(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部ＩＯ機器に接続されるべきＩＯ回路と、
ＩＯ回路の動作を制御する内部回路と、
ＩＯ回路の動作に必要な電源を供給するためのＩＯ回路用のユニット内配電線と、
内部回路の動作に必要な電源を供給するための内部回路用のユニット内配電線とを有し、
ＩＯ回路用のユニット内配電線と内部回路用のユニット内配電線とは絶縁分離されており、かつ
ＩＯ回路用のユニット内配電線及び内部回路用のユニット内配電線のそれぞれには、それらの配電線に対して外部から給電するために、各配電線毎に独立した給電端が設けられている、ことを特徴とするビルディングブロック型のセーフティ・コントローラにおけるＩＯユニット。
【請求項２】
ＩＯ回路用のユニット内配電線が、配電幹線と、配電幹線から分岐した配電支線とで構成されると共に、ＩＯ回路に対する給電は配電支線経由で行われ、
内部回路用のユニット内配電線及びＩＯ回路用のユニット内配電幹線の左端は、左側隣接ユニットに接続できるように、当該ユニットケースの左側面に配置されると共に、内部回路用のユニット内配電線及びＩＯ回路用のユニット内配電幹線の右端は、右側隣接ユニットに接続できるように、当該ユニットケースの右側面に配置され、さらに
ＩＯ回路用の配電支線には、内部回路からの制御で遮断動作と投入動作とを行うことのできるＩＯ電源ライン遮断回路が介在されている、ことを特徴とする請求項１に記載のビルディングブロック型のセーフティ・コントローラにおけるＩＯユニット。
【請求項３】
ＩＯ回路用のユニット内配電線への給電を、隣接ユニットを経由することなく直接に行うことのできる当該ユニット固有の給電端を有し、かつ
給電端からＩＯ回路へ至るユニット内配電線には、内部回路からの制御で遮断動作と投入動作とを行うことのできるＩＯ電源ライン遮断回路が介在されている、ことを特徴とする請求項１に記載のビルディングブロック型のセーフティ・コントローラにおけるＩＯユニット。
【請求項４】
内部回路用のユニット内配電線の電圧を監視すると共に、それが既定範囲を外れるとＩＯ電源ライン遮断回路に対して遮断信号を送出する内部電源電圧監視回路をさらに有する、ことを特徴とする請求項２又は３に記載のビルディングブロック型のセーフティ・コントローラにおけるＩＯユニット。
【請求項５】
ＩＯ電源ライン遮断回路の一次側には、ＩＯ電源の電圧を監視すると共に、それが規定範囲を外れたときに、ＩＯ電源ライン遮断回路に対して遮断信号を送出するＩＯ電源電圧監視回路が設けられている、ことを特徴とする請求項３に記載のビルディングブロック型のセーフティ・コントローラにおけるＩＯユニット。
【請求項６】
ＩＯ電源ライン遮断回路の二次側電圧を内部回路側でモニタ可能とするためのＩＯ電源モニタ回路をさらに有することを特徴とする請求項４又は５に記載のビルディングブロック型のセーフティ・コントローラにおけるＩＯユニット。
【請求項７】
内部電源電圧監視回路は、外部から与えられる電源診断信号に応答して監視のための基準電圧を適宜にシフトすることにより、ＩＯ電源ライン遮断回路に対して強制的に遮断信号を送出するように仕組まれており、かつ
内部回路には、内部電源電圧監視回路に対して電源診断信号を与えた状態におけるＩＯモニタ回路のモニタ出力に基づいて内部電源の正常異常を判定する内部電源診断処理が組み込まれている、ことを特徴とする請求項６に記載のビルディングブロック型のセーフティ・コントローラにおけるＩＯユニット。
【請求項８】
内部回路には、ＩＯ電源ライン遮断回路に対して遮断信号を与えた状態におけるＩＯモニタ回路のモニタ出力に基づいてＩＯ電源ライン遮断回路の正常異常を判定するＩＯ電源ライン遮断診断処理が組み込まれている、ことを特徴とする請求項６に記載のビルディングブロック型のセーフティ・コントローラにおけるＩＯユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ビルディングブロック型のセーフティ・コントローラにおけるＩＯユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のセーフティ・コントローラ（セーフティＰＬＣ、セーフティ・リモートＩＯターミナル等）は、切削機械や切断機械やアーム付き製造機ロボット等と共に使用される。セーフティ・コントローラ、中でもセーフティＰＬＣは、一般的なＰＬＣに類似するロジック演算機能、入出力制御機能に加えて、安全面の自己診断機能を内蔵させることにより、その制御において高度な安全性および信頼性を確保したものである。
【０００３】
セーフティ・コントローラ（セーフティＰＬＣ、セーフティ・リモートＩＯターミナル等）は、自己診断結果により異常を検出した場合には、自己の制御が危険につながらないように、強制的に安全な制御を行なうような機能（フェールセーフ機能）を備えている。それにより、セーフティ・コントローラを含むセーフティ制御システムは、製造機ロボット等の動作が危険につながらないようにしている。
【０００４】
ここに言う安全は、より具体的には、規格化されている安全基準を含む概念である。安全規格には、例えばＩＥＣ６１５０８やＥＮ規格などがある。ＩＥＣ６１５０８（プログラム可能な電子システムの機能安全に関する国際電気標準委員会）では、時間あたりの危険故障確率を（失敗確率：Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｆａｉｌｕｒｅ  ｐｅｒ  Ｈｏｕｒ）を定義し、この確率によってＳＩＬのレベル（Ｓａｆｅｔｙ  Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  Ｌｅｖｅｌ）を４段階に分類している。
【０００５】
また、ＥＮ規格では、機械のリスクの大きさを評価し、リスク低減策を講じるように義務づけられていて、ＥＮ９５４−１では５つの安全カテゴリにて規定されている。この明細書でいうセーフティ・コントローラは、このような安全基準のいずれかに対応したものである。
【０００６】
なお、セーフティ制御システムは「安全制御システム」と称されることもあり、セーフティ・コントローラは「安全コントローラ」や「安全制御装置」と称されることもある。また、セーフティ・リモートＩＯターミナルは「セーフティスレーブ局」や「セーフティスレーブユニット」、単に「セーフティスレーブ」と称されることもあり、セーフティを「安全」と置き換えて称されることもある。
