专利名称：保险控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如积木型的保险(safety)PLC、或通过通信与保险PLC连接的保险远程(remote)IO(Input Output)终端等那样，能够以被决定的输入输出点数单位增设输入输出的保险控制器。
背景技术：
以往，已知积木型的保险PLC、或通过通信与保险PLC连接的保险远程IO终端等那样，能够以被决定的输入输出点数单位增设输入输出的保险控制器。
这种保险控制器的基本结构被构成为可以对1台IO总括单元(在保险PLC的情况下CPU单元与其相当，在保险远程IO终端的情况下通信单元与其相当)，可以连接任意台IO单元。
为了可以对1台IO总括单元连接任意台IO单元，提出了几种连接结构。
作为连接结构之一，已知底板连接结构。所谓该底板连接结构，是在铺设了总线的主板上，以适当的间隔设置连接器，通过在这些连接器上连接各单元侧的连接器，而连接IO总括单元和各IO单元。
作为另一个连接结构，可以举出使用单元间连接器的连接结构。该结构通过分别在IO总括单元的壳单面、以及在各IO单元的壳左右两面分别设置雌雄连接器，另一方面，在各IO单元各自的内部，内置连接左右连接器间的部分总线，将这些单元一连串地进行连接器连接，形成从IO总括单元至一连串IO单元的连接的总线。
在图10中表示作为一例保险控制器的以往的保险PLC的结构图。如该图所示，该保险PLC构成为能够对1台CPU单元5连接任意台数的IO单元6(输入单元6a、输出单元6b)的积木型。
在CPU单元5内容纳内部电路51，并且在IO单元6内容纳内部电路61。这些内部电路51、61由包含微处理器(MPU)和存储器的微机构成，通过这些微计算机实现CPU单元5和IO单元6中所必需的各种功能。
在CPU单元5中存在用于接受来自内部电路用电源7的电力的受电端。被该受电端接受的电力经由各单元内布电线L30、L31、L32，配电至各单元内的内部电路51、61、61…。由此，各单元内的51、61、61…成为可动作的状态。
而且，在图中，B30、B31、B32…是用于在CPU单元5和各IO单元6之间交换输入数据和输出数据而使用的单元间总线。
另一方面，在各IO单元6中，在它是输入单元6a的情况下容纳输入电路65、65…，而在它是输出单元6b的情况下容纳输出电路66、66…。如本技术领域的技术人员所熟知的那样，输入电路65的功能是生成与外部开关SW的导通截止状态对应的逻辑信号，从而将其传输到内部电路61。而且，输出电路66用于与从内部电路61输出的逻辑信号对应，取得负载LD。
IO单元6接受来自IO用电源8的电力。在IO单元6是输入单元6a的情况下，来自IO用电源8的电力经由电压监视电路63和IO电源线中断电路62被提供给每个输入通道的电源供给电路64。各输入通道的电源供给电路64通过来自内部电路61的控制，分别对各通道进行导通截止控制。同样，在IO单元6是输出单元6b的情况下，来自IO用电源8的电力经由电压监视电路63和IO电源线中断电路62被提供给各输出通道的输出电路66。各输出通道的输出电路66通过来自内部电路61的控制，分别对各通道进行导通截止控制。
在FA(Factory Automation)领域，希望实现对于设备所需要的控制点数没有浪费的IO结构(希望降低IO单元中的IO未使用点数)，而且也为了对于系统变更或追加也可以无浪费地简单应对，希望将IO单元自身小型化、少点数化。
但是，在图10所示的以往的保险控制器中，虽然多点数构成的IO单元中难以成为问题，但是在进行少点数化、小型化方面被指出以下问题点。
即，为了对外部IO设备(开关SW、负载LD)提供电源而连接电源装置(IO用电源8)，但是用于此的端子对每个IO单元6来说都需要。这种情况对于用户强求至各单元6的电源布线，产生布线成本增加和控制盘的大型化(布线导管的大型化)的新问题(与小布线化相反)。
而且，由于IO电源(IO用电源8)的电压监视功能、或噪声对策部件、保险丝等共同功能被分别安装在各IO单元6中，所以难以降低成本和部件安装空间。
发明内容
本发明是着眼于这样的以往的问题而完成的，其目的是提供保险控制器，在为了实现对于设备所需要的控制点数没有浪费的IO结构，而且为了对于系统变更或追加也可以无浪费地简单应对而将IO单元自身小型化和少点数化的情况下，不因电源布线根数的增加而导致布线成本增加或控制盘的大型化。
