TWI437392B - 可程式控制器系統 - Google Patents

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Description

可程式控制器系統
本發明係關於控制產業用之被控制裝置的可程式控制器系統(Programmable Controller System)。
可程式控制器(Programmable Logic Controller,以下簡稱PLC)係具有用以與被控制裝置之間進行輸出輸入用的端子(connector)。以往，關於PLC存有希望停止對於沒有連接配限的端子或連接於電源為關斷(off)之被控制裝置的端子之電源供給的需求。例如，於專利文獻1係提案有檢測外部配線之端子脫落而將透過端子而連接的電子機器之週邊裝置(device)控制電路的供給電力關斷的技術。
(先前技術文獻) (專利文獻)
(專利文獻1)：日本特開平6-266480號公報
然而，依據上述習知技術，由於僅藉由有無端子來判斷是否關斷供給電力，故每當欲使所連接的電子機器為休止狀態時，使用者若不將對象電子機器所連接的端子卸除則無法關斷供給電力。
本發明係有鑑於上述問題而研發者，其目的為獲得可藉由簡單操作而實現省電運作的可程式控制器系統。
為了解決上述課題達成目的，本發明係具有：複數個端子，連接外部機器；電源供給電路，依每個端子供給/停止供給電源；輸出輸入電路，依每個端子檢測前述端子是否為物理性且電性連接有電源導通(ON)狀態之外部機器的使用狀態；開關(switch)手段，在僅於為使用狀態的端子供給電源的省電力模式(mode)和於所有端子供給電源的通常模式之間切換電源模式；檢測結果記憶部，儲存有由前述輸出輸入電路而得的檢測結果；以及控制部，當電源模式為通常模式時，使前述電源供給電路於所有的端子供給電源，並且將所有端子的由前述輸出輸入電路而得的檢測結果儲存於前述檢測結果記憶部，而當電源模式為省電力模式時，使前述電源供給電路停止供給電源至被儲存於前述檢測結果記憶部的檢測結果特定為並非使用狀態的端子。
本發明之可程式控制器系統當於通常運作模式變更配線狀態後藉由開關手段而切換為省電力模式時，可以停止對於在變更後之配線狀態中不是使用狀態的端子供給的電源，故可達到藉由簡單的操作實現省電力運作的效果。
以下，根據圖式而詳細說明本發明之可程式控制器系統(PLC系統)之實施形態。又，本發明並非被上述實施形態所限定者。
實施形態
第1圖係表示本發明實施形態之PLC系統構成的方塊圖。
如第1圖所示，本實施形態之PLC系統係連接PLC1與通訊子端2而構成。PLC1係連接電源單元(unit)400、CPU單元100、I/O單元200及通訊單元300而構成。構成PLC1的該等單元係例如各自裝設於基底單元(base unit)而彼此連接。
電源單元400係生成驅動PLC1的內部電源。具體而言，係藉由內部具有的內部電源生成電路410而生成內部電源。I/O單元200係具有連接有作為被控制裝置的負載3的複數個(在此為4個)端子203，在與連接於端子203的負載3之間進行控制訊號的輸出輸入。通訊單元300係用以使PLC1具有通訊功能的擴張單元，可視需要而裝設。通訊單元300係具有連接有通訊線40的端子303，經由連接於該端子303的通訊線40而在與通訊子端2之間進行通訊。通訊子端係具有連接有負載3的複數個(在此為4個)端子503，與連接於端子503的負載3之間進行輸出輸入。CPU單元100係作為相對於I/O單元200、通訊單元300、通訊子端2的主機而功能的控制單元，藉由執行使用者程式而控制I/O單元200、通訊單元300、以及通訊子端2的控制，及對於連接於端子203、503的負載3的輸出輸入的控制。
