运算单元以及控制装置的制作方法

文档序号：18736468发布日期：2019-09-21 01:14阅读：191来源：国知局

本揭示涉及一种与运算单元的电力供给状态相应的处理，尤其涉及一种运算单元以及控制装置。

背景技术：

在工厂自动化(Factory Automation，FA)系统中，负责生产设备内的输入/输出机器的控制的控制装置包含一个或多个运算单元，所述运算单元与由运算单元控制动作的机器连接于网络(network)。这样，运算单元与输入/输出机器经由网络来循环(cyclic)地进行通信，收发通信数据以控制生产设备。

例如，在日本专利特开2009-223418号公报(专利文献1)中，揭示了下述内容：在具备双冗余的两个中央处理器(Central Processing Unit，CPU)单元的工业用控制器中，连接有与控制程序开发装置(工具(tool)装置)的通信电缆(cable)的活动(active)侧运算单元判断从工具装置发送的命令帧(command frame)的发送目的地是否为自身，活动侧运算单元在命令帧为发往自身的情况下，向工具装置发送响应帧(response frame)，若并非发往自身，则将命令帧转发至未连接与工具装置的通信电缆的备份(standby)侧运算单元，备份侧运算单元制作包含基于所发送的响应帧的执行结果的响应帧，并发送至活动侧运算单元。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本专利特开2009-223418号公报

技术实现要素：

运算单元存在未连接电源单元而利用的情况、与连接有电源单元而利用的情况。因此，为了判定对运算单元的电力供给状态，需要与此种电源单元的连接状况相应的处理。

本发明提供一种结构，能够基于电源单元的连接有无与电力的供给方法，来判定对运算单元的电力供给状态。

本揭示的一例中，运算单元包括：运算处理部，包含处理器(processor)；总线主机(bus master)部，连接于所述运算处理部，对局域总线(local bus)上的数据传输进行管理；以及电源电路，接收来自外部的电力，并对所述运算处理部及所述总线主机部供给电力。所述电源电路包括：第1端口(port)，接受来自控制装置中所含的电源单元的电力；第2端口，接受来自与所述电源单元不同的电源装置的电力；备份(backup)电路，连接于所述第1端口及所述第2端口这两者；检测电路，检测所述电源单元的存在；以及状态管理电路，输出状态信号，所述状态信号表示来自所述电源电路的电力供给是否有效。所述状态管理电路基于所述第2端口的电压、所述第1端口的电压、以及表示是否存在所述电源单元的信号，来决定所述状态信号的值。

根据本揭示的所述例，运算单元能够切实地判定电力的供给状态。

本揭示的一例中，运算单元的所述状态管理电路在检测为不存在所述电源单元时，当所述第2端口的电压低于预定的第1阈值时，输出表示来自所述电源电路的电力供给为无效的值，以作为所述状态信号的值。

根据本揭示的所述例，运算单元能够准确地判定与电源单元的存在有无相应的电力供给状况。

本揭示的一例中，不论是否存在所述电源单元，当从所述备份电路输出的电压低于预定的第2阈值时，运算单元的所述状态管理电路均输出表示来自所述电源电路的电力供给为无效的值，以作为所述状态信号的值。

根据本揭示的所述例，运算单元能够切实地执行电力供给被阻断时的备份处理。

本揭示的一例中，与对所述电源单元输入的电力的电压相关的信号输入至运算单元的所述状态管理电路。所述状态管理电路在检测为存在所述电源单元时，当对所述电源单元输入的电力的电压低于预定的第3阈值时，输出表示来自所述电源电路的电力供给为无效的值，以作为所述状态信号的值。

根据本揭示的所述例，运算单元不仅对于自身单元，对于连接于自身单元的其他单元，也能够使其切实地执行电力供给为无效时的处理。

本揭示的一例中，运算单元的电源电路还包括阻止电路，所述阻止电路用于阻止电流在所述第1端口与所述第2端口之间流动。

根据本揭示的所述例，运算单元中，无论从多个端口中的哪个端口供给电力，均能够防止电流朝向其他端口的逆流。

本揭示的一例中，电源电路包含第1电压转换电路，所述第1电压转换电路转换为比在所述第1端口与所述第2端口之间的连接节点(node)处出现的电压低的第1电压。

根据本揭示的所述例，运算单元能够生成与各装置的驱动电压相应的不同值的电压。

本揭示的一例中，运算单元的所述备份电路还包括：第3电压转换电路，配置在所述第1端口及所述第2端口与所述第1电压转换电路之间，将从第2电压转换电路供给的电力转换为比第2电压低的第3电压的电力，所述第2电压转换电路转换为比所述第1电压高的所述第2电压；以及电容器(capacitor)，连接于所述第2电压转换电路与所述第3电压转换电路之间，能够蓄积从所述第2电压转换电路输出的电力的至少一部分。

根据本揭示的所述例，运算单元能够通过电压转换电路对与电容器的残留电荷对应的电压进行转换所得的电压，来将多个单元的驱动时间确保为一定时间。

本揭示的一例中，在所述电源单元与所述运算单元之间配置有副运算单元。所述检测电路除了检测所述电源单元以外，还检测所述副运算单元的存在。

根据本揭示的所述例，运算单元除了检测电源单元以外，还能够检测副运算单元的存在有无。

控制装置中，运算单元包括：运算处理部，包含处理器；总线主机部，连接于所述运算处理部，对局域总线上的数据传输进行管理；以及电源电路，接收来自外部的电力，并对所述运算处理部及所述总线主机部供给电力。所述电源电路包括：第1端口，接受来自所述控制装置中所含的电源单元的电力；第2端口，接受来自与所述电源单元不同的电源装置的电力；备份电路，连接于所述第1端口及所述第2端口这两者；检测电路，检测所述电源单元的存在；以及状态管理电路，输出状态信号，所述状态信号表示来自所述电源电路的电力供给是否有效。所述状态管理电路基于所述第2端口的电压、所述第1端口的电压、以及表示是否存在所述电源单元的信号，来决定所述状态信号的值。

