CN103576570B - 控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供控制装置，提高调整作业时的便利性。该控制装置具备：主架构（100），其具有包括电源单元（101）和主CPU单元（102）在内的多个单元模块；以及一个以上的扩展架构（200），其与主架构（100）以能够收发数据的方式连接，至少具有电源单元（201），其中，主CPU单元（102）具有如下的故障保护功能：在向主架构（100）的电源单元（101）和扩展架构（200）的电源单元（201）的至少任意一方供给的外部电源（4）的电压比规定值低时，对主架构（100）进行初始化，并且该主CPU单元（102）具有能够对故障保护功能的有效或者无效进行切换的D开关（102a）。

Description

控制装置

技术领域

本发明涉及控制装置。

背景技术

例如在专利文献1中记载有连接多个模块（单元）而构成的积木（buildingblock）形式的控制装置（增设型PLC***）。该控制装置具有：由包括电源模块（电源单元）和CPU模块（CPU单元）的多个模块构成的基本架构（rack）（第一列的单元组）；和同样由包括电源模块的多个模块构成的扩展架构（第二列的单元组）。基本架构和扩展架构经由总线而连接。

【专利文献1】日本特开2002-108417号公报（图1（b））

在基本架构和扩展架构分别单独具有电源单元的控制装置中，有的具有如下这样的故障保护（failsafe）功能：在彼此的电源单元中监视电源异常，例如在外部电源对扩展架构的电源模块的供给被切断（或者电源电压下降）时，CPU模块对基本架构和扩展架构双方进行复位，对整个装置进行初始化。

在具有这样的故障保护功能的控制装置的情况下，例如在进行CPU模块的应用程序调试等调整作业当中，当用户有意地切断扩展架构的电源，或者违背用户的意图而切断扩展架构的电源时，通过上述故障保护功能，使得整个***初始化。其结果，编辑中的应用程序有可能在没有被用户保存的情况下消失，存在调整作业时的便利性低的问题。

发明内容

本发明是鉴于这样的问题点而完成的，本发明的目的在于，提供一种能够提高调整作业时的便利性的控制装置。

为了解决上述问题，根据本发明的一个观点，应用一种控制装置，该控制装置具备：基本架构，其具有包括第一电源模块和第一CPU模块在内的多个模块；以及一个以上的扩展架构，其与所述基本架构以能够收发数据的方式连接，至少具有第二电源模块，所述第一CPU模块具有第一故障保护功能，该第一故障保护功能是在向所述第一电源模块和所述第二电源模块中的至少任意一方供给的外部电源的电压比规定值低时，对所述基本架构进行初始化，并且，所述第一CPU模块具有能够对所述第一故障保护功能的有效或者无效进行切换的第一开关。

根据本发明的控制装置，能够提高调整作业时的便利性。

附图说明

图1是示出实施方式的控制装置的***结构的图。

图2是示出D开关周边的电路结构的图。

图3是示出利用个人计算机来代替主CPU单元时的***结构的图。

图4是示出在设置了子CPU单元时的控制装置的***结构的图。

图5是示出主CPU单元和子CPU单元的D开关周边的电路结构的图。

标号说明：

1：控制装置

2：外部总线

3：故障保护信号线

4：外部电源

100：主架构（基本架构）

101：电源单元（电源模块）

102：主CPU单元（第一CPU模块）

102a：D开关（第一开关）

121：监视寄存器（判别部）

200：扩展架构

201：电源单元（电源模块）

202：子CPU单元（第二CPU模块）

202a：D开关（第二开关）

221：监视寄存器（判别部）

具体实施方式

下面，参照附图对一个实施方式进行说明。

首先，利用图1，对本实施方式的控制装置的概略结构进行说明。如图1所示，控制装置1是以能够彼此收发信息的方式将分别与外部电源4连接的主架构100和扩展架构200连接而构成的，例如是统一地进行所谓的工厂自动化（以下，称为FA，省略图示）的各部分的控制的控制装置。主架构100是能够设置多个模块单元的基础。在该主架构100中，具备对所设置的各个模块单元供给电力的电源单元101，并且通过内部总线（省略图示）将各模块单元彼此以能够收发信息的方式连接。并且，在该主架构100中设置有主CPU单元102的模块，该主CPU单元102具有统管该控制装置1整体的唯一的CPU。该主CPU单元102经由设置于相同的主架构100的其他的I/O单元11或运动控制单元12（经由伺服***13而进行马达14的驱动控制的单元）等模块单元，对FA的各部分进行控制。