依據本發明之實施形態，PLC系統係將端子203、503之中為不使用狀態的端子以1個為單位檢測，而停止對於所檢測的端子供給的電力。另外，當端子303為不使用狀態時，檢測該不使用狀態而停止對於端子303供給的電力。又，在此的所謂不使用狀態不僅意謂著於端子未物理性地連接有連接標的機器(在I/O單元200、通訊子端2的情形係指負載3，在通訊單元300的情形則指通訊子端2)的狀態，亦包含機器雖物理性地連接但卻因連接配線之斷線而無電性連接的狀態，或連接標的機器的電源為關斷的狀態。又，非不使用狀態的狀態，亦即於端子物理性且電性連接有電源導通狀態之機器的狀態即定義為使用狀態。
CPU單元100係具有第1控制部101、記憶部102、開關手段103、以及電源控制部104。
開關手段103為用以將控制系統之電源模式於通常模式和省電力模式之間切換的開關。於省電力模式中，對於端子203、303、503之中被檢測為不使用狀態的端子的供給電力係被停止的狀態。又，在此，係以開關手段103為導通狀態時的電源模式為省電力模式，開關手段103為關斷狀態時的電源模式為通常模式。
第1控制部101係由內部電源生成電路410所生成的內部電源所驅動，其係與後述的第2控制部201、301、501協動而功能為PLC系統的控制部。第1控制部101係例如由微電腦所構成。第1控制部101係將對於端子203、303、503的各個端子是否為不使用狀態所記述的外部配線狀態資訊105儲存於記憶部102，且係將意為指定不使用狀態的端子而停止對於該指定端子之電力供給的匯流排(bus)訊號經由匯流排10而發行至對應的第2控制部201、301、501。另外，第1控制部101係根據儲存於記憶部102的外部配線狀態資訊105而檢測每個端子之使用狀態/不使用狀態(以下簡稱配線狀態)的變化，當配線狀態有變化時，則進行異常處理或外部配線狀態資訊105之更新。異常處理係例如相當於在可程式顯示器或程式設計(programming)裝置(未圖示)顯示警報或以聲音進行通知。
記憶部102係例如由RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)等之可重寫的記憶裝置所構成，其係儲存有上述外部配線狀態資訊105。另外，於記憶部102係儲存有當使用者(user)於通常模式動作時操作配線的情形下由使用者從軟體(software)等預先輸入的外部配線變更通知106。又，儲存有外部配線狀態資訊105、外部配線變更通知106的記憶裝置亦可並非同一記憶裝置。
電源控制部104係將內部電源生成電路410所生成的內部電源經由電源供給線20供給至I/O單元200及通訊單元300。
I/O單元200係具有：4個端子203；4個輸出輸入電路202，各與各個端子203中的一個一對一連接，進行所連接的端子203之配線狀態的檢測；4個電源電路控制部204，各與各個輸出輸入電路202中的1個一對一連接，且個別供給/停止供給對於所連接的輸出輸入電路202及端子203的電源；以及第2控制部201。輸出輸入電路202係於當電源供給至自身時，藉由利用該電源檢知於對應的端子203流動的電流而進行該端子203之配線狀態的檢測。第2控制部201係與第1控制部101之間透過匯流排10而連接，若從第1控制部101接收到指示停止不使用狀態之端子203的匯流排訊號，則對於供給電力至被該匯流排訊號所指定的端子203的電源電路控制部204發行供給電源停止訊號30。
又，於第1圖中雖描繪為供給電源停止訊號30係分歧連接至4個電源電路控制部204，但供給電源停止訊號30實際上係與4個電源電路控制部204之各者1對1連接。所謂發行供給電源停止訊號係指連接於對象端子203的供給電源停止訊號30被提出(assert)。
電源電路控制部204係從電源控制部104接收電源供給(至電源電路控制部204的電源供給線係未圖示)，且各自將電源供給至對應的輸出輸入電路202及端子203。另外，電源電路控制部204係於當接到供給電源停止訊號30時停止對於對應的輸出輸入電路202及端子203的電源供給。
輸出輸入電路202係使用被供給的電源而檢測對應的端子203之配線狀態。檢測結果係經由對應的電源電路控制部204而送至第2控制部201。第2控制部201係將每個端子203之配線狀態送訊至第1控制部101。
