セーフティ・コントローラ
【課題】ＩＯユニット自体を小型化（スリム／スライス化）および小点数化した場合において、電源配線本数の増加によって、配線コスト増や制御盤の大型化を招来することがないようにしたセーフティ・コントローラを提供する。
【解決手段】１台のＩＯ統括ユニットに対して、ＩＯユニットを任意台数接続可能なビルディング・ブロック型のセーフティ・コントローラであって、各ＩＯユニット内のＩＯ回路への給電を、ＩＯ統括ユニット、配電幹線、配電肢線を経由して行ない、かつ配電幹線単位及び配電肢線単位での給電制御を可能とした。
【解決手段】１台のＩＯ統括ユニットに対して、ＩＯユニットを任意台数接続可能なビルディング・ブロック型のセーフティ・コントローラであって、各ＩＯユニット内のＩＯ回路への給電を、ＩＯ統括ユニット、配電幹線、配電肢線を経由して行ない、かつ配電幹線単位及び配電肢線単位での給電制御を可能とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、ビルディング・ブロック型のセーフティＰＬＣや、通信を介してセーフティＰＬＣと結ばれるセーフティリモートＩＯターミナル等のように、決められた入出力点数単位で入出力の増設が可能なセーフティ・コントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビルディング・ブロック型のセーフティＰＬＣや、通信を介してセーフティＰＬＣと結ばれるセーフティ・リモートＩＯターミナル等のように、決められた入出力点数単位で入出力の増設が可能なセーフティ・コントローラは従来より知られている。
【０００３】
この種のセーフティ・コントローラの基本的な構成は、１台のＩＯ統括ユニット（セーフティＰＬＣの場合はＣＰＵユニット、セーフティリモートＩＯターミナルの場合は通信ユニットがこれに相当する）に対して、ＩＯユニットを任意台数接続可能に構成されている。
【０００４】
１台のＩＯ統括ユニットに対して、ＩＯユニットを任意台数接続可能とするためには、いくつかの接続構造が提案されている。
【０００５】
１つの接続構造としては、バックプレーン接続構造が知られている。このバックプレーン接続構造とは、バスラインが敷設されたマザーボード上に、適当な間隔でコネクタを設け、これらのコネクタに、各ユニット側のコネクタを接続することによって、ＩＯ統括ユニットと各ＩＯユニットとを接続するものである。
【０００６】
他の１つの接続構造としては、ユニット間コネクタを使用する接続構造を挙げることができる。この接続構造は、ＩＯ統括ユニットのケース片面、並びに、各ＩＯユニットのケース左右両面のそれぞれに雌雄コネクタを設ける一方、各ＩＯユニットのそれぞれの内部には、左右のコネクタ間を結ぶ部分バスを内蔵し、それらユニットを一連にコネクタ接続することによって、ＩＯ統括ユニットから一連のＩＯユニットへ至る連続したバスラインが形成されるようにしたものである。
【０００７】
セーフティ・コントローラの一例である従来のセーフティＰＬＣの構成図が図１０に示されている。同図に示されるように、このセーフティＰＬＣは、１台のＣＰＵユニット５に対して、ＩＯユニット６（入力ユニット６ａ，出力ユニット６ｂ）を任意台数接続可能なビルディング・ブロック型に構成されている。
【０００８】
ＣＰＵユニット５内には内部回路５１が、またＩＯユニット６内には内部回路６１が収容されている。これらの内部回路５１，６１は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）やメモリを含むマイクロコンピュータで構成されており、これらのマイクロコンピュータによって、ＣＰＵユニット５及びＩＯユニット６に必要な各種の機能が実現される。
【０００９】
ＣＰＵユニット５には、内部回路用電源７からの電力を受電するための受電端が存在する。この受電端に受電された電力は、各ユニット内配電線Ｌ３０，Ｌ３１，Ｌ３２を経由して、各ユニット内の内部回路５１，６１，６１・・・へと配電される。これにより、各ユニット内の内部回路５１，６１，６１・・・は動作可能な状態となる。
【００１０】
なお、図において、Ｂ３０，Ｂ３１，Ｂ３２・・・は、ＣＰＵユニット５と各ＩＯユニット６との間で入力データと出力データとをやり取りするために使用されるユニット間バスである。
【００１１】
一方、各ＩＯユニット６には、それが入力ユニット６ａの場合には入力回路６５，６５・・・、またそれが出力ユニット６ｂの場合には出力回路６６，６６・・・が収容されている。当業者にはよく知られているように、入力回路６５の機能は、外部スイッチＳＷのオンオフ状態に対応するロジック信号を生成して、これを内部回路６１へと伝えるものである。また、出力回路６６は、内部回路６１から出力されるロジック信号に対応して、負荷ＬＤを駆動するためのものである。
【００１２】
ＩＯユニット６は、ＩＯ電源８からの電力を受電する。ＩＯユニット６が入力ユニット６ａの場合、ＩＯ電源８からの電力は、電圧監視回路６３及びＩＯ電源ライン遮断回路６２を経由して、各入力チャネル毎の電源供給回路６４へと与えられる。各入力チャネルの電源供給回路６４は、内部回路６１からの制御で各チャネル別にオンオフ制御される。同様に、ＩＯユニット６が出力ユニット６ｂの場合には、ＩＯ電源８から受電される電力は、電圧監視回路６３及びＩＯ電源ライン遮断回路６２を介して、各出力チャネル別の出力回路６６へと与えられる。各出力チャネルの出力回路６６は、内部回路６１からの制御で各チャネル別にオンオフ制御される（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】ドイツ国ｐｉｌｚ社のホームページｗｗｗ．ｐｉｌｚ．ｃｏｍ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ＦＡ業界においては、設備に必要な制御点数に対して無駄のないＩＯ構成を実現したい（ＩＯユニットでのＩＯ未使用点数を低減したい）、またシステム変更や追加に対しても無駄なく簡単に対応できるよう、ＩＯユニット自体を小型化（スリム／スライス化）、小点数化することを要望されている。
【００１４】
しかしながら、図９に示される従来のセーフティ・コントローラにあっては、多点数からなるＩＯユニットでは問題になりにくいが、小点数化・小型化する上では以下の問題点が指摘されている。
【００１５】
すなわち、外部ＩＯ機器（スイッチＳＷ、負荷ＬＤ）に電源を供給するために電源装置（ＩＯ電源８）を接続するが、そのための端子がＩＯユニット６毎に必要となる。このことは、ユーザに対して各ユニット６への電源配線を強いることになり、配線コスト増および制御盤の大型化（配線ダクトの大型化）という新たな問題点が発生する（小配線化に反する）。
【００１６】
また、ＩＯ電源（ＩＯ電源８）の電圧監視機能や、ノイズ対策部品、ヒューズなどの共通機能が各ＩＯユニット６のそれぞれに実装されるので、コスト並びに部品実装スペースの低減が困難となる。
【００１７】
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、設備に必要な制御点数に対して無駄のないＩＯ構成を実現するために、またシステム変更や追加に対しても無駄なく簡単に対応できるように、ＩＯユニット自体を小型化（スリム／スライス化）および小点数化した場合において、電源配線本数の増加によって、配線コスト増や制御盤の大型化を招来することがないようにしたセーフティ・コントローラを提供することにある。
【００１８】
この発明のさらに他の目的ならびに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明のセーフティ・コントローラは、１台のＩＯ統括ユニットに対して、ＩＯユニットを任意台数接続可能なビルディング・ブロック型のセーフティ・コントローラである。ここで、「ＩＯ統括ユニット」とは、セーフティ・コントローラがセーフティＰＬＣである場合には、ＣＰＵユニットがこれに相当する。また、セーフティ・コントローラがセーフティ・リモートＩＯターミナルの場合には、セーフティＰＬＣとの間で通信を行うための通信ユニットがこれに相当する。
【００２０】
上記のセーフティ・コントローラにおいて、ＩＯ統括ユニットには、外部のＩＯ電源から電力を受電するためのＩＯ電源の受電端と、ＩＯ電源の受電端から受電された電力を、ＩＯ統括ユニット内を経由した後、ＩＯユニット列の側へと配電するためのＩＯ電源の配電端とが設けられている。
【００２１】
一方、ＩＯユニット列の側には、その始端がＩＯ統括ユニットの配電端に接続され、かつＩＯユニット列に沿って延在されるＩＯ電源の配電幹線と、ＩＯ電源の配電幹線から各ＩＯユニット内のＩＯ回路のそれぞれへと電力を給電するためのＩＯ電源の配電肢線とが設けられる。
【００２２】
さらに、ＩＯ統括ユニット内における配電端の手前、並びに、各ＩＯユニット内の配電肢線のそれぞれにはＩＯ電源遮断手段が介在される。
【００２３】
このような構成によれば、各ＩＯユニット内のＩＯ回路への給電を、ＩＯ統括ユニット、配電幹線、配電肢線を経由して行い、かつ配電幹線単位および配電肢線単位での給電制御を可能とすることができる。
【００２４】
そのため、本発明のセーフティ・コントローラによれば、各ＩＯユニットのそれぞれの端子台には、ＩＯ電源受電のための受電端となるべき端子が現れないため、設備に必要な制御点数に対して無駄のないＩＯ構成を実現するために、またシステム変更や追加に対しても無駄なく簡単に対応できるようにするために、ＩＯユニット自体を小型化および小点数化する場合にも、電源配線に対する配慮が不要となり、配線コスト増および制御盤の大型化を招来することがないという利点を有する。
【００２５】
本発明のセーフティ・コントローラにおいては、ＩＯ統括ユニット内には、ＩＯ電源電圧を監視すると共に、それが規定値を超えたときに、配電端手前に介在されるＩＯ電源遮断手段を作動させて配電幹線への給電を遮断させる電圧監視手段を設けるようにしてもよい。
【００２６】
このような構成によれば、各ＩＯユニットのそれぞれにおけるＩＯ電源電圧を、ＩＯ統括ユニットの側で一括して監視することができるため、個々のＩＯユニット内にはＩＯ電源電圧監視のための回路素子などを省略することができ、その分だけＩＯユニットの小型化を実現することができる。
【００２７】
本発明のセーフティ・コントローラにおいては、ＩＯ統括ユニット及び各ＩＯユニットのそれぞれには、当該ユニット内に介在されたＩＯ電源遮断手段を試験的にオンオフ動作させてそれが正常に作動するか否かを診断する動作診断手段を設けると共に、ＩＯ統括ユニット側での診断動作と各ＩＯユニット側での診断動作とを時間をずらせて行うようにしてもよい。
【００２８】
このような構成によれば、ＩＯ統括ユニット側と各ＩＯユニット側とのうちで何れか一方において動作診断処理が行われている場合には、他の側においては動作診断処理は行われていないため、両動作診断処理が競合することによる誤診断の虞れを未然に防止することができる。
【００２９】
本発明のセーフティ・コントローラにおいては、ＩＯ統括ユニットに設けられたＩＯ電源遮断手段は、当該ユニットに給電されるＩＯ電源用の電源電圧が規定範囲外となったとき、当該ユニットの内部回路用の電源電圧が規定範囲外となったとき、当該ユニットの内部回路を構成するマイクロプロセッサがハードウェア異常を検知したとき、または当該ユニットの内部回路を構成するマイクロプロセッサのウォッチドッグタイマがタイムアップしたとき、の何れかにおいて遮断動作をするように仕組んでもよい。
【００３０】
ここで、マイクロプロセッサがハードウェア異常を検知したときとは、例えばＩＯ遮断回路診断異常、内蔵ＲＡＭ／ＦＲＯＭ異常、外部ＲＡＭ／ＦＲＯＭ異常、他方のＭＰＵとクロスコミュニケーション異常などの場合を挙げることができる。
【００３１】
そして、このような構成によれば、ＩＯ統括ユニット側において知りうる様々な異常に対応して、各ＩＯユニットへのＩＯ電源の配電を一括して適切に制御することができる。
【００３２】
この発明のセーフティ・コントローラにおいては、各ＩＯユニットのそれぞれに設けられたＩＯ電源遮断手段は、当該ユニットに給電されるＩＯ電源用の電源電圧が規定範囲外となったとき、当該ユニットの内部回路用の電源電圧が規定範囲外となったとき、ＩＯ統括ユニットとの間において通信異常が発生したとき、当該ユニットの内部回路を構成するマイクロプロセッサがハードウェア異常を検知したとき、または当該ユニットの内部回路を構成するマイクロプロセッサのウォッチドッグタイマがタイムアップしたとき、の何れかにおいて遮断動作するように仕組まれているようにしてもよい。
【００３３】
このような構成によれば、個々のＩＯユニットのそれぞれの側において知りうる異常に対応して、各ＩＯユニットにおけるＩＯ電源の給電を適切に制御することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、この種のセーフティ・コントローラにおいて設備に必要な制御点数に対して無駄のないＩＯ構成を実現したり、あるいはシステム変更や追加に対しても無駄なく簡単に対応できるように、ＩＯユニット自体を小型化および小点数化する場合、ＩＯ電源用の配線が増加して、配線コスト増および制御盤の大型化を来すという問題を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に、この発明に係るセーフティ・コントローラの好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。本発明が適用されたセーフティＰＬＣの構成図が図１に示されている。
