JP5583742B2 - 信号切替装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラント制御用コントローラ等を更新する際に使用する信号切替装置に関するものである。

信号切替装置は、コントローラ等の更新工事の際に使用し、更新工事完了後には不要となり、また、更新対象となるコントローラの入出力構成に合わせて構築する必要がある。このため、専用装置ではなく、市販のシーケンサ等を使用し、シーケンサの入出力カード等を組合せてシステムを構築するものであった（例えば、特許文献１参照）。

さらに、電流値が違う場合、あるいは絶縁処理が必要な場合に対応するため、別途リレーやアナログアイソレータ等の装置を用意し、システムに組み込んでいた。また、シーケンサを使用しているため、制御プログラムも必要であり、その都度、システムに対応した制御プログラムを作成していた。

特開２００４−１３３７８３号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来の信号切替装置は、上述したように、シーケンサの入出力カードを使用する構成となっている。このため、例えば、デジタル入力信号を扱う場合には、シーケンサ本体となるＣＰＵやベース部分の他に、１枚のデジタル入力カードと２枚のデジタル出力カードの合計３枚が必要となる。実際のシステムでは、入出力信号の種類および点数により、それぞれに相当する入出力カードの種類および数量が必要となる。

さらに、これら入出力カードのインターフェース用コネクタは、一般的にコントローラ信号用ケーブルおよびプロセス信号用ケーブルを直接接続できない形状のものである。したがって、別途用意した端子台で中継した後、入出力カード用コネクタの形状およびピンアサインに合わせた形に変換する必要があった。

このため、シーケンサおよび入出力カード等の使用機器が増えるばかりか、コネクタ部分の変換による結線作業も発生する。この結果、高コストになってしまうとともに、故障や作業ミスなどのリスクも大きくなるという問題があった。

また、現地で信号切替装置の組み替えを行う際には、各機器の付け替えや結線変更を伴うこととなる。さらに、信号切替作業の際には、シーケンサの制御プログラムをパソコンなどの専用ツールで作成および設定変更する必要がある。このような点で、作業効率が非常に悪いという問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、制御プログラムを備えたコントローラが不要となり、小型かつ安価にシステムを構築できるとともに、コスト低減、作業ミス等のリスクの低減、および作業効率の向上を図った信号切替装置を得ることを目的とする。

本発明に係る信号切替装置は、プロセス側回路からの入力信号を２分岐して２つのコントローラ側回路のそれぞれに第１の所望信号として出力する、あるいは２つのコントローラ側回路のそれぞれからの入力信号のいずれかを選択してプロセス側回路に第２の所望信号として出力する信号切替装置であって、プロセス側回路の既設コネクタを用いてプロセス側回路と接続可能なプロセス側コネクタと、２つのコントローラ側回路の既設コネクタを用いて２つのコントローラ側回路のそれぞれと接続可能な２つのコントローラ側コネクタと、外部電源と接続される電源供給コネクタと、制御プログラムを必要とせずに、プロセス側コネクタを介して入力したプロセス側回路からの入力信号および電源供給コネクタを介して入力した外部電源に基づいて第１の所望信号を生成して出力する、あるいは、２つのコントローラ側コネクタを介して入力した２つのコントローラ側回路のそれぞれからの入力信号および電源供給コネクタを介して入力した外部電源に基づいて第２の所望信号を生成して出力する信号処理回路部とを備えるものである。

本発明によれば、入出力コネクタとして、更新前の設備で使用していた既設コネクタを流用して接続できる構成を採用するとともに、外部からの電源供給により信号切替処理を実行するハードウェア回路を備えることにより、制御プログラムを備えたコントローラが不要となり、小型かつ安価にシステムを構築できるとともに、コスト低減、作業ミス等のリスクの低減、および作業効率の向上を図った信号切替装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係わるデジタル入力信号用切替装置の内部ブロック図である。 本発明の実施の形態２に係わるアナログ入力信号用切替装置の内部ブロック図である。 本発明の実施の形態３に係わるデジタル出力信号用切替装置の内部ブロック図である。 本発明の実施の形態４に係わるアナログ出力信号用切替装置の内部ブロック図である。 本発明の実施の形態５に係わる信号切替装置のコネクタ部分の内部構造を説明するための図である。 本発明の実施の形態６に係わる信号切替装置のケース組み換えを説明するための図である。 本発明の実施の形態７に係わる信号切替装置の操作制御部分の接続例を説明するための図である。

以下、本発明の信号切替装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
本実施の形態１では、デジタル入力信号に適用する信号切替装置について説明する。なお、以下の説明では、デジタル入力のことを、必要に応じてＤＩと略称する。図１は、本発明の実施の形態１に係わるデジタル入力信号用切替装置の内部ブロック図である。この図１において、デジタル入力信号切替装置１は、プロセス側コネクタ３１と、コントローラ側コネクタＡ３２と、コントローラ側コネクタＢ３３と、電源供給コネクタ３４を備え、外部にＤＩ用プロセス側回路５と、コントローラ（旧）側ＤＩカード６と、コントローラ（新）側ＤＩカード７と、駆動用外部電源装置８を接続できる構造を有している。

