JP6058568B2 - 端子台及びこの端子台を用いた外部制御装置の交換方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の配線の先端を締結し電気的に相互接続させる端子台及びこの端子台を用いた外部制御装置の交換方法に関する。

発電所などでは、アナログ回路とリレーにより構成される制御盤を用いた、機器の監視・操作が、広く採用されている。
そして、制御対象となる複数の機器から出入力されるさまざまな属性の信号を伝送する多数の配線は、端子台を介して制御盤に接続されている（例えば、特許文献１，２）。
また、この端子台から配線出力を分岐して外部出力する技術が開示されている（例えば、特許文献３，４）。

特開２００７−１９５３６８号公報 特開２０１２−２９５３７号公報 特開２００７−１７２３７１号公報 特開２００８−１９６８９４号公報

近年、大規模プラントにおいては、機器の制御ユニットをネットワークに接続し、相互通信により監視・操作を行う分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）が導入されつつある。
しかし、発電所では、アナログ回路とリレーによる制御装置により安定した運転実績が蓄積しているため、新たな分散制御システムに切り替えることに伴う予期せぬ混乱の発生を、懸念している。
このため、発電所では、既存の制御装置による監視制御を並存させたまま、新設された分散制御システムによる実績を積み上げることができる技術を模索している。

本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、さまざまな属性の信号が割り当てられた複数の配線を連結することができるとともに、これら配線の信号出入力の分岐を可能とする端子台及びこの端子台を用いた外部制御装置の交換方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る端子台において、一対の着脱自在なコネクタが両端に設けられている複数の連絡線と、信号入力端子及び信号出力端子を結ぶ第１結線と、前記複数の連絡線のうちいずれかから第１切替信号を入力して前記第１結線の導通のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第１切替部と、前記第１結線から分岐して前記複数の連絡線のうちいずれかに結合する第２結線と、前記複数の連絡線のうちいずれかから第２切替信号を入力して前記第２結線の導通のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第２切替部と、を備えることを特徴とする。

本発明の実施形態により、さまざまな属性の信号が割り当てられた複数の配線を連結することができるとともに、これら配線の信号出入力の分岐を可能とする端子台及びこの端子台を用いた外部制御装置の交換方法が提供される。

本発明の実施形態に係る端子台を適用した制御システムの構成図。 実施形態に係る端子台の上面外観図。 （Ａ）は第１実施形態に係る端子台の裏面外観図、（Ｂ）は第２実施形態に係る端子台の裏面外観図。 第１実施形態に係る端子台の回路図。 第２実施形態に係る端子台の回路図。 第３実施形態に係る端子台の回路図。 第４実施形態に係る端子台に接続されるアダプタの外観図。 第５実施形態に係る端子台に接続されるアダプタの外観図。 第５実施形態に係る端子台に接続されるアダプタの回路図。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、発電所などにおける制御システム６０では、アナログ回路とリレーにより構成される制御盤６３を用いて、複数の機器６１（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ）の監視・操作がなされている。

そして、制御対象となる複数の機器６１から出入力されるさまざまな属性の信号を伝送する多数の配線６２（６２ａ，６２ｂ）は、端子台１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）を介して制御盤６３に接続されている。
これら端子台１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）は、コネクタ１１（１１ａ，１１ｂ）により着脱自在に相互に接続されている。
なお端子台１０を介して制御盤６３に接続される対象としては、そのような機器６１以外に、他の制御盤も含まれる。

このように、相互に接続されて積層した複数の端子台１０の端部に位置する端子台１０ｄは、コネクタ１１ａを介してアダプタ５０に接続される。
そしてアダプタ５０は、接続する分散制御システム（ＤＣＳ）のような外部制御装置６４に、配線６２を伝送する出入力信号を、出入力させる。

図２に示すように、端子台１０は、長手方向の両端部にネジ穴１２が形成された短冊状の固定ベース１３と、ネジ穴１２に螺合されるネジ部材１４と、を備えている。
複数の機器６１からの配線６２ａ及び制御盤６３からの配線６２ｂの一端には、ネジ部材１４が挿通される挿通孔１５を備えた端子１６が圧着されている。