【００３６】
同図に示されるように、このセーフティＰＬＣは、１台のＣＰＵユニット（ＩＯ統括ユニットに相当）１に対して、ＩＯユニット２を任意台数接続可能なビルディング・ブロック型のセーフティ・コントローラとして構成されている。
【００３７】
なお、ＣＰＵユニット１と複数台のＩＯユニット２，２・・・とを接続するための接続構造としては、先に説明したように、バックプレーン接続構造や隣接ユニット間におけるコネクタ接続構造のいずれを採用してもよい。
【００３８】
ＣＰＵユニット１内には内部回路１１が、また各ＩＯユニット２内には内部回路２１，２１・・・が収容されている。それらの内部回路１１，２１は、先に説明したように、マイクロプロセッサとメモリなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。
【００３９】
一方、ＣＰＵユニット１に隣接する入力ユニット２ａには、外部スイッチＳＷの動作状態をロジック信号に変換して読み込むための入力回路２５ａが所定チャネル数分設けられている。さらに、ＣＰＵユニット１に２つ隣接する出力ユニット２ｂには、出力用ロジック信号に応答して負荷ＬＤをオンオフ駆動するための出力回路２５ｂが所定チャネル数分だけ設けられている。なお、これら入力回路２５ａおよび出力回路２５ｂについては、従来例を参照して説明したとおりである。
【００４０】
次に、内部回路用の電源系統について説明する。ＣＰＵユニット１内にはユニット内配電幹線Ｌ１０が、入力ユニット２ａ内にはユニット内配電幹線Ｌ１１が、出力ユニット２ｂ内にはユニット内配電幹線Ｌ１２が設けられている。
【００４１】
配電幹線Ｌ１０の図中左端は受電端とされ、内部回路用電源３からの給電が行われる。ユニット内配電幹線Ｌ１０の右端は配電端とされ、隣接する入力ユニット２ａ内の配電幹線Ｌ１１の左端にコネクタ接続される。ユニット内配電幹線Ｌ１１の右端と出力ユニット２ｂ内の配電幹線Ｌ１２の左端とは同様にコネクタ接続される。その結果、一連の配電幹線Ｌ１０，Ｌ１１，Ｌ１２とからなる配電幹線が形成される。この配電幹線によって、ＣＰＵユニット１内の内部回路１１並びに各ＩＯユニット２内の内部回路２１に対する給電が行われる。なお、図においてＢ０，Ｂ１，Ｂ２は、ＣＰＵユニット１と各ＩＯユニット２との間で入出力データのやり取りを行うためのユニット間バスである。
【００４２】
次に、ＩＯ用の電源系統について説明する。ＣＰＵユニット１内にはユニット内配電幹線Ｌ２０が、入力ユニット２ａ内にはユニット内配電幹線Ｌ２１が、出力ユニット２ｂ内にはユニット内配電幹線Ｌ２２がそれぞれ設けられる。また、入力ユニット２ａ内にはユニット内配電幹線Ｌ２１から分岐した配電肢線Ｌ２１′が、出力ユニット２ｂ内にはユニット内配電幹線Ｌ２２から分岐した配線肢線Ｌ２２′がそれぞれ設けられる。
【００４３】
ＣＰＵユニット１内の配電幹線Ｌ２０の始端（図中下端）は受電端とされ、ＩＯ用電源４から給電される。ＣＰＵユニット１の配電幹線Ｌ２０の終端（図中右端）は配電端とされ、隣接する入力ユニット２ａ内のユニット内配電幹線Ｌ２１の左端にコネクタ接続される。
【００４４】
入力ユニット２ａ内の配電幹線Ｌ２１の図中右端は、隣接する出力ユニット２ｂ内の配電幹線Ｌ２２の図中左端にコネクタ接続される。以下同様にして、各ＩＯユニット２内の配電幹線は、順次コネクタを介して連接される。
【００４５】
その結果、一連のユニット内配電幹線Ｌ２０，Ｌ２１，Ｌ２２・・・を連接してなるＩＯ電源用の配電線が形成される。そして、ユニット内配電幹線Ｌ２１から分岐した配電肢線Ｌ２１′を介して、各入力チャネルの電源供給回路２６への通電が行われる。同様にして、配電幹線Ｌ２２から分岐した配電肢線Ｌ２２′を介して、各出力チャネルの出力回路２５ｂへの通電が行われる。
【００４６】
一方、ＣＰＵユニット１内に収容された配電幹線Ｌ２０上には、電圧監視回路１５とＩＯ電源ライン遮断回路１６とが介在される。電圧監視回路１５は、内部回路１１からの指令により電圧監視動作を行う。電圧監視回路１５は、ＩＯ用電源４の電圧が規定範囲を外れると、所定の遮断指令信号をＩＯ電源ライン遮断回路１６へと出力する。すると、ＩＯ電源ライン遮断回路１６は遮断動作を行う。これにより、ＣＰＵユニット１から各ＩＯユニット２へのＩＯ用電源の配電は停止する。つまり、ＣＰＵユニット１側において、ＩＯ用電源４の電圧異常が検出されれば、全てのＩＯユニット２へのＩＯ用電源の供給が一括して断たれる。なお、後述するように、ＩＯ電源ライン遮断回路１６は、内部回路１１の制御によっても、遮断動作と投入動作とを行う。
【００４７】
各ＩＯユニット２内のＩＯ電源用配電肢線Ｌ２１′，Ｌ２２′には、ＩＯ電源ライン遮断回路２４が介在される。このＩＯ電源ライン遮断回路２４は、内部回路２１からの制御で遮断動作と投入動作とを行う。そして、ＩＯ電源ライン遮断回路２４が遮断動作を行うと、例えば入力ユニット２ａ内においては、電源供給回路２６への通電が断たれ、同様にして出力ユニット２ｂ内においては、出力回路２５ｂへの通電が断たれる。これらのＩＯ電源ライン遮断回路２４を内部回路２１の制御で適宜に遮断動作を行わせることによって、各ＩＯユニット別にＩＯ用電源の供給を遮断することができる。
【００４８】
図１に示される本発明のセーフティＰＬＣを図９に示される従来のセーフティＰＬＣと比較すれば、両者の相違が明らかとなる。すなわち、図９に示される従来のセーフティＰＬＣにあっては、各ＩＯユニット６内の電源供給回路６５や出力回路６６への通電は、各入力ユニット毎に設けたＩＯ用電源８，８・・・により行われる。そのため、各ＩＯユニット６，６のそれぞれには、ＩＯ用電源８からの受電端をそれぞれ設けねばならない。この受電端は、具体的には、端子台上のビス止め端子や、ケーブルコネクタ等として具現化される。
【００４９】
設備に必要な制御点数に対して無駄のないＩＯ構成を実現したり、システム変更や追加に対しても無駄なく簡単に対応できるように、ＩＯユニット自体を小型化および小点数化しようとすると、いきおいＩＯユニット６の台数が増加する。このとき、個々のＩＯユニット６毎に電源配線を行うとすると、配線コスト増や制御盤の大型化などが招来される。
【００５０】
これに対して、図１に示される本発明のセーフティＰＬＣによれば、各ＩＯユニット２，２・・・の電源供給回路２６や出力回路２５ｂへの通電は、ＣＰＵユニット１内の配電幹線Ｌ２０、入力ユニット２ａ内の配電肢線Ｌ２１′、出力ユニット２ｂ内の配電肢線Ｌ２２′を介して行われる。そのため、各ＩＯユニット２，２・・・のそれぞれには、ＩＯ電源用の受電端は一切不要である。そのため、ユニット当たりの入出力点数を減少させて、入力ユニットの台数が増加したとしても、ＩＯ用電源のための配線本数が増加することはない。これにより、配線コスト増や制御盤の大型化（配線ダクトの大型化）などが招来されることはない。
【００５１】
次に、本発明のセーフティＣＰＵユニット及びＩＯユニットのより具体的な構成を図２及び図３を参照して説明する。
【００５２】
本発明のセーフティＣＰＵユニットの詳細構成図が図２に示されている。同図に示されるように、この構成図は、内部回路１１と、内部回路用電源ブロック１２と、上限電圧監視回路１３と、ヒューズ１４と、ＩＯ電源電圧監視回路１５と、ＩＯ電源ライン遮断回路１６とを含んでいる。
【００５３】
内部回路用電源ブロック１２は、内部回路用電源のユニット内配電幹線Ｌ１０から給電され、内部回路用電源電圧（＋Ｖ）を内部回路用電源電圧（Ｖｃｃ）に変換ならびに安定化する。＋Ｖとしては例えば＋２４Ｖ、Ｖｃｃとしては＋５Ｖとすることができる。
【００５４】
ＩＯ電源用の配電幹線上には、ヒューズ１４と、ＩＯ電源電圧監視回路１５と、ＩＯ電源ライン遮断回路１６とが順に介在されている。これにより、配電幹線Ｌ２０は、小区間Ｌ２０ａ，Ｌ２０ｂ，Ｌ２０ｃ，Ｌ２０ｄに分割されている。
【００５５】
内部回路１１は、対をなす２台のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ａ，Ｂ）１１１ａ，１１１ｂを含んでいる。これらのマイクロプロセッサ１１１ａ，１１１ｂのそれぞれには付属素子として発振回路（ＯＳＣ）１１２ａ，１１２ｂ、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１１３ａ，１１３ｂとが設けられる他、一方のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ａ）１１１ａの側には表示設定部１１５が設けられている。また、一方のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ａ）１１１ａの側には、ワークＲＡＭ１１７ａ，システムＲＯＭ１１８ａ，システムバスＩ／Ｆ１１９ａが設けられると共に、他方のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ｂ）１１１ｂの側には、同様にして、ワークＲＡＭ１１７ｂ、システムＲＯＭ１１８ｂ，システムバスＩ／Ｆ１１９ｂが設けられる。
【００５６】
さらに、一方のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ａ）１１１ａの側にはＶｃｃ用の電圧監視回路１１４ａが、他方のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ｂ）１１１ｂにはＶｃｃ用の電圧監視回路１１４ｂが設けられる。なお、符号１１０で示されるものは、一方のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ａ）１１１ａが動作異常を起こしたことを検知するためのウォッチドッグタイマ回路（ＷＤＴ回路）１１０である。
【００５７】
ＩＯ電源電圧監視回路１５は、先に説明したように、ＩＯ電源電圧が規定範囲を外れたかどうかを監視する機能を有する。この監視回路の診断は、一方のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ａ）１１１ａから出力されるＩＯ電圧監視回路診断信号Ｓ３によって実行される。ＩＯ電源電圧監視回路１５が規定値を外れたことを検出すると、ＩＯ電源電圧監視回路１５からはＩＯ電圧範囲異常信号Ｓ４が出力される。このＩＯ電圧範囲異常信号Ｓ４を受けて、ＩＯ電源ライン遮断回路１６が遮断動作を行う。
【００５８】
ウォッチドッグタイマ回路（ＷＤＴ回路）１１０がタイムアップすると、ＷＤＴタイムアップ信号Ｓ５が出力される。すると、このＷＤＴタイムアップ信号Ｓ５を受けて、ＩＯ電源ライン遮断回路１６が遮断動作を行う。
【００５９】
電圧監視回路１１４ａ，１１４ｂが電圧Ｖｃｃの異常を検出し、双方のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ａ，Ｂ）１１１ａ，１１１ｂに対してリセット信号が供給されると、一方のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ａ）１１１ａから出力されるＩＯ電源遮断信号Ｓ６がアクティブとなり、これを受けてＩＯ電源ライン遮断回路１６が遮断動作を行う。
【００６０】
なお、ＩＯ電源遮断信号Ｓ６はその他様々な異常に対応するものであり、２台のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ａ，Ｂ）１１１ａ，１１１ｂ間でのクロスコミュニケーションで異常が発見されたような場合にも、このＩＯ電源遮断信号Ｓ６が出力されて、ＩＯ電源ライン遮断回路１６が遮断動作を行う。そして、このＩＯ電源ライン遮断回路１６が遮断動作を行うと、全てのＩＯユニットに対するＩＯ用電源が一括して断たれることとなる。
【００６１】
次に、本発明のセーフティＩＯユニットの詳細構成図が図３に示されている。同図に示されるように、この詳細構成図には、内部回路２１と、内部回路用電源ブロック２２と、電圧監視回路２３と、ＩＯ電源ライン遮断回路２４と、ＩＯ回路２とが含まれている。
【００６２】
内部回路用電源ブロック２２は、ＣＰＵユニット内のものとほぼ同様であって、ユニット内配電幹線Ｌ１ｎから給電されて動作し、内部回路用電源電圧（＋Ｖ）を内部回路２１の動作電圧（Ｖｃｃ）に変換すると共に安定化する。先に説明したように、＋Ｖとしては＋２４Ｖ、Ｖｃｃとしては＋５Ｖを挙げることができる。
【００６３】
電圧監視回路２３は、内部回路用電源ブロック２２で生成された電圧Ｖｃｃを監視し、これが規定範囲を外れたかどうかを検出する機能を有する。この監視回路の診断は、内部回路２１から出力される内部電源監視回路診断信号Ｓ２６により実行される。電圧監視回路２３が内部電圧の異常を検出すると、電圧監視回路２３から内部電圧範囲異常信号Ｓ２５が出力され、これを受けてＩＯ電源ライン遮断回路２４が遮断動作を行う。
【００６４】
ＣＰＵユニットの場合と同様にして、内部回路２１からはＩＯ電源遮断信号Ｓ２４及びＷＤＴタイムアップ信号Ｓ２３が出力され、これらを受けてＩＯ電源ライン遮断回路２４が遮断動作を行う。
【００６５】
また、ＩＯ電源ライン遮断回路２４にはモニタ機能も備えられており、こうしてモニタされたＩＯ電源電圧はＩＯ電源モニタ信号Ｓ２２として内部回路２１へと取り込まれる。また、入力ロジック信号や出力ロジック信号に相当するＩＯ信号Ｓ２１は、内部回路２１とＩＯ回路２５との間でやり取りされる。なお、符号Ｌ２１はユニット内配電幹線、Ｌ２１′はユニット内配電肢線である。
