自動設備を制御するための安全制御装置および方法
【課題】診断レポートの提供時にプロセス状態自体およびこのプロセス状態と関連するシステム状態を同時に報告する。
【解決手段】複数のセンサーからの複数の制御入力信号が供給される制御部２７６と、複数のプロセス診断入力信号が供給され、制御対象の設備の複数のプロセス状態のいずれが第１の規定時間に現れるかの判定の基準として前記複数のプロセス診断入力信号を解釈するように構成されたプロセス診断評価部３１８と、複数のシステム診断入力信号が供給され、前記安全制御装置の複数のシステム状態のいずれが第２の規定時間に現れるかの判定の基準として前記複数のシステム診断入力信号を解釈するように構成されたシステム診断評価部３２４と、複数の判定プロセス状態および前記複数の判定システム状態に対して複数の診断レポートを提供するように構成され、少なくとも１つの判定プロセス状態に対して、当該プロセス状態および当該複数の判定システム状態のうちの当該プロセス状態と関連する複数の関連システム状態に基づいて診断レポートが提供される診断レポート部９４０とを備える。
【解決手段】複数のセンサーからの複数の制御入力信号が供給される制御部２７６と、複数のプロセス診断入力信号が供給され、制御対象の設備の複数のプロセス状態のいずれが第１の規定時間に現れるかの判定の基準として前記複数のプロセス診断入力信号を解釈するように構成されたプロセス診断評価部３１８と、複数のシステム診断入力信号が供給され、前記安全制御装置の複数のシステム状態のいずれが第２の規定時間に現れるかの判定の基準として前記複数のシステム診断入力信号を解釈するように構成されたシステム診断評価部３２４と、複数の判定プロセス状態および前記複数の判定システム状態に対して複数の診断レポートを提供するように構成され、少なくとも１つの判定プロセス状態に対して、当該プロセス状態および当該複数の判定システム状態のうちの当該プロセス状態と関連する複数の関連システム状態に基づいて診断レポートが提供される診断レポート部９４０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のハードウェアコンポーネントを有する自動設備を制御するための安全制御装置であって、複数の各ハードウェアコンポーネントが少なくとも１つのセンサーおよび／または少なくとも１つのアクチュエータを備えた安全制御装置に関する。また、本発明は、複数のハードウェアコンポーネントを有する自動設備を制御するための方法であって、複数の各ハードウェアコンポーネントが少なくとも１つのセンサーおよび／または少なくとも１つのアクチュエータを備えた方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述のような安全制御装置および方法は、様々な形態として従来知られている。
「安全制御装置」は、センサーからの入力信号を受信して、論理的組み合わせおよび場合によっては別の信号またはデータ処理工程により出力信号を生成する装置である。出力信号はアクチュエータに供給でき、これにより、入力信号に基づく環境中で所望の動作または反応を起こすことができる。
【０００３】
この種の安全制御装置は、非常停止用押しボタン、両手操作装置、安全扉、またはライトグリッドを監視する機械の安全性の分野に適用することができる。前述のようなセンサーは、作動中に人間または有形財に対して危険を及ぼす機械の保護等に使用する。
安全扉が開かれたり、または非常停止用押しボタンが操作されたりすると、個別の信号が生成され、入力信号として安全制御装置に供給される。安全制御装置は、これに応答して、アクチュエータ等により危険を及ぼしている機械の部位を遮断する。
【０００４】
安全制御装置の特徴は、「一般的」な制御装置とは対照的に、内部または接続された装置に異常が発生した場合でも、危険を及ぼしている設備または機械の安全状態を常に確保する点である。したがって、安全制御装置には、それ自体のフェイルセーフの観点から極めて高い要求が課せられており、開発および製造が大幅に複雑化してしまう。
安全制御装置は通常、使用前に専門職協会またはドイツのＴＵＶに相当する所轄官庁の特別承認を得る必要がある。この場合、安全制御装置は、たとえば欧州規格ＥＮ９５４−１またはこれに相当するＩＥＣ６１５０８もしくはＥＮ ＩＳＯ１３８４９−１等の規格に規定された所定の安全規格を遵守する必要がある。したがって以下では、安全制御装置が少なくとも前述の欧州規格ＥＮ９５４−１の安全カテゴリ３に準拠した構成または装置を意味するものとする。
【０００５】
プログラム可能な安全制御装置であれば、ユーザーは、通常ユーザープログラムと呼ばれるソフトウェアを用いることにより、必要に応じて論理的組み合わせおよび場合によっては別の信号またはデータ処理工程を個別に定義することができる。この結果、様々な安全コンポーネント間の規定のハードウェア配線により論理的組み合わせが確立された初期のソリューションに比べて、柔軟性は大幅に高くなる。一例として、ユーザープログラムは、市販のパソコン（ＰＣ）および然るべき構成のソフトウェアプログラムを用いて記述可能である。
【０００６】
安全制御装置で実行されるユーザープログラムは、安全制御装置が制御する設備上で動作するプロセスを定義する。このプロセスは、プロセス診断により監視される。プロセス診断には、制御対象のシステムの複数のプロセス状態のいずれが規定の時間に現れるかの判定が含まれる。このため、許容できるプロセス状態および許容できないプロセス状態の両者が検出される。その目的の１つは、障害として知られている許容できないプロセス状態を検出して表示部に表示することである。これにより、制御対象のシステムのオペレータは、その障害を修正することができる。このような表示部は通常、制御対象のシステムの制御卓に組み込まれている。
【０００７】
概して、プロセス診断およびこれに伴い検出（すなわち、判定）したプロセス状態の表示により、許容できるプロセス状態および許容できないプロセス状態の両者を含むプロセスマップが表示部に現れる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
プロセス診断により検出されたプロセス状態は、論理的要求に基づいて規定されている。このため、判定した許容できないプロセス状態が論理的エラーと見なされることもある。これらの論理的要求には、たとえばセンサーが検出した変数に対する閾値または面積の比較が含まれる。すなわち、検出された変数の個々の測定値は、１または複数の閾値と比較される。
【０００９】
一例として、容器の充填レベルの監視が挙げられる。この目的のため、容器には充填レベルセンサーが付随する。充填レベルセンサーは、容器の検出充填レベルを表す充填レベル信号を生成する。この充填レベル信号は通常、容器内の充填レベルに比例する値の電圧である。そして、その後の処理がアナログまたはデジタルのいずれで行われるかに応じて、この電圧値自体またはこれに由来する変数と閾値との比較が行われる。この比較の結果として閾値を超えていると判定された場合は、「容器満杯」と解釈されて、診断レポートは作成されない。これに対し、比較の結果として閾値に達していないと判定された場合は、「容器空」と解釈されることがある。これは、許容できないプロセス状態と見なされる。すなわち、エラー状態が存在することになる。そして、この許容できないプロセス状態は、診断レポートとして表示部に表示される。このように、表示部は論理的エラーの提示に用いられる。
【００１０】
ここで、２つの状況が考えられる。第１の状況として、容器は実際に空である。この場合、判定したプロセス状態すなわち判定した論理的エラーは、事実に基づいている。表示部に提示された診断レポートは、事実を正確に再現している。このため、容器は、保守要員等のオペレータが充填する必要がある。
一方、容器が実際には空でないという第２の状況も考えられる。この場合、判定したプロセス状態すなわち判定した論理的エラーは、事実に基づいていない。また、表示部に提示された診断レポートは、事実を正確に再現していない。この一例として、充填レベルセンサーが故障している場合、充填レベルセンサーを安全制御装置に接続している配線にエラーがある場合、または安全制御装置自体にエラーがある場合等が挙げられる。いずれの場合も、容器が満杯であっても空であるとの診断レポートが表示される。このような診断レポートが表示されると、誤解を招く恐れがあるだけでなく、表示された診断レポートの基となったプロセス状態をプロセス診断が判定した実際の理由に関する助言がオペレータに一切なされなくなる。
【００１１】
以上の見解から、既知の安全制御装置および方法に用いられている診断基準が依然として最適ではないことが分かる。
そこで、本発明は、システムのオペレータに対して、システム作動中に発生する障害に関するより良い情報を提供するとともに、障害の修正に向けたより良い支援を提供するため、冒頭に記載したような安全制御装置および方法を改良することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明の安全制御装置は、複数のセンサーからの複数の制御入力信号が供給される制御部であって、内部で動作するユーザープログラムにより前記制御入力信号に基づいて、複数のアクチュエータの作動に使用する複数の制御出力信号を生成するように構成された制御部と、診断レポートを表示するように構成された表示部に対するインターフェースと、複数のプロセス診断入力信号が供給されるプロセス診断評価部であって、制御対象の設備の複数のプロセス状態のいずれが第１の規定時間に現れるかの判定の基準として前記複数のプロセス診断入力信号を解釈するように構成されるとともに、前記第１の規定時間に現れる複数の判定プロセス状態を表す複数のプロセス状態信号を生成するように構成されたプロセス診断評価部と、複数のシステム診断入力信号が供給されるシステム診断評価部であって、前記安全制御装置の複数のシステム状態のいずれが第２の規定時間に現れるかの判定の基準として前記複数のシステム診断入力信号を解釈するように構成されるとともに、前記第２の規定時間に現れる複数の判定システム状態を表す複数のシステム状態信号を生成するように構成されたシステム診断評価部と、前記複数のプロセス状態信号および前記複数のシステム状態信号が供給される診断レポート部であって、前記複数の判定プロセス状態および前記複数の判定システム状態に対して複数の診断レポートを提供するように構成され、少なくとも１つの判定プロセス状態に対して、当該プロセス状態および前記複数の判定システム状態のうちの当該プロセス状態と関連する複数の関連システム状態に基づいて診断レポートが提供されるとともに、前記複数の診断レポートを表示するために表示部に供給される、前記複数の診断レポートを表す複数の診断信号を生成する診断レポート部と、を有する。
【００１３】
前記目的を達成するため、本発明の方法は、制御対象のシステムの複数のプロセス状態のいずれが第１の規定時間に現れるかの判定の基準として複数のプロセス診断入力信号が解釈され、前記第１の規定時間に現れる複数の判定プロセス状態を表す複数のプロセス状態信号が生成される工程と、前記安全制御装置の複数のシステム状態のいずれが第２の規定時間に現れるかの判定の基準として複数のシステム診断入力信号が解釈され、前記第２の規定時間に現れる複数の判定システム状態を表す複数のシステム状態信号が生成される工程と、前記複数のプロセス状態信号および前記複数のシステム状態信号が診断レポート部に供給される工程と、前記複数の判定プロセス状態および前記複数の判定システム状態に対して複数の診断レポートが提供され、少なくとも１つの判定プロセス状態に対して、当該プロセス状態および前記複数の判定システム状態のうちの当該プロセス状態と関連する複数の関連システム状態に基づいて診断レポートが提供され、前記複数の診断レポートを表す複数の診断信号が診断レポート部で生成される工程と、前記複数の診断レポートを表示するために、前記複数の診断信号が表示部に供給される工程と、を含む。
【００１４】
本発明の安全制御装置および方法は、プロセス診断とシステム診断とを組み合わせるという着想に基づいている。この目的のため、制御対象の設備の複数のプロセス状態のいずれが第１の規定時間に現れるかの判定の基準として供給される複数のプロセス診断入力信号を受信するように構成されたプロセス診断評価部が備えられている。概して、前記第１の規定時間には、複数の判定プロセス状態が存在していてもよい。また、前記安全制御装置の複数のシステム状態のいずれが第２の規定時間に現れるかの判定の基準として供給される複数のシステム診断入力信号を受信するように構成されたシステム診断評価部が備えられている。概して、前記第２の規定時間には、複数の判定システム状態が存在していてもよい。
【００１５】
安全制御装置のシステム状態は、装置自体、すなわち、制御タスクの実行に必要なプロセッサやメモリ等の論理コンポーネントが収容された物理装置であって、センサー、アクチュエータ、またはモード選択スイッチ等の信号装置として知られているデバイス等の設備コンポーネントが電気的に接続された物理装置が選択可能な任意の状態である。この定義には、すべての配線も含まれる。診断を目的として主に関心が高いのは、前記コンポーネントの１つにエラーが発生している場合のシステム状態である。これらのエラーは、物理的エラーと称する。
【００１６】
プロセス診断とシステム診断とは、判定プロセス状態の診断レポートを、このプロセス状態自体およびこれと関連する複数のシステム状態に基づいて提供することにより組み合わされる。
本発明の手法により得られる効果は、診断レポートの提供時にプロセス状態自体およびこのプロセス状態と関連するシステム状態を同時に考慮するということである。これは、診断レポートの提供時に、判定プロセス状態自体だけでなく、その原因となった如何なるシステム状態をも網羅していることを意味する。すなわち、診断レポートの提供時には、論理的エラーだけでなく、その原因となった如何なる物理的エラーをも考慮に入れている。
【００１７】
プロセス状態と関連するシステム状態とを同時に考慮することは、設備作動中に発生した障害に関するオペレータへの総合的な指示の基礎となる。オペレータには、論理的エラーの基となる物理的エラーを知らせることができる。これにより、オペレータは、物理的エラーひいては障害の修正に向けた対策を直ちに講じることができる。
また同時に、本発明の手法によれば、判定プロセス状態を表す如何なる診断レポートの信頼性も向上する。判定プロセス状態すなわち論理的エラーに関する情報だけを含み、その原因となっているシステム状態ひいては論理的エラーをもたらす物理的エラーに関する助言を一切含まない診断レポートの表示に表示部を使用することは、本発明の手法の結果として、判定プロセス状態が事実を正確に再現しており、診断レポートに記載するようなエラーの物理的原因が一切ないことを意味する。これは、フェイルセーフ制御を実現するため、あらゆる想定可能な物理的エラーが検出されるように安全制御装置を実装する必要があるためである。
【００１８】
したがって、本発明の手法によれば、設備作動中に発生した障害に関するオペレータへの指示およびこれら障害の修正に向けた支援が改善される。
本発明の安全制御装置および方法に関連してオペレータという用語を使用する場合は、従来一般的な設備オペレータだけでなく、保守要員、設置要員、ユーザープログラムのプログラマ、または安全制御装置の製造者をも意味するものと理解されよう。
【００１９】
以上のようにして、上述の目的は完遂される。
以下では、本発明の好適な改良形態を提示する前に、いくつかの考察をまずは詳述する。
上述の通り、プロセス診断評価部は、制御対象の設備の複数のプロセス状態のいずれが第１の規定時間に現れるかを判定するように構成されている。一方、システム診断評価部は、安全制御装置の複数のシステム状態のいずれが第２の規定時間に現れるかを判定するように構成されている。ここで、第１の規定時間と第２の規定時間との区別には、以下のような状況を考慮に入れている。すなわち、プログラム可能な安全制御装置とは、規定のクロック速度で動作するマイクロプロセッサを用いた離散時間システムであるため、たとえばセンサー等からの時間軸上で常に存在する信号すなわちアナログ信号は、安全制御装置において実際に処理できるように、デジタル信号に変換する必要がある。この変換は、クロック速度で規定されたタイミングで発生する。したがって、各状態の有無の判定に使用可能な要求は、プロセス状態および関連するシステム状態のそれぞれで若干異なる時間に発せられる可能性がある。一例として、安全制御装置内において、プロセス状態と評価可能な変数がシステム状態と評価可能な変数よりも早く提供される場合が挙げられる。この結果、安全制御装置内においては、プロセス状態とシステム状態とが異なる時間に判定される。通常、これら２つの時間の間隔は短く規定されており、その長さは、クロック速度で規定された期間の倍数に対応する。この場合、第１の規定時間と第２の規定時間とは非常に近接しており、システム状態およびプロセス状態はほぼ同時に判定される。また、第１の規定時間および第２の規定時間を考えるのは、プロセス状態の判定とシステム状態の判定との間に数秒あるいは数分の差がある状況を対象とするためでもある。
【００２０】
上述のプロセス診断評価部、システム診断評価部、および診断レポート部の間の機能分担は、安全制御装置において具体的に実装される構造的な実施形態を指定するものではない。したがって、これら３つの部位を構造上分離して実装することも可能であるし、プロセス診断評価部とシステム診断評価部とを共通構造にて実装することも可能であるし、あるいは、３つの部位すべてを１つの共通構造にて実装することも可能である。
【００２１】
本発明の好適な改良形態においては、診断レポート部が複数の関連性変数を決定するように構成されており、これら関連性変数が、前記複数の判定システム状態がそれぞれ前記複数の判定プロセス状態のいずれと関連するかを示しており、診断レポート部が、前記複数の関連性変数に基づいて前記複数の関連システム状態を規定するように構成されている。
【００２２】
この形態は、システム状態をプロセス状態と容易に関連付けるための構成である。これにより、判定プロセス状態の原因となる複数の判定システム状態は、このプロセス状態と関連付けられる。
本発明の好適な改良形態においては、診断レポート部が、少なくとも複数のプロセス状態および少なくとも複数のシステム状態に対して、複数の関連性変数を記憶する関連性記憶部を有し、記憶された関連性変数が、所定の関連性に基づいて、前記複数のシステム状態がそれぞれ前記複数のプロセス状態のいずれと関連するかを示しており、診断レポート部が、前記複数の判定システム状態と前記複数の判定プロセス状態との複数の組み合わせに対して、複数の記憶された関連性変数を選択するように構成されており、選択された各関連性変数が前記組み合わせの少なくとも１つを表しており、診断レポート部が、前記複数の関連性変数に基づいて、前記複数の関連システム状態を規定するように構成されている。
【００２３】
この形態は、複数の関連システム状態を規定する簡単かつ非常に信頼性の高い方法を提供する。複数のシステム状態と複数のプロセス状態との間に存在する所定の関連性を関連性記憶部が常に記憶しておく結果、判定システム状態のいずれが判定プロセス状態と関連しているかを明確に判定することができる。これにより、システムのオペレータを完全かつ確実に指示することができる。
【００２４】
これらの関連性変数は、前記複数のシステム状態と前記複数のプロセス状態との間で想定可能な組み合わせのいずれに対する関連性であるかを示す論理変数の形態であることが好ましい。このような関連性変数に対しては、複数の実施形態が考えられる。一例として、論理「１」のマトリクス配列に関連するプロセス状態とシステム状態との間に所定の関連性が存在する場合に、この論理「１」がマトリクス配列中に設定された状態のマトリクスが挙げられる。また、このマトリクスにおいて、マトリクス配列に関連するプロセス状態とシステム状態との間に所定の関連性が存在しない場合は、論理「０」がマトリクス配列中に設定された状態となっている。あるいは、関連性変数は複数のベクトルであってもよい。この場合、各ベクトルは、前記複数のプロセス状態の１つを表し、所定の関連性によってこのプロセス状態と関連付けられたシステム状態を示す。さらに別の可能性として、関連性変数は複数のタプルであってもよい。各タプルは、所定の関連性がある前記複数のシステム状態の１つと前記複数のプロセス状態の１つとの組み合わせを表す。
【００２５】
本発明の好適な改良形態においては、診断レポート部が、判定プロセス状態および複数の関連システム状態が存在する場合に、当該プロセス状態に対する診断レポートとして、複数のシステム診断レポートを提供するように構成されており、前記複数のシステム診断レポートが前記複数の関連システム状態を表す。
既に述べた通り、プロセス状態すなわち論理的エラーは、その原因としてシステム状態すなわち物理的エラーを有する。この形態により得られる効果は、判定プロセス状態の場合、プロセス診断レポートがそれを表すのではなく、むしろシステム診断レポートによって、表示部に表示された複数の関連システム状態が表されるということである。これにより、設備のオペレータには、存在する物理的エラーが直ちに表示されるため、障害の修正を直ちに開始することができる。以上から、この形態によれば、障害を最適時間で修正することができる。
【００２６】
本発明の好適な改良形態においては、診断レポート部が、判定プロセス状態および複数の関連システム状態が存在する場合に、当該プロセス状態に対する診断レポートとして、組み合わせ診断レポートを提供するように構成されており、前記組み合わせ診断レポートが、プロセス診断レポートおよび複数のシステム診断レポートの両者を含み、前記プロセス診断レポートが前記判定プロセス状態を表し、前記複数のシステム診断レポートが前記複数の関連システム状態を表す。
【００２７】
この形態であれば、設備のオペレータが、判定プロセス状態およびこのプロセス状態と関連する判定システム状態の両者に関して、総合的な指示が受けられるという利点がある。これにより、オペレータは、存在する論理的エラーおよびこの論理的エラーの原因となっている物理的エラーに関して指示を受けられる。オペレータへの総合的な指示だけでなく、この総合的な指示に基づいて、障害状態を直ちに修正することもできる。
【００２８】
上述の形態の別の改良形態においては、表示部が、まず初めに前記プロセス診断レポートを表示し、システム診断要求が存在する場合は、前記プロセス診断レポートを前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つに置き換えるか、または前記プロセス診断レポートの補足として、前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つを表示するか、前記プロセス診断レポートおよび前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つを同時に表示するか、または前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つのみを表示するように構成されている。
【００２９】
提供された診断レポートが組み合わせ診断レポートであれば、原理上、この組み合わせ診断レポートに含まれる情報の表示には様々な手順が考えられる。
