JP5820001B2 - Ｃｐｕの異常検出機能を備えた制御装置 - Google Patents

Ｃｐｕの異常検出機能を備えた制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、工作機械などの制御装置に関し、特に、制御装置に用いられるＣＰＵの異常検出機能を備えた前記制御装置に関する。
ＣＰＵ（演算処理装置）はジャンクション温度を超えると熱暴走する恐れがあり、最悪の場合火災が発生する可能性がある。そのため、ＣＰＵ近傍に温度センサを実装したり、ＣＰＵ用電源の消費電流量を監視して、熱暴走が起きた時にＣＰＵを停止させる必要がある。
図３は従来技術を説明する図である。制御装置１はＣＰＵ（演算処理装置）２を備えている。ＣＰＵ２の熱暴走を事前に検知するため、電流監視回路３をＣＰＵ２の電源回路の近傍に実装している。この技術では、電流監視回路を実装するためのスペースを確保する必要がある。また、精度の良い電流検出用ＩＣおよび周辺回路が必要である。
図４は特許文献１に開示された従来技術を説明する図である。この技術では、電子装置４に備わった複数のＩＣ（ＩＣ５，ＩＣ６）の各々に、複数の温度センサを設ける。ＩＣ５には温度センサ７と温度センサ８が設けられている。ＩＣ６には温度センサ９と温度センサ１０が設けられている。電子装置４のＩＣを保護する保護装置２０は、ＣＰＵ２１、メモリ（ＲＡＭ／ＲＯＭ）２２、信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ２３、および、入力信号の切り替えを行うマルチプレクサ２４を備えている。
複数の温度センサ７，８，９，１０で検出されたＩＣの温度情報を保護装置２０で処理し、温度差（温度センサ７と温度センサ８、温度センサ９と温度センサ１０）が規定値以上になった場合は、温度センサの故障と判断する。また、温度差が規定値以内のときに、すべての温度センサが規定値以上の温度になった場合は、温度異常と判断する。この技術では、温度管理を目的とする素子に対して、複数の温度センサとそれをモニタする保護装置が必要になる。
特許第２６５２９６１号公報
熱消費電流量を監視する手法では、瞬間的に流れる電流も考慮して、しきい値をある程度高めに設定する必要がある。したがって、場合によってはＣＰＵが熱暴走状態に入ってからシステムを停止する場合も考えられ、ＣＰＵや周辺のデバイスに損傷を与える可能性がある。また、温度センサで監視を行うと、自分自身が熱暴走状態に陥ってしまえば、正常に動作できないため、システムを停止することができない。
そこで本発明の目的は、これらの問題を解決する手法として、２つ以上の複数のＣＰＵを持つシステムにおいて、各ＣＰＵ近傍に温度センサを実装し、複数のＣＰＵによって温度を相互監視することで、暴走することなく、ジャンクション温度に近づいたＣＰＵを検出することでシステムを停止させることが可能なＣＰＵの異常検出機能を備えた制御装置を提供することである。
本願の請求項１に係る発明は、複数のＣＰＵと、該ＣＰＵのそれぞれの近傍に温度センサを備えた制御装置において、前記複数の温度センサで検出された温度情報を、前記複数のＣＰＵが相互に読み取り、該読み取った温度情報が所定のしきい値を超えた場合、前記読み取った温度情報が所定のしきい値を超えた前記温度センサの近傍に備わったＣＰＵが熱暴走する兆候があると判断し、該読み取った温度情報が所定のしきい値を超えた前記温度センサの近傍に備わったＣＰＵを停止させる手段を備えたことを特徴とする制御装置である。この構成により、温度を相互監視することで、熱暴走に陥る兆候を確実に検知し、ＣＰＵや周辺のデバイスに損傷を与えることなく相互停止させることができる。
請求項２に係る発明は、前記複数のＣＰＵが内部バスで接続され、該内部バスを経由して温度情報の読み取りを行うことを特徴とする請求項１に記載の制御装置である。この構成により、温度情報は内部バスを経由して通信するので、２つ以上のＣＰＵについて容易に拡張することができる。
請求項３に係る発明は、前記読み取った温度情報を予め設定された所定のしきい値と比較し、前記予め設定された所定のしきい値を前記読み取った温度情報が超えた場合、前記ＣＰＵを停止させることを特徴とする請求項１に記載の制御装置である。
請求項４に係る発明は、すべてのＣＰＵが各ＣＰＵ近傍の温度センサの温度情報をすべて読み取り、各ＣＰＵで読み取った情報を比較し、読み取った温度の誤差が大きい場合にＣＰＵまたは周辺回路の異常と判断してシステムを停止させることを特徴とする請求項１に記載の制御装置である。この構成により、取得した情報に差異がある場合、温度のしきい値に関係なく、ＣＰＵまたは周辺回路の異常を検出することができる。
本発明により、２つ以上の複数のＣＰＵを持つシステムにおいて、各ＣＰＵ近傍に温度センサを実装し、複数のＣＰＵによって温度を相互監視することで、暴走することなく、ジャンクション温度に近づいたＣＰＵを検出することでシステムを停止させることが可能なＣＰＵの異常検出機能を備えた制御装置を提供できる。
本発明の実施形態１を示す図である。 本発明の実施形態２を示す図である。 従来技術を説明する図である。 特許文献１に開示された従来技術を説明する図である。
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
＜実施形態１＞
図1は実施形態１を示す図である。実施形態１の構成はＣＰＵが２個の例である。工作機械を制御する制御装置はプリント板３０を備えている。プリント板３０は、ＣＰＵ３１，ＬＳＩ３３，温度センサ３５、ＣＰＵ３２，ＬＳＩ３４，温度センサ３６を備えている。ＬＳＩ３３とＬＳＩ３４とは内部３７を介して接続されている。ＬＳＩは、ＣＰＵと内部バスの間の変換（ブリッジ）およびメモリ、温度センサなどの周辺デバイスを制御するための素子である。プリント板３０において、ＣＰＵ３１の近傍に温度センサ３５が配置され、ＣＰＵ３２の近傍に温度センサ３６が配置されている。
ＣＰＵ３１は、温度センサ３５で検出された温度情報（ＣＰＵ３１の温度）を取得すると共に、温度センサ３６で検出された温度情報（ＣＰＵ３２の温度）を内部バス３７を介して取得する。同様に、ＣＰＵ３２は、温度センサ３６で検出された温度情報（ＣＰＵ３２の温度）を取得すると共に、温度センサ３５で検出された温度情報（ＣＰＵ３１の温度）を取得する。
ＣＰＵ３１とＣＰＵ３２はそれぞれが取得した温度情報を予め設定された所定のしきい値とを比較する。比較の結果、ＣＰＵ３１とＣＰＵ３２が取得した温度情報が予め設定されたしきい値を超えた場合には、ＣＰＵ３１あるいはＣＰＵ３２が熱暴走する兆候があると判断し、ＣＰＵにおいて演算処理を停止する。ＣＰＵにおける演算の停止は割り込み制御など公知の手法によって行うことができる。なお、ＣＰＵにおいて演算処理を停止することは制御装置によって工作機械を制御することを停止することである。
＜実施形態２＞
図２は実施形態２を示す図である。実施形態２の構成はＣＰＵが３個の例である。工作機械を制御する制御装置はプリント板４０を備えている。実施形態２の構成はＣＰＵが３個の例である。プリント板４０は、ＣＰＵ４１，ＬＳＩ４２，メモリ４３，温度センサ４４、ＣＰＵ４５，ＬＳＩ４６，メモリ４７，温度センサ４８、ＣＰＵ４９，ＬＳＩ５０，メモリ５１，温度センサ５２を備えており、これらの各要素は内部バス５３を介して相互に接続されている。ＣＰＵ４１の近傍に温度センサ４４が配置されている。ＣＰＵ４５の近傍に温度センサ４８が配置されている。ＣＰＵ４９の近傍に温度センサ５２が配置されている。
ＣＰＵ４１で読んだ温度センサ４４の値をＴ１１、温度センサ４８の値をＴ１２、温度センサ５２の値をＴ１３とする。読んだ結果をメモリ４３に格納する。
ＣＰＵ４５で読んだ温度センサ４４の値をＴ２１、温度センサ４８の値をＴ２２、温度センサ５２の値をＴ２３とする。読んだ結果をメモリ４７に格納する。
ＣＰＵ４９で読んだ温度センサ４４の値をＴ３１、温度センサ４８の値をＴ３２、温度センサ５２の値をＴ３３とする。読んだ結果をメモリ５１に格納する。
ＣＰＵ４１が、内部バス５３を通して各メモリ４３，４７，５１にアクセスし、温度センサ４４の値（Ｔ１１，Ｔ２１，Ｔ３１）、温度センサ４８の値（Ｔ１２，Ｔ２２，Ｔ３２）、温度センサ５２の値（Ｔ１３，Ｔ２３，Ｔ３３）の値を比較する。各温度センサ４４，４８，５２の温度の値を比較した結果が、１つでも合致しない場合は、ＣＰＵまたはＬＳＩ（周辺回路）の異常と判断して、システムを停止する。ＣＰＵ４４の比較結果が正常終了した場合、同様の比較をＣＰＵ４５、ＣＰＵ４９でも行う。
１ 制御装置
２ ＣＰＵ
３ 電流監視回路
４ 電子装置
５ ＩＣ
６ ＩＣ
７ 温度センサ
８ 温度センサ
９ 温度センサ
１０ 温度センサ