对于本发明的进一步的其他目的和作用效果，通过参照说明书的以下的记述，只要是本技术领域的技术人员就可以容易理解。
本发明的保险控制器，是对于1台IO总括单元，可以连接任意台数IO单元的积木型的保险控制器。这里，所谓“IO总括单元”，在保险控制器为保险PLC的情况下，CPU单元与其相当。而且，在保险控制器为保险远程IO终端的情况下，用于与保险PLC之间进行通信的通信单元与其相当。
在上述保险控制器中，在IO总括单元中设置有用于从外部的IO电源接受电力的IO电源的受电端；以及用于将从IO电源的受电端接受的电力经由IO总括单元内后，配电至IO单元列一侧的IO电源的配电端。
另一方面，在IO单元列的一侧设置有其始端与IO总括单元的配电端连接，并且沿着IO单元列延伸的IO电源的配电干线；以及用于从IO电源的配电干线对各IO单元内的各个IO电路提供电力的IO电源的配电支线。
而且，在IO总括单元内的配电端之前、以及各IO单元内的各个配电支线中插入IO电源中断部件。
按照这样的结构，经由IO总括单元、配电干线、配电支线进行至各IO单元内的IO电路的供电，并且可以进行配电干线单位和配电支线单位下的供电控制。
由此，按照本发明的保险控制器，由于在各IO单元的各个端子台上不出现应成为用于IO电源受电的受电端的端子。所以在为了实现对于设备所需要的控制点数没有浪费的IO结构，而且也为了对于系统变更或追加也可以无浪费地简单应对而将IO单元自身小型化和少点数化的情况下，具有不需要关心电源布线，不导致布线成本增加和控制盘的大型化的优点。
在本发明的保险控制器中，在IO总括单元内设置有电压监视部件，该电压监视部件监视IO电源电压，同时在该IO电源电压超过了规定值时，使插入在配电端之前的IO电源中断部件动作而中断对配电干线的供电。
按照这样的结构，由于可以在IO总括单元一侧统一监视各IO单元的每一个中的IO电源电压，所以可以在各个IO单元内可以省略用于IO电源电压监视的电路元件等，可以实现这部分的IO单元的小型化。
在本发明的保险控制器中，也可以在各个IO总括单元和各IO单元中设置动作诊断部件，该动作诊断部件使该单元内被插入的IO电源中断部件试验性地导通截止动作从而诊断其是否正常地动作，并且使在IO总括单元侧的诊断动作和在各IO单元侧的诊断动作错开时间来进行。
按照这样的结构，在IO总括单元侧和各IO单元侧中的任意一方中正在进行动作诊断处理的情况下，在另一侧中不进行动作诊断处理，所以可以事先防止两动作诊断处理竞争造成的误诊断的担忧。
在本发明的保险控制器中，被设置在IO总括单元中的IO电源中断部件也可以被构造为在以下其中一种情况下进行中断动作在对该单元供电的IO电源用的电源电压已在规定范围外时、在该单元的内部电路用的电源电压已在规定范围外时、构成该单元的内部电路的微处理器已检测到硬件异常时、或者构成该单元的内部电路的微处理器的监察定时器已到时限时。
这里，所谓在微处理器检测到硬件异常时，例如可以举出IO中断电路诊断异常、内置RAM/FROM异常、外部RAM/FROM异常、与其他方的MPU的交互通信异常等的情况。
因此，按照这样的结构，可以应对在IO总括单元侧能够得知的各种异常，统一地适当控制对各IO单元的IO电源的配电。
在本发明的保险控制器中，被分别设置在各IO单元中的IO电源中断部件也可以被构造为在以下其中一种情况下进行中断动作在对该单元供电的IO电源用的电源电压已在规定范围外时、在该单元的内部电路用的电源电压已在规定范围外时、在与IO总括单元之间产生了通信异常时、构成该单元的内部电路的微处理器已检测到硬件异常时、或者构成该单元的内部电路的微处理器的监察定时器已到时限时。
按照这样的结构，可以应对在各个IO单元的各侧中能够得知的各种异常，统一地控制各IO单元中的IO电源的供电。
按照本发明，在这种保险控制器中为了实现对于设备所需要的控制点数没有浪费的IO结构，或者为了对于系统变更或追加也可以无浪费地简单应对而将IO单元自身小型化和少点数化的情况下，可以事先防止IO电源用的布线增加，从而导致布线成本增加和控制盘的大型化的问题。
本发明还提供一种积木型的保险控制器中的IO单元，用于权利要求1所述的保险控制器，该IO单元具有应与外部IO设备连接的IO电路；控制IO电路的动作的内部电路；用于提供IO电路的动作所需要的电源的IO电路用的单元内配电线；以及用于提供内部电路的动作所需要的电源的内部电路用的单元内配电线，IO电路用的单元内配电线和内部电路用的单元内配电线被绝缘分离，并且在IO电路用的单元内配电线和内部电路用的单元内配电线的各自中，为了从外部对那些配电线供电，在各配电线的每一个中设置独立的供电端，内部电路用的单元内配电线是从保险控制器的CPU单元的内部电路用的单元内配电干线分支的配电支线。
