JP2008021264A - デジタル出力保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンスの際やデジタル出力カードに故障が発生しカード交換を行う際等に、簡易な構成で容易にデジタル出力カードの交換を行うことができるデジタル出力保持装置を提供する。
【解決手段】外部のコントローラ１０からの指示に応じて外部のデジタル出力カード２０が出力信号を出力し出力信号に応じてオン／オフされるリレーを有する外部のＩ／Ｏターミナルユニット３０がリレーの励磁状態に応じて制御信号を出力し外部の制御対象４０を制御する場合に、制御信号と同一の信号を出力するデジタル出力保持装置５０ａにおいて、デジタル出力カード２０の出力信号を検出する第１検出部５２ａと、第１検出部５２ａにより検出された出力信号と同一の信号である保持信号を生成する保持信号生成部５６ａと、保持信号生成部５６ａにより生成された保持信号をＩ／Ｏターミナルユニット３０を介して制御対象４０に出力する保持信号出力部５８ａとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタル出力カードを適用したプロセス制御システムに対して、デジタル出力カードの交換を円滑に行うために、デジタル出力カードの出力を検出する検出部及び同一の信号を出力する出力部を備えたデジタル出力保持装置に関する。

従来のプロセス制御に適用されるシステムとして、例えば上下水道、ゴミ焼却施設、鉄鋼・石油化学プラント等の監視・制御システムが挙げられる。こうしたシステムにおいて、同じハードウェア（一方はオンライン、他方はスタンバイ状態）を用意し、通常一方のハードウェアで運転を行い、異常時（故障時）にのみ待機していたハードウェアが起動し、連続運転を可能とするいわゆる二重化構成をとることが考えられる。しかしながら一般的にオン／オフの状態を出力するデジタル出力装置では二重化構成をとることはハードウェア構成上不可能である。したがって、コントローラ内制御プログラムの処理に応じて外部に対し出力信号を出すデジタル出力カードに故障が発生した場合には、カード交換時にコントローラからの指示によってデジタル出力カードから出力される信号の状態が全てオフになる。そのため交換時においてはプラント側で操業に支障がないように、事前に手動に切り替えデジタル出力カードからの出力を無効にする等の処置をしてプラントに影響が出ないような保守作業が必要であった。

保守・監視用装置を設けたプロセス入出力装置として特許文献１がある。これは、プロセス入出力装置に不揮発性書換可能型メモリ素子を内蔵し、メモリ素子にプロセス操作端の保護回路、操作端駆動回路または自動／手動操作の切替回路を形成する演算素子と演算素子間を接続する接続線によって表されるソフトウエアを格納するとともに、プロセス制御装置に直接またはネットワークを介して接続し、もしくは、プロセス入出力装置に直接接続する保守・監視用装置を設け、動作中の不揮発性書換可能型メモリ素子に格納されているソフトウエアの演算状態を読み出し、画面上に表示する。

このプロセス入出力装置により、プロセス操作端の保護、操作端駆動及び自動／手動切替回路の信頼性、独立性及び不揮発性を確保しつつ、回路変更の対応性の向上、メンテナンス性の向上及び動作状態の視認性の向上を図ることができる。
特許第３３０３１０５号公報

しかしながら、前述したようなコントローラ内制御プログラムの処理に応じて外部に対し出力信号を出すデジタル出力カードがリレーを介して制御対象を制御するようなプロセス制御システムにおいては、通常１システムに対して１００枚単位のデジタル出力カードが備えられており、その全てを保守・監視する装置を
新たに備えると、システムの複雑化、巨大化を招く。また、プロセス入出力装置に対して保守・監視装置の適用が可能なソフトウェアの構築も必要となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、メンテナンスの際やデジタル出力カードに故障が発生しカード交換を行う際等に、簡易な構成で容易にデジタル出力カードの交換を行うことができるデジタル出力保持装置を提供することを課題とする。

本発明に係るデジタル出力保持装置は、上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、外部のコントローラからの指示に応じて外部のデジタル出力カードが出力信号を出力し前記出力信号に応じてオン／オフされるリレーを有する外部のターミナルユニットが前記リレーの励磁状態に応じて制御信号を出力し外部の制御対象を制御する場合に、前記制御信号と同一の信号を出力するデジタル出力保持装置において、前記デジタル出力カードの出力信号を検出する第１検出部と、前記第１検出部により検出された前記出力信号と同一の信号である保持信号を生成する生成部と、前記生成部により生成された保持信号を前記ターミナルユニットを介して前記制御対象に出力する出力部とを備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１において、前記制御信号を検出する第２検出部と、前記第１検出部により検出された前記出力信号の状態及び前記第２検出部により検出された前記制御信号の状態を表示する表示部とを備えることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２において、前記表示部は、さらに前記生成部により生成された前記保持信号の状態と前記出力部により出力された前記保持信号の状態とを表示することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項において、前記第１検出部により検出された前記出力信号の情報を前記生成部へ伝えるとともに前記出力部による前記保持信号の出力を制御する制御部を備えることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４において、前記第１検出部により検出された前記出力信号と前記第２検出部により検出された前記制御信号とを比較し比較結果を前記制御部に出力する第１比較部を備え、前記制御部は、さらに前記第１比較部により出力された比較結果に応じて前記生成部を制御することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項２乃至請求項５のいずれか１項において、前記第１検出部により検出された前記出力信号と前記生成部により生成された前記保持信号とを比較し比較結果を出力する第２比較部を備え、前記表示部は、さらに前記第２比較部による比較結果を表示することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６において、前記制御部は、さらに前記第２比較部により出力された比較結果に応じて前記出力部を制御することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項において、電源投入時に前記出力部による前記保持信号の出力を禁止するフェールセーフ手段を備えることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれか１項において、前記第１検出部と前記第２検出部との少なくとも一方に当該装置の各部の作動確認を行う確認信号を出力する自己診断部を備えることを特徴とする。

