』として、既にメンテナンス時期に達しているかどうかの判定処理が示されている（ステップ４０６）。
ここで、停止出力レベルに達していると判定された場合（ステップ４０６ＹＥＳ）、ネットワークマスタの出力は以後電源が断たれるまでオフ状態に保持される（ステップ４０７）。
すなわち、安全判定装置の何れかが危険判定を行い、これを受けてネットワークマスタにおいて主装置を運転状態から停止状態に切り替えた後、メンテナンス用データに基づいて、何れかの安全判定装置にメンテナンスが必要と判定されると（ステップ４０６ＹＥＳ）、オフ状態保持処理（ステップ４０７）が実行される結果、主装置Ｌの運転は以後継続的に停止状態とされる。
これに対して、警報出力レベル並びに停止出力レベルの何れにも達していなければ（ステップ４０４ＮＯ，４０６ＮＯ）、続いて全スレーブ出力がオンであるかどうかの判定が行われる（ステップ４０８）。ここで、全スレーブ出力がオンであるということは、何れの安全判定装置においても危険判定がなされていないことを意味している。これは例えば、侵入した人体が、危険領域から除かれたり、セーフティドアが閉められたり、セーフティリミットスイッチが動作復帰した場合などを意味している。
ここで、なおも何れかのスレーブ出力がオフであれば（ステップ４０８ＮＯ）、以上の処理（ステップ３０１〜３０９，４０３〜４０８）が繰り返される。つまり、主装置の停止中にあっては、ネットワークを構成するシリアルバス上には、各安全判定装置のオンオフデータのみならずこれに加えて各安全判定装置のメンテナンス用データまでがやり取りされ、通信のサイクルタイムは、その分だけオンオフデータだけの場合よりも長大化する。しかし、この状態では、既に主装置Ｌは運転停止状態にあるため、仮に他の安全判定装置が危険判定を行ったとしても、更に重ねて主装置Ｌの運転を停止される必要はないため、システム上危険な状態が到来することはない。逆に、この状態においては、各ネットワークスレーブからネットワークマスタへと、メンテナンス用データが定常的に到来するため、ネットワークマスタの側では各ネットワークスレーブに接続された安全判定装置の稼動状況を正確に把握することができる。
尚、メンテナンス用データの必要性を考慮すると、このような主装置Ｌの運転停止中であっても、毎サイクル定常的にメンテナンス用データを収集する必要はないかもしれない。その場合には、主装置が運転状態から停止状態へ切り替わったのち運転状態に復帰するまでの間であれば、初期の一定時間の間だけ、又は毎回のオンオフデータにメンテナンス用データを混入するのではなく、一連のオンオフデータの中に間欠的にあるいは周期的にメンテナンス用データを含めるようにしても処理にはあまり支障がないであろう。
いずれにしても、メンテナンス用データを各安全判定装置から収集する処理は、主装置の停止中に行われているため、その間に突然に別の安全判定装置から危険判定出力が発せられたとしても、その時点では既に主装置の運転は停止状態となるため、緊急遮断動作に支障を来すような虞れはない。
尚、上述した送信要求コマンドに対応する送信データの切り替えは、もちろんスレーブ側の処理で実行されるわけであるが、このスレーブ側の処理については第５図のフローチャートに詳細に示されている。
すなわち、同図において処理が開始されると、ネットワークマスタからの送信要求コマンドを受信し（ステップ５０１）、続いてその送信要求コマンドの種別が判別される（ステップ５０２）。
ここで、送信要求コマンドが第１の送信要求コマンドであると判定されると（ステップ５０２ＹＥＳ）、当該ネットワークスレーブからネットワークマスタへ向けて、安全判定装置の判定出力（オンオフデータ）と安全判定装置のメンテナンス用データ（出力のオンオフ回数データ、通電時間データ、異常検出履歴データ等）との双方を送信情報に含めて送信する第１の動作が実行される（ステップ５０４）。
これに対して、第２の送信要求コマンドであると判定されると（ステップ５０２ＮＯ）、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作が実行される（ステップ５０３）。
その後、当該ネットワークスレーブが受け持つ安全判定装置（Ａ〜Ｃ）に対して、メンテナンスデータの計測処理が実行され（ステップ５０５）、安全判定装置の側で既にデータが生成されている場合には、そのようなデータの取得処理、安全判定装置においては基礎データしか生成されない場合、その基礎データに基づいてメンテナンスデータ自体を生成する処理が実行される。
以上の処理が繰り返される結果、ネットワークスレーブの側では、自己が受け持つ安全判定装置と関連してメンテナンスデータの計測処理を実行しつつ（ステップ５０５）、ネットワークマスタより送信要求コマンドが到来した場合には、その種別に応じて、第１の動作（ステップ５０４）又は第２の動作（ステップ５０３）を実行し、ネットワークマスタに対して指示されたデータを送り返すのである。
なお、ネットワークスレーブにおける第１動作と第２動作との切り替えは、ネットワークスレーブ自体で自発的に行うことも可能である。様々な方法があるが、一例としては、第４図のフローチャートにおけるステップ４０４〜４０６の処理をスレーブ側自体で行い、その結果メンテナンス時期が近づいていると判定された場合には、第１動作を実行して、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を送信情報に含めてネットワークマスタへと送信する一方、メンテナンス時期がまだ近づいていないと判定される場合には、第２動作を実行して、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信するようにしてもよいであろう。