图1是本发明的保险PLC的结构图。
图2是本发明的保险CPU单元的结构图。
图3是本发明的保险IO单元的结构图。
图4是IO电源线关联电路的结构图。
图5是表示保险CPU单元的一连串的动作处理的流程图。
图6是表示保险IO单元的一连串的动作的流程图。
图7是表示保险CPU单元侧的IO电源线诊断处理的流程图。
图8是IO电源电压监视电路诊断处理的详细流程图。
图9是表示保险IO单元侧的IO电源线诊断处理的流程图。
图10是以往的保险PLC的结构图。
具体实施例方式
以下，参照附图详细地说明本发明的保险控制器的一个优选实施方式。图1表示应用了本发明的保险PLC的结构图。
如该图所示，该保险PLC构成为对于1台CPU单元(相当于IO总括单元)1，可以连接任意台数的IO单元2的积木型保险控制器。
而且，作为用于连接CPU单元1和多台IO单元2、2…的连接结构，如先前说明的那样，也可以采用底板连接结构或相邻单元间的连接器连接结构的任意一种。
在CPU单元1内容纳内部电路11，而且，在各IO单元2内容纳内部电路21、21…。这些内部电路11、21如先前说明的那样，由微处理器和存储器等构成的微计算机构成。
另一方面，在与CPU单元1相邻的输入单元2a中，设置有规定通道(channel)数量的用于将外部开关SW的动作状态变换为逻辑信号后读入的输入电路25a。而且，在与CPU单元1第二个相邻的输出单元2b中，设置有规定通道数量的用于响应输出用逻辑信号而对负载LD进行导通截止驱动的输出电路25b。而且，关于这些输入电路25a和输出电路25b，如参照以往例子而说明的那样。
接着，对内部电路用的电源系统进行说明。在CPU单元1中设置有单元内配电干线L10、在输入单元2a内设置有单元内配电干线L11、在输出单元2b内设置有配电干线L12。
配电干线L10的图中左端为受电端，进行来自内部电路用电源3的供电。单元内配电干线L10的右端为配电端，与相邻的输入单元2a内的配电干线L11的左端进行连接器连接。单元内配电干线L11的右端和输出单元2b内的配电干线L12的左端同样被连接器连接。其结果，形成一连串的配电干线L10、L11、L12构成的配电干线。通过该配电干线，对CPU单元1内的内部电路11和各IO单元2内的内部电路21进行供电。而且，在图中，B0、B1、B2是用于在CPU单元1与各IO单元2之间进行输入输出数据的交换的单元间总线。
接着，对IO用的电源系统进行说明。在CPU单元1内设置单元内配电干线L20，在输入单元2a内设置单元内配电干线L21，在输出单元2b内设置单元内配电干线L22。而且，在输入单元2a内设置从单元内配电干线L21分支的配电支线L21’，在输出单元2b内设置从单元内配电干线L22分支的配电支线L22’。
CPU单元1内的配电干线L20的始端(图中下端)为受电端，从IO用电源4被供电。CPU单元1的配电干线L20的终端(图中右端)为配电端，与相邻的输入单元2a内的单元内配电干线L21的左端进行连接器连接。
输入单元2a内的配电干线L21的图中右端与相邻的输出单元2b内的配电干线L22的图中左端进行连接器连接。以下相同，各IO单元2内的配电干线依次经由连接器进行连接。
其结果，形成连接一连串的单元内配电干线L20、L21、L22而构成的IO电源用的配电线。然后，经由从单元内配电干线L21分支的配电支线L21’，进行至各输入通道的电源供给电路26的通电。同样，经由从配电干线L22分支的配电支线L22’，进行至各输出通道的输出电路25b的通电。
另一方面，在被容纳在CPU单元1内的配电干线L20上，插入电压监视电路15和IO电源线中断电路16。电压监视电路15按照来自内部电路11的指令进行电压监视动作。电压监视电路15在IO用电源4的电压超出规定范围时，将规定的中断指令信号输出到IO电源线中断电路16。这样，IO电源线中断电路16进行中断动作。由此，从CPU单元1至各IO单元2的IO用电源的配电停止。即，在CPU单元1侧，如果检测到IO用电源4的电压异常，则统一中断至全部IO单元2的IO用电源的供给。而且，如后所述，IO电源线中断电路16还通过内部电路11的控制进行中断动作和接通动作。
