JPH0741619U

JPH0741619U - 監視制御装置のモジュール接続機構

Info

Publication number: JPH0741619U
Application number: JP7068093U
Authority: JP
Inventors: 耕作飛田; 昌之 ▲片▼岡
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-07-21

Abstract

(57)【要約】【構成】Ｉ／Ｏモジュール１８をマザーボード１５か
ら取り外すとき、最短の検知ピン２７が最初にコンタク
ト２８’から抜け出る。アドレスバスレシーバ２０は、
イネーブル端子Ｅが“high”となり、アドレス入力を行
なわなくなる。すると、データバスドライバ／レシーバ
２２は、アドレスデコーダ２１の出力によりイネーブル
端子Ｅが“high”となってデータの入出力を行なわなく
なる。逆に、Ｉ／Ｏモジュール１８をマザーボード１５
に差し込むとき、検知ピン２７が最後にコンタクト２
８’に挿入される。これにより、アドレスバスレシーバ
２０のイネーブル端子Ｅが“low " となり、内部回路２
３は、アドレス入力およびデータの入出力を行なうよう
になる。【効果】システム電源をＯＮしたままでも、内部回路
２３に悪影響を及ぼすことなく、モジュールの取り外し
および装着を行うことができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、監視制御対象となる設備機器に接続される入出力モジュール等のモジュールを監視制御装置の一部として着脱可能に実装するものであって、モジュールが着脱の検知機能を有する監視制御装置のモジュール接続機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

ビルやプラント、高速道路網等の近代化された設備や施設は、多くの設備機器を有しており、これらの設備機器を相互に協調して作動させることが仕様通りの動作を円滑に実行する上で必要になっている。したがって、上記の全設備機器は、動作状況が特定の場所で監視できるとともに、この特定の場所から制御できることが望ましく、通常、上記の監視や制御には、監視制御装置が使用されるようになっている。

【０００３】監視制御装置は、一般に、中央局と施設の各所に配された１つまたは複数の子局とからなっている。中央局および子局には、設備機器等を監視・制御するための各種のモジュールが設けられている。このモジュールには、例えば、設備機器と直接接続されて、設備機器の計測値を受け入れたりするものや、設備機器に制御信号を与えたりするものがある。また、上記のモジュールには、通信機能を有して中央局と子局との間で情報の通信を行なうものもある。

【０００４】このような監視制御装置は、施設に応じた機能を備えるため、通常、中央局や子局のシステム本体に対し、設備機器等に対応したモジュールが装着できるように構成される。具体的には、システム本体のマザーボードに各種のモジュールがコネクタを介して着脱自在に接続されるようになっている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】ところが、上記の監視制御装置では、あるモジュールが故障してそのモジュールを交換する必要が生じた場合や、システム拡張時に新たなモジュールを増設する場合、システム電源がＯＮしている状態でモジュールをマザーボードから取り外したり装着したりすると、モジュール内の回路に負担を与えるおそれがある。具体的には、モジュール側の雄コネクタのピンがマザーボード側の雌コネクタのコンタクトから外れるときまたは接触するとき、コネクタを通じてモジュールに転送される信号に変動が生じる。したがって、モジュール内の回路におけるデータ処理に悪影響が及ぶだけでなく、モジュール内の回路そのものがダメージを受けるおそれもある。

【０００６】このため、従来では、システム電源をＯＦＦしてシステムの動作を停止させてからモジュールの取り外しまたは装着を行なわなければならなかった。また、システム電源をＯＦＦしてシステムを停止させると、モジュールの取り外しまたは装着が終了して再びシステム電源をＯＮしても、システムを起動するのに時間がかかり、システム稼働率を低下させるという問題もあった。

【０００７】本考案は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、システムを停止させないでモジュールの取り外しまたは装着を可能にすることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案の監視制御装置のモジュール接続機構は、上記の課題を解決するために、監視制御対象の監視制御に関与する機能を個々に有する複数のモジュールとこれらのモジュールが実装される実装基板とが、モジュール側の雄コネクタが有する複数のピンと実装基板側の雌コネクタが有する一定長さの複数のコンタクトとが１つずつ対になって接触することにより電気的に接続される監視制御装置のモジュール接続機構において、以下の手段を講じていることを特徴としている。

【０００９】すなわち、上記監視制御装置のモジュール接続機構は、上記のピンのうち最も短い最短ピンがコンタクトに接触しているか否かを検出する接触検知手段と、最短ピンとコンタクトとが接触しているとき最短ピンより長いピンとこれに接触するコンタクトとを介して行なわれる上記実装基板と上記モジュール内部との間の信号の授受を許可する一方、最短ピンとコンタクトとが接触していないとき上記実装基板と上記モジュール内部との間の信号の授受を禁止する信号制御手段とを備えている。