但是，该主架构100中的模块单元的可设置数量和电源单元101的供电容量有限，在FA侧的控制对象部分的数量多的情况下，有时主架构100中的模块单元的可设置数量不足。因此，准备与主架构100相同结构的扩展架构200，增设模块单元的可设置数量。在该扩展架构200中也具备电源单元201而独立地进行供电管理。并且，以能够经由连接器100a、200a以及外部总线2收发信息的方式将主架构100与扩展架构200之间连接。由此，能够通过主架构100中的一个主CPU单元102，对主架构100和扩展架构200中设置的所有模块单元的控制进行一元管理，即能够对所述FA的整体进行统一控制。

如上所述，各架构100、200分别具备电源单元101、201而独立地进行供电管理。但是，基于整个FA中的机构构造的原因，不希望停止一个架构中的供电而仅在其他架构中继续进行驱动控制。因此，在该控制装置1中具备如下这样的故障保护功能：在一个架构中停止了供电时，对整个控制装置1的供电进行复位（暂停供电之后，重新开始供电而执行初始化处理）。具体地讲，在两个架构100、200之间，与上述外部总线2并列地（或者包含在外部总线2中）连接故障保护信号线3，在各架构100、200的电源单元101、201检测到各自的供电停止或者供电电力低于规定值时，向对方的架构的电源单元发送故障保护信号。并且，在从对方的架构接收到该故障保护信号的一侧的电源单元自身中，也与该故障保护信号的接收相应地进行供电的复位。这样的故障保护功能例如在FA的通常运转中的紧急停止时，避免该FA内的机械干涉等以保护机构构造，因此是有用的。

但是，在FA的试运转调整时或维护作业时，作业者有时有意或者错误地进行了仅对一个架构停止供电的操作。在该情况下，通过上述故障保护功能，将包括另一个架构在内的整个控制装置1的供电复位。但是，在该FA的试运转调整时或维护作业时，经常在主CPU单元102中进行各种参数的设定作业或梯形图程序等应用程序的编辑作业。在处于这样的设定作业中或者编辑作业中的状态下，在上述故障保护功能工作而使得整个控制装置的供电强制复位的情况下，存在设定中的参数或编辑中的应用程序未被保存到闪存等非易失性存储装置中而消失的问题。

因此，在本实施方式的控制装置中，在主CPU单元102的模块中，设置有能够对上述故障保护功能的有效或者无效进行切换的D开关（Disable-开关）102a。该D开关102a是例如由钢琴开关或DIP开关构成的硬件开关，其设置于主CPU单元102的前面，使得用户能够容易地接近。另外，主架构100所具有的电源单元101相当于各权利要求中记载的第一电源模块，主CPU单元102相当于各权利要求中记载的第一CPU模块，主架构100相当于各权利要求中记载的基本架构，扩展架构200所具备的电源单元201相当于各权利要求中记载的第二电源模块，上述的故障保护功能相当于各权利要求中记载的第一故障保护功能，D开关102a相当于各权利要求中记载的第一开关。

如图2所示，该D开关102a的周边电路由一个或门（OR门）111、一个延迟电路112以及一个与门（AND门）113构成。从主架构100和扩展架构200各自的电源单元101、201输出的故障保护信号POK被输入到或门111。并且，该或门111的输出成为中断请求信号*IRQ0，直接输入到主CPU单元102的CPU（省略图示）。另一方面，该中断请求信号*IRQ0经由延迟电路112使其切换变化得到延迟而输入到与门113。表示D开关102a的切换状态的D开关信号*D-RST（Disable-RESET）也被输入到该与门113。并且，该与门113的输出成为整体复位指令信号*ALL-RESET，直接输入到主CPU单元102的CPU。

