JP7636660B2 - 補助装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＰＬＣに連結される補助装置に関する。

電源ユニット及びＣＰＵユニット等の独立した機器を互いに連結することによって構成されるＰＬＣ（Programmable Logic Controller）が、従来技術として知られている。特許文献１では、ＰＬＣシステムを構成する各ユニットにおける電源供給状態を判断することができるＰＬＣシステムが開示されている。

特許第５８１９０２３号公報

ＰＬＣを構成する電源ユニットは、寿命が比較的短い電解コンデンサ等の部品を使用しており、他のユニットよりも早期に交換が必要となることが多い。しかしながら、上述のような従来技術においては、連続して稼働させることが望ましい場合であっても、ＰＬＣを含むシステムを停止しなければ電源ユニットを交換することができないという問題がある。

本発明の一態様は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、ＰＬＣを含むシステムを停止させることなく電源ユニットの交換を可能とすることを目的とする。

本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。

すなわち、本発明の一側面に係る補助装置は、複数のユニットが連結されてプログラマブルロジックコントローラが構成される、前記ユニットとしての補助装置であって、当該補助装置が別のユニットに連結されたときに、前記別のユニットである第１のユニットとの間での電力伝送をする第１接続部と、前記第１接続部に電気的に接続され、当該補助装置が更に別の第２のユニットに連結されたときに、前記更に別のユニットである第２のユニットとの間での電力伝送をする第２接続部と、外部から電力を受け入れるための第３接続部であって、前記第１接続部及び前記第２接続部に向けて、受け入れた電力を供給し得る第３接続部とを備える。上記構成では、第１接続部及び第２接続部によって、第１のユニットと第２のユニットとの間における電力の伝送を実現し、更に第３接続部を介して外部から受け入れた電力を第１のユニット及び第２のユニットの少なくとも何れかに供給することができる。これにより、ＰＬＣを含むシステムを停止させることなく電源ユニットの交換が可能となる。

上記一側面に係る補助装置において、前記第３接続部から受け入れる電力の品質を監視する電源監視部を更に備えていてもよい。当該構成によれば、例えば第３接続部に供給される電力の品質がＰＬＣを動作させるための基準を満たしていない場合にその旨を管理者に通知することが可能となる。

上記一側面に係る補助装置において、前記第１のユニットは、電源ユニットであり、前記第２のユニットは、ＣＰＵユニットであってもよい。当該構成によれば、電源ユニットとＣＰＵユニットとの間における電力の伝送を実現した上で、更に第３接続部を介して外部から受け入れた電力をＣＰＵユニットに供給することができる。

上記一側面に係る補助装置において、前記第１のユニットは、ＣＰＵユニットであり、
前記第２のユニットは、Ｉ／Ｏコントロールユニットであってもよい。当該構成によれば、ＣＰＵユニットとＩ／Ｏコントロールユニットとの間における電力の伝送を実現した上で、更に第３接続部を介して外部から受け入れた電力をＣＰＵユニット及びＩ／Ｏコントロールユニットに供給することができる。

上記一側面に係る補助装置において、前記第１のユニットは、第１の構成ユニットであり、前記第２のユニットは、第２の構成ユニットであってもよい。当該構成によれば、第１の構成ユニットと第２の構成ユニットとの間における電力の伝送を実現した上で、更に第３接続部を介して外部から受け入れた電力を第１の構成ユニット及び第２の構成ユニットの少なくとも何れかに供給することができる。

上記一側面に係る補助装置において、当該補助装置が前記第１のユニット及び前記第２のユニットに連結されたときに、前記第１のユニットとの間での信号授受をする第４接続部と、前記第２のユニットとの間での信号授受をする第５接続部と、を更に備え、前記第１のユニットと前記第２のユニットとの間における信号の伝送を仲介してもよい。当該構成によれば、例えばＣＰＵユニットを起点としてＰＬＣ全体における信号の伝送が可能となる。

