JPH10149216A - アナログ出力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】信頼性及び経済性の向上、部品点数の削減化、
回路規模の縮小化、装置外形の小型化を図ることが可能
なアナログ出力装置を提供すること。 【解決手段】制御システムからのデジタル信号をアナロ
グ電圧に変換するＤ／Ａ変換器５と、Ｄ／Ａ変換器５か
らのアナログ電圧をアナログ電流に変換し、このアナロ
グ電流を制御対象８への出力信号として出力する電圧／
電流変換回路７とを備えてなるアナログ出力装置におい
て、電圧／電流変換回路７の出力段に設けられ、電圧／
電流変換回路７から出力される出力信号に対応した大き
さの電流を二次的に発生させる光アナログ素子１５と、
光アナログ素子１５から発生される電流を電圧に変換す
る抵抗１６と、Ｄ／Ａ変換器５から出力されるアナログ
電圧と抵抗１６により得られる電圧とを比較する比較器
１７とからなる故障診断回路３ｂを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業用プラントな
どの制御を行なうデジタル制御システムのアナログ出力
装置に係り、特に故障診断回路を備えたアナログ出力装
置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、この種の従来のアナログ出力装
置のハードウェア構成例を示す回路図である。図５にお
いて、アナログ出力装置１ａは、例えば４−２０ｍＡｄ
ｃ信号などのような操作出力信号を出力するものであ
る。

【０００３】まず、従来のアナログ出力装置１ａの構成
について説明する。この従来のアナログ出力装置１ａ
は、主にアナログ出力回路２と、故障診断回路３ａと、
制御バス４から構成されている。

【０００４】ここで、アナログ出力回路２は、Ｄ／Ａ変
換器５と、絶縁器６と、電圧／電流変換回路７とから構
成される。Ｄ／Ａ変換器５は、上位の制御装置または内
部マイクロプロセッサと、制御バス４を介して接続され
ている。制御バス４においては、アドレス、データ、制
御信号などが扱われている。

【０００５】Ｄ／Ａ変換器５は、制御バス４からデジタ
ル信号を受け取り、このデジタル信号をアナログ電圧に
変換する。すなわち、Ｄ／Ａ変換器５は、制御バス４か
ら得た指令により、そのデータに比例したアナログ電圧
を出力する。そして、変換して得たアナログ電圧は、絶
縁器６を介して、電圧／電流変換回路７に出力される。
このＤ／Ａ変換器５の出力が更新されると、それに追従
してアナログ出力信号も変化する。

【０００６】絶縁器６は、Ｄ／Ａ変換器５と電圧／電流
変換回路７との間に設けられており、両者を電気的に絶
縁している。電圧／電流変換回路７は、Ｄ／Ａ変換器５
から出力されて、絶縁器６で絶縁されたアナログ電圧を
受け取る。そして、受け取ったアナログ電圧をアナログ
電流に変換し、このアナログ電流を出力信号として出力
し、これが制御対象である操作弁などの外部負荷８に送
られる。

【０００７】また、故障診断回路３ａは、出力電流モニ
タ抵抗９と、差動増幅器１０と、絶縁器１１と、Ａ／Ｄ
変換器１２とから構成される。出力電流モニタ抵抗９
は、電圧／電流変換回路７の出力段に設けられており、
電圧／電流変換回路７から出力された電流をモニタする
ためのものである。

【０００８】差動増幅器１０は、出力電流モニタ抵抗９
の両端に発生した電圧を適切な大きさのアナログ電圧に
増幅する。この増幅された電圧は、絶縁器１１を介して
Ａ／Ｄ変換器１２に出力される。

【０００９】絶縁器１１は、差動増幅器１０とＡ／Ｄ変
換器１２との間に設けられており、両者を電気的に絶縁
している。Ａ／Ｄ変換器１２は、差動増幅器１０から出
力されて、絶縁器１１で絶縁されたアナログ電圧を受け
取る。そして、受け取ったアナログ電圧をデジタル信号
に変換し、制御バス４に出力する。

【００１０】次に、従来のアナログ出力装置１ａの動作
について説明する。まず、上位の制御装置または内部マ
イクロプロセッサにより、アナログ出力信号の出力更新
を行なう。

【００１１】Ｄ／Ａ変換器５は、制御バス４を介して、
この指令を受け取り、これに従って、受け取ったデジタ
ル信号をアナログ電圧に変換する。そして、変換して得
たアナログ電圧は、絶縁器６を介して電圧／電流変換回
路６に出力され、電圧／電流変換回路７によってアナロ
グ電流に変換され、このアナログ電流が出力信号として
出力される。

【００１２】出力信号は、出力電流モニタ抵抗９を通過
し、アナログ出力端子（プラス側）１３から外部負荷８
に出力され、アナログ出力端子（マイナス側）１４に戻
り、電流ループを形成する。

【００１３】ここで、高信頼性を必要とするシステムに
おいては、上位の制御装置または内部マイクロプロセッ
サの指令に対して、正しい信号が出力されているかを診
断する必要がある。

【００１４】この診断は、出力信号が出力電流モニタ抵
抗９を通過した際に、出力電流モニタ抵抗９の両端に発
生した電圧を用いて行なわれる。すなわち、出力信号が
出力電流モニタ抵抗９を通過にすることによって電圧が
発生する。発生した電圧は、出力信号の電流値に比例し
たものとなる。そして、この電圧は、差動増幅器１０に
よって増幅される。増幅された電圧は、絶縁器１１を介
してＡ／Ｄ変換器１２に出力され、Ａ／Ｄ変換器１２に
よってデジタル信号に変換される。

【００１５】上位の制御装置または内部マイクロプロセ
ッサは、Ｄ／Ａ変換器５への出力更新を行なった後、あ
る一定時間経過後に、故障診断回路３ａのＡ／Ｄ変換器
１２から、デジタル信号を読み込む。

【００１６】上位の制御装置または内部マイクロプロセ
ッサは、Ａ／Ｄ変換器１２から読み込んだＡ／Ｄ変換後
のデジタル信号と、先に出力したデジタル信号との差
が、ある一定の許容差範囲内であるかを診断する。

