近接カウンタ
【課題】近接センサとカウンタ／タイマを含む機械・装置（システム）の高信頼・高安全稼動の予防診断および不具合時の適切な処理を行う。
【解決手段】センサ内蔵の近接ヘッド部と、この近接ヘッド部から入力する検出生データを補正、生成する近接センサ機能部と、近接センサ機能部から検出生データを取り込み、この取り込んだ検出生データからデータ累積／分布および／または設定時間ないし設定時刻等のデータへの加工処理、および加工に際して上位コントローラからのデータとパラメータとを用いることが可能になっているカウンタ／タイマ機能部と、両機能部からのデータを複数別系統にて入出力し、かつ、上位コントローラからのデータを入力してカウンタ／タイマ機能部に出力することが可能な入出力インターフェース機能部と、を備えたもので、近接センサ機能部の検出生データとカウンタ／タイマ機能部による加工データとの２系統の情報を持たせた構成。
【解決手段】センサ内蔵の近接ヘッド部と、この近接ヘッド部から入力する検出生データを補正、生成する近接センサ機能部と、近接センサ機能部から検出生データを取り込み、この取り込んだ検出生データからデータ累積／分布および／または設定時間ないし設定時刻等のデータへの加工処理、および加工に際して上位コントローラからのデータとパラメータとを用いることが可能になっているカウンタ／タイマ機能部と、両機能部からのデータを複数別系統にて入出力し、かつ、上位コントローラからのデータを入力してカウンタ／タイマ機能部に出力することが可能な入出力インターフェース機能部と、を備えたもので、近接センサ機能部の検出生データとカウンタ／タイマ機能部による加工データとの２系統の情報を持たせた構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接センサ機能とカウンタ／タイマ機能とを備え、データの共有化技術とプログラムの共有化技術を用いた新規な近接カウンタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、機能向上、低価格化した組み込みＣＰＵやＡＳＩＣとこれらの組み込みソフトウエアによる近接センサの故障診断機能（特許文献１）や複合機能化（特許文献２）、シングル／マルチデータとシングル／マルチ命令共有化の種々の組み合わせによる一体化によるさらなる高機能化、高信頼性化、安全化が実現されてきた。
【特許文献１】特開２００５−２２９３９０号公報
【特許文献２】米国特許６６５０１１１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、近接センサにて、距離、位置、速度などをＯＮ／ＯＦＦ検出し、カウンタ／タイマに接続し、これら近接センサやカウンタ／タイマそれぞれの出力を上位コントローラ（上位制御機能）に渡し、上位コントローラではその出力に基づいて例えば工場内の機械や装置等の制御・管理を行うようにした制御システムでは、これら近接センサとカウンタ／タイマとの間では有線や無線による通信が必要で、近接センサの検出生データと完全に同期のとれた上位コントローラの予防診断、信頼性・安全性向上に必要な加工データの作成と近接センサへのフィードバックが困難であり、システム価格も高価である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明においては、単一または複数の組込みＣＰＵやＡＳＩＣ、組込みソフトウエアにより近接センサの補正・制御およびカウンタ／タイマを構築し、これらのデータと制御も一体化できるコンパクトな「近接センサ＋カウンタ／タイマ」を構成し、これを含む機械・装置、システムの予防診断を助け、機能・信頼性・安全性を向上することができる近接カウンタを提供しようとするものである。
【０００５】
そして、本発明においては、近接センサ機能とカウンタ／タイマ機能とを、独立したモジュールで実現するのではなく、シングルおよびマルチデータ処理ソフトウエアおよびシングルおよびマルチプロセッサにより実現することを可能としたものである。例えば上記両機能をこのシングルおよびマルチプロセッサを含む制御演算にて構成し、この制御演算にＳＩＳＤ（単一命令、単一データストリーム）、ＳＩＭＤ（単一命令複数データストリーム）、ＭＩＳＤ（複数命令単一データストリーム）、ＭＩＭＤ（複数命令複数データストリーム）のいずれかの方式を用いることができるようになっている。
【０００６】
以上により、
（１）本発明による近接カウンタは、検出物の近接状態を電気信号に変えるセンサ内蔵の近接ヘッド部と、この近接ヘッド部から入力する電気信号値から近接状態の検出生データを補正生成する近接センサ機能部と、上記近接センサ機能部から検出生データを取り込み、この取り込んだ検出生データからデータ累積／分布および／または設定時間ないし設定時刻等のデータへの加工処理、および上記加工に際してはプリセットデータおよび上位コントローラからのデータを用いることが可能になっているカウンタ／タイマ機能部と、上記両機能部からのデータを複数別系統にて入力し、複数別系統にて出力することが可能で、かつ、上記上位コントローラからのデータを入力してカウンタ／タイマ機能部に出力することが可能な入出力インターフェース機能部と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、近接ヘッド部には静電誘導型、磁気型、静電容量型、光電型、超音波型などがある。また、入出力インターフェース機能部では、近接センサ機能部にて検出生データを補正し、ＬＥＤ等への表示や、上位機器へ検出生データを出力する系統と、補正された検出生データを、カウンタ／タイマ機能部に入力し、累積や時間・時刻やプリセットデータや上位機器からの設定・指示データでの制御や、上位機器への加工データ出力の系統、等の少なくとも２つの出力系統で構成することができる。
【０００８】
（２）本発明において、好ましい態様は、上記カウンタ／タイマ機能部は、上位コントローラからのデータに基づいて当該上位コントローラが機械・装置の異常時での運転管理・制御を行うためのデータを生成することが可能になっている、ことである。
【０００９】
この態様では、上位コントローラが機械・装置を運転管理・制御、例えば、緊急停止や限定運転の指示を行う場合に近接カウンタにそのための制御データ加工生成するデータやパラメータを近接カウンタに初期およびリアルタイムに入力設定することができる。近接カウンタにおいては、その入力された制御データに従い検出生データに対してその運転管理・制御のための時間や時刻に関連して加工し、その加工データを上位コントローラに与えることができるようになる。
【００１０】
（３）本発明において、さらに別の好ましい態様は、上記カウンタ／タイマ機能部は、上位コントローラからプリセットカウンタとして設定することが可能になっていることである。
【００１１】
この態様では、近接カウンタのプリセット（初期設定）および／または接続上位制御機器である上位コントローラからのプリセットで近接センサ検出生データから、時間トレンド、頻度分布、変動範囲などのデータに加工することができるようになる。この場合、機械・装置稼動前のプリセットだけではなく、構成によっては、稼働中のリアルタイム設定も含むことができる。
【００１２】
（４）本発明において、さらに別の好ましい態様は、上記近接センサ機能部は、検出生データの各種処理を行うＣＰＵ（組込みソフトウエアを含む。以降は組込みソフトウエアを含めてＣＰＵという）と、近接ヘッド部のＣＰＵバスインターフェースに接続されたＣＰＵバスとを備え、上記カウンタ／タイマ機能部は、上記検出生データから上記加工データの生成処理を行うＣＰＵと、入出力インターフェース機能部に接続されたＣＰＵバスとを備え、上記近接センサ機能部のＣＰＵおよびそのＣＰＵバスと、カウンタ／タイマ機能部のＣＰＵとをそれぞれマルチバスに共通接続したことである。
【００１３】