【００６６】
次に、ＩＯ電源ライン関連回路の構成図が図４に示されている。このＩＯ電源ライン関連回路は、図３に示されるＩＯ電源ライン遮断回路２４として使用することができる。
【００６７】
図４に示されるＩＯ電源ライン関連回路は、内部回路２１からの制御で自己診断が可能に構成されている。すなわち、この回路は、ウィンドウコンパレータ（上下限電圧監視）３１と、遮断回路３２と、電圧モニタ回路３３とを主体として構成される。
【００６８】
ウィンドウコンパレータ３１は、抵抗ラダーＲ１、Ｒ２，Ｒ３で生成される下限電圧検出のための分圧値Ｖｕｖと上限電圧検出のための分圧値Ｖｏｖとを、抵抗Ｒ４とツェナーダイオードＤ２とで生成された基準電圧Ｖａと比較する。ＩＯ電源電圧が上昇または下降すると、その分圧値であるＶｕｖ及びＶｏｖが変動する。これにより、常時は、ＩＯ電源電圧が規定範囲に収まっているか否かを監視することができる。ウィンドウコンパレータ３１の出力が“Ｈ”となると、トランジスタＴｒ２がオンして、遮断回路３２を構成するトランジスタＴｒ１がオフされて、遮断動作が実現される。このとき、遮断回路３２の２次側電圧は、電圧モニタ回路３３を介してマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）へと取り込まれ、電圧監視が可能となる。
【００６９】
なお、この遮断回路３２は、マイクロプロセッサＭＰＵからの信号、ウォッチドッグタイマ回路からの信号によっても遮断動作を行わせることができる。
【００７０】
一方、ウィンドウコンパレータ３１の入力側に設けられた分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の接続点の電位は、２つのドライブ回路によって各別にプルダウンすることができる。すなわち、第１のドライブ回路はトランジスタＴｒ３と抵抗Ｒ５，Ｒ７で構成される。第２のドライブ回路は、トランジスタＴｒ４と抵抗Ｒ６，Ｒ８により構成される。
【００７１】
そして、それらトランジスタＴｒ３，４のベースにマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）からのＩＯ電圧監視回路診断信号を供給すれば、ＩＯ電源が規定範囲外となった状態を模擬的に作り出すことができ、これによりウィンドウコンパレータ３１を強制的に作動させて、遮断回路３２を遮断動作させ、これが電圧モニタ回路３３を介してＭＰＵ側でモニタされることにより、ウィンドウコンパレータ３１から遮断回路３２へと至る回路が正常に動作するか否かを強制的に診断することができる。
【００７２】
次に、以上説明した各種ハードウェアの構成を前提として、セーフティＣＰＵユニットの一連の動作処理を図５のフローチャートを参照しながら説明する。
【００７３】
同図において電源投入により処理が開始されると、まず初期処理（ステップ５０１）が実行されて、ハードウェアの初期化、ハードウェア自己診断（ＩＯ電源遮断回路診断を含む）、設定情報の読み出しなどが実行される。
【００７４】
続いて、システム処理（ステップ５０２）が実行されると、公知の手法により、ＭＰＵ間同期処理、ハードウェア自己診断（ＩＯ電源遮断回路診断を含む）が実行される。
【００７５】
続いてリモートＩＯ通信処理（ステップ５０３）が実行されると、ネットワークを介してこのセーフティＰＬＣに接続された図示しないセーフティ・リモートＩＯターミナルとの間で、入出力データのやり取りを行うなどの通信処理が実行される。
【００７６】
続いて、ローカルＩＯ通信処理（ステップ５０４）が実行されると、ＩＯユニットに対するＩＯデータのリフレッシュ、ＩＯユニットのステータス情報の読み出し、ＣＰＵユニットのステータス情報（ＩＯ遮断回路の診断完了通知を含む）、あるいはコマンドを送信する処理などが実行される。
【００７７】
続いて、ユーザアプリケーション演算処理（ステップ５０５）が実行されると、ユーザが適宜ラダー図言語などを用いて作成したユーザアプリケーションの演算処理が実行される。以後、ＵＳＢ通信サービス（ステップ５０６）を経た後、以上の処理（ステップ５０１〜５０６）が繰り返し実行される。
【００７８】
次に、セーフティＩＯユニットの一連の動作を図６のフローチャートを参照して説明する。電源投入などにより処理が開始されると、まず初期処理（ステップ６０１）が実行され、ハードウェアの初期化、ハードウェア自己診断（ＩＯ電源遮断回路診断を含む）、設定情報の読み出し処理などが実行される。
【００７９】
続いて、システム処理（ステップ６０２）が実行されると、公知の手法によって、ＭＰＵ間同期処理、ハードウェア自己診断（ＩＯ電源遮断回路診断を含む）が実行される。
【００８０】
続いて、ローカルＩＯ通信処理（ステップ６０３）が実行されると、入力情報をＣＰＵユニットへ送信する処理、出力情報をＣＰＵユニットから受信する処理、ＩＯユニットのステータス情報をＣＰＵユニットへ送信する処理、ＣＰＵユニットのステータス情報（ＩＯ遮断回路の診断完了通知を含む）／コマンドを受信する処理などが実行される。
【００８１】
続く、ＩＯリフレッシュ処理（ステップ６０４）においては、内部回路とＩＯ回路２５との間においてＩＯデータのやり取りを行う。以上一連の動作（ステップ６０１〜６０４）が繰り返し実行される。
【００８２】
次に、セーフティＣＰＵユニット側のＩＯ電源ライン診断処理の詳細を図７のフローチャートを参照して説明する。
【００８３】
同図において処理が開始されると、まず、ＩＯ電源がＯＮ状態にあるか否かの判定が行われる（ステップ７０１）。ここでＩＯ電源がＯＮ状態でなければ（ステップ７０１ＮＯ）、診断完了フラグはＯＦＦ状態に設定される（ステップ７０９）。一方、ＩＯ電源がＯＮ状態であれば（ステップ７０１ＹＥＳ）、続いて、診断完了フラグの状態が参照される（ステップ７０２）。ここで、診断完了フラグがＯＦＦ状態でなければ（ステップ７０２ＮＯ）、以下のステップはスキップして処理は終了する。これに対して、診断完了フラグがＯＦＦ状態であれば（ステップ７０２ＹＥＳ）、診断処理が開始される。
【００８４】
診断処理が開始されると、まず、図４に示されるように、ＩＯ電源遮断信号を与えることによって、遮断回路３２を遮断動作させ、その状態において電圧モニタ回路３３を介してＩＯ電源がオフされたかどうかの判定を行う（ステップ７０４）。
【００８５】
このとき、遮断回路３２を遮断動作させたにも拘わらず、電圧モニタ回路３３を介して、ＩＯ電源のＯＦＦ状態が検知されない場合は（ステップ７０４ＮＯ）、直ちにステップ７０９へ移行して、ＩＯ電源遮断処理、ＩＯユニットへの安全出力をオフにする処理、図示しないＬＥＤに異常表示を行う処理、メモリに異常状態を登録する処理を実行して処理を終了する。
【００８６】
一方、遮断回路３２を遮断動作させた結果、ＩＯ電源のＯＦＦ状態が検知された場合には（ステップ７０４ＹＥＳ）、今度は、後に詳細に説明する、ＩＯ電源電圧監視回路診断処理へと移行する（ステップ７０５）。
【００８７】
ここで、ＩＯ電源電圧監視回路診断処理において後に説明する異常を検知したならば、ステップ７０９へと移行して、先に説明した異常処理を実行する。
【００８８】
一方、ＩＯ電源電圧監視回路診断処理が正常に完了したならば、診断完了フラグをＯＮ状態とした後（ステップ７０６）、スライスＩＯ（ＩＯユニット）への診断完了通知フラグをＯＮ状態として（ステップ７０７）処理を終了する。
【００８９】
図８には、ＩＯ電源電圧監視回路診断処理の詳細フローチャートが示されている。図７のステップ７０４においてＩＯ電源ＯＮが検知されると、同図の処理が開始される。
【００９０】
同図の処理が開始されると、先ずはじめに模擬的にＩＯ電圧異常（上限）が発生する（ステップ８０１）。次いで、ＩＯ電源ＯＦＦが検知されたことを条件として模擬ＩＯ電圧異常（上限）停止処理が行われ（ステップ８０２ＹＥＳ，ステップ８０３）、更に、ＩＯ電源ＯＮが検知されたことを条件として模擬的にＩＯ電圧異常（下限）発生処理が行われ（ステップ８０４ＹＥＳ，ステップ８０５）、次いで、ＩＯ電源ＯＦＦが検知されたことを条件として模擬ＩＯ電圧異常（下限）停止処理が行われ（ステップ８０６ＹＥＳ，ステップ８０７）、更に、ＩＯ電源ＯＮが検知されたことを条件として、診断完了フラグがＯＮとなる（ステップ８０８ＹＥＳ，図７ステップ７０６参照）。
【００９１】
なお、同図に示す処理において、ステップ８０２またはステップ８０６でＩＯ電源ＯＦＦが検知されなかったとき（ステップ８０２ＮＯ，ステップ８０６ＮＯ）、若しくは、ステップ８０４またはステップ８０８でＩＯ電源ＯＮが検知されなかったときは（ステップ８０４ＮＯ，ステップ８０８ＮＯ）、ＩＯ電源遮断等の処理に移行する（図７ステップ７０９参照）。
【００９２】
以上説明したＩＯ電源ライン診断処理によれば、ＩＯ電源電圧監視回路１５を介してＩＯ電源ＯＮ状態が検出され、かつ診断完了フラグがＯＦＦ状態の場合に限り、換言すれば、ＩＯ電源が投入されるたびに、ＩＯ電源ライン診断処理が実行されるから、従前のように、内部回路用電源の投入直後のイニシャル状態に限り診断処理を行う場合に較べ、ＩＯ電源ラインの状態を高頻度に診断することができ、ＣＰＵユニットの動作信頼性を向上させることができる。
【００９３】
次に、セーフティＩＯユニット側のＩＯ電源ライン診断処理の詳細を図９を参照して説明する。同図において処理が開始されると、ＣＰＵユニットの場合と同様にして、ＩＯ電源がオン状態にあるか否かの判定が行われる（ステップ９０１）。ここで、ＩＯ電源がＯＮ状態でないと判定されると（ステップ９０１ＮＯ）、診断完了フラグはＯＦＦ状態とされると共に、ＣＰＵユニットの診断完了フラグについてもＯＦＦ状態に設定される。
【００９４】
一方、ＩＯ電源がＯＮ状態であると判定されると（ステップ９０１ＹＥＳ）、続いて、診断完了フラグがＯＦＦ状態であるか否かの判定が行われる。ここで、診断完了フラグがＯＦＦ状態でないと判定されると（ステップ９０２ＮＯ）、以下の処理はスキップして直ちに処理は終了する。
【００９５】
一方、診断完了フラグがＯＦＦ状態と判定されると（ステップ９０２ＹＥＳ）、続いて、ＣＰＵユニット診断完了フラグがＯＮ状態であるか否かの判定が行われる（ステップ９０３）。ここで、ＣＰＵユニット診断完了フラグがＯＮ状態でなければ（ステップ９０３ＮＯ）、同様にして以下の処理はスキップされ、直ちに処理は終了する。
【００９６】
これに対して、診断完了フラグがＯＦＦ状態であって（ステップ９０２ＹＥＳ）、しかもＣＰＵユニット診断完了フラグがＯＮ状態であれば（ステップ９０３ＹＥＳ）、初めて、ＩＯ電源ラインの診断処理が開始される。
【００９７】
診断処理の最初では、まず、ＩＯ電源遮断信号により遮断回路３２を強制的に遮断状態とすることによって、ＩＯ電源ラインをオフ状態とし（ステップ９０４）、その状態において、電圧モニタ回路３３を介してＩＯ電源ＯＦＦ状態が検知されるかどうかの判定を行う（ステップ９０５）。ここで、ＩＯ電源ＯＦＦが検知されない場合には（ステップ９０５ＮＯ）、直ちにステップ９１１へと移行して、ＩＯ電源遮断処理、安全出力をＯＦＦとする処理、ＬＥＤに異常表示を行う処理、ＣＰＵユニットへ異常通知を行う処理を実行する。
【００９８】
これに対して、遮断回路３２を強制的に遮断状態とした結果、電圧モニタ回路３３を介して、ＩＯ電源ＯＦＦ状態が検知された場合には（ステップ９０５ＹＥＳ）、今度は、ＩＯ電源遮断信号により遮断回路３２を投入状態として、ＩＯ電源ラインをＯＮ状態とし（ステップ９０６）、その状態において、電圧モニタ回路３３を介して、ＩＯ電源ＯＮ状態が検知されるかどうかの判定を行う（ステップ９０７）。
【００９９】
ここで、遮断回路３２が投入状態であるにも拘わらず、電圧モニタ回路３３を介して、ＩＯ電源ＯＮ状態が検知されない場合には（ステップ９０７ＮＯ）、ステップ８１１へと移行して、先と同様に異常処理を実行する。
【０１００】
これに対して、ＩＯ電源ＯＮ状態が検知された場合には（ステップ９０７ＹＥＳ）、診断完了フラグをＯＮ状態とし（ステップ９０８）、ＣＰＵへ診断完了通知を行った後（ステップ９０９）、処理を終了する。
【０１０１】
上述の処理によれば、ＣＰＵユニットの場合と同様にして、ＩＯ電源が投入されるたびに診断処理が行われるから、従前のマイクロプロセッサ起動直後にのみイニシャライズ処理をして行われる場合に較べて、ＩＯ電源ライン診断処理の頻度が高まり、ＩＯユニット側の信頼性を向上させることができる。
【０１０２】
しかも、図７乃至図９のフローチャートを参照して明らかなように、ＣＰＵユニットとＩＯユニットとの間では、一方で診断処理が完了しない限り、他方では診断処理が開始されないというユニット間同期をとっているため、特に、ＩＯユニット側において診断処理のための遮断回路の断続が行われているときに、ＣＰＵユニットの側においても同様な遮断回路の断続が行われる結果、両者が競合して誤診断を来す虞れを確実に防止することができる。
【０１０３】
なお、ＣＰＵユニットとＩＯユニットとの間において診断タイミングにずれを持たせるための手段としては、このようなフラグを介する同期処理に限られるものではなく、その他一定の基準タイミングに同期して異なるタイマ時間で時間差を設けるなど種々の工夫を採用することができることは勿論である。
【０１０４】