在各IO单元2内的IO电源用配电支线L21’、L22’中插入IO电源线中断电路24。该IO电源线中断电路24在来自内部电路21的控制下进行中断动作和接通动作。于是，在IO电源线中断电路24进行中断动作时，例如在输入单元2a内，中断至电源供给电路26的通电，同样，在输出单元2b中，中断至输出电路25b的通电。通过使这些IO电源线中断电路24在内部电路21的控制下适当地进行中断动作，可以分别中断各IO单元的IO用电源的供给。
如果比较图1所示的本实施例的保险PLC和图10所示的以往的保险PLC，则两者的不同变得明显。即，在图10所示的以往的保险PLC时，至各IO单元6内的输入电路65或输出电路66的通电，通过设置在各输入单元的每一个中的IO用电源8、8…来进行。因此，在各个IO单元6、6中，必须分别设置来自IO用电源8的受电端。具体来说，该受电端作为端子台上的螺钉固定端子或电缆连接器等被实现。
为了实现相对于设备所需要的控制点数没有浪费的IO结构，或者对于系统变更或追加也可以没有浪费地简单应对而要将IO单元自身小型化和少点数化时，势必增加IO单元6的台数。这时，如果对各个IO单元6的每一个进行电源布线，则导致布线成本增加或控制盘的大型化等。
与此相反，如果按照图1所示的本实施例的保险PLC，则至各IO单元2、2…的电源供给电路26或输出电路25b的通电经由CPU单元1内的配电干线L20、输入单元2a内的配电支线L21’、输出单元2b内的配电支线L22’来进行。因此，在各个IO单元2、2…的每一个中，都不需要IO电源用的受电端。因此，即使使每个单元的输入输出点数减少，从而输入单元的台数增加，用于IO用电源的布线根数也不增加。由此，不会导致布线成本增加或控制盘的大型化(布线管的大型化)等。
接着，参照图2和图3说明本发明的保险CPU单元和IO单元的更具体的结构。
图2表示保险CPU单元的详细结构图。如该图所示，该结构图包含有内部电路11、内部电路用电源块12、上限电压监视电路13、保险丝14、IO电源电压监视电路15和IO电源线中断电路16。
内部电路用电源块12从内部电路用电源的单元内配电干线L10被供电，将内部电路用的电源电压(+V)变换并稳定为内部电路用电源电压(Vcc)。作为+V，例如可以设为+24V，作为Vcc例如可以设为+5V。
在IO电源用的配电干线上依次插入保险丝14、IO电源电压监视电路15、IO电源线中断电路16。由此，配电干线L20被分割为小区间L20a、L20b、L20c、L20d。
内部电路11包含有成对的2台微处理器(MPU A、B)111a、111b。这些微处理器111a、111b的每一个中作为附属元件设置有振荡电路(OSC)112a、112b、非易失性存储器(EEPROM)113a、113b，另外在一个微处理器(MPUA)111a侧设置有显示设定单元115。而且，在一个微处理器(MPU A)111a的一侧设置工作RAM117a、系统ROM118a、系统总线I/F119a，同时在另一个微处理器(MPU B)111b一侧，同样设置工作RAM117b、系统ROM118b、系统总线I/F119b。
而且，在一个微处理器(MPU A)111a的一侧设置Vcc用的电压监视电路114a，在另一个微处理器(MPU B)111b中设置Vcc用的电压监视电路114b。而且，用标号110表示的部件是用于检测一个微处理器(MPU A)111a产生了动作异常的监察定时器电路(WDT电路)110。
如先前所述的那样，IO电源电压监视电路15具有监视IO电源电压是否超出规定范围的功能。该监视电路的诊断通过从一个微处理器(MPU A)111a输出的IO电压监视电路诊断信号S3来执行。在IO电源电压监视电路15检测到已超出规定值时，从IO电源电压监视电路15输出IO电压范围异常信号S4。IO电源线中断电路16接受该IO电压范围异常信号S4，进行中断动作。
在监察定时电路(WDT电路)110到时限时，输出WDT到时限信号S5。这样，IO电源线中断电路16接受该WDT到时限信号S5，进行中断动作。
电压监视电路114a、114b检测电压Vcc的异常，并对双方的微处理器(MPU A、B)111a、111b提供复位信号时，从一方的微处理器(MPU A)111a输出的IO电源中断信号S6为有效，IO电源线中断电路16接受该信号而进行中断动作。