この態様では、上記ＣＰＵはシングルプロセッサであるが、ソフトウエアをリアルタイム性の強いマルチタスクにして、近接センサとカウンタ／タイマを一体化させるもっと安価な手段である。近接センサの検出対称（物）が機構要素などは、近接応答時間がながく、この手段は有効である。検出生データに優先権をもたせることや、ＯＳ（オペレーティング システム）によらない、ノンプリムティブ（ｎｏｎｐｒｅｅｍｔｉｖｅ）・マルチタスクを用いることができる。
【００１４】
（５）本発明において、さらに別の好ましい態様は、上記近接ヘッド部が、マルチＣＰＵバスに代えて共有メモリを用いて近接センサ機能部のそれぞれのＣＰＵバスに接続されていることである。
【００１５】
（６）本発明において、さらに別の好ましい態様は、共に同一機能を有して、いずれか一方に検出上の不具合が発生すると、当該一方に代えて他方が検出動作を継続する構成となっている少なくとも１対の近接ヘッド部を備え、これら両近接ヘッド部を、マルチＣＰＵバスを介して上記近接センサ機能部とカウンタ／タイマ機能部それぞれの互いに独立したＣＰＵをそれぞれのＣＰＵバス経由で接続し、また、マルチＣＰＵバスに互いに独立してデータの入出力が可能な入出力インターフェース機能部を接続したことである。
【００１６】
上記の場合、上記近接ヘッド部はそれぞれセンサとドライバとでモジュール構成し、互いのセンサを襷かけ接続し、その接続にて不具合のモジュールを落とし、検出動作を継続可能とすることが好ましい。また、近接センサが誘導型の場合は同一コア／ボビン上に独立したコイルを２つ巻くことで実現できる。この態様では、高信頼性、高安全性、高機能を実現する構成であり、近接ヘッド、ＣＰＵ、入出力インタフェース、２系統の回路ないしモジュールで構成し、ＣＰＵは例えばマルチプロセッサ構成のＭＩＳＤ、ＭＩＭＤとし、近接カウンタの全モジュールをマルチＣＰＵバスで接続することができるものである。
【００１７】
（７）本発明による近接カウンタは、独立した２つのコイルを実装し、２つの独立した誘導型センサとして機能させた一対の近接ヘッド部と、上記両近接ヘッド部が共通接続されるマルチＣＰＵバスと、このマルチＣＰＵバスに接続されて上記近接ヘッド部から入力する電気信号値から検出物近接の検出生データを補正生成する近接センサ機能と、検出生データからデータ累積／分布および／または設定時間ないし設定時刻等のデータへの加工処理、および上記加工に際しては上位コントローラからのデータとパラメータとを用いることが可能になっているカウンタ／タイマ機能とをそれぞれ有すると共に、検出生信号の温度・検出物種類・近接動作等による補正、データ生成、および異常発振・コイル断線・電源異常などの故障診断処理を行う一対のＣＰＵと、上記マルチＣＰＵバスに接続されて上記一対のＣＰＵからの検出生データおよび加工データそれぞれを少なくとも２系統にて出力することが可能で、かつ上記上位コントローラからのデータおよびパラメータの入力が可能な入出力インターフェース機能部と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
（８）本発明において、さらに別の好ましい態様は、上記検出生データを検出物検出でＯＮ／ＯＦＦ時間・時刻データに正規化した加工データに加工すると共に、この加工データをメモリにあらかじめ記憶している正常、注意、異常範囲に時間・時刻分布した分布データと比較して、その比較データを上位コントローラに送り出すことである。
【００１９】
この態様では、検出生データをカウンタ／タイマを用いて作成した検出頻度、検出間時間差、検出感度等の累積データ分布と機械・装置の正常・異常状態の設計および稼動実績による同分布とを比較して、正常・異常の予防診断および異常時のリアルタイム制御を行う高度な機能を持つことができる。なお分布関数等は機械・装置によって選定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
従来から近接センサはカウンタの入力源として用いられてきたが、ケーブル等で接続して用いられていた。このような近接センサとカウンタとを用いたシステムでは、近接センサはもっぱら検出データ源、カウンタはもっぱらカウンタ機能でしかなかった。しかしながら、最近の組込みＣＰＵは超小型／高機能／安価でワンチップマルチプロセッサまで製品化され、マルチタスク等のソフトウエアの高機能化が可能となっている。
【００２１】
そして本発明では、このような近接センサとカウンタ／タイマとのデータおよびプログラムの一体化構成を可能にしたものであり、外観形状および実装方法をほとんど変えずに両機能を一体化することにより、近接センサ、カウンタを含む機械・装置の高信頼、高安全運転の予防診断や故障時の安全運転選択等の重要な情報源を得ることができる近接カウンタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る近接カウンタを説明する。
【００２３】
図１は実施の形態１の近接カウンタと、この近接カウンタを用いて機械・装置を運転管理・制御する上位コントローラとを示す。この上位コントローラ（名称）は分離型近接カウンタの一部の場合、機械・装置の制御装置、パソコンなどの総称で、実施の形態の近接カウンタを限定するものではない。図１では実施の形態１の近接カウンタは、近接ヘッド部１０、ＣＰＵ制御・演算部２０、および入出力インタフェース機能部３０を備える。４０は上位コントローラを示す。
【００２４】
近接ヘッド部１０は、近接物体の近接状態（位置、距離、速度）を電気信号に変えるものであり、これには誘導型、磁気型、静電容量型、光電型、超音波型等の各種があり、近接物体を検出するセンサ部１０１と、センサ部１０１を駆動するドライバ部１０２とを含む。
【００２５】
ＣＰＵ制御・演算部２０は、ＣＰＵを1つまたは複数内蔵し、組み込みソフトウエアにより、近接センサ機能部２０１と、カウンタ／タイマ機能部２０２とを有し、データ/プログラムを共有化する。
【００２６】
近接センサ機能部２０１においては、近接ヘッド部１０からの検出生信号の温度・検出物種類・近接動作等による補正、データ生成、および異常発振・コイル断線・電源異常などの故障診断処理、入出力インタフェース機能部３０および上位コントローラ４０にその検出データを出力する。例えばドライバが高周波発振型であればその検出コイルの各種ＡＣ抵抗値が温度変化で変化するのでこの変化に対して温度補償を行う。また、検出コイルがこれを駆動する回路と接続されているかどうかの故障診断を行う。これらは、公知技術により実施することができるものであり、本明細書ではその説明を略する。
【００２７】
また近接センサ機能部２０１は、データが内蔵されているＣＰＵ（複数）で共用出来るので、検出生データをカウンタ／タイマ機能部２０２で同時に使用出来る。カウンタ／タイマ機能部２０２においては、検出生データから、検出頻度、検出間時間差、検出感度等の累積データ、その累積データの分布データに加工し、その加工したデータを入出力インターフェース機能部３０から上位コントローラ４０に出力する一方で、上記データ加工にはプリセットデータや上位コントローラ４０からの設定データを入力設定できるようになっている。
【００２８】
入出力インターフェース機能部３０においては、上位コントローラ４０への検出生データ、加工データの出力、上位コントローラ４０からの制御データやパラメータ等を入力し、カウンタ／タイマ機能部２０２に出力することができるようになっている。
【００２９】
上位コントローラ４０においては、これら検出生データと、加工データと、プログラムに動作条件を与える情報であるパラメータ、機械・装置の諸データから全体システムの故障処理および故障予防診断や、近接カウンタの加工データの加工方法指示パラメータ等を、入出力インターフェース機能部３０経由ＣＰＵ制御・演算部２０のカウンタ／タイマ機能部２０２に出力する。上位コントローラ４０では、機械・装置の運転管理、近接カウンタの異常情報の解析、緊急停止、限定運転指示、近接カウンタへ制御データ等の出力を行うことができる。
