JP6356325B1 - リレー制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄道信号保安設備等に使用されるリレー制御装置の安全性を一層高めることができる技術の実現。
【解決手段】リレー制御装置１は、各部が電気的に絶縁された、伝送中継部１０と、それぞれが電気的に絶縁された電源部４０を有する同一構成の二系の制御部２０（制御部Ｐ系２０Ａ及び制御部Ｎ系２０Ｂ）と、リレー部５０とを有する。伝送中継部１０の入力分配部１２は、上位装置から入力された情報を二系の制御部２０Ａ，２０Ｂそれぞれに分配し、二系の制御部２０Ａ，２０Ｂは、互いの受信完了信号（受信同期信号）及び受信完了応答信号（受信同期応答信号）の入出力によって互いに制御情報を正常に入力されたことを確認した後に、制御情報に基づく出力リレー制御信号の生成を行う。出力リレー５２は、二系の制御部２０の両方からの出力リレー駆動電力が重畳して出力されることで動作可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、上位装置から入力される制御データに基づいてリレーを制御するリレー制御装置に関する。

鉄道信号保安設備等に使用されるリレー制御装置には、高い安全性が要求される。安全性を高めるため、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を２重化し、各ＣＰＵのバスを比較照合することで、安全性を確保した構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−３０２２０７号公報

しかしながら、上述の特許文献１に代表される従来の二重系構成は、コスト等の兼ね合いから、ＣＰＵが二重系であるものの、例えば論理用電源、クロック信号生成部、及び、二重系のＣＰＵのデータバスやアドレスバスを比較する比較器などが共通であるといった、特定の素子単体や特定の要素回路単体のみが冗長構成とされる場合が多かった。例えば、ＣＰＵのみが二重系で、２つのＣＰＵの出力を比較する比較器や診断回路が１つである場合には、その１つの比較器や診断回路の故障率がＣＰＵに比べて低いといっても、故障した場合には問題となり得る。また、電源やクロック信号を共通化した場合には、その共通化した電源の出力電圧が変動したり、共通化したクロック信号にノイズが混入する等してＣＰＵが誤作動するおそれが完全に無いとは言い切れず、仮に誤作動した場合には２つのＣＰＵが同時に誤作動するため、誤りを検出できずにリレー制御を行うおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、鉄道信号保安設備等に使用されるリレー制御装置の安全性を一層高めることができる技術を実現することである。

上記課題を解決するための第１の発明は、
電気的に絶縁された上位装置から入力される制御情報に含まれる制御データに基づいてリレーを駆動制御するリレー制御装置であって、
入力された前記制御データに対する処理動作を行ってリレー制御信号を生成し、リレーに係る表示データを含む表示情報を生成する演算部、前記リレー制御信号に従って前記リレーの駆動電力を出力するリレー駆動部、及び、前記演算部並びに前記リレー駆動部の動作電源を供給する電源部、を有する同一構成の電気的に絶縁された二系の制御部と、
前記上位装置と前記二系の制御部との間に介在して、前記上位装置から入力される前記制御データを前記二系の前記演算部に出力し、前記二系の前記演算部から入力される前記表示情報を１つの表示情報として前記上位装置に出力する伝送中継部と、
を備えたリレー制御装置である。

第１の発明によれば、同一構成の二系の制御部それぞれが独立した電源部を有しているため、電源電圧の変動による影響が他系に及ぶことを回避でき、高い安全性を確保したリレー制御装置を実現できる。また、伝送中継部が、上位装置から入力される制御情報を二系の演算部に分配出力し、二系の演算部それぞれは、入力される制御情報に対する処理動作を行うため、二系の演算部それぞれの処理動作を同期させるための共通のクロック信号が不要となり、更なる安全性を確保することができる。

第２の発明は、第１の発明のリレー制御装置であって、
前記リレー駆動部は、
前記駆動電力を、前記二系の前記駆動電力が重畳することで前記リレーが動作可能となる電力として出力する、
リレー制御装置である。

第２の発明によれば、二系の演算部それぞれの制御データに対する処理動作の結果が一致した場合にのみリレーが動作可能となるため、リレー制御の安全性を確保することができる。

第３の発明は、第２の発明のリレー制御装置であって、
前記二系の前記制御部は、それぞれ、
前記駆動電力を前記リレーに出力する出力段にダイオードを有し、
前記二系の前記演算部は、それぞれ、
前記リレーが動作状態を維持可能な一時的な電力断の時間の間、自系の前記リレー駆動部に前記駆動電力の出力を停止させ、前記ダイオードの入力側電圧に基づいて前記ダイオードの導通故障の有無を判定する、
リレー制御装置である。

第３の発明によれば、他系からの駆動電力によってリレーが動作状態を維持している状態において、自系からの駆動電力の出力を一時的に停止し、そのときのダイオードの入力側電圧によって他系からの駆動電力の回り込みの有無を判定することで、自系のダイオードの導通故障の有無を判定することができる。

