JPH11355958A - 負荷制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷の制御などを行う論理演算回路中に、ク
ロックにより動作される補助論理演算回路を設けて入出
力制御機能を分散処理する構成とする場合において、ク
ロックが停止された状態時に制御出力が不安定になる恐
れをなくすこと。 【解決手段】 主回路器具の制御動作及び保護動作など
を行うための制御回路ユニット内に設けられた論理演算
回路３４は、主制御回路として機能するマイクロコンピ
ュータ４０と、入出力制御機能を分散処理するために発
振器４２からのクロックにより動作されるＡＳＩＣ４１
とを備えた構成とされる。ＡＳＩＣ４１は、マイクロコ
ンピュータ４０からの指令に応じて制御信号を出力する
入出力制御回路４３と、クロックを分周して分周パルス
を発生する分周回路４４と、この分周回路４４からの分
周パルスが所定の監視時間以上途絶えたときに異常信号
を発生するウォッチドグタイマ４５と、このウォッチド
グタイマ４５から異常信号が出力されたときに入出力制
御回路４３からの制御信号の出力動作を強制的に禁止す
る出力制御ロジック回路４６とを含んだ構成とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機のような負
荷の開閉などを行うための主回路器具の制御を論理演算
回路により行うようにした負荷制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動機や抵抗負荷などの開閉制御機能及
び保護機能を備えた負荷制御装置の一例としてコントロ
ールセンタが知られている。即ち、コントロールセンタ
においては、電磁接触器、配線用遮断器、電流変換器、
制御用補助リレーなどの器具を単位回路毎にまとめたユ
ニットを複数個設けて、これらユニットを機枠内に多段
に収納すると共に、各ユニット毎に始動操作スイッチ、
停止操作スイッチなどを含む操作装置を設けることによ
り構成されている。

【０００３】このようなコントロールセンタの構成例が
図３に示されている。即ち、この図３は、コントロール
センタの１ユニット