以上詳細に説明したように、この実施形態の構成によれば、各ＩＯユニット２，２の側にはＩＯ電源供給のための端子（受電端）を設ける必要がないため、ＩＯユニットが扱う入出力点数を減少させた結果、ＩＯユニットの台数が増加したとしても、それに伴って電源配線本数が増加することがなくなり、この種のセーフティ・コントローラの対システム柔軟性を向上させると共に、コンパクト化を実現して、その使い勝手を格段に向上させることができる。
【０１０５】
また、この実施形態によれば、電源ライン監視のための機能をＣＰＵユニット１側に集約させることによって、各ＩＯユニット側における電源監視のためのハードウェアを減少させて、その面からもＩＯユニット側の小型化を実現することができる。
【０１０６】
また、この実施形態によれば、ＩＯ電源遮断回路それ自体も自己診断可能としたため、信頼性を向上させることができることは勿論のこと、この自己診断処理については、ＣＰＵユニット側とＩＯユニット側とで時間をずらせて行うようにしているため、両者が競合して誤判断を起こす虞れも未然に防止することができる。
【０１０７】
さらに、この実施形態によれば、ＣＰＵユニット並びに各ＩＯユニットのそれぞれの中にＩＯ電源遮断回路を設けると共に、これらをそれらユニット内の異常判定結果に応じて適宜に遮断させることにより、必要に応じて、ユニット一括遮断、ユニット別遮断、各チャネル別遮断といった様々な選択肢を提供することができ、使い勝手を向上することができる。
【０１０８】
尚、以上に説明したセーフティ・コントローラは、セーフティ制御システムに適用することが可能である。この種のセーフティ制御システムは、セーフティコントローラ、セーフティＩＯターミナルを含み、切削機械や切断機械やアーム付き製造機ロボット等とともに使用される。セーフティコントローラは、一般的なプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）に類似するロジック演算機能、入出力制御機能に加えて、安全面の自己診断機能を内蔵させることにより、その制御において高度な安全性および信頼性を確保したものである。セーフティコントローラは、自己診断結果により異常を検出した場合には、自己の制御が危険につながらないように、強制的に安全な制御を行なうような機能（フェールセーフ機能）を備えている。セーフティＩＯターミナルにおいても、自己診断機能を有していて、自己診断結果により異常を検出した場合には自己の制御が危険につながらない制御をするといった、フェールセーフ機能を備えている。それにより、セーフティ制御システムは、製造機ロボット等の動作が危険につながらないようにしている。
【０１０９】
ここに言う安全とは、より具体的には、規格化されている安全基準を含む意味である。安全規格には、例えばＩＥＣ６１５０８やＥＮ規格などがある。ＩＥＣ６１５０８（プログラム可能な電子システムの機能安全に関する国際電気標準委員会）では、時間あたりの危険故障確率を（失敗確率：Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｆａｉｌｕｒｅ ｐｅｒ Ｈｏｕｒ）を定義し、この確率によってＳＩＬのレベル（Ｓａｆｅｔｙ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｌｅｖｅｌ）を４段階に分類している。また、ＥＮ規格では、機械のリスクの大きさを評価し、リスク低減策を講じるように義務づけされていて、ＥＮ９５４−１では５つの安全カテゴリにて規定されている。この明細書でいうセーフティコントローラ、セーフティＩＯターミナル、セーフティ制御システム等は、このような安全基準のいずれかに対応したものである。
【０１１０】
なお、セーフティ制御システムは「安全制御システム」と称されることもあり、セーフティコントローラは「安全コントローラ」や「安全制御装置」と称されることもある。セーフティＩＯターミナルは「セーフティスレーブ局」や「セーフティスレーブユニット」、単に「セーフティスレーブ」と称されることもあり、セーフティを「安全」と置き換えて称されることもある。
【０１１１】
従来より、セーフティコントローラとセーフティＩＯターミナルとをネットワークで結んでなるセーフティ制御システムが知られている。セーフティコントローラは、セーフティＩＯターミナルに対してネットワーク通信する通信マスタ機能を備えている。セーフティコントローラが複数のユニット筐体（例えば、電源ユニット、ＣＰＵユニット、ＩＯユニット、通信ユニット等）を結合させてなるビルディングブロックタイプである場合には、通信マスタユニットにその通信マスタ機能が内蔵される。その通信マスタユニットは「セーフティマスタ局」、「セーフティマスタユニット」や「セーフティマスタ」と称されることもあり、セーフティを「安全」と置き換えて称されることもある。
【０１１２】
セーフティＩＯターミナルは、セーフティコントローラの通信マスタ機能との間でネットワーク通信機能、つまり、通信スレーブ機能を備えている。セーフティＩＯターミナルは接続端子を備えていて、その接続端子に、オンオフ信号を出すスイッチ等の入力機器と、制御信号の出力先となる出力機器との少なくとも一方が接続されている。入力機器の例は、非常停止スイッチＳＷ、ライトカーテン、ドアスイッチ、２ハンドスイッチなどである。出力機器の例は、セーフティリレーやコンタクタである。これらの入力機器または出力機器も安全規格に対応している。セーフティＩＯターミナルは、接続された安全用途機器から入力した信号に基づいて制御データを生成し、生成した制御データをセーフティコントローラへネットワーク通信する。
【０１１３】
セーフティコントローラがビルディングブロックタイプのものであれば、各ユニットは、共通内部バスに接続され、セーフティコントローラ全体の制御を司るＣＰＵユニットとの間でバス通信をし、データをやり取りする。連結されたＩＯユニットも接続端子を備えていて、その接続端子に、安全用途の入力機器または安全用途の出力機器が接続されている。そして、セーフティコントローラは、通信マスタユニットを介してセーフティＩＯターミナルからネットワーク通信により入力した入力機器の入力信号、または連結されたＩＯユニットに接続された入力機器の入力信号を入力し、予め記憶されたロジックプログラムによってその入力信号のオンオフを論理演算する。その演算結果に基づく出力信号を、通信マスタユニットを介してネットワーク通信によりセーフティＩＯターミナルへ出力するか、または連結されたＩＯユニットへ出力をする。ＩＯユニット及びセーフティＩＯターミナルは、その出力信号を出力機器へ出力する。この一連の動作を繰り返し実行することにより、セーフティコントローラにより製造機ロボットを含むシステム全体が制御される。
【０１１４】
なお、セーフティコントローラとセーフティＩＯターミナルとの間の通信サイクルは、セーフティコントローラの繰り返し実行のサイクルと同期していてもよいし、非同期でもよい。また、セーフティコントローラあるいはＣＰＵユニットにおけるロジック演算処理の対象となるロジックプログラムは、プログラマーにより予め作成される。作成する際のプログラミング記述については、例えば、ラダー表記、ニーモニック表記、ファンクションブロック表記であってもよい。プログラミング言語でいうと、インタプリタ型言語、スクリプト言語、アセンブリ言語、高級言語、Ｊａｖａ（登録商標）言語と呼ばれるものであってもよい。このようなプログラミング言語で書かれたソースコードを、アセンブルやコンパイルなどの処理を行ってＣＰＵに実行させる。
【０１１５】
また、セーフティＩＯターミナルに接続された出力機器であるところのセーフティリレーやコンタクタは、製造機ロボットや加工機械、切断機械等につながれていて、リレーやコンタクタの接点がオン中は製造機ロボット等が動作し、接点がオフ中は製造機ロボット等が停止するようになっている。よって、セーフティコントローラは、出力機器をオンオフ制御することで、最終的な制御対象の操作ロボット等の動作停止に関する制御をする。具体的な例をいうと、セーフティコントローラは、非常停止スイッチＳＷが正常に操作されたことをセーフティＩＯターミナルから通信にて入力すると、制御対象が危険な動作をしないように出力機器（リレーやコンタクタ）をオフするか、安全側の状態に強制制御し、直ちに必要な安全処置を採る。セーフティコントローラは、非常停止スイッチＳＷまたは他の入力機器が異常有りの診断結果を入力すると、非常停止スイッチＳＷの操作有無または入力機器のオンオフ状態にかかわらずに、制御対象が危険な動作をしないようにその動作を停止するよう出力機器をオフするか、安全側の状態に強制制御し、直ちに必要な安全処置を採る。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
この発明によれば、設備に必要な制御点数に対して無駄のないＩＯ構成を実現するために、またシステム変更や追加に対しても無駄なく簡単に対応できるように、ＩＯユニット自体を小型化（スリム／スライス化）および小点数化した場合において、電源配線本数の増加によって、配線コスト増や制御盤の大型化を招来することがないようにしたセーフティ・コントローラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明のセーフティＰＬＣの構成図である。
【図２】本発明のセーフティＣＰＵユニットの構成図である。
【図３】本発明のセーフティＩＯユニットの構成図である。
【図４】ＩＯ電源ライン関連回路の構成図である。
【図５】セーフティＣＰＵユニットの一連の動作処理を示すフローチャートである。
【図６】セーフティＩＯユニットの一連の動作を示すフローチャートである。
【図７】セーフティＣＰＵユニット側のＩＯ電源ライン診断処理を示すフローチャートである。
【図８】ＩＯ電源電圧監視回路診断処理の詳細フローチャートである。
【図９】セーフティＩＯユニット側のＩＯ電源ライン診断処理を示すフローチャートである。
【図１０】従来のセーフティＰＬＣの構成図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１ ＣＰＵユニット
２ ＩＯユニット
２ａ 入力ユニット
２ｂ 出力ユニット
３ 内部回路用電源
４ ＩＯ用電源
１１，２１・・・ 内部回路
１５ 電圧監視回路
１６ ＩＯ電源ライン遮断回路
２４ ＩＯ電源ライン遮断回路
２５ａ 入力回路
２５ｂ 出力回路
２６ 電源供給回路
Ｌ１０，Ｌ１１，Ｌ１２・・・ 内部回路用電源に関するユニット内配電幹線
Ｌ２０，Ｌ２１，Ｌ２２・・・ ＩＯ用電源に関するユニット内配電幹線
Ｌ２１′，Ｌ２２′・・・ 配電肢線
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、ビルディング・ブロック型のセーフティＰＬＣや、通信を介してセーフティＰＬＣと結ばれるセーフティリモートＩＯターミナル等のように、決められた入出力点数単位で入出力の増設が可能なセーフティ・コントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビルディング・ブロック型のセーフティＰＬＣや、通信を介してセーフティＰＬＣと結ばれるセーフティ・リモートＩＯターミナル等のように、決められた入出力点数単位で入出力の増設が可能なセーフティ・コントローラは従来より知られている。
【０００３】
この種のセーフティ・コントローラの基本的な構成は、１台のＩＯ統括ユニット（セーフティＰＬＣの場合はＣＰＵユニット、セーフティリモートＩＯターミナルの場合は通信ユニットがこれに相当する）に対して、ＩＯユニットを任意台数接続可能に構成されている。
【０００４】
１台のＩＯ統括ユニットに対して、ＩＯユニットを任意台数接続可能とするためには、いくつかの接続構造が提案されている。
【０００５】
１つの接続構造としては、バックプレーン接続構造が知られている。このバックプレーン接続構造とは、バスラインが敷設されたマザーボード上に、適当な間隔でコネクタを設け、これらのコネクタに、各ユニット側のコネクタを接続することによって、ＩＯ統括ユニットと各ＩＯユニットとを接続するものである。
【０００６】
他の１つの接続構造としては、ユニット間コネクタを使用する接続構造を挙げることができる。この接続構造は、ＩＯ統括ユニットのケース片面、並びに、各ＩＯユニットのケース左右両面のそれぞれに雌雄コネクタを設ける一方、各ＩＯユニットのそれぞれの内部には、左右のコネクタ間を結ぶ部分バスを内蔵し、それらユニットを一連にコネクタ接続することによって、ＩＯ統括ユニットから一連のＩＯユニットへ至る連続したバスラインが形成されるようにしたものである。
【０００７】
セーフティ・コントローラの一例である従来のセーフティＰＬＣの構成図が図１０に示されている。同図に示されるように、このセーフティＰＬＣは、１台のＣＰＵユニット５に対して、ＩＯユニット６（入力ユニット６ａ，出力ユニット６ｂ）を任意台数接続可能なビルディング・ブロック型に構成されている。
【０００８】
ＣＰＵユニット５内には内部回路５１が、またＩＯユニット６内には内部回路６１が収容されている。これらの内部回路５１，６１は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）やメモリを含むマイクロコンピュータで構成されており、これらのマイクロコンピュータによって、ＣＰＵユニット５及びＩＯユニット６に必要な各種の機能が実現される。
【０００９】
ＣＰＵユニット５には、内部回路用電源７からの電力を受電するための受電端が存在する。この受電端に受電された電力は、各ユニット内配電線Ｌ３０，Ｌ３１，Ｌ３２を経由して、各ユニット内の内部回路５１，６１，６１・・・へと配電される。これにより、各ユニット内の内部回路５１，６１，６１・・・は動作可能な状態となる。
