KR101853245B1 - 프로그래머블 로직 컨트롤러, 슬레이브 기기 및 이중화 시스템 - Google Patents

프로그래머블 로직 컨트롤러, 슬레이브 기기 및 이중화 시스템 Download PDF

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KR101853245B1
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

프로그래머블 로직 컨트롤러(10)는 이중화의 상대방인 다른 프로그래머블 로직 컨트롤러(10)의 상태를 감시하는 상태 감시부(12)와, 자국이 제어계인지 대기계인지를 나타내는 정보를 포함하는 상태 정보를 슬레이브 기기(103)에 송신하고, 자국이 제어계인 경우에는 제어계인 프로그래머블 로직 컨트롤러(10) 앞으로 슬레이브 기기(103)로부터 송신된 제어 데이터를 수신하며, 자국이 대기계인 경우에는 다른 프로그래머블 로직 컨트롤러(10)의 장해를 검출하면 자국을 제어계로 전환하는 계전환 제어부(11)를 갖는다.

Description

프로그래머블 로직 컨트롤러, 슬레이브 기기 및 이중화 시스템
본 발명은 슬레이브 국으로부터 수신한 데이터를 이용하여 슬레이브 국을 제어하는 마스터 국이 되는 프로그래머블 로직 컨트롤러, 슬레이브 국이 되는 슬레이브 기기 및 이중화 시스템에 관한 것이다.
종래에는 프로그래머블 로직 컨트롤러를 이중화하여, 신뢰성을 향상시키는 방법이 알려져 있다. 이중화 된 프로그래머블 로직 컨트롤러는 한 쪽이 제어계가 되고, 다른 쪽은 대기계가 되어 동작한다.
프로그래머블 로직 컨트롤러가 슬레이브 국을 제어하는 마스터 국이 되는 이중화 시스템에서는 대기계에서 제어계로 전환된 프로그래머블 로직 컨트롤러가 슬레이브 국의 제어를 계속하기 위해서는, 대기계에서 제어계로 전환된 프로그래머블 로직 컨트롤러는 제어계였던 프로그래머블 로직 컨트롤러가 슬레이브 국으로부터 수신하고 있던 데이터와 같은 데이터를 이용하여 슬레이브 국을 제어할 필요가 있다.
대기계의 프로그래머블 로직 컨트롤러에 제어계와 같은 데이터를 유지시키는 수법은 제어계와 대기계에 슬레이브 국으로부터 같은 데이터를 송신하는 것이 알려져 있다. 또한, 특허 문헌 1에는 제어계에서 대기계로 정기적으로 데이터를 전송하는 수법이 개시되어 있다.
(특허 문헌 1) 일본 특개소 61－221941호 공보
그러나 대기계의 프로그래머블 로직 컨트롤러에 제어계와 같은 데이터를 유지시키는 수법에서는 계의 전환이 발생한 시점에서 제어계로 바뀐 프로그래머블 로직 컨트롤러가 슬레이브 국으로부터 수신하여 유지하고 있는 데이터가, 이전 제어계였던 프로그래머블 로직 컨트롤러가 슬레이브 국으로부터 수신하여 유지하고 있는 데이터보다 오래된 데이터일 가능성이 있다. 즉, 제어계와 대기계의 전환이 발생하면, 제어계로 전환된 프로그래머블 로직 컨트롤러에 의해 과거 데이터를 이용하여 슬레이브 국의 제어가 행해져 버릴 가능성이 있다는 문제가 있었다.
