JP2010284072A

JP2010284072A - 複数の回路遮断器からのデジタル入力信号の処理装置及び方法

Info

Publication number: JP2010284072A
Application number: JP2010124434A
Authority: JP
Inventors: Minchol Song; ミンチョルソン
Original assignee: LS Industrial Systems Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2030-05-31
Also published as: KR20100130100A; CN101908029A; US8169346B2; JP5324523B2; US20100302080A1; CN101908029B; KR101594866B1; EP2259433A1

Abstract

【課題】本発明は、電源遮断システム用並列デジタル入力信号の直列デジタル入力信号への変換装置に関する。
【解決手段】複数の回路遮断器から発生し、かつ前記複数の回路遮断器のオン／オフ状態を示す複数のデジタル入力信号を並列に受信する複数の信号入力端子と、前記複数の信号入力端子からの並列デジタル入力信号を直列デジタル入力信号に変換し、制御信号に応じて前記変換された直列デジタル入力信号を出力するデジタル入力信号直列化ユニットと、前記デジタル入力信号直列化ユニットから前記直列デジタル入力信号を受信して処理し、前記制御信号を前記デジタル入力信号直列化ユニットに伝送する制御部とを含む複数の回路遮断器からのデジタル入力信号の処理装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の回路遮断器からの該当回路遮断器のオン又はオフ状態を示す並列デジタル信号の入力を処理する装置及び方法に関する。

一般に、回路遮断器とは、制御信号に応じて、又は、接続される回路の電流の状態や大きさに応じて、産業用負荷機器に入力される電源を供給又は遮断する電源開閉装置である。一般に、変電所又は大規模電力需用家の電力引込部に設置される配電盤は、引込電力のメイン回路開閉用のメイン回路遮断器及び複数の分電回路開閉用の複数のサブ回路遮断器を含み、該当回路遮断器の状態を管理したり、開閉動作の状態を監視する機能を行う。従って、このような配電盤において、デジタルリレーのような監視装置は、複数の回路遮断器からのオン／オフ又はトリップ状態を示すデジタル入力信号を並列に受信するため、受信したデジタル入力信号の処理が必要である。

図６は、従来技術による複数のデジタル入力信号の処理装置を示すブロック図である。

図６を参照すると、複数の回路遮断器から出力される複数のデジタル入力信号を処理する従来の装置４は、回路遮断器から出力される信号を並列に受信する複数のデジタル入力信号入力端子１と、複数のデジタル入力信号入力端子１を介して入力された複数のデジタル入力信号以外にノイズ信号の伝達の防止のためにノイズを絶縁してデジタル入力信号のみを伝達するフォトカプラ２と、複数のフォトカプラ２から伝送される複数のデジタルデータを並列に受信して処理する中央処理装置３とから構成される。

実施形態によっては、フォトカプラ２が備えられずにデジタル入力信号入力端子１を介して入力されたデジタル入力信号がフォトカプラ２を経ることなく中央処理装置３に直接入力される従来技術の構成例もある。

前記複数のデジタル入力信号は、回路遮断器のオン／オフ又はトリップ状態を示す信号以外に、モータ、ポンプ、バルブなどの産業用装置からのデジタル入力信号を含んでもよく、このようなデジタル入力信号は、前記回路遮断器又は前記産業用装置を用いるユーザが該当回路遮断器又は前記産業用装置を監視して管理するために必要な情報を提供する。

しかしながら、従来技術によるデジタル入力信号の処理装置及び方法は、以下のような問題がある。

すなわち、従来技術によるデジタル入力信号の処理装置及び方法は、複数のデジタル入力信号を並列に入力して処理する構成及び方法であるので、デジタル入力信号の数と同数のフォトカプラ、デジタル入力信号の数と同数の中央処理装置の入出力ポートが必要であるため、より大面積のプリント基板が必要であり、これは、デジタル入力信号に基づいた監視及び管理装置のサイズが大きくなるという問題を起こす。

