JPH10133710A - 多負荷制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多負荷を制御するシステムのセッティング、
変更を労を要せずに行うことができると共に、制御線を
不要として遠隔操作にも適用し得る多負荷制御装置を提
供する。 【解決手段】 幹線又は分岐線の１つにメインコントロ
ーラ３を接続して負荷毎に割り当てられたパルス信号を
出力する。負荷２が接続する分岐線毎にサブコントロー
ラ６を設け、パルス信号が自己に対応する分岐線上の負
荷に割り当てられたものであるか否かを判別し、割り当
てられたものであると判別された場合に操作リレー７を
閉成する。それに伴って、操作リレー７の作動を確認す
る信号を給電線を介してメインコントローラ３へ送り、
メインコントローラ３で操作リレー７の作動の有無を確
認する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、強電用の多数の
負荷を制御するシステム、例えば、工場の制御システム
や工作機械、産業用ロボット、ビルの管理システム、セ
キュリティーシステム、在庫管理システム等に利用され
る制御装置及び制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多負荷を制御するには、例えばシ
ーケンス制御等が利用されており、各負荷が接続される
分岐線の断続を手動スイッチやタイマーを用いて制御し
たり、あるいは予め用意されたプログラムに従って制御
の各段階を順次処理する方法などがとられている。

【０００３】例えば、「電気技術IIＣ」，実教出版株式
会社，昭和５９年２月２５日発行，第１１１〜１３５頁
に記載されているように、ある負荷をシーケンス制御す
る最も基本的な構成としては、図５（ａ）に示されるよ
うに、負荷の給電線上の接点（開閉要素）Ｓｍを開閉す
るための操作リレーＣｍを手動操作スイッチＳｃの開閉
によって制御するようにしたものがある。また、図５
（ｂ）に示されるように、スイッチＳｃと操作リレーＣ
ｍとの間にタイマを付加したり、図５（ｃ）に示される
ように、スイッチＳｃと操作リレーＣｍとの間にブログ
ラム設定部を設け、歩進部から発生する歩進信号によっ
て、制御を順次進めるようにしたものがある。ここで、
歩進部としては、時間的に決められた歩進信号を出力す
るものや、外部からの制御終了信号を検出して次の歩進
信号を出力するようなものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような構成では、一連の処理に用いられる多数の負荷を
所望のタイミングで順次制御するには、各負荷毎に上述
の構成要素を独立に取り付けて各負荷を独立に制御した
り、操作性を考慮して一箇所にスイッチＳｃやタイマ、
プログラム設定部等をまとめて配線することで制御を集
中管理するが、負荷が多ければ多いほど、また、制御が
複雑であればあるほど、制御盤等の構築に専門的な知識
や職人的な感覚を要し、これを変更するにも制御線の接
続を切り換える等の処理が必要となり、多大な労力を要
していた。

【０００５】さらに、各負荷には給電線が必ず接続され
るが、上述の従来構成では給電線の他に負荷を制御する
ための制御線を這わさなければならず、制御要素が多く
なるほど配線が複雑となり、また配線の数が膨大にな
る。特に負荷が制御盤から遠い場合や遠隔制御を必要と
するシステムにあっては、配線を長く延ばすか、遠隔地
での独立制御を余儀なくされる不都合がある。

【０００６】そこで、この発明においては、多負荷を制
御するシステムのセッティング、変更を労を要せずに行
うことができると共に、制御線を不要として遠隔操作に
も適用し得る多負荷制御装置及び方法を提供することを
課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、この発明にかかる多負荷制御装置は、給電線の幹線
に複数の負荷を接続し、前記幹線から各負荷へ接続する
分岐線上に設けられる開閉要素（図２のＳＷ１に相当）
を開閉制御することにより各々の負荷に対する通電・非
通電を制御する装置において、前記幹線又は分岐線の１
つに接続されてそれぞれの負荷に割り当てられたパルス
信号を出力するメイン制御部（図２のメインコントロー
ラ３に相当）と、前記負荷が接続する分岐線毎に設けら
れたサブ制御部（図２のサブコントローラ６に相当）と
を有し、前記各サブ制御部は、前記開閉要素より幹線側
に接続されて前記パルス信号が自己に対応する分岐線上
の負荷に割り当てられたものであるか否かを判別するパ
ルス信号分析部（図２のパルス分析部９に相当）と、前
記パルス信号が自己に対応する分岐線上の負荷に割り当
てられたものであると判別された場合に前記開閉要素を
作動させる開閉要素制御部（図２の接点制御コントロー
ラ１０とＳＷ２に相当）とを備えていることを特徴とし
ている（請求項１）。

