從動設備、網絡系統、從動設備的處理方法及設備信息收集方法
2023-10-07 01:08:39 1
專利名稱：從動設備、網絡系統、從動設備的處理方法及設備信息收集方法
技術領域：
本發明涉及從動設備、網絡系統、從動設備的處理方法以及設備信息收集方法。
可是，PLC與輸入設備及輸出設備的連接形態，有直接連接在PLC上的情況和經網絡連接的情況。在構築用相關的網絡所連接的網絡系統的情況下，經網絡來進行上述ON/OFF信息的發送接收。此時，通常以PLC側為主機，設備側為從動設備的主從方式來進行信息的傳送。
另一方面，最近，在PLC所進行的控制中，導入了無故障(安全)系統。即，PLC或各個設備本身當然還有網絡也裝入安全功能。在此，所謂安全功能是確認處於安全狀態，再進行輸出的功能。而且，安全系統是這樣的系統，即在緊急停止開關被按下或者光屏障之類的傳感器檢測到人(身體的一部分)的進入時的網絡系統成為危險狀態的情況下，安全設備啟動，系統達到安全狀態，動作停止。換句話說，是這樣的一種系統上述的安全功能僅在存儲了「安全」時才輸出，開動機械。這樣，在不能確認安全的情況下，機械停止。
可是，從動設備的狀態，例如，接受到來自PLC(主機)的要求的從動設備能夠作為應答而發回，由此，PLC能夠取得連接在網絡上的從動設備的狀態。
但是，在現有的網絡系統中，PLC(主機)能夠識別所連接的從動設備的信息，PLC就不能識別例如連接在從動設備上的輸入設備或輸出設備的信息等。這樣，由於在從動設備側知道發生了異常·故障的情況，在異常發生時，必須到設置現場去確定其原因。而且，在需要進行部件更換的情況下，訂購部件，攜帶獲得的相應部件，再次訪問設置現場，進行更換。因此，相關的維修煩雜，難於進行迅速的解決。而且，不能從PLC側監視連接在從動設備上的輸入設備、輸出設備的壽命，實際上經常在故障等發生後才進行解決。
另外，即使故障等發生後到了從動設備或與其連接的設備的設置現場，在設備較小或者設置在其他裝置的深處或者內側等的情況下，狀態的確認作業也很煩雜。這樣，不能正確地把握這些輸入輸出設備的狀態，故障等發生的原因的分析不能充分進行。
而且，在採取了安全對策的網絡系統的情況下，安全設備的可靠性·冗長性較高，但與現有的構築通常的網絡系統的設備相比，存在壽命變短的傾向。由於相應的安全設備的異常涉及系統整體的停止，一旦異常發生，會給系統整體產生很大的影響。其結果，與現有的系統相比，連接在從動設備上的設備的監視功能就很重要。
本發明的目的是提供能夠經網絡來收集與連接在從動設備上的各個設備相關的信息的從動設備、網絡系統、從動設備的處理方法以及設備信息收集方法。
上述設備的信息最好至少包含確定設備的獨特信息和表示設備的狀態的狀態信息之一。獨特信息是設備的型號名、製造廠名稱、種類、規格等用於確定設備的信息。這樣，相應的設備信息預先登錄在從動設備中，根據需要輸出該登錄的信息。狀態信息是用於確定ON/OFF狀態、通電時間或動作次數等壽命信息、自診斷結果等設備狀態的信息。這樣，能夠在系統運行中監視設備來取得。即，設備信息收集裝置具有實時地監視設備的狀態的功能和在動作開始之前預先取得獨特信息的功能。
本發明所涉及的網絡系統是經過網絡把控制器和上述從動設備連接起來構成的網絡系統，從上述從動設備所輸出的上述設備信息被發送給上述控制器。
根據本發明，連接在從動設備上的設備的信息被存儲保持在從動設備內，因此，能夠經過網絡向其他裝置(控制器或工具等)傳送該存儲保持的信息。因此，不必到設置從動設備和與其相連接的設備的現場去，就能知道設備的信息。這樣，一旦知道在從動設備的某個接點上存在異常，根據連接在該接點上的設備的信息，就能知道例如存在異常的設備名等。這樣，預先準備好與相應的存在異常的設備相同種類的正常設備到現場去，就能進行迅速的維修。而且，由於知道狀態信息，由異常停止原因的明確化或壽命信息的通知就能夠對因設備壽命引起的故障等防範於未然。
