JP2005003522A

JP2005003522A - 出力接点装置の診断回路

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Publication number: JP2005003522A
Application number: JP2003167610A
Authority: JP
Inventors: Ryotaro Shishiba; 良太郎紫芝
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2005-01-06
Anticipated expiration: 2023-06-12
Also published as: JP4088967B2

Abstract

【課題】本発明はスイッチ等の出力接点装置の診断回路に関し、特に出力受信装置の不感期間に関係なく、出力接点の異常を検知できる出力接点装置の診断回路を提供するものである。
【解決手段】第１、第２のスイッチを設け、出力指令手段から出力される出力接点指令１（制御信号１）によって第１のスイッチをオン、又はオフに設定し、出力接点指令２（制御信号２）によって第２のスイッチをオフ、又はオンに設定する。第１及び第２のスイッチを切り換えることによって出力受信手段に情報を受信させる。特に第１、又は第２のスイッチの切り換え異常を検出する為、オフにしたスイッチから供給される信号のレベルを比較手段に読み出し、出力指令手段の指令信号と比較することによって接点異常を診断する。この間、第１及び第２のスイッチの何れかは出力受信手段にオン信号を供給する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスイッチ等の出力接点装置の診断回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、プラントや工場内の機器、装置等において、各種情報を取得し制御を行う計装制御システムが構築されている。このようなシステムでは信号を受信する際切換装置が使用されている。例えば、リレー等の接点スイッチやトランジスタ等の無接点スイッチが使用される。しかし、これらのスイッチでは溶着等により切り換え不良を起こす場合があり、受信エラーの原因になる。
【０００３】
そこで従来、図８に示す診断回路を使用し、切換装置の接点不良を検出している。この回路は、同図ａに示す指令信号を出力指令部１が出力接点（切換手段）２に出力し、出力接点２をオン、オフ駆動して出力端子３から出力受信装置４に信号を供給している。この回路において、出力接点２の異常を検出する為、出力接点２のオン側端子に分割抵抗Ｒ１、Ｒ２を接続し、分割抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点５の電圧レベルを読み取って判断している。例えば、接続点５の電圧レベルを接点状態読み返し部６で検出し、比較部７に出力し、出力指令部１から出力される指令信号と比較して、出力接点２の異常検出を行っている。
【０００４】
一方、出力受信装置４はノイズ等による微少信号を排除する為、フィルタ機能を備えており、例えば所定の不感期間をもつ。この為、出力接点２の異常を検知する際、この不感期間を利用して行い、出力受信装置４の信号受信機能に影響を与えないように配慮している。この為、上記出力接点２の異常検出は、不感期間にオン−オフ−オンの信号を出力し、分割抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点５の電圧レベルを出力指令部１から出力される指令信号と比較して行っている。
【０００５】
また、特許文献１にはマイクロプロセッサの制御によってメモリへのアクセス制御を行うシステムが開示され、メモリに供給される制御信号とアドレス信号とがアクセス要求信号に対応したものであるか否かをチェックし、対応していない場合にはエラー信号を出力するシステムが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平０６−２６６５８３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の回路では、出力受信装置が不感期間にオン−オフ−オンの信号（診断信号）を出力し、出力接点の異常を判断する為、接続できる出力受信装置は上記診断信号の出力期間より長い不感期間を有する装置に限定される。したがって、不感期間が短い出力受信装置を使用する場合、上記出力接点の異常検出は困難となる。
【０００８】
一方、特許文献１に開示する発明では、信号のチェック機能は有するが、上記出力受信装置に対応するメモリの不感期間を考慮する発明ではない。