【０００８】つまり、給電線の幹線又は分岐線の１つに
接続されたメイン制御部から前記幹線に接続される各々
の負荷に割り当てられたパルス信号を出力し、前記負荷
が設けられた分岐線のそれぞれにサブ制御部を設けて、
このサブ制御部で前記パルス信号が自己に対応する分岐
線上の負荷に割り当てられたものであるか否かを判別
し、前記パルス信号が前記自己に対応する分岐線上の負
荷に割り当てられたものであると判別された場合に、前
記分岐線を断続する開閉要素を作動させるようにする
（請求項６）。

【０００９】したがって、或る負荷を制御したい場合に
は、この負荷に割り当てられたパルス信号をメイン制御
部から幹線に出力する。これにより、パルス信号は、負
荷電源に載って各分岐線に供給され、各々の分岐線に接
続されるサブ制御部に入力される。各サブ制御部は、入
力されたパルス信号が自己に対応する分岐線上の負荷に
割り当てられたものであるか否かをパルス信号分析部で
判別し、パルス信号が自己に対応する分岐線上の負荷に
割り当てられたものであると判別された場合に開閉要素
制御部によって前記開閉要素が作動し、逆に自己に対応
する分岐線上の負荷に割り当てられたものでないと判別
された場合に開閉要素は作動されないこととなる。この
ような構成は、制御終了信号を検出しないで時間的に順
次制御を進めるシステムに有効である。

【００１０】また、サブ制御部は、開閉要素と負荷との
間に接続されて開閉要素の作動を確認する信号を分岐線
の開閉要素より幹線側に出力する応答信号形成部（図２
のアンサー信号形成部１１に相当）をさらに有し、メイ
ン制御部は、前記確認信号の入力によって開閉要素の作
動の有無を確認する構成を付加してもよい（請求項
２）。

【００１１】このような構成の付加により、サブ制御部
は開閉要素が作動した場合に形成される応答信号を出力
し、メイン制御部はこの応答信号が入力されることで開
閉要素が作動したことを確認することができるので（請
求項７）、前の制御の実行を確認しつつ順次制御を進め
る制御システムにおいて有効である。

【００１２】ここで、開閉要素はノーマルオープンであ
り、サブ制御部は、パルス信号が自己に対応する分岐線
上の負荷に割り当てられたものであると判別された場合
に前記開閉要素を閉成し、自己に対応する分岐線上の負
荷に割り当てられたものでないと判別された場合に開閉
要素の開状態を維持させるものが考えられる（請求項
３）。

【００１３】また、逆に、開閉要素をノーマルクローズ
のものとする場合には、パルス信号が自己に対応する分
岐線上の負荷に割り当てられたものであると判別された
場合に前記開閉要素を開成し、自己に対応する分岐線上
の負荷に割り当てられたものでないと判別された場合に
開閉要素の閉状態を維持させる構成とすればよい。

【００１４】サブ制御部を構成する前記開閉要素制御部
は、前記開閉要素の駆動部を断続させる有接点（図２の
ＳＷ２に相当）を備え、前記パルス信号が自己に対応す
る分岐線上の負荷に割り当てられたものであると判別さ
れた場合に前記有接点を作動させて前記開閉要素を制御
する接点制御部（図２の接点制御コントローラ１０に相
当）を具備する構成としてもよい（請求項４）。開閉要
素としては、電流容量の大きい操作リレー等が用いら
れ、開閉要素制御部の接点は、操作リレーを駆動させる
電流容量の小さいものを用いるのがよい。また、サブ制
御部は、開閉要素の駆動部の断続をコンピュータ等を用
いた無接点回路にて制御するようにしてもよい（請求項
５）。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面により説明する。図１には、工場等に引き込まれる低
圧幹線１にＮ個の負荷２を接続する場合が示されてい
る。幹線上には、メインコントローラ３が接続され、こ
の幹線１から分岐する各分岐線４には、ブレーカ５、サ
ブコントローラ６を介してそれぞれの前記負荷２が接続
されている。

