特許 6169436 ２重系照合装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6169436

(24)【登録日】2017年7月7日

(45)【発行日】2017年7月26日

(54)【発明の名称】２重系照合装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 11/18 20060101AFI20170713BHJP

【ＦＩ】

   G06F11/18 620

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-167163(P2013-167163)

(22)【出願日】2013年8月9日

(65)【公開番号】特開2015-36820(P2015-36820A)

(43)【公開日】2015年2月23日

【審査請求日】2016年7月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004651

【氏名又は名称】日本信号株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109221

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 充広

(72)【発明者】

【氏名】増田 修吾

(72)【発明者】

【氏名】高橋 昌秀

(72)【発明者】

【氏名】高村 英孝

【審査官】 原 忠

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−１２１４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０８５３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３６１３３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ １１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の入力信号に基づいてカウントしたカウント値が目標値に達したら、前記カウント値を予め設定された互いに異なる任意設定値にそれぞれ置き換える第１及び第２の出力カウンタと、
前記第１及び第２の出力カウンタのカウント値の比較を行い、不一致が検出されたら、各カウント値を対応する任意設定値とそれぞれ照合し、カウント値と任意設定値とが一致した場合にカウント動作が正常と判断する照合回路と、
を備えることを特徴とする２重系照合装置。

【請求項2】

前記第１及び第２の出力カウンタをそれぞれ備えた第１照合装置及び第２照合装置を備え、
前記第１及び第２の出力カウンタは、前記入力信号とこの入力信号が検出器を介して入力される信号に基づいてカウントを行い、
前記第１照合装置及び前記第２照合装置は、前記入力信号と前記検出器を介して入力される信号との位相差を検出して前記第１及び第２の出力カウンタに送る位相比較回路をそれぞれ備えていることを特徴とする請求項１に記載の２重系照合装置。

【請求項3】

前記第１照合装置及び前記第２照合装置は、前記位相比較回路から送られる位相差を入力して、この位相差に対応する周波数信号に変換して前記第１及び第２の出力カウンタに送る変換回路をさらに備えていることを特徴とする請求項２に記載の２重系照合装置。

【請求項4】

前記任意設定値は、前記第１及び第２の出力カウンタによる通常のカウントでは、発生し得ない値であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の２重系照合装置。

【請求項5】

前記照合回路は、前記第１及び第２の出力カウンタによるカウント値の差が予め設定された許容値を超えたら、前記任意設定値と照合することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の２重系照合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は２重系照合装置に係り、特に、ＣＰＵなどの処理回路を用いることなく、簡易な回路でフェールセーフ性を確保することを可能とした２重系照合装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば、鉄道信号保安装置や産業ロボットのように高い安全性と高い信頼性の要求される制御システムにおいて、２重系の演算装置が多く用いられている。

【0003】

このような２重系照合装置として、従来、例えば、Ａ系演算処理回路と、Ｂ系演算処理回路と、照合回路と、リセット回路とを備え、Ａ系演算処理回路とＢ系演算処理回路との間でデータの受け渡しを行い、系間でのデータの一致・不一致を判断するとともに、データ照合の結果が系間で一致しているか否かを判断し、データ照合の結果が不一致となった回数が閾値に達するまでは、データ照合の結果が異なることを示す信号の照合回路への出力を停止した上で、Ａ系演算処理回路およびＢ系演算処理回路をリセットし、前記回数が閾値に達すると、データ照合の結果が異なることを示す信号を照合回路へ出力させるとともにリセットを停止し、照合回路の出力をハイレベルまたはローレベルに維持させることで、安全リレーを落下させようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−０３８０２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、前記従来の技術においては、２つの演算処理回路から独立した照合回路が必要であり、しかも、2つの演算処理回路はクロック同期を行うようにしているので、回路が複雑化するとともに、大規模なものとなり、ＣＰＵなどの演算回路を用いて処理を行う必要があるという問題を有している。

【0006】

また、近年、国際規格ＩＥＣ６２４２５に基づくＳＬＩ４レベルの安全性を達成することが望まれており、このようにＳＬＩ４レベルの安全性を達成するためには、各演算処理回路のクロックの独立性を確保する必要があり、従来の技術においては、ＣＰＵなど使用する部品点数が多く、クロックの独立化が極めて困難であるという問題を有している。そのため、ＣＰＵなどの処理回路を用いることなく、簡易な回路でフェールセーフ性を確保することができる２重系照合装置が望まれていた。

【0007】

本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、ＣＰＵなどの処理回路を用いることなく、簡易な回路でフェールセーフ性を確保することのできる２重系照合装置を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は前記目的を達成するために、請求項１の発明に係る２重系照合装置は、所定の入力信号に基づいてカウントしたカウント値が目標値に達したら、前記カウント値を予め設定された互いに異なる任意設定値にそれぞれ置き換える第１及び第２の出力カウンタと、
前記第１及び第２の出力カウンタのカウント値の比較を行い、不一致が検出されたら、各カウント値を対応する任意設定値とそれぞれ照合し、カウント値と任意設定値とが一致した場合にカウント動作が正常と判断する照合回路と、
を備えることを特徴とする。