【００１０】

【作用】

上記の構成では、モジュールが実装基板から取り外されるとき、雄コネクタが雌コネクタから外れるが、雄コネクタにおいては最短ピンが最初にコンタクトと非接触状態となる。すると、接触検知手段により、最短ピンがコンタクトと接触していないことが検知される。その検知の結果に基づいて、信号制御手段により、実装基板とモジュール内部との間の信号の授受が禁止される。

【００１１】最短ピンがコンタクトと非接触状態となった瞬間は、最短ピンより長い雄コネクタの他のピンはまだコンタクトに接触している。それゆえ、続いてこれらのピンがコンタクトから離れるときは、すでに上記のように信号の授受が行なわれていない。

【００１２】また、モジュールを実装基板に装着する場合は、雄コネクタが雌コネクタに接合するが、雄コネクタにおいては最短ピンが最後にコンタクトに接触する。すると、接触検知手段により、最短ピンがコンタクトと接触しているいることが検知される。その検知の結果に基づいて、信号制御手段により、実装基板と上記モジュール内部との間の信号の授受が許可される。

【００１３】この状態では、最短ピンより長い他のピンはコンタクトとすでに接触しているので、これらを介して信号の授受が行なわれるようになる。すなわち、信号の授受に関与するピンがコンタクトに接触してから、信号の授受が可能になる。

【００１４】このように、上記の構成によれば、システム電源がＯＮしている状態でモジュールの取り外しまたは装着を行なっても、最短ピンとコンタクトとの接触状態により、信号の授受に関与するピンがコンタクトと接触しているときに信号の授受が行なわれるようになる。それゆえ、信号の授受がモジュールの取り外しまたは装着により突然寸断されるという事態を回避することができる。したがって、システム電源がＯＮしている状態でモジュールの取り外しまたは装着が行われても、モジュール内の回路に悪影響が及ぶおそれはない。

【００１５】

【実施例】

本考案の一実施例について図１ないし図３に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１６】本実施例に係る監視制御装置は、図２に示すように中央局１と子局２とからなっている。

【００１７】中央局１は、子局２が図示しない監視制御対象機器の監視および制御を行なうように、集中的に子局２の動作を制御するようになっている。このため、中央局１は、子局２に設けられる後述のＣＰＵモジュール６・７と交信可能となるように接続されている。

【００１８】子局２は、第１論理ユニット３と、第２論理ユニット４と、Ｉ／Ｏユニット５とを有している。

【００１９】第１論理ユニット３は、運用系として通常時に作動する論理部であり、ＣＰＵモジュール（図中、ＣＰＵ）６やその他の図示しないメモリモジュール、表示制御モジュール等の各種のモジュールを備えている。第２論理ユニット４は、待機系として非常時に第１論理ユニット３の代わりに作動する論理部であり、第１論理ユニット３と同様、ＣＰＵモジュール（図中、ＣＰＵ）７を中心として各種のモジュールを備えている。第１論理ユニット３および第２論理ユニット４は、中央局１との通信を行なって、中央局１から与えられた要求に基づいてＩ／Ｏユニット５に対し監視制御対象機器の監視・制御を実行させるとともに、監視制御対象機器からのデータを収集して中央局１に送信するようになっている。

【００２０】Ｉ／Ｏユニット５は、ＣＰＵモジュール（図中、ＣＰＵ）８・９、アナログ入力モジュール（図中、ＡＩ）１０、アナログ出力モジュール（図中、ＡＯ）１１、ディジタル入力モジュール（図中、ＤＩ）１２、ディジタル出力モジュール（図中、ＤＯ）１３等を備えている。

【００２１】ＣＰＵモジュール８・９は、それぞれＣＰＵモジュール６・７と通信しうるように接続されるとともに、システムバス１４を介して上記の各モジュール１０〜１３等に接続されている。このＣＰＵモジュール８・９は、交信可能となるように互いに接続されており、各モジュール１０〜１３等の動作を管理して入出力を制御するようになっている。

【００２２】ＣＰＵモジュール８は、第１論理ユニット３とともに作動する運用系として備えられる一方、ＣＰＵモジュール９は、第２論理ユニット４とともに作動する待機系として備えられる。このため、ＣＰＵモジュール８・９は、それぞれ後述するスイッチＳＷ₁・ＳＷ₂により作動・非作動が選択されるようになっている。また、ＣＰＵモジュール８がスイッチＳＷ₁により作動が選択されているときは、ＣＰＵモジュール９がＣＰＵモジュール８との交信によりそれを認知して非作動となる。逆に、ＣＰＵモジュール９がスイッチＳＷ₂により作動が選択されているときは、ＣＰＵモジュール８が非作動となる。