第４の発明は、第１〜第３の何れかの発明のリレー制御装置であって、
前記二系の前記演算部は、第１系動作および第２系動作を排他的に切り替え動作可能に構成されており、
前記二系のうちの前記第１系動作中の系（以下単に「第１系」という）の前記演算部は、受信同期信号を前記二系のうちの前記第２系動作中の系（以下単に「第２系」という）に出力し、前記第２系から前記受信同期信号に対する受信同期応答信号が入力された後に、前記制御データに基づく前記リレー制御信号の生成を行い、
前記第２系の前記演算部は、前記第１系から入力される前記受信同期信号に対する前記受信同期応答信号を前記第１系に出力した後に、前記制御データに基づく前記リレー制御信号の生成を行う、
リレー制御装置である。

第４の発明によれば、二系の演算部は、互いの受信同期信号及び受信同期応答信号の入出力によって、二系の制御部の両方において制御データを正常に入力されたことを確認した後に、入力された制御データに基づくリレー制御信号の生成を行うことができる。このため、リレー制御装置の更なる安全性を確保することができる。また、第１系動作及び第２系動作を排他的に切り替えて二系の演算部それぞれを動作させることができるため、二系の演算部それぞれが第１系動作及び第２系動作ともに正常に動作することを担保できる仕組みとすることができる。

第５の発明は、第４の発明のリレー制御装置であって、
前記制御データは、周期的に符号の正負が反転された信号として前記上位装置から入力され、
前記二系の前記演算部は、前記制御データが入力される度に、入力された前記制御データの符号が正負何れであるかに応じて、前記排他的な切り替えを行う、
リレー制御装置である。

第５の発明によれば、制御データは周期的に符号の正負が反転された信号として入力され、二系の演算部は、入力された制御データの符号が正負何れであるかに応じて、周期的に、第１系動作、及び、第２系動作を排他的に切り替えることができる。

第６の発明は、第１〜第５の何れかの発明のリレー制御装置であって、
前記表示情報は、前記表示データと、誤り検出符号とを少なくとも含み、
前記伝送中継部は、前記二系の前記演算部から入力される前記表示情報のうち、一方の前記表示データと、他方の前記誤り検出符号とを合成して前記上位装置に表示情報を出力する、
リレー制御装置である。

第６の発明によれば、二系の演算部は同一の処理動作を行って同一の表示情報を生成して出力するが、伝送中継部は、二系の演算部から入力される一方の表示データと、他方の誤り検出符号とを合成して上位装置に表示情報を出力する。

第７の発明は、第１〜第６の何れかの発明のリレー制御装置であって、
前記二系の前記制御部は、それぞれ、
自系に対応付けられた故障リレーを駆動する故障リレー駆動部を有し、
前記二系の前記演算部は、それぞれ、
自系の前記リレー駆動部からの出力を自己照査することで自系の故障有無を判定し、故障有りと判定した場合に自系の前記故障リレー駆動部に前記故障リレーを駆動させる交番信号の出力を停止するとともに、自系の前記リレー駆動部に前記リレーを駆動させる交番信号の出力を停止する、
リレー制御装置である。

第７の発明によれば、二系の演算部は、それぞれ、リレー駆動部からの駆動信号を自己照査することで自系の故障有無を判定し、故障有りと判定した場合には、故障リレーを復旧させて故障を外部に報知するとともに、リレーを安全側に復旧させることができる。

第８の発明は、第７の発明のリレー制御装置であって、
前記二系の前記演算部は、それぞれ、
自系の前記リレー駆動部からの出力と、他系に対応付けられた前記故障リレーの動作状態と、に基づいて自系の故障有無を判定し、故障有りと判定した場合に自系の前記故障リレー駆動部に前記故障リレーを駆動させる交番信号の出力を停止する、
リレー制御装置である。

第８の発明によれば、例えば、他系が故障しておらず他系の駆動出力によってリレーが動作状態を維持している状態において、自系の駆動出力を一時的に停止し、そのときの他系からの駆動出力の回り込みの有無を判定することで、自系の故障有無を判定することができる。

リレー制御装置の構成図。 上位装置との間で入出力される情報の説明図。 上位装置からの制御情報の入力時の処理動作を示すタイムチャート。 上位装置への表示情報の出力時の処理動作を示すタイムチャート。

［装置構成］
図１は、本実施形態のリレー制御装置１の主要部の構成図である。リレー制御装置１は、例えば電子連動装置等の上位装置から入力される制御情報に含まれる制御データに基づいて出力リレー５２を制御するとともに、リレー接点入力に係る表示データを含む表示情報を上位装置に出力する。また、リレー制御装置１は、各部が互いに電気的に絶縁された、伝送中継部１０と、同一構成の二系の制御部２０（制御部Ｐ系２０Ａ及び制御部Ｎ系２０Ｂ）と、リレー部５０とを有して構成される。