そして、挿通孔１５をネジ穴１２と一致させた状態でネジ部材１４を螺着することにより、配線６２は端子台１０に固定される。
図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、端子台１０の裏面には、後述する第１手動切替部３３及び第２手動切替部３４に対応するディップスイッチが設けられている。

図４は、第１実施形態に係る端子台１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）が４台積層されてアダプタ５０に接続された状態を示す回路図である。
ここで、端子台１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）の信号入力端子２５及び信号出力端子２６には、端子台１０ａではアナログ信号Ａ１が入出力し、端子台１０ｂではデジタル信号Ｄ１が入出力し、端子台１０ｃではアナログ信号Ａ２が入出力し、端子台１０ｄではデジタル信号Ｄ２が入出力している。

また、アナログ信号Ａ１，Ａ２が入出力する端子台１０ａ及び端子台１０ｃは互いに同一構造を有し、デジタル信号Ｄ１，Ｄ２が入出力する端子台１０ｂ及び端子台１０ｄは互いに同一構造を有している。

第１実施形態に係る端子台１０は、一対の着脱自在なコネクタ１１（１１ａ，１１ｂ）（図２）が両端に設けられている複数の連絡線２４（２４ａ，２４ｂ）と、信号入力端子２５及び信号出力端子２６を結ぶ第１結線２１と、複数の連絡線２４ａのうちいずれかから第１切替信号４１を入力して第１結線２１の導通のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第１切替部３１ａと、第１結線２１から分岐して複数の連絡線２４ｂのうちいずれかに結合する第２結線２２と、複数の連絡線２４ａのうちいずれかから第２切替信号４２を入力して第２結線２２の導通のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第２切替部３２と、を備えている。

さらに端子台１０において、第２結線２２は、複数の分岐線２７により別々の連絡線２４ｂに結合し、それぞれの分岐線２７の導通のＯＮ／ＯＦＦを個別に手動で切り替える第１手動切替部３３を、さらに備えている。
この第１手動切替部３３に設けられているスイッチの設定は、積層されるそれぞれの端子台１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）においてＯＮ設定が重複しないようになされる。

そして、それぞれの端子台１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）に入力した各種信号Ａ１，Ａ２，Ｄ１，Ｄ２は、第１手動切替部３３のスイッチで設定された連絡線２４ｂを伝送して、アダプタ５０上の対応する出力端子５２から出力される。
なお、端子台１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）の積層順番を固定して、第２結線２２に結合されるいずれか一つの連絡線２４ｂを固定することを許容するのであれば、第１手動切替部３３は、特に必要無い。

第１切替信号４１及び第２切替信号４２は、アダプタ５０に設けられた第１スイッチ５３，第２スイッチ５４のそれぞれを操作することにより送出される。
そして、アダプタ５０から送出された第１切替信号４１及び第２切替信号４２は、相互に積層する端子台１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）を横断する連絡線２４ａを経由して、第１切替部３１ａ及び第２切替部３２に、それぞれ入力される。

図４に基づいて第１実施形態に係る端子台１０の動作を説明する（適宜、図１参照）。
アダプタ５０に対して順番に積層された端子台１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの第１手動切替部３３（ディップスイッチ）を、それぞれＳＷ１のみＯＮ、ＳＷ２のみＯＮ、ＳＷ３のみＯＮ、ＳＷ４のみＯＮと設定して固定する。

第１実施形態では、信号入力端子２５に機器６１側の配線６２ａが接続され、信号出力端子２６に制御盤６３側の配線６２ｂが接続されている。
そして、アダプタ５０の第１スイッチ５３の操作により、全ての端子台１０の第１切替部３１ａは第１結線２１を導通させ、機器６１から既設の制御盤６３に向かって、各種信号Ａ１，Ｄ１，Ａ２，Ｄ２が伝送される。

次に、アダプタ５０の出力端子５２に、新設した外部制御装置６４（ＤＣＳ）を取り付けて、第２スイッチ５４もＯＮ設定する。
これにより、全ての端子台１０の第２結線２２が導通し、機器６１から外部制御装置６４にも向かって、各種信号Ａ１，Ｄ１，Ａ２，Ｄ２が、伝送される。