通訊單元300係除了用以連接通訊線40的端子303之外，尚具有：第2控制部301、輸出輸入電路302、以及電源電路控制部304。第2控制部301、輸出輸入電路302、電源電路控制部304之功能係與第2控制部201、輸出輸入電路202、電源電路控制部204各自相同。亦即，第2控制部301係與第1控制部101之間透過匯流排10而連接，當從第1控制部101接收到指示停止對於不使用狀態之端子303的電力供給的匯流排訊號時，則對於供給電力至被指定之端子303的電源電路控制部304發行供給電源停止訊號30。電源電路控制部304係供給電源至輸出輸入電路302及端子303。另外，電源電路控制部304當接到供給電源停止訊號30時則停止對於輸出輸入電路302及端子303的電源供給。輸出輸入電路302係使用被供給的電源而檢測端子303之配線狀態。檢測結果係經由電源電路控制部304而被送至第2控制部301。第2控制部301係將端子303之配線狀態送訊至第1控制部101。
通訊子端2係除了具有：從PLC1獨立出的內部電源生成電路510；連接有通訊線40的端子505；以及經由端子505而進行輸出輸入的輸出輸入電路506之外，尚具有與I/O單元200同樣的內部構成。具體而言，通訊子端2係除了具有：連接負載3的4個端子503之外，尚具有：4個輸出輸入電路502，其係與各個端子503中的1個一對一連接，而進行所連接的端子503之配線狀態的檢測；4個電源電路控制部504，其係與各個輸出輸入電路502中的1個一對一連接，供給/停止供給對於所連接的輸出輸入電路502及端子503的電源；以及第2控制部501。第2控制部501當從第1控制部101經由匯流排10、通訊線40接收到指示停止對於不使用狀態之端子503的電力供給的匯流排訊號時，則向對於所指定的端子503供給電力的電源電路控制部504發行供給電源停止訊號30。又，第2控制部501係由從內部電源生成電路510經由電源供給線20而供給的內部電源而驅動。
第2圖為說明本發明實施形態之PLC系統之動作的狀態變遷圖。首先，當PLC1電源導通時(步驟(step)S1)，則轉移至狀態1(步驟S2)。於狀態1中，開關手段103係成為關斷狀態，電源模式係成為通常模式。亦即，於端子203、303、503全部都有供給電源。於此狀態中，輸出輸入電路202之各者係持續地檢測對應的端子203的配線狀態，且將檢測結果持續地輸入至第2控制部201。另外，輸出輸入電路302係持續檢測端子303之配線狀態且持續將檢測結果輸入至第2控制部301。另外，輸出輸入電路502之各者係持續檢測對應的端子503的配線狀態且持續將檢測結果輸入至第2控制部501。
於狀態1當開關手段103導通時，第1控制部101係將從第2控制部201、第2控制部301、第2控制部501送達的開關手段103導通之時點的各端子之配線狀態的檢測結果作為外部配線狀態資訊105而儲存於記憶部102(步驟S3)，PLC系統之狀態係成為狀態2(步驟S4)。又，I//O單元200、通訊單元300、通訊子端2分別所具有的第2控制部、電源控制電路、輸出輸入電路、端子的動作係分別相等，故以下為了易於理解說明，以I/O單元200之構成要件的動作說明代表I/O單元200、通訊單元300、通訊子端2之構成要件的動作說明。
當轉移至狀態2時，第1控制部101係對於第2控制部201送出作為不使用狀態而紀錄於外部配線狀態資訊105的指示停止對端子203的電源供給的匯流排訊號，接收該匯流排訊號的第2控制部201係對於停止電源供給之對象端子203所對應的電源電路控制部204發行供給電源停止訊號30。從而，狀態2係成為對於作為不使用狀態而被記錄在外部配線狀態資訊105的端子203及其所對應的輸出輸入電路202的電源供給係停止的狀態。亦即電源模式為省電力模式。
