JPH08110803A - プログラマブルコントローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プログラマブルコントローラの外部用電力出
力回路に短絡が生じても安定した電力をプログラマブル
コントローラに供給すること。 【構成】 プログラマブルコントローラに備える１つの
電源１から過電流検出器３を介して分岐した外部制御機
器用出力回路にスイッチング素子１１を設け、自らの回
路には電圧検出器４を設け、電圧検出器４の出力および
過電流検出器３の出力を入力する第１論理回路５と、第
１論理回路５の出力を入力するオフデレィタイマー回路
８およびタイマー回路７と、第２論理回路９を介したタ
イマー回路７の出力とオフデレィタイマー回路８の出力
とを入力する第３論理回路１０と、第３論理回路１０の
出力を前記スイッチング素子１１に入力し、プログラマ
ブルコントローラの電圧を確保しながら短絡時所定回数
スイッチング素子１１をオン・オフさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外部制御機器に電力を
供給する電源を備えるプログラマブルコントローラに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、プログラマブルコントローラなど
では、このプログラマブルコントローラと接続される制
御機器に電力を供給する出力端子を備えている。このよ
うなプログラマブルコントローラにおける電源回路に
は、電源の規模を小さくする等から図４に示すような１
つの過電流保護回路２を有するＤＣ電源１から分岐して
プログラマブルコントローラ用出力回路とこのプログラ
マブルコントローラと接続される制御機器（以下、「外
部制御機器」という）用出力回路とを備えるものがあ
る。このような電源回路の過電流保護回路２は、出力回
路に過電流検出器２１を設け、何れかの出力回路に短絡
あるいは過負荷が生じたとき、その短絡あるいは過負荷
により発生する過電流を過電流検出器２１が検出し、制
御回路２３により出力回路のスイッチング素子２２をオ
フ駆動させ、出力電流を遮断している。また、短絡ある
いは過負荷が解消したとき出力回路を復帰させるため
に、スイッチング素子２２を間欠的にオン・オフ駆動さ
せている。

【０００３】しかし、復帰のためにスイッチング素子２
２を間欠的にオン・オフ駆動させる場合、スイッチング
素子２２をオン駆動するパルス間隔を長くするすなわち
スイッチング素子２２のオフ時間を長くすると、復帰す
るまでに時間がかかり、スイッチング素子２２をオン駆
動するパルス間隔を短くするとすなわちスイッチング素
子２−２のオフ時間を短くすると、出力電流の平均値が
上昇し、スイッチング素子２−２の発熱を招く、また周
期を一定にしてデューテイを調整してもスイッチング素
子２２の発熱の問題は回避できず、また、何れの場合に
も負荷の突入電流が大きい場合には、復帰できないとい
う問題がある。

【０００４】更に、過電流保護回路２のスイッチング素
子２２のスイッチング動作は、電源１から分岐してプロ
グラマブルコントローラ用と外部制御機器用の出力回路
のすべてについて作用するものであり、例えば外部制御
機器の短絡あるいは過負荷により、過電流保護回路２の
出力回路のスイッチング素子２２がオン・オフ駆動する
と、異常のないプログラマブルコントローラに対しても
電流がオン・オフし、プログラマブルコントローラに搭
載されているＣＰＵが暴走したり、あるいはリセットが
かかり、制御システムの信頼性を失う恐れがあるという
問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記問題点
に鑑みなされたもので、電源の規模の小さい１つの過電
流保護回路を有する電源から分岐して複数の出力回路を
有する電源回路であっても、短絡あるいは過負荷からの
復帰を速やかに行うことができると共に、常にプログラ
マブルコントローラに対する電圧は確保され、複数の出
力部にそれぞれ接続されてなる制御機器によるシステム
の信頼性の向上が図れる電源回路を備えたプログラマブ
ルコントローラを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的は、第１には、
１つの過電流保護回路を有する電源から分岐して複数の
出力回路を有する電源回路を備えたプログラマブルコン
トローラにおいて、前記電源の出力回路に過電流検出器
を設けると共に、分岐された１つの前記プログラマブル
コントローラ用出力回路には電圧検出器を設け、他の分
岐された前記プログラマブルコントローラに接続される
外部制御機器用出力回路には、前記電圧検出器の出力お
よび前記過電流検出器の出力に基づいて作動するスイッ
チング素子を設けることにより達成される。