另外，本發明所涉及的從動設備的處理方法是連接在網絡上的從動設備的處理方法，執行如下處理步驟收集與自己相連接的設備的信息的收集處理；把執行上述收集處理而得到的上述設備的信息存儲到設備信息存儲裝置中的處理；經上述網絡輸出存儲在該設備信息存儲裝置中的信息的處理。
本發明所涉及的設備信息收集方法是經網絡把控制器和從動設備連接起來而構成的網絡系統中的設備信息收集方法，上述從動設備進行執行如下處理步驟的處理收集與自己相連接的設備的信息的收集處理；把執行上述收集處理而得到的上述設備的信息存儲到設備信息存儲裝置中的處理；經上述網絡輸出存儲在該設備信息存儲裝置中的信息的處理。而且，上述控制器取得並同時存儲從上述從動設備所輸出的上述設備的信息。
作為另一個解決方案，是經網絡把控制器和從動設備連接起來而構成的網絡系統中的設備信息收集方法，在上述網絡系統上連接監視裝置，上述控制器和上述從動設備發送I/O信息等控制信息來進行控制，上述從動設備進行執行如下處理步驟的處理收集與自己相連接的設備的信息的收集處理；把執行上述收集處理而得到的上述設備的信息存儲到設備信息存儲裝置中的處理；經上述網絡輸出存儲在該設備信息存儲裝置中的信息的處理；上述監視裝置取得並同時存儲從上述從動設備所輸出的上述設備的信息。
在此，監視裝置連接在控制器上，能夠經由該控制器間接地取得設備信息。而且，把監視裝置連接在網絡上，監視在網絡上所傳送的幀，監視裝置還接收控制器等向其他節點所發送的設備信息，由此，監視裝置也能夠直接地收集設備信息。當然，在把監視裝置連接在網絡上的情況下，從動設備向監視裝置發送設備信息，由此，監視裝置也能夠直接取得相應的設備信息。監視裝置在實施例中對應於監視工具5或配置工具31或監視裝置33等。
圖1表示使用本發明的安全網絡系統的一例。如圖所示，安全PLC 1(主機)和多個安全從動設備2經安全網絡3相連接。安全PLC 1和安全從動設備2以主從方式進行信息的發送接收。而且，在各個安全從動設備2上連接安全門開關、安全限制開關和緊急停止開關等以及各種輸入設備及輸出設備等安全設備4。安全PLC 1是例如把CPU單元、主機單元(通信單元)、I/O單元等多個單元連接起來而構成。在此情況下，主機單元連接在安全網絡3上。
另外，監視工具(個人計算機等)5能夠與安全PLC 1的CPU單元和主機單元相連接。該監視工具5如後述那樣經過安全PLC 1來收集、管理安全從動設備2以及與其相連接的安全設備4的信息。
構成該安全網絡系統的各種裝置全都使用裝入了安全功能的裝置。該安全功能本身是公知的，因此，省略其詳細說明，對安全功能中的構成本發明的主要部分的信息發送接收進行說明。
在此，安全從動設備2設有多個端子座2a，在該端子座2a上連接各種安全設備4。另一方面，安全從動設備2的內部結構為圖2所示的那樣。如該圖所示，安全從動設備2設置有連接在安全網絡3上並在與安全PLC 1(主機)之間進行數據發送接收的通信部21、在與連接在安全從動設備2上的安全設備4之間進行數據發送接收的輸入輸出電路22以及讀出存儲在系統ROM 24中的程序並執行預定處理的MPU 23。MPU 23進行如下處理按照經通信部21接收到的發給自己的要求，經由通信部21、安全網絡3把經輸入輸出電路22從安全設備4取得的信息(安全信息等)發回安全PLC 1(主機)。
另外，MPU 23具備自診斷功能和安全設備4的動作狀態(通電時間、ON/OFF次數等)的監視功能，執行這樣的處理把使各功能運轉而得到的診斷結果或動作狀態等設備信息存儲在設備信息存儲部25中。存儲在該設備信息存儲部25中的非安全信息(設備信息)按照來自安全PLC 1的要求而發回，由此，把設備信息傳送給安全PLC 1。該設備信息存儲部25可以由例如EEPROM構成。