伝送中継部１０は、上位装置との入出力インターフェース部であり、入力分配部１２と、出力結合部１４と、電源部１６とを有する。入力分配部１２は、上位装置から入力された情報を、二系の制御部２０（制御部Ｐ系２０Ａ及び制御部Ｎ系２０Ｂ）それぞれに、同一の伝送入力（伝送入力Ｐ及び伝送入力Ｎ）として分配する。出力結合部１４は、二系の制御部２０それぞれから入力された情報を結合し、一つの表示情報として上位装置に出力する。電源部１６は、伝送中継部１０の動作電源を供給する。

二系の制御部２０（制御部Ｐ系２０Ａ及び制御部Ｎ系２０Ｂ）は同一構成であり、演算部２２と、出力リレー駆動部２８と、駆動出力アンサー部３２と、故障リレー駆動部３４と、他系故障入力部３６と、表示入力部３８と、を有する。図１においては紙面の関係上、制御部Ｎ系２０Ｂの詳細構成を割愛しているが、制御部Ｐ系２０Ａと同様である。

演算部２２は、ＣＰＵ２４及びメモリ２６を有し、伝送中継部１０との情報の入出力、出力リレー駆動部２８への出力リレー制御信号の出力、駆動出力アンサー部３２からの駆動出力アンサー信号の入力、故障リレー駆動部３４への自系故障信号の出力、他系故障入力部３６からの他系故障照査入力、表示入力部３８からの表示照査入力、他系の演算部２２との間の受信同期信号及びこれに応答した受信同期応答信号の入出力による送受信同期、故障診断、といった処理を、所定の制御周期で行う。本実施形態では、上位装置との情報の入出力周期である伝送周期は制御周期の整数倍とする。

出力リレー駆動部２８は、演算部２２から入力される出力リレー制御信号に従って、出力リレー５２を駆動するための出力リレー駆動電力を生成・出力する。出力リレー駆動電力は、制御部２０の出力段に設けられたダイオード３０を介して出力リレー５２に供給される。出力リレー駆動部２８の出力ラインは、ダイオード３０の出力側で他系の出力リレー駆動部２８の出力ラインと接続されており、二系の制御部２０それぞれからの出力リレー駆動電力が重畳して出力リレー５２に供給される。

出力リレー５２は、二系の制御部２０の両方からの出力リレー駆動電力が重畳して供給されることで動作可能となっている。すなわち、出力リレー５２は定格電力の７割程度の駆動電力で動作し、本実施形態では、一つの出力リレー駆動電力は、出力リレー５２の定格電力の５割程度を供給するものとする。従って、出力リレー５２は、二系の制御部２０それぞれからの出力リレー駆動電力が重畳して供給されることで、ほぼ定格電力の駆動電力が供給されて動作する。

駆動出力アンサー部３２は、出力リレー駆動部２８の出力を、駆動出力アンサー信号として変換する。故障リレー駆動部３４は、演算部２２からの自系故障信号に従って、自系の故障リレー５４，５６を駆動するための故障リレー駆動電力を生成・出力する。ここで、故障リレー５４は制御部Ｐ系２０Ａによって駆動され、故障リレー５６は制御部Ｎ系２０Ｂによって駆動される。このため、故障リレー５４は、制御部Ｐ系２０Ａにとって自系であり、制御部Ｎ系２０Ｂにとって他系である。故障リレー５６は、制御部Ｎ系２０Ｂにとって自系であり、制御部Ｐ系２０Ａにとって他系である。

他系故障入力部３６は、演算部２２から入力される不図示の他系故障照査信号によって、他系の故障リレー５４，５６の動作接点（Ｎ接点）の動作状態の他系故障Ｎ照査入力と、復旧接点（Ｒ接点）の動作状態の他系故障Ｒ照査入力とを生成・出力する。演算部２２は、他系故障照査信号を他系の故障リレー５４，５６の動作接点（Ｎ接点）及び復旧接点（Ｒ接点）に出力し、それぞれに対応して他系故障入力部３６から入力される他系故障Ｎ照査入力及び他系故障Ｒ照査入力が他系故障照査信号と同符号か否かによって、動作接点（Ｎ接点）及び復旧接点（Ｒ接点）それぞれの動作状態を判定する。

表示入力部３８は、演算部２２から入力される不図示の表示照査信号を用いて、外部リレーの動作接点（Ｎ接点）及び復旧接点（Ｒ接点）の動作状態の表示Ｎ照査入力及び表示Ｒ照査入力を生成・出力する。演算部２２は、他系故障リレー５４，５６と同様に、外部リレーの接点の動作状態を判定して表示データを作成する。