また、デジタル入力信号切替装置１は、信号処理回路部として、信号切替デバイス２と、入力信号状態表示ＬＥＤ３と、電流増幅回路４を有している。

次に、図１に示すデジタル入力信号切替装置１の動作について説明する。
ＤＩ用プロセス側回路５からのデジタル信号は、プロセス側コネクタ３１よりデジタル入力信号切替装置１の内部へ取り込まれる。このとき、ＤＩ用プロセス側回路５の接点がＯＮのとき、入力信号状態表示ＬＥＤ３が点灯する。

また、ＤＩ用プロセス側回路５が古いプラント等に用いられており、接触不良防止のため接点電流を２０ｍＡ程度流す必要があるなどの制約がある場合には、電流増幅回路４で不足する電流値を補うことができる。この電流増幅回路４は、電源ラインに抵抗器を接続し電流を流すだけの簡単なものでよい。

次段の信号切替デバイス２は、前述のデジタル入力信号のＯＮ／ＯＦＦ状態に応じて、二次側接点をＯＮ／ＯＦＦするものである。この信号切替デバイス２の部分は、機械的な接点をもつリレーや、フォトカプラ等でも構成できる。ただし、寿命や実装スペースの点、および二次側以降の回路の制約を少なくできる点等を考慮すると、信号切替デバイス２として光ＭＯＳＦＥＴリレーを使用する方がよい。

デジタル入力信号切替装置１は、コントローラ（旧）側ＤＩカード６とコントローラ（新）側ＤＩカード７に対し、デジタル信号を出力するが、これらはいずれかに切替える必要はなく、両方同時に出力する方法とする。このため、信号切替デバイス２の二次側の２つの接点の構成は、ともにａ接点とし、これらを必要チャンネル分搭載している。

信号切替デバイス２からのデジタル信号は、コントローラ側コネクタＡ３２と、コントローラ側コネクタＢ３３を介して、コントローラ（旧）側ＤＩカード６と、コントローラ（新）側ＤＩカード７にそれぞれ出力される。

これらの信号切替処理は、電源供給コネクタ３４に接続された駆動用外部電源装置８より電源供給するだけで動作するため、従来使用していたシーケンサのように、制御プログラム等を必要としない。

また、コントローラ側コネクタＡ３２としては、更新工事開始前にコントローラ（旧）側ＤＩカード６からＤＩ用プロセス側回路５に接続していたケーブルをダイレクトに接続できるコネクタを選定することができる。そして、コントローラ側コネクタＢ３３およびプロセス側コネクタ３１にも、同様のコネクタを使用することができる。この結果、更新工事開始時はもとより、終了時にも各ケーブルをそのままプロセスまたはコントローラに接続可能となり、作業効率の向上を図ることができる。

さらに、本信号切替装置は、装置１台単位での取付けまたは取外しが可能なため、簡単にシステムの組み替えができ、現地での急なシステム構成の変更等にも対応できる。なお、この際にも、従来必要であった結線作業や制御プログラムの作成および設定変更作業は、一切不要である。

また、本実施の形態１におけるデジタル入力信号切替装置１は、信号切替装置としての用途以外に、プラント−コントローラ間の信号バッファ装置としても使用可能である。従来、プラント−コントローラ間のインターフェース部分には、それぞれが取扱う電圧値や電流値などの信号レベルの違いにより、直接接続が不可能であった。このため、リレーを介して、この信号レベルの違いを吸収することが多く、リレーでバッファの役割をさせるためには、当然リレーを信号点数分用意する必要がある。この結果、多くのリレーを使用するため、スペース効率が悪いばかりか、結線作業等の発生により組立作業効率も低下していた。

そこで、本実施の形態１におけるデジタル入力信号切替装置１を信号バッファ装置として使用すれば、前述のように１台の装置に複数チャンネルを内蔵し、プラント側への電流を２０ｍＡ程度流すことができ、ケーブルをコネクタにダイレクトで接続することが可能なため、スペース効率、組立作業効率が向上する。

さらに、リレーのように機械的接点がないため、長寿命および高信頼性の点でも非常に有利であるほか、プラントとのインターフェース部をＤＣ回路としているため、長距離の信号ラインにも対応可能である。

以上のように、実施の形態１によれば、入出力コネクタとして、更新前の設備で使用していた既設コネクタをダイレクトに接続できる構成を採用している。さらに、本実施の形態１におけるデジタル入力信号切替装置は、１つの信号に対して新旧２つのデジタル入力カードに対して同時出力ができるように複数チャネルを内蔵し、かつ、所望の電流を流すことができるように電流増幅回路を内蔵している。

さらに、本実施の形態１におけるデジタル入力信号用の信号切替装置は、外部電源装置より電源供給するだけで動作し、制御プログラムを備えたコントローラを不要とすることができる。この結果、小型かつ安価にシステムを構築できるとともに、コスト低減、作業ミス等のリスクの低減、および作業効率の向上を図ったデジタル入力信号用の信号切替装置を実現できる。