【０００７】第２には、１つの過電流保護回路を有する
電源から分岐して複数の出力回路を有する電源回路を備
えたプログラマブルコントローラにおいて、前記電源の
出力回路に過電流検出器を設けると共に、分岐された１
つの前記プログラマブルコントローラ用出力回路には電
圧検出器を設け、他の分岐された前記プログラマブルコ
ントローラに接続される外部制御機器用出力回路には、
前記電圧検出器の出力および前記過電流検出器の出力を
入力する第１論理回路と、前記第１論理回路の出力を入
力するオフデレィタイマー回路と、前記電圧検出器の出
力を入力するオンディレイタイマー回路と、前記第１論
理回路の出力を入力するタイマー回路と、前記タイマー
回路の出力と前記オンデレィタイマー回路の出力とを入
力する第２論理回路と前記第２論理回路の出力と前記オ
フデレィタイマー回路の出力を入力する第３論理回路
と、前記第３論理回路の出力を入力するスイッチング素
子を設けることにより達成される。

【０００８】

【作用】電源が投入されプログラマブルコントローラお
よび外部制御機器の何れも正常であるときは、オンディ
レイタイマー回路で設定されている時間後すなわちプロ
グラマブルコントローラ用出力回路の出力電圧が立ち上
がつた後に外部制御機器用出力回路のスイッチング素子
がオン駆動し、その状態が維持される。この状態で外部
機器用出力回路に短絡あるいは過負荷が発生すると、そ
の短絡あるいは過負荷による過電流を過電流検出器が検
出して出力し、また、その短絡あるいは過負荷による電
圧降下を電圧検出器が検出して出力する。その両出力を
入力した第１論理はタイマー回路とオフデレィタイマー
回路に出力する。その出力を入力したオフデレィタイマ
ー回路は直ちに第３論理回路を介して外部制御機器用出
力回路のスイッチング素子をオフ駆動する。このスイッ
チング素子のオフ駆動によって過電流検出器の出力がな
くなるが、オフデレィタイマー回路に設定されている所
定時間スイッチング素子のオフ駆動状態は継続される。

【０００９】所定時間経過後スイッチング素子はオン駆
動に復帰されるが、この時外部制御機器用出力回路の短
絡あるいは過負荷状態が継続していると再び過電流検出
器の出力および電圧検出器の出力によって、オフデレィ
タイマー回路は直ちに第３論理回路を介して外部制御機
器用出力回路のスイッチング素子をオフ駆動する。外部
制御機器用出力回路の短絡あるいは過負荷状態が継続し
ているときはこのスイッチング素子のオン・オフは繰り
返し行われる。

【００１０】タイマー回路は、外部制御機器用出力回路
のスイッチング素子のオン・オフの繰り返しによるオフ
時間を積算し、予め設定した設定値に達すると出力し、
第２論理回路と第３論理回路を介して外部制御機器用出
力回路のスイッチング素子をオフ駆動しこの状態を維持
させる。

【００１１】スイッチング素子がオン・オフを繰り返し
ているとき、プログラマブルコントローラ用出力回路の
出力電圧もスイッチング素子がオン駆動されると低下
し、オフ駆動によって上昇し、この電圧の高低がスイッ
チング素子のオン・オフの繰り返しに対応して繰り返さ
れるが、スイッチング素子のオン時間およびオフ時間
は、プログラマブルコントローラ用出力回路の出力電圧
が所定の電圧以下にさせない範囲に設定されている。

【００１２】このように電源の規模の小さい１つの過電
流保護回路を有する電源から分岐してプログラマブルコ
ントローラ用および外部制御機器用と複数の出力回路を
有する電源回路を構成すると、プログラマブルコントロ
ーラ用の出力電圧は、外部制御機器用出力回路の短絡あ
るいは過負荷に係らず常に所定電圧が確保され、また、
外部制御機器用出力回路の短絡あるいは過負荷状態が一
定の時間内に解消している場合には、速やかに元の状態
に復帰されるが、解消していない場合には、短絡あるい
は過負荷状態が継続している外部制御機器用出力回路を
切離し、その回路のスイッチング素子の発熱を抑制する
ことができると共に、プログラマブルコントローラ用の
出力電圧を確保する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお、各図を通じて共通する部分には同一の符号
が付してある。

