JP6858935B1 - 制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

制御装置（１０）は、２つの端子（１０１，１０２）と、２つの端子（１０１，１０２）の間の電流路の開閉を切り替える接点（１２１）を有するリレー（１２）と、第１の端子（１０１）とリレー（１２）との間に接続される第１抵抗を、抵抗値が異なる複数の抵抗（Ｒ３，Ｒ４）のいずれかに切り替えるとともに、第１抵抗と並列に接続される第２抵抗を、抵抗値が異なる複数の抵抗（Ｒ１，Ｒ２）のうちの、切り替えた第１抵抗に対応する抵抗に切り替える切替部（１３）と、第２抵抗に流れる電流を検出する電流検出部（１４）と、接点（１２１）が閉状態であるときの電流検出部（１４）による検出結果から、接点（１２１）に流れる交流のゼロクロス点を検知し、ゼロクロス点の検知に基づいてリレー（１２）を制御して、検知より後のゼロクロス点において接点（１２１）を開状態にさせる制御部（１１）と、を備える。

Description

本開示は、制御装置及び制御方法に関する。

ＦＡ（Factory Automation）の現場では、装置の構成部品として、機械的接点を有するリレーが用いられることが多い。この種のリレーがオン状態からオフ状態へ移行する際には接点間でアーク放電が生じるため、接点は、開閉回数を重ねると接触不良を引き起こす。このため、接点の開閉可能な回数には制限がある。これに対し、接点の開閉可能な回数を増加させてリレーの寿命を延ばす技術として、交流電圧で装置が動作している場合において接点を開状態に変更するタイミングをゼロクロス付近にすることでアーク放電の影響を軽減し、接点の劣化を抑える技術がある（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１には、負荷電流が零となる瞬間を検知して、検知した瞬間に回路を切断するように、スイッチに断信号を出力する技術が開示されている。特許文献１に記載の技術によれば、スイッチの接点に火花放電が起こることを防止することができる。

特開平０２−１６０３１８号公報

ＦＡシステムは、種々の装置をユーザの要望に従って組み合わせることにより形成される。このため、機械的接点を有するリレーに流れる電流は、装置の組み合わせによって大小さまざまな値を有する。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、このような電流値の変動については何ら考慮されていない。

このため、例えば数百ｍＡから数Ａ程度の比較的大きな電流を検出する検出器を設計した場合において、実際の電流値が数ｍＡから数十ｍＡ程度のような比較的小さい値であるときには、電流が零になるタイミングを正確に検出することが困難になる。一方、比較的小さい電流を検出する検出器を設計した場合において、実際の電流値が比較的大きいときには、検出限界を超えてしまい、電流が零になるタイミングを検出することができない。したがって、リレーの接点の劣化を防止することができないおそれがある。ひいては、ＦＡシステムにおいて機械的接点を有するリレーの劣化を効率的に防止する余地がある。

本開示は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ＦＡシステムにおいて機械的接点を有するリレーの劣化を効率的に防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示の制御装置は、第１端子及び第２端子と、第１端子及び第２端子の間の電流路の開閉を切り替える接点を有するリレーと、第１端子とリレーとの間に接続される第１抵抗を、抵抗値が異なる複数の抵抗のいずれかに切り替えるとともに、第１抵抗と並列に接続される第２抵抗を、抵抗値が異なる複数の抵抗のうちの、切り替えた第１抵抗に対応する抵抗に切り替える切替手段と、第２抵抗に流れる電流を検出する検出手段と、接点が閉状態であるときの検出手段による検出結果から、接点に流れる交流のゼロクロス点を検知し、ゼロクロス点の検知に基づいてリレーを制御して、検知より後のゼロクロス点において接点を開状態にさせる制御手段と、を備える。

本開示によれば、ＦＡシステムにおいて機械的接点を有するリレーの劣化を効率的に防止することができる。

実施の形態１に係る制御装置の構成を示す図 実施の形態１に係る制御処理の一例を示すフローチャート 実施の形態１に係る制御装置による制御を説明するための図 変形例に係る制御装置の構成を示す図 変形例に係る制御装置による制御を説明するための図 実施の形態２に係る制御装置の構成を示す図

