JP4223697B2 - プログラマブルコントローラのアナログモジュール - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、CPUモジュールとバスを介して接続され、外部からのアナログ入力信号をディジタルデータに変換してからCPUモジュールにバスを介して送り、CPUモジュールでディジタルデータを演算するところのプログラマブルコントローラのアナログモジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のプログラマブルコントローラのアナログモジュールの回路構成を図3に示す。アナログモジュールは、電圧入力端子1と電流入力端子2を備え、外部の機器からの入力が電圧入力と電流入力であっても対応できるようにしている。そのため、アナログモジュールは、電圧入力端子1に接続された電圧入力回路3と電流入力回路4と切り替えスィッチ5とA/Dコンバータ6を備えている。ここで、電圧入力回路3は分圧抵抗31,32と増幅回路33で構成され、電流入力回路4は電流を電圧に変える並列抵抗41と増幅回路42で構成されている。
【0003】
このアナログモジュールにおいては、A/Dコンバータ6の入力範囲が0ー4.096Vであり、電圧入力端子1からの電圧入力範囲が0ー10Vであり、電流入力端子2からの電流入力範囲が0ー20mAである。電圧入力回路3はA/Dコンバータ6の入力範囲にあわせるための回路であり、電流入力回路4は電流を電圧に変換し且つA/Dコンバータ6の入力範囲にあわせるための回路である。
【0004】
外部機器から電圧入力する時には、電圧入力端子1に外部機器を接続し、切り替えスィッチ6を電圧入力回路3側に切り替えて、電圧入力回路3の出力信号をA/Dコンバータ6に入力する。また、外部機器から電流入力する時には、電流入力端子2に外部機器を接続し、切り替えスィッチ6を電流入力回路4側に切り替えて、電流入力回路4の出力信号をA/Dコンバータ6に入力する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、外部機器から電圧入力する時に誤って電流入力端子2に外部機器を接続してしまった場合、あるいは外部機器から電流入力する時に誤って電圧入力端子1に外部機器を接続してしまった場合には、正しいアナログデータをA/Dコンバータ6に入力させることができない。また、外部機器との接続が正しくとも、切り替えスィッチ6の切り替え設定を誤ると、正しいアナログデータをA/Dコンバータ6に入力させることができない。
【0006】
本発明の目的は外部機器から電圧入力と電流入力のいずれが入力されても正しい回路接続が可能なプログラマブルコントローラのアナログモジュールを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、入力端子から入力されたアナログ信号を第1の切り換えスイッチを介して電圧入力回路と電流入力回路に切り替え入力し、前記電圧入力回路と前記電流入力回路の出力信号を第2の切り換えスイッチを介してA/Dコンバータに入力するものであって、前記入力端子は、前記入力端子から入力されたアナログ信号が電圧入力,電流入力に共通のアナログ入力端子であり、
前記電圧入力回路は、前記入力端子から入力されたアナログ信号が電圧入力の場合に入力可変範囲の値を所定の範囲の電圧に変換し、且つ入力可変範囲の中央値が入力されたとき一定の正常な値に変換して前記A/Dコンバータに入力し、前記入力端子から入力されたアナログ信号が電流入力の場合で入力可変範囲の中央値が入力されたとき前記一定の正常値とは異なる異常な値に変換して前記A/Dコンバータに入力し、
前記電流入力回路は、前記入力端子から入力されたアナログ信号が電流入力の場合に入力可変範囲の値を所定の電圧に変換し、且つ入力可変範囲の中央値が入力されたとき一定の正常な値に変換して前記A/Dコンバータに入力し、前記入力端子から入力されたアナログ信号が電流入力の場合で入力可変範囲の中央値が入力されたとき前記一定の正常値とは異なる異常な値に変換して前記A/Dコンバータに入力し、
前記A/Dコンバータの出力が前記正常な値か前記異常な値かを制御手段で判別し、当該制御手段が前記正常な値となる方向に、前記第1、第2の切り替えスイッチを切り換え固定することにより、前記入力端子から入力されたアナログ信号が電圧入力の場合は前記入力端子と前記電圧入力回路と前記A/Dコンバータとを接続し、前記入力端子から入力されたアナログ信号が電流入力の場合は前記入力端子と前記電流入力回路と前記A/Dコンバータとを接続することを特徴とするプログラマブルコントローラのアナログモジュールを提供する。
【0008】