なお、以上の処理については特別に図示せずとも、当業者であれば容易に理解できるであろう。
次に、以上説明したネットワークマスタとネットワークスレーブとの間の通信処理を、さらに第６図〜第８図のタイムチャートを参照しつつ、視覚的に説明する。
本発明のマスタ・スレーブ間通信手順のタイムチャートが第６図に、マスタ・スレーブ間通信手順の比較例が第７図に、マスタ・スレーブ間通信手順の実施例が第８図にそれぞれ示されている。
第６図のタイムチャートから明らかなように、システムの電源が投入された後、主装置が運転状態（マスタの出力はオン）に入るまでの間は、まだ主装置は停止状態（マスタの出力はオフ）にあるため、電源投入に応答して直ちに第１の送信要求コマンドが各スレーブＳ１，Ｓ２に対して送信され、これに応答して各スレーブＳ１，Ｓ２がオンオフデータとメンテナンス用データの双方を返信する。
この状態に続いて、主装置が停止状態から運転状態（オフ状態からオン状態）へと切り替わると、ネットワークマスタからネットワークスレーブへと送られる送信コマンドの内容は第２の送信要求コマンドとなり、その結果送信要求コマンドを受けた各ネットワークスレーブの側では、安全判定出力であるオンオフデータのみを返送する状態となる。なお、図では、第１の送信要求コマンド並びにそれに伴うレスポンスについては網掛けパルスで示しており、逆に第２の送信要求コマンド並びにそのレスポンスデータについては白抜きパルスで示されている。
その後、主装置の動作状態が運転状態（マスタの出力はオン）から停止状態（マスタの出力はオフ）になると、再び第１の送信要求コマンド並びにそれに対するレスポンスを伝送する状態に復帰する。
第６図の例では、スレーブＳ１において、自己が受け持つ安全判定装置に危険判定がなされ、その判定出力がオン状態からオフ状態（危険検出状態）に切り替わる。それにともなって、スレーブＳ１の出力もオンからオフに切り替わる。すると、図中矢印に示されるように、それより僅かに遅れて、その旨のデータが、スレーブＳ１からマスタＭへと返送されることによって、主装置の動作状態は運転状態から停止状態へと瞬時に切り替えられる。
なお、第６図のタイムチャートにおいては、第１の送信要求コマンド並びにそれに対応するレスポンスが送信される状態と、第２の送信要求コマンド並びにそれに対応するレスポンスが送信される状態とは、ほぼ同時間で示されているが、これはマスタ側から送信要求コマンドが送られ、スレーブ側がこれを受信し、そのときたまたま危険判定処理がなされた場合、その危険判定データがレスポンスに乗って、マスタ側へと返送される手順を単に明らかにすることを主たる目的としたためである。
実際には、第１の送信要求コマンド並びにそのレスポンスがネットワークに伝送される状態と、第２の送信要求コマンド並びにそのレスポンスがネットワーク上に送信される状態とでは、サイクルタイムに大きな開きが生ずる。このサイクルタイムの開きこそが、レスポンス時間に反映され、人体が危険領域等に達した場合、迅速な主装置の遮断等が可能となるのである。
このことが第７図の比較例と第８図の実施例とにより一層明らかとされている。第７図に示されるように、ネットワーク上に、定常的に、安全判定装置の判定出力（オンオフデータ）と安全判定装置のメンテナンス用データとを送信した場合、当然に通信の１サイクル時間は長大化し応答時間も長くならざるを得ない。これに対して、第８図のタイムチャートに示されるように、主装置が運転状態にあるか停止状態にあるかに応じて、通信データの内容を異ならせ、特に主装置の停止状態においては、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずに送信するようにした場合、メンテナンス用データが省かれた分だけ１サイクル時間が短くなり、その結果、安全判定装置が危険を判定してから実際にマスタ出力がオン状態からオフ状態に転ずるまでの期間（応答時間）は著しく短縮される。
このように、本発明にあっては、主装置側が停止状態にあって、迅速な遮断動作が不要な時期を狙って、メンテナンス用データを送信するようにしたため、いずれかの安全判定装置が人体侵入等を検出して危険判定出力を発した場合において、主装置を運転状態から停止状態に切り替える際の応答時間を低下させることがなく、しかもネットワークマスタ側で各ネットワークスレーブが受け持つ安全判定装置においてメンテナンス必要性が生じたことを的確に認識可能となるのである。
上記の実施の形態では、第１動作として安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を送信情報に含めてネットワークマスタＭに送信していたが、安全判定装置のメンテナンス用データだけを送信するようにしても良い。
その場合には、第４図に対応するマスタ側の処理を示すフローチャート（その２）は第１０図のようになる。第４図との違いは、ステップ４０８ａが動作復帰の指示待ち状態となり、指示があるまでは停止状態（出力オフ）を維持し、指示があるとステップ４０９に進み、装置を運転状態（出力オン）とする点である。動作復帰の指示は、ネットワークにスレーブを介して再起動ボタンを接続し、ボタンが押されることによっても良いし、主装置Ｌが再起動されたこと、あるいは危険判定を行いオフ出力を行った安全判定装置が再起動の指示を受けたことによっても良い。また、この処理フローは、第１動作として安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を送信情報に含めてネットワークマスタＭに送信する場合に用いてもよい。
