JP2020003847A - Ｉ／ｏモジュールおよび盤 - Google Patents

Abstract

【課題】コントローラとは独立して機器の動作確認を行えるようにする。【解決手段】制御システムで用いるコントローラ３１と複数の機器３２とを設置するための盤３０に、コントローラ３１と各機器３２とを中継接続するＩ／Ｏモジュール１０を設け、このＩ／Ｏモジュール１０が、入力された動作確認指示に応じて、複数の機器３２のうち指定された対象機器３２の動作を確認する。【選択図】 図１

Description

本発明は、コントローラにより制御される各機器の動作を確認するための機器動作確認技術に関する。

空調制御システムや産業用制御システムなどの制御システムでは、インバータ、電磁接触器、センサ、アクチュエータなどの機器をコントローラで制御している。このような制御システムを施設に導入する場合、施設に配置した盤の内部にコントローラを設置するとともに、盤の内部や外部に各種の機器を設置し、これら機器とコントローラとを配線ケーブルで接続した後、機器の動作確認を行うことになる。

一般に、このような盤では、各種の機器やコントローラのメーカに応じて、設置する作業者も異なるため、それぞれの作業者に応じて盤への設置時期が異なる。図６は、従来の盤の構成を示す説明図である。図６に示されている空調制御システムで用いる盤５０の構成例では、内部パネルが制御側パネル５１Ｐと動力側パネル５２Ｐの２つに分割されており、制御側パネル５１Ｐにはコントローラ５１が設置され、動力側パネル５２Ｐにはインバータ５２Ａ、電磁接触器５２Ｂ、リレー５２Ｃなどの機器５２が設置されている。

この際、制御側パネル５１Ｐと動力側パネル５２Ｐの双方に端子台５１Ｔ，５２Ｔをそれぞれ設置し、コントローラ５１のＩ／Ｏケーブル５１Ｄを端子台５１Ｔに接続するとともに、機器５２のＩ／Ｏケーブル５２Ｄを端子台５２Ｔに接続し、端子台５１Ｔ，５２Ｔ間を中継ケーブル５３Ｄで接続することになる。また、電源ケーブル５４は、端子台５２Ｔ，５１Ｔを介してコントローラ５１に接続されている。

特開２０１４−０５９８００号公報

しかしながら、このような従来技術では、機器の動作確認をコントローラから行っているため、コントローラに電源ケーブルが接続されてコントローラ自体の調整が完了した後、機器の動作確認を行うことになる。このため、コントローラとは異なる作業者が、コントローラより先に機器を盤に設置できたとしても、直ちに機器の動作確認を行うことができないことになる。このため、コントローラや機器の設置時期に関する自由度が低く、スムーズに設置工事を行うことができないという問題点があった。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、コントローラとは独立して機器の動作確認を行うことができる機器動作確認技術を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかるＩ／Ｏモジュールは、コントローラにより複数の機器を制御する制御システムで用いられて、前記コントローラと前記複数の機器とを中継接続するＩ／Ｏモジュールであって、入力された動作確認指示に応じて、前記複数の機器のうち指定された対象機器の動作を確認する動作確認部を備えている。

また、本発明にかかる上記Ｉ／Ｏモジュールの一構成例は、携帯端末と無線通信を行う無線Ｉ／Ｆ部をさらに備え、前記動作確認部は、前記無線Ｉ／Ｆ部を介して前記携帯端末から受信した前記動作確認指示に応じて前記対象機器の動作を確認するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記Ｉ／Ｏモジュールの一構成例は、前記動作確認部が、前記対象機器から取得した動作状態を前記携帯端末へ通知するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記Ｉ／Ｏモジュールの一構成例は、操作を検出する操作入力部をさらに備え、前記動作確認部は、前記操作入力部で検出された動作確認指示に応じて前記対象機器の動作を確認するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記Ｉ／Ｏモジュールの一構成例は、各種情報を表示する表示部をさらに備え、前記動作確認部は、前記対象機器から取得した動作状態を前記表示部で表示するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記Ｉ／Ｏモジュールの一構成例は、前記動作確認部が、前記動作確認指示で指定された設定パラメータに基づいて、前記対象機器の動作を確認するためのＩ／Ｏ信号を生成して前記対象機器へ出力するようにしたものである。

また、本発明にかかる盤は、制御システムで用いるコントローラと複数の機器とを設置するための盤であって、前記コントローラと前記複数の機器とを中継接続するＩ／Ｏモジュールを備え、前記Ｉ／Ｏモジュールは、入力された動作確認指示に応じて、前記複数の機器のうち指定された対象機器の動作を確認するようにしたものである。