また、前記入力端子が複数の入力端子からなり、前記電圧入力回路と電流入力回路が前記複数の入力端子の各々の入力端子に対する各々の前記電圧入力回路と電流入力回路を備え、前記前記第1、第2の切り替えスイッチも各々の切り換えスイッチからなり、当該各々の第2の切り替えスイッチを前記前記A/Dコンバータに接続してなり、さらに、制御部による判別結果を記憶する記憶部を備え、
前記各々の入力端子に対し前記正常な値か前記異常な値かを制御手段により順次判別し判別結果を前記記憶部に記憶し、当該記憶手段に記憶した判別結果情報に応じて、前記正常な値となる方向に、前記第1、第2の切り替えスイッチを切り換え固定することにより、前記各々の入力端子に対する前記電圧入力回路と電流入力回路毎に判別結果が電圧入力の場合は、前記入力端子と前記電圧入力回路と前記A/Dコンバータとを接続し、判別結果が電流入力の場合は前記入力端子と前記電流入力回路と前記A/Dコンバータとを接続することを特徴とするプログラマブルコントローラのアナログモジュールを提供する。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明によるプログラマブルコントローラのアナログモジュールの第1の実施の形態の回路構成を図1に示す。図1において、図3と同一個所には同一符号が付されており、電圧入力,電流入力共通のアナログ入力端子7と切り替えスィッチ8と制御部9と設定スィッチ10を備えている。切り替えスィッチ8は、アナログ信号入力端子7からの電圧入力または電流入力を電圧入力回路3または電流入力回路4に切り替えて入力するためのスィッチであり、切り替えスィッチ5とともに制御部9により切り替え制御される。制御部9は、設定スィッチ10がオンになり設定モードになった際、A/Dコンバータ6の出力データをみて、電圧入力か電流入力かを判別し、判別結果により切り替えスィッチ5,8を切り替え制御する。
【0010】
具体的動作は次の通りである。まず、アナログ入力端子7に入力されたアナログデータは、電圧入力回路3、電流入力回路4のいずれかに入力されるよう制御部9が切り替えスィッチ5,8を切り替える。
【0011】
このとき、電圧入力回路3の分圧抵抗31,32は安定したアナログデータを得るために通常数+〜数百Kオームである。これは、電圧入力回路3の入力インピーダンスが低いと、外部機器がこれを駆動するための電流を出力できなくなるためである。また、電流入力回路4の並列抵抗41は同様に数百オーム以下である。これは、電流入力回路4の並列抵抗41が大きいと必要な電流を流すのに外部機器がより高い電圧を出力しなければならないからである。ここでは抵抗31,32を5Kオーム、並列抵抗41を100オームとしている。
【0012】
ユーザにより、アナログ入力端子7に電圧出力(たとえば0ー10V)または電流出力(0ー20mA)の外部機器が接続されたとき、中央の値(電圧なら5V、電流なら10mA)を出力してもらい、設定スィッチ10をオンにして設定モードに切り替える。
【0013】
正常時、0ー10Vの電圧入力は電圧入力回路3により0ー4.096Vに変換され、A/Dコンバータ6に入力される。また、0ー20mAの電流入力は電流入力回路4により0ー4.096Vに変換され、A/Dコンバータ6に入力される。
【0014】
いま、かりに入力が電圧5Vであった場合、制御部9はまず切り替えスィッチ5,8を電圧入力回路2側にし、データを取り込む。このとき変換されるデータは2.048Vで正常な値である。
【0015】
次に、制御部9は切り替えスィッチ5,8を電流入力回路4側に切り替える。このとき、並列抵抗41が100オームであるため、50mAの電流が流れ、したがって変換されるデータは、最大値の4.096Vで異常値になる。
【0016】
逆に、入力が電流10mAであった場合、制御部9は切り替えスィッチ5,8を電圧入力回路2側にし、データを取り込むと、分圧抵抗31,32が5Kオームであるため100Vとなり、変換されるデータは最大値の4.096Vと異常値になる。
【0017】
次に、制御部9が切り替えスィッチ5,8を電流入力回路4側に切り替えると、並列抵抗41に電流10mAが流れ、したがって変換されるデータは、2.048Vで正常な値となる。
【0018】
このように、電圧入力回路3と電流入力回路4の出力データは、入力信号が電圧入力か電圧入力かで、正常値か異常値になる。この正常な値か異常値かが、制御部9で判別され、正常値となる方向に、制御部9が切り換えスィッチ5,8を切り換え固定することで、常に正しい回路接続を得、したがって外部機器から電圧入力と電流入力のいずれが入力されても正しい回路接続が得ることができる。
【0019】
次に、本発明によるプログラマブルコントローラのアナログモジュールの第2の実施の形態の回路構成を図2に示す。図2において、図1と同一個所には同一符号を付してあり、複数の入力端子としてアナログ入力端子7の他にアナログ入力端子7Aを有し、さらにアナログ入力端子7Aに対してアナログ入力端子7に対する電圧入力回路3と電流入力回路4と同様の電圧入力回路3Aと電流入力回路4Aを備え、且つ切り替えスィッチ5A,8Aを備え、さらに制御部9による判別結果を記憶する記憶部11を備えている。
