JP2000163105A - プログラマブルコントローラの入力回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の端子を通じて外部機器から入力した入
力電流をフォトカプラに通電することにより入力信号に
変換する構成において、発熱を抑制することができるよ
うにする。 【解決手段】 入力回路１２の主体となるマルチプレク
サＩＣ１４は、プログラマブルコントローラ本体１３か
ら与えられるスキャン信号に同期して信号入力端子１７
ｂを通じて外部機器から入力する入力電流を時分割でフ
ォトカプラ１６に出力する。これにより、フォトカプラ
１６からは入力信号がプログラマブルコントローラ本体
１３に時分割で出力されるので、その入力信号の信号レ
ベルをスキャン信号に同期して検出することにより外部
機器のオンオフ状態を判断することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の端子を通じ
て外部機器から入力した入力電流をフォトカプラに通電
することにより入力信号に変換するプログラマブルコン
トローラの入力回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】プログラマブルコントローラの入力回路
としては複数の外部機器からの入力（通常は８点〜１６
点）が可能なように構成されている。

【０００３】図７はこの種の入力回路の構成を概略的に
示している。この図７において、入力回路１は、端子２
に入力した外部機器からの入力電流をフォトカプラ３で
入力信号に変換してプログラマブルコントローラ本体に
出力するように構成されている。この場合、図７に示す
入力回路は抵抗型に構成されており、フォトカプラ３に
入力する電流を抵抗４により制限するようになってい
る。外部機器がオンしてフォトカプラ３に電流が流れる
とフォトカプラ３がオンするので、フォトカプラ３から
入力信号がプログラマブルコントローラ本体に出力さ
れ、プログラマブルコントローラ本体は外部機器がオン
したことを検出することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７に示し
た入力回路１はプログラマブルコントローラの入力点数
だけ設けられているので、全ての入力回路１に外部機器
を接続した状態でそれらの外部機器の全てがオンしたと
きは、入力回路１全体の発熱量が大きくなり、入力回路
１を放熱するために全体が大型化する。

【０００５】一方、図８に示すように入力回路１を定電
流ダイオード５を用いた定電流型に構成した場合には、
図９に示すように抵抗型に比較して発熱量を抑制するこ
とができるものの、斯様な構成であっても入力回路１の
発熱量は大きく、放熱するための構成は必要であった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、複数の端子を通じて外部機器から入力
した入力電流をフォトカプラに通電することにより入力
信号に変換する構成において、発熱を抑制することがで
きるプログラマブルコントローラの入力回路を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、時分割手段は、外部同期信号に応じて端子を時分割
で順に選択する。そして、出力手段は、時分割手段によ
り選択された端子からの入力電流をフォトカプラに出力
するので、フォトカプラから出力される入力信号に基づ
いて各端子と接続された外部機器の動作状態を判断する
ことができる。

【０００８】この場合、端子からは外部機器からの入力
電流が時分割で入力するので、全ての端子から入力電流
を同時に入力する構成に比較して、入力回路全体の発熱
量を抑制することができる。

【０００９】請求項２の発明によれば、暗電流生成手段
により端子を通じて入力する外部機器からの暗電流の通
電路を形成することができるので、端子に２線式タイプ
の外部機器の出力ラインを接続した場合であっても、外
部機器に常に暗電流を流して駆動することができる。

【００１０】請求項３の発明によれば、出力手段は、複
数の端子からの入力電流を外部同期信号に応じて１つの
フォトカプラに順に出力するので、フォトカプラから出
力される入力信号の信号レベルを外部同期信号に基づい
て検出することにより各外部機器の動作状態を判断する
ことができる。

【００１１】請求項４の発明によれば、出力手段は、端
子からの入力電流を外部同期信号に応じて端子に対応す
るフォトカプラに出力するので、各フォトカプラからの
入力信号の信号レベルを外部同期信号に基づいて検出す
ることにより各外部機器の動作状態を判断することがで
きる。この場合、複数のフォトカプラからの入力信号を
並列処理することができるので、外部機器の動作状態の
判断処理を簡単に行うことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の第１の実施の形態を図１乃至図４を参照して説明す
る。図２はプログラマブルコントローラ（以下、ＰＣ）
１１の構成を概略的に示している。ＰＣ１１は入力回路
１２とＰＣ本体１３とから構成されており、入力回路１
２の主体をなすマルチプレクサＩＣ１４とＰＣ本体１３
とはフォトカプラ１５，１６を介して信号の授受を行う
ように構成されている。

【００１３】図１はＰＣ１１の入力回路１２を概略的に
示している。この図１において、入力回路１２はマルチ
プレクサＩＣ１４を主体として構成されており、そのマ
ルチプレクサＩＣ１４がＶＤＣ端子１７ａ、ｎ個の信号
入力端子１７ｂ及びコモン端子１７ｃと接続されてい
る。ＶＤＣ端子１７ａには２４Ｖ電源の正側が接続さ
れ、コモン端子１７ｃには２４Ｖ電源の負側が接続され
る。この場合、入力回路１２に例えば３線式タイプのセ
ンサのケーブルを接続する場合は、外部機器の正電源ラ
インをＶＤＣ端子１７ａと接続し、負電源ラインをコモ
ン端子１７ｃと接続し、信号出力ラインを信号入力端子
１７ｂと接続する。また、入力回路１２に２線式タイプ
のセンサのケーブルを接続する場合は、センサの電流入
力ラインをＶＤＣ端子１７ａに接続し、信号出力ライン
を兼ねる電流出力ラインを信号入力端子１７ｂと接続す
る。

