JP3733697B2 - 制御装置の出力回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、プログラマブルコントローラ(PC)やリモートI/O等の制御装置の出力回路に関し、特に制御出力の誤出力検出に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
上記のようなプログラマブルコントローラやリモートI/O等の制御装置においては、リレーの接点出力を制御出力として使用している。しかしながら、制御すべきリレーを駆動する回路あるいは素子の不良やリレー接点の故障等により誤った出力を出してしまうことがあった。そこで、リレーの場合、一つのリレーで二つの回路を切り替えることができるため、制御出力を負荷に与える前に予めリレーの状態をモニタし、誤った出力があった場合にこれを検出するようにしていた。
【0003】
図4(a)〜(d)は制御装置の個別出力用回路,共通出力用回路,個別出力検出回路、及び負荷回路を示し、DO1,DO2は制御装置の個別制御出力であり、個別制御出力DO1,DO2は駆動部1,2を介してリレー3,4に供給される。又、Sは共通制御出力であり、駆動部5を介してリレー6に供給される。3a,4a,6aはリレー3,4,6の接点、7は検出部、8,9は負荷である。
【0004】
次に、上記制御装置の動作について説明する。まず、最初は、個別制御出力DO1,DO2及び共通制御出力Sが出力しない状態とする。この状態では各リレー3,4,6は動作せず、その接点3a,4a,6aは開かれたままであり、従って検出部7も動作せず、接点3a,4a,6aが閉じていないことが確認される。その後、個別制御出力DO1と共通制御出力Sを出力すると、駆動部1,5を介してリレー3,6が動作し、接点3a,6aが閉じて負荷8が電源に接続され、負荷8が駆動される。一方、接点3aが閉じると検出部7も動作し、接点3aが閉じたことを確認する。又、個別制御出力DO1及びDO2が出力していないにも拘わらず、検出部7から検出信号が出力された場合には、接点3a,4aの不良あるいは駆動部1,2の故障と判断される。
【0005】
ところで、最近では、制御装置からの制御出力をリレーではなく半導体による機械式でない接点を用いて出力することが多くなってきた。これは、機械式でないため、半導体スイッチの定格等を越えない限りほぼ半永久的に使用することができ、リレーの様に消耗する部分もなく、交換を必要としないためにコストダウンが可能となるためである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、制御出力としてリレーを用いた場合には、相互に独立しかつ連動する二つ以上の接点を設けることができ、負荷に制御出力を与える以前に接点の状態をモニタすることができるが、制御出力として半導体スイッチを用いた場合には二つ以上設けると相互に完全に独立し、連動しない場合が想定される。このため、半導体スイッチをモニタするためには実際に制御出力を出す必要があり、誤出力であっても出力されることになった。このため、事故につながる恐れがあり、半導体スイッチを制御出力として用いることは困難であった。
【0007】
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、半永久的に使用可能な半導体スイッチを制御出力に用いることができ、かつ負荷に出力を与える以前に誤出力を検出することができる制御装置の出力回路を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1に係る制御装置の出力回路は、負荷と電源との間に個別に接続され、個別制御出力に応じて閉じられる個別制御出力用半導体スイッチと、負荷と電源との間に共通して接続され、共通制御出力に応じて閉じられる共通制御出力用半導体スイッチと、個別制御出力用半導体スイッチのいずれかが閉じられた際に動作する個別モニタ用半導体スイッチと、個別モニタ用半導体スイッチの動作により個別制御出力用半導体スイッチのいずれかが閉じたことを検出する個別検出部を設けたものである。
【0009】
請求項2に係る制御装置の出力回路は、負荷と電源との間に個別にかつ電源の極性に応じて一方が接続され、個別制御出力に応じて閉じられる一対の個別制御出力用半導体スイッチと、負荷と電源との間に共通して接続され、共通制御出力に応じて閉じられる共通制御出力用半導体スイッチと、電源の極性に応じて負荷と電源との間に接続された方の個別制御出力用半導体スイッチが閉じられた際に動作する個別モニタ用半導体スイッチと、個別モニタ用半導体スイッチの動作により当該個別制御出力用半導体スイッチが閉じたことを検出する個別検出部を設けたものである。
【0010】
請求項3に係る制御装置の出力回路は、共通制御出力用半導体スイッチが閉じられた際に動作する共通モニタ用半導体スイッチと、共通モニタ用半導体スイッチの動作により共通制御出力用半導体スイッチが閉じたことを検出する共通検出部を設けたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