この状態で、既設の制御盤６３及び新設した外部制御装置６４は、共に機器６１から各種信号Ａ１，Ｄ１，Ａ２，Ｄ２を取得することができる。
このため、既設の制御盤６３による機器６１の監視動作を並存させたまま、新設された外部制御装置６４の動作を検証することができる。

そして、新設された外部制御装置６４の動作検証の実績が十分に蓄積されたところで、機器６１の監視を、既設の制御盤６３から新設された外部制御装置６４に切り替える。
そして、アダプタ５０の第２スイッチ５４の設定をＯＮのまま、第１スイッチ５３をＯＦＦ設定し、既設の制御盤６３を端子台１０から取り外して廃棄することができる。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係る端子台１０（１０ｅ，１０ｆ）が２台積層されてアダプタ５０に接続された状態を示す回路図である。
ここで、端子台１０（１０ｅ，１０ｆ）の信号入力端子２５及び信号出力端子２６には、端子台１０ｅではアナログ信号Ａ３が入出力し、端子台１０ｆではデジタル信号Ｄ３が入出力する。

なお、図５において図４と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。

第２実施形態に係る端子台１０は、一対の着脱自在なコネクタ１１（１１ａ，１１ｂ）（図２）が両端に設けられている複数の連絡線２４（２４ａ，２４ｂ，２４ｃ）と、信号入力端子２５及び信号出力端子２６を結ぶ第１結線２１と、複数の連絡線２４ａのうちいずれかから第１切替信号４１を入力して第１結線２１の導通のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第１切替部３１ｂと、第１結線２１から分岐して複数の連絡線２４ｂのうちいずれかに結合する第２結線２２と、複数の連絡線２４ａのうちいずれかから第２切替信号４２を入力して第２結線２２の導通のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第２切替部３２と、を備え、さらに第１結線２１から分岐して複数の連絡線２４ｃのうちいずれかに結合し第１切替信号４１の入力により導通のＯＮ／ＯＦＦが第１結線２１に対し排他的に切り替わる第３結線２３を備えている。
なお、第３結線２３における導通のＯＮ／ＯＦＦ切り替えは、第１切替部３１ｂにより実行される。

さらに端子台１０において、第３結線２３は、複数の分岐線２８により別々の連絡線２４ｃに結合し、それぞれの分岐線２８の導通のＯＮ／ＯＦＦを個別に手動で切り替える第２手動切替部３４を、さらに備えている。
この第２手動切替部３４に設けられているスイッチの設定は、積層されるそれぞれの端子台１０（１０ｅ，１０ｆ）においてＯＮ設定が重複しないようになされる。
この第２手動切替部３４のスイッチ設定は、同じ端子台１０に設けられている第１手動切替部３３に、一致していることが望ましい。

そして、アダプタ５０上の入力端子５１から入力した各種信号Ａ１，Ｄ１は、対応する連絡線２４ｃを伝送して、第２手動切替部３４のスイッチで設定されたそれぞれの端子台１０（１０ｅ，１０ｆ）の信号出力端子２６に出力される。
なお、端子台１０（１０ｅ，１０ｆ）の積層順番を固定して、第２結線２２に結合されるいずれか一つの連絡線２４ｃを固定することを許容するのであれば、第２手動切替部３４は、特に必要無い。

図５に基づいて第２実施形態に係る端子台１０の動作を説明する（適宜、図１参照）。
アダプタ５０に対して順番に積層された端子台１０ｅ、１０ｆの第１手動切替部３３及び第２手動切替部３４を、それぞれＳＷ３のみＯＮ、ＳＷ４のみＯＮと設定して固定する。

第２実施形態では、信号入力端子２５に制御盤６３側の配線６２ｂが接続され、信号出力端子２６に機器６１側の配線６２ａが接続されている。
そして、アダプタ５０の第１スイッチ５３を、全ての端子台１０の第１切替部３１ｂが第１結線２１を導通するように設定すると、既設の制御盤６３から機器６１に向かって、各種信号Ａ３，Ｄ３が伝送される。