また、中央処理装置の限られた入力ポート又は限られたプリント基板によりデジタル入力信号に基づいた監視及び管理装置を構成した場合、ユーザの要求又は装置開発者の意図に応じて受信される複数のデジタル入力信号のうち、限られたもののみが中央処理装置により処理され、結局、監視及び管理装置の機能は制限的に行われざるを得ないという問題がある。

従って、本発明は、従来技術によるデジタル入力信号の処理装置及び方法の問題を解決するためのものであり、本発明の第１目的は、並列入力の制限を最小にして最大限多くのデジタル入力信号を処理しながらも最小の制御部と入力ポートで済むため、デジタル入力信号の処理装置のプリント基板構成を効率化することができ、サイズを小型化できるデジタル入力信号の処理装置を提供することにある。

本発明の第２目的は、複数のデジタル入力信号に備えて、ノイズ信号の絶縁のためのフォトカプラの構成を最小化できるデジタル入力信号の処理装置を提供することにある。

本発明の第３目的は、並列に入力される複数のデジタル入力信号を最小限のハードウェア構成で処理できる効率的なデジタル入力信号の処理方法を提供することにある。

前述した発明の第１目的は、前記複数の回路遮断器から発生し、かつ前記複数の回路遮断器のオン／オフ状態を示す複数のデジタル入力信号を並列に受信する複数の信号入力端子と、前記複数の信号入力端子からの並列デジタル入力信号を直列デジタル入力信号に変換し、制御信号に応じて前記変換された直列デジタル入力信号を出力するデジタル入力信号直列化ユニットと、前記デジタル入力信号直列化ユニットから前記直列デジタル入力信号を受信して処理し、前記制御信号を前記デジタル入力信号直列化ユニットに伝送する制御部とを含む複数の回路遮断器からのデジタル入力信号の処理装置を提供することにより達成される。

本発明の第２目的は、前記デジタル入力信号直列化ユニットと前記制御部間に備えられ、送受信されるデータと制御信号を除いたノイズ信号の混入を防止するノイズ絶縁部をさらに含む複数の回路遮断器からのデジタル入力信号の処理装置を提供することにより達成される。

本発明の第３目的は、複数のデジタル入力信号を並列に受信する入力信号受信段階と、前記入力信号受信段階で入力された並列デジタル入力信号に応じたデータを複数のグループに分割してグループ別に直列デジタルデータに変換した後、グループ別直列デジタルデータをまとめて１つの直列デジタルデータとして出力する並列−直列変換段階とを含む複数の回路遮断器からのデジタル入力信号の処理方法を提供することにより達成される。

本発明による複数の回路遮断器からのデジタル入力信号を処理する装置及び方法は、複数のデジタル入力信号を直列デジタル入力信号に変換することにより該当デジタル入力信号を処理する中央処理装置とデジタル入力信号の入力部間の信号線が３つの制御線と１つのデータ線に簡素化できるという効果を得ることができる。

本発明による複数の回路遮断器からのデジタル入力信号を処理する装置及び方法は、該当デジタル入力信号を処理する中央処理装置とデジタル入力信号の入力部間の信号線が３つの制御線と１つのデータ線に簡素化されることにより、中央処理装置の入力ポートのうち複数の回路遮断器からのデジタル入力信号により占有される入力ポート数を減らすことができるだけでなく、ノイズ絶縁のためのフォトカプラの数を減らすことができ、これにより、複数の回路遮断器からのデジタル入力信号を処理する装置を構成するプリント基板のサイズを大幅に小型化することができる。

本発明の好ましい一実施形態により複数の回路遮断器からのデジタル入力信号を処理する装置を示すブロック図である。図１のメインシフトレジスタ及びサブシフトレジスタの詳細構成図である。本発明の好ましい実施形態による、複数の回路遮断器と、その複数の回路遮断器からのデジタル入力信号を処理する装置と、その処理装置からの処理データに基づいて複数の回路遮断器の動作状態を監視する上位システムとを含む全体的システム構成例を示すブロック図である。本発明の好ましい一実施形態による、複数の回路遮断器からのデジタル入力信号を処理する装置の動作又は複数の回路遮断器からのデジタル入力信号を処理する方法を示すフローチャートである。図４のステップＳ２０の詳細動作又は詳細方法を示すフローチャートである。従来技術による複数のデジタル入力信号の処理装置を示すブロック図である。