【００１４】図１および図２は、本発明の一実施例のプ
ログラマブルコントローラの電源回路の回路図で、図１
はそのブロック図であり、図２は図１のブロックの内容
の一例を示している。図において、１は直流等の電源、
２は過電流保護回路、３は過電流検出器、４は定電圧を
検出する電圧検出器、５、９、１０はそれぞれ第１、第
２、第３論理回路でこの実施例では何れもアンド回路で
ある。６はオンディレイタイマー回路、７はタイマー回
路、８はオフデレィタイマー回路、１１はスイッチング
素子を示している。なお、図中「内部」は、この電源回
路を備えるプログラマブルコントローラのＣＰＵ等に供
給する電源の出力回路、図中「外部」は、このプログラ
マブルコントローラに接続される制御機器（以下「外部
制御機器」という）に供給する電源の出力回路を示し、
直流等の電源１および過電流保護回路２を合わせて以下
「電源」という。

【００１５】電源の出力回路は、過電流検出器３を介し
た後プログラマブルコントローラ用出力回路および外部
制御機器用出力回路に分岐されている。電圧検出器４
は、プログラマブルコントローラ用出力回路に設けら
れ、電源電圧（図３のＶ３）よりも低く、プログラマブ
ルコントローラのＣＰＵがリセットされる電圧（図３の
Ｖ１）よりも高い値（図３のＶ２）に設定されていて、
プログラマブルコントローラ用出力回路の電圧がその設
定値（図３のＶ２）よりも高いときローレベル、低いと
きハイレベルの出力をオンディレイタイマー回路６とア
ンド回路５に供給する。過電流検出器３は、通常はロー
レベルの出力であるが過電流が発生したときハイレベル
の出力をアンド回路５に供給する。

【００１６】アンド回路５は、電圧検出器４の出力がハ
イレベルであり、過電流検出器３の出力がハイレベルで
あるときはハイレベルの出力を、電圧検出器４および過
電流検出器３の何れか一方又は両方の出力がローレベル
であるときはローレベルの出力をタイマー回路７とオフ
デレィタイマー回路８に供給する。オンディレイタイマ
ー回路６は、電圧検出器４の出力がローレベルに変化し
た時点から所定時間経過後にハイレベルの出力をアンド
回路９に供給する。

【００１７】タイマー回路７は、アンド回路５のハイレ
ベルの出力を積分し、その積分値が予め設定した値に達
した時ローレベルの出力をアンド回路９に供給する。な
お、図２にける７′はラッチ回路であり、通常はハイレ
ベルを出力し、一旦ローレベルが入力されると電源を切
るまでローレベルを出力する。アンド回路９は、タイマ
ー回路７の出力がハイレベルであり、オンディレイタイ
マー回路６の出力がハイレベルであるときはハイレベル
の出力を、タイマー回路７およびオンディレイタイマー
回路６の何れか一方又は両方の出力がローレベルである
ときはローレベルの出力をアンド回路１０に供給する。

【００１８】オフデレィタイマー回路８は、アンド回路
５の出力がハイレベルに変化した時直ちにローレベルの
出力をアンド回路１０に供給し、予め設定した時間経過
後ハイレベルの出力をアンド回路１０に供給する。アン
ド回路１０は、アンド回路９の出力がハイレベルであ
り、オフデレィタイマー回路８の出力がハイレベルであ
るときはハイレベルの出力を、アンド回路９およびオフ
デレィタイマー回路８の何れか一方又は両方の出力がロ
ーレベルであるときはローレベルの出力をスイッチング
素子１１に供給する。スイッチング素子１１は、外部制
御機器用出力回路に接続されていて、アンド回路１０の
ハイレベル出力によりオン駆動し、アンド回路１０のロ
ーレベル出力によりオフ駆動する。

【００１９】以上の構成で、まず、電源が投入される
と、プログラマブルコントローラ用出力回路の電圧は立
ち上がって行くが、電圧検出器４に設定されている設定
値（図３のＶ２）を越え、オンディレイタイマー回路６
に設定されている所定時間経過するまでオンディレイタ
イマー回路６の出力はローレベルであり、この出力はア
ンド回路９およびアンド回路１０を介してスイッチング
素子１１にローレベルが供給されスイッチング素子１１
はオフ状態を維持している。

【００２０】オンディレイタイマー回路６に設定されて
いる所定時間経過すると、オンディレイタイマー回路６
はハイレベルの出力に変化する。この時、電圧検出器４
の出力はローレベル、過電流検出器３の出力もローレベ
ルであり、アンド回路５の出力はローレベルであるので
タイマー回路７の出力はハイレベルである。したがって
アンド回路９はハイレベルの出力をする。一方アンド回
路５の出力がローレベルであることからオフデレィタイ
マー回路８の出力はハイレベルになっている。アンド回
路９のハイレベルの出力とオフデレィタイマー回路８の
出力のハイレベルにより、アンド回路１０はハイレベル
を出力し、スイッチング素子１１をオン駆動し、外部制
御機器に電力が供給される。