【００１４】次に、マルチプレクサＩＣ１４の構成につ
いて説明する。マルチプレクサＩＣ１４は定電圧回路１
８、オン電圧発生回路１９（出力手段に相当）、ＰＮＰ
型トランジスタ２０（出力手段に相当）、ｎビットシフ
トレジスタ２１（時分割手段に相当）及び暗電流生成手
段２２を内蔵して構成されている。

【００１５】定電圧回路１８はＶＤＣ端子１７ａと接続
されている。この定電圧回路１８はＶＤＣ端子１７ａに
給電された電源電圧２４Ｖを５Ｖの基準電圧に変換する
もので、変換した基準電圧５Ｖを内部回路に給電する。

【００１６】オン電圧発生回路１９は基準電圧５Ｖをト
ランジスタ２０のオン電圧に変換するもので、シフトレ
ジスタ２１により選択されたトランジスタ２０のベース
に対して所定電圧（トランジスタ２０のエミッタ電圧よ
りも少なくとも約０．７Ｖ低い電圧）を出力する。

【００１７】トランジスタ２０は信号入力端子１７ｂに
対応してｎ個設けられており、そのエミッタは信号入力
端子１７ｂとそれぞれ接続されている。また、トランジ
スタ２０のコレクタは共通に接続された状態でフォトカ
プラ１６の信号入力端子と接続されている。シフトレジ
スタ２１はｎ本の選択ラインを備えており、スキャン信
号の入力に応じて選択ラインを時分割で選択する。

【００１８】一方、暗電流生成手段２２はｎ個の暗電流
生成抵抗２２ａから構成されており、その暗電流生成抵
抗２２ａの一端が信号入力端子１７ｂと接続されている
と共に、他端が共通接続された状態でコモン端子１７ｃ
と接続されている。

【００１９】上記フォトカプラ１５の信号入力端子には
ＰＣ本体１３からスキャン信号が与えられるようになっ
ており、スキャン信号の入力に応じて信号出力端子から
スキャン信号がシフトレジスタ２１に出力されるように
なっている。また、上記フォトカプラ１６の信号出力端
子はＰＣ本体１３と接続されており、信号入力端子への
入力電流の通電に応じてＰＣ本体１３へ入力信号が出力
されるようになっている。

【００２０】次に上記構成の作用について説明する。入
力回路１２に２線式タイプのセンサのケーブルを接続す
るときは、ＶＤＣ端子にセンサの電流入力ラインを接続
し、信号入力端子１７ｂにセンサの電流出力ラインを接
続する。

【００２１】ところで、図３に示すように２線式タイプ
のセンサ２３は電流入力ライン２３ａ及び電流出力ライ
ン２３ｂを有し、電流入力ライン２３ａを電源の正側と
接続すると共に、電流出力ライン２３ｂを電源の負側と
接続することにより駆動するようになっている。この場
合、センサ２３は接点２３ｃを開閉するための内部回路
２３ｂに暗電流を供給する必要があることから、暗電流
生成手段２３を構成する暗電流生成抵抗２２ａを通じて
センサ２３に暗電流が常に通電するようにしている。従
って、センサ２３の内部回路２３ｄには常に暗電流が通
電されているので、センサ２３は接点２３ｃのオンオフ
状態にかかわらず被検出物体の検出可能状態となってい
る。

【００２２】図１において、ＰＣ本体１３は入力回路１
２に対してスキャン信号を与えており、このスキャン信
号はフォトカプラ１５を通じてマルチプレクサＩＣ１４
のシフトレジスタ２１に与えられている。

【００２３】シフトレジスタ２１は、フォトカプラ１５
から与えられるスキャン信号に同期してオン電圧発生回
路１９に対する選択ラインを順に時分割で切換えてい
る。これにより、オン電圧発生回路１９は、オン電圧発
生回路１９により有効化された選択ラインに対応したト
ランジスタ２０のベースに所定のベース電圧を与えるの
で、トランジスタ２０が時分割で順にオンしている。

【００２４】さて、センサ２３がオンすると、センサ２
３の接点２３ｃを通じてオフ状態の場合よりも大きなオ
ン電流が流れるので、そのオン電流の通電状態でセンサ
２３に対応するトランジスタ２０がオンすると、トラン
ジスタ２０を通じてフォトカプラ１６にオン電流が流れ
る。これにより、フォトカプラ１６がオンしてＰＣ本体
１３に入力信号が出力される。