【００３０】
以上説明したように実施の形態１の近接カウンタでは、近接センサ機能とカウンタ／タイマ機能とを有機一体化したものであるから、この近接カウンタを用いた上位コントローラが機械・装置等に対する運転管理・制御を行う際や、それらシステム全体の故障診断、故障予防診断を補助し、当該システムの信頼性・安全性の向上および機械・装置の不具合の状態によっては限定運転をも可能とすることができる。
【００３１】
図２は実施の形態２の近接カウンタのブロック構成を示す。
【００３２】
実施の形態２では、近接カウンタ機能部２０１による検出生データと、カウンタ／タイマ機能部２０２による加工データと、２系統情報経路（従来の近接センサの情報経路１と近接カウンタのもう１つの情報経路２と）を矢印１ａ，１ｂ（情報経路１），矢印２ａ，２ｂ（情報経路２）にて示している。矢印１ａは近接ヘッド部１０からＣＰＵ制御・演算部２０の近接センサ機能部２０１への検出生データの情報経路を示す矢印であり、矢印１ｂは、ＣＰＵ制御・演算部２０にて従来の近接センサの機能であるＬＥＤ動作表示と上位コントローラ４０へ出力の情報経路を示す矢印であり、矢印２ａは、近接センサ機能部２０１からカウンタ／タイマ機能部２０２への検出生データの情報経路を示す矢印であり、矢印２ｂは、ＣＰＵ制御・演算部２０のカウンタ／タイマ機能部２０２にて累積や時間・時刻やプリセットデータ等で加工され、上位コントローラ４０へのその加工データの情報経路を示す矢印である。
【００３３】
図２中には、近接センサ機能部２０１では検出ソフトウェアおよび補正ソフトウェアを内蔵して近接ヘッド部１０からの検出生信号により補正、故障診断、ＬＥＤ表示、上位コントローラへの出力等を行い、カウンタ／タイマ機能部２０２で基本的なカウンタ／タイマ機能を用いて、累積や分布関数によ検出データの高信頼性化、上位コントローラ４０での機械・装置の安全性向上に有効な加工データを作成する。上位コントローラ４０からはこれらに必要な設定データ/パラメータを初期およびリアルタイムでの入力も可能である。検出物の近接動作と、ターゲット機械・装置の安全運転との相関情報をカウンタ／タイマ機能部に入力し、安全運転管理・制御に必要なデータに加工し、上位コントローラ４０の安全運転管理・制御に必要な異常解析その他を行うことが示されている。
【００３４】
また、入出力インターフェース機能部３０では、検出生データ、動作状態ＬＥＤ表示出力および上位コントローラ４０への異常出力、上位コントローラ４０からの安全相関情報入力、限定安全運転断等の各種指示を行うことが示されている。上位コントローラ４０では、機械・装置の運転管理、異常情報の解析、緊急停止、限定運転指示その他を行うことが示されている。
【００３５】
図３は実施の形態３の近接カウンタのブロック構成を示す。
【００３６】
実施の形態３では、図中太矢印でプリセットカウンタデータの経路を示すように、カウンタ／タイマ機能部２０２にプリセットカウンタ機能を付けて、上位コントローラ４０からのプリセットデータにて近接ヘッド部１０からＣＰＵ制御・演算部２０の近接センサ機能部２０１を介した検出生データをカウンタ／タイマ機能部２０２にてプリセット値により、時間トレンド、頻度分布、変動範囲などの分布データに加工しその加工データを上位コントローラ４０に出力する形態である。
【００３７】
図３中の近接センサ機能部２０１、カウンタ／タイマ機能部２０２、入出力インターフェース機能部３０および上位コントローラ４０それぞれには図２とほぼ同様のことが記載されて示されている。
【００３８】
図４は実施の形態４の近接カウンタのブロック構成を示す。
【００３９】
実施の形態４では、ＣＰＵ制御・演算部２０が、マルチプロセッサ構成であり、近接センサ機能部２０１とカウンタ／タイマ機能部２０２それぞれが、ＣＰＵ１，２とメモリとを含んだ構成になっている。近接センサ機能部２０１では、検出、補正および自己診断と、その自己診断結果のＬＥＤ表示演算と、カウンタ／タイマ機能部２０２のＣＰＵとの連携と、データの共用と、を担当する。動作表示ドライバ＆発光素子部５０は、表示制御ドライバ５０ａと発光ダイオード５０ｂを含み、近接センサ機能部２０１で制御される。
【００４０】
カウンタ／タイマ機能部２０２のＣＰＵ２では、近接センサ機能部２０１のＣＰＵ１との連携、データの共用、近接センサ機能部２０１のＣＰＵ１の検出生データの累積／分布、上位コントローラ４０からのプリセットおよびリアルタイムのパラメータデータの入力、各種加工データの生成処理等を行う。
【００４１】
ＣＰＵ制御・演算部２０内のマルチバス６０に近接センサ機能部２０１とカウンタ／タイマ機能部２０２それぞれの両ＣＰＵ１，２が共通接続されて、近接センサ機能部２０１からカウンタ／タイマ機能部２０２への検出生データおよび加工データ／プログラムが共用される。
【００４２】
また、マルチバス６０に近接センサ機能部２０１とカウンタ／タイマ機能部２０２それぞれのＣＰＵバス６１，６２が接続されると共に、この近接センサ機能部２０１のＣＰＵバス６１は近接ヘッド部１０のＣＰＵバスインターフェースに接続され、カウンタ／タイマ機能部２０２のＣＰＵバス６２は入出力インターフェース機能部３０に接続される。
【００４３】
近接ヘッド部１０、入出力インターフェース機能部３０はハードウエア的に１系統で構成する。ＣＰＵ制御・演算部２０を効率よく安価にするために、近接センサ機能部２０１とカウンタ／タイマ機能部２０２の両ＣＰＵ１，２はＣＰＵ機能、周辺回路、ソフトウエア容量ともに必要最低限にできる非対称マルチプロセッサ方式を用いる。近接カウンタの機能によっては、１ＣＰＵのマルチタスクのＳＩＳＤやＳＩＭＤ方式を用いてもよい。
【００４４】
なお、図４で示す近接ヘッド部１０内のＣＰＵバスインタフェースに代えて、図５で示すように、ＣＰＵ制御・演算部２０内のＣＰＵバス６１に共有メモリ７０を接続し、この共有メモリ７０を近接ヘッド部１０に接続すると共に、カウンタ／タイマ機能２０２のＣＰＵバス６２と入出力インタフェース機能部３０との間を共有メモリ７１を介して接続した共用メモリ構成とすることができる。
【００４５】
図６は、実施の形態５の近接カウンタのブロック構成を示す。
【００４６】
実施の形態５では、マルチＣＰＵバス８０に、１対の近接ヘッド部１０ａ，１０ｂと、ＣＰＵ制御・演算部２０内の近接センサ機能とカウンタ／タイマ機能を実行する一対のＣＰＵ２０ａ，２０ｂと、一対の入出力インターフェース機能部３０と、を共通に接続して構成する。
【００４７】
一対のＣＰＵ２０ａ，２０ｂは、近接センサ機能にて両近接ヘッド部１０ａ，１０ｂからのいずれかの電気信号から検出生データを補正、生成しカウンタ／タイマ機能にて上記検出生データを加工してなる加工データを、マルチＣＰＵバス８０を経由して入出力インターフェース機能部３０に出力する構成としている。
【００４８】
ＣＰＵ制御・演算部２０では、近接ヘッド部１０ａ，１０ｂの検出場所の周囲温度や、近接ヘッド部１０ａ，１０ｂが内蔵するセンサの検出感度ばらつきを補正する数値や、パラメータ、検出信号の閾値幅をあらかじめ内部のメモリにプリセットして補正や故障診断を行うようにしてもよい。
【００４９】
近接カウンタを含む機械・装置等のシステムの高信頼性、高安全性、高機能を実現する構成ないし形態として、それぞれ、センサ部１，２とドライバ／補償部１，２とでなる近接ヘッド部１０ａ，１０ｂを１対、ＣＰＵ２０ａ，２０ｂ一対でなるＣＰＵ制御・演算部２０、入出力インターフェース機能部３０ａ，３０ｂ一対でなる入出力インターフェース機能部３０、電源部８１ａ，８１ｂを一対備えた構成になって全て２系統回路／モジュールで構成し、ＣＰＵ制御・演算部２０はマルチプロセッサ構成のＭＩＳＤ、ＭＩＭＤであり、かつ近接カウンタの全２系統モジュールをマルチＣＰＵバス（あるいは図５と同様にした図示略の共有メモリ）８０で接続している。
