JP6779126B2 - 信号検出装置、及び、通信端末 - Google Patents

Description

本発明は、既設制御盤の制御装置に入力される信号を監視する通信端末に付属させる信号検出装置、及び、当該信号検出装置と接続された通信端末に関する。

従来、プラント等の設備監視のため、所定の機器の運転や故障の信号を監視しようとする場合、かかる設備の制御盤にこの信号を監視するための通信端末用の接点を用意する必要がある。そして、既設の補助リレーに空き接点がない場合には、新たに補助リレー等を追加して接点を増設し、この接点を通信端末に割り当てるようにしていた。

しかし、補助リレー等を増設することでコストが嵩むことになるので、補助リレー等を増設することなく既存の設備のままで信号監視のための通信端末を利用できるようにすることがコスト上好ましい。

そこで、接点を増設することなく信号監視のための通信端末を監視対象の設備に適用可能な装置構成の実現が望まれる。

本発明に係る信号検出装置は、
既設制御盤の制御装置に入力される信号を監視する通信端末に付属させる信号検出装置であって、
監視対象の信号が入力される前記制御装置の入力端子と並列に接続される入力部と、
前記通信端末に接続され、前記入力部と並列に接続された前記入力端子の電圧に基づき、所定の出力を行う出力部と、を備え
前記入力部と前記出力部との間に、前記入力部の電圧と所定の閾値電圧とを比較して２値の電圧を出力するコンパレータ回路が備えられており、
前記コンパレータ回路は、ジャンパーの着脱によって前記入力部の入力仕様を変更できるように構成されている。

発明者は、知見により、既設の制御盤に一般に設けられている制御装置に監視対象の信号が入力される場合、その信号が入力される入力端子の電圧は当該信号の接点がＯＮとなるとき０Ｖとなるが、当該信号の接点がＯＦＦとなるとき数Ｖ〜数十Ｖとなり、この電圧を監視することで、当該信号の接点のＯＮ／ＯＦＦを監視できることを見出した。そして、この構成によれば、信号検出装置の入力部の入力端子を制御装置の監視対象の信号が入力される入力端子と並列に接続し、制御装置の入力端子の電圧を取り出すようにし、通信端末に接続された出力部により、入力端子の電圧変動に応じた出力を通信端末の入力部に伝達することで、通信端末により当該信号の接点のＯＮ／ＯＦＦを監視できる。このように、この構成によれば、接点を増設することなく信号監視のための通信端末を監視対象の設備に適用できる。さらに、信号検出の回路としてコンパレータ回路を利用することで、信号検出装置の回路構成を簡素にすることができる。また、２値の電圧出力により、通信端末のデジタルロジック回路に直接接続できるので、入力部としてデジタル入力しか備えていない通信端末にも好適に利用できる。

１つの態様として、前記通信端末の電源を利用して駆動可能であると好適である。

この構成によれば、通信端末と信号検出装置との電源を共用するから新たに信号検出装置用の電源を設ける必要がなく、コストと設置スペースを省略できる。

１つの態様として、出力仕様が微弱な電流出力である監視対象に対応する微弱電流モードに前記入力部を切替可能であると好適である。

監視対象には微弱な電流しか出力できない仕様のものもあるが、この構成によれば、微弱な電流の出力仕様の監視対象にも好適に利用できる。

本発明に係る通信端末は、
本発明に係る信号検出装置と接続された通信端末であって、
前記出力部からの出力に応じて通報を行う通報機能を備える。

この構成によれば、信号検出装置からの出力に基づき通報を行うので、信号監視を好適に行うことができる。

本発明に係る監視システムは、
既設制御盤の制御装置に入力される信号を監視する通信端末と、当該通信端末に付属させる信号検出装置と、を有する監視システムであって、
前記信号検出装置は、
監視対象の信号が入力される前記制御装置の入力端子と並列に接続される入力部と、
前記通信端末に接続され、前記入力部と並列に接続された前記入力端子の電圧に基づき、所定の出力を行う出力部と、を備え、
前記通信端末と前記信号検出装置とは、前記通信端末の各入力端子と、前記信号検出装置の前記出力部における各出力端子と、が横並びになるように構成されており、これによって、前記各入力端子と前記各出力端子とを接続するハーネス接続において接続線が並行に並んでいる。

この構成によれば、信号検出装置の入力部の入力端子を制御装置の監視対象の信号が入力される入力端子と並列に接続し、制御装置の入力端子の電圧を取り出すようにし、通信端末に接続された出力部により、入力端子の電圧変動に応じた出力を通信端末の入力部に伝達することで、通信端末により当該信号の接点のＯＮ／ＯＦＦを監視できる。このように、この構成によれば、接点を増設することなく信号監視のための通信端末を監視対象の設備に適用できる。また、接続線が並行に並び、配線を簡素なものにすることができる。

本実施形態における監視システムの構成図 信号検出装置の入出力端子の配列及び通信端末の入力端子の配列を示す配列表 信号検出装置の回路図の一例を示す図 信号検出装置の回路図の一例を示す図 微弱な出力仕様の監視対象の一例を示す図