【０００７】
従来より、セーフティＰＬＣとセーフティ・リモートＩＯターミナルとをネットワークで結んでなるセーフティ制御システムが知られている。セーフティＰＬＣは、セーフティ・リモートＩＯターミナルに対してネットワーク通信する通信マスタ機能を備えている。
【０００８】
セーフティＰＬＣが複数のユニット筐体（例えば、電源ユニット、ＣＰＵユニット、ＩＯユニット、通信ユニット等）を結合させてなるビルディング・ブロックタイプである場合には、通信マスタユニットにその通信マスタ機能が内蔵される。その通信マスタユニットは「セーフティマスタ局」、「セーフティマスタユニット」、「セーフティマスタ」等と称されることもあり、セーフティを「安全」と置き換えて称されることもある。
【０００９】
セーフティ・リモートＩＯターミナルは、セーフティＰＬＣの通信マスタとの間でネットワーク通信機能、つまり、通信スレーブ機能を備えている。セーフティ・リモートＩＯターミナルは接続端子を備えていて、その接続端子に、オンオフ信号を出力するスイッチ等の入力機器と、制御信号の出力先となる出力機器との少なくとも一方が接続されている。入力機器の例は、非常停止スイッチ、ライトカーテン、ドアスイッチ、２ハンドスイッチなどが挙げられる。出力機器の例は、セーフティリレーやコンタクタである。これらの入力機器または出力機器も安全規格に対応している。セーフティ・リモートＩＯターミナルは、接続された安全用途機器から入力した信号に基づいて制御データを生成し、生成した制御データをセーフティＰＬＣへネットワーク通信する。
【００１０】
セーフティＰＬＣがビルディングブロックタイプのものであれば、各ユニットは、共通内部バスに接続され、セーフティＰＬＣ全体の制御を司るＣＰＵユニットとの間でバス通信をし、データをやり取りする。連結されたＩＯユニットも接続端子を備えていて、その接続端子に、安全用途の入力機器または安全用途の出力機器が接続されている。そして、セーフティＰＬＣは、通信マスタユニットを介してセーフティ・リモートＩＯターミナルからネットワーク通信により入力した入力機器の入力信号、または連結されたＩＯユニットに接続された入力機器の入力信号を入力し、予め記憶されたロジックプログラムによってその入力信号のオンオフを論理演算する。その演算結果に基づく出力信号を、通信マスタユニットを介してネットワーク通信によりセーフティＰＬＣへ出力するか、または連結されたＩＯユニットへ出力をする。ＩＯユニット及びセーフティＩＯターミナルは、その出力信号を出力機器へ出力する。この一連の動作を繰り返し実行することにより、セーフティＰＬＣにより製造機ロボットを含むシステム全体が制御される。
【００１１】
ところで、従来、ビルディングブロック中のセーフティ・コントローラ（セーフティＰＬＣ及びセーフティ・リモートＩＯターミナルを含む）におけるＩＯユニットにあっては、内部回路用及び入力用の電源と出力用の電源とでは、別系統で給電する構成が採用されている（非特許文献１参照）。
【００１２】
このような構成を有するＩＯユニットの構成図が図１２に示されている。なお、図において、５０はセーフティＩＯユニット、６０は内部回路用及び入力回路用の電源、７０は出力回路用の電源である。
【００１３】
このセーフティＩＯユニット５０にあっては、入力機器ＳＷに対応する入力回路５０２ａと、出力機器ＬＤに対応する出力回路５０３とが設けられている。
【００１４】
各入力チャンネルＩＮ０〜ＩＮｎの入力回路５０２ａ及び各出力チャンネルＯＵＴ０〜ＯＵＴｎの出力回路５０３は、内部回路５０１によって制御される。内部回路５０１及び各入力チャンネルＩＮ０〜ＩＮｎの入力回路５０２ａに対する電源は、ユニット内配電線Ｌ５１を介して、内部回路用及び入力用電源６０から供給される。なお、５０２ｂは各チャンネルを選択的に作動させるための電源供給回路である。
【００１５】
一方、各チャンネルＯＵＴ０〜ＯＵＴｎの出力回路５０３に対する電源は、ＩＯ電源電圧監視回路５０４及びＩＯ電源ライン遮断回路５０５を介して、ＩＯ電源７０から供給される。ＩＯ電源電圧監視回路５０４は、ＩＯ電源７０から供給される電圧を監視するとともに、これが規定範囲を外れると、遮断信号を出力して、ＩＯ電源ライン遮断回路５０５を遮断動作させる。また、このＩＯ電源ライン遮断回路５０５は、内部回路５０１からの制御によっても遮断動作が可能とされている。
【非特許文献１】独国ｐｉｌｚ社のホームページwww.pilz.com
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、このような従来のビルディングブロック型のセーフティ・コントローラにおけるＩＯユニットにあっては、（１）故障のレベルに応じて、全停止又は故障箇所のみの停止の区別ができないこと、（２）故障のレベルに応じて、出力を全停止するか部分停止するかの制御ができないこと、（３）内部回路及び入力用の電源と出力用の電源との双方が供給されていない限り動作しないこと、と言った問題点が指摘されている。
【００１７】
すなわち、出力回路５０３で故障が発生した場合、ＩＯ電源ライン遮断回路５０５が動作してすべての出力がＯＦＦになる。そのため、異常のない出力は、動作を継続させたいという要望に応えることができない。また、すべての出力がＯＦＦするため、故障箇所の特定を行うことが困難で復旧に長時間を要する。
【００１８】
また、内部回路用と入力用とで電源が共有されているため、入力の外部配線で地絡が発生した場合、内部回路異常になり、すべての入出力がＯＦＦ状態となってしまう。そのため、異常のない入出力は動作を継続させたいという要望に応えることができない。また、すべての入出力がＯＦＦするため、故障箇所の特定を行うことが困難で、復旧に長時間を要する。
【００１９】
さらに、ＩＯ電源ライン遮断回路５０５の動作確認のため、内部回路の初期処理時にＩＯ電源７０がＯＮになっている必要がある。また、初期処理後も、ＩＯ電源７０がＯＦＦ状態になると、異常状態になり運転を停止する。そのため、現場でのデバッグ時に出力を動作させないで入力のみの配線確認を行いたいという要望に応えることができない。
【００２０】
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、故障が発生した場合には、故障箇所の特定が容易になり、ダウンタイムを短縮することができ、また、故障が発生していないブロックは正常動作を継続させることができ、現場でのデバッグ時に出力を動作させないで入力のみの配線確認を行うことができ、さらにデバッグを安全に行うことができるようにしたビルディングブロック型のセーフティ・コントローラにおけるＩＯユニットを提供することにある。