另外，图中和说明中的“*”表示负逻辑，分别表示以L电平（低电平）工作（激活）。并且，在各逻辑门的输入输出部中，在与各负逻辑信号对应的配置中附带有NOT记号（图中用圆圈标记的端子记号）。例如，在所图示的例子中，从各架构100、200的电源单元101、201输出的两个故障保护信号POK在通常的供电状态下为H电平（高电平），在供电停止状态下变成L电平。与此对应地，各故障保护信号POK分别按照NOT反转之后输入到或门111。因此，在通常的供电状态下，两个故障保护信号POK均为H电平，因此或门111自身的输出为L电平，对其进行NOT反转，从而中断请求信号*IRQ0为H电平。由此，负逻辑的中断请求信号*IRQ0维持H电平，因此CPU不对主架构100的电源单元101执行供电复位，而维持通常供电状态。

但是，在两个故障保护信号POK中的至少任意一个变成L电平（供电停止）时，或门111输出H电平，对其进行NOT反转，从而中断请求信号*IRQ0变化成L电平。该中断请求信号*IRQ0是从***保护的角度使CPU中断而执行如下处理的信号，所述处理是保存各种内部寄存器的数据等、在即将停止供电之前最低限度应进行的处理。另外，根据情况，在输入了该中断请求信号*IRQ0时，CPU的中断也可以一直执行到将设定作业中的各种参数或编辑作业中的应用程序保存到非易失性存储装置中的处理。

延迟电路112延迟中断请求信号*IRQ0的变化，以便充分争取这种用于CPU中的供电停止前处理和各种保存处理的执行时间。与门113被输入如下所述的信号：对这样地使得电平的切换变化在时间上延迟后的中断请求信号*IRQ0进行了NOT反转后的信号；以及表示上述D开关102a的切换状态的D开关信号*D-RST。在用户使该主架构100的故障保护功能有效时，将D开关102a设定为接通状态（连接状态），D开关信号*D-RST维持H电平。在该情况下，在所述中断请求信号*IRQ0成为L电平的激活时，按照NOT反转而以H电平输入到与门113，并且由于D开关信号*D-RST是H电平，因此该与门113输出H电平。并且，该输出按照NOT反转而以L电平输出，使负逻辑的整体复位指令信号*ALL-RESET激活。由此，根据来自主CPU单元102的指示，使得所有架构100、200的电源单元101，102进行供电复位动作，故障保护功能有效地发挥功能。

另一方面，在用户拒绝该主架构100的故障保护功能的情况下，将D开关102a设定为断开状态（切断状态），D开关信号*D-RST维持L电平。在该情况下，即使上述中断请求信号*IRQ0成为L电平的激活并按照NOT反转而以H电平输入到与门113，也由于D开关信号*D-RST为L电平，因此该与门113仍维持L电平。并且，该输出按照NOT反转而以H电平输出，整体复位指令信号*ALL-RESET成为非激活。由此，在D开关102a为断开状态的期间，故障保护功能无效，能够防止主CPU单元102中设定中的各种参数或编辑中的应用程序非意图地消失。另外，各信号的正逻辑和负逻辑可以依据CPU或各种信号的逻辑要求而变更，与此对应地，图中的NOT记号的配置也需要适当变更。

另外，在不具有上述的D开关102a和其周边电路的扩展架构200中，在其电源单元201中使通常的故障保护功能始终有效地发挥功能。因此，不仅在该扩展架构200中的电源电压下降时和供电停止时，而且在主架构100中的供电停止时，该扩展架构200的电源单元201也进行供电复位。

另外，各架构100、200的电源单元101、201具有如下的瞬间停电保持功能：即使在停止了其供电之后，也能够立即利用平滑电容器等的充电电力来维持一定时间的供电。因此，即使在主架构100中停止了供电的情况下，也能够进行到故障保护功能的工作。

根据以上说明的实施方式，能够得到如下的效果。即，在本实施方式的控制装置1中，主CPU单元102具有如下的故障保护功能：在向各架构100、200的电源单元101、201中的至少任意一方供给的外部电源4的电压低于规定值的情况下，对主架构100以及扩展架构200双方进行初始化。在该情况下，例如在进行主CPU单元102的应用程序调试等调整作业当中，当用户有意地停止扩展架构200的供电，或者违背用户的意图而停止了扩展架构200的供电时，通过上述故障保护功能，整个控制装置1被初始化。其结果，编辑中的应用程序可能会在未被用户保存的情况下而消失，存在调整作业时的便利性低的问题。

