JPH04280314A - 信号出力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、計算機を用いたプラン
ト制御装置などの監視・制御システムに好適なアナログ
信号またはディジタル信号の信号出力装置に係り、特に
信号出力処理の高度化に関する。

【０００２】

【従来の技術】計算機を用いた監視・制御システムにお
ける従来のアナログ信号出力装置は、例えば８点の電圧
信号のＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換等を行うの
みであった。従来、この種のアナログ信号出力装置にお
ける信号出力処理の信頼性を向上させる方式として、外
部の操作器等に出力した信号を並列に再び同一システム
の別のアナログ入力装置を介して読み込み、自ら出力し
た信号値とこれを比較し、ある許容偏差を超えた場合に
異常とする方式が知られていた。

【０００３】一方、計算機を用いた監視・制御システム
における従来のディジタル信号出力装置は、例えば６４
点のディジタル信号の出力を行うのみであった。従来、
この種のディジタル信号出力装置における信号出力処理
の信頼性を向上させる方式として、主として次の２つが
知られていた。

【０００４】第１の方式は、外部の操作器等に出力した
信号を並列に再び同一システムの別のディジタル入力装
置を通して読み込み、自ら出力した値と比較し、一致せ
ぬ場合は異常とするものである。第２の方式は、１つの
信号を異なった３点のディジタル信号出力点より出力し
、外部で多数決、即ち２点以上がオンとなった時にオン
とするようなハ−ドウェア（電磁リレ−により構成する
ことが多い）を設け、１点の出力を取り出すものである
。

【０００５】次に、アナログ信号出力装置内の電源の異
常に関しては、従来は外部よりその出力装置に供給され
る電源の電圧を監視する程度にとどまり、出力装置内部
に設けられた直流電圧変換器あるいは内部回路の短絡等
の異常を検出する機能を保有するものは無かった。これ
は、従来のディジタル信号出力装置についても全く同様
であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、計算機を用いた
監視・制御システムに対する信頼性向上の要求がますま
す高まってきている。このような要求を受けて、計算機
そのものに対しては、これの多重化により対処すること
が多いが、アナログ信号またはディジタル信号の信号出
力装置に対しては、先に従来の技術で示した程度の対応
が一般的であった。　　本発明は上記事情に鑑みてなさ
れたものでその目的は、出力装置それ自体に種々の異常
検出機能、並びにその検出結果の通知機能を付与し、装
置の高度化を実現して信頼性の一層の向上が図れる信号
出力装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段と作用】本発明は、信号出
力処理、例えばアナログ信号出力装置のアナログ信号出
力処理をより確実にするために、外部出力用にＤ／Ａコ
ンバータにより電圧信号（アナログ信号）に変換された
信号を装置内でＡ／Ｄコンバータにより再びディジタル
信号に戻して読み込み、（Ｄ／Ａコンバータによる変換
に供された）もとのディジタル信号の値と読み込んだデ
ィジタル信号の値とをそれぞれ相互比較する構成として
いる。両信号の経路間には、数段の信号処理回路が入る
ので、両信号の値が完全に一致するとは限らないため、
両信号の値の偏差がある範囲内に入っていれば正常とし
、入っていなければ異常とする。この異常検出動作は、
例えばメイン計算機とは別に設けられたロ−カルＣＰＵ
（マイクロコンピュータ）の処理によって行われる。

【０００８】また本発明は、上記の異常検出動作で異常
が検出された場合には、その旨を通知する異常信号（出
力装置異常信号）を該当する両信号（両ディジタル信号
）とともにメイン計算機に送るとともに、警報信号を発
する構成としている。この警報信号は状態表示手段に供
給され、警報表示が行われる。

【０００９】また本発明は、本装置より外部に対して信
号を出力する箇所に用いられるコネクタの脱落の有無を
検出する手段（コネクタ接続監視手段）、並びに装置内
の電源の異常を検出する手段（ＤＣ／ＤＣコンバータ出
力異常監視手段）を設け、コネクタあるいは電源の異常
検出時にも、状態表示手段に警報信号が発せられて、警
報表示が行われる構成としている。