本発明によれば、コントローラとは独立してＩ／Ｏモジュールが対象機器の動作確認を行うことができる。したがって、コントローラとは異なる作業者が、コントローラより先に機器を盤に設置した場合でも、直ちに機器の動作確認を行うことが可能となる。このため、コントローラや機器の設置時期に関する自由度が高くなり、スムーズに設置工事を行うことが可能となる。

本実施の形態にかかる盤の構成を示す説明図である。 Ｉ／Ｏモジュールの構成を示すブロック図である。 動作確認処理を示すシーケンス図である。 携帯端末の画面表示例である。 携帯端末の画面表示例（続き）である。 従来の盤の構成を示す説明図である。

次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
［盤］
まず、図１を参照して、本実施の形態にかかる盤３０について説明する。図１は、本実施の形態にかかる盤の構成を示す説明図である。
この盤３０は、制御システムで用いるコントローラと複数の機器とを設置するための盤であり、コントローラ３１と複数の機器３２とを中継接続するＩ／Ｏモジュール１０を備えている。また、Ｉ／Ｏモジュール１０は、入力された動作確認指示に応じて、前記複数の機器のうち指定された対象機器の動作を確認する機能を備えている。

図１に示すように、盤３０の内部パネルは、制御側パネル３１Ｐと動力側パネル３２Ｐの２つに分割されており、制御側パネル３１Ｐにはコントローラ３１が設置され、動力側パネル３２Ｐにはインバータ３２Ａ、電磁接触器３２Ｂなどの機器３２が設置されている。

本実施の形態において、コントローラ３１と機器３２との接続には、端子台３１Ｔ，３２Ｔに代えて、動力側パネル３２Ｐに配置されたＩ／Ｏモジュール１０が用いられており、コントローラ３１は通信ケーブル３１Ｌを介してＩ／Ｏモジュール１０に接続されているとともに、機器３２はＩ／Ｏケーブル３２Ｄを介してＩ／Ｏモジュール１０に接続されている。
また、電源ケーブル３４は、動力側パネル３２Ｐに設置された端子台３２Ｔおよび制御側パネル３１Ｐに設置された端子台３１Ｔを介してコントローラ３１に接続されている。また、電源ケーブル３４は、端子台３２Ｔを介してＩ／Ｏモジュール１０に分岐接続されている。

コントローラ３１は、予め設定されている制御用プログラムをマイクロプロセッサで実行することにより、機器３２を制御する機能を有している。
機器３２は、インバータ３２Ａ、電磁接触器３２Ｂ、センサ、アクチュエータなど、コントローラ３１からの制御に応じて動作する機器である。
携帯端末２０は、スマートホンやタブレットなどの無線通信機器からなり、無線回線３５を介してＩ／Ｏモジュール１０と接続されて、無線通信によりＩ／Ｏモジュール１０を制御して機器３２の動作確認を行う機能を有している。

［Ｉ／Ｏモジュール］
次に、図２を参照して、本実施の形態にかかるＩ／Ｏモジュール１０の構成について詳細に説明する。図２は、Ｉ／Ｏモジュールの構成を示すブロック図である。

図２に示すように、Ｉ／Ｏモジュール１０は、主な機能部として、通信Ｉ／Ｆ部１１、機器Ｉ／Ｆ部１２、無線Ｉ／Ｆ部１３、操作入力部１４、表示部１５、記憶部１６、Ｉ／Ｏ制御部１７、および動作確認部１８を備えており、これら機能部は、内部バスＢ１を介してデータ通信可能に接続されている。これら機能部のうち、Ｉ／Ｏ制御部１７および動作確認部１８は、ＣＰＵと記憶部１６のプログラム１６Ｐとが協働することにより実現される。

通信Ｉ／Ｆ部１１は、通信ケーブル３１Ｌを介してコントローラ３１とデータ通信を行う機能を有している。
機器Ｉ／Ｆ部１２は、Ｉ／Ｏケーブル３２Ｄを介して機器３２とデータ通信を行う機能を有している。
無線Ｉ／Ｆ部１３は、ＮＦＣ（Near Field Communication）、無線ＬＡＮ、Bluetooth（登録商標）などの無線通信方式に基づいて、携帯端末２０との間で無線通信を行う機能を有している。

操作入力部１４は、操作ボタン、操作キー、タッチパネルなどの操作入力装置からなり、作業者の操作を検出する機能を有している。
表示部１５は、ＬＥＤやＬＣＤの表示装置からなり、各種の情報を表示する機能を有している。

