WO2016088228A1

WO2016088228A1 - プログラマブルロジックコントローラシステム

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Publication number: WO2016088228A1
Application number: PCT/JP2014/082043
Authority: WO
Inventors: 達川名
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2016-06-09
Also published as: US20170322607A1; KR20170078787A; JP6138376B2; CN107003652A; DE112014007228T5; JPWO2016088228A1

Abstract

電源ユニット（１１）と、中央演算ユニット（１２）と、一般ユニット（１３）と、終端に配置される終端ユニット（１４）とが隣接して順次配置され、コネクタ（１６）を介して電気的および通信可能に接続された基本ブロック（１０）を備えるプログラマブルロジックコントローラシステム（１）において、一般ユニット（１３）は、機能ユニット内の温度値を既定のタイミングで間欠的に検出する温度監視部（５０）と、機能ユニット内の冷却を行う冷却部（７０）と、を備え、中央演算ユニット（１２）は、温度監視部（５０）と、冷却部（７０）と、基本ブロック（１０）の機能ユニットの温度監視部（５０）において検出された温度値と、基本ブロック（１０）の機能ユニットに対応して予め個別に設定された規定値とを比較し、比較の結果に基づいて規定値と比較した温度値を検出した機能ユニットの冷却部（７０）の稼働を制御する温度制御管理部（８０）と、を備える。

Description

プログラマブルロジックコントローラシステム

　本発明は、複数のユニットが接続されたプログラマブルロジックコントローラシステムに関する。

　従来、プログラマブルロジックコントローラ（Programmable　Logic　Controller：ＰＬＣ）システムにおいては、始端に電源ユニットが配置され、該電源ユニットの隣に中央演算処理装置（Central　Processing　Unit：ＣＰＵ）ユニットが連結され、さらにＣＰＵユニットに続いて入出力ユニットまたはその他の機能を有する他のユニットが配置された構成の基本ブロックが用いられている。そして、各ユニット間は、ＰＬＣシステムの内外で通信を行うためにベースユニットにより連結されている。

　上述したようにＣＰＵユニットと、他のユニットとが接続されたＰＬＣシステムにおいて、該ＰＬＣシステムの稼働時には、ユニット内部の基板および部品に電流が流れ、部品から発熱が生じる。部品の発熱が継続されて、ユニット内部の温度が著しく上昇すると、部品またはユニットの機能および性能の低下、部品の寿命の低下が発生する。したがって、ＰＬＣシステムが正常に動作するためにユニット内部の部品の発熱によりユニット内部の温度が著しく上昇しないことが必要である。

　ＰＬＣシステムにおけるユニットの温度を管理する方法として、特許文献１には、本体装置のＣＰＵユニットと、本体装置の電源ユニットおよび増設用装置の電源ユニットとの間にデータ転送経路が設けられている。そして、各電源ユニットは温度検出器を備え、電源ユニットの電源オン時とＣＰＵからのコマンドに対応して、データをＣＰＵユニットに転送した後だけ内部温度を測定して、電源ユニット内部の不揮発性内部メモリにデータを格納している。

特開２００６－２９４００７号公報

　しかし、上記特許文献１のＰＬＣ装置では、電源ユニットのみの温度監視を行っている。このため、その他の複数のユニットの内部温度が上昇しても、当該ユニットの温度管理は行えず、当該ユニットの温度上昇を抑制する制御ができない。

　また、上記特許文献１のＰＬＣ装置のように温度監視機能をＰＬＣシステムに実装することにより、ＰＬＣシステム内の温度値を測定することができる。しかし、特許文献１のＰＬＣ装置では、電源ユニット内部の温度を常時監視しているため、ＰＬＣ装置の稼働時の消費電力が増加しまう。そして、消費電力が増えることにより、ＰＬＣ装置を稼働するためのコストが増加し、ＰＬＣ装置の管理費が増加してしまう。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＣＰＵユニットと、他の機能を有するユニットとが接続されたＰＬＣシステムにおいて、少ない消費電力でユニット内の温度値制御が可能なＰＬＣシステムを得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、機能ユニットとして、電源ユニットと、中央演算ユニットと、前記機能ユニットのうち前記電源ユニットおよび前記中央演算ユニットと異なる機能を有する一般ユニットと、前記電源ユニットに対して終端に配置される第１終端ユニットとが、当接した状態で隣接して順次配置されるとともに前記機能ユニット間を接続するコネクタを介して電気的および通信可能に接続された基本ブロックを備えるプログラマブルロジックコントローラシステムであって、前記一般ユニットは、前記機能ユニット内の温度値を既定のタイミングで間欠的に検出する温度監視部と、前記機能ユニット内の冷却を行う冷却部と、を備え、前記中央演算ユニットは、前記温度監視部と、前記冷却部と、前記基本ブロックの前記機能ユニットの前記温度監視部において検出された温度値と、前記基本ブロックの前記機能ユニットに対応して予め個別に設定された規定値とを比較し、前記比較の結果に基づいて、前記規定値と比較した前記温度値を検出した前記機能ユニットの前記冷却部の稼働を制御する温度制御管理部と、を備えることを特徴とする。

　本発明にかかるＰＬＣシステムは、ＣＰＵユニットと、他の機能を有するユニットとが接続されたＰＬＣシステムにおいて、少ない消費電力でユニット内の温度値制御が可能になる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかるＰＬＣシステムの構成の一例を模式的に示す図本発明の実施の形態１にかかるＣＰＵユニットの機能構成を模式的に示すブロック図本発明の実施の形態１にかかるターゲットユニットとエンドカバーとの機能構成を模式的に示すブロック図本発明の実施の形態１にかかる温度監視部の機能構成を模式的に示すブロック図本発明の実施の形態１にかかる温度制御管理部の機能構成を模式的に示すブロック図本発明の実施の形態１にかかるＰＬＣシステムでのユニット内の温度制御処理の手順の一例を示すフローチャート本発明の本実施の形態１におけるユニット内の温度制御処理のうち対象ユニットの内部の温度値の検出処理および冷却制御処理の手順の一例を示すフローチャート本発明の実施の形態２にかかるＰＬＣシステムの構成の一例を模式的に示す図本発明の実施の形態２における温度監視処理の手順の一例を示すフローチャート

