JP2009259134A - Safety plc - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種機械・装置やそれらの周辺機器の動作をPLC(プログラマブルコントローラ)に入力した信号に基づいてシーケンス制御する場合において、上記機器の制御動作の安全性を確保することができる安全PLC、それらを含むシステムに関するものである。 The present invention provides a safety PLC capable of ensuring the safety of the control operation of the above-mentioned devices when performing sequence control on the basis of signals input to a PLC (programmable controller) of various machines / devices and their peripheral devices. , And a system including them.
PLCは、一般に、ファクトリーオートメーション(FA)等で用いられるものであり、例えば、スイッチ、センサ等の各種入力機器からのON/OFF信号を入力し、その入力信号から、ラダー言語などで書かれラダープログラムに沿って論理演算を実行して、その演算結果により、リレー、モータ等の各種出力機器をON/OFF制御する。このような一般のPLCに対して、安全PLCは、例えば、非常停止ボタンや信号線断線検出器、等の安全対応入力機器からの入力信号により、制御対象の各種機器を停止させたり安全側に作動させたりする等、各種機器を安全側に制御するフェイルセーフ用のPLCであり、安全に特化したものである。 The PLC is generally used in factory automation (FA) or the like. For example, a PLC is used to input ON / OFF signals from various input devices such as switches and sensors, and a ladder written in a ladder language or the like from the input signals. A logical operation is executed according to the program, and various output devices such as a relay and a motor are ON / OFF controlled based on the operation result. In contrast to such a general PLC, a safety PLC can be used to stop various devices to be controlled by using input signals from safety-compatible input devices such as an emergency stop button or a signal line disconnection detector, It is a fail-safe PLC that controls various devices to the safe side, such as operating, and is specialized in safety.
このような安全PLCには、例えばCPUやその他の各処理部等を二重化して、正しい出力をするようにして、例えば緊急停止スイッチが押下されたり、ライトカーテンなどのセンサが人の進入を検出した場合等には、フェイルセーフ(安全)が働き、システムが安全側になって、動作が停止するようにしたものがある(特許文献1参照)。 In such a safety PLC, for example, the CPU and other processing units are duplicated to output correctly, for example, an emergency stop switch is pressed, or a sensor such as a light curtain detects the entry of a person In such a case, there is one in which fail-safe (safety) is activated, the system is on the safe side, and the operation is stopped (see Patent Document 1).
上記特許文献1に示す安全PLCでは、複数のCPUそれぞれに同一のラダープログラムを実行させ、対応する演算結果の一致、不一致をチェックし、一致していればI/Oリフレッシュ処理を実行し、不一致であればロックアウト処理をするようにしている。
In the safety PLC disclosed in
しかしながら、この従来の安全PLCでは、複数のCPUそれぞれがラダープログラムを実行して信号を入出力するバスが同一であるために、ラダープログラムの実行の同期を確保することができず、演算結果の一致、不一致に関する信頼性に欠けるという課題がある。
したがって、本発明により解決すべき課題は、安全PLCにおいて安全入力機器からの入力信号を処理し、バス二重化を図ることで、その処理したデータの信頼性を確保して、制御対象機器の運転に対する安全性を高くすることを可能にすることである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is that the input signal from the safety input device is processed in the safety PLC and the bus is duplicated, so that the reliability of the processed data is secured and the operation of the controlled device is prevented. It is possible to increase safety.
本発明の請求項1に記載の安全PLCは、上記課題を解決するため、外部機器から入力される入力信号の処理をそれぞれ同一のラダープログラムで同期実行する少なくとも2つのCPUユニットを有し、各CPUユニット内のCPUはそれぞれ別々の外部バスに接続した各共有メモリそれぞれに上記処理データを格納し、一方CPUユニット内のCPUは上記処理状態を示すデータを自身側の外部バスに接続した共有メモリに格納すると共に、その格納したデータを、他のCPUユニット内のCPUがその外部バスに接続した共有メモリに格納した上記処理状態を示すデータと比較し、その比較の結果、両データが不一致であれば制御系統に異常があるとして制御対象機器への制御出力を停止するようにしたものである。
In order to solve the above problems, the safety PLC according to
なお、外部機器は特に限定しない。例えば、非常停止ボタン等の各種ボタンや、安全ドアスイッチ等の各種スイッチ、セーフティセンサ等の各種センサに限らず、制御系で安全運転のために信号を与えることができる機器であればよい。 The external device is not particularly limited. For example, it is not limited to various buttons such as an emergency stop button, various switches such as a safety door switch, and various sensors such as a safety sensor, and any device that can give a signal for safe driving in the control system may be used.