【００２１】いま、図３に示すｔ１時点で外部制御機器
用出力回路に短絡が発生したとすると、電源の出力回路
に過電流が流れ、この電流を過電流検出器３が検出し、
過電流検出器３の出力はハイレベルとなる。また、この
短絡によりプログラマブルコントローラ用出力回路の電
圧が低下し、その電圧が図３に示すｖ２に達すると電圧
検出器の出力はハイレベルとなる。両者の出力のハイレ
ベルによりこれを入力するアンド回路５の出力はハイレ
ベルとなり、この出力を入力したオフデレィタイマー回
路８の出力は直ちにローレベルとなり、このローレベル
の出力を入力したアンド回路１０の出力はローレベルと
なり、このローレベル出力によってスイッチング素子１
１をオフ駆動し、外部制御機器用出力回路を遮断する。
つまり外部制御機器用出力回路に短絡あるいは過負荷が
発生し、プログラマブルコントローラ用出力回路の電圧
が所定の電圧にまで低下すると直ち短絡あるいは過負荷
が発生した外部制御機器用出力回路を遮断する。

【００２２】短絡が発生した外部制御機器用出力回路の
遮断により、過電流検出器３の出力はローレベルにな
り、この出力を入力したアンド回路５の出力もローレベ
ルになる。しかしオフデレィタイマー回路８はアンド回
路５の出力がローレベルに変化してもその変化時点から
予め設定されている時間が経過するまではローレベルの
出力を維持し、スイッチング素子１１のオフ状態は維持
される。スイッチング素子１１のオフ状態すなわち外部
制御機器用出力回路を遮断しているとき、プログラマブ
ルコントローラ用出力回路の電圧は上昇して元の状態に
復帰される。

【００２３】オフデレィタイマー回路８に設定されてい
る時間が経過すると、オフデレィタイマー回路８の出力
はハイレベルとなる。この時、オンディレイ回路の６の
出力は電源投入時以外はハイレベルであり、また、タイ
マー回路７の出力はアンド回路５のハイレベルの出力を
積分した積分値が予め設定した値に達していない時には
ハイレベルが維持されているので、アンド回路９の出力
はハイレベルにあり、したがって、オフデレィタイマー
回路８の出力のハイレベルとアンド回路９の出力のハイ
レベルを入力したアンド回路１０の出力はハイレベルと
なり、スイッチング素子１１をオン駆動し外部制御機器
に電力が供給される。すなわちアンド回路５の出力がハ
イレベルに変化した時点からオフデレィタイマー回路８
に設定されている時間が経過するまでの間外部制御機器
用出力回路の遮断状態が維持される。

【００２４】このとき、すなわちスイッチング素子１１
をオン駆動したとき、外部制御機器用出力回路の短絡状
態が解消されていないと、前記と同様にしてスイッチン
グ素子１１がオフ駆動され、前記と同様にしてスイッチ
ング素子１１がオン駆動され、以下このオン・オフが繰
り返される。

【００２５】このオン・オフの繰り返し、つまりアンド
回路５のハイレベルおよびローレベルの出力の繰り返し
は、タイマー回路７の積分値を大きくし、その値が予め
設定した値に達すると、タイマー回路７の出力はローレ
ベルとなり、スイッチング素子１１がオフ駆動され、こ
のオフ状態がタイマー回路７がリセットされハイレベル
の出力となるまで維持されることにより停止する。すな
わち、所定の回数スイッチング素子１１のオン・オフが
繰り返えされると、外部制御機器用出力回路が切り離さ
れる。これによりプログラマブルコントローラ用出力回
路の電圧は復帰しその電圧が維持される。図３のｔ４以
降はこの様子を示している。

【００２６】スイッチング素子１１のオン・オフが所定
の回数繰り返えされる以前つまりタイマー回路７の積分
値が予め設定した値に達する以前に外部制御機器用出力
回路の短絡状態が解消されていると、タイマー回路７の
出力はハイレベルが維持されており、また過電流検出器
３の出力はローレベル、アンド回路５の出力もローレベ
ルに維持され、オフデレィタイマー回路８の出力がハイ
レベルに維持され、アンド回路１０の出力をハイレベル
に維持し、これによりスイッチング素子１１のオン状態
が維持され、外部制御機器用出力回路およびプログラマ
ブルコントローラ用出力回路の何れも元の状態に復帰さ
れる。図３のｔ２〜ｔ３はこの様子を示している。