根据本揭示的一例，控制装置能够切实地执行电力供给被阻断时的处理，并且对于其他单元，也可使其切实地执行电力供给被阻断时的处理。

在一方面，能够基于电源单元的连接有无与电力的供给方法，来判定对运算单元的电力供给状态。

附图说明

图1是说明依据本实施方式的FA系统的第1结构例的图。

图2是表示依据本实施方式的FA系统的第2结构例的图。

图3是说明依据本实施方式的、包含主运算单元10、副运算单元20及电源单元30的控制装置100的电路结构的图。

图4是说明依据本实施方式的、基于主运算单元10与其他单元的连接状况和电力供给方法的、电力供给状态的判定处理的流程图。

图5是表示依据本实施方式的、跟与电力供给状态相应的主运算单元10的启动可否相关的对应表380的图。

[符号的说明]

1A、1B：FA系统

2a：第1电力线

2b：第2电力线

4a：第1接地线

4b：第2接地线

6：连接线

10：主运算单元

11：第1端口

12：第2端口

14、16、126、128：二极管

20：副运算单元

22、182：系统级芯片(SoC)

30：电源单元

32：电力端口

34：第3分压电路

35、125：电容器

36：输出电路

38：电压转换部

40：功能单元

50：外部电源

60：局域总线

100：控制装置

101：电源电路

102：第4分压电路

104：第1分压电路

106：第2分压电路

108：检测电阻

110：状态管理电路

120：备份电路

122：第2电压转换电路

124：第3电压转换电路

130：第1电压转换电路

180：运算处理部

184：处理器

186：存储器

190：总线主机部

192：通信电路

362：比较器

364：晶体管

366：基准生成电路

380：对应表

381：PRSN项目

382：XP_PSPF项目

383：24V_PSPF项目

384：50V_PSPF项目

385：启动可否项目

GND：电位

N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8：节点

PRSN、PSPF、24V_PSPF、50V_PSPF、XP_PSPF：信号线

S110、S115、S120、S125、S130、S135：步骤

具体实施方式

以下，参照附图来说明依据本发明的各实施方式。以下的说明中，对于同一部件及构成元件标注同一符号。它们的名称及功能也相同。因此，不再重复对它们的详细说明。

＜A.FA系统的结构＞

参照图1及图2来说明本发明的控制系统(FA系统)。图1及图2是表示依据本实施方式的FA系统的两个结构例(1A及1B)的图。

FA系统1A及FA系统1B是用于对设备及装置等控制对象进行控制，使生产工序自动化的控制系统。

图1是说明依据本实施方式的FA系统的第1结构例的图。FA系统的第1结构例(即FA系统1A)包含主运算单元10、一个或多个功能单元40及外部电源50。主运算单元10是构成FA系统的一要素，相当于对FA系统整体的处理进行控制的运算装置。这样，在FA系统的运算单元仅为主运算单元10，而不包含后述的电源单元等其他运算单元的情况下，主运算单元10成为控制装置100。主运算单元10经由局域总线60来与功能单元40进行设定信息或者与电力供给停止相关的信号的交换。设定信息例如包含连接于功能单元40的未图示的驱动装置(例如图像传感器)执行针对工件的处理(例如拍摄处理)时的参数(parameter)值。

这样，功能单元40具有：从作为控制对象的机械或设备等收集现场信息的功能(数据收集功能)；和/或输出针对作为控制对象的机械或设备等的指令信号的功能(数据输出功能)等。

功能单元40具体为输入/输出(Input/Output，I/O)单元。I/O单元40可列举数字输入(Digital Input，DI)单元、数字输出(Digital Output，DO)单元、模拟输入(Analog Input，AI)单元、模拟输出(Analog Output，AO)单元、脉冲捕获(pulse catch)输入单元、及使多个种类混合而成的复合单元等。

外部电源50连接于主运算单元10的第2端口12，进行对主运算单元10的电力供给。对于第2端口12，例如施加24V的电压。这样，在主运算单元10未与电源单元等其他运算单元连接的情况下，所述主运算单元10能够从设于自身单元的第2端口12直接接受电力供给。

图2是表示依据本实施方式的FA系统的第2结构例的图。FA系统的第2结构例(即FA系统1B)是在所述FA系统1A的结构中进而追加有新结构者。具体而言，FA系统1B除了主运算单元10、I/O单元40及外部电源50以外，还包含电源单元30与副运算单元20。

副运算单元20是与主运算单元10电连接，协同主运算单元10来执行一个处理，或者执行与主运算单元10所执行的处理不同的处理的单元，且是用于提高FA系统整体的处理量或处理速度的单元。这样，副运算单元20作为支持主运算单元10的处理的辅助单元发挥功能。

电源单元30是具有电力端口32，从外部电源50接受对所述电力端口32的电力供给，以对主运算单元10及副运算单元20供给电力的单元。具体而言，在来自外部电源50的电力被供给至电源单元30后，主运算单元10接受对后述图3的第1端口11的电力供给。对于第1端口11，例如施加12V的电压。这样，在主运算单元10与电源单元30之类的其他运算单元连接的情况下，主运算单元10能够从设于自身单元的第1端口11间接地接受电力供给。

这样，在FA系统的运算单元包含主运算单元10、副运算单元20及对这些运算单元供给电力的电源单元30的情况下，主运算单元10、副运算单元20与电源单元30成为控制装置100。

