JP2008152309A - Input circuit of programmable controller - Google Patents

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Takashi Sato
隆史 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that heating increases due to a current-limiting resistance in an input circuit of a programmable controller. <P>SOLUTION: A switching element is connected in series with a photocoupler fetching input signals. A second photocoupler is connected between a base of the switching element and an output side of a current-limiting resistance. A control means of a computing part is configured to control on/off of the switching element via the second photocoupler. The duty ratio of on/off signals of the switching element is made variable. In addition, the on/off signals of the switching element have the same clock as that of sampling signals. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、プログラマブルコントローラの入力回路に係り、特に限流抵抗による発熱を抑制した直流ディジタル入力回路に関するものである。   The present invention relates to an input circuit of a programmable controller, and more particularly to a DC digital input circuit that suppresses heat generation due to a current limiting resistor.

プログラマブルコントローラの入力モジュールの電源は、ＪＩＳＢ３５０２プログラマブルコントローラ装置への要求事項及び試験の３．２．１において外部電源の種類が規定されている。それによると、直流電源としては、ＤＣ１２Ｖ、ＤＣ２４Ｖ、ＤＣ４８Ｖ、及びＤＣ１１０Ｖに規定されている。   As for the power source of the input module of the programmable controller, the type of external power source is defined in the requirements for the JISB3502 programmable controller device and the test 3.2.1. According to this, the DC power supply is defined as DC12V, DC24V, DC48V, and DC110V.

図２は、直流入力モジュールの標準的な回路を示したものである。Ｄ１１〜Ｄｎは入力端子、ＣＯＭはコモン入力端子で、このコモン入力端子ＣＯＭと各入力端子Ｄ１１〜Ｄｎ間には限流抵抗Ｒ１〜Ｒｎ、Ｒ１１〜Ｒ１ｎが接続されている。ＰＣはフォトカプラで、コモン入力端子ＣＯＭと各入力端子Ｄ１１〜Ｄｎ間に逆極性で並列接続された発光ダイオードと、この逆並列接続された発光ダイオードと対向して配置されたフォトトランジスタよりなっている。Ｆｌはフィルタ回路である。   FIG. 2 shows a standard circuit of a DC input module. D11 to Dn are input terminals, and COM is a common input terminal. Current limiting resistors R1 to Rn and R11 to R1n are connected between the common input terminal COM and the input terminals D11 to Dn. PC is a photocoupler comprising a light emitting diode connected in parallel with a reverse polarity between the common input terminal COM and each of the input terminals D11 to Dn, and a phototransistor disposed opposite to the light emitting diode connected in reverse parallel. Yes. Fl is a filter circuit.

図２で示すようなモジュールでは、入力端子Ｄ１１〜Ｄｎに信号が入力されたときには、限流抵抗Ｒ１〜Ｒｎ、Ｒ１１〜Ｒ１ｎを介して一定の入力電流が流れるように制限されている。入力電流としては、電源がＤＣ２４Ｖの場合では５ｍＡ，１０ｍＡ等が一般的な仕様値であり、また、入力モジュールへの入力電圧は、限流抵抗Ｒ１〜Ｒｎ、Ｒ１１〜Ｒ１ｎによって殆ど印加されるとがなく、抵抗で発熱する。したがって、限流抵抗は、定格電力の大きな抵抗を使用する必要が生じてプリント板への実装効率が落ちており、また、発熱により、モジュール内に実装できる入力点数が制限されている。   In the module shown in FIG. 2, when a signal is input to the input terminals D11 to Dn, a constant input current is limited to flow through the current limiting resistors R1 to Rn and R11 to R1n. As the input current, when the power source is DC 24V, 5 mA, 10 mA, etc. are general specification values, and the input voltage to the input module is almost applied by the current limiting resistors R1 to Rn and R11 to R1n. There is no, and heat is generated by resistance. Therefore, it is necessary to use a resistor having a large rated power for the current limiting resistor, and the mounting efficiency on the printed board is lowered. Further, the number of input points that can be mounted in the module is limited due to heat generation.

発熱を抑制するためには入力電流を小さくすればよい。そのためには、限流抵抗の値を単純に大きくすると、限流抵抗での消費電流は抑えられるが、取り込む接点の微小側の接点定格が満足できなくなる。すなわち、配線が長くなるとノイズによる影響が大きくなり、また、使用環境が悪い場合には、接点に酸化皮膜が出来て入力信号の取り込みが不可能となる虞が生じる。   In order to suppress heat generation, the input current may be reduced. For this purpose, if the value of the current limiting resistance is simply increased, the current consumption at the current limiting resistance can be suppressed, but the contact rating on the minute side of the contact to be taken in cannot be satisfied. That is, as the wiring becomes longer, the influence of noise becomes larger, and when the usage environment is bad, there is a possibility that an oxide film is formed at the contact and the input signal cannot be captured.

