JP2002233049A

JP2002233049A - 通信子局及び制御装置

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Publication number: JP2002233049A
Application number: JP2001023465A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Shigehisa; 寿之重久; Masaru Imoto; 勝井本; Takanori Fukuda; 孝規福田; Masanori Yamashita; 雅典山下; Hirobumi Iwanaga; 博文岩永; Tomohito Noda; 智史野田
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2002-08-16
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: JP3838037B2

Abstract

(57)【要約】【課題】たとえ短絡を生じたとしても、内部回路（Ｃ
ＰＵ）等への悪影響を生じないようにすること【解決手段】プログラマブルコントローラの通信親局
に対してリモートＩ／Ｏ通信をする通信子局である。内
部電源供給端子１１から供給される電力を、内部回路１
４と、外付けのセンサ２０の動作電源とするための電源
供給系統を持つ。電源供給系統中の内部回路への電源供
給点Ａと、センサへの電源供給点Ｂの間に、保護回路１
５を設ける。短絡保護回路の作動により短絡発生時にス
イッチング素子Ｔｒ３がＯＦＦとなり、センサへの電源
供給を停止するが、内部回路への電源供給は継続して正
常に行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、通信子局及び制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１は、本発明が適用される全体システ
ムの一例を示している。同図に示すように、親局である
ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）１と、子局であ
る複数の通信スレーブ２が、ネットワーク３を介して接
続されている。リモートＩ／Ｏの通信スレーブ２は、ネ
ットワーク３によりバス接続されている。つまり、通信
機器（親局，子局）ごとにアドレスが付与され、各チャ
ンネルの信号を送受信するようになっている。

【０００３】ＰＬＣ１は、図示の例では、電源ユニット
１ａ，演算処理をするＣＰＵユニット１ｂ，Ｉ／Ｏユニ
ット１ｃ，通信マスタユニット１ｄなどの複数のユニッ
トを連結することにより構成されるものを示しているが
これに限るものではない。

【０００４】通信スレーブ２は、入力チャンネルと出力
チャンネルの少なくとも一方を持ち、所定のチャンネル
にセンサ，スイッチ等の入力用のＩ／Ｏ機器（入力機
器）４や、バルブ，モータ駆動装置，リレー，ソレノイ
ド，サーボドライバなどの出力用のＩ／Ｏ機器（出力機
器）５が接続される。より具体的には、入力チャンネル
に接続される入力機器４は、光電スイッチ，近接スイッ
チなどのセンサのように、電源供給を必要とするもの
と、リミットスイッチ，マイクロスイッチ，押しボタン
スイッチなどの各種スイッチのように、電源供給が不要
なものがある。そして、電源供給が必要なものの場合、
通信スレーブ２から供給を受けるものもある（具体的な
構成は後述する）。なお、これら入力機器４や出力機器
５は、ＰＬＣ１のＩ／Ｏユニット１ｃにも接続可能とな
っている。

【０００５】良く知られているように、上記した構成の
システムでは、入力機器４の状態を示すＯＮ／ＯＦＦ信
号が、通信スレーブ２に与えられ、そこにおいてパラレ
ル／シリアル変換を行った後、ＰＬＣ１の通信マスタユ
ニット１ｄに送られる。すると、ＰＬＣ１は、受け取っ
た入力機器４の状態をＣＰＵユニット１ｂに与え、そこ
において演算処理など必要な処理を実行し、出力機器５
の動作を決定する。そして、ネットワーク３を介してそ
の出力機器５が接続された通信スレーブ２に対し、制御
命令を送り、通信スレーブ２は受け取った制御命令に従
い、出力機器５の動作を制御する。

【０００６】図２は、入力機器４が接続される通信スレ
ーブ２の外観を示している。同図（ａ）に示すように、
ネットワーク３（リモートＩ／Ｏのバスライン）に接続
するコネクタ２ａと、入力機器４を取り付けるための端
子２ｂと、内部回路への内部電源供給端子２ｃと、Ｉ／
Ｏ機器（入力機器４）へ電源を供給するためのＩ／Ｏ電
源供給端子２ｄと、Ｉ／Ｏ信号を表示する（ＯＮ：点
灯，ＯＦＦ：消灯）ための表示灯２ｅを備えている。

【０００７】そして、上記した端子２ｂ，内部電源供給
端子２ｃ並びにＩ／Ｏ電源供給端子２ｄの端子配置は、
同図（ｂ）に示すようになっている。図示の例では、入
力８点のものについて示している。そして、この例で
は、通信スレーブ２側から入力機器４に対する電源供給
を行うものであり、内部電源供給端子２ｃとＩ／Ｏ電源
供給端子２ｄは、通信スレーブ２の内部で導通されてい
る。これにより、内部電源供給端子２ｃに対して外部電
源を接続すると、Ｉ／Ｏ電源供給端子２ｄに所定の電圧
が出力される。

【０００８】よって、電源が必要とする入力機器４は、
Ｉ／Ｏ電源供給端子２ｄに接続することにより電力供給
を受けることができる。そして、具体的な接続形態の一
例を示すと、図３のようになる。３線式センサ４ａの場
合には、Ｉ／Ｏ電源供給端子２ｄのプラス（Ｖ）側とマ
イナス側（Ｇ）と、端子２ｂに接続する。この端子２ｂ
に接続するのがセンサ出力である。また、２線式センサ
４ｂの場合には、電力供給が不要であるので、端子２ｂ
とグランド（Ｉ／Ｏ電源供給端子２ｄのマイナス側
（Ｇ））の間に接続する。なお、通信スレーブ２には、
ＮＰＮタイプのものとＰＮＰタイプの２種類がある。こ
こでは、ＮＰＮタイプの通信スレーブを図示しており、
センサはＮＰＮタイプのものを用いている。

【０００９】図４は、３線式センサ４ａと、通信スレー
ブ２を接続した際の内部構造を示している。尚、図示の
便宜上、他の入力７点のセンサは省略している。同図に
示すように、内部電源供給端子２ｃは、内部回路（ＣＰ
Ｕ）２ｆに接続されている。また、内部電源供給端子２
ｃと、Ｉ／Ｏ電源供給端子２ｄは、プラス側，マイナス
側のそれぞれが内部で結線され、導通されている。ま
た、接続するセンサがＮＰＮタイプであるため、プラス
側を接地している。