而且，作為存儲在設備信息存儲部25中的信息，並不僅限於上述安全設備4的動作狀態，還有所連接的安全設備4的種類、型號名、製造廠名稱等獨特信息。
作為設備信息存儲部25的數據結構，例如為圖3所示的那樣。在此，所謂輸入1，2，3，…是接點(端子座2a)的編號。在圖中所示的進行登錄的各個項目中，預先登錄設備種類、製造廠名稱、型號名、壽命設定。具體地說，例如使用連接在安全PLC 1或安全網絡3上的工具，經安全網絡3向安全從動設備2發送必要的信息，或者，從直接連接在安全從動設備2上的工具發送信息，安全從動設備2的MPU 23經通信部21取得相關信息，同時，與接點編號相關聯來登錄到設備信息存儲部25中。在此，壽命設定是例如作為壽命的通電時間或動作次數或從這些值用預定的運算公式求出的值等。
狀態、動作次數、通電時間、自診斷信息、通知標誌等，是在實際的系統運行中，由MPU 23來收集、記錄。在此，狀態是識別安全設備4是(ON狀態)否(OFF狀態)正在動作的信息，動作次數是表示安全設備4的接點的ON/OFF次數的信息，通電時間是向安全設備4通電的累積時間。自診斷信息是實施安全從動設備2具有的自診斷功能，來進行對所連接的安全設備的診斷所得到的診斷結果，或者，在安全設備4本身具有自診斷功能的情況下，是從該安全設備4發送來的診斷結果。壽命結果存儲壽命到達與否(正常)，所謂壽命到達可以是指實際上超過壽命的情況，也可以是指接近於壽命的情況。在安全從動設備2中還設置顯示部26，能夠顯示存儲在設備信息存儲部25中的設備信息。
執行上述處理的具體的MPU 23的功能為圖4、圖5所示的流程圖。即，首先進行初始登錄(ST1)。該初始登錄是進行這樣的處理取得有關從工具所提供的安全設備的獨特信息，與接點編號相關聯，登錄在設備信息存儲部25中。
接著，一旦開始實際的控制，就執行通常的安全功能處理(ST2)、非安全信息的確認·收集處理(ST3)以及信息更新處理(ST4)。然後判斷來自網絡上位的要求即來自安全PLC 1的要求的有無(ST5)。即，如所周知的那樣，由於是主從方式，所以主機即安全PLC 1在一次通信循環中對連接在安全網絡3上的各個安全從動設備2依次發出要求，並接收來自發出該要求的安全從動設備的應答，由此，進行數據的發送接收。因此，在發給自己的要求存在的情況下(步驟5中的「是」)，對安全PLC發送對應於要求的信息(ST6)。在該發送後，或者，在沒有發給自己的要求的情況下，返回上述步驟2。以後重複執行上述處理。
安全功能處理(ST2)、非安全信息的確認·收集處理(ST3)以及信息更新處理(ST4)的更具體的處理程序為圖5所示的那樣。如該圖所示，MPU 23進行自診斷和安全輸入監視(ST10)。即，自診斷是進行在所連接的安全設備4中是否沒有發生異常的檢查，該處理本身是現有技術。安全輸入監視是監視來自所連接的安全設備4的輸入。在有異常或有輸入的情況下，確定是針對哪個安全設備4的信息。
接下來，根據步驟10所進行的自診斷·安全輸入監視的結果判斷異常檢測或安全輸入是否是OFF(不安全·危險)(ST11)；在異常被檢測出的情況下，進行安全停止處理(ST12)。即，啟動安全功能，停止動作，並把該異常狀態記錄到設備信息存儲部25的相應接點編號中的自診斷結果或ON/OFF信息欄中。該診斷結果等對應於來自安全PLC 1的安全信息的要求，作為安全應答發送出去，並且把自診斷信息(發生了異常的安全設備及其內容等)輸出到顯示部26並顯示出來。從該步驟10到步驟13的處理是步驟2的安全功能處理。
