JP2529707B2 - 停電検知方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、プログラマブルコントローラなどのよう
に、各種入出力機器のシーケンス制御を行う構成などに
対して好適に実施される停電検知方式に関する。

背景技術 プログラマブルコントローラは、たとえばソレノイド
バルブ、モータ、リレー、ランプなどの出力機器、およ
びリミットスイッチ、センサなどの入力機器に接続され
て、それらのシーケンス制御を行うことができる。この
ようなプログラマブルコントローラでは、電源が投入さ
れた場合において、たとえばデータメモリなどの初期化
などの処理（以下、「電源ON処理」と称する）が行われ
た後に通常運転を開始し、この後に電源の供給状態が正
常である限り、「電源ON処理」を行うことはない。

プログラマブルコントローラは、その内部に電源回路
を備えており、この電源回路によってプログラマブルコ
ントローラに供給される交流電源は、プログラマブルコ
ントローラが動作を行うために必要な電圧（以下、動作
電圧と称する）に変換される。前記動作電圧は、たとえ
ばCPU（Central Processing Unit）などを含む制御部、
前記制御部のワークエリアとして用いられるメモリなど
に供給される。

前記電源回路はまた、供給される交流電源の電圧レベ
ルを監視しており、この電圧レベルが予め定められるレ
ベル（たとえば定格電圧の80％）未満となった場合（以
下、このような状態を電源断と称する）において、制御
部に対し電源断信号を与える。

プログラマブルコントローラの各部に対し、電源回路
から供給される動作電圧は、電源回路の働きによって、
交流電源の電圧レベルが低下しても、直ちには低下せ
ず、或る一定期間の後に動作可能電圧レベルを下回る。

したがってプログラマブルコントローラでは、比較的
短い時間における交流電源の電圧レベルの低下に対して
は、支障なくその動作を継続することができる。

典型的な先行技術では、電源回路から制御部に前述の
電源断信号が与えられると、プログラマブルコントロー
ラは「電源回復待ち状態」へ移行する。この「電源回復
待ち状態」が、予め定められる許容時間を超える期間に
わたって継続する場合において、プログラマブルコント
ローラは、次に交流電源の電圧レベルが回復したときに
は「電源ON処理」を行う。

「電源回復待ち状態」が継続する時間が、前記許容時
間以内である場合においては、プログラマブルコントロ
ーラは交流電源の電圧レベルが回復した時点で、電源回
路から制御部に電源断信号が与えられた時点において行
われていた処理の継続処理を開始する。

前述のようなプログラマブルコントローラにおける交
流電源の電圧レベルの変化に対応する処理が第６図に示
されている。ステップn1において、電源断検出処理が開
始され、電源断が検出されると制御部に電源断信号が与
えられて、ステップn2に進む。

ステップn2において交流電源の電圧レベルが回復した
かどうかが判断され、回復しないときにはステップn3へ
処理が移り、交流電源の電圧レベルが回復すると通常運
転が行われる。

ステップn3においては、電源断が検出されてから後に
経過した時間が、許容時間内であるかどうかが判断さ
れ、許容時間内であると判断されるとステップn2へ戻
り、前記と同様の処理を繰返す。ステップn3において、
電源断が検出されてからの経過時間が、許容時間を超え
ていると判断されると、「電源ON処理」が行われる。

発明が解決しようとする問題点 第７図は、前述のようなプログラマブルコントローラ
における電源断が発生した場合の動作を説明するための
タイミングチャートである。第７図（１）は交流電源の
状態の変化を示しており、第７図（２）はプログラマブ
ルコントローラの内部に備えられる電源回路が出力する
動作電圧の変化を示しており、第７図（３）はプログラ
マブルコントローラに接続される入出力機器の状態を示
している。第７図（２）において、プログラマブルコン
トローラが動作するために最低限必要な電圧（動作可能
電圧）V0が、破線で示されている。

たとえば交流電源の電圧レベルが、時刻t1において通
常状態の80％以下に低下する電源断状態となり、時刻t3
において再び通常の電圧レベルに回復する場合を想定す
る。このときたとえば、プログラマブルコントローラに
接続される入出力機器は、支障なく動作を継続すること
ができるものとする。電源回路では、時刻t1において電
源断信号が出力され、これによってプログラマブルコン
トローラは「電源回復待ち状態」となる。