【００１７】この診断の結果、許容差範囲内であれば正
常と判断し、また許容差範囲外であれば異常と判断し
て、故障警報が通知される。このように、従来のアナロ
グ出力装置１ａにおいて、高信頼性を必要とするアナロ
グ出力回路２の故障診断手段としては、出力信号の電流
精度を診断するために、専用の差動増幅器１０や絶縁器
１１、Ａ／Ｄ変換器１２などで構成する故障診断回路３
ａを備えていた。

【００１８】しかし、このような従来のアナログ出力装
置１ａにおいては、故障診断回路３ａを構成する要素
に、高価な差動増幅器１０、絶縁器１１、Ａ／Ｄ変換器
１２が必要なため、経済性が非常に悪いという問題があ
った。

【００１９】また、同様に、故障診断回路３ａを構成す
る要素に、差動増幅器１０、絶縁器１１、Ａ／Ｄ変換器
１２が必要なため、部品点数が増大し、回路規模が拡大
し、装置外形も大型化するなどの問題があった。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
アナログ出力装置においては、故障診断回路を構成する
要素に、高価な差動増幅器、絶縁器、Ａ／Ｄ変換器が必
要なため、経済性が非常に悪いという問題があった。

【００２１】また、部品点数が増大し、回路規模が拡大
し、装置外形も大型化するなどの問題があった。本発明
は、信頼性が高く、経済性がよく、回路規模を小さくで
き、部品点数を削減でき、装置外形の小型化を図ること
が可能なアナログ出力装置を提供することを目的とす
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、まず、請求項１に対応する発明では、制御システ
ムからのデジタル信号をアナログ電圧に変換するＤ／Ａ
変換器と、Ｄ／Ａ変換器からのアナログ電圧をアナログ
電流に変換し、このアナログ電流を制御対象への出力信
号として出力する電圧／電流変換回路とを備えてなるア
ナログ出力装置において、電圧／電流変換回路の出力段
に設けられ、電圧／電流変換回路から出力される出力信
号に対応した大きさの電流を二次的に発生させる光アナ
ログ素子と、光アナログ素子から発生される電流を電圧
に変換する抵抗と、Ｄ／Ａ変換器から出力されるアナロ
グ電圧と抵抗により得られる電圧とを比較する比較器と
からなる故障診断回路を具備したアナログ出力装置を提
供する。

【００２３】従って、請求項１に対応する発明のアナロ
グ出力装置においては、故障診断回路を具備したこと
で、アナログ出力装置の信頼性を向上することができ
る。また、光アナログ素子の特徴である絶縁と電流伝達
の特性を利用し、比較器と組み合わせることによって、
故障診断回路を構成する要素に、高価な差動増幅器、絶
縁器、Ａ／Ｄ変換器を用いる必要がないため、経済性の
向上、回路規模の縮小、部品点数の減少、装置外形の小
型化などを図ると共に、故障診断回路そのものの信頼性
も向上することができる。

【００２４】次に、請求項２に対応する発明では、制御
システムからのデジタル信号をアナログ電圧に変換する
Ｄ／Ａ変換器と、Ｄ／Ａ変換器からのアナログ電圧をア
ナログ電流に変換し、このアナログ電流を制御対象への
出力信号として出力する電圧／電流変換回路とを備えて
なる二つのアナログ出力回路を、制御対象に対して並列
に接続して二重化し、一方のアナログ出力回路から制御
対象へ出力される出力信号が異常になると、他方のアナ
ログ出力回路に切り換えて制御対象へ出力信号を出力す
るようにしたアナログ出力装置において、電圧／電流変
換回路の出力段に設けられ、電圧／電流変換回路から出
力される出力信号に対応した大きさの電流を二次的に発
生させる光アナログ素子と、光アナログ素子から発生さ
れる電流を電圧に変換する抵抗と、Ｄ／Ａ変換器から出
力されるアナログ電圧と抵抗により得られる電圧とを比
較する比較器とからなる故障診断回路を、それぞれのア
ナログ出力回路に具備したアナログ出力装置を提供す
る。

【００２５】従って、請求項２に対応する発明のアナロ
グ出力装置においては、アナログ出力回路を二重化し、
さらに故障診断回路を具備したことで、アナログ出力装
置の信頼性をより一層向上することができる。

【００２６】また、光アナログ素子の特徴である絶縁と
電流伝達の特性を利用し、比較器と組み合わせることに
よって、故障診断回路を構成する要素に、高価な差動増
幅器、絶縁器、Ａ／Ｄ変換器を用いる必要がないため、
経済性の向上、回路規模の縮小、部品点数の減少、装置
外形の小型化などを図ると共に、故障診断回路そのもの
の信頼性も向上することができる。

【００２７】次に、請求項３に対応する発明では、制御
システムからのデジタル信号をアナログ電圧に変換する
Ｄ／Ａ変換器と、Ｄ／Ａ変換器からのアナログ電圧をア
ナログ電流に変換し、このアナログ電流を制御対象への
出力信号として出力する電圧／電流変換回路とを備えて
なるアナログ出力装置において、Ｄ／Ａ変換器から出力
されるアナログ電圧と、電圧／電流変換回路内部の電圧
とを比較する比較器からなる故障診断回路を具備したア
ナログ出力装置を提供する。

【００２８】従って、請求項３に対応する発明のアナロ
グ出力装置においては、故障診断回路を具備したこと
で、アナログ出力装置の信頼性を向上することができ
る。また、比較器のみによって故障診断を行なうので、
故障診断回路を構成する要素に、高価な差動増幅器、絶
縁器、Ａ／Ｄ変換器を用いる必要がないため、経済性の
向上、回路規模の縮小、部品点数の減少、装置外形の小
型化などを図ると共に、故障診断回路そのものの信頼性
も向上することができる。