本発明の一態様によれば、ＰＬＣを含むシステムを停止させることなく電源ユニットの交換が可能となる。

実施形態１に係る補助装置の適用場面の一例を模式的に例示する。 実施形態１に係る補助装置のハードウェア構成の一例を模式的に例示する。 管理者が電源ユニットを交換する場合の手順を例示するフローチャートである。 実施形態２に係る補助装置のハードウェア構成の一例を模式的に例示する。 変形例に係る補助装置の適用場面の一例を模式的に例示する。 変形例に係る補助装置の適用場面の一例を模式的に例示する。 変形例に係る補助装置の適用場面の一例を模式的に例示する。

以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。

〔実施形態１〕
§１ 適用例
まず、図１及び図２を用いて、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１は、本実施形態に係る補助装置１０の適用場面の一例を模式的に例示する。また、図１は、補助装置１０を連結したＰＬＣ１全体を示している。図２は、本実施形態に係る補助装置１０のハードウェア構成の一例を模式的に例示する。

図１に示すようにＰＬＣ１は、電源ユニット１２、補助装置１０、ＣＰＵユニット１４、Ｉ／Ｏコントロールユニット１６、１又は複数の構成ユニット１８、及びエンドカバー（エンドプレート）２０を備える。ここで、構成ユニット１８には、例えば基本Ｉ／Ｏユニット、高機能Ｉ／Ｏユニット及びＣＰＵ高機能ユニットが含まれる。また、隣接する上記ユニット等は、互いに連結されて電力および信号の伝送を行う。

補助装置１０は、複数のユニットが連結されてＰＬＣが構成される、前記ユニットとしての補助装置であって、電源ユニット１２を交換する場合等において、外部電源３２等の外部から受け入れた電力を、ＰＬＣ１の他のユニットに供給可能とするための装置である。一態様において、補助装置１０は、図１に示すように電源ユニット１２とＣＰＵユニット１４との間に連結される構成である。上記構成において、ＰＬＣ１が電源ユニット１２の電力で動作する場合、補助装置１０は、電源ユニット１２から供給された電力を、隣接するＣＰＵユニット１４に供給する。

図２に示すように、補助装置１０は、補助装置１０が別のユニットに連結されたときに、前記別のユニットである第１のユニットとの間での電力伝送をする第１接続部２２と、第１接続部２２に電気的に接続され、補助装置１０が更に別の第２のユニットに連結されたときに、前記更に別のユニットである第２のユニットとの間での電力伝送をする第２接続部２４と、外部から電力を受け入れるための第３接続部２６であって、第１接続部２２及び第２接続部２４に向けて、受け入れた電力を供給し得る第３接続部２６とを備える。

従来、電源ユニット及びＣＰＵユニット等の独立した機器を互いに連結することによって構成されるＰＬＣ（Programmable Logic Controller、プログラマブルロジックコントローラ）においては、電力の供給元である電源ユニットを交換する場合、ＰＬＣを含むシステムを停止させる必要があった。本実施形態に係る補助装置は、ＰＬＣが備えるユニット間に連結され、上記の場合において、ＰＬＣを含むシステムを停止させることなく電源ユニットの交換を可能とする。

§２ 構成例
次に、図２を用いて、本実施形態に係る補助装置１０のハードウェア構成の一例について詳細に説明する。

図２に示すように、補助装置１０は、ＰＬＣ１における第１のユニットと第２のユニットとの間において、各ユニットの接続部３４及び３６を介して連結される。一例として、第１のユニットが電源ユニット１２であり、第２のユニットがＣＰＵユニット１４であるものとして説明するが、これに限定されず、補助装置１０が他のユニット間において連結され、第１のユニットをＣＰＵユニット１４とし、第２のユニットをＩ／Ｏコントロールユニット１６としてもよい。ただし、以下の説明において、補助装置１０に隣接するユニットのうち、電源ユニット１２に近い側のユニットを第１のユニットとし、遠い側のユニットを第２のユニットとして説明する。

補助装置１０は、第１接続部２２、第２接続部２４、第３接続部２６、第４接続部２８及び第５接続部３０を備えている。第１接続部２２は、補助装置１０が第１のユニットに連結されたときに、第１のユニットとの間での電力伝送を行うためのコネクタである。