プログラマブルコントローラにおいて予め設定される
許容時間Δが、時刻t1〜t3の期間の長さに比較して短い
場合において、時刻t1から許容時間Δだけ経過した時刻
t2以降に、交流電源の電圧レベルが通常状態に回復した
ときには、「電源ON処理」が行われる。したがって時刻
t3において交流電源の電圧レベルが回復すると、プログ
ラマブルコントローラのデータメモリなどが初期化され
ることになり、入出力機器が正常な動作を継続すること
ができるにも拘わらず、その動作はプログラマブルコン
トローラに制御されて一時的な停止状態となってしま
う。

第８図は、電源断状態が発生したときに、プログラマ
ブルコントローラに接続される入出力機器が正常な動作
を継続できる期間が、プログラマブルコントローラにお
いて設定される許容時間Δよりも短い場合における、プ
ログラマブルコントローラの動作を説明するためのタイ
ミングチャートである。第８図（１）〜第８図（３）
は、それぞれ交流電源の状態、動作電圧、入出力機器の
状態をそれぞれ示している。第８図（２）において、動
作可能電圧V0が破線で示されている。

たとえば交流電源の電圧レベルが時刻t4〜t6において
電源断状態に対応するレベルとなり、入出力機器では、
時刻t4と時刻t6との間の時刻t5において、その動作が停
止する場合を想定する。また許容時間Δは、時刻t4〜t6
の期間の長さに比較して長いものとする。

この場合において、プログラマブルコントローラは、
時刻t6に交流電源の電圧レベルが通常状態に回復する
と、時刻t4において電源断が検出されたときに行ってい
た処理の継続処理を開始する。しかしながらプログラマ
ブルコントローラに接続される入出力機器は、時刻t6以
前の時刻t5において停止状態となっているため、プログ
ラマブルコントローラは入出力機器を制御することがで
きない。

許容時間Δは、プログラマブルコントローラ毎に予め
設定され、この時間は一定の長さとされる。したがっ
て、たとえばプログラマブルコントローラが第７図に示
されるような許容時間Δよりも長く、かつ入出力機器の
動作可能な時間よりも短い電源断状態、および第８図に
説明されるような入出力機器の動作可能な時間よりも長
く、許容時間Δよりも短い電源断状態が頻発するような
電源環境で使用される場合においては、入出力機器の所
望のシーケンス制御を行うことができない。

本発明の目的は、単一の構成に対して所望の基準期間
を設定することができ、したがってたとえばプログラマ
ブルコントローラなどにおいて、その使用性が格段に向
上される停電検知方式を提供することである。

問題点を解決するための手段 本発明は、外部電源からの電力が供給される入出力機
器の動作を制御する制御手段と、 前記外部電源の電圧が予め定める値未満に低下して電
源断となったことを検出して検出信号を導出し、その外
部電源の電圧が前記予め定める値以上であるとき、前記
外部電源から供給される電力を動作電圧レベルに変換し
て制御手段に与える電源回路とを含み、 入出力機器は複数、設けられ、 制御手段または電源回路は、検出信号の発生時点から
の時間を計測するタイマと、 バックアップ電源から電力が供給され、検出信号の発
生時点から動作不可能になる時点までの各入出力機器の
時間よりも短い予め定める許容時間が変更可能に設定さ
れるランダムアクセスメモリとを備え、 制御手段は、 検出信号に応答して、入出力機器の制御を停止し、か
つ 検出信号発生後の電源断の状態のタイマによって計測
される持続時間がランダムアクセスメモリに設定されて
いる許容時間未満であるとき、電源断が解除された後、
その許容時間に対応する入出力機器の停止時直前におい
て行われていた処理を継続して制御し、かつ 電源断の状態の前記持続時間が、ランダムアクセスメ
モリに設定されている許容時間以上であるとき、電源断
の状態が解除された後、その許容時間に対応する入出力
機器の初期化処理を行うとともに、入出力機器の制御を
再開することを特徴とする停電検知方式である。