於狀態2中，係對於在外部配線狀態資訊105被記錄為使用狀態的端子203及其所對應的輸出輸入電路202供給電源。於施行電源供給的輸出輸入電路202係持續檢測所對應的端子203之配線狀態。於狀態2中，當連接於有被供給電源的端子203的負載3之電源關斷時，以及配線被拔除或斷線時，關於有供給電源的端子203之檢測結果係從使用狀態變化為不使用狀態。第1控制部101係將從第2控制部201送達的檢測結果與儲存於記憶部102的外部配線狀態資訊105定期地進行比較。當端子203之狀態產生變化時，檢測結果與外部配線狀態資訊105之間會產生不一致。第1控制部101係於認知到該不一致時檢測端子203之配線狀態已變化(步驟S5)。
在此，作為使用者變更配線用的1個方法而言有預先輸入外部配線變更通知106的方法。第1控制部101係於步驟S5檢測端子203之配線狀態的變化後，確認記憶部102而判定是否有預先輸入該外部配線變更通知106(步驟S6)，當有輸入外部配線變更通知106時，將儲存於記憶部102的外部配線狀態資訊105消去(步驟S7)，移行至步驟S3。
亦即，使用者係藉由預先輸入外部配線變更通知，而可在當電源模式變成省電力模式時在不產生後述之異常處理的前提下進行熱線拔掉和負載3之電源關斷，且可自動停止對於因配線變更而成為不使用狀態的端子203所供給的電源。
另外，就使用者變更配線用的另一方法而言，有在配線變更時將開關手段103關斷的方法。當於狀態2中將開關手段103關斷時則移行至狀態3(步驟S8)。當移行至狀態3時，第1控制部101係對於第2控制部201送出指示對於所有端子進行電源供給的匯流排訊號，接收了該匯流排訊號的第2控制部201係解除供給電源停止訊號30而對於所有的端子203及輸出輸入電路202供給電源。亦即，狀態3中電源模式為通常模式。
於狀態3中，所有的輸出輸入電路202係持續檢測端子203之配線狀態。當端子203之配線狀態有變化時，第1控制部101係將經由第2控制部201而接收的檢測結果與儲存於記憶部102的外部配線狀態資訊105比較而檢測配線狀態之變化，消除外部配線狀態資訊105(步驟S7)。而且，經由步驟S3、步驟S4而再度移行至狀態3(步驟S8)。於狀態3中當開關手段103導通時，則移行至狀態2(步驟S4)。
亦即，使用者在關斷開關手段103而執行熱線插拔或負載3之電源導通/關斷後，若將開關手段103導通，則可停止對於在配線變更後的時間點成為不使用狀態的端子的電源供給。
於步驟S6的判定中，當判定為外部配線變更的通知未被施行時，第1控制部101係執行異常處理(步驟S9)而移行至狀態4(步驟S10)。
亦即，在於變為省電力模式時產生斷線的情形，以及使用者未輸入外部配線變更通知106且開關手段103未關斷的情形下變更配線狀態時將會執行異常處理。
於狀態4中，電源模式依然為省電力模式。第1控制部101係監視有被供給電源的端子203之狀態，判定異常是否已被解決(步驟S11)，當異常未被解決時則移行至步驟S10。第1控制部101於有被供給電源的端子203之檢測結果皆成為使用狀態時可以判定異常已解決。例如，在發生斷線的情形中，當斷線修復時則異常被解決。另外，在使用者未輸入外部配線變更通知106且未關斷開關手段103的情形中變更配線狀態時，若將該變更還原則異常解決。第1控制部若判定異常已解決，則將儲存於記憶部102的外部配線狀態資訊105消除(步驟S12)，移行至步驟S2且將狀態轉移至狀態1。
以更具體的例子說明於第2圖中所描述的動作。又，於以下的說明中，設成開關手段103係兼用為PLC1之RUN開關而構成。
使用者結束負載3之配線、負載3之電源導通等啟動程序後，藉由導通RUN開關(開關手段103)而開始執行使用者程式，且停止對於不使用狀態的端子203的供給電力，而使電源模式成為省電力模式(步驟S1至步驟S4)。於記憶部102中係儲存有表示電源導通狀態的負載3所連接的端子203為使用狀態，電源關斷狀態的負載3所連接的端子203及未連接負載3的端子203為不使用狀態的外部配線狀態資訊105(步驟S3)。