本発明の請求項１記載の発明によれば、デジタル出力カードの出力する出力信号と同一の信号である保持信号を出力することができる。したがって、その後デジタル出力カードを抜いても、保持信号を制御対象に出力し続けることができ、デジタル出力カードの交換が可能となる。

また、簡易な構成であり、プロセス制御システムに常時接続する必要も無いため、システムの巨大化、複雑化を招くことも無い。

またいずれのデジタル出力カードに対しても使用できるため、一つあれば多くのシステムに適用可能であり、コストの削減にも寄与しうる。

本発明の請求項２記載の発明によれば、デジタル出力カードの状態のみならず、リレーの励磁状態も検出するため、故障等が起きた場合にも早期の発見が可能である。また表示部により外部に出力することで、外部から早期に故障箇所の発見が可能であり、操作人による誤操作も防止することができる。

本発明の請求項３記載の発明によれば、表示部が出力された保持信号の状態を表示するため、さらに故障箇所の識別が容易となる。また操作人による出力状態の確認が容易であるとともに、誤操作等による誤出力を防止できる。

本発明の請求項４記載の発明によれば、制御部が生成部及び出力部を制御するので、操作人が不要である。さらに制御部が許可を行った場合にのみ出力部は保持信号を出力するので、誤出力を防止することができる。

本発明の請求項５記載の発明によれば、第１検出部により検出された出力信号と第２検出部により検出された制御信号とを比較する第１比較部を備えるので、デジタル出力カードの状態とリレーの励磁状態が一致しているかを迅速に確認することができる。さらに、比較結果に応じて制御部が生成部を制御するため、両者が同一の場合にのみ、保持信号を生成するよう制御することができる。

本発明の請求項６記載の発明によれば、第１検出部により検出された出力信号と生成部により生成された保持信号とを比較する第２比較部を備えるので、最終的に当該デジタル出力保持装置が出力する保持信号が正しいか否かを迅速かつ的確に判断することができる。さらに、表示部が比較結果を出力するため、外部から視認することができ、誤出力を防止することができる。

本発明の請求項７記載の発明によれば、制御部が第２比較部による比較結果に応じて出力部を制御するため、保持信号がデジタル出力カードの出力する出力信号と同一の場合にのみ出力を許可し、誤出力を防止することができる。

本発明の請求項８記載の発明によれば、電源投入時に出力部による保持信号の出力を禁止するフェールセーフ手段を備えるので、誤った保持信号を電源投入時に制御対象に出力することを防止することができる。

本発明の請求項９記載の発明によれば、確認信号を出力する自己診断部を備えるので、実際にプロセス制御システムに接続して動作させずとも、デジタル出力保持装置単体にて、各部の動作が正常であるか否かを判断することができる。

以下、本発明のデジタル出力保持装置の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係るデジタル出力保持装置の構成を示すブロック図である。コントローラ１０と、デジタル出力カード２０と、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０とは、外部にてプロセス制御システムを構成し、制御対象４０を制御する。コントローラ１０は、制御プログラムを有し、デジタル出力カード２０に対してデータのやり取りを行う。デジタル出力カード２０は、コントローラ１０からの指示に応じて、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０に出力信号を出力する。Ｉ／Ｏターミナルユニット３０は、内部に絶縁を目的とするリレーを有し、デジタル出力カード２０からの出力信号に応じてリレーをオン／オフする。すなわち、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０は、リレーの励磁状態に応じて制御信号を出力し、制御対象４０を制御する。

本実施の形態のデジタル出力保持装置５０ａは、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０に接続され、第１検出部５２ａと、制御部５４ａと、保持信号生成部５６ａと、保持信号出力部５８ａとから構成されている。