【００１０】また本発明は、異常検出時の解析を容易と
するために信号出力装置前面にパネルを設けて、複数個
の表示ランプ（例えばＬＥＤ）を取り付け、状態表示手
段により、異常内容に応じて表示ランプの切り替えを行
うことにより、異常発生装置の識別、更には異常の内容
の判定を行い易くしている。

【００１１】更に本発明は、ディジタル信号出力装置の
ディジタル信号出力処理をより確実にするために、外部
出力用に出力バッファから出力された電圧信号（ディジ
タル信号）を装置内で入力バッファを通して読み込み、
（出力バッファによる出力に供された）もとのディジタ
ル信号の値と読み込んだディジタル信号の値とをそれぞ
れ相互比較し、両信号の値の偏差がある範囲内に入って
いれば正常とし、入っていなければ異常とする。その他
の構成については、上記したアナログ信号出力装置の場
合と同様である。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の第１実施例を、監視・制御シ
ステムにおけるアナログ信号出力装置に実施した場合を
例に、図１及び図２を参照して説明する。

【００１３】図１はアナログ信号出力装置の構成を示す
ブロック図である。図１において、１は監視・制御シス
テムの主たる演算処理を行うための計算機（メイン計算
機）であり、本装置（アナログ信号出力装置）に対し必
要な出力信号を送るとともに、本装置等により送られる
種々の異常発生情報をもとに、例えば計算機が多重化さ
れたシステムにおいては、制御系となる計算機の切替え
処理等を行う。２は標準的な例えば、ＩＥＥＥ７９６準
拠の計算機バスである。

【００１４】３は計算機バス２と本装置上のロ−カルバ
ス５との間をインタ−フェイスするためのレジスタ・バ
ッファ＆バス・コントロ−ラである。４はメイン計算機
１より計算機バス２、レジスタ・バッファ＆バス・コン
トロ−ラ３、ロ−カルバス５を介して送られてくる出力
すべき信号（ディジタル信号）を受け取り、Ｄ／Ａコン
バータ６にてアナログ信号７に変換して外部へ出力する
ロ−カルＣＰＵ（マイクロコンピュータ）である。ロ−
カルＣＰＵ４はまた、出力したアナログ信号７をマルチ
プレクサ８、Ａ／Ｄコンバータ９を介して再度読み込み
、メイン計算機１から受け取ったもとのディジタル信号
と読み込んだディジタル信号との偏差を比較し、偏差が
所定値外であれば異常信号をレジスタ・バッファ＆バス
・コントロ−ラ３を介してメイン計算機１へ伝達すると
ともに、警報信号を異常処理ロジック＆状態表示回路１
３へ出力する。

【００１５】５は本装置上のＣＰＵ回路を構成するため
のロ−カルバスである。６はロ−カルバス５を介して送
られる出力すべき信号をディジタル信号からアナログ信
号に変換するＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）コンバー
タ、７はＤ／Ａコンバータ６の出力信号、即ち外部へ出
力される電圧信号等のアナログ信号（アナログ出力）で
ある。

【００１６】８は複数点（本実施例では１６点）のアナ
ログ信号７を順次切り替えてＡ／Ｄコンバータ９に送る
ためのマルチプレクサ、９はマルチプレクサ８によって
切り替え出力されるアナログ信号（７）をディジタル信
号に変換してロ−カルバス５に出力するためのＡ／Ｄ（
アナログ／ディジタル）コンバータである。

【００１７】１０は外部から供給される直流電源を受け
て、内部回路で必要な電圧の直流電源を生成するために
設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ（直流電圧変換器）で
ある。本実施例おいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、
外部からの＋５Ｖの電源を受けて、±１５Ｖの電源を生
成する。