當於省電力模式的執行使用者程式的狀態中，若進行被供給電源的端子203之配線的拔掉或負載3之電源關斷，則該端子203之配線狀態的變更將被檢測。此時，當事前輸入有外部配線變更通知106且儲存於記憶部102時，不進行異常處理，而進行外部配線狀態資訊105之更新及停止對於配線狀態變更的端子203的供給電力(步驟S5、步驟S6、步驟S7、步驟S3、步驟S4)。當外部配線變更通知106未被輸入時，則執行異常處理(步驟S9)。當使用者收到異常處理而復原配線狀態被變更的端子203之配線狀態時，則省電力模式的使用者程式之執行將會再開(步驟S10至12，步驟S2至4)。
若於在省電力模式下執行使用者程式的狀態中關斷RUN開關，則使用者程式將停止，電源模式將移行至通常模式(步驟S8)。於該狀態中若使用者進行端子203的熱線插拔或負載3之電源的導通/關斷，則該配線狀態之變更將反映至外部配線狀態資訊105(步驟S7、步驟S3、步驟S4、步驟S8)。且，若使用者於執行該配線狀態的變更後，將RUN開關導通，則隨著使用者程式的再開始執行，將根據外部配線狀態資訊105而停止對於在反映操作後的配線狀態中為不使用狀態的端子203的電源供給。
又，於上述具體例中，雖採用開關手段103係兼用為RUN開關的構成，但開關手段103亦可構成為可藉由定時器(timer)而自動切換導通/關斷。另外，開關手段103其係可為本身獨立的硬體開關(或軟體開關)。若使開關手段103獨立，則可不須停止使用者程式地進行配線的變更。
如上所述，依據本發明之實施形態，由於係構成為具有：電源電路控制部(電源供給電路)204、304、504，於每個端子供給/停止供給電源；輸出輸入電路202、302、502，係於端子203、303、503之每個端子檢測其是否為物理性且電性連接有電源導通狀態之外部機器的使用狀態；開關手段103，將電源模式於僅對於為使用狀態的端子供給電源的省電力模式和對於所有的端子供給電源的通常模式之間切換；記憶部102(檢測結果記憶部)，將為輸出輸入電路之檢測結果的外部配線狀態資訊105予以儲存；控制部(第1控制部101，第2控制部201、301、501)，當電源模式為通常模式時，於所有的端子供給電源，並且將所有端子的有輸出輸入電路而得的檢測結果作為外部配線狀態資訊105而儲存於記憶部102，而當電源模式為省電力模式時，使電源電路控制部停止供給對於由外部配線狀態資訊105特定為不使用狀態的端子的電源；故在將開關手段103關斷而變更配線狀態後，若將開關手段103導通，則可停止對於在變更後的配線狀態中為不使用狀態的端子供給的電源，故可藉由簡單的操作實現省電力運作。
另外，控制部(第1控制部101、第2控制部201、301、501)係構成為於當電源模式為省電力模式時，監視由輸出輸入電路而得的檢測結果，當由輸出輸入電路而得的檢測結果與外部配線狀態資訊105有差異時則通知異常，故當於省電力模式運作時產生斷線、外部機器的非預期電源關斷、配線拔除時，使用者可以察覺上述非預期的配線狀態變化。
另外，由於構成為：具有儲存由使用者輸入的外部配線變更通知106的記憶部102，且控制部(第1控制部101、第2控制部201、301、501)係於當由輸出輸入電路而得的檢測結果與外部配線狀態資訊105有差異時，當有外部配線變更通知106儲存於記憶部102時，將外部配線狀態資訊105以由前述輸出輸入電路而得的檢測結果予以更新，當沒有外部配線變更通知106儲存於記憶部102時則通知異常，故使用者藉由預先輸入外部配線變更通知106即可在電源模式為省電力模式的情形中不產生異常處理地進行熱線拔掉或外部機器之電源關斷，並且可自動停止對於因配線變更而成為不使用狀態的端子所供給的電源。
又，於以上所說明的I/O單元200、通訊單元300、以及通訊子端2所共通的端子、輸出輸入電路、電源電路控制部、以及第2控制部之構成只要為具有連接外部機器的端子且對於CPU單元100動作為附屬(slave)的單元則可適用於任何單元。例如，可適用於連接伺服放大器(servo amplifier)的動態控制器單元(motion controller unit)，連接溫度感測器(sensor)或閘流器(thyristor)的溫度調節單元等。
另外，電源控制部104亦可在有單元沒有於外部配線狀態資訊105中記錄為使用狀態的端子時，於省電力模式時停止對於該單元供給的電源。