另一方面，在步驟11的分支判斷為「否」即在安全狀態的情況下，更新通電時間(ST14)。即，例如，用計時器計量從上次的更新處理到現在的時間(安全設備4停止期間(不通電)不進行計時而暫時停止)，把上次進行更新處理時的通電時間與從上述計量到的更新處理到現在的通電時間相加的值作為新的通電時間，把該通電時間存儲在設備信息存儲部25中。
接著，判斷安全設備4的輸入狀態是否從OFF(上次)變為ON(這次)(ST15)。即，在上次OFF的情況下，經過步驟12的處理，設備信息存儲部25的ON/OFF信息欄成為OFF。因此，在相關的接點編號的ON/OFF信息為OFF的情況下，該分支判斷為「是」。因此，進到步驟16，使動作計數值遞增1(ST16)，該動作計數值被登錄在設備信息存儲部25的動作次數欄中，同時，使設備信息存儲部25的狀態欄成為ON。由此，當動作計數值遞增一次時，狀態成為ON，所以，當在其下一個循環中，執行步驟15的分支判斷的情況下(在中途沒有變為安全輸入OFF的情況下)，成為「否」，不進行動作計數。由於已經被登錄為ON狀態，所以即使不再寫為ON狀態也沒有問題。
在經過上述動作計數或者輸入狀態沒有變化(步驟15中的「否」)的情況下，進到步驟17，判斷動作計數值或通電時間是否成為壽命警告所必要的值。因為對於每個安全設備都把必要的值(閾值)設定在設備信息存儲部25的壽命設定欄等中，因此，把相關的必要的值與當前的動作次數或通電時間進行比較，來判斷是否達到必要的值以上。
如果未到達壽命警告所必要的值，返回步驟10；在壽命傾向判斷為必要的情況下，進到步驟18，把設備信息存儲部25的對應於壽命終結的安全設備的設備信息存儲部25的壽命結果欄從正常更新為異常，其結果也按照來自安全PLC的要求被發送出去。從上述步驟14至步驟18的處理是非安全信息的確認·收集處理(ST3)和信息更新處理(ST4)。
另外，圖4的步驟1中的初始登錄處理的更具體的處理步驟如下即，如圖6所示，用經安全網絡3連接的配置工具31對安全從動設備2進行初始登錄。即，配置工具31設置有設備資料庫32a和設備關聯信息資料庫32b。這些資料庫32a，32b可以在物理上由一個存儲器來構成，也可以由其他存儲器來構成。當然，該資料庫也可以由配置工具31的內部、外部存儲裝置來實現，也可以由設置在安全網絡3上的獨立的存儲裝置來構成。
設備資料庫32a存儲著定義安全從動設備2的連接在其他網絡上的網絡設備和輸入輸出設備的信息以及這些設備所支持的全部信息。作為有關的信息的項目，有設備名、賣主名、形式名、可設定的獨特參數、可連接的輸入輸出設備信息、壽命信息等。
設備關聯信息資料庫32b存儲有從動設備等的網絡設備和與其相連接的輸入輸出設備的關聯件信息或設定信息。作為相關信息的項目，有I/O的分配信息或獨特設定信息等。如圖7所示，該數據結構為依次存儲有關網絡設備即從動設備(節點編號#00)的信息或連接在該從動設備(節點編號#00)上的輸入輸出設備的信息。
而且，當用戶使用配置工具6來對連接在安全網絡3上的安全從動設備等進行初始登錄時，從資料庫32a，32b收集與登錄的從動設備相關的信息，把收集的信息作為配置信息經安全網絡3發送給相應的安全從動設備。因此，如圖8所示的流程圖那樣，各個安全從動設備2等待配置信息的接收(ST21)；如果接收到配置信息，則在自己的設備信息存儲部25中登錄所接收到的配置信息(ST22)，如果完成了相關的登錄，則結束各個登錄(ST23)。隨著該登錄結束，設備信息存儲部25作為例如圖9所示的數據構造來進行保存。即，保有從動設備自己的信息(登錄在M區以後)和有關與自己相連接的輸入輸出設備的信息(登錄在N區以後)。上述步驟21至23的處理對應於圖4中的步驟1的初始登錄處理。