【0009】

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記第１及び第２の出力カウンタをそれぞれ備えた第１照合装置及び第２照合装置を備え、
前記第１及び第２の出力カウンタは、前記入力信号とこの入力信号が検出器を介して入力される信号に基づいてカウントを行い、
前記第１照合装置及び前記第２照合装置は、前記入力信号と前記検出器を介して入力される信号との位相差を検出して前記第１及び第２の出力カウンタに送る位相比較回路をそれぞれ備えていることを特徴とする。

【0010】

請求項３に係る発明は、請求項２において、前記第１照合装置及び前記第２照合装置は、前記位相比較回路から送られる位相差を入力して、この位相差に対応する周波数信号に変換して前記第１及び第２の出力カウンタに送る変換回路をさらに備えていることを特徴とする。

【0011】

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項において、前記任意設定値は、前記第１及び第２の出力カウンタによる通常のカウントでは、発生し得ない値であることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項において、前記照合回路は、前記第１及び第２の出力カウンタによるカウント値の差が予め設定された許容値を超えたら、前記任意設定値と照合することを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

請求項１に係る発明によれば、第１及び第２の出力カウンタにより、カウント値が目標値に達したら、カウント値を予め設定された互いに異なる任意設定値にそれぞれ置き換える。また、照合回路は、第１及び第２の出力カウンタのカウント値の比較を行い、不一致が検出されたら、各カウント値を対応する任意設定値とそれぞれ照合し、カウント値と任意設定値とが一致した場合にカウント動作が正常と判断するようにしている。以上により、ＣＰＵなどの処理回路を用いることなく、簡易な回路でフェールセーフ性を確保することができる。

【0013】

請求項２に係る発明によれば、第１及び第２の出力カウンタをそれぞれ備えた第１照合装置及び第２照合装置に、入力信号と検出器を介して入力される信号との位相差を検出して第１及び第２の出力カウンタに送る位相比較回路をそれぞれ設けるようにしているので、位相比較回路により、信号と検出器を介して入力される信号との位相差を検出して第１及び第２の出力カウンタに送ることができる。

【0014】

請求項３に係る発明によれば、第１照合装置及び第２照合装置に、位相比較回路から送られる位相差を入力して、この位相差に対応する周波数信号に変換して第１及び第２の出力カウンタに送る変換回路をさらに設けるようにしているので、変換回路により、位相差に対応する周波数信号に変換して第１及び第２の出力カウンタに送ることができ、第１及び第２の出力カウンタにより、カウントを行うことができる。

【0015】

請求項４に係る発明によれば、任意設定値を、第１及び第２の出力カウンタによる通常のカウントでは、発生し得ない値としているので、任意設定値を用いることにより、第１及び第２の出力カウンタのカウンタ値の照合を適正に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る２重系照合装置の実施形態を示す概略構成図である。

【図2】本発明に係る２重系照合装置の実施形態における位相調整回路、位相比較回路、位相／周波数変換テーブルによる動作を示すフローチャートである。

【図3】本発明に係る２重系照合装置の実施形態における出力カウンタによる動作を示すフローチャートである。

【図4】本発明に係る２重系照合装置の実施形態における照合回路による動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

【0018】

図１は、本発明に係る２重系照合装置の実施形態を示す概略構成図であり、図１において、本実施形態の２重系照合装置は、信号の位相を周波数に変換するための第１照合装置１と、第２照合装置２とから構成されている。これら第１照合装置１と、第２照合装置２とは、同一の構成であるから、以下、第１照合装置１について説明する。

【0019】

第１照合装置１は、位相調整回路３と、位相比較回路４と、変換回路としての位相／周波数変換テーブル５と、出力カウンタ６と、照合回路７と、出力生成回路８とをそれぞれ有している。

【0020】

位相調整回路３には、図示しない送信部から送られる信号ｆ１（ＴＸ）が入力されるように構成されており、位相調整回路３は、所定のシフト設定値に基づいて、信号ｆ１（ＴＸ）の位相の時間的なずれを調整するように構成されている。