第１検出部５２ａは、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０に接続されており、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０を介してデジタル出力カード２０の出力信号を検出する。保持信号生成部５６ａは、本発明の生成部に対応し、第１検出部５２ａにより検出された出力信号と同一の信号を保持信号として生成する。保持信号出力部５８ａは、本発明の出力部に対応し、保持信号生成部５６ａにより生成された保持信号をＩ／Ｏターミナルユニット３０を介して制御対象４０に出力する。制御部５４ａは、第１検出部５２ａ、保持信号生成部５６ａ、保持信号出力部５８ａにそれぞれ接続され、第１検出部５２ａにより検出されたデジタル出力カード２０の出力信号の情報を保持信号生成部５６ａに伝達するとともに、保持信号出力部５８ａによる保持信号の出力を制御する。

図２は本発明の実施例１に係るデジタル出力保持装置５０ａの動作を示すフローチャート図である。図２を参照し実施例１に係るデジタル出力保持装置５０ａの動作を説明する。デジタル出力保持装置５０ａは、通常Ｉ／Ｏターミナルユニット３０に接続されておらず、メンテナンスのためにデジタル出力カード２０の交換が必要等の使用時のみＩ／Ｏターミナルユニット３０に接続される。

デジタル出力保持装置５０ａがＩ／Ｏターミナルユニット３０に接続された際、第１検出部５２ａは、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０を介してデジタル出力カード２０の出力する出力信号を検出する（Ｓ１０）。

制御部５４ａは、第１検出部５２ａにより検出された出力信号の情報を保持信号生成部５６ａに伝える。なお、制御部５４ａの存在しない構成とすることも可能である。その場合には、制御部５４ａの代わりに操作人が同様の操作を行う。すなわち、操作人は、第１検出部５２ａにより検出された出力信号の情報を外部からの操作等により保持信号生成部５６ａに伝える。

その後、保持信号生成部５６ａは、伝えられた出力信号と同一の信号を保持信号として生成し（Ｓ１２）、保持信号出力部５８ａに送る。

ここで、制御部５４ａは、保持信号の出力を制御する（Ｓ１４）。制御部５４ａが保持信号の出力を許可しない場合には、待機状態となる。また、制御部５４ａが保持信号の出力を許可する場合には、保持信号出力部５８ａは、保持信号をＩ／Ｏターミナルユニット３０を介して制御対象４０に出力する（Ｓ１６）。

なお、前述したように、制御部５４ａが存在しない場合には、制御部５４ａの代わりに操作人が同様の操作を行う。すなわち、操作人は、保持信号の出力を許可する場合には、外部からスイッチ等を操作することにより保持信号出力部５８ａが保持信号を外部に出力するのを許可することができる。

プラント等の制御対象４０への出力は、デジタル出力カード２０と、デジタル出力保持装置５０ａとのワイヤードＯＲ出力となる。したがって、制御部５４ａもしくは操作人の許可を受けて保持信号出力部５８ａが保持信号をＩ／Ｏターミナルユニット３０を介して制御対象４０に出力している間に、デジタル出力カード２０を交換することが可能となる。

上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係るデジタル出力保持装置によれば、デジタル出力カード２０の出力する出力信号と同一の信号である保持信号を出力することができる。ここで、リレーの故障や断線等の問題が生じている場合を除けば、出力信号とＩ／Ｏターミナルユニット３０の出力する制御信号は同一である。すなわち、保持信号は制御信号と同一であるとも言える。したがって、その後デジタル出力カード２０を抜いても、保持信号を制御対象４０に出力し続けることができ、デジタル出力カード２０の交換が可能となる。

また、簡易な構成であり、プロセス制御システムに常時接続する必要も無いため、システムの巨大化、複雑化を招くことも無い。制御部５４ａの役割を操作人が担う場合には、さらに簡易な構成となり、コストの削減を図ることもできる。

またいずれのデジタル出力カード２０に対しても使用できるため、一つあれば多くのシステムに適用可能であり、コストの削減にも寄与しうる。

一方、制御部５４ａが保持信号生成部５６ａ及び保持信号出力部５８ａを制御する場合には、操作人が不要である。さらに制御部５４ａが許可を行った場合にのみ保持信号出力部５８ａは保持信号を出力するので、誤出力を防止することができる。

図３は、本発明の実施例２に係るデジタル出力保持装置の構成を示すブロック図である。実施例１の場合と同様、コントローラ１０と、デジタル出力カード２０と、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０とは、外部にてプロセス制御システムを構成し、制御対象４０を制御する。

本実施の形態のデジタル出力保持装置５０ｂは、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０に接続され、第１検出部５２ｂと、第２検出部５３と、制御部５４ｂと、第１比較部５５と、保持信号生成部５６ｂと、表示部５７と、保持信号出力部５８ｂと、第２比較部５９とから構成されている。

第１検出部５２ｂは、実施例１の第１検出部５２ａと同様、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０に接続されており、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０を介してデジタル出力カード２０の出力信号を検出する。

第２検出部５３は、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０に接続されており、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０内部にあるリレーの励磁状態に応じて出力される制御信号を検出する。コントローラ１０と、デジタル出力カード２０と、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０とから構成されるプロセス制御システムは、この制御信号を制御対象４０に対して出力することにより制御対象４０を制御する。