【００１８】１１はＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力（
±１５Ｖ）を監視してその正常／異常を判定するＤＣ／
ＤＣコンバータ出力異常監視部である。この出力異常監
視部１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力が基準値
（±１５Ｖ）に対して所定値以上外れている異常時に、
警報信号を異常処理ロジック＆状態表示回路１３に出力
する。１２はコネクタ（アナログ出力コネクタ）１４の
接続状態を監視・判定するためのコネクタ接続監視部で
ある。コネクタ接続監視部１２は、コネクタ１４が正確
に接続されていることを示すアナログ出力コネクタ挿入
信号が無い場合、警報信号を異常処理ロジック＆状態表
示回路１３に出力する。

【００１９】１３は装置内各部からの警報信号を受けて
、装置のフロントパネルへの警報表示（点灯）を行う異
常処理ロジック＆状態表示回路である。異常処理ロジッ
ク＆状態表示回路１３は、異常発生時の解析処理を容易
にするため異常発生の情報を内部保持するようになって
おり、この情報が不要となった場合に、これをクリアす
るための警報リセット信号を受けるようにしている。 １４は本装置と外部のアナログ信号送出先とをケーブル
等を介して接続するためのコネクタ（アナログ出力コネ
クタ）である。

【００２０】図２は図１のアナログ信号出力装置のフロ
ントパネルの例を示す図である。図２において、２１は
警報リセット用の押しボタンスイッチ、２２は装置内電
源が正常である場合には点灯し、異常時に消灯する表示
ランプ（通常ＬＥＤを使用することが一般的）である。 ２３は警報発生時に点灯する表示ランプ（出力デ−タ状
態表示ランプ）であり、複数個設け異常の内容に応じて
点灯させるランプを分けることにより早期の異常内容の
把握を可能としている。

【００２１】次に、図１のアナログ信号出力装置（第１
実施例）の動作を説明する。まずメイン計算機１は、計
算機バス２、レジスタ・バッファ＆バス・コントロ−ラ
３を介して本装置（アナログ信号出力装置）に対し、演
算処理の結果等を示す出力すべきディジタル信号を送る
。

【００２２】ロ−カルＣＰＵ４は、メイン計算機１によ
り送られた出力すべき信号をロ−カルバス５を介して受
け取り、Ｄ／Ａコンバータ６によって電圧信号等のアナ
ログ信号７に変換せしめ、コネクタ１４から外部へ出力
させる。同時にロ−カルＣＰＵ４は、Ｄ／Ａコンバータ
６により変換出力されるアナログ信号７をマルチプレク
サ８により順次切り替えてＡ／Ｄコンバータ９に送り、
同コンバータ９にてディジタル信号に戻した後、ロ−カ
ルバス５を介して読み込む。

【００２３】次にロ−カルＣＰＵ４は、メイン計算機１
から送られて受け取ったディジタル信号（即ち、Ｄ／Ａ
コンバータ６によってアナログ信号７に変換される前の
もとの信号）の値と、上記読み込んだディジタル信号（
即ち、Ａ／Ｄコンバータ９によって出力アナログ信号７
から変換されたディジタル信号）の値との偏差を求める
。そしてロ−カルＣＰＵ４は、求めた偏差が所定値以上
であるか否かを調べる。

【００２４】もし、求めた偏差が所定値以上の異常時に
は、ロ−カルＣＰＵ４は出力装置異常を示す出力装置異
常信号を上記両信号とともにレジスタ・バッファ＆バス
・コントロ−ラ３、計算機バス２を介してメイン計算機
１に出力する。ここで、出力装置異常信号を割り込み信
号として用い、例えば計算機バス２に通常に設けられて
いる割り込み信号ラインを用いてメイン計算機１に異常
検出の割り込みをかけることも可能である。

【００２５】またロ−カルＣＰＵ４は、メイン計算機１
への出力装置異常信号の出力と同時に、警報信号をロ−
カルバス５経由で異常処理ロジック＆状態表示回路１３
へ出力する。異常処理ロジック＆状態表示回路１３は、
このロ−カルＣＰＵ４からの警報信号（の状態）をその
出力元に対応して異常発生情報として内部保持するとと
もに、図２に示すフロントパネルに取り付けられた複数
の表示ランプ２３のうち、異常内容に対応したランプを
点灯させる。

