JP2010092391A - ビルディングブロックタイプのプログラマブルコントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】未使用の増設モジュールによる無駄な電源消費や電源容量を解消し、かつ、電源モジュールから増設モジュールまでへの接続配線等が起因して電圧低下することを抑制可能としたＰＬＣを提供する。
【解決手段】本ＰＬＣは、複数の増設モジュールを備えたビルディングブロックタイプであり、上記増設モジュールが、筐体一方の側面に直流電圧の入力部、筐体他方の側面に直流電圧の出力部を有し、筐体内部では上記入力部と出力部とを接続する電源ラインと、電源ライン上の直流高電圧を直流低電圧に変換する直流−直流電圧変換部と、直流−直流電圧変換部からの直流低電圧で動作する内部回路と、を有し、上記各増設モジュールが、互いの筐体側面の入力部と出力部とがコネクタ接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御規模に応じて構築されるビルディングブロックタイプのプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）に関するものである。

ビルディングブロックタイプのＰＬＣは、一般的に電源モジュール、ＣＰＵモジュール、設備機器などの入出力点数に応じて用意された増設モジュールとしての１ないし複数の入出力モジュールから構成されている（例えば特許文献１参照）。電源モジュールは、他のモジュールに電源を供給するモジュールである。ＣＰＵモジュールは、シーケンスプログラムを実行してそれに接続された生産設備内の各種機械や装置等の制御機器をシーケンス制御するモジュールである。ＣＰＵモジュールは、制御対象の状態に対応したスイッチやセンサ等の入力機器のＯＮ／ＯＦＦに関わる入力信号を入出力モジュールから入力し、ラダー言語などで書かれたシーケンスプログラムに沿って論理演算を実行すると共に、得られた演算結果に従い、リレー，バルブ，アクチュエータ等の出力機器に対し、入出力モジュールからＯＮ／ＯＦＦに関わる出力信号を出力することで制御対象の制御を実行するようになっている。

図２を参照して従来のＰＬＣを説明すると、従来のＰＬＣでは、電源モジュール１２内部の交流−直流電圧変換部１２ａで１００ＶＡＣが２４ＶＤＣや５ＶＤＣに変換され、それら２４ＶＤＣや５ＶＤＣが電源ライン１８を介してＣＰＵモジュール１４の内部回路１４ａや増設モジュール１６の内部回路２６ａに供給することが行われるが、この場合、増設モジュール１６が未使用モジュールであっても、各増設モジュール１６への電源供給が行われるので、その未使用増設モジュール１６では電源が無駄に消費されていることになる。また、増設モジュール１６の最大電源消費を考慮した、大容量で複数系統の交流―直流電圧変換部を電源モジュール１２に有さなければならず、増設モジュールを使用しない、もしくは少なく使用する場合では、無駄な容量となりコスト高になる。また、電源モジュール１２から増設モジュール１６までの接続配線距離が長い場合等により、電圧低下を来たすような場合で、増設モジュール１６が直流低電圧で動作するモジュールである場合には、わずかの電圧低下でも増設モジュール１６の動作に影響が生じてしまう。特に、増設モジュール１６の増設台数が大幅に増大する制御システムでは、特に、増設モジュール１６での電圧低下が問題となってくる。

なお、本出願人は、特許文献２に開示されているように、電源モジュールからの直流高電圧をＣＰＵモジュールや増設モジュールとしてのＩ／Ｏモジュールに供給し、また、Ｉ／Ｏモジュールでは、その直流高電圧以外にも、その直流高電圧をＩ／Ｏモジュール外の直流−直流電圧変換部で直流低電圧に変換し、その変換した直流低電圧をＩ／Ｏモジュールに供給するＰＬＣシステムを提案している。
特開２００６−２７７０１６号公報 特開２００７−２４９４５０号公報

本発明は、設備機器などの増設により増設モジュールの増設台数が増加した場合、未使用の増設モジュールが存在しても無駄に電源が消費されずに済み、また、増設モジュールの最大電源消費を考慮した、大容量で複数系統の電圧変換部を電源モジュールに有する必要はなく、また、電源モジュールから増設モジュールまでの接続距離が長くなったりするなどしても、増設モジュール側では電源モジュールから供給される電圧の低下を懸念する必要がないＰＬＣを提供することを目的とする。

