JPH0981212A - 制御装置のリレー出力回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リレー出力回路の消費電力を低減するととも
にリレー出力応答時間を高速化する。 【解決手段】 外部負荷に接続されたリレー接点３６ａ
を駆動するリレーコイル３６ｂと、リレーコイル３６ｂ
にスイッチング電圧を印加してリレーコイル３６ｂを励
磁するトランジスタ３４と、オン区間が長い第１のパル
スを印加してスイッチング動作させる第１パルス発生回
路３１ａと、第１のパルスよりオン区間が短い第２のパ
ルスを印加してスイッチング動作させる第２パルス発生
回路３１ｂと、第１のパルスの発生時間を計測する時間
測定回路３２と、リレーコイルに並列に接続されたダイ
オード３５とを備え、制御装置からの出力指令に基づい
て第１のパルスをトランジスタ３４のベースに印加する
とともに所定時間の経過後に第２のパルスをトランジス
タ３４のベースに印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御装置からの出
力指令に基づいて制御装置に接続された外部負荷を駆動
する制御装置のリレー出力回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の制御装置のリレー出力回
路は、例えばプログラマブルコントローラに使用されて
おり、図５に示すようなものが知られている。図５はプ
ログラマブルコントローラの全体構成を示すブロック図
である。

【０００３】図５において、プログラマブルコントロー
ラ１００は、検出装置２からの電気信号を各入力端子
Ｓ、Ｇを介して入力するｍ個の入力回路１０と、各出力
端子Ｐ、Ｏを介して被制御装置４を駆動するｎ個のリレ
ー出力回路３０と、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等か
らなるマイクロコンピュータを中心にして構成され、各
入力回路１０からの入力信号に基づき、予め設定された
所定のシーケンスプログラムに従って各リレー出力回路
３０を介して被制御装置４を駆動制御する制御部２０等
を備えている。

【０００４】リレー出力回路３０は、電源ＶＬおよびこ
の電源ＶＬに接続されたランプ、モータ、ソレノイド等
の負荷Ｌを備えた被制御装置４に出力端子Ｐ、Ｏを介し
てリレー接点が接続されている。そして、検出装置２か
らの検出信号が入力回路１０を介して制御部２０に入力
されると、制御部２０は出力指令をリレー出力回路３０
に出力することにより、リレー出力回路３０のリレーコ
イルが励磁され、リレー接点が閉じて、被制御装置４の
負荷Ｌを駆動する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来のリ
レー出力回路においては、所定の定格電流をリレーコイ
ルに流してリレー接点を駆動し、リレー接点が駆動した
後も、リレーコイルに継続して所定の励磁電流を流し続
けてリレー接点を保持させていたため、リレーコイルお
よびドライブ回路での消費電力が大きくなり、リレーコ
イルに電流を流すための電源の容量を大きくしないと、
ｎ個のリレー出力回路の全てを同時に動作させることが
できないという問題を生じ、また、所定の容量の電源を
用いた場合には、同時に動作させることができるリレー
出力回路の個数を制限する必要が生じた。

【０００６】また、ｎ個のリレー出力回路はそれぞれ近
接して配置されるため、特定のリレー出力回路が発熱す
ると、これに近接して配置されたリレー出力回路が誤動
作するという問題も生じた。また、リレー出力回路が発
熱しても、この発熱した熱を短時間で放熱させれば正常
に動作させることが可能であるが、ｎ個のリレー出力回
路の全てが正常に動作するように放熱させるためには放
熱装置が膨大になるとともに、この種のリレー出力回路
が高価になるという問題も生じた。

【０００７】さらに、リレー接点の駆動時間およびリレ
ー接点の開放時間等のリレー出力応答時間は駆動電流の
大きさに起因する。即ち、所定のリレーコイルにおい
て、励磁電流を大きくすれば、リレー接点の駆動時間は
短くなるが、発熱が大きくなるとともに、リレー接点の
開放時間は長くなる。また、励磁電流を小さくすれば、
発熱が小さくてリレー接点の開放時間も短くなるが、リ
レー接点の駆動時間は長くなり、駆動できない場合も生
じる。このため、リレー出力応答時間の高速化に制限が
あった。