【００１０】
なお、図において、Ｂ３０，Ｂ３１，Ｂ３２・・・は、ＣＰＵユニット５と各ＩＯユニット６との間で入力データと出力データとをやり取りするために使用されるユニット間バスである。
【００１１】
一方、各ＩＯユニット６には、それが入力ユニット６ａの場合には入力回路６５，６５・・・、またそれが出力ユニット６ｂの場合には出力回路６６，６６・・・が収容されている。当業者にはよく知られているように、入力回路６５の機能は、外部スイッチＳＷのオンオフ状態に対応するロジック信号を生成して、これを内部回路６１へと伝えるものである。また、出力回路６６は、内部回路６１から出力されるロジック信号に対応して、負荷ＬＤを駆動するためのものである。
【００１２】
ＩＯユニット６は、ＩＯ電源８からの電力を受電する。ＩＯユニット６が入力ユニット６ａの場合、ＩＯ電源８からの電力は、電圧監視回路６３及びＩＯ電源ライン遮断回路６２を経由して、各入力チャネル毎の電源供給回路６４へと与えられる。各入力チャネルの電源供給回路６４は、内部回路６１からの制御で各チャネル別にオンオフ制御される。同様に、ＩＯユニット６が出力ユニット６ｂの場合には、ＩＯ電源８から受電される電力は、電圧監視回路６３及びＩＯ電源ライン遮断回路６２を介して、各出力チャネル別の出力回路６６へと与えられる。各出力チャネルの出力回路６６は、内部回路６１からの制御で各チャネル別にオンオフ制御される（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】ドイツ国ｐｉｌｚ社のホームページｗｗｗ．ｐｉｌｚ．ｃｏｍ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ＦＡ業界においては、設備に必要な制御点数に対して無駄のないＩＯ構成を実現したい（ＩＯユニットでのＩＯ未使用点数を低減したい）、またシステム変更や追加に対しても無駄なく簡単に対応できるよう、ＩＯユニット自体を小型化（スリム／スライス化）、小点数化することを要望されている。
【００１４】
しかしながら、図９に示される従来のセーフティ・コントローラにあっては、多点数からなるＩＯユニットでは問題になりにくいが、小点数化・小型化する上では以下の問題点が指摘されている。
【００１５】
すなわち、外部ＩＯ機器（スイッチＳＷ、負荷ＬＤ）に電源を供給するために電源装置（ＩＯ電源８）を接続するが、そのための端子がＩＯユニット６毎に必要となる。このことは、ユーザに対して各ユニット６への電源配線を強いることになり、配線コスト増および制御盤の大型化（配線ダクトの大型化）という新たな問題点が発生する（小配線化に反する）。
【００１６】
また、ＩＯ電源（ＩＯ電源８）の電圧監視機能や、ノイズ対策部品、ヒューズなどの共通機能が各ＩＯユニット６のそれぞれに実装されるので、コスト並びに部品実装スペースの低減が困難となる。
【００１７】
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、設備に必要な制御点数に対して無駄のないＩＯ構成を実現するために、またシステム変更や追加に対しても無駄なく簡単に対応できるように、ＩＯユニット自体を小型化（スリム／スライス化）および小点数化した場合において、電源配線本数の増加によって、配線コスト増や制御盤の大型化を招来することがないようにしたセーフティ・コントローラを提供することにある。
【００１８】
この発明のさらに他の目的ならびに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明のセーフティ・コントローラは、１台のＩＯ統括ユニットに対して、ＩＯユニットを任意台数接続可能なビルディング・ブロック型のセーフティ・コントローラである。ここで、「ＩＯ統括ユニット」とは、セーフティ・コントローラがセーフティＰＬＣである場合には、ＣＰＵユニットがこれに相当する。また、セーフティ・コントローラがセーフティ・リモートＩＯターミナルの場合には、セーフティＰＬＣとの間で通信を行うための通信ユニットがこれに相当する。
【００２０】
上記のセーフティ・コントローラにおいて、ＩＯ統括ユニットには、外部のＩＯ電源から電力を受電するためのＩＯ電源の受電端と、ＩＯ電源の受電端から受電された電力を、ＩＯ統括ユニット内を経由した後、ＩＯユニット列の側へと配電するためのＩＯ電源の配電端とが設けられている。
【００２１】
一方、ＩＯユニット列の側には、その始端がＩＯ統括ユニットの配電端に接続され、かつＩＯユニット列に沿って延在されるＩＯ電源の配電幹線と、ＩＯ電源の配電幹線から各ＩＯユニット内のＩＯ回路のそれぞれへと電力を給電するためのＩＯ電源の配電肢線とが設けられる。
【００２２】
さらに、ＩＯ統括ユニット内における配電端の手前、並びに、各ＩＯユニット内の配電肢線のそれぞれにはＩＯ電源遮断手段が介在される。
【００２３】
このような構成によれば、各ＩＯユニット内のＩＯ回路への給電を、ＩＯ統括ユニット、配電幹線、配電肢線を経由して行い、かつ配電幹線単位および配電肢線単位での給電制御を可能とすることができる。
【００２４】
そのため、本発明のセーフティ・コントローラによれば、各ＩＯユニットのそれぞれの端子台には、ＩＯ電源受電のための受電端となるべき端子が現れないため、設備に必要な制御点数に対して無駄のないＩＯ構成を実現するために、またシステム変更や追加に対しても無駄なく簡単に対応できるようにするために、ＩＯユニット自体を小型化および小点数化する場合にも、電源配線に対する配慮が不要となり、配線コスト増および制御盤の大型化を招来することがないという利点を有する。
【００２５】
本発明のセーフティ・コントローラにおいては、ＩＯ統括ユニット内には、ＩＯ電源電圧を監視すると共に、それが規定値を超えたときに、配電端手前に介在されるＩＯ電源遮断手段を作動させて配電幹線への給電を遮断させる電圧監視手段を設けるようにしてもよい。
【００２６】
このような構成によれば、各ＩＯユニットのそれぞれにおけるＩＯ電源電圧を、ＩＯ統括ユニットの側で一括して監視することができるため、個々のＩＯユニット内にはＩＯ電源電圧監視のための回路素子などを省略することができ、その分だけＩＯユニットの小型化を実現することができる。
【００２７】
本発明のセーフティ・コントローラにおいては、ＩＯ統括ユニット及び各ＩＯユニットのそれぞれには、当該ユニット内に介在されたＩＯ電源遮断手段を試験的にオンオフ動作させてそれが正常に作動するか否かを診断する動作診断手段を設けると共に、ＩＯ統括ユニット側での診断動作と各ＩＯユニット側での診断動作とを時間をずらせて行うようにしてもよい。
【００２８】
このような構成によれば、ＩＯ統括ユニット側と各ＩＯユニット側とのうちで何れか一方において動作診断処理が行われている場合には、他の側においては動作診断処理は行われていないため、両動作診断処理が競合することによる誤診断の虞れを未然に防止することができる。
【００２９】
本発明のセーフティ・コントローラにおいては、ＩＯ統括ユニットに設けられたＩＯ電源遮断手段は、当該ユニットに給電されるＩＯ電源用の電源電圧が規定範囲外となったとき、当該ユニットの内部回路用の電源電圧が規定範囲外となったとき、当該ユニットの内部回路を構成するマイクロプロセッサがハードウェア異常を検知したとき、または当該ユニットの内部回路を構成するマイクロプロセッサのウォッチドッグタイマがタイムアップしたとき、の何れかにおいて遮断動作をするように仕組んでもよい。
【００３０】
ここで、マイクロプロセッサがハードウェア異常を検知したときとは、例えばＩＯ遮断回路診断異常、内蔵ＲＡＭ／ＦＲＯＭ異常、外部ＲＡＭ／ＦＲＯＭ異常、他方のＭＰＵとクロスコミュニケーション異常などの場合を挙げることができる。
【００３１】
そして、このような構成によれば、ＩＯ統括ユニット側において知りうる様々な異常に対応して、各ＩＯユニットへのＩＯ電源の配電を一括して適切に制御することができる。
【００３２】
この発明のセーフティ・コントローラにおいては、各ＩＯユニットのそれぞれに設けられたＩＯ電源遮断手段は、当該ユニットに給電されるＩＯ電源用の電源電圧が規定範囲外となったとき、当該ユニットの内部回路用の電源電圧が規定範囲外となったとき、ＩＯ統括ユニットとの間において通信異常が発生したとき、当該ユニットの内部回路を構成するマイクロプロセッサがハードウェア異常を検知したとき、または当該ユニットの内部回路を構成するマイクロプロセッサのウォッチドッグタイマがタイムアップしたとき、の何れかにおいて遮断動作するように仕組まれているようにしてもよい。
【００３３】
このような構成によれば、個々のＩＯユニットのそれぞれの側において知りうる異常に対応して、各ＩＯユニットにおけるＩＯ電源の給電を適切に制御することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、この種のセーフティ・コントローラにおいて設備に必要な制御点数に対して無駄のないＩＯ構成を実現したり、あるいはシステム変更や追加に対しても無駄なく簡単に対応できるように、ＩＯユニット自体を小型化および小点数化する場合、ＩＯ電源用の配線が増加して、配線コスト増および制御盤の大型化を来すという問題を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に、この発明に係るセーフティ・コントローラの好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。本発明が適用されたセーフティＰＬＣの構成図が図１に示されている。
【００３６】
同図に示されるように、このセーフティＰＬＣは、１台のＣＰＵユニット（ＩＯ統括ユニットに相当）１に対して、ＩＯユニット２を任意台数接続可能なビルディング・ブロック型のセーフティ・コントローラとして構成されている。
【００３７】
なお、ＣＰＵユニット１と複数台のＩＯユニット２，２・・・とを接続するための接続構造としては、先に説明したように、バックプレーン接続構造や隣接ユニット間におけるコネクタ接続構造のいずれを採用してもよい。
【００３８】
ＣＰＵユニット１内には内部回路１１が、また各ＩＯユニット２内には内部回路２１，２１・・・が収容されている。それらの内部回路１１，２１は、先に説明したように、マイクロプロセッサとメモリなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。
【００３９】
一方、ＣＰＵユニット１に隣接する入力ユニット２ａには、外部スイッチＳＷの動作状態をロジック信号に変換して読み込むための入力回路２５ａが所定チャネル数分設けられている。さらに、ＣＰＵユニット１に２つ隣接する出力ユニット２ｂには、出力用ロジック信号に応答して負荷ＬＤをオンオフ駆動するための出力回路２５ｂが所定チャネル数分だけ設けられている。なお、これら入力回路２５ａおよび出力回路２５ｂについては、従来例を参照して説明したとおりである。
【００４０】
次に、内部回路用の電源系統について説明する。ＣＰＵユニット１内にはユニット内配電幹線Ｌ１０が、入力ユニット２ａ内にはユニット内配電幹線Ｌ１１が、出力ユニット２ｂ内にはユニット内配電幹線Ｌ１２が設けられている。
【００４１】
配電幹線Ｌ１０の図中左端は受電端とされ、内部回路用電源３からの給電が行われる。ユニット内配電幹線Ｌ１０の右端は配電端とされ、隣接する入力ユニット２ａ内の配電幹線Ｌ１１の左端にコネクタ接続される。ユニット内配電幹線Ｌ１１の右端と出力ユニット２ｂ内の配電幹線Ｌ１２の左端とは同様にコネクタ接続される。その結果、一連の配電幹線Ｌ１０，Ｌ１１，Ｌ１２とからなる配電幹線が形成される。この配電幹線によって、ＣＰＵユニット１内の内部回路１１並びに各ＩＯユニット２内の内部回路２１に対する給電が行われる。なお、図においてＢ０，Ｂ１，Ｂ２は、ＣＰＵユニット１と各ＩＯユニット２との間で入出力データのやり取りを行うためのユニット間バスである。
【００４２】
次に、ＩＯ用の電源系統について説明する。ＣＰＵユニット１内にはユニット内配電幹線Ｌ２０が、入力ユニット２ａ内にはユニット内配電幹線Ｌ２１が、出力ユニット２ｂ内にはユニット内配電幹線Ｌ２２がそれぞれ設けられる。また、入力ユニット２ａ内にはユニット内配電幹線Ｌ２１から分岐した配電肢線Ｌ２１′が、出力ユニット２ｂ内にはユニット内配電幹線Ｌ２２から分岐した配線肢線Ｌ２２′がそれぞれ設けられる。
【００４３】
ＣＰＵユニット１内の配電幹線Ｌ２０の始端（図中下端）は受電端とされ、ＩＯ用電源４から給電される。ＣＰＵユニット１の配電幹線Ｌ２０の終端（図中右端）は配電端とされ、隣接する入力ユニット２ａ内のユニット内配電幹線Ｌ２１の左端にコネクタ接続される。
【００４４】
入力ユニット２ａ内の配電幹線Ｌ２１の図中右端は、隣接する出力ユニット２ｂ内の配電幹線Ｌ２２の図中左端にコネクタ接続される。以下同様にして、各ＩＯユニット２内の配電幹線は、順次コネクタを介して連接される。
【００４５】
その結果、一連のユニット内配電幹線Ｌ２０，Ｌ２１，Ｌ２２・・・を連接してなるＩＯ電源用の配電線が形成される。そして、ユニット内配電幹線Ｌ２１から分岐した配電肢線Ｌ２１′を介して、各入力チャネルの電源供給回路２６への通電が行われる。同様にして、配電幹線Ｌ２２から分岐した配電肢線Ｌ２２′を介して、各出力チャネルの出力回路２５ｂへの通電が行われる。
【００４６】