또한, 특허 문헌 1에 개시된 수법에서는 마스터 국인 제어계의 프로그래머블 로직 컨트롤러에 의해 슬레이브 국이 정상적으로 제어되고 있어도 제어계에서 대기계로 데이터를 전송하는 처리가 필요하기 때문에, 제어계의 프로그래머블 로직 컨트롤러의 처리 부하가 증대하여 스캔 타임이 늘어난다는 문제가 있다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 슬레이브 국을 제어하는 마스터 국이 되는 경우에 대기계에서 제어계로 전환되었을 때 과거 데이터를 이용하여 슬레이브 국의 제어가 행해지는 것을, 제어계의 처리 부하를 증대시키지 않고 방지하는 프로그래머블 로직 컨트롤러를 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다른 프로그래머블 로직 컨트롤러와 이중화되고, 제어계일 때에는 슬레이브 기기로부터 수신한 제어 데이터를 이용하여 슬레이브 기기를 제어하는 프로그래머블 로직 컨트롤러로서, 이중화의 상대방인 다른 프로그래머블 로직 컨트롤러의 상태를 감시하는 상태 감시부와, 자국(自局)이 제어계인지 대기계인지를 나타내는 정보를 포함하는 상태 정보를 슬레이브 기기에 송신하고, 자국이 제어계인 경우에는 제어계인 프로그래머블 로직 컨트롤러 앞으로 슬레이브 기기로부터 송신된 제어 데이터를 수신하고, 자국이 대기계인 경우에는 다른 프로그래머블 로직 컨트롤러의 장해를 검출하면 자국을 제어계로 전환하는 계전환 제어부를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러는 슬레이브 국을 제어하는 마스터 국이 되는 경우에 대기계에서 제어계로 전환되었을 때 과거 데이터를 이용하여 슬레이브 국의 제어를 하는 것을 제어계의 처리 부하를 증대시키지 않고 방지할 수 있다는 효과를 달성한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러 및 슬레이브 기기를 이용한 이중화 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 실시 형태에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 실시 형태에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러가 슬레이브 기기에 송신하는 데이터 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 실시 형태에 따른 슬레이브 기기의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 실시 형태에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러를 이용한 이중화 시스템의 동작의 흐름을 나타내는 시퀀스 도면이다.
도 6은 실시 형태에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러를 이용한 이중화 시스템의 계 전환시의 타이밍 차트이다.
도 7은 실시 형태에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러 및 슬레이브 기기를 이용한 이중화 시스템의 다른 구성을 나타내는 도면이다.
이하에서, 본 발명의 실시 형태에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러, 슬레이브 기기 및 이중화 시스템을 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시 형태.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러 및 슬레이브 기기를 이용한 이중화 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 이중화 시스템(100)은 한 쪽이 제어계이고, 다른 쪽이 대기계인 프로그래머블 로직 컨트롤러(101, 102)와, 프로그래머블 로직 컨트롤러(101, 102) 중 제어계로 되어 있는 쪽에 의해 제어되는 슬레이브 기기(103)와, 프로그래머블 로직 컨트롤러(101)와 슬레이브 기기(103)를 접속하는 네트워크(31)와, 프로그래머블 로직 컨트롤러(102)와 슬레이브 기기(103)를 접속하는 네트워크(32)를 갖는다. 이중화 시스템(100)에 있어서는, 프로그래머블 로직 컨트롤러(101, 102)는 슬레이브 국인 슬레이브 기기(103)를 제어하는 마스터 국이며, 슬레이브 기기(103)는 마스터 국인 프로그래머블 로직 컨트롤러(101, 102)에 의해 제어되는 슬레이브 국이다. 프로그래머블 로직 컨트롤러(101, 102)는 이중화되며, 제어계일 때에는 슬레이브 국인 슬레이브 기기(103)로부터 수신한 제어 데이터를 이용하여 슬레이브 기기(103)를 제어한다. 슬레이브 기기(103)는 마스터 국에 의해 제어되는 슬레이브 국이 될 수 있는 기기 전반을 의미하며, 특정 기기로 한정되지 않는다. 슬레이브 기기(103)의 구체적인 예에는 원격 입출력 유닛 또는 헤드 유닛을 들 수 있다.
또한, 프로그래머블 로직 컨트롤러(101)와 프로그래머블 로직 컨트롤러(102)는 구성이 동일하기 때문에, 이하의 설명에 있어서는 양자를 구별할 필요가 있는 경우에만 양자를 구별하여 프로그래머블 로직 컨트롤러(101, 102)로 표기하고, 양자를 구별할 필요가 없는 공통 사항의 설명에서는 프로그래머블 로직 컨트롤러(10)로 표기한다. 이하에 설명하는 프로그래머블 로직 컨트롤러 내부의 구성요소에 대해서도 프로그래머블 로직 컨트롤러(101)의 구성요소인지, 프로그래머블 로직 컨트롤러(102)의 구성요소인지를 구별할 필요가 있는 경우만 부호에 1 또는 2의 하부 숫자를 첨부하는 것으로 한다.
프로그래머블 로직 컨트롤러(10)는 제어계와 대기계의 전환을 제어하는 계전환 제어부(11)와 이중화 상대방의 프로그래머블 로직 컨트롤러(10)의 상태를 감시하는 상태 감시부(12)를 갖는다.