以下、本開示の実施の形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

実施の形態１．
図１には、本実施の形態１に係る制御システム１００の構成が示されている。制御システム１００は、ＦＡシステムの一部に相当するシステムであって、制御装置１０が被制御装置を制御するシステムである。被制御装置が種々の機器に交換されて制御システム１００が構成された場合であっても、制御装置１０は、内蔵のリレーを適切に制御してリレーの接点の劣化を防止する。

制御システム１００は、図１に示されるように、被制御装置を制御する制御装置１０と、被制御装置に相当する負荷２０と、負荷２０に電力を供給する電源２１と、制御内容を制御装置１０に指示する指示装置３０と、を有する。制御装置１０、負荷２０及び電源２１は、電源線２０１を介して互いに接続されて回路を構成する。以下では、この回路を負荷回路と適宜表記する。

負荷２０は、電源２１から供給される電力を消費して動作する機器であって、例えば、製造ラインに設置されたセンサ、アクチュエータ、ロボット、その他のＦＡ機器である。ただし、負荷２０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）に代表される単体の素子のような、簡素な機器であってもよい。

電源２１は、交流電源である。

指示装置３０は、制御装置１０より上位の装置として、又は、制御装置１０のＵＩ（User Interface）として機能するＩＰＣ（Industrial Personal Computer）である。指示装置３０は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブル及びＬＡＮ（Local Area Network）ケーブルに代表されるケーブルを介して制御装置１０に接続されて、制御装置１０と互いに通信する。指示装置３０は、アプリケーションプログラムを実行することにより、ユーザが制御装置１０の動作内容を規定するためのツールとして機能する。指示装置３０から制御装置１０に対する指示は、負荷回路の開閉による負荷２０への電力の供給又は停止を含む。

制御装置１０は、負荷回路の開閉を切り替えて、負荷２０に対する電力の供給の有無を選択することにより負荷２０を制御するＰＬＣ（Programmable Logic Controller）である。制御装置１０は、電源線２０１に接続される端子１０１，１０２と、制御装置１０の構成要素を制御する制御部１１と、端子１０１と端子１０２との間の電流路の開閉を切り替える接点を有するリレー１２と、分流した電流路に配置される抵抗を切り替える切替部１３と、抵抗に流れる電流を検出する電流検出部１４と、を有する。

端子１０１は、電源線２０１を介して負荷２０の一方の電源端子に接続され、端子１０２は、電源線２０１を介して電源２１の他方の電源端子に接続される。端子１０１，１０２には、交流電源である電源２１により交流電圧が印加される。端子１０１，１０２は、制御装置１０の内部において、配線を介して電気的に接続される。詳細には、端子１０１は、接続点１５１を介して、切替部１３を構成するスイッチ１３１の一端及びスイッチ１３２の一端に接続される。接続点１５１において分岐した電流路は、接続点１５２において合流する。接続点１５１，１５２の間で分岐した一方の電流路には、スイッチ１３２と、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４からスイッチ１３２によって選択される一方の抵抗と、がこの順で直列に接続されて配置され、他方の電流路には、スイッチ１３１と、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２からスイッチ１３１によって選択される一方の抵抗と、電流検出部１４と、がこの順で直列に接続されて配置される。接続点１５２は、リレー１２を構成する接点１２１の一端に接続され、接点１２１の他端は、端子１０２に接続される。すなわち、端子１０１，１０２は、制御装置１０の内部において、接点１２１が閉状態であれば電気的に接続され、接点１２１が開状態であれば電気的に絶縁される。端子１０１，１０２はそれぞれ、制御装置１０において、交流電圧が印加される第１端子及び第２端子の一例に相当する。