記憶部１６は、半導体メモリなどの記憶装置からなり、Ｉ／Ｏモジュール１０の動作に用いる各種の処理データやプログラム１６Ｐを記憶する機能を有している。
記憶部１６が記憶する主な処理データとして機器データ１６Ａがある。機器データ１６Ａは、機器Ｉ／Ｆ部１２を介してＩ／Ｏモジュール１０の配下に接続された機器３２の制御に用いるためのデバイス情報である。機器データ１６Ａには、機器３２との通信を行うための通信パラメータのほか、機器３２の動作を制御するための制御情報、機器３２の動作状態を示すステータス情報などが含まれている。

Ｉ／Ｏ制御部１７は、通信Ｉ／Ｆ部１１を介して受信したコントローラ３１からの指示に応じて、機器Ｉ／Ｆ部１２を介して指定された機器３２との間でデータ通信を行うことにより、機器３２の動作を制御する機能と、機器３２の動作状態を取得して通信Ｉ／Ｆ部１１を介してコントローラ３１に通知する機能とを有している。

動作確認部１８は、無線Ｉ／Ｆ部１３を介して携帯端末２０から受信した動作確認指示や、操作入力部１４で検出した作業者操作に基づく動作確認指示に応じて、動作確認指示で指定された設定パラメータに基づいて、指定された対象機器３２の動作を確認するためのＩ／Ｏ信号を生成する機能と、機器Ｉ／Ｆ部１２を介して指定された対象機器３２へＩ／Ｏ信号を送信することにより対象機器３２の動作を確認する機能とを有している。

また、動作確認部１８は、機器Ｉ／Ｆ部１２を介して指定された対象機器３２へＩ／Ｏ信号を送信することにより対象機器３２の動作状態を取得する機能と、取得した動作状態を無線Ｉ／Ｆ部１３を介して携帯端末２０へ通知する機能と、取得した動作状態を表示部１５で表示出力する機能とを有している。

［携帯端末］
次に、図２を参照して、本実施の形態にかかる携帯端末２０の構成について詳細に説明する。
携帯端末２０は、主な機能部として、無線Ｉ／Ｆ部２１、操作入力部２２、画面表示部２３、記憶部２４、および端末制御部２５を備えており、これら機能部は、内部バスＢ２を介してデータ通信可能に接続されている。これら機能部のうち、端末制御部２５は、ＣＰＵと記憶部２４のプログラム２４Ｐとが協働することにより実現される。

無線Ｉ／Ｆ部２１は、ＮＦＣ、無線ＬＡＮ、Bluetoothなどの無線通信方式に基づいて、携帯端末２０との間で無線通信を行う機能を有している。
操作入力部２２は、タッチパネルなどの操作入力装置からなり、作業者の操作を検出する機能を有している。
画面表示部２３は、ＬＣＤなどの画面表示装置からなり、各種の情報を画面表示する機能を有している。

記憶部２４は、半導体メモリなどの記憶装置からなり、Ｉ／Ｏモジュール１０を介した機器３２の動作確認に用いる各種の処理データやプログラム２４Ｐを記憶する機能を有している。なお、プログラム２４Ｐは、スマホアプリなど、任意のＷｅｂサイトからダウンロード可能なアプリケーションソフトで実現してもよい。

記憶部２４が記憶する主な処理データとして設定データ２４Ａがある。設定データ２４Ａは、Ｉ／Ｏモジュール１０を介して機器３２の動作確認に用いるための設定情報である。設定データ２４Ａには、機器３２との通信を行うための通信パラメータのほか、機器３２の動作を制御するための制御情報などが含まれている。

端末制御部２５は、操作入力部２２で検出された作業者操作に基づく動作確認要求に応じて、指定された機器３２の動作確認を指示する動作確認指示を、無線Ｉ／Ｆ部２１からＩ／Ｏモジュール１０へ送信する機能と、無線Ｉ／Ｆ部２１でＩ／Ｏモジュール１０から受信した、機器３２の動作状態を画面表示部２３で画面表示する機能とを有している。

［本実施の形態の動作］
次に、図３を参照して、本実施の形態にかかるＩ／Ｏモジュール１０の動作確認処理について説明する。図３は、動作確認処理を示すシーケンス図である。
ここでは、携帯端末２０での作業者装置に応じてＩ／Ｏモジュール１０から機器３２の動作を確認する場合について説明する。なお、操作入力部１４で検出した作業者操作に応じて機器３２の動作を確認する場合も図３と同様であり、ここでの説明は省略する。