【００１０】これにより、図示するように内部電源供給
端子２ｃに内部供給電源６を接続すると、内部回路２ｆ
に電力供給されるとともに、Ｉ／Ｏ電源供給端子２ｄの
端子間でも電圧がかかる。そこで、この２つのＩ／Ｏ電
源供給端子２ｄに、３線式の光電スイッチなどの３線式
センサ４ａの２つの電源端子を接続する。すると、内部
供給電源６から３線式センサ４ａに電力供給がなされ
る。

【００１１】さらに、センサ出力が、端子２ｂに接続さ
れる。これにより、センサ内部回路４ａ′によりトラン
ジスタＴｒがＯＮ／ＯＦＦ制御され、その状態がセンサ
出力として端子２ｂひいては通信スレーブ２の内部回路
２ｆに与えられる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の装置で
は、通信スレーブ２の内部電源と、Ｉ／Ｏ機器（入力機
器４）への電源を共通にした結果、以下に示す問題を生
じる。すなわち、小型化，ローコスト化のために上記し
たように電源供給ラインを共通化し単一系統としている
ため、その電源ラインのどこかで短絡すると、通信スレ
ーブ２内の内部回路（ＣＰＵ）２ｆへの電源供給ができ
なくなるか、不安定となる。すると、内部回路２ｆが動
作停止したり、誤動作して誤った内容のデータを送信し
たりするおそれがある。すると、ＰＬＣ１側の制御に悪
影響を与えるおそれもある。

【００１３】そして、係る悪影響を与える短絡の発生現
象を鑑みると、３線式センサ４ａや通信スレーブ２の内
部で発生するよりも、外部に露出する通信スレーブ２と
３線式センサ４ａを接続する配線（コード）が破断等す
ることにより生じるおそれが高い。具体的には、センサ
供給電源ライン（プラス側，マイナス側）が短絡する場
合はもちろんのこと、マイナス側とシャーシグランドが
短絡した場合にも、そのシャーシグランドを介してプラ
ス側と短絡する（ＮＰＮ用のため）。それ以外にも、セ
ンサの信号ライン（端子２ｂに導通する経路）と、セン
サ供給電源ラインのプラス側或いはシャーシグランドと
の間が短絡した状態でセンサがＯＮになった場合も、同
様の問題が生じる。

【００１４】上記現象が、特に外部に露出した配線（コ
ード）を踏まれたり、引っかけられたりすることによ
り、コードの被覆が剥けるなどが原因の場合には、配線
カバーで覆うことにより保護することも可能である。し
かし、係る配線カバーを設置することが煩雑であり、各
機器を移動する場合にはその都度配線カバーの移設をす
る必要があり煩雑であるという問題がある。更に、各線
の誤接続によっても短絡事故を生じるおそれがあり、そ
の場合には、当然のことながら上記した配線カバーでは
対処できない。この発明は、たとえ短絡を生じたとして
も、内部回路（ＣＰＵ）等への悪影響を生じることがな
い通信子局及び制御装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明による通信子局
では、プログラマブルコントローラの通信親局に対して
通信をする通信子局において、電源入力部から供給され
る電力を、内部回路と、外付けの入力機器の動作電源と
するための電源供給系統を持ち、前記電源供給系統中の
前記内部回路への電源供給点と、前記入力機器への電源
供給点の間に、短絡保護回路を設け、前記短絡保護回路
の作動により短絡発生時に前記入力機器への電源供給を
停止するとともに、前記内部回路への電源供給異常の発
生を防止し、前記内部回路は、短絡発生時に異常時処理
を実行する機能を備えるようにした。

【００１６】１つの短絡保護回路に接続される入力機器
は、第１の実施の形態に示すように、１つでも良いし、
第２の実施の形態に示すように複数でもよい。また、電
源入力部は、実施の形態では、内部電源供給端子１１に
対応する。

【００１７】この発明によると、入力機器につながる電
源供給系統（通信子局の外部に接続される入力機器との
接続線なども含む）で短絡事故が発生した場合、短絡保
護回路により入力機器への電源供給は停止される。そし
て、内部回路には安定して電源供給が継続される。つま
り、入力機器につながる電源供給系統と内部回路へつな
がる電源供給系統は、電気的に同一系統にあるので、そ
のままでは入力機器へつながる電源供給系統で短絡事故
があると、内部回路へつながる電源供給系統も短絡する
ことになるが、本発明では、短絡保護回路により内部回
路への電源供給が確保される。このように、内部回路は
正常に動作するので、各種の異常時処理をすることがで
きるし、短絡に伴う破損・損傷なども生じることがな
い。

【００１８】多くの通信子局は、外付けの入力機器とし
て複数接続可能なものがある。係る場合に、複数の入力
機器を１つの短絡保護回路で管理するようにしても良
い。このようにすると、短絡保護回路が１個ですむの
で、回路基板等を小さくすることができる。また、複数
の入力機器に対する電源供給系統にそれぞれ設け、前記
短絡保護回路は、相互に独立して動作し、接続された前
記入力機器への電源供給のみ停止する機能を持つように
構成することもできる。このようにすると、入力機器の
数分だけ短絡保護回路が必要となり、装置全体は大型化
するが、個別の制御をすることから、短絡を生じていな
い入力機器は、そのまま動作させることも可能となる。

【００１９】この発明の好ましい一実施態様によれば、
前記短絡保護回路は、短絡を検知した際に、通知する機
能をもつことである。ここで言う「通知」とは、例えば
内部回路に対して短絡発生を通知したり、ＬＥＤ等の表
示灯を点灯したり、警報ブザーを鳴らすなどの各種の報
知手段を用いて、ユーザへ通知することなどがある。要
は、短絡保護回路は、短絡発生を知っているので、それ
を他の短絡情報を必要とする箇所へ通知するものを全て
含む。このように、自発的に短絡発生を通知することに
より、通知を受けた相手側は、迅速に短絡に対応する処
理をすることができる。