而且，IO电源中断信号S6是对应此外各种异常的信号，在2台微处理器(MPU A、B)111a、111b之间的交互通信中发现了异常的情况下，也输出该IO电源中断信号S6，从而IO电源线中断电路16进行中断动作。于是，在该IO电源线中断电路16进行中断动作时，统一地中断对于全部IO单元的IO用电源。
接着，图3表示本实施例的保险IO单元的详细结构图。如该图所示，在该详细结构图中，包括内部电路21、内部电路用电源块22、电压监视电路23、IO电源线中断电路24和IO电路2。
内部电路用电源块22与CPU单元内的大致相同，从单元内配电干线L1n被供电而动作，并且在将内部电路用电源电压(+V)变换为内部电路21的动作电压(Vcc)的同时进行稳定。如先前说明的那样，作为+V可以举出+24V，作为Vcc可以举出+5V。
电压监视电路23具有监视由内部电路用电源块22生成的电压Vcc，并且检测它是否超出了规定范围的功能。该监视电路的诊断通过从内部电路21输出的内部电源监视电路诊断信号S26来执行。在电压监视电路23检测到内部电压的异常时，从电压监视电路23输出内部电压范围异常信号S25，IO电源线中断电路24接受该信号而进行中断动作。
与CPU单元的情况一样，从内部电路21输出IO电源中断信号S24和WDT到时限信号S23，IO电源线中断电路24接受它们而进行中断动作。
而且，在IO电源线中断电路24中还具有监视功能，这样，被监视到的IO电源电压作为IO电源监视信号S22被取入内部电路21。而且，相当于输入逻辑信号或输出逻辑信号的IO信号S21在内部电路21和IO电路25之间被交换。而且，标号L21是单元内配电干线，L21’是单元内配电支线。
接着，图4表示IO电源线关联电路的结构图。该IO电源线关联电路可以作为图3所示的IO电源线中断电路24进行使用。
图4所示的IO电源线关联电路被构成为可通过来自内部电路21的控制进行自我诊断。即，该电路将窗口比较器(上下限电压监视)31、中断电路32和电压监视电路33构成为主体。
窗口比较器31将由电阻梯形(ladder)R1、R2、R3生成的用于下限电压检测的分压值Vuv和用于上限电压检测的分压值Vov与由电阻R4和齐纳二极管D2生成的基准电压Va进行比较。在IO电源电压上升或者下降时，作为其分压值的Vuv和Vov变动。由此，可以始终监视IO电源电压是否收敛在规定范围内。在窗口比较器31的输出为“H”时，晶体管Tr2导通，构成中断电路32的晶体管Tr1被截止，实现中断动作。这时，中断电路32的次级侧电压经由电压监视电路33被取入微处理器(MPU)，可以进行电压监视。
而且，该中断电路32也可以通过来自微处理器MPU的信号、来自监察定时器电路的信号进行中断动作。
另一方面，被设置在窗口比较器31的输入侧的分压电阻R1、R2、R3的连接点的电位可以通过两个驱动电路分别进行下拉。即，第1驱动电路由晶体管Tr3和电阻R5、R7构成。第2驱动电路由晶体管Tr4和电阻R6、R8构成。
于是，如果对这些晶体管Tr3、Tr4的基极提供来自微处理器(MPU)的IO电压监视电路诊断信号，则可以模拟地作出IO电源超出了规定范围的状态，由此使窗口比较器31强制地动作，从而使中断电路32进行中断动作，通过经由电压监视电路33在MPU侧监视该情况，可以强制地诊断从窗口比较器31至中断电路32的电路是否正常地动作。
接着，以上述说明的各种硬件的结构为前提，参照图5的流程图说明保险CPU单元的一连串的动作处理。
在该图中通过电源接通而开始处理时，首先执行初始处理(步骤501)，执行硬件的初始化设定信息的读出等。
接着，在执行系统处理(步骤502)时，通过公知的方法，执行MPU间同步处理、硬件自我诊断(包括IO电源中断电路诊断)。
接着，在执行远程IO通信处理(步骤503)时，经由网络，在与该保险PLC连接的未图示的保险远程IO终端之间，执行用于进行输入输出数据的交换等的通信处理。
接着，在执行本地IO通信处理(步骤504)时，执行对IO单元的IO数据的更新、IO单元的状态信息的读出，并且发送CPU单元的状态信息(包括IO中断电路的诊断完成通知)或者指令的处理等。
接着，在执行用户应用运算处理(步骤505)时，执行用户利用适当梯形图语言等作成的用户应用的运算处理。之后，在经过USB通信服务(步骤506)后，重复执行以上的处理(步骤501～506)。
接着，参照图6的流程图说明保险IO单元的一连串的动作。在通过电源接通等开始处理时，首先执行初始处理(步骤601)，执行硬件的初始化、硬件自我诊断(包括IO电源中断电路诊断)，设定信息的读出处理等。