第１の可能性としては、まず初めにプロセス診断レポートが表示され、その後、システム診断要求が存在する場合は、システム診断レポートの少なくとも１つが代替または追加で表示される。第２の可能性としては、プロセス診断レポートとシステム診断レポートの少なくとも１つとが最初から同時に表示される。いずれの場合も、オペレータに総合的な指示を与えることができるという利点がある。第２の可能性と比較して、第１の可能性は、表示部への提示が最初はより鮮明に行えるという利点がある。また、たとえば障害を修正するためのシステム内動作を許可する然るべきアクセス権限を有する人物が表示部を見ている場合に、必要であれば、システムに存在する１または複数の物理的エラーひいては障害を表示できるという利点もある。最初から表示できるのがシステム診断レポートの少なくとも１つのみである第３の可能性であれば、設備のオペレータは、障害の修正を直ちに開始することができる。また、鮮明な提示が行えるという利点もある。
【００３０】
本発明の好適な改良形態においては、診断レポート部が、判定プロセス状態および複数の関連システム状態が存在する場合に、まず初めに第１の診断レポートとしてプロセス診断レポートを提供し、システム診断要求が存在する場合には、さらに第２の診断レポートとして複数のシステム診断レポートを提供するように構成されており、前記プロセス診断レポートが前記判定プロセス状態を表し、前記複数のシステム診断レポートが前記複数の関連システム状態を表す。
【００３１】
この形態では、診断レポートが２つのステップで提供される。第１のステップでは、プロセス診断レポートのみが提供される。そして、システム診断要求が存在する場合には、第２のステップとして複数のシステム診断レポートが提供される。このようにすれば、診断レポートの提供によってコンピュータの容量が不必要に占有されることがない。この手法に基づけば、コンピュータの容量は、システム診断要求が存在する場合にのみ集中させて、システム診断レポートの提供を行えばよい。
【００３２】
上述の形態の別の改良形態においては、表示部が、前記プロセス診断レポートを前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つに置き換えるか、または前記プロセス診断レポートの補足として、前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つを表示するように構成されている。
この形態によれば、設備のオペレータに対して総合的かつ明瞭な指示が行える。
【００３３】
上述の形態の別の改良形態においては、表示部が関連するシステム診断要求部を有し、このシステム診断要求部が、システム診断要求を検出するように構成されている。
この形態によれば、表示部を見ている人物は、必要に応じて表示されるシステム診断レポートを得るため、システム診断要求を容易に送出することができる。ここで、表示部とシステム診断要求部とが物理装置を構成すると都合が良い。
【００３４】
本発明の好適な改良形態においては、プロセス診断評価部が、複数のプロセス状態のいずれが規定の時間に現れるかを繰り返し判定するように構成され、および／または、システム診断評価部が、複数のシステム状態のいずれが規定の時間に現れるかを繰り返し判定するように構成されている。
この形態によれば、診断レポートは、短い時間間隔の間だけ作成されるわけではなく、たとえば設備動作の間中、比較的長い時間にわたって作成される。これにより、設備のオペレータは、時間の観点でも、発生する障害に関して総合的な支持が受けられる。複数のプロセス状態のいずれが現れるかをその都度判定する規定時間は、第１の規定時間および一例として安全制御装置の動作クロック速度によって決定される。なお、システム状態についても同様の状況が当てはまるが、この場合は第２の規定時間に基づいて決定される。
【００３５】
上述の形態の別の改良形態においては、診断レポート部が、判定プロセス状態および判定システム状態を繰り返し記憶するように構成された状態記憶部を有し、記憶対象のシステム状態が関連システム状態であるか否かを規定する際、および／または、関連システム状態が記憶対象のプロセス状態に対して存在するか否かを規定する際に、記憶済みの判定システム状態および／または記憶済みの判定プロセス状態を利用するように構成されている。
【００３６】
この形態によれば、大幅に異なるタイミングで判定されたプロセス状態とシステム状態とを組み合わせることができる。すなわち、プロセス状態と関連付けられたシステム状態の規定、および然るべき診断レポートの提供が可能となる。その理由として、たとえばセンサーの故障によりシステム状態ひいては物理的エラーの実際の判定が早期に行われる、という状況が考えられる。ただし、この時点では、たとえばユーザープログラムに含まれ、センサーからの信号を処理するルーチンが呼び出されていないため、プロセス状態すなわち論理的エラーの判定は行われていない。この場合は、プロセス状態とシステム状態とを組み合わせることができる。概して、この形態によれば、設備に関するオペレータへの総合的な指示が可能となる。
【００３７】
記憶済みの判定システム状態および／または記憶済みの判定プロセス状態は、記憶対象のシステム状態および／または記憶対象のプロセス状態の関連性変数を判定する過程に使用すると都合が良い。一方においては、記憶対象のシステム状態と関連付けられたプロセス状態を示す所定の関連性を表す関連性変数が選択され、他方においては、記憶対象のプロセス状態と関連付けられたシステム状態を示す所定の関連性を表す関連性変数が選択される。この場合、関連性変数のいずれが早期に選択済みであるかを考慮に入れると都合が良い。これにより、診断レポートの再表示を回避することができる。
【００３８】
前記判定プロセス状態に加えて、これらプロセス状態を表すプロセス診断レポートも記憶すると都合が良い。同様に、前記判定システム状態についても、これらシステム状態を表すシステム診断レポートを記憶する。
判定プロセス状態および判定システム状態を状態記憶部に継続して記憶することには、別の利点もある。すなわち、制御対象のシステムおよび／または安全制御装置の現在の状態に関するレポートを提供可能である。この場合は、現在の判定プロセス状態および判定システム状態だけでなく、状態記憶部に記憶された判定済みのプロセス状態およびシステム状態も考慮することができる。また、状態の変化を表すレポートの提供も可能となる。さらに、現在保留中の診断レポートに関する評価ひいては診断も実施可能となる。また、診断レポートの出現時間すなわち提供時間、および診断レポートの再消失時間すなわち診断レポートが表す障害の修正時間に関する詳細を含むイベントレポートの作成も可能となる。
【００３９】
本発明の好適な改良形態においては、制御部が、複数の入力および複数の出力を有する入出力部を備え、前記入出力部が、複数の前記複数の入力を用いて前記複数の制御入力信号の少なくとも１つを受信するとともに、複数の前記複数の出力を用いて前記複数の制御出力信号の少なくとも１つを出力するように構成され、前記ユーザープログラムが複数のプログラム変数を含み、これら複数のプログラム変数が複数の入力変数および複数の出力変数を含み、前記ユーザープログラムの作成中に規定された関連付け規則にしたがって、前記入力変数が各入力および当該各入力を介して受信された制御入力信号と関連付けられており、前記出力変数が各出力および当該各出力を介して出力された制御出力信号と関連付けられており、前記記憶された関連性変数が前記関連付け規則に基づいて作成されたものである。
【００４０】
この形態によれば、簡単かつあまり複雑化せずに、記憶した関連性変数、厳密には所定の関連性を判定することができる。如何なる場合にも、ユーザープログラムの作成の副工程は、入力変数と制御入力信号ひいては安全制御装置の入力端子との関連付け、および出力変数と制御出力信号ひいては安全制御装置の出力端子との関連付けから成る。その理由は、これらの関連付けを行わなければ、ユーザープログラムにより設備を制御することができないためである。このような関連付けは通常、Ｉ／Ｏマッピングと称し、第１に入力変数が表すプロセスと出力変数との組み合わせ、第２に制御入力信号が表すシステムと制御出力信号との組み合わせ、または安全制御装置の入力端子と出力端子との組み合わせが明らかとなる。したがって、このような関連付けに基づき、プロセス状態とシステム状態との組み合わせ、厳密にはシステム状態とプロセス状態との関連性を得ることができる。この場合の順序、すなわち変数が信号ひいては端子と関連付けられるか否か、または端子ひいては信号と関連付けられるか否かという点については、重要ではない。重要なのは、これら３つの内容が同時にもたらされることである。
【００４１】
動作形態を説明するための一例を以下に示す。たとえば、入力端子にエラー（物理的エラーと称する）が存在する場合は、対応するシステム状態が判定される。この入力端子のエラーにより、関連する入力変数もエラーとなる。プロセス状態の判定のため、この入力変数を閾値の監視に使用している場合は、このエラー状態の入力変数が論理的エラーの認識ひいてはプロセス状態の判定の基準とみなされる。Ｉ／Ｏマッピングに使用する関連性情報に基づけば、判定システム状態が判定プロセス状態と関連付けられていることは確実である。
【００４２】
本出願人は、別個の出願においても、前記の特徴的な形態の基礎を成す手法を実施する権利を留保するものとする。
本発明の好適な改良形態においては、ユーザープログラムが、複数のソフトウェアコンポーネントを提供することによって作成され、前記複数のソフトウェアコンポーネントが前記複数の設備ハードウェアコンポーネントに対応し、少なくとも複数の前記ソフトウェアコンポーネントがそれぞれ、複数の前記複数のプロセス状態および複数のプロセス診断レポートと関連付けられたものであり、前記複数のプロセス診断レポートが複数の前記複数のプロセス状態を表す。
【００４３】
この形態によれば、ユーザープログラムの記述が容易となる。プロセス状態およびこれらプロセス状態を表すプロセス診断レポートを個々のソフトウェアコンポーネントと関連付けることには、複数の利点がある。関連するプロセス状態およびこれらプロセス状態を表すプロセス診断レポートを有するソフトウェアコンポーネントを使用することにより、然るべき選択を行えば、制御対象の設備に含まれる同質の設備ハードウェアコンポーネントに対して、プロセス診断に関しては同質のソフトウェアコンポーネントが提供されることになるため、ユーザープログラムの単一性が確保される。このことを突き詰めると、フェイルセーフ性の向上にも寄与する。
【００４４】
本発明の好適な改良形態においては、ユーザープログラムが、複数の階層を有する階層構造を有し、前記ユーザープログラムの作成中、前記階層構造を表す設備構造変数が規定され、診断レポート部が、前記設備構造のサイズに基づいて前記複数の診断レポートを提供するように構成されている。
各階層には、関連する複数のソフトウェアコンポーネントが含まれており、これら各ソフトウェアコンポーネントは、設備ハードウェアコンポーネントに対応している。この設備ハードウェアコンポーネントが単純なコンポーネントであれば、この場合に関連するソフトウェアコンポーネントはエレメンタリコンポーネントの形態を有し、それ自体には別のソフトウェアコンポーネントを一切含まない。これに対して、設備ハードウェアコンポーネントが複雑なコンポーネントであれば、関連するソフトウェアコンポーネントはグループコンポーネントの形態を有し、それ自体にソフトウェアコンポーネントを含む。このグループコンポーネントは、ユーザープログラムの階層構造となるものであるが、制御対象の設備の構成によって決まる。
【００４５】
設備構造変数に基づいて複数の診断レポートを提供することには、判定プロセス状態がソフトウェアコンポーネントと明確に関連付けられるという利点がある。その結果、この判定プロセス状態に対して診断レポートが提供され、関連するソフトウェアコンポーネントに記憶される。また、設備構造のサイズに基づけば、２番目に高い階層またはより高い階層にあるソフトウェアコンポーネントのうち、判定プロセス状態と構造上容易に関連付け可能なソフトウェアコンポーネントが分かる。この構造上の関連性は、診断レポートの提供に利用可能であり、２番目に高い階層またはより高い階層にあって、判定プロセス状態と構造上関連するソフトウェアコンポーネントに記憶された診断レポートの代わりとなるものである。一例として、この手法によれば、集合診断レポートと称するものを提供可能である。集合診断レポートを提供することは、複数のプロセス状態を判定する場合に都合が良い。これらのプロセス状態は、１つのソフトウェアコンポーネントだけでなく、複数のソフトウェアコンポーネントと関連付けられている。また、これらのソフトウェアコンポーネントは、ユーザープログラムの階層構造において、より高い階層にあるソフトウェアコンポーネントと通じている。ここで、各判定プロセス状態に診断レポートを提供する代わりに、他のソフトウェアコンポーネントが通じているソフトウェアコンポーネントに含まれた診断レポートを提供することも可能である。これにより概して、診断レポートを表示する際の鮮明度が向上する。
【００４６】
本出願人は、別個の出願においても、前記形態の基礎を成す手法を実施する権利を留保するものとする。
本発明の別の改良形態においては、プロセス診断評価部がプロセス診断記憶部を有し、前記プロセス診断記憶部が前記複数のプロセス状態および複数のプロセス診断レポートを記憶し、各プロセス診断レポートが前記複数のプロセス状態の１つを表し、前記複数のプロセス状態および／またはプロセス診断レポートが、ユーザープログラムの作成時に作成される。また、プロセス診断記憶部は、設備構造のサイズを記憶する。
【００４７】
この形態によれば、総合的なプロセス診断に必要なすべての内容が中心部に一貫して記憶される。これにより、プロセス状態の迅速な判定が可能となる。また、上述の内容が複数の部位に記憶された場合に起こり得るエラー源を除外することも可能となる。
本発明の好適な改良形態においては、システム診断評価部がシステム診断記憶部を有し、前記システム診断記憶部が前記複数のシステム状態および複数のシステム診断レポートを記憶し、各システム診断レポートが前記複数のシステム状態の１つを表す。
【００４８】
この形態の利点は、総合的なシステム診断に必要なすべての内容が中心に記憶されることである。したがって、この場合には、システム状態の迅速な判定が可能となる。また、上述の内容が複数の記憶部位に記憶された場合に起こり得るエラー源を除外することも可能となる。
複数のシステム状態および複数のシステム診断レポートは、安全制御装置の製造者が規定すると都合が良い。この形態は、フェイルセーフ性の向上に役立つ。さらに、複数のシステム状態および複数のシステム診断レポートの両者が、設備のオペレータによっても、安全制御装置で動作するユーザープログラムの作成者によっても変更できないように、不変の状態でシステム診断記憶部に記憶されていると都合が良い。この形態も、フェイルセーフ性の向上に役立つ。
【００４９】
本発明の好適な改良形態においては、安全制御装置が複数の制御ハードウェアコンポーネントをさらに備え、少なくとも複数の前記制御ハードウェアコンポーネントがそれぞれ、複数の前記複数のシステム状態および複数のシステム診断レポートと関連し、前記複数のシステム診断レポートが前記複数の複数のシステム状態を表す。
この形態によれば、制御ハードウェアコンポーネントは、関連するシステム状態およびこのシステム状態に対応するシステム診断レポートと関連付けられている。これにより、規定の関連付け規則を考慮すれば、システム状態とプロセス状態との明確な関連付けが可能である。
【００５０】
本発明の好適な改良形態においては、安全制御装置が階層構造を有し、前記システム診断記憶部が、前記階層構造を表す制御構造変数を記憶し、前記診断レポート部が、前記制御構造のサイズに基づいて前記複数の診断レポートを提供するように構成されている。
この形態によれば、プロセス診断に関連して上述した集合診断レポートをシステム診断に関しても提供可能となる。したがって、この場合にも、プロセス診断に関連して明示した利点が同様に当てはまる。
【００５１】
本出願人は、別個の出願においても、前記形態の基礎を成す手法を実施する権利を留保するものとする。
本発明の別の改良形態においては、ユーザープログラムが、安全関連の制御入力信号をフェイルセーフ的に処理する少なくとも１つの安全制御モジュールと、大部分がプロセス関連の制御入力信号を処理する少なくとも１つの標準制御モジュールとを有する。
【００５２】
この改良形態においては、複数のセンサーが、安全関連の制御入力信号によって安全制御モジュールに供給される安全関連の変数を検出するように構成された複数の第１センサーと、プロセス関連の制御入力信号によって標準制御モジュールに供給されるプロセス関連の変数を検出するように構成された複数の第２センサーとを備えていると都合が良い。さらに、前記複数の制御出力信号が、安全制御モジュールで決定され、安全関連の動作を行うように構成された複数の第１アクチュエータを作動させるための複数の第１制御出力信号と、標準制御モジュールで決定され、プロセス関連の動作を行うように構成された複数の第２アクチュエータを作動させるための複数の第２制御出力信号とを含むと都合が良い。このようにユーザープログラムが少なくとも１つの安全制御モジュールと少なくとも１つの標準制御モジュールとを備えていると、使用可能な同一のユーザープログラムによって、安全制御面に関連する制御タスクおよび標準制御面に関連する制御タスクの両者を取り扱うことができる。したがって、この態様で構成された安全制御装置は、安全制御面に関連する制御タスクおよび標準制御面に関連する制御タスクの両者を実行する際に使用可能である。このことは、設備の総合的な制御、すなわち安全制御面および標準制御面の両者を網羅する制御においても、安全制御面に関連する制御タスクおよび標準制御面に関連する制御タスクのそれぞれを取り扱う２つの制御装置を設ける必要がなく、制御装置を１つだけ設ければよいという利点がある。また、配線の複雑さも軽減される。概して、この形態は、設備の総合的な制御を実行するための費用対効果に優れた方策である。ここで、大部分がプロセス関連の制御入力信号が標準制御モジュールにおいて処理されるという表現が、安全関連の制御入力信号も標準制御モジュールにて処理され得ることを意味する点に注意が必要である。
【００５３】
表示部は、制御対象の設備の制御卓に組み込まれていると都合が良い。あるいは、制御卓に組み込まれた表示部とは別の表示部として制御対象の設備に設けられたものであってもよい。一例として、この表示部は、液晶モニター、ブラウン管モニター、または英数字テキスト領域の形態であってもよい。
完全を期すために、ここでは、プロセス状態が判定される一方、このプロセス状態と関連するシステム状態が判定されていない場合に提供される診断レポートが、判定プロセス状態を表すプロセス診断レポートである点に注意が必要である。
【００５４】
上述の特徴および以下に説明する特徴は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、個別に示した組み合わせだけでなく、それ以外の組み合わせまたはそれら自体に基づいて使用可能である。
本発明の実施形態を図面に示すとともに、以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】制御対象の設備を示す概略図である。
【図２】制御対象の設備のコンポーネント部品を示す概略図である。
【図３】コンポーネント部品に含まれるサブコンポーネントおよびその個別のコンポーネントを示す概略図である。
【図４】ユーザープログラムを記述するためのグラフィカルインターフェースを示す簡略図である。
【図５】ユーザープログラムの最上位階層において、制御対象の設備に設けられたソフトウェアコンポーネントおよび各機能面ブロックを示す概略図である。
【図６】コンポーネント部品に設けられたソフトウェアコンポーネントおよび各機能面ブロックを示す概略図である。
【図７】サブコンポーネントに設けられたソフトウェアコンポーネントおよび各機能面ブロックを示す概略図である。
【図８】サブコンポーネントに含まれる個別のコンポーネントに設けられた各機能面ブロックを示す概略図である。
【図９】記述されたユーザープログラムの階層構造を示す概要図である。
【図１０】安全制御装置の階層構造を示す概要図である。
【図１１】本発明に係る安全制御装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
図１において、制御対象の設備全体を符号１０で示している。設備１０は、ハンドリングステーション１２、プロセスステーション１４、およびテストステーション１６という３つのコンポーネントと、２つのコンタクタ１８、２０とを備えている。
ハンドリングステーション１２は、プロセスステーション１４にワークピースを充填する際に使用する。ワークピースは、プロセスステーション１４にて加工された後、ハンドリングステーション１２によって、テストステーション１６に送られる。そして、加工されたワークピースが然るべき検査基準を満足するか否かを判定するための確認が行われる。検査に合格すると、プロセスステーション１４には、加工するワークピースを新たに充填することができる。
【００５７】
２つのコンタクタ１８、２０は、システム１０の負荷２２を電源（不図示）に接続している。このシステムには、危険発生時にシステム１０の電源を切って安全な状態に移行させるための第１の非常停止用押しボタン２４が備わっている。この目的のため、２つのコンタクタ１８、２０の作動により、負荷２２が電源から切り離される。システム１０は、複数の制御ハードウェアコンポーネント２８、３０、３２を備えた安全制御装置２６により制御される。制御ハードウェアコンポーネントはそれぞれ、個々のコンポーネント部品と関連付けられていてもよいが、必ずしもその必要はない。本実施形態の場合、制御ハードウェアコンポーネント２８、３０、３２はそれぞれ、コンポーネント部品１２、１４、１６と関連付けられている。図１は概略図であるため、配線は一切考慮していない。
【００５８】
図２において、プロセスステーションのコンポーネント部品全体を符号１４で示している。以下では、プロセスステーションおよびこれに含まれるハードウェアコンポーネントのみを考慮しているが、何ら限定的な趣旨を意図するものではない。なお、以下の説明は、類似の態様にてハンドリングステーション１２およびテストステーション１６にも当てはまる。
【００５９】
プロセスステーション１４は、回転テーブル４０、検査モジュール４２、穴あけモジュール４４、および排出モジュール４６を具備する。回転テーブル４０は、プロセスステーション１４のすべてのワークピースを個々のモジュール４２、４４、４６間で移送する際に使用可能である。検査モジュール４２は、加工対象のワークピースが所定の特性を有するか否かを確認する際に使用する。穴あけモジュール４４は、プロセスステーション１４内に配置されたワークピースの加工に使用する。排出モジュール４６は、加工されたワークピースを取り外してテストステーション１６に送る際に使用する。プロセスステーション１４には、危険発生時にプロセスステーション１４の電源を切って安全な状態に移行させるための第２の非常停止用押しボタンスイッチ４８が備わっている。