【００２０】異常時処理としては、例えば、短絡発生を
前記通信親局に通知する処理がある。短絡発生の検知
は、内部回路側で判断することもできるし、外部からの
短絡を通知する信号を受信することにより行える。さら
に、前記外付けの入力機器を複数接続可能な通信子局で
あって、前記内部回路の異常時処理は、短絡を生じてい
る箇所を特定し、その特定した箇所を短絡発生と併せて
前記通信親局に通知する処理を行うようにすると良い。
ここで短絡の箇所とは、実施の形態では、短絡事故が発
生している入力端子番号（チャンネルとも呼べる）とな
る。さらに言うと、その入力端子につながれた入力機器
（例えば３線式センサ）自体か、接続線間での短絡事故
の発生を、その入力端子系統での短絡箇所としている。

【００２１】もちろん、本発明では、このように短絡箇
所を通知しなくても良い。短絡箇所が不明（認識できな
い）場合はもちろんのこと、認識できたとしても、通信
親局に対しては短絡の発生を通知するだけにしても良
い。

【００２２】更に異常時処理としては、係る通知に限る
ことはなく、例えば、短絡発生を通知する表示灯を点灯
させるようにしたり、通信親局以外の所定の相手に通知
するようにしたり、短絡保護回路を自動復帰させるよう
にするなど各種のものがある。

【００２３】さらにまた、前記短絡保護回路が短絡時に
電源供給を停止するに際し、遮断する電源供給系統は、
シャーシグランドの非接続側にするとよい。このように
すると、確実に短絡からの保護がはかれる。さらに、前
記短絡保護回路は、電源供給を再開可能とする自己復帰
機能を備えると好ましい。自己復帰機能は、手動スイッ
チの押下に伴うものでも良いし、自動的に行われるもの
でも良い。

【００２４】また、本発明の通信子局は、プログラマブ
ルコントローラの通信親局に対して通信をする通信子局
であり、電源入力部から供給される電力を、内部回路
と、外付けの入力機器の動作電源とするための電源供給
系統を持ち、前記電源供給系統中に短絡保護回路を設
け、前記短絡保護回路の作動により短絡発生時に前記入
力機器並びに前記内部回路への電源供給を停止し、前記
短絡保護回路は、スイッチング素子を備え、そのスイッ
チング素子をＯＦＦにすることにより前記電源供給を停
止するものであり、短絡発生に伴い前記スイッチング素
子がＯＦＦになると、その状態を自己保持する機能と、
その自己保持を解消する復帰機能を備えることである。

【００２５】さらに本発明の制御装置では、外付けの入
力機器からの信号を内部回路が受け取り、その内部回路
が受け取った信号に基づいて所定の処理をする制御装置
であって、電源入力部から供給される電力を、前記内部
回路と、前記入力機器の動作電源とするための電源供給
系統を持ち、前記電源供給系統中の前記内部回路への電
源供給点と、前記入力機器への電源供給点の間に、短絡
保護回路を設け、前記短絡保護回路の作動により短絡発
生時に前記入力機器への電源供給を停止するとともに、
前記内部回路への電源供給異常の発生を防止し、前記内
部回路は、短絡発生時に異常時処理を実行する機能を備
えることである。

【００２６】この制御装置における動作原理並びに作用
効果は、上記説明した通信子局の場合と同様である。そ
して、具体的に明記していないが、通信子局に記載した
各限定要素は、制御装置においても同様に適用すること
ができる。

【００２７】この発明の以上説明した構成要素は可能な
限り組み合わせることができる。この発明を構成する各
手段を専用のハードウエア回路によって実現することが
できるし、プログラムされたコンピュータによって実現
することもできる。

【００２８】

【発明の実施の形態】図５は、本発明の第１の実施の形
態を示している。同図は、通信スレーブ１０に入力機器
であるセンサ２０を接続した状態を示している。そし
て、図示省略するか、この通信スレーブ１０は、マスタ
であるＰＬＣにネットワーク接続され、Ｉ／Ｏ通信す
る。つまり、図１に示したようなシステム構成で実現さ
れる。もちろん、図１の構成以外でも実現可能である。

【００２９】センサ２０は、ＮＰＮタイプの３線式のも
のである。そして、センサ２０の本来的な機能であるセ
ンシングを行う内部回路２１と、その結果を出力するた
めのトランジスタ２２を内蔵する。つまり、内部回路２
１により、トランジスタ２２のベース電圧を制御し、ト
ランジスタ２２のＯＮ／ＯＦＦを制御する。センサ２０
の状態をトランジスタ２２のＯＮ／ＯＦＦで表すことに
より、通信スレーブ１０にセンサ２０の状態を伝えるよ
うになっている。

【００３０】通信スレーブ１０は、内部供給電源６を接
続するための内部電源供給端子１１と、センサ２０など
に電力供給するためのＩ／Ｏ電源供給端子１２と、セン
サ信号を受けるためのＩ／Ｏ端子１３を備えている。図
示するように駆動状態では、Ｉ／Ｏ電源供給端子１２に
内部供給電源６を接続する。また、センサ２０の内部回
路２１を、Ｉ／Ｏ電源供給端子１２に接続する。そし
て、共に各電源ラインのプラス側をシャーシグランドに
設置している。さらに、センサ２０の出力信号を、Ｉ／
Ｏ端子１３に接続する。

【００３１】これにより、通信スレーブ１０内の内部回
路（ＣＰＵ）１４とセンサ２０の内部回路２１の電源系
統を共通化し、内部回路（ＣＰＵ）１４，センサ２０
は、内部供給電源６から電力供給を受ける。そして、セ
ンサ出力は、通信スレーブ１０内の内部回路１４に与え
られ、内部回路１４により所定の処理を実行して送信フ
レームを作成し、ＰＬＣに向けて送信する。なお、係る
処理機能は従来と同様であるので、その詳細な説明を省
略する。