　以下に、本発明の実施の形態１にかかるプログラマブルロジックコントローラシステムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかるＰＬＣシステム１の構成の一例を模式的に示す図である。図２は、本実施の形態１にかかるＣＰＵユニット１２の機能構成を模式的に示すブロック図である。図３は、本実施の形態１にかかるターゲットユニット１３－１～１３－４とエンドカバー１４との機能構成を模式的に示すブロック図である。ＰＬＣシステム１は、隣接して配置されたユニット同士が当接した状態で直接連結されたユニット直接連結型の構成を有している。ＰＬＣシステム１は、１つの基本ブロック１０を備える。基本ブロック１０は、個別の機能を有する機能ユニットとして、基本ブロック１０内のユニットに対して電圧を供給する電源ユニット１１と、ＰＬＣシステム全体を管理するＣＰＵユニット１２と、入出力ユニットまたは他の機能を有する一般ユニットであるターゲットユニット１３－１～１３－４と、ブロックの終端を示すとともにブロックの終端処理を行う終端ユニットであるエンドカバー１４と、を有する。

　電源ユニット１１、ＣＰＵユニット１２、ターゲットユニット１３－１～１３－４、および終端ユニットであるエンドカバー１４の全てのユニットは、隣接して配置されたユニット同士が当接した状態で、各ユニット内の内部バス１５に接続したバスコネクタ１６を介して接続されている。各ユニット内の内部バス１５および隣接するユニットを接続するバスコネクタ１６は、電圧供給線および各ユニット間の情報通信における信号の伝送経路として機能する。各ユニット内の各構成部は、内部バス１５により接続されている。各ユニットは、内部バス１５およびバスコネクタ１６を介して各ユニット間で情報通信ができる。また、電源ユニット１１から他のユニットに対して、内部バス１５およびバスコネクタ１６を介して電圧が供給される。また、この例では、ターゲットユニット１３－１～１３－４が４個配置されている場合が示されているが、ターゲットユニットの数量は４個に限定されるものではない。

　電源ユニット１１は、連結されたＣＰＵユニット１２に対して、バスコネクタ１６を介して電圧を供給する。また、電源ユニット１１は、ＣＰＵユニット１２を介して、ターゲットユニット１３－１～１３－４およびエンドカバー１４に電圧を供給する。すなわち、電源ユニット１１は、各ユニット内の内部バス１５および隣接するユニットを接続するバスコネクタ１６を介して、ＣＰＵユニット１２からエンドカバー１４まで電圧を供給する。

　図２に示すように、ＣＰＵユニット１２は、機能ユニット内の温度値を既定のタイミングで間欠的に検出する温度監視部５０と、機能ユニット内の冷却処理を制御する冷却制御部６０と、機能ユニット内の冷却処理を行う冷却部７０と、機能ユニットの温度監視部５０において検出された温度値と、機能ユニットに対応して予め個別に設定された規定値とを比較し、該比較の結果に基づいて、規定値と比較した温度値を検出した機能ユニットの冷却部７０の稼働を制御する温度制御管理部８０と、ＣＰＵユニット１２内およびＰＬＣシステム全体の制御を管理するＣＰＵ９０と、各ユニット内の温度値を表示する表示部１００と、を備える。温度制御管理部８０は、機能ユニット１２の温度監視処理および冷却処理を管理する。ＣＰＵユニット１２は、図示しない通信部を介して、他のユニットと通信可能である。温度監視部５０と、冷却制御部６０と、温度制御管理部８０と、ＣＰＵ９０とは電子回路により構成することができ、マイクロコンピュータを用いて構成することができる。

　図３に示すように、ターゲットユニット１３－１～１３－４とエンドカバー１４とは、それぞれ温度監視部５０と、冷却制御部６０と、冷却部７０と、各ユニットに特有の機能処理を実施する機能処理部１１０と、を備える。また、ターゲットユニット１３－１～１３－４とエンドカバー１４とは、それぞれ図示しない通信部を介して、他のユニットと通信可能である。

　図４は、本実施の形態１にかかる温度監視部５０の機能構成を模式的に示すブロック図である。温度監視部５０は、通信機能部であるユニット通信部５１と、ユニットの内部温度値を検出する温度値検出部５２と、温度値を記憶する記憶部である温度値記憶部５３と、を備える。温度監視部５０は、電子回路により構成することができ、集積回路（Integrated　Circuit：ＩＣ）を用いることができる。

　ユニット通信部５１は、他のユニットと内部バス１５およびバスコネクタ１６を介して情報通信を行う機能を有する。ユニット通信部５１は、温度監視部５０と他のユニットとの通信の他に、自ユニットと他のユニットとの通信部としても機能する。したがって、ユニット通信部５１は、温度監視部５０と別個に設けてもよい。

　温度値検出部５２は、ユニットの内部温度値、すなわちユニットの内部の温度値を検出する温度センサを備えて構成される。温度値検出部５２は、該温度センサを用いてユニットの内部温度値の監視処理、すなわち検出処理を行う。温度値検出部５２は、温度センサでの検出値に対応した温度値を出力する。温度値検出部５２は、ＣＰＵユニット１２から入力されてユニットの内部の温度の検出を指示するユニット内温度値検出指示情報に基づいて、ユニットの内部の温度値を検出する。温度値検出部５２が出力した温度値は、検出したユニットの内部の温度値記憶部５３に入力されて格納される。ユニットの内部の温度値は、ユニットの内部雰囲気の温度である。

　温度値検出部５２の温度センサとしては、サーミスタまたは熱電対などの温度センサを採用することができる。温度センサとしてサーミスタが採用される場合には、該サーミスタの電気抵抗値を計測する回路、および計測した電気抵抗値を温度値に変換する回路を含めて温度値検出部５２を構成することができる。また、温度センサとして熱電対が採用される場合には、該熱電対の起電力を計測する回路、および計測した起電力を温度値に変換する回路を含めて温度値検出部５２を構成することができる。

　温度センサの設置位置は、ユニット内の温度を検出することができるのであれば、どの位置であっても構わない。一例として、温度センサは、ユニット内の発熱部品の近傍に設置される。また、温度センサは、ユニット内の複数の位置に設置され、温度値検出部５２は、複数の温度センサの出力値に対して平均処理など既定の演算を行って温度値を生成してもよい。