本発明の目的とそれを達成する本発明の構成は、発明の詳細な説明及び添付図面によりさらに明確になるであろう。

以下、図１〜図３を参照して本発明の実施形態が適用される複数の回路遮断器からのデジタル入力信号を処理する処理装置１００について説明する。

図１に示すように、処理装置１００は、複数の信号入力端子１０ａ１〜１０ａ１６、デジタル入力信号直列化ユニット２０、及び制御部４０から構成される。

また、図１に示すように、本発明の好ましい実施形態による処理装置１００は、デジタル入力信号直列化ユニット２０のうちメインシフトレジスタ２０ａと制御部４０間に備えられ、送受信されるデータと制御信号を除いたノイズ信号の混入を防止するノイズ絶縁部３０をさらに含むことが好ましい。

複数の信号入力端子１０ａ１〜１０ａ１６は、複数の回路遮断器１１０から発生して複数の回路遮断器１１０のオン／オフ状態を示す複数のデジタル入力信号を並列に受信する入力手段であり、例えば、信号入力端子１０ａ１〜１０ａ１６が１６個である場合、前記信号入力端子を第１信号入力端子グループ（１０ａ１〜１０ａ８）及び第２信号入力端子グループ（１０ａ９〜１０ａ１６）に８個ずつグルーピングできる。

デジタル入力信号直列化ユニット２０は、複数の信号入力端子１０ａ１〜１０ａ１６からの並列デジタル入力信号を直列デジタル入力信号に変換し、制御信号に応じて前記変換された直列デジタル入力信号を出力する。図１を参照すると、デジタル入力信号直列化ユニット２０は、少なくとも１つのサブシフトレジスタ２０ｂとメインシフトレジスタ２０ａを含む。

サブシフトレジスタ２０ｂは、第１信号入力端子グループ（１０ａ１〜１０ａ８）から第１グループ並列デジタル入力信号ＳＩＧ１〜ＳＩＧ８を受信して第１直列デジタル入力信号（符号なし）に変換し、前記制御信号に応じて前記第１直列デジタル入力信号を出力する。

メインシフトレジスタ２０ａは、第２信号入力端子グループ（１０ａ９〜１０ａ１６）から第２グループ並列デジタル入力信号ＳＩＧ９〜ＳＩＧ１６を受信して第２直列デジタル入力信号（符号なし）に変換し、この変換された第２直列デジタル入力信号とサブシフトレジスタ２０ｂから受信した第１直列デジタル入力信号とをまとめて１つの直列デジタル入力信号として制御部４０に出力する。

制御部４０は、デジタル入力信号直列化ユニットのうちメインシフトレジスタ２０ａから前記直列デジタル入力信号を受信して処理し、前記制御信号をデジタル入力信号直列化ユニット２０に伝送する。本発明の好ましい実施形態によれば、制御部４０は、マイクロプロセッサの中央処理装置から構成されてもよい。ここで、図１を参照すると、前記制御信号は、周期的クロック信号（ＣＬＫ）と、デジタル入力信号直列化ユニット２０に直列デジタル入力信号の出力を要求する少なくとも１つの制御信号とを含む。本発明の好ましい一実施形態によれば、デジタル入力信号直列化ユニット２０に直列デジタル入力信号の出力を要求する制御信号は、メインシフトレジスタ２０ａとサブシフトレジスタ２０ｂに直列デジタル入力信号の出力を要求する第１制御信号ＣＴＲ１及び第２制御信号ＣＴＲ２を含んでもよい。本発明の好ましい一実施形態により、制御部４０がサブシフトレジスタ２０ｂに第２制御信号ＣＴＲ２としてローレベル信号を出力すると共に、メインシフトレジスタ２０ａにはハイエッジ信号を出力すると、サブシフトレジスタ２０ｂは、これに応答してメインシフトレジスタ２０ａに第１直列デジタル入力信号を出力し、メインシフトレジスタ２０ａは、第１直列デジタル入力信号と第２直列デジタル入力信号とをまとめて１つの直列デジタル入力信号として制御部４０に出力する。