作用 本発明に従えば、外部電源３からの電力が入出力機器
に供給され、この入出力機器の動作は制御手段によって
制御され、制御手段は、外部電源の電圧が予め定める値
未満に低下して電源断となったことを検出して、前述の
第３図（２）および第４図（２）に示される検出信号と
しての電源断信号、ならびに第５図（１）の電源断を表
す検出信号としての信号を導出し、その外部電源の電圧
が前記予め定める値以上では、外部電源３から供給され
る電力を制御手段に、その制御手段の動作電圧レベルに
変換して電源回路から与え、制御手段または電源回路に
備えられるタイマ19,20には、電源断となったことを検
出する検出信号の発生時点から入出力機器が動作不可能
になる時点までの時間よりも短い予め定める許容時間が
設定され、この許容時間は変更可能である。したがって
許容時間は、複数の各入出力機器毎に個別的に設定する
ことができる。

制御手段は、検出信号に応答して各入出力機器の制御
を停止し、電源断の状態の持続時間が各入出力機器の許
容時間未満であれば、その対応する入出力機器は動作可
能な状態のままであったものと判断することができ、し
たがって電源断が解除された後、その入出力機器の停止
時直前において行われていた処理を継続して制御する。
また制御手段は、電源断の状態が各入出力機器の許容時
間以上であれば、その対応する入出力機器が動作不可能
な状態になったものと判断し、電源断の解除後、初期化
を行い、その入出力機器の制御を再開する。

実施例 第１図は、本発明の一実施例に従うプログラマブルコ
ントローラ１の基本的な構成を示すブロック図である。
プログラマブルコントローラ１は、たとえばソレノイド
バルブ、モータ、リレー、ランプなどの出力機器、およ
びリミットスイッチ、各種センサなどの入力機器などに
よって実現される複数の入出力機器２に接続されて、前
記入出力機器２のシーケンス制御を行う。

プログラマブルコントローラ１には、外部電源である
交流電源３から電力が供給されている。前記供給される
電力は、電源回路４において適当な動作電圧レベルに変
換されて、ライン5,6に導出される。ライン5,6には、CP
U（Central Processing Unit）などを含んで構成される
制御部７、前記制御部７の動作プログラムを記憶したRO
M（リードオンリメモリ）８、および記憶手段であって
前記制御部７のワークエリアとして用いられるRAM（ラ
ンダムアクセスメモリ）９が接続され、さらに入出力機
器２と制御部７との間のデータ通信を制御する入出力制
御部10が接続されている。

このようにして電源回路４から与えられる電圧によっ
てプログラマブルコントローラ１の各部が付勢されるこ
とにより、複数の入出力機器２がシーケンス制御され
る。

制御部７、ROM8、RAM9、および入出力制御部10は、バ
スライン11に接続されている。バスライン11にはまた、
インタフェース12を介して、たとえばキー入力装置など
のプログラマ13が接続されている。制御部７には、後述
するタイマ14が設けられており、このような制御部７に
は電源回路４からライン15を介してたとえばハイレベル
／ローレベルの間で変化する電源断信号が与えられる。

RAM9にはまた、バックアップ電源16から電力が供給さ
れており、これによって交流電源３からの電力が遮断さ
れた場合においても、RAM9内の特定の記憶領域において
は、その記憶内容が保持される。

操作者は、プログラマ13を操作することによって、プ
ログラマブルコントローラ１の動作状態を変化させるた
めのデータをRAM9に入力することができる。このように
してプログラマ13によって入力されたデータ、およびRO
M8に記憶されているプログラムに基づいて、制御部７で
は各種の演算処理が行われる。

制御部７と複数の入出力機器２との間のデータ通信
は、たとえば入出力制御部10を介して、いわば時分割的
に行われ、これによって全ての入出力機器２と制御部７
との間のデータ通信を行うことができる。制御部７は、
たとえば入力機器からデータを受信し、該受信したデー
タに基づいて、出力機器に対して出力機器の所望の動作
に対応するデータを送信する。

プログラマブルコントローラ１に交流電源３からの電
源が投入されると、プログラマブルコントローラ１で
は、たとえばRAM9において制御部７のワークエリアとし
て用いられる記憶領域のクリアなどの初期化処理（以
下、「電源ON処理」と称する）が行われる。このような
「電源ON処理」の後に、プログラマブルコントローラ１
は通常運転に移行し、以後交流電源３から電源回路４に
与えられる電圧レベルが正常である限り、再度「電源ON
処理」を行うことはない。