そこで、本発明は出力受信装置の不感期間の長短に関係なく、出力接点の異常を検知できる出力接点装置の診断回路を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
指令信号によりオン・オフされ、オン・オフに応じて異なるレベルの信号を供給する第１及び第２の切換手段と、
該第１または第２の切換手段を介して信号が供給される出力受信手段と、
前記第１または第２の切換手段に対してオフにする指令信号を与えたときに、指令信号を与えた切換手段から供給される信号のレベルを検出し、検出した信号レベルとオフにする指令信号とを比較する比較手段と、
該比較手段による比較の結果、切り換え異常であると判断すると、異常報知を行う報知手段と、
を備えることを特徴とする出力接点装置の診断回路である。
【００１０】
ここで、上記出力受信手段は、例えば計装制御システムに使用され、プラントや工場内の機器、装置等から出力される信号を受信する。また、切換手段は、例えば、リレー等の接点スイッチである。
【００１１】
このように構成することにより、出力接点に切り換え異常が発生すると、比較手段に供給される信号から切り換え異常が検出され、異常報知手段から報知信号が出力されることによって出力接点の異常検知を行うことができる。
【００１２】
請求項２の記載は、前記請求項１記載の発明において、前記第１及び第２の切換手段は、例えばトランジスタである。
本例は、切換手段として無接点スイッチであるトランジスタを対象とするものであり、トランジスタとして、例えばバイポーラトランジスタ、電界効果形トランジスタ等が異常検出の対象となる。
【００１３】
請求項３の記載は、前記請求項１、又は２の記載において、前記オフにする指令信号を与えた切換手段から供給される信号を読み返す読返手段を有し、該読返手段の出力を前記比較手段に供給する構成である。
【００１４】
請求項４の記載は、前記請求項１、２、又は３の記載において、前記第１及び第２の切換手段への指令信号の出力は一定周期で行い、一方の指令信号がオン制御信号であるとき、他方の指令信号がオフ制御信号であり、オン制御信号の時間がオフ制御信号の時間よりも長い構成である。
【００１５】
このように構成することにより、第１、又は第２の切換手段の何れか一方はオン状態に設定され、出力接点の診断時、出力受信装置は必ず何れかのオン側端子に接続されている。したがって、出力受信装置の不感期間に影響されることなく、出力接点装置の診断を行うことができる。
【００１６】
請求項５の記載は、前記請求項１、２、３、又は４の記載において、前記指令信号の出力は出力指令手段が行い、前記第１の切換手段にオン制御信号を出力する時、前記第２の切換手段にオフ制御信号を出力し、前記第１の切換手段にオフ制御信号を出力する時、前記第２の切換手段にオン制御信号を出力する構成である。
【００１７】
請求項６の記載は、前記請求項１、２、３、４、又は５の記載において、前記第１の切換手段にオフ制御信号を出力した時、前記第１の切換手段から供給される信号のレベルをオフ制御信号と比較した結果、切り換え異常であると判断すると、前記異常報知を行う構成である。
【００１８】
この場合、第１の切換手段は、通常オフ制御信号によりオフ状態に設定される。しかし、この時第１の切換手段に切り換え異常があると、第１の切換手段が供給する信号のレベルに変化が生じず、異常信号を出力して切換手段の異常を報知する。
【００１９】
請求項７の記載は、前記請求項１、２、３、４、又は５の記載において、前記第２の切換手段にオフ制御信号を出力した時、前記第２の切換手段から供給される信号のレベルをオフ制御信号と比較した結果、切り換え異常であると判断すると、前記異常報知を行う構成である。
【００２０】
この場合も、第２の切換手段は、通常オフ制御信号によりオフ状態に設定される。しかし、この時第２の切換手段に切り換え異常があると、第２の切換手段が供給する信号のレベルに変化が生じず、異常信号を出力して切換手段の異常を報知する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の出力接点装置の診断回路について、図面を参照しながら実施形態を詳述する。
【００２２】
＜第１の実施形態＞
図１は本実施形態の診断回路の回路図である。
同図において、本例の診断回路は第１、第２のスイッチ（出力接点）１０、１１の切り換え異常を検出する回路であり、第１、第２のスイッチ１０、１１はそれぞれ共通端子と、オン側端子、オフ側端子で構成されている。共通端子にはハイレベル電圧が印加されている。また、第１、第２のスイッチ１０、１１には出力指令手段１２から出力接点指令１及び２（指令信号１、及び２）が出力され、出力接点指令１（指令信号１）は第１のスイッチ１０に供給され、出力接点指令２（指令信号２）は第２のスイッチ１１に供給される。