【0020】
外部機器を入力端子7,7Aに接続し、設定スィッチ10をオンにすることで、制御部9は図1に対する記載と同様の判別を行う。アナログ入力端子7に対する判別を行い、判別結果を記憶部11に記憶し、次にアナログ入力端子7Aに対する判別を行い、判別結果を記憶部11に記憶する。図示していないが、さらに多くのアナログ入力端子を有する場合には、同様にして、それらのアナログ入力端子に対しても同様の判別を行い、判別結果を記憶部11に記憶していく。判別が終わった後、制御部9は判別結果に従い、それぞれのアナログ入力端子7,7A,…を、それぞれ適した電圧入力回路3,3A,…、電流入力回路4,4A,…に切り替え、且つA/Dコンバータ6に接続する。
【0021】
【発明の効果】
本発明によれば、外部機器から電圧入力と電流入力のいずれが入力されても正しい回路接続が可能なプログラマブルコントローラのアナログモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるプログラマブルコントローラのアナログモジュールの第1の実施の形態の回路構成を示す図である。
【図2】本発明によるプログラマブルコントローラのアナログモジュールの第2の実施の形態の回路構成を示す図である。
【図3】従来のプログラマブルコントローラのアナログモジュールの回路構成を示す図である。
【符号の説明】
3,3A:電圧入力回路、4,4A:電流入力回路、5,5A,8,8A:切り替えスィッチ、6:A/Dコンバータ、7:アナログ入力端子、9:制御部、10:設定スィッチ、11:記憶部。

Claims (2)

  1. 入力端子から入力されたアナログ信号を第1の切り換えスイッチを介して電圧入力回路と電流入力回路に切り替え入力し、前記電圧入力回路と前記電流入力回路の出力信号を第2の切り換えスイッチを介してA/Dコンバータに入力するものであって、
    前記入力端子は、前記入力端子から入力されたアナログ信号が電圧入力,電流入力に共通のアナログ入力端子であり、
    前記電圧入力回路は、前記入力端子から入力されたアナログ信号が電圧入力の場合に入力可変範囲の値を所定の範囲の電圧に変換し、且つ入力可変範囲の中央値が入力されたとき一定の正常な値に変換して前記A/Dコンバータに入力し、前記入力端子から入力されたアナログ信号が電流入力の場合で入力可変範囲の中央値が入力されたとき前記一定の正常値とは異なる異常な値に変換して前記A/Dコンバータに入力し、
    前記電流入力回路は、前記入力端子から入力されたアナログ信号が電流入力の場合に入力可変範囲の値を所定の電圧に変換し、且つ入力可変範囲の中央値が入力されたとき一定の正常な値に変換して前記A/Dコンバータに入力し、前記入力端子から入力されたアナログ信号が電流入力の場合で入力可変範囲の中央値が入力されたとき前記一定の正常値とは異なる異常な値に変換して前記A/Dコンバータに入力し、
    前記A/Dコンバータの出力が前記正常な値か前記異常な値かを制御手段で判別し、当該制御手段が前記正常な値となる方向に、前記第1、第2の切り替えスイッチを切り換え固定することにより、前記入力端子から入力されたアナログ信号が電圧入力の場合は前記入力端子と前記電圧入力回路と前記A/Dコンバータとを接続し、前記入力端子から入力されたアナログ信号が電流入力の場合は前記入力端子と前記電流入力回路と前記A/Dコンバータとを接続することを特徴とするプログラマブルコントローラのアナログモジュール。
  2. 請求項1記載において、前記入力端子が複数の入力端子からなり、前記電圧入力回路と電流入力回路が前記複数の入力端子の各々の入力端子に対する各々の前記電圧入力回路と電流入力回路を備え、前記前記第1、第2の切り替えスイッチも各々の切り換えスイッチからなり、当該各々の第2の切り替えスイッチを前記前記A/Dコンバータに接続してなり、さらに、制御部による判別結果を記憶する記憶部を備え、
    前記各々の入力端子に対し前記正常な値か前記異常な値かを制御手段により順次判別し判別結果を前記記憶部に記憶し、当該記憶手段に記憶した判別結果情報に応じて、前記正常な値となる方向に、前記第1、第2の切り替えスイッチを切り換え固定することにより、前記各々の入力端子に対する前記電圧入力回路と電流入力回路毎に判別結果が電圧入力の場合は、前記入力端子と前記電圧入力回路と前記A/Dコンバータとを接続し、判別結果が電流入力の場合は前記入力端子と前記電流入力回路と前記A/Dコンバータとを接続することを特徴とするプログラマブルコントローラのアナログモジュール。
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