因此，在主CPU单元中设置能够对故障保护功能的有效或者无效进行切换的D开关102a。由此，在用户进行主CPU单元102的应用程序调试等调整作业时，通过操作D开关102a而使故障保护功能无效，从而能够防止因扩展架构200的供电停止引起的整个控制装置1的初始化。其结果，用户能够与编辑中的应用程序是否保存无关地根据需要来停止扩展架构200的供电，因此能够提高调整作业时的便利性。

另外，在所述实施方式中，主架构100中设置的主CPU单元102单独内置有CPU而构成了能够进行参数设定和应用程序的编辑的单元模块，但本发明并不限于此。除此之外，也可以如图3所示地构成为如下所述的结构：在一般的个人计算机15中进行参数设定或应用程序的编辑，在主架构100中设置具有与该个人计算机15侧的扩展槽（例如PCI标准等）连接的线缆和连接器的单元模块16。在该结构中，该个人计算机15所具备的CPU发挥与主CPU单元102相同的功能。在该情况下，可以将上述图2所示的D开关102a及其周边电路设置在单元模块16中（参照图3），或者也可以设置在***到个人计算机15侧的扩展槽中的扩展卡（省略图示）中。

另外，如上述图2所示，D开关102a及其周边电路除了由硬件电路构成以外，也可以通过软件处理来实现。具体地讲，也可以在主CPU单元102中以软件的方式设定与D开关102a的设定内容相应的参数值，用软件上的判定处理和延迟处理来代替各逻辑门111、113和延迟电路112的功能，从而生成相同的中断请求信号*IRQ0和整体复位指令信号*ALL-RESET。

另外，本发明不限于上述实施方式，在不脱离其宗旨和技术思想的范围内可进行各种变形。下面，依次说明这样的变形例。

（1）在扩展架构中也设置子CPU单元的情况

在上述实施方式中，虽然构成为在由多个架构100、200构成的整个控制装置1中，仅在主架构100中设置了主CPU单元102，但是本发明不限于此。除此以外，还可以构成为在主架构100以外的扩展架构200中也设置子CPU单元。

如图4所示，在本变形例的控制装置1中，在主架构100中设置了主CPU单元102，并且在扩展架构200中也设置了具有CPU的子CPU单元202。该子CPU单元202接受来自主CPU单元102的指令而从动地进行该扩展架构200内设置的其他单元模块（在图示的例中为运动控制单元12）的控制。这样，通过在扩展架构200中设置子CPU单元202，能够以扩展架构200为单位来分散主CPU单元102中的控制处理。并且，在本变形例中，在主CPU单元102和子CPU单元202中分别单独设置有D开关102a、202a。另外，子CPU单元202相当于各权利要求中记载的第二CPU模块，子CPU单元202中设置的D开关202a相当于各权利要求中记载的第二开关。

这两个架构100、200中的D开关102a、202a及其周边电路的结构、以及它们的连接结构是如图5所示的结构。首先，主CPU单元102侧的周边电路是与所述实施方式大致相同的结构，而且在本变形例中具备能够检测从各架构100、200的电源单元101、201输出的故障保护信号POK的内容的监视寄存器121。另一方面，子CPU单元202侧的周边电路针对与主CPU单元102侧的周边电路相同的结构，进一步在中断请求信号*IRQ0与延迟电路212之间设置有或门214。使子CPU单元202中的中断请求信号*IRQ0按照NOT反转而输入到该或门214，并且使上述主CPU单元102中的整体复位指令信号*ALL-RESET按照NOT反转而输入到该或门214。并且使该或门214的输出按照NOT反转而输出到延迟电路。

另外，该子CPU单元202中的与门213的输出按照NOT反转而成为单独复位指令信号*SELF-RESET，直接输入到子CPU单元202的CPU。该单独复位指令信号*SELF-RESET与上述的整体复位指令信号*ALL-RESET不同，是限定于该扩展架构200的电源单元201而进行供电复位的信号。另外，在子CPU单元202侧的周边电路中也具备能够检测从各架构100、200的电源单元101、201输出的故障保护信号POK的内容的监视寄存器221。

在以上的连接结构中，在主CPU单元102中执行与上述实施方式相等的功能。也就是说，如果D开关102a为接通状态，则主CPU单元102中的故障保护功能有效，在任意一个架构中停止供电时都要进行所有架构100、200的供电复位。另外，如果D开关102a为断开状态，则主CPU单元102中的故障保护功能无效。