作為在該初始登錄處理中登錄的從動設備和連接在該從動設備上的各個輸入輸出設備的信息，除了圖3所示的之外，作為從動設備的每個I/O端子具有的信息，有以下所示的各種信息，例如，首先，作為信息的種類，有表示端子的ID的信息。該信息有端子No.、端子屬性(輸入、輸出、AC、DC、半導體、接點等)、螺栓直徑、信號名等。還有表示連接在各個I/O端子上的設備的ID的信息。具體地說，有設備名、製造廠名、形式、製造編號、地址、子地址等。而且，作為登錄為注釋的信息，例如，有布線電纜的直徑、布線電纜的顏色、設備的控制區域、設備的控制對象、控制對象具有的危險的大小等；作為設定為動作條件的信息，例如，有閾值(通電時間、開閉次數、洩漏電流、光量等)；作為能夠計數的數值信息，有設備的ON/OFF次數、設備的通電時間、設備的使用頻度等；作為隨時問變化的數值信息，例如，有設備的漏電流、設備的光量、機械的響應時間、設備的恢復電壓等；作為當前的狀態信息，有ON或OFF、模擬值、自診斷(短路、斷線、故障等)的結果等。
根據本實施例，安全PLC 1作出非安全信息(設備信息4)的要求，由此，能夠收集在安全從動設備2的設備信息存儲部25中所存儲的設備信息，所以，能夠向監視工具5輸出並顯示該收集的信息。這樣，即使在遠處，也能監視所連接的安全設備的獨特信息(類型·規格)及狀態，並能夠明確異常停止原因。即，不到現場就能知道發生故障的安全設備，因此，攜帶該發生故障的部件到現場去，就能夠迅速地進行更換發生故障的安全設備的復原處理。而且，壽命信息的通知能夠對由設備壽命所引起的故障等防範於未然。
另外，網絡信息(通信錯誤時的重試次數、輸入輸出應答時間等)的通知能夠實現網絡環境的改善方面的明確化或應答時間(在採取了安全措施的系統中的安全停止時間)的優化。即，存在頻繁發生異常·故障的安全設備的情況下，能夠預測存在什麼問題，因此，能夠實現更換使用的設備本身等的系統更換。
特別是在安全從動設備中，靈活使用在現有技術中未曾作為監視信息而使用過的自診斷功能，最好能夠單獨地掌握·通知停止時的安全輸入OFF動作所產生的停止的原因、輸入輸出電路故障所引起的停止的原因以及因主從間通信的異常所引起的停止的原因。
在上述實施例中，表示了用於安全網絡系統的例子，但是，對於沒有相關的安全功能的普通的安全網絡系統，當然也能使用。
另外，連接在一個從動設備上的設備可以為一個，也可以為多個。但是，像上述實施例那樣，在具有多個設備並能夠分別有區別地知道連接在各個接點上的設備的信息的情況下，本發明的效果會更加明顯。即，即使能夠檢測從動設備是否存在異常，進而檢測出從動設備的哪個接點上出現了異常，在設備的信息不明的情況下，來到現場不確認也不知道哪個設備處於哪種狀態，但是，即使在具有多個設備的情況下，也能夠經網絡來取得各設備的狀態。
而且，在上述實施例中說明的從動設備在與主機單元之間發送接收I/O信息，經由該主機單元與控制器(PLC)進行相關的I/O信息的發送接收，來進行系統控制，說明了在主機單元與從動設備之間對於來自主機的要求所希望的從動設備發回應答時進行的主從方式。但是，本發明中所謂的從動設備並不僅限於進行主機-從動設備之間通信。即，所謂從動設備的通信方式可以利用任意形式。在這點上，包嚴謹地說，包含與一般定義的從動設備不同的概念。即，本發明所說的從動設備是如果具有與控制器發送接收在控制中所必須的I/O信息的功能，則實際上進行發送接收時的通信協議是任意的。特別是，本發明中作為發送對象的非I/O信息的發送對方並不僅限於主機單元或控制器，也可以如圖10所示的那樣，作成連接在網絡上的配置器(配置工具)31或監視裝置33或其他從動設備等各種節點。而且，通信方式也可以根據通信對方而適當選擇。當然，用於進行發送的觸發並不僅限於根據來自外部的要求(外部觸發)來進行，也可以根據內部觸發(當符合一定條件時，內部計時器發生的事件等)來進行發送。