まず、携帯端末２０でプログラム２４Ｐを起動後、作業者による機器選択操作に応じて、動作確認の対象となる対象機器３２が選択された場合（ステップＳ１００）、携帯端末２０の端末制御部２５は、設定データ２４Ａに基づいて対象機器３２に関する動作状態を取得するための動作状態取得要求（メッセージ）を生成し、無線Ｉ／Ｆ部２１からＩ／Ｏモジュール１０へ送信する（ステップＳ１０１）。

Ｉ／Ｏモジュール１０の動作確認部１８は、無線Ｉ／Ｆ部１３を介して携帯端末２０から動作状態取得要求を受信した場合、指定された対象機器３２の機器データ１６Ａに基づいて動作状態取得要求信号（Ｉ／Ｏ信号）を生成し（ステップＳ１０２）、機器Ｉ／Ｆ部１２から対象機器３２へ送信する（ステップＳ１０３）。

対象機器３２は、Ｉ／Ｏモジュール１０からの動作状態取得要求信号に応じて、自己の動作状態を取得し（ステップＳ１１０）、取得した動作状態を含む動作状態取得応答信号（Ｉ／Ｏ信号）をＩ／Ｏモジュール１０へ返送する（ステップＳ１１１）。
Ｉ／Ｏモジュール１０の動作確認部１８は、対象機器３２からの動作状態取得応答信号に応じて、対象機器３２の動作状態を含む動作状態取得応答（メッセージ）を生成し（ステップＳ１１２）、無線Ｉ／Ｆ部１３から携帯端末２０へ送信する（ステップＳ１１３）。

携帯端末２０の端末制御部２５は、無線Ｉ／Ｆ部１３を介して受信したＩ／Ｏモジュール１０からの動作状態取得応答に応じて、動作状態取得応答に含まれる対象機器３２の動作状態を抽出して、画面表示部２３で画面表示する（ステップＳ１１４）。これにより、作業者は、対象機器３２に関する動作確認前の動作状態を確認できる。

続いて、携帯端末２０の端末制御部２５は、作業者のパラメータ設定操作に応じて、対象機器３２の動作確認に関するパラメータを設定し（ステップＳ１２０）、この後の作業者の動作確認要求操作に応じて（ステップＳ１２１）、設定されたパラメータに基づき対象機器３２の動作確認を要求する動作確認要求（メッセージ）を生成し、無線Ｉ／Ｆ部２１からＩ／Ｏモジュール１０へ送信する（ステップＳ１２２）。

Ｉ／Ｏモジュール１０の動作確認部１８は、無線Ｉ／Ｆ部１３を介して携帯端末２０から動作確認要求を受信した場合、指定された対象機器３２の機器データ１６Ａと動作確認要求に含まれるパラメータとに基づいて動作確認要求信号（Ｉ／Ｏ信号）を生成し（ステップＳ１２３）、機器Ｉ／Ｆ部１２から対象機器３２へ送信する（ステップＳ１２４）。

対象機器３２は、Ｉ／Ｏモジュール１０からの動作確認要求信号に応じて、自己の動作状態を指定された状態に制御する（ステップＳ１２５）。
この後、対象機器３２は、自己の動作状態を取得し（ステップＳ１３０）、取得した動作状態を含む動作確認結果信号（Ｉ／Ｏ信号）をＩ／Ｏモジュール１０へ返送する（ステップＳ１３１）。
Ｉ／Ｏモジュール１０の動作確認部１８は、対象機器３２からの動作確認結果信号に応じて、対象機器３２の動作状態を含む動作確認結果（メッセージ）を生成し（ステップＳ１３２）、無線Ｉ／Ｆ部１３から携帯端末２０へ送信する（ステップＳ１３３）。

携帯端末２０の端末制御部２５は、無線Ｉ／Ｆ部１３を介して受信したＩ／Ｏモジュール１０からの動作確認結果に応じて、動作状態結果に含まれる対象機器３２の動作確認結果を抽出して、画面表示部２３で画面表示する（ステップＳ１３４）。図４は、携帯端末の画面表示例である。図５は、携帯端末の画面表示例（続き）である。これにより、作業者は、対象機器３２に関する動作確認後の結果を確認できる。

［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、Ｉ／Ｏモジュール１０の動作確認部１８が、入力された動作確認指示に応じて、複数の機器３２のうち指定された対象機器３２の動作を確認するようにしたものである。
より具体的には、Ｉ／Ｏモジュール１０に、携帯端末２０と無線通信を行う無線Ｉ／Ｆ部１３をさらに備え、動作確認部１８は、無線Ｉ／Ｆ部１３を介して携帯端末２０から受信した動作確認指示に応じて対象機器３２の動作を確認するようにしたものである。