一方、ＣＰＵユニット１内に収容された配電幹線Ｌ２０上には、電圧監視回路１５とＩＯ電源ライン遮断回路１６とが介在される。電圧監視回路１５は、内部回路１１からの指令により電圧監視動作を行う。電圧監視回路１５は、ＩＯ用電源４の電圧が規定範囲を外れると、所定の遮断指令信号をＩＯ電源ライン遮断回路１６へと出力する。すると、ＩＯ電源ライン遮断回路１６は遮断動作を行う。これにより、ＣＰＵユニット１から各ＩＯユニット２へのＩＯ用電源の配電は停止する。つまり、ＣＰＵユニット１側において、ＩＯ用電源４の電圧異常が検出されれば、全てのＩＯユニット２へのＩＯ用電源の供給が一括して断たれる。なお、後述するように、ＩＯ電源ライン遮断回路１６は、内部回路１１の制御によっても、遮断動作と投入動作とを行う。
【００４７】
各ＩＯユニット２内のＩＯ電源用配電肢線Ｌ２１′，Ｌ２２′には、ＩＯ電源ライン遮断回路２４が介在される。このＩＯ電源ライン遮断回路２４は、内部回路２１からの制御で遮断動作と投入動作とを行う。そして、ＩＯ電源ライン遮断回路２４が遮断動作を行うと、例えば入力ユニット２ａ内においては、電源供給回路２６への通電が断たれ、同様にして出力ユニット２ｂ内においては、出力回路２５ｂへの通電が断たれる。これらのＩＯ電源ライン遮断回路２４を内部回路２１の制御で適宜に遮断動作を行わせることによって、各ＩＯユニット別にＩＯ用電源の供給を遮断することができる。
【００４８】
図１に示される本発明のセーフティＰＬＣを図９に示される従来のセーフティＰＬＣと比較すれば、両者の相違が明らかとなる。すなわち、図９に示される従来のセーフティＰＬＣにあっては、各ＩＯユニット６内の電源供給回路６５や出力回路６６への通電は、各入力ユニット毎に設けたＩＯ用電源８，８・・・により行われる。そのため、各ＩＯユニット６，６のそれぞれには、ＩＯ用電源８からの受電端をそれぞれ設けねばならない。この受電端は、具体的には、端子台上のビス止め端子や、ケーブルコネクタ等として具現化される。
【００４９】
設備に必要な制御点数に対して無駄のないＩＯ構成を実現したり、システム変更や追加に対しても無駄なく簡単に対応できるように、ＩＯユニット自体を小型化および小点数化しようとすると、いきおいＩＯユニット６の台数が増加する。このとき、個々のＩＯユニット６毎に電源配線を行うとすると、配線コスト増や制御盤の大型化などが招来される。
【００５０】
これに対して、図１に示される本発明のセーフティＰＬＣによれば、各ＩＯユニット２，２・・・の電源供給回路２６や出力回路２５ｂへの通電は、ＣＰＵユニット１内の配電幹線Ｌ２０、入力ユニット２ａ内の配電肢線Ｌ２１′、出力ユニット２ｂ内の配電肢線Ｌ２２′を介して行われる。そのため、各ＩＯユニット２，２・・・のそれぞれには、ＩＯ電源用の受電端は一切不要である。そのため、ユニット当たりの入出力点数を減少させて、入力ユニットの台数が増加したとしても、ＩＯ用電源のための配線本数が増加することはない。これにより、配線コスト増や制御盤の大型化（配線ダクトの大型化）などが招来されることはない。
【００５１】
次に、本発明のセーフティＣＰＵユニット及びＩＯユニットのより具体的な構成を図２及び図３を参照して説明する。
【００５２】
本発明のセーフティＣＰＵユニットの詳細構成図が図２に示されている。同図に示されるように、この構成図は、内部回路１１と、内部回路用電源ブロック１２と、上限電圧監視回路１３と、ヒューズ１４と、ＩＯ電源電圧監視回路１５と、ＩＯ電源ライン遮断回路１６とを含んでいる。
【００５３】
内部回路用電源ブロック１２は、内部回路用電源のユニット内配電幹線Ｌ１０から給電され、内部回路用電源電圧（＋Ｖ）を内部回路用電源電圧（Ｖｃｃ）に変換ならびに安定化する。＋Ｖとしては例えば＋２４Ｖ、Ｖｃｃとしては＋５Ｖとすることができる。
【００５４】
ＩＯ電源用の配電幹線上には、ヒューズ１４と、ＩＯ電源電圧監視回路１５と、ＩＯ電源ライン遮断回路１６とが順に介在されている。これにより、配電幹線Ｌ２０は、小区間Ｌ２０ａ，Ｌ２０ｂ，Ｌ２０ｃ，Ｌ２０ｄに分割されている。
【００５５】
内部回路１１は、対をなす２台のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ａ，Ｂ）１１１ａ，１１１ｂを含んでいる。これらのマイクロプロセッサ１１１ａ，１１１ｂのそれぞれには付属素子として発振回路（ＯＳＣ）１１２ａ，１１２ｂ、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１１３ａ，１１３ｂとが設けられる他、一方のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ａ）１１１ａの側には表示設定部１１５が設けられている。また、一方のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ａ）１１１ａの側には、ワークＲＡＭ１１７ａ，システムＲＯＭ１１８ａ，システムバスＩ／Ｆ１１９ａが設けられると共に、他方のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ｂ）１１１ｂの側には、同様にして、ワークＲＡＭ１１７ｂ、システムＲＯＭ１１８ｂ，システムバスＩ／Ｆ１１９ｂが設けられる。
【００５６】
さらに、一方のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ａ）１１１ａの側にはＶｃｃ用の電圧監視回路１１４ａが、他方のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ｂ）１１１ｂにはＶｃｃ用の電圧監視回路１１４ｂが設けられる。なお、符号１１０で示されるものは、一方のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ａ）１１１ａが動作異常を起こしたことを検知するためのウォッチドッグタイマ回路（ＷＤＴ回路）１１０である。
【００５７】
ＩＯ電源電圧監視回路１５は、先に説明したように、ＩＯ電源電圧が規定範囲を外れたかどうかを監視する機能を有する。この監視回路の診断は、一方のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ａ）１１１ａから出力されるＩＯ電圧監視回路診断信号Ｓ３によって実行される。ＩＯ電源電圧監視回路１５が規定値を外れたことを検出すると、ＩＯ電源電圧監視回路１５からはＩＯ電圧範囲異常信号Ｓ４が出力される。このＩＯ電圧範囲異常信号Ｓ４を受けて、ＩＯ電源ライン遮断回路１６が遮断動作を行う。
【００５８】
ウォッチドッグタイマ回路（ＷＤＴ回路）１１０がタイムアップすると、ＷＤＴタイムアップ信号Ｓ５が出力される。すると、このＷＤＴタイムアップ信号Ｓ５を受けて、ＩＯ電源ライン遮断回路１６が遮断動作を行う。
【００５９】
電圧監視回路１１４ａ，１１４ｂが電圧Ｖｃｃの異常を検出し、双方のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ａ，Ｂ）１１１ａ，１１１ｂに対してリセット信号が供給されると、一方のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ａ）１１１ａから出力されるＩＯ電源遮断信号Ｓ６がアクティブとなり、これを受けてＩＯ電源ライン遮断回路１６が遮断動作を行う。
【００６０】
なお、ＩＯ電源遮断信号Ｓ６はその他様々な異常に対応するものであり、２台のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ Ａ，Ｂ）１１１ａ，１１１ｂ間でのクロスコミュニケーションで異常が発見されたような場合にも、このＩＯ電源遮断信号Ｓ６が出力されて、ＩＯ電源ライン遮断回路１６が遮断動作を行う。そして、このＩＯ電源ライン遮断回路１６が遮断動作を行うと、全てのＩＯユニットに対するＩＯ用電源が一括して断たれることとなる。
【００６１】
次に、本発明のセーフティＩＯユニットの詳細構成図が図３に示されている。同図に示されるように、この詳細構成図には、内部回路２１と、内部回路用電源ブロック２２と、電圧監視回路２３と、ＩＯ電源ライン遮断回路２４と、ＩＯ回路２とが含まれている。
【００６２】
内部回路用電源ブロック２２は、ＣＰＵユニット内のものとほぼ同様であって、ユニット内配電幹線Ｌ１ｎから給電されて動作し、内部回路用電源電圧（＋Ｖ）を内部回路２１の動作電圧（Ｖｃｃ）に変換すると共に安定化する。先に説明したように、＋Ｖとしては＋２４Ｖ、Ｖｃｃとしては＋５Ｖを挙げることができる。
【００６３】
電圧監視回路２３は、内部回路用電源ブロック２２で生成された電圧Ｖｃｃを監視し、これが規定範囲を外れたかどうかを検出する機能を有する。この監視回路の診断は、内部回路２１から出力される内部電源監視回路診断信号Ｓ２６により実行される。電圧監視回路２３が内部電圧の異常を検出すると、電圧監視回路２３から内部電圧範囲異常信号Ｓ２５が出力され、これを受けてＩＯ電源ライン遮断回路２４が遮断動作を行う。
【００６４】
ＣＰＵユニットの場合と同様にして、内部回路２１からはＩＯ電源遮断信号Ｓ２４及びＷＤＴタイムアップ信号Ｓ２３が出力され、これらを受けてＩＯ電源ライン遮断回路２４が遮断動作を行う。
【００６５】
また、ＩＯ電源ライン遮断回路２４にはモニタ機能も備えられており、こうしてモニタされたＩＯ電源電圧はＩＯ電源モニタ信号Ｓ２２として内部回路２１へと取り込まれる。また、入力ロジック信号や出力ロジック信号に相当するＩＯ信号Ｓ２１は、内部回路２１とＩＯ回路２５との間でやり取りされる。なお、符号Ｌ２１はユニット内配電幹線、Ｌ２１′はユニット内配電肢線である。
【００６６】
次に、ＩＯ電源ライン関連回路の構成図が図４に示されている。このＩＯ電源ライン関連回路は、図３に示されるＩＯ電源ライン遮断回路２４として使用することができる。
【００６７】
図４に示されるＩＯ電源ライン関連回路は、内部回路２１からの制御で自己診断が可能に構成されている。すなわち、この回路は、ウィンドウコンパレータ（上下限電圧監視）３１と、遮断回路３２と、電圧モニタ回路３３とを主体として構成される。
【００６８】
ウィンドウコンパレータ３１は、抵抗ラダーＲ１、Ｒ２，Ｒ３で生成される下限電圧検出のための分圧値Ｖｕｖと上限電圧検出のための分圧値Ｖｏｖとを、抵抗Ｒ４とツェナーダイオードＤ２とで生成された基準電圧Ｖａと比較する。ＩＯ電源電圧が上昇または下降すると、その分圧値であるＶｕｖ及びＶｏｖが変動する。これにより、常時は、ＩＯ電源電圧が規定範囲に収まっているか否かを監視することができる。ウィンドウコンパレータ３１の出力が“Ｈ”となると、トランジスタＴｒ２がオンして、遮断回路３２を構成するトランジスタＴｒ１がオフされて、遮断動作が実現される。このとき、遮断回路３２の２次側電圧は、電圧モニタ回路３３を介してマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）へと取り込まれ、電圧監視が可能となる。
【００６９】
なお、この遮断回路３２は、マイクロプロセッサＭＰＵからの信号、ウォッチドッグタイマ回路からの信号によっても遮断動作を行わせることができる。
【００７０】
一方、ウィンドウコンパレータ３１の入力側に設けられた分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の接続点の電位は、２つのドライブ回路によって各別にプルダウンすることができる。すなわち、第１のドライブ回路はトランジスタＴｒ３と抵抗Ｒ５，Ｒ７で構成される。第２のドライブ回路は、トランジスタＴｒ４と抵抗Ｒ６，Ｒ８により構成される。
【００７１】
そして、それらトランジスタＴｒ３，４のベースにマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）からのＩＯ電圧監視回路診断信号を供給すれば、ＩＯ電源が規定範囲外となった状態を模擬的に作り出すことができ、これによりウィンドウコンパレータ３１を強制的に作動させて、遮断回路３２を遮断動作させ、これが電圧モニタ回路３３を介してＭＰＵ側でモニタされることにより、ウィンドウコンパレータ３１から遮断回路３２へと至る回路が正常に動作するか否かを強制的に診断することができる。
【００７２】
次に、以上説明した各種ハードウェアの構成を前提として、セーフティＣＰＵユニットの一連の動作処理を図５のフローチャートを参照しながら説明する。
【００７３】
同図において電源投入により処理が開始されると、まず初期処理（ステップ５０１）が実行されて、ハードウェアの初期化、ハードウェア自己診断（ＩＯ電源遮断回路診断を含む）、設定情報の読み出しなどが実行される。
【００７４】
続いて、システム処理（ステップ５０２）が実行されると、公知の手法により、ＭＰＵ間同期処理、ハードウェア自己診断（ＩＯ電源遮断回路診断を含む）が実行される。
【００７５】
続いてリモートＩＯ通信処理（ステップ５０３）が実行されると、ネットワークを介してこのセーフティＰＬＣに接続された図示しないセーフティ・リモートＩＯターミナルとの間で、入出力データのやり取りを行うなどの通信処理が実行される。
【００７６】
続いて、ローカルＩＯ通信処理（ステップ５０４）が実行されると、ＩＯユニットに対するＩＯデータのリフレッシュ、ＩＯユニットのステータス情報の読み出し、ＣＰＵユニットのステータス情報（ＩＯ遮断回路の診断完了通知を含む）、あるいはコマンドを送信する処理などが実行される。
【００７７】