本発明に係るＰＬＣは、複数の増設モジュールを備えたビルディングブロックタイプのプログラマブルコントローラにおいて、上記増設モジュールは、筐体一方の側面に直流電圧の入力部、筐体他方の側面に直流電圧の出力部を有し、筐体内部では上記入力部と出力部とを接続する電源ラインと、電源ライン上の直流高電圧を直流低電圧に変換する直流−直流電圧変換部と、直流−直流電圧変換部からの直流低電圧で動作する内部回路と、を有し、上記各増設モジュールは、互いの筐体側面の入力部と出力部とがコネクタ形式で相互接続されると共に、その接続状態でいずれか１つの増設モジュールの入力部に供給された直流高電圧を、それぞれ内部の電源ラインを介して直流−直流電圧変換部に入力して直流低電圧に変換し、その変換した直流低電圧をそれぞれの内部回路に供給する構成となっていることを特徴とするものである。

ビルディングブロックタイプのＰＬＣにおいて、上記増設モジュールは、ＣＰＵモジュールに対して設備等の状況に応じて増設されるモジュールである。ビルディングブロックタイプのＰＬＣではＰＬＣが備えるべき各種の機能に対応させてモジュールを構成しており、この機能別として、ＣＰＵモジュール、入出力モジュール、制御モジュール、通信モジュール、等の各種モジュールを含むことができる。そして、増設モジュールはこれらモジュールを含むことができる。

本発明では、増設モジュール内部に直流−直流電圧変換部を備えたので、増設モジュール自体が内部回路への電圧を生成することができるようになる結果、従来のように電源モジュールを増設モジュールの接続台数とは無関係に大きい電源容量のものとしていて、増設モジュールが未使用の場合には無駄に電源が消費されることが抑制され、また、電源モジュールから増設モジュールまでの接続距離が長くなったりするなどしても、増設モジュール側では直流低電圧を生成できるので、電源モジュールから供給される電圧の低下を懸念する必要がない。

上記では、筐体内部に交流−直流電圧変換部を内蔵すると共に、筐体一方側面に上記交流−直流電圧変換部が生成した直流電圧を外部供給する直流電圧出力部を有した電源モジュールを備え、上記増設モジュールは、電源モジュールの出力部に直接または間接に筐体側面の入力部でコネクタ接続されることで、電源モジュールから直流高電圧が供給されるようになっている、ことが好ましい。

本発明においては、未使用の増設モジュールが存在しても無駄に電源が消費されずに済み、また、増設モジュールの最大電源消費を考慮した、大容量で複数系統の電圧変換部を電源モジュールに有する必要がなく、また、電源モジュールから増設モジュールまでの接続距離が長くなったりするなどしても、増設モジュール側では電源モジュールから供給される電圧の低下を懸念する必要がないという効果がある。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るＰＬＣを詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るＰＬＣの構成を示す図である。本実施の形態のＰＬＣは、電源モジュール２、ＣＰＵモジュール４、複数の増設モジュール６を備える。増設モジュール６は、入出力モジュール以外に、例えば通信モジュール、温度調節、高速カウンタ、位置決め制御などのモジュールが含まれる。

電源モジュール２は、筐体２ａの一方側面２ａ１に商用電源の交流電圧の入力部２ｂ、筐体２ａの他方側面２ａ２に直流高電圧出力部２ｃを備えるとともに、筐体２ａ内部には上記入力部２ｂからの交流電圧である１００ＶＡＣを直流高電圧である２４ＶＤＣに変換すると共にその変換した２４ＶＤＣを出力部２ｃから出力する交流−直流電圧変換部２ｄと、を備えている。この交流−直流電圧変換部２ｄは直流安定化電源等で構成することができる。

ＣＰＵモジュール４は、筐体４ａの一方側面４ａ１に直流高電圧の入力部４ｂ、筐体４ａの他方側面４ａ２に直流高電圧出力部４ｃを備えるとともに、筐体４ａ内部には上記入力部４ｂと出力部４ｃとを接続する電源ライン４ｄと、２４ＶＤＣを５ＶＤＣに降圧する第１直流−直流電圧変換部４ｅと、５ＶＤＣを３．３ＶＤＣに降圧する第２直流−直流電圧変換部４ｆと、第１直流−直流電圧変換部４ｅから５ＶＤＣ、第２直流−直流電圧変換部４ｆから３．３ＶＤＣ、電源ライン４ｄから２４ＶＤＣを供給される内部回路４ｇと、を備えている。この内部回路４ｇは、シーケンスプログラムの実行に用いるＣＰＵ、各種メモリ、その他の回路で構成される。