実施の形態２．
先の実施の形態１では、デジタル入力信号に適用する信号切替装置について説明した。これに対して、本実施の形態２では、アナログ入力信号に適用する信号切替装置について説明する。なお、以下の説明では、アナログ入力のことを、必要に応じてＡＩと略称する。また、本実施の形態２で説明するアナログ入力信号切替装置における外部接続用コネクタや装置外形等は、先の実施の形態１と同様の構造を有している。

図２は、本発明の実施の形態２に係わるアナログ入力信号用切替装置の内部ブロック図である。この図２において、アナログ入力信号切替装置９は、プロセス側コネクタ３１と、コントローラ側コネクタＡ３２と、コントローラ側コネクタＢ３３と、電源供給コネクタ３４を備え、外部にＡＩ用プロセス側回路１４と、コントローラ（旧）側ＡＩカード１５と、コントローラ（新）側ＡＩカード１６と、駆動用外部電源装置８を接続できる構造を有している。

また、アナログ入力信号切替装置９は、信号処理回路部として、信号切替デバイス１０と、切替スイッチ／ＬＥＤ１１と、電圧信号短絡デバイス１２と、電圧／電流選択スイッチ／ＬＥＤ１３を有している。

次に、図２に示すアナログ入力信号切替装置９の動作について説明する。
ＡＩ用プロセス側回路１４からのアナログ信号は、プロセス側コネクタ３１よりアナログ入力信号切替装置９の内部へ取り込まれる。このアナログ信号は、コントローラ（旧）側ＡＩカード１５と、コントローラ（新）側ＡＩカード１６のいずれかへ振り分けられるために、信号切替デバイス１０に入力される。

この信号切替デバイス１０は、切替スイッチ／ＬＥＤ１１のスイッチ状態を一次側に入力し、これに応じて二次側接点をＯＮ／ＯＦＦするものであり、いずれかのアナログ信号を選択するため、二次側の２つの接点の構成は、１ａ１ｂとしている。また、この信号切替デバイス１０の部分には、先の実施の形態１と同様に、光ＭＯＳＦＥＴリレーを使用する。

図２に示す回路での動作は、次のようになる。切替スイッチ／ＬＥＤ１１のスイッチがＯＦＦ状態では、ＬＥＤは消灯状態であり、アナログ信号は、コントローラ（旧）側ＡＩカード１５に出力されることとなる。一方、切替スイッチ／ＬＥＤ１１のスイッチがＯＮ状態では、ＬＥＤは点灯状態となり、アナログ信号は、コントローラ（新）側ＡＩカード１６に出力されることとなる。

また、この切替スイッチ／ＬＥＤ１１のスイッチは、１チャンネルごとに用意されており、スイッチに対応したチャンネルのアナログ信号を、１チャンネルごとに切替えることができる。なお、切替スイッチ／ＬＥＤ１１は、１つのスイッチを共有し、複数チャンネルを一括で切替える構造としてもよい。

ただし、前述のように、信号を切替える必要があるのは、アナログ入力信号が電流信号の場合であり、アナログ入力信号が電圧信号の場合には、切替える必要はなく、コントローラ（旧）側ＡＩカード１５と、コントローラ（新）側ＡＩカード１６の両方に同時出力する構造とすることができる。

このため、信号切替デバイス１０の出力には、電圧信号短絡デバイス１２が接続されている。そして、アナログ入力信号が電流信号の場合には、電圧／電流選択スイッチ／ＬＥＤ１３にてスイッチをＯＦＦとし、ＬＥＤ消灯状態とすることで、信号切替デバイス１０は、前述の切替動作を行う。

一方、アナログ入力信号が電圧信号の場合には、電圧／電流選択スイッチ／ＬＥＤ１３にてスイッチをＯＮとし、ＬＥＤ点灯状態とすることで、電圧信号短絡デバイス１２が動作し、コントローラ（旧）側ＡＩカード１５用のアナログ信号と、コントローラ（新）側ＡＩカード１６用のアナログ信号を短絡する。これにより、アナログ入力信号が電圧信号の場合には、コントローラ（旧）側ＡＩカード１５と、コントローラ（新）側ＡＩカード１６に同時出力が可能となる。

これらの信号切替処理は、先の実施の形態１と同様に、電源供給コネクタ３４に接続された駆動用外部電源装置８より電源供給するだけで動作するため、従来使用していたシーケンサのように、制御プログラム等を必要としない。

なお、プロセス側コネクタ３１、コントローラ側コネクタＡ３２、コントローラ側コネクタＢ３３が既設ケーブルをダイレクトに接続できること、本信号切替装置が装置１台単位で取付けまたは取外しが可能なこと、およびそれらによる効果については、先の実施の形態１と同様である。

以上のように、実施の形態２によれば、入出力コネクタとして、更新前の設備で使用していた既設コネクタをダイレクトに接続できる構成を採用している。さらに、本実施の形態２におけるアナログ入力信号切替装置は、アナログ入力信号が電流信号である場合と電圧信号である場合の両方に対応できるように、電圧信号短絡デバイスおよび電圧／電流選択スイッチを内蔵している。