【００６０】
図３において、穴あけモジュール全体を符号４４で示している。
穴あけモジュール４４は、機械的、電気的、または電気機械的機能を有する個別のコンポーネントとして、モーター６０、搬送シリンダ６２、および穴あけシリンダ６４を有する。これら２つのシリンダ６２、６４は、加工対象のワークピースに対して、案内部に沿ってモーター６０を移動させるのに使用可能である。具体的には、垂直方向に穴あけシリンダ６４を使用し、水平方向に搬送シリンダ６２を使用する。穴あけモジュール４４には、危険発生時に穴あけモジュール４４の電源を切って安全な状態に移行させるための第３の非常停止用押しボタンスイッチ６６が備わっている。符号６８は、制御ハードウェアコンポーネント３０に含まれ、穴あけモジュール４４と関連付けられた制御ハードウェアコンポーネントを示している。
【００６１】
図１、図２、図３を参照して分かる通り、制御対象のシステム１０は、少なくとも図１に示すコンポーネント部品１２、１４、１６、図２に示す回転テーブル４０、検査モジュール４２、穴あけモジュール４４、排出モジュール４６、および図３に示すモーター６０、搬送シリンダ６２、穴あけシリンダ６４という複数の設備ハードウェアコンポーネントを備えている。また、これらに加えて、ハンドリングステーション１２およびテストステーション１６に含まれるさらに別のコンポーネントも存在するが、明確な説明は行っていない。
【００６２】
同様に、図１、図２、図３から、安全制御装置が複数の制御ハードウェアコンポーネントを備えるとともに、全体として階層構造を有していることが明らかである。
図４において、グラフィカルインターフェース全体を符号８０で示している。このグラフィカルインターフェースにより、プログラマは、ユーザープログラムを記述することができる。
【００６３】
グラフィカルユーザーインターフェース８０は、図形記号の形態で、所定のソフトウェアコンポーネント群８４を含むソフトウェアコンポーネント領域８２を備えている。これら所定のソフトウェアコンポーネントは、ユーザープログラムの記述方法の実行に使用するコンピュータプログラムの提供者が作成したものであって、このコンピュータプログラムに含まれるデータベースに記憶されている。
【００６４】
また、ソフトウェアコンポーネント領域８２は、図形記号の形態で、新たに記述されたソフトウェアコンポーネント群８６を備えている。新たに記述されたソフトウェアコンポーネントとは、上述のデータベースに対応する所定のソフトウェアコンポーネントが存在しない制御対象のシステム１０に含まれる設備ハードウェアコンポーネント用のユーザープログラムを記述する際にプログラマが記述するソフトウェアコンポーネントである。前記コンピュータプログラムに含まれるデータベースは、これらソフトウェアコンポーネントによって拡張される。
【００６５】
それ自体には別のソフトウェアコンポーネントを一切含まないソフトウェアコンポーネントは、小さなブロックで示している。このようなソフトウェアコンポーネントは、エレメンタリコンポーネントと称する。これに対して、それ自体に別のソフトウェアコンポーネントを含むソフトウェアコンポーネントは、大きなブロックで示している。このようなソフトウェアコンポーネントは、グループコンポーネントと称する。
【００６６】
ユーザープログラムは、複数のソフトウェアコンポーネントを提供することによって記述される。このため、グラフィカルユーザーインターフェース８０は、コンポーネント領域８８を備えている。提供されるソフトウェアコンポーネントは、２本の矢印９０、９２で示す通り、選択されてコンポーネント領域８８に移送される。この選択および移送は、たとえばドラッグ＆ドロップという機能により実現可能である。
【００６７】
以上の通り、コンポーネント領域８８は、提供された複数のソフトウェアコンポーネント９４を備えている。これらのソフトウェアコンポーネントは、ユーザープログラムの最上位階層に存在する。そして、複数のソフトウェアコンポーネント９４を論理的に組み合わせて、コンポーネントプログラム部品を記述する。
この目的のため、複数の接続部９６で示す通り、ソフトウェアコンポーネントの少なくとも一部の論理入力および少なくとも一部の論理出力は互いに接続されている。ソフトウェアコンポーネントにエレメンタリコンポーネントおよび／またはグループコンポーネントが含まれる場合は、各ソフトウェアコンポーネントに含まれる内部論理組み合わせに基づいて、これらソフトウェアコンポーネントが自動的に組み合わされる。その結果、コンポーネントプログラム部品を記述すれば、論理的に組み合わされた最上位階層のソフトウェアコンポーネントが含まれるようになる。
【００６８】
ユーザープログラムは、階層構造を有し、提供された複数のソフトウェアコンポーネント９４が最上位階層を規定する。これら複数のソフトウェアコンポーネント９４がグループコンポーネントの形態のソフトウェアコンポーネントを含む場合は、そのソフトウェアコンポーネントに含まれるソフトウェアコンポーネントの数によって最上位階層より下位の階層が規定される。
【００６９】
以下では、グラフィカルインターフェース８０に含まれるその他の領域を説明する前に、ソフトウェアコンポーネントの基本構成をまず初めに提示する。ここでは、図８に移動して、その説明から始める。
図８は、エレメンタリコンポーネントの形態のソフトウェアコンポーネントの基本構成を示している。エレメンタリコンポーネントは、複数の機能面ブロックを有する。これら各機能面ブロックは、安全制御装置の独立した制御面を表す互いに異なる複数の制御面の１つと関連付けられている。この場合、ソフトウェアコンポーネントは、それに関連する設備ハードウェアコンポーネントにとって重要なすべての機能面ブロックを備えている。したがって、設備ハードウェアコンポーネントは、対応するソフトウェアコンポーネントによって安全制御装置の制御面を視野に入れれば、完全に記述される。エレメンタリコンポーネントに対して、グループコンポーネントは、機能面ブロックだけでなく、エレメンタリコンポーネントまたはグループコンポーネントの形態のソフトウェアコンポーネントをさらに含む。
【００７０】
互いに異なる前記制御面は、標準制御面の部分を表す標準制御面、安全制御面の部分を表す安全制御面、診断面の部分を表す診断面、視覚化面の部分を表す視覚化面、駆動制御面の部分を表す駆動制御面、冷却面の部分を表す冷却面、アクセス許可面の部分を表すアクセス許可面、サービス供与面の部分を表すサービス供与面、ロック面の部分を表すロック面、手動操作面の部分を表す手動操作面、データ管理面の部分を表すデータ管理面といった制御面であっても都合が良い。
【００７１】
ソフトウェアコンポーネントに含まれる各機能面ブロックについては、少なくとも処理に必要かつ関連する入力を介して機能面ブロックに供給可能な論理変数、および／またはパラメータ、および／またはセンサー信号と、複数の機能面ブロックで決定され、関連する出力を介して機能面ブロックから出力される論理変数、および／またはパラメータ、および／または出力信号とが、それぞれの価値に応じてまず初めに規定される。各機能面ブロックに接続可能な特定のセンサーおよび／またはアクチュエータは、ユーザープログラムが記述された場合にのみ最終的に規定される。
【００７２】
また、ソフトウェアコンポーネントに含まれる少なくとも一部の機能面ブロックはそれぞれ、各機能面ブロックと関連する制御面に対して、ハードウェアコンポーネントの機能面特性を規定した関数プログラムを記憶している。
グラフィカルインターフェース８０は、機能面領域９８も備えている（図４参照）。この機能面領域９８は、複数の機能面ブロック１００を備えている。これら各機能面ブロックは、同じ制御面と関連付けられている。本実施形態では、これにより標準制御面の部分を表す標準制御面を意図している。複数の機能面ブロック１００は、ユーザープログラムの全階層に含まれ、標準制御面と関連付けられた機能面ブロックを備えている。具体的には、これらが階層の１つに別々に含まれているか、ソフトウェアコンポーネントの一部として含まれているかは関係ない。また、機能面領域は、ユーザープログラムの最上位階層に含まれる機能面ブロックを備えている。
【００７３】
グラフィカルインターフェース８０は、センサー領域１０２も備えている。このセンサー領域１０２は、複数の図形センサー記号１０４を備えている。また、制御対象のシステム１０に含まれる各センサーに対して、センサー領域１０２は、関連する図形センサー記号を備えている。複数の図形センサー記号１０４は、制御対象のシステム１０において、安全制御面に対して設けられたセンサーおよび標準制御面に対して設けられたセンサーの両者を表す。グラフィカルインターフェース８０は、その他の領域としてアクチュエータ領域１０６を備えている。このアクチュエータ領域１０６は、複数の図形アクチュエータ記号１０８を備えている。また、制御対象のシステム１０に含まれる各アクチュエータに対して、アクチュエータ領域１０６は、関連する図形アクチュエータ記号を備えている。複数の図形アクチュエータ記号１０８は、制御対象の設備において、安全制御面に対して設けられたアクチュエータおよび標準制御面に対して設けられたアクチュエータの両者を表す。
【００７４】
機能面領域９８に含まれる複数の機能面ブロック１００に対しては、機能面プログラム部品が記述される。この目的のため、機能面領域９８に含まれる少なくとも一部の機能面ブロックに対して、その入力および出力の両者がそれぞれに実行するＩ／Ｏマッピングという機能が備わっている。すなわち、センサー信号が各機能面ブロックで処理されるセンサー手段に対しては、少なくとも一部の信号入力が割り当てられている。これを一例として矢印１１０で示す。さらに、各機能面ブロックで決定された出力信号を用いて作動されるアクチュエータに対しては、少なくとも一部の信号出力が割り当てられている。これを一例として矢印１１２で示す。あるいは、入力領域１１４におけるテキスト入力によって、Ｉ／Ｏマッピングを行うことも可能である。
【００７５】
ユーザープログラムを記述するための上記方法には、機能面ブロックに備えられたすべてのプログラム変数が含まれる。その結果、機能面ブロックの信号入力は、ユーザープログラムに備えられた関連する入力変数を有する。一方、機能面ブロックの信号出力は、ユーザープログラムに備えられた関連する出力変数を有する。したがって、センサーと信号入力との関連性により、センサーと入力変数との関連性、厳密には制御入力信号と入力変数との関連性が規定される。安全制御装置に含まれる入出力部の入力とセンサーとの接続関係は既知であるため、入力、制御入力信号、および入力変数間の関連性が全体として規定される。また、アクチュエータと信号出力との関連性により、アクチュエータと出力変数との関連性、厳密には制御出力変数と出力変数との関連性が規定される。入出力部の出力とアクチュエータとの接続関係は既知であるため、出力、制御出力変数、および出力変数間の関連性が規定される。
【００７６】
すべての制御面に関して機能面プログラム部品が記述されると、関連付け規則が完全に規定されて、記憶対象の関連性変数が作成可能となる。
概して、各制御面に対しては、機能面プログラム部品が１つだけ記述される。そして、すべての機能面プログラム部品が記述されると、コンポーネントプログラム部品および機能面プログラム部品が組み合わされて、ユーザープログラムが形成される。
【００７７】
図５は、最上位階層に含まれる制御対象のシステム１０のソフトウェアコンポーネントおよび各機能面ブロックを示している。
これらのソフトウェアコンポーネントを具体的に説明すると、第１の非常停止用押しボタンスイッチ２４に対応し、個別コンポーネントの形態である第１のソフトウェアコンポーネント１２０、ハンドリングステーション１２に対応する第２のソフトウェアコンポーネント１２２、プロセスステーション１４に対応する第３のソフトウェアコンポーネント１２４、およびテストステーション１６に対応する第４のソフトウェアコンポーネント１２６が含まれる。そして、ソフトウェアコンポーネント１２２、１２４、１２６はそれぞれ、グループコンポーネントの形態である。また、ソフトウェアコンポーネント１２２、１２４、１２６はそれぞれ、制御対象のシステム１０に存在する実際のメカトロ設備ハードウェアコンポーネントを表し、複数の第１論理接続１２８によって互いに接続されることにより、フロー制御を実現している。
【００７８】
また、標準制御面に関連する第１の機能面ブロック１３０、安全制御面に関連する第２の機能面ブロック１３２、診断面に関連する第３の機能面ブロック１３４、視覚化面に関連する第４の機能面ブロック１３６、駆動制御面に関連する第５の機能面ブロック１３８、およびロック面に関連する第６の機能面ブロック１４０といった機能面ブロックも含まれる。
【００７９】
これら各機能面ブロックには、関連する制御面の一部である制御タスクを処理するように構成された関数プログラムを記憶している。第３の機能面ブロック１３４には、制御対象のシステム１０のプロセス診断に必要な検査条件およびプロセス診断レポートを記憶している。この制御対象のシステム１０は、ハンドリングステーション１２、プロセスステーション１４、およびテストステーション１６を含むクラスタ、ひいてはユーザープログラムの最上位階層にあるソフトウェアコンポーネント１２２、１２４、１２６のクラスタによって規定される。個々の機能面ブロック間およびソフトウェアコンポーネントとの論理接続については、明瞭化のため図示していない。
【００８０】
図６は、第３のソフトウェアコンポーネント１２４に含まれるソフトウェアコンポーネントおよび各機能面ブロックを示している。
符号１５０は、第２の非常停止用押しボタンスイッチ４８に対応し、エレメンタリコンポーネントの形態である第５のソフトウェアコンポーネントを示している。符号１５２は、回転テーブル４０に対応する第６のソフトウェアコンポーネントを示している。符号１５４は、検査モジュール４２に対応する第７のソフトウェアコンポーネントを示している。符号１５６は、穴あけモジュール４４に対応する第８のソフトウェアコンポーネントを示している。符号１５８は、排出モジュール４６に対応する第９のソフトウェアコンポーネントを示している。そして、ソフトウェアコンポーネント１５２、１５４、１５６、１５８は、グループコンポーネントの形態である。また、ソフトウェアコンポーネント１５２、１５４、１５６、１５８は、複数の第２論理接続１６０によって互いに接続されることによりフロー制御を実現しており、それぞれが制御対象のシステム１０に存在する実際のメカトロ設備ハードウェアコンポーネントを表している。
【００８１】
また、第３のソフトウェアコンポーネント１２４は、標準制御面に関連する第７の機能面ブロック１６２、安全制御面に関連する第８の機能面ブロック１６４、診断面に関連する第９の機能面ブロック１６６、視覚化面に関連する第１０の機能面ブロック１６８、駆動制御面に関連する第１１の機能面ブロック１７０、およびロック面に関連する第１２の機能面ブロック１７２といった複数の機能面ブロックを有している。これら各機能面ブロックには、関数プログラムを記憶している。第９の機能面ブロック１６６には、プロセスステーション１４のプロセス診断に必要な検査条件およびプロセス診断レポートを記憶している。個々の機能面ブロック間およびソフトウェアコンポーネントとの論理接続については、明瞭化のため図示していない。
【００８２】
図７は、第８のソフトウェアコンポーネント１５６に含まれるソフトウェアコンポーネントおよび各機能面ブロックを示している。ここには、第３の非常停止用押しボタンスイッチ６６に対応する第１０のソフトウェアコンポーネント１８０、穴あけシリンダ６４に対応する第１１のソフトウェアコンポーネント１８２、搬送シリンダ６２に対応する第１２のソフトウェアコンポーネント１８４、およびモーター６０に対応する第１３のソフトウェアコンポーネント１８６を示している。これらのソフトウェアコンポーネントは、エレメンタリコンポーネントの形態である。
【００８３】
また、第８のソフトウェアコンポーネント１５６は、標準制御面に関連する第１３の機能面ブロック１８８、安全制御面に関連する第１４の機能面ブロック１９０、診断面に関連する第１５の機能面ブロック１９２、視覚化面に関連する第１６の機能面ブロック１９４、駆動制御面に関連する第１７の機能面ブロック１９６、およびロック面に関連する第１８の機能面ブロック１９８を備えている。第１５の機能面ブロック１９２には、穴あけモジュール４４のプロセス診断に必要な検査条件およびプロセス診断レポートを記憶している。
【００８４】
ソフトウェアコンポーネントおよび一部の機能面ブロックは、複数の論理接続によって互いに接続されることにより、フロー制御を実現している。ただし、これらの論理接続については、明瞭化のため図示していない。
図８は、制御対象のシステム１０に含まれるシリンダに対応したソフトウェアコンポーネントに含まれる各機能面ブロックを示している。本実施形態では、第１１のソフトウェアコンポーネント１８２を一例として挙げているが、何ら限定的な趣旨を意図するものではない。以下の説明は、第１２のソフトウェアコンポーネント１８４にも同様に当てはまる。
【００８５】
第１１のソフトウェアコンポーネント１８２は、標準制御面に関連する第１９の機能面ブロック２１０および診断面に関連する第２０の機能面ブロック２１２を備えている。診断面に関連する機能面ブロックの動作形態は、標準制御面を参照して説明するため、図８にはこれら以外の機能面ブロックを示していない。
第４の論理接続２１４は、２つの終端位置センサーによって生成され、穴あけシリンダ６４が２つの終端位置の一方を占有していることを示す信号を第１９の機能面ブロック２１０に供給する際に使用する。これら２つの信号は、同じく第４の論理接続２１４を介して、第２０の機能面ブロック２１２にも供給される。第１９の機能面ブロック２１０では、記憶された関数プログラムにしたがって、穴あけシリンダ６４の作動に使用する制御出力信号が生成される。これらの制御出力信号は、第５の論理接続２１６を介して、第２０の機能面ブロック２１２に供給される。第２０の機能面ブロック２１２は、供給された信号に基づいてプロセス診断を実施する。このプロセス診断は、「シリンダが後退していない」「シリンダが伸長していない」「両リミットスイッチが操作済みである」といったプロセス状態の判定に使用可能である。判定プロセス状態を表すプロセス診断レポートは、第６の論理接続２１８を介して出力される。
【００８６】
図９において、第１の階層構造全体を符号２２０で示している。
この第１の階層構造は、制御対象のシステム１０の基礎を成す階層構造および安全制御装置のユーザープログラムの基礎を成す階層構造の両者を表す。図９に示す例では、各ブロックに２つの意味がある。斜線の前の符号は、制御対象のシステム１０のうち、各ブロックで表される設備ハードウェアコンポーネントを示している。一方、斜線の後ろの符号は、各ブロックで表されるユーザープログラムのソフトウェアコンポーネントを示している。
【００８７】
符号２２２は、制御対象のシステム１０全体またはユーザープログラム全体を表すブロックを示している。符号２２４は、最上位のシステム階層を示しており、その設備ハードウェアコンポーネントはコンポーネント部品と称する。符号２２６は、最上位システム階層の直下の第１システム階層を示しており、その設備ハードウェアコンポーネントはサブコンポーネントと称する。符号２２８は、第１システム階層の直下の第２システム階層を示しており、その設備ハードウェアコンポーネントは個別コンポーネントと称する。図９において、各コンポーネント部品および各サブコンポーネントに対して、第１システム階層および第２システム階層をそれぞれ示しているわけではないが、何ら限定的な趣旨を意図するものでもない。
【００８８】
この階層構造に含まれる個々のブロックは、関連するプロセス状態およびこれらを表すプロセス診断レポートを含む。したがって、一例として、ブロック６０／１８０は、関連するプロセス状態「モーター負荷」および関連するプロセス診断レポート「モーター過負荷」を有する。ブロック６２／１８４および６４／１８２は、複数の関連するプロセス状態を有する。第１のプロセス状態「シリンダ位置」には２つのプロセス診断レポート「シリンダが後退していない」「シリンダが伸長していない」、第２のプロセス状態「終端位置スイッチ」にはプロセス診断レポート「両終端位置スイッチが操作済みである」、第３のプロセス状態「信号状態」にはプロセス診断レポート「無効な入出力信号」、第４のプロセス状態「時間条件」には２つのプロセス診断レポート「後退時間超過」「伸長時間超過」がそれぞれ存在する。また、ブロック２４／１２０、４８／１５０、および６６／１８０は、２つの関連するプロセス状態を有する。第１のプロセス状態「状態」にはプロセス診断レポート「作動」、第２のプロセス状態「確認」にはプロセス診断レポート「未確認」がそれぞれ存在する。
【００８９】
この階層構造に基づいて、たとえば第２システム階層のブロックで生じたプロセス状態は、第１システム階層または最上位システム階層の関連するブロックに送ることができる。
図１０において、第２の階層構造全体を符号２４０で示している。この第２の階層構造は、安全制御装置に含まれる制御ハードウェアコンポーネント６８の構成を再現したものであって、第３の非常停止用押しボタンスイッチ６６を考慮に入れている。すなわち、穴あけモジュール４４に関連する制御ハードウェアコンポーネントの構成を再現している。穴あけモジュール４４に限ったことは、何ら限定的な趣旨を意図するものでもない。当然のことながら、システム１０の制御に使用する安全制御装置全体に関して、然るべき階層構造を指定することも可能である。
【００９０】
符号２４２は、穴あけモジュール４４の制御に使用するユーザープログラムの部位を実行する論理部を示している。この論理部２４２は、最上位の制御階層を規定している。符号２４４は、最上位階層の直下の第１制御階層を示している。符号２４６は、第１制御階層の直下の第２制御階層を示している。符号２４８は、第２制御階層の直下の第３制御階層を示している。
【００９１】
第１制御階層２４４は、標準制御面に関連する標準バス部２５０および安全制御面に関連する安全バス部２５２を備えている。これら２つのバス部は、安全関連データおよびプロセス関連データに分かれたデータの伝送に使用される。
第２制御階層２４６は、標準バス部２５０に接続された複数の第１入出力モジュール２５４を備えている。これらの入出力モジュールは、制御出力信号を出力してアクチュエータの作動に使用可能な複数の標準出力２５６を提供する。また、制御入力信号の受信に使用可能な複数の標準入力２５８を提供する。
【００９２】
また、第２制御階層２４６は、安全バス部２５２に接続された複数の第２入出力モジュール２６０を備えている。これらの入出力モジュールは、複数の安全入力２６２および複数の安全出力（不図示）を提供する。
第３制御階層２４８は、一例として、「ハードウェア障害」「短絡０Ｖ」「短絡２４Ｖ」といった関連するシステム診断レポートを有していてもよい。また、第２制御階層２４６は、一例として、「モジュール欠落」「内部エラー」「供給電圧エラー」といった関連するシステム診断レポートを有していてもよい。また、第１制御階層２４４および最上位制御階層の両者は、一例として、「内部エラー」「供給電圧エラー」といった関連するシステム診断レポートを有していてもよい。当然のことながら、これら個々のシステム診断レポートは、個々のモジュールまたはユニットと関連付けられていてもよい。