【０００８】そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなさ
れたものであり、リレー接点を保持させるための電力は
リレー接点を駆動するための電力に比較して小さいとい
う知見に基づいてなされたものであって、リレー出力回
路の消費電力を低減するとともにリレー出力応答時間を
高速化しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は制御装置からの
出力指令に基づいて制御装置に接続された外部負荷を駆
動する制御装置のリレー出力回路において、上記課題を
解決するために、外部負荷に接続されたリレー接点を駆
動するリレーコイルと、このリレーコイルにスイッチン
グ電圧を印加してリレーコイルを励磁するスイッチング
手段と、スイッチング手段にオン区間が長い第１のパル
スを印加してスイッチング手段をスイッチング動作させ
る第１パルス発生手段と、スイッチング手段に第１のパ
ルスよりオン区間が短い第２のパルスを印加してスイッ
チング手段をスイッチング動作させる第２パルス発生手
段と、第１パルス発生手段により発生された第１のパル
スの発生時間を計測するタイマ手段と、リレーコイルに
並列に接続されたフライホィールダイオードとを備え、
制御装置からの出力指令に基づいて第１パルス発生手段
により発生された第１のパルスをスイッチング手段に印
加するとともに前記タイマ手段により計測された所定時
間の経過後に第２パルス発生手段により発生された第１
のパルスよりオン区間が短い第２のパルスをスイッチン
グ手段に印加することにある。

【００１０】

【作用・効果】上記のように構成した本発明において
は、第１パルス発生手段により発生されたオン区間が長
い第１のパルスをスイッチング手段に印加してリレーコ
イルを励磁してリレー接点を駆動させ、リレー接点が駆
動して所定の時間が経過した後、第２パルス発生手段に
より発生された第１のパルスよりオン区間が短い第２の
パルスをスイッチング手段に印加してリレー接点を保持
させるため、消費電力が低減するとともに、リレー接点
の開放時間が短縮される。また、オン区間が長い第１の
パルスをスイッチング手段に印加してリレー接点を駆動
するため、リレー接点の駆動時間が短縮される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、図に基づいて本発明の一
実施の形態を説明する。図１は本発明がプログラマブル
コントローラに適用されたリレー出力回路の一実施の形
態の全体構成を示すブロック図である。図２は図１のパ
ルス発生回路により発生された各パルスおよびリレーコ
イルに流れる電流を示す図であり、図２（ａ）は第１パ
ルス発生回路より発生された第１のパルスを示し、図２
（ｂ）は第２パルス発生回路より発生された第２のパル
スを示し、図２（ｃ）はリレーコイルに流れる電流を示
す図である。図３、図４は図１のリレー出力回路の動作
を説明するフローチャートである。

【００１２】図１において、リレー出力回路３０は、図
示しない制御部（図５参照）からの出力指令が入力され
ると、論理回路により設定されたオン区間が長い第１の
パルス（図２（ａ）参照）を発生する第１パルス発生回
路３１ａ（第１パルス発生手段）と論理回路により設定
された第１のパルスよりオン区間が短い第２のパルス
（図２（ｂ）参照）を発生する第２パルス発生回路３１
ｂ（第２パルス発生手段）とからなるパルス発生回路３
１と、制御部からの出力指令が入力されると時間の計測
を開始し、所定の時間ｔ₁（例えば、３〜５ｍｓ）が経
過するとパルス発生回路３１に出力信号を送出する時間
測定回路３２（タイマ手段）とから構成している。

【００１３】また、リレー出力回路３０は、パルス発生
回路３１より発生された各パルスが保護抵抗３３を介し
てベースに印加されることにより作動状態となるスイッ
チングトランジスタ３４（スイッチング手段）と、この
スイッチングトランジスタ３４のコレクタに一端が接続
され、他端が直流電源（Ｂ）に接続されたリレー３６の
リレーコイル３６ｂと、スイッチングトランジスタ３４
の非作動時にリレーコイル３６ｂに直流電源（Ｂ）より
直流電圧が印加されることによりリレーコイル３６ｂに
流れる電流を持続させるフライホィールダイオード３５
とから構成している。

【００１４】なお、リレー３６のリレー接点３６ａは端
子Ｐ、Ｏを介して図示しない被制御装置（図５参照）に
接続されており、リレーコイル３６ｂに直流電源（Ｂ）
より直流電圧が印加されて励磁電流が流れることによ
り、リレー接点３６ａは閉じて被制御装置の負荷が駆動
されることとなる。