さらに、本実施の形態２におけるアナログ入力信号用の信号切替装置は、外部電源装置より電源供給するだけで動作し、制御プログラムを備えたコントローラを不要とすることができる。この結果、小型かつ安価にシステムを構築できるとともに、コスト低減、作業ミス等のリスクの低減、および作業効率の向上を図ったアナログ入力信号用の信号切替装置を実現できる。

実施の形態３．
先の実施の形態１、２では、デジタル入力信号およびアナログ入力信号に適用する信号切替装置について説明した。これに対して、本実施の形態３では、デジタル出力信号に適用する信号切替装置について説明する。なお、以下の説明では、デジタル出力のことを、必要に応じてＤＯと略称する。また、本実施の形態３で説明するデジタル出力信号切替装置における外部接続用コネクタや装置外形等は、先の実施の形態１、２と同様の構造を有している。

図３は、本発明の実施の形態３に係わるデジタル出力信号用切替装置の内部ブロック図である。この図３において、デジタル出力信号切替装置１７は、プロセス側コネクタ３１と、コントローラ側コネクタＡ３２と、コントローラ側コネクタＢ３３と、電源供給コネクタ３４を備え、外部にＤＯ用プロセス側回路１８と、コントローラ（旧）側ＤＯカード１９と、コントローラ（新）側ＤＯカード２０と、駆動用外部電源装置８を接続できる構造を有している。

また、デジタル出力信号切替装置１７は、信号処理回路部として、信号切替デバイス１０と、切替スイッチ／ＬＥＤ１１を有している。

次に、図３に示すデジタル出力信号切替装置１７の動作について説明する。
コントローラ（旧）側ＤＯカード１９およびコントローラ（新）側ＤＯカード２０からのデジタル信号は、それぞれコントローラ側コネクタＡ３２と、コントローラ側コネクタＢ３３よりデジタル出力信号切替装置１７内部へ取り込まれる。信号切替デバイス１０は、これらのデジタル信号のうちいずれかを選択し、プロセス側コネクタ３１を介して外部のＤＯ用プロセス側回路１８に出力する。

この信号切替デバイス１０は、切替スイッチ／ＬＥＤ１１のスイッチの状態を一次側に入力し、これに応じて二次側接点をＯＮ／ＯＦＦするものであるが、いずれかのデジタル信号を選択するため、二次側の２つの接点の構成は、１ａ１ｂとしている。また、この信号切替デバイス１０の部分には、先の実施の形態１および２と同様に、光ＭＯＳＦＥＴリレーを使用する。

図３に示す回路での動作は、次のようになる。切替スイッチ／ＬＥＤ１１のスイッチがＯＦＦ状態では、ＬＥＤは消灯状態であり、コントローラ（旧）側ＤＯカード１９からのデジタル信号が選択され、プロセス側コネクタ３１を介して外部のＤＯ用プロセス側回路１８に出力されることとなる。

一方、切替スイッチ／ＬＥＤ１１のスイッチがＯＮ状態では、ＬＥＤは点灯状態となり、コントローラ（新）側ＤＯカード２０からのデジタル信号が選択され、プロセス側コネクタ３１を介して外部のＤＯ用プロセス側回路１８に出力されることとなる。

また、この切替スイッチ／ＬＥＤ１１のスイッチは、１チャンネルごとに用意されており、スイッチに対応したチャンネルのデジタル信号を、１チャンネルごとに切替えることができる。なお、切替スイッチ／ＬＥＤ１１は、１つのスイッチを共有し、複数チャンネルを一括で切替える構造としてもよい。

これらの信号切替処理は、先の実施の形態１および２と同様に、電源供給コネクタ３４に接続された駆動用外部電源装置８より電源供給するだけで動作するため、従来使用していたシーケンサのように、制御プログラム等を必要としない。

なお、プロセス側コネクタ３１、コントローラ側コネクタＡ３２、コントローラ側コネクタＢ３３が既設ケーブルをダイレクトに接続できること、本信号切替装置が装置１台単位で取付けまたは取外しが可能なこと、およびそれらによる効果については、先の実施の形態１、２と同様である。

以上のように、実施の形態３によれば、入出力コネクタとして、更新前の設備で使用していた既設コネクタをダイレクトに接続できる構成を採用している。さらに、本実施の形態３におけるデジタル出力信号切替装置は、新旧のデジタル出力カードからの信号のいずれかを選択できるように、切替スイッチを内蔵している。

さらに、本実施の形態３におけるデジタル出力信号用の信号切替装置は、外部電源装置より電源供給するだけで動作し、制御プログラムを備えたコントローラを不要とすることができる。この結果、小型かつ安価にシステムを構築できるとともに、コスト低減、作業ミス等のリスクの低減、および作業効率の向上を図ったデジタル出力信号用の信号切替装置を実現できる。

実施の形態４．
先の実施の形態３では、デジタル出力信号に適用する信号切替装置について説明した。これに対して、本実施の形態４では、アナログ出力信号に適用する信号切替装置について説明する。なお、以下の説明では、アナログ出力のことを、必要に応じてＡＯと略称する。また、本実施の形態４で説明するアナログ出力信号切替装置における外部接続用コネクタや装置外形等は、先の実施の形態１〜３と同様の構造を有している。