【００３２】ここで本発明では、通信スレーブ１０の電
源ラインに保護回路１５を設け、その保護回路１５より
も下流（内部供給電源６を基準）で短絡が発生した場合
に、電源ラインを切断する機能を設ける。さらに、保護
回路１５の設置位置であるが、内部回路１４の電力供給
点よりも下流側に接続している。つまり、内部回路１４
とＩ／Ｏ端子１３の間に、保護回路１５を設置した。換
言すると、電源供給系統（電源ライン）中の内部回路１
４への電源供給点Ａと、センサ２０への電源供給点Ｂの
間に、保護回路１５を設ける。

【００３３】これにより、短絡を生じて保護回路１５か
電源ラインを切断したとしても、それより上位、つま
り、内部電源供給端子１１と保護回路１５間での間の電
源ラインは、正常に動作するので、内部供給電源６から
内部回路１４への電力供給は継続される。

【００３４】この保護回路１５は、図５に概略構成を示
すように、電源ライン（マイナス側）を流れる電流を監
視し、過電流状態となったか否かにより短絡の有無を判
断する短絡検知回路１６と、電源ライン（マイナス側：
シャーシグランドとしているラインとは違う側のライ
ン）に直列に挿入されたスイッチング素子Ｔｒ３を有し
ている。このスイッチング素子Ｔｒ３は、定常状態では
ＯＮとなりスイッチは閉じており、短絡検知回路１６に
より短絡を検知した場合に、スイッチング素子Ｔｒ３が
ＯＦＦとなってスイッチを開く。つまり、遮断するよう
に動作する（動作原理は後述する）。

【００３５】なお、このようにスイッチング素子Ｔｒ３
をシャーシグランドの非接地側のライン上に設けたの
は、以下の理由による。すなわち、この図５で例示した
通信スレーブはＮＰＮタイプであるので、プラス側を電
気的コモンとしていて、Ｉ／Ｏ電源供給端子１２のプラ
ス側端子をシャーシグランドに接地している。従って、
仮に電源ラインのプラス側にスイッチング素子を設け、
短絡事故が発生した際にそのスイッチング素子を遮断し
たとしても、通信スレーブ１０内のシャーシグランドを
通じて短絡したままとなるおそれがある。それは、例え
ば、センサ２０に接続するための３本のケーブルのうち
のマイナスラインがグランドに触れたり、または、セン
サ信号ラインがグランドに触れ、センサ２０のトランジ
スタ２２がＯＮすれば、短絡ルートが構成されてしまう
おそれがあり、短絡事故が解消できないためである。

【００３６】さらに、自己保持回路１８を設け、一旦、
短絡検知回路１６が短絡を検知して検出信号を出力した
ならば、その状態を保持するようにしている。つまり、
短絡検知回路１６の出力に基づきスイッチング素子Ｔｒ
３がＯＦＦになると、当然のことながら電流は流れなく
なり、過電流状態は解除される。従って、そのままでは
短絡検知回路１６は、過電流でないと判断しスイッチン
グ素子Ｔｒ３が再度ＯＮになってしまい、チャタリング
を生じてしまう。そこで、自己保持回路１８によりスイ
ッチング素子Ｔｒ３のベース電位をＬｏｗ状態のままと
してＯＦＦの状態を保持するようにしている。

【００３７】さらに、短絡検知表示灯１９を設けてい
る。この短絡検知表示灯１９はＬＥＤから構成され、通
常は消灯しており、短絡発生時に点灯するように動作す
る。これにより、ユーザは、短絡検知表示灯１９の点灯
の有無に基づき、視覚的にどのセンサで短絡を生じてい
るかがわかる。具体的な設置位置の一例としては、図２
示したセンサ信号のＯＮ／ＯＦＦを示す表示灯とそれぞ
れ隣りあって対応するように並列（例えば、上下２段）
に設置することができる。つまり、上下２段のうち一方
がセンサ信号で他方が短絡検知表示灯となる。

【００３８】保護回路１５のより具体的な回路構成の一
例を示すと、図６のようになる。動作を説明しながらそ
の構成を説明する。まず、定常状態では、センサ２０に
印可される電圧（ＢＳ＋，ＢＳ−間）を抵抗Ｒ５，Ｒ６
で分圧して生成される電圧がスイッチング素子Ｔｒ３の
ベースに印加される。これにより、スイッチング素子Ｔ
ｒ３はＯＮ（常閉）となり、センサ２０に電圧が印加さ
れる。なお、４つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ
４，Ｔｒ５は、定常状態ではＯＦＦとなっている。

【００３９】また、電源ラインのマイナス側には、検出
抵抗Ｒ７を直列に挿入している。これにより、例えば、
センサ２０への供給電源ライン間で短絡が発生して過電
流が流れると、検出抵抗Ｒ７の上端電位が上昇する。す
ると、抵抗Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１で生成されるトランジ
スタＴｒ１のベース電圧も上昇し、トランジスタＴｒ１
がＯＮになる。すると、トランジスタＴｒ４のベース電
圧は、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４により所定のベース
電圧が印加されているので、トランジスタＴｒ１のＯＮ
に伴いトランジスタＴｒ４もＯＮする。

【００４０】これにより、スイッチング素子Ｔｒ３のベ
ースとマイナス側ラインに接続された抵抗Ｒ６は、２つ
のトランジスタＴｒ４，Ｔｒ１により短絡され、スイッ
チング素子Ｔｒ３のベースがＬｏｗになるのでスイッチ
ング素子Ｔｒ３がＯＦＦする。これにより、電源ライン
が遮断されるので、センサ２０への供給電源ライン間の
短絡経路への電源供給が停止し、いわゆる「短絡保護」
がされる。また、２つのトランジスタＴｒ４，Ｔｒ１が
ＯＮになることから、短絡検知表示灯１９であるＬＥＤ
に電流が流れ、点灯する。

【００４１】そして、上記した検出抵抗Ｒ７，トランジ
スタＴｒ１，トランジスタＴｒ１のベース電圧を生成す
るための抵抗Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１等により短絡検出回
路１６が構成される。