在此，所謂「內部觸發」是根據從動設備自身的預定的處理執行的結果的觸發，是在從動設備內部所生成的。而且，當表示內部觸發的一例時，有如下的例子即，由從動設備取得的輸入輸出設備的狀態信息到達閾值，而判斷是否超過閾值時，就產生該判斷結果。利用該判斷結果作為觸發信號。而且，在接通從動設備的電源來進行初始處理的情況下，在該初始處理中，把在非易失性存儲器中所存儲的信息輸出到線路中，或者，在初始處理中生成觸發。另外，在從動設備內具有計時器，每當經過預定的時間時，計時器周期性地生成觸發信號，或者，在預定時刻生成觸發信號。根據與主機的通信傳輸量的狀態，在通信處理中存在裕量時，生成觸發信號，或者，當成為電壓異常等異常時，生成觸發信號。
另一方面，所謂「外部觸發」是指根據從動設備經網絡接受的指令，在從動設備外所生成的觸發。當表示外部觸發的一例時，具有從主機向從動設備的信息要求指令、從監視裝置向從動設備的信息要求指令、來自配置器的信息要求指令、由工具發送並經由PLC或經由主機發送來的指令。
產業上的利用可能性按照本發明，能夠達到以下效果。即，如上所述，在本發明中，在從動設備中設置設備信息存儲裝置，因為存儲保持連接在從動設備上的設備的信息，因此，控制器或工具能夠經網絡收集該存儲保持的有關連接到從動設備的各個設備的信息。
權利要求
1.一種能夠連接在網絡上的從動設備，包括收集所連接的設備的信息的信息收集裝置、存儲由所述信息收集裝置收集到的所述設備信息的設備信息存儲裝置以及經網絡來輸出存儲在該設備信息存儲裝置中的信息的裝置。
2.根據權利要求1所述的從動設備，其特徵在於所述設備信息至少包含確定設備的獨特信息和表示設備的狀態的狀態信息之一。
3.一種經網絡把控制器和權利要求1或2所述的從動設備連接起來構成的網絡系統，其特徵在於從所述從動設備輸出的所述設備信息被發送給所述控制器。
4.一種連接在網絡上的從動設備的處理方法，執行如下處理收集與自己相連接的設備的信息的收集處理；把執行所述收集處理而得到的所述設備的信息存儲到設備信息存儲裝置中的處理；以及經所述網絡輸出存儲在該設備信息存儲裝置中的信息的處理。
5.一種經網絡把控制器和所述從動設備連接起來構成的網絡系統中的設備信息收集方法，所述從動設備進行執行如下處理的處理收集與自己相連接的設備的信息的收集處理；把執行所述收集處理而得到的所述設備的信息存儲到設備信息存儲裝置中的處理；以及經所述網絡輸出存儲在該設備信息存儲裝置中的信息的處理；所述控制器取得並存儲從所述從動設備輸出的所述設備的信息。
6.一種經網絡把控制器和所述從動設備連接起來構成的網絡系統中的設備信息收集方法，其特徵在於在所述網絡系統上連接監視裝置；所述控制器和所述從動設備發送接收I/O信息等控制信息來進行控制；所述從動設備執行如下處理的處理收集與自己相連接的設備的信息的收集處理；把執行所述收集處理而得到的所述設備的信息存儲到設備信息存儲裝置中的處理；經所述網絡來輸出存儲在該設備信息存儲裝置中的信息的處理；所述監視裝置取得並同時存儲從所述從動設備輸出的所述設備的信息。
全文摘要
作為主機的安全PLC和安全從動設備(2)經安全網絡(3)連接起來構成網絡系統。安全從動設備具有存儲所連接的安全設備的獨特信息或狀態信息的設備信息存儲部(25)。獨特信息被預先取得並存儲保持起來，狀態信息監視運行中的安全設備的狀態，並根據監視結果更新存儲內容。相關處理由MPU(23)進行，接受來自安全PLC的要求，發送所存儲的設備的信息，由此，安全PLC不僅能夠收集管理從動設備常態而且能夠收集管理設備的狀態。
文檔編號H04Q9/00GK1463393SQ02801884
公開日2003年12月24日 申請日期2002年5月31日 優先權日2001年5月31日
發明者中山晃行, 中村敏之, 宗田靖男 申請人:歐姆龍株式會社