電源部４０は、制御部２０の動作電源を供給する。二系の制御部２０それぞれの電源部４０は、互いに電気的に絶縁されているとともに、伝送中継部１０の電源部１６とも電気的に絶縁されている。

リレー部５０は、出力リレー５２と、Ｐ系故障リレー５４と、Ｎ系故障リレー５６と、故障リレー５８と、を有するとともに、これらのリレーの駆動電源となるリレー電源６０を有する。出力リレー５２は、二系の制御部２０からの出力リレー駆動電力によって動作する。Ｐ系故障リレー５４は、制御部Ｐ系２０Ａからの故障リレー駆動電力によって動作する。Ｎ系故障リレー５６は、制御部Ｎ系２０Ｂからの故障リレー駆動電力によって動作する。故障リレー５８は、Ｐ系故障リレー５４の動作接点、及び、Ｎ系故障リレー５６の動作接点を介して駆動電力が供給されており、Ｐ系故障リレー５４及びＮ系故障リレー５６の少なくとも一方が復旧した場合に復旧することで、出力リレー５２を復旧させ、リレー制御装置１の故障を外部に報知する。

［伝送情報］
図２は、上位装置とリレー制御装置１との間で入出力（伝送）される情報を示す図である。図２（ａ）は、情報の入出力タイミングを示し、図２（ｂ）は、情報のフォーマットを示している。

図２（ａ）に示すように、所定の伝送周期で、上位装置からリレー制御装置１へ、制御情報、及び、ポーリング情報が入力され、ポーリング情報に応答して、リレー制御装置１から上位装置へ、表示情報が出力される。これらの情報のうち、所定のデータ部分のビット値は、周期的に正、負（１，０）の符号が反転された信号として入出力される。すなわち、伝送周期毎に、交互に、正符号（Ｐ符号）と、符号を反転した負符号（Ｎ符号）とで情報が入出力される。

図２（ｂ）に示すように、制御情報は、ＩＤ符号、制御データ、及び、ＣＲＣ（誤り検出符号）を有して構成され、ポーリング情報は、ＩＤ符号、及び、ＣＲＣを有して構成され、表示情報は、ＩＤ符号、表示データ、及び、ＣＲＣを有して構成される。

制御データは、上位装置によって生成され、出力リレー５２に対する制御データを含む。表示データは、リレー制御装置１によって生成され、外部リレーの接点の動作状態のデータを含む。ＩＤ符号は、Ｐ／Ｎ、装置種別、及び、装置番号を有する。Ｐ／Ｎは、当該情報が正符号か負符号かを識別するデータであり、「１」ならば正符号（Ｐ符号）、「０」ならば負符号（Ｎ符号）であることを示す。装置種別は、当該情報の出力元或いは出力先となるリレー制御装置１の種別である。装置番号は、当該情報の出力元或いは出力先となるリレー制御装置１を識別する装置番号である。

各情報の負符号（Ｎ符号）は、正符号の当該情報に対して、ＣＲＣを除く各データ（ＩＤ符号、制御データ、及び、表示データ）の各ビット値の１／０を反転することで生成される。これにより、ＩＤ符号のＰ／Ｎは、正符号では“１”であり、ビット値を反転すると“０”になることで、当該情報が負符号（Ｎ符号）であることを示すことになる。

［処理動作］
リレー制御装置１における演算部２２の処理動作を具体的に説明する。

（Ａ）制御情報受信動作
図３は、上位装置から制御情報が入力される際（受信時）のリレー制御装置１の動作を示すタイムチャートである。上位装置からリレー制御装置１への伝送入力として、伝送周期毎に、正符号（Ｐ符号）の情報と、負符号（Ｎ符号）の情報とが交互に入力される。このため、伝送入力が正符号か負符号かに応じて、二系の制御部２０（制御部Ｐ系２０Ａ、及び、制御部Ｎ系２０Ｂ）の一方が第１系動作を行う第１系となり、他方が第２系動作を行う第２系となる、といったように、制御部２０の演算部２２は、第１系動作及び第２系動作を、排他的に切り替えて行う。すなわち、入力される情報が正符号（Ｐ符号）の場合には、制御部Ｐ系２０Ａが第１系動作を行い、制御部Ｎ系２０Ｂが第２系動作を行う。逆に、入力される情報が負符号（符号）の場合には、制御部Ｎ系２０Ｂが第１系動作を行い、制御部Ｐ系２０Ａが第２系動作を行う。なお、入力される情報が正符号（Ｐ符号）か負符号（Ｎ符号）かは、各制御部２０の演算部２２が、当該情報の先頭のＩＤ符号に含まれるＰ／Ｎから判断することができる。