【００４２】なお、トランジスタＴｒ４は突入電流保護
回路である。すなわち、電源投入時の突入電流により、
電流値が大きくなりトランジスタＴｒ１がＯＮになるお
それがある。これを防止するために、抵抗Ｒ１２，Ｒ１
３，Ｒ１４並びにコンデンサＣ４により決定される時定
数により、電源投入からトランジスタＴｒ４のベース電
圧が所望の値まで上昇するのを遅らせ、一定期間トラン
ジスタＴｒ４をＯＦＦにするようにしている。なお、一
定期間経過後は、ベース電圧は所望の値まで上昇する
が、上記したようにトランジスタＴｒ１がＯＦＦのため
トランジスタＴｒ４もＯＦＦのままとなる。

【００４３】一方、スイッチング素子Ｔｒ３が短絡発生
時に一旦ＯＦＦになると、検出抵抗Ｒ７に電流が流れ
ず、そのままでは、トランジスタＴｒ１のベース電圧が
低下してＯＦＦになってしまい、スイッチング素子Ｔｒ
３のベース電位は抵抗Ｒ５を介してＨｉｇｈとなり、ス
イッチング素子Ｔｒ３が再びＯＮになろうとする。

【００４４】そこで、自己保持回路１８を設け、トラン
ジスタＴｒ１がＯＦＦするのを抑止している。すなわ
ち、２つのトランジスタＴｒ４，Ｔｒ１がＯＮになるこ
とから、抵抗Ｒ３が電源ラインのマイナス側に導通し、
抵抗Ｒ２，Ｒ３により分圧された所望の電圧がベース電
圧としてトランジスタＴｒ２に印加される。これにより
トランジスタＴｒ２がＯＮになる。すると、このトラン
ジスタＴｒ２→抵抗Ｒ４→抵抗Ｒ１０→抵抗Ｒ１１とい
う経路が構成され、抵抗Ｒ４，Ｒ１０，Ｒ１１による分
圧により生成されたベース電圧によりトランジスタＴｒ
１はＯＮ状態を保持する。

【００４５】また、検出抵抗Ｒ７の上端電圧に基づいて
ＯＮ／ＯＦＦ動作されるトランジスタＴｒ５も設けてい
る。このトランジスタＴｒ５も、Ｔｒ１と同様に、過電
流に伴い検出抵抗Ｒ７の上端電圧が上昇すると、トラン
ジスタＴｒ５がＯＮするようになる。そして、このトラ
ンジスタＴｒ５のコレクタ端子は、内部回路（ＣＰＵ）
１４に接続する。これにより、短絡時はトランジスタＴ
ｒ５がＯＮして、コレクタ電位がＨｉｇｈからＬｏｗに
変化する。これを短絡検知信号として内部回路（ＣＰ
Ｕ）１４に送る。よって、内部回路（ＣＰＵ）１４は、
係る短絡検知信号の変化に基づいて、短絡の有無を判断
することができるようになる。

【００４６】なお、上記した例では短絡検知表示灯１９
を保護回路１５の中で動作させるように構成している
が、本発明では必ずしも係る構成にする必要はない。例
えば、内部回路（ＣＰＵ）１４がトランジスタＴｒ５か
らの短絡検知信号によって、内部回路（ＣＰＵ）１４で
直接ＬＥＤを駆動制御することもできる。もちろん、Ｌ
ＥＤその他のランプに限ることはなく、ブザーや音声を
用いた警報手段でも良い。

【００４７】次に、自己保持回路１８の解除について述
べる。常開接点である復帰スイッチＳＷをＯＮにする
と、まず、トランジスタＴｒ１のベース電圧がＬｏｗと
なるのでトランジスタＴｒ１がＯＦＦになる。すると、
スイッチング素子Ｔｒ３のベースには、抵抗Ｒ５，Ｒ６
に伴い所望のベース電圧が印加されるので、ＯＮにな
る。また、自己保持回路１８のトランジスタＴｒ２も、
ベースがオープンとなるのでＯＦＦとなる。また、この
復帰スイッチＳＷのＯＮに伴い、ダイオードＤ２からＤ
４を介してコンデンサにチャージされた電荷が放電され
るようになっている。

【００４８】なお、復帰スイッチＳＷは、手動でもよい
が、例えば内部回路（ＣＰＵ）１４からの制御信号に基
づき定期的にＯＮにする自動復帰制御を行うようにして
もよい。

【００４９】上記した構成の保護回路１５は、好ましく
は、各センサ（入力用のＩ／Ｏ機器）に対しそれぞれ設
けることである。すなわち、図７に示すように、各セン
サに対するＩ／Ｏ電源供給端子１２に対し、それぞれ保
護回路１５を設ける。これにより各保護回路１５は、内
部電源供給端子１１からの電源ラインに対して並列に配
置されることになる。さらに、各保護回路１５は、内部
回路（ＣＰＵ）１４よりも下流側に設置する。

【００５０】なお、図７中では、総ての入力端子に３線
式センサを繋げた例を示しており、Ｖｏ（ｎ）は、ｎ番
目のセンサに対するセンサ供給電源（プラス側）であ
り、Ｇ（ｎ）は、ｎ番目のセンサに対するセンサ供給電
源（マイナス側）であり、Ｓ（ｎ）は、ｎ番目のセンサ
に対するセンサ信号の入力端子である。これらは、以下
の図においても同じである。

【００５１】なお、このとき通信スレーブのＩ／Ｏ電源
供給端子１２は、入力点数ごとに独立させる。図２〜図
４で説明した例では、Ｉ／Ｏ電源供給端子２ｄが２系統
としているが、本形態のように、入力点数が８つの時
は、電源供給端子も８系統となる。つまり、入力機器取
り付け用の端子でＩ／Ｏ端子１３を１つに対してＩ／Ｏ
電源供給端子１２のプラスとマイナスをそれぞれ１つ設
け、それを８系統とする。よって、図示省略するが、本
形態の外観は、図２，図３のものを基準とし、Ｉ／Ｏ電
源供給端子２ｄが８系統になるように所定数増えた構造
となる。