第２接続部２４は、補助装置１０が第２のユニットに連結されたときに、第２のユニットとの間で電力伝送を行うためのコネクタである。第１接続部２２と第２接続部２４とは、電気的に接続されている。よって、補助装置１０の両側に、第１のユニットと第２のユニットとが連結されたときに、第１のユニットと第２のユニットとの間での電力伝送が可能となる。例えば第２接続部２４は、ＣＰＵユニット１４に接続されたときに、第１接続部２２又は第３接続部２６から供給された電力を、ＣＰＵユニット１４に供給する。

第３接続部２６は、外部から供給された電力を受け付ける。また、第３接続部２６は、第１接続部２２及び第２接続部２４の少なくとも何れかに向けて、外部から受け付けた電力を供給し得る。また、例えば第３接続部２６に対しては、ＰＬＣ１を構成する電源ユニット１２とは異なる外部電源３２が電力を供給する。

補助装置１０は、ＰＬＣ１に電源ユニット１２が連結されている場合においては、第１のユニットから第１接続部２２に供給された電力を、第２接続部２４を介して第２のユニットに供給できる。一方で補助装置１０は、ＰＬＣ１に電源ユニット１２が連結されておらず、外部電源３２が接続されている場合においては、外部電源３２から第３接続部２６に供給された電力を、第２接続部２４を介して第２のユニットに供給し、且つ第１のユニットが電源ユニット１２でないときには、当該電力を、第１接続部２２を介して第１のユニットに供給できる。

換言すると、ＰＬＣ１内に電源ユニット１２が連結されている場合においては、第１接続部２２は、第１のユニットから受け入れた電力を第２接続部２４に向けて供給し、且つ第３接続部２６は、外部からの電力を、ＰＬＣ１において消費されるものとして受け入れず、ＰＬＣ１内に電源ユニット１２が連結されていない場合においては、第３接続部２６は、第１接続部２２及び第２接続部２４に向けて、外部から受け入れた電力を供給し得る。

図２の信号ライン３８とは、アドレスやその他のデータを示す信号の伝送路を示している。即ち、ＰＬＣ１を構成する各ユニット間においては、信号ライン３８を介して信号の伝送が行われる。また、第４接続部２８は、補助装置１０が第１のユニット及び第２のユニットに接続されたときに、第１のユニットとの間で信号授受をするためのコネクタである。第５接続部３０は、上記のときに、第２のユニットとの間で信号授受をするためのコネクタである。

なお、第４接続部２８は、第１接続部２２と一体化したコネクタとして実現されてもよいし、別のコネクタとして実現されてもよい。また、第５接続部３０は、第２接続部２４と一体化したコネクタとして実現されてもよいし、別のコネクタとして実現されてもよい。

また、ＣＰＵユニット１４は、接続部３６、及び隣接するＩ／Ｏコントロールユニット１６に接続される接続部３７の他に、直流電力の電圧を変更する直流変圧部４０、及びＣＰＵユニット１４全体を統括する制御回路４２を備えている。直流変圧部４０は、供給された直流電力を、制御回路の仕様に合わせて好適に変圧した上で、制御回路４２に供給する。

§３ 手順例
次に、図３を用いて、本実施形態に係る補助装置１０が連結されたＰＬＣ１を停止させることなく、管理者が電源ユニット１２を交換する場合の手順例を説明する。図３は、上記手順例を示すフローチャートである。また、図３のフローチャートに示す手順の開始時点において、補助装置１０の第１接続部２２には第１のユニットが接続され、第２接続部２４には第２のユニットが接続され、ＰＬＣ１が稼動しているものとする。なお、以下で説明する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてよい。また、以下で説明する処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換、及び追加が可能である。また、以降の実施形態においても同様である。

（ステップＳ１０１）
ステップＳ１０１では、管理者は、所定の電圧を出力する外部電源３２を、補助装置１０の第３接続部２６に接続し、外部電源３２からＰＬＣ１への電力供給が開始させる。