実施形態1
以下、この発明の実施の形態を図面とともに説明する。図1は実施形態1による制御装置の出力回路の回路図を示し、10,11は個別制御出力用半導体スイッチであり、それぞれ発光部10a,11aと受光部10b,11bからなるフオトカプラにより構成され、電源と負荷14,15との間に個別に接続される。12は個別モニタ用半導体スイッチであり、発光部12aと受光部12bからなるフオトカプラにより構成される。13は共通制御出力用半導体スイッチであり、発光部13aと受光部13bからなるフオトカプラにより構成され、電源と負荷14,15との間に共通して接続される。14,15は制御される負荷、16,17はそれぞれ個別制御出力用半導体スイッチ10,11を駆動する駆動部、18は共通制御出力用半導体スイッチ13を駆動する駆動部、19はモニタ用半導体スイッチ12の出力側に接続された個別検出部、20〜23はダイオード、24,25は負荷用電源の端子である。
【0012】
次に、上記構成の動作について説明する。まず、最初は、個別制御出力DO1,DO2及び共通制御出力Sが出力しない状態とする。この状態では半導体スイッチ10,11,13は動作せず、開状態であり、個別モニタ用半導体スイッチ12も動作せず、個別検出部19は誤出力を検出しない、又、負荷14,15も駆動しない。しかしながら、このとき、例えば、半導体スイッチ10が閉じられて誤出力している場合には、負荷用電源(直流電源)から半導体スイッチ12の発光部12a,ダイオード20及び半導体スイッチ10の受光部10bを介して電流が流れ、半導体スイッチ12の受光部12bが閉じられて個別検出部19が動作し、誤出力が検出される。しかも、このとき、半導体スイッチ13が開状態であるので負荷14には電流が流れず、負荷14は駆動しない。
【0013】
又、個別制御出力DO1と共通制御出力Sが出力されると、駆動部16,18を介して半導体スイッチ10,13が閉じられ、負荷用電源から半導体スイッチ13,負荷14,ダイオード21及び半導体スイッチ10を介して電流が流れ、負荷14は駆動される。又、このとき、半導体スイッチ12の発光部12aにも電流が流れ、半導体スイッチ12が閉じられ、個別検出部19は個別制御出力DO1又はDO2が出力されたことを検出する。
【0014】
実施形態1においては、個別制御出力DO1,DO2及び共通制御出力Sがいずれも出力されていない状態で半導体スイッチ10,11のいずれかが閉じた場合には、個別モニタ用半導体スイッチ12が閉じられ、個別検出部19はこれによって半導体スイッチ10,11のいずれかが誤出力したことを検出する。
【0015】
しかし、共通制御出力Sは出力されていないので、負荷14,15には制御出力は与えられず、事故発生の恐れはない。なお、負荷、個別制御出力用半導体スイッチ、駆動部等を増設すれば、制御出力や監視点数を増大させることができる。
【0016】
実施形態2
図2は実施形態2による制御装置の出力回路の回路図を示し、実施形態1と比べると、駆動部17と負荷15を除去するとともに、ダイオード22,23の向きを逆とし、かつ半導体スイッチ11の発光部(発光ダイオード)11aのカソード側を駆動部16に接続するとともに、ダイオード23のカソード側を負荷14に接続している。又、個別モニタ用半導体スイッチ12の発光部12aは発光ダイオードの逆並列により構成されている。
【0017】
上記構成において、個別制御出力DO1を出力すると、駆動部16を介して個別制御出力用半導体スイッチ10,11が閉じられる。又、共通制御出力Sが出力されると、駆動部18を介して共通制御出力用半導体スイッチ13が閉じられる。負荷用電源の右側端子24(半導体スイッチ13接続側)が正極の場合には、半導体スイッチ10,11,13が閉じられていれば、電源から半導体スイッチ13,負荷14,ダイオード21及び半導体スイッチ10を介して電流が流れる。左側端子25が正極の場合には、半導体スイッチ11,ダイオード23,負荷14、及び半導体スイッチ13を介して電流が流れる。又、個別モニタ用半導体スイッチ12の発光部12aは発光ダイオードの逆並列により構成されており、右側端子24が正極の場合には、半導体スイッチ10,11が閉じられた状態では、半導体スイッチ12,ダイオード20,半導体スイッチ10を介して電流が流れ、左側端子25が正極の場合には半導体スイッチ11,ダイオード22及び半導体スイッチ12を介して電流が流れる。
【0018】
上記のように端子24が正極の場合には半導体スイッチ10が電源と負荷との間に接続され、個別モニタ用半導体スイッチ12は半導体スイッチ10が閉じた際に閉じ、これによって個別検出部19は半導体スイッチ10が閉じたことを検出する。逆に、端子25が正極の場合には電源と負荷14の間に半導体スイッチ11が接続され、個別検出部19は半導体スイッチ11が閉じたことを半導体スイッチ12を介して検出する。従って、制御出力DO1,Sがいずれも出力されない状態で電源と負荷14の間に接続された方の半導体スイッチ10又は11が閉じた場合には、個別検出部19によってその誤出力が検出される。