【００２１】
この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
この発明にかかるビルディングブロック型のセーフティ・コントローラにおけるＩＯユニットは、外部ＩＯ機器に接続されるべきＩＯ回路と、ＩＯ回路の動作を制御する内部回路と、ＩＯ回路の動作に必要な電源を供給するためのＩＯ回路用のユニット内配電線と、内部回路の動作に必要な電源を供給するための内部回路用のユニット内配電線とを有している。
【００２３】
ＩＯ回路用のユニット内配電線と内部回路用のユニット内配電線とは絶縁分離されており、かつＩＯ回路用のユニット内配電線及び内部回路用のユニット内配電線のそれぞれには、それらの配電線に対して外部から給電するために、各配電線毎に独立した給電端が設けられている。
【００２４】
このような構成によれば、内部回路とＩＯ回路とは完全に別系統で給電されるため、ＩＯ回路側において故障が発生したとしても、内部回路においては必要な動作を継続させることができるため、故障時における動作信頼性を向上させることができる。
【００２５】
本発明の好ましい実施の一形態においては、ＩＯ回路用のユニット内配電線が、配電幹線と、配電幹線から分岐した配電支線とで構成されると共に、ＩＯ回路に対する給電は配電支線経由で行われる。また、内部回路用のユニット内配電線及びＩＯ回路用のユニット内配電幹線の左端は、左側隣接ユニットに接続できるように、当該ユニットケースの左側面に配置されると共に、内部回路用のユニット内配電線及びＩＯ回路用のユニット内配電幹線の右端は、右側隣接ユニットに接続できるように、当該ユニットケースの右側面に配置される。
【００２６】
このような構成によれば、コネクタを介して複数のユニットを連接する一方、それらの端部に位置するユニットを電源に接続すれば、個々のユニットに対してＩＯ電源を一括して給電できる一方、個々のユニット内のＩＯ回路に対しては、配電支線を介して給電され、しかもこの配電支線には、内部回路からの制御で遮断動作と投入動作とを行うことのできるＩＯ電源ライン遮断回路が介在されるため、連接された複数のＩＯユニットの中で特定のユニットのＩＯ回路だけを給電停止状態とすることができ、これにより様々な異常時における給電制御の自由度を向上させることができる。すなわち、複数のＩＯユニットを連接した状態において、特定のＩＯユニット内の内部回路に対する給電を遮断したとしても、それ以外のＩＯユニットに対しては、正常に給電を継続することができる。
【００２７】
本発明の好ましい他の実施の形態においては、ＩＯ回路用のユニット内配電線への給電を、隣接ユニットを経由することなく直接に行うことのできる当該ユニット固有の給電端を有する。ここで『固有の給電端』としては、例えばＩＯユニットの端子台に設けることができる。加えて、給電端からＩＯ回路へ至るユニット内配電線には、内部回路からの制御で遮断動作と投入動作とを行うことのできるＩＯ電源ライン遮断回路が介在される。
【００２８】
このような構成によれば、ＩＯ回路と内部回路とに別系統で給電できることに加え、複数のユニットを連接した場合においても、互いのユニット内のＩＯ電源仕様を独立に設定できるため、電源仕様の選択自由度を向上させることができる。
【００２９】
本発明の好ましい実施の形態においては、内部回路用のユニット内配電線の電圧を監視するとともに、それが既定範囲を外れるとＩＯ電源ライン遮断回路に対して遮断信号を送出する内部電源電圧監視回路をさらに有する。
【００３０】
このような構成によれば、内部回路側の電源において異常が発生した場合には、ただちにＩＯ回路への電源を遮断することができるから、内部回路の異常動作による入出力動作異常を未然に防止することができる。
【００３１】
なお、ＩＯ回路用のユニット内配電線への給電を、隣接ユニットを経由することなく直接に行うことのできる当該ユニット固有の給電端を有するＩＯユニットの場合には、ＩＯ電源ライン遮断回路の一次側に、ＩＯ電源の電圧を監視するとともに、それが規定範囲を外れたときに、ＩＯ電源ライン遮断回路に対して遮断信号を送出するＩＯ電源電圧監視回路を設ける。
【００３２】
このような構成によれば、そのようなユニット個別給電方式を採用するＩＯユニットにおいても、ＩＯ電源の異常に基づく誤動作を未然に防止することができる。
【００３３】
本発明の好ましい他の実施の形態においては、ＩＯ電源電圧を内部回路側でモニタ可能とするためのＩＯ電源モニタ回路をさらに有する。
【００３４】
このような構成によれば、内部回路からＩＯ電源ライン遮断回路に対して遮断信号を送出して遮断動作や投入動作を行った場合、それらの動作が正常に行われたか否かを内部回路側で確認することができる。
【００３５】
本発明の好ましい他の実施の形態においては、内部電源電圧監視回路は、外部から与えられる電源診断信号に応答して監視のための基準電圧を適宜にシフトすることにより、ＩＯ電源ライン遮断回路に対して強制的に遮断信号を送出するように仕組まれる。
【００３６】
また、内部回路には、内部電源電圧監視回路に対して電源診断信号を与えた状態におけるＩＯモニタ回路のモニタ出力に基づいて内部電源の正常異常を判定する内部電源診断処理が組み込まれる。
【００３７】
このような構成によれば、内部回路側から内部電源電圧監視回路に対して、電源診断信号を与えることにより、ＩＯ電源ライン遮断回路を強制的に遮断状態と投入状態とにすることができ、その状態におけるモニタ回路の出力を観察することによって、内部電源の正常異常を判定することができる。
【００３８】
さらに、本発明の好ましい他の実施の形態においては、内部回路には、ＩＯ電源ライン遮断回路に対して遮断信号を与えた状態におけるＩＯモニタ回路のモニタ出力に基づいてＩＯ電源ライン遮断回路の正常異常を判定するＩＯ電源ライン遮断診断処理が組み込まれる。
【００３９】