増設モジュール６は、筐体６ａの一方側面６ａ１に直流高電圧の入力部６ｂ、筐体６ａの他方側面６ａ２に直流高電圧出力部６ｃを備えるとともに、筐体６ａ内部には上記入力部６ｂと出力部６ｃとを接続する電源ライン６ｄと、２４ＶＤＣを３．３ＶＤＣに降圧する直流−直流電圧変換部６ｅと、この直流−直流電圧変換部６ｅから３．３ＶＤＣ、電源ライン６ｄから２４ＶＤＣを供給される内部回路６ｆと、を備えている。この内部回路６ｆは、それぞれのモジュール機能に応じた回路で構成される。

電源モジュール２の出力部２ｃとＣＰＵモジュール４の入力部４ｂとはコネクタ接続される。また、ＣＰＵモジュール４の出力部４ｃと増設モジュール６の入力部６ｂとはコネクタ接続される。さらに、増設モジュール６同士では、その入力部６ｂと出力部６ｃとはコネクタ接続される。これにより、電源モジュール２からの２４ＶＤＣは、ＣＰＵモジュール４の電源ライン４ｄに供給される。そして、ＣＰＵモジュール４ではこれら電源ライン４ｄから内部回路４ｇに、直接、直流高電圧である２４ＶＤＣが供給されると共に、第１直流−直流電圧変換部４ｅで直流高電圧である２４ＶＤＣは直流低電圧の５ＶＤＣに変換されて内部回路４ｇに供給される。さらに、この５ＶＤＣは第２直流−直流電圧変換部４ｆで３．３ＶＤＣに変換されて内部回路４ｇに供給される。同様にして、増設モジュール６では、電源モジュール２からの２４ＶＤＣは、ＣＰＵモジュール４の電源ライン４ｄから、増設モジュール６の電源ライン６ｄに供給される。そして、増設モジュール６ではこれら電源ライン６ｄから内部回路６ｆに、直接、直流高電圧である２４ＶＤＣが供給されると共に、直流−直流電圧変換部６ｅで直流高電圧である２４ＶＤＣは直流低電圧の３．３ＶＤＣに変換されて内部回路６ｆに供給される。

以上によりこの実施の形態では、電源モジュール２から直流高電圧を増設モジュール６に供給すると共に、増設モジュール６側では、内部に直流−直流電圧変換部６ｅを備えるので、この直流−直流電圧変換部６ｅにて最適な直流電圧に変換することができる。増設モジュール６の接続段数が増大したり、また、電源モジュール２から増設モジュール６までの接続距離が増大したりして、電源モジュール２から供給される直流電圧が電圧低下を引き起こしたとしても、増設モジュール６内部では、直流−直流電圧変換部６ｅにて最適な直流電圧に変換することで、その電圧低下の影響を受けることがない。未使用の増設モジュール６が存在する場合では、電源モジュール２からの直流高電圧はその未使用の増設モジュール６の電源ライン６ｄ上を印加されるだけであり、電源が無駄に消費されることがない。

図１は本発明の実施の形態に係るＰＬＣの構成を示す図である。 図２は従来のＰＬＣの構成を示す図である。

符号の説明

２ 電源モジュール
４ ＣＰＵモジュール
６ 増設モジュール

Claims (2)

1. 複数の増設モジュールを備えたビルディングブロックタイプのプログラマブルコントローラにおいて、
   上記増設モジュールは、筐体一方の側面に直流電圧の入力部、筐体他方の側面に直流電圧の出力部を有し、筐体内部では上記入力部と出力部とを接続する電源ラインと、電源ライン上の直流高電圧を直流低電圧に変換する直流−直流電圧変換部と、直流−直流電圧変換部からの直流低電圧で動作する内部回路と、を有し、
   上記各増設モジュールは、互いの筐体側面の入力部と出力部とがコネクタ形式で相互接続されると共に、その接続状態でいずれか１つの増設モジュールの入力部に供給された直流高電圧を、それぞれ内部の電源ラインを介して直流−直流電圧変換部に入力して直流低電圧に変換し、その変換した直流低電圧をそれぞれの内部回路に供給する構成となっている、ことを特徴とするビルディングブロックタイプのプログラマブルコントローラ。
2. 筐体内部に交流−直流電圧変換部を内蔵すると共に、筐体一方側面に上記交流−直流電圧変換部が生成した直流電圧を外部供給する直流電圧出力部を有した電源モジュールを備え、
   上記増設モジュールは、電源モジュールの出力部に直接または間接に筐体側面の入力部でコネクタ接続されることで、電源モジュールから直流高電圧が供給されるようになっている、ことを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルコントローラ。

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