制御対象機器は特に限定しない。例えばモータ、アクチュエータ、リレー等に限定するものではなく、例えば、他のPLCも含むことができる。 The control target device is not particularly limited. For example, it is not limited to a motor, an actuator, a relay, etc. For example, other PLC can also be included.
本発明によると、2つのCPUユニットそれぞれを別々のバスに接続してバス二重化構造としたので、ラダープログラムの実行の同期性を確保することができるようになり、入力機器からの信号の処理により得たデータの信頼性は高くなり、結果として、制御系統の異常時に際しての制御対象機器への制御出力を停止して、制御系統の運転を確実に停止させることができるようになる。 According to the present invention, since the two CPU units are connected to different buses to form a bus duplex structure, it is possible to ensure the synchronization of execution of the ladder program and to process the signal from the input device. The reliability of the obtained data becomes high. As a result, the control output to the control target device is stopped when the control system is abnormal, and the operation of the control system can be stopped reliably.
本発明の請求項2に記載の安全PLCは、さらに、両CPUユニットをシリアルバスで接続して、一方のCPUユニットから他方のCPUユニットにシリアルバスを介してラダープログラムを転送し、上記他方のCPUは転送されたラダープログラムを内部メモリにダウンロードすることを可能として、一方のCPUユニットから他方のCPUユニットに簡単に同一のラダープログラムを転送することができるようにしている。 The safety PLC according to claim 2 of the present invention further connects both CPU units via a serial bus, transfers a ladder program from one CPU unit to the other CPU unit via the serial bus, The CPU can download the transferred ladder program to the internal memory, and can easily transfer the same ladder program from one CPU unit to the other CPU unit.
本発明の請求項3に記載の安全PLCは、さらに、上記両外部バスに外部インターフェースを接続し、この外部インターフェースに安全入力機器からの信号を上記両外部バスにそれぞれ入力し、各CPUユニットのCPUはそれぞれ個別に上記信号を処理し、その処理したデータを対応する共有メモリに記憶処理するようにしている。 The safety PLC according to claim 3 of the present invention further connects an external interface to both the external buses, and inputs signals from the safety input device to the external buses to the external interfaces. Each CPU processes the signal individually and stores the processed data in a corresponding shared memory.
本発明によれば、安全入力機器からの入力信号を処理し、その処理したデータの信頼性を確保して、制御対象機器の運転に対する安全性を高くすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the input signal from a safety input device can be processed, the reliability of the processed data can be ensured, and the safety | security with respect to operation | movement of a control object apparatus can be made high.
