JP2014085840A - デジタル信号出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、例えばＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）などの制御データを入力して外部機器を制御するためのデジタル信号を出力するデジタル信号出力装置に関するもので、出力絶縁装置に異常が発生した場合に、その異常を検出し故障検出が可能なデジタル信号出力装置を提供することである。
【解決手段】デジタル信号出力装置１の内部演算回路２から出力されたデジタル信号は、出力絶縁装置３であるフォトカプラを介してデジタル信号出力端子８に出力されているとともに、出力絶縁装置４であるフォトカプラを介して出力され、各々の出力絶縁装置３，４の出力は比較回路１１で比較され、不一致の場合に異常信号を警報出力端子１５に出力することにより、出力絶縁装置３または４の故障を検出する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えばＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）などの制御データを入力して外部機器を制御するためのデジタル信号を出力するデジタル信号出力装置に関するものである。

従来、例えば各種のプラント監視制御システムなどにおいて、監視ステーションからの制御データを入力して外部機器を制御するためのデジタル信号を出力する制御ステーション（以下デジタル信号出力装置）においては、内部演算回路より出力されたデジタル信号はフォトカプラ等の出力絶縁装置により絶縁され、オープンコレクタ出力としているものが一般的である。（例えば特許文献１）
また、フォトカプラ等の出力絶縁装置の故障検出をするものとして、フォトカプラの入力側と出力側にＬＥＤランプを挿入して発光色の相違により異常を識別可能にした信号絶縁回路がある。（例えば特許文献２）

特開平８−２４９０５７号公報 特開平５−３４３９４６号公報

従来、監視ステーションには常時監視作業員がいるが、制御ステーションは制御対象の外部機器の近傍に設置されており、保守点検をする作業員が定期的または異常発生時に点検に行くのが一般的である。従って、例えば特許文献２のＬＥＤランプでの異常識別では監視ステーションの装置に使用されていれば直ぐに分かるが、制御ステーションの装置であるデジタル信号出力装置に使用されている場合には作業員が保守点検に行かないと異常の発生した装置を見つけることが出来ないという課題があった。

この発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、出力絶縁装置の故障を直ぐに知ることが出来るデジタル信号出力装置を得ることを目的とする。

この発明に係るデジタル信号出力装置は、内部演算装置から出力されたデジタル信号を絶縁した信号を外部に出力する出力絶縁装置を備えたデジタル信号出力装置において、前記出力絶縁装置を少なくとも２個設けるとともに、該各々の出力絶縁装置の出力を比較し、不一致の場合に異常信号を警報出力端子へ出力する比較回路を備えたことを特徴とするものである。

この発明のデジタル信号出力装置によれば、出力絶縁装置を少なくとも２個設けるとともに、該各々の出力絶縁装置の出力を比較し、不一致の場合に異常信号を警報出力端子へ出力する比較回路を備えているため、警報出力端子から出力される異常信号を例えば警報装置などで表示することで、異常の発生を容易に知ることができる効果がある。

この発明の実施の形態１におけるデジタル信号出力装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２におけるデジタル信号出力装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３におけるデジタル信号出力装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４におけるデジタル信号出力装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態５におけるデジタル信号出力装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態６におけるデジタル信号出力装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態７におけるデジタル信号出力装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態８におけるデジタル信号出力装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態９におけるデジタル信号出力装置の構成を示すブロック図である。

以下、この発明の実施の形態について説明するが、各図において同一、または相当部分については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるデジタル信号出力装置の構成を示すブロック図である。図１において、デジタル信号出力装置１の内部演算回路２の出力は出力絶縁装置３としてのフォトカプラと、出力絶縁装置４としてのフォトカプラの入力に各々接続されている。出力絶縁装置３の出力は分岐回路１０で分岐され、デジタル信号出力端子８と比較回路１１の入力に接続されている。また、出力絶縁装置４の出力も比較回路１１の入力に接続されている。比較回路１１の出力は警報出力端子１５に接続されている。なお、デジタル信号出力端子８には外部の負荷６と、負荷６用の外部電源７に接続されている。

次に動作について説明する。内部演算回路２から出力されたデジタル信号は出力絶縁装置３および出力絶縁装置４に入力される。出力絶縁装置３のデジタル出力信号は分岐回路１０により分岐され、一方はデジタル信号出力端子８から負荷６へ出力され、他方は比較回路１１の入力端子に入力される。また、出力絶縁装置４のデジタル出力信号は比較回路１１の前記分岐回路１０からの入力端子とは別の入力端子に入力される。ここで、比較回路１１は排他的論理和を求める回路構成としているため、出力絶縁装置３から分岐回路１０を経由して入力される信号と、出力絶縁装置４から入力される信号が一致している場合には、比較回路１１から信号は出力されないが、不一致の場合は比較回路１１から警報出力端子１５へ信号が出力される。このため、本発明の回路構成において、出力絶縁装置３と出力絶縁装置４が共に健全な場合は、比較回路１１に入力されるデジタル信号が同一信号となり警報出力端子１５への信号は出力されないが、出力絶縁装置３または出力絶縁装置４のいずれかに異常が発生した場合は、比較回路１１に入力される信号が不一致となるため警報出力端子１５から警報信号が出力される。このように出力絶縁装置３，４であるフォトカプラ等に異常が発生した場合には、警報出力端子１５から警報信号が出力されることになりデジタル信号出力装置１の故障が検出される。