【００２３】
図２は上記出力接点指令１（指令信号１）、及び出力接点指令２（指令信号２）のタイムチャートを示す。同図に示すように、出力接点指令１（指令信号１）と出力接点指令２（指令信号２）の関係は、一方がオン制御信号を出力する間、他方はオフ制御信号を第１、第２のスイッチ１０、１１に出力する。但し、出力接点指令１（指令信号１）のオフ制御信号の出力時間に比べて、出力接点指令２（指令信号２）のオン制御信号の出力時間が長く設定されている。
【００２４】
一方、第１、第２のスイッチ１０、１１のオン側端子は出力端子１３を介して出力受信手段１４に接続され、第１、又は第２のスイッチがオン状態の時、この第１、又は第２のスイッチを介してハイ信号を出力受信手段１４に供給する。
【００２５】
また、第１のスイッチ１０のオフ側端子は分割抵抗Ｒ３、Ｒ４に接続され、分割抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続点ｂの電圧値が読返手段１５によって読み取られる。同様に、第２のスイッチ１１のオフ側端子は分割抵抗Ｒ５、Ｒ６に接続され、分割抵抗Ｒ５、Ｒ６の接続点ｃの電圧値が読返手段１５によって読み取られる。
【００２６】
読返手段１５では、上記接続点ｂ、及び接続点ｃのデータ（電圧値）を読み出し、自己診断部１６の比較手段１６ａに出力する。比較手段１６ａは出力指令手段１２から出力した出力接点指令１（指令信号１）又は出力接点指令２（指令信号２）と、読返手段１５から供給されたデータを比較し、第１、第２のスイッチ１０、１１の異常検出を行う。そして、異常であると判断する時、報知手段１６ｂから異常通知を行う。
【００２７】
上記構成において、先ず第１、第２のスイッチ１０、１１が正常な場合の処理について説明する。図３に示すタイムチャートは第１、第２のスイッチが正常な場合であり、先ず（ａ）に示すタイミングで出力接点指令１（指令信号１）としてオン制御信号を出力し、出力接点指令２（指令信号２）としてオフ制御信号を出力する。したがって、この時第１のスイッチ１０はオン状態に設定され、ハイ信号が第１のスイッチ１０を介して出力指令手段１４に供給される。
【００２８】
また、このタイミングで比較手段１６ａは出力指令手段１２から供給される信号と、読返手段１５から供給される電圧レベルを比較し、異常検出処理を行う。この場合、出力指令手段１２から供給される信号はオフ制御信号であり、読返手段１５から供給される電圧レベルはハイレベル（Ｈレベル）であり、比較手段１６ａは正常状態であると判断する。すなわち、第２のスイッチ１１は正常であり、出力指令手段１２から出力されるオフ制御信号によって共通端子はオフ側端子に接続されており、Ｈレベルの信号が読返手段１５から供給され、第２のスイッチ１１は正常であると判断する。
【００２９】
次に、出力指令手段１２は、図３の（ｂ）に示すタイミングにおいて、オフ制御信号を出力接点指令１（指令信号１）として出力し、オン制御信号を出力接点指令２（指令信号２）として出力する。この場合、第１のスイッチ１０が正常に駆動すれば、第１のスイッチ１０のオフ側端子はＨレベルに設定されており、出力指令手段１２から出力するオフ制御信号と比較する。すなわち、第１のスイッチ１０が正常であれば、出力指令手段１２から出力されるオフ制御信号によって共通端子はオフ側端子に接続されており、Ｈレベルの信号が読返手段１５から供給され、比較手段１６ａは両信号を比較する。
【００３０】
尚、このタイミングにおいて、第２のスイッチ１１はオン状態に設定され、ハイ信号は第２のスイッチ１１を介して出力指令手段１４に供給され続ける。
次に、（ｃ）のタイミングにおいて、前述の（ａ）のタイミングと同じ処理を行い、出力接点指令１（指令信号１）としてオン制御信号を出力し、出力接点指令２（指令信号２）としてオフ制御信号を出力し、比較手段１６ａにおいて供給される信号を比較する。さらに、（ｄ）のタイミングにおいて、前述の（ｂ）のタイミングと同じ処理を行い、出力接点指令１（指令信号１）としてオフ制御信号を出力し、出力接点指令２（指令信号２）としてオン制御信号を出力し、比較部１６において供給される信号を比較する。さらに、同図の（ｅ）のタイミングにおいても同様である。
【００３１】
上記処理において、比較手段１６ａは全て正常動作であると判断し、異常を報知する信号を出力しない。
次に、第１のスイッチ１０が異常な場合について説明する。図４は上記処理を説明するタイムチャートである。
【００３２】