【００２３】アナログ入力モジュール１０は、監視制御対象機器としての計器等からの計測値といったアナログ信号を受け入れるモジュールである。アナログ出力モジュール１１は、計器等へアナログ信号を出力するモジュールである。ディジタル入力モジュール１２は、監視制御対象機器としてのリレー接点等からの接点入力といったディジタル信号を受け入れるモジュールである。ディジタル出力モジュール１３は、リレー接点等へ接点出力といったディジタル信号を与えるモジュールである。

【００２４】Ｉ／Ｏユニット５における上記の各モジュール８〜１３等は、図３に示すように、実装基板としてのマザーボード１５に実装されている。ＣＰＵモジュール８・９には、スイッチＳＷ₁・ＳＷ₂が設けられている。スイッチＳＷ₁・ＳＷ₂ は、ＣＰＵモジュール８・９の作動・非作動を選択するトグルスイッチである。

【００２５】マザーボード１５は、長方形の基板本体において、長手方向に等間隔でソケット１６…が取り付けられている。また、基板本体には、図示はしないが、ソケット１６…同士を電気的に接続する所望のプリント配線が施されている。各モジュール８〜１３は、各々が有するプラグ１７…がソケット１６…に機械的および電気的に接合されることにより、マザーボード１５に実装される。

【００２６】続いて、上記の各モジュール８〜１３に共通する基本的な構成について説明する。なお、ここでは、便宜上、各モジュール８〜１３を図１に示すようにＩ／Ｏモジュール１８と称する。

【００２７】Ｉ／Ｏモジュール１８は、プラグ１７と、検知回路１９と、アドレスバスレシーバ２０と、アドレスデコーダ２１と、データバスドライバ／レシーバ２２と、内部回路２３とを備えている。

【００２８】雄コネクタとなるプラグ１７は、電源ピン２４…、ＧＮＤピン２５…、信号ピン２６…、検知ピン２７等の多数のピンが配列されて設けられており、雌コネクタとなるソケット１６と対になって２ピースコネクタを構成している。電源ピン２４は、電源線に接続されるピンであり、最も長く形成されている。ＧＮＤピン２５…は、ＧＮＤ線に接続されるピンであり、電源ピン２４と同様に最も長く形成されている。信号ピン２５…は、アドレスやデータ等の信号の授受に関与する信号線に接続されるピンであり、電源ピン２４よりやや短く形成されている。検知ピン２７は、信号の授受や電源供給に関与しないピンであり、最も短く形成されている。

【００２９】一方、雌コネクタとなるソケット１６は、電源ピン２４…、ＧＮＤピン２５… 、信号ピン２６…、検知ピン２７等が挿入される一定長さの鞘状等の形状をなすコンタクト２８…を多数有している。電源ピン２４…、ＧＮＤピン２５…、信号ピン２６…、検知ピン２７等と、コンタクト２８…（２８’）とは、１つずつ対になって接触することにより、マザーボード１５とＩ／Ｏモジュール１８とを電気的に接続するようになっている。

【００３０】接触検知手段としての検知回路１９は、抵抗２９と、電源３０とを有している。抵抗２９は、一端がアドレスバスレシーバ２０のイネーブル端子Ｅおよび検知ピン２７に接続されている。また、抵抗２９は、他端が一定電圧を出力する電源３０に接続されてプルアップされている。一方、検知ピン２７が接触するコンタクト２８’は、マザーボード１５を介して接地されている。

【００３１】アドレスバスレシーバ２０は、信号ピン２６…のうちアドレスの伝達に関与するものに接続されており、入力されるアドレスの受入れを制御するようになっている。このアドレスバスレシーバ２０は、イネーブル端子Ｅが“low ”のときアドレスを受け入れる一方、イネーブル端子Ｅが“high”のときアドレスを受け入れないようになっている。すなわち、アドレスバスレシーバ２０は、信号制御手段としての機能を有している。

【００３２】アドレスデコーダ２１は、アドレスバスレシーバ２０からアドレスが入力されるとき“low " の信号を出力する一方、アドレスバスレシーバ２０からアドレスが入力されないとき“high”の信号を出力するようになっている。