またＩ／Ｏターミナルユニット３０内部にあるリレーは、デジタル出力カード２０による出力信号に応じてオン／オフが行われる。したがって、リレーの故障や断線等の問題が発生しない限り、第１検出部５２ｂと第２検出部５３とは、同一の信号を検出する。

第１比較部５５は、第１検出部により検出されたデジタル出力カード２０の出力信号と、第２検出部５３により検出されたＩ／Ｏターミナルユニット３０内部にあるリレーの励磁状態である制御信号とを比較する。上述したように、問題無い場合には両者は同一である。また第１比較部５５は、比較結果を制御部５４ｂに対して出力する。

制御部５４ｂは、第１比較部５５により出力された比較結果に応じて保持信号生成部５６ｂを制御する。具体的には、制御部５４ｂは、第１比較部５５による比較結果に問題が無い場合には、デジタル出力カード２０の出力する出力信号の情報を保持信号生成部５６ｂに出力し、比較結果に問題がある（両者に違いがある）場合には、保持信号生成部５６ｂに対して何ら出力せず、待機状態となる。

保持信号生成部５６ｂは、本発明の生成部に対応し、制御部５４ｂにより伝えられたデジタル出力カード２０の出力信号と同一の信号を保持信号として生成する。生成された保持信号は、第２比較部５９及び保持信号出力部５８ｂに対して出力される。

第２比較部５９は、第１検出部により検出されたデジタル出力カード２０の出力信号と、保持信号生成部５６ｂにより生成された保持信号とを比較する。問題無い場合には両者は同一となる。また第２比較部５９は、比較結果を制御部５４ｂに対して出力する。

制御部５４ｂは、第２比較部５９により出力された比較結果に応じて保持信号出力部５８ｂを制御する。具体的には、制御部５４ｂは、第２比較部５９による比較結果に問題が無い場合には、保持信号出力部５８ｂに対して保持信号の出力を許可する。また比較結果に問題がある（両者に違いがある）場合には、制御部５４ｂは、保持信号出力部５８ｂに対して保持信号の出力を禁止する。

保持信号出力部５８ｂは、本発明の出力部に対応し、制御部５４ｂの許可がある場合に、保持信号生成部５６ｂにより生成された保持信号をＩ／Ｏターミナルユニット３０に出力する。

表示部５７は、第１検出部５２ｂにより検出された出力信号の状態と、第２検出部５３により検出された制御信号の状態と、第２比較部５９により出力された比較結果と、保持信号生成部５６ｂにより生成された保持信号と、保持信号出力部により出力された保持信号とを必要に応じてそれぞれ出力する。

図４は本発明の実施例２に係るデジタル出力保持装置５０ｂの動作を示すフローチャート図である。図４を参照し実施例２に係るデジタル出力保持装置５０ｂの動作を説明する。実施例１の場合と同様、デジタル出力保持装置５０ｂは、通常Ｉ／Ｏターミナルユニット３０に接続されておらず、メンテナンスのためにデジタル出力カードの交換が必要等の使用時のみＩ／Ｏターミナルユニット３０に接続される。

デジタル出力保持装置５０ｂがＩ／Ｏターミナルユニット３０に接続された際、第１検出部５２ｂは、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０を介してデジタル出力カード２０の出力する出力信号を検出する（Ｓ２０）。その際、表示部５７は、第１検出部５２ｂにより検出された出力信号の状態を表示する。

第２検出部５３は、リレーの励磁状態である制御信号（Ｉ／Ｏターミナルユニット３０の出力）を検出する（Ｓ２２）。また、表示部５７は、第２検出部５３により検出された制御信号の状態を表示する。

次に第１比較部５５は、第１検出部により検出された出力信号と、第２検出部５３により検出された制御信号とを比較する（Ｓ２４）。上述したように、問題無い場合には両者は同一である。また第１比較部５５は、比較結果を制御部５４ｂに対して出力する。

制御部５４ｂは、第１比較部５５により出力された比較結果に応じて保持信号生成部５６ｂを制御する。具体的には、制御部５４ｂは、第１比較部５５による比較結果に問題が無い場合には、デジタル出力カード２０の出力する出力信号の情報を保持信号生成部５６ｂに出力し、比較結果に問題がある（両者に違いがある）場合には、保持信号生成部５６ｂに対して何ら出力せず、待機状態となる。

保持信号生成部５６ｂは、制御部５４ｂにより伝えられたデジタル出力カード２０の出力信号と同一の信号を保持信号として生成する（Ｓ２６）。生成された保持信号は、第２比較部５９及び保持信号出力部５８ｂに対して出力される。また表示部５７は、保持信号生成部５６ｂにより生成された保持信号の状態を表示する。

第２比較部５９は、第１検出部により検出された出力信号と、保持信号生成部５６ｂにより生成された保持信号とを比較する（Ｓ２８）。問題無い場合には両者は同一となる。また第２比較部５９は、比較結果を制御部５４ｂに対して出力する。