【００５２】保護回路１５の内部構成は、図６等に示し
たものと同様である。従って、トランジスタＴｒ５によ
る短絡検知機能を備えている。そこで、各保護回路１５
からの短絡検知信号を、内部回路（ＣＰＵ）１４の異な
るポートに入力するようにしている。これにより、内部
回路（ＣＰＵ）１４では、どのポートから短絡検知信号
を受信したか（つまり、ＨｉｇｈとＬｏｗの変化があっ
たか）を判断することにより、短絡を生じたセンサ、ま
たはその入力端子番号を特定することができる。

【００５３】さらに、本形態では、内部回路（ＣＰＵ）
１４に、どのチャンネルで短絡が起きているかをマスタ
側（ＰＬＣ）に通信する機能も備えている。具体的に
は、図８に示すような内部構造を採る。すなわち、本例
では、センサを８個接続可能としたものであるので、セ
ンサ信号を入力するためのポートを８個用意し、それに
併せて各保護回路１５からの短絡検知信号を入力するた
めのポートも８個用意している。センサ信号用の８チャ
ンネル分のポートは、ポート情報読み取り部１４ａに直
接与えられ、保護回路１５からの短絡検知信号用の８チ
ャンネル分のポートは、短絡検知入力部１４ｂを介して
与えられ。図では、短絡検知入力部１４ｂからポート情
報読み取り部１４ａへの接続線は１本で示しているが、
８チャンネル分用意されている。

【００５４】係る構成によれば、センサ信号並びに保護
回路１５からの短絡検知信号は、ポート情報読み取り部
１４ａに与えられる。そして、パラレル／シリアル変換
部１４ｃにてパラレル／シリアル変換を行い、センサ信
号と短絡検知信号を所定の順番に並べてシリアル信号に
変換し、送信フレーム生成部１４ｄに与える。この送信
フレーム生成部１４ｄでは、受け取ったシリアル信号を
マスタであるＰＬＣに向けて送信するための送信フレー
ムを生成する。具体的には、図９（ａ）に示すように、
送信先アドレスとヘッダに続いて受け取ったシリアル信
号（センサ信号＋短絡検知データ）を付加し、更にその
後ろにフッタを付加した送信フレームを生成する。そし
て、その生成した送信フレームを通信ドライバ１４ｅを
介してリモートＩ／Ｏのバスへ送信する。これにより、
送信先アドレスで規定される相手（ＰＬＣ側の通信マス
タユニット１ｄ）に、センサ情報並びに短絡の有無情報
を通知することができる。

【００５５】係る構成にすると、マスタであるＰＬＣ
は、どのチャンネルで短絡事故が発生したかがわかるの
で、そのチャンネルのセンサ信号は不正確と判断し、そ
の不正確な信号として適切な制御を続けることができ
る。ここで、適切な制御とは、例えば、イベント割り込
みにより、予め決めた異常時の処理を実行することがで
きる。また、制御内容を安全側で停止するようにしても
よい。なお、事故を生じていないチャンネルからのセン
サ信号は有効と判断して制御を続けるようなこともでき
る。

【００５６】なお、本実施の形態では、短絡検知入力部
１４ｂで取得した保護回路１５からの短絡検知信号は、
そのまま全てポート情報読み取り部１４ａに与えるよう
にしたため、最終的に送信するフレーム内にも、どのチ
ャンネルで短絡事故があったかを伝達可能としている
が、例えば、短絡検知入力部１４ｂは、８点の入力に対
するＯＲ回路とし、いずれかのチャンネルで短絡事故が
あった場合にＯＮとなるようにしてもよい。

【００５７】その場合には、ポート情報読み取り部１４
ａには、チャンネル分（ｎ点分）のセンサ信号と、短絡
事故が発生したか否かを伝える１ビット分の信号がパラ
レル入力される。そして、最終的に送信フレーム生成部
１４ｄで生成される送信フレームとしては、図９（ｂ）
に示すようにすることができる。この場合には、どのチ
ャンネルで短絡事故が起こったかはＰＬＣ側で知ること
はできないものの、短絡が発生した通信スレーブ機器か
ら送信されてきたセンサ信号の信頼性が低いことがわか
るので、例えば、そのスレーブ機器から受信したセンサ
信号を全て無効にしたり、センサ信号の状態が変化して
いるものはそのチャンネルは正常に動作していると判断
し、それ以外のチャンネルのセンサ信号を無効にするな
どとすることができる。さらに、異常時に伴う適切な処
理を実行するのは上記したものと同様である。

【００５８】また、本形態では、短絡を通知するための
メッセージを生成するメッセージ生成部１４ｆを設け
た。つまり、短絡検知入力部１４ｂの出力を受け、短絡
事故が発生したならば、そのことを伝える短絡検知メッ
セージを生成し、送信フレーム生成部１４ｄに与える。
そして、この短絡検知メッセージは、送信フレーム生成
部１４ｄにて送信アドレス，ヘッダ，フッタが付加さ
れ、図９（ｃ）に示すような送信フレームを生成する。
この送信フレームは、イベント通信によりマスタである
ＰＬＣに送信する。このとき、短絡検知メッセージの中
身を短絡事故が起こったことを通知する内容だけでもよ
いし、どのチャンネルで短絡事故が発生かまでを特定す
る内容を付加してもよい。

【００５９】また、上記した実施の形態では、短絡事故
の発生時に、自動的にマスタであるＰＬＣに通知する機
能を持たせたが、この機能はなくてもよい。また、仮に
設けた場合でも、その機能を使用するか否かをユーザが
択一的に選択できるようにしてもよい。