【００２５】ここで、１〜ｎ番目の信号入力端子１７ｂ
と接続された１〜ｎ番目のセンサ２３のうち１〜ｎ−１
番目のセンサがオンし且つｎ番目のセンサ２３がオフし
た場合は、フォトカプラ１６から出力される入力信号は
スキャン信号に同期して図４に示すようになる。従っ
て、ＰＣ本体１３は入力信号の信号レベルをスキャン信
号に同期して検出することによりセンサ２３のオンオフ
状態を判断することができる。

【００２６】このような実施の形態によれば、マルチプ
レクサＩＣ１４を用いることにより信号入力端子１７ｂ
を通じて入力するセンサ２３からの入力電流を時分割で
フォトカプラ１６に出力するように構成したので、セン
サからの入力電流をフォトカプラに並列に同時に出力す
る従来例に比較して、入力回路１２に流れる電流を低減
して入力回路１２全体の発熱量を抑制することができ
る。

【００２７】また、マルチプレクサＩＣ１４にセンサ駆
動用の暗電流生成抵抗２２ａを内蔵するようにしたの
で、入力回路１２に２線式タイプのセンサ２３を接続し
た場合であっても、センサ２３に常に暗電流を通電して
駆動することができる。

【００２８】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施の形態を図５及び図６を参照して説明するに、第１
の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明を省
略する。この第２の実施の形態はマルチプレクサＩＣ１
４として複数の信号入力端子１７ｂからの入力電流を並
列に複数のフォトカプラ１６に出力するように構成され
ている点である。

【００２９】マルチプレクサＩＣ１４の構成を概略的に
示す図５において、マルチプレクサＩＣ１４の各トラン
ジスタ２０のコレクタは対応するフォトカプラ１６とそ
れぞれ接続されており、トランジスタ２０のオン状態で
フォトカプラ１６から入力信号がＰＣ本体１３に出力さ
れるようになっている。

【００３０】さて、ＰＣ本体１３からスキャン信号が出
力されると、トランジスタ２０のオンに応じてフォトカ
プラ１６が順にオンするので、図６に示すようにフォト
カプラ１６からは入力信号が時分割の並列状態でＰＣ本
体１３に出力される。これにより、ＰＣ本体１３は、ス
キャン信号に同期してフォトカプラ１６から入力した入
力信号の信号レベルを検出することにより各センサ２３
のオンオフ状態を判断することができる。

【００３１】このような第２の実施の形態によれば、Ｐ
Ｃ本体１３には複数のフォトカプラ１６からの入力信号
が時分割の並列状態で入力するので、ＰＣ本体１３によ
るセンサ２３のオンオフ状態の判断を並列処理すること
が可能となり、プログラムの負担が小さくなる。

【００３２】本発明は上記各実施の形態にのみ限定され
るものではなく、暗電流生成抵抗２２ａをマルチプレク
サＩＣ１４の外側に接続するように構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における入力回路を
示す電気回路図

【図２】プログラマブルコントローラを概略的に示すブ
ロック図

【図３】２線式タイプのセンサの構成を概略的に示す図

【図４】スキャン信号と入力信号との関係を示す図

【図５】本発明の第２の実施の形態を示す図１相当図

【図６】図４相当図

【図７】従来例における抵抗型の入力回路を示す電気回
路図

【図８】定電流型の入力回路を示す電気回路図

【図９】抵抗型と定電流型との発熱量の差を示す図

【符号の説明】

１１はプログラマブルコントローラ、１２は入力回路、
１３はプログラマブルコントローラ本体、１４はマルチ
プレクサＩＣ、１５，１６はフォトカプラ、１７ｂは信
号入力端子、１９はオン電圧発生回路（出力手段）、２
０はトランジスタ（出力手段）、２１はｎビットシフト
レジスタ（時分割手段）、２２は暗電流生成手段、２２
ａは暗電流生成抵抗、２３はセンサ（外部機器）であ
る。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の端子を通じて外部機器から入力し
   た入力電流をフォトカプラに通電することにより入力信
   号に変換するプログラマブルコントローラの入力回路に
   おいて、 外部同期信号に応じて前記端子を時分割で順に選択する
   時分割手段と、 この時分割手段により選択された前記端子からの入力電
   流を前記外部同期信号に応じて前記フォトカプラに出力
   する出力手段とを備えたことを特徴とするプログラマブ
   ルコントローラの入力回路。
2. 【請求項２】 前記端子を通じて前記外部機器を駆動す
   るための暗電流の通電路を形成する暗電流生成手段を備
   えたことを特徴とするプログラマブルコントローラの入
   力回路。
3. 【請求項３】 前記フォトカプラは１つ設けられ、 前記出力手段は、前記端子からの入力電流を前記外部同
   期信号に応じて前記フォトカプラに順に出力するように
   構成されていることを特徴とするプログラマブルコント
   ローラの入力回路。
4. 【請求項４】 前記フォトカプラは前記端子に対応して
   複数設けられ、 前記出力手段は、前記端子からの入力電流を前記外部同
   期信号に応じて当該端子に対応するフォトカプラに出力
   するように構成されていることを特徴とするプログラマ
   ブルコントローラの入力回路。
5. 【請求項５】 前記時分割手段及び前記出力手段はＩＣ
   から構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の
   何れかに記載のプログラマブルコントローラの入力回
   路。