【００１６】図２には、幹線１に接続されるメインコン
トローラ３と分岐線４の１つに接続されているサブコン
トローラ６とが示され、メインコントローラ３は、ＣＰ
Ｕ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力ポート等を有するそれ自体
公知のコンピュータ等によって構成され、負荷毎に割り
当てられた作業指令を自己認識パルス信号として幹線１
に出力し、また幹線１を介して送られてくるアンサー信
号を入力できるようになっている。メインコントローラ
３は、予め設定された所定のプログラムにしたがって、
所定の時期に所定の作業指令を発したり、入力されるア
ンサー信号に応じて次の作業指令を出力するようになっ
ている。

【００１７】分岐線４上には、負荷２への通電を断続制
御する操作リレー７が設けられ、この操作リレー７は、
分岐線４を開閉するノーマルオープンの接点ＳＷ１とこ
の接点ＳＷ１を駆動するコイル８とを有して構成されて
いる。

【００１８】この操作リレー７の幹線側には、メインコ
ントローラ３によって発せられたパルス信号を抽出して
入力し、この信号が自己に割り当てられたものであるか
否かを分析するパルス分析部９が接続されている。この
パルス分析部９は、例えば自己認識パルスが自己に割り
当てられたものであると判別された場合に後述する接点
制御コントローラ１０に作動指令信号を出力するように
なっている。

【００１９】サブコントローラ６には、コイル８への通
電を断続するための電流容量の小さいノーマルオープン
の接点ＳＷ２と、この接点ＳＷ２を制御する接点制御コ
ントローラ１０とを有し、接点制御コントローラ１０が
前記作動指令信号を受けると接点ＳＷ２を閉成してコイ
ル８に通電し、接点ＳＷ１を閉成させるようになってい
る。また、接点制御コントローラ１０が作動指令信号を
受けない状態、即ち、パルス分析部９で自己認識パルス
が自己に割り当てられたものでないと判別された場合に
は、接点ＳＷ２を開成状態で維持するようになってい
る。

【００２０】ところで、操作リレー７の開閉によって負
荷電源が断続されると、操作リレー７から負荷２へ至る
分岐線の電流が変化することから、これを検出すること
によって操作リレー７の作動の有無、引いては負荷の作
動の有無を確認することができる。このため、サブコン
トローラ６には、接点ＳＷ１と負荷２との間に接続され
て操作リレー７の作動確認を行い、その結果をアンサー
信号として分岐線の操作リレー７よりも幹線側へ出力す
るアンサー信号形成部１１が設けられている。

【００２１】上記構成において、以下、メインコントロ
ーラ３が順序プログラム制御によって各負荷を制御する
場合について図３のフローチャートを参照しつつ説明す
る。

【００２２】今、メインコントローラ３から所定のプロ
グラムに基づいて或る負荷を作動させるためにその負荷
に対応する自己認識パルスが出力されたとする（ステッ
プ２０）。すると、このパルス信号は幹線１を伝送して
図１で示される各分岐線４上のサブコントローラ６へ送
られる。

【００２３】各サブコントローラ６は、パルス分析部９
が分岐線４の操作リレー７より幹線側に接続されている
ことから、パルス信号が常時パルス分析部９に入力され
る状態となっており、このパルス分析部９にパルス信号
が入力されると、ここで前記パルス信号が自己に割り当
てられた信号であるか否かを分析する（ステップ３０、
３２）。

【００２４】そして、パルス分析部９に入力されたパル
ス信号を予め記憶された信号パターンと比較し、これら
が一致しなければ自己に割り当てられた信号ではないと
判別され、それ以後の処理は行われない。しかしなが
ら、自己認識パルスが記憶された信号パターンと一致す
れば、自己に割り当てられた信号であると判別されて接
点制御コントローラ１０へ作動指令信号が出力される
（ステップ３４、３６）。接点制御コントローラ１０
は、作動指令信号が入力されると接点ＳＷ２を閉成し
（ステップ３８）、その結果、コイル８に通電されて接
点ＳＷ１が閉成し、負荷２に電力が供給される（ステッ
プ４０）。

【００２５】接点ＳＷ１が閉成されると、分岐線４の操
作リレー７と負荷２との間に電流が流れることから、ア
ンサー信号形成部１１はこれを検知してアンサー信号を
分岐線４へ出力する（ステップ４２）。このアンサー信
号は分岐線４から幹線１を伝送してメインコントローラ
３へ送られ、メインコントローラ３はこの信号を受けて
指示通りに負荷２を作動させたことを認識する（ステッ
プ２２、２４）。そして、メインコントローラ３は、プ
ログラムに従って次に作動させるべき負荷に対し同様の
処理を繰り返す。

