JP6444291B2 - ディジタル信号入出力装置 - Google Patents

Description

この発明は、ディジタル信号入出力装置に関するもので、特にプログラマブルコントローラのリレーユニット用電源故障およびＣＰＵ異常発生時に、ディジタル信号出力カードからの出力を遮断することが可能な技術に係るものである。

プログラマブルコントローラのＣＰＵに異常が発生した場合、各ディジタル信号出力カードからの誤出力を防止するために供給されている電源を遮断する手法として、リモートＩＯ親局およびリモートＩＯ子局の異常を、親局の子局異常検出機構が検出した場合には、各接点により、各ＤＯカード（出力カード）に供給されるＤＯ用２４Ｖ電源がカットされる。このＤＯカードの動作が停止すると、操作スイッチにより各接点のいずれかをオンするように設定され、ＤＯカットの有無が各ＤＯカード単位で選択される技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−３１９１８０号公報

しかしながら、上記特許文献１に示されたものは、ＤＯ用２４Ｖ電源に故障が発生した際にもディジタル信号出力（ＤＯカード出力）が遮断されるが、ＤＯ用２４Ｖ電源の故障の監視装置が設けてなく、ディジタル信号出力が遮断された原因が親局または子局の異常か、あるいはＤＯ用２４Ｖ電源の故障かを判別することができない。従って、故障原因対策および修復作業に多くの時間が必要となり、安定したプラント運転に支障を及ぼすという問題点がある。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、リレーユニット用の電源のＯＮ／ＯＦＦ状態およびＣＰＵ動作状態を監視することによって、異常が発生した場合に、ＣＰＵの異常か、電源の異常であるかの判別を可能としたディジタル信号入出力装置を提供することを目的とする。

この発明は、プログラマブルコントローラと、外部に設置された第一電源を備えたＣＰＵ異常検出部と、ＣＰＵ異常検出部に接続するリレーユニットと、リレー盤とが設けられたディジタル信号入出力装置であって、プログラマブルコントローラに設けられたＣＰＵの発信するＣＰＵ異常発生信号は、プログラマブルコントローラに設けられたネットワーク通信カードから、外部の制御ネットワークを介して監視部に送信されるとともに、リレーユニットの外部に設置された第二電源の故障発生の信号はプログラマブルコントローラに設けられたＣＰＵ異常検出部用ディジタル信号入力カードを介してＣＰＵに設けられた電源異常検出プログラムで処理後、ネットワーク通信カードから制御ネットワークを介して監視部に送信されるものである。

この発明に係るディジタル信号入出力装置は、上記のような構成を採用しているので、ＣＰＵの異常発生と第二電源の故障発生とを、外部の監視部で認識可能とするとともに、前記ＣＰＵ異常発生と、前記第二電源の故障発生とを前記外部の監視部で判別して認識可能となり、ＣＰＵの異常および第二電源の故障原因対策が迅速に行え、コスト低減が行え、かつ装置の信頼性が向上するという効果がある。

実施の形態１によるディジタル信号入出力装置を示すブロック図である。 実施の形態２によるディジタル信号入出力装置を示すブロック図である。 実施の形態３によるディジタル信号入出力装置を示すブロック図である。 実施の形態４によるディジタル信号入出力装置を示すブロック図である。 実施の形態５によるディジタル信号入出力装置を示すブロック図である。 実施の形態６によるディジタル信号入出力装置を示すブロック図である。 実施の形態６によるディジタル信号入出力装置を示すブロック図である。

実施の形態１．
以下、この発明による水処理プラント等に用いられているディジタル信号入出力装置１００を図１に示すブロック図に基づいて説明する。図１においてディジタル信号入出力装置１００は、プログラマブルコントローラ（以下、ＰＬＣと略す）１と、ＣＰＵ異常検出部２と、リレーユニット３と、リレー盤４と、監視部５とによって構成されている。ここで、上記ディジタル信号入出力装置１００は水処理プラントにおける水処理施設現場に設置されており、上記監視部５は現場から離れた中央監視制御室に設置されているものである。前記ＰＬＣ１にはＣＰＵユニット１１と、ＣＰＵ異常検出部用ディジタル信号入力カード（以下、入力カードと略す）１２と、複数のディジタル信号出力カード（以下、出力カードと略す）１ａ〜１ｎと、ネットワーク通信カード（以下、通信カードと略す）１６とが設けられている。