【００５０】
図７は、実施の形態６の近接カウンタのブロック構成を示す。
【００５１】
実施の形態６では、誘導形近接センサを用いた近接カウンタ構成であり、近接ヘッド部１０を検出物１０ｅに近接配置する独立した２つ（白地と斜線地）の発振・励起コイル１０ｆと、この独立した２つ発振・励起コイル１０ｆに対応する一対のセンサ部１０ｇ，１０ｈを同一コア／ボビン上にコイルを２つ巻くことで実現している。一対のセンサ部１０ｇ，１０ｈ、一対のＣＰＵ制御部・演算部２０ｃ，２０ｄ、一対の入出力インターフェース機能部３０ｃ，３０ｄは全てＣＰＵマルチバス（または図示略の共有メモリ）９０で接続されている。入出力インターフェース機能部３０ｃは検出情報、自己故障情報、自己診断情報等の出力、動作表示発光デバイス１００への動作状態ＬＥＤ表示出力を行う。入出力インターフェース機能部３０ｄは、２系統異常出力、上位コントローラ４０からの安全情報入力、限定安全運転断・指示を経由する。上位コントローラ４０は図２のそれと同様のことが示されている。
【００５２】
図８は、実施の形態７に係り、検出生データをカウンタ／タイマを用いて作成した検出頻度、検出間時間差、検出感度等の累積データ分布と、予め機械・装置の設計時予想データおよび稼動実績データによる同分布とを比較して、予防診断およびリアルタイムでの安全動作の判断データに確率密度関数を用いることである。図８では被比較分布および近接カウンタ生成分布との正規分布（ガウス分布）と仮定して、Ａ：正常、Ｂ：注意、Ｃ：異常との３つに評価している。
【００５３】
図９は実施の形態の近接カウンタにおける２系統情報システムを構築するＣＰＵの形態例を示し、ハードウェアブロック１００、ソフトウエアブロック２００、およびデータブロック３００から構成されている。各ブロック１００−３００間を接続する白抜きおよび斜線矢印はハードウェアブロック１００がマルチＣＰＵ構成の場合、ハッチング矢印はハードウェアブロック１００がシングルＣＰＵ構成の場合を示す。
【００５４】
ハードウェアブロック１００は、マルチバスまたは共用メモリで接続された２つのＣＰＵ１，ＣＰＵ２を含む。
【００５５】
ソフトウエアブロック２００は、センサ初期設定のためのソフトウエア１−１、信号入力と補正とを行うソフトウエア１−２、…補正生データを出力したり表示ＬＥＤ等を行うソフトウエア１−ｎとを含むと共に、カウンタ／タイマ用のソフトウエア２−１、加工データ生成用のソフトウエア２−２、加工パラメータ処理用のソフトウエア２−３、…加工や設定データ等の処理用のソフトウエア２−ｎを含む。
【００５６】
データブロック３００は、検出と補正（生データ）のデータ１−１、生データ出力バッファのデータ１−２、…、故障診断のデータ１−ｎを含み、カウンタ／タイマの値であるデータ２−１、加工データのデータ２−ｎ、比較分布データのデータｎ、設定値のデータｍを含む。
【００５７】
ハードウェアブロック１００がマルチＣＰＵ構成の場合、ＣＰＵ１，２はそれぞれ、白抜きおよび斜線矢印で示すように、処理を行い、ハードウェアブロック１００がシングルＣＰＵ構成の場合、ＣＰＵ１が、ハッチング矢印で示すように、処理を行う。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は本発明の実施の形態１にかかる近接カウンタの基本構成を示す図である。
【図２】図２は実施の形態２において近接カウンタの２系統情報の流れを示す図である。
【図３】図３は実施の形態３においてカウンタ／タイマにプリセットカウンタを採用した構成を示す図である。
【図４】図４は実施の形態４において非対称マルチプロセッサを用いた近接カウンタ構成を示す図である。
【図５】図５は図４の別の変形例を示す図である。
【図６】図６は実施の形態５において２系統回路／モジュールを用いた近接カウンタ構成例を示す図である。
【図７】図７は実施の形態６において誘導型近接センサを用いた２系統回路／モジュール近接カウンタ構成例を示す図である。
【図８】図８は実施の形態７において検出間隔基準タイマによる確率分布と確率密度関数を示す図である。
【図９】図９は実施の形態の近接カウンタにおける２系統情報システムを構築する単一ＣＰＵまたは２つの独立したＣＰＵの形態例を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 近接ヘッド部
２０ ＣＰＵ制御・演算部
３０ 入出力インターフェース機能部
４０ 上位コントローラ
５０ 動作表示ドライバ＆発光素子部
６０ マルチバス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接センサ機能とカウンタ／タイマ機能とを備え、データの共有化技術とプログラムの共有化技術を用いた新規な近接カウンタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、機能向上、低価格化した組み込みＣＰＵやＡＳＩＣとこれらの組み込みソフトウエアによる近接センサの故障診断機能（特許文献１）や複合機能化（特許文献２）、シングル／マルチデータとシングル／マルチ命令共有化の種々の組み合わせによる一体化によるさらなる高機能化、高信頼性化、安全化が実現されてきた。
【特許文献１】特開２００５−２２９３９０号公報
【特許文献２】米国特許６６５０１１１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、近接センサにて、距離、位置、速度などをＯＮ／ＯＦＦ検出し、カウンタ／タイマに接続し、これら近接センサやカウンタ／タイマそれぞれの出力を上位コントローラ（上位制御機能）に渡し、上位コントローラではその出力に基づいて例えば工場内の機械や装置等の制御・管理を行うようにした制御システムでは、これら近接センサとカウンタ／タイマとの間では有線や無線による通信が必要で、近接センサの検出生データと完全に同期のとれた上位コントローラの予防診断、信頼性・安全性向上に必要な加工データの作成と近接センサへのフィードバックが困難であり、システム価格も高価である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明においては、単一または複数の組込みＣＰＵやＡＳＩＣ、組込みソフトウエアにより近接センサの補正・制御およびカウンタ／タイマを構築し、これらのデータと制御も一体化できるコンパクトな「近接センサ＋カウンタ／タイマ」を構成し、これを含む機械・装置、システムの予防診断を助け、機能・信頼性・安全性を向上することができる近接カウンタを提供しようとするものである。
【０００５】
そして、本発明においては、近接センサ機能とカウンタ／タイマ機能とを、独立したモジュールで実現するのではなく、シングルおよびマルチデータ処理ソフトウエアおよびシングルおよびマルチプロセッサにより実現することを可能としたものである。例えば上記両機能をこのシングルおよびマルチプロセッサを含む制御演算にて構成し、この制御演算にＳＩＳＤ（単一命令、単一データストリーム）、ＳＩＭＤ（単一命令複数データストリーム）、ＭＩＳＤ（複数命令単一データストリーム）、ＭＩＭＤ（複数命令複数データストリーム）のいずれかの方式を用いることができるようになっている。
【０００６】
以上により、