図３は、Ｐ符号の制御情報が入力される場合であり、この場合、制御部Ｐ系２０Ａが第１系動作を行う第１系となり、制御部Ｎ系２０Ｂが第２系動作を行う第２系となる。図３では、横方向を時刻として、上から順に、上位装置からの伝送入力（制御情報の入力）、制御部Ｐ系２０Ａの演算部２２が出力する受信完了Ｐ信号（受信同期信号）、入力される受信完了Ｐ応答信号、制御情報処理の実行、制御部Ｎ系２０Ｂの演算部２２が出力する受信完了Ｎ信号、入力される受信完了Ｐ信号、出力する受信完了Ｐ応答信号（受信同期応答信号）、制御情報処理の実行、を示している。

図３に示すように、上位装置からの制御情報は、二つの制御部２０（制御部Ｐ系２０Ａ及び制御部Ｎ系２０Ｂ）それぞれに分配され、制御情報の受信を正常に完了した後に、ほぼ同じタイミングで、制御部Ｐ系２０Ａの演算部２２は受信完了Ｐ信号（受信同期信号）を出力し、制御部Ｎ系２０Ｂの演算部２２は受信完了Ｎ信号を出力する。次いで、制御部Ｎ系２０Ｂの演算部２２は、制御部Ｐ系２０Ａから入力された受信完了Ｐ信号に対する受信完了Ｐ応答信号（受信同期応答信号）を制御部Ｐ系２０Ａに出力し、その後、受信完了Ｎ信号をクリアする。そして、制御部Ｐ系２０Ａの演算部２２は、制御部Ｎ系２０Ｂから受信完了Ｐ応答信号（受信同期応答信号）が入力されると、受信完了Ｐ信号をクリアする。これによって、制御部Ｎ系２０Ｂに入力される受信完了Ｐ信号がクリアされる。すると、制御部Ｎ系２０Ｂの演算部２２は、受信完了Ｐ信号に対する受信完了Ｐ応答信号をクリアし、これによって、制御部Ｐ系２０Ａの演算部２２に入力される受信完了Ｐ応答信号がクリアされる。

制御部Ｐ系２０Ａの演算部２２は、制御部Ｎ系２０Ｂからの受信完了Ｐ応答信号（受信同期応答信号）の入力によって、制御部Ｎ系２０Ｂの演算部２２は、制御部Ｐ系２０Ａからの受信完了Ｐ信号（受信同期信号）の入力によって、互いに、制御情報の正常な受信を確認したことになり、二つの制御部２０（制御部Ｐ系２０Ａ及び制御部Ｎ系２０Ｂ）それぞれの演算部２２は、制御情報に対する処理を行う。

制御情報に対する処理としては、二つの制御部２０それぞれの演算部２２は、当該制御情報のＣＲＣ検定に合格した制御データを正符号でメモリ２６に格納・更新し、以降、制御周期毎に到来する制御タイミング毎に、メモリ２６に格納されている制御データに基づいて出力リレー５２に対する出力リレー制御信号を生成し、出力リレー駆動部２８に出力する。

出力リレー５２を動作させるならば、演算部２２は、出力リレー制御信号として“０”及び“１”に周期的に変化する交番信号を出力し、出力リレー駆動部２８は、出力リレー制御信号として交番信号が入力されると、出力リレーを駆動するための直流電力を出力する。一つの制御部２０から出力リレー駆動電力として出力される直流電力は、出力リレー５２の定格電力の５割程度を供給するため、二系の制御部２０それぞれからの出力リレー駆動電力が重畳して供給されることで、出力リレー５２は動作状態となる。

一方、出力リレー５２を復旧させるならば、演算部２２は、出力リレー制御信号として、安全側の“０（ゼロ）”に固定した信号を出力し、出力リレー駆動部２８は、出力リレー制御信号として０固定信号が入力されると、出力リレー駆動電力の出力を停止する。駆動電力の供給が絶たれることで、出力リレー５２は復旧状態となる。

なお、Ｎ符号の制御情報が入力された場合の処理動作は、図３における制御部Ｐ系２０Ａと制御部Ｎ系２０Ｂとを入れ換えた処理動作と同様であるため、詳細な説明を省略する。

（Ｂ）表示情報送信動作
図４は、上位装置へ表示情報を出力する際のリレー制御装置１における動作を示すタイムチャートである。図２（ａ）に示したように、リレー制御装置１は、制御情報に続けて入力されるポーリング情報に応答して、表示情報を上位装置へ出力する。このとき、上述の制御情報の場合と同様に、入力されるポーリング情報が正符号か負符号かに応じて、二系の制御部２０（制御部Ｐ系２０Ａ及び制御部Ｎ系２０Ｂ）の一方が第１系動作を行い、他方が第２系動作を行うといったように、制御部２０の演算部２２は、第１系動作、及び、第２系動作を、排他的に切り替えて行う。すなわち、入力されるポーリング情報が正符号（Ｐ符号）の場合には、制御部Ｐ系２０Ａが第１系動作を行い、制御部Ｎ系２０Ｂが第２系動作を行う。逆に、入力される情報が負符号（Ｎ符号）の場合には、制御部Ｎ系２０Ｂが第１系動作を行い、制御部Ｐ系２０Ａが第２系動作を行う。