接着，在执行系统处理(步骤602)时，通过公知的方法执行MPU间同步处理、硬件自我诊断(包括IO电源中断电路诊断)。
接着，在执行本地IO通信处理(步骤603)时，执行以下处理，即将输入信息发送到CPU单元的处理、从CPU单元接收输出信息的处理、将IO单元的状态信息发送到CPU单元的处理、接收CPU单元的状态信息(包括IO中断电路的诊断完成通知)/指令的处理等。
接着，在IO更新处理(步骤604)中，在内部电路和IO电路25之间进行IO数据的交换。重复执行以上一连串的动作(步骤601～604)。
接着，参照图7的流程图说明保险CPU单元侧的IO电源线诊断处理的细节。
在该图中开始处理时，首先，进行IO电源是否处于ON状态的判定(步骤701)。这里，如果IO电源不是ON状态(步骤701的否)，则将诊断完成标记设定为OFF状态(步骤708)。另一方面，在IO电源为ON状态时(步骤701的是)，接着，参照诊断完成标记的状态(步骤702)。这里，如果诊断完成标记不是OFF状态(步骤702的否)，则跳过以下的步骤而结束处理。与此相反，如果诊断完成标记为OFF状态(步骤702的是)，则开始诊断处理。
在诊断处理被开始时，首先，如图4所示，通过提供IO电源中断信号(步骤703)，使中断电路32进行中断动作，在该状态下经由电压监视电路33进行IO电源是否被截止的判定(步骤704)。
这时，不管是否已使中断电路32进行中断动作，在经由电压监视电路33未检测到IO电源的OFF状态的情况下(步骤704的否)，都马上转移到步骤709，执行IO电源中断处理、将对IO单元的安全输出截止的处理、在未图示的LED上进行异常显示的处理、在存储器中进行注册异常状态的处理后结束处理。
另一方面，在使中断电路32进行了中断动作的结果，检测到IO电源的OFF状态的情况下(步骤704的是)，此次转移到在后面详细说明的IO电源电压监视电路诊断处理(步骤705)。
这里，在IO电源电压监视电路诊断处理中，如果检测到在后面说明的异常，则转移到步骤709，执行先前说明的异常处理。
另一方面，如果正常地完成了IO电源电压监视电路诊断处理，则在将诊断完成标记设为ON状态后(步骤706)，将至IO单元的诊断完成通知标记设为ON状态(步骤707)而结束处理。
在图8中，表示IO电源电压监视电路诊断处理的详细流程图。在图7的步骤704中检测到IO电源OFF时，开始该图的处理。
在开始该图的处理时，首先模拟地产生IO电压异常(上限)(步骤801)。接着，将检测到IO电源OFF作为条件而开始模拟IO电压异常(上限)停止处理(步骤802的是，步骤803)，进而，以检测到IO电源ON为条件而模拟地进行IO电压异常(下限)发生处理(步骤804的是，步骤805)，接着，以检测到IO电源OFF为条件，模拟地进行IO电源异常(下限)停止处理(步骤806的是，步骤807)，进而，以检测到IO电源ON为条件，诊断完成标记为ON(步骤808的是，参照图7步骤706)。
而且，在该图所示的处理中，在步骤802或者步骤806中未检测到IO电源OFF时(步骤802的否，步骤806的否)，或者在步骤804或者步骤808中未检测到IO电源ON时(步骤804的否，步骤808的否)，转移到IO电源中断等处理(参照图7的步骤709)。
按照以上说明的IO电源线诊断处理，只有在经由IO电源电压监视电路15检测到IO电源ON状态，并且诊断完成标记为OFF状态的情况下，换言之，在每次IO电源被接通时，执行IO电源线诊断处理，所以与以往那样，只有在内部电路用的电源接通后的初始状态下进行诊断处理的情况相比，可以高频率地诊断IO电源线的状态，可以使CPU单元的动作可靠性提高。
接着，参照图9说明保险IO单元侧的IO电源线诊断处理的细节。在该图中开始处理时，与CPU单元的情况一样，进行IO电源是否处于ON状态的判定(步骤901)。这里，在判断出IO电源不是ON状态时(步骤901的否)，诊断完成标记为OFF状态(步骤910)，同时，对于CPU单元的诊断完成标记也被设定为OFF状态。
另一方面，在判断出IO电源为ON状态时(步骤901的是)，接着，进行诊断完成标记是否为OFF状态的判定(步骤902)。这里，在判断出诊断完成标记不为OFF状态时(步骤902的否)，以下的处理被跳过而马上结束处理。