【００６０】図１０は、本実施の形態の変形例を示して
いる。すなわち、上記した実施の形態では、ＮＰＮタイ
プの通信スレーブとセンサを用いた例を説明したが、図
示の例は、ＰＮＰタイプのセンサ２０′を接続するＰＮ
Ｐタイプの通信スレーブ１０′を示している。同図に示
すように、ＰＮＰタイプの場合、マイナス側を電気的コ
モンとしているので、マイナス側をシャーシグランドに
接地する必要がある。従って、通信スレーブ１０′に保
護回路１５を設けるに際し、電源ラインのプラス側に遮
断用のスイッチング素子Ｔｒ３を設けるようにした。こ
れにより、電源ラインに過電流が流れると、スイッチン
グ素子Ｔｒ３を開いて遮断する。よって、短絡状態が解
消され、内部回路（ＣＰＵ）１４に安定して電源供給が
なされる。なお、保護回路１５の内部構成は、プラスと
マイナスの関係及びＰとＮの関係が対称的に反転する
が、短絡時の内部回路１４の動作等は、上記した実施の
形態並びに変形例と同様であるので、その詳細な説明を
省略する。

【００６１】図１１は、本発明の第２の実施の形態を示
している。同図に示すように、本実施の形態では、保護
回路１５を１個設け、その保護回路１５に対して複数の
センサ（Ｉ／Ｏ電源供給端子１２）を並列接続するよう
にした。さらに、電源ラインでの保護回路１５の設置位
置は、内部回路（ＣＰＵ）１４よりも下流側、つまり、
内部回路１４とセンサ２０の間に配置するようにしてい
る。換言すると、内部供給電源６からの電力供給は、セ
ンサに対しては保護回路１５を経由して行われるが、内
部回路（ＣＰＵ）１４に対しては直接行われる。なお、
保護回路１５の内部構成は、上記した第１の実施の形態
と同様である。

【００６２】これにより、いずれかのセンサ，チャンネ
ルで短絡事故が発生すると、保護回路１５が働き、すべ
てのセンサへの電源ラインが遮断される。従って、内部
回路（ＣＰＵ）１４に対する電力供給は確保され、短絡
事故が発生中であっても内部回路（ＣＰＵ）は動作可能
なままとなり、例えば、係る短絡事故が発生したことを
ＰＬＣに伝えたり、通信スレーブ１０自体を自動的に電
源ＯＦＦ状態にするような制御が行える。

【００６３】なお、短絡検知通知は、第１の実施の形態
と同様の機能に基づいて実行できる。但し、本実施の形
態では、どのチャンネルで短絡事故が発生したかまでは
特定できず、いずれかのチャンネルで短絡があった旨の
通知となる。従って、送信フレームも図９（ｂ），
（ｃ）のいずれかとなる。

【００６４】以上のような第２の実施の形態は、複数入
力端子の短絡保護をまとめて行う思想のものである。図
１１で示した例では、入力接点数が８（ｎ＝８）のと
き、８つの入力端子に対して保護回路１５を１個設ける
ことにしているが、例えば１〜４つ目の入力端子に対し
て１つの保護回路を設けるとともに、５〜８つ目の入力
端子で１個の保護回路を設ける思想を含むものである。
このとき、通信スレーブのＩ／Ｏ電源供給端子は、２系
統となるので、図２〜図４に示したような２系統のもの
で対応できる。

【００６５】さらに本発明では、１つの保護回路で複数
の入力端子の短絡保護をするようになっていれば、１つ
の通信スレーブ１０内に設置する保護回路は１つに限る
ことはない。また、上記例示したように、短絡保護をす
るセンサを４個ずつと言うように均等に振り分ける必要
はなく、さらには、第１の実施の形態のように１つの入
力端子を１つの保護回路で短絡保護するものを一部に含
むようにすることもできる。すなわち、例えば、７個の
センサを１個の保護回路で短絡保護を図り、１個のセン
サを別の１個の保護回路で短絡保護を図ることができ
る。

【００６６】このような本形態では、保護回路１５が入
力端子に対して少なくてすむので、小型化・ローコスト
化には適している。なお、その他の構成並びに作用効果
は、上記した実施の形態並びに変形例と同様であるの
で、その詳細な説明を省略する。

【００６７】図１２は、本発明の第３の実施の形態を示
している。本実施の形態では、上記した図１１に示す実
施の形態と同様に、保護回路１５を一つ設けている。そ
して、その設置位置が上記した各実施の形態と相違し
て、内部回路（ＣＰＵ）１４よりも上流側に設置してい
る。つまり、短絡により過電流状態になると、保護回路
１５が電源ラインを遮断し、下流側の電力供給をカット
するため、センサはもちろんのこと、内部回路（ＣＰ
Ｕ）１４に対する電力供給も停止するようにしている。

【００６８】係る構成をとることにより、短絡事故に伴
い内部回路（ＣＰＵ）１４が損傷したり、内部回路（Ｃ
ＰＵ）１４への電源供給が不安定となることで生じる誤
った情報がＰＬＣに送られたり、その誤った情報によっ
てＰＬＣの制御がおかしくなることが根本的に抑制でき
る。なお、自発的に通信スレーブ１０から短絡を通知す
ることはできないものの、現場の監視者などにより、動
作がおかしい（通信スレーブ１０が非動作）ということ
は設備装置の動きから比較的簡単に気付くことが多く、
しかも、おかしくなった原因が限られていることもあ
り、故障したセンサや、配線ミスを確認調査などをする
ことで、修理・修繕の対応をすることができる。

【００６９】なお、本形態では、内部回路（ＣＰＵ）１
４が動作しなくなるので、第１，第３の実施の形態のよ
うに、保護回路１５から短絡検知信号を出力する必要が
ない。従って、この保護回路１５の内部構成は、上記し
た各実施の形態の構成から、トランジスタＴｒ５を含む
短絡検知信号を出力する機能部分を除いたものにより実
現できる。

【００７０】最後に他の適用例を説明しておく。上記し
た３つの実施の形態では、ＰＬＣのリモートＩ／Ｏの子
局である通信スレーブに適用した例を示したが、本発明
はこれに限ることはなく入力機器を接続可能な制御装置
で、その入力機器と制御装置の内部回路に対する電力供
給ラインが共通しているものに適用できる。一例を示す
と、マイクロＰＬＣ等と称される小型の単ユニットＰＬ
Ｃ（図１に例示したＰＬＣの各ユニットを一体化し単一
のケースに収納したＰＬＣ）がある。

【００７１】係る制御機器に対して接続される入力機器
に対する接続線などが短絡した場合に、保護回路が働
き、その入力機器の動作を停止し、制御装置の動作は継
続させるようにしてもよい。