このような構成によれば、ＩＯ電源ライン遮断回路に対して遮断信号を与えた状態におけるＩＯモニタ回路のモニタ出力に基づいてＩＯ電源ライン遮断回路の正常異常を判定することができ、この種のセーフティＩＯユニットにおける信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、ＩＯ回路に対する電源供給と内部回路に対する電源供給とを完全に別系統とすることができるため、ＩＯ回路側において何らかの故障が生じたとしても、内部回路の動作を継続させることができ、そのため内部回路側においてＩＯ回路側故障時における対応処理を適切に組み込むことによって、この種のセーフティＩＯユニットにおける故障時の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下に、本発明に係るビルディングブロック型のセーフティ・コントローラにおけるＩＯユニットの好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４２】
本発明のＩＯユニットが適用されたセーフティＰＬＣの構成図（第１実施形態）が図１に示されている。
【００４３】
同図に示されるように、このセーフティＰＬＣ１は、ＣＰＵユニット１０と、入力ユニット２０ａとして機能するＩＯユニット２０と、出力ユニット２０ｂとして機能するＩＯユニット２０とを含んで構成される。これらのユニット１０，２０，２０・・・は、この例にあっては、各ユニットケースの左右側面に配置されたユニット間コネクタ（図示せず）を介して電気的並びに機械的にかつ着脱自在に結合されている。なお、周知のように、ビルディングブロック型のＰＬＣを実現するための他の方法としては、バックプレーンなどと称される電源ライン並びにデータバスラインが敷設された支持基板上に適当な間隔で基板コネクタを取り付け、これらの基板コネクタに各ＩＯユニットを着脱自在に装着するようにしてもよい。
【００４４】
ＣＰＵユニット１０内には、内部回路用のユニット内配電線Ｌ０とＩＯ回路用のユニット内配電線Ｌ２とが設けられている。内部回路用のユニット内配電線Ｌ０の一端（図中左端）は、内部回路用電源３からの給電端とされる。一方、ユニット内配電線Ｌ０の他端（図中右端）は、隣接するＩＯユニット１への給電端とされる。内部回路１０１は、ユニット内配電線Ｌ０から給電される。内部回路１０１は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成され、ＣＰＵユニット１０として必要な各種の機能を実現する。このＣＰＵユニット１０の機能は、後に図５（ａ）のフローチャートを参照して説明する。
【００４５】
ＩＯ回路用のユニット内配電線Ｌ２の一端（図中下端）は、ＩＯ電源２からの給電端とされる。ユニット内配電線Ｌ２の他端（図中上端）は、隣接するＩＯユニット２０の配電幹線Ｌ３に対する給電端とされる。また、このユニット内配電線Ｌ２には、電圧監視回路１０３とＩＯ電源ライン遮断回路１０２とが設けられている。電圧監視回路１０３は、ＩＯ電源２の電圧を監視し、それが規定の電圧範囲を外れると、所定の遮断信号を出力して、ＩＯ電源ライン遮断回路を遮断状態とする。また、このＩＯ電源ライン遮断回路１０２は、内部回路１０１からの制御によっても、遮断状態と投入状態とを行うように仕組まれている。
【００４６】
各ＩＯユニット２０，２０・・・の内部には、内部回路用のユニット内配電線Ｌ１と、ＩＯ回路用のユニット内配電幹線Ｌ３と、この配電幹線Ｌ３から分岐した配電支線Ｌ４とが設けられている。
【００４７】
内部回路２０５は、内部回路用の配電線Ｌ１から給電されて動作する。内部回路２０５は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成され、セーフティＩＯユニットとして必要な各種の機能を実現する。この機能の詳細については、後に図５（ｂ）のフローチャートを参照して詳述する。
【００４８】
配電幹線Ｌ３の一端（図中左端）は、ＣＰＵユニット１０側からのＩＯ用電源の受電端とされる。配電幹線Ｌ３の他端（図中右端）は、隣接するＩＯユニットに対するＩＯ電源の給電端とされる。
【００４９】
ＩＯユニット２０が入力ユニット２０ａとして構成されている場合、各入力チャネルの入力回路２０２ａに対する電源は、配電支線Ｌ４を経由して供給される。各入力チャネルＩＮ０〜ＩＮｎには電源供給回路２０２ｂが設けられており、この電源供給回路２０２ｂは内部回路２０５の制御でオンオフ動作する。
【００５０】
配電支線Ｌ４には、入力回路に対する給電を遮断するためのＩＯ電源ライン遮断回路２０１が設けられる。このＩＯ電源ライン遮断回路２０１は、内部回路２０５からの制御で遮断動作と投入動作とを行う。従って、このＩＯ電源ライン遮断回路２０１を遮断動作させることによって、当該入力ユニット２０ａに含まれるすべての入力回路２０２ａに対する給電を遮断することができる。一方、このようにＩＯ電源ライン遮断回路２０１を遮断状態としていても、配電幹線Ｌ３自体は相隣接する左右のユニット間を導通させるため、隣接するＩＯユニットの電源が断たれることはない。
【００５１】
なお、各入力チャネルＩＮ０〜ＩＮｎの入力回路２０２ａに対する給電は、内部回路２０５からの制御で該当するチャネルの電源供給回路２０２ｂをオフすることによって選択的に遮断することができる。
【００５２】
同様にして、出力ユニット２０ｂ内においても、配電幹線Ｌ３と配電支線Ｌ４とが設けられる。すなわち、配電幹線Ｌ３の一端（図中左端）は隣接するＩＯユニット２０ａからの受電端とされる。また、配電幹線Ｌ３の他端（図中右端）は図示しない隣接ＩＯユニットに対する給電端とされる。配電支線Ｌ４にはＩＯ電源ライン遮断回路２０１が設けられ、このＩＯ電源ライン遮断回路２０１は内部回路２０５からの制御で遮断動作と投入動作とを行う。各出力チャネルＯＵＴ０〜ＯＵＴｎの出力回路２０２ｃは配電支線Ｌ４から給電される。従って、ＩＯ電源ライン遮断回路２０１を遮断動作させると、すべての出力チャネルにおける出力回路２０２ｃに対する給電を一括して遮断することができる。同様に、ＩＯ電源ライン遮断回路２０１を投入状態としたまま、出力回路２０２ｃを選択的にオンオフ動作させれば、任意の出力チャネルＯＵＴ０〜ＯＵＴｎの動作を停止させることができる。
【００５３】