次に、アダプタ５０の入力端子５１及び出力端子５２に、新設した外部制御装置６４（ＤＣＳ）を取り付けて、第２スイッチ５４もＯＮ設定する。
これにより、全ての端子台１０の第２結線２２が導通し、既設の制御盤６３側の信号入力端子２５から外部制御装置６４側の出力端子５２にも向かって、各種信号Ａ３，Ｄ３が伝送され、外部制御装置６４において既設の制御盤６３の出力が確認される。

さらに、アダプタ５０の第１スイッチ５３を、全ての端子台１０の第１切替部３１ｂが第３結線２３を導通させ第１結線２１を遮断するように設定すると、新設の外部制御装置６４側の入力端子５１から機器６１側の信号出力端子２６に向かって、各種信号Ａ３，Ｄ３を伝送することができる。
なお第２スイッチ５４の設定がＯＮのままであれば、端子台１０の信号出力端子２６から出力される各種信号Ａ３，Ｄ３を、新設の外部制御装置６４側の出力端子５２から取得して確認することができる。

このため、既設の制御盤６３による機器６１の操作を可能にしたまま、新設された外部制御装置６４による操作を検証することができる。
この新設された外部制御装置６４による操作に不具合が発見されれば、すぐにアダプタ５０の第１スイッチ５３の設定を変更して、既設の制御盤６３による操作に戻し健全性を確保することができる。
そして、新設された外部制御装置６４による操作検証の実績が十分に蓄積されたところで、既設の制御盤６３を端子台１０から取り外して廃棄することができる。

（第３実施形態）
図６に示す第３実施形態は、第１実施形態に係る端子台１０ａと第２実施形態に係る端子台１０ｅとを２台積層させてアダプタ５０に接続させたものである。
ここで、端子台１０（１０ａ，１０ｅ）の信号入力端子２５及び信号出力端子２６には、端子台１０ａではアナログ信号Ａ１が入出力し、端子台１０ｅではアナログ信号Ａ３が入出力する。

なお、図６において図５及び図４と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。

第３実施形態に係る端子台１０には、両端がコネクタ１１（１１ａ，１１ｂ）（図２）に接続されている複数の連絡線２４のうち、切替部３１，３２，３３に直接連絡しない連絡線２４ｄが設けられている。

このように切替部３１，３２，３３へ直接連絡しない連絡線２４ｄは、隣接する端子台１０において切替部３１，３２，３３へ直接連絡する連絡線２４ａ，２４ｂ，２４ｃに対する各種信号Ａ１，Ａ３，４１，４２の伝送を中継する役割を果たす。
これにより、異なる属性の信号が伝送される複数の配線６２を、それぞれの信号に対応する端子台１０を積層させたものに、連結させることができる。

（第４実施形態）
図７は、第４実施形態に係る端子台に接続されるアダプタの外観図である。
第４実施形態におけるアダプタ５０には、第１切替信号４１及び第２切替信号４２を複数の連絡線２４ａに対し送出させるブロック５５Ａが、着脱自在に接続されている。
このブロック５５Ａは、接続される分散制御システム（ＤＣＳ）のような外部制御装置６４Ｂから入力した第１切替信号４１及び第２切替信号４２を、アダプタ５０から連絡線２４ａに出力させる。

（第５実施形態）
図８は、第５実施形態に係る端子台に接続されるアダプタの外観図である。
図９は、第５実施形態におけるアダプタの回路図である。
第５実施形態におけるアダプタ５０は、第１切替信号４１及び第２切替信号４２を複数の連絡線２４ａに対し送出させるブロック５５Ｂが、着脱自在に接続されている。
このブロック５５Ｂには、それぞれの第１切替信号４１及び第２切替信号４２を複数の連絡線２４ａに送出させる手動スイッチ５６が設けられている。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の端子台によれば、さまざまな仕様の端子台をコネクタ接続により増設して、さまざまな属性の信号が割り当てられた複数の配線を連結することができ、さらにこれら配線の信号出入力の分岐が可能となる。