図４は、Ｐ符号のポーリング情報が入力される場合であり、この場合、制御部Ｐ系２０Ａが第１系動作を行う第１系であり、制御部Ｎ系２０Ｂが第２系動作を行う第２系である。図４では、横方向を時刻として、上から順に、上位装置から入力され伝送中継部１０によって二系の制御部２０（制御部Ｐ系２０Ａ及び制御部Ｎ系２０Ｂ）それぞれに分配された伝送入力Ｐ，Ｎ（ポーリング情報）、二系の制御部２０（制御部Ｐ系２０Ａ及び制御部Ｎ系２０Ｂ）それぞれから伝送中継部１０に出力された伝送出力（表示情報）、制御部Ｐ系２０Ａの演算部２２が出力するポーリング受信完了Ｐ信号、入力されるポーリング受信完了Ｐ応答信号、表示データ（ＩＤ符号含む）送信処理の実行、出力する表示データ（ＩＤ符号含む）送信完了Ｐ信号、入力されるＣＲＣ符号送信完了Ｐ応答信号、制御部Ｎ系の演算部２２が出力するポーリング受信完了Ｎ信号、入力されるポーリング受信完了Ｐ信号、出力するポーリング受信完了Ｐ応答信号、入力される表示データ（ＩＤ符号含む）送信完了Ｐ信号、ＣＲＣ符号送信処理の実行、出力するＣＲＣ符号送信完了Ｐ応答信号、を示している。

なお、Ｎ符号のポーリング情報が入力される場合の処理動作は、図４における制御部Ｐ系２０Ａと制御部Ｎ系２０Ｂとを入れ換えた処理動作と同様であるため、詳細な説明を省略する。

図４に示すように、伝送入力Ｐ，Ｎとして入力されたポーリング情報の受信を正常に完了した後に、ほぼ同じタイミングで、制御部Ｐ系２０Ａの演算部２２はポーリング受信完了Ｐ信号を出力し、制御部Ｎ系２０Ｂの演算部２２はポーリング受信完了Ｎ信号を出力する。すると、制御部Ｎ系２０Ｂの演算部２２は、制御部Ｐ系２０Ａから入力されたポーリング受信完了Ｐ信号に対するポーリング受信完了Ｐ応答信号を制御部Ｐ系２０Ａへ出力し、その後、ポーリング受信完了Ｎ信号をクリアする。制御部Ｐ系２０Ａの演算部２２は、制御部Ｎ系２０Ｂからポーリング受信完了Ｐ応答信号が入力されると、ポーリング受信完了Ｐ信号をクリアする。これによって、制御部Ｎ系２０Ｂに入力されるポーリング受信完了Ｐ信号がクリアされる。制御部Ｐ系２０Ａの演算部２２は、制御部Ｎ系２０Ｂからのポーリング受信完了Ｐ応答信号の入力によって、制御部Ｎ系２０Ｂの演算部２２は、制御部Ｐ系２０Ａからのポーリング受信完了Ｐ信号の入力によって、互いに、ポーリング情報の正常な受信を確認したことになる。

すると、第１系である制御部Ｐ系２０Ａの演算部２２は、表示データ（ＩＤ符号含む）の送信処理を行う。すなわち、表示入力部３８から入力される表示Ｎ照査入力及び表示Ｒ照査入力に基づいて予め作成しメモリ２６に記憶した表示データ（ＩＤ符号含む）を、伝送中継部１０に出力する。その後、制御部Ｐ系２０Ａの演算部２２は、表示データ（ＩＤ符号含む）送信完了Ｐ信号を制御部Ｎ系に出力する。

そして、第２系である制御部Ｎ系２０Ｂの演算部２２は、表示データ（ＩＤ符号含む）送信完了Ｐ信号が入力されると、ＣＲＣ符号の送信処理を行う。すなわち、予め作成しメモリ２６に記憶したＣＲＣ符号を、伝送中継部１０に出力する。その後、表示データ（ＩＤ符号含む）送信完了Ｐ信号に対するＣＲＣ符号送信完了Ｐ応答信号を、制御部Ｐ系２０Ａへ出力する。制御部Ｐ系２０Ａの演算部２２は、ＣＲＣ符号送信完了Ｐ応答信号が入力されると、表示データ（ＩＤ符号含む）送信完了Ｐ信号をクリアする。これによって、制御部Ｎ系２０Ｂに入力される表示データ（ＩＤ符号含む）送信完了Ｐ信号がクリアされる。