【００７２】また、通信スレーブでも、入力機器と出力
機器の両方をつなぐ入出力接点対応の通信スレーブにも
適用できるのはもちろんのことである。このときは、入
力機器への電源供給ラインが内部回路と共通している入
力系統に対して発明思想を適用することになる。なお、
いずれの場合も保護回路の構成並びに設置位置は、上記
した各実施の形態と同様であるので、その詳細な説明を
省略する。

【００７３】

【発明の効果】以上のように、この発明では、たとえ短
絡を生じたとしても、短絡保護回路が動作するため内部
回路（ＣＰＵ）等への悪影響を生じることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるシステムの全体構成の一例
を示している。

【図２】（ａ）は、通信スレーブの外観の一例を示す図
である。（ｂ）は、端子の配置例を示す図である。

【図３】配線例を示す図である。

【図４】従来例を示すセンサ，通信スレーブの内部構造
を示す図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図で
ある。

【図６】保護回路１５の具体的な構成例を示す図であ
る。

【図７】本発明の第１の実施の形態の具体例を示す図で
ある。

【図８】内部回路の内部構造を示す図である。

【図９】送信フレームの一例を示す図である。

【図１０】変形例を示す図である。

【図１１】本発明の第２の実施の形態の具体例を示す図
である。

【図１２】本発明の第３の実施の形態の具体例を示す図
である。

【符号の説明】

６内部供給電源１０通信スレーブ（子局）１１内部電源供給端子１２Ｉ／Ｏ電源供給端子１３Ｉ／Ｏ端子１４内部回路（ＣＰＵ）１５保護回路１６短絡検知回路１８自己保持回路１９短絡検知表示灯Ｔｒ３スイッチング素子２０，２０′ センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｌ 12/28 １００Ｇ０５Ｂ 19/05 Ｎ (72)発明者福田孝規佐賀県武雄市朝日町大字中野小字小原 11000番地オムロン武雄株式会社内 (72)発明者山下雅典佐賀県武雄市朝日町大字中野小字小原 11000番地オムロン武雄株式会社内 (72)発明者岩永博文佐賀県武雄市朝日町大字中野小字小原 11000番地オムロン武雄株式会社内 (72)発明者野田智史京都府京都市下京区塩小路通堀川東入南不動堂町801番地オムロン株式会社内Ｆターム(参考） 5G053 AA01 AA02 BA01 CA01 DA01 EC03 FA06 5G065 BA04 BA07 EA01 GA04 GA07 JA02 KA05 LA02 5H209 CC03 DD13 FF09 GG13 HH04 5H220 BB13 CC03 CX05 FF10 HH08 JJ07 JJ12 MM01 MM06 5K033 AA06 BA03 DA02 DB20 DB25 EA07 EB03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プログラマブルコントローラの通信親局
に対して通信をする通信子局において、電源入力部から供給される電力を、内部回路と、外付け
の入力機器の動作電源とするための電源供給系統を持
ち、前記電源供給系統中の前記内部回路への電源供給点と、
前記入力機器への電源供給点の間に、短絡保護回路を設
け、前記短絡保護回路の作動により短絡発生時に前記入
力機器への電源供給を停止するとともに、前記内部回路
への電源供給異常の発生を防止し、前記内部回路は、短絡発生時に異常時処理を実行する機
能を備えたことを特徴とする通信子局。
【請求項２】前記短絡保護回路は、短絡を検知した際
に、通知する機能をもつことを特徴とする請求項１に記
載の通信子局。
【請求項３】前記外付けの入力機器を複数接続可能な
通信子局であって、前記短絡保護回路は、前記複数の入力機器に対する電源
供給系統にそれぞれ設け、前記短絡保護回路は、相互に独立して動作し、接続され
た前記入力機器への電源供給のみ停止する機能を持つこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の通信子局。
【請求項４】前記異常時処理は、短絡発生を前記通信
親局に通知する処理を含むことを特徴とする請求項１〜
３のいずれか１項に記載の通信子局。
【請求項５】前記外付けの入力機器を複数接続可能な
通信子局であって、前記内部回路の異常時処理は、短絡を生じている箇所を
特定し、その特定した箇所を短絡発生と併せて前記通信
親局に通知する処理であることを特徴とする請求項４に
記載の通信子局。
【請求項６】前記短絡保護回路が短絡時に電源供給を
停止するに際し、遮断する電源供給系統は、シャーシグランドの非接続側
にしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に
記載の通信子局。
【請求項７】前記短絡保護回路は、電源供給を再開可
能とする自己復帰機能を備えたことを特徴とする請求項
１〜６のいずれか１項に記載の通信子局。
【請求項８】プログラマブルコントローラの通信親局
に対して通信をする通信子局において、電源入力部から供給される電力を、内部回路と、外付け
の入力機器の動作電源とするための電源供給系統を持
ち、前記電源供給系統中に短絡保護回路を設け、前記短絡保
護回路の作動により短絡発生時に前記入力機器並びに前
記内部回路への電源供給を停止し、前記短絡保護回路は、スイッチング素子を備え、そのス
イッチング素子をＯＦＦにすることにより前記電源供給
を停止するものであり、短絡発生に伴い前記スイッチン
グ素子がＯＦＦになると、その状態を自己保持する機能
と、その自己保持を解消する復帰機能を備えたことを特
徴とする通信子局。
【請求項９】外付けの入力機器からの信号を内部回路
が受け取り、その内部回路が受け取った信号に基づいて
所定の処理をする制御装置であって、電源入力部から供給される電力を、前記内部回路と、前
記入力機器の動作電源とするための電源供給系統を持
ち、前記電源供給系統中の前記内部回路への電源供給点と、
前記入力機器への電源供給点の間に、短絡保護回路を設
け、前記短絡保護回路の作動により短絡発生時に前記入
力機器への電源供給を停止するとともに、前記内部回路
への電源供給異常の発生を防止し、前記内部回路は、短絡発生時に異常時処理を実行する機
能を備えたことを特徴とする制御装置。