制御部１１は、マイクロプロセッサを有する。制御部１１は、指示装置３０による指示に従って、リレー１２をオン状態又はオフ状態にする。詳細には、制御部１１は、リレー１２を構成するコイルにリレー制御信号を送出することで、接点１２１の状態を変化させる。リレー制御信号としてコイルに電流が供給されると、リレー１２がオン状態になって接点１２１が閉状態になり、リレー制御信号として電流の供給が停止されると、リレー１２がオフ状態になって接点１２１が開状態になる。

リレー１２をオン状態からオフ状態に変更する際に、制御部１１は、電流検出部１４による検出結果から接点１２１に流れる交流電流のゼロクロス点を検知し、この検知より後のゼロクロス点のタイミングを予測して、当該ゼロクロス点のタイミングにおいて接点１２１を開状態にさせる。詳細には、制御部１１は、リレー制御信号を出力してから実際に接点１２１が開状態になるまでにかかる遅延時間を示す情報を保持する。そして、制御部１１は、ゼロクロス点より当該遅延時間だけ前のタイミングでリレー制御信号を変更することにより、ゼロクロス点において接点１２１を開状態にさせる。制御部１１は、制御装置１０において、接点が閉状態であるときの検出手段による検出結果から、接点に流れる交流電流のゼロクロス点を検知し、ゼロクロス点の検知に基づいてリレーを制御して、検知より後のゼロクロス点において接点を開状態にさせる制御手段の一例に相当する。

また、制御部１１は、指示装置３０による指示に従って切替部１３を制御して抵抗を選択させることにより、電流検出部１４に流入する電流の電流値を適当な値に調整する。

リレー１２は、機械的接点を有するメカニカルリレーである。リレー１２は、制御部１１から供給されるリレー制御信号により磁力を発生し又は消失させるコイルと、当該コイルの磁力により可動する可動片と、可動片により電気的に切り替えて接続される２つの端子を有する接点１２１と、を有する。コイルの一端は、制御部１１に接続され、コイルの他端は、グランドに接続される。

切替部１３は、抵抗を連動させて選択するスイッチ１３１，１３２を有する。図１においては、スイッチ１３１，１３２が連動することが破線により示されている。詳細には、スイッチ１３１が図１に示されるように抵抗Ｒ１を有する電流路を導通させるときには、スイッチ１３２は、抵抗Ｒ３を有する電流路を導通させる。また、スイッチ１３１が抵抗Ｒ２を有する電流路を導通させるときには、スイッチ１３２は、抵抗Ｒ４を有する電流路を導通させる。すなわち、切替部１３は、抵抗Ｒ１，Ｒ３の組合せ及び抵抗Ｒ２，Ｒ４の組合せのいずれか一方を選択する。切替部１３は、制御装置１０において、第１端子とリレーとの間に接続される第１抵抗を、抵抗値が異なる複数の抵抗のいずれかに切り替えるとともに、第１抵抗と並列に接続される第２抵抗を、抵抗値が異なる複数の抵抗のうちの、切り替えた第１抵抗に対応する抵抗に切り替える切替手段の一例に相当する。ここで、第１抵抗は、抵抗Ｒ３，Ｒ４のいずれかに相当し、第２抵抗は、抵抗Ｒ１，Ｒ２のいずれかに相当する。

抵抗Ｒ１の抵抗値は、抵抗Ｒ２の抵抗値より非常に大きく、抵抗Ｒ３の抵抗値は、抵抗Ｒ４の抵抗値より非常に大きい。例えば、抵抗Ｒ１の抵抗値は、抵抗Ｒ２の抵抗値の１００倍以上であり、抵抗Ｒ３の抵抗値は、抵抗Ｒ４の抵抗値の１００倍以上である。また、抵抗Ｒ１の抵抗値は、抵抗Ｒ３の抵抗値より非常に小さく、抵抗Ｒ２の抵抗値は、抵抗Ｒ４の抵抗値より非常に小さい。例えば、抵抗Ｒ１の抵抗値は、抵抗Ｒ３の抵抗値の１％以下であり、抵抗Ｒ２の抵抗値は、抵抗Ｒ４の抵抗値の１％以下である。抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の抵抗値はそれぞれ、例えば、１ｋΩ、１０Ω、１ＭΩ、１０ｋΩである。