従って、伝送中継部１０には、制御部Ｐ系２０Ａから表示データ（ＩＤ符号含む）が、制御部Ｎ系２０ＢからＣＲＣ符号が続けて入力され、出力結合部１４は、これらの入力された表示データ（ＩＤ符号含む）とＣＲＣ符号とを結合して１つの表示情報として上位装置に出力する。これにより、二系の処理動作に不一致が生じた場合には、表示データ（ＩＤ符号ふくむ）とＣＲＣ符号とが不整合となり、上位装置が異常を判定できる。

（Ｃ）故障診断
二系の制御部２０の演算部２２は、自系の故障診断として、リレー制御の故障診断、及び、ダイオード３０の導通故障の判定を行う。

先ず、リレー制御の故障診断としては、上位装置からの制御データに基づく出力リレー制御信号を出力した後に、駆動出力アンサー部３２から入力される駆動出力アンサー信号が、出力した出力リレー制御信号に対応する信号であるかを照査することで、自系のリレー制御を故障無しと判定することができる。すなわち、駆動出力アンサー部３２は、出力リレー駆動部２８の出力に応じた信号を駆動出力アンサー信号として出力するため、制御データに基づく出力リレー５２の制御が動作側である場合には、駆動出力アンサー信号が出力有りであることを照査し、また、出力リレー５２の制御が復旧側の場合には、駆動出力アンサー信号が出力無しであることを照査することで、自系の出力リレーの制御が正常に行われているか（すなわち、故障無し）を判定することができる。

そして、演算部２２は、故障有りと判定した場合には、故障リレー駆動部３４に、自系故障信号として０固定信号を出力して自系の故障リレー５４，５６を復旧させるとともに、出力リレー駆動部２８に、出力リレー制御信号として、０固定信号を出力して出力リレー５２を復旧させる。また、故障無しと判定した場合には、自系故障信号として交番信号を出力して自系の故障リレー５４，５６を動作させる。故障リレー駆動部３４は、自系故障信号として交番信号が入力されている場合には、自系の故障リレー５４，５６の駆動電力を出力して自系の故障リレー５４，５６を動作させ、自系故障信号として０固定信号が入力されている場合には、故障リレー駆動電力の出力を停止して自系の故障リレー５４，５６を復旧させる。

また、ダイオード３０の導通故障の判定は、制御データに基づく出力リレー５２の制御が動作側である状態が、例えば２伝送周期以上継続した場合に、二系の制御部２０のうち、第１系動作を行っている系（第１系）の制御部２０が行う。すなわち、上位装置からの制御データに基づき出力リレー制御信号として交番信号を出力しており、出力リレー５２が動作状態となっている状態において、一時的に（例えば、１制御周期の間）、リレー制御信号を０固定信号に変更して出力した後に、駆動出力アンサー部３２から出力される駆動出力アンサー信号が出力無しであることを照査する。そして、出力無しを判定した場合、他系故障入力部３６から入力される他系故障Ｎ照査入力及び他系故障Ｒ照査入力により他系の故障リレー５４，５６が動作状態である、すなわち、他系が故障無しならば、自系のダイオード３０が導通故障していない（導通故障無し）と判定することができる。

これは、二系の制御部２０それぞれの出力リレー駆動部２８の出力ラインが接続されているため、自系のダイオード３０が導通故障している場合、他系の出力リレー駆動部２８の出力の回り込みによって駆動出力アンサー信号が出力無しにならないからである。

また、本実施形態の出力リレー５２は、動作状態となった後は、定格電力の３割程度の駆動電力で動作状態を維持できる特性を有するため、二系の制御部２０のうちの一方（第１系動作を行っている系）からの出力リレー駆動電力の出力を一時的に停止しても、他方（第２系動作を行っている系）からのリレー駆動電力によって動作状態を維持することができる。

［作用効果］
このように、本実施形態のリレー制御装置１によれば、同一構成の二系の制御部２０それぞれが独立した電源部４０を有しているため、自系の電源電圧の変動による影響が他系に及ぶことを回避でき、高い安全性を確保することができる。また、伝送中継部１０が、上位装置から入力される情報（制御情報やポーリング情報）を二系の演算部２２それぞれに出力し、二系の演算部２２それぞれは入力される制御情報に対する処理動作を行うことでその同期を実現するため、二系の演算部２２それぞれの処理動作を同期させるための共通のクロック信号が不要となり、更なる安全性を確保することができる。また、二系の演算部２２それぞれの制御データに対する処理動作の結果が一致した場合にのみ出力リレー５２が動作可能となるため、リレー制御の安全性を確保することができる。また、上位装置への表示情報は、一方の系が表示データ（ＩＤ符号含む）を、他方の系がＣＲＣ符号を出力するので、高い安全性を確保することができる。

なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。

（Ａ）出力リレーの数
上述の実施形態では、リレー制御装置１は一つの出力リレー５２を制御することとしたが、複数の出力リレーを制御することもできる。この場合、二系の制御部２０それぞれは、これらの出力リレーそれぞれに対応する出力リレー駆動部２８、及び、駆動出力アンサー部３２を有するように構成すれば良い。

１…リレー制御装置
１０…伝送中継部
１２…入力分配部、１４…出力結合部、１６…電源部
２０…制御部
２０Ａ…制御部Ｐ系、２０Ｂ…制御部Ｎ系
２２…演算部
２４…ＣＰＵ、２６…メモリ
２８…出力リレー駆動部、３０…ダイオード
３２…駆動出力アンサー部、３４…故障リレー駆動部
３６…他系故障入力部、３８…表示入力部
５０…リレー部
５２…出力リレー
５４…Ｐ系故障リレー、５６…Ｎ系故障リレー
５８…故障リレー、６０…リレー電源

Claims (8)

1. 電気的に絶縁された上位装置から入力される制御情報に含まれる制御データに基づいてリレーを駆動制御するリレー制御装置であって、
   入力された前記制御データに対する処理動作を行ってリレー制御信号を生成し、リレーに係る表示データを含む表示情報を生成する演算部、前記リレー制御信号に従って前記リレーの駆動電力を出力するリレー駆動部、及び、前記演算部並びに前記リレー駆動部の動作電源を供給する電源部、を有する同一構成の電気的に絶縁された二系の制御部と、
   前記上位装置と前記二系の制御部との間に介在して、前記上位装置から入力される前記制御データを前記二系の前記演算部に出力し、前記二系の前記演算部から入力される前記表示情報を１つの表示情報として前記上位装置に出力する伝送中継部と、
   を備えたリレー制御装置。
2. 前記リレー駆動部は、
   前記駆動電力を、前記二系の前記駆動電力が重畳することで前記リレーが動作可能となる電力として出力する、
   請求項１に記載のリレー制御装置。
3. 前記二系の前記制御部は、それぞれ、
   前記駆動電力を前記リレーに出力する出力段にダイオードを有し、
   前記二系の前記演算部は、それぞれ、
   前記リレーが動作状態を維持可能な一時的な電力断の時間の間、自系の前記リレー駆動部に前記駆動電力の出力を停止させ、前記ダイオードの入力側電圧に基づいて前記ダイオードの導通故障の有無を判定する、
   請求項２に記載のリレー制御装置。
4. 前記二系の前記演算部は、第１系動作および第２系動作を排他的に切り替え動作可能に構成されており、
   前記二系のうちの前記第１系動作中の系（以下単に「第１系」という）の前記演算部は、受信同期信号を前記二系のうちの前記第２系動作中の系（以下単に「第２系」という）に出力し、前記第２系から前記受信同期信号に対する受信同期応答信号が入力された後に、前記制御データに基づく前記リレー制御信号の生成を行い、
   前記第２系の前記演算部は、前記第１系から入力される前記受信同期信号に対する前記受信同期応答信号を前記第１系に出力した後に、前記制御データに基づく前記リレー制御信号の生成を行う、
   請求項１〜３の何れか一項に記載のリレー制御装置。
5. 前記制御データは、周期的に符号の正負が反転された信号として前記上位装置から入力され、
   前記二系の前記演算部は、前記制御データが入力される度に、入力された前記制御データの符号が正負何れであるかに応じて、前記排他的な切り替えを行う、
   請求項４に記載のリレー制御装置。
6. 前記表示情報は、前記表示データと、誤り検出符号とを少なくとも含み、
   前記伝送中継部は、前記二系の前記演算部から入力される前記表示情報のうち、一方の前記表示データと、他方の前記誤り検出符号とを合成して前記上位装置に表示情報を出力する、
   請求項１〜５の何れか一項に記載のリレー制御装置。
7. 前記二系の前記制御部は、それぞれ、
   自系に対応付けられた故障リレーを駆動する故障リレー駆動部を有し、
   前記二系の前記演算部は、それぞれ、
   自系の前記リレー駆動部からの出力を自己照査することで自系の故障有無を判定し、故障有りと判定した場合に自系の前記故障リレー駆動部に前記故障リレーを駆動させる交番信号の出力を停止するとともに、自系の前記リレー駆動部に前記リレーを駆動させる交番信号の出力を停止する、
   請求項１〜６の何れか一項に記載のリレー制御装置。
8. 前記二系の前記演算部は、それぞれ、
   自系の前記リレー駆動部からの出力と、他系に対応付けられた前記故障リレーの動作状態と、に基づいて自系の故障有無を判定し、故障有りと判定した場合に自系の前記故障リレー駆動部に前記故障リレーを駆動させる交番信号の出力を停止する、
   請求項７に記載のリレー制御装置。

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