図１を参照すると、ノイズ絶縁部３０は、本発明の好ましい実施形態により、４つのフォトカプラから構成される。ここで、ノイズ絶縁部３０の４つのフォトカプラの１つは、メインシフトレジスタ２０ａから直列デジタル入力信号を受信する経路に設置され、２つのフォトカプラは、制御部４０からメインシフトレジスタ２０ａ及びサブシフトレジスタ２０ｂに出力される第１制御信号ＣＴＲ１と第２制御信号ＣＴＲ２の送信経路に設置される。残りの１つのフォトカプラは、制御部４０からメインシフトレジスタ２０ａ及びサブシフトレジスタ２０ｂに出力される周期的クロック信号ＣＬＫの送信経路に設置される。従って、４つのフォトカプラから構成されるノイズ絶縁部３０により、制御部４０とその他の構成部間の送受信信号として直列デジタル入力信号又は制御信号にノイズ信号が割り込むことを防止するために絶縁される。

以下、図２を参照して実質的に同一構成を有する前述したメインシフトレジスタ２０ａとサブシフトレジスタ２０ｂの詳細構成について説明する。

図２に示すように、メインシフトレジスタ２０ａとサブシフトレジスタ２０ｂのそれぞれは、図１の第１信号入力端子グループ（１０ａ１〜１０ａ８）又は第２信号入力端子グループ（１０ａ９〜１０ａ１６）から並列に受信した８つの第１グループ並列デジタル入力信号ＳＩＧ１〜ＳＩＧ８又は第２グループ並列デジタル入力信号ＳＩＧ９〜ＳＩＧ１６に応じた複数の並列デジタルデータを受信して保存するデータ保存部２１と、データ保存部２１に保存された並列デジタルデータを直列デジタルデータに変換して出力する直列変換部２２とから構成される。

すなわち、データ保存部２１は、図１の第１信号入力端子グループ（１０ａ１〜１０ａ８）又は第２信号入力端子グループ（１０ａ９〜１０ａ１６）から、「０」と「１」とから構成された８つのデジタル入力信号を並列的に同時に受信する。直列変換部２２においては、データ保存部２１から同時に受信した８つのデジタル入力信号を入力＃１から入力＃８の順に保存し、入力＃８から入力＃１の順に出力することにより、並列に入力された並列デジタルデータが直列データに変換されて出力される。

以下、図３を参照して、本発明の好ましい実施形態による複数の回路遮断器と、本発明による複数の回路遮断器からのデジタル入力信号を処理する装置と、該当処理を行う装置からの処理データに基づいて複数の回路遮断器の動作状態を監視する上位システムとを含む全体的システム構成例について説明する。

図３に示すように、動作状態情報を出力し、管理及び監視対象が複数の回路遮断器１１１、１１２、１１３の場合、複数の回路遮断器１１１、１１２、１１３から回路の閉鎖状態又は開放状態を示すデジタル入力信号が処理装置１００に送信される。また、処理装置１００は、並列に受信した複数のデジタル入力信号を直列デジタル入力信号（すなわち、直列デジタル入力データ）に変換して処理すると共に、上位システム１２０に複数の回路遮断器１１０の回路開放又は閉路状態を示す情報として前記直列デジタル入力信号（すなわち、直列デジタル入力データ）を送信する。

上位システム１２０は、ユーザ監視システムであり、例えば、モニタ、ランプ、ブザー、キーボード、ユーザインタフェースプログラムを有するコンピュータなどのユーザインタフェース手段を含み、該ユーザインタフェース手段により監視対象、すなわち、複数の回路遮断器、複数のモータ、複数のバルブ、複数のポンプなどの状態情報を前記直列デジタル入力信号（すなわち、直列デジタル入力データ）に基づいて表示することができる。また、直列デジタル入力信号（すなわち、直列デジタル入力データ）は、監視及び管理する産業現場の状態情報であり、ユーザの手動管理又はプログラムによる自動管理の根拠データとして活用することができる。