【0021】

位相比較回路４には、送信部から、信号ｆ１が図示しない検出器などを介して送られる信号ｆ１（ＲＸ）が入力されるように構成されており、位相比較回路４は、カウンタなどにより構成されている。位相比較回路４は、位相調整回路３から信号ｆ１（ＴＸ）が送られた場合に、位相差カウントを開始するものであり、この位相差カウントは、第１照合装置１の動作クロックの立ち上がりタイミングで、カウントするように構成されている。そして、位相比較回路４は、ｆ１（ＲＸ）が入力された場合に、信号ｆ１（ＴＸ）の位相差カウントを停止し、信号ｆ１（ＴＸ）と、信号ｆ１ＲＸとの位相差をカウントするように構成されている。すなわち、信号ｆ１（ＴＸ）と、信号ｆ１（ＲＸ）との位相差を、動作クロックのパルス数によりカウントするようにしたものである。

【0022】

位相／周波数変換テーブル５には、位相差に対して変換する周波数があらかじめ設定されており、位相比較回路４により、信号ｆ１（ＴＸ）と、信号ｆ１（ＲＸ）との位相差がカウントされた場合には、位相／周波数変換テーブル５により、位相差のカウント値を周波数に変換するとともに、出力目標値に置き換えて、出力カウンタ６に出力するように構成されている。そして、目標値が出力された場合には、位相比較回路４は、位相差のカウンタをリセットし、次の信号が入力されるまで待機するように構成されている。

【0023】

出力カウンタ６は、出力目標値が入力された場合には、目標値をセットするとともに、カウントを開始するように構成されている。そして、出力カウンタ６は、カウント値が目標値に達したら、カウンタのカウンタ値を任意設定値に置き換えるように構成されており、同時に、他系に任意設定値に置き換える指示を送るように構成されている。ここで、任意設定値は、あらかじめ定めた値であり、第１照合装置１と第２照合装置２とで異なる値に設定されるとともに、通常のカウントでは発生し得ない値となっている。

【0024】

また、第２照合装置２の出力カウンタ６は、第２照合装置２のカウント値が、第１照合装置１のカウント値より先に、目標値に達した場合には、第１照合装置１に対して任意設定値に置き換えるように指示を送るように構成されており、第１照合装置１の出力カウンタ６は、任意設定値の置き換え指示を受けた場合には、カウント値が目標値に達していなくても、カウント値を任意設定値に置き換えるように構成されている。ただし、この場合に、出力カウンタ６は、カウント値が目標値と所定の誤差範囲である場合には、カウント値を任意設定値に置き換えるが、カウント値と目標値とが誤差範囲を超えて一致していない場合は、異常であるとしてカウントを停止するように構成されている。

【0025】

また、照合回路７は、第１照合装置１と第２照合装置２とのカウント値を常に比較し、その差があらかじめ決めてある許容値を超えていないか判断するように構成されている。ここで、第１照合装置１と第２照合装置２とは、完全に同期しているものではないことから、第１照合装置１と第２照合装置２のカウント値は、完全に一致するとは限らないので、数カウント程度の許容範囲を設定し、この許容範囲にある場合には、第１照合装置１と第２照合装置２とは一致しているものとして取り扱うように構成されている。

【0026】

そして、照合回路７は、第１照合装置１と第２照合装置２のカウント値が一致している場合には、カウントを続けるように構成されている。照合回路７は、第１照合装置１と第２照合装置２のカウント値が許容差を超えて不一致となった場合には、カウント値を任意設定値と照合し、カウント値が任意設定値と一致する場合には、出力生成回路８に出力を反転させる指示を送るように構成されている。一方、カウント値が任意設定値と一致しない場合には、正常ではないと判断して、カウント動作を停止するように構成されている。このカウント値と任意設定値との照合は、正常動作の確認も兼ねている。そして、照合回路７は、カウント値が任意設定値と一致する場合には、カウントをリセットして、位相／周波数変換テーブル５から出力目標値が入力されるまで、待機するように構成されている。

【0027】

出力生成回路８は、照合回路７から、出力を反転させる指示が送られた場合に、出力を反転させて目的の周波数パルスを生成して出力するように構成されている。なお、カウント値が任意設定値と一致せず、カウント動作を停止して場合には、照合回路７から出力の反転指示が送られないので、目的の周波数パルスは、出力されない。

【0028】

なお、本実施形態においては、第１照合装置１および第２照合装置２は、信号ｆ１が入力される回路の他、信号ｆ２が入力される同様の回路を備えており、信号ｆ２についても、位相を周波数に変換することができるように構成されている。この場合に、本実施形態においては、第１照合装置１および第２照合装置２の出力は、１系統で足りることから、出力生成回路８は、第１照合装置１にのみ設けるように構成されている。

【0029】

次に、本実施形態の動作について説明する。

【0030】

まず、位相調整回路３、位相比較回路４および位相／周波数変換テーブル５による動作について、図２に示すフローチャートを参照して説明する。

【0031】

位相調整回路３に、送信部から信号ｆ１（ＴＸ）が入力されると（ＳＴ１）、位相調整回路３により、所定のシフト設定値に基づいて、信号ｆ１（ＴＸ）の位相の時間的なずれを調整する（ＳＴ２）。