上記ＣＰＵユニット１１にはＣＰＵ１３と、ＣＰＵ正常通知接点１４と、電源異常検出プログラム１５とが設けられている。上記ＣＰＵ正常通知接点１４はＣＰＵ異常検出部２に接続されており、ＣＰＵ１３が正常動作時に接点をＯＮとする。また上記電源異常検出プログラム１５は、上記入力カード１２からの信号を処理し、その処理結果の情報は上記通信カード１６から制御ネットワーク６を経由して中央監視制御室の監視部５に送信される。出力カード１ａ〜１ｎは、図示省略の接点をリレー盤４に接続し信号を出力する。

ＣＰＵ異常検出部２には、ＣＰＵ異常検出用コイル２１ａおよびその接点２１ｂと、リレーユニット電源故障検出用コイル２２ａおよびその接点２２ｂが設けられており、外部に設けられた第一電源２３であるＣＰＵ異常検出部用電源から電源が供給されている。

リレーユニット３には、ＣＰＵ異常監視用コイル３１ａおよびその接点３１ｂと、リレーユニット電源監視用コイル３２ａおよびその接点３２ｂと、ディジタル信号出力遮断用コイル３０１ａ〜３０ｎａおよびその接点３０１ｂ〜３０ｎｂとが設けられており、外部に設けられた第二電源３３であるリレーユニット用外部電源から電源が供給されている。尚、上記第一電源２３、第二電源３３は、この実施の形態１ではＤＣ電源としている。

次に、動作について説明する。ＰＬＣ１においてＣＰＵユニット１１に設けられたＣＰＵ１３が正常動作時は、ＣＰＵ正常通知接点１４がＯＮしており、第一電源２３からＣＰＵ異常検出用コイル２１ａへ電圧が印加され、ＣＰＵ異常検出用接点２１ｂがＯＮする。すると、第二電源３３からＣＰＵ異常監視用コイル３１ａへ電圧が印加され、ＣＰＵ異常監視用接点３１ｂがＯＮする。その結果、ディジタル信号出力遮断用コイル３０１ａ〜３０ｎａに電圧が印加されてディジタル信号出力遮断用接点３０１ｂ〜３０ｎｂがＯＮして複数の出力カード１ａ〜１ｎからリレー盤４を介して図示省略した外部の各プロセスに対して信号が出力される。

次に、ＣＰＵ１３に何らかの理由によって異常が発生した場合の動作について説明する。ＣＰＵ１３内のプログラムが異常発生信号を出力すると、ＣＰＵ正常通知接点１４がＯＦＦし、ＣＰＵ異常検出用コイル２１ａへの電圧印加が除去されて、ＣＰＵ異常検出用接点２１ｂがＯＦＦする。すると、リレーユニット３内のＣＰＵ異常監視用コイル３１ａへの電圧印加が除去されるため、ＣＰＵ異常監視用接点３１ｂがＯＦＦする。その結果、ディジタル信号出力遮断用コイル３０１ａ〜３０ｎａへの電圧印加が除去されて、ディジタル信号出力遮断用接点３０１ｂ〜３０ｎｂがＯＦＦし、出力カード１ａ〜１ｎからリレー盤４への信号出力が遮断する。また、前記ＣＰＵ１３内のプログラムが異常発生信号を出力すると同時に、通信カード１６から制御ネットワーク６を介して監視部５に異常発生信号が送信されることで監視部５を監視する運転員はＣＰＵ１３の異常発生を認識することができる。