因此，作为至少包含主运算单元10的控制装置100接受电力供给的模式(pattern)，有从第1端口11间接地接受电力供给的情况、与从第2端口12直接接受电力供给的情况这两种电力供给模式。主运算单元10根据基于此种电源单元30的连接状态的电力供给模式，来切实地检测电力供给状态。

而且，作为主运算单元与其他单元的连接结构，有图1所示的仅有主运算单元10的结构(第1结构)、图2所示的包含主运算单元10与副运算单元20与电源单元30的结构(第2结构)、及主运算单元10与电源单元30的结构(第3结构)。在第1结构的情况下，主运算单元10接受来自第2端口12的电力供给。在第2结构及第3结构的情况下，主运算单元10从第1端口11接受电力供给。另外，在主运算单元10与副运算单元20连接的结构(未连接有电源单元30的结构)中，即使从第2端口12接受电力供给，也无法进行对副运算单元20的电力供给，因此设为未采用此种结构来继续说明。而且，在第2结构的情况下，设于主运算单元10与电源单元30之间的副运算单元20不仅可设有一台，也可设有多台。

以下，参照图3来说明控制装置100的包含主运算单元10的电路结构与动作。

＜B.主运算单元10的电路结构与动作＞

图3是说明依据本实施方式的包含主运算单元10、副运算单元20及电源单元30的控制装置100的电路结构的图。

图3的主运算单元10是构成控制装置100的一部分的单元，所述控制装置100包含电源电路101、运算处理部180及总线主机部190。

运算处理部180执行主运算单元10中的各种处理。运算处理部180包含至少具有处理器184及存储器186的系统级芯片(System on a Chip，SoC)182。SoC 182是集成有处理器184及存储器186等的半导体芯片。

处理器184通过将记录在存储器186中的程序展开并执行，从而执行主运算单元10中的各种处理。另外，所述SoC 182是利用电源电路101的第1电压转换电路130对基于第1电力线2a的电位与第1接地(ground)线4a的电位GND的电位差的电压(例如12V)进行降压所得的电压(例如5V)而驱动。第1电压转换电路130具体为直流/直流(Direct Current/Direct Current，DC/DC)转换器(converter)。

第1电压转换电路130进行转换而输出的电压(例如5V)是从第1端口11供给的电压，且是比成为节点N4(连接节点)的电位与节点N6的电位的电位差的电压(12V)低的电压。而且，第1电压转换电路130进行转换而输出的电压(例如5V)是从第2端口12供给的电压，且是比成为节点N4的电位与节点N6的电位的电位差的电压(24V)低的电压。这样，电源电路101的第1电压转换电路130能够转换为比在第1端口11与第2端口12之间的节点N4及N6之间出现的电压(例如12V或24V)低的电压(例如5V)。由此，主运算单元10能够生成与各装置的驱动电压相应的不同值的电压。

总线主机部190对与功能单元40之间交换通信数据的内部总线上的数据传输进行管理。总线主机部190包含通信电路192。

通信电路192对与功能单元40交换通信数据的现场网络(field network)上的数据传输进行管理。作为此种现场网络，使用EtherCAT(注册商标)、EtherNet/IP(注册商标)、DeviceNet(注册商标)、CompoNet(注册商标)等固定周期网络。通信电路192通过局域总线60来执行与功能单元40的通信数据交换。

电源电路101具有从与电源单元30不同的电源装置接受电力供给的第2端口12。连接于第2端口12的第2电力线2b的电位与第2接地线4b的电位的电位差即电压(例如24V)被施加至第1分压电路104。

第1分压电路104将对所施加的电压进行电阻分压所得的电压(例如12V)经由信号线24V_PSPF而输入至状态管理电路110。第1分压电路104的一端被接地。

状态管理电路110是对于对主运算单元10的电力供给状态进行管理的电路。状态管理电路110在检测到除主运算单元10外不存在其他单元时，当从第1分压电路104输入的电压低于预定的阈值时，判定为电力供给为无效。对第1分压电路104输入的电压是从第2端口12输入的电压。而且，所谓其他单元，是指电源单元30、或电源单元30及副运算单元20，至少包含电源单元30。

在像这样判定为不存在电源单元30，从第2端口12输入的电压为阈值以下的情况下，状态管理电路110将表示来自电源电路101的电力供给为无效的值经由信号线PSPF而输出至总线主机部190。由此，主运算单元10能够准确地判定与电源单元30的存在有无相应的电力供给状况。另外，阈值既可保持于状态管理电路110内，也可保持于运算处理部180的存储器186中。

总线主机部190的通信电路192经由局域总线60，来与功能单元40交换通信数据，所述通信数据包含与电源供给的阻断相关的信息。具体而言，功能单元40从总线主机部190接收与电源供给的阻断相关的信息，使优先级高的处理先于其他处理而执行，由此，以备电源供给的阻断。功能单元40在电源供给被阻断后，电源断开(OFF)。

另外，在从第2端口12供给有电力，且第1分压电路104的电压为阈值以上的情况下，流经第2电力线2b的电流经由二极管(diode)14而流至节点N4后，经由二极管128而流入第1电压转换电路130，并且电流也流入总线主机部190的通信电路192。这样，控制装置100中，运算处理部180的SoC 182及总线主机部190的通信电路192能够驱动。

此处，具体说明主运算单元10与其他单元的连接有无的判定。所谓在主运算单元10未连接有(不存在)其他单元的状态，例如是指在主运算单元10未连接有电源单元30的状态、或者在主运算单元10未连接有电源单元30及副运算单元20这两个单元的状态。