【００２９】次に、請求項４に対応する発明では、制御
システムからのデジタル信号をアナログ電圧に変換する
Ｄ／Ａ変換器と、Ｄ／Ａ変換器からのアナログ電圧をア
ナログ電流に変換し、このアナログ電流を制御対象への
出力信号として出力する電圧／電流変換回路とを備えて
なる二つのアナログ出力回路を、制御対象に対して並列
に接続して二重化し、一方のアナログ出力回路から制御
対象へ出力される出力信号が異常になると、他方のアナ
ログ出力回路に切り換えて制御対象へ出力信号を出力す
るようにしたアナログ出力装置において、Ｄ／Ａ変換器
から出力されるアナログ電圧と、電圧／電流変換回路内
部の電圧とを比較する比較器からなる故障診断回路を、
それぞれのアナログ出力回路に具備したアナログ出力装
置を提供する。

【００３０】従って、請求項４に対応する発明のアナロ
グ出力装置においては、アナログ出力回路を二重化し、
さらに故障診断回路を具備したことで、アナログ出力装
置の信頼性をより一層向上することができる。

【００３１】また、比較器のみによって故障診断を行な
うので、故障診断回路を構成する要素に、高価な差動増
幅器、絶縁器、Ａ／Ｄ変換器を用いる必要がないため、
経済性の向上、回路規模の縮小、部品点数の減少、装置
外形の小型化などを図ると共に、故障診断回路そのもの
の信頼性も向上することができる。

【００３２】最後に、請求項５に対応する発明では、請
求項３または請求項４に記載のアナログ出力装置におい
て、比較器は、Ｄ／Ａ変換器から出力されるアナログ電
圧と、電圧／電流変換回路において電圧を電流に変換す
る直前の電圧とを比較するものとしたアナログ出力装置
を提供する。

【００３３】従って、請求項５に対応する発明のアナロ
グ出力装置においては、Ｄ／Ａ変換器から出力されるア
ナログ電圧と、電圧／電流変換回路が電圧を電流に変換
する直前の電圧とを比較することにより、請求項３また
は請求項４の発明よりも故障診断を行なう範囲が広くな
るので、アナログ出力装置の信頼性をより一層向上する
ことができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。 （第１の実施形態）図１は、本実施形態によるアナログ
出力装置のハードウェア構成例を示す回路図であり、図
５と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、
ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００３５】すなわち、図１に示す本実施形態によるア
ナログ出力装置１ｂは、図５に示した従来のアナログ出
力装置１ａと、アナログ出力回路２の構成は同一である
が、両者の故障診断回路３ａ、３ｂの構成が異なる。

【００３６】本実施形態によるアナログ出力装置１ｂの
故障診断回路３ｂの構成について説明する。この故障診
断回路３ｂは、光アナログ素子１５と、フィードバック
抵抗１６と、比較器１７とにより構成されている。

【００３７】光アナログ素子１５は、電圧／電流変換回
路７の出力段に設けられている。光アナログ素子１５の
一次側においては、電圧／電流変換回路７からの出力信
号が通過し、通過した出力信号は、外部負荷８に出力さ
れる。光アナログ素子１５の二次側においては、一次側
を通過した出力信号にほぼ比例した大きさの電流が発生
する。

【００３８】また、二次側は、フィードバック抵抗１６
と接続されており、二次側で発生した電流は、このフー
ドバック抵抗１６に出力される。フィードバック抵抗１
６は、光アナログ素子１５の二次側で発生した電流をア
ナログ電圧に変換する。変換されたアナログ電圧は、比
較器１７に出力される。

【００３９】比較器１７は、一方の入力端に、Ｄ／Ａ変
換器５が出力するアナログ電圧を入力し、もう一方の入
力端に、フードバック抵抗１６により変換されたアナロ
グ電圧を入力する。

【００４０】また、比較器１７は、入力した２つのアナ
ログ電圧を比較し、比較の結果、２つのアナログ電圧の
差が比較器１７で設定された許容範囲以内であれば、正
常を表すステータス信号”０”を、許容範囲になけれ
ば、異常を表すステータス信号”１”をそれぞれ出力す
る。制御バス４は、比較器１７からこの信号を読み出す
ことができる。

【００４１】次に、本実施形態によるアナログ出力装置
１ｂの動作について説明する。本実施形態によるアナロ
グ出力装置１ｂのアナログ出力回路２が、出力信号を外
部負荷８に出力するまでの動作は、従来技術の説明で述
べた動作と同様である。

【００４２】すなわち、上位の制御装置またはマイクロ
プロセッサからの出力信号を出力するためのデータは、
制御バス４を経由して、Ｄ／Ａ変換器５に設定される。
Ｄ／Ａ変換器５は、このデータに比例したアナログ電圧
を、絶縁器６を介して、電圧／電流変換回路７に出力す
る。電圧／電流変換回路７は、アナログ電圧をアナログ
電流に変換し、出力信号として出力する。

【００４３】出力信号は、光アナログ素子１５の一次側
を通過して外部負荷８に出力される。ここで、光アナロ
グ素子１５においては、一次側に出力信号が通過した際
に、この通過した出力信号にほぼ比例した電流が二次側
に流れる。

【００４４】光アナログ素子１５の二次側に流れた電流
は、フィードバック抵抗１６で、アナログ電圧に変換さ
れる。このアナログ電圧は、比較器１７の一方の入力端
子に入力される。また、もう一方の入力端子には、Ｄ／
Ａ変換器５が出力したアナログ電圧が入力される。

【００４５】比較器１７は、入力されたアナログ電圧の
比較を行ない、２つのアナログ電圧の差が比較器１７で
設定された許容差以内であれば正常を表すステータス信
号”０”を、許容範囲になければ異常を表すステータス
信号”１”を出力する。

【００４６】上位の制御装置またはマイクロプロセッサ
は、Ｄ／Ａ変換器５に出力するデータを設定して、一定
時間経過後、比較器１７の出力ステータス信号を読み出
し、故障の有無を判定する。

【００４７】次に、本実施形態によるアナログ出力装置
１ｂの効果について説明する。本実施形態によるアナロ
グ出力装置１ｂにおいては、故障診断回路３ｂを具備し
ているため、信頼性を向上することができる。

【００４８】また、光アナログ素子１５の特徴である絶
縁と電流伝達の特性を利用し、比較器１７と組み合わせ
ることによって、従来のように故障診断回路３ｂを構成
する要素に、高価な差動増幅器１０、絶縁器１１、Ａ／
Ｄ変換器１２を用いる必要がないため、大幅に安価な部
品でアナログ出力装置１ｂの故障診断回路３ｂを構成す
ることができる。