交流電源３の電圧レベルが、予め定められるレベル
（たとえば通常の電圧レベルの80％）未満となると（以
下、このような状態を電源断と称する）、電源回路４は
ライン15を介して制御部７に電源断信号を与える。これ
によって制御部７ではタイマ14が初期化され、計時動作
が開始される。このようにしてプログラマブルコントロ
ーラ１は、交流電源３の電圧レベルが通常の電圧レベル
に回復することを待機する「電源回復待ち状態」に移行
することになる。

RAM9には、電源断状態となる期間の長さに関連して定
められる基準期間の長さである許容時間に関するデータ
が、予め定められる記憶領域に格納されている。このよ
うな許容時間は、操作者によって、プログラマ13から入
力される。

制御部７においては、タイマ14の計時時間と前記許容
時間との比較が行われ、交流電源３の電圧レベルが、電
源断状態から通常状態に回復した場合に、タイマ14の計
時時間が許容時間を超えているときには、「電源ON処
理」が行われる。またタイマ14における計時時間が許容
時間を超えない場合においては、交流電源３の電圧レベ
ルが回復した時点で、電源断状態が発生したときに行わ
れていた処理の継続処理が開始される。

前述の許容時間は、プログラマブルコントローラ１が
使用される場合の電源環境や、入出力機器２の電源電圧
の変動に対する特性などを考慮して定められ、そのよう
な許容時間に関するデータが、プログラマ13の操作によ
って、RAM9の特定の記憶領域に記憶される。

第２図は、プログラマブルコントローラ１の電源断に
関する処理を説明するためのフローチャートである。ス
テップm1において、制御部７では、電源回路４からライ
ン15を介して与えられる信号を参照して電圧断を検出
し、ステップm2に進。

ステップm2においては、RAM9に前述のようにして格納
されている許容時間T1が読出される。次にステップm3に
おいて、タイマ14が初期化されて起動される。

処理はステップm4に進みみ、交流電源３の電圧レベル
が通常の電圧レベルに回復したかどうかが判断され、回
復しないときにはステップm5へ移り、回復すると通常運
転が行われる。

ステップm5では、許容時間T1とタイマ14の計時時間T2
との比較が行われ、許容時間T1がタイマ14の計時時間T2
以上である場合においては、ステップm4へ戻って前記の
処理を繰り返す。許容時間T1がタイマ14の計時時間T2よ
りも短い場合においては、通常の運転は行われず、「電
源ON処理」に移行する。

第３図は、電源断状態の発生に伴うプログラマブルコ
ントローラ１の動作を説明するためのタイミングチャー
トである。第３図（１）は交流電源３の状態を示してお
り、第３図（２）は電源回路４からライン15に導出され
る電源断信号を示しており、第３図（３）は電源回路４
からライン5,6に導出される動作電圧のレベルを示して
おり、第３図（４）は入出力機器２の状態を示してい
る。第３図（３）において、プログラマブルコントロー
ラ１が動作することができる最低の電圧レベル（以下、
動作可能電圧と称する）v0が破線で示されている。

時刻t10において、交流電源３の電圧レベルが、予め
定められるレベル（たとえば通常時における電圧レベル
の80％）未満となり、したがって電源断状態となると、
電源回路４はライン15に導出する電源断信号を、たとえ
ばハイレベルからローレベルに反転させる。これによっ
て制御部７ではタイマ14が起動され、RAM9から許容時間
T1が読出される。電源回路４がライン5,6に導出する動
作電圧のレベルは、時刻t10において直ちには減少せ
ず、第３図（３）に示されるように徐々に低下してゆ
く。したがってプログラマブルコントローラ１は、動作
可能な状態にある。

入出力機器２には、プログラマブルコントローラ１と
は独立に交流電源３から図示しない電源回路を介して動
作電圧が供給されており、たとえば時刻t10〜t11のよう
な比較的短い期間における電源断状態では、その動作を
支障なく行うことができるものとする。

時刻t10〜t11の間の期間W1の長さの近傍での電源断状
態が多発するような場合において、たとえば許容時間T1
は、期間W1の長さよりも長い許容時間T1aに選ばれる。
これによってプログラマブルコントローラ１では、時刻
t10において停止された処理の継続処理を時刻t11からの
期間において継続することができる。このとき、入出力
機器２は正常な動作が可能な状態であるため、該入出力
機器２のシーケンス制御は支障なく行われる。