ＣＰＵユニット１０内のユニット内配電線Ｌ０と、連接された各ＩＯユニット２０内のユニット内配電線Ｌ１，Ｌ１・・・とは、図示しないユニット間コネクタを介して連接される。同様にして、ＣＰＵユニット１０内のユニット内配電線Ｌ２と、ＣＰＵユニット１０に連接される各ＩＯユニット２０，２０・・・内の配電幹線Ｌ３，Ｌ３・・・とは、図示しないユニット間コネクタを介して接続される。これらのユニット間コネクタは、ＣＰＵユニットの右側面並びに各ＩＯユニットの左右両側面に設けられている。従って、ＣＰＵユニット１０に対して、必要個数のＩＯユニット２０，２０・・・をユニット間コネクタを介して連接すれば、それらユニット間を共通に接続する内部回路用の配電線（Ｌ０，Ｌ１，Ｌ１・・・）及びＩＯ回路用の配電幹線（Ｌ２，Ｌ３，Ｌ３・・・）が出現する。これにより、ＣＰＵ１０から連接された各ＩＯユニット２０に対して並列に常時給電が可能となると共に、各ユニット内のＩＯ電源ライン遮断回路２０１を選択的に作動させることによって、任意のＩＯユニットに対するＩＯ電源の供給を遮断することができる。なお、内部回路用電源の給電系統とＩＯ回路用の給電系統とが完全に別系統であることは図から明らかである。
【００５４】
本発明のセーフティＩＯユニットの詳細構成図（第１実施形態）が図２に示されている。尚、図において、図１のセーフティＰＬＣの構成図と同一構成部分については同符号を付している。
【００５５】
図から明らかなように、ＩＯユニット２０内には、内部回路用のユニット内配電線Ｌ１と、ユニット間バスＢ１と、ユニット内配電幹線Ｌ３と、ユニット内配電支線Ｌ４とが設けられている。
【００５６】
内部電源回路２０３は、内部回路用電源電圧（例えば、＋２４Ｖ）を内部電源電圧Ｖｃｃ（例えば、＋５Ｖ）に変換すると共に、安定化させる。こうして得られた内部電源Ｖｃｃは、ＩＯユニット２０内の各回路要素へと給電される他、内部電源電圧監視回路２０４において監視される。
【００５７】
内部電源電圧監視回路２０４は、内部電源Ｖｃｃの電圧が規定範囲を外れると遮断信号Ｓ７を出力する。この遮断信号Ｓ７を受けて、配電支線Ｌ４に介在されたＩＯ電源ライン遮断回路２０１が遮断動作を行う。また、内部電源電圧監視回路２０４は、内部回路２０５から出力される電源診断信号Ｓ１を受けて電源診断動作を行う。このとき状態監視信号Ｓ２が内部回路２０５へと戻される。内部電源電圧監視回路２０４は、電源診断信号Ｓ１を受けると、監視のための基準電圧を適宜にシフトすることにより、ＩＯ電源ライン遮断回路２０１に対して強制的に遮断信号Ｓ７を送出するように仕組まれている。
【００５８】
ＩＯ電源モニタ回路２０９は、ＩＯ電源ライン遮断回路の遮断素子の２次側の電圧をモニタし、これをモニタ信号Ｓ３として内部回路２０５へと伝える。また、ＩＯ電源ライン遮断回路２０１は、内部回路２０５から出力される遮断信号Ｓ４を受けて遮断動作及び投入動作を行う。内部回路２０５は、当業者にはよく知られているように、対をなす２つのマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）２０５ａ、２０５ｂを含んでいる。それらのマイクロプロセッサの動作は、ウォッチドッグ回路（ＷＤＴ回路）２１０で監視されている。マイクロプロセッサに異常が生じてＷＤＴ回路２１０に対するクリア信号が途切れると、ＷＤＴ回路２１０を構成するタイマがタイムアップして、このタイムアウト信号Ｓ６によりリセット回路２１１が駆動され、ＭＰＵ２０５ａ、２０５ｂがリセットされる。
【００５９】
内部回路２０５はＩＯユニットとして必要な各種の機能を実現する。この機能の中には、ＣＰＵユニット１０とＩＯユニット２０との間におけるデータ通信も含まれる。このデータ通信のためには、内部回路２０５は通信物理層２０６を介してユニット間バスＢ１に接続される。その他、メモリ２０７は内部回路２０５を構成するマイクロプロセッサ２０５ａ、２０５ｂの各種動作のために使用され、表示部２０８は例えばＬＥＤ等で構成されて、ＩＯユニット２０の各種異常状態を表示する。
【００６０】
ＩＯ電源ライン遮断回路２０１の具体的な構成例が図９に示されている。同図に示されるように、この遮断回路は、配電支線Ｌ４に介在されたスイッチング用の出力素子３１と、この出力素子３１を駆動するための一対の駆動素子３５ａ、３５ｂとを有している。駆動素子３５ａは、先に説明したように、内部電源電圧監視回路３２（２０４）から出力される遮断信号Ｓ７を受けて作動し、出力素子３１を駆動して、これを遮断状態と投入状態とに制御する。一方、駆動素子３５ｂは、先に説明したように、内部回路を構成するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）３３（２０５ａ）から出力される遮断信号Ｓ４を受けて動作し、出力素子３１を駆動して、これを遮断動作と投入動作とに制御する。ＭＰＵ３３（２０５ａ）は、ＩＯ電源モニタ回路３４（２０９）を介してＩＯ電源電圧を監視できるようになっている。尚、入力回路および出力回路に対する電源の供給は、出力素子３１を介して行われる。
【００６１】
図９に示される遮断回路を前提として、ＭＰＵ３３（２０５ａ）から遮断信号Ｓ４が出力される例としては、（１）ＩＯユニットを制御する装置（ＣＰＵユニットまたは通信ユニットなど）からの遮断指令を受信したとき、（２）ＩＯユニットを制御する装置（ＣＰＵユニットまたは通信ユニットなど）の異常を検出した場合、（３）ＩＯユニットの動作異常を検出（ＭＰＵが実行する自己診断の異常、ＭＰＵの暴走時、ＩＯ電源回路遮断回路の動作不良）の場合、などを挙げることができる。
【００６２】
次に、本発明のＩＯユニットが適用されたセーフティＰＬＣの構成図（第２実施形態）が図３に示されている。尚、図３において、図１と同一構成部分については同符号を付して説明は省略する。
【００６３】
この第２実施形態の特徴は、ＩＯ回路用ユニット内配電線への給電を、隣接ユニットを経由することなく直接に行うようにした点にある。
【００６４】
すなわち、各ＩＯユニット２０内にはＩＯ回路用の配電線Ｌ５が設けられると共に、このＩＯ回路用の配電線Ｌ５の一端（図では下端）はＩＯ回路用電源２からの給電端とされる。この給電端は、例えば、ＩＯユニット２０の端子台部等に設けることが出来る。
【００６５】
各ＩＯユニット内のＩＯ回路用の配電線Ｌ５には、電圧監視回路２１２とＩＯ電源ライン遮断回路２０１とが介在されている。
【００６６】
入力ユニット２０ａにおいては、ＩＯ電源ライン遮断回路２０１から各入力チャネルの電源供給回路２０２ｂに対する給電が行われる。出力ユニット２０ｂにおいては、ＩＯ電源ライン遮断回路２０１から各チャネルの出力回路２０２ｃに対する給電が行われる。
【００６７】