　温度値記憶部５３は、温度値検出部５２によって検出されたユニットの内部の温度値を記憶する。

　冷却制御部６０は、後述する比較部８３から入力されて冷却部７０の稼働または稼働状態の継続を指示する冷却部稼働指示情報に基づいて、冷却部７０の稼働を制御する。また、冷却制御部６０は、比較部８３から入力されて冷却部７０の稼働の停止または停止状態の継続を指示する冷却部停止指示情報に基づいて、冷却部７０の停止を制御する。冷却制御部６０は、電子回路により構成することができ、ＩＣを用いることができる。

　冷却部７０は、ユニット内を冷却してユニット内の発熱部品を含む部品の温度およびユニット内の温度を低下させて、発熱部品の温度上昇を抑制する。冷却部７０を稼働させることにより、ユニット内の発熱部品の温度を低下させて該発熱部品の寿命およびユニットの寿命を延ばすことができる。冷却部７０は、水冷型のマイクロ冷却器を用いることができる。

　図５は、本実施の形態１にかかる温度制御管理部８０の機能構成を模式的に示すブロック図である。温度制御管理部８０は、通信機能部であるＣＰＵユニット通信部８１と、規定値記憶部８２と、比較部８３と、比較結果記憶部８４と、を備える。温度制御管理部８０は、電子回路により構成することができ、ＩＣを用いることができる。

　ＣＰＵユニット通信部８１は、ＣＰＵユニット１２およびその他のユニットのユニット通信部５１と、内部バス１５およびバスコネクタ１６を介して情報通信を行う機能を有する。ＣＰＵユニット１２は、各ユニットで検出されて温度値記憶部５３に記憶された温度値を、ＣＰＵユニット通信部８１を通じて読み込むことができる。

　規定値記憶部８２は、ＰＬＣシステム１が稼動する上で、該ＰＬＣシステム１の正常な稼働に対して熱による害を及ぼす可能性がある温度よりも既定の温度だけ低い規定の基準温度値を格納している。すなわち、規定値記憶部８２は、ＣＰＵユニット１２、ターゲットユニット１３－１～１３－４およびエンドカバー１４の正常な稼働に対して熱による害が生じる可能性がある温度より低い、ユニット毎の規定の基準温度値を記憶している。以下、この規定の基準温度値を規定値と呼ぶ。規定値の一例としては、あるユニットが正常に稼働できる内部温度値の上限が６５℃の場合に、規定値は６０℃とされる。この規定値は、各ユニットの冷却部７０を稼働させるか否かを判定する際の基準値であり、各ユニットの内部温度値が正常範囲内であるとして許容される上限の温度値である。規定値は、ＣＰＵユニット１２、ターゲットユニット１３－１～１３－４、およびエンドカバー１４について、個別に設定されて予め規定値記憶部８２に記憶されている。

　比較部８３は、ＣＰＵユニット１２またはその他のユニットの温度監視部５０のユニット通信部５１から入力されるユニット内の温度値と、規定値記憶部８２に記憶されて各ユニットに対応する規定値と、を比較し、比較した結果を比較結果記憶部８４に格納する。すなわち、比較部８３は、ユニット内の温度値と規定値との比較した結果を、ユニット毎に比較結果記憶部８４に記憶させる。

　比較結果記憶部８４は、比較部８３によって実行された、あるユニットの内部の温度値と規定値との比較の結果を記憶する。

　ＣＰＵ９０は、ＣＰＵユニット１２内およびその他のユニットと通信を行い、ＰＬＣシステム全体の制御を管理する制御部である。

　表示部１００は、各ユニット内の温度値を表示する表示部である。表示部１００を使用することで、各ユニットの内部温度をＣＰＵユニット１２においてモニタリングすることができる。また、表示部１００は、ＰＬＣシステム１内の各種情報を表示可能である。表示部１００は、液晶ディスプレイ（Liquid　Crystal　Display：ＬＣＤ）などの表示デバイスを用いることができる。

　機能処理部１１０は、各ユニットに固有の処理を行う機能部である。機能処理部１１０は、たとえばＣＰＵユニット１２と通信を行いながら、ＣＰＵユニット１２の指示に基づいて既定の処理を行う。機能処理部１１０は、電子回路により構成することができ、ＩＣを用いることができる。

　つぎに、ＰＬＣシステム１でのユニット内の温度制御処理について説明する。図６は、本実施の形態１にかかるＰＬＣシステム１でのユニット内の温度制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。図７は、本実施の形態１におけるユニット内の温度制御処理のうち対象ユニットの内部の温度値の検出処理および冷却制御処理の手順の一例を示すフローチャートであり、図６に示すフローチャートのステップＳ３０の処理の詳細を示す。

　まず、ステップＳ１０においてＰＬＣシステム１の電源がオンにされると、電源ユニット１１はユニット間を連結するバスコネクタ１６を介して基本ブロック１０の各ユニットに電圧を供給する。これにより、ＰＬＣシステム１が起動される。各ユニットに電圧が供給されると、各ユニットのユニット通信部５１は通信可能な状態となる。

　つぎに、ステップＳ２０において、ＣＰＵ９０は、内部バス１５およびバスコネクタ１６を介して各ユニットにアクセスして、ＰＬＣシステム１に接続されているユニット数と、増設ブロック数を把握する処理を行う。たとえば、ＣＰＵユニット１２は、ＰＬＣシステム１の基本ブロック１０内でのユニットの配置状態を取得する。ＣＰＵユニット１２は、たとえば各ユニットの図示しない不揮発性メモリに記憶された管理番号を取得することにより、基本ブロック１０の各ユニットの配置状態を取得する。そして、各ユニットは、ＣＰＵユニット１２のＣＰＵ９０の制御に基づいて、初期処理を実施し、その後、各ユニットの処理を開始する。これにより、ＰＬＣシステム１が稼働する。

　その後、ステップＳ３０において、内部温度値の検出処理および冷却制御処理の対象となる対象ユニットについて、内部温度値の検出処理および冷却制御処理を行う。ステップＳ３０は、ＣＰＵ９０における既定の処理の終了後、または既定の周期で、またはＰＬＣシステム１のリセット時に、間欠的に行われる。対象ユニットは、基本ブロックにおいて、電源ユニット１１を除いた、ＣＰＵユニット１２からエンドカバー１４までのいずれかのユニットである。ここでは、最初にエンドカバー１４を対象ユニットとする場合について説明する。