（１）本発明による近接カウンタは、検出物の近接状態を電気信号に変えるセンサ内蔵の近接ヘッド部と、この近接ヘッド部から入力する電気信号値から近接状態の検出生データを補正生成する近接センサ機能部と、上記近接センサ機能部から検出生データを取り込み、この取り込んだ検出生データからデータ累積／分布および／または設定時間ないし設定時刻等のデータへの加工処理、および上記加工に際してはプリセットデータおよび上位コントローラからのデータを用いることが可能になっているカウンタ／タイマ機能部と、上記両機能部からのデータを複数別系統にて入力し、複数別系統にて出力することが可能で、かつ、上記上位コントローラからのデータを入力してカウンタ／タイマ機能部に出力することが可能な入出力インターフェース機能部と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、近接ヘッド部には静電誘導型、磁気型、静電容量型、光電型、超音波型などがある。また、入出力インターフェース機能部では、近接センサ機能部にて検出生データを補正し、ＬＥＤ等への表示や、上位機器へ検出生データを出力する系統と、補正された検出生データを、カウンタ／タイマ機能部に入力し、累積や時間・時刻やプリセットデータや上位機器からの設定・指示データでの制御や、上位機器への加工データ出力の系統、等の少なくとも２つの出力系統で構成することができる。
【０００８】
（２）本発明において、好ましい態様は、上記カウンタ／タイマ機能部は、上位コントローラからのデータに基づいて当該上位コントローラが機械・装置の異常時での運転管理・制御を行うためのデータを生成することが可能になっている、ことである。
【０００９】
この態様では、上位コントローラが機械・装置を運転管理・制御、例えば、緊急停止や限定運転の指示を行う場合に近接カウンタにそのための制御データ加工生成するデータやパラメータを近接カウンタに初期およびリアルタイムに入力設定することができる。近接カウンタにおいては、その入力された制御データに従い検出生データに対してその運転管理・制御のための時間や時刻に関連して加工し、その加工データを上位コントローラに与えることができるようになる。
【００１０】
（３）本発明において、さらに別の好ましい態様は、上記カウンタ／タイマ機能部は、上位コントローラからプリセットカウンタとして設定することが可能になっていることである。
【００１１】
この態様では、近接カウンタのプリセット（初期設定）および／または接続上位制御機器である上位コントローラからのプリセットで近接センサ検出生データから、時間トレンド、頻度分布、変動範囲などのデータに加工することができるようになる。この場合、機械・装置稼動前のプリセットだけではなく、構成によっては、稼働中のリアルタイム設定も含むことができる。
【００１２】
（４）本発明において、さらに別の好ましい態様は、上記近接センサ機能部は、検出生データの各種処理を行うＣＰＵ（組込みソフトウエアを含む。以降は組込みソフトウエアを含めてＣＰＵという）と、近接ヘッド部のＣＰＵバスインターフェースに接続されたＣＰＵバスとを備え、上記カウンタ／タイマ機能部は、上記検出生データから上記加工データの生成処理を行うＣＰＵと、入出力インターフェース機能部に接続されたＣＰＵバスとを備え、上記近接センサ機能部のＣＰＵおよびそのＣＰＵバスと、カウンタ／タイマ機能部のＣＰＵとをそれぞれマルチバスに共通接続したことである。
【００１３】
この態様では、上記ＣＰＵはシングルプロセッサであるが、ソフトウエアをリアルタイム性の強いマルチタスクにして、近接センサとカウンタ／タイマを一体化させるもっと安価な手段である。近接センサの検出対称（物）が機構要素などは、近接応答時間がながく、この手段は有効である。検出生データに優先権をもたせることや、ＯＳ（オペレーティング システム）によらない、ノンプリムティブ（ｎｏｎｐｒｅｅｍｔｉｖｅ）・マルチタスクを用いることができる。
【００１４】
（５）本発明において、さらに別の好ましい態様は、上記近接ヘッド部が、マルチＣＰＵバスに代えて共有メモリを用いて近接センサ機能部のそれぞれのＣＰＵバスに接続されていることである。
【００１５】
（６）本発明において、さらに別の好ましい態様は、共に同一機能を有して、いずれか一方に検出上の不具合が発生すると、当該一方に代えて他方が検出動作を継続する構成となっている少なくとも１対の近接ヘッド部を備え、これら両近接ヘッド部を、マルチＣＰＵバスを介して上記近接センサ機能部とカウンタ／タイマ機能部それぞれの互いに独立したＣＰＵをそれぞれのＣＰＵバス経由で接続し、また、マルチＣＰＵバスに互いに独立してデータの入出力が可能な入出力インターフェース機能部を接続したことである。
【００１６】
上記の場合、上記近接ヘッド部はそれぞれセンサとドライバとでモジュール構成し、互いのセンサを襷かけ接続し、その接続にて不具合のモジュールを落とし、検出動作を継続可能とすることが好ましい。また、近接センサが誘導型の場合は同一コア／ボビン上に独立したコイルを２つ巻くことで実現できる。この態様では、高信頼性、高安全性、高機能を実現する構成であり、近接ヘッド、ＣＰＵ、入出力インタフェース、２系統の回路ないしモジュールで構成し、ＣＰＵは例えばマルチプロセッサ構成のＭＩＳＤ、ＭＩＭＤとし、近接カウンタの全モジュールをマルチＣＰＵバスで接続することができるものである。
【００１７】
（７）本発明による近接カウンタは、独立した２つのコイルを実装し、２つの独立した誘導型センサとして機能させた一対の近接ヘッド部と、上記両近接ヘッド部が共通接続されるマルチＣＰＵバスと、このマルチＣＰＵバスに接続されて上記近接ヘッド部から入力する電気信号値から検出物近接の検出生データを補正生成する近接センサ機能と、検出生データからデータ累積／分布および／または設定時間ないし設定時刻等のデータへの加工処理、および上記加工に際しては上位コントローラからのデータとパラメータとを用いることが可能になっているカウンタ／タイマ機能とをそれぞれ有すると共に、検出生信号の温度・検出物種類・近接動作等による補正、データ生成、および異常発振・コイル断線・電源異常などの故障診断処理を行う一対のＣＰＵと、上記マルチＣＰＵバスに接続されて上記一対のＣＰＵからの検出生データおよび加工データそれぞれを少なくとも２系統にて出力することが可能で、かつ上記上位コントローラからのデータおよびパラメータの入力が可能な入出力インターフェース機能部と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
（８）本発明において、さらに別の好ましい態様は、上記検出生データを検出物検出でＯＮ／ＯＦＦ時間・時刻データに正規化した加工データに加工すると共に、この加工データをメモリにあらかじめ記憶している正常、注意、異常範囲に時間・時刻分布した分布データと比較して、その比較データを上位コントローラに送り出すことである。
【００１９】
この態様では、検出生データをカウンタ／タイマを用いて作成した検出頻度、検出間時間差、検出感度等の累積データ分布と機械・装置の正常・異常状態の設計および稼動実績による同分布とを比較して、正常・異常の予防診断および異常時のリアルタイム制御を行う高度な機能を持つことができる。なお分布関数等は機械・装置によって選定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
従来から近接センサはカウンタの入力源として用いられてきたが、ケーブル等で接続して用いられていた。このような近接センサとカウンタとを用いたシステムでは、近接センサはもっぱら検出データ源、カウンタはもっぱらカウンタ機能でしかなかった。しかしながら、最近の組込みＣＰＵは超小型／高機能／安価でワンチップマルチプロセッサまで製品化され、マルチタスク等のソフトウエアの高機能化が可能となっている。
【００２１】
そして本発明では、このような近接センサとカウンタ／タイマとのデータおよびプログラムの一体化構成を可能にしたものであり、外観形状および実装方法をほとんど変えずに両機能を一体化することにより、近接センサ、カウンタを含む機械・装置の高信頼、高安全運転の予防診断や故障時の安全運転選択等の重要な情報源を得ることができる近接カウンタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る近接カウンタを説明する。
【００２３】