２０ 保護装置
２１ ＣＰＵ
２２ メモリ
２３ Ａ／Ｄコンバータ
２４ マルチプレクサ

３０ プリント板
３１ ＣＰＵ
３２ ＣＰＵ
３３ ＬＳＩ
３４ ＬＳＩ
３５ 温度センサ
３６ 温度センサ
３７ 内部バス

４０ プリント板
４１ ＣＰＵ
４２ ＬＳＩ
４３ メモリ
４４ 温度センサ
４５ ＣＰＵ
４６ ＬＳＩ
４７ メモリ
４８ 温度センサ
４９ ＣＰＵ
５０ ＬＳＩ
５１ メモリ
５２ 温度センサ
５３ 内部バス

Claims (4)

  1. 複数のＣＰＵと、該ＣＰＵのそれぞれの近傍に温度センサを備えた制御装置において、前記複数の温度センサで検出された温度情報を、前記複数のＣＰＵが相互に読み取り、該読み取った温度情報が所定のしきい値を超えた場合、前記読み取った温度情報が所定のしきい値を超えた前記温度センサの近傍に備わったＣＰＵが熱暴走する兆候があると判断し、該読み取った温度情報が所定のしきい値を超えた前記温度センサの近傍に備わったＣＰＵを停止させる手段を備えたことを特徴とする制御装置。
  2. 前記複数のＣＰＵが内部バスで接続され、該内部バスを経由して温度情報の読み取りを行うことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記読み取った温度情報を予め設定された所定のしきい値と比較し、前記予め設定された所定のしきい値を前記読み取った温度情報が超えた場合、前記ＣＰＵを停止させることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  4. すべてのＣＰＵが各ＣＰＵ近傍の温度センサの温度情報をすべて読み取り、各ＣＰＵで読み取った情報を比較し、読み取った温度の誤差が大きい場合にＣＰＵまたは周辺回路の異常と判断してシステムを停止させることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
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