上記のような理由により、ＤＣ１１０Ｖの直流入力モジュールの使用要望がある。しかし、ＤＣ１１０Ｖ使用となると、限流抵抗による消費電力が大きくなって、ますます発熱量が増大するため、入力モジュールに実装できる入力点数は少なくなる。そこで、従来では、図３で示すような補助リレーＡＲｙを設け、その接点をＤＣ２４ＶやＡＣ１００Ｖ等の電圧で入力することが行われている。   For the reasons described above, there is a demand for using a DC 110V DC input module. However, when DC 110V is used, the power consumption due to the current limiting resistance increases and the amount of heat generation increases further, so the number of input points that can be mounted on the input module decreases. Therefore, conventionally, an auxiliary relay ARy as shown in FIG. 3 is provided, and the contact is input at a voltage such as DC 24 V or AC 100 V.

なお、限流抵抗による発熱を抑制するために、特許文献１のものが公知となっている。
特開２００５−６４９２９公報 In addition, the thing of patent document 1 is well-known in order to suppress the heat_generation | fever by current limiting resistance.
JP 2005-64929 A

実装入力点数が少なくなっても、使用環境によっては、図３で示すように補助リレーＡＲｙを設けて入力電源ＤＣ１１０Ｖの入力モジュールの使用を可能としている。このため、補助リレーが必要となったことに伴うコストアップと、補助リレーの取り付け場所が必要となって大形となっている。また、補助リレーが取り付けられたことにより盤内での配線が増加すると共に、製造時間の増加につながっている。   Even if the number of mounted input points is reduced, depending on the use environment, an auxiliary relay ARy is provided as shown in FIG. 3 to enable use of the input module of the input power source DC110V. For this reason, the cost increase accompanying the necessity of an auxiliary relay and the installation place of an auxiliary relay are needed, and it has become large. Moreover, the installation of the auxiliary relay increases the wiring in the panel and leads to an increase in manufacturing time.

よって、本発明が目的とするところは、発熱量が抑制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。   Therefore, an object of the present invention is to provide an input circuit of a programmable controller that can suppress the amount of heat generation.

本発明は、入力電源に入力用接点、限流抵抗、及びフォトカプラの直列回路を接続し、サンプリング信号に基づいて前記フォトカプラを介して入力信号を演算部に取り込むものにおいて、
前記フォトカプラと直列にスイッチング素子を接続し、このスイッチング素子のベースと前記限流抵抗の出力側間に第２のフォトカプラを接続し、前記演算部の制御手段は、この第２フォトカプラを介してスイッチング素子をオン・オフ制御するよう構成したことを特徴としたものである。 In the present invention, an input contact, a current limiting resistor, and a series circuit of a photocoupler are connected to an input power source, and an input signal is taken into the arithmetic unit via the photocoupler based on a sampling signal.
A switching element is connected in series with the photocoupler, a second photocoupler is connected between the base of the switching element and the output side of the current limiting resistor, and the control means of the arithmetic unit includes the second photocoupler. The switching element is configured to be turned on / off via the switch.

また、本発明は、前記スイッチング素子のオン・オフ信号のデューティー比を可変可能に構成したことを特徴としたものである。   Further, the present invention is characterized in that the duty ratio of the on / off signal of the switching element is variable.

更に、本発明は、前記スイッチング素子のオン・オフ信号と、前記演算部内でのサンプリング信号のクロックを同一クロックで構成したことを特徴としたものである。   Furthermore, the present invention is characterized in that the on / off signal of the switching element and the clock of the sampling signal in the arithmetic unit are constituted by the same clock.