図１は実施の形態１の近接カウンタと、この近接カウンタを用いて機械・装置を運転管理・制御する上位コントローラとを示す。この上位コントローラ（名称）は分離型近接カウンタの一部の場合、機械・装置の制御装置、パソコンなどの総称で、実施の形態の近接カウンタを限定するものではない。図１では実施の形態１の近接カウンタは、近接ヘッド部１０、ＣＰＵ制御・演算部２０、および入出力インタフェース機能部３０を備える。４０は上位コントローラを示す。
【００２４】
近接ヘッド部１０は、近接物体の近接状態（位置、距離、速度）を電気信号に変えるものであり、これには誘導型、磁気型、静電容量型、光電型、超音波型等の各種があり、近接物体を検出するセンサ部１０１と、センサ部１０１を駆動するドライバ部１０２とを含む。
【００２５】
ＣＰＵ制御・演算部２０は、ＣＰＵを1つまたは複数内蔵し、組み込みソフトウエアにより、近接センサ機能部２０１と、カウンタ／タイマ機能部２０２とを有し、データ/プログラムを共有化する。
【００２６】
近接センサ機能部２０１においては、近接ヘッド部１０からの検出生信号の温度・検出物種類・近接動作等による補正、データ生成、および異常発振・コイル断線・電源異常などの故障診断処理、入出力インタフェース機能部３０および上位コントローラ４０にその検出データを出力する。例えばドライバが高周波発振型であればその検出コイルの各種ＡＣ抵抗値が温度変化で変化するのでこの変化に対して温度補償を行う。また、検出コイルがこれを駆動する回路と接続されているかどうかの故障診断を行う。これらは、公知技術により実施することができるものであり、本明細書ではその説明を略する。
【００２７】
また近接センサ機能部２０１は、データが内蔵されているＣＰＵ（複数）で共用出来るので、検出生データをカウンタ／タイマ機能部２０２で同時に使用出来る。カウンタ／タイマ機能部２０２においては、検出生データから、検出頻度、検出間時間差、検出感度等の累積データ、その累積データの分布データに加工し、その加工したデータを入出力インターフェース機能部３０から上位コントローラ４０に出力する一方で、上記データ加工にはプリセットデータや上位コントローラ４０からの設定データを入力設定できるようになっている。
【００２８】
入出力インターフェース機能部３０においては、上位コントローラ４０への検出生データ、加工データの出力、上位コントローラ４０からの制御データやパラメータ等を入力し、カウンタ／タイマ機能部２０２に出力することができるようになっている。
【００２９】
上位コントローラ４０においては、これら検出生データと、加工データと、プログラムに動作条件を与える情報であるパラメータ、機械・装置の諸データから全体システムの故障処理および故障予防診断や、近接カウンタの加工データの加工方法指示パラメータ等を、入出力インターフェース機能部３０経由ＣＰＵ制御・演算部２０のカウンタ／タイマ機能部２０２に出力する。上位コントローラ４０では、機械・装置の運転管理、近接カウンタの異常情報の解析、緊急停止、限定運転指示、近接カウンタへ制御データ等の出力を行うことができる。
【００３０】
以上説明したように実施の形態１の近接カウンタでは、近接センサ機能とカウンタ／タイマ機能とを有機一体化したものであるから、この近接カウンタを用いた上位コントローラが機械・装置等に対する運転管理・制御を行う際や、それらシステム全体の故障診断、故障予防診断を補助し、当該システムの信頼性・安全性の向上および機械・装置の不具合の状態によっては限定運転をも可能とすることができる。
【００３１】
図２は実施の形態２の近接カウンタのブロック構成を示す。
【００３２】
実施の形態２では、近接カウンタ機能部２０１による検出生データと、カウンタ／タイマ機能部２０２による加工データと、２系統情報経路（従来の近接センサの情報経路１と近接カウンタのもう１つの情報経路２と）を矢印１ａ，１ｂ（情報経路１），矢印２ａ，２ｂ（情報経路２）にて示している。矢印１ａは近接ヘッド部１０からＣＰＵ制御・演算部２０の近接センサ機能部２０１への検出生データの情報経路を示す矢印であり、矢印１ｂは、ＣＰＵ制御・演算部２０にて従来の近接センサの機能であるＬＥＤ動作表示と上位コントローラ４０へ出力の情報経路を示す矢印であり、矢印２ａは、近接センサ機能部２０１からカウンタ／タイマ機能部２０２への検出生データの情報経路を示す矢印であり、矢印２ｂは、ＣＰＵ制御・演算部２０のカウンタ／タイマ機能部２０２にて累積や時間・時刻やプリセットデータ等で加工され、上位コントローラ４０へのその加工データの情報経路を示す矢印である。
【００３３】
図２中には、近接センサ機能部２０１では検出ソフトウェアおよび補正ソフトウェアを内蔵して近接ヘッド部１０からの検出生信号により補正、故障診断、ＬＥＤ表示、上位コントローラへの出力等を行い、カウンタ／タイマ機能部２０２で基本的なカウンタ／タイマ機能を用いて、累積や分布関数によ検出データの高信頼性化、上位コントローラ４０での機械・装置の安全性向上に有効な加工データを作成する。上位コントローラ４０からはこれらに必要な設定データ/パラメータを初期およびリアルタイムでの入力も可能である。検出物の近接動作と、ターゲット機械・装置の安全運転との相関情報をカウンタ／タイマ機能部に入力し、安全運転管理・制御に必要なデータに加工し、上位コントローラ４０の安全運転管理・制御に必要な異常解析その他を行うことが示されている。
【００３４】
また、入出力インターフェース機能部３０では、検出生データ、動作状態ＬＥＤ表示出力および上位コントローラ４０への異常出力、上位コントローラ４０からの安全相関情報入力、限定安全運転断等の各種指示を行うことが示されている。上位コントローラ４０では、機械・装置の運転管理、異常情報の解析、緊急停止、限定運転指示その他を行うことが示されている。
【００３５】
図３は実施の形態３の近接カウンタのブロック構成を示す。
【００３６】
実施の形態３では、図中太矢印でプリセットカウンタデータの経路を示すように、カウンタ／タイマ機能部２０２にプリセットカウンタ機能を付けて、上位コントローラ４０からのプリセットデータにて近接ヘッド部１０からＣＰＵ制御・演算部２０の近接センサ機能部２０１を介した検出生データをカウンタ／タイマ機能部２０２にてプリセット値により、時間トレンド、頻度分布、変動範囲などの分布データに加工しその加工データを上位コントローラ４０に出力する形態である。
【００３７】
図３中の近接センサ機能部２０１、カウンタ／タイマ機能部２０２、入出力インターフェース機能部３０および上位コントローラ４０それぞれには図２とほぼ同様のことが記載されて示されている。
【００３８】
図４は実施の形態４の近接カウンタのブロック構成を示す。
【００３９】
実施の形態４では、ＣＰＵ制御・演算部２０が、マルチプロセッサ構成であり、近接センサ機能部２０１とカウンタ／タイマ機能部２０２それぞれが、ＣＰＵ１，２とメモリとを含んだ構成になっている。近接センサ機能部２０１では、検出、補正および自己診断と、その自己診断結果のＬＥＤ表示演算と、カウンタ／タイマ機能部２０２のＣＰＵとの連携と、データの共用と、を担当する。動作表示ドライバ＆発光素子部５０は、表示制御ドライバ５０ａと発光ダイオード５０ｂを含み、近接センサ機能部２０１で制御される。
【００４０】
カウンタ／タイマ機能部２０２のＣＰＵ２では、近接センサ機能部２０１のＣＰＵ１との連携、データの共用、近接センサ機能部２０１のＣＰＵ１の検出生データの累積／分布、上位コントローラ４０からのプリセットおよびリアルタイムのパラメータデータの入力、各種加工データの生成処理等を行う。
【００４１】
ＣＰＵ制御・演算部２０内のマルチバス６０に近接センサ機能部２０１とカウンタ／タイマ機能部２０２それぞれの両ＣＰＵ１，２が共通接続されて、近接センサ機能部２０１からカウンタ／タイマ機能部２０２への検出生データおよび加工データ／プログラムが共用される。
【００４２】