另外，外部配線狀態資訊105係構成為可由程式設計(programming)裝置或可程式顯示器編輯，於狀態3中，第1控制部101亦可不自動檢出配線狀態之變化而更新外部配線狀態資訊105，而可由使用者手動編輯。
(產業上之可利用性)
如上所述，本發明之可程式控制器系統係相當適合適用於控制產業用被控制裝置的可程式控制器系統。
1．．．PLC
2．．．通訊子端
3．．．負載
10．．．匯流排
20．．．電源供給線
30．．．供給電源停止訊號
40．．．通訊線
100．．．CPU單元
101．．．第1控制部
102．．．記憶部
103．．．開關手段
104．．．電源控制部
105．．．外部配線狀態資訊
106．．．外部配線變更通知
200．．．I/O單元
201、301、501．．．第2控制部
202、302、502、506．．．輸出輸入電路
203、303、503、505．．．端子
204、304、504．．．電源電路控制部
300．．．通訊單元
400．．．電源單元
410、510．．．內部電源生成電路
第1圖為表示本發明實施形態之PLC系統構成的方塊圖。
第2圖為說明本發明實施形態之PLC系統動作的狀態變遷圖。
1．．．PLC
2．．．通訊子端
3．．．負載
10．．．匯流排
20．．．電源供給線
30．．．供給電源停止訊號
40．．．通訊線
100．．．CPU單元
101．．．第1控制部
102．．．記憶部
103．．．開關手段
104．．．電源控制部
105．．．外部配線狀態資訊
106．．．外部配線變更通知
200．．．I/O單元
201、301、501．．．第2控制部
202、302、502、506．．．輸出輸入電路
203、303、503、505．．．端子
204、304、504．．．電源電路控制部
300．．．通訊單元
400．．．電源單元
410、510．．．內部電源生成電路

Claims (4)

  1. 一種可程式控制器系統，係具有：複數個端子，連接外部機器；電源供給電路，依每個端子供給/停止供給電源；輸出輸入電路，依每個供給有電源之端子檢測前述端子是否為物理性且電性連接有電源導通狀態之外部機器的使用狀態，而對於未供給電源之端子則不檢測是否屬於使用狀態；開關手段，在僅於為使用狀態的端子供給電源的省電力模式和於所有端子供給電源的通常模式之間切換電源模式；檢測結果記憶部；以及控制部，當電源模式為通常模式時，使前述電源供給電路於所有的端子供給電源，並且將所有端子的由前述輸出輸入電路而得之是否為使用狀態的檢測結果儲存於前述檢測結果記憶部，而當電源模式為省電力模式時，使前述電源供給電路供給電源至被儲存於前述檢測結果記憶部的檢測結果為使用狀態的端子，且不供給電源至被儲存於前述檢測結果記憶部的檢測結果並非為使用狀態的端子。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可程式控制器系統，其中，前述控制部係於當電源模式為省電力模式時，監視由前述輸出輸入電路而得的檢測結果，當由前述輸出輸入電路而得的檢測結果與儲存於前述檢測結果記憶部 的檢測結果不同時則通知異常。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之可程式控制器系統，其中，更具有通知記憶部，儲存由使用者輸入的配線變更通知；前述控制部係於由前述輸出輸入電路而得的檢測結果與儲存於前述檢測結果記憶部的檢測結果不同的情形時，當前述通知記憶部儲存有前述配線變更通知時，將儲存於前述檢測結果記憶部的檢測結果以由前述輸出輸入電路而得的檢測結果予以更新，而當前述通知記憶部未儲存有前述配線變更通知時則通知異常。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之可程式控制器系統，其中，前述輸出輸入電路係設置於每個端子，其係使用供給至端子的電源檢測該端子是否為使用狀態。
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