以上のとおり、本発明によれば、プログラマブルコントローラの入力モジュールにおいて、入力電流を可変可能とするか、若しくは、抑制することを可能としたものであるから、使用環境が悪い場合には最大の電流を流すことができ、使用環境が良い場合には、例えば１６点の入力が可能となるなど、環境に応じて任意に調整が可能となるものである。
また、DC１１０V入力回路などで、入力電流を少なくできる場合、従来のような補助リレー回路が不要となることにより、実装面積の縮小、省配線化、及びコスト低減が可能となるものである。
また、入力電流が、入力モジュールに設置した設定スイッチにより可変できることによって、入力電流を抑えて入力接点数を増やしたり、又は入力電流を増やして入力接点数を減らすといった選択が、容易に可能となるものである。 As described above, according to the present invention, in the input module of the programmable controller, the input current can be made variable or can be suppressed. When the usage environment is good, for example, 16 points can be input, and the adjustment can be arbitrarily made according to the environment.
In addition, when the input current can be reduced with a DC110V input circuit or the like, the conventional auxiliary relay circuit is not required, so that the mounting area can be reduced, the wiring can be reduced, and the cost can be reduced.
In addition, since the input current can be changed by a setting switch installed in the input module, it is possible to easily select the input current and increase the number of input contacts, or increase the input current and decrease the number of input contacts. Is.

図１は、本発明の実施例を示す構成図で、入力接点が１点の場合のみを示したものである。１は入力電源、２は入力用接点で、一端が入力電源に接続され、他端は入力端子Ｄ１に接続されている。入力端子Ｄ１とコモン端子ＣＯＭ間には、限流抵抗３と第１フォトカプラ４の発光ダイオード４ａ及びスイッチング素子５が直列に接続されている。フォトカプラ４のフォトトランジスタ４ｂは、そのコレクタは電源Ｖｃｃに接続され、また、エミッタはフィルタやサンプリング部などを有する演算部７に接続されて接地されている。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and shows only a case where there is one input contact. Reference numeral 1 denotes an input power source, 2 denotes an input contact, one end of which is connected to the input power source, and the other end is connected to the input terminal D1. Between the input terminal D1 and the common terminal COM, the current limiting resistor 3, the light emitting diode 4a of the first photocoupler 4, and the switching element 5 are connected in series. The collector of the phototransistor 4b of the photocoupler 4 is connected to the power supply Vcc, and the emitter is connected to the arithmetic unit 7 having a filter, a sampling unit, and the like, and is grounded.

スイッチング素子５としてはトランジスタなどが使用され、そのベースには第２のフォトカプラ６の出力側が接続されている。フォトカプラ６でのフォトトランジスタ６ｂは、そのコレクタを限流抵抗３とフォトカプラ４との橋絡点に接続され、エミッタがスイッチング素子５のベースに接続されている。また、フォトカプラ６の発光ダイオード６ａは、電源Ｖｃｃと演算部７間に接続され、演算部７に内蔵された制御手段によってオン・オフ制御される。   A transistor or the like is used as the switching element 5, and the output side of the second photocoupler 6 is connected to the base thereof. The phototransistor 6 b in the photocoupler 6 has its collector connected to the bridge between the current limiting resistor 3 and the photocoupler 4, and its emitter connected to the base of the switching element 5. The light-emitting diode 6 a of the photocoupler 6 is connected between the power supply Vcc and the calculation unit 7, and is on / off controlled by a control unit built in the calculation unit 7.

以上のように構成された本発明において、その動作を説明する。
入力用接点２が閉じられて信号が入力された状態で、演算部７の制御手段よりパルス状の読み込み許可信号が発光ダイオード６aのカソード側に印加されると、電源Vcc、発光ダイオード６a及び演算部７へのルートで電流がながれ、発光ダイオード６aが発光してフォトトランジスタ６ｂがオンする。このフォトトランジスタ６ｂがオンしたことにより、スイッチング素子５にベース電流が流れて素子５をオン状態とする。スイッチング素子５がオン状態となったことにより、入力電源１、入力用接点２、限流抵抗３、フォトカプラ４及びスイッチング素子５の閉ループが形成されて電流が流れ、フォトカプラ４がオン状態となって電源Vcc、フォトトランジスタ４bを通ってパルス状となった入力信号が演算部７に取り込まれる。 The operation of the present invention configured as described above will be described.
When the input contact 2 is closed and a signal is input, when a pulse-like read permission signal is applied to the cathode side of the light emitting diode 6a from the control means of the calculation unit 7, the power supply Vcc, the light emitting diode 6a and the calculation are calculated. Current flows along the route to the unit 7, the light emitting diode 6a emits light, and the phototransistor 6b is turned on. When the phototransistor 6b is turned on, a base current flows through the switching element 5 to turn on the element 5. When the switching element 5 is turned on, a closed loop of the input power source 1, the input contact 2, the current limiting resistor 3, the photocoupler 4 and the switching element 5 is formed, so that a current flows and the photocoupler 4 is turned on. Thus, the input signal in the form of a pulse through the power source Vcc and the phototransistor 4b is taken into the arithmetic unit 7.