制御部５４ｂは、第２比較部５９により出力された比較結果に応じて保持信号出力部５８ｂを制御する。具体的には、制御部５４ｂは、第２比較部５９による比較結果に問題がある（両者に違いがある）場合には、制御部５４ｂは、保持信号出力部５８ｂに対して保持信号の出力を禁止し、両者が同一でない旨を表示部５７に表示し（Ｓ３０）、再度保持信号生成部５６ｂによる出力信号と同一の保持信号の生成を試みる（Ｓ２６）。

第２比較部５９による比較結果に問題が無い（両者が同一）場合には、表示部５７は、両者が同一である旨を表示する（Ｓ３２）。その後、制御部５４ｂは、保持信号出力部５８ｂに対して保持信号の出力を許可するか否かを決定できる（Ｓ３４）。制御部５４ｂが、保持信号の出力を許可しない場合には待機状態となり、保持信号の出力を許可する場合には保持信号出力部５８ｂは、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０を介して制御対象４０に保持信号を出力する（Ｓ３６）。

上述のとおり、本発明の実施例２の形態に係るデジタル出力保持装置によれば、実施例１の形態に係るデジタル出力保持装置の効果に加えて、デジタル出力カード２０の状態のみならず、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０の出力であるリレーの励磁状態も検出するため、故障等が起きた場合にも早期の発見が可能である。また表示部５７により外部に出力することで、外部から早期に故障箇所の発見が可能であり、操作人による誤操作も防止することができる。

また、表示部５７が出力された保持信号の状態を表示するため、さらに故障箇所の識別が容易となる。また操作人による出力状態の確認が容易であるとともに、誤操作等による誤出力を防止できる。

また、第１検出部５２ｂにより検出された出力信号と第２検出部５３により検出された制御信号とを比較する第１比較部５５を備えるので、デジタル出力カードの状態とリレーの励磁状態が一致しているかを迅速に確認することができる。さらに、比較結果に応じて制御部５４ｂが保持信号生成部５６ｂを制御するため、両者が同一の場合にのみ、保持信号を生成するよう制御することができる。

さらに、第１検出部５２ｂにより検出された出力信号と保持信号生成部５６ｂにより生成された保持信号とを比較する第２比較部５９を備えるので、最終的に当該デジタル出力保持装置５０ｂが出力する保持信号が正しいか否かを迅速かつ的確に判断することができる。さらに、表示部５７が比較結果を出力するため、外部から視認することができ、誤出力を防止することができる。

また、制御部５４ｂが第２比較部５９による比較結果に応じて保持信号出力部５８ｂを制御するため、保持信号がデジタル出力カード２０の出力する出力信号と同一の場合にのみ出力を許可し、誤出力を防止することができる。

図５は、本発明の実施例３に係るデジタル出力保持装置５０ｃのブロック図である。本実施例のデジタル出力保持装置５０ｃは、実施例２の変形であり、実施例２と異なる点は制御部４０が存在せず代わりに操作人が同じ役割を果たす点、表示部が一つではなく複数存在する点である。なお、コントローラ１０及び制御対象４０は図５中に描かれていないが、単に省略されているだけであり、実際には存在する。

デジタル出力カード２０は、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０に出力信号を出力する。Ｉ／Ｏターミナルユニット３０は、内部に絶縁を目的とするリレー３２を有し、デジタル出力カード２０からの出力信号に応じてリレー３２をオン／オフすることにより制御信号を出力する。

本実施の形態のデジタル出力保持装置５０ｃは、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０に接続され、デジタル出力カード出力信号検出部６１ａと、デジタル出力カード状態表示部６２ａと、Ｉ／Ｏターミナルユニット出力信号検出部６３ａと、リレー励磁状態表示部６４ａと、バイパス出力表示部６６ａと、バイパス出力設定スイッチ部６８ａと、一致確認部７０ａと、一致表示部７２ａと、バイパス出力切替スイッチ部７４と、バイパス表示部７６ａとから構成されている。

デジタル出力カード出力信号検出部６１ａは、本発明の第１検出部に対応し、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０を介してデジタル出力カード２０に接続されるとともに、デジタル出力カード状態表示部６２ａ及び一致確認部７０ａに接続されている。

デジタル出力カード状態表示部６２ａは、本発明の表示部に対応し、デジタル出力カード出力信号検出部６１ａに接続されている。

Ｉ／Ｏターミナルユニット出力信号検出部６３ａは、本発明の第２検出部に対応し、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０内のリレー３２と、リレー励磁状態表示部６４ａに接続されている。

リレー励磁状態表示部６４ａは、本発明の表示部に対応し、Ｉ／Ｏターミナルユニット出力信号検出部６３ａに接続されている。

バイパス出力表示部６６ａは、本発明の表示部に対応し、バイパス出力設定スイッチ部６８ａと一致確認部７０ａに接続されている。

バイパス出力設定スイッチ部６８ａは、本発明の生成部に対応し、バイパス出力表示部６６ａと一致確認部７０ａに接続されている。

一致確認部７０ａは、本発明の第２比較部に対応し、デジタル出力カード出力信号検出部６１ａ、デジタル出力カード状態表示部６２ａ、バイパス出力表示部６６ａ、バイパス出力設定スイッチ部６８ａ、一致表示部７２ａ、バイパス出力切替スイッチ部７４にそれぞれ接続されている。