【００２６】さて、図１のアナログ信号出力装置におい
て、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は外部電源から供給され
る例えば＋５Ｖの直流電源から、内部で使用する±１５
Ｖ電源を生成している。ＤＣ／ＤＣコンバータ出力異常
監視部１１は、このＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力を
監視しており、所定値より外れているか否かにより、±
１５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣコンバータ１０）の正常／異常
を判定する。そして、異常判定時には、出力異常監視部
１１は異常処理ロジック＆状態表示回路１３にその旨の
警報信号を出力する。異常処理ロジック＆状態表示回路
１３は、出力異常監視部１１からの警報信号（の状態）
をその出力元に対応して異常発生情報として内部保持す
るとともに、図２に示すフロントパネルに取り付けられ
た表示ランプ２２を消灯し、装置内電源の異常を通知す
る。

【００２７】また、図１のアナログ信号出力装置におい
て、コネクタ接続監視部１２は、コネクタ（アナログ出
力コネクタ）１４が脱落せずに正常に接続されているか
否かを、コネクタ１４からのアナログ出力コネクタ挿入
信号を監視して判定する。もし、アナログ出力コネクタ
挿入信号が検出されない場合には、コネクタ接続監視部
１２はコネクタ１４が正常に接続されていないものとし
て、異常処理ロジック＆状態表示回路１３にその旨の警
報信号を出力する。異常処理ロジック＆状態表示回路１
３は、コネクタ接続監視部１２からの警報信号（の状態
）をその出力元に対応して異常発生情報として内部保持
するとともに、図２に示すフロントパネルに取り付けら
れた複数の表示ランプ２３のうち、異常内容に対応した
ランプを点灯させる。

【００２８】さて、図２に示すフロントパネルの表示状
態等をもとに異常発生時の解析処理を行い、異常処理ロ
ジック＆状態表示回路１３に保持されている異常発生情
報が不要となった場合には、操作員はフロントパネル上
の押しボタンスイッチ２１をＯＮ操作して、警報リセッ
ト信号を発生させる。この警報リセット信号は異常処理
ロジック＆状態表示回路１３に供給され、これにより同
回路１３内に保持されていた異常発生情報はクリアされ
る。

【００２９】なお、異常処理ロジック＆状態表示回路１
３に警報信号を出力する手段として、外部から供給され
る電源（ここでは＋５Ｖ）の正常／異常を監視する監視
手段等を更に設けることも可能である。

【００３０】次に、本発明の第２実施例を、監視・制御
システムにおけるディジタル信号出力装置に実施した場
合を例に、図３及び図４を参照して説明する。図３はデ
ィジタル信号出力装置の構成を示すブロック図である。 図３において、３１はメイン計算機、３２はメイン計算
機３１のバス（計算機バス）である。３３はレジスタ・
バッファ＆バス・コントロ−ラ、３４はロ−カルＣＰＵ
、３５はロ−カルバスである。

【００３１】上記のメイン計算機３１、計算機バス３２
、レジスタ・バッファ＆バス・コントロ−ラ３３、ロ−
カルＣＰＵ３４、ロ−カルバス３５は、それぞれ図１の
メイン計算機１、計算機バス２、レジスタ・バッファ＆
バス・コントロ−ラ３、ロ−カルＣＰＵ４、ロ−カルバ
ス５に相当する。ここで、ロ−カルＣＰＵ３４は、メイ
ン計算機３１より計算機バス３２、レジスタ・バッファ
＆バス・コントロ−ラ３２、ロ−カルバス３５を介して
送られてくる出力すべき信号（ディジタル信号）を受け
取り、出力バッファ３６にて安定した電圧信号（ディジ
タル信号）に変換するとともに、この信号を入力バッフ
ァ３９を通して再度読み込み、メイン計算機３１から受
け取った信号と読み込んだ信号の偏差を比較し、偏差が
所定値外であれば異常信号をレジスタ・バッファ＆バス
・コントロ−ラ３３を介してメイン計算機３１へ伝達す
るとともに、警報信号を異常処理ロジック＆状態表示回
路４３へ出力するようになっている。