実施の形態２．
上記実施の形態１では出力絶縁装置３，４に異常が発生した際に警報出力端子１５から警報信号が出力されることを説明したが、図２に示すようにデジタル信号出力装置１にＬＥＤランプ等の故障表示器１４を設け、比較回路１１の出力信号を用いて故障表示器１４
のＬＥＤランプ等を点灯させることにより、デジタル信号出力装置１の故障を目視にて認識することが可能となる。

実施の形態３．
上記実施の形態１では出力絶縁装置３，４に異常が発生した際に警報出力端子１５から警報信号が出力されることを説明したが、図３に示すように比較回路１１の出力信号を内部演算回路２へフィードバックする回路を設けることにより、内部演算回路２に出力絶縁装置３，４の故障を認識させることも可能である。

実施の形態４．
上記実施の形態１では出力絶縁装置３，４に異常が発生した際に警報出力端子１５から警報信号が出力され故障は検出されるが、デジタル信号出力装置１からの不正出力信号はデジタル信号出力端子８から出力され続けている。この不正出力信号の出力を防ぐため、図４に示すように、比較回路１１の出力信号によりデジタル信号出力装置１の出力信号を強制的に遮断する遮断装置１６を具備することにより、出力絶縁装置３，４に異常が発生した際には、デジタル信号出力装置１の出力信号を強制的に遮断しプロセスへの影響を最小限に留めることが可能となる。

実施の形態５．
上記実施の形態４では遮断装置１６によりデジタル信号出力装置１の出力信号を強制的に遮断する場合について説明したが、図５に示すように強制遮断選択信号入力端子１７と論理積演算器１８による選択回路を設けることにより、遮断装置１６の作動要否を任意に選択することも可能となる。

実施の形態６．
上記実施の形態１から５では、出力絶縁装置にフォトカプラ等を使用した回路を説明したが、図６に示すように出力絶縁装置として接点出力用リレー１９のように機械的接点を有する機器を使用した場合においても、上記と同様に２個の接点の出力を比較回路１１で比較することで、同様の効果が得られることは言うまでもない。

実施の形態７．
上記実施の形態６において、図７に示すように実施の形態４および５と同様に異常発生時にデジタル出力を強制的に遮断することが可能である。図７において、遮断装置５としてのフォトカプラを接点出力用リレー１９の一次側に設けるとともに、強制遮断選択信号入力端子１７と論理積演算器１８による選択回路からの出力で遮断装置５の出力を強制的に停止させる。このとき接点出力用リレー１９の２個の接点は共に開くので、出力信号と比較信号が共に零となり比較回路１１からの警報信号出力も無くなるため、比較回路１１から出力された警報信号をラッチ回路１３にて保持しておく必要がある。

実施の形態８．
上記実施の形態１から５では、デジタル信号出力装置１の出力が１チャネルの場合について説明したが、図８に示すように多チャネル出力のデジタル信号出力装置１についても応用が可能であることは言うまでもない。

実施の形態９．
上記実施の形態８では、デジタル信号出力装置１の出力が多チャンネルの場合に１チャンネル分の回路を単に多チャンネル積み重ねた場合について説明したが、図９に示すように比較回路１２を多チャネル分一括として設置することにより多チャネル装置一括の故障検出も可能である。この際に、遮断装置１６をデジタル出力回路のコモン側に設置することにより多チャネル一括の出力信号遮断が可能となる。また、このように多チャネル装置
一括の故障検出を実施する際においても、実施の形態２で説明したＬＥＤランプ等の故障表示装置１４の設置や、実施の形態５にて説明した強制遮断選択信号入力端子１７と論理積演算器１８を用いた遮断選択は同様に実施可能である。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ デジタル信号出力装置、２ 内部演算回路、３ 出力絶縁装置、４ 出力絶縁装置、６ 負荷、７ 外部電源装置、８ デジタル信号出力端子、１１ 比較回路、１５ 警報出力端子。

Claims (11)

1. 内部演算装置から出力されたデジタル信号を絶縁した信号を外部に出力する出力絶縁装置を備えたデジタル信号出力装置において、前記出力絶縁装置を少なくとも２個設けるとともに、該各々の出力絶縁装置の出力を比較し、不一致の場合に異常信号を警報出力端子へ出力する比較回路を備えたことを特徴とするデジタル信号出力装置。
2. 上記出力絶縁装置はフォトカプラであることを特徴とする請求項１に記載のデジタル信号出力装置。
3. 上記出力絶縁装置は機械的接点を有するリレーであることを特徴とする請求項１に記載のデジタル信号出力装置。
4. 上記比較回路の異常信号を故障表示器に入力することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のデジタル信号出力装置。
5. 上記故障表示器はランプであることを特徴とする請求項４に記載のデジタル信号出力装置。
6. 上記比較回路の異常信号を上記内部演算装置に入力するフィードバック回路を設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のデジタル信号出力装置。
7. 上記比較回路の異常信号により上記出力絶縁装置の外部出力を遮断する遮断装置を設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のデジタル信号出力装置。
8. 上記遮断装置の作動要否を選択する選択回路を設けたことを特徴とする請求項７に記載のデジタル信号出力装置。
9. 上記出力絶縁装置は上記内部演算装置から出力された複数のデジタル信号を絶縁した信号を外部に出力する多チャンネル構成であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のデジタル信号出力装置。
10. 上記多チャンネル構成の出力絶縁装置の出力を一括比較し、不一致の場合に異常信号を警報出力端子へ出力する比較回路を備えたことを特徴とする請求項９に記載のデジタル信号出力装置。
11. 上記比較回路の異常信号により上記出力絶縁装置の多チャンネル構成の外部出力を一括遮断する遮断回路を設けたことを特徴とする請求項１０に記載のデジタル信号出力装置。