一致表示部７２ａは、本発明の表示部に対応し、一致確認部７０ａとバイパス出力切替スイッチ部７４に接続されている。

バイパス表示部７６ａは、本発明の表示部に対応し、バイパス出力切替スイッチ部７４に接続されるとともに、Ｉ／Ｏターミナルユニット出力信号検出部６３ａを介してＩ／Ｏターミナルユニット３０内部のリレー３２に接続されている。

なお、操作人は本発明の制御部及び第１比較部と同様の役割を果たす。

次に、本発明の実施例３に係るデジタル出力保持装置５０ｃの動作を説明する。デジタル出力保持装置５０ｃがＩ／Ｏターミナルユニット３０に接続された際、デジタル出力カード出力信号検出部６１ａは、Ｉ／Ｏターミナルユニット３０を介してデジタル出力カード２０の出力する出力信号を検出し、デジタル出力カード状態表示部６２ａに出力する。デジタル出力カード状態表示部６２ａは、検出された出力信号の状態を表示する。

Ｉ／Ｏターミナルユニット出力信号検出部６３ａは、リレー３２の励磁状態である制御信号（Ｉ／Ｏターミナルユニット３０の出力）を検出し、リレー励磁状態表示部６４ａに出力する。リレー励磁状態表示部６４ａは、検出された制御信号の状態を表示する。

次に操作人は、デジタル出力カード状態表示部６２ａに表示された出力信号の状態と、リレー励磁状態表示部６４ａに表示された制御信号の状態とを比較する。仮にここで、両者の表示が異なる場合には、リレーの故障や断線等が考えられ、調べる必要がある。問題無い場合には両者の表示は同一となる。

操作人は、両者の表示が同一であることを確認した後、バイパス出力設定スイッチ部６８ａを操作して、表示されている出力信号と同一の信号である保持信号を生成する。生成された保持信号は、バイパス出力表示部６６ａ及び一致確認部７０ａに出力される。バイパス出力表示部６６ａは、生成された保持信号の状態を表示する。一致確認部７０ａは、生成された保持信号と、デジタル出力カード出力信号検出部６１ａにより検出された出力信号とを比較する。また一致確認部７０ａは、比較結果を一致表示部７２ａに対して出力する。一致表示部７２ａは、一致確認部７０ａによる比較結果を出力する。

操作人は、一致表示部７２ａに表示された比較結果を確認する。仮にここで、生成された保持信号と検出された出力信号とが同一でない場合には、操作人は再度バイパス出力設定スイッチ部６８ａを操作して、表示されている出力信号と同一の信号である保持信号を生成するよう試みる。

比較結果に問題が無く両者が同一である場合には、操作人は、バイパス出力切替スイッチ部７４を操作して保持信号をバイパス表示部７６ａに出力するとともに、Ｉ／Ｏターミナルユニット出力信号検出部６３ａを介してＩ／Ｏターミナルユニット３０内部のリレー３２に保持信号を出力する。

その結果、バイパス表示部７６ａは、保持信号の状態を表示し、それと同時にリレー３２は保持信号に応じて図示しない制御対象に制御信号を出力する。

図６は、本発明の実施例３に係るデジタル出力保持装置５０ｃの内部ブロック図である。なお図５において既に動作の説明を行った構成に関しては、動作の説明を省略する。

デジタル出力カード出力信号検出部６１ｂは、本発明の第１検出部に対応し、また図５のデジタル出力カード出力信号検出部６１ａに対応する。第１表示部６２ｂは、本発明の表示部に対応し、また図５のデジタル出力カード状態表示部６２ａに対応する。Ｉ／Ｏターミナルユニット出力信号検出部６３ｂは、本発明の第２検出部に対応し、また図５のＩ／Ｏターミナルユニット出力信号検出部６３ａに対応する。第２表示部６４ｂは、本発明の表示部に対応し、また図５のリレー励磁状態表示部６４ａに対応する。第４表示部６６ｂは、本発明の表示部に対応し、また図５のバイパス出力表示部６６ａに対応する。バイパス出力設定スイッチ部６８ｂは、本発明の生成部に対応し、また図５のバイパス出力設定スイッチ部６８ａに対応する。Ｉ／Ｏターミナルユニット出力切替リレー６９は、バイパス出力設定スイッチ部６８ｂとともに本発明の生成部に対応し、バイパス出力設定スイッチ部６８ｂの設定に応じて保持信号を生成する。

出力比較部７０ｂは、本発明の第２比較部に対応し、また図５の一致確認部７０ａに対応する。デジタル出力カード２０は、通常複数チャンネルの出力があり、ここでは１６チャンネルとして、各チャンネルごとにバイパス出力設定スイッチ部６８ｂの設定により生成された保持信号との比較を行う。その後、出力比較部７０ｂは、比較結果を一致比較部７１に対して出力する。