【００９３】
図１１において、安全回路全体を符号２７０で示しており、全体を符号１０で示したシステムを制御するように構成された安全制御装置２６を備えている。システム１０は、複数のアクチュエータ２７２および複数のセンター２７４を備えている。また、システム１０の負荷は、符号２２で示している。
安全制御装置２６は、制御部２７６を備えている。制御部２７６は、安全を最重視するプロセスの制御に必要なフェイルセーフ性を実現するため、２つのチャンネルによる冗長な構成としている。図１１には、２チャンネル構成の表現として、相互監視およびデータ交換を可能とする双方向通信インターフェース２８２によって互いに接続された２つの独立したプロセッサ２７８、２８０を示している。ここで、制御部２７６の２つのチャンネルおよび２つのプロセッサ２７８、２８０は、系統エラーの大部分を除外するため、多様な構成すなわち互いに異なる構成とするのが好ましい。
【００９４】
符号２８４は、２つの各プロセッサ２７８、２８０に接続された入出力部を示している。入出力部２８４は、複数のセンサー２７４から複数の制御入力信号２８６を受信し、あるデータ形式に調整して、２つの各プロセッサ２７８、２８０に送出する。また、入出力部２８４は、プロセッサ２７８、２８０に基づいて、複数のアクチュエータ２７２の作動に使用する複数の制御出力信号２８８を生成する。
【００９５】
符号２９０は、ユーザープログラム２９２の記憶に使用するチップカードを示している。ユーザープログラム２９２は、プログラミングツールを用いて記述される。プログラミングツールの一例としては、従来のＰＣ２９６上で実行可能なコンピュータプログラム２９４が挙げられる。この場合、チップカード２９０を記憶媒体として使用すれば、プログラミングツールを実行するＰＣ２９６に直接接続しなくても、ユーザープログラム２９２を容易に交換できる。あるいは、ユーザープログラム２９２は、制御部２７６に常時組み込まれたＥＥＰＲＯＭ等のメモリに記憶してもよい。ユーザープログラム２９２のチップカード２９０へのロードは、矢印２９７で示す。
【００９６】
ユーザープログラム２９２は、安全制御装置２６で実行する制御タスクを規定する。この目的のため、ユーザープログラム２９２は、安全制御面に関連する制御タスクを実行する安全制御モジュール２９８を備えている。この安全制御モジュール２９８では、安全制御面に関連する安全センサー３０２によって生成された安全関連の制御入力信号３００がフェイルセーフ的に処理される。安全センサー３０２の一例としては、非常停止用押しボタンスイッチ、両手操作装置、安全扉、回転速度監視器具、または安全関連のパラメータを取得するその他のセンサー等が挙げられる。安全制御面の関連する制御タスクによれば、安全関連の制御入力信号３００は、安全アクチュエータすなわち安全制御面に関連するアクチュエータとして知られているコンタクタ１８、２０の作動に使用する安全関連の制御出力信号３０４を生成する際の基準と見なされる。コンタクタ１８、２０の作動接点は、電源３０６と負荷２２との間の接続部内に配置されている。コンタクタ１８、２０は、負荷２２の電源を遮断する際に使用可能である。これは、関連する異常が発生した場合に、負荷２２を安全な状態に移行可能であることを意味する。
【００９７】
さらに、ユーザープログラム２９２は、標準制御面に関連する制御タスクを実行する際に使用する標準制御モジュール３０８を備えている。この目的のため、標準制御モジュール３０８は、標準センサー３１２によって生成されたプロセス関連の制御入力信号３１０の処理に使用する。標準センサー３１２としては、駆動制御等に必要な入力変数を検出するセンサーが挙げられる。このような変数の一例としては、回転速度、角度、または速度等が挙げられる。また、このプロセス関連の制御入力信号３１０に基づき、標準制御面に関連する制御タスクにしたがって、プロセス関連の制御出力信号３１４が生成され、標準アクチュエータ３１６に供給される。一例として、この標準アクチュエータ３１６は、モーターまたは制御シリンダであってもよい。
【００９８】
本実施形態で選択したユーザープログラム２９２の構成は、安全制御モジュール２９８および標準制御モジュール３０８を備え、これにより、安全制御面に関連する制御タスクおよび標準制御面に関連する制御タスクの両方を制御部２７６が実行するものであるが、何ら限定的な趣旨を意図するものではない。当然のことながら、安全制御面に関連する制御タスクのみを制御部２７６が実行することも考えられる。この場合、ユーザープログラム２９２は、標準制御モジュール３０８を含まない。
【００９９】
また、入出力部２８４は、安全制御装置２６に含まれる別のコンポーネントを２つのプロセッサ２７８、２８０に接続する場合にも使用する。これにより、入出力部２８４からは、複数のプロセス診断入力信号３２０がプロセス診断評価部３１８に供給される。プロセス診断評価部３１８は、制御対象のシステム１０の複数のプロセス状態のいずれが第１の規定時間に現れるかの判定の基準として前記複数のプロセス診断入力信号３２０を解釈するように構成されている。また、プロセス診断評価部３１８は、第１の規定時間に現れる複数の判定プロセス状態を表す複数のプロセス状態信号３２２を生成する。これら複数のプロセス状態信号３２２は、入出力部２８４に供給される。これにより、制御部２７６は、判定プロセス状態にしたがって適切な対策を講じることができる。
【０１００】
また、入出力部２８４からは、複数のシステム診断入力信号３２６がシステム診断評価部３２４に供給される。システム診断評価部３２４は、安全制御装置２６の複数のシステム状態のいずれが第２の規定時間に現れるかの判定の基準として前記複数のシステム診断入力信号３２６を解釈するように構成されている。また、システム診断評価部３２４は、第２の規定時間に現れる複数の判定システム状態を表す複数のシステム状態信号３２８を生成するように構成されている。これら複数のシステム状態信号３２８は、入出力部２８４に供給される。これにより、制御部２７６は、判定システム状態にしたがって適切な対策を講じることができる。
【０１０１】
この場合、システム状態としては、安全制御装置２６に含まれるユニットおよびコンポーネントだけでなく、安全制御装置２６に電気的に接続されたすべてのユニットについて検出される。たとえば、安全センサー３０２、コンタクタ１８、２０（より一般的には安全アクチュエータ）、標準センサー３１２、標準アクチュエータ３１６、後述する表示部、および後述するシステム診断要求部がこれに当たる。また、このシステム状態は、安全制御装置２６と上記ユニットとの間に存在するすべての配線にも適用される。
【０１０２】
安全制御装置２６は、表示部３３２のインターフェース３３０を備えている。表示部３３２は、診断レポートを表示するように構成されている。また、安全制御装置２６は、システム診断要求３３７を検出するように構成されたシステム診断要求部３３６のインターフェース３３４を備えている。なお、表示部３３２およびシステム診断要求部３３６は、物理装置３３８を構成することができる。
【０１０３】
さらに、安全制御装置２６は、診断レポート部３４０を有する。この診断レポート部３４０には、複数のプロセス状態信号３２２および複数のシステム状態信号３２８が供給される。また、診断レポート部３４０には、判定プロセス状態を表す複数のプロセス診断レポート３４２がまず初めに供給され、次に判定システム状態を表す複数のシステム診断レポート３４４が次に供給される。
【０１０４】
診断レポート部は、複数の判定プロセス状態および複数の判定システム状態に対して、複数の診断レポートを提供する。ここでは、少なくとも１つの判定プロセス状態に対して、前記プロセス状態および複数の判定システム状態のうちの前記プロセス状態と関連する複数の関連システム状態に基づいて診断レポートが提供される。また、診断レポート部３４０は、前記複数の診断レポートを表す複数の診断信号３４６を生成する。この複数の診断信号３４６は、前記複数の診断レポートを表示するため、入出力部２８４を介して表示部３３２に供給される。
【０１０５】
プロセス診断評価部３１８、システム診断評価部３２４、および診断レポート部３４０は、診断部３４８において組み合わされている。
診断レポート部３４０は、少なくとも複数の前記複数のプロセス状態および少なくとも複数の前記複数のシステム状態に対して複数の関連性変数を記憶する関連性記憶部３５０を有する。記憶された関連性変数は、所定の関連性に基づいて、複数のシステム状態がそれぞれ複数のプロセス状態のいずれと関連するかを示している。また、前記複数の判定システム状態と前記複数の判定プロセス状態との複数の組み合わせには、複数の記憶された関連性変数が選択されている。そして、選択された各関連性変数は、前記組み合わせの少なくとも１つを表している。前記複数の関連システム状態は、これら複数の関連性変数に基づいて決定される。
【０１０６】
診断レポート部３４０は、判定プロセス状態および判定システム状態を繰り返し記憶するように構成された状態記憶部３５２を有する。また、診断レポート部３４０は、記憶対象のシステム状態が関連システム状態であるか否かを規定する際、および／または、関連システム状態が記憶対象のプロセス状態に対して存在するか否かを規定する際に、記憶済みの判定システム状態および／または記憶済みの判定プロセス状態を考慮するように構成されている。
【０１０７】
プロセス診断評価部３１８は、複数のプロセス状態を記憶するプロセス診断記憶部３５４を有する。前記プロセス診断レポートは、プロセス状態および設備構造のサイズを表している。これらはすべて、ユーザープログラム２９２が記述されると、矢印３５６で示す通り、プロセス診断記憶部３５４に提供・移送される。あるいは、矢印２９７を介してチップカード２９０に移送し、チップカードからプロセス診断記憶部３５４に送出することもできる。設備構造変数は、矢印３５８で示す通り、診断レポート部３４０で利用可能である。
【０１０８】
関連性記憶部３５０に記憶される関連性変数についても同じく、ユーザープログラム２９２が記述されると、矢印３６０で示す通り、作成されて関連性記憶部３５０に供給される。
システム診断評価部３２４は、複数のシステム状態および複数のシステム診断レポートを記憶するシステム診断記憶部３６２を有する。このシステム診断レポートはそれぞれ、複数のシステム状態の１つを表している。この情報は、常時記憶されるものであり、安全制御装置２６の製造者によってもたらされる。また、システム診断記憶部３６２は、矢印３６４で示す通り診断レポート部３４０で利用可能な制御構造変数を記憶している。
【０１０９】
入出力部２８４は、安全制御装置２６と安全センサー３０２、コンタクタ１８、２０、表示部３３２、およびシステム診断要求部３３６との間でテスト信号３６４を交換する際に使用する。テスト信号３６４は、安全制御装置２６に接続されたユニットおよびコンポーネントが正しく動作しているか否かを判定する際に、安全制御装置２６において使用可能である。この判定は、安全制御装置２６に接続された器具で異常が発生した場合に、制御対象のシステム１０を直ちに安全な状態に移行させるために必要である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のハードウェアコンポーネントを有する自動設備を制御するための安全制御装置であって、複数の各ハードウェアコンポーネントが少なくとも１つのセンサーおよび／または少なくとも１つのアクチュエータを備えた安全制御装置に関する。また、本発明は、複数のハードウェアコンポーネントを有する自動設備を制御するための方法であって、複数の各ハードウェアコンポーネントが少なくとも１つのセンサーおよび／または少なくとも１つのアクチュエータを備えた方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述のような安全制御装置および方法は、様々な形態として従来知られている。
「安全制御装置」は、センサーからの入力信号を受信して、論理的組み合わせおよび場合によっては別の信号またはデータ処理工程により出力信号を生成する装置である。出力信号はアクチュエータに供給でき、これにより、入力信号に基づく環境中で所望の動作または反応を起こすことができる。
【０００３】
この種の安全制御装置は、非常停止用押しボタン、両手操作装置、安全扉、またはライトグリッドを監視する機械の安全性の分野に適用することができる。前述のようなセンサーは、作動中に人間または有形財に対して危険を及ぼす機械の保護等に使用する。
安全扉が開かれたり、または非常停止用押しボタンが操作されたりすると、個別の信号が生成され、入力信号として安全制御装置に供給される。安全制御装置は、これに応答して、アクチュエータ等により危険を及ぼしている機械の部位を遮断する。
【０００４】
安全制御装置の特徴は、「一般的」な制御装置とは対照的に、内部または接続された装置に異常が発生した場合でも、危険を及ぼしている設備または機械の安全状態を常に確保する点である。したがって、安全制御装置には、それ自体のフェイルセーフの観点から極めて高い要求が課せられており、開発および製造が大幅に複雑化してしまう。
安全制御装置は通常、使用前に専門職協会またはドイツのＴＵＶに相当する所轄官庁の特別承認を得る必要がある。この場合、安全制御装置は、たとえば欧州規格ＥＮ９５４−１またはこれに相当するＩＥＣ６１５０８もしくはＥＮ ＩＳＯ１３８４９−１等の規格に規定された所定の安全規格を遵守する必要がある。したがって以下では、安全制御装置が少なくとも前述の欧州規格ＥＮ９５４−１の安全カテゴリ３に準拠した構成または装置を意味するものとする。
【０００５】
プログラム可能な安全制御装置であれば、ユーザーは、通常ユーザープログラムと呼ばれるソフトウェアを用いることにより、必要に応じて論理的組み合わせおよび場合によっては別の信号またはデータ処理工程を個別に定義することができる。この結果、様々な安全コンポーネント間の規定のハードウェア配線により論理的組み合わせが確立された初期のソリューションに比べて、柔軟性は大幅に高くなる。一例として、ユーザープログラムは、市販のパソコン（ＰＣ）および然るべき構成のソフトウェアプログラムを用いて記述可能である。
【０００６】
安全制御装置で実行されるユーザープログラムは、安全制御装置が制御する設備上で動作するプロセスを定義する。このプロセスは、プロセス診断により監視される。プロセス診断には、制御対象のシステムの複数のプロセス状態のいずれが規定の時間に現れるかの判定が含まれる。このため、許容できるプロセス状態および許容できないプロセス状態の両者が検出される。その目的の１つは、障害として知られている許容できないプロセス状態を検出して表示部に表示することである。これにより、制御対象のシステムのオペレータは、その障害を修正することができる。このような表示部は通常、制御対象のシステムの制御卓に組み込まれている。
【０００７】
概して、プロセス診断およびこれに伴い検出（すなわち、判定）したプロセス状態の表示により、許容できるプロセス状態および許容できないプロセス状態の両者を含むプロセスマップが表示部に現れる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
プロセス診断により検出されたプロセス状態は、論理的要求に基づいて規定されている。このため、判定した許容できないプロセス状態が論理的エラーと見なされることもある。これらの論理的要求には、たとえばセンサーが検出した変数に対する閾値または面積の比較が含まれる。すなわち、検出された変数の個々の測定値は、１または複数の閾値と比較される。
【０００９】
一例として、容器の充填レベルの監視が挙げられる。この目的のため、容器には充填レベルセンサーが付随する。充填レベルセンサーは、容器の検出充填レベルを表す充填レベル信号を生成する。この充填レベル信号は通常、容器内の充填レベルに比例する値の電圧である。そして、その後の処理がアナログまたはデジタルのいずれで行われるかに応じて、この電圧値自体またはこれに由来する変数と閾値との比較が行われる。この比較の結果として閾値を超えていると判定された場合は、「容器満杯」と解釈されて、診断レポートは作成されない。これに対し、比較の結果として閾値に達していないと判定された場合は、「容器空」と解釈されることがある。これは、許容できないプロセス状態と見なされる。すなわち、エラー状態が存在することになる。そして、この許容できないプロセス状態は、診断レポートとして表示部に表示される。このように、表示部は論理的エラーの提示に用いられる。
【００１０】
ここで、２つの状況が考えられる。第１の状況として、容器は実際に空である。この場合、判定したプロセス状態すなわち判定した論理的エラーは、事実に基づいている。表示部に提示された診断レポートは、事実を正確に再現している。このため、容器は、保守要員等のオペレータが充填する必要がある。
一方、容器が実際には空でないという第２の状況も考えられる。この場合、判定したプロセス状態すなわち判定した論理的エラーは、事実に基づいていない。また、表示部に提示された診断レポートは、事実を正確に再現していない。この一例として、充填レベルセンサーが故障している場合、充填レベルセンサーを安全制御装置に接続している配線にエラーがある場合、または安全制御装置自体にエラーがある場合等が挙げられる。いずれの場合も、容器が満杯であっても空であるとの診断レポートが表示される。このような診断レポートが表示されると、誤解を招く恐れがあるだけでなく、表示された診断レポートの基となったプロセス状態をプロセス診断が判定した実際の理由に関する助言がオペレータに一切なされなくなる。
【００１１】
以上の見解から、既知の安全制御装置および方法に用いられている診断基準が依然として最適ではないことが分かる。
そこで、本発明は、システムのオペレータに対して、システム作動中に発生する障害に関するより良い情報を提供するとともに、障害の修正に向けたより良い支援を提供するため、冒頭に記載したような安全制御装置および方法を改良することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明の安全制御装置は、複数のセンサーからの複数の制御入力信号が供給される制御部であって、内部で動作するユーザープログラムにより前記制御入力信号に基づいて、複数のアクチュエータの作動に使用する複数の制御出力信号を生成するように構成された制御部と、診断レポートを表示するように構成された表示部に対するインターフェースと、複数のプロセス診断入力信号が供給されるプロセス診断評価部であって、制御対象の設備の複数のプロセス状態のいずれが第１の規定時間に現れるかの判定の基準として前記複数のプロセス診断入力信号を解釈するように構成されるとともに、前記第１の規定時間に現れる複数の判定プロセス状態を表す複数のプロセス状態信号を生成するように構成されたプロセス診断評価部と、複数のシステム診断入力信号が供給されるシステム診断評価部であって、前記安全制御装置の複数のシステム状態のいずれが第２の規定時間に現れるかの判定の基準として前記複数のシステム診断入力信号を解釈するように構成されるとともに、前記第２の規定時間に現れる複数の判定システム状態を表す複数のシステム状態信号を生成するように構成されたシステム診断評価部と、前記複数のプロセス状態信号および前記複数のシステム状態信号が供給される診断レポート部であって、前記複数の判定プロセス状態および前記複数の判定システム状態に対して複数の診断レポートを提供するように構成され、少なくとも１つの判定プロセス状態に対して、当該プロセス状態および前記複数の判定システム状態のうちの当該プロセス状態と関連する複数の関連システム状態に基づいて診断レポートが提供されるとともに、前記複数の診断レポートを表示するために表示部に供給される、前記複数の診断レポートを表す複数の診断信号を生成する診断レポート部と、を有する。
【００１３】
前記目的を達成するため、本発明の方法は、制御対象のシステムの複数のプロセス状態のいずれが第１の規定時間に現れるかの判定の基準として複数のプロセス診断入力信号が解釈され、前記第１の規定時間に現れる複数の判定プロセス状態を表す複数のプロセス状態信号が生成される工程と、前記安全制御装置の複数のシステム状態のいずれが第２の規定時間に現れるかの判定の基準として複数のシステム診断入力信号が解釈され、前記第２の規定時間に現れる複数の判定システム状態を表す複数のシステム状態信号が生成される工程と、前記複数のプロセス状態信号および前記複数のシステム状態信号が診断レポート部に供給される工程と、前記複数の判定プロセス状態および前記複数の判定システム状態に対して複数の診断レポートが提供され、少なくとも１つの判定プロセス状態に対して、当該プロセス状態および前記複数の判定システム状態のうちの当該プロセス状態と関連する複数の関連システム状態に基づいて診断レポートが提供され、前記複数の診断レポートを表す複数の診断信号が診断レポート部で生成される工程と、前記複数の診断レポートを表示するために、前記複数の診断信号が表示部に供給される工程と、を含む。
【００１４】
本発明の安全制御装置および方法は、プロセス診断とシステム診断とを組み合わせるという着想に基づいている。この目的のため、制御対象の設備の複数のプロセス状態のいずれが第１の規定時間に現れるかの判定の基準として供給される複数のプロセス診断入力信号を受信するように構成されたプロセス診断評価部が備えられている。概して、前記第１の規定時間には、複数の判定プロセス状態が存在していてもよい。また、前記安全制御装置の複数のシステム状態のいずれが第２の規定時間に現れるかの判定の基準として供給される複数のシステム診断入力信号を受信するように構成されたシステム診断評価部が備えられている。概して、前記第２の規定時間には、複数の判定システム状態が存在していてもよい。
【００１５】
安全制御装置のシステム状態は、装置自体、すなわち、制御タスクの実行に必要なプロセッサやメモリ等の論理コンポーネントが収容された物理装置であって、センサー、アクチュエータ、またはモード選択スイッチ等の信号装置として知られているデバイス等の設備コンポーネントが電気的に接続された物理装置が選択可能な任意の状態である。この定義には、すべての配線も含まれる。診断を目的として主に関心が高いのは、前記コンポーネントの１つにエラーが発生している場合のシステム状態である。これらのエラーは、物理的エラーと称する。
【００１６】
プロセス診断とシステム診断とは、判定プロセス状態の診断レポートを、このプロセス状態自体およびこれと関連する複数のシステム状態に基づいて提供することにより組み合わされる。
本発明の手法により得られる効果は、診断レポートの提供時にプロセス状態自体およびこのプロセス状態と関連するシステム状態を同時に考慮するということである。これは、診断レポートの提供時に、判定プロセス状態自体だけでなく、その原因となった如何なるシステム状態をも網羅していることを意味する。すなわち、診断レポートの提供時には、論理的エラーだけでなく、その原因となった如何なる物理的エラーをも考慮に入れている。
【００１７】