【００２７】なお、この実施例では論理回路としてアン
ド回路を用いているが、電圧検出器４や過電流検出器３
の出力論理に応じてアンド回路以外論理回路を用いても
良く、アンド回路と他の論理回路とを混在させても良
い。また、タイマー回路７をカウンタで構成しても良
く、タイマー回路７の入力をオフデレィタイマー回路８
の出力から得るようにしても良い。更に、タイマー回路
７の積分値の設定およびオフデレィタイマー回路８の時
間の設定は、復帰動作の迅速性やスイッチング素子１１
の発熱等を考慮して適宜に定めることができる。

【００２８】以上のように、本発明は、１つの電源から
分岐された外部制御機器用出力回路にスイッチング素子
を設け、このスイッチング素子にプログラマブルコント
ローラ用出力回路の電圧を所定値以上に確保しながら外
部制御機器用出力回路の短絡あるいは過負荷に対する復
帰動作をさせ、短絡あるいは過負荷が長く続く場合に
は、外部制御機器用出力回路を切り離し、プログラマブ
ルコントローラ用出力回路の電圧を常に所定値以上に確
保されるようにしている。また、復帰動作におけるスイ
ッチング素子のオン・オフ制御の周期およびオン・オフ
の繰り返し回数は、オフデレィタイマー回路８の時間の
設定およびタイマー回路７の積分値の設定により適切に
定められている。

【００２９】

【発明の効果】上述のように本発明は、外部制御機器用
出力回路の短絡あるいは過負荷が生じても、常にプログ
ラマブルコントローラ用出力回路の電圧は所定値以上が
確保され、プログラマブルコントローラが搭載している
ＣＰＵ等の誤動作や停止を避けることができ、プログラ
マブルコントローラとこのプログラマブルコントローラ
に接続された外部制御機器とで構成される制御システム
の信頼性の向上が図れると共に、外部制御機器用出力回
路のスイッチング素子の熱による破壊を避けながら、オ
ン・オフ周期を高めることができ、短絡あるいは過負荷
からの復帰を速やかに行うことができる。また、電源の
規模が小さいことからプログラマブルコントローラを小
型にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電源回路のブロック図。

【図２】図１のブロックの内容の一例を示す回路図。

【図３】図１および図２の動作波形図。

【図４】従来の電源回路のブロック図。

【符号の説明】

１ 電源 ２ 過電流保護回路 ３ 過電流検出器 ４ 電圧検出器 ５、９、１０ アンド回路 ６ オンディレイタイマー回路 ７ タイマー回路 ８ オフデレィタイマー回路 １１ スイッチング素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｈ 43/00 Ｈ０２Ｈ 3/38 Ｄ 9470−5Ｇ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つの過電流保護回路を有する電源から
   分岐して複数の出力回路を有する電源回路を備えるプロ
   グラマブルコントローラにおいて、前記電源の出力回路
   に過電流検出器を設けると共に、分岐された１つの前記
   プログラマブルコントローラ用出力回路には電圧検出器
   を設け、他の分岐された前記プログラマブルコントロー
   ラに接続される外部制御機器用出力回路には、前記電圧
   検出器の出力および前記過電流検出器の出力に基づいて
   オン・オフ駆動するスイッチング素子を設けたことを特
   徴とするプログラマブルコントローラ。
2. 【請求項２】 １つの過電流保護回路を有する電源から
   分岐して複数の出力回路を有する電源回路を備えるプロ
   グラマブルコントローラにおいて、前記電源の出力回路
   に過電流検出器を設けると共に、分岐された１つの前記
   プログラマブルコントローラ用出力回路には電圧検出器
   を設け、他の分岐された前記プログラマブルコントロー
   ラに接続される外部制御機器用出力回路には、前記電圧
   検出器の出力および前記過電流検出器の出力を入力する
   第１論理回路と、前記第１論理回路の出力を入力するオ
   フデレィタイマー回路と、前記電圧検出器の出力を入力
   するオンディレイタイマー回路と、前記第１論理回路の
   出力を入力するタイマー回路と、前記タイマー回路の出
   力と前記オンデレィタイマー回路の出力とを入力する第
   ２論理回路と前記第２論理回路の出力と前記オフデレィ
   タイマー回路の出力を入力する第３論理回路と、前記第
   ３論理回路の出力を入力するスイッチング素子を設けた
   ことを特徴とするプログラマブルコントローラ。