一致比較部７１は、出力比較部７０ｂとともに本発明の第２比較部に対応し、また図５の一致確認部７０ａに対応する。一致比較部７１は、出力比較部７０ｂから入力された比較結果に基づき、１６チャンネル全ての出力が一致しているか否かを比較し第３表示部７２ｂに対して出力する。これにより、操作人は、各チャンネルの出力が正しいか否かを容易に確認できる。

第３表示部７２ｂは、本発明の表示部に対応し、また図５の一致表示部７２ａに対応する。

バイパス出力許可／禁止回路７５は、本発明の構成要件ではなく、図５にも該当する構成は存在しないが、一致比較部７０ａにより１６チャンネル全ての出力が一致しなかった場合に、保持信号であるバイパス出力を許可しない。逆に、一致した場合には、保持信号の出力を許可する。

バイパス出力許可／禁止回路切替スイッチ７７は、バイパス出力許可／禁止回路７５を使用するか否かを選択することができる。使用しない場合には、一致比較部７０ａによる比較結果にかかわらず、保持信号が出力されることになる。

第５表示部７６ｂは、本発明の表示部に対応し、また図５のバイパス表示部７６ａに対応する。

フェールセーフ回路７９は、本発明のフェールセーフ手段に対応し、バイパス出力切替スイッチ部８１に接続されている。このフェールセーフ回路７９は、誤ってバイパス出力（保持信号の出力）を許可した状態で電源を投入した場合であっても、保持信号の出力を禁止し、誤出力を防止する。

バイパス出力切替スイッチ部８１は、本発明の出力部に対応し、また図５のバイパス出力切替スイッチ部７４に対応する。

上述のとおり、本発明の実施例３の形態に係るデジタル出力保持装置によれば、実施例１及び実施例２の効果に加え、操作人が制御部の役割を果たすため、簡易な構成でデジタル出力保持装置を提供することができる。

また各信号の状態や比較結果等を表示する表示部をそれぞれ別個に設けるので、外部からも視認性が良く、誤出力の防止にも寄与しうる。

さらに、出力信号と保持信号を比較する本発明における第２比較部を、複数のチャンネルそれぞれについて比較する「出力比較部７０ｂ」と、複数のチャンネル（ここでは１６チャンネル）全てのチャンネルが一致するか否かを判断する「一致比較部」とに分けたので、比較すべきチャンネル数が多い場合であっても確実かつ迅速に比較を行うことができ、ひいては誤出力の防止にも寄与しうる。

また、電源投入時に保持信号の出力を禁止するフェールセーフ回路７９を備えるので、誤った保持信号を電源投入時に制御対象に出力することを防止することができる。

図７は、本発明の実施例４に係るデジタル出力保持装置に備えられた自己診断回路９０のブロック図である。実施例３と異なる点は、デジタル出力カード出力信号検出部６１ｂ及びＩ／Ｏターミナルユニット出力信号検出部６３ｂにテスト用折り返しケーブル８５を介して自己診断回路９０が接続されている点である。

自己診断回路９０は、本発明の自己診断部に対応し、確認信号を出力してデジタル出力保持装置の各部の作動確認（診断・点検）を行う。この自己診断回路９０は、通常はデジタル出力保持装置に接続されていない構成としても良い。実際にデジタル出力保持装置を使用する前に自己診断回路９０による点検を行うことができれば十分だからである。さらに、複数のデジタル出力保持装置が存在したとしても、自己診断回路９０が一つ存在すれば足り、経済性が良い。

自己診断回路９０は、内部に自己診断信号出力スイッチ部９２と、第６表示部９４を有する。また、自己診断回路９０は、デジタル出力カード出力信号検出部６１ｂ又はＩ／Ｏターミナルユニット出力信号検出部６３ｂのいずれか一方にのみ接続することもできる。実施例１のような、第２検出部を備えていないデジタル出力保持装置もあるからである。

次に、本発明の実施例４に係るデジタル出力保持装置に備えられた自己診断回路９０の動作を説明する。

自己診断信号出力スイッチ部９２は、操作することによりデジタル出力カード出力信号検出部６１ｂ及びＩ／Ｏターミナルユニット出力信号検出部６３ｂに確認信号を送ることができる。すなわち、デジタル出力カードの代わりに各部に確認信号を送ることで、デジタル出力保持装置全体の動作確認を行うことができる。

第６表示部９４は、出力された確認信号の状態を表示する。よって、確認信号を受信したデジタル出力保持装置が第１表示部及び第２表示部に表示した確認信号の状態と、第６表示部に表示された確認信号の状態とを比較し、正常な動作を行っているか否かを判断することができる。

また、バイパス出力設定スイッチ部６８ｂを操作することで、第４表示部６６ｂの表示を確認し、さらには出力比較部７０ｂや一致比較部７１の動作確認を行うことができる。すなわち、自己診断回路９０が確認信号を出力することで、デジタル出力保持装置全体の各部の動作確認を行うことが可能である。