ネットワークスレーブ側の処理を示す第５図のフローチャートは、そのままであり、送信要求コマンドが第１の送信要求コマンドと判定されると（ステップ５０２ＹＥＳ）、第１の動作が実行されて、当該ネットワークスレーブからネットワークマスタへ向けて、安全判定装置もメンテナンス用データ（出力のオンオフ回数データ、通信時間データ、異常検出履歴データ等）を送信情報として送信する。
また、以上の実施形態においては、ネットワークの一例としてバス状結線を示したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。例えば第９図に示されるように、（ａ）デイジーチェーン結線、（ｂ）ループ結線、（ｃ）ツリー結線等にも適用できることはもちろんである。
さらに、各ネットワークスレーブの時計回路は時刻整合処理されていてもよい。各ネットワークスレーブにおける時刻整合処理はネットワークマスタからのコマンドにより実行される、ようにしてもよい。
ネットワークスレーブからネットワークマスタに、例えば遮光時刻、異常検知時刻等を送信する場合、各スレーブにおいて時刻が異なると、のちにデータを解析する際に混乱を生ずる虞がある。したがって、マスタからのコマンド受信により予め各スレーブ間で時刻合わせをしておくことが好ましい。
産業上の利用可能性
本発明によれば、いずれかの安全判定装置が人体侵入等を検出して危険判定出力を発した場合において、主装置を運転状態から停止状態に切り替える際の応答時間を低下させることがなく、しかもネットワークマスタの側で各ネットワークスレーブが受け持つ安全判定装置においてメンテナンス必要性が生じたことを的確に認識可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明システムの構成図である。
第２図は、マスタ（又はスレーブ）のハードウェア構成を示すブロック図である。
第３図は、マスタ側の処理を示すフローチャート（その１）である。
第４図は、マスタ側の処理を示すフローチャート（その２）である。
第５図は、スレーブ側の処理を示すフローチャートである。
第６図は、本発明のマスタ・スレーブ間通信手順のタイムチャートである。
第７図は、マスタ・スレーブ間通信手順の比較例を示す説明図である。
第８図は、マスタ・スレーブ間通信手順の実施例を示す説明図である。
第９図は、バスの他の構成例を示す説明図である。
第１０図は、マスタ側の処理を示すフローチャート（その２）の変形例である。
Claims (10)
- 主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブとが、ネットワークで結ばれており、
ネットワークマスタには、
各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置の判定出力を監視すると共に、それら安全判定装置の判定出力に基づいて危険性が認識されるときには、主装置の運転を停止させる手段と、
各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置のメンテナンス用データを監視すると共に、それらの安全判定装置のメンテナンス用データに基づいていずれかの安全判定装置においてメンテナンスの必要性が認識されるときには、その旨の出力を発する手段とが、組み込まれており、
各ネットワークスレーブのそれぞれには、
安全判定装置のメンテナンス用データを、若しくは、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を、送信情報に含めてネットワークマスタに送信する第１動作と、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作とを選択的に実行する手段が組み込まれており、さらに、
ネットワークスレーブにおける第１動作は、主装置が停止状態にあるときに実行され、ネットワークスレーブにおける第２動作は、主装置が運転状態にあるときに実行される、セーフティネットワークシステム。 - 主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブとが、ネットワークで結ばれており、
ネットワークマスタには、
各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置の判定出力を監視すると共に、それら安全判定装置の判定出力に基づいて危険性が認識されるときには、主装置の運転を停止させる手段と、
各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置のメンテナンス用データを監視すると共に、それらの安全判定装置のメンテナンス用データに基づいていずれかの安全判定装置においてメンテナンスの必要性が認識されるときには、その旨の出力を発する手段とが、組み込まれており、
各ネットワークスレーブのそれぞれには、
安全判定装置のメンテナンス用データを、若しくは、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を、送信情報に含めてネットワークマスタに送信する第１動作と、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作とを選択的に実行する手段が組み込まれており、さらに、