また、マルチバス６０に近接センサ機能部２０１とカウンタ／タイマ機能部２０２それぞれのＣＰＵバス６１，６２が接続されると共に、この近接センサ機能部２０１のＣＰＵバス６１は近接ヘッド部１０のＣＰＵバスインターフェースに接続され、カウンタ／タイマ機能部２０２のＣＰＵバス６２は入出力インターフェース機能部３０に接続される。
【００４３】
近接ヘッド部１０、入出力インターフェース機能部３０はハードウエア的に１系統で構成する。ＣＰＵ制御・演算部２０を効率よく安価にするために、近接センサ機能部２０１とカウンタ／タイマ機能部２０２の両ＣＰＵ１，２はＣＰＵ機能、周辺回路、ソフトウエア容量ともに必要最低限にできる非対称マルチプロセッサ方式を用いる。近接カウンタの機能によっては、１ＣＰＵのマルチタスクのＳＩＳＤやＳＩＭＤ方式を用いてもよい。
【００４４】
なお、図４で示す近接ヘッド部１０内のＣＰＵバスインタフェースに代えて、図５で示すように、ＣＰＵ制御・演算部２０内のＣＰＵバス６１に共有メモリ７０を接続し、この共有メモリ７０を近接ヘッド部１０に接続すると共に、カウンタ／タイマ機能２０２のＣＰＵバス６２と入出力インタフェース機能部３０との間を共有メモリ７１を介して接続した共用メモリ構成とすることができる。
【００４５】
図６は、実施の形態５の近接カウンタのブロック構成を示す。
【００４６】
実施の形態５では、マルチＣＰＵバス８０に、１対の近接ヘッド部１０ａ，１０ｂと、ＣＰＵ制御・演算部２０内の近接センサ機能とカウンタ／タイマ機能を実行する一対のＣＰＵ２０ａ，２０ｂと、一対の入出力インターフェース機能部３０と、を共通に接続して構成する。
【００４７】
一対のＣＰＵ２０ａ，２０ｂは、近接センサ機能にて両近接ヘッド部１０ａ，１０ｂからのいずれかの電気信号から検出生データを補正、生成しカウンタ／タイマ機能にて上記検出生データを加工してなる加工データを、マルチＣＰＵバス８０を経由して入出力インターフェース機能部３０に出力する構成としている。
【００４８】
ＣＰＵ制御・演算部２０では、近接ヘッド部１０ａ，１０ｂの検出場所の周囲温度や、近接ヘッド部１０ａ，１０ｂが内蔵するセンサの検出感度ばらつきを補正する数値や、パラメータ、検出信号の閾値幅をあらかじめ内部のメモリにプリセットして補正や故障診断を行うようにしてもよい。
【００４９】
近接カウンタを含む機械・装置等のシステムの高信頼性、高安全性、高機能を実現する構成ないし形態として、それぞれ、センサ部１，２とドライバ／補償部１，２とでなる近接ヘッド部１０ａ，１０ｂを１対、ＣＰＵ２０ａ，２０ｂ一対でなるＣＰＵ制御・演算部２０、入出力インターフェース機能部３０ａ，３０ｂ一対でなる入出力インターフェース機能部３０、電源部８１ａ，８１ｂを一対備えた構成になって全て２系統回路／モジュールで構成し、ＣＰＵ制御・演算部２０はマルチプロセッサ構成のＭＩＳＤ、ＭＩＭＤであり、かつ近接カウンタの全２系統モジュールをマルチＣＰＵバス（あるいは図５と同様にした図示略の共有メモリ）８０で接続している。
【００５０】
図７は、実施の形態６の近接カウンタのブロック構成を示す。
【００５１】
実施の形態６では、誘導形近接センサを用いた近接カウンタ構成であり、近接ヘッド部１０を検出物１０ｅに近接配置する独立した２つ（白地と斜線地）の発振・励起コイル１０ｆと、この独立した２つ発振・励起コイル１０ｆに対応する一対のセンサ部１０ｇ，１０ｈを同一コア／ボビン上にコイルを２つ巻くことで実現している。一対のセンサ部１０ｇ，１０ｈ、一対のＣＰＵ制御部・演算部２０ｃ，２０ｄ、一対の入出力インターフェース機能部３０ｃ，３０ｄは全てＣＰＵマルチバス（または図示略の共有メモリ）９０で接続されている。入出力インターフェース機能部３０ｃは検出情報、自己故障情報、自己診断情報等の出力、動作表示発光デバイス１００への動作状態ＬＥＤ表示出力を行う。入出力インターフェース機能部３０ｄは、２系統異常出力、上位コントローラ４０からの安全情報入力、限定安全運転断・指示を経由する。上位コントローラ４０は図２のそれと同様のことが示されている。
【００５２】
図８は、実施の形態７に係り、検出生データをカウンタ／タイマを用いて作成した検出頻度、検出間時間差、検出感度等の累積データ分布と、予め機械・装置の設計時予想データおよび稼動実績データによる同分布とを比較して、予防診断およびリアルタイムでの安全動作の判断データに確率密度関数を用いることである。図８では被比較分布および近接カウンタ生成分布との正規分布（ガウス分布）と仮定して、Ａ：正常、Ｂ：注意、Ｃ：異常との３つに評価している。
【００５３】
図９は実施の形態の近接カウンタにおける２系統情報システムを構築するＣＰＵの形態例を示し、ハードウェアブロック１００、ソフトウエアブロック２００、およびデータブロック３００から構成されている。各ブロック１００−３００間を接続する白抜きおよび斜線矢印はハードウェアブロック１００がマルチＣＰＵ構成の場合、ハッチング矢印はハードウェアブロック１００がシングルＣＰＵ構成の場合を示す。
【００５４】
ハードウェアブロック１００は、マルチバスまたは共用メモリで接続された２つのＣＰＵ１，ＣＰＵ２を含む。
【００５５】
ソフトウエアブロック２００は、センサ初期設定のためのソフトウエア１−１、信号入力と補正とを行うソフトウエア１−２、…補正生データを出力したり表示ＬＥＤ等を行うソフトウエア１−ｎとを含むと共に、カウンタ／タイマ用のソフトウエア２−１、加工データ生成用のソフトウエア２−２、加工パラメータ処理用のソフトウエア２−３、…加工や設定データ等の処理用のソフトウエア２−ｎを含む。
【００５６】
データブロック３００は、検出と補正（生データ）のデータ１−１、生データ出力バッファのデータ１−２、…、故障診断のデータ１−ｎを含み、カウンタ／タイマの値であるデータ２−１、加工データのデータ２−ｎ、比較分布データのデータｎ、設定値のデータｍを含む。
【００５７】
ハードウェアブロック１００がマルチＣＰＵ構成の場合、ＣＰＵ１，２はそれぞれ、白抜きおよび斜線矢印で示すように、処理を行い、ハードウェアブロック１００がシングルＣＰＵ構成の場合、ＣＰＵ１が、ハッチング矢印で示すように、処理を行う。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は本発明の実施の形態１にかかる近接カウンタの基本構成を示す図である。
【図２】図２は実施の形態２において近接カウンタの２系統情報の流れを示す図である。
【図３】図３は実施の形態３においてカウンタ／タイマにプリセットカウンタを採用した構成を示す図である。
【図４】図４は実施の形態４において非対称マルチプロセッサを用いた近接カウンタ構成を示す図である。
【図５】図５は図４の別の変形例を示す図である。
【図６】図６は実施の形態５において２系統回路／モジュールを用いた近接カウンタ構成例を示す図である。
【図７】図７は実施の形態６において誘導型近接センサを用いた２系統回路／モジュール近接カウンタ構成例を示す図である。
【図８】図８は実施の形態７において検出間隔基準タイマによる確率分布と確率密度関数を示す図である。
【図９】図９は実施の形態の近接カウンタにおける２系統情報システムを構築する単一ＣＰＵまたは２つの独立したＣＰＵの形態例を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 近接ヘッド部
２０ ＣＰＵ制御・演算部
３０ 入出力インターフェース機能部
４０ 上位コントローラ
５０ 動作表示ドライバ＆発光素子部
６０ マルチバス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出物の近接状態を電気信号に変えるセンサ内蔵の近接ヘッド部と、
この近接ヘッド部から入力する電気信号値から近接状態の検出生データを生成する近接センサ機能部と、
上記近接センサ機能部から検出生データを取り込み、この取り込んだ検出生データからデータ累積／分布および／または設定時間ないし設定時刻等のデータへの加工処理、および上記加工に際して上位制御機能（外部コントローラ）からのデータとパラメータとを用いることが可能になっているカウンタ／タイマ機能部と、