プロセス状態と関連するシステム状態とを同時に考慮することは、設備作動中に発生した障害に関するオペレータへの総合的な指示の基礎となる。オペレータには、論理的エラーの基となる物理的エラーを知らせることができる。これにより、オペレータは、物理的エラーひいては障害の修正に向けた対策を直ちに講じることができる。
また同時に、本発明の手法によれば、判定プロセス状態を表す如何なる診断レポートの信頼性も向上する。判定プロセス状態すなわち論理的エラーに関する情報だけを含み、その原因となっているシステム状態ひいては論理的エラーをもたらす物理的エラーに関する助言を一切含まない診断レポートの表示に表示部を使用することは、本発明の手法の結果として、判定プロセス状態が事実を正確に再現しており、診断レポートに記載するようなエラーの物理的原因が一切ないことを意味する。これは、フェイルセーフ制御を実現するため、あらゆる想定可能な物理的エラーが検出されるように安全制御装置を実装する必要があるためである。
【００１８】
したがって、本発明の手法によれば、設備作動中に発生した障害に関するオペレータへの指示およびこれら障害の修正に向けた支援が改善される。
本発明の安全制御装置および方法に関連してオペレータという用語を使用する場合は、従来一般的な設備オペレータだけでなく、保守要員、設置要員、ユーザープログラムのプログラマ、または安全制御装置の製造者をも意味するものと理解されよう。
【００１９】
以上のようにして、上述の目的は完遂される。
以下では、本発明の好適な改良形態を提示する前に、いくつかの考察をまずは詳述する。
上述の通り、プロセス診断評価部は、制御対象の設備の複数のプロセス状態のいずれが第１の規定時間に現れるかを判定するように構成されている。一方、システム診断評価部は、安全制御装置の複数のシステム状態のいずれが第２の規定時間に現れるかを判定するように構成されている。ここで、第１の規定時間と第２の規定時間との区別には、以下のような状況を考慮に入れている。すなわち、プログラム可能な安全制御装置とは、規定のクロック速度で動作するマイクロプロセッサを用いた離散時間システムであるため、たとえばセンサー等からの時間軸上で常に存在する信号すなわちアナログ信号は、安全制御装置において実際に処理できるように、デジタル信号に変換する必要がある。この変換は、クロック速度で規定されたタイミングで発生する。したがって、各状態の有無の判定に使用可能な要求は、プロセス状態および関連するシステム状態のそれぞれで若干異なる時間に発せられる可能性がある。一例として、安全制御装置内において、プロセス状態と評価可能な変数がシステム状態と評価可能な変数よりも早く提供される場合が挙げられる。この結果、安全制御装置内においては、プロセス状態とシステム状態とが異なる時間に判定される。通常、これら２つの時間の間隔は短く規定されており、その長さは、クロック速度で規定された期間の倍数に対応する。この場合、第１の規定時間と第２の規定時間とは非常に近接しており、システム状態およびプロセス状態はほぼ同時に判定される。また、第１の規定時間および第２の規定時間を考えるのは、プロセス状態の判定とシステム状態の判定との間に数秒あるいは数分の差がある状況を対象とするためでもある。
【００２０】
上述のプロセス診断評価部、システム診断評価部、および診断レポート部の間の機能分担は、安全制御装置において具体的に実装される構造的な実施形態を指定するものではない。したがって、これら３つの部位を構造上分離して実装することも可能であるし、プロセス診断評価部とシステム診断評価部とを共通構造にて実装することも可能であるし、あるいは、３つの部位すべてを１つの共通構造にて実装することも可能である。
【００２１】
本発明の好適な改良形態においては、診断レポート部が複数の関連性変数を決定するように構成されており、これら関連性変数が、前記複数の判定システム状態がそれぞれ前記複数の判定プロセス状態のいずれと関連するかを示しており、診断レポート部が、前記複数の関連性変数に基づいて前記複数の関連システム状態を規定するように構成されている。
【００２２】
この形態は、システム状態をプロセス状態と容易に関連付けるための構成である。これにより、判定プロセス状態の原因となる複数の判定システム状態は、このプロセス状態と関連付けられる。
本発明の好適な改良形態においては、診断レポート部が、少なくとも複数のプロセス状態および少なくとも複数のシステム状態に対して、複数の関連性変数を記憶する関連性記憶部を有し、記憶された関連性変数が、所定の関連性に基づいて、前記複数のシステム状態がそれぞれ前記複数のプロセス状態のいずれと関連するかを示しており、診断レポート部が、前記複数の判定システム状態と前記複数の判定プロセス状態との複数の組み合わせに対して、複数の記憶された関連性変数を選択するように構成されており、選択された各関連性変数が前記組み合わせの少なくとも１つを表しており、診断レポート部が、前記複数の関連性変数に基づいて、前記複数の関連システム状態を規定するように構成されている。
【００２３】
この形態は、複数の関連システム状態を規定する簡単かつ非常に信頼性の高い方法を提供する。複数のシステム状態と複数のプロセス状態との間に存在する所定の関連性を関連性記憶部が常に記憶しておく結果、判定システム状態のいずれが判定プロセス状態と関連しているかを明確に判定することができる。これにより、システムのオペレータを完全かつ確実に指示することができる。
【００２４】
これらの関連性変数は、前記複数のシステム状態と前記複数のプロセス状態との間で想定可能な組み合わせのいずれに対する関連性であるかを示す論理変数の形態であることが好ましい。このような関連性変数に対しては、複数の実施形態が考えられる。一例として、論理「１」のマトリクス配列に関連するプロセス状態とシステム状態との間に所定の関連性が存在する場合に、この論理「１」がマトリクス配列中に設定された状態のマトリクスが挙げられる。また、このマトリクスにおいて、マトリクス配列に関連するプロセス状態とシステム状態との間に所定の関連性が存在しない場合は、論理「０」がマトリクス配列中に設定された状態となっている。あるいは、関連性変数は複数のベクトルであってもよい。この場合、各ベクトルは、前記複数のプロセス状態の１つを表し、所定の関連性によってこのプロセス状態と関連付けられたシステム状態を示す。さらに別の可能性として、関連性変数は複数のタプルであってもよい。各タプルは、所定の関連性がある前記複数のシステム状態の１つと前記複数のプロセス状態の１つとの組み合わせを表す。
【００２５】
本発明の好適な改良形態においては、診断レポート部が、判定プロセス状態および複数の関連システム状態が存在する場合に、当該プロセス状態に対する診断レポートとして、複数のシステム診断レポートを提供するように構成されており、前記複数のシステム診断レポートが前記複数の関連システム状態を表す。
既に述べた通り、プロセス状態すなわち論理的エラーは、その原因としてシステム状態すなわち物理的エラーを有する。この形態により得られる効果は、判定プロセス状態の場合、プロセス診断レポートがそれを表すのではなく、むしろシステム診断レポートによって、表示部に表示された複数の関連システム状態が表されるということである。これにより、設備のオペレータには、存在する物理的エラーが直ちに表示されるため、障害の修正を直ちに開始することができる。以上から、この形態によれば、障害を最適時間で修正することができる。
【００２６】
本発明の好適な改良形態においては、診断レポート部が、判定プロセス状態および複数の関連システム状態が存在する場合に、当該プロセス状態に対する診断レポートとして、組み合わせ診断レポートを提供するように構成されており、前記組み合わせ診断レポートが、プロセス診断レポートおよび複数のシステム診断レポートの両者を含み、前記プロセス診断レポートが前記判定プロセス状態を表し、前記複数のシステム診断レポートが前記複数の関連システム状態を表す。
【００２７】
この形態であれば、設備のオペレータが、判定プロセス状態およびこのプロセス状態と関連する判定システム状態の両者に関して、総合的な指示が受けられるという利点がある。これにより、オペレータは、存在する論理的エラーおよびこの論理的エラーの原因となっている物理的エラーに関して指示を受けられる。オペレータへの総合的な指示だけでなく、この総合的な指示に基づいて、障害状態を直ちに修正することもできる。
【００２８】
上述の形態の別の改良形態においては、表示部が、まず初めに前記プロセス診断レポートを表示し、システム診断要求が存在する場合は、前記プロセス診断レポートを前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つに置き換えるか、または前記プロセス診断レポートの補足として、前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つを表示するか、前記プロセス診断レポートおよび前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つを同時に表示するか、または前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つのみを表示するように構成されている。
【００２９】
提供された診断レポートが組み合わせ診断レポートであれば、原理上、この組み合わせ診断レポートに含まれる情報の表示には様々な手順が考えられる。
第１の可能性としては、まず初めにプロセス診断レポートが表示され、その後、システム診断要求が存在する場合は、システム診断レポートの少なくとも１つが代替または追加で表示される。第２の可能性としては、プロセス診断レポートとシステム診断レポートの少なくとも１つとが最初から同時に表示される。いずれの場合も、オペレータに総合的な指示を与えることができるという利点がある。第２の可能性と比較して、第１の可能性は、表示部への提示が最初はより鮮明に行えるという利点がある。また、たとえば障害を修正するためのシステム内動作を許可する然るべきアクセス権限を有する人物が表示部を見ている場合に、必要であれば、システムに存在する１または複数の物理的エラーひいては障害を表示できるという利点もある。最初から表示できるのがシステム診断レポートの少なくとも１つのみである第３の可能性であれば、設備のオペレータは、障害の修正を直ちに開始することができる。また、鮮明な提示が行えるという利点もある。
【００３０】
本発明の好適な改良形態においては、診断レポート部が、判定プロセス状態および複数の関連システム状態が存在する場合に、まず初めに第１の診断レポートとしてプロセス診断レポートを提供し、システム診断要求が存在する場合には、さらに第２の診断レポートとして複数のシステム診断レポートを提供するように構成されており、前記プロセス診断レポートが前記判定プロセス状態を表し、前記複数のシステム診断レポートが前記複数の関連システム状態を表す。
【００３１】
この形態では、診断レポートが２つのステップで提供される。第１のステップでは、プロセス診断レポートのみが提供される。そして、システム診断要求が存在する場合には、第２のステップとして複数のシステム診断レポートが提供される。このようにすれば、診断レポートの提供によってコンピュータの容量が不必要に占有されることがない。この手法に基づけば、コンピュータの容量は、システム診断要求が存在する場合にのみ集中させて、システム診断レポートの提供を行えばよい。
【００３２】
上述の形態の別の改良形態においては、表示部が、前記プロセス診断レポートを前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つに置き換えるか、または前記プロセス診断レポートの補足として、前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つを表示するように構成されている。
この形態によれば、設備のオペレータに対して総合的かつ明瞭な指示が行える。
【００３３】
上述の形態の別の改良形態においては、表示部が関連するシステム診断要求部を有し、このシステム診断要求部が、システム診断要求を検出するように構成されている。
この形態によれば、表示部を見ている人物は、必要に応じて表示されるシステム診断レポートを得るため、システム診断要求を容易に送出することができる。ここで、表示部とシステム診断要求部とが物理装置を構成すると都合が良い。
【００３４】
本発明の好適な改良形態においては、プロセス診断評価部が、複数のプロセス状態のいずれが規定の時間に現れるかを繰り返し判定するように構成され、および／または、システム診断評価部が、複数のシステム状態のいずれが規定の時間に現れるかを繰り返し判定するように構成されている。
この形態によれば、診断レポートは、短い時間間隔の間だけ作成されるわけではなく、たとえば設備動作の間中、比較的長い時間にわたって作成される。これにより、設備のオペレータは、時間の観点でも、発生する障害に関して総合的な支持が受けられる。複数のプロセス状態のいずれが現れるかをその都度判定する規定時間は、第１の規定時間および一例として安全制御装置の動作クロック速度によって決定される。なお、システム状態についても同様の状況が当てはまるが、この場合は第２の規定時間に基づいて決定される。
【００３５】
上述の形態の別の改良形態においては、診断レポート部が、判定プロセス状態および判定システム状態を繰り返し記憶するように構成された状態記憶部を有し、記憶対象のシステム状態が関連システム状態であるか否かを規定する際、および／または、関連システム状態が記憶対象のプロセス状態に対して存在するか否かを規定する際に、記憶済みの判定システム状態および／または記憶済みの判定プロセス状態を利用するように構成されている。
【００３６】
この形態によれば、大幅に異なるタイミングで判定されたプロセス状態とシステム状態とを組み合わせることができる。すなわち、プロセス状態と関連付けられたシステム状態の規定、および然るべき診断レポートの提供が可能となる。その理由として、たとえばセンサーの故障によりシステム状態ひいては物理的エラーの実際の判定が早期に行われる、という状況が考えられる。ただし、この時点では、たとえばユーザープログラムに含まれ、センサーからの信号を処理するルーチンが呼び出されていないため、プロセス状態すなわち論理的エラーの判定は行われていない。この場合は、プロセス状態とシステム状態とを組み合わせることができる。概して、この形態によれば、設備に関するオペレータへの総合的な指示が可能となる。
【００３７】
記憶済みの判定システム状態および／または記憶済みの判定プロセス状態は、記憶対象のシステム状態および／または記憶対象のプロセス状態の関連性変数を判定する過程に使用すると都合が良い。一方においては、記憶対象のシステム状態と関連付けられたプロセス状態を示す所定の関連性を表す関連性変数が選択され、他方においては、記憶対象のプロセス状態と関連付けられたシステム状態を示す所定の関連性を表す関連性変数が選択される。この場合、関連性変数のいずれが早期に選択済みであるかを考慮に入れると都合が良い。これにより、診断レポートの再表示を回避することができる。
【００３８】
前記判定プロセス状態に加えて、これらプロセス状態を表すプロセス診断レポートも記憶すると都合が良い。同様に、前記判定システム状態についても、これらシステム状態を表すシステム診断レポートを記憶する。
判定プロセス状態および判定システム状態を状態記憶部に継続して記憶することには、別の利点もある。すなわち、制御対象のシステムおよび／または安全制御装置の現在の状態に関するレポートを提供可能である。この場合は、現在の判定プロセス状態および判定システム状態だけでなく、状態記憶部に記憶された判定済みのプロセス状態およびシステム状態も考慮することができる。また、状態の変化を表すレポートの提供も可能となる。さらに、現在保留中の診断レポートに関する評価ひいては診断も実施可能となる。また、診断レポートの出現時間すなわち提供時間、および診断レポートの再消失時間すなわち診断レポートが表す障害の修正時間に関する詳細を含むイベントレポートの作成も可能となる。
【００３９】
本発明の好適な改良形態においては、制御部が、複数の入力および複数の出力を有する入出力部を備え、前記入出力部が、複数の前記複数の入力を用いて前記複数の制御入力信号の少なくとも１つを受信するとともに、複数の前記複数の出力を用いて前記複数の制御出力信号の少なくとも１つを出力するように構成され、前記ユーザープログラムが複数のプログラム変数を含み、これら複数のプログラム変数が複数の入力変数および複数の出力変数を含み、前記ユーザープログラムの作成中に規定された関連付け規則にしたがって、前記入力変数が各入力および当該各入力を介して受信された制御入力信号と関連付けられており、前記出力変数が各出力および当該各出力を介して出力された制御出力信号と関連付けられており、前記記憶された関連性変数が前記関連付け規則に基づいて作成されたものである。
【００４０】
この形態によれば、簡単かつあまり複雑化せずに、記憶した関連性変数、厳密には所定の関連性を判定することができる。如何なる場合にも、ユーザープログラムの作成の副工程は、入力変数と制御入力信号ひいては安全制御装置の入力端子との関連付け、および出力変数と制御出力信号ひいては安全制御装置の出力端子との関連付けから成る。その理由は、これらの関連付けを行わなければ、ユーザープログラムにより設備を制御することができないためである。このような関連付けは通常、Ｉ／Ｏマッピングと称し、第１に入力変数が表すプロセスと出力変数との組み合わせ、第２に制御入力信号が表すシステムと制御出力信号との組み合わせ、または安全制御装置の入力端子と出力端子との組み合わせが明らかとなる。したがって、このような関連付けに基づき、プロセス状態とシステム状態との組み合わせ、厳密にはシステム状態とプロセス状態との関連性を得ることができる。この場合の順序、すなわち変数が信号ひいては端子と関連付けられるか否か、または端子ひいては信号と関連付けられるか否かという点については、重要ではない。重要なのは、これら３つの内容が同時にもたらされることである。
【００４１】
動作形態を説明するための一例を以下に示す。たとえば、入力端子にエラー（物理的エラーと称する）が存在する場合は、対応するシステム状態が判定される。この入力端子のエラーにより、関連する入力変数もエラーとなる。プロセス状態の判定のため、この入力変数を閾値の監視に使用している場合は、このエラー状態の入力変数が論理的エラーの認識ひいてはプロセス状態の判定の基準とみなされる。Ｉ／Ｏマッピングに使用する関連性情報に基づけば、判定システム状態が判定プロセス状態と関連付けられていることは確実である。
【００４２】
本出願人は、別個の出願においても、前記の特徴的な形態の基礎を成す手法を実施する権利を留保するものとする。
本発明の好適な改良形態においては、ユーザープログラムが、複数のソフトウェアコンポーネントを提供することによって作成され、前記複数のソフトウェアコンポーネントが前記複数の設備ハードウェアコンポーネントに対応し、少なくとも複数の前記ソフトウェアコンポーネントがそれぞれ、複数の前記複数のプロセス状態および複数のプロセス診断レポートと関連付けられたものであり、前記複数のプロセス診断レポートが複数の前記複数のプロセス状態を表す。
【００４３】
この形態によれば、ユーザープログラムの記述が容易となる。プロセス状態およびこれらプロセス状態を表すプロセス診断レポートを個々のソフトウェアコンポーネントと関連付けることには、複数の利点がある。関連するプロセス状態およびこれらプロセス状態を表すプロセス診断レポートを有するソフトウェアコンポーネントを使用することにより、然るべき選択を行えば、制御対象の設備に含まれる同質の設備ハードウェアコンポーネントに対して、プロセス診断に関しては同質のソフトウェアコンポーネントが提供されることになるため、ユーザープログラムの単一性が確保される。このことを突き詰めると、フェイルセーフ性の向上にも寄与する。
【００４４】
本発明の好適な改良形態においては、ユーザープログラムが、複数の階層を有する階層構造を有し、前記ユーザープログラムの作成中、前記階層構造を表す設備構造変数が規定され、診断レポート部が、前記設備構造のサイズに基づいて前記複数の診断レポートを提供するように構成されている。
各階層には、関連する複数のソフトウェアコンポーネントが含まれており、これら各ソフトウェアコンポーネントは、設備ハードウェアコンポーネントに対応している。この設備ハードウェアコンポーネントが単純なコンポーネントであれば、この場合に関連するソフトウェアコンポーネントはエレメンタリコンポーネントの形態を有し、それ自体には別のソフトウェアコンポーネントを一切含まない。これに対して、設備ハードウェアコンポーネントが複雑なコンポーネントであれば、関連するソフトウェアコンポーネントはグループコンポーネントの形態を有し、それ自体にソフトウェアコンポーネントを含む。このグループコンポーネントは、ユーザープログラムの階層構造となるものであるが、制御対象の設備の構成によって決まる。
【００４５】
設備構造変数に基づいて複数の診断レポートを提供することには、判定プロセス状態がソフトウェアコンポーネントと明確に関連付けられるという利点がある。その結果、この判定プロセス状態に対して診断レポートが提供され、関連するソフトウェアコンポーネントに記憶される。また、設備構造のサイズに基づけば、２番目に高い階層またはより高い階層にあるソフトウェアコンポーネントのうち、判定プロセス状態と構造上容易に関連付け可能なソフトウェアコンポーネントが分かる。この構造上の関連性は、診断レポートの提供に利用可能であり、２番目に高い階層またはより高い階層にあって、判定プロセス状態と構造上関連するソフトウェアコンポーネントに記憶された診断レポートの代わりとなるものである。一例として、この手法によれば、集合診断レポートと称するものを提供可能である。集合診断レポートを提供することは、複数のプロセス状態を判定する場合に都合が良い。これらのプロセス状態は、１つのソフトウェアコンポーネントだけでなく、複数のソフトウェアコンポーネントと関連付けられている。また、これらのソフトウェアコンポーネントは、ユーザープログラムの階層構造において、より高い階層にあるソフトウェアコンポーネントと通じている。ここで、各判定プロセス状態に診断レポートを提供する代わりに、他のソフトウェアコンポーネントが通じているソフトウェアコンポーネントに含まれた診断レポートを提供することも可能である。これにより概して、診断レポートを表示する際の鮮明度が向上する。
【００４６】
本出願人は、別個の出願においても、前記形態の基礎を成す手法を実施する権利を留保するものとする。
本発明の別の改良形態においては、プロセス診断評価部がプロセス診断記憶部を有し、前記プロセス診断記憶部が前記複数のプロセス状態および複数のプロセス診断レポートを記憶し、各プロセス診断レポートが前記複数のプロセス状態の１つを表し、前記複数のプロセス状態および／またはプロセス診断レポートが、ユーザープログラムの作成時に作成される。また、プロセス診断記憶部は、設備構造のサイズを記憶する。
【００４７】
この形態によれば、総合的なプロセス診断に必要なすべての内容が中心部に一貫して記憶される。これにより、プロセス状態の迅速な判定が可能となる。また、上述の内容が複数の部位に記憶された場合に起こり得るエラー源を除外することも可能となる。