　まず、ステップＳ３１において、対象ユニットの内部の温度値の検出および記憶を行う。すなわち、ＣＰＵユニット１２のＣＰＵユニット通信部８１が、エンドカバー１４に対してユニット内温度値検出指示情報を出力する。ユニット内温度値検出指示情報は、ＣＰＵ９０における既定の処理の終了後、または既定の周期で、またはＰＬＣシステム１のリセット時に、間欠的に出力される。ユニット内温度値検出指示情報は、エンドカバー１４の温度監視部５０のユニット通信部５１を介して温度値検出部５２に入力される。エンドカバー１４の温度値検出部５２は、入力されたユニット内温度値検出指示情報に基づいて、自ユニットの内部の温度値を検出する。つぎに、エンドカバー１４の温度値検出部５２は、検出した温度値を温度値記憶部５３に出力する。エンドカバー１４の温度値記憶部５３は、温度値検出部５２から出力された温度値を記憶する。該温度値記憶部５３は、温度値をたとえば記憶した時間と対応付けして記憶してもよい。温度値記憶部５３に温度値が記憶されると、エンドカバー１４のユニット通信部５１は、ユニット内温度値検出指示情報に対する応答として、記憶された温度値をＣＰＵユニット１２に出力する。以上の処理によって、エンドカバー１４での温度監視処理が終了する。

　なお、ＣＰＵユニット通信部８１がエンドカバー１４のユニット通信部５１に対して温度値の読み込み要求通知を送信することで、温度値記憶部５３に記憶された温度値がＣＰＵユニット１２に出力されてもよい。この場合は、エンドカバー１４のユニット通信部５１が、該温度値の読み込み要求通知に対する応答で、温度値記憶部５３に記憶されている温度値をＣＰＵユニット１２に対して送信する。

　エンドカバー１４から出力された温度値は、ＣＰＵユニット１２の温度制御管理部８０のＣＰＵユニット通信部８１を介して、温度制御管理部８０の比較部８３に入力される。比較部８３は、エンドカバー１４から出力された温度値が入力されると、ステップＳ３２において、エンドカバー１４から入力された温度値と、エンドカバー１４用の規定値とを比較する。すなわち、比較部８３は、規定値記憶部８２に記憶されている、エンドカバー１４用の規定値を読み出す。そして、比較部８３は、エンドカバー１４から入力された温度値と、規定値記憶部８２から取得したエンドカバー１４用の規定値とを比較する。具体的には、比較部８３は、エンドカバー１４から入力された温度値が規定値より大であるか否かを判定する。

　エンドカバー１４から入力された温度値が規定値より大である場合、すなわちステップＳ３２においてＹｅｓの場合は、比較部８３は、エンドカバー１４から入力されて規定値と比較した温度値を比較結果記憶部８４に出力して記憶させる。そして、比較部８３は、温度値が規定値より大である場合に比較結果記憶部８４に記憶させた温度値を、ＣＰＵユニット通信部８１を介して表示部１００に出力する。表示部１００は、温度値が入力されると、該温度値を表示して、エンドカバー１４の温度値が規定値より大であることを表示する。エンドカバー１４の温度値が規定値より大であることを表示部１００に表示させることにより、エンドカバー１４が冷却の必要な状態であることをユーザに視覚的に認識させることができる。

　また、比較部８３は、温度値と既定値との温度差である上昇温度情報を温度値とともに比較結果記憶部８４に出力して記憶させてもよい。これにより、比較部８３は、温度値とともに上昇温度情報を表示部１００に出力して、表示させることができる。

　また、比較部８３は、比較結果の内容に基づいて、エンドカバー１４の冷却部７０の制御を指示する処理を行う。エンドカバー１４から入力された温度値が規定値より大である場合、すなわちステップＳ３２においてＹｅｓの場合は、ステップＳ３３において、比較部８３は対象ユニットであるエンドカバー１４の冷却部７０を稼働させる処理を行う。すなわち、比較部８３は、冷却部稼働指示情報をエンドカバー１４の冷却制御部６０に出力する。

　冷却部稼働指示情報が入力されると、エンドカバー１４の冷却制御部６０は、該冷却部稼働指示情報に基づいて、エンドカバー１４の冷却部７０を稼働させる処理を行う。また、エンドカバー１４の冷却部７０が予め稼働している場合は、エンドカバー１４の冷却制御部６０は、該冷却部７０の稼働を継続させる制御を行う。

　つぎに、ステップＳ３４において、比較部８３は対象ユニットであるエンドカバー１４に隣接して配置されたユニットの冷却部７０を稼働させる処理を行う。すなわち、比較部８３は、エンドカバー１４に隣接して配置されたユニットの冷却制御部６０にも冷却部稼働指示情報を出力する。ここで、エンドカバー１４は、基本ブロックの終端に位置する。このため、比較部８３は、エンドカバー１４に比して１台だけ電源ユニット１１側に配置されたユニットの冷却制御部６０に冷却部稼働指示情報を出力する。すなわち、比較部８３は、ターゲットユニット１３－４の冷却制御部６０に冷却部稼働指示情報を出力する。

　冷却部稼働指示情報が入力されると、ターゲットユニット１３－４の冷却制御部６０は、該冷却部稼働指示情報に基づいて、ターゲットユニット１３－４の冷却部７０を稼働させる処理を行う。これは、温度値が高いユニットに隣接する隣接ユニットは、温度値が高いユニットの有する熱にあぶられて、ユニット内部の温度上昇が早くなるためである。また、ターゲットユニット１３－４の冷却部７０が予め稼働している場合は、ターゲットユニット１３－４の冷却制御部６０は、該冷却部７０の稼働状態を継続させる制御を行う。

　なお、エンドカバー１４は基本ブロックの終端に位置するため、比較部８３は、エンドカバー１４に比して１台だけ電源ユニット１１側に配置されたユニットの冷却制御部６０に冷却部稼働指示情報を出力した。しかし、内部温度値を検出したユニットが電源ユニット１１とエンドカバー１４との間のいずれかのユニットである場合には、比較部８３は、内部温度値を検出した対象ユニットの両側に隣接して配置された２つのユニットの冷却制御部６０に冷却部稼働指示情報を出力する。