【００３３】データバスドライバ／レシーバ２２は、内部回路２３と信号ピン２６…のうちデータの伝達に関与するものとに接続されており、内部回路２３に対するデータの入出力を制御するようになっている。このデータバスドライバ／レシーバ２２は、イネーブル端子Ｅが“low " のときデータの入出力を行なう一方、イネーブル端子Ｅが“high”のときデータの入出力を行なわないようになっている。

【００３４】内部回路２３は、アドレスデコーダ２１が“low " の信号を出力するとき動作可能な状態になる一方、アドレスデコーダ２１が“high”の信号を出力するとき動作を停止するようになっている。

【００３５】この内部回路２３は、各モジュール８〜１３毎に固有の機能を有する回路である。例えば、アナログ入力モジュール１０では、内部回路２３として、図示しないアナログ信号入力コネクタから入力されたアナログ電流を電圧に変換するＩ／Ｖ変換部、Ｉ／Ｖ変換部からの電圧をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部、Ａ／Ｄ変換部からのディジタル信号を処理するＣＰＵ等を備えている。また、ＣＰＵモジュール８・９では、内部回路２３に前記のスイッチＳＷ₁・ＳＷ₂が接続されている。

【００３６】ここで、上記の構成におけるＩ／Ｏモジュール１８の交換時の動作について説明する。

【００３７】Ｉ／Ｏモジュール１８を交換する際、まず、Ｉ／Ｏモジュール１８をマザーボード１５から取り外すが、このとき、ソケット１６内では、検知ピン２７が最初にコンタクト２８’から外れる。すると、アドレスバスレシーバ２０は、イネーブル端子Ｅが“high”となり、アドレス入力を行なわなくなる。これにより、アドレスデコーダ２１が“high”の信号を出力するため、データバスドライバ／レシーバ２２は、イネーブル端子Ｅが“high”となり、データの入出力を行なわなくなる。

【００３８】この状態から続いて信号ピン２６…がコンタクト２８…から外れ、最後に電源ピン２４…およびＧＮＤピン２５…がコンタクト２８…から外れる。このように、内部回路２３に対するアクセスが遮断された状態でＩ／Ｏモジュール１８がマザーボード１５から取り外されるので、内部回路２３はＩ／Ｏモジュール１８の取り外しによる影響を受けない。また、作動しているＣＰＵモジュール８またはＣＰＵモジュール９が、コンタクト２８’の電気的状態をモニタしており、Ｉ／Ｏモジュール１８が取り外されると、そのことを認識するようになっている。

【００３９】次に、正常なＩ／Ｏモジュール１８をマザーボード１５に装着するが、このとき、ソケット１６内では、電源ピン２４…およびＧＮＤピン２５…がコンタクト２８…に挿入され、続いて信号ピン２６…がコンタクト２８…に挿入され、最後に検知ピン２７がコンタクト２８’に挿入される。これにより、Ｉ／Ｏモジュール１８の装着時には、まず、Ｉ／Ｏモジュール１８に電源が供給された後、Ｉ／Ｏモジュール１８とマザーボード１５との信号線が接続される。

【００４０】そして、検知ピン２７がコンタクト２８’と接触すると、アドレスバスレシーバ２０は、イネーブル端子Ｅが“low " となり、アドレス入力を行なう。これにより、アドレスデコーダ２１が“low " の信号を出力するため、データバスドライバ／レシーバ２２は、イネーブル端子Ｅが“low " となり、データの入出力を行なうようになる。

【００４１】このように、内部回路２３に対する信号線が接続されてから内部回路２３へのアクセスが行なわれるので、内部回路２３はＩ／Ｏモジュール１８の装着による影響を受けない。

【００４２】続いて、Ｉ／Ｏモジュール１８として運用系のＣＰＵモジュール８が交換される場合の動作について説明する。

【００４３】まず、ＣＰＵモジュール８のスイッチＳＷ₁を運用系から待機系に切り替える。すると、内部回路２３内のＣＰＵに割り込みが入り、そのＣＰＵは、ＣＰＵモジュール８がマザーボード１５から取り外されることを認知する。そして、上記と同様にして内部回路２３へのアクセスが遮断されることにより、内部回路２３に負担がかかることなくＣＰＵモジュール８が取り外される。

【００４４】ＣＰＵモジュール８をマザーボード１５に装着するときは、初期設定が自動的に行なわれ（自動コンフィグレーション）、同時にＣＰＵモジュール８のスロット番号が検出される。スロット番号は、マザーボード１５に設けられた図示しない検出用のピンにより行なわれる。そして、検出されたスロット番号に適したモジュールの有無が専用のラインをドライブすることにより確認されて、ＣＰＵモジュール８の差し込みが完了する。自動コンフィグレーションおよびスロット番号による確認は、アナログ入力モジュール１０等についても同様に行なわれる。