【００３２】３６はメイン計算機３１から送られた出力
すべきディジタル信号を安定した電圧信号（ディジタル
信号）に変換するための出力バッファ、３７は出力バッ
ファ３６より出力された電圧信号をフォトカプラ＆オー
プンコレクタドライバ３８と入力バッファ３９とへ送る
ための信号伝送回路である。３８は信号伝送回路３７を
介して送られる電圧信号を外部に対し電気的に絶縁され
たディジタル信号４１として出力するためのフォトカプ
ラ＆オ−プンコレクタ（トランジスタ）ドライバ、３９
は信号伝送回路３７を介して送られる電圧信号をロ−カ
ルＣＰＵ３４にて読み込むための入力バッファである。 なお、外部へのディジタル信号４１の出力をオープンコ
レクタ出力とする代わりに、必要に応じてリレー接点出
力等にすることも可能である。

【００３３】４２はコネクタ４４が正確に接続されてい
るか否かを判定するための（図１のコネクタ接続監視部
１２と同様の）コネクタ接続監視部、４３は装置内各部
からの警報信号を受けて、装置のフロントパネルへの警
報表示（点灯）を行う（図１の異常処理ロジック＆状態
表示回路１３と同様の）異常処理ロジック＆状態表示回
路である。４４は本装置と外部のディジタル信号送出先
とをケーブル等を介して接続するためのコネクタ（ディ
ジタル出力コネクタ）である。

【００３４】図４は図３のディジタル信号出力装置のフ
ロントパネルの例を示す図である。図４において、５１
は警報リセット用の押しボタンスイッチ、５２，５３は
表示ランプであり、図２の押しボタンスイッチ２１、表
示ランプ２２，２３と同様に用いられる。５４は表示ラ
ンプ５５の群に対し、どの信号のグル−プを表示するか
を切り替えるために使用するロ−タリ・スイッチ、５５
は出力信号の状態を例えば８点のグル−プにて表示する
ための表示ランプ（出力デ−タ状態表示ランプ）である
。

【００３５】次に、図３のディジタル信号出力装置（第
２実施例）の動作を、図１のアナログ信号出力装置との
相違点を中心に説明する。まずメイン計算機３１は、計
算機バス３２、レジスタ・バッファ＆バス・コントロ−
ラ３３を介して本装置（ディジタル信号出力装置）に対
し、演算処理の結果等を示す出力すべきディジタル信号
を送る。

【００３６】ロ−カルＣＰＵ３４は、メイン計算機３１
により送られた出力すべき信号を受け取り、出力バッフ
ァ３６にて安定した電圧信号（ディジタル信号）に変換
せしめて信号伝送回路３７からフォトカプラ＆オープン
コレクタドライバ３８に送り、外部に対し電気的に絶縁
されたディジタル信号４１としてコネクタ４４から出力
させる。同時にロ−カルＣＰＵ４は、出力バッファ３６
により変換されて信号伝送回路３７により送られた安定
した電圧信号を、入力バッファ３９、ロ−カルバス３５
を介して読み込む。

【００３７】次にロ−カルＣＰＵ３４は、メイン計算機
３１から送られて受け取ったディジタル信号の値と、上
記読み込んだディジタル信号の値との偏差を求め、その
偏差が所定値以上であるか否かを調べる。もし、求めた
偏差が所定値以上の異常時には、ロ−カルＣＰＵ３４は
出力装置異常を示す出力装置異常信号を上記両信号とと
もにレジスタ・バッファ＆バス・コントロ−ラ３３、計
算機バス３２を介してメイン計算機３１に出力する。同
時にロ−カルＣＰＵ３４は、警報信号をロ−カルバス３
５経由で異常処理ロジック＆状態表示回路４３へ出力す
る。なお、コネクタ接続監視部４２によりコネクタ４４
が正常に接続されていないことが検出された場合の、異
常処理ロジック＆状態表示回路４３の動作は、図１にお
けるコネクタ接続監視部１２による異常検出時の異常処
理ロジック＆状態表示回路１３の動作と同様であるので
説明を省略する。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、装
置内蔵のＤ／Ａコンバータ（アナログ信号出力装置の場
合）あるいは出力バッファ（ディジタル信号出力装置）
を介して出力される信号を装置内においてＡ／Ｄコンバ
ータまたは入力バッファを介して読み込み、もとの信号
と読み込んだ信号との偏差をもとに異常検出を行う異常
検出機能、更には装置内の電源の異常検出機能、出力コ
ネクタの接続不良の検出機能などを設けるとともに、そ
の異常検出結果を警報表示等により通知する機能を設け
るようにしたので、信号出力装置の信号出力処理の高度
化が実現でき、信頼性の一層の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すアナログ信号出力装
置のブロック構成図。