次にＣＰＵ１３が正常動作時に、リレーユニット３に設けられている前記第二電源３３に故障が発生した場合の動作について説明する。ＣＰＵ１３が正常なのでＣＰＵ異常監視用接点３１ｂはＯＮしている。しかしながら、第二電源３３が故障するとディジタル信号出力遮断用コイル３０１ａ〜３０ｎａに電圧が印加されないため、ディジタル信号出力遮断用接点３０１ｂ〜３０ｎｂがＯＦＦし、出力カード１ａ〜１ｎからリレー盤４への信号出力が遮断されるが、以下に述べる動作で、前記リレー盤４への信号出力遮断が第二電源３３の故障と判別することが可能である。図１に示したように、第二電源３３はリレーユニット３内部にてリレーユニット電源監視用コイル３２ａに接続され、その接点３２ｂはＣＰＵ異常検出部２のリレーユニット電源故障検出用コイル２２ａに接続されることにより第二電源３３の監視が行われ、第二電源３３の故障時にＯＮするリレー電源故障検出用接点２２ｂを、ＰＬＣ１の入力カード１２に接続し、この入力カード１２からの信号をＣＰＵユニット１１内の電源異常検出プログラム１５で処理後、通信カード１６から制御ネットワーク６を介して監視部５に送信されることで、運転員は第二電源の故障発生を認識することができる。

以上のように実施の形態１では、ディジタル信号入出力装置１００からのディジタル信号出力が遮断した原因がＰＬＣ１内のＣＰＵ１３の異常発生か、リレーユニット３の外部に設けられた第二電源３３の故障発生かを容易に判別することが可能であり、ディジタル信号入出力装置１００の異常発生原因追及が容易となり、その結果、対策が迅速に実施でき、コスト低減が行えるとともに、装置の信頼性が向上するという効果がある。

実施の形態２．
次に、実施の形態２について説明する。この実施の形態２は図２に示すように、実施の形態１の図１に示したリレーユニット３に、ＣＰＵ正常表示部３４および第二電源正常表示部３５を設けたものであり、それ以外は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。上記ＣＰＵ正常表示部３４および、第二電源正常表示部３５は、例えばＬＥＤランプ等による発光表示されるものであり、ＣＰＵ１３および第二ＤＣ電源３３がともに正常動作時にはＯＮされてＬＥＤランプがともに点灯して正常動作表示を行う。ＣＰＵ１３が故障し、前述した出力カード１ａ〜１ｎの出力が遮断される場合には、ＣＰＵ正常表示部３４のランプがＯＦＦ、第二電源正常表示部３５のランプはＯＮを保つ。第二電源３３が故障し、同様に出力が遮断される場合には、ＣＰＵ正常表示部３４、第二電源正常表示部３５ともにＯＦＦとなる。このように、ＬＥＤランプの表示により、水処理施設の現場において目視にて異常発生を認識できるという効果がある。尚、この実施の形態２では第一電源２３、第二電源３３をＤＣ電源としている。

実施の形態３．
この実施の形態３は図３に示すように、前述した実施の形態１におけるＤＣ電源である第一電源２３および第二電源３３に代替して、第一ＡＣ電源２３ａ、および第二ＡＣ電源３３ａとしたものであり、それ以外は実施の形態１と同様である。このように、ＣＰＵ異常検出部２およびリレーユニット３の外部に設けられる外部電源にＡＣ電源を用いることにより、専用のＤＣ電源を設ける必要がなく、ディジタル信号入出力装置１００の汎用性が向上し、かつコスト低減が可能となる。

実施の形態４．
この実施の形態４は図４に示すように、ＣＰＵ異常検出部２に第一ＡＣ／ＤＣコンバータ３６を設けるとともに、前述した実施の形態３と同様に外部電源を第一ＡＣ電源２３ａとし、またリレーユニット３にも第二ＡＣ／ＤＣコンバータ３７を設け、外部電源を第二ＡＣ電源３３ａとしたものであり、これら第一ＡＣ／ＤＣコンバータ３６の電源が前記ＣＰＵ異常検出部２に、第二ＡＣ／ＤＣコンバータ３７の電源が前記リレーユニット３に供給され、それ以外は実施の形態２と同様である。このような構成を採用したディジタル信号入出力装置１００は、汎用性が向上し、コスト低減が可能となる。