所谓在主运算单元10连接有(存在)其他单元的状态，例如是指下述状态，即，在主运算单元10与电源单元30之间配置有副运算单元20，主运算单元10、副运算单元20与电源单元30经由第1电力线2a及第1接地线4a而连接。这样，通过除主运算单元10外还设置副运算单元20，包含运算单元的处理量及处理速度的处理能力提高。而且，作为有连接的状态的另一例，有下述状态，即，未在主运算单元10与电源单元30之间配置副运算单元20，而是将电源单元30直接连接于主运算单元10。

接下来，说明状态管理电路110对其他单元的存在有无的检测方法。作为其他单元，举电源单元30为例来进行说明。状态管理电路110对与主运算单元10和电源单元30的连接状态相关的信号进行检测。具体而言，状态管理电路110具有对主运算单元10与电源单元30的连接状态进行检测的检测电阻108。状态管理电路110经由信号线PRSN来接收对检测电阻108施加有控制电压Vcc(例如5V)的信号。在主运算单元10未连接有电源单元30的情况下，检测电阻108的电压保持在控制电压Vcc的电压(5V)。因此，状态管理电路110接收控制电压(例如5V)的信号。

与此相对，在连接有电源单元30的情况下，对检测电阻108施加的电压经由连接线6而与接地为同电位。因此，状态管理电路110接收与接地为同电位(0V)的信号。由此，在经由信号线PRSN而接收的信号表示控制电压(例如5V)的情况下，状态管理电路110检测到电源单元30不存在。而且，在经由信号线PRSN而接收的信号表示与接地为同电位的电压(0V)的情况下，状态管理电路110检测到存在有电源单元30。另外，所述说明中，对电源单元30的情况进行了说明，但关于电源单元30及副运算单元20的连接有无也能够同样地检测。由此，主运算单元10基于从检测电阻(检测电路)180输出的信号，除了检测电源单元30以外，还能切实地检测副运算单元20的存在有无。

而且，如上所述，在从第2端口12供给有电力的情况下，电流沿着第2电力线2b的二极管14的顺向(阳极(anode)→阴极(cathode))流动，但所流动的电流在节点N4处不朝向二极管16的逆向(阴极→阳极)流动。而且，在从后述的第1端口11供给电力的情况下，电流沿着二极管16的顺向流动，但不朝向二极管14的逆向流动。通过像这样设置阻止电流在第1端口11与第2端口12之间流动的阻止电路，从而在主运算单元10中，无论从多个端口中的哪个端口供给有电力，均能够防止电流朝向其他端口的逆流。

而且，在后段的二极管128中，电路也沿着顺向流动，但所流动的电流在节点N7中，不会沿着二极管126的逆向流动。

接下来，对配置在第1端口11及第2端口12与第1电压转换电路130之间的备份电路120的电路结构和电路动作进行说明。所述备份电路120具体包括：二极管128，设在节点N5与节点N7之间，从节点N5朝节点N7的方向为顺向；以及第2电压转换电路122，对节点N5的电压(例如12V)进行升压(例如升压至50V)。而且，备份电路120包括：电容器125，充入从第2电压转换电路122输出的电荷；第3电压转换电路124，对与充电后的电荷对应的电压(例如50V)进行降压(例如降压至14V)；以及二极管126，设在第3电压转换电路124与节点N7之间，从第3电压转换电路124朝节点N7的方向为顺向。

在电容器125中充入有规定电荷的情况下，无论来自第1端口11及第2端口12中的哪个端口的电力供给被阻断，均能够通过与电容器125的电荷对应的规定电压，来对第1电压转换电路130供给电流。这样，即使对主运算单元10的电力供给被阻断，控制装置100通过包含电容器125的电路作为备份电路进行动作，仍能够利用电容器125中的残留电荷来实现运算处理部180等的短时间动作。

具体而言，控制装置100的主运算单元10通过将与电容器125的残留电荷对应的电压(50V)由第1电压转换电路130转换而成的电压(5V)、或由第3电压转换电路124转换而成的电压(14V)，能够将包含自身单元的运算处理部180的SoC 182与功能单元40的多个单元的驱动时间确保为一定时间。这些单元能够在所述一定时间的期间内，切实地执行包括数据的保存等、电力供给被阻断时的处理。

另外，在第2电压转换电路122与电容器125之间的节点N8设有第2分压电路106。第2分压电路106将对与充入电容器125的电荷对应的电压(例如50V)进行电阻分压所得的电压(例如25V)经由信号线50V_PSPF而输入至状态管理电路110。第2分压电路106的一端被接地。

不论电源单元30是否连接于主运算单元10(不论是否存在电源单元30)，当从第2分压电路106输入的电压低于预定的阈值时，状态管理电路110均判定为电力供给无效。状态管理电路110在进行此种判定时，将表示来自电源电路101的电力供给为无效的值经由信号线PSPF而输出至总线主机部190。另外，阈值既可保持在状态管理电路110内，也可保持于运算处理部180的存储器186中。

总线主机部190的通信电路192经由局域总线60，来与功能单元40交换通信数据，所述通信数据包含与电源供给的阻断相关的信息。具体而言，功能单元40从总线主机部190接收与电源供给的阻断相关的信息，使优先级高的处理先于其他处理而执行，由此，以备电源供给的阻断。功能单元40在电源供给被阻断后，电源断开。

这样，控制装置100的主运算单元10跟自身单元与副运算单元20及电源单元30的连接状态(存在有无)无关地，进行基于备份的电压状态的判定。这是因为，尽管当前正在进行电力供给，但以后一旦产生电力供给的阻断，主运算单元10便无法使用电容器125的电荷来执行用于备份的处理。因此，通过进行与备份的电压状态相应的、电力供给的有效及无效中的任一种判定，从而能够切实地执行电力供给被阻断时的备份处理。并且，主运算单元10能够将与对自身单元的电力供给状态的有效及无效的各个状态相应的信号通知给功能单元40等。而且，主运算单元10自身也能够切实地执行电力供给被阻断时的数据保存处理等。