另外，在子CPU单元202中，同样也可以根据D开关202a的切换状态来设定该子CPU单元202中的故障保护功能的有效和无效。但是，该子CPU单元202中的故障保护功能，在主CPU单元102中的整体复位指令信号*ALL-RESET激活的情况下也一并以此作为工作契机。另外，该子CPU单元202中的故障保护功能的工作范围限定于该扩展架构的供电复位。这样的子CPU单元202中的故障保护功能相当于各权利要求中记载的第二故障保护功能。

通过组合以上的各架构100、200中的故障保护功能，从而在主架构100中停止了供电的情况和在扩展架构200中停止了供电的情况的任意一种情况下，主CPU单元102的故障保护功能和子CPU单元202的故障保护功能都重叠地工作，主架构100和扩展架构200双方的供电都被复位。在此基础上，只有根据D开关102a、202a的切换设定来使故障保护功能无效的架构才能够避免供电复位。由此，在用户将此时正在进行参数设定或应用程序编辑的对象的CPU单元的D开关102a、202a设定为断开状态而使该架构中的故障保护功能无效的期间，即使在停止了其他架构的供电的情况下，也能够保持操作对象的CPU单元中的设定内容、编辑内容。

另外，如上所述，在本变形例中，在主CPU单元102和子CPU单元202的任意一个中，都具备检测各故障保护信号的内容的监视寄存器121、221。由此，主CPU单元102和子CPU单元202各自的CPU能够判别任何一个故障保护信号是否激活，也就是说，能够判别任何一个架构的供电是否停止。因此，主CPU单元102和子CPU单元202各自的CPU在停止了与该CPU对应的架构的供电的情况下和停止了其他架构的供电的情况下，能够执行不同的中断处理（基于中断请求信号*IRQ0的处理）。例如，在停止了与该CPU对应的架构的供电的情况下，从***保护的角度出发，在上述瞬间停止保持时间内执行停止对实施了电池备用的用户存储器的访问等自停电处理。另外，在停止了其他架构的供电的情况下，执行其他对象停电处理，例如进行设想了同步交换处理的停止的外部同步控制的停止等。另外，监视寄存器121、221相当于各权利要求中记载的判别部。

根据以上说明的变形例，能够获得如下的效果。即，在本变形例的控制装置1A中，扩展架构200具备子CPU单元202。子CPU单元202具有如下的故障保护功能（基于单独复位指令信号*SELF-RESET的故障保护功能）：在停止了向主架构100的电源单元101和扩展架构200的电源单元201的至少任意一方供给的外部电源4的供电的情况下，对该扩展架构200进行初始化。由此，在针对主架构100的供电停止的情况和针对扩展架构200的供电停止的情况的任意一个情况下，主CPU单元102的故障保护功能和子CPU单元202的故障保护功能都重叠地工作，主架构100和扩展架构200被初始化。因此，有时在子CPU单元202中设定中的各种参数和编辑中的应用程序消失。

因此，在本变形例中，在子CPU单元202中也设置有D开关202a。用户在主CPU单元102中进行参数设定或程序编辑时，操作主CPU单元102的D开关102a而使主CPU单元102中的故障保护功能无效。另外，在子CPU单元202中进行参数设定或程序编辑时，操作子CPU单元202的D开关202a而使子CPU单元202中的故障保护功能成为无效，从而针对任意一个架构中的供电停止都能够防止该子CPU单元202的初始化。因此，能够提高调整作业时的便利性。

另外，在本变形例中，特别是，主CPU单元102或者子CPU单元202所具有的监视寄存器121、221判别来自外部电源4的供电停止的电源单元是自己的架构的电源单元、还是其他架构的电源单元。由此，能够执行与判别结果相应的后续处理。

另外，在本变形例中，特别是，在自己的架构的电源单元的供电停止的情况下，当在访问存储器的同时继续着所执行的处理时，有时写入到存储器的值发生变更而未执行正常的处理。因此，在本变形例中，在判别为停止供电的是自己的架构的情况下，例如通过执行停止对存储器的访问等自停电处理，能够防止上述事态。