【００１５】ついで、上述のように構成したリレー出力
回路３０の動作を図３および図４のフローチャートに基
づいて説明する。まず、図示しない制御部（図５参照）
からの出力オン指令が入力されると、図３のステップ５
０にてリレー出力回路３０のオン動作を開始する。リレ
ー出力回路３０がオン動作を開始すると、ステップ５２
にて、パルス発生回路３１の第１パルス発生回路３１ａ
は、論理回路により設定された図２（ａ）に示すような
オン区間が長い第１のパルスを発生する。

【００１６】第１パルス発生回路３１ａよりオン区間が
長い第１のパルスが発生されると、この第１のパルスは
保護抵抗３３を介してスイッチングトランジスタ３４の
ベースに印加され、スイッチングトランジスタ３４は作
動状態となる。すると、直流電源（Ｂ）よりリレー３６
のリレーコイル３６ｂに直流電圧が印加され、リレーコ
イル３６ｂに励磁電流が流れる。また、スイッチングト
ランジスタ３４の非作動状態においては、フライホィー
ルダイオード３５を通し、リレーコイル３６ｂに励磁電
流が流れる。これにより、リレーコイル３６ｂには、図
２（ｃ）に示すような励磁電流が流れる。

【００１７】なお、図２（ｃ）においては、リレーコイ
ル３６ｂに流れる励磁電流は滑らかな曲線で示している
が、実際は第１のパルスでスイッチングトランジスタ３
４はオン／オフを繰り返すためギザキザの曲線である。
このようにして、スイッチングトランジスタ３４のベー
スにオン区間の長い第１のパルスを印加することによ
り、リレーコイル３６ｂには高励磁電流が流れてリレー
接点３６ａの駆動時間は短くなる。

【００１８】リレー出力回路３０がオン動作を開始する
と同時に、ステップ５４にて、時間測定回路３２は時間
の計測を開始し、所定の時間ｔ₁（例えば、３〜５ｍ
ｓ）が経過すると、ステップ５６にて「ＹＥＳ」と判定
して、時間測定回路３２はパルス発生回路３１に出力信
号を送出する。すると、パルス発生回路３１の第１パル
ス発生回路３１ａは、ステップ５８にて、第１のパルス
の発生を停止させる。

【００１９】ついで、時間ｔ₁（図２（ｃ）参照）の時
点で、パルス発生回路３１の第２パルス発生回路３１ｂ
は、ステップ６０にて、論理回路により設定された図２
（ｂ）に示すような第１のパルスよりオン区間が短い第
２のパルスを発生する。第２パルス発生回路３１ｂより
第２のパルスが発生されると、図２（ｃ）に示すような
励磁電流がリレーコイル３６ｂに流れる。

【００２０】なお、上述と同様に、図２（ｃ）において
は、リレーコイル３６ｂに流れる励磁電流は滑らかな曲
線で示しているが、実際は第２のパルスでスイッチング
トランジスタ３４はオン／オフを繰り返すためギザキザ
の曲線である。このようにして、スイッチングトランジ
スタ３４のベースに第１のパルスよりオン区間が短い第
２のパルスを印加することにより、リレーコイル３６ｂ
には低励磁電流が流れることとなるので、リレー接点３
６ａを開放するときの開放時間が短くなる。そして、ス
テップ６２にて、リレー出力回路３０のオン動作を終了
する。

【００２１】また、図示しない制御部（図５参照）から
の出力オフ指令が入力されると、図４のステップ７０に
て、リレー出力回路３０のオフ動作を開始する。する
と、ステップ７２にて、リレー出力回路３０のパルス発
生回路３１は発生しているパルスの発生を停止させ、ス
テップ７４にて、リレー出力回路３０のオフ動作を終了
する。

【００２２】即ち、第２パルス発生回路３１ｂが図３の
ステップ６０にて発生させた第２のパルスを発生させて
いる場合は、第２のパルスの発生を停止させ、ステップ
７４にて、リレー出力回路３０のオフ動作を終了する。
また、第１パルス発生回路３１ａが図３のステップ５２
にて発生させた第１のパルスを発生させている場合は、
第１のパルスの発生を停止させ、ステップ７４にて、リ
レー出力回路３０のオフ動作を終了する。