（ステップＳ１０２）
ステップＳ１０２では、管理者は、電源ユニット１２に対する操作によって、電源ユニット１２からＰＬＣ１への電力供給を停止させる。

（ステップＳ１０３）
ステップＳ１０３では、管理者は、ＰＬＣ１から電源ユニット１２を取り外す。

（ステップＳ１０４）
ステップＳ１０４では、管理者は、ＰＬＣ１に新たな電源ユニット１２を取り付ける。

（ステップＳ１０５）
ステップＳ１０５では、管理者は、ＰＬＣ１に対する操作によって、電源ユニット１２からＰＬＣ１への電力供給を開始させる。

（ステップＳ１０６）
ステップＳ１０６では、管理者は、外部電源３２に対する操作によって、外部電源３２からＰＬＣ１への電力供給を停止させる。

（ステップＳ１０７）
ステップＳ１０７では、管理者は、第３接続部２６から外部電源３２を取り外す。

以上、管理者が電源ユニット１２を交換する場合の手順例について説明した。本実施形態の構成によれば、ＰＬＣ１に常に電源ユニット１２又は外部電源３２の電力が供給されるため、ＰＬＣ１を含むシステムを停止させることなく電源ユニット１２の交換が可能となる。

〔実施形態２〕
本発明の第２の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、重複する説明を繰り返さない。本実施形態においては、補助装置１０が第３接続部２６から受け入れる電力の品質を監視する構成の一例について説明する。ここで、電力の品質の監視とは、対象となる電力の品質がＰＬＣ１を動作させるための一定の基準を満たしているか否かを継続的に評価することを意味する。

図４は、本実施形態に係る補助装置１０のハードウェア構成の一例を模式的に例示する。図４に示すように補助装置１０は、図２に示す補助装置１０と比較して、電源監視部４４を更に備える構成である。

電源監視部４４は、第３接続部２６から受け入れる電力の品質を監視する。電源監視部４４は、例えば外部電源３２から供給される電力の電圧を継続的に評価することによって電力の品質を監視する。

また、電源監視部４４は、第３接続部２６から受け入れる電力の品質が基準を満たさないと判定した場合、例えばその旨を示す情報を、信号ライン３８を介してＣＰＵユニット１４に送信してＣＰＵユニット１４が所定の処理を行う構成であってもよい。

次に、電源監視部４４の動作例について説明する。以下、第３接続部２６に、外部電源３２が接続された場合を例に挙げて説明する。

第１のユニットと第２のユニットとの間での電力伝送が行われている場合において、第３接続部２６に外部電源３２が接続されたとき、電源監視部４４は、第３接続部２６から受け入れる電力の品質を監視する。電源監視部４４は、上記電力の品質が一定の基準を満たしていない場合に、外部から受け入れる電力の品質が基準値外であることを示す情報を、信号ライン３８を介してＣＰＵユニット１４に送信する。続いてＣＰＵユニット１４は、上記情報を管理者に通知させるために出力する処理を行う。あるいは、補助装置１０が警告ランプ等の報知機能を備えており、外部から受け入れる電力の品質が基準値外であることを警告するものであってもよい。

上記の構成によれば、例えば実施形態１のステップＳ１０２の手順において、ＰＬＣ１における電力の供給元を電源ユニット１２から外部電源３２に切り替える前に、管理者は、第３接続部２６に供給される電力の品質がＰＬＣ１を動作させるための基準を満たしているかを把握することができる。上記電力の品質が基準値外である場合にはＰＬＣ１における電力の供給元を電源ユニット１２から外部電源３２に切り替えないことにより、安定的な電力供給に寄与する。

また、電力の品質とは、例えば、ノイズの混入の状態であってよい。ノイズを多く含む外部電源３２が第３接続部２６に接続され電力の供給がなされた場合に、ＰＬＣ１が故障する怖れがあるが、実施形態２の補助装置１０によれば、そのような事態の発生を抑止できる。