도 2는 실시 형태에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다. 프로그래머블 로직 컨트롤러(10)는 프로그램을 실행하는 연산 장치(21)와, 연산 장치(21)가 작업 영역에 이용하는 메모리(22)와, 프로그램 및 데이터를 기억하는 기억 장치(23)와, 슬레이브 기기(103)와의 통신을 위한 네트워크 통신 장치(24)와, 프로그래머블 로직 컨트롤러 간의 통신을 위한 기기간 통신 장치(25)를 갖는다.
연산 장치(21)에는 CPU(Central Processing Unit)를 적용할 수 있다. 메모리(22)에는 RAM(Random Access Memory)를 적용할 수 있다. 기억 장치(23)에는 비휘발성 반도체 메모리를 적용할 수 있다. 도 1에 나타낸 계전환 제어부(11)는 연산 장치(21)가 메모리(22)를 작업 영역으로 이용하여 소프트웨어를 실행하고, 네트워크 통신 장치(24)를 이용하여 슬레이브 기기(103)와 통신함으로써 실현된다. 또한, 복수의 연산 장치 및 복수의 메모리가 연계하여 상기 기능을 실행해도 괜찮다. 도 1에 나타난 상태 감시부(12)는 연산 장치(21)가 메모리(22)를 작업 영역으로 이용하여 소프트웨어를 실행하고, 기기간 통신 장치(25)를 이용하여 이중화의 상대방인 프로그래머블 로직 컨트롤러(10)와 통신함으로써 실현된다. 또한, 복수의 연산 장치 및 복수의 메모리가 연계하여 상기 기능을 실행해도 괜찮다.
계전환 제어부(111)는 프로그래머블 로직 컨트롤러(101)가 제어계인지 또는 대기계인지 나타내는 정보를 포함하는 상태 정보 S1을 정기적으로 슬레이브 기기(103)에 송신한다. 계전환 제어부(112)는 프로그래머블 로직 컨트롤러(102)가 제어계인지 또는 대기계인지 나타내는 정보를 포함하는 상태 정보 S2를 정기적으로 슬레이브 기기(103)에 송신한다. 도 3은 실시 형태에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러가 슬레이브 기기에 송신하는 데이터 구조의 일례를 나타내는 도면이다. 프로그래머블 로직 컨트롤러가 슬레이브 기기에 송신하는 데이터는 헤더부와 데이터부로 구성되어 있으며, 헤더부에는 제어계인지 또는 대기계인지를 나타내는 정보를 갖는 상태 정보가 포함되어 있다. 헤더부에 상태 정보를 포함함으로써, 슬레이브 기기(103)는 데이터부 내부를 보지 않아도 상태 정보를 취득할 수 있어 슬레이브 기기(103)에서의 처리 부하를 저감할 수 있다.
도 1에 나타난 바와 같이, 슬레이브 기기(103)는 제어 데이터(51)를 격납하는 제어 데이터 격납부(52)와 프로그래머블 로직 컨트롤러(10)로부터 수신한 상태 정보에 포함되는 정보에 기초하여 이중화 된 두 개의 프로그래머블 로직 컨트롤러(101, 102) 중 제어계인 쪽에 제어 데이터(51)를 송신하는 제어 데이터 송신부(53)를 갖는다.
도 4는 실시 형태에 따른 슬레이브 기기의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다. 슬레이브 기기(103)는 프로그램을 실행하는 연산 장치(41)와, 연산 장치(41)가 작업 영역으로 이용하는 메모리(42)와, 프로그램 및 제어 데이터(51)를 기억하는 기억 장치(43)와, 프로그래머블 로직 컨트롤러(10)와의 통신을 위한 네트워크 통신 장치(44)를 갖는다.
연산 장치(41)에는 CPU를 적용할 수 있다. 메모리(42)에는 RAM을 적용할 수 있다. 기억 장치(43)에는 비휘발성 반도체 메모리를 적용할 수 있다. 도 1에 나타낸 제어 데이터 격납부(52)는 기억 장치(43)에 의해 실현된다. 도 1에 나타낸 제어 데이터 송신부(53)는 연산 장치(41)가 메모리(42)를 작업 영역으로 이용하여 소프트웨어를 실행하고, 네트워크 통신 장치(44)를 이용하여 프로그래머블 로직 컨트롤러(10)와 통신함으로써 실현된다. 또한, 복수의 연산 장치 및 복수의 메모리가 연계하여 상기 기능을 실행해도 괜찮다.