実施の形態５．
この実施の形態５は図５に示すように、前述した図４のＣＰＵ異常検出部２に設けられた第一ＡＣ／ＤＣコンバータ３６およびリレーユニット３に設けられた第二ＡＣ／ＤＣコンバータ３７に代替してＣＰＵ異常検出部２に２台並列設置の第一ＡＣ／ＤＣコンバータ３６を、リレーユニット３にも２台並列設置の第二ＡＣ／ＤＣコンバータ３７を設けたものである。このように並列設置としたので一方のＡＣ／ＤＣコンバータに異常が発生したとしても、並列設置の他方のＡＣ／ＤＣコンバータにより動作を継続可能とするので、信頼性の高いディジタル信号入出力装置１００を得ることができる。

実施の形態６．
以上に説明した実施の形態１〜実施の形態５では、１台のリレーユニット３が設けられている例を示したが、この実施の形態６では複数台のリレーユニット３を直列して設けた場合を図６および図７に示す。尚、作図の都合上、図６、図７は別図としているが、これらは図６の右端のＣ−Ｃ、および図７の左端のＣ−Ｃにおいて、外部接続用接点３８およびリレーユニット用接続接点３１ｃで接続されている。尚、この図６、図７は、実施の形態２で示した図２の構成に複数台のリレーユニット３を設けたものであり、他の実施の形態１、３、４、５であってもよい。このような構成であっても複数台のリレーユニット３用の第二電源３３のいずれかに故障が発生したとしても、監視部５あるいはリレーユニット３内の第二電源正常表示部３５に表示されるので、故障対策が迅速化されるという効果を奏する。

尚、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ ＰＬＣ、１ａ〜１ｎ ディジタル信号出力カード、２ ＣＰＵ異常検出部、
３ リレーユニット、４ リレー盤、５ 監視部、６ 制御ネットワーク、
１１ ＣＰＵユニット、１２ ＣＰＵ異常検出用ディジタル信号入力カード、
１３ ＣＰＵ、１５ 電源異常検出プログラム、２３，２３ａ 第一電源、
３３，３３ａ 第二電源、１００ ディジタル信号入出力装置。

Claims (7)

1. プログラマブルコントローラと、外部に設置された第一電源を備えたＣＰＵ異常検出部と、前記ＣＰＵ異常検出部に接続するリレーユニットと、リレー盤とが設けられたディジタル信号入出力装置であって、前記プログラマブルコントローラに設けられたＣＰＵの発信するＣＰＵ異常発生信号は、前記プログラマブルコントローラに設けられたネットワーク通信カードから、外部の制御ネットワークを介して監視部に送信されるとともに、前記リレーユニットの外部に設置された第二電源の故障発生の信号は前記プログラマブルコントローラに設けられたＣＰＵ異常検出部用ディジタル信号入力カードを介して前記ＣＰＵに設けられた電源異常検出プログラムで処理後、前記ネットワーク通信カードから前記制御ネットワークを介して前記監視部に送信されるディジタル信号入出力装置。
2. 外部に設置された前記第一電源および前記第二電源をＤＣ電源とする請求項１に記載のディジタル信号入出力装置。
3. 外部に設置された前記第一電源および前記第二電源をＡＣ電源とする請求項１に記載のディジタル信号入出力装置。
4. 前記ＣＰＵ異常検出部には、前記外部に設置された前記第一電源につながる第一ＡＣ／ＤＣコンバータが設けられ、前記第一ＡＣ／ＤＣコンバータからの電源が供給されるとともに、前記リレーユニットには、前記外部に設置された前記第二電源につながる第二ＡＣ／ＤＣコンバータが設けられ、前記第二ＡＣ／ＤＣコンバータからの電源が供給される請求項３に記載のディジタル信号入出力装置。
5. 前記第一ＡＣ／ＤＣコンバータを２台並列設置とするとともに、前記第二ＡＣ／ＤＣコンバータも２台並列設置とした請求項４に記載のディジタル信号入出力装置。
6. 前記リレーユニットにはＣＰＵ正常表示部および第二電源正常表示部が設けられており、前記ＣＰＵおよび前記第二電源が正常動作時には前記ＣＰＵ正常表示部および前記第二電源正常表示部のランプが点灯し、前記第二電源に故障が発生した場合、前記第二電源正常表示部のランプが消灯する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のディジタル信号入出力装置。
7. 前記リレーユニットは複数台が直結され、前記ＣＰＵ異常検出部に接続されている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のディジタル信号入出力装置。

Images