本発明の好適な改良形態においては、システム診断評価部がシステム診断記憶部を有し、前記システム診断記憶部が前記複数のシステム状態および複数のシステム診断レポートを記憶し、各システム診断レポートが前記複数のシステム状態の１つを表す。
【００４８】
この形態の利点は、総合的なシステム診断に必要なすべての内容が中心に記憶されることである。したがって、この場合には、システム状態の迅速な判定が可能となる。また、上述の内容が複数の記憶部位に記憶された場合に起こり得るエラー源を除外することも可能となる。
複数のシステム状態および複数のシステム診断レポートは、安全制御装置の製造者が規定すると都合が良い。この形態は、フェイルセーフ性の向上に役立つ。さらに、複数のシステム状態および複数のシステム診断レポートの両者が、設備のオペレータによっても、安全制御装置で動作するユーザープログラムの作成者によっても変更できないように、不変の状態でシステム診断記憶部に記憶されていると都合が良い。この形態も、フェイルセーフ性の向上に役立つ。
【００４９】
本発明の好適な改良形態においては、安全制御装置が複数の制御ハードウェアコンポーネントをさらに備え、少なくとも複数の前記制御ハードウェアコンポーネントがそれぞれ、複数の前記複数のシステム状態および複数のシステム診断レポートと関連し、前記複数のシステム診断レポートが前記複数の複数のシステム状態を表す。
この形態によれば、制御ハードウェアコンポーネントは、関連するシステム状態およびこのシステム状態に対応するシステム診断レポートと関連付けられている。これにより、規定の関連付け規則を考慮すれば、システム状態とプロセス状態との明確な関連付けが可能である。
【００５０】
本発明の好適な改良形態においては、安全制御装置が階層構造を有し、前記システム診断記憶部が、前記階層構造を表す制御構造変数を記憶し、前記診断レポート部が、前記制御構造のサイズに基づいて前記複数の診断レポートを提供するように構成されている。
この形態によれば、プロセス診断に関連して上述した集合診断レポートをシステム診断に関しても提供可能となる。したがって、この場合にも、プロセス診断に関連して明示した利点が同様に当てはまる。
【００５１】
本出願人は、別個の出願においても、前記形態の基礎を成す手法を実施する権利を留保するものとする。
本発明の別の改良形態においては、ユーザープログラムが、安全関連の制御入力信号をフェイルセーフ的に処理する少なくとも１つの安全制御モジュールと、大部分がプロセス関連の制御入力信号を処理する少なくとも１つの標準制御モジュールとを有する。
【００５２】
この改良形態においては、複数のセンサーが、安全関連の制御入力信号によって安全制御モジュールに供給される安全関連の変数を検出するように構成された複数の第１センサーと、プロセス関連の制御入力信号によって標準制御モジュールに供給されるプロセス関連の変数を検出するように構成された複数の第２センサーとを備えていると都合が良い。さらに、前記複数の制御出力信号が、安全制御モジュールで決定され、安全関連の動作を行うように構成された複数の第１アクチュエータを作動させるための複数の第１制御出力信号と、標準制御モジュールで決定され、プロセス関連の動作を行うように構成された複数の第２アクチュエータを作動させるための複数の第２制御出力信号とを含むと都合が良い。このようにユーザープログラムが少なくとも１つの安全制御モジュールと少なくとも１つの標準制御モジュールとを備えていると、使用可能な同一のユーザープログラムによって、安全制御面に関連する制御タスクおよび標準制御面に関連する制御タスクの両者を取り扱うことができる。したがって、この態様で構成された安全制御装置は、安全制御面に関連する制御タスクおよび標準制御面に関連する制御タスクの両者を実行する際に使用可能である。このことは、設備の総合的な制御、すなわち安全制御面および標準制御面の両者を網羅する制御においても、安全制御面に関連する制御タスクおよび標準制御面に関連する制御タスクのそれぞれを取り扱う２つの制御装置を設ける必要がなく、制御装置を１つだけ設ければよいという利点がある。また、配線の複雑さも軽減される。概して、この形態は、設備の総合的な制御を実行するための費用対効果に優れた方策である。ここで、大部分がプロセス関連の制御入力信号が標準制御モジュールにおいて処理されるという表現が、安全関連の制御入力信号も標準制御モジュールにて処理され得ることを意味する点に注意が必要である。
【００５３】
表示部は、制御対象の設備の制御卓に組み込まれていると都合が良い。あるいは、制御卓に組み込まれた表示部とは別の表示部として制御対象の設備に設けられたものであってもよい。一例として、この表示部は、液晶モニター、ブラウン管モニター、または英数字テキスト領域の形態であってもよい。
完全を期すために、ここでは、プロセス状態が判定される一方、このプロセス状態と関連するシステム状態が判定されていない場合に提供される診断レポートが、判定プロセス状態を表すプロセス診断レポートである点に注意が必要である。
【００５４】
上述の特徴および以下に説明する特徴は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、個別に示した組み合わせだけでなく、それ以外の組み合わせまたはそれら自体に基づいて使用可能である。
本発明の実施形態を図面に示すとともに、以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】制御対象の設備を示す概略図である。
【図２】制御対象の設備のコンポーネント部品を示す概略図である。
【図３】コンポーネント部品に含まれるサブコンポーネントおよびその個別のコンポーネントを示す概略図である。
【図４】ユーザープログラムを記述するためのグラフィカルインターフェースを示す簡略図である。
【図５】ユーザープログラムの最上位階層において、制御対象の設備に設けられたソフトウェアコンポーネントおよび各機能面ブロックを示す概略図である。
【図６】コンポーネント部品に設けられたソフトウェアコンポーネントおよび各機能面ブロックを示す概略図である。
【図７】サブコンポーネントに設けられたソフトウェアコンポーネントおよび各機能面ブロックを示す概略図である。
【図８】サブコンポーネントに含まれる個別のコンポーネントに設けられた各機能面ブロックを示す概略図である。
【図９】記述されたユーザープログラムの階層構造を示す概要図である。
【図１０】安全制御装置の階層構造を示す概要図である。
【図１１】本発明に係る安全制御装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
図１において、制御対象の設備全体を符号１０で示している。設備１０は、ハンドリングステーション１２、プロセスステーション１４、およびテストステーション１６という３つのコンポーネントと、２つのコンタクタ１８、２０とを備えている。
ハンドリングステーション１２は、プロセスステーション１４にワークピースを充填する際に使用する。ワークピースは、プロセスステーション１４にて加工された後、ハンドリングステーション１２によって、テストステーション１６に送られる。そして、加工されたワークピースが然るべき検査基準を満足するか否かを判定するための確認が行われる。検査に合格すると、プロセスステーション１４には、加工するワークピースを新たに充填することができる。
【００５７】
２つのコンタクタ１８、２０は、システム１０の負荷２２を電源（不図示）に接続している。このシステムには、危険発生時にシステム１０の電源を切って安全な状態に移行させるための第１の非常停止用押しボタン２４が備わっている。この目的のため、２つのコンタクタ１８、２０の作動により、負荷２２が電源から切り離される。システム１０は、複数の制御ハードウェアコンポーネント２８、３０、３２を備えた安全制御装置２６により制御される。制御ハードウェアコンポーネントはそれぞれ、個々のコンポーネント部品と関連付けられていてもよいが、必ずしもその必要はない。本実施形態の場合、制御ハードウェアコンポーネント２８、３０、３２はそれぞれ、コンポーネント部品１２、１４、１６と関連付けられている。図１は概略図であるため、配線は一切考慮していない。
【００５８】
図２において、プロセスステーションのコンポーネント部品全体を符号１４で示している。以下では、プロセスステーションおよびこれに含まれるハードウェアコンポーネントのみを考慮しているが、何ら限定的な趣旨を意図するものではない。なお、以下の説明は、類似の態様にてハンドリングステーション１２およびテストステーション１６にも当てはまる。
【００５９】
プロセスステーション１４は、回転テーブル４０、検査モジュール４２、穴あけモジュール４４、および排出モジュール４６を具備する。回転テーブル４０は、プロセスステーション１４のすべてのワークピースを個々のモジュール４２、４４、４６間で移送する際に使用可能である。検査モジュール４２は、加工対象のワークピースが所定の特性を有するか否かを確認する際に使用する。穴あけモジュール４４は、プロセスステーション１４内に配置されたワークピースの加工に使用する。排出モジュール４６は、加工されたワークピースを取り外してテストステーション１６に送る際に使用する。プロセスステーション１４には、危険発生時にプロセスステーション１４の電源を切って安全な状態に移行させるための第２の非常停止用押しボタンスイッチ４８が備わっている。
【００６０】
図３において、穴あけモジュール全体を符号４４で示している。
穴あけモジュール４４は、機械的、電気的、または電気機械的機能を有する個別のコンポーネントとして、モーター６０、搬送シリンダ６２、および穴あけシリンダ６４を有する。これら２つのシリンダ６２、６４は、加工対象のワークピースに対して、案内部に沿ってモーター６０を移動させるのに使用可能である。具体的には、垂直方向に穴あけシリンダ６４を使用し、水平方向に搬送シリンダ６２を使用する。穴あけモジュール４４には、危険発生時に穴あけモジュール４４の電源を切って安全な状態に移行させるための第３の非常停止用押しボタンスイッチ６６が備わっている。符号６８は、制御ハードウェアコンポーネント３０に含まれ、穴あけモジュール４４と関連付けられた制御ハードウェアコンポーネントを示している。
【００６１】
図１、図２、図３を参照して分かる通り、制御対象のシステム１０は、少なくとも図１に示すコンポーネント部品１２、１４、１６、図２に示す回転テーブル４０、検査モジュール４２、穴あけモジュール４４、排出モジュール４６、および図３に示すモーター６０、搬送シリンダ６２、穴あけシリンダ６４という複数の設備ハードウェアコンポーネントを備えている。また、これらに加えて、ハンドリングステーション１２およびテストステーション１６に含まれるさらに別のコンポーネントも存在するが、明確な説明は行っていない。
【００６２】
同様に、図１、図２、図３から、安全制御装置が複数の制御ハードウェアコンポーネントを備えるとともに、全体として階層構造を有していることが明らかである。
図４において、グラフィカルインターフェース全体を符号８０で示している。このグラフィカルインターフェースにより、プログラマは、ユーザープログラムを記述することができる。
【００６３】
グラフィカルユーザーインターフェース８０は、図形記号の形態で、所定のソフトウェアコンポーネント群８４を含むソフトウェアコンポーネント領域８２を備えている。これら所定のソフトウェアコンポーネントは、ユーザープログラムの記述方法の実行に使用するコンピュータプログラムの提供者が作成したものであって、このコンピュータプログラムに含まれるデータベースに記憶されている。
【００６４】
また、ソフトウェアコンポーネント領域８２は、図形記号の形態で、新たに記述されたソフトウェアコンポーネント群８６を備えている。新たに記述されたソフトウェアコンポーネントとは、上述のデータベースに対応する所定のソフトウェアコンポーネントが存在しない制御対象のシステム１０に含まれる設備ハードウェアコンポーネント用のユーザープログラムを記述する際にプログラマが記述するソフトウェアコンポーネントである。前記コンピュータプログラムに含まれるデータベースは、これらソフトウェアコンポーネントによって拡張される。
【００６５】
それ自体には別のソフトウェアコンポーネントを一切含まないソフトウェアコンポーネントは、小さなブロックで示している。このようなソフトウェアコンポーネントは、エレメンタリコンポーネントと称する。これに対して、それ自体に別のソフトウェアコンポーネントを含むソフトウェアコンポーネントは、大きなブロックで示している。このようなソフトウェアコンポーネントは、グループコンポーネントと称する。
【００６６】
ユーザープログラムは、複数のソフトウェアコンポーネントを提供することによって記述される。このため、グラフィカルユーザーインターフェース８０は、コンポーネント領域８８を備えている。提供されるソフトウェアコンポーネントは、２本の矢印９０、９２で示す通り、選択されてコンポーネント領域８８に移送される。この選択および移送は、たとえばドラッグ＆ドロップという機能により実現可能である。
【００６７】
以上の通り、コンポーネント領域８８は、提供された複数のソフトウェアコンポーネント９４を備えている。これらのソフトウェアコンポーネントは、ユーザープログラムの最上位階層に存在する。そして、複数のソフトウェアコンポーネント９４を論理的に組み合わせて、コンポーネントプログラム部品を記述する。
この目的のため、複数の接続部９６で示す通り、ソフトウェアコンポーネントの少なくとも一部の論理入力および少なくとも一部の論理出力は互いに接続されている。ソフトウェアコンポーネントにエレメンタリコンポーネントおよび／またはグループコンポーネントが含まれる場合は、各ソフトウェアコンポーネントに含まれる内部論理組み合わせに基づいて、これらソフトウェアコンポーネントが自動的に組み合わされる。その結果、コンポーネントプログラム部品を記述すれば、論理的に組み合わされた最上位階層のソフトウェアコンポーネントが含まれるようになる。
【００６８】
ユーザープログラムは、階層構造を有し、提供された複数のソフトウェアコンポーネント９４が最上位階層を規定する。これら複数のソフトウェアコンポーネント９４がグループコンポーネントの形態のソフトウェアコンポーネントを含む場合は、そのソフトウェアコンポーネントに含まれるソフトウェアコンポーネントの数によって最上位階層より下位の階層が規定される。
【００６９】
以下では、グラフィカルインターフェース８０に含まれるその他の領域を説明する前に、ソフトウェアコンポーネントの基本構成をまず初めに提示する。ここでは、図８に移動して、その説明から始める。
図８は、エレメンタリコンポーネントの形態のソフトウェアコンポーネントの基本構成を示している。エレメンタリコンポーネントは、複数の機能面ブロックを有する。これら各機能面ブロックは、安全制御装置の独立した制御面を表す互いに異なる複数の制御面の１つと関連付けられている。この場合、ソフトウェアコンポーネントは、それに関連する設備ハードウェアコンポーネントにとって重要なすべての機能面ブロックを備えている。したがって、設備ハードウェアコンポーネントは、対応するソフトウェアコンポーネントによって安全制御装置の制御面を視野に入れれば、完全に記述される。エレメンタリコンポーネントに対して、グループコンポーネントは、機能面ブロックだけでなく、エレメンタリコンポーネントまたはグループコンポーネントの形態のソフトウェアコンポーネントをさらに含む。
【００７０】
互いに異なる前記制御面は、標準制御面の部分を表す標準制御面、安全制御面の部分を表す安全制御面、診断面の部分を表す診断面、視覚化面の部分を表す視覚化面、駆動制御面の部分を表す駆動制御面、冷却面の部分を表す冷却面、アクセス許可面の部分を表すアクセス許可面、サービス供与面の部分を表すサービス供与面、ロック面の部分を表すロック面、手動操作面の部分を表す手動操作面、データ管理面の部分を表すデータ管理面といった制御面であっても都合が良い。
【００７１】
ソフトウェアコンポーネントに含まれる各機能面ブロックについては、少なくとも処理に必要かつ関連する入力を介して機能面ブロックに供給可能な論理変数、および／またはパラメータ、および／またはセンサー信号と、複数の機能面ブロックで決定され、関連する出力を介して機能面ブロックから出力される論理変数、および／またはパラメータ、および／または出力信号とが、それぞれの価値に応じてまず初めに規定される。各機能面ブロックに接続可能な特定のセンサーおよび／またはアクチュエータは、ユーザープログラムが記述された場合にのみ最終的に規定される。
【００７２】
また、ソフトウェアコンポーネントに含まれる少なくとも一部の機能面ブロックはそれぞれ、各機能面ブロックと関連する制御面に対して、ハードウェアコンポーネントの機能面特性を規定した関数プログラムを記憶している。
グラフィカルインターフェース８０は、機能面領域９８も備えている（図４参照）。この機能面領域９８は、複数の機能面ブロック１００を備えている。これら各機能面ブロックは、同じ制御面と関連付けられている。本実施形態では、これにより標準制御面の部分を表す標準制御面を意図している。複数の機能面ブロック１００は、ユーザープログラムの全階層に含まれ、標準制御面と関連付けられた機能面ブロックを備えている。具体的には、これらが階層の１つに別々に含まれているか、ソフトウェアコンポーネントの一部として含まれているかは関係ない。また、機能面領域は、ユーザープログラムの最上位階層に含まれる機能面ブロックを備えている。
【００７３】
グラフィカルインターフェース８０は、センサー領域１０２も備えている。このセンサー領域１０２は、複数の図形センサー記号１０４を備えている。また、制御対象のシステム１０に含まれる各センサーに対して、センサー領域１０２は、関連する図形センサー記号を備えている。複数の図形センサー記号１０４は、制御対象のシステム１０において、安全制御面に対して設けられたセンサーおよび標準制御面に対して設けられたセンサーの両者を表す。グラフィカルインターフェース８０は、その他の領域としてアクチュエータ領域１０６を備えている。このアクチュエータ領域１０６は、複数の図形アクチュエータ記号１０８を備えている。また、制御対象のシステム１０に含まれる各アクチュエータに対して、アクチュエータ領域１０６は、関連する図形アクチュエータ記号を備えている。複数の図形アクチュエータ記号１０８は、制御対象の設備において、安全制御面に対して設けられたアクチュエータおよび標準制御面に対して設けられたアクチュエータの両者を表す。
【００７４】
機能面領域９８に含まれる複数の機能面ブロック１００に対しては、機能面プログラム部品が記述される。この目的のため、機能面領域９８に含まれる少なくとも一部の機能面ブロックに対して、その入力および出力の両者がそれぞれに実行するＩ／Ｏマッピングという機能が備わっている。すなわち、センサー信号が各機能面ブロックで処理されるセンサー手段に対しては、少なくとも一部の信号入力が割り当てられている。これを一例として矢印１１０で示す。さらに、各機能面ブロックで決定された出力信号を用いて作動されるアクチュエータに対しては、少なくとも一部の信号出力が割り当てられている。これを一例として矢印１１２で示す。あるいは、入力領域１１４におけるテキスト入力によって、Ｉ／Ｏマッピングを行うことも可能である。
【００７５】
ユーザープログラムを記述するための上記方法には、機能面ブロックに備えられたすべてのプログラム変数が含まれる。その結果、機能面ブロックの信号入力は、ユーザープログラムに備えられた関連する入力変数を有する。一方、機能面ブロックの信号出力は、ユーザープログラムに備えられた関連する出力変数を有する。したがって、センサーと信号入力との関連性により、センサーと入力変数との関連性、厳密には制御入力信号と入力変数との関連性が規定される。安全制御装置に含まれる入出力部の入力とセンサーとの接続関係は既知であるため、入力、制御入力信号、および入力変数間の関連性が全体として規定される。また、アクチュエータと信号出力との関連性により、アクチュエータと出力変数との関連性、厳密には制御出力変数と出力変数との関連性が規定される。入出力部の出力とアクチュエータとの接続関係は既知であるため、出力、制御出力変数、および出力変数間の関連性が規定される。
【００７６】
すべての制御面に関して機能面プログラム部品が記述されると、関連付け規則が完全に規定されて、記憶対象の関連性変数が作成可能となる。
概して、各制御面に対しては、機能面プログラム部品が１つだけ記述される。そして、すべての機能面プログラム部品が記述されると、コンポーネントプログラム部品および機能面プログラム部品が組み合わされて、ユーザープログラムが形成される。
【００７７】
図５は、最上位階層に含まれる制御対象のシステム１０のソフトウェアコンポーネントおよび各機能面ブロックを示している。
これらのソフトウェアコンポーネントを具体的に説明すると、第１の非常停止用押しボタンスイッチ２４に対応し、個別コンポーネントの形態である第１のソフトウェアコンポーネント１２０、ハンドリングステーション１２に対応する第２のソフトウェアコンポーネント１２２、プロセスステーション１４に対応する第３のソフトウェアコンポーネント１２４、およびテストステーション１６に対応する第４のソフトウェアコンポーネント１２６が含まれる。そして、ソフトウェアコンポーネント１２２、１２４、１２６はそれぞれ、グループコンポーネントの形態である。また、ソフトウェアコンポーネント１２２、１２４、１２６はそれぞれ、制御対象のシステム１０に存在する実際のメカトロ設備ハードウェアコンポーネントを表し、複数の第１論理接続１２８によって互いに接続されることにより、フロー制御を実現している。
【００７８】
また、標準制御面に関連する第１の機能面ブロック１３０、安全制御面に関連する第２の機能面ブロック１３２、診断面に関連する第３の機能面ブロック１３４、視覚化面に関連する第４の機能面ブロック１３６、駆動制御面に関連する第５の機能面ブロック１３８、およびロック面に関連する第６の機能面ブロック１４０といった機能面ブロックも含まれる。
【００７９】
これら各機能面ブロックには、関連する制御面の一部である制御タスクを処理するように構成された関数プログラムを記憶している。第３の機能面ブロック１３４には、制御対象のシステム１０のプロセス診断に必要な検査条件およびプロセス診断レポートを記憶している。この制御対象のシステム１０は、ハンドリングステーション１２、プロセスステーション１４、およびテストステーション１６を含むクラスタ、ひいてはユーザープログラムの最上位階層にあるソフトウェアコンポーネント１２２、１２４、１２６のクラスタによって規定される。個々の機能面ブロック間およびソフトウェアコンポーネントとの論理接続については、明瞭化のため図示していない。
【００８０】
図６は、第３のソフトウェアコンポーネント１２４に含まれるソフトウェアコンポーネントおよび各機能面ブロックを示している。