도 5는 실시 형태에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러를 이용한 이중화 시스템의 동작의 흐름을 나타내는 시퀀스 도면이다. 여기에서는 프로그래머블 로직 컨트롤러(101)가 제어계인 경우를 예로 하지만, 프로그래머블 로직 컨트롤러(102)가 제어계인 경우의 동작도 마찬가지이다. 스텝 S11에서, 계전환 제어부(111)는 슬레이브 기기(103)에 상태 정보를 송신한다. 스텝 S12에서, 계전환 제어부(112)는 슬레이브 기기(103)에 상태 정보를 송신한다. 스텝 S13에서, 제어 데이터 송신부(53)는 프로그래머블 로직 컨트롤러(101, 102)의 어느 쪽이 제어계인지를 확인한다. 스텝 S14에서, 제어 데이터 송신부(53)는 제어계인 프로그래머블 로직 컨트롤러(101)에 제어 데이터를 송신한다. 스텝 S15에서, 프로그래머블 로직 컨트롤러(101)는 슬레이브 기기(103)로부터 수신한 제어 데이터를 이용하여 슬레이브 기기(103)를 제어한다.
또한, 프로그래머블 로직 컨트롤러(102)가 제어계인 경우에는 스텝 S14에서의 제어 데이터의 송신처가 프로그래머블 로직 컨트롤러(102)가 되고, 스텝 S15에서는 프로그래머블 로직 컨트롤러(102)가 슬레이브 기기(103)를 제어하게 된다.
도 6은 실시 형태에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러를 이용한 이중화 시스템의 계 전환시의 타이밍 차트이다. 시간 t1에서 데이터 C를 이용하여 슬레이브 기기(103)를 제어하고 있던 프로그래머블 로직 컨트롤러(101)에 고장이 발생하여 슬레이브 기기(103)의 제어를 계속할 수 없는 상태가 된다. 프로그래머블 로직 컨트롤러(101)의 상태 감시부(121)는 프로그래머블 로직 컨트롤러(101)에 고장이 발생한 것을 검출하고, 계전환 제어부(111)는 프로그래머블 로직 컨트롤러(101)를 제어계에서 대기계로 전환한다. 또한, 프로그래머블 로직 컨트롤러(102)의 상태 감시부(122)는 프로그래머블 로직 컨트롤러(101)에 고장이 발생한 것을 검출하고, 계전환 제어부(112)는 프로그래머블 로직 컨트롤러(102)를 대기계에서 제어계로 전환한다.
시간 t2에서 계전환 제어부(112)는 프로그래머블 로직 컨트롤러(102)가 제어계인 것을 나타내는 정보를 포함하는 상태 정보 S2를 슬레이브 기기(103)에 송신한다. 계전환 제어부(112)는 시간 t3에서 제어용 데이터인 데이터 C를 슬레이브 기기(103)로부터 수신한다. 따라서, 시간 t3 이후, 프로그래머블 로직 컨트롤러(102)에 의해 데이터 C를 이용하여 슬레이브 기기(103)가 제어된다.
실시 형태에 따른 이중화 시스템은 이중화의 상대방인 다른 프로그래머블 로직 컨트롤러(10)의 상태를 감시하는 상태 감시부(12)와, 자국이 제어계인지 대기계인지를 나타내는 정보를 포함하는 상태 정보를 슬레이브 기기(103)에 송신하고, 자국이 제어계인 경우에는 제어계인 프로그래머블 로직 컨트롤러 앞으로 슬레이브 기기(103)로부터 송신된 제어 데이터를 수신하며, 자국이 대기계인 경우에는 다른 프로그래머블 로직 컨트롤러의 장해를 검출하면 자국을 제어계로 전환하는 계전환 제어부(11)를 가지는 프로그래머블 로직 컨트롤러(10)를 갖는다. 또한, 실시 형태에 따른 이중화 시스템은 이중화 된 두 개의 프로그래머블 로직 컨트롤러(10)의 쌍방에서 자국이 제어계인지 대기계인지를 나타내는 정보를 포함하는 상태 정보를 수신하고, 상태 정보에 포함되는 정보에 기초하여 이중화 된 두 개의 프로그래머블 로직 컨트롤러(10) 중 제어계에 제어 데이터를 송신하는 제어 데이터 송신부(53)를 구비한 슬레이브 기기(103)를 갖는다. 따라서, 슬레이브 기기(103)의 제어가 정상적으로 행해지고 있는 동안 제어계의 프로그래머블 로직 컨트롤러(10)의 처리 부하를 증대시키지 않는다. 또한, 대기계에서 제어계로 전환된 프로그래머블 로직 컨트롤러가 과거 데이터를 이용하여 슬레이브 기기를 제어하는 사태가 발생하지 않는다.