本発明に係る信号検出装置、及び、通信端末の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本実施形態に係る監視システムを示し、本システムでは、プラント等の設備における所定の機器の運転や故障に関する信号を監視するため、この設備における既設制御盤１の制御装置２に対し、信号検出装置３を介して通信端末４が設けられている。一般に、設備監視のため、所定の信号を監視しようとする場合、かかる設備の制御盤１に通信端末用の接点を用意する必要があり、既設の補助リレーに空き接点がない場合には、新たに補助リレー等を追加して接点を増設する必要があるが、これに対し、本実施形態に係る信号検出装置３は、既設制御盤１に接点を増設することなく、所定の機器の運転や故障の信号を監視しようとするものである。以下、本実施形態に係る信号検出装置３について説明する。

まず、本実施形態に係る信号検出装置３は、既設制御盤１の制御装置２に入力される信号を監視する通信端末４に付属させるものであり、信号検出装置３は、監視対象５の信号が入力される制御装置２の入力端子２ａと並列に接続される入力部と、通信端末４に接続され、入力部と並列に接続された入力端子２ａの電圧に基づき、所定の出力を行う出力部と、を備える。つまり、信号検出装置３は、制御装置２の入力端子２ａにおける電圧の変動を通信端末４に出力する役割を果たし、これにより、通信端末４により監視対象５の信号のＯＮ／ＯＦＦが監視できるようになっている。

これについて説明すると、制御装置２に監視対象５の信号が入力される場合、その信号が入力される入力端子２ａの電圧は当該信号の接点がＯＮとなるとき０Ｖとなるが、当該信号の接点がＯＦＦとなるとき数Ｖ〜数十Ｖとなる。そのため、この電圧を監視することで、当該信号の接点のＯＮ／ＯＦＦを監視できる。

例えば、本実施形態の信号検出装置３には、当該信号の接点のＯＮ／ＯＦＦを監視するための一手段として、入力部と出力部との間に、制御装置２の入力端子２ａに並列に接続された入力端子３ａの電圧（即ち入力部の電圧）と所定の閾値電圧とを比較して２値の電圧（例えば０Ｖと電源電圧値）を出力するコンパレータ回路が備えられている。図３は本実施形態の信号検出装置３における、入力部の１つの入力端子３ａとこれと対応する出力部の出力端子３ｃとの間に設けられるコンパレータ回路の概略的な回路図を示し、図３では、オペアンプＯＰの非反転入力（図中の＋）に抵抗Ｒ１を介して入力端子３ａが接続され、反転入力（図中の−）に電源電圧ＶＨを抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とで分圧した電圧（閾値電圧）が入力される。入力端子３ａの電圧がこの閾値電圧よりも大きい場合はオペアンプＯＰの出力は電源電圧ＶＨとなり、入力端子３ａの電圧がこの閾値電圧よりも小さい場合はオペアンプＯＰの出力は０Ｖとなる。例えば、本実施形態では、電源電圧ＶＨは、通信端末４から６Ｖの電源が供給されており、本コンパレータ回路を使用することで、入力端子３ａの電圧の大きさに拘わらず出力を０Ｖと６Ｖの２値を出力することになる。このように、本コンパレータ回路により、本実施形態の信号検出装置３における出力部の出力端子３ｃは、通信端末４の入力端子４ａに接続されているデジタルロジック回路に直接接続できるように設計されている。なお、図３の回路における抵抗値等は、電源電圧ＶＨが６Ｖ、入力端子２ａの電圧が０Ｖ（ＯＮ時）と２４Ｖ（ＯＦＦ時）とに切り替わる場合に合わせて、抵抗Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３をそれぞれ１５ｋΩ、３０ｋΩ、３０ｋΩとして閾値電圧が３Ｖとなるようにしているが、これらの抵抗値等の値は目的に応じて適宜変更すればよい。

このように、本実施形態では、信号検出装置３の入力部の入力端子３ａを監視対象５の信号が入力される制御装置２の入力端子２ａと並列に接続することで、制御装置２の入力端子２ａの電圧を取り出すようになっている。そして、通信端末４に接続された信号検出装置３の出力部に、制御装置２の入力端子２ａの電圧変動に応じた出力を通信端末４の入力部に伝達することで、通信端末４により当該信号の接点のＯＮ／ＯＦＦが監視できるようになっている。さらに、本実施形態では、通信端末４は、通信端末４で監視する信号を収集するサーバと通信する通信機能や信号検出装置３の出力部からの出力に応じて通報を行う通報機能を備えており、何らかの異常があったときに直ちにサーバやユーザ端末に通報を行えるようになっている。