另外，采用了下述结构，即：由第2端口12接受的电力与由第1端口11接受的电力中的、无论是哪个端口的电力，均能被供给至设置备份电路120的节点N5。这样，备份电路120是连接于第1端口11与第2端口12这两者的电路。因此，控制装置100中，无论从多个端口中的哪个端口进行电力供给，均能对电容器125充入电荷，从而能够容易地确保备份电源的电力。

＜C.副运算单元20的电路结构与动作＞

副运算单元20被施加从电源单元30的电压转换部38输出的电压。具体而言，来自作为DC/DC转换器的电压转换部38的输出电压、且为节点N1的电位与节点N2的电位的电位差的电压(例如12V)被施加至副运算单元20的SoC 22，SoC 22基于所述电压来驱动。与所述运算处理部180的SoC 182同样地，SoC 22是集成有处理器及存储器等的半导体芯片。SoC 22是利用基于从电源单元30供给的电力即第1电力线2a的电位与第1接地线4a的电位GND的电位差的电压(例如12V)来驱动。

副运算单元20是如下所述的单元，即，用于通过协同主运算单元10来执行处理，或者独立于主运算单元10来执行处理，从而提高FA系统整体的处理量或处理速度。这样，副运算单元20作为主运算单元10的支持单元发挥功能。

并且，在主运算单元10连接有副运算单元20及电源单元30的情况下，检测电阻108的电压经由连接线6而与接地为同电位(0V)。与跟接地为同电位的检测电阻108的电压对应的信号经由信号线PRSN而输入至状态管理电路110。与此相对，在未连接有副运算单元20及电源单元30的情况下，检测电阻108的电压经由连接线6而为控制电压(5V)。与跟控制电压为同电位的检测电阻108的电压对应的信号经由信号线PRSN而输入至状态管理电路110。这样，状态管理电路110基于所输入的信号，对配置于电源单元30与主运算单元10之间的副运算单元20或电源单元30的存在进行检测。这样，主运算单元10能够基于检测电阻108的信息，来检测副运算单元20及电源单元30的连接有无(存在有无)。

＜D.电源单元30的电路结构与动作＞

电源单元30是供给主运算单元10及副运算单元20的电力的单元，且是构成控制装置100的一部分的单元。

电源单元30包含电力端口32、第3分压电路34、电容器35、输出电路36及电压转换部38。电力端口32是接受来自外部电源50的电力供给的端口，被施加来自外部电源50的电压。具体而言，连接于电力端口32的电力线的电位与接地线的电位的电位差(即电压)被施加至第3分压电路34，并且被施加至设于第3分压电路34后段的电容器35与电压转换部38。

电容器35是蓄积电荷的电路，并且对电流进行平滑化，以抑制纹波(ripple)而使其更为接近直流。通过此种电容器35的功能，控制装置100能够执行针对被供给至运算单元的电力的平滑化处理，所述运算单元包含主运算单元10及副运算单元20。

电压转换部38为DC/DC转换器，将所输入的电压(例如24V)降压至规定的电压(例如12V)并输出至副运算单元20。因此，第1电力线2a上的节点N1的电位与第1接地线4a的节点N2的电位的电位差为12V，此电压被施加至副运算单元20的SoC 22或主运算单元10的第1端口11。

第3分压电路34被用作电压检测部，所述电压检测部对从外部电源50输入至电力端口32的电压(例如24V)进行检测。第3分压电路34的输出电压被输入至输出电路36的比较器362。

这样，电源单元30能够对主运算单元10及副运算单元20的各运算单元供给稳定的电力。

接下来，对输出电路36进行说明。输出电路36包括比较器362、晶体管(transistor)364及基准生成电路366。输出电路36将输入至比较器362的其中一个输入端子的电压，与输入至另一个输入端子的基准值进行比较。对基准生成电路366输入控制电压Vcc(例如5V)，并将对所述控制电压Vcc进行电阻分压所得的电压(例如2.5V)作为基准电压而输入至比较器362的另一个输入端子。基准生成电路366的一端被接地。

在来自第3分压电路34的输入电压为基准电压以上的情况下，从比较器362的输出端子输出低(Low)信号。从输出端子输出的信号被输出至晶体管364的基极(base)。这样，输入电压成为基准电压以上，意味着对电力端口32施加有来自外部电源50的电压(例如24V)。

作为一例，是设晶体管364为NPN型晶体管来进行说明，但只要可实现本实施方式，则也可为PNP型晶体管或金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor，MOS)型场效应晶体管(Field Effect Transistor，FET)等。

对于晶体管364的集电极(collector)，施加经第4分压电路102分压所得的电压。在从比较器362输出低信号的情况下，晶体管364未导通，集电极与被接地的发射极(emitter)之间无电流流动。

这样，在对节点N3施加有例如12V的电压，经第4分压电路102分压所得的电压例如为5V的情况下，输出电路36将此种电压作为检测信号而经由信号线XP_PSPF送出至状态管理电路110。状态管理电路110基于所接收的检测信号而判定为正进行电力的供给。

与此相对，在从第3分压电路34向比较器362的输入电压小于基准电压的情况下，从比较器362将高(High)信号送出至晶体管364的基极，晶体管364导通。这样，输入电压小于基准电压，意味着未对电力端口32施加来自外部电源50的电压(例如24V)。即，意味着来自外部电源50的电力供给已阻断。