【００４９】さらに、部品点数が削減されるため、アナ
ログ出力装置１ｂ自身の実装効率が向上し、装置外形の
小形化が可能であると共に、故障診断回路３ｂそのもの
の信頼性も向上することができる。

【００５０】（第２の実施形態）図２は、本実施形態に
よるアナログ出力装置のハードウェア構成例を示す回路
図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説
明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００５１】図２において、本実施形態によるアナログ
出力装置１ｃは、第１のアナログ出力部１８ａと第２の
アナログ出力部１８ｂとから構成される。第１のアナロ
グ出力部１８ａと第２のアナログ出力部１８ｂは同一の
構成を持つ。

【００５２】第１のアナログ出力部１８ａと第２のアナ
ログ出力部１８ｂとは、外部負荷８に対して、並列に接
続されている。すなわち、本実施形態によるアナログ出
力装置１ｃは、第１のアナログ出力部１８ａと第２のア
ナログ出力部１８ｂとで冗長化、二重化されており、一
方がオンライン系として外部負荷８に出力信号を出力す
るときには、他方はスタンバイ系として出力信号を出力
せずに内部消費するようにしている。

【００５３】このような二重化は、産業用の制御システ
ムにおける操作弁など、アナログ出力装置に対して、よ
り高い信頼性が要求される場合に使用される。まず、本
実施形態によるアナログ出力装置１ｃの構成について説
明するが、ここでは、第１のアナログ出力部１８ａの構
成について説明し、第２のアナログ出力部１８ｂの構成
の説明は省略する。

【００５４】第１のアナログ出力部１８ａは、主に、ア
ナログ出力回路２と、故障診断回路３ｃと、制御バス４
と、ダイオード１９とから構成されている。ここで、第
１のアナログ出力部１８ａのアナログ出力回路２は、前
記第１の実施形態によるアナログ出力装置１ｂのアナロ
グ出力回路２と同一の構成であるため、その説明を省略
する。

【００５５】ダイオード１９は、オンライン系からの出
力信号が、スタンバイ系に対して流入するのを防ぐ。第
１のアナログ出力部１８ａの故障診断回路３ｃは、前記
第１の実施形態によるアナログ出力装置１ｂの故障診断
回路３ｂに、スイッチ２０ａ（第２のアナログ出力部１
８ｂではスイッチ２０ｂ）と、光アナログ素子２１と、
内部消費用抵抗２２と、フィードバック抵抗２３と、ス
イッチ２４ａ（第２のアナログ出力部１８ｂではスイッ
チ２４ｂ）とを付加した構成となっている。

【００５６】スイッチ２０ａは、一端が光アナログ素子
１５の出力段に接続され、他端が光アナログ素子２１に
接続されている。このスイッチ２０ａは、アナログ出力
回路２から出力された出力信号を、ダイオード１９を介
して外部負荷８に出力するか、あるいは内部で消費する
かの選択を行なう。スイッチ２０ａがオフの場合はこの
第１のアナログ出力部１８ａはオンライン系であり、出
力信号は外部負荷８に出力される。スイッチ２０ａがオ
ンの場合はこの第１のアナログ出力部１８ａはスタンバ
イ系であり、出力信号は内部で消費される。

【００５７】光アナログ素子２１は、一次側の一端がス
イッチ２０ａの他端と接続され、一次側の他端が内部消
費用抵抗２２に接続されている。また、二次側にはフィ
ードバック抵抗２３が接続されている。

【００５８】この光アナログ素子２１は、スイッチ２０
ａがオンされた場合に一次側を通過する出力信号にほぼ
比例した大きさの電流を、二次側で発生する。発生した
電流はフィードバック抵抗２３に出力される。

【００５９】内部消費用抵抗２２は、光アナログ素子２
１の一次側を通過してきた出力信号を消費する。フィー
ドバック抵抗２３は、光アナログ素子２１の二次側で発
生した電流をアナログ電圧に変換する。

【００６０】スイッチ２４ａは、フィードバック抵抗１
６により電圧変換されたアナログ電圧、またはフィード
バック抵抗２３により電圧変換されたアナログ電圧のい
ずれかを選択する。選択されたアナログ電圧は、比較器
１７に送られる。

【００６１】スイッチ２４ａは、この第１のアナログ出
力部１８ａが、オンライン系となっている時には、フィ
ードバック抵抗１６により電圧変換されたアナログ電圧
を選択し、スタンバイ系となっている時には、フィード
バック抵抗２３により電圧変換されたアナログ電圧を選
択する。

【００６２】なお、上記において、スイッチ２０ａとス
イッチ２０ｂとは、連動して互いに逆動作するようにし
ている。すなわち、スイッチ２０ａがオンのときには、
スイッチ２０ｂはオフし、スイッチ２０ｂがオフのとき
には、スイッチ２０ａはオンするようにしている。

【００６３】同様に、スイッチ２４ａとスイッチ２４ｂ
も、連動して互いに逆動作するようにしている。すなわ
ち、スイッチ２４ａが図示ａ側に接続されているときに
は、スイッチ２４ｂは図示ｂ側に接続され、スイッチ２
４ａが図示ｂ側に接続されているときには、スイッチ２
４ｂは図示ａ側に接続されている。

【００６４】次に、本実施形態によるアナログ出力装置
１ｃの動作について説明する。なお、ここでは、第１の
アナログ出力部１８ａがオンライン系となっており、第
２のアナログ出力部１８ｂがスタンバイ系となっている
場合を例として説明する。

【００６５】第１のアナログ出力部１８ａはオンライン
系であるため、第１のアナログ出力部１８ａのスイッチ
２０ａは、オフされている。また、第１のアナログ出力
部１８ａのスイッチ２４ａは、図示ａ側に接続されてい
る。

【００６６】これに対して、第２のアナログ出力部１８
ｂはスタンバイ系であるため、第２のアナログ出力部１
８ｂのスイッチ２０ｂは、オンされている。また、第２
のアナログ出力部１８ｂのスイッチ２４ｂは、図示ｂ側
に接続されている。