　つぎに、ステップＳ３５において、比較部８３は、上記の一連の処理において内部温度値が未検出であり、且つ対象ユニットに隣接して配置されたユニット、すなわち温度値未検出隣接ユニットがあるか否かを判定する。

　ステップＳ３５において、温度値未検出隣接ユニットがある場合、すなわちステップＳ３５においてＹｅｓの場合は、温度値未検出隣接ユニットを対象ユニットとしてステップＳ３１の処理に戻る。ここで、エンドカバー１４は終端ユニットであるため、対象ユニットであるエンドカバー１４に比して１台だけ電源ユニット１１側に配置されたユニットがあるか否かを判定する。本実施の形態１では、エンドカバー１４に比して１台だけ電源ユニット１１側にターゲットユニット１３－４が配置されている。したがって、該ターゲットユニット１３－４が温度値未検出隣接ユニットとなり、ターゲットユニット１３－４を対象ユニットとしてステップＳ３１の処理が実施される。

　また、ステップＳ３５において、温度値未検出隣接ユニットがない場合、すなわちステップＳ３５においてＮｏの場合は、一連の温度制御処理を終了する。

　一方、ステップＳ３２において、エンドカバー１４から入力された温度値が規定値以下である場合、すなわちステップＳ３２においてＮｏの場合は、ステップＳ３６において、比較部８３は対象ユニットであるエンドカバー１４の冷却部７０を停止させる処理を行う。すなわち、比較部８３は、冷却部停止指示情報をエンドカバー１４の冷却制御部６０に出力する。なお、比較部８３は、エンドカバー１４から入力されて規定値と比較した温度値を比較結果記憶部８４に出力して記憶させてもよい。

　冷却部停止指示情報が入力されると、エンドカバー１４の冷却制御部６０は、該冷却部停止指示情報に基づいて、エンドカバー１４の冷却部７０を停止させる処理を行う。また、エンドカバー１４の冷却部７０が予め停止している場合は、エンドカバー１４の冷却制御部６０は、該冷却部７０の停止状態を継続させる制御を行う。これにより、冷却部７０の不要な稼働をなくすことができ、消費電力の低減が可能である。

　つぎに、ステップＳ３７において、比較部８３は対象ユニットであるエンドカバー１４に隣接して配置されたユニットの冷却部７０を停止させる処理を行う。すなわち、比較部８３は、エンドカバー１４に隣接して配置されたユニットの冷却制御部６０にも冷却部停止指示情報を出力する。ここで、エンドカバー１４は、基本ブロックの終端に位置する。このため、比較部８３は、エンドカバー１４に比して１台だけ電源ユニット１１側に配置されたユニットの冷却制御部６０に冷却部停止指示情報を出力する。すなわち、比較部８３は、ターゲットユニット１３－４の冷却制御部６０に冷却部停止指示情報を出力する。

　冷却部停止指示情報が入力されると、ターゲットユニット１３－４の冷却制御部６０は、該冷却部停止指示情報に基づいて、ターゲットユニット１３－４の冷却部７０を停止させる処理を行う。これは、温度値が正常範囲内の対象ユニットに隣接する隣接ユニットは、該対象ユニットの有する熱にあぶられて、ユニット内部の温度上昇が早くなることがないためである。これにより、冷却部７０の不要な稼働をなくすことができ、消費電力の低減が可能である。また、ターゲットユニット１３－４の冷却部７０が予め停止している場合は、ターゲットユニット１３－４の冷却制御部６０は、該冷却部７０の停止状態を継続させる制御を行う。そして、ステップＳ３７の後は、ステップＳ３５の処理に移行する。

　本実施の形態１では、エンドカバー１４からＣＰＵユニット１２までの６つのユニットについて、エンドカバー１４からＣＰＵユニット１２に向かって、上述したステップＳ３０の処理、すなわちステップＳ３１からステップＳ３５の処理が順次実施される。そして、上述したステップＳ３０の処理は、ＰＬＣシステム１の稼働中において、ＣＰＵ９０における既定の処理の終了後、または既定の周期で、またはＰＬＣシステム１のリセット時に、間欠的に、エンドカバー１４からＣＰＵユニット１２に対して繰り返し実施される。

　また、上記においては、エンドカバー１４からＣＰＵユニット１２に向かう順序で、順次ステップＳ３０の処理を行っているが、エンドカバー１４からＣＰＵユニット１２に向かう順序でステップＳ３０の処理を実施してもよい。

　また、上記においては、表示部１００がＣＰＵユニット１２内に設けられているが、表示部１００と同じ機能を有する表示ユニットを基本ブロック内に配置してもよい。また、表示部１００と同じ機能を有する表示装置を基本ブロックの外部に設けてもよい。

　上述したように、本実施の形態１では、ＰＬＣシステム１におけるＣＰＵユニット１２ターゲットユニット１３－１～１３－４およびエンドカバー１４との各ユニットに、それぞれ温度監視部５０と冷却制御部６０と冷却部７０とが設けられる。これにより、各ユニットの内部の温度値を検出して監視することができる。また、ＣＰＵユニット１２には、温度制御管理部８０が設けられる。これにより、温度監視部５０で検出された温度値と規定値との比較結果に基づいて、各ユニット内の冷却処理を制御して、各ユニット内の温度管理制御を行うことができる。

　すなわち、ＰＬＣシステム１の稼働中、各ユニットの温度監視部５０は任意の既定のタイミングで間欠的に内部の温度値を検出して、記憶する。このように、任意の既定のタイミングでユニット内の温度値を監視することにより、ユニット内の温度値を常時監視する場合と比べて、ユニット内の温度値の監視に起因した、発熱によるユニット内の温度値の上昇および温度値の監視に要する消費電力を抑制することできる。

　そして、ＣＰＵユニット１２の温度制御管理部８０は、ユニット間を連結しているバスコネクタ１６を通じて、各ユニットで検出されて記憶された温度値を取得する。温度制御管理部８０が該温度値と規定値とを比較し、温度値が規定値よりも大であれば冷却制御部６０が冷却部７０を稼働させる。各ユニットに実装されている冷却部７０の稼働により、どのユニットでも内部の温度の上昇を個別に抑制することができる。また、温度値が規定値以下であれば冷却制御部６０が冷却部７０を停止させる。このように、ユニット内の温度値が規定値よりも大である場合のみ、冷却部７０の稼働させることにより、ユニット内の冷却を常時実施する場合と比べて消費電力を抑制することできる。また、温度制御管理部８０は、ＣＰＵユニット１２のみに設けられるため、構成が簡略である。