初期状態では、抵抗Ｒ２，Ｒ４が切替部１３によって選択される。初期状態において電流検出部１４に流れる電流が過小である場合には、抵抗Ｒ１，Ｒ３が切替部１３によって選択されることで、電流検出部１４に流れる電流が大きくなる。その結果、電流検出部１４の検出対象である電流が適当なレンジ内に収まることが期待される。なお、初期状態では抵抗Ｒ１，Ｒ３が選択され、電流検出部１４に流れる電流が過剰である場合に、抵抗Ｒ２，Ｒ４が選択されてもよい。

また、図１では、抵抗の組み合わせが２通りである例について示されているが、組み合わせを２通りより多くして、調整可能な電流のレンジをさらに拡大してもよい。また、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の一部又は全部を可変抵抗にして、調整可能な電流のレンジを拡大してもよい。

電流検出部１４は、フォトカプラを有し、当該フォトカプラにより電流を検出した結果を制御部１１に通知する。詳細には、フォトカプラを構成する発光素子である発光ダイオードのアノードが、抵抗を介してスイッチ１３１に接続され、当該発光ダイオードのカソードが接続点１５２に接続される。なお、アノード及びカソードを反対に接続してもよい。また、フォトカプラを構成する受光素子であるＮＰＮ型のフォトトランジスタのエミッタ端子が制御部１１に接続されるとともに抵抗を介してグランドに接続され、コレクタ端子が電源に接続される。発光ダイオードに一定以上の電流が流れるときには、発光ダイオードの発光により電源電圧が制御部１１に印加され、発光ダイオードに電流が流れないときには、制御部１１に印加される電圧がグランドに等しくなる。ただし、電流検出部１４の構成はこれに限定されず、電流の瞬時値を、この瞬時値に対応する電圧情報に変換して出力する構成であれば任意に変更してもよい。電流検出部１４は、制御装置１０において、第２抵抗に流れる電流を検出する検出手段の一例に相当する。

続いて、制御装置１０によって実行される制御処理について、図２を参照して説明する。図２には、制御装置１０の動作手順の一例が模式的に示されている。ただし、図２に示される手順に従って動作することが制御装置１０に設定されている必要はなく、制御装置１０は、図２とは異なる手順で動作してもよい。

図２に示される制御処理において、制御装置１０は、指示装置３０による指示に従って、リレー１２をオン状態に設定する（ステップＳ１）。制御処理の開始前において、負荷２０が変更され又は交換された可能性があり、制御処理の開始時点においては負荷回路に流れる電流の大きさが不明である。このため、制御装置１０は、初期状態として切替部１３に抵抗Ｒ２，Ｒ４を選択させた上で、リレー１２にリレー制御信号を送出する。これにより、端子１０１，１０２の間の電流路が導通し、負荷回路が形成されて負荷２０に電力が供給される。

次に、制御装置１０は、切替部１３を制御する（ステップＳ２）。具体的には、ユーザが、負荷２０のインピーダンスに応じて、切替部１３が選択すべき抵抗を指示装置３０に入力する。そして、制御部１１が、指示装置３０からの指示に従って切替部１３に切替信号を送信して、抵抗を切り替えさせる。これにより、ユーザによって指定された抵抗Ｒ１，Ｒ３の組み合わせと、抵抗Ｒ２，Ｒ４の組み合わせと、のいずれか一方が選択されて、電流検出部１４には適当なレンジに収まる電流が流れることとなる。ステップＳ２は、制御装置１０によって実行される制御方法において、抵抗を切り替える切替ステップの一例に相当する。