【００２６】したがって、メインコントローラ３から給
電線に自己認識パルスを載せることで指定した負荷のみ
を駆動させることができ、メインコントローラ上のプロ
グラムを設定、変更するだけで制御順序等を容易に設
定、変更することができる。また、上述の例では、サブ
コントローラからの応答をまって次の制御を行う順序プ
ログラム制御について説明したが、応答を待たずに時間
的に決められた制御を行うことももとより可能であり、
自己認識パルスを同時に出力して複数の負荷を同時に制
御することも可能となる。また、自己認識パルスとこれ
に対応する負荷とを１対１に対応させるだけでなく、多
数対１または１対多数に対応させてさらに複雑な制御を
ハード構成を変えることなく、プログラムの変更のみで
実現することも可能となる。

【００２７】尚、この構成例では、幹線１にメインコン
トローラ３を接続し、各分岐線４にサブコントローラ６
を接続するようにしているが、図４に示されるように、
メインコントローラ３を分岐線４の１つに接続して、他
の分岐線上の負荷を制御する構成としても同様の作用効
果が得られる。さらに、同図に示されるように、サブコ
ントローラ６’を直接ブレーカの代用として用いる構成
としてもよい。この場合にも、基本的構成は、図２で示
すものと同様であり、接点ＳＷ１がブレーカに置き替え
られるだけとなる。

【００２８】また、図２では、メインコントローラ３や
サブコントローラ６を単相電源に接続した例を示した
が、三相電源に接続してもよいことは言うまでもない。
単相２線の場合には、図２で示されるように、メインコ
ントローラ３とサブコントローラ６からの信号の入出力
ラインが給電線の両線に接続されているが、一方のコン
トローラを片方の電線に接続する構成としても、両方の
コントローラを対応する一方の電線に接続する構成とし
てもよい。単相３線、三相３線の場合には、メインコン
トローラ３とサブコントローラ６からの信号の入出力ラ
インを３線に接続しても、対応する１線乃至は２線に接
続するようにしてもよく、結局、コントローラからの信
号ラインを給電線に接続するバリエーションは、メイン
コントローラ３とサブコントローラ６とで信号の授受が
可能であればどのようにしても差し支えない。

【００２９】以上の例では、操作リレー等の開閉要素を
接点ＳＷ２の開閉で作動させるものであるが、パルス分
析部９、接点制御コントローラ１０、接点ＳＷ２、アン
サー信号形成部１１をコンピュータ等の無接点回路で代
替するようにしてもよい。

【００３０】また、上述の構成によれば、メインコント
ローラ３とサブコントローラ６とが互いに接続されてい
る給電線上にあれば、遠く離れていても一向に差し支え
なく、遠隔制御に優れている。遠隔制御としては、メイ
ンコントローラ３をモデムを介して遠隔制御部と接続
し、遠隔制御部の制御信号をメインコントローラ３に送
り、これを給電線を介して各サブコントローラ６へ送る
ことで遠隔より多負荷を制御することも可能となる。同
様に、メイン制御部に無線通信機能を設けて遠隔制御部
から発せられる制御信号を無線にてメイン制御部で受け
取り、しかる後に各サブ制御部へ給電線を介して送るこ
とで多負荷を制御することも可能となり、衛星等の制御
に利用できる。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
幹線又は分岐線の１つにメイン制御部を接続してそれぞ
れの負荷に割り当てられたパルス信号を出力し、負荷が
接続される分岐線毎にサブ制御部を設けてパルス信号が
自己に対応する分岐線上の負荷に割り当てられたもので
あるか否かを判別し、その結果が該負荷に割り当てられ
たものであると判別された場合に分岐線上の開閉要素を
作動させて負荷に対する通電・非通電を制御するように
したので、メイン制御部からサブ制御部へ給電線を介し
て制御信号を伝送することができ、しかも各負荷の制御
をメイン制御部のプログラムの設定、変更で対応するこ
とができるので、遠隔制御に適した、しかも膨大な数の
負荷や複雑な制御に適した多負荷制御装置を提供するこ
とができる。

【００３２】換言すれば、多負荷を制御するにあたり、
既存の給電線を利用して制御信号を搬送するので、膨大
な数の負荷でも制御線を給電線とは別に用意する必要が
なくなり、多数の負荷を制御できる割りにはシステムの
構築を簡易に且つ迅速に設計、変更することができる。

【００３３】また、各サブ制御部に開閉要素の作動を確
認して応答信号をメイン制御部へ出力する機能を付加
し、メイン制御部でこの応答信号から開閉要素の作動の
有無を確認できるようにすれば、負荷の作動確認をしつ
つ順次制御を進行させることができる。