【００６７】オンライン系である第１のアナログ出力部
１８ａのアナログ出力回路２が、出力信号を外部負荷８
に出力するまでの動作は、先に述べた説明における動作
と同様である。

【００６８】すなわち、上位の制御装置または内部マイ
クロプロセッサからの出力信号を出力するためのデータ
は、制御バス４を経由して、Ｄ／Ａ変換器５に設定され
る。Ｄ／Ａ変換器５は、このデータに比例したアナログ
電圧を、絶縁器６を介して、電圧／電流変換回路７に出
力する。電圧／電流変換回路７は、アナログ電圧をアナ
ログ電流に変換し、出力信号として出力する。

【００６９】出力信号は、光アナログ素子１５の一次
側、ダイオード１９を通過して外部負荷８に出力され
る。ここで、光アナログ素子１５においては、一次側に
出力信号が通過した際に、この通過した出力信号にほぼ
比例した電流が二次側に流れる。

【００７０】光アナログ素子１５の二次側に流れた電流
は、フィードバック抵抗１６で、アナログ電圧に変換さ
れる。スイッチ２４ａは、図示ａ側に接続されているの
で、このフィードバック抵抗１６で変換されたアナログ
電圧が、比較器１７の一方の端子に入力される。もう一
方の入力端子には、Ｄ／Ａ変換器５が出力したアナログ
電圧が入力される。

【００７１】比較器１７は、入力されたアナログ電圧の
比較を行ない、２つのアナログ電圧の差が比較器１７で
設定された許容範囲以内であれば、正常を表すステータ
ス信号”０”を、許容範囲になければ異常を表すステー
タス信号”１”をそれぞれ出力する。

【００７２】上位の制御装置またはマイクロプロセッサ
は、Ｄ／Ａ変換器５に出力するデータを設定して、一定
時間経過後、比較器１７の出力ステータス信号を読み出
し、故障の有無を判定する。

【００７３】スタンバイ系である第２のアナログ出力部
１８ｂのアナログ出力回路２も、出力信号を出力する。
出力信号は、まず、光アナログ素子１５の一次側を通過
するが、スイッチ２０ｂがオンされているため、その後
は光アナログ素子２１の一次側を通過して、内部消費用
抵抗２２に送られる。出力信号は、この内部消費用抵抗
２２によって消費される。

【００７４】しかしながら、光アナログ素子２１の一次
側に出力信号が通過した際には、この通過した出力信号
にほぼ比例した電流が二次側に流れる。光アナログ素子
２１の二次側に流れた電流は、フィードバック抵抗２３
で、アナログ電圧に変換される。

【００７５】スイッチ２４ｂは、図示ｂ側に接続されて
いるので、フィードバック抵抗２３で変換されたアナロ
グ電圧が、比較器１７の一方の端子に入力される。もう
一方の入力端子には、Ｄ／Ａ変換器５が出力したアナロ
グ電圧が入力される。

【００７６】比較器１７は、入力されたアナログ電圧の
比較を行ない、２つのアナログ電圧の差が比較器１７で
設定された許容範囲以内であれば、正常を表すステータ
ス信号”０”を、許容範囲になければ、異常を表すステ
ータス信号”１”を出力する。

【００７７】上位の制御装置またはマイクロプロセッサ
は、Ｄ／Ａ変換器５に出力するデータを設定して、一定
時間経過後、比較器１７の出力ステータス信号を読み出
し、故障の有無を判定する。

【００７８】ここで、例えば第１のアナログ出力部１８
ａの動作が異常であると診断された場合には、第１のア
ナログ出力部１８ａはスタンバイ系となり、第２のアナ
ログ出力部１８ｂがオンライン系となる。

【００７９】次に、本実施形態によるアナログ出力装置
１ｃの効果について説明する。本実施形態によるアナロ
グ出力装置１ｃにおいては、第１のアナログ出力部１８
ａと第２のアナログ出力部１８ｂとを具備して二重化を
行なっているため、第１のアナログ出力部１８ａと第２
のアナログ出力部１８ｂのうち、いずれか一方が故障し
ても、正常に動作しているもう一方によって出力信号の
出力ができるので、より一層信頼性を向上することがで
きる。

【００８０】また、第１のアナログ出力部１８ａと第２
のアナログ出力部１８ｂの双方に故障診断回路３ｃを具
備しているため、第１のアナログ出力部１８ａと第２の
アナログ出力部１８ｂの信頼性を向上することができ
る。

【００８１】さらに、光アナログ素子１５、２１の特徴
である絶縁と電流伝達の特性を利用し、比較器１７と組
み合わせることによって、従来のように故障診断回路３
ｃを構成する要素に、高価な差動増幅器１０、絶縁器１
１、Ａ／Ｄ変換器１２を用いる必要がないため、大幅に
安価な部品でアナログ出力部１８ａ及び第２のアナログ
出力部１８ｂの故障診断回路３ｃを構成することができ
る。

【００８２】さらにまた、部品点数が削減されるため、
アナログ出力装置１ｃ自身の実装効率が向上し、装置外
形の小形化が可能であると共に、故障診断回路３ｃその
ものの信頼性も向上することができる。

【００８３】（第３の実施形態）図３は、本実施形態に
よるアナログ出力装置のハードウェア構成例を示す回路
図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説
明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００８４】すなわち、図３に示す本実施形態によるア
ナログ出力装置１ｄは、図１に示した前記第１の実施形
態によるアナログ出力装置１ｂと、アナログ出力回路２
の構成は同一であるが、両者の故障診断回路３ｂ、３ｄ
の構成が異なる。

【００８５】本実施形態によるアナログ出力装置１ｄの
故障診断回路３ｄの構成について説明する。この故障診
断回路３ｄは、比較器１７により構成されている。

【００８６】比較器１７は、一方の入力端に、Ｄ／Ａ変
換器５が出力するアナログ電圧を入力し、もう一方の入
力端に、電圧／電流変換回路７内部の電圧を入力する。
また、比較器１７は、入力した２つのアナログ電圧を比
較し、比較の結果、２つのアナログ電圧の差が比較器１
７で設定された許容範囲以内であれば、正常を表すステ
ータス信号”０”を、許容範囲になければ、異常を表す
ステータス信号”１”をそれぞれ出力する。制御バス４
は、比較器１７からこの信号を読み出すことができる。