【図２】図１のアナログ信号出力装置のフロントパネル
図。

【図３】本発明の第２実施例を示すディジタル信号出力
装置のブロック構成図。

【図４】図３のディジタル信号出力装置のフロントパネ
ル図。

【符号の説明】

１，３１…メイン計算機、２，３２…計算機バス、４，
３４…ロ−カルＣＰＵ、５，３５…ロ−カルバス、６…
Ｄ／Ａコンバータ、８…マルチプレクサ、９…Ａ／Ｄコ
ンバータ、１０…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１１…ＤＣ／
ＤＣコンバータ出力異常監視部、１２，４２…コネクタ
接続監視部、１３，４３…異常処理ロジック＆状態表示
回路、１４，４４…コネクタ、２１，５１…押しボタン
スイッチ、２２，２３，５２，５３，５５…表示ランプ
、５４…ロ−タリ・スイッチ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　Ｄ／Ａコンバ−タを介してアナログ出
   力される信号をＡ／Ｄコンバ−タにより装置内でディジ
   タル信号に変換して読み込む経路を設けるとともに、ア
   ナログ出力されたもとのディジタル信号と読み込まれた
   ディジタル信号との偏差を求め所定値以上の場合は出力
   装置異常信号をメイン計算機へ出力し、且つ警報信号を
   出力する処理手段と、少なくとも、上記処理手段からの
   警報信号を入力して警報表示する状態表示手段とを設け
   たことを特徴とするアナログ信号出力装置。
2. 【請求項２】　　上記アナログ出力される信号を外部に
   伝達するためのコネクタの接続状態を監視して、異常接
   続時には警報信号を出力するコネクタ接続監視手段を更
   に設け、上記状態表示手段は、このコネクタ接続監視手
   段からの警報信号を入力して警報表示することを特徴と
   する請求項１記載のアナログ信号出力装置。
3. 【請求項３】　　装置内蔵のＤＣ／ＤＣコンバ−タの出
   力を監視して、所定値より外れた場合には警報信号を出
   力するＤＣ／ＤＣコンバ−タ出力監視手段を更に設け、
   上記状態表示手段は、このＤＣ／ＤＣコンバ−タ出力監
   視手段からの警報信号を入力して警報表示することを特
   徴とする請求項１または請求項２記載のアナログ信号出
   力装置。
4. 【請求項４】　　出力バッファを介して出力されるディ
   ジタル信号を装置内で入力バッファを介して読み込む経
   路を設けるとともに、もとのディジタル信号と読み込ま
   れたディジタル信号との偏差を求め所定値以上の場合は
   出力装置異常信号をメイン計算機へ出力し、且つ警報信
   号を出力する処理手段と、少なくとも、上記処理手段か
   らの警報信号を入力して警報表示する状態表示手段とを
   設けたことを特徴とするディジタル信号出力装置。
5. 【請求項５】　　上記ディジタル出力される信号を外部
   に伝達するためのコネクタの接続状態を監視して、異常
   接続時には警報信号を出力するコネクタ接続監視手段を
   更に設け、上記状態表示手段は、このコネクタ接続監視
   手段からの警報信号を入力して警報表示することを特徴
   とする請求項４記載のディジタル信号出力装置。