電圧監視回路２１２は、ＩＯ電源２から給電される電圧を監視すると共に、これが規定範囲を外れると、ＩＯ電源ライン遮断回路２０１に対して遮断信号Ｓ８を出力する。これにより、ＩＯ電源ライン遮断回路は遮断動作を行う。この例にあっても、図から明らかなように、内部回路用の電源系統とＩＯ回路用の電源系統とは完全に絶縁分離され別系統とされている。そのため、入力回路２０２ａ側の地絡等によってＩＯ電源ライン遮断回路２０１が遮断動作を行ったとしても、内部回路２０５の動作についてはなんら支障なく継続させることができるから、予め内部回路２０５側において適切な異常時処理を組み込んでおけば、各チャネルの電源供給回路２０２ｂを適切に作動させることによって、必要なチャネルの動作だけを停止させることが出来る。一方、ＩＯ電源それ自体が異常電圧を示すときには、ＩＯ電源ライン遮断回路２０１は自動的に内部回路の助けを借りずに遮断動作を行う。そのため、入力回路側あるいはＩＯ電源側のいずれの異常に対応しても、適切に故障時の対応が可能となる。
【００６８】
一方、出力ユニット２０ｂの側においても、ＩＯ電源の側に異常が生ずれば、電圧監視回路２１２の作用によってＩＯ電源ライン遮断回路２０１に自動的に遮断動作を行わせることが出来る一方、ＩＯ電源は正常なものの、出力回路側が何らかの異常を生じたときには、内部回路２０５はなおも正常に動作するため、内部回路側の制御で必要なチャネルの出力回路２０２ｃだけをＯＦＦさせる。これにより、出力回路全体を停止させることなく、必要なチャネルの出力回路のみを確実に停止することができる。
【００６９】
さらに、この実施形態においては、各ＩＯユニット２０内のＩＯ電源はチャネル間で完全に独立しているため、チャネル毎に電源仕様（電圧、電流容量等）を変更して、各チャネルの入出力に対応した適切な電源仕様を実現することもできる。
【００７０】
次に、本発明のセーフティＩＯユニットの詳細構成図（第２実施形態）が図４に示されている。尚、図４において図２の例と同一構成部分については同符号を付して説明は省略する。
【００７１】
同図に示されるように、ＩＯ回路用のユニット内配電線Ｌ５には、ＩＯ電源電圧監視回路２１２と、ＩＯ電源ライン遮断回路２０１とが介在される。そして、ＩＯ電源電圧監視回路２１２がＩＯ電源電圧が規定範囲を外れたことを検出すると、遮断信号Ｓ８が出力されて、ＩＯ電源ライン遮断回路２０１が遮断動作を行う。すると、ＩＯ回路２０２の全体に対する通電が絶たれる。
【００７２】
ＩＯ電源ライン遮断回路２０１の出力は、ＩＯ電源モニタ回路２０９を介して内部回路２０５を構成するマイクロプロセッサ２０５ａで監視することができる。
【００７３】
ＩＯ電源ライン遮断回路２０１は、第１実施形態と同様にして、内部電源電圧監視回路２０４から出力される遮断信号Ｓ７および内部回路２０５から出力される遮断信号Ｓ４によっても遮断動作と投入動作とを行う。
【００７４】
このような遮断回路の構成例（その２）が図１０に示されている。図から明らかなように、この遮断回路は、ＩＯ電源用のユニット内配電線Ｌ５に介在されるスイッチング用の出力素子３１と、この出力素子３１を駆動するための３個の駆動素子３５ａ、３５ｂ、３５ｃを有している。
【００７５】
駆動素子３５ａは、内部電源電圧監視回路３２（２０４）から出力される遮断信号Ｓ７を受けて動作し、出力素子３１を遮断動作と投入動作とに制御する。駆動素子３５ｂは、マイクロプロセッサ３３（２０５ａ）から出力される遮断信号Ｓ４を受けて動作し、出力素子３１を遮断状態と駆動状態とに制御する。駆動素子３５ｃは、ＩＯ電源電圧監視回路３６（２１２）から出力される遮断信号Ｓ８を受けて動作し、出力素子３１を遮断状態と投入状態とに制御する。このように、出力素子３１は、３系統の遮断信号のいずれかを受けて遮断状態と投入状態とに制御される。
【００７６】
図１０の遮断回路を前提として、ＭＰＵ３３（２０５ａ）から遮断信号が出力される場合としては、（１）ＩＯユニットを制御する装置（ＣＰＵユニットまたは通信ユニットなど）からの遮断指令を受信した場合、（２）ＩＯユニットを制御する装置（ＣＰＵユニットまたは通信ユニットなど）の異常を検出した場合、（３）ＩＯユニットの動作異常を検出（ＭＰＵが実行する自己診断の異常、ＭＰＵの暴走時、ＩＯ電源回路遮断回路の動作不良）の場合、などを挙げることができる。
【００７７】
次に、第１実施形態及び第２実施形態で説明したＰＬＣ全体のゼネラルフローチャートが図５に示されている。このフローチャートは、同図（ａ）に示されるＣＰＵユニットの処理と、同図（ｂ）に示されるＩＯユニットの処理とから構成される。
【００７８】
まず、初期処理（ステップ５１１，５２１）では、ＩＯポートの初期化及びＲＯＭ／ＲＡＭの診断を行う。続くシステム処理（ステップ５１２，５２２）では、ＭＰＵ間の同期化処理及びＭＰＵ及び外部メモリの自己診断を行う。ここで検出した故障は、ユニットの内部回路異常として扱われる。続く周辺処理（ステップ５１３）では、ＵＳＢ通信並びに同一ネットワークに接続している機器との通信処理を行う。続くＩＯ処理（ステップ５１４，５２３）では、ＣＰＵユニットとＩＯユニットとの間で入出力データ、コンフィギュレーションデータ、制御データのデータ交換を行う。ＩＯユニットの側では、データ交換時にＣＲＣチェックを行い異常があった場合、若しくはＣＰＵユニットからデータが送信されない場合は、ＣＰＵユニットの異常と判断する。続く演算処理（ステップ５１５）では、ユーザが設定したプログラムを実行する。一方、出力処理（ステップ５２４）では、ＣＰＵユニットから受信したデータをローカルに出力する。このとき、出力回路に故障がないか診断を行う。続く入力処理（ステップ５２５）では、ローカルの入力データを確定する。このとき、入力回路に故障がないか診断を行う。
【００７９】
ここで、異常種別毎の安全状態の実現方法について記述する。異常種別としては、『ＣＰＵユニット異常』、『ＩＯユニット（入力ユニット）の外部入力配線異常（外部配線の地絡など）』、『ＩＯユニット（入力ユニット）の内部回路異常』、『ＩＯユニット（出力ユニット）の外部出力配線異常（外部配線の地絡など）』、『ＩＯユニット（出力ユニット）の内部回路異常』、『ＩＯユニットの内部電源異常』、及び『ＩＯ電源異常』を挙げることができる。
（１）ＣＰＵユニット異常の場合
ａ．ＩＯユニット（入力ユニット）は、ユニット間バス信号によりＣＰＵユニット異常を検出して、入力データをＯＦＦ状態とするとともに、ＩＯ電源ライン遮断回路により信号を通知して、ＩＯ電源ラインをＯＦＦ状態とする。
ｂ．ＩＯユニット（出力ユニット）は、ユニット間バス信号により、ＣＰＵユニット異常を検出して、出力データをＯＦＦ状態とするとともに、ＩＯ電源ライン遮断回路により信号を通知して、ＩＯ電源ラインをＯＦＦ状態とする。