続いて、ユーザアプリケーション演算処理（ステップ５０５）が実行されると、ユーザが適宜ラダー図言語などを用いて作成したユーザアプリケーションの演算処理が実行される。以後、ＵＳＢ通信サービス（ステップ５０６）を経た後、以上の処理（ステップ５０１〜５０６）が繰り返し実行される。
【００７８】
次に、セーフティＩＯユニットの一連の動作を図６のフローチャートを参照して説明する。電源投入などにより処理が開始されると、まず初期処理（ステップ６０１）が実行され、ハードウェアの初期化、ハードウェア自己診断（ＩＯ電源遮断回路診断を含む）、設定情報の読み出し処理などが実行される。
【００７９】
続いて、システム処理（ステップ６０２）が実行されると、公知の手法によって、ＭＰＵ間同期処理、ハードウェア自己診断（ＩＯ電源遮断回路診断を含む）が実行される。
【００８０】
続いて、ローカルＩＯ通信処理（ステップ６０３）が実行されると、入力情報をＣＰＵユニットへ送信する処理、出力情報をＣＰＵユニットから受信する処理、ＩＯユニットのステータス情報をＣＰＵユニットへ送信する処理、ＣＰＵユニットのステータス情報（ＩＯ遮断回路の診断完了通知を含む）／コマンドを受信する処理などが実行される。
【００８１】
続く、ＩＯリフレッシュ処理（ステップ６０４）においては、内部回路とＩＯ回路２５との間においてＩＯデータのやり取りを行う。以上一連の動作（ステップ６０１〜６０４）が繰り返し実行される。
【００８２】
次に、セーフティＣＰＵユニット側のＩＯ電源ライン診断処理の詳細を図７のフローチャートを参照して説明する。
【００８３】
同図において処理が開始されると、まず、ＩＯ電源がＯＮ状態にあるか否かの判定が行われる（ステップ７０１）。ここでＩＯ電源がＯＮ状態でなければ（ステップ７０１ＮＯ）、診断完了フラグはＯＦＦ状態に設定される（ステップ７０９）。一方、ＩＯ電源がＯＮ状態であれば（ステップ７０１ＹＥＳ）、続いて、診断完了フラグの状態が参照される（ステップ７０２）。ここで、診断完了フラグがＯＦＦ状態でなければ（ステップ７０２ＮＯ）、以下のステップはスキップして処理は終了する。これに対して、診断完了フラグがＯＦＦ状態であれば（ステップ７０２ＹＥＳ）、診断処理が開始される。
【００８４】
診断処理が開始されると、まず、図４に示されるように、ＩＯ電源遮断信号を与えることによって、遮断回路３２を遮断動作させ、その状態において電圧モニタ回路３３を介してＩＯ電源がオフされたかどうかの判定を行う（ステップ７０４）。
【００８５】
このとき、遮断回路３２を遮断動作させたにも拘わらず、電圧モニタ回路３３を介して、ＩＯ電源のＯＦＦ状態が検知されない場合は（ステップ７０４ＮＯ）、直ちにステップ７０９へ移行して、ＩＯ電源遮断処理、ＩＯユニットへの安全出力をオフにする処理、図示しないＬＥＤに異常表示を行う処理、メモリに異常状態を登録する処理を実行して処理を終了する。
【００８６】
一方、遮断回路３２を遮断動作させた結果、ＩＯ電源のＯＦＦ状態が検知された場合には（ステップ７０４ＹＥＳ）、今度は、後に詳細に説明する、ＩＯ電源電圧監視回路診断処理へと移行する（ステップ７０５）。
【００８７】
ここで、ＩＯ電源電圧監視回路診断処理において後に説明する異常を検知したならば、ステップ７０９へと移行して、先に説明した異常処理を実行する。
【００８８】
一方、ＩＯ電源電圧監視回路診断処理が正常に完了したならば、診断完了フラグをＯＮ状態とした後（ステップ７０６）、スライスＩＯ（ＩＯユニット）への診断完了通知フラグをＯＮ状態として（ステップ７０７）処理を終了する。
【００８９】
図８には、ＩＯ電源電圧監視回路診断処理の詳細フローチャートが示されている。図７のステップ７０４においてＩＯ電源ＯＮが検知されると、同図の処理が開始される。
【００９０】
同図の処理が開始されると、先ずはじめに模擬的にＩＯ電圧異常（上限）が発生する（ステップ８０１）。次いで、ＩＯ電源ＯＦＦが検知されたことを条件として模擬ＩＯ電圧異常（上限）停止処理が行われ（ステップ８０２ＹＥＳ，ステップ８０３）、更に、ＩＯ電源ＯＮが検知されたことを条件として模擬的にＩＯ電圧異常（下限）発生処理が行われ（ステップ８０４ＹＥＳ，ステップ８０５）、次いで、ＩＯ電源ＯＦＦが検知されたことを条件として模擬ＩＯ電圧異常（下限）停止処理が行われ（ステップ８０６ＹＥＳ，ステップ８０７）、更に、ＩＯ電源ＯＮが検知されたことを条件として、診断完了フラグがＯＮとなる（ステップ８０８ＹＥＳ，図７ステップ７０６参照）。
【００９１】
なお、同図に示す処理において、ステップ８０２またはステップ８０６でＩＯ電源ＯＦＦが検知されなかったとき（ステップ８０２ＮＯ，ステップ８０６ＮＯ）、若しくは、ステップ８０４またはステップ８０８でＩＯ電源ＯＮが検知されなかったときは（ステップ８０４ＮＯ，ステップ８０８ＮＯ）、ＩＯ電源遮断等の処理に移行する（図７ステップ７０９参照）。
【００９２】
以上説明したＩＯ電源ライン診断処理によれば、ＩＯ電源電圧監視回路１５を介してＩＯ電源ＯＮ状態が検出され、かつ診断完了フラグがＯＦＦ状態の場合に限り、換言すれば、ＩＯ電源が投入されるたびに、ＩＯ電源ライン診断処理が実行されるから、従前のように、内部回路用電源の投入直後のイニシャル状態に限り診断処理を行う場合に較べ、ＩＯ電源ラインの状態を高頻度に診断することができ、ＣＰＵユニットの動作信頼性を向上させることができる。
【００９３】
次に、セーフティＩＯユニット側のＩＯ電源ライン診断処理の詳細を図９を参照して説明する。同図において処理が開始されると、ＣＰＵユニットの場合と同様にして、ＩＯ電源がオン状態にあるか否かの判定が行われる（ステップ９０１）。ここで、ＩＯ電源がＯＮ状態でないと判定されると（ステップ９０１ＮＯ）、診断完了フラグはＯＦＦ状態とされると共に、ＣＰＵユニットの診断完了フラグについてもＯＦＦ状態に設定される。
【００９４】
一方、ＩＯ電源がＯＮ状態であると判定されると（ステップ９０１ＹＥＳ）、続いて、診断完了フラグがＯＦＦ状態であるか否かの判定が行われる。ここで、診断完了フラグがＯＦＦ状態でないと判定されると（ステップ９０２ＮＯ）、以下の処理はスキップして直ちに処理は終了する。
【００９５】
一方、診断完了フラグがＯＦＦ状態と判定されると（ステップ９０２ＹＥＳ）、続いて、ＣＰＵユニット診断完了フラグがＯＮ状態であるか否かの判定が行われる（ステップ９０３）。ここで、ＣＰＵユニット診断完了フラグがＯＮ状態でなければ（ステップ９０３ＮＯ）、同様にして以下の処理はスキップされ、直ちに処理は終了する。
【００９６】
これに対して、診断完了フラグがＯＦＦ状態であって（ステップ９０２ＹＥＳ）、しかもＣＰＵユニット診断完了フラグがＯＮ状態であれば（ステップ９０３ＹＥＳ）、初めて、ＩＯ電源ラインの診断処理が開始される。
【００９７】
診断処理の最初では、まず、ＩＯ電源遮断信号により遮断回路３２を強制的に遮断状態とすることによって、ＩＯ電源ラインをオフ状態とし（ステップ９０４）、その状態において、電圧モニタ回路３３を介してＩＯ電源ＯＦＦ状態が検知されるかどうかの判定を行う（ステップ９０５）。ここで、ＩＯ電源ＯＦＦが検知されない場合には（ステップ９０５ＮＯ）、直ちにステップ９１１へと移行して、ＩＯ電源遮断処理、安全出力をＯＦＦとする処理、ＬＥＤに異常表示を行う処理、ＣＰＵユニットへ異常通知を行う処理を実行する。
【００９８】
これに対して、遮断回路３２を強制的に遮断状態とした結果、電圧モニタ回路３３を介して、ＩＯ電源ＯＦＦ状態が検知された場合には（ステップ９０５ＹＥＳ）、今度は、ＩＯ電源遮断信号により遮断回路３２を投入状態として、ＩＯ電源ラインをＯＮ状態とし（ステップ９０６）、その状態において、電圧モニタ回路３３を介して、ＩＯ電源ＯＮ状態が検知されるかどうかの判定を行う（ステップ９０７）。
【００９９】
ここで、遮断回路３２が投入状態であるにも拘わらず、電圧モニタ回路３３を介して、ＩＯ電源ＯＮ状態が検知されない場合には（ステップ９０７ＮＯ）、ステップ８１１へと移行して、先と同様に異常処理を実行する。
【０１００】
これに対して、ＩＯ電源ＯＮ状態が検知された場合には（ステップ９０７ＹＥＳ）、診断完了フラグをＯＮ状態とし（ステップ９０８）、ＣＰＵへ診断完了通知を行った後（ステップ９０９）、処理を終了する。
【０１０１】
上述の処理によれば、ＣＰＵユニットの場合と同様にして、ＩＯ電源が投入されるたびに診断処理が行われるから、従前のマイクロプロセッサ起動直後にのみイニシャライズ処理をして行われる場合に較べて、ＩＯ電源ライン診断処理の頻度が高まり、ＩＯユニット側の信頼性を向上させることができる。
【０１０２】
しかも、図７乃至図９のフローチャートを参照して明らかなように、ＣＰＵユニットとＩＯユニットとの間では、一方で診断処理が完了しない限り、他方では診断処理が開始されないというユニット間同期をとっているため、特に、ＩＯユニット側において診断処理のための遮断回路の断続が行われているときに、ＣＰＵユニットの側においても同様な遮断回路の断続が行われる結果、両者が競合して誤診断を来す虞れを確実に防止することができる。
【０１０３】
なお、ＣＰＵユニットとＩＯユニットとの間において診断タイミングにずれを持たせるための手段としては、このようなフラグを介する同期処理に限られるものではなく、その他一定の基準タイミングに同期して異なるタイマ時間で時間差を設けるなど種々の工夫を採用することができることは勿論である。
【０１０４】
以上詳細に説明したように、この実施形態の構成によれば、各ＩＯユニット２，２の側にはＩＯ電源供給のための端子（受電端）を設ける必要がないため、ＩＯユニットが扱う入出力点数を減少させた結果、ＩＯユニットの台数が増加したとしても、それに伴って電源配線本数が増加することがなくなり、この種のセーフティ・コントローラの対システム柔軟性を向上させると共に、コンパクト化を実現して、その使い勝手を格段に向上させることができる。
【０１０５】
また、この実施形態によれば、電源ライン監視のための機能をＣＰＵユニット１側に集約させることによって、各ＩＯユニット側における電源監視のためのハードウェアを減少させて、その面からもＩＯユニット側の小型化を実現することができる。
【０１０６】
また、この実施形態によれば、ＩＯ電源遮断回路それ自体も自己診断可能としたため、信頼性を向上させることができることは勿論のこと、この自己診断処理については、ＣＰＵユニット側とＩＯユニット側とで時間をずらせて行うようにしているため、両者が競合して誤判断を起こす虞れも未然に防止することができる。
【０１０７】
さらに、この実施形態によれば、ＣＰＵユニット並びに各ＩＯユニットのそれぞれの中にＩＯ電源遮断回路を設けると共に、これらをそれらユニット内の異常判定結果に応じて適宜に遮断させることにより、必要に応じて、ユニット一括遮断、ユニット別遮断、各チャネル別遮断といった様々な選択肢を提供することができ、使い勝手を向上することができる。
【０１０８】
尚、以上に説明したセーフティ・コントローラは、セーフティ制御システムに適用することが可能である。この種のセーフティ制御システムは、セーフティコントローラ、セーフティＩＯターミナルを含み、切削機械や切断機械やアーム付き製造機ロボット等とともに使用される。セーフティコントローラは、一般的なプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）に類似するロジック演算機能、入出力制御機能に加えて、安全面の自己診断機能を内蔵させることにより、その制御において高度な安全性および信頼性を確保したものである。セーフティコントローラは、自己診断結果により異常を検出した場合には、自己の制御が危険につながらないように、強制的に安全な制御を行なうような機能（フェールセーフ機能）を備えている。セーフティＩＯターミナルにおいても、自己診断機能を有していて、自己診断結果により異常を検出した場合には自己の制御が危険につながらない制御をするといった、フェールセーフ機能を備えている。それにより、セーフティ制御システムは、製造機ロボット等の動作が危険につながらないようにしている。
【０１０９】
ここに言う安全とは、より具体的には、規格化されている安全基準を含む意味である。安全規格には、例えばＩＥＣ６１５０８やＥＮ規格などがある。ＩＥＣ６１５０８（プログラム可能な電子システムの機能安全に関する国際電気標準委員会）では、時間あたりの危険故障確率を（失敗確率：Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｆａｉｌｕｒｅ ｐｅｒ Ｈｏｕｒ）を定義し、この確率によってＳＩＬのレベル（Ｓａｆｅｔｙ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｌｅｖｅｌ）を４段階に分類している。また、ＥＮ規格では、機械のリスクの大きさを評価し、リスク低減策を講じるように義務づけされていて、ＥＮ９５４−１では５つの安全カテゴリにて規定されている。この明細書でいうセーフティコントローラ、セーフティＩＯターミナル、セーフティ制御システム等は、このような安全基準のいずれかに対応したものである。
【０１１０】
なお、セーフティ制御システムは「安全制御システム」と称されることもあり、セーフティコントローラは「安全コントローラ」や「安全制御装置」と称されることもある。セーフティＩＯターミナルは「セーフティスレーブ局」や「セーフティスレーブユニット」、単に「セーフティスレーブ」と称されることもあり、セーフティを「安全」と置き換えて称されることもある。