図４は、本発明の実施の形態４に係わるアナログ出力信号用切替装置の内部ブロック図である。この図４において、アナログ出力信号切替装置２１は、プロセス側コネクタ３１と、コントローラ側コネクタＡ３２と、コントローラ側コネクタＢ３３と、電源供給コネクタ３４を備え、外部にＡＯ用プロセス側回路２２と、コントローラ（旧）側ＡＯカード２３と、コントローラ（新）側ＡＯカード２４と、駆動用外部電源装置８を接続できる構造を有している。

また、アナログ出力信号切替装置２１は、信号処理回路部として、信号切替デバイス１０と、アナログ信号折り返しデバイス２５と、切替スイッチ／ＬＥＤ１１を有している。

次に、図４に示すアナログ出力信号切替装置２１の動作について説明する。
コントローラ（旧）側ＡＯカード２３およびコントローラ（新）側ＡＯカード２４からのアナログ信号は、それぞれコントローラ側コネクタＡ３２とコントローラ側コネクタＢ３３よりアナログ出力信号切替装置２１内部へ取り込まれる。信号切替デバイス１０は、これらのアナログ信号のうちいずれかを選択し、プロセス側コネクタ３１を介して外部のＡＯ用プロセス側回路２２へ出力する。

このときに選択されなかったアナログ信号は、アナログ信号折り返しデバイス２５によって自動的にコントローラ側に折り返される仕組みにしている。これにより、選択されなかったアナログ信号が、オープン状態にならないようにしている。

信号切替デバイス１０およびアナログ折り返しデバイス２５は、切替スイッチ／ＬＥＤ１１のスイッチ状態を一次側に入力し、これに応じて二次側接点をＯＮ／ＯＦＦするものであり、常にいずれかのアナログ信号を選択しておく必要があるため、二次側の２つの接点の構成は、１ａ１ｂとしている。また、これらの信号切替デバイス１０およびアナログ折り返しデバイス２５の部分には、先の実施の形態１〜３と同様に、光ＭＯＳＦＥＴリレーを使用する。

図４に示す回路での動作は、次のようになる。切替スイッチ／ＬＥＤ１１のスイッチがＯＦＦ状態では、ＬＥＤは消灯状態であり、アナログ信号はコントローラ（旧）側ＡＯカード２３が選択され、プロセス側コネクタ３１を介して外部のＡＯ用プロセス側回路２２に出力される。このときコントローラ（新）側ＡＯカード２４からのアナログ信号は、アナログ信号折り返しデバイス２５によって、コントローラ（新）側ＡＯカード２４へと折り返される。

一方、切替スイッチ／ＬＥＤ１１のスイッチがＯＮ状態では、ＬＥＤは点灯状態となり、コントローラ（新）側ＡＯカード２４が選択され、プロセス側コネクタ３１を介して外部のＡＯ用プロセス側回路２２に出力される。このとき、コントローラ（旧）側ＡＯカード２３からのアナログ信号は、アナログ信号折り返しデバイス２５によって、コントローラ（旧）側ＡＯカード２３へと折り返される。

また、この切替スイッチ／ＬＥＤ１１のスイッチは、１チャンネルごとに用意されており、スイッチに対応したチャンネルのアナログ信号を、１チャンネルごとに切替えることができる。なお、切替スイッチ／ＬＥＤ１１は、１つのスイッチを共有し、複数チャンネルを一括で切替える構造としてもよい。

これらの信号切替処理は、先の実施の形態１〜３と同様に、電源供給コネクタ３４に接続された駆動用外部電源装置８より電源供給するだけで動作するため、従来使用していたシーケンサのように、制御プログラム等を必要としない。

なお、プロセス側コネクタ３１、コントローラ側コネクタＡ３２、コントローラ側コネクタＢ３３が既設ケーブルをダイレクトに接続できること、本信号切替装置が装置１台単位で取付けまたは取外しが可能なこと、およびそれらによる効果については、先の実施の形態１〜３と同様である。

以上のように、実施の形態３によれば、入出力コネクタとして、更新前の設備で使用していた既設コネクタをダイレクトに接続できる構成を採用している。さらに、本実施の形態４におけるアナログ出力信号切替装置は、新旧のアナログ出力カードからの信号のいずれかを選択できるように切替スイッチを内蔵しているとともに、選択しなかった信号がオープン状態にならないようにアナログ信号折り返し回路を内蔵している。

さらに、本実施の形態４におけるアナログ出力信号用の信号切替装置は、外部電源装置より電源供給するだけで動作し、制御プログラムを備えたコントローラを不要とすることができる。この結果、小型かつ安価にシステムを構築できるとともに、コスト低減、作業ミス等のリスクの低減、および作業効率の向上を図ったアナログ出力信号用の信号切替装置を実現できる。

実施の形態５．
先の実施の形態１〜４では、プロセス側コネクタ３１、コントローラ側コネクタＡ３２、コントローラ側コネクタＢ３３について、それぞれ既設ケーブルをダイレクトに接続できる構造を採用する場合について説明した。しかしながら、プラントによりこれらコネクタ形状は異なることがあり、特定のプラント用コネクタの形状に合わせて信号切替装置を製造すると、コネクタ形状が異なる他のプラントには使用できなくなる。