上記両機能部からのデータを複数別系統にて入力し、また、複数別系統にて出力することが可能で、かつ、上記上位コントローラからのデータを入力して上記カウンタ／タイマ機能部に出力することが可能な入出力インターフェース機能部と、
を備えた近接カウンタ。
【請求項２】
上記カウンタ／タイマ機能部は、上位制御機能が機械・装置の運転管理を行うためのデータを生成することが可能になっている、請求項１に記載の近接カウンタ。
【請求項３】
上記カウンタ／タイマ機能部は、上位制御機能からプリセットカウンタとして設定することが可能になっている、請求項１に記載の近接カウンタ。
【請求項４】
上記カウンタ／タイマ機能部は、ＣＰＵとメモリを含んだＣＰＵ回路で、単一ＣＰＵ構成もしくはマルチＣＰＵ構成がある。上記近接センサ機能部検出の生信号の温度・検出物種類・近接動作等による補正、データ生成、および異常発振・コイル断線・電源異常などの故障診断処理を行う。
上記近接センサ機能部、入出力インターフェース機能部は、それぞれのＣＰＵバスおよびマルチＣＰＵバスで接続されている請求項１ないし３のいずれかに記載の近接カウンタ。
【請求項５】
上記近接センサ機能部、入出力インターフェース機能部は、上記マルチＣＰＵバスに代えて共有メモリにて近接センサ機能部に接続されている、請求項４に記載の近接カウンタ。
【請求項６】
共に同一機能を有して、いずれか一方に検出上の不具合が発生すると当該一方に代えて他方が検出動作を継続する構成となっている少なくとも１対の近接ヘッド部を備え、これら両近接ヘッド部をマルチＣＰＵバスを介して上記近接センサ機能部とカウンタ／タイマ機能部それぞれの互いに独立したＣＰＵに接続し、また、上記マルチＣＰＵバスに互いに独立してデータの入出力が可能な入出力インターフェース機能部を接続した、請求項１に記載の近接カウンタ。
【請求項７】
独立した２つのコイルを実装し、２つの独立した誘導型センサとして動作を行う近接ヘッド部と、
上記近接ヘッド部に独立して発振・励起・検出を行う２つのセンサドライブが共通接続されるＣＰＵマルチバスと、
このＣＰＵマルチバスに接続されて上記近接ヘッド部から入力する電気信号値から検出物近接の検出生データを生成する近接センサ機能と、検出生データからデータ累積／分布および／または設定時間ないし設定時刻等のデータへの加工処理、および上記加工に際しては上位制御機能からのデータとパラメータとを用いることが可能になっているカウンタ／タイマ機能とをそれぞれ有すると共に検出生データの補正や故障診断を行う一対のＣＰＵと、
上記ＣＰＵマルチバスに接続されて上記一対のＣＰＵからの検出生データおよび加工データそれぞれを少なくとも２系統にて出力することが可能で、
かつ上記上位制御機能からのデータおよびパラメータの入力が可能な入出力インターフェース機能部と、
を備えた近接カウンタ。
【請求項８】
上記検出生データを検出物検出でＯＮ・ＯＦＦ時間データに正規化した加工データに加工すると共に、この加工データをメモリにあらかじめ記憶している正常、注意、異常範囲に時間分布した分布データと比較して、その比較データを上位コントローラに送り出す、請求項１ないし７のいずれかに記載の近接カウンタ。
【請求項１】
検出物の近接状態を電気信号に変えるセンサ内蔵の近接ヘッド部と、
この近接ヘッド部から入力する電気信号値から近接状態の検出生データを生成する近接センサ機能部と、
上記近接センサ機能部から検出生データを取り込み、この取り込んだ検出生データからデータ累積／分布および／または設定時間ないし設定時刻等のデータへの加工処理、および上記加工に際して上位制御機能（外部コントローラ）からのデータとパラメータとを用いることが可能になっているカウンタ／タイマ機能部と、
上記両機能部からのデータを複数別系統にて入力し、また、複数別系統にて出力することが可能で、かつ、上記上位コントローラからのデータを入力して上記カウンタ／タイマ機能部に出力することが可能な入出力インターフェース機能部と、
を備えた近接カウンタ。
【請求項２】
上記カウンタ／タイマ機能部は、上位制御機能が機械・装置の運転管理を行うためのデータを生成することが可能になっている、請求項１に記載の近接カウンタ。
【請求項３】
上記カウンタ／タイマ機能部は、上位制御機能からプリセットカウンタとして設定することが可能になっている、請求項１に記載の近接カウンタ。
【請求項４】
上記カウンタ／タイマ機能部は、ＣＰＵとメモリを含んだＣＰＵ回路で、単一ＣＰＵ構成もしくはマルチＣＰＵ構成がある。上記近接センサ機能部検出の生信号の温度・検出物種類・近接動作等による補正、データ生成、および異常発振・コイル断線・電源異常などの故障診断処理を行う。
上記近接センサ機能部、入出力インターフェース機能部は、それぞれのＣＰＵバスおよびマルチＣＰＵバスで接続されている請求項１ないし３のいずれかに記載の近接カウンタ。
【請求項５】
上記近接センサ機能部、入出力インターフェース機能部は、上記マルチＣＰＵバスに代えて共有メモリにて近接センサ機能部に接続されている、請求項４に記載の近接カウンタ。
【請求項６】
共に同一機能を有して、いずれか一方に検出上の不具合が発生すると当該一方に代えて他方が検出動作を継続する構成となっている少なくとも１対の近接ヘッド部を備え、これら両近接ヘッド部をマルチＣＰＵバスを介して上記近接センサ機能部とカウンタ／タイマ機能部それぞれの互いに独立したＣＰＵに接続し、また、上記マルチＣＰＵバスに互いに独立してデータの入出力が可能な入出力インターフェース機能部を接続した、請求項１に記載の近接カウンタ。
【請求項７】
独立した２つのコイルを実装し、２つの独立した誘導型センサとして動作を行う近接ヘッド部と、
上記近接ヘッド部に独立して発振・励起・検出を行う２つのセンサドライブが共通接続されるＣＰＵマルチバスと、
このＣＰＵマルチバスに接続されて上記近接ヘッド部から入力する電気信号値から検出物近接の検出生データを生成する近接センサ機能と、検出生データからデータ累積／分布および／または設定時間ないし設定時刻等のデータへの加工処理、および上記加工に際しては上位制御機能からのデータとパラメータとを用いることが可能になっているカウンタ／タイマ機能とをそれぞれ有すると共に検出生データの補正や故障診断を行う一対のＣＰＵと、
上記ＣＰＵマルチバスに接続されて上記一対のＣＰＵからの検出生データおよび加工データそれぞれを少なくとも２系統にて出力することが可能で、
かつ上記上位制御機能からのデータおよびパラメータの入力が可能な入出力インターフェース機能部と、
を備えた近接カウンタ。
【請求項８】
上記検出生データを検出物検出でＯＮ・ＯＦＦ時間データに正規化した加工データに加工すると共に、この加工データをメモリにあらかじめ記憶している正常、注意、異常範囲に時間分布した分布データと比較して、その比較データを上位コントローラに送り出す、請求項１ないし７のいずれかに記載の近接カウンタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２５３５０８（Ｐ２００９−２５３５０８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９６９９６（Ｐ２００８−９６９９６）
【出願日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【出願人】（０００１６７２８８）光洋電子工業株式会社 (354)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【出願人】（０００１６７２８８）光洋電子工業株式会社 (354)
【Ｆターム（参考）】
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