さらに、機器６１の監視／操作を行う既設の制御盤６３及び新設した外部制御装置６４を並行して運用できるため、新設した外部制御装置６４のロジックの健全性を実運用データをもちいて検証することができる。
一定期間の動作検証期間を経た後に、新設した外部制御装置６４よる監視操作に全面移行することで、信頼性の高いシームレスな移行が実現される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Ａ１，Ａ２，Ａ３…アナログ信号、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…デジタル信号、１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｅ，１０ｄ，１０ｆ）…端子台、１１（１１ａ，１１ｂ）…コネクタ、１２…ネジ穴、１３…固定ベース、１４…ネジ部材、１５…挿通孔、１６…端子、２１…第１結線、２２…第２結線、２３…第３結線、２４（２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ）…連絡線、２５…信号入力端子、２６…信号出力端子、２７，２８…分岐線、３１（３１ａ，３１ｂ）…第１切替部、３２…第２切替部、３３…第１手動切替部、３４…第２手動切替部、４１…第１切替信号、４２…第２切替信号、５０…アダプタ、５１…入力端子、５２…出力端子、５３…第１スイッチ、５４…第２スイッチ、５５（５５Ａ，５５Ｂ）…ブロック、５６…手動スイッチ、６０…制御システム、６１…機器、６２（６２ａ，６２ｂ）…配線、６３…制御盤、６４（６４Ａ，６４Ｂ）…外部制御装置。

Claims (9)

1. 一対の着脱自在なコネクタが両端に設けられている複数の連絡線と、
   信号入力端子及び信号出力端子を結ぶ第１結線と、
   前記複数の連絡線のうちいずれかから第１切替信号を入力して前記第１結線の導通のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第１切替部と、
   前記第１結線から分岐して前記複数の連絡線のうちいずれかに結合する第２結線と、
   前記複数の連絡線のうちいずれかから第２切替信号を入力して前記第２結線の導通のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第２切替部と、を備えることを特徴とする端子台。
2. 請求項１に記載の端子台において、
   前記第１結線から分岐して前記複数の連絡線のうちいずれかに結合し前記第１切替信号の入力により導通のＯＮ／ＯＦＦが前記第１結線に対し排他的に切り替わる第３結線を備えることを特徴とする端子台。
3. 請求項１又は請求項２に記載の端子台において、
   前記第２結線は、複数の分岐線により別々の前記連絡線に結合し、
   それぞれの前記分岐線の導通のＯＮ／ＯＦＦを個別に手動で切り替える第１手動切替部を、さらに備えることを特徴とする端子台。
4. 請求項２又は請求項３に記載の端子台において、
   前記第３結線は、複数の分岐線により別々の前記連絡線に結合し、
   それぞれの前記分岐線の導通のＯＮ／ＯＦＦを個別に手動で切り替える第２手動切替部を、さらに備えることを特徴とする端子台。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の端子台において、
   前記複数の連絡線を伝送する出入力信号を外部機器に出入力させるアダプタが前記コネクタを介して接続されることを特徴とする端子台。
6. 請求項５に記載の端子台において、
   前記複数の連絡線に対し、前記第１切替信号及び前記第２切替信号を送出させるブロックが前記アダプタに着脱自在に接続されることを特徴とする端子台。
7. 請求項６に記載の端子台において、
   前記ブロックには、それぞれの前記第１切替信号及び前記第２切替信号を前記複数の連絡線に送出させる手動スイッチが設けられていることを特徴とする端子台。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の端子台において、
   前記信号入力端子及び前記信号出力端子に入出力する信号は、デジタル信号又はアナログ信号であることを特徴とする端子台。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の端子台の前記信号入力端子及び前記信号出力端子に、機器の監視／操作を行う既存の制御盤から延びる配線の先端及び前記機器から延びる配線の先端を締結するステップと、
   前記連絡線の延長線上に新設の外部制御装置を接続するステップと、
   前記機器及び前記既存の制御盤のうち少なくとも一方から出力される信号を前記新設の外部制御装置に伝送するステップと、
   前記既存の制御盤から出力される信号を遮断して前記新設の外部制御装置から出力される信号を前記機器に伝送するステップと、
   前記既存の制御盤を前記端子台から取り外すステップと、を含むことを特徴とする外部制御装置の交換方法。

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