なお、ユーザは、抵抗値を指定して、制御部１１が、指定された抵抗値に最も類似する抵抗を決定し、決定した抵抗の選択を切替部１３に指示してもよい。また、ユーザは、負荷２０のインピーダンス及び電源２１の電圧を入力して、制御部１１が適当な抵抗値を判断した上で、抵抗の選択を切替部１３に指示してもよい。さらに、ユーザは、指示装置３０への入力に代えて、制御装置１０が有する入力インタフェースにより抵抗を指定して、制御部１１が、指定された抵抗への切り替えを切替部１３に指示してもよい。このような入力インタフェースとしては、ディップスイッチ、入力キー、ボタン、又はタッチスクリーンがある。

次に、電流検出部１４が、電流を検出する（ステップＳ３）。具体的には、電流検出部１４が、発光ダイオードに流れる電流に対応する電圧を制御部１１に印加する。図３の上部には、電源２１の電圧と、電流検出部１４に入力される電流と、電流検出部１４から出力される電圧と、が共通の時間軸で示されている。電源電圧の値は、時刻Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４それぞれでゼロとなっている。電流検出部１４に入力される電流は、発光ダイオードの整流作用により、電源電圧が正であるときに正値を有し、電源電圧が負であるときには、当該電流の値は、ゼロに等しくなる。なお、制御装置１０に整流回路を挿入して、電源電圧が負であるときに電流検出部１４に入力される電流の値が正値となってもよい。ステップＳ３は、制御装置１０によって実行される制御方法において、電流を検出する検出ステップの一例に相当する。

図２に戻り、ステップＳ３に続いて、制御部１１は、ゼロクロス点を検知する（ステップＳ４）。具体的には、制御部１１は、図３に例示されるような電流検出部１４の出力波形が、予め定められた極小の閾値よりも大きい状態から当該閾値を下回った時点、及び、当該閾値よりも小さい状態から当該閾値を上回った時点をゼロクロス点として検出する。閾値は、例えば、図３に示される電圧Ｖ１の１％に相当する。なお、電圧Ｖ１は、フォトカプラに印加される電源電圧に対応する。

なお、ステップＳ４で検出されるゼロクロス点は、接点１２１に流れる電流の値が正確にゼロとなる時点とは異なる。ただし、この電流の値が一定の値より小さい時点が、ゼロクロス点として制御部１１によって検知される。このため、電流の値が十分に小さく、接点１２１のアーク放電を防止するために有効なタイミングが、ゼロクロス点として検知される。なお、制御部１１は、上述の閾値を用いて検知したゼロクロス点の分布から、誤差を補正して正確なゼロクロス点を得てもよい。また、閾値を十分に小さい正値又は負値に代えてゼロとすることにより、より正確なゼロクロス点を検出してもよいし、正確なゼロクロス点を検出するために閾値が予め定められてもよい。さらに、閾値を用いて検出したゼロクロス点を交流電流の振幅に基づいて補正することにより、正確なゼロクロス点を検知してもよい。

次に、制御部１１は、将来におけるゼロクロス点を予測する（ステップＳ５）。具体的には、制御部１１は、過去に検知したゼロクロス点の時間間隔を、接点１２１に流れる交流の半周期として算出する。例えば、図３に示される時刻Ｔ２の直後において、制御部１１は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの時間長を、電源電圧の半周期に相当するものとして導出する。そして、制御部１１は、検知した最新のゼロクロス点に半周期を加算することで、直近の将来におけるゼロクロス点を予測する。図３に示される時刻Ｔ２の直後では、制御部１１は、時刻Ｔ３を、次のゼロクロス点として予測する。制御部１１は、同様にして、時刻Ｔ３に半周期を加算することで、さらに将来のゼロクロス点である時刻Ｔ４を予測する。

次に、制御部１１は、リレー１２の特性に対応して予め定められた遅延時間を示すデータを内蔵のレジスタ又は外部の記憶媒体から読み出す（ステップＳ６）。そして、制御部１１は、リレー１２をオフ状態にする指示が指示装置３０から与えられたか否かを判定する（ステップＳ７）。指示が与えられていないと判定した場合（ステップＳ７；Ｎｏ）、制御装置１０は、ステップＳ３以降の処理を繰り返す。