【００８７】次に、本実施形態によるアナログ出力装置
１ｄの動作について説明する。本実施形態によるアナロ
グ出力装置１ｄのアナログ出力回路２が、出力信号を外
部負荷８に出力するまでの動作は、先に述べた説明にお
ける動作と同様である。

【００８８】すなわち、上位の制御装置または内部マイ
クロプロセッサからの出力信号を出力するためのデータ
は、制御バス４を経由して、Ｄ／Ａ変換器５に設定され
る。Ｄ／Ａ変換器５は、このデータに比例したアナログ
電圧を、絶縁器６を介して、電圧／電流変換回路７に出
力する。電圧／電流変換回路７は、アナログ電圧をアナ
ログ電流に変換し、出力信号として外部負荷８に出力す
る。

【００８９】ここで、比較器１７は、電圧／電流変換回
路７が出力したアナログ電圧と、電圧／電流変換回路７
内部の電圧との比較を行ない、２つのアナログ電圧の差
が比較器１７で設定された許容範囲以内であれば、正常
を表すステータス信号”０”を、許容範囲になければ、
異常を表すステータス信号”１”を出力する。

【００９０】上位の制御装置またはマイクロプロセッサ
は、Ｄ／Ａ変換器５に出力するデータを設定して、一定
時間経過後、比較器１７の出力ステータス信号を読み出
し、故障の有無を判定する。

【００９１】次に、本実施形態によるアナログ出力装置
１ｄの効果について説明する。本実施形態によるアナロ
グ出力装置１ｄにおいては、故障診断回路３ｄを具備し
ているため、アナログ出力装置１ｄの信頼性を向上する
ことができる。

【００９２】また、比較器１７のみによって故障診断を
行なうので、従来のように故障診断回路３ｄを構成する
要素に、高価な差動増幅器１０、絶縁器１１、Ａ／Ｄ変
換器１２を用いる必要がないため、大幅に安価な部品で
アナログ出力装置１ｄの故障診断回路３ｄを構成するこ
とができる。

【００９３】さらに、部品点数が削減されるため、アナ
ログ出力装置１ｄ自身の実装効率が向上し、装置外形の
小形化が可能であると共に、故障診断回路３ｄそのもの
の信頼性も向上することができる。

【００９４】なお、本実施形態によるアナログ出力装置
１ｄにおいては、比較器１７に出力される電圧／電流変
換回路７内部の電圧を、増幅器によって増幅すること
で、一層比較を良好に行なうことができる。

【００９５】また、本実施形態によるアナログ出力装置
１ｄにおいては、比較器１７に出力される電圧／電流変
換回路７内部の電圧に、電流に変換される直前の電圧を
利用することで、故障診断回路３ｄが故障を診断する範
囲を広くすることができるため、より一層信頼性を向上
することができる。

【００９６】（第４の実施形態）図４は、本実施形態に
よるアナログ出力装置のハードウェア構成例を示す回路
図であり、図３と同一部分には同一符号を付してその説
明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００９７】図４において、本実施形態によるアナログ
出力装置１ｅは、第１のアナログ出力部２５ａと第２の
アナログ出力部２５ｂとから構成される。第１のアナロ
グ出力部２５ａと第２のアナログ出力部２５ｂとは同一
の構成を持ち、これらは前記第３の実施形態で説明した
アナログ出力装置１ｄに、ダイオード１９を付加したの
みの構成であるため、ここではその説明を省略する。

【００９８】第１のアナログ出力部２５ａと第２のアナ
ログ出力部２５ｂとは、外部負荷８に対して、並列に接
続されている。すなわち、本実施形態によるアナログ出
力部１ｅは、第１のアナログ出力部２５ａと第２のアナ
ログ出力部２５ｂとで冗長化、二重化されており、一方
がオンライン系として外部負荷８に出力信号を出力する
ときには、他方はスタンバイ系となり、出力信号を出力
しない。

【００９９】次に、本実施形態によるアナログ出力装置
１ｅの動作について説明する。なお、ここでは、第１の
アナログ出力部２５ａがオンライン系となっており、第
２のアナログ出力部２５ｂがスタンバイ系となっている
場合を例として説明する。

【０１００】第１のアナログ出力部２５ａはオンライン
系であるため、外部負荷８に出力信号を出力する。この
際、比較器１７には、Ｄ／Ａ変換器５から出力されたア
ナログ電圧と、電圧／電流変換回路７内部の電圧とが入
力される。

【０１０１】比較器１７は、入力された電圧の比較を行
ない、２つの電圧の差が比較器１７で設定された許容範
囲以内であれば、正常を表すステータス信号”０”を、
許容範囲になければ、異常を表すステータス信号”１”
を出力する。

【０１０２】上位の制御装置またはマイクロプロセッサ
は、Ｄ／Ａ変換器５に出力するデータを設定して、一定
時間経過後、比較器１７の出力ステータス信号を読み出
し、故障の有無を判定する。

【０１０３】スタンバイ系である第２のアナログ出力部
２５ｂは、出力信号を出力せずに待機している。ここ
で、例えば第１のアナログ出力部２５ａの動作が以上で
あると診断された場合には、第１のアナログ出力部２５
ａはスタンバイ系となり、第２のアナログ出力部２５ｂ
がオンライン系となる。

【０１０４】次に、本実施形態によるアナログ出力装置
１ｅの効果について説明する。本実施形態によるアナロ
グ出力装置１ｅにおいては、第１のアナログ出力部２５
ａと第２のアナログ出力部２５ｂとを具備して二重化を
行なっているため、第１のアナログ出力部２５ａと第２
のアナログ出力部２５ｂのうち、いずれか一方が故障し
ても、正常に動作しているもう一方によって出力信号の
出力ができるので、より一層信頼性を向上することがで
きる。