　また、温度監視部５０は温度値を記憶するため、温度監視部５０による温度値の監視と温度制御管理部８０での処理は連続して行われなくてもよい。すなわち、温度監視部５０による処理と温度制御管理部８０とによる処理の時期を異ならせることにより、ＣＰＵユニット１２内での同時期における発熱を抑制することができる。

　また、各ユニットの温度監視部５０により各ユニットの内部の温度値を検出して、温度値が規定値よりも大である場合に、その旨または温度値を表示部１００に表示することにより、冷却が必要な状態にあるユニットをユーザに視覚的に認識させることができる。そして、当該表示が表示部１００にされていない場合には、ユニットの温度が正常範囲内にあることが認識できる。

　また、本実施の形態１では、温度値が規定値よりも大である対象ユニットの冷却部７０を稼働させるとともに、該ユニットに隣接する隣接ユニットも対象ユニットと同じタイミングから冷却する。これにより、早い段階から隣接ユニット内の部品の温度値上昇を抑制し、隣接ユニット内の部品の寿命およびユニットの寿命を延ばすことができる。ユニット直接連結型のＰＬＣシステムでは、隣接して配置されたユニット同士が当接した状態で直接連結される。このため、隣接して配置されたユニットの熱の影響でユニット内の温度が上昇しやすく、ユニットの温度上昇の抑制が必須である。本実施の形態１では、温度値が規定値よりも大である対象ユニットの冷却に加えて隣接ユニットの冷却を行うことにより、隣り合うユニットの温度上昇の抑制が可能である。

　また、本実施の形態１では、隣接して配置されたユニット同士が当接した状態でバスコネクタを介して接続されている直接連結型のＰＬＣシステムにおいて、ユニットの装着数を変更した場合でも、内部の温度上昇の抑制が必要なユニットを個別に検出して冷却を実施することができるため、必要最低限の消費電力でユニット内の温度値の制御を行うことができる。

　また、本実施の形態１では、隣接して配置されたユニット同士が当接した状態でバスコネクタを介して接続されている直接連結型のＰＬＣシステムにおいて、ユニットの装着枚数を変更した場合でも、各ユニットに適した温度への内部温度の制御を任意のタイミングで行うことができ、内部温度値の制御の自由度が向上する。

　したがって、本実施の形態１によれば、ＣＰＵユニットと、他の機能を有するユニットとが接続されたＰＬＣシステムにおいて、少ない消費電力でユニット内の温度値制御が可能になる、という効果を奏する。

実施の形態２．
　実施の形態１では、ＰＬＣシステムが基本ブロックのみで構成される場合を示したが、実施の形態２では、ＰＬＣシステムが基本ブロックと増設ブロックとによって構成される場合を示す。

　図８は、本実施の形態２にかかるＰＬＣシステム２の構成の一例を模式的に示す図である。ＰＬＣシステム２は、１つの基本ブロック２１０と、基本ブロック２１０に増設ケーブル２３０を介して接続される増設ブロック２２０と、を有する。

　基本ブロック２１０は、電源ユニット１１と、ＣＰＵユニット１２と、ターゲットユニット１３－１～１３－３と、エンドカバー１４と、分岐ユニット１７とを備える。分岐ユニット１７は、基本ブロック２１０以外のブロックを増設する場合に設けられ、ＣＰＵユニット１２とエンドカバー１４との間の任意の位置に設けられる。分岐ユニット１７は、実施の形態１で説明した温度監視部５０と、冷却制御部６０と、冷却部７０とを備える。分岐ユニット１７は、内部に備える通信部を介して、他のユニットと通信可能である。

　増設ブロック２２０は、電源ユニット１１から増設ブロック２２０へ供給される電圧の連結部分となり、始端となる増設ユニット２１と、ターゲットユニット２２－１～２２－４と、終端ユニットであるエンドカバー２３とを有する。増設ブロック２２０の全てのユニットは、隣接して配置されたユニット同士が当接した状態で、各ユニット内の内部バス１５に接続したバスコネクタ１６を介して接続されている。増設ユニット２１と、ターゲットユニット２２－１～２２－４と、エンドカバー２３とは、実施の形態１で説明した温度監視部５０と、冷却制御部６０と、冷却部７０とを備える。増設ユニット２１と、ターゲットユニット２２－１～２２－４と、エンドカバー２３とは、それぞれ内部に備える通信部を介して、他のユニットと通信可能である。

　基本ブロック２１０の分岐ユニット１７と増設ブロック２２０の増設ユニット２１との間は、増設ケーブル２３０で接続される。この増設ケーブル２３０によって、基本ブロック２１０の電源ユニット１１から増設ブロック２２０への電圧の供給、および、基本ブロック２１０と増設ブロック２２０との通信を、分岐ユニット１７を介して行うことができる。なお、実施の形態１と同一の構成要素については、その説明を省略している。さらに増設ブロックを増設する場合は、増設ブロック２２０の増設と同じ構成で実現できる。すなわち、増設ブロック２２０に新たに分岐ユニットを設ける。そして、該分岐ユニットと新たな増設ユニットとを増設ケーブルで接続する。

　つぎに、ＰＬＣシステム２でのユニット内の温度制御処理について説明する。図９は、本実施の形態２における温度監視処理の手順の一例を示すフローチャートである。

　まず、ステップＳ１１０においてＰＬＣシステム２の電源がオンにされると、電源ユニット１１はユニット間を連結するバスコネクタ１６を介して基本ブロック２１０の各ユニット各ユニットに電圧を供給する。また、電源ユニット１１は、分岐ユニット１７に増設ケーブル２３０を介して接続される増設ブロック２２０の各ユニットにも電圧を供給する。これにより、ＰＬＣシステム２が起動される。各ユニットに電圧が供給されると、各ユニットのユニット通信部５１は通信可能な状態となる。