先ず、前述と同様（ａ）に示すタイミングで出力接点指令１（指令信号１）としてオン制御信号を出力し、出力接点指令２（指令信号２）としてオフ制御信号を出力し、異常検出処理を行う。
【００３３】
次に、（ｂ）に示すタイミングで、オフ制御信号を出力接点指令１（指令信号１）として出力し、オン制御信号を出力接点指令２（指令信号２）として出力し、異常検出処理を行う。さらに、（ｃ）のタイミングにおいて、（ａ）のタイミングと同じ処理を行い、異常検出処理を行う。
【００３４】
次に、（ｄ）のタイミングにおいて、前述の（ｂ）のタイミングと同じ処理を行い、出力接点指令１（指令信号１）としてオフ制御信号を出力し、出力接点指令２（指令信号２）としてオン制御信号を出力し、比較手段１６ａにおいて信号比較を行う。ここで、例えば第１のスイッチ１０に異常が発生し、オフすべき第１のスイッチ１０が切り換わらず、オン状態のままであるとする。この場合、比較手段１６ａには出力指令手段１２からオフ制御信号が供給され、読返手段１５からローレベル（Ｌレベル）の信号が供給されるので第１のスイッチ１０が切り換え不良であると判断する。
【００３５】
したがって、この場合報知手段１６ｂは報知信号を出力し、第１のスイッチ１０に切り換え異常が発生したことを報知する。尚、報知の方法は、異常信号の出力、又は警報音の出力の何れであってもよい。
【００３６】
次に、第２のスイッチ１１が異常な場合について説明する。図５はこの処理を説明するタイムチャートである。
先ず、前述と同様（ａ）に示すタイミングで出力接点指令１（指令信号１）としてオン制御信号を出力し、出力接点指令２（指令信号２）としてオフ制御信号を出力し、異常検出処理を行う。次に、（ｂ）に示すタイミングで、オフ制御信号を出力接点指令１（指令信号１）として出力し、オン制御信号を出力接点指令２（指令信号２）として出力し、異常検出処理を行い、更に（ｃ）、（ｄ）のタイミングにおいて、異常検出処理を行う。
【００３７】
次に、（ｅ）のタイミングにおいて、出力接点指令１（指令信号１）としてオン制御信号を出力し、出力接点指令２（制御信号２）としてオフ制御信号を出力し、比較手段１６ａにおいて検出された信号を判断する。ここで、例えば第２のスイッチ１１に異常が発生し、オフすべき第２のスイッチ１１が切り替わらず、オン状態のままであるとする。この場合、比較手段１６ａは出力指令手段１２からオフ制御信号が供給されており、一方読返手段１５からＬレベルの信号が供給されるので第２のスイッチ１１が切り換え不良であると判断する。
【００３８】
したがって、この場合にも報知手段１６ｂは報知信号を出力し、第２のスイッチ１１に切り換え異常が発生したことを報知する。尚、報知の方法は、前述と同様、異常信号の出力、又は警報音の出力の何れであってもよい。
【００３９】
以上のように、本例によれば第１、第２のスイッチ１０、１１の切り換え異常を、出力受信手段１４に影響させることなく検出することができる。したがって、出力受信手段１４の不感期間の長短等を考慮することなく第１、第２のスイッチ１０、１１の異常診断を行うことができる。
【００４０】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図６は本例の診断回路の回路図である。尚、本例は前述の第１の実施形態に比べ、第１、第２のスイッチ１０、１１をトランジスタに入れ替えた構成であり、更にダイオードＤ１、Ｄ２が配設されていることを除いて、前述の図１と同じ構成である。
【００４１】
同図において、トランジスタ１８は前述の第１のスイッチ１０に対応し、第１の切換手段を構成する。また、トランジスタ１９は前述の第２のスイッチ１１に対応し、第２の切換手段を構成する。また、トランジスタ１８のコレクタ（Ｃ）は電源（Ｈレベルの電圧出力）に接続され、エミッタ（Ｅ）には前述の分割抵抗Ｒ３、Ｒ４が接続されると共に、ダイオードＤ１を介して出力受信手段１４に接続されている。また、トランジスタ１９についても同様であり、コレクタ（Ｃ）には電源が接続され、エミッタ（Ｅ）には分割抵抗Ｒ５、Ｒ６が接続されると共に、ダイオードＤ２を介して出力受信手段１４に接続されている。また、トランジスタ１８のベース（Ｂ）には、出力指令手段１２から出力接点指令１（指令信号１）が供給され、トランジスタ１９のベース（Ｂ）には、出力指令手段１２から出力接点指令２（指令信号２）が供給される。
【００４２】
図７は出力指令手段１２から出力される出力接点指令１（指令信号１）、及び出力接点指令２（指令信号２）のタイムチャートを示す。同図に示す出力接点指令１（指令信号１）及び出力接点指令２（指令信号２）は前述の第１の実施形態で使用した信号と同じである。しかし、第１、第２の切換回路がトランジスタ１８、１９で構成されているので、読返手段１５で検出する信号は前述の実施形態に対して逆の論理となる。