【００４５】以上述べたように、本実施例では、検知回路１９、検知ピン２７およびマザーボード１５側の接地回路により、プラグ１７のソケット１６に対する取り外しおよび装着時に、内部回路２３へのアクセスが遮断された状態で各ピン２４〜２６とコンタクト２８との抜き差しが行なわれる。それゆえ、Ｉ／Ｏモジュール１８のマザーボード１５に対する取り外し時または装着時に生じる信号の変動が内部回路２３に及ぶことがなくなり、内部回路２３がこのような変動から保護される。

【００４６】また、電源ピン２４およびＧＮＤピン２５がＩ／Ｏモジュール１８の取り外し時に最後にコンタクト２８から抜けることにより、電源供給が最後まで維持され、電源ピン２４およびＧＮＤピン２５がＩ／Ｏモジュール１８の装着時に最初にコンタクト２８に差し込まれることにより、電源供給が完了した状態で信号の授受が開始される。

【００４７】

【考案の効果】

本考案の監視制御装置のモジュール接続機構は、以上のように、モジュール側の雄コネクタが有する複数のピンのうち最も短い最短ピンが、実装基板側の雌コネクタにおけるコンタクトに接触しているか否かを検出する接触検知手段と、最短ピンとコンタクトとが接触しているとき最短ピンより長いピンとこれに接触するコンタクトとを介して行なわれる上記実装基板と上記モジュール内部との間の信号の授受を許可する一方、最短ピンとコンタクトとが接触していないとき上記のように行なわれる信号の授受を禁止する信号制御手段とを備えている構成である。

【００４８】これにより、モジュールをマザーボードから取り外すとき、最短ピンが最初にコンタクトから外れ、実装基板とモジュール内部との間の信号の授受が行なわれなくなった状態で、他のピンがコンタクトから外れる。また、モジュールを実装基板に装着するとき、他のピンがコンタクトに接触して最短ピンが最後にコンタクトに接触してから、実装基板とモジュール内部との間の信号の授受が行なわれるようになる。それゆえ、システム電源がＯＮしている状態でモジュールの取り外しおよび装着を行なっても、最短ピンとコンタクトの接触状態により、信号の授受に関与するピンがコンタクトと接触しているときに信号の授受が行なわれるようになる。このため、信号の授受がモジュールの取り外しおよび装着時に突然寸断されることにより、モジュール内の回路に悪影響が及ぶことを回避することができる。

【００４９】したがって、本考案を採用すれば、システム電源をＯＮしたままでも、モジュールの内部回路に負担を与えることなくモジュールの取り外しおよび装着を行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る監視制御装置における
Ｉ／Ｏモジュールの構成とコネクタのピンおよびコンタ
クトの配置とを示す説明図である。

【図２】上記の監視制御装置の概略構成を示すブロック
図である。

【図３】図１のＩ／Ｏモジュールがマザーボードに実装
された状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

８・９ＣＰＵモジュール（モジュール）１０アナログ入力モジュール（モジュール）１１アナログ出力モジュール（モジュール）１２ディジタル入力モジュール（モジュー
ル）１３ディジタル出力モジュール（モジュー
ル）１５マザーボード（実装基板）１６ソケット（雌コネクタ）１７プラグ（雄コネクタ）１８Ｉ／Ｏモジュール（モジュール）１９検知回路（接触検知手段）２０アドレスバスレシーバ（信号制御手段）２３内部回路２４電源ピン（ピン）２５ＧＮＤピン（ピン）２６信号ピン（ピン）２７検知ピン（最短ピン）２８・２８’ コンタクト

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】監視制御対象の監視制御に関与する機能を
個々に有する複数のモジュールとこれらのモジュールが
実装される実装基板とが、モジュール側の雄コネクタが
有する複数のピンと実装基板側の雌コネクタが有する一
定長さの複数のコンタクトとが１つずつ対になって接触
することにより電気的に接続される監視制御装置のモジ
ュール接続機構において、上記のピンのうち最も短い最短ピンがコンタクトに接触
しているか否かを検出する接触検知手段と、最短ピンとコンタクトとが接触しているとき最短ピンよ
り長いピンとこれに接触するコンタクトとを介して行な
われる上記実装基板と上記モジュール内部との間の信号
の授受を許可する一方、最短ピンとコンタクトとが接触
していないとき上記実装基板と上記モジュール内部との
信号の授受を禁止する信号制御手段とを備えていること
を特徴とする監視制御装置のモジュール接続機構。