〔実施形態１及び２の変形例〕
上述したように、補助装置１０がＰＬＣ１内において連結される位置は、電源ユニット１２とＣＰＵユニット１４との間に限定されない。図５～図７は、以下の各位置に連結された補助装置１０の適用場面の一例を模式的に例示する。
・ＣＰＵユニット１４とＩ／Ｏコントロールユニット１６との間（図５）
・構成ユニット（Ｉ／Ｏユニット等）１８と他の構成ユニット１８との間（図６）
・構成ユニット１８とエンドカバー２０との間（図７）
また、例えば補助装置１０は、エンドカバー２０の代わりとして終端のＩ／Ｏユニットの接続部に第１接続部２２を接続してＰＬＣ１への電力供給が可能な構成であってもよい。

また、図５は、第１のユニットが（第１の）電源ユニットであり、第２のユニットがＣＰＵユニットであってもよいことを示している。

また、図６は、第１のユニットがＣＰＵユニットであり、第２のユニットがＩ／Ｏコントロールユニットであってもよいことを示している。

また、図７は、第１のユニットは、第１の構成ユニットであり、第２のユニットは、第２の構成ユニットであってもよいことを示している。

また、１つの補助装置１０が外部から電力を受け入れる接続部の個数は、単数であることに限定されず、複数である構成であってもよい。

また、外部電源３２は、交流電源に接続されて交流電圧から変換された直流電圧を出力する構成であってもよいし、ＵＳＢ端子等によって接続されるモバイルバッテリーとして実現される構成であってもよい。

〔ソフトウェアによる実現例〕
補助装置１０の制御ブロック（特に電源監視部４４）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、補助装置１０は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ ＰＬＣ
１０ 補助装置
１２ 電源ユニット
１４ ＣＰＵユニット
１６ Ｉ／Ｏコントロールユニット
１８ 構成ユニット
２０ エンドカバー
２２ 第１接続部
２４ 第２接続部
２６ 第３接続部
２８ 第４接続部
３０ 第５接続部
４４ 電源監視部

Claims (5)

1. 複数のユニットが連結されてプログラマブルロジックコントローラが構成される、前記ユニットとしての補助装置であって、
   当該補助装置が別のユニットに連結されたときに、前記別のユニットである第１のユニットとの間での電力伝送をする第１接続部と、
   自装置が備える前記第１接続部に電気的に接続される第２接続部であって、当該補助装置が更に別の第２のユニットに連結されたときに、前記更に別のユニットである第２のユニットとの間での電力伝送をする第２接続部と、
   外部から電力を受け入れるための第３接続部であって、前記第１接続部及び前記第２接続部に向けて、受け入れた電力を供給し得る第３接続部と
   を備える補助装置。
2. 前記第３接続部から受け入れる電力の品質を監視する電源監視部を更に備える
   請求項１に記載の補助装置。
3. 前記第１のユニットは、ＣＰＵユニットであり、
   前記第２のユニットは、Ｉ／Ｏコントロールユニットである
   請求項１又は２に記載の補助装置。
4. 前記第１のユニットは、第１の構成ユニットであり、
   前記第２のユニットは、第２の構成ユニットである
   請求項１又は２に記載の補助装置。
5. 複数のユニットが連結されてプログラマブルロジックコントローラが構成される、前記ユニットとしての補助装置であって、
   当該補助装置が別のユニットに連結されたときに、前記別のユニットである第１のユニットとの間での電力伝送をする第１接続部と、
   前記第１接続部に電気的に接続され、当該補助装置が更に別の第２のユニットに連結されたときに、前記更に別のユニットである第２のユニットとの間での電力伝送をする第２接続部と、
   外部から電力を受け入れるための第３接続部であって、前記第１接続部及び前記第２接続部に向けて、受け入れた電力を供給し得る第３接続部と、
   当該補助装置が前記第１のユニット及び前記第２のユニットに連結されたときに、前記第１のユニットとの間での信号授受をする第４接続部と、前記第２のユニットとの間での信号授受をする第５接続部と、を備え、前記第１のユニットと前記第２のユニットとの間における信号の伝送を仲介する補助装置。

Images