通过晶体管364导通，第4分压电路102的电压(例如5V)下降而与跟发射极连接的接地为同电位(0V)。输出电路36将此种电压值作为检测信号而经由信号线XP_PSPF输出至状态管理电路110。状态管理电路110基于所接收的检测信号，而判定为来自电源电路101的电力供给无效。

具体而言，状态管理电路110在根据检测电阻108的信息而检测出存在电源单元30时，当来自第3分压电路34的输入电压低于基准电压，而收到来自信号线XP_PSPF的表示电压下降的检测信号时，判定为电力供给无效。此情况是：尽管电源单元30连接于主运算单元10，但因电压转换器38等部件的故障而无法获取所需的电压。

状态管理电路110在进行了此种无效判定时，将表示来自电源电路101的电力供给为无效的值经由信号线PSPF而输出至总线主机部190。更具体而言，状态管理电路110在经由信号线XP_PSPF而收到0V的检测信号时，将经由信号线PSPF而传输至总线主机部190与副运算单元20的信号由高切换为低。此信号在状态管理电路110中经由信号线XP_PSPF而由第4分压电路102分压所得的电压为预定的电压(例如5V)以上时，处于高的状态。而且，当检测出由第4分压电路102分压所得的电压小于预定的电压时，此信号由高切换为低的状态。检测到通过此种由高向低的信号切换而形成的低信号的、总线主机部190与副运算单元20，执行电力供给为无效时的应对。

而且，在切换为低信号后，检测出由第4分压电路102分压所得的电压为预定的电压以上时，此信号由低切换为高的状态。检测到通过此种由低向高的信号切换而形成的高信号的、总线主机部190与副运算单元20，执行电力供给为有效时的应对。作为有效时的应对示例，视为电力供给未被阻断而继续供给，从而执行通常的处理。

由此，控制装置100的主运算单元10不仅对于自身单元，对于连接于自身单元的其他单元，也能够使其切实地执行电力供给为无效时或为有效时的处理。具体而言，能够将控制装置100的主运算单元10所检测出的与电力阻断相关的信息从总线主机部190通知给局域总线60上的功能单元40与副运算单元20。而且，功能单元40及副运算单元20能够切实地执行下述处理，所述处理包含在电力供给无效时将数据保存到存储器上、或者禁止对安全数字(Secure Digital，SD)卡的存取等。而且，运算处理部180也能够切实地执行包含数据保存等的处理。

另外，从电源单元30施加至节点N1而驱动SoC 22的电压(例如12V)被施加至主运算单元10的第1端口11。因此，在从外部电源50对电力端口32供给有电力的情况下，第1端口11后段的节点N3的电压为12V。第4分压电路102将对此电压(12V)进行电阻分压所得的电压(例如5V)经由信号线XP_PSPF而输入至状态管理电路110。第4分压电路102的一端被接地。

＜E.总结＞

如上所述，构成控制装置100的主运算单元10的电源电路101包含第1端口11与第2端口12。第1端口11是接受来自控制装置100中所含的电源单元30的电力的端口。第2端口是从与电源单元30不同的电源装置接受电力的端口。这些端口连接于备份电路120，所述备份电路120保持被用于控制装置100的备份处理的电力。并且，主运算单元10的状态管理电路110基于跟电力供给方法相关的第1端口11的电压与第2端口12的电压、与跟其他单元的连接状况相关的是否存在电源单元30的信号，将表示对主运算单元10的电力供给是否有效的状态信号输出至总线主机部190。是否存在电源单元30的信号是通过对电源单元30的存在进行检测的检测电阻(检测电路)108的电压而检测。

这样，主运算单元10能够基于至少电源单元30的连接有无、从第1端口11及第2端口12中的哪个端口供给电力的电力供给方法，来切实地判定对自身单元的电力供给状态。

＜F.与主运算单元10的连接状态相应的判定处理和驱动的可否＞

对于基于至此为止所说明的主运算单元10和其他单元的连接状况与电力供给方法的电力供给状态判定处理、和与电力供给状态相关的主运算单元10的驱动可否，使用图4及图5来进行说明。

图4是说明依据本实施方式的、基于主运算单元10和其他单元的连接状况与电力供给方法的电力供给状态判定处理的流程图。

在步骤S110的处理中，主运算单元10的状态管理电路110检测其他单元的连接状况。对于连接状况的判定，以下对与电源单元30的连接进行说明，但也可为电源单元30及副运算单元20的连接。

在主运算单元10连接有电源单元30的情况下，检测电阻108的电压为与接地同电位的电压(0V)。因此，状态管理电路110在收到由检测电阻108所检测到的与接地为同电位的电压(例如0V)的信号时，判定为存在电源单元30，将控制切换至步骤S115。

在步骤S115的处理中，状态管理电路110经由信号线XP_PSPF来接收由第4分压电路102分压所得的电压的检测信号，若所收到的检测信号的电压为预定的电压(5V)以上，则判定为电力供给有效(步骤S115中为是)，将控制切换至步骤S120。

在步骤S115的处理中，状态管理电路110经由信号线XP_PSPF来接收由第4分压电路102分压所得的电压的检测信号，若所收到的检测信号的电压低于预定的电压(5V)(小于电压)，则判定为电力供给无效(步骤S115中为否)，将控制切换至步骤S125。

返回步骤S110的处理，在主运算单元10未连接有电源单元30的情况下，检测电阻108的电压成为控制电压Vcc的电压(5V)。状态管理电路110在收到由检测电阻108所检测到的控制电压(例如5V)的信号时，判定为不存在电源单元30，将控制切换至步骤S125。

在步骤S125的处理中，状态管理电路110在判定为从第1分压电路104输入的电压低于预定的阈值(例如24V)(小于电压)时(步骤S125中为否)，将控制切换至步骤S135。