一方、指示が与えられたと判定した場合（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、制御部１１は、次回のゼロクロス点より遅延時間だけ前のタイミングでリレー制御信号を変更する（ステップＳ８）。図３の下部には、時刻Ｔ０からリレー１２をオン状態に設定する指示が継続し、時刻Ｔ１１において当該指示が変更され、リレー１２をオフ状態に設定することが指示される例が示されている。この例において、制御部１１は、時刻Ｔ１１に与えられた指示に従って直後にリレー制御信号を変更することなく、リレー１２をオン状態に設定するためのリレー制御信号を継続して出力する。そして、制御部１１は、次回のゼロクロス点である時刻Ｔ３よりも遅延時間Ｔｒだけ前の時刻Ｔ１２において、リレー１２をオフ状態に設定するためのリレー制御信号の指示を開始する。具体的には、制御部１１は、リレー１２のコイルへの電流の供給を時刻Ｔ１２に停止する。なお、リレーの指示が時刻Ｔ１２より後であるときに代表されるように、制御部１１が時刻Ｔ１２においてリレー制御信号を変更することができない場合には、制御部１１は、時刻Ｔ４より遅延時間Ｔｒだけ前のタイミングにおいてリレー制御信号を変更すればよい。ステップＳ８は、制御装置１０によって実行される制御方法において、リレー１２を制御する制御ステップの一例に相当する。

図２に戻り、ステップＳ８において送出されるリレー制御信号によって、ゼロクロス点である時刻Ｔ３において接点１２１が開状態になる（ステップＳ９）。これにより、図３に示されるように、負荷２０に流入する電流は、時刻Ｔ３から遮断される。その後、制御処理が終了する。

以上、説明したように、切替部１３が、分岐した一方の電流路に配置される第１抵抗を、抵抗値が異なる抵抗Ｒ３，Ｒ４のいずれかに切り替えるとともに、第１抵抗と並列に接続される第２抵抗を、抵抗値が異なる抵抗Ｒ１，Ｒ２のうちの、切り替えた第１抵抗に対応する抵抗に切り替える。このため、接続される負荷２０が変更されたことにより電流検出部１４に流れる電流レベルが変動した場合においても、電流検出部１４による検出の対象である電流のレンジを調整することが可能になり、当該電流のレンジを電流検出部１４が検出可能な範囲に収めることが期待される。これにより、電流のゼロクロス点を正確に検知してリレーを制御することで、接点１２１におけるアーク放電の影響を軽減することができる。したがって、負荷２０に流入する電流に与える影響を軽減しつつ、ＦＡシステムにおいて機械的な接点１２１を有するリレー１２の劣化を効率的に防止することができる。

前述のとおり、電流検出部１４は、絶縁素子であるフォトカプラにより電流を検出している。これにより、負荷２０を含む回路で発生するサージ電流及び電磁ノイズから制御部１１を保護しつつ、電流を検出することができる。なお、図４に示されるように、制御部１１は、フォトカプラ及びアイソレータに代表される絶縁素子１６を介して切替部１３を制御して、第１抵抗及び第２抵抗を切り替えさせてもよい。これにより、スイッチ１３１，１３２と制御部１１とが電気的に絶縁されて、制御部１１をより確実に保護することができる。

また、制御部１１が、予め定められた遅延時間を用いてリレー１２を制御する例について説明した。しかしながら、制御部１１は、接点１２１が開状態になる際の電流検出部１４による出力に基づいて、遅延時間を補正してもよい。図５に示される例では、時刻Ｔ１１より後の時刻Ｔ１３においてリレー制御信号がオフ状態となった後に、接点１２１が時刻Ｔ４で開状態になることなく、時刻Ｔ４より後の時刻Ｔ２１において開状態になっている。この例において、電流検出部１４の出力電圧は、時刻Ｔ４から一端立ち上がってから時刻Ｔ２１付近においてゼロに等しくなっている。このような出力電圧の変動から、接点１２１の動作には遅延時間Ｔｒではなく実際には遅延時間Ｔｒ１だけかかることがわかる。そこで、制御部１１は、電流検出部１４による検出結果に基づいて、保持している遅延時間を補正することにより、補正後には正確なゼロクロス点で接点１２１を開状態にさせることができる。