各ネットワークスレーブにおける第１動作と第２動作との選択は、ネットワークマスタから送られてくる送信要求コマンドの内容に応じて制御される、セーフティネットワークシステム。 - ネットワークマスタは、主装置が運転状態にあるときには、第２動作に対応する送信要求コマンドを各ネットワークスレーブに送信する一方、主装置が停止状態にあるときには、第１動作に対応する送信要求コマンドを各ネットワークスレーブに送信する、請求の範囲第２項に記載のセーフティネットワークシステム。
- 主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブとをネットワークで結んでなるセーフティネットワークシステムに使用されるネットワークマスタであって、
各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置の判定出力を監視すると共に、それら安全判定装置の判定出力に基づいて危険性が認識されるときには、主装置の運転を停止させる手段と、
各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置のメンテナンス用データを監視すると共に、それらの安全判定装置のメンテナンス用データに基づいていずれかの安全判定装置においてメンテナンスの必要性が認識されるときには、その旨の出力を発する手段と、
主装置が停止状態にあるときには、安全判定装置のメンテナンス用データを、若しくは、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を、送信情報に含めてネットワークマスタに送信する第１動作に対応する送信要求コマンドを各ネットワークスレーブに送信する一方、主装置が運転状態にあるときには、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作に対応する送信要求コマンドを各ネットワークスレーブに送信する手段と、が具備されているネットワークマスタ。 - 主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブとをネットワークで結んでなるセーフティネットワークシステムに使用されるネットワークスレーブであって、
ネットワークマスタから、第１の送信要求コマンドが到来したときには、安全判定装置のメンテナンス用データを、若しくは、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を、送信情報に含めてネットワークマスタに送信する第１動作を実行する一方、第２の送信要求コマンドが到来したときには、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作を実行する手段を具備することを特徴とするネットワークスレーブ。 - 主装置の運転を受け持つネットワークマスタと、主装置の運転許可条件となる安全性を判定するための安全判定装置をそれぞれ受け持つ１若しくは２以上のネットワークスレーブとが、ネットワークで結ばれており、
ネットワークマスタには、
各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置の判定出力を監視すると共に、それら安全判定装置の判定出力に基づいて危険性が認識されるときには、主装置の運転を停止させる手段と、
各ネットワークスレーブからの受信情報を介して各安全判定装置のメンテナンス用データを監視すると共に、それらの安全判定装置のメンテナンス用データに基づいていずれかの安全判定装置においてメンテナンスの必要性が認識されるときには、その旨の出力を発する手段とが、組み込まれており、
各ネットワークスレーブのそれぞれには、
安全判定装置のメンテナンス用データを、若しくは、安全判定装置の判定出力と安全判定装置のメンテナンス用データとの双方を、送信情報に含めてネットワークマスタに送信する第１動作と、安全判定装置の判定出力は含めるものの、安全判定装置のメンテナンス用データについては送信情報には全く又は殆ど含めずにネットワークマスタに送信する第２動作とを選択的に実行する手段が組み込まれており、さらに、
ネットワークスレーブにおける第１動作は当該安全判定装置のメンテナンス用データの値が規定の閾値未満のときに実行され、かつ第２動作は当該安全判定装置のメンテナンス用データの値が規定の閾値を越えているときに実行される、セーフティネットワークシステム。 - 安全判定装置には、セーフティライトカーテン、セーフティドアスイッチ、又はセーフティリミットスイッチが含まれる、請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載のセーフティネットワークシステム、ネットワークマスタ、又はネットワークスレーブ。
- 安全判定装置のメンテナンス用データには、出力のオンオフ回数データ、通電時間データ、異常検知履歴データ、又は遮光時刻や異常検知時刻等の時刻データが含まれている、請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載のセーフティネットワークシステム、ネットワークマスタ、又はネットワークスレーブ。
- 各ネットワークスレーブの時計回路は時刻整合処理されている、請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載のセーフティネットワークシステム、ネットワークマスタ、又はネットワークスレーブ。
- 各ネットワークスレーブにおける時刻整合処理はネットワークマスタからのコマンドにより実行される、請求の範囲第９項に記載のセーフティネットワークシステム、ネットワークマスタ、又はネットワークスレーブ。
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