図３は、３つの回路遮断器がシステムに接続された実施形態を示し、本実施形態においては、図１に示す処理装置１００のうちサブシフトレジスタ２０ｂが不要となる。

以下、図４及び図５を主に参照し、図１〜図３を補助的に参照して、本発明の好ましい実施形態による複数の回路遮断器からのデジタル入力信号を処理する装置の動作について説明する。

図４は、本発明の好ましい一実施形態による複数の回路遮断器からのデジタル入力信号を処理する装置の動作を示すフローチャートであり、図５は、図４のステップＳ２０の詳細動作を示すフローチャートである。

図４に示すように、本発明の好ましい一実施形態による複数の回路遮断器からのデジタル入力信号を処理する方法は、複数のデジタル入力信号を並列に受信する入力信号受信ステップ（Ｓ１０）と、前記入力信号受信ステップで入力された並列デジタル入力信号に応じたデータを複数のグループに分割してグループ別に直列デジタルデータに変換した後、グループ別の直列デジタルデータをまとめて１つの直列デジタルデータとして出力する並列−直列変換ステップ（Ｓ２０）とを含む。

入力信号受信ステップ（Ｓ１０）において、デジタル入力信号直列化ユニット（図１の２０）は、複数の回路遮断器（図３の１１０）から回路遮断器１１０のオン／オフ状態を示すデジタル入力信号を並列に受信する。

図１を参照すると、並列−直列変換ステップ（Ｓ２０）において、サブシフトレジスタ２０ｂは、第１信号入力端子グループ（１０ａ１〜１０ａ８）から第１グループ並列デジタル入力信号ＳＩＧ１〜ＳＩＧ８を受信して第１直列デジタル入力信号（符号なし）に変換し、前記制御信号に応じて前記第１直列デジタル入力信号を出力する。メインシフトレジスタ２０ａは、第２信号入力端子グループ（１０ａ９〜１０ａ１６）から第２グループ並列デジタル入力信号ＳＩＧ９〜ＳＩＧ１６を受信して第２直列デジタル入力信号（符号なし）に変換し、この変換された第２直列デジタル入力信号及びサブシフトレジスタ２０ｂから受信した第１直列デジタル入力信号をまとめて１つの直列デジタル入力信号として制御部４０に出力する。

本発明による複数の回路遮断器からのデジタル入力信号を処理する方法は、前記並列−直列変換ステップで出力した直列デジタルデータに対するノイズの混入を防止するノイズ絶縁ステップ（Ｓ３０）をさらに含むことが好ましい。

図１を参照すると、ノイズ絶縁ステップ（Ｓ３０）において、４つのフォトカプラから構成されるノイズ絶縁部３０により、制御部４０とその他の構成部間の送受信信号として直列デジタル入力信号又は制御信号にノイズ信号が割り込むことを防止するために絶縁される。

以下、図５を参照して、図４のステップＳ２０の詳細動作について説明する。

図５に示すように、並列−直列変換ステップ（Ｓ２０）は、グループ直列変換ステップ（Ｓ２１）、直列データ収集ステップ（Ｓ２２）、及び最終直列変換データ出力ステップ（Ｓ２３）を含む。

図１を参照すると、グループ直列変換ステップ（Ｓ２１）において、入力信号受信ステップ（Ｓ１０）で受信したデータを１つのメインシフトレジスタ２０ａと少なくとも１つのサブシフトレジスタ２０ｂにより複数のグループに分割して直列データに変換する。

直列データ収集ステップ（Ｓ２２）において、前記グループ直列変換ステップ（Ｓ２１）でグループ変換された直列デジタルデータをメインシフトレジスタ（図１の２０ａ）でまとめる。

最終直列変換データ出力ステップ（Ｓ２３）において、直列データ収集ステップ（Ｓ２２）でまとめた直列データを制御部（図１の４０）に該当する中央処理装置による処理のためにメインシフトレジスタ（図１の２０ａ）が１つの最終直列変換データとして出力する。

より詳しく説明すると、複数の回路遮断器（図３の１１１〜１１３）からオン／オフ、トリップ状態信号を送信する方法は、回路遮断器１１１〜１１３の内部に備えられたリレー（図示せず）を開閉して状態信号を送信する。