在步骤S135的处理中，状态管理电路110判定为从第1端口11及第2端口12中的哪个端口都未供给电力，电力供给无效。状态管理电路110在进行了此种判定时，将表示来自电源电路101的电力供给无效的值(例如低信号)经由信号线PSPF而输出至总线主机部190。

在步骤S125的处理中，当状态管理电路110判定为从第1分压电路104输入的电压为预定的阈值(例如24V)以上时(步骤S125中为是)，将控制切换至步骤S120。

在步骤S120的处理中，当状态管理电路110判定为从第2分压电路106输入的电压低于预定的阈值(例如50V)(小于电压)时(步骤S120中为否)，将控制切换至步骤S135，状态管理电路110判定为电力供给无效。

另外，不论电源单元30是否连接于主运算单元10(是否存在电源单元30)，均进行此判定。这是因为，若在备份电路中未蓄积电荷，则尽管在当前时间点对电源电路101供给有电力，但以后一旦电力供给被阻断，主运算单元10或功能单元40等便无法进行数据的保存等备份处理。

步骤S120的处理中，当状态管理电路110判定为从第2分压电路106输入的电压为预定的阈值(例如50V)以上时(步骤S120中为是)，将控制切换至步骤S130，状态管理电路110判定为电力供给有效。状态管理电路110在进行了此种判定时，将表示来自电源电路101的电力供给有效的值(例如高信号)经由信号线PSPF而输出至总线主机部190。由此，主运算单元10能够切实地检测电力供给状况。

图5是表示依据本实施方式的、跟与电力供给状态相应的主运算单元10的启动可否相关的对应表380的图。

在所述对应表380中，包含与在信号线PRSN上传输的信息相关的PRSN项目381、与在信号线XP_PSPF上传输的信息相关的XP_PSPF项目382、与在信号线24V_PSPF上传输的信息相关的24V_PSPF项目383、与在信号线50V_PSPF上传输的信息相关的50V_PSPF项目384、及与主运算单元10的启动可否信息相关的启动可否项目385。

PRSN项目381是基于检测电阻108的电压，来表示电源单元30的连接(存在)有无的项目。以下，对电源单元30的存在有无进行说明，但也可为电源单元30及副运算单元20的存在有无。PRSN项目381在检测电阻108的电压成为与接地为同电位的电压时，为“有”(存在电源单元30)，在检测电阻108的电压为控制电压(例如5V)时，为“无”(不存在电源单元30)。

XP_PSPF项目382是基于第4分压电路102的电压，来表示是否对第1端口11供给有电力的项目。此项目在供给有电力时为“○”，未供给有电力时为“×”，供给有电力的情况与未供给有电力的情况均包含(无论哪种情况均符合)时为“-”。

24V_PSPF项目383是基于第1分压电路104的电压，来表示是否对第2端口12供给有电力的项目。此项目在供给有电力时为“○”，未供给有电力时为“×”，供给有电力的情况与未供给有电力的情况均包含(无论哪种情况均符合)时为“-”。

50V_PSPF项目384是基于第2分压电路106的电压，来表示电容器125中是否充入有电荷的项目。此项目在充入有电荷时为“○”，未充入有电荷时为“×”，充入有电荷的情况与未充入有电荷的情况均包含(无论哪种情况均符合)时为“-”。

启动可否项目385是表示主运算单元10的启动可否的项目。此项目在主运算单元10可启动时为“可(OK)”，无法启动时为“不可(NG)”。

首先对PRSN项目381为“无”的情况进行说明。此时，基于检测电阻108的电压，判定为不存在电源单元30，因此XP_PSPF项目382为“-”。XP_PSPF项目382为“-”的理由是因为包含未连接电源单元30而未供给电力的情况、与电源单元30刚被拆除而残留有过去供给的电力的情况。由于PRSN项目381为“无”，因此不进行电源单元30的电力供给。

接下来，对24V_PSPF项目383为“○”的情况与为“×”的情况进行说明。在24V_PSPF项目383为“○”的情况下，当50V_PSPF项目384为“○”时，启动可否项目385为“可”。由于从第2端口12进行有电力供给，且在电容器125中也充入有电荷，因而主运算单元10可启动。这是因为，在满足电力供给与备份电力这两个条件的情况下，主运算单元10可启动，以后即便电力供给被阻断，也能进行备份处理。

在24V_PSPF项目383为“○”的情况下，当50V_PSPF项目384为“×”时，启动可否项目385为“NG”。尽管从第2端口12进行有电力供给，但电容器125中未充入有电荷时，主运算单元10无法启动。这是因为，尽管当前在进行电力供给，但以后一旦电力供给被阻断，主运算单元10将无法使用电容器125的电荷来执行用于备份的处理。

在24V_PSPF项目383为“×”的情况下，当50V_PSPF项目384为“○”时，启动可否项目385为“NG”。这是因为，在未从第2端口12供给有电力的情况下，即使主运算单元10能使用电容器125的电荷来暂时启动，也无法确保以后的电力。而且，在电容器125中未充入有电荷时，主运算单元10无法启动。

接下来，在PRSN项目381为“有”的情况下，分为XP_PSPF项目382为“○”时与“×”时进行说明。当XP_PSPF项目382为“○”时，若24V_PSPF项目383为“-”，50V_PSPF项目384为“○”，则启动可否项目385为“可”。这是因为，当存在主运算单元10与电源单元30，对第1端口11也供给有电力，且在电容器125中充入有用于备份的电荷时，主运算单元10可启动。

另外，在存在电源单元30的情况下，有可能必须也对副运算单元20进行电力供给，因此使电源单元30的电力供给优先。因此，24V_PSPF项目383的关于来自第2端口12的电力供给为“-”。这样，尽管从第2端口12供给有电力，但在电路结构上，无法对副运算单元20进行电力供给，因此从第2端口12供给有电压的情况与未供给有电压的情况均包含(无论哪种均符合)。