（２）ＩＯユニット（入力ユニット）の外部入力配線異常（外部配線の地絡など）の場合
ａ．ＩＯユニット（入力ユニット）は、異常発生した入力データのみをＯＦＦ状態とする。ＩＯ電源ラインはＯＦＦ状態としない。
ｂ．ＩＯユニット（出力ユニット）は、動作を継続する。
（３）ＩＯユニット（入力ユニット）の内部回路異常の場合
ａ．ＩＯユニット（入力ユニット）は、ＩＯ電源ライン遮断回路に信号を通知して、ＩＯ電源ラインをＯＦＦ状態とする。
ｂ．ＩＯユニット（出力ユニット）は、動作を継続する。
（４）ＩＯユニット（出力ユニット）の外部出力配線異常（外部配線の地絡など）の場合
ａ．ＩＯユニット（入力ユニット）は、動作を継続する。
ｂ．ＩＯユニット（出力ユニット）は、異常発生した出力データのみをＯＦＦ状態とする。ＩＯ電源ラインは、ＯＦＦ状態としない。
（５）ＩＯユニット（出力ユニット）の内部回路異常の場合
ａ．ＩＯユニット（入力ユニット）は、動作を継続する。
ｂ．ＩＯユニット（出力ユニット）は、ＩＯ電源ライン遮断回路に信号を通知して、ＩＯ電源ラインをＯＦＦ状態とする。
（６）ＩＯユニットの内部電源異常の場合
ＩＯユニットは、自身の内部電源電圧の監視範囲外であることをコンパレータなどのハード回路により検出し、ＩＯ電源ラインをＯＦＦ状態とする。
（７）ＩＯ電源異常の場合
ａ．図１及び図２に示される第１実施形態の場合には、ＣＰＵユニット（または電源ユニット）により、ＩＯ電源電圧が監視範囲外であることをコンパレータなどのハード回路により検出し、ＩＯ電源ラインを遮断する。この場合、ＣＰＵユニット（または電源ユニット）に接続しているすべてのＩＯユニットにＩＯ電源が供給されないことになる。
ｂ．図３及び図４に示される第２実施形態の場合には、各ＩＯユニットにＩＯ電源を供給しているため、異常を検出したＩＯユニットのＩＯ電源のみが供給されないことになる。
【００８０】
次に、図６及び図７を参照して、内部電源診断処理及びＩＯ電源ライン遮断診断処理の詳細について説明する。ＩＯユニット２０は、ＩＯ電源２がＯＮになったことをＩＯ電源モニタ回路２０９により検知して、ＩＯ電源ライン遮断回路２０１と内部電源電圧監視回路２０４が正しく動作するかを確認する。
【００８１】
すなわち、図６において内部電源診断が開始されると、先ずステップ６０１においては、ＩＯ電源２がＯＮ状態であるかＯＦＦ状態であるかの判定を行う。ここで、ＯＦＦ状態であれば（ステップ６０１ＮＯ）、直ちに処理は終了するのに対し、ＯＮ状態であれば（ステップ６０１ＹＥＳ）、ステップ６０２へと進む。
【００８２】
ステップ６０２では、電源診断信号Ｓ１によりＩＯ電源ラインをＯＦＦ状態とした後、ステップ６０３へ進んで、ＩＯ電源２のＯＦＦ状態が検知されたか否かの判定を行う。ここで、ＯＦＦ状態が検知されない場合には（ステップ６０３ＮＯ）、ステップ６０８へ進んで、後述する異常処理を実行する。これに対して、ＯＦＦ状態が検知された場合には（ステップ６０３ＹＥＳ）、ステップ６０４へと進む。
【００８３】
ステップ６０４においては、電源診断信号Ｓ１によりＩＯ電源ラインをＯＮ状態とした後、ステップ６０５へと進んで、ＩＯ電源のＯＮ状態が検知されるか否かの判定を行う。ここで、ＯＮ状態が検知されなければ（ステップ６０５ＮＯ）、ステップ６０８へ進んで、所定の異常処理を行う。これに対して、ＯＮ状態が検知された場合には（ステップ６０５ＹＥＳ）、ステップ６０６へ進んで診断完了フラグをＯＮ状態にし、更にステップ６０７へ進んで、ＣＰＵへ診断完了を通知する。
【００８４】
このように、内部電源診断処理にあっては、電源診断信号Ｓ１を内部電源電圧監視回路２０４へと送ることで、ＩＯ電源ラインをＯＮ状態とＯＦＦ状態に設定し、それが実際に検知されるか否かに基づいて、内部電源の診断を行う。
【００８５】
次に、図７を参照して、ＩＯ電源ライン遮断診断処理について説明する。同図において処理が開始されると、先ずステップ７０１においては、ＩＯ電源２がＯＮ状態であるかＯＦＦ状態であるかの判定を行う。ここで、ＯＦＦ状態と判定されれば（ステップ７０１ＮＯ）、ステップ７１０へ進んで、診断完了フラグをＯＦＦ状態に設定し、更にＣＰＵユニット診断完了フラグをＯＦＦ状態に設定する。これに対して、ＩＯ電源２がＯＮ状態と判定されると（ステップ７０１ＹＥＳ）、ステップ７０２へと進んで、更に診断完了フラグがＯＦＦ状態であるかの判定を行う。
【００８６】
ここで、診断完了フラグがＯＦＦ状態でないと判定されると（ステップ７０２ＮＯ）、直ちに処理は終了するのに対し、診断完了フラグがＯＦＦ状態と判定されれば（ステップ７０２ＹＥＳ）、ステップ７０３へ進んで、ＣＰＵユニット診断完了フラグがＯＮ状態であるか否かの判定を行う。ここで、ＣＰＵユニット診断完了フラグがＯＮ状態でないと判定されると（ステップ７０３ＮＯ）、直ちに処理は終了するのに対し、ＣＰＵユニット診断完了フラグがＯＮ状態と判定されれば（ステップ７０３ＹＥＳ）、ステップ７０４へと進む。
【００８７】
ステップ７０４においては、ＩＯ電源遮断信号Ｓ４によりＩＯ電源ラインをＯＦＦ状態に設定した後、ステップ７０５へと進んで、ＩＯ電源がＯＦＦ状態状態であるか否かの判定を行う。ここで、ＩＯ電源がＯＦＦ状態でなければ（ステップ７０５ＮＯ）、ステップ７１１へと進んで異常処理を行う。これに対して、ＩＯ電源がＯＦＦ状態であれば（ステップ７０５ＹＥＳ）、ステップ７０６へ進む。
【００８８】
ステップ７０６においては、ＩＯ電源遮断信号Ｓ４によりＩＯ電源ラインをＯＮ状態とした後、ステップ７０７へと進む。
【００８９】
ステップ７０７においては、ＩＯ電源がＯＮ状態であるか否かの判定を行う。ここで、ＩＯ電源がＯＮ状態でないと判定されると（ステップ７０７ＮＯ）、ステップ７１１へと進んで異常処理を行う。これに対して、ＩＯ電源がＯＮ状態であれば（ステップ７０７ＹＥＳ）、診断完了フラグをＯＮ状態に設定した後、ステップ７０９へと進んで、ＣＰＵへ診断完了を通知する。
【００９０】
このように、ＩＯ電源ライン遮断診断処理においては、ＩＯ電源ライン遮断回路２０１に対して遮断信号Ｓ４を与えて、これを遮断状態と投入状態に設定した状態で、ＩＯ電源モニタ２０９を介して遮断回路２０１の２次側の電圧を検知し、これが正常にオンオフされるかを確認することによって、ＩＯ電源ライン遮断回路２０１の異常、すなわち焼き付き状態或いは断線状態などの異常を判定するわけである。