另外，在其他架构的电源单元的电压下降的情况下，如所谓的同步交换处理那样在架构之间保持同步的同时所执行的数据处理之后会停止。因此，在本变形例中，在判别为停止供电的是其他架构的情况下，例如，通过执行设想了同步交换处理的停止的其他对象停电处理，能够顺利地进行之后的处理。

另外，在上述图4、图5所示的例子中，虽然示出了针对主架构100仅增设了一个扩展架构200的结构，但并不限于此。除此之外，虽然没有特别图示，但也可以针对一个主架构100增设多个扩展架构200，并在这多个扩展架构200中的任意的架构中设置子CPU单元202。扩展架构200彼此相对于一个主架构100既可以成为并列的处理关系，也可以成为串联地从属的处理关系。在任意一个处理关系的情况下，故障保护功能都并列地联动。也就是说，在任何一个子CPU单元202中，都具备图5中的子CPU单元202侧的周边电路，从而向各个或门214并列地输入主CPU单元102的整体复位指令信号*ALL-RESET。另外，通过子CPU单元202中的单独复位指令信号*SELF-RESET而工作的故障保护功能既可以限定于该扩展架构200，也可以适用于分配给该子CPU单元202的其他不具备子CPU单元202的扩展架构200。

另外，除了以上叙述的情况之外，也可以适当组合上述实施方式或各变形例的手法来加以利用。

另外，虽然未一一例示，但上述实施方式或各变形例在不脱离其宗旨的范围内可追加各种变更来实施。

Claims (4)

1.一种控制装置，该控制装置具备：

基本架构，其具有包括第一电源模块和第一CPU模块在内的多个模块；以及

一个以上的扩展架构，其与所述基本架构以能够收发数据的方式连接，至少具有第二电源模块，

所述控制装置具有与所述基本架构有关的故障保护功能，

所述控制装置的特征在于，

所述第一CPU模块具有能够对所述故障保护功能的有效或者所述故障保护功能的无效进行切换的第一开关，

在所述第一开关处于连接状态的情况下，在向所述第一电源模块和所述第二电源模块中的至少任意一方供给的外部电源的电压比规定值低时，使得对所述基本架构进行初始化的所述故障保护功能有效而执行所述故障保护功能，

在所述第一开关处于切断状态的情况下，使得所述故障保护功能无效而不执行所述故障保护功能。

2.一种控制装置，该控制装置具备：

基本架构，其具有包括第一电源模块和第一CPU模块在内的多个模块；以及

一个以上的扩展架构，其与所述基本架构以能够收发数据的方式连接，具有第二电源模块和第二CPU模块，

所述控制装置具有与所述基本架构有关的第一故障保护功能、以及与所述扩展架构有关的第二故障保护功能，

所述控制装置的特征在于，

所述第一CPU模块具有能够对所述第一故障保护功能的有效或者所述第一故障保护功能的无效进行切换的第一开关，

在所述第一开关处于连接状态的情况下，在向所述第一电源模块和所述第二电源模块中的至少任意一方供给的外部电源的电压比规定值低时，使得对所述基本架构进行初始化的所述第一故障保护功能有效而执行所述第一故障保护功能，

在所述第一开关处于切断状态的情况下，使得所述第一故障保护功能无效而不执行所述第一故障保护功能，

所述第二CPU模块具有能够对所述第二故障保护功能的有效或者所述第二故障保护功能的无效进行切换的第二开关，

在所述第二开关处于连接状态的情况下，在向所述第一电源模块和所述第二电源模块中的至少任意一方供给的外部电源的电压比规定值低时，使得对所述扩展架构进行初始化的所述第二故障保护功能有效而执行所述第二故障保护功能，

在所述第二开关处于切断状态的情况下，使得所述第二故障保护功能无效而不执行所述第二故障保护功能。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，

所述第一CPU模块或者所述第二CPU模块具有判别部，该判别部判别外部电源的电压下降的电源模块是否为自己的架构的电源模块。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，

在通过所述判别部判别为所述外部电源的电压下降的电源模块是自己的架构的电源模块时，所述第一CPU模块或者所述第二CPU模块执行自停电处理，

在判别为所述外部电源的电压下降的电源模块是其他架构的电源模块时，所述第一CPU模块或者所述第二CPU模块执行其他对象停电处理。