当XP_PSPF项目382为“○”时，若24V_PSPF项目383为“-”，50V_PSPF项目384为“×”，则启动可否项目385为“NG”。这是因为，尽管当前在进行电力供给，若以后一旦电力供给被阻断，主运算单元10将无法使用电容器125的电荷来执行用于备份的处理。

在PRSN项目381为“有”的情况下，当XP_PSPF项目382为“×”时，若24V_PSPF项目383为“-”，50V_PSPF项目384为“○”，则启动可否项目385为“NG”。这是因为，尽管存在电源单元30，但对于第1端口11仍未供给电力，因此即使有电荷充入电容器125中，此电荷也会因用于主运算单元10的备份而下降，因而主运算单元10无法启动。

并且，当XP_PSPF项目382为“×”时，若24V_PSPF项目383为“-”，50V_PSPF项目384为“×”，则启动可否项目385为“NG”。这是因为，如上所述，尽管存在电源单元30，但对于第1端口11仍未供给电力，进而，无电荷充入电容器125中(也无能够用于主运算单元10的备份的电荷)，因此主运算单元10无法启动。

这样，主运算单元10能够基于电源单元30的连接状况、包含从第1端口11及第2端口12中的哪个端口供给有电力与备份电路的充电状态的电力供给方法，来准确地判定自身单元的电力供给状态。

＜G.变形例＞

本实施方式中，对下述情况进行了说明，即，主运算单元10将表示电力供给无效的值经由信号线PSPF而送出至总线主机部190或副运算单元20。与此相对，主运算单元10送出表示电力供给无效的值的对象并不限定于总线主机部190，也可对其他单元送出。

而且，如上所述，经由信号线PSPE而送出的信息也可通过使用对控制装置100内部的命令进行收发的信号线的、电压的高及低来送出。

状态管理电路110送出至总线主机部190等的、表示电力供给无效的值，也可从运算处理部180送出至总线主机部190。即，也可由运算处理部180从状态管理电路110接收表示电力供给无效的值，并将与所接收的表示电力供给无效的值相关的信息从运算处理部180发送至总线主机部190。

＜H.附注＞

[结构1]

一种运算单元10，构成用于对控制对象进行控制的控制装置100，所述运算单元10包括：

运算处理部180，包含处理器184；

总线主机部190，连接于所述运算处理部180，对局域总线60上的数据传输进行管理；以及

电源电路101，接收来自外部的电力，并对所述运算处理部180及所述总线主机部190供给电力，

其中所述电源电路101包括：

第1端口11，接受来自所述控制装置100中所含的电源单元30的电力；

第2端口12，接受来自与所述电源单元30不同的电源装置的电力；

备份电路120，连接于所述第1端口11及所述第2端口12这两者；

检测电路108，检测所述电源单元30的存在；以及

状态管理电路110，输出状态信号，所述状态信号表示来自所述电源电路101的电力供给是否有效，

其中所述状态管理电路110基于所述第2端口12的电压、所述第1端口11的电压、以及表示是否存在所述电源单元30的信号，来决定所述状态信号的值。

[结构2]

根据结构1所述的运算单元，其中

所述状态管理电路110在检测为不存在所述电源单元30时，当所述第2端口12的电压低于预定的第1阈值时，输出表示来自所述电源电路101的电力供给为无效的值，以作为所述状态信号的值。

[结构3]

根据结构1或2所述的运算单元，其中

不论是否存在所述电源单元30，当从所述备份电路120输出的电压低于预定的第2阈值时，所述状态管理电路110均输出表示来自所述电源电路101的电力供给为无效的值，以作为所述状态信号的值。

[结构4]

根据结构1至3中任一项所述的运算单元，其中

与对所述电源单元30输入的电力的电压相关的信号输入至所述状态管理电路110，所述状态管理电路110在检测为存在所述电源单元30时，当对所述电源单元30输入的电力的电压低于预定的第3阈值时，输出表示来自所述电源电路101的电力供给为无效的值，以作为所述状态信号的值。

[结构5]

根据结构1至4中任一项所述的运算单元，其中

所述电源电路101还包括阻止电路，所述阻止电路用于阻止电流在所述第1端口11与所述第2端口12之间流动。

[结构6]

根据结构1至5中任一项所述的运算单元，其中

所述电源电路101包含第1电压转换电路130，所述第1电压转换电路130转换为比在所述第1端口11与所述第2端口12之间的连接节点处出现的电压低的第1电压。

[结构7]

根据结构6所述的运算单元，其中

所述备份电路120还包括：

第3电压转换电路124，配置在所述第1端口11及所述第2端口12与所述第1电压转换电路130之间，将从第2电压转换电路122供给的电力转换为比第2电压低的第3电压，所述第2电压转换电路122转换为比所述第1电压高的所述第2电压；以及

电容器125，连接于所述第2电压转换电路122与所述第3电压转换电路124之间，能够蓄积从所述第2电压转换电路122输出的电力的至少一部分。

[结构8]

根据结构1至7中任一项所述的运算单元，其中

在所述电源单元30与所述运算单元10之间配置有副运算单元20，

所述检测电路108除了检测所述电源单元30以外，还检测所述副运算单元20的存在。

[结构9]

一种控制装置100，用于对控制对象进行控制，其中所述控制装置包括运算单元10与电源单元30，所述运算单元10包括：

总线主机部190，连接于所述运算处理部180，对局域总线60上的数据传输进行管理；以及

电源电路101，接收来自外部的电力，并对所述运算处理部及所述总线主机部190供给电力，