【0019】
実施形態2においても、電源と負荷14の間に接続された方の半導体スイッチ10,11が誤出力すれば半導体スイッチ12が閉じ、これによって検出部19は誤出力を検出することができ、実施形態1と同様の効果を有する。又、電源の極性が反転しても支障なく対応することができる。なお、実施形態2においても、駆動部,個別制御出力用半導体スイッチ,ダイオード,及び負荷が増設すれば、制御出力及び監視点数を増大させることができる。
【0020】
実施形態3
図3は実施形態3による制御装置の出力回路の回路図を示し、26は発光部26aと受光部26bからなるフオトカプラにより構成された共通モニタ用半導体スイッチであり、発光部26aは発光ダイオードの逆並列接続により構成されている。27は半導体スイッチ26の受光部26bに接続された共通検出部である。その他の構成は実施形態2と同様である。
【0021】
上記構成において、実施形態2と同様に個別制御出力用半導体スイッチ10,11の誤出力を個別検出部19により、負荷14に出力が与えられる前に検出することができる。又、制御出力DO1,Sが与えられない状態で共通制御出力用半導体スイッチ13が閉じた場合には半導体スイッチ26の発光部26aに電流が流れ、半導体スイッチ26が閉じられて共通検出部27は共通制御出力用半導体スイッチ13が誤出力したことを検出する。又、このとき半導体スイッチ10,11が開かれているので、負荷14には誤出力は与えられない。従って、半導体スイッチ13が開のときに半導体スイッチ10,11を閉とすることにより個別検出部19の動作が確認され、半導体スイッチ10,11が開のときに半導体スイッチ13を閉とすることにより共通検出部27の動作を確認することができる。
【0022】
実施形態3においては、実施形態2と同様の効果を奏するとともに、共通制御出力の誤出力を事前に検出することができる。なお、共通モニタ用半導体スイッチ26及び共通検出部27を実施形態1に設けても同様の効果を得ることができる。
【0023】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の請求項1によれば、個別制御出力用半導体スイッチが誤って閉じられた場合、個別モニタ用半導体スイッチを介して個別検出部により誤出力を検出することができる。しかも、負荷は駆動されず、事故発生の恐れはない。又、半導体スイッチは半永久的に使用することができ、安価となる。
【0024】
又、請求項2によれば、請求項1と同等の効果を有するとともに、電源の極性が変わっても支障なく対応することができる。
【0025】
請求項3によれば、請求項1,2と同様な効果を奏するとともに、共通制御出力用半導体スイッチが誤って閉じられた場合、共通モニタ用半導体スイッチを介して共通検出部により誤出力を負荷が駆動される前に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態1による制御装置の出力回路の回路図である。
【図2】実施形態2による制御装置の出力回路の回路図である。
【図3】実施形態3の制御装置の出力回路の回路図である。
【図4】従来の制御装置の出力回路の回路図である。
【符号の説明】
10,11…個別制御出力用半導体スイッチ
12…個別モニタ用半導体スイッチ
13…共通制御出力用半導体スイッチ
14,15…負荷
19…個別検出部
20〜23…ダイオード
24,25…電源端子
26…共通モニタ用半導体スイッチ
27…共通検出部
Claims (3)
- 負荷と電源との間に個別に接続され、個別制御出力に応じて閉じられる個別制御出力用半導体スイッチと、負荷と電源との間に共通して接続され、共通制御出力に応じて閉じられる共通制御出力用半導体スイッチと、個別制御出力用半導体スイッチのいずれかが閉じられた際に動作する個別モニタ用半導体スイッチと、個別モニタ用半導体スイッチの動作により個別制御出力用半導体スイッチのいずれかが閉じたことを検出する個別検出部を備えたことを特徴とする制御装置の出力回路。
- 負荷と電源との間に個別にかつ電源の極性に応じて一方が接続され、個別制御出力に応じて閉じられる一対の個別制御出力用半導体スイッチと、負荷と電源との間に共通して接続され、共通制御出力に応じて閉じられる共通制御出力用半導体スイッチと、電源の極性に応じて負荷と電源との間に接続された方の個別制御出力用半導体スイッチが閉じられた際に動作する個別モニタ用半導体スイッチと、個別モニタ用半導体スイッチの動作により負荷と電源との間に接続された方の個別制御出力用半導体スイッチが閉じたことを検出する個別検出部を備えたことを特徴とする制御装置の出力回路。
- 共通制御出力用半導体スイッチが閉じられた際に動作する共通モニタ用半導体スイッチと、共通モニタ用半導体スイッチの動作により共通制御出力用半導体スイッチが閉じたことを検出する共通検出部を備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の制御装置の出力回路。
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