실시 형태에 따른 이중화 시스템을 제조 설비의 제어에 이용함으로써, 마스터 국이 과거 데이터를 이용하여 슬레이브 국을 제어하는 것에 기인하는 제조 불량이 발생하는 것을 방지하고, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 마스터 국이 과거 데이터를 이용하여 슬레이브 국을 제어하는 것에 기인하는 제조 설비의 고장을 방지하고, 제조 설비의 장기 수명화를 실현할 수 있다.
또한, 상기의 설명에 대해서는 이중화 된 프로그래머블 로직 컨트롤러(101, 102)가 서로 다른 네트워크(31, 32)를 통해 슬레이브 기기(103)에 접속되고 있다고 했지만, 이중화 된 프로그래머블 로직 컨트롤러(101, 102)는 동일한 네트워크를 통해 슬레이브 기기(103)에 접속되어도 괜찮다. 도 7은 실시 형태에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러를 이용한 이중화 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 이중화 된 프로그래머블 로직 컨트롤러(101, 102)는 동일한 네트워크(33)를 통해 슬레이브 기기(103)에 접속되어 있다. 이중화 된 프로그래머블 로직 컨트롤러(101, 102)를 동일한 네트워크(33)를 통해 슬레이브 기기(103)에 접속해도 상기의 설명과 마찬가지의 동작으로 계의 전환이 가능하다.
이상의 실시 형태에 나타낸 구성은 본 발명의 내용의 일례를 나타내는 것이며, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.
10, 101, 102 프로그래머블 로직 컨트롤러, 11, 111, 112 계전환 제어부, 12, 121, 122 상태 감시부, 21, 41 연산 장치, 22, 42 메모리, 23, 43 기억장치, 24, 44 네트워크 통신 장치, 25 기기간 통신 장치, 31, 32, 33 네트워크, 51 제어 데이터, 52 제어 데이터 격납부, 53 제어 데이터 송신부, 103 슬레이브 기기.

Claims (4)

  1. 마스터 국인 이중화 된 두 개의 프로그래머블 로직 컨트롤러 중 제어계에 의해 제어되는 슬레이브 국인 슬레이브 기기로서,
    상기 두 개의 프로그래머블 로직 컨트롤러 중 제어계가 상기 슬레이브 기기를 제어하기 위한 제어 데이터를 격납하는 제어 데이터 격납부와,
    상기 이중화 된 두 개의 프로그래머블 로직 컨트롤러의 쌍방에서 자국이 제어계인지 대기계인지를 나타내는 정보를 포함하는 상태 정보를 정기적으로 수신하고, 상기 상태 정보에 포함되는 정보에 기초하여 상기 이중화 된 두 개의 프로그래머블 로직 컨트롤러 중 제어계에만 상기 제어 데이터를 송신하는 제어 데이터 송신부를 구비하고,
    상기 슬레이브 기기는 상기 두 개의 프로그래머블 로직 컨트롤러 중 제어계에 의해 상기 제어 데이터에 기초하여 제어되는 것을 특징으로 하는 슬레이브 기기.
  2. 청구항 1의 슬레이브 기기와, 다른 프로그래머블 로직 컨트롤러와 이중화 되어, 제어계인 때에는 상기 슬레이브 기기로부터 수신한 제어 데이터를 이용하여 상기 슬레이브 기기를 제어하는 프로그래머블 로직 컨트롤러를 구비한 이중화 시스템으로서,
    상기 프로그래머블 로직 컨트롤러는
    이중화의 상대방인 상기 다른 프로그래머블 로직 컨트롤러의 상태를 감시하는 상태 감시부와,
    자국이 제어계인지 대기계인지를 나타내는 정보를 포함하는 상태 정보를 상기 슬레이브 기기로 송신하고, 자국이 제어계인 경우에는 제어계인 프로그래머블 로직 컨트롤러 앞으로 상기 슬레이브 기기에서 계 전환 후 송신된 상기 제어 데이터를 수신하고, 자국이 대기계인 경우에는 상기 다른 프로그래머블 로직 컨트롤러의 장해를 검출하면 자국을 제어계로 전환하는 계전환 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 이중화 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 프로그래머블 로직 컨트롤러는 상기 상태 정보를 프레임의 헤더부에 포함시켜 상기 슬레이브 기기로 송신하는 것을 특징으로 하는 이중화 시스템.
  4. 삭제
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