また、プラントごとに特化した信号切替装置をその都度製造すると、コストアップに繋がるほか、品質面などでもデメリットが大きい。そこで、本実施の形態５では、このような問題を回避するために、コネクタ部分を自由に取替えできる構造を採用する場合について説明する。

図５は、本発明の実施の形態５に係わる信号切替装置のコネクタ部分の内部構造を説明するための図である。より具体的には、信号切替装置２７の内部に、内部基板２６を収納した状態が示されている。この内部基板２６に、プロセス側コネクタ３１、コントローラ側コネクタＡ３２、コントローラ側コネクタＢ３３を半田付け等で取り付けるのが一般的な組立て方法である。

しかしながら、本実施の形態５では、コネクタ部分を自由に取替えできる構造を実現するために、半田付け等による取付け構造部分を、ケーブル付コネクタ２８の構造に変更し、内部基板２６に接続する構成を採用している。

そして、コネクタ形状が異なるプラントに使用する場合には、例えば、図５に示したケーブル付コネクタ２９あるいはケーブル付コネクタ３０のように、コネクタ部のみを変更したケーブル付コネクタを製造し、共通化して製造された内部基板２６に接続すればよいことになる。

以上のように、実施の形態５によれば、どのようなプラントに対しても、共通の内部基板と専用のケーブル付コネクタを組み合わせることで対応でき、最小限のコストで、先の実施の形態１〜４と同様の効果を得ることができる。

実施の形態６．
上述した実施の形態１〜４における信号切替装置では、図１〜図４に示されたように、切替スイッチ／ＬＥＤ１１の設置面を前面とした場合には、プロセス側コネクタ３１は前面側、コントローラ側コネクタＡ３２とコントローラ側コネクタＢ３３は後面側に配置されている。これにより、装置の小型化を図るとともに、複数台を並べて使用できるようにしている。

しかしながら、設置場所の制約などで、後面側からのケーブル配線ができない場合が考えられる。そこで、本実施の形態６では、このような制約がある場合にも、ケースの組立て方法を変更するだけで、後面側に配置しているコントローラ側コネクタＡ３２とコントローラ側コネクタＢ３３を、前面側に容易に配置変更できる構造を備えた信号切替装置について説明する。

図６は、本発明の実施の形態６に係わる信号切替装置のケース組み換えを説明するための図である。図６（ａ）は、信号切替装置２７の通常の状態を示しており、前面側にプロセス側コネクタ３１、後面側にコントローラ側コネクタＡ３２とコントローラ側コネクタＢ３３が配置されている。

これに対して、図６（ｂ）〜図６（ｄ）の順にケースの組立てを行うことで、後面側に配置しているコントローラ側コネクタＡ３２とコントローラ側コネクタＢ３３を、前面側に容易に配置変更できる。具体的には、まず、図６（ｂ）に示すように、本体側ケース４２と蓋側ケース４３を外し、蓋側ケース４３を１８０°回転させることで、後面側のコントローラ側コネクタＡ３２とコントローラ側コネクタＢ３３が、前面側になるようにする。

この状態で、図６（ｃ）に示すように、再度、蓋側ケース４３を本体側ケース４２に取り付けることで、図６（ｄ）に示すように、プロセス側コネクタ３１、コントローラ側コネクタＡ３２、コントローラ側コネクタＢ３３の全てのコネクタが、前面側に配置されることになる。

なお、図６（ｄ）の状態においては、コントローラ側コネクタＡ３２とコントローラ側コネクタＢ３３の配置が、後面配置の場合に比べ、上下逆の配置になっている。しかしながら、これらはケーブル付コネクタとしているので、内部基板２６への接続を入れ替えることで、上下逆の配置にならないように変更対応することも可能である。

また、ケースにコネクタ名称等の表示をしている場合には、図６（ｄ）の状態において、文字表示が上下方向に逆になってしまう。しかしながら、この問題に対しては、通常の表示と上下方向に逆の表示の二通りの表示をしておくなどで、対応可能である。

以上のように、実施の形態６によれば、部品の追加や加工を伴わずに、ケースの組立て方法を変更するだけで、全てのコネクタを前面側に配置できる。この結果、更新工事の設置環境に合わせ、工事現場において容易にコネクタの配置変更が可能となる。

実施の形態７．
先の実施の形態２〜４では、信号切替え操作に使用する切替スイッチ／ＬＥＤ１１を信号切替装置上に設置することを前提に説明した。これに対して、本実施の形態７では、切替スイッチ／ＬＥＤ１１を、独立したスイッチユニットとして用意し、信号切替装置とは専用コネクタケーブルを介して接続する構造とする場合について説明する。

図７は、本発明の実施の形態７に係わる信号切替装置の信号切替え操作部分の接続例を説明するための図である。切替スイッチ／ＬＥＤ１１は、信号切替装置２７の表面部分で、かつ操作可能なところに配置することになる。しかしながら、装置台数の増加による配線の増加や、設置場所の制約等で、スイッチ操作に支障がでる可能性も考えられる。