【００３４】また、本発明によれば、電源の電圧の別、
交流・直流の別、単相・３相の別は問題とならず、どの
ような電源の種類でも制御信号を載せることができる。
したがって、本発明の用途も巾広く、工場の制御システ
ムや工作機械、産業用ロボット、コンベア等に限らず、
ビルの管理システム、セキュリティーシステム、在庫管
理システム等に利用でき、モデムや無線通信機能を加え
れば衛星管理等のような遠隔制御にも利用可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明にかかる多負荷制御装置の全体
構成例を示す概略図である。

【図２】図２は、本発明にかかる多負荷制御装置の幹線
に接続されたメインコントローラと、分岐線に接続され
たサブコントローラを示す原理図である。

【図３】図３は、本発明にかかる多負荷制御装置の作動
例を説明するフロチャートである。

【図４】図４は、本発明にかかる多負荷制御装置の他の
構成例を示す概略図である。

【図５】図５は、従来の自動制御系で利用される制御要
素を説明する原理図である。

【符号の説明】

１ 幹線 ２ 負荷 ３ メインコントローラ ４ 分岐線 ６、６’ サブコントローラ ７ 操作リレー ９ パルス分析部 １０ 接点制御コントローラ １１ アンサー信号形成部 ＳＷ１，ＳＷ２ 接点

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給電線の幹線に複数の負荷を接続し、前
   記幹線から各負荷へ接続する分岐線上に設けられる開閉
   要素を開閉制御することにより各々の負荷に対する通電
   ・非通電を制御する装置において、 前記幹線又は分岐線の１つに接続されてそれぞれの負荷
   に割り当てられたパルス信号を出力するメイン制御部
   と、前記負荷が接続する分岐線毎に設けられたサブ制御
   部とを有し、 前記各サブ制御部は、前記開閉要素より幹線側に接続さ
   れて前記パルス信号が自己に対応する分岐線上の負荷に
   割り当てられたものであるか否かを判別するパルス信号
   分析部と、前記パルス信号が自己に対応する分岐線上の
   負荷に割り当てられたものであると判別された場合に前
   記開閉要素を作動させる開閉要素制御部とを備えている
   ことを特徴とする多負荷制御装置。
2. 【請求項２】 前記サブ制御部は、前記開閉要素と負荷
   との間に接続されて前記開閉要素の作動を確認する信号
   を前記分岐線の開閉要素より幹線側に出力する応答信号
   形成部をさらに有し、前記メイン制御部は、前記確認信
   号の入力によって前記開閉要素の作動の有無を確認する
   請求項１記載の多負荷制御装置。
3. 【請求項３】 前記開閉要素はノーマルオープンであ
   り、前記サブ制御部は、前記パルス信号が自己に対応す
   る分岐線上の負荷に割り当てられたものであると判別さ
   れた場合に前記開閉要素を閉成する請求項１又は２記載
   の多負荷制御装置。
4. 【請求項４】 前記開閉要素制御部は、前記開閉要素の
   駆動部を断続させる有接点を備え、前記パルス信号が自
   己に対応する分岐線上の負荷に割り当てられたものであ
   ると判別された場合に前記有接点を作動させて前記開閉
   要素を制御する接点制御部を具備している請求項１又は
   ２記載の多負荷制御装置。
5. 【請求項５】 前記サブ制御部は、前記開閉要素の駆動
   部の断続を無接点制御する請求項１又は２記載の多負荷
   制御装置。
6. 【請求項６】 給電線の幹線又は分岐線の１つに接続さ
   れたメイン制御部から前記幹線に接続される各々の負荷
   に割り当てられたパルス信号を出力し、 前記負荷が設けられた分岐線のそれぞれにサブ制御部を
   設けて、このサブ制御部で前記パルス信号が自己に対応
   する分岐線上の負荷に割り当てられたものであるか否か
   を判別し、 前記パルス信号が前記自己に対応する分岐線上の負荷に
   割り当てられたものであると判別された場合に、前記分
   岐線を断続する開閉要素を作動させるようにしたことを
   特徴とする多負荷制御方法。
7. 【請求項７】 前記サブ制御部は前記開閉要素が作動し
   た場合に形成される応答信号を出力し、 前記メイン制御部は前記応答信号が入力されることで前
   記開閉要素が作動したことを確認する請求項６記載の多
   負荷制御方法。