符号１５０は、第２の非常停止用押しボタンスイッチ４８に対応し、エレメンタリコンポーネントの形態である第５のソフトウェアコンポーネントを示している。符号１５２は、回転テーブル４０に対応する第６のソフトウェアコンポーネントを示している。符号１５４は、検査モジュール４２に対応する第７のソフトウェアコンポーネントを示している。符号１５６は、穴あけモジュール４４に対応する第８のソフトウェアコンポーネントを示している。符号１５８は、排出モジュール４６に対応する第９のソフトウェアコンポーネントを示している。そして、ソフトウェアコンポーネント１５２、１５４、１５６、１５８は、グループコンポーネントの形態である。また、ソフトウェアコンポーネント１５２、１５４、１５６、１５８は、複数の第２論理接続１６０によって互いに接続されることによりフロー制御を実現しており、それぞれが制御対象のシステム１０に存在する実際のメカトロ設備ハードウェアコンポーネントを表している。
【００８１】
また、第３のソフトウェアコンポーネント１２４は、標準制御面に関連する第７の機能面ブロック１６２、安全制御面に関連する第８の機能面ブロック１６４、診断面に関連する第９の機能面ブロック１６６、視覚化面に関連する第１０の機能面ブロック１６８、駆動制御面に関連する第１１の機能面ブロック１７０、およびロック面に関連する第１２の機能面ブロック１７２といった複数の機能面ブロックを有している。これら各機能面ブロックには、関数プログラムを記憶している。第９の機能面ブロック１６６には、プロセスステーション１４のプロセス診断に必要な検査条件およびプロセス診断レポートを記憶している。個々の機能面ブロック間およびソフトウェアコンポーネントとの論理接続については、明瞭化のため図示していない。
【００８２】
図７は、第８のソフトウェアコンポーネント１５６に含まれるソフトウェアコンポーネントおよび各機能面ブロックを示している。ここには、第３の非常停止用押しボタンスイッチ６６に対応する第１０のソフトウェアコンポーネント１８０、穴あけシリンダ６４に対応する第１１のソフトウェアコンポーネント１８２、搬送シリンダ６２に対応する第１２のソフトウェアコンポーネント１８４、およびモーター６０に対応する第１３のソフトウェアコンポーネント１８６を示している。これらのソフトウェアコンポーネントは、エレメンタリコンポーネントの形態である。
【００８３】
また、第８のソフトウェアコンポーネント１５６は、標準制御面に関連する第１３の機能面ブロック１８８、安全制御面に関連する第１４の機能面ブロック１９０、診断面に関連する第１５の機能面ブロック１９２、視覚化面に関連する第１６の機能面ブロック１９４、駆動制御面に関連する第１７の機能面ブロック１９６、およびロック面に関連する第１８の機能面ブロック１９８を備えている。第１５の機能面ブロック１９２には、穴あけモジュール４４のプロセス診断に必要な検査条件およびプロセス診断レポートを記憶している。
【００８４】
ソフトウェアコンポーネントおよび一部の機能面ブロックは、複数の論理接続によって互いに接続されることにより、フロー制御を実現している。ただし、これらの論理接続については、明瞭化のため図示していない。
図８は、制御対象のシステム１０に含まれるシリンダに対応したソフトウェアコンポーネントに含まれる各機能面ブロックを示している。本実施形態では、第１１のソフトウェアコンポーネント１８２を一例として挙げているが、何ら限定的な趣旨を意図するものではない。以下の説明は、第１２のソフトウェアコンポーネント１８４にも同様に当てはまる。
【００８５】
第１１のソフトウェアコンポーネント１８２は、標準制御面に関連する第１９の機能面ブロック２１０および診断面に関連する第２０の機能面ブロック２１２を備えている。診断面に関連する機能面ブロックの動作形態は、標準制御面を参照して説明するため、図８にはこれら以外の機能面ブロックを示していない。
第４の論理接続２１４は、２つの終端位置センサーによって生成され、穴あけシリンダ６４が２つの終端位置の一方を占有していることを示す信号を第１９の機能面ブロック２１０に供給する際に使用する。これら２つの信号は、同じく第４の論理接続２１４を介して、第２０の機能面ブロック２１２にも供給される。第１９の機能面ブロック２１０では、記憶された関数プログラムにしたがって、穴あけシリンダ６４の作動に使用する制御出力信号が生成される。これらの制御出力信号は、第５の論理接続２１６を介して、第２０の機能面ブロック２１２に供給される。第２０の機能面ブロック２１２は、供給された信号に基づいてプロセス診断を実施する。このプロセス診断は、「シリンダが後退していない」「シリンダが伸長していない」「両リミットスイッチが操作済みである」といったプロセス状態の判定に使用可能である。判定プロセス状態を表すプロセス診断レポートは、第６の論理接続２１８を介して出力される。
【００８６】
図９において、第１の階層構造全体を符号２２０で示している。
この第１の階層構造は、制御対象のシステム１０の基礎を成す階層構造および安全制御装置のユーザープログラムの基礎を成す階層構造の両者を表す。図９に示す例では、各ブロックに２つの意味がある。斜線の前の符号は、制御対象のシステム１０のうち、各ブロックで表される設備ハードウェアコンポーネントを示している。一方、斜線の後ろの符号は、各ブロックで表されるユーザープログラムのソフトウェアコンポーネントを示している。
【００８７】
符号２２２は、制御対象のシステム１０全体またはユーザープログラム全体を表すブロックを示している。符号２２４は、最上位のシステム階層を示しており、その設備ハードウェアコンポーネントはコンポーネント部品と称する。符号２２６は、最上位システム階層の直下の第１システム階層を示しており、その設備ハードウェアコンポーネントはサブコンポーネントと称する。符号２２８は、第１システム階層の直下の第２システム階層を示しており、その設備ハードウェアコンポーネントは個別コンポーネントと称する。図９において、各コンポーネント部品および各サブコンポーネントに対して、第１システム階層および第２システム階層をそれぞれ示しているわけではないが、何ら限定的な趣旨を意図するものでもない。
【００８８】
この階層構造に含まれる個々のブロックは、関連するプロセス状態およびこれらを表すプロセス診断レポートを含む。したがって、一例として、ブロック６０／１８０は、関連するプロセス状態「モーター負荷」および関連するプロセス診断レポート「モーター過負荷」を有する。ブロック６２／１８４および６４／１８２は、複数の関連するプロセス状態を有する。第１のプロセス状態「シリンダ位置」には２つのプロセス診断レポート「シリンダが後退していない」「シリンダが伸長していない」、第２のプロセス状態「終端位置スイッチ」にはプロセス診断レポート「両終端位置スイッチが操作済みである」、第３のプロセス状態「信号状態」にはプロセス診断レポート「無効な入出力信号」、第４のプロセス状態「時間条件」には２つのプロセス診断レポート「後退時間超過」「伸長時間超過」がそれぞれ存在する。また、ブロック２４／１２０、４８／１５０、および６６／１８０は、２つの関連するプロセス状態を有する。第１のプロセス状態「状態」にはプロセス診断レポート「作動」、第２のプロセス状態「確認」にはプロセス診断レポート「未確認」がそれぞれ存在する。
【００８９】
この階層構造に基づいて、たとえば第２システム階層のブロックで生じたプロセス状態は、第１システム階層または最上位システム階層の関連するブロックに送ることができる。
図１０において、第２の階層構造全体を符号２４０で示している。この第２の階層構造は、安全制御装置に含まれる制御ハードウェアコンポーネント６８の構成を再現したものであって、第３の非常停止用押しボタンスイッチ６６を考慮に入れている。すなわち、穴あけモジュール４４に関連する制御ハードウェアコンポーネントの構成を再現している。穴あけモジュール４４に限ったことは、何ら限定的な趣旨を意図するものでもない。当然のことながら、システム１０の制御に使用する安全制御装置全体に関して、然るべき階層構造を指定することも可能である。
【００９０】
符号２４２は、穴あけモジュール４４の制御に使用するユーザープログラムの部位を実行する論理部を示している。この論理部２４２は、最上位の制御階層を規定している。符号２４４は、最上位階層の直下の第１制御階層を示している。符号２４６は、第１制御階層の直下の第２制御階層を示している。符号２４８は、第２制御階層の直下の第３制御階層を示している。
【００９１】
第１制御階層２４４は、標準制御面に関連する標準バス部２５０および安全制御面に関連する安全バス部２５２を備えている。これら２つのバス部は、安全関連データおよびプロセス関連データに分かれたデータの伝送に使用される。
第２制御階層２４６は、標準バス部２５０に接続された複数の第１入出力モジュール２５４を備えている。これらの入出力モジュールは、制御出力信号を出力してアクチュエータの作動に使用可能な複数の標準出力２５６を提供する。また、制御入力信号の受信に使用可能な複数の標準入力２５８を提供する。
【００９２】
また、第２制御階層２４６は、安全バス部２５２に接続された複数の第２入出力モジュール２６０を備えている。これらの入出力モジュールは、複数の安全入力２６２および複数の安全出力（不図示）を提供する。
第３制御階層２４８は、一例として、「ハードウェア障害」「短絡０Ｖ」「短絡２４Ｖ」といった関連するシステム診断レポートを有していてもよい。また、第２制御階層２４６は、一例として、「モジュール欠落」「内部エラー」「供給電圧エラー」といった関連するシステム診断レポートを有していてもよい。また、第１制御階層２４４および最上位制御階層の両者は、一例として、「内部エラー」「供給電圧エラー」といった関連するシステム診断レポートを有していてもよい。当然のことながら、これら個々のシステム診断レポートは、個々のモジュールまたはユニットと関連付けられていてもよい。
【００９３】
図１１において、安全回路全体を符号２７０で示しており、全体を符号１０で示したシステムを制御するように構成された安全制御装置２６を備えている。システム１０は、複数のアクチュエータ２７２および複数のセンター２７４を備えている。また、システム１０の負荷は、符号２２で示している。
安全制御装置２６は、制御部２７６を備えている。制御部２７６は、安全を最重視するプロセスの制御に必要なフェイルセーフ性を実現するため、２つのチャンネルによる冗長な構成としている。図１１には、２チャンネル構成の表現として、相互監視およびデータ交換を可能とする双方向通信インターフェース２８２によって互いに接続された２つの独立したプロセッサ２７８、２８０を示している。ここで、制御部２７６の２つのチャンネルおよび２つのプロセッサ２７８、２８０は、系統エラーの大部分を除外するため、多様な構成すなわち互いに異なる構成とするのが好ましい。
【００９４】
符号２８４は、２つの各プロセッサ２７８、２８０に接続された入出力部を示している。入出力部２８４は、複数のセンサー２７４から複数の制御入力信号２８６を受信し、あるデータ形式に調整して、２つの各プロセッサ２７８、２８０に送出する。また、入出力部２８４は、プロセッサ２７８、２８０に基づいて、複数のアクチュエータ２７２の作動に使用する複数の制御出力信号２８８を生成する。
【００９５】
符号２９０は、ユーザープログラム２９２の記憶に使用するチップカードを示している。ユーザープログラム２９２は、プログラミングツールを用いて記述される。プログラミングツールの一例としては、従来のＰＣ２９６上で実行可能なコンピュータプログラム２９４が挙げられる。この場合、チップカード２９０を記憶媒体として使用すれば、プログラミングツールを実行するＰＣ２９６に直接接続しなくても、ユーザープログラム２９２を容易に交換できる。あるいは、ユーザープログラム２９２は、制御部２７６に常時組み込まれたＥＥＰＲＯＭ等のメモリに記憶してもよい。ユーザープログラム２９２のチップカード２９０へのロードは、矢印２９７で示す。
【００９６】
ユーザープログラム２９２は、安全制御装置２６で実行する制御タスクを規定する。この目的のため、ユーザープログラム２９２は、安全制御面に関連する制御タスクを実行する安全制御モジュール２９８を備えている。この安全制御モジュール２９８では、安全制御面に関連する安全センサー３０２によって生成された安全関連の制御入力信号３００がフェイルセーフ的に処理される。安全センサー３０２の一例としては、非常停止用押しボタンスイッチ、両手操作装置、安全扉、回転速度監視器具、または安全関連のパラメータを取得するその他のセンサー等が挙げられる。安全制御面の関連する制御タスクによれば、安全関連の制御入力信号３００は、安全アクチュエータすなわち安全制御面に関連するアクチュエータとして知られているコンタクタ１８、２０の作動に使用する安全関連の制御出力信号３０４を生成する際の基準と見なされる。コンタクタ１８、２０の作動接点は、電源３０６と負荷２２との間の接続部内に配置されている。コンタクタ１８、２０は、負荷２２の電源を遮断する際に使用可能である。これは、関連する異常が発生した場合に、負荷２２を安全な状態に移行可能であることを意味する。
【００９７】
さらに、ユーザープログラム２９２は、標準制御面に関連する制御タスクを実行する際に使用する標準制御モジュール３０８を備えている。この目的のため、標準制御モジュール３０８は、標準センサー３１２によって生成されたプロセス関連の制御入力信号３１０の処理に使用する。標準センサー３１２としては、駆動制御等に必要な入力変数を検出するセンサーが挙げられる。このような変数の一例としては、回転速度、角度、または速度等が挙げられる。また、このプロセス関連の制御入力信号３１０に基づき、標準制御面に関連する制御タスクにしたがって、プロセス関連の制御出力信号３１４が生成され、標準アクチュエータ３１６に供給される。一例として、この標準アクチュエータ３１６は、モーターまたは制御シリンダであってもよい。
【００９８】
本実施形態で選択したユーザープログラム２９２の構成は、安全制御モジュール２９８および標準制御モジュール３０８を備え、これにより、安全制御面に関連する制御タスクおよび標準制御面に関連する制御タスクの両方を制御部２７６が実行するものであるが、何ら限定的な趣旨を意図するものではない。当然のことながら、安全制御面に関連する制御タスクのみを制御部２７６が実行することも考えられる。この場合、ユーザープログラム２９２は、標準制御モジュール３０８を含まない。
【００９９】
また、入出力部２８４は、安全制御装置２６に含まれる別のコンポーネントを２つのプロセッサ２７８、２８０に接続する場合にも使用する。これにより、入出力部２８４からは、複数のプロセス診断入力信号３２０がプロセス診断評価部３１８に供給される。プロセス診断評価部３１８は、制御対象のシステム１０の複数のプロセス状態のいずれが第１の規定時間に現れるかの判定の基準として前記複数のプロセス診断入力信号３２０を解釈するように構成されている。また、プロセス診断評価部３１８は、第１の規定時間に現れる複数の判定プロセス状態を表す複数のプロセス状態信号３２２を生成する。これら複数のプロセス状態信号３２２は、入出力部２８４に供給される。これにより、制御部２７６は、判定プロセス状態にしたがって適切な対策を講じることができる。
【０１００】
また、入出力部２８４からは、複数のシステム診断入力信号３２６がシステム診断評価部３２４に供給される。システム診断評価部３２４は、安全制御装置２６の複数のシステム状態のいずれが第２の規定時間に現れるかの判定の基準として前記複数のシステム診断入力信号３２６を解釈するように構成されている。また、システム診断評価部３２４は、第２の規定時間に現れる複数の判定システム状態を表す複数のシステム状態信号３２８を生成するように構成されている。これら複数のシステム状態信号３２８は、入出力部２８４に供給される。これにより、制御部２７６は、判定システム状態にしたがって適切な対策を講じることができる。
【０１０１】
この場合、システム状態としては、安全制御装置２６に含まれるユニットおよびコンポーネントだけでなく、安全制御装置２６に電気的に接続されたすべてのユニットについて検出される。たとえば、安全センサー３０２、コンタクタ１８、２０（より一般的には安全アクチュエータ）、標準センサー３１２、標準アクチュエータ３１６、後述する表示部、および後述するシステム診断要求部がこれに当たる。また、このシステム状態は、安全制御装置２６と上記ユニットとの間に存在するすべての配線にも適用される。
【０１０２】
安全制御装置２６は、表示部３３２のインターフェース３３０を備えている。表示部３３２は、診断レポートを表示するように構成されている。また、安全制御装置２６は、システム診断要求３３７を検出するように構成されたシステム診断要求部３３６のインターフェース３３４を備えている。なお、表示部３３２およびシステム診断要求部３３６は、物理装置３３８を構成することができる。
【０１０３】
さらに、安全制御装置２６は、診断レポート部３４０を有する。この診断レポート部３４０には、複数のプロセス状態信号３２２および複数のシステム状態信号３２８が供給される。また、診断レポート部３４０には、判定プロセス状態を表す複数のプロセス診断レポート３４２がまず初めに供給され、次に判定システム状態を表す複数のシステム診断レポート３４４が次に供給される。
【０１０４】
診断レポート部は、複数の判定プロセス状態および複数の判定システム状態に対して、複数の診断レポートを提供する。ここでは、少なくとも１つの判定プロセス状態に対して、前記プロセス状態および複数の判定システム状態のうちの前記プロセス状態と関連する複数の関連システム状態に基づいて診断レポートが提供される。また、診断レポート部３４０は、前記複数の診断レポートを表す複数の診断信号３４６を生成する。この複数の診断信号３４６は、前記複数の診断レポートを表示するため、入出力部２８４を介して表示部３３２に供給される。
【０１０５】
プロセス診断評価部３１８、システム診断評価部３２４、および診断レポート部３４０は、診断部３４８において組み合わされている。
診断レポート部３４０は、少なくとも複数の前記複数のプロセス状態および少なくとも複数の前記複数のシステム状態に対して複数の関連性変数を記憶する関連性記憶部３５０を有する。記憶された関連性変数は、所定の関連性に基づいて、複数のシステム状態がそれぞれ複数のプロセス状態のいずれと関連するかを示している。また、前記複数の判定システム状態と前記複数の判定プロセス状態との複数の組み合わせには、複数の記憶された関連性変数が選択されている。そして、選択された各関連性変数は、前記組み合わせの少なくとも１つを表している。前記複数の関連システム状態は、これら複数の関連性変数に基づいて決定される。
【０１０６】
診断レポート部３４０は、判定プロセス状態および判定システム状態を繰り返し記憶するように構成された状態記憶部３５２を有する。また、診断レポート部３４０は、記憶対象のシステム状態が関連システム状態であるか否かを規定する際、および／または、関連システム状態が記憶対象のプロセス状態に対して存在するか否かを規定する際に、記憶済みの判定システム状態および／または記憶済みの判定プロセス状態を考慮するように構成されている。
【０１０７】
プロセス診断評価部３１８は、複数のプロセス状態を記憶するプロセス診断記憶部３５４を有する。前記プロセス診断レポートは、プロセス状態および設備構造のサイズを表している。これらはすべて、ユーザープログラム２９２が記述されると、矢印３５６で示す通り、プロセス診断記憶部３５４に提供・移送される。あるいは、矢印２９７を介してチップカード２９０に移送し、チップカードからプロセス診断記憶部３５４に送出することもできる。設備構造変数は、矢印３５８で示す通り、診断レポート部３４０で利用可能である。
【０１０８】
関連性記憶部３５０に記憶される関連性変数についても同じく、ユーザープログラム２９２が記述されると、矢印３６０で示す通り、作成されて関連性記憶部３５０に供給される。
システム診断評価部３２４は、複数のシステム状態および複数のシステム診断レポートを記憶するシステム診断記憶部３６２を有する。このシステム診断レポートはそれぞれ、複数のシステム状態の１つを表している。この情報は、常時記憶されるものであり、安全制御装置２６の製造者によってもたらされる。また、システム診断記憶部３６２は、矢印３６４で示す通り診断レポート部３４０で利用可能な制御構造変数を記憶している。
【０１０９】
入出力部２８４は、安全制御装置２６と安全センサー３０２、コンタクタ１８、２０、表示部３３２、およびシステム診断要求部３３６との間でテスト信号３６４を交換する際に使用する。テスト信号３６４は、安全制御装置２６に接続されたユニットおよびコンポーネントが正しく動作しているか否かを判定する際に、安全制御装置２６において使用可能である。この判定は、安全制御装置２６に接続された器具で異常が発生した場合に、制御対象のシステム１０を直ちに安全な状態に移行させるために必要である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのセンサーおよび／または少なくとも１つのアクチュエータをそれぞれ備えた複数の設備ハードウェアコンポーネントを有する自動設備を制御するための安全制御装置において、
複数のセンサーからの複数の制御入力信号が供給され、内部で動作するユーザープログラムにより前記制御入力信号に基づいて、複数のアクチュエータの作動に使用する複数の制御出力信号を生成するように構成された制御部と、
診断レポートを表示するように構成された表示部に対するインターフェースと、
複数のプロセス診断入力信号が供給されるプロセス診断評価部であって、制御対象の前記設備の複数のプロセス状態のいずれが第１の規定時間に現れるかの判定の基準として前記複数のプロセス診断入力信号を解釈するように構成されるとともに、前記第１の規定時間に現れる複数の判定プロセス状態を表す複数のプロセス状態信号を生成するように構成されたプロセス診断評価部と、
複数のシステム診断入力信号が供給されるシステム診断評価部であって、前記安全制御装置の複数のシステム状態のいずれが第２の規定時間に現れるかの判定の基準として前記複数のシステム診断入力信号を解釈するように構成されるとともに、前記第２の規定時間に現れる複数の判定システム状態を表す複数のシステム状態信号を生成するように構成されたシステム診断評価部と、
前記複数のプロセス状態信号および前記複数のシステム状態信号が供給される診断レポート部であって、前記複数の判定プロセス状態および前記複数の判定システム状態に対して複数の診断レポートを提供するように構成され、少なくとも１つの判定プロセス状態に対して、当該プロセス状態および前記複数の判定システム状態のうちの当該プロセス状態と関連する複数の関連システム状態に基づいて診断レポートが提供されるとともに、前記複数の診断レポートを表示するために前記表示部に供給される、前記複数の診断レポートを表す複数の診断信号を生成する診断レポート部と、
を備えたことを特徴とする安全制御装置。
【請求項２】
前記診断レポート部が複数の関連性変数を決定するように構成されており、
前記関連性変数が、前記複数の判定システム状態がそれぞれ前記複数の判定プロセス状態のいずれと関連するかを示しており、
前記診断レポート部が、前記複数の関連性変数に基づいて前記複数の関連システム状態を規定するように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の安全制御装置。
【請求項３】
前記診断レポート部が、少なくとも複数の前記プロセス状態および少なくとも複数の前記システム状態に対して、複数の関連性変数を記憶する関連性記憶部を有し、