これにより、コントローラ３１とは独立してＩ／Ｏモジュール１０が対象機器３２の動作確認を行うことができる。したがって、コントローラ３１とは異なる作業者が、コントローラ３１より先に機器３２を盤３０に設置した場合でも、直ちに機器３２の動作確認を行うことが可能となる。
このため、コントローラ３１や機器３２の設置時期に関する自由度が高くなり、スムーズに設置工事を行うことが可能となる。

また、本実施の形態によれば、コントローラ３１とＩ／Ｏモジュール１０とを通信ケーブル３１Ｌで接続できるため、各機器３２のＩ／Ｏケーブル３２Ｄをコントローラ３１まで引き回す必要がなくなる。このため、盤３０における配線作業を大幅に削減できる。また、端子台３１Ｔ，３２Ｔの端子数を大幅に削減でき、制御側パネル３１Ｐおよび動力側パネル３２Ｐに必要となる設置面積を縮小できる。また、制御システム間で制御側パネル３１Ｐを共通化でき、制御側パネル３１Ｐの設計作業を省くことができ、制御システムの設置に関する予算縮小や工期短縮を実現することができる。

［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。

１０…Ｉ／Ｏモジュール、１１…通信Ｉ／Ｆ部、１２…機器Ｉ／Ｆ部、１３…無線Ｉ／Ｆ部、１４…操作入力部、１５…表示部、１６…記憶部、１６Ａ…機器データ、１６Ｐ…プログラム、１７…Ｉ／Ｏ制御部、１８…動作確認部、２０…携帯端末、２１…無線Ｉ／Ｆ部、２２…操作入力部、２３…画面表示部、２４…記憶部、２４Ａ…設定データ、２４Ｐ…プログラム、２５…端末制御部、３０…盤、３１…コントローラ、３１Ｌ…通信ケーブル、３１Ｐ…制御側パネル、３１Ｔ…端子台、３２…機器、３２Ａ…インバータ、３２Ｂ…電磁接触器、３２Ｄ…Ｉ／Ｏケーブル、３２Ｐ…動力側パネル、３２Ｔ…端子台、３４…電源ケーブル、３５…無線回線、Ｂ１，Ｂ２…内部バス。

Claims (7)

1. コントローラにより複数の機器を制御する制御システムで用いられて、前記コントローラと前記複数の機器とを中継接続するＩ／Ｏモジュールであって、
   入力された動作確認指示に応じて、前記複数の機器のうち指定された対象機器の動作を確認する動作確認部を備えることを特徴とするＩ／Ｏモジュール。
2. 請求項１に記載のＩ／Ｏモジュールにおいて、
   携帯端末と無線通信を行う無線Ｉ／Ｆ部をさらに備え、
   前記動作確認部は、前記無線Ｉ／Ｆ部を介して前記携帯端末から受信した前記動作確認指示に応じて前記対象機器の動作を確認することを特徴とするＩ／Ｏモジュール。
3. 請求項２に記載のＩ／Ｏモジュールにおいて、
   前記動作確認部は、前記対象機器から取得した動作状態を前記携帯端末へ通知することを特徴とするＩ／Ｏモジュール。
4. 請求項１に記載のＩ／Ｏモジュールにおいて、
   操作を検出する操作入力部をさらに備え、
   前記動作確認部は、前記操作入力部で検出された動作確認指示に応じて前記対象機器の動作を確認することを特徴とするＩ／Ｏモジュール。
5. 請求項４に記載のＩ／Ｏモジュールにおいて、
   各種情報を表示する表示部をさらに備え、
   前記動作確認部は、前記対象機器から取得した動作状態を前記表示部で表示することを特徴とするＩ／Ｏモジュール。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載のＩ／Ｏモジュールにおいて、
   前記動作確認部は、前記動作確認指示で指定された設定パラメータに基づいて、前記対象機器の動作を確認するためのＩ／Ｏ信号を生成して前記対象機器へ出力することを特徴とするＩ／Ｏモジュール。
7. 制御システムで用いるコントローラと複数の機器とを設置するための盤であって、
   前記コントローラと前記複数の機器とを中継接続するＩ／Ｏモジュールを備え、
   前記Ｉ／Ｏモジュールは、入力された動作確認指示に応じて、前記複数の機器のうち指定された対象機器の動作を確認する
   ことを特徴とする盤。