第４図は、入出力機器２が電源断に応答して比較的短
い時間で動作することができなくなる場合、比較的長い
電源断状態が頻発するような場合におけるプログラマブ
ルコントローラ１の動作を説明するためのタイミングチ
ャートである。第４図（１）は交流電源３の状態を示し
ており、第４図（２）は電源回路４からライン15に導出
される電源断信号を示しており、第４図（３）は電源回
路４からライン5,6に導出される動作電圧の変化を示し
ており、第４図（４）は入出力機器２の状態を示してい
る。

時刻t12において、交流電源３の電圧レベルが電源断
状態に対応する程度のレベルに低下すると、これに同期
して電源回路４はライン15に導出する電源断信号をハイ
レベルからローレベルに反転させる。これによって制御
部７では、タイマ14が初期化されて起動され、またRAM9
から許容時間T1が読出される。

入出力機器２には、プログラマブルコントローラ１と
は独立に動作電圧が供給されているけれども、交流電源
３の出力電圧レベルが電源断状態となると入出力機器２
に与えられる動作電圧は徐々に低下し、時刻t13におい
てその動作が行えなくなる。すなわちプログラマブルコ
ントローラ１から入出力機器２にデータが与えられて
も、入出力機器２は、時刻t13から入出力機器２が通常
の動作が可能となる時刻t15の間の期間においては応答
することができない。

このような場合に許容時間T1は、第４図の許容時間T1
bに選ばれる。許容時間T1bの長さは、時刻t12〜t13の
間、すなわち電源断信号の発生時点t12から入出力機器
２が動作不可能になる時点t13までの期間W2の長さより
も短く選ばれ、これによって交流電源３の電圧レベル
が、通常の電圧レベルに回復する時刻t14においては、
「電源ON処理」が行われることになる。時刻t13におい
て入出力機器２は、その動作が停止状態となるため、プ
ログラマブルコントローラ１では、入出力機器２のシー
ケンス制御を再開するに当たって、初期化処理すなわち
「電源ON処理」が行われなければならない。

以上のように本実施例においては、プログラマブルコ
ントローラ１が使用される電源環境、およびプログラマ
ブルコントローラ１に接続される入出力機器２の特性な
どによって定められる許容時間T1が、プログラマ13を操
作することによりRAM9に格納される。この許容時間T1は
可変であるため、プログラマブルコントローラ１は、あ
らゆる電源環境、およびあらゆる入出力機器２の電源に
対する特性に対応することができるようになり、その使
用性が格段に向上される。

本件実施例によれば、１台のプログラマブルコントロ
ーラ１で複数の入出力機器２が制御対象となるので、メ
モリ９には、各入出力機器２の特質に合わせた複数の各
許容時間に関するデータを設定して記憶することが可能
となり、こうして各入出力機器２毎の停電検知の動作が
可能となる。

第５図は、本発明の他の実施例の動作を説明するため
のタイミングチャートである。本実施例は第１図に示さ
れる構成と類似の構成によって実現されるため、第１図
を併せて参照して説明を行う。第５図（１）には交流電
源３の状態が示されており、第５図（２）には電源回路
４からライン15を介して制御部７に与えられる電源断信
号が示されている。本実施例では制御部７にタイマ14が
設けられるのではなく、電源回路４に第１図において仮
想線で示されるタイマ20が設けられる。さらに電源回路
４には、制御部７から許容時間T1が第１図において破線
で示されるライン21を介して与えられる。

交流電源３の電圧レベルが低下し、時刻t16において
電源断状態に対応するレベル未満になると、タイマ20に
はスイッチ等によって予め設定されている許容時間T1が
設定される。この後、タイマ20が起動され、その計時時
間は減少されてゆき、時刻t16以降の電源断の状態が計
測される。タイマ20の計時時間は、時刻t16から許容時
間T1だけ経過した時刻t17において零となり、これに同
期してライン15に導出される電源断信号はハイレベルか
らローレベルに反転する。