また、本実施形態では、信号検出装置３の入力部の入力端子３ａ及び出力部の出力端子３ｃと通信端末４の入力端子４ａの配列を図２に示す配列表のようにしてある。このように、信号検出装置３の出力部における各出力端子３ｃと通信端末４の各入力端子４ａとの各端子が横並びになるようにすることで、信号検出装置３の各出力端子３ｃと通信端末４の各入力端子４ａとをハーネス接続により接続した場合、接続線が並行に並び、配線を簡素なものにすることができる。

本実施形態では、信号検出装置３の電源入力端子３ｂと通信端末４の電源出力端子４ｂとが接続されており、これにより、信号検出装置３は、通信端末４の電源を利用して駆動可能になっている。これにより、通信端末４と信号検出装置３との電源を共用するから新たに信号検出装置３用の電源を設ける必要がなくなり、コストと設置スペースを省略できる。

また、図５に示すように監視対象の中には微弱な電流しか出力できない仕様の監視対象５´もあるため、本実施形態では、信号検出装置３は、出力仕様が微弱な電流出力である監視対象５´に対応する微弱電流モードに入力部を切替可能になっている。例えば、図４は本実施形態の信号検出装置３において、入力部を微弱電流モードに切替可能な、入力部の１つの入力端子３ａとこれと対応する出力部の出力端子３ｃとの間の概略的な回路図の一例を示し、端子Ｐ１及びＰ２間に着脱自在なジャンパーＪを取り付けてジャンパーＪにより端子Ｐ１及びＰ２間を接続したときに微弱な電流の入力に対応する仕様の微弱電流モードに切替可能になっている。これにより、ジャンパーＪの着脱によって入力部の入力仕様が変わるようになり、種々の監視対象に対応可能になる。なお、図４の回路における抵抗値等は目的に応じて適宜変更すればよく、例えば制御装置２の入力端子２ａの電圧が０Ｖ（ＯＮ時）と２４Ｖ（ＯＦＦ時）とに切り替わる場合には、抵抗Ｒ４，Ｒ５、Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８をそれぞれ１５ｋΩ、１００ｋΩ、１０ｋΩ、２０ｋΩ、３０ｋΩで、ＶＨが６Ｖとしたときに、微弱電流モードでは約４１μＡの入力電流となり、微弱な出力電流の仕様の監視対象５にも対応できるようになる。なお回路の抵抗値等の値は仕様を満足するように自由に設定すればよい。

以上のように、本監視システムによれば、接点を増設することなく信号監視のための通信端末４を監視対象の設備に容易に適用できる。

〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係る信号検出装置、及び、通信端末のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）信号検出装置３における回路は図３，４に示すようなものに限られず、Ａ／Ｄ変換回路などを用いても良く、目的に応じて適宜変更可能である。また、微弱電流モードへの切替もジャンパーＪを用いるものに限られず、スイッチを用いる等種々のものを用いることができる。

（２）また、信号検出装置３の入力部の入力端子３ａ及び出力部の出力端子３ｃと通信端末４の入力端子４ａの配列も図２に示す配列表のものに限られず、適宜変更可能である。

（３）その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。従って、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。

本発明は、例えば種々の設備の監視に利用することができる。

１ 既設制御盤
２ 制御装置
２ａ 入力端子
３ 信号検出装置
３ａ 入力端子
３ｂ 電源入力
３ｃ 出力端子
４ 通信端末
４ａ 入力端子
４ｂ 電源出力
５，５´ 監視対象

Claims (5)

1. 既設制御盤の制御装置に入力される信号を監視する通信端末に付属させる信号検出装置であって、
   監視対象の信号が入力される前記制御装置の入力端子と並列に接続される入力部と、
   前記通信端末に接続され、前記入力部と並列に接続された前記入力端子の電圧に基づき、所定の出力を行う出力部と、を備え、
   前記入力部と前記出力部との間に、前記入力部の電圧と所定の閾値電圧とを比較して２値の電圧を出力するコンパレータ回路が備えられており、
   前記コンパレータ回路は、ジャンパーの着脱によって前記入力部の入力仕様を変更できるように構成されている信号検出装置。
2. 前記通信端末の電源を利用して駆動可能である請求項１に記載の信号検出装置。
3. 出力仕様が微弱な電流出力である監視対象に対応する微弱電流モードに前記入力部を切替可能である請求項１または２に記載の信号検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の信号検出装置と接続された通信端末であって、
   前記出力部からの出力に応じて通報を行う通報機能を備える通信端末。
5. 既設制御盤の制御装置に入力される信号を監視する通信端末と、当該通信端末に付属させる信号検出装置と、を有する監視システムであって、
   前記信号検出装置は、
   監視対象の信号が入力される前記制御装置の入力端子と並列に接続される入力部と、
   前記通信端末に接続され、前記入力部と並列に接続された前記入力端子の電圧に基づき、所定の出力を行う出力部と、を備え、
   前記通信端末と前記信号検出装置とは、前記通信端末の各入力端子と、前記信号検出装置の前記出力部における各出力端子と、が横並びになるように構成されており、これによって、前記各入力端子と前記各出力端子とを接続するハーネス接続において接続線が並行に並んでいる監視システム。

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