【０１１１】
従来より、セーフティコントローラとセーフティＩＯターミナルとをネットワークで結んでなるセーフティ制御システムが知られている。セーフティコントローラは、セーフティＩＯターミナルに対してネットワーク通信する通信マスタ機能を備えている。セーフティコントローラが複数のユニット筐体（例えば、電源ユニット、ＣＰＵユニット、ＩＯユニット、通信ユニット等）を結合させてなるビルディングブロックタイプである場合には、通信マスタユニットにその通信マスタ機能が内蔵される。その通信マスタユニットは「セーフティマスタ局」、「セーフティマスタユニット」や「セーフティマスタ」と称されることもあり、セーフティを「安全」と置き換えて称されることもある。
【０１１２】
セーフティＩＯターミナルは、セーフティコントローラの通信マスタ機能との間でネットワーク通信機能、つまり、通信スレーブ機能を備えている。セーフティＩＯターミナルは接続端子を備えていて、その接続端子に、オンオフ信号を出すスイッチ等の入力機器と、制御信号の出力先となる出力機器との少なくとも一方が接続されている。入力機器の例は、非常停止スイッチＳＷ、ライトカーテン、ドアスイッチ、２ハンドスイッチなどである。出力機器の例は、セーフティリレーやコンタクタである。これらの入力機器または出力機器も安全規格に対応している。セーフティＩＯターミナルは、接続された安全用途機器から入力した信号に基づいて制御データを生成し、生成した制御データをセーフティコントローラへネットワーク通信する。
【０１１３】
セーフティコントローラがビルディングブロックタイプのものであれば、各ユニットは、共通内部バスに接続され、セーフティコントローラ全体の制御を司るＣＰＵユニットとの間でバス通信をし、データをやり取りする。連結されたＩＯユニットも接続端子を備えていて、その接続端子に、安全用途の入力機器または安全用途の出力機器が接続されている。そして、セーフティコントローラは、通信マスタユニットを介してセーフティＩＯターミナルからネットワーク通信により入力した入力機器の入力信号、または連結されたＩＯユニットに接続された入力機器の入力信号を入力し、予め記憶されたロジックプログラムによってその入力信号のオンオフを論理演算する。その演算結果に基づく出力信号を、通信マスタユニットを介してネットワーク通信によりセーフティＩＯターミナルへ出力するか、または連結されたＩＯユニットへ出力をする。ＩＯユニット及びセーフティＩＯターミナルは、その出力信号を出力機器へ出力する。この一連の動作を繰り返し実行することにより、セーフティコントローラにより製造機ロボットを含むシステム全体が制御される。
【０１１４】
なお、セーフティコントローラとセーフティＩＯターミナルとの間の通信サイクルは、セーフティコントローラの繰り返し実行のサイクルと同期していてもよいし、非同期でもよい。また、セーフティコントローラあるいはＣＰＵユニットにおけるロジック演算処理の対象となるロジックプログラムは、プログラマーにより予め作成される。作成する際のプログラミング記述については、例えば、ラダー表記、ニーモニック表記、ファンクションブロック表記であってもよい。プログラミング言語でいうと、インタプリタ型言語、スクリプト言語、アセンブリ言語、高級言語、Ｊａｖａ（登録商標）言語と呼ばれるものであってもよい。このようなプログラミング言語で書かれたソースコードを、アセンブルやコンパイルなどの処理を行ってＣＰＵに実行させる。
【０１１５】
また、セーフティＩＯターミナルに接続された出力機器であるところのセーフティリレーやコンタクタは、製造機ロボットや加工機械、切断機械等につながれていて、リレーやコンタクタの接点がオン中は製造機ロボット等が動作し、接点がオフ中は製造機ロボット等が停止するようになっている。よって、セーフティコントローラは、出力機器をオンオフ制御することで、最終的な制御対象の操作ロボット等の動作停止に関する制御をする。具体的な例をいうと、セーフティコントローラは、非常停止スイッチＳＷが正常に操作されたことをセーフティＩＯターミナルから通信にて入力すると、制御対象が危険な動作をしないように出力機器（リレーやコンタクタ）をオフするか、安全側の状態に強制制御し、直ちに必要な安全処置を採る。セーフティコントローラは、非常停止スイッチＳＷまたは他の入力機器が異常有りの診断結果を入力すると、非常停止スイッチＳＷの操作有無または入力機器のオンオフ状態にかかわらずに、制御対象が危険な動作をしないようにその動作を停止するよう出力機器をオフするか、安全側の状態に強制制御し、直ちに必要な安全処置を採る。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
この発明によれば、設備に必要な制御点数に対して無駄のないＩＯ構成を実現するために、またシステム変更や追加に対しても無駄なく簡単に対応できるように、ＩＯユニット自体を小型化（スリム／スライス化）および小点数化した場合において、電源配線本数の増加によって、配線コスト増や制御盤の大型化を招来することがないようにしたセーフティ・コントローラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明のセーフティＰＬＣの構成図である。
【図２】本発明のセーフティＣＰＵユニットの構成図である。
【図３】本発明のセーフティＩＯユニットの構成図である。
【図４】ＩＯ電源ライン関連回路の構成図である。
【図５】セーフティＣＰＵユニットの一連の動作処理を示すフローチャートである。
【図６】セーフティＩＯユニットの一連の動作を示すフローチャートである。
【図７】セーフティＣＰＵユニット側のＩＯ電源ライン診断処理を示すフローチャートである。
【図８】ＩＯ電源電圧監視回路診断処理の詳細フローチャートである。
【図９】セーフティＩＯユニット側のＩＯ電源ライン診断処理を示すフローチャートである。
【図１０】従来のセーフティＰＬＣの構成図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１ ＣＰＵユニット
２ ＩＯユニット
２ａ 入力ユニット
２ｂ 出力ユニット
３ 内部回路用電源
４ ＩＯ用電源
１１，２１・・・ 内部回路
１５ 電圧監視回路
１６ ＩＯ電源ライン遮断回路
２４ ＩＯ電源ライン遮断回路
２５ａ 入力回路
２５ｂ 出力回路
２６ 電源供給回路
Ｌ１０，Ｌ１１，Ｌ１２・・・ 内部回路用電源に関するユニット内配電幹線
Ｌ２０，Ｌ２１，Ｌ２２・・・ ＩＯ用電源に関するユニット内配電幹線
Ｌ２１′，Ｌ２２′・・・ 配電肢線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１台のＩＯ統括ユニットに対して、ＩＯユニットを任意台数接続可能なビルディング・ブロック型のセーフティ・コントローラであって、
ＩＯ統括ユニットには、
外部のＩＯ電源から電力を受電するためのＩＯ電源の受電端と、
ＩＯ電源の受電端から受電された電力を、ＩＯ統括ユニット内を経由したのち、ＩＯユニット列の側へと配電するためのＩＯ電源の配電端とが設けられ、
ＩＯユニット列の側には、
その始端がＩＯ統括ユニットの配電端に接続され、かつＩＯユニット列に沿って延在されるＩＯ電源の配電幹線と、
ＩＯ電源の配電幹線から各ＩＯユニット内のＩＯ回路のそれぞれへと電力を給電するためのＩＯ電源の配電肢線とが設けられ、さらに
ＩＯ統括ユニット内における配電端の手前、並びに、各ＩＯユニット内の配電肢線のそれぞれにはＩＯ電源遮断手段が介在されており、
それにより、各ＩＯユニット内のＩＯ回路への給電を、ＩＯ統括ユニット、配電幹線、配電肢線を経由して行ない、かつ配電幹線単位及び配電肢線単位での給電制御を可能とした、ことを特徴とするセーフティ・コントローラ。
【請求項２】
ＩＯ統括ユニット内には、ＩＯ電源電圧を監視すると共に、それが規定値を超えたときに、配電端手前に介在されるＩＯ電源遮断手段を作動させて配電幹線への給電を遮断させる電圧監視手段が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のセーフティ・コントローラ。
【請求項３】
ＩＯ統括ユニット及び各ＩＯユニットのそれぞれには、当該ユニット内に介在されたＩＯ電源遮断手段を試験的にオンオフ動作させてそれが正常に作動するか否かを診断する動作診断手段が設けられ、かつＩＯ統括ユニット側での診断動作と各ＩＯユニット側での診断動作とは時間をずらせて行われる、ことを特徴とする請求項１に記載のセーフティ・コントローラ。
【請求項４】
ＩＯ統括ユニットに設けられたＩＯ電源遮断手段は、当該ユニットに給電されるＩＯ電源用の電源電圧が規定範囲外となったとき、当該ユニットの内部回路用の電源電圧が規定範囲外となったとき、当該ユニットの内部回路を構成するマイクロプロセッサがハードウェア異常を検知したとき、又は当該ユニットの内部回路を構成するマイクロプロセッサのウォッチドッグタイマがタイムアップしたとき、のいずれかにおいて遮断動作するように仕組まれている、ことを特徴とする請求項１に記載のセーフティ・コントローラ。
【請求項５】
各ＩＯユニットのそれぞれに設けられたＩＯ電源遮断手段は、当該ユニットに給電されるＩＯ電源用の電源電圧が規定範囲外となったとき、当該ユニットの内部回路用の電源電圧が規定範囲外となったとき、ＩＯ統括ユニットとの間において通信異常が発生したとき、当該ユニットの内部回路を構成するマイクロプロセッサがハードウェア異常を検知したとき、又は当該ユニットの内部回路を構成するマイクロプロセッサのウォッチドッグタイマがタイムアップしたとき、のいずれかにおいて遮断動作するように仕組まれている、ことを特徴とする請求項１に記載のセーフティ・コントローラ。
【請求項１】
１台のＩＯ統括ユニットに対して、ＩＯユニットを任意台数接続可能なビルディング・ブロック型のセーフティ・コントローラであって、
ＩＯ統括ユニットには、
外部のＩＯ電源から電力を受電するためのＩＯ電源の受電端と、
ＩＯ電源の受電端から受電された電力を、ＩＯ統括ユニット内を経由したのち、ＩＯユニット列の側へと配電するためのＩＯ電源の配電端とが設けられ、
ＩＯユニット列の側には、
その始端がＩＯ統括ユニットの配電端に接続され、かつＩＯユニット列に沿って延在されるＩＯ電源の配電幹線と、
ＩＯ電源の配電幹線から各ＩＯユニット内のＩＯ回路のそれぞれへと電力を給電するためのＩＯ電源の配電肢線とが設けられ、さらに
ＩＯ統括ユニット内における配電端の手前、並びに、各ＩＯユニット内の配電肢線のそれぞれにはＩＯ電源遮断手段が介在されており、
それにより、各ＩＯユニット内のＩＯ回路への給電を、ＩＯ統括ユニット、配電幹線、配電肢線を経由して行ない、かつ配電幹線単位及び配電肢線単位での給電制御を可能とした、ことを特徴とするセーフティ・コントローラ。
【請求項２】
ＩＯ統括ユニット内には、ＩＯ電源電圧を監視すると共に、それが規定値を超えたときに、配電端手前に介在されるＩＯ電源遮断手段を作動させて配電幹線への給電を遮断させる電圧監視手段が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のセーフティ・コントローラ。
【請求項３】
ＩＯ統括ユニット及び各ＩＯユニットのそれぞれには、当該ユニット内に介在されたＩＯ電源遮断手段を試験的にオンオフ動作させてそれが正常に作動するか否かを診断する動作診断手段が設けられ、かつＩＯ統括ユニット側での診断動作と各ＩＯユニット側での診断動作とは時間をずらせて行われる、ことを特徴とする請求項１に記載のセーフティ・コントローラ。
【請求項４】
ＩＯ統括ユニットに設けられたＩＯ電源遮断手段は、当該ユニットに給電されるＩＯ電源用の電源電圧が規定範囲外となったとき、当該ユニットの内部回路用の電源電圧が規定範囲外となったとき、当該ユニットの内部回路を構成するマイクロプロセッサがハードウェア異常を検知したとき、又は当該ユニットの内部回路を構成するマイクロプロセッサのウォッチドッグタイマがタイムアップしたとき、のいずれかにおいて遮断動作するように仕組まれている、ことを特徴とする請求項１に記載のセーフティ・コントローラ。
【請求項５】
各ＩＯユニットのそれぞれに設けられたＩＯ電源遮断手段は、当該ユニットに給電されるＩＯ電源用の電源電圧が規定範囲外となったとき、当該ユニットの内部回路用の電源電圧が規定範囲外となったとき、ＩＯ統括ユニットとの間において通信異常が発生したとき、当該ユニットの内部回路を構成するマイクロプロセッサがハードウェア異常を検知したとき、又は当該ユニットの内部回路を構成するマイクロプロセッサのウォッチドッグタイマがタイムアップしたとき、のいずれかにおいて遮断動作するように仕組まれている、ことを特徴とする請求項１に記載のセーフティ・コントローラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−３１０６９３（Ｐ２００７−３１０６９３Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３９７８４（Ｐ２００６−１３９７８４）
【出願日】平成１８年５月１９日（２００６．５．１９）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１９日（２００６．５．１９）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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