【００４３】
例えば、出力接点指令１（指令信号１）にオフ制御信号（ロー信号）を出力すると、トランジスタ１８はオフし、読返手段１５からＬレベルの信号が比較手段１６ａに供給される。一方、オン制御信号（ハイ信号）を出力すると、トランジスタ１８はオンし、読返手段１５からＨレベルの信号が比較手段１６ａに供給される。尚、トランジスタ１９についても同様である。
【００４４】
したがって、前述の実施形態と同様にして、例えばトランジスタ１８（第１のスイッチ）に異常が発生し、オフすべきトランジスタ１８がオンのままであれば、比較手段１６ａは読返手段１５からＨレベルの信号が供給され、トランジスタ１８に切り換え異常が発生したことを知ることができる。
【００４５】
また、同様に例えばトランジスタ１９に異常が発生し、オフすべきトランジスタ１９がオン状態のままであれば、比較手段１６ａは読返手段１５からＨレベルの信号が供給され、トランジスタ１９の異常を知ることができる。
【００４６】
尚、上記第１、第２の切換手段としてトランジスタ１８、１９を使用して説明したが、バイポーラトランジスタに限らず、電界効果形トランジスタ等の無接点スイッチを使用する構成としてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば出力受信手段に影響を与えることなく、切換装置の異常検出処理を行うことができる。したがって、出力受信手段の不感期間に関係なく診断回路を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の出力接点装置の診断回路の回路図である。
【図２】出力接点指令１（制御信号１）、及び出力接点指令２（制御信号２）のタイムチャートである。
【図３】第１、第２のスイッチが正常時の場合のタイムチャートである。
【図４】第１のスイッチが異常な場合の処理を説明するタイムチャートである。
【図５】第２のスイッチが異常な場合の処理を説明するタイムチャートである。
【図６】第２の実施形態の出力接点装置の診断回路の回路図である。
【図７】出力接点指令１（制御信号１）、及び出力接点指令２（制御信号２）のタイムチャートである。
【図８】従来の切換装置の異常検出回路の回路図である。
【符号の説明】
１０第１のスイッチ
１１第２のスイッチ
１２出力指令手段
１３出力端子
１４出力受信手段
１５読返手段
１６自己診断部
１６ａ比較手段
１６ｂ報知手段
１８、１９トランジスタ

Claims

指令信号によりオン・オフされ、オン・オフに応じて異なるレベルの信号を供給する第１及び第２の切換手段と、
該第１または第２の切換手段を介して信号が供給される出力受信手段と、
前記第１または第２の切換手段に対してオフにする指令信号を与えたときに、指令信号を与えた切換手段から供給される信号のレベルを検出し、検出した信号レベルとオフにする指令信号とを比較する比較手段と、
該比較手段による比較の結果、切り換え異常であると判断すると、異常報知を行う報知手段と、
を備えることを特徴とする出力接点装置の診断回路。
前記第１及び第２の切換手段は、トランジスタであることを特徴とする請求項１記載の出力接点装置の診断回路。
前記オフにする指令信号を与えた切換手段から供給される信号を読み返す読返手段を有し、該読返手段の出力を前記比較手段に供給することを特徴とする請求項１、又は２記載の出力接点装置の診断回路。
前記第１及び第２の切換手段への指令信号の出力は一定周期で行い、一方の指令信号がオン制御信号であるとき、他方の指令信号がオフ制御信号であり、オン制御信号の時間がオフ制御信号の時間よりも長いことを特徴とする請求項１、２、又は３記載の出力接点装置の診断回路。
前記指令信号の出力は出力指令手段が行い、前記第１の切換手段にオン制御信号を出力する時、前記第２の切換手段にオフ制御信号を出力し、前記第１の切換手段にオフ制御信号を出力する時、前記第２の切換手段にオン制御信号を出力することを特徴とする請求項１、２、３、又は４記載の出力接点装置の診断回路。
前記第１の切換手段にオフ制御信号を出力した時、前記第１の切換手段から供給される信号のレベルをオフ制御信号と比較した結果、切り換え異常であると判断すると、前記異常報知を行うことを特徴とする請求項１、２、３、４、又は５記載の出力接点装置の診断回路。
前記第２の切換手段にオフ制御信号を出力した時、前記第２の切換手段から供給される信号のレベルをオフ制御信号と比較した結果、切り換え異常であると判断すると、前記異常報知を行うことを特徴とする請求項１、２、３、４、又は５記載の出力接点装置の診断回路。