【００９１】
なお、異常処理については、図８に詳細に示されている。すなわち、異常処理が開始されると、遮断信号をＯＦＦ状態とし、安全出力をＯＦＦ状態とし、ＬＥＤに異常表示を行い、メモリに異常情報を登録する（ステップ８０１）。
【００９２】
最後に、出力がＯＮ状態のときに、ＩＯ電源２をＯＦＦ状態とした場合でも、出力異常と誤認識をしないようなファームウェア上の工夫を、図１１を参照して説明する。
【００９３】
同図（ａ）に示されるように、ユニットは出力ＯＮ／ＯＦＦ信号に応じた出力状態を監視して、意図した通りの出力であるかどうかを監視する。
【００９４】
同図（ｂ）に示されるように、出力信号ＯＮ状態のときに、出力の外部配線で地絡が発生した場合は、出力状態がＯＦＦになるため、故障が発生したことを検知することができる。
【００９５】
同図（ｃ）に示されるように、出力信号がＯＮ状態のときに、ＩＯ電源がＯＦＦ状態となった場合、同図（ｂ）に示されるように、出力信号がＯＮ状態のときに、出力状態がＯＦＦとなるようなタイミングが発生する。
【００９６】
同図（ｄ）及び（ｅ）に示されるように、同図（ｃ）の状態を出力異常と誤判定しないように、ＩＯ電源の状態を監視してＩＯ電源がＯＦＦのときは出力異常としないようにする。また、規定した時間経過後にＩＯ電源を確認してＯＦＦ状態状態であれば出力異常としないようにする。
【００９７】
このようなアルゴリズムをファームウェアに組み込むことによって、出力ＯＮ時にＩＯ電源をＯＦＦした場合でも、出力異常とご認識をしなくなるのである。
【００９８】
以上説明した実施の形態によれば、軽微な故障（ＩＯ配線の地絡など）や致命的な故障（内部回路の異常）といった故障の原因により、故障した出力のみをＯＦＦするか、ＩＯユニット全体の出力をＯＦＦするかといった動作の選択を行うことが可能となる。また、以上の実施形態によれば、異常が発生したＩＯユニットのみＩＯ電源の供給を遮断して、異常が発生していないＩＯユニットは動作を継続させることができる。更に、以上の実施形態によれば、ＩＯ電源ライン遮断信号の動作確認を各ＩＯユニット内で行えるため、ＩＯ電源のＯＮ／ＯＦＦに依存しないでＣＰＵユニットの動作を行うことができる。
【００９９】
その結果、以上の実施形態によれば、故障が発生した場合でも、故障箇所の特定が容易になりダウンタイムが短くなる。また、以上の実施形態によれば、故障が発生していないブロックは正常動作を継続できるようになる。更に、以上の実施形態によれば、現場でのデバッグ時に出力を動作させないで入力のみの配線確認を行うことができるため、デバッグを安全に行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明によれば、この種のセーフティＩＯユニットにおいて、入出力回路に対する給電と、入出力回路を制御するための内部回路への給電とを別系統で行うようにしたため、ＩＯ回路側の異常が生じたとしても、内部回路の動作は正常に継続させることができ、これによりＩＯ回路側の様々な異常に対して適切な対応を取ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明のＩＯユニットが適用されたセーフティＰＬＣの構成図（第１実施形態）である。
【図２】本発明のセーフティＩＯユニットの詳細構成図（第１実施形態）である。
【図３】本発明のＩＯユニットが適用されたセーフティＰＬＣの構成図（第２実施形態）である。
【図４】本発明のセーフティＩＯユニットの詳細構成図（第２実施形態）である。
【図５】ＰＬＣ全体のゼネラルフローチャートである。
【図６】内部電源診断処理の詳細フローチャートである。
【図７】ＩＯ電源ライン遮断診断処理の詳細フローチャートである。
【図８】異常処理の詳細フローチャートである。
【図９】遮断回路の構成図（その１）である。
【図１０】遮断回路の構成図（その２）である。
【図１１】判定アルゴリズムを示すタイムチャートである。
【図１２】従来のセーフティＩＯユニットの構成図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１  セーフティＰＬＣ
２  ＩＯ電源
３  内部回路用電源
２ａ，２ｂ  ＩＯ電源
１０  ＣＰＵユニット
２０  ＩＯユニット
２０ａ  入力ユニット
２０ｂ  出力ユニット
Ｌ０，Ｌ１  内部回路用のユニット内配電線
Ｌ２  ＩＯ回路用のユニット内配電線
Ｌ３  ＩＯ回路用のユニット内配電幹線
Ｌ４  ＩＯ回路用のユニット内配電支線
Ｂ０，Ｂ１  ユニット間バス
２０１  ＩＯ電源ライン遮断回路
２０２  ＩＯ回路
２０２ａ  入力回路
２０２ｂ  電源供給回路
２０２ｃ  出力回路
２０３  内部電源回路
２０４  内部電源電圧監視回路
２０５  内部回路
２０５ａ，２０５ｂ  マイクロプロセッサ
２０６  通信物理層
２０７  メモリ
２０８  表示部
２０９  ＩＯ電源モニタ回路
２１０  ウォッチドッグ回路
２１１  リセット回路
２１２  電圧監視回路
ＳＷ  外部入力機器
ＬＤ  外部出力機器
Ｓ１  電源診断信号
Ｓ２  状態監視信号
Ｓ３  モニタ信号
Ｓ４  遮断信号
Ｓ５  クリア信号
Ｓ６  タイムアウト信号
Ｓ７  遮断信号
Ｓ８  遮断信号
３１  出力素子
３２  内部電源電圧監視回路
３３  マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）
３４  ＩＯ電源モニタ回路
３５ａ，３５ｂ  駆動素子
３５ｃ  駆動素子
３６  ＩＯ電源電圧監視回路
【図１】
0004835842.tif 000002
【図２】
0004835842.tif 000003
【図３】
0004835842.tif 000004
【図４】
0004835842.tif 000005
【図５】
0004835842.tif 000006
【図６】
0004835842.tif 000007
【図７】
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【図８】
0004835842.tif 000009
【図９】
0004835842.tif 000010
【図１０】
0004835842.tif 000011
【図１１】
0004835842.tif 000012
【図１２】
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