フォトカプラ６の導通期間は、パルス状の読み込み許可信号のパルス幅のみであるので、スイッチング素子５がオンとなって限流抵抗３を流れる電流の流通期間も、この読み込み許可信号のパルス幅によって規制されるため、平均的な入力信号を抑え、限流抵抗３による発熱を抑制することが可能となる。   Since the conduction period of the photocoupler 6 is only the pulse width of the pulsed read permission signal, the flow period of the current flowing through the current limiting resistor 3 when the switching element 5 is turned on also depends on the pulse width of the read permission signal. Therefore, it is possible to suppress an average input signal and suppress heat generation by the current limiting resistor 3.

なお、演算部７にはラッチ回路が設けられ、フォトカプラ４を介して取り込まれた入力信号は一旦ラッチされ、その後にサンプリングされて演算処理されるが、その際、演算部７の制御手段は、フォトカプラ６の読み込み許可信号のオン・オフ、すなわち、スイッチング素子５のオン・オフのクロック信号と、ラッチ回路でのサンプリングのクロックを同一クロックとすることにより、スイッチング素子５がオンしているときだけ入力信号をサンプリングできる。   Note that the arithmetic unit 7 is provided with a latch circuit, and the input signal taken in via the photocoupler 4 is once latched and then sampled and arithmetically processed. The switching element 5 is turned on by making the read permission signal of the photocoupler 6 on / off, that is, by making the clock signal for turning on / off the switching element 5 and the sampling clock in the latch circuit the same clock. The input signal can be sampled only when

また、演算部７にスイッチング素子５のオン・オフ比の設定スイッチを設け、この設定スイッチによりスイッチング素子５のオン・オフのデューティー比を変更することで、平均的な入力電流の値をこの設定によって変更可能となる。   Further, an ON / OFF ratio setting switch of the switching element 5 is provided in the arithmetic unit 7, and an average input current value is set by changing the ON / OFF duty ratio of the switching element 5 by the setting switch. Can be changed.

本発明の実施形態を示す構成図。The block diagram which shows embodiment of this invention. 標準的な入力モジュールの回路構成図。The circuit block diagram of a standard input module. 従来のDC１１０V入力回路の構成図。The block diagram of the conventional DC110V input circuit.

符号の説明Explanation of symbols

１… 入力電源
２… 入力用接点
３… 限流抵抗
４… 第１のフォトカプラ
５… スイッチング素子
６… 第２のフォトカプラ
７… 演算部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Input power source 2 ... Input contact 3 ... Current limiting resistor 4 ... 1st photocoupler 5 ... Switching element 6 ... 2nd photocoupler 7 ... Operation part

Claims (3)

入力電源に入力用接点、限流抵抗、及びフォトカプラの直列回路を接続し、サンプリング信号に基づいて前記フォトカプラを介して入力信号を演算部に取り込むものにおいて、
前記フォトカプラと直列にスイッチング素子を接続し、このスイッチング素子のベースと前記限流抵抗の出力側間に第２のフォトカプラを接続し、前記演算部の制御手段は、この第２フォトカプラを介してスイッチング素子をオン・オフ制御するよう構成したことを特徴としたプログラマブルコントローラの入力回路。 In the input power source, connecting the input contact, current limiting resistor, and a series circuit of a photocoupler, and taking the input signal into the arithmetic unit via the photocoupler based on the sampling signal,
A switching element is connected in series with the photocoupler, a second photocoupler is connected between the base of the switching element and the output side of the current limiting resistor, and the control means of the arithmetic unit includes the second photocoupler. An input circuit for a programmable controller, characterized in that the switching element is controlled to be turned on and off via the switch. 前記スイッチング素子のオン・オフ信号のデューティー比を可変可能に構成したことを特徴とした請求項１記載のプログラマブルコントローラの入力回路。 2. The input circuit of a programmable controller according to claim 1, wherein the duty ratio of the on / off signal of the switching element is variable. 前記スイッチング素子のオン・オフ信号と、前記演算部内でのサンプリング信号のクロックを同一クロックで構成したことを特徴とした請求項１記載のプログラマブルコントローラの入力回路。 2. The input circuit of a programmable controller according to claim 1, wherein an on / off signal of the switching element and a clock of a sampling signal in the arithmetic unit are constituted by the same clock.
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