プログラマブルコントローラ１では、電源断信号がハ
イレベルからローレベルに反転する時刻t17以降の期間
において、すなわち電源断の状態の持続時間がタイマ20
に設定されている許容時間以上である時刻t17以降の期
間において、交流電源３の電圧レベルが通常の電圧レベ
ルに回復すると、「電源ON処理」が行われる。すなわち
時刻t18において、交流電源３の電圧レベルが通常の電
圧レベルになるときには、プログラマブルコントローラ
１において「電源ON処理」が行われることになる。

また時刻t17以前の期間に、すなわち電源断の状態の
持続期間がタイマ20に設定された許容時間未満で、交流
電源３の電圧レベルが通常の電圧レベルに回復して電源
断が解除された場合には、プログラマブルコントローラ
１は時刻t16直前において行われていた処理の継続処理
を行うことになる。すなわち時刻t17以前の期間におい
て、交流電源３の電圧レベルが通常の電圧レベルに回復
したときには、電源断信号はローレベルとなることはな
い。

以上のように本実施例においては、電源回路４にタイ
マ20を設け、制御部７では電源断信号がローレベルとな
った後には、必ず「電源ON処理」を行うようにすること
に特徴がある。

効果 本発明によれば、制御手段または電源回路は、前記検
出信号の発生時点から複数の各入出力機器の動作不可能
になる時点までの時間よりも短い予め定める許容時間を
変更可能に設定することができるタイマ14,20を備えて
おり、したがってたとえばプログラマブルコントローラ
などにおいて、複数の各入出力機器に制御手段が接続さ
れている場合、各入出力機器毎の検出信号の発生時点か
ら動作不可能になる時点までの時間に個別的に対応した
許容時間を設定する。こうして各入出力機器の使用条件
に対応して、許容時間を設定することができるので、使
用性を格段に向上することができ、前述の先行技術にお
ける問題点が解消され、すなわち複数の入出力機器のう
ちのいずれかが正常な動作を継続することができるにも
かかわらず、その動作が一時的に停止状態になってしま
うことが避けられ、また電源断が解消されて通常状態に
回復した後においても、各入出力機器の制御を再開する
ことができないなどという問題が解決され、複数の入出
力機器の制御を円滑に行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に従うプログラマブルコント
ローラ１の基本的な構成を示すブロック図、第２図はプ
ログラマブルコントローラ１の動作を説明するためのフ
ローチャート、第３図および第４図はプログラマブルコ
ントローラ１の動作を説明するためのタイミングチャー
ト、第５図は本発明の他の実施例における動作を説明す
るためのタイミングチャート、第６図は先行技術の動作
を説明するためのフローチャート、第７図および第８図
は前記先行技術の動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。 １……プログラマブルコントローラ、２……入出力機
器、３……交流電源、４……電源回路、７……制御部、
９……RAM、13……プログラマ、14,20……タイマ、T1,T
1a,T1b……許容時間

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部電源からの電力が供給される入出力機
   器の動作を制御する制御手段と、 前記外部電源の電圧が予め定める値未満に低下して電源
   断となったことを検出して検出信号を導出し、その外部
   電源の電圧が前記予め定める値以上であるとき、前記外
   部電源から供給される電力を動作電圧レベルに変換して
   制御手段に与える電源回路とを含み、 入出力機器は複数、設けられ、 制御手段または電源回路は、検出信号の発生時点からの
   時間を計測するタイマと、 バックアップ電源から電力が供給され、検出信号の発生
   時点から動作不可能になる時点までの各入出力機器の時
   間よりも短い予め定める許容時間が変更可能に設定され
   るランダムアクセスメモリとを備え、 制御手段は、 検出信号に応答して、入出力機器の制御を停止し、かつ 検出信号発生後の電源断の状態のタイマによって計測さ
   れる持続時間がランダムアクセスメモリに設定されてい
   る許容時間未満であるとき、電源断が解除された後、そ
   の許容時間に対応する入出力機器の停止時直前において
   行われていた処理を継続して制御し、かつ 電源断の状態の前記持続時間が、ランダムアクセスメモ
   リに設定されている許容時間以上であるとき、電源断の
   状態が解除された後、その許容時間に対応する入出力機
   器の初期化処理を行うとともに、入出力機器の制御を再
   開することを特徴とする停電検知方式。