另一方面，在判断出诊断完成标记为OFF状态时(步骤902的是)，接着，进行CPU单元诊断完成标记是否为ON状态的判定(步骤903)。这里，如果CPU单元诊断完成标记不是ON状态(步骤903的否)，则同样，以下的处理被跳过而马上结束处理。
与此相反，在诊断完成标记为OFF的状态时(步骤902的是)，而且CPU单元诊断完成标记为ON状态时(步骤903的是)，首次开始IO电源线的诊断处理。
在诊断处理的最初，首先，通过IO电源中断信号将中断电路32强制地设为中断状态，从而将IO电源线设为OFF状态(步骤904)，在该状态中，经由电压监视电路33进行是否检测到IO电源OFF状态的判定(步骤905)。这里，在未检测到IO电源OFF的情况下(步骤905的否)，马上转移到步骤911，执行以下处理，即IO电源中断处理、将安全输出设为OFF的处理，在LED上进行异常显示的处理和对CPU单元进行异常通知的处理。
与此相反，在将中断电路32强制地设为了中断状态的结果，经由电压监视电路33检测到IO电源OFF状态的情况下(步骤905的是)，此次通过IO电源中断信号将中断电路32设为接通状态，将IO电源线设为ON状态(步骤906)，在该状态中，经由电压监视电路33，进行是否检测到IO电源ON状态的判定(步骤907)。
这里，不管中断电路32是否为接通状态，在经由电压监视电路33未检测到IO电源ON状态的情况下(步骤907的否)，都转移到步骤811，与先前一样执行异常处理。
与此相反，在检测到IO电源ON状态的情况下(步骤907的是)，将中断完成标记设为ON状态(步骤908)，在对CPU进行了诊断完成通知后(步骤909)，结束处理。
按照上述的处理，与CPU单元的情况一样，每次接通IO电源时进行诊断处理，所以与以往只在微处理器起动之后进行初始处理的情况相比，IO电源线诊断处理的频率提高，可以使IO单元侧的可靠性提高。
而且，如参照图7至图9的流程图可知的那样，在CPU单元和IO单元之间，由于采用只要在一方诊断处理未完成，在另一方就不开始诊断处理的所谓单元间同步，所以特别在IO单元侧正在进行用于诊断处理的中断电路的断续时，在CPU单元侧也进行同样的中断电路的断续的结果，是可以确实地防止两者竞争而导致的误诊断的危险。
而且，作为在CPU单元和IO单元之间，使诊断定时不吻合的手段，不限于这样通过标记的同步处理，当然可以采用其它同步为一定的基准定时而以不同的定时时间来设置时间差等各种技术。
如以上详细说明的那样，按照该实施方式的结构，由于不需要在各IO单元2、2侧设置用于IO电源供给的端子(受电端)，所以使IO单元处理的输入输出点数减少的结果是，即使IO单元的台数增加了，电源布线根数也不随之增加，使这种保险控制器的对系统灵活性提高，同时实现紧凑化，可以进一步提高其使用方便性。
而且，按照该实施方式，通过使用于电源线监视的功能集中在CPU单元1侧，可以使各IO单元侧中的用于电源监视的硬件减少，从这方面也可以实现IO单元侧的小型化。
而且，按照该实施方式，由于IO电源中断电路其自身也可以进行自我诊断，所以当然可以提高可靠性，对于该自我诊断处理，由于在CPU单元侧和IO单元侧使时间错开来进行，所以可以事先防止两者竞争而引起误判断的危险。
而且，按照该实施方式，通过在各个CPU单元和各IO单元中设置IO电源中断电路，同时使它们根据那些单元内的异常判断结果来适当地中断，从而可以根据需要，提供所谓单元统一中断、单元个别中断、按照各通道分别中断的各种选择支。
而且，以上说明的保险控制器可以应用在保险控制系统中。这种保险控制系统包括保险控制器、保险IO终端，与切削机械、切断机械或附带手臂的制造机机器人等一起使用。保险控制器除了与一般的可编程控制器(PLC)类似的逻辑运算功能、输入输出控制功能，还通过内置安全方面的自我诊断功能，在其控制中确保高度的安全性和可靠性。保险控制器具有在通过自我诊断结果检测到异常的情况下，为了不使自己的控制涉及危险而强制性地进行安全控制的功能(失效保险功能)。在保险IO终端中，也具有自我诊断功能，具有在通过自我诊断结果检测到异常的情况下进行所谓使自己的控制不涉及危险的控制的失效保险功能。由此，保险控制系统使得制造机机器人等的动作不涉及危险。
这里所说的安全，更具体地说是包含被规格化的安全基准的含义。在安全规格中，例如有IEC61508或EN规格等。在IEC61508(与可编程的电子系统的功能安全有关的国际电气标准委员会)中，定义单位时间的危险故障概率(失败概率Probability of Failure per Hour)，并且按照该概率将SIL的水平(Safety Integrity Level)分类为4级。而且，在EN规格中，评价机械的危险的大小，并且为了谋求危险降低策略而附带义务，在EN954-1中规定5个安全种类。在本说明书中所述的保险控制器、保险IO终端、保险控制系统等对应于这样的安全基准的其中一个。