【0032】

そして、位相比較回路４に位相調整回路３から信号ｆ１（ＴＸ）が送られた場合に、位相差カウントを開始し（ＳＴ３）、位相比較回路４に、ｆ１（ＲＸ）が入力された場合に（ＳＴ４：ＹＥＳ）、信号ｆ１（ＴＸ）の位相差カウントを停止し（ＳＴ５）、信号ｆ１（ＴＸ）と、信号ｆ１（ＲＸ）との位相差をカウントする（ＳＴ６）。

【0033】

その後、位相／周波数変換テーブル５により、信号ｆ１（ＴＸ）と、信号ｆ１（ＲＸ）との位相差のカウント値を周波数に変換するとともに、出力目標値に置き換えて、出力カウンタ６に出力する（ＳＴ７）。そして、目標値が出力された場合には、位相比較回路４により、位相差のカウンタをリセットし（ＳＴ８）、次の信号が入力されるまで待機する。

【0034】

次に、出力カウンタ６による動作について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。なお、この出力カウンタ６の動作については、主として第１照合装置１の動作について説明する。

【0035】

本実施形態においては、出力カウンタ６に、目標値が入力された場合には、目標値をセットし（ＳＴ１０）、カウントを開始する（ＳＴ１１）。そして、第２照合装置２から任意設定値に置き換える指示が送られていない場合（ＳＴ１２：ＮＯ）、カウント値が目標値に達したら（ＳＴ１３：ＹＥＳ）、カウンタのカウント値を任意設定値に置き換える（ＳＴ１４）。そして、第２照合装置２に対して任意設定値を置き換える指示を送る（ＳＴ１５）。

【0036】

一方、他の照合装置から任意設定値に置き換える指示が送られた場合には（ＳＴ１２：ＹＥＳ）、カウント値が誤差範囲である場合には（ＳＴ１６：ＹＥＳ）、カウンタのカウンタ値を任意設定値に置き換え（ＳＴ１４）、カウント値と目標値とが誤差範囲を超えて一致していない場合は（ＳＴ１６：ＮＯ）、異常であるとしてカウントを停止する（ＳＴ１７）。

【0037】

次に、照合回路７による動作について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。

【0038】

本実施形態においては、照合回路７により、第１照合装置１と第２照合装置２とのカウント値を常に照合し（ＳＴ２０）、その差があらかじめ決めてある許容値を超えていないか判断する。そして、第１照合装置１と第２照合装置２のカウント値が許容値を超えておらず一致していると判断する場合には（ＳＴ２１：ＹＥＳ）、カウントを続け、第１照合装置１と第２照合装置２のカウント値が許容差を超えて不一致となった場合には（ＳＴ２１：ＮＯ）、カウント値を任意設定値と照合し（ＳＴ２２）、カウント値が任意設定値と一致する場合には（ＳＴ２３：ＹＥＳ）、出力生成回路８に出力を反転させる指示を送る（ＳＴ２４）。そして、カウント値が任意設定値と一致する場合には、出力カウントをリセットして（ＳＴ２５）、位相／周波数変換テーブル５から出力目標値が入力されるまで、待機する。

【0039】

一方、カウント値が任意設定値と一致しない場合には（ＳＴ２３：ＮＯ）、正常ではないと判断して、カウント動作を停止する（ＳＴ２６）。

【0040】

以上述べたように、本実施形態においては、出力カウンタ６により、所定の目標値までカウントを行うとともに、このカウント値が目標値に達したら、カウント値を任意設定値に置き換え、照合回路７により、第１照合装置１および第２照合装置２によるカウント値の比較を行い、その差があらかじめ設定された許容値を超えて不一致が検出されたら、前記任意設定値と照合し、両者が一致した場合に正常と判断するようにしているので、ＣＰＵなどの処理回路を用いることなく、また、独立した照合回路７が不要となり、簡易な回路でフェールセーフ性を確保することができる。

【0041】

また、一方の出力カウンタ６により、カウント値が目標値に達したら、カウンタのカウント値を任意設定値に置き換えるとともに、他方の出力カウンタ６に任意設定値に置き換える指示を送るようにしているので、他方の出力カウンタ６により、カウント値が目標値に達したとして、処理することができ、第１照合装置１と第２照合装置２の出力カウンタ６の同期をとることができる。

【0042】

さらに、任意設定値を、通常のカウントでは発生し得ない値にしているので、任意設定値を用いることにより、第１照合装置１と第２照合装置２の出力カウンタ６のカウンタ値の照合を適正に行うことができる。

【0043】

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能である。

【符号の説明】

【0044】

１ 第１照合装置
２ 第２照合装置
３ 位相調整回路
４ 位相比較回路
５ 位相／周波数変換テーブル
６ 出力カウンタ
７ 照合回路
８ 出力生成回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】