実施の形態２．
続いて、実施の形態２について、上述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。本実施の形態は、図６に示されるように、電流検出部１４が、切替部１３によって選択されている抵抗の両端電圧を測定する電圧測定部１４１を備える点で、実施の形態１と異なる。

電圧測定部１４１によって測定された電圧を、切替部１３によって選択されている抵抗の抵抗値で除すことにより、当該抵抗に流れる電流を得ることができる。このため、電圧測定部１４１によって測定された電圧は、当該抵抗に流れる電流の電流値を示す情報と同等に扱うことができる。電流検出部１４は、電圧測定部１４１によって測定された電圧レベルを、抵抗に流れる電流を示す情報として制御部１１に通知する。ここで、電流検出部１４は、第２抵抗の両端電圧を測定し、測定した両端電圧を、電流の検出結果として制御部１１に出力する検出手段の一例に相当する。そして、制御部１１は、現在選択されている抵抗の抵抗値に基づいて、抵抗に流れる電流を算出する。

これにより、制御部１１は、検出対象の電流の瞬時値をより正確に検知して、ゼロクロス点において接点１２１を切り替える制御をより高精度に実施することができる。なお、図６には、抵抗Ｒ１の両端電圧を測定する第１の電圧測定部１４１が代表的に示されており、抵抗Ｒ２の両端電圧を測定する第２の電圧測定部１４１が省略されている。電流検出部１４は、第１の電圧測定部１４１及び第２の電圧測定部１４１を有し、これらの電圧測定部１４１のうち、切替部１３によって選択されている抵抗に対応する電圧測定部１４１による測定結果に基づいて、電流を検出すればよい。

以上、本開示の実施の形態について説明したが、本開示は上記実施の形態によって限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態では、ユーザの指示に従って制御部１１が切替部１３を制御したが、これには限定されない。制御部１１は、開状態である接点１２１に流れる電流の大小を電流検出部１４により検知して、適当な抵抗を決定した上で切替部１３を制御してもよい。すなわち、制御部１１は、ユーザの指示に基づくことなく、切替部１３を制御して、第１抵抗及び第２抵抗を、電流検出部１４によって検出された電流に対応する抵抗に切り替えさせてもよい。詳細には、上記実施の形態１における初期状態において電流検出部１４から出力される電圧の平均値が、電流が過少であることに起因して、予め定められた閾値より小さい場合、又は、電流検出部１４から電流の検出に対応する電圧が出力されない場合に、制御部１１は、抵抗の切り替えを切替部１３に指示してもよい。ここで、電圧の平均値は、予め定められた長さの期間であって、例えば、５０Ｈｚの交流の２周期に相当する期間である。また、電流検出部１４が電流値を検出して制御部１１に通知し、制御部１１は、通知された電流値に対応する適当な抵抗を決定してもよい。詳細には、制御部１１が、電流値の範囲と、当該範囲内の電流値が検出されたときに選択すべき抵抗の組み合わせと、を対応付けたテーブルを予め保持しておき、電流検出部１４から通知された電流値に当該テーブルにおいて対応する抵抗の選択を切替部１３に指示してもよい。さらに、上記実施の形態２において、制御部１１は、算出した電流値に基づいて適当な抵抗を決定してもよい。これにより、制御部１１は、接続点１５１に接続される第１抵抗及び第２抵抗を、電流検出部１４によって検出された電流に対応する抵抗に切り替えさせて、ユーザが抵抗を選択する手間を省くことができる。