而且，保险控制系统有时也被称为“安全控制系统”，保险控制器有时也被称为“安全控制器”或“安全控制装置”。保险IO终端有时被称为“安全从属(slave)台”或“安全从属单元”、或简单称为“安全从属”，有时将保险置换为“安全”来进行称呼。
按照本发明，可以提供以下的保险控制器，即在为了实现对于设备所需要的控制点数没有浪费的IO结构，而且对于系统变更或追加也可以不浪费地简单应对而将IO单元自身小型化和少点数化的情况下，不因电源布线根数的增加而导致布线成本增加或控制盘的大型化。
权利要求
1.一种保险控制器，是对于1台IO总括单元，可以连接任意台数IO单元的积木型的保险控制器，其特征在于，在IO总括单元中设置有用于从外部的IO电源接受电力的IO电源的受电端；以及用于将从IO电源的受电端接受的电力经由IO总括单元内后，配电至IO单元列一侧的IO电源的配电端，在IO单元列的一侧设置有其始端与IO总括单元的配电端连接，并且沿着IO单元列延伸的IO电源的配电干线；以及用于从IO电源的配电干线对各IO单元内的各个IO电路提供电力的IO电源的配电支线，并且在IO总括单元内的配电端之前、以及各IO单元内的各个配电支线中插入IO电源中断部件，由此，经由IO总括单元、配电干线、配电支线进行至各IO单元内的IO电路的供电，并且可以进行配电干线单位和配电支线单位下的供电控制。
2.如权利要求1所述的保险控制器，其特征在于，在IO总括单元内设置有电压监视部件，该电压监视部件监视IO电源电压，同时在该IO电源电压超过了规定值时，使插入在配电端之前的IO电源中断部件动作而中断对配电干线的供电。
3.如权利要求1所述的保险控制器，其特征在于，在IO总括单元和各IO单元中设置动作诊断部件，该动作诊断部件使该单元内被插入的IO电源中断部件试验性地导通截止动作从而诊断其是否正常地动作，并且使在IO总括单元侧的诊断动作和在各IO单元侧的诊断动作错开时间来进行。
4.如权利要求1所述的保险控制器，其特征在于，被设置在IO总括单元中的IO电源中断部件被构造为在以下其中一种情况下进行中断动作在对该单元供电的IO电源用的电源电压已在规定范围外时、在该单元的内部电路用的电源电压已在规定范围外时、构成该单元的内部电路的微处理器已检测到硬件异常时、或者构成该单元的内部电路的微处理器的监察定时器已到时限时。
5.如权利要求1所述的保险控制器，其特征在于，被分别设置在各IO单元中的IO电源中断部件被构造为在以下其中一种情况下进行中断动作在对该单元供电的IO电源用的电源电压已在规定范围外时、在该单元的内部电路用的电源电压已在规定范围外时、在与IO总括单元之间产生了通信异常时、构成该单元的内部电路的微处理器已检测到硬件异常时、或者构成该单元的内部电路的微处理器的监察定时器已到时限时。
6.一种积木型的保险控制器中的IO单元，用于权利要求1所述的保险控制器，其特征在于，该IO单元具有应与外部IO设备连接的IO电路；控制IO电路的动作的内部电路；用于提供IO电路的动作所需要的电源的IO电路用的单元内配电线；以及用于提供内部电路的动作所需要的电源的内部电路用的单元内配电线，IO电路用的单元内配电线和内部电路用的单元内配电线被绝缘分离，并且在IO电路用的单元内配电线和内部电路用的单元内配电线的各自中，为了从外部对那些配电线供电，在各配电线的每一个中设置独立的供电端，内部电路用的单元内配电线是从保险控制器的CPU单元的内部电路用的单元内配电干线分支的配电支线。
全文摘要
本发明提供在将IO单元自身小型化和少点数化的情况下，不因电源布线根数的增加而导致布线成本增加或控制盘的大型化是的保险控制器。该保险控制器是对于1台IO总括单元，可以连接任意台数IO单元的积木型的保险控制器，使对各IO单元内的IO电路的供电经由IO总括单元、配电干线、配电支线来进行，并且可以进行配电干线单位和配电支线单位下的供电控制。
文档编号G05B19/00GK101075135SQ20071010414
公开日2007年11月21日 申请日期2007年5月21日 优先权日2006年5月19日
发明者中村敏之, 寺西圭一 申请人:欧姆龙株式会社