このような問題を回避するために、本実施の形態７では、図７に示すように、信号切替装置２７とは独立したスイッチユニット３５を用意し、スイッチユニット専用コネクタケーブル３６を介して信号切替装置２７と接続する構造としている。このスイッチユニット専用コネクタケーブル３６の長さを変更することで、スイッチユニット３５を任意の場所に移動し、操作することができる。

また、大規模プラント等で信号切替装置２７およびスイッチユニット３５の台数が多くなった場合には、作業員が１チャンネルごとに手動で切替え操作するのは作業性も悪く、操作ミスの発生率も高くなることが考えられる。そこで、スイッチユニット３５の代わりにシーケンサ３７を用い、シーケンサ専用コネクタケーブル３８を介してシーケンサ３７を信号切替装置２７に接続する構成とすることで、シーケンサＤＯカード３９からの制御信号による切替え操作が可能なシステムを構築することができる。この結果、操作性向上による作業員の作業効率の向上と操作ミス低減の効果が期待できる。

さらに、シーケンサ３７を用いる以外にも、タッチパネル操作器専用コネクタケーブル４１を介してタッチパネル操作器４０を信号切替装置２７に接続する構成とすることで、タッチパネルの画面を見ながらの切替え操作が可能となる。この結果、シーケンサ３７を用いた場合と同様に、操作性向上による作業員の作業効率の向上と操作ミス低減の効果が期待できる。

なお、上述したようなシーケンサやタッチパネル以外でも、ＤＯ出力等の制御可能な装置があれば、同様の効果を得ることができ、用途に応じて選択すればよい。

以上のように、実施の形態７によれば、信号切替え制御が可能な装置を、専用コネクタケーブルを介して、装置本体に接続できる構成を有している。この結果、コントローラの更新作業時における作業効率の向上、および操作ミスの低減を実現できる。

１ デジタル入力信号切替装置、２ 信号切替デバイス、３ 入力信号状態表示ＬＥＤ、４ 電流増幅回路、５ ＤＩ用プロセス側回路、６ コントローラ（旧）側ＤＩカード、７ コントローラ（新）側ＤＩカード、８ 駆動用外部電源装置、９ アナログ入力信号切替装置、１０ 信号切替デバイス、１１ 切替スイッチ／ＬＥＤ（コントローラ選択切替スイッチ）、１２ 電圧信号短絡デバイス、１３ 電圧／電流選択スイッチ／ＬＥＤ（電圧／電流切替選択スイッチ）、１４ ＡＩ用プロセス側回路、１５ コントローラ（旧）側ＡＩカード、１６ コントローラ（新）側ＡＩカード、１７ デジタル出力信号切替装置、１８ ＤＯ用プロセス側回路、１９ コントローラ（旧）側ＤＯカード、２０ コントローラ（新）側ＤＯカード、２１ アナログ出力信号切替装置、２２ ＡＯ用プロセス側回路、２３ コントローラ（旧）側ＡＯカード、２４ コントローラ（新）側ＡＯカード、２５ アナログ信号折り返しデバイス、２６ 内部基板、２７ 信号切替装置、２８ ケーブル付コネクタ、２９ ケーブル付コネクタ、３０ ケーブル付コネクタ、３１ プロセス側コネクタ、３２ コントローラ側コネクタＡ、３３ コントローラ側コネクタＢ、３４ 電源供給コネクタ、３５ スイッチユニット、３６ スイッチユニット専用コネクタケーブル、３７ シーケンサ、３８ シーケンサ専用コネクタケーブル、３９ シーケンサＤＯカード、４０ タッチパネル操作器、４１ タッチパネル操作器専用コネクタケーブル、４２ 本体側ケース、４３ 蓋側ケース

Claims (8)

