[發(fā)明專利]安全信號(hào)處理系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310097725.2
• 申請(qǐng)日: 2013-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN103365809A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羽田浩二;宮崎義人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 發(fā)那科株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G06F13/38
• 分類號(hào): G06F13/38
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;郭鳳麟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及進(jìn)行數(shù)值控制裝置和IO單元之間的安全信號(hào)的收發(fā)的安全信號(hào)處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

如圖5所示，控制機(jī)床的數(shù)值控制裝置（CNC）80具有CPU81、具有存儲(chǔ)器83的通信控制器82、伺服控制器84、通信控制器85、和將這些連接的總線86。另外，I/O單元87具有信號(hào)輸入輸出用通信控制器88，在與數(shù)值控制裝置80之間以及和其他的I/O單元（未圖示）之間進(jìn)行信號(hào)的收發(fā)。

在數(shù)值控制裝置（CNC）80和機(jī)床之間，為進(jìn)行DI/DO數(shù)據(jù)信號(hào)（輸入信號(hào)/輸出信號(hào)）的輸入輸出，連接多臺(tái)外部信號(hào)輸入輸出單元（I/O單元87）。通常，在數(shù)值控制裝置80和I/O單元87之間，經(jīng)由通信線路89進(jìn)行DI/DO數(shù)據(jù)信號(hào)的傳送。在該DI/DO數(shù)據(jù)信號(hào)中，包含緊急停止信號(hào)或者門開關(guān)等為了避免危險(xiǎn)等需要的安全信號(hào)。

在電氣電子安全關(guān)聯(lián)系統(tǒng)或機(jī)械類控制系統(tǒng)中，作為安全規(guī)格存在IEC61508或者ISO13849－1等，對(duì)于上述的安全信號(hào)，希望遵照這些規(guī)格進(jìn)行處理以及傳送。

關(guān)于信號(hào)的處理，在遵照IEC61508的SIL3（Safety?Integrity?Level3：安全完整性等級(jí)3）的情況下，通常要求實(shí)行基于雙重的中央運(yùn)算處理裝置（處理器（CPU））的獨(dú)立的安全功能。這是因?yàn)闉榱巳〉梅浅８叩钠骄ｋU(xiǎn)故障間隔（MTTd：Mean?Time?To?Dangerous?Failure平均故障修復(fù)時(shí)間）和非常低的危險(xiǎn)故障率（PFH：Probability?of?Failure?per?Hour每小時(shí)故障的概率），要求系統(tǒng)有冗余性（參照美國(guó)公開公報(bào)US2008/0155318A1號(hào)）。

另外，具有這些輸入輸出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器90以及接收器91的I/O單元87，同樣也要求雙重化。為簡(jiǎn)單地連接該雙重化的I/O單元和雙重化的CPU，只要使用雙重化的通信線路連接二者即可。

圖6表示現(xiàn)有的雙重化的信號(hào)處理系統(tǒng)。

數(shù)值控制裝置80具有兩個(gè)CPU81a、81b；具有存儲(chǔ)器83a的通信控制器82a；和具有存儲(chǔ)器83b的通信控制器82b。I/O單元87a具有通信控制器88a、驅(qū)動(dòng)器90a、和接收器91a。I/O單元87b具有通信控制器88b、驅(qū)動(dòng)器90b、和接收器91b。

在數(shù)值控制裝置80的通信控制器82a上，通過通信線路89a連接I/O單元87a的通信控制器88a。另外，在數(shù)值控制裝置80的通信控制器82b上，通過通信線路89b連接I/O單元87b的通信控制器88b。

但是，一般，連接I/O單元和CPU的通信線路的雙重化，隨著成本的上升，難以兼顧安全和成本。如果可能，通過非雙重化的通信線路能夠確保安全更好。作為通過非雙重化的通信線路的遵守安全規(guī)格的通信方法，例如公知基于PROFIBUS?Nutzerorgaization?e.V.的PROFIsafe。

一般，在FA系統(tǒng)環(huán)境下的通信中，能夠發(fā)生反復(fù)、缺損、插入、不正確順序等的錯(cuò)誤，但是在PROFIsafe中，對(duì)于通信數(shù)據(jù)，給予計(jì)數(shù)值的給予（“signof?life”）、期待時(shí)間值（“Watch?dog”）、發(fā)送方和接收方之間的代碼名（“F－addresss”）、數(shù)據(jù)完整性檢查（CRC=cyclic?Redundancy?Check）等，通過傳送的接收方檢查這些，確保防范錯(cuò)誤發(fā)生的安全性。通過該方法，不需要通信線路的雙重性（PROFIsafe－Safety?Technology?for?PROFIBUS?and?PROFINET?system?Description?November2010,order?Number4.342）。

這里，考慮將數(shù)值控制裝置和I/O單元連接的系統(tǒng)。如果在I/O單元和CPU81a之間以及I/O單元和CPU81b之間分別應(yīng)用通過上述PROFIsafe那樣的非雙重化的通信線路的傳送方法，則能夠使用非雙重化的通信實(shí)現(xiàn)將CPU和輸入輸出信號(hào)分別雙重化后的安全信號(hào)處理系統(tǒng)。

但是，當(dāng)通過非雙重化的通信線路連接雙重化的CPU和雙重化的I/O單元，通過該雙重化的CPU獨(dú)立地處理安全信號(hào)時(shí)，作為結(jié)果，兩個(gè)CPU訪問非雙重化的通信線路。在兩方的CPU在完全獨(dú)立的定時(shí)進(jìn)行訪問的情況下，通過這兩方的CPU同時(shí)訪問一個(gè)存儲(chǔ)器而發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，具有因?yàn)橛糜谡{(diào)停該競(jìng)爭(zhēng)的處理時(shí)間引起損失的可能性。