上述のとおり、本発明の実施例４の形態に係るデジタル出力保持装置によれば、確認信号を出力する自己診断部９０を備えるので、実際にプロセス制御システムに接続して動作させずとも、デジタル出力保持装置単体にて、各部の動作が正常であるか否かを判断することができる。

本発明に係るデジタル出力保持装置は、デジタル出力カードを適用したプロセス制御システムにおけるメンテナンス時のデジタル出力カード交換等に利用可能である。

本発明の実施例１の形態のデジタル出力保持装置のブロック図である。 本発明の実施例１の形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例２の形態のデジタル出力保持装置のブロック図である。 本発明の実施例２の形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例３の形態のデジタル出力保持装置のブロック図である。 本発明の実施例３の形態のデジタル出力保持装置の内部ブロック図である。 本発明の実施例４の形態のデジタル出力保持装置に備えられた自己診断回路のブロック図である。

符号の説明

１０ コントローラ
２０ デジタル出力カード
３０ Ｉ／Ｏターミナルユニット
３２ リレー
４０ 制御対象
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ デジタル出力保持装置
５２ａ、５２ｂ 第１検出部
５３ 第２検出部
５４ａ、５４ｂ 制御部
５５ 第１比較部
５６ａ、５６ｂ 保持信号生成部
５７ 表示部
５８ａ、５８ｂ 保持信号出力部
５９ 第２比較部
６１ａ、６１ｂ デジタル出力カード出力信号検出部
６２ａ デジタル出力カード状態表示部
６２ｂ 第１表示部
６３ａ、６３ｂ Ｉ／Ｏターミナルユニット出力信号検出部
６４ａ リレー励磁状態表示部
６４ｂ 第２表示部
６６ａ バイパス出力表示部
６６ｂ 第４表示部
６８ａ、６８ｂ バイパス出力設定スイッチ部
６９ Ｉ／Ｏターミナルユニット出力切替リレー
７０ａ 一致確認部
７０ｂ 出力比較部
７１ 一致比較部
７２ａ 一致表示部
７２ｂ 第３表示部
７４ バイパス出力切替スイッチ部
７５ バイパス出力許可／禁止回路
７６ａ バイパス表示部
７６ｂ 第５表示部
７７ バイパス出力許可／禁止回路切替スイッチ
７９ フェールセーフ回路
８１ バイパス出力切替スイッチ部
８５ テスト用折り返しケーブル
９０ 自己診断回路
９２ 自己診断信号出力スイッチ部
９４ 第６表示部

Claims (9)

1. 外部のコントローラからの指示に応じて外部のデジタル出力カードが出力信号を出力し前記出力信号に応じてオン／オフされるリレーを有する外部のターミナルユニットが前記リレーの励磁状態に応じて制御信号を出力し外部の制御対象を制御する場合に、前記制御信号と同一の信号を出力するデジタル出力保持装置において、
   前記デジタル出力カードの出力信号を検出する第１検出部と、
   前記第１検出部により検出された前記出力信号と同一の信号である保持信号を生成する生成部と、
   前記生成部により生成された保持信号を前記ターミナルユニットを介して前記制御対象に出力する出力部と、
   を備えることを特徴とするデジタル出力保持装置。
2. 前記制御信号を検出する第２検出部と、
   前記第１検出部により検出された前記出力信号の状態及び前記第２検出部により検出された前記制御信号の状態を表示する表示部と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載のデジタル出力保持装置。
3. 前記表示部は、さらに前記生成部により生成された前記保持信号の状態と前記出力部により出力された前記保持信号の状態とを表示することを特徴とする請求項２記載のデジタル出力保持装置。
4. 前記第１検出部により検出された前記出力信号の情報を前記生成部へ伝えるとともに前記出力部による前記保持信号の出力を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のデジタル出力保持装置。
5. 前記第１検出部により検出された前記出力信号と前記第２検出部により検出された前記制御信号とを比較し比較結果を前記制御部に出力する第１比較部を備え、
   前記制御部は、さらに前記第１比較部により出力された比較結果に応じて前記生成部を制御することを特徴とする請求項４記載のデジタル出力保持装置。
6. 前記第１検出部により検出された前記出力信号と前記生成部により生成された前記保持信号とを比較し比較結果を出力する第２比較部を備え、
   前記表示部は、さらに前記第２比較部による比較結果を表示することを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項記載のデジタル出力保持装置。
7. 前記制御部は、さらに前記第２比較部により出力された比較結果に応じて前記出力部を制御することを特徴とする請求項６記載のデジタル出力保持装置。
8. 電源投入時に前記出力部による前記保持信号の出力を禁止するフェールセーフ手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載のデジタル出力保持装置。
9. 前記第１検出部と前記第２検出部との少なくとも一方に当該装置の各部の作動確認を行う確認信号を出力する自己診断部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載のデジタル出力保持装置。
   
   

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