【００２３】上述のように構成した本実施の形態におい
ては、第１パルス発生回路３１ａにより発生されたオン
区間が長い第１のパルスをスイッチングトランジスタ３
４のベースに印加してリレーコイル３６ｂを励磁してリ
レー接点３６ａを駆動させ、リレー接点３６ａが駆動し
てｔ₁時間（例えば、３〜５ｍｓ）が経過した後、第２
パルス発生回路３１ｂにより発生された第１のパルスよ
りオン区間が短い第２のパルスをスイッチングトランジ
スタ３４のベースに印加してリレー接点３６ａを保持さ
せるため、消費電力が低減するとともに、リレー接点３
６ａの開放時間が短縮される。また、オン区間が長い第
１のパルスをスイッチングトランジスタ３４のベースに
印加してリレー接点３６ａを駆動するため、リレー接点
３６ａの駆動時間が短縮される。

【００２４】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて様々な形態で実施することができる。例えば、上述
の実施の形態においては、第１パルス発生回路３１ａに
て発生された第１のパルスをスイッチングトランジスタ
３４のベースに印加して、リレーコイル３６ｂを励磁し
てリレー接点３６ａを駆動する例について説明したが、
第１のパルスに代えて定格の直流電圧をスイッチングト
ランジスタ３４のベースに印加するようにしてもよいこ
とは明かである。

【００２５】また、上述の実施の形態においては、本発
明の出力回路をプログラマブルコントローラに適用した
例について説明したが、所定のオン／オフの状態を電気
信号として出力し、しかも様々の電圧レベルの電気信号
に対応可能な汎用の出力回路を備える制御装置であれ
ば、どのような制御装置に適用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のリレー出力回路の一実施の形態の全
体構成を示すブロック図である。

【図２】 図１のパルス発生回路により発生された各パ
ルスおよびリレーコイルに流れる電流を示す図であり、
図２（ａ）は第１パルス発生回路より発生された第１の
パルスを示し、図２（ｂ）は第２パルス発生回路より発
生された第２のパルスを示し、図２（ｃ）はリレーコイ
ルに流れる電流を示す図である。

【図３】 図１のリレー出力回路のオン動作を示すフロ
ーチャートである。

【図４】 図１のリレー出力回路のオフ動作を示すフロ
ーチャートである。

【図５】 プログラマブルコントローラの全体構成を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１００…プログラマブルコントローラ、３０…リレー出
力回路、３１…パルス発生回路、３１ａ…第１パルス発
生回路（第１パルス発生手段）、３１ｂ…第２パルス発
生回路（第２パルス発生手段）、３２…時間測定回路
（タイマ手段）、３３…保護抵抗、３４…スイッチング
トランジスタ（スイッチング手段）、３５…フライホィ
ールダイオード、３６…リレー、３６ａ…リレー接点、
３６ｂ…リレーコイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御装置からの出力指令に基づいて前記
   制御装置に接続された外部負荷を駆動する制御装置のリ
   レー出力回路において、 前記外部負荷に接続されたリレー接点を駆動するリレー
   コイルと、 前記リレーコイルにスイッチング電圧を印加して前記リ
   レーコイルを励磁するスイッチング手段と、 前記スイッチング手段にオン区間が長い第１のパルスを
   印加して前記スイッチング手段をスイッチング動作させ
   る第１パルス発生手段と、 前記スイッチング手段に前記第１のパルスよりオン区間
   が短い第２のパルスを印加して前記スイッチング手段を
   スイッチング動作させる第２パルス発生手段と、 前記第１パルス発生手段により発生された第１のパルス
   の発生時間を計測するタイマ手段と、 前記リレーコイルに並列に接続されたフライホィールダ
   イオードとを備え、 前記制御装置からの出力指令に基づいて前記第１パルス
   発生手段により発生された第１のパルスを前記スイッチ
   ング手段に印加するとともに前記タイマ手段により計測
   された所定時間の経過後に前記第２パルス発生手段によ
   り発生された第２のパルスを前記スイッチング手段に印
   加するようにしたことを特徴とする制御装置の出力回
   路。