　つぎに、ステップＳ１２０において、ＣＰＵ９０は、内部バス１５、バスコネクタ１６および増設ケーブル２３０を介して基本ブロック２１０および増設ブロック２２０の各ユニットにアクセスして、ＰＬＣシステム２に接続されているユニット数と、増設ブロック数を把握する処理を行う。そして、基本ブロック２１０および増設ブロック２２０の各ユニットは、ＣＰＵユニット１２のＣＰＵ９０の制御に基づいて、初期処理を実施し、その後、各ユニットの処理を開始する。これにより、ＰＬＣシステム２が稼働する。

　その後、ＣＰＵ９０における既定の処理の終了後、または既定の周期で、またはＰＬＣシステム１のリセット時に、間欠的に、ステップＳ１３０において、内部温度値の検出処理および冷却処理の対象となる対象ユニットについて、内部温度値の検出処理および冷却制御処理を行う。対象ユニットは、基本ブロック２１０において、電源ユニット１１を除いた、ＣＰＵユニット１２からエンドカバー１４までのいずれかのユニットであり、分岐ユニット１７を含む。ここでは、最初にエンドカバー１４を対象ユニットとする場合について説明する。ステップＳ１３０としては、実施の形態１において図７を参照して説明したステップＳ３０と同じ処理が行われる。

　つぎに、基本ブロック２１０においてＣＰＵユニット１２からエンドカバー１４までの各ユニットに対してステップＳ１３０の処理が実施された後、ステップＳ１４０において、比較部８３は、基本ブロック２１０に接続する増設ブロックがあるか否かを判定する。

　ステップＳ１４０において、基本ブロック２１０に接続する増設ブロックがある場合、すなわちステップＳ１４０においてＹｅｓの場合は、ステップＳ１５０において、増設ブロックのユニットを対象ユニットとして、内部温度値の検出処理および冷却制御処理を行う。ここでの対象ユニットは、増設ブロック２２０における各ユニットである。ステップＳ１５０としては、実施の形態１において図７を参照して説明したステップＳ３０と同じ処理が行われる。ここでは、最初にエンドカバー２３を対象ユニットとする場合について説明する。すなわち、ステップＳ１５０では、エンドカバー２３から増設ユニット２１までの６つのユニットについて、エンドカバー２３から増設ユニット２１に向かって、上述したステップＳ３０と同じ処理が順次実施される。

　つぎに、エンドカバー２３から増設ユニット２１までの各ユニットに対してステップＳ１５０の処理が実施された後、ステップＳ１６０において、比較部８３は、さらに増設ブロックがあるか否か、すなわち、増設ブロック２２０に接続する増設ブロックがあるか否かを判定する。

　ステップＳ１６０において、さらに増設ブロックがある場合、すなわちステップＳ１６０においてＹｅｓの場合は、該増設ブロックの各ユニットを対象ユニットとしてステップＳ１５０の処理に戻る。また、ステップＳ１６０において、さらに増設ブロックがない場合、すなわちステップＳ１６０においてＮｏの場合は、一連の温度制御処理を終了する。

　一方、ステップＳ１４０において、基本ブロック２１０に接続する増設ブロックがない場合、すなわちステップＳ１４０においてＮｏの場合は、一連の温度制御処理を終了する。

　なお、上記においては、エンドカバー２３から増設ユニット２１に向かう順序で、順次ステップＳ１５０の処理を行っているが、増設ユニット２１からエンドカバー２３に向かう順序でステップＳ１５０の処理を実施してもよい。

　上述したように、本実施の形態２では、増設ブロック２２０の各ユニットを対象ユニットとして、実施の形態１の場合と同様にして内部温度値の検出処理および冷却制御処理を行う。これにより、実施の形態１の場合と同様に、増設ブロック２２０の各ユニットについても各ユニットの内部の温度値を検出して監視することができ、各ユニット内の温度管理制御を行うことができる。

　したがって、本実施の形態２によれば、ＣＰＵユニットと、他の機能を有するユニットとが接続され、増設ブロックを備えるＰＬＣシステムにおいて、少ない消費電力でユニット内の温度値制御が可能になる、という効果を奏する。

実施の形態３．
　実施の形態１および実施の形態２においては、基本ブロックまたは増設ブロックのそれぞれにおいて、対象ユニットとなるユニット列のうち一端部に位置するユニットから他端部に位置するユニットに向かって、順次、内部温度値の検出処理および冷却制御処理を行っている。基本ブロックまたは増設ブロックのそれぞれにおいて、対象ユニットとなるユニット列のうち、対象ユニットとして任意の１つのユニットのみに対して内部温度値の検出処理および冷却制御処理を行ってもよい。

　この場合は、基本ブロックまたは増設ブロックのユニット列のうち任意の１つのユニットを対象ユニットとして選択指示する選択温度値検出指示情報を外部からＣＰＵユニット通信部８１に対して入力すればよい。また、特定のユニットを対象とした選択温度値検出指示情報をＣＰＵユニット通信部８１が予め保持していてもよい。ＣＰＵユニット通信部８１は、該選択温度値検出指示情報に基づいて、任意の１つのユニットを対象ユニットとした選択ユニット内温度値検出指示情報を、選択したユニットにのみ出力する。そして、選択ユニット内温度値検出指示情報が入力されたユニットおよびＣＰＵユニット１２は、ステップＳ３０のうちステップＳ３５を除いた処理を実施する。

　これにより、実施の形態３では、選択された特定のユニットについてのみ、ユニットの内部温度値の検出処理および冷却制御処理を行うことが可能である。すなわち、特定のユニットについてのみ、内部温度値が極端に高くないか、冷却の必要がないかを判断して、ユニット内の温度値を制御することが可能となる。

実施の形態４．
　実施の形態１および実施の形態２においては、ＣＰＵ９０における既定の処理の終了後、または既定の周期で、またはＰＬＣシステム１のリセット時のタイミングで、間欠的に、ユニットの内部温度値の検出処理および冷却制御処理を行う場合について説明した。一方、ＣＰＵ９０における既定の処理の終了後、または一定の周期のタイミング以外の任意のタイミングでも、上述したステップＳ３０、ステップＳ１３０およびステップＳ１５０の処理を実施可能である。この場合は、ＣＰＵユニット通信部８１からの追加のユニット内温度値検出指示情報の出力を指示する追加温度値検出指示情報を外部からＣＰＵユニット通信部８１に対して入力すればよい。ＣＰＵユニット通信部８１は、該追加温度値検出指示情報に基づいて、上述したようにユニット内温度値検出指示情報を出力する。