【０１０５】また、第１のアナログ出力部２５ａと第２
のアナログ出力部２５ｂの双方に故障診断回路３ｄを具
備しているため、第１のアナログ出力部２５ａと第２の
アナログ出力部２５ｂの信頼性を向上することができ
る。

【０１０６】さらに、比較器１７のみによって故障診断
を行なうので、従来のように故障診断回路３ｄを構成す
る要素に、高価な差動増幅器１０、絶縁器１１、Ａ／Ｄ
変換器１２を用いる必要がないため、大幅に安価な部品
でアナログ出力装置１ｅの故障診断回路３ｄを構成する
ことができる。

【０１０７】さらにまた、部品点数が削減されるため、
アナログ出力装置１ｅ自身の実装効率が向上し、装置外
形の小形化が可能であると共に、故障診断回路３ｄその
ものの信頼性も向上することができる。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に対応す
る発明によれば、制御システムからのデジタル信号をア
ナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器と、Ｄ／Ａ変換器か
らのアナログ電圧をアナログ電流に変換し、このアナロ
グ電流を制御対象への出力信号として出力する電圧／電
流変換回路とを備えてなるアナログ出力装置において、
電圧／電流変換回路の出力段に設けられ、電圧／電流変
換回路から出力される出力信号に対応した大きさの電流
を二次的に発生させる光アナログ素子と、光アナログ素
子から発生される電流を電圧に変換する抵抗と、Ｄ／Ａ
変換器から出力されるアナログ電圧と抵抗により得られ
る電圧とを比較する比較器とからなる故障診断回路を具
備したので、アナログ出力装置の信頼性を向上すること
ができる。

【０１０９】また、光アナログ素子の特徴である絶縁と
電流伝達の特性を利用し、比較器と組み合わせることに
よって、故障診断回路を構成する要素に、高価な差動増
幅器、絶縁器、Ａ／Ｄ変換器が必要ないため、大幅に安
価な部品でアナログ出力装置の故障診断回路を構成する
ことができる。

【０１１０】さらに、部品点数が削減されるため、アナ
ログ出力装置自身の実装効率が向上し、装置外形の小形
化が可能であると共に、故障診断回路そのものの信頼性
も向上することができる。

【０１１１】次に、請求項２に対応する発明によれば、
制御システムからのデジタル信号をアナログ電圧に変換
するＤ／Ａ変換器と、Ｄ／Ａ変換器からのアナログ電圧
をアナログ電流に変換し、このアナログ電流を制御対象
への出力信号として出力する電圧／電流変換回路とを備
えてなる二つのアナログ出力回路を、制御対象に対して
並列に接続して二重化し、一方のアナログ出力回路から
制御対象へ出力される出力信号が異常になると、他方の
アナログ出力回路に切り換えて、制御対象へ出力信号を
出力するようにしたアナログ出力装置において、電圧／
電流変換回路の出力段に設けられ、電圧／電流変換回路
から出力される出力信号に対応した大きさの電流を二次
的に発生させる光アナログ素子と、光アナログ素子から
発生される電流を電圧に変換する抵抗と、Ｄ／Ａ変換器
から出力されるアナログ電圧と抵抗により得られる電圧
とを比較する比較器とからなる故障診断回路を、それぞ
れのアナログ出力回路に具備したので、アナログ出力装
置の信頼性をより一層向上することができる。

【０１１２】また、光アナログ素子の特徴である絶縁と
電流伝達の特性を利用し、比較器と組み合わせることに
よって、故障診断回路を構成する要素に、高価な差動増
幅器、絶縁器、Ａ／Ｄ変換器を用いる必要がないため、
大幅に安価な部品でアナログ出力装置の故障診断回路を
構成することができる。

【０１１３】さらに、部品点数が削減されるため、アナ
ログ出力装置自身の実装効率が向上し、装置外形の小形
化が可能であると共に、故障診断回路そのものの信頼性
も向上することができる。

【０１１４】次に、請求項３に対応する発明によれば、
制御システムからのデジタル信号をアナログ電圧に変換
するＤ／Ａ変換器と、Ｄ／Ａ変換器からのアナログ電圧
をアナログ電流に変換し、このアナログ電流を制御対象
への出力信号として出力する電圧／電流変換回路とを備
えてなるアナログ出力装置において、Ｄ／Ａ変換器から
出力されるアナログ電圧と、電圧／電流変換回路内部の
電圧とを比較する比較器からなる故障診断回路を具備し
たので、アナログ出力装置の信頼性を高くすることがで
きる。

【０１１５】また、比較器のみによって故障診断を行な
うので、故障診断回路を構成する要素に、高価な差動増
幅器、絶縁器、Ａ／Ｄ変換器を用いる必要がないため、
大幅に安価な部品でアナログ出力装置の故障診断回路を
構成することができる。

【０１１６】さらに、部品点数が削減されるため、アナ
ログ出力装置自身の実装効率が向上し、装置外形の小形
化が可能であると共に、故障診断回路そのものの信頼性
も向上することができる。

【０１１７】次に、請求項４に対応する発明によれば、
制御システムからのデジタル信号をアナログ電圧に変換
するＤ／Ａ変換器と、Ｄ／Ａ変換器からのアナログ電圧
をアナログ電流に変換し、このアナログ電流を制御対象
への出力信号として出力する電圧／電流変換回路とを備
えてなるアナログ出力回路を、制御対象に対して並列に
接続して二重化し、一方のアナログ出力回路から制御対
象に対して出力される出力信号が異常となると、他方の
アナログ出力回路に切り換えて、制御対象へ出力信号を
出力するようにしたアナログ出力装置において、Ｄ／Ａ
変換器から出力されるアナログ電圧と、電圧／電流変換
回路内部の電圧とを比較する比較器からなる故障診断回
路を、それぞれのアナログ出力回路に具備したので、ア
ナログ出力装置の信頼性をより一層向上することができ
る。

【０１１８】また、比較器のみによって故障診断を行な
うので、故障診断回路を構成する要素に、高価な差動増
幅器、絶縁器、Ａ／Ｄ変換器を用いる必要がないため、
大幅に安価な部品でアナログ出力装置１ｅの故障診断回
路３ｄを構成することができる。