1. プロセス側回路からの入力信号を２分岐して２つのコントローラ側回路のそれぞれに第１の所望信号として出力する、あるいは２つのコントローラ側回路のそれぞれからの入力信号のいずれかを選択してプロセス側回路に第２の所望信号として出力する信号切替装置であって、
   前記プロセス側回路の既設コネクタを用いて前記プロセス側回路と接続可能なプロセス側コネクタと、
   前記２つのコントローラ側回路の既設コネクタを用いて前記２つのコントローラ側回路のそれぞれと接続可能な２つのコントローラ側コネクタと、
   外部電源と接続される電源供給コネクタと、
   制御プログラムを必要とせずに、前記プロセス側コネクタを介して入力した前記プロセス側回路からの入力信号および前記電源供給コネクタを介して入力した前記外部電源に基づいて前記第１の所望信号を生成して出力する、あるいは、前記２つのコントローラ側コネクタを介して入力した前記２つのコントローラ側回路のそれぞれからの入力信号および前記電源供給コネクタを介して入力した前記外部電源に基づいて前記第２の所望信号を生成して出力する信号処理回路部と
   を備えた信号切替装置。
2. 請求項１に記載の信号切替装置であって、
   前記信号処理回路部は、前記プロセス側コネクタを介して前記プロセス側回路からデジタル入力信号を受信し、前記２つのコントローラ側コネクタを介して前記２つのコントローラ側回路のそれぞれに前記第１の所望信号を同時に出力する回路であり、
   受信した前記デジタル入力信号のＯＮ／ＯＦＦ状態に応じた信号として前記第１の所望信号を生成し、前記２つのコントローラ側コネクタを介して前記２つのコントローラ側回路のそれぞれに前記第１の所望信号を同時に出力する信号切替デバイスと、
   前記プロセス側コネクタと前記信号切替デバイスとの間に設けられ、前記プロセス側回路のＯＮ／ＯＦＦ状態を読み取るための前記デジタル入力信号の電流増幅を行う電流増幅回路と
   を有する信号切替装置。
3. 請求項１に記載の信号切替装置であって、
   前記信号処理回路部は、前記プロセス側コネクタを介して前記プロセス側回路からアナログ入力信号を受信し、前記２つのコントローラ側コネクタを介して前記２つのコントローラ側回路のそれぞれに前記第１の所望信号を出力する回路であり、
   前記２つのコントローラ側回路のうち、いずれか一方を選択するコントローラ選択信号を生成するコントローラ選択切替スイッチと、
   前記アナログ入力信号が電圧信号であるか電流信号であるかを示す電圧／電流選択信号を生成する電圧／電流選択スイッチと、
   前記電圧／電流選択信号が電流信号であることを示す場合には、受信した前記アナログ入力信号を、前記コントローラ選択信号により選択されたいずれか一方のコントローラ側回路に出力するように前記第１の所望信号を生成し、前記電圧／電流選択信号が電圧信号であることを示す場合には、受信した前記アナログ入力信号を、前記２つのコントローラ側回路の両方に出力するように前記第１の所望信号を生成する信号切替デバイスと
   を有する信号切替装置。
4. 請求項１に記載の信号切替装置であって、
   前記信号処理回路部は、前記２つのコントローラ側コネクタを介して前記２つのコントローラ側回路のそれぞれからの２つのデジタル出力信号を前記入力信号として受信し、前記プロセス側コネクタを介して前記プロセス側回路に前記第２の所望信号を出力する回路であり、
   前記２つのコントローラ側回路のうち、いずれか一方を選択するコントローラ選択信号を生成するコントローラ選択切替スイッチと、
   受信した前記２つのデジタル出力信号のうち、前記コントローラ選択信号により選択されたいずれか一方のコントローラ側回路からのデジタル出力信号のＯＮ／ＯＦＦ状態に応じた信号として前記第２の所望信号を生成し、前記プロセス側コネクタを介して前記プロセス側回路に出力する信号切替デバイスと
   を有する信号切替装置。
5. 請求項１に記載の信号切替装置であって、
   前記信号処理回路部は、前記２つのコントローラ側コネクタを介して前記２つのコントローラ側回路のそれぞれからの２つのアナログ出力信号を前記入力信号として受信し、前記プロセス側コネクタを介して前記プロセス側回路に前記第２の所望信号を出力する回路であり、
   前記２つのコントローラ側回路のうち、いずれか一方を選択するコントローラ選択信号を生成するコントローラ選択切替スイッチと、
   受信した前記２つのアナログ出力信号のうち、前記コントローラ選択信号により選択されたいずれか一方のコントローラ側回路からのアナログ出力信号を前記第２の所望信号として生成し、前記プロセス側コネクタを介して前記プロセス側回路に出力する信号切替デバイスと、
   前記コントローラ選択信号により選択されなかった他方のコントローラ側回路からのアナログ出力信号がオープン状態とならないように、選択されなかった前記アナログ信号を前記他方のコントローラ側回路に折り返すアナログ信号折り返しデバイスと
   を有する信号切替装置。
6. 請求項３から５のいずれか１項に記載の信号切替装置であって、
   前記コントローラ選択切替スイッチは、信号切替装置本体と着脱可能とするケーブル付コネクタを有したユニットとして構成されている
   信号切替装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の信号切替装置であって、
   前記プロセス側コネクタおよび前記２つのコントローラ側コネクタのそれぞれは、一端が標準化された第１コネクタであり、他端が前記プロセス側回路および前記２つのコントローラ側回路で使用されている既存のコネクタと接続可能な第２コネクタであるケーブル付コネクタとして構成され、前記第１コネクタと接続可能なコネクタおよび前記信号処理回路部が搭載された内部基板とコネクタ接続にて着脱可能な構造を有する
   信号切替装置。
8. 請求項７に記載の信号切替装置であって、
   前記信号処理回路部が搭載されるとともに、前記プロセス側コネクタを前面側に有する本体側ケースと、
   前記２つのコントローラ側コネクタを後面側に有する蓋側ケースと
   をさらに備え、
   前記蓋側ケースは、前面側に前記プロセス側コネクタが配置され、後面側に前記２つのコントローラ側コネクタが配置される０度の状態、および前面側に前記プロセス側コネクタおよび前記２つのコントローラ側コネクタの全てが配置される１８０度回転させた状態の両方で前記本体側ケースと組立可能である
   信号切替装置。

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