前記記憶された関連性変数が、所定の関連性に基づいて、前記複数のシステム状態がそれぞれ前記複数のプロセス状態のいずれと関連するかを示しており、
前記診断レポート部が、前記複数の判定システム状態と前記複数の判定プロセス状態との複数の組み合わせに対して、複数の記憶された関連性変数を選択するように構成されており、
前記選択された各関連性変数が前記組み合わせの少なくとも１つを表しており、
前記診断レポート部が、前記複数の関連性変数に基づいて、前記複数の関連システム状態を規定するように構成されたことを特徴とする、請求項１または２に記載の安全制御装置。
【請求項４】
前記診断レポート部が、判定プロセス状態および複数の関連システム状態が存在する場合に、当該プロセス状態に対する診断レポートとして、複数のシステム診断レポートを提供するように構成されており、
前記複数のシステム診断レポートが前記複数の関連システム状態を表すことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の安全制御装置。
【請求項５】
前記診断レポート部が、判定プロセス状態および複数の関連システム状態が存在する場合に、当該プロセス状態に対する診断レポートとして、組み合わせ診断レポートを提供するように構成されており、
前記組み合わせ診断レポートが、プロセス診断レポートおよび複数のシステム診断レポートの両者を含み、
前記プロセス診断レポートが前記判定プロセス状態を表し、前記複数のシステム診断レポートが前記複数の関連システム状態を表すことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の安全制御装置。
【請求項６】
前記表示部が、
まず初めに前記プロセス診断レポートを表示し、システム診断要求が存在する場合は、前記プロセス診断レポートを前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つに置き換えるか、または前記プロセス診断レポートの補足として、前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つを表示するか、
前記プロセス診断レポートおよび前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つを同時に表示するか、または
前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つのみを表示するように構成されたことを特徴とする、請求項５に記載の安全制御装置。
【請求項７】
前記診断レポート部が、判定プロセス状態および複数の関連システム状態が存在する場合に、まず初めに第１の診断レポートとしてプロセス診断レポートを提供し、システム診断要求が存在する場合には、さらに第２の診断レポートとして複数のシステム診断レポートを提供するように構成されており、
前記プロセス診断レポートが前記判定プロセス状態を表し、前記複数のシステム診断レポートが前記複数の関連システム状態を表すことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の安全制御装置。
【請求項８】
前記表示部が、前記プロセス診断レポートを前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つに置き換えるか、または前記プロセス診断レポートの補足として、前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つを表示するように構成されたことを特徴とする、請求項７に記載の安全制御装置。
【請求項９】
前記表示部に関連付けられ、システム診断要求を検出するように構成されたシステム診断要求部を特徴とする、請求項６または７に記載の安全制御装置。
【請求項１０】
前記プロセス診断評価部が、複数のプロセス状態のいずれが規定の時間に現れるかを繰り返し判定するように構成されたこと、および／または、前記システム診断評価部が、複数のシステム状態のいずれが規定の時間に現れるかを繰り返し判定するように構成されたことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の安全制御装置。
【請求項１１】
前記診断レポート部が、判定プロセス状態および判定システム状態を繰り返し記憶するように構成された状態記憶部を有し、記憶対象のシステム状態が関連システム状態であるか否かを規定する際、および／または、関連システム状態が記憶対象のプロセス状態に対して存在するか否かを規定する際に、記憶済みの判定システム状態および／または記憶済みの判定プロセス状態を利用するように構成されたことを特徴とする、請求項１０に記載の安全制御装置。
【請求項１２】
前記制御部が、複数の入力および複数の出力を有する入出力部を備え、
前記入出力部が、複数の前記複数の入力を用いて前記複数の制御入力信号の少なくとも１つを受信するとともに、複数の前記複数の出力を用いて前記複数の制御出力信号の少なくとも１つを出力するように構成され、
前記ユーザープログラムが複数のプログラム変数を含み、
前記複数のプログラム変数が複数の入力変数および複数の出力変数を含み、
前記ユーザープログラムの作成中に規定された関連付け規則にしたがって、前記入力変数が前記各入力および前記各入力を介して受信された制御入力信号と関連付けられており、前記出力変数が前記各出力および前記各出力を介して提供された制御出力信号と関連付けられており、
前記記憶された関連性変数が前記関連付け規則に基づいて作成されたものであることを特徴とする、請求項３に記載の安全制御装置。
【請求項１３】
前記ユーザープログラムが、複数のソフトウェアコンポーネントを提供することによって作成され、
前記複数のソフトウェアコンポーネントが前記複数の設備ハードウェアコンポーネントに対応し、
少なくとも複数の前記ソフトウェアコンポーネントがそれぞれ、複数の前記複数のプロセス状態および複数のプロセス診断レポートと関連付けられたものであり、
前記複数のプロセス診断レポートが前記複数のプロセス状態を表すことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の安全制御装置。
【請求項１４】
前記ユーザープログラムが、複数の階層を有する階層構造を有し、
前記ユーザープログラムの作成中、前記ユーザープログラムの前記階層構造を表す設備構造変数が決定され、
前記診断レポート部が、前記設備構造のサイズに基づいて前記複数の診断レポートを提供するように構成されたことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の安全制御装置。
【請求項１５】
前記システム診断評価部がシステム診断記憶部を有し、
前記システム診断記憶部が前記複数のシステム状態および複数のシステム診断レポートを記憶し、
前記各システム診断レポートが前記複数のシステム状態の１つを表すことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の安全制御装置。
【請求項１６】
複数の制御ハードウェアコンポーネントをさらに備え、
少なくとも複数の前記制御ハードウェアコンポーネントがそれぞれ、関連する複数の前記複数のシステム状態および関連する複数のシステム診断レポートを有し、
前記複数のシステム診断レポートが前記複数の複数のシステム状態を表すことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の安全制御装置。
【請求項１７】
階層構造を有し、
前記システム診断記憶部が、前記安全制御装置の前記階層構造を表す制御構造変数を記憶し、
前記診断レポート部が、前記制御構造のサイズに基づいて前記複数の診断レポートを提供するように構成されたことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の安全制御装置。
【請求項１８】
少なくとも１つのセンサーおよび／または少なくとも１つのアクチュエータをそれぞれ備えた複数の設備ハードウェアコンポーネントを有する自動設備を制御するための方法において、
制御対象のシステムの複数のプロセス状態のいずれが第１の規定時間に現れるかの判定の基準として複数のプロセス診断入力信号が解釈され、前記第１の規定時間に現れる複数の判定プロセス状態を表す複数のプロセス状態信号が生成され、
前記安全制御装置の複数のシステム状態のいずれが第２の規定時間に現れるかの判定の基準として複数のシステム診断入力信号が解釈され、前記第２の規定時間に現れる複数の判定システム状態を表す複数のシステム状態信号が生成され、
前記複数のプロセス状態信号および前記複数のシステム状態信号が診断レポート部に供給され、
前記複数の判定プロセス状態および前記複数の判定システム状態に対して複数の診断レポートが提供され、少なくとも１つの判定プロセス状態に対して、当該プロセス状態および前記複数の判定システム状態のうちの当該プロセス状態と関連する複数の関連システム状態に基づいて診断レポートが提供され、前記複数の診断レポートを表す複数の診断信号が前記診断レポート部で生成され、
前記複数の診断レポートを表示するために、前記複数の診断信号が表示部に供給される、
ことを含む方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法を実装するように構成されたプログラムコードが、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の安全制御装置上で実行される場合に、前記プログラムコードを備えたデータ記憶媒体を有するコンピュータプログラム。
【請求項１】
少なくとも１つのセンサーおよび／または少なくとも１つのアクチュエータをそれぞれ備えた複数の設備ハードウェアコンポーネントを有する自動設備を制御するための安全制御装置において、
複数のセンサーからの複数の制御入力信号が供給され、内部で動作するユーザープログラムにより前記制御入力信号に基づいて、複数のアクチュエータの作動に使用する複数の制御出力信号を生成するように構成された制御部と、
診断レポートを表示するように構成された表示部に対するインターフェースと、
複数のプロセス診断入力信号が供給されるプロセス診断評価部であって、制御対象の前記設備の複数のプロセス状態のいずれが第１の規定時間に現れるかの判定の基準として前記複数のプロセス診断入力信号を解釈するように構成されるとともに、前記第１の規定時間に現れる複数の判定プロセス状態を表す複数のプロセス状態信号を生成するように構成されたプロセス診断評価部と、
複数のシステム診断入力信号が供給されるシステム診断評価部であって、前記安全制御装置の複数のシステム状態のいずれが第２の規定時間に現れるかの判定の基準として前記複数のシステム診断入力信号を解釈するように構成されるとともに、前記第２の規定時間に現れる複数の判定システム状態を表す複数のシステム状態信号を生成するように構成されたシステム診断評価部と、
前記複数のプロセス状態信号および前記複数のシステム状態信号が供給される診断レポート部であって、前記複数の判定プロセス状態および前記複数の判定システム状態に対して複数の診断レポートを提供するように構成され、少なくとも１つの判定プロセス状態に対して、当該プロセス状態および前記複数の判定システム状態のうちの当該プロセス状態と関連する複数の関連システム状態に基づいて診断レポートが提供されるとともに、前記複数の診断レポートを表示するために前記表示部に供給される、前記複数の診断レポートを表す複数の診断信号を生成する診断レポート部と、
を備えたことを特徴とする安全制御装置。
【請求項２】
前記診断レポート部が複数の関連性変数を決定するように構成されており、
前記関連性変数が、前記複数の判定システム状態がそれぞれ前記複数の判定プロセス状態のいずれと関連するかを示しており、
前記診断レポート部が、前記複数の関連性変数に基づいて前記複数の関連システム状態を規定するように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の安全制御装置。
【請求項３】
前記診断レポート部が、少なくとも複数の前記プロセス状態および少なくとも複数の前記システム状態に対して、複数の関連性変数を記憶する関連性記憶部を有し、
前記記憶された関連性変数が、所定の関連性に基づいて、前記複数のシステム状態がそれぞれ前記複数のプロセス状態のいずれと関連するかを示しており、
前記診断レポート部が、前記複数の判定システム状態と前記複数の判定プロセス状態との複数の組み合わせに対して、複数の記憶された関連性変数を選択するように構成されており、
前記選択された各関連性変数が前記組み合わせの少なくとも１つを表しており、
前記診断レポート部が、前記複数の関連性変数に基づいて、前記複数の関連システム状態を規定するように構成されたことを特徴とする、請求項１または２に記載の安全制御装置。
【請求項４】
前記診断レポート部が、判定プロセス状態および複数の関連システム状態が存在する場合に、当該プロセス状態に対する診断レポートとして、複数のシステム診断レポートを提供するように構成されており、
前記複数のシステム診断レポートが前記複数の関連システム状態を表すことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の安全制御装置。
【請求項５】
前記診断レポート部が、判定プロセス状態および複数の関連システム状態が存在する場合に、当該プロセス状態に対する診断レポートとして、組み合わせ診断レポートを提供するように構成されており、
前記組み合わせ診断レポートが、プロセス診断レポートおよび複数のシステム診断レポートの両者を含み、
前記プロセス診断レポートが前記判定プロセス状態を表し、前記複数のシステム診断レポートが前記複数の関連システム状態を表すことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の安全制御装置。
【請求項６】
前記表示部が、
まず初めに前記プロセス診断レポートを表示し、システム診断要求が存在する場合は、前記プロセス診断レポートを前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つに置き換えるか、または前記プロセス診断レポートの補足として、前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つを表示するか、
前記プロセス診断レポートおよび前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つを同時に表示するか、または
前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つのみを表示するように構成されたことを特徴とする、請求項５に記載の安全制御装置。
【請求項７】
前記診断レポート部が、判定プロセス状態および複数の関連システム状態が存在する場合に、まず初めに第１の診断レポートとしてプロセス診断レポートを提供し、システム診断要求が存在する場合には、さらに第２の診断レポートとして複数のシステム診断レポートを提供するように構成されており、
前記プロセス診断レポートが前記判定プロセス状態を表し、前記複数のシステム診断レポートが前記複数の関連システム状態を表すことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の安全制御装置。
【請求項８】
前記表示部が、前記プロセス診断レポートを前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つに置き換えるか、または前記プロセス診断レポートの補足として、前記複数のシステム診断レポートの少なくとも１つを表示するように構成されたことを特徴とする、請求項７に記載の安全制御装置。
【請求項９】
前記表示部に関連付けられ、システム診断要求を検出するように構成されたシステム診断要求部を特徴とする、請求項６または７に記載の安全制御装置。
【請求項１０】
前記プロセス診断評価部が、複数のプロセス状態のいずれが規定の時間に現れるかを繰り返し判定するように構成されたこと、および／または、前記システム診断評価部が、複数のシステム状態のいずれが規定の時間に現れるかを繰り返し判定するように構成されたことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の安全制御装置。
【請求項１１】
前記診断レポート部が、判定プロセス状態および判定システム状態を繰り返し記憶するように構成された状態記憶部を有し、記憶対象のシステム状態が関連システム状態であるか否かを規定する際、および／または、関連システム状態が記憶対象のプロセス状態に対して存在するか否かを規定する際に、記憶済みの判定システム状態および／または記憶済みの判定プロセス状態を利用するように構成されたことを特徴とする、請求項１０に記載の安全制御装置。
【請求項１２】
前記制御部が、複数の入力および複数の出力を有する入出力部を備え、
前記入出力部が、複数の前記複数の入力を用いて前記複数の制御入力信号の少なくとも１つを受信するとともに、複数の前記複数の出力を用いて前記複数の制御出力信号の少なくとも１つを出力するように構成され、
前記ユーザープログラムが複数のプログラム変数を含み、
前記複数のプログラム変数が複数の入力変数および複数の出力変数を含み、
前記ユーザープログラムの作成中に規定された関連付け規則にしたがって、前記入力変数が前記各入力および前記各入力を介して受信された制御入力信号と関連付けられており、前記出力変数が前記各出力および前記各出力を介して提供された制御出力信号と関連付けられており、
前記記憶された関連性変数が前記関連付け規則に基づいて作成されたものであることを特徴とする、請求項３に記載の安全制御装置。
【請求項１３】
前記ユーザープログラムが、複数のソフトウェアコンポーネントを提供することによって作成され、
前記複数のソフトウェアコンポーネントが前記複数の設備ハードウェアコンポーネントに対応し、
少なくとも複数の前記ソフトウェアコンポーネントがそれぞれ、複数の前記複数のプロセス状態および複数のプロセス診断レポートと関連付けられたものであり、
前記複数のプロセス診断レポートが前記複数のプロセス状態を表すことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の安全制御装置。
【請求項１４】
前記ユーザープログラムが、複数の階層を有する階層構造を有し、
前記ユーザープログラムの作成中、前記ユーザープログラムの前記階層構造を表す設備構造変数が決定され、
前記診断レポート部が、前記設備構造のサイズに基づいて前記複数の診断レポートを提供するように構成されたことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の安全制御装置。
【請求項１５】
前記システム診断評価部がシステム診断記憶部を有し、
前記システム診断記憶部が前記複数のシステム状態および複数のシステム診断レポートを記憶し、
前記各システム診断レポートが前記複数のシステム状態の１つを表すことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の安全制御装置。
【請求項１６】
複数の制御ハードウェアコンポーネントをさらに備え、
少なくとも複数の前記制御ハードウェアコンポーネントがそれぞれ、関連する複数の前記複数のシステム状態および関連する複数のシステム診断レポートを有し、
前記複数のシステム診断レポートが前記複数の複数のシステム状態を表すことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の安全制御装置。
【請求項１７】
階層構造を有し、
前記システム診断記憶部が、前記安全制御装置の前記階層構造を表す制御構造変数を記憶し、
前記診断レポート部が、前記制御構造のサイズに基づいて前記複数の診断レポートを提供するように構成されたことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の安全制御装置。
【請求項１８】
少なくとも１つのセンサーおよび／または少なくとも１つのアクチュエータをそれぞれ備えた複数の設備ハードウェアコンポーネントを有する自動設備を制御するための方法において、
制御対象のシステムの複数のプロセス状態のいずれが第１の規定時間に現れるかの判定の基準として複数のプロセス診断入力信号が解釈され、前記第１の規定時間に現れる複数の判定プロセス状態を表す複数のプロセス状態信号が生成され、
前記安全制御装置の複数のシステム状態のいずれが第２の規定時間に現れるかの判定の基準として複数のシステム診断入力信号が解釈され、前記第２の規定時間に現れる複数の判定システム状態を表す複数のシステム状態信号が生成され、
前記複数のプロセス状態信号および前記複数のシステム状態信号が診断レポート部に供給され、
前記複数の判定プロセス状態および前記複数の判定システム状態に対して複数の診断レポートが提供され、少なくとも１つの判定プロセス状態に対して、当該プロセス状態および前記複数の判定システム状態のうちの当該プロセス状態と関連する複数の関連システム状態に基づいて診断レポートが提供され、前記複数の診断レポートを表す複数の診断信号が前記診断レポート部で生成され、
前記複数の診断レポートを表示するために、前記複数の診断信号が表示部に供給される、
ことを含む方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法を実装するように構成されたプログラムコードが、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の安全制御装置上で実行される場合に、前記プログラムコードを備えたデータ記憶媒体を有するコンピュータプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２０１２−５１００９７（Ｐ２０１２−５１００９７Ａ）
【公表日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３６７８２（Ｐ２０１１−５３６７８２）
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／００８２６５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０６０５７３
【国際公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（５０１４９３０３７）ピルツ ゲーエムベーハー アンド コー．カーゲー (49)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／００８２６５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０６０５７３
【国際公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（５０１４９３０３７）ピルツ ゲーエムベーハー アンド コー．カーゲー (49)
【Ｆターム（参考）】
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