【０１１９】さらに、部品点数が削減されるため、アナ
ログ出力装置自身の実装効率が向上し、装置外形の小形
化が可能であると共に、故障診断回路そのものの信頼性
も向上することができる。

【０１２０】最後に、請求項５に対応する発明によれ
ば、請求項３または請求項４に記載のアナログ出力装置
において、比較器は、Ｄ／Ａ変換器から出力されるアナ
ログ電圧と、電圧／電流変換回路において電圧を電流に
変換する直前の電圧とを比較するものとしたので、請求
項３または請求項４の発明よりも故障診断を行なう範囲
が広くなるので、アナログ出力装置の信頼性を向上でき
る。

【０１２１】また、比較器のみによって故障診断を行な
うので、故障診断回路を構成する要素に、高価な差動増
幅器、絶縁器、Ａ／Ｄ変換器を用いる必要がないため、
大幅に安価な部品でアナログ出力装置の故障診断回路を
構成することができる。

【０１２２】さらに、部品点数が削減されるため、アナ
ログ出力装置自身の実装効率が向上し、装置外形の小形
化が可能であると共に、故障診断回路そのものの信頼性
も向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施形態によるアナログ出
力装置のハードウェア構成例を示す回路図。

【図２】本発明に係る第２の実施形態によるアナログ出
力装置のハードウェア構成例を示す回路図。

【図３】本発明に係る第３の実施形態によるアナログ出
力装置のハードウェア構成例を示す回路図。

【図４】本発明に係る第４の実施形態によるアナログ出
力装置のハードウェア構成例を示す回路図。

【図５】従来のアナログ出力装置のハードウェア構成例
を示す回路図。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ…アナログ出力装置 ２…アナログ出力回路 ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ…故障診断回路 ４…制御バス ５…Ｄ／Ａ変換器 ６、１１…絶縁器 ７…電圧／電流変換回路 ８…外部負荷 ９…出力電流モニタ抵抗 １０…差動増幅器 １２…Ａ／Ｄ変換器 １３…アナログ出力端子（プラス側） １４…アナログ出力端子（マイナス側） １５、２１…光アナログ素子 １６、２３…フィードバック抵抗 １７…比較器 １８ａ、２５ａ…第１のアナログ出力部 １８ｂ、２５ｂ…第２のアナログ出力部 １９…ダイオード ２０ａ、２０ｂ、２４ａ、２４ｂ…スイッチ ２２…内部消費用抵抗

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御システムからのデジタル信号をアナ
   ログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器と、前記Ｄ／Ａ変換器
   からのアナログ電圧をアナログ電流に変換し、このアナ
   ログ電流を制御対象への出力信号として出力する電圧／
   電流変換回路とを備えてなるアナログ出力装置におい
   て、 前記電圧／電流変換回路の出力段に設けられ、当該電圧
   ／電流変換回路から出力される出力信号に対応した大き
   さの電流を二次的に発生させる光アナログ素子と、 前記光アナログ素子から発生される電流を電圧に変換す
   る抵抗と、 前記Ｄ／Ａ変換器から出力されるアナログ電圧と前記抵
   抗により得られる電圧とを比較する比較器とからなる故
   障診断回路を具備したことを特徴とするアナログ出力装
   置。
2. 【請求項２】 制御システムからのデジタル信号をアナ
   ログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器と、前記Ｄ／Ａ変換器
   からのアナログ電圧をアナログ電流に変換し、このアナ
   ログ電流を制御対象への出力信号として出力する電圧／
   電流変換回路とを備えてなる二つのアナログ出力回路
   を、前記制御対象に対して並列に接続して二重化し、一
   方のアナログ出力回路から前記制御対象へ出力される出
   力信号が異常になると、他方のアナログ出力回路に切り
   換えて前記制御対象へ出力信号を出力するようにしたア
   ナログ出力装置において、 前記電圧／電流変換回路の出力段に設けられ、当該電圧
   ／電流変換回路から出力される出力信号に対応した大き
   さの電流を二次的に発生させる光アナログ素子と、 前記光アナログ素子から発生される電流を電圧に変換す
   る抵抗と、 前記Ｄ／Ａ変換器から出力されるアナログ電圧と前記抵
   抗により得られる電圧とを比較する比較器とからなる故
   障診断回路を、前記それぞれのアナログ出力回路に具備
   したことを特徴とするアナログ出力装置。
3. 【請求項３】 制御システムからのデジタル信号をアナ
   ログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器と、前記Ｄ／Ａ変換器
   からのアナログ電圧をアナログ電流に変換し、このアナ
   ログ電流を制御対象への出力信号として出力する電圧／
   電流変換回路とを備えてなるアナログ出力装置におい
   て、 前記Ｄ／Ａ変換器から出力されるアナログ電圧と、前記
   電圧／電流変換回路内部の電圧とを比較する比較器から
   なる故障診断回路を具備したことを特徴とするアナログ
   出力装置。
4. 【請求項４】 制御システムからのデジタル信号をアナ
   ログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器と、前記Ｄ／Ａ変換器
   からのアナログ電圧をアナログ電流に変換し、このアナ
   ログ電流を制御対象への出力信号として出力する電圧／
   電流変換回路とを備えてなる二つのアナログ出力回路
   を、前記制御対象に対して並列に接続して二重化し、一
   方のアナログ出力回路から前記制御対象へ出力される出
   力信号が異常になると、他方のアナログ出力回路に切り
   換えて前記制御対象へ出力信号を出力するようにしたア
   ナログ出力装置において、 前記Ｄ／Ａ変換器から出力されるアナログ電圧と、前記
   電圧／電流変換回路内部の電圧とを比較する比較器から
   なる故障診断回路を、前記それぞれのアナログ出力回路
   に具備したことを特徴とするアナログ出力装置。
5. 【請求項５】 前記請求項３または請求項４に記載のア
   ナログ出力装置において、 前記比較器は、前記Ｄ／Ａ変換器から出力されるアナロ
   グ電圧と、前記電圧／電流変換回路において電圧を電流
   に変換する直前の電圧とを比較するものとしたことを特
   徴とするアナログ出力装置。