また、電源２１が交流電源である例について説明したが、直流電源である電源２１により端子１０１，１０２に直流電圧が印加された場合に、制御部１１は、電流検出部１４による検出結果に基づくリレー１２の制御を中止してもよい。この場合には、制御部１１は、指示装置３０から指示されたリレー１２の制御を、即時実行すればよい。なお、制御部１１は、指示装置３０からの通知により端子１０１，１０２に印加される電圧が交流電圧であるか直流電圧であるかを判断してもよい。また、直流電圧であるか交流電圧であるかを判定するための構成を制御装置１０が備え、制御部１１は、当該構成を利用してもよい。また、制御部１１は、電流検出部１４の出力から、端子１０１に印加される電圧が交流電圧であるか直流電圧であるかを判断してもよい。具体的には、図３に示されるような、正値の出力電圧が継続し、定期的に出力電圧が低くなる場合に、制御部１１は、交流電圧が印加されていると判断し、出力電圧が低くなることなく、正値の出力電圧が定常的である場合に、制御部１１は、直流電圧が印加されていると判断してもよい。

本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。

本開示は、機械的接点を有するリレーを利用したＦＡシステムに適している。

１００ 制御システム、 １０ 制御装置、 １０１ 端子、 １０２ 端子、 １１ 制御部、 １２ リレー、 １２１ 接点、 １３ 切替部、 １３１ スイッチ、 １３２ スイッチ、 １４ 電流検出部、 １４１ 電圧測定部、 １５１，１５２ 接続点、 １６ 絶縁素子、 ２０ 負荷、 ２１ 電源、 ２０１ 電源線、 ３０ 指示装置、 Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗。

Claims (6)

1. 第１端子及び第２端子と、
   前記第１端子及び前記第２端子の間の電流路の開閉を切り替える接点を有するリレーと、
   前記第１端子と前記リレーとの間に接続される第１抵抗を、抵抗値が異なる複数の抵抗のいずれかに切り替えるとともに、前記第１抵抗と並列に接続される第２抵抗を、抵抗値が異なる複数の抵抗のうちの、切り替えた前記第１抵抗に対応する抵抗に切り替える切替手段と、
   前記第２抵抗に流れる電流を検出する検出手段と、
   前記接点が閉状態であるときの前記検出手段による検出結果から、前記接点に流れる交流のゼロクロス点を検知し、ゼロクロス点の検知に基づいて前記リレーを制御して、前記検知より後のゼロクロス点において前記接点を開状態にさせる制御手段と、
   を備える制御装置。
2. 前記検出手段は、絶縁素子により前記第２抵抗に流れる電流を検出し、
   前記制御手段は、絶縁素子を介して前記切替手段を制御して、前記第１抵抗及び前記第２抵抗を切り替えさせる、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記制御手段は、前記切替手段を制御して、前記検出手段によって検出された電流に対応する抵抗に前記第１抵抗及び前記第２抵抗を切り替えさせる、
   請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記制御手段は、前記第１端子及び前記第２端子に直流電圧が印加された場合には、前記検出結果に基づく前記リレーの制御を中止する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
5. 前記検出手段は、前記第２抵抗の両端電圧を測定し、測定した前記両端電圧を、前記検出結果として前記制御手段に出力する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 第１端子及び第２端子と、前記第１端子及び前記第２端子の間の電流路の開閉を切り替える接点を有するリレーと、を備える制御装置によって実行される制御方法であって、
   前記第１端子と前記リレーとの間に接続される第１抵抗を、抵抗値が異なる複数の抵抗のいずれかに切り替えるとともに、前記第１抵抗と並列に接続される第２抵抗を、抵抗値が異なる複数の抵抗のうちの、切り替えた前記第１抵抗に対応する抵抗に切り替える切替ステップと、
   前記第２抵抗に流れる電流を検出する検出ステップと、
   前記接点が閉状態であるときの前記検出ステップにおける検出結果から、前記接点に流れる交流のゼロクロス点を検知し、ゼロクロス点の検知に基づいて前記リレーを制御して、前記検知より後のゼロクロス点において前記接点を開状態にさせる制御ステップと、
   を含む制御方法。

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