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る安全PLCを説明する。図1は、実施の形態の安全PLCにおいて本発明に関わる要部を部分的に簡潔に例示するものであり、同図を参照して、1は安全PLC全体を示す。この安全PLC1は、ほぼ同一構成である2つの第1、第2CPUユニット3,5と、外部インターフェース6と、共有メモリ11,13と、を内蔵する。なお、実施の形態ではCPUユニットの構成数は2つであるが、それ以上の構成数でもよいことはもちろんである。
Hereinafter, a safety PLC according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a partial concise example of a main part related to the present invention in a safety PLC according to an embodiment. Referring to FIG. 1,
第1CPUユニット3は、CPU3a、メモリ3b、ツールインターフェース3cを備える。第2CPUユニット5は、CPU5a、メモリ5bを備える。両CPUユニット3,5それぞれのCPU3a,5aはシリアルバス8で接続されている。両第1、第2CPUユニット3,5間にはマスターやスレーブの関係はない。
The first CPU unit 3 includes a
第1CPUユニット3の内部バス3dは、外部バス7に接続され、また、第2CPUユニット5の内部バス5cは、外部バス9に接続されている。外部バス7,9には、それぞれ、共有メモリ11,13が接続されている。
The
これら外部バス7,9は、外部インターフェース6を介して、安全入力機器15、制御対象機器17に接続されている。安全入力機器15は例えば非常停止ボタンや、安全ドアスイッチ、セーフティセンサ、等である。安全入力機器15からは接点のON/OFFデータが外部インターフェース6に入力される。制御対象機器17は、工作機械、工作ロボット、その他の装置やシステム等に含まれるバルブ、アクチュエータ、モータ等である。外部インターフェース6と、安全入力機器15や制御対象機器17との接続形態は限定しない。この接続形態は、直結する場合もあれば、ネットワークを介して接続する形態も含む。例えば、安全入力機器15として例えばセンサをネットワークシステム内に配置し、そのセンサからネットワークシステムが危険状態になった場合には、フェイルセーフにより、制御対象機器17として例えばドア駆動リレー等が働き、システムを安全側に動作させるものである。
These external buses 7 and 9 are connected to the
第1CPUユニット3のメモリ3bにはツールインターフェース3cを介してラダープログラムがダウンロードされ、第1CPUユニット3のCPU3aは、シリアルバス8を介して、第2CPUユニット5のCPU5aに上記ラダープログラムと同一のラダープログラムを転送する。第2CPUユニット5のCPU5aは、転送されてきたラダープログラムをメモリ5bにダウンロードする。こうして第1、第2CPUユニット3,5それぞれのメモリ3b,5bには同一のラダープログラムが格納される。
The ladder program is downloaded to the
次に、両第1、第2CPUユニット3,5のCPU3a,5aは、それぞれのメモリ3b,5bに格納しているラダープログラムを順次、演算実行するようになっている。両第1、第2CPUユニット3,5のCPU3a,5aは、外部インターフェース6を介して、安全入力機器15から入力する信号を処理すると共に、その処理により得たデータをそれぞれの共有メモリ11,13に記憶させる。この場合、両第1、第2CPUユニット3,5のCPU3a,5aは、外部バス7,9それぞれでバス二重化されていることにより、外部インターフェース6を介して、安全入力機器15から入力する信号を処理し、その処理したデータを共有メモリ11,13に記憶させるタイミングの同期をとることができる。
Next, the
こうして、両第1、第2CPUユニット3,5のCPU3a,5aは、それぞれ、互いの共有メモリ11,13に記憶されている処理データの比較を行う場合、安全入力機器15の状態に関しての判断を正確に行うことができるので、上記両CPU3a,5aのうち、比較両データが不一致であると判断したCPU3aまたは5aは、制御対象機器17を含む制御系統に異常があるとして制御系等の運転を安全確実に停止させることができる。
In this way, the
以上説明したように本実施の形態では、安全入力機器15から入力される入力信号の処理をそれぞれ同一のラダープログラムで同期実行する、少なくとも2つのCPUユニット3,5を有し、各CPUユニット3,5内のCPU3a,5aをそれぞれ別々のバス7,9に接続し、そのバス7,9それぞれに共有メモリ11,13を接続することで、それぞれの共有メモリ11,13に上記処理のデータを格納すると共にその格納両データの一致、不一致の判断を行うので、制御系統の異常判断を適確に行うことができるようになり、安全性が高まった安全PLCを提供することができるようになる。
As described above, the present embodiment has at least two
また、上記実施の形態では単一の安全PLCであったが、それぞれのCPUユニット3,5を個別のPLCとなし、これら両PLCを含む安全システムないし安全ネットワークとすることもできる。
In the above embodiment, a single safety PLC is used. However, the
1 安全PLC
3 第1CPUユニット
3a CPU
3b メモリ
3c ツールインターフェース
5 第2CPUユニット
5a CPU
5b メモリ
6 外部インターフェース
7,9外部バス
11,13 共有メモリ
15 安全入力機器
17 制御対象機器
1 Safety PLC
3
5b Memory 6 External interface 7, 9
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