状態情報を受信する部分をノイズ絶縁部３０により絶縁しないと、瞬間的に前記リレーが開閉するときに発生するサージが制御部４０に相当する中央処理装置の故障の原因となることがある。従って、このサージ信号が本発明の好ましい実施形態による複数の回路遮断器からのデジタル入力信号を処理する装置１００の回路に混入しても制御部４０に相当する中央処理装置には影響を及ぼさないように、本発明は、ノイズ絶縁部３０のフォトカプラによる光信号伝達構成を提示するので、制御部４０とその他の回路部分をノイズから分離（つまり、絶縁）することができる。

本発明の思想や重要な特性から外れない限り、本発明は多様な形態で実現することができ、前述した実施形態によって限定されるものでなく、むしろ請求の範囲に記載の本発明の思想や範囲内で広く解釈されるべきであり、本発明の請求の範囲内で行われるあらゆる変更及び変形、並びに請求の範囲の均等物は本発明の請求の範囲に含まれる。

Claims

複数の回路遮断器からのデジタル入力信号を処理する装置であって、
前記複数の回路遮断器から発生し、かつ前記複数の回路遮断器のオン／オフ状態を示す複数のデジタル入力信号を並列に受信する複数の信号入力端子と、
前記複数の信号入力端子からの並列デジタル入力信号を直列デジタル入力信号に変換し、制御信号に応じて前記変換された直列デジタル入力信号を出力するデジタル入力信号直列化ユニットと、
前記デジタル入力信号直列化ユニットから前記直列デジタル入力信号を受信して処理し、前記制御信号を前記デジタル入力信号直列化ユニットに伝送する制御部と
を含むことを特徴とする装置。
前記デジタル入力信号直列化ユニットと前記制御部間に備えられ、送受信されるデータと制御信号を除いたノイズ信号の混入を防止するノイズ絶縁部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記デジタル入力信号直列化ユニットは、
第１グループの信号入力端子から第１グループ並列デジタル入力信号を受信して第１直列デジタル入力信号に変換し、前記制御信号に応じて前記第１直列デジタル入力信号を出力する少なくとも１つのサブシフトレジスタと、
第２グループの信号入力端子から第２グループ並列デジタル入力信号を受信して第２直列デジタル入力信号に変換し、前記変換された第２直列デジタル入力信号及び前記サブシフトレジスタから受信した前記第１直列デジタル入力信号をまとめて１つの直列デジタル入力信号として前記制御部に出力するメインシフトレジスタとを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
前記制御信号は、
周期的クロック信号と少なくとも１つの制御信号とを含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
前記サブシフトレジスタと前記メインシフトレジスタは、それぞれ
前記複数の信号入力端子から並列に入力された複数のデジタル入力信号を受信して該当デジタル入力信号に応じたデータを保存するデータ保存部と、
前記データ保存部に保存された複数のデジタルデータを直列に出力する直列変換部とを含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
複数の回路遮断器からのデジタル入力信号を処理する方法であって、
複数のデジタル入力信号を並列に受信する入力信号受信段階と、
前記入力信号受信段階で入力された並列デジタル入力信号に応じたデータを複数のグループに分割してグループ別に直列デジタルデータに変換した後、グループ別直列デジタルデータをまとめて１つの直列デジタルデータとして出力する並列−直列変換段階と
を含むことを特徴とする方法。
前記並列−直列変換段階で出力した直列デジタルデータに対するノイズの混入を防止するノイズ絶縁段階をさらに含む請求項６に記載の方法。
前記並列−直列変換段階は、
前記入力信号受信段階で受信したデータを１つのメインシフトレジスタと少なくとも１つのサブシフトレジスタにより複数のグループに分割して直列データに変換するグループ直列変換段階と、
前記グループ直列変換段階でグループ変換された直列デジタルデータを前記メインシフトレジスタでまとめる直列データ収集段階と、
前記直列データ収集段階でまとめた直列データを中央処理装置による処理のために前記メインシフトレジスタから１つの最終直列変換データとして出力する最終直列変換データ出力段階とを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。