　また、このような追加温度値検出指示情報を外部からＣＰＵユニット通信部８１に対して入力することにより、上述した一連の処理により冷却部７０を稼働させたユニットに対して内部の温度値の検出を再度実施することができる。そして、温度値が規定値以下に低下している場合には、上述したステップＳ３６とステップＳ３７との処理により、該ユニットの冷却部７０、さらには該ユニットに隣接するユニットの冷却部７０を停止させることができる。これにより、本実施の形態４においては、冷却部７０の不要な稼働をなくすことができ、消費電力の低減が可能である。

　なお、上記の実施の形態では、電源ユニット１１以外の機能ユニットの温度制御処理を例に説明したが、電源ユニット１１上記の構成および処理を電源ユニット１１を含めた機能ブロック全体に適用しても構わない。この場合は、ターゲットユニット１３－１～１３－４およびエンドカバー１４と同様に、電源ユニット１１が温度監視部５０と、冷却制御部６０と、冷却部７０と、機能処理部１１０とを備える。そして、ＣＰＵユニット１２および電源ユニット１１が上記の実施の形態で説明した処理を行うことにより、電源ユニット１１の温度制御処理を行える。

　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１０　基本ブロック、１１　電源ユニット、１２　中央演算ユニット、１３－１～１３－４　ターゲットユニット、１４　エンドカバー、１５　内部バス、１６　バスコネクタ、１７　分岐ユニット、２１　増設ユニット、２２－１～２２－４　ターゲットユニット、２３　エンドカバー、５０　温度監視部、５１　ユニット通信部、５２　温度値検出部、５３　温度値記憶部、６０　冷却制御部、７０　冷却部、８０　温度制御管理部、８１　ＣＰＵユニット通信部、８２　規定値記憶部、８３　比較部、８４　比較結果記憶部、１００　表示部、１１０　機能処理部、２１０　基本ブロック、２２０　増設ブロック、２３０　増設ケーブル。

Claims

　機能ユニットとして、電源ユニットと、中央演算ユニットと、前記機能ユニットのうち前記電源ユニットおよび前記中央演算ユニットと異なる機能を有する一般ユニットと、前記電源ユニットに対して終端に配置される第１終端ユニットとが、当接した状態で隣接して順次配置されるとともに前記機能ユニット間を接続するコネクタを介して電気的および通信可能に接続された基本ブロックを備えるプログラマブルロジックコントローラシステムであって、
　前記一般ユニットは、
　前記機能ユニット内の温度値を既定のタイミングで間欠的に検出する温度監視部と、
　前記機能ユニット内の冷却を行う冷却部と、
　を備え、
　前記中央演算ユニットは、
　前記温度監視部と、
　前記冷却部と、
　前記基本ブロックの前記機能ユニットの前記温度監視部において検出された温度値と、前記基本ブロックの前記機能ユニットに対応して予め個別に設定された規定値とを比較し、前記比較の結果に基づいて、前記規定値と比較した前記温度値を検出した前記機能ユニットの前記冷却部の稼働を制御する温度制御管理部と、
　を備えることを特徴とするプログラマブルロジックコントローラシステム。
　前記基本ブロックに増設ケーブルを介して電気的および通信可能に接続される増設ブロックをさらに備え、
　前記基本ブロックは、前記電源ユニットと前記第１終端ユニットとの間に配置される分岐ユニットをさらに備え、
　前記増設ブロックは、前記機能ユニットとして、前記基本ブロックの前記分岐ユニットに前記増設ケーブルを介して接続される増設ユニットと、前記増設ユニットに対して終端に配置される第２終端ユニットと、前記増設ユニットと前記第２終端ユニットとの間に配置される前記一般ユニットとが、当接した状態で隣接して順次配置されるとともに前記コネクタを介して電気的および通信可能に接続され、
　前記分岐ユニットと前記増設ユニットと前記第２終端ユニットとは、前記温度監視部と前記冷却部とを備え、
　前記温度制御管理部は、前記増設ブロックの前記機能ユニットにおいて検出された温度値と、前記増設ブロックの前記機能ユニットに対応して予め個別に設定された前記規定値とを比較し、前記比較の結果に基づいて、前記規定値と比較した前記温度値を検出した前記機能ユニットの前記冷却部の稼働を制御すること、
　を特徴とする請求項１に記載のプログラマブルロジックコントローラシステム。
　前記温度制御管理部は、前記温度値が前記規定値よりも大である場合に、前記規定値と比較した前記温度値が検出された前記機能ユニットの前記冷却部を稼働させるまたは稼働状態を継続させる制御処理を行うこと、
　を特徴とする請求項１または２に記載のプログラマブルロジックコントローラシステム。
　前記温度制御管理部は、前記冷却部を稼働させた前記機能ユニットの隣に配置された前記機能ユニットの前記冷却部を稼働させるまたは稼働状態を継続させる制御処理を行うこと、
　を特徴とする請求項３に記載のプログラマブルロジックコントローラシステム。
　前記温度制御管理部は、前記温度値が前記規定値以下である場合に、前記規定値と比較した前記温度値が検出された前記機能ユニットの前記冷却部を停止させるまたは停止状態を継続させる制御処理を行うこと、
　を特徴とする請求項１または２に記載のプログラマブルロジックコントローラシステム。
　前記温度制御管理部は、前記冷却部を停止させた前記機能ユニットの隣に配置された前記機能ユニットの前記冷却部を停止させるまたは停止状態を継続させる制御処理を行うこと、
　を特徴とする請求項５に記載のプログラマブルロジックコントローラシステム。
　前記温度監視部は、前記温度制御管理部により指示された任意の前記機能ユニット内の温度値を検出すること、
　を特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のプログラマブルロジックコントローラシステム。
　前記温度監視部は、前記既定のタイミング以外に、前記温度制御管理部により指示された任意のタイミングで前記機能ユニット内の温度値を検出すること、
　を特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のプログラマブルロジックコントローラシステム。
　前記温度監視部は、検出した前記温度値を記憶する記憶部を備えること、
　を特徴とする請求項１に記載のプログラマブルロジックコントローラシステム。
　前記記憶部に記憶した前記温度値を表示する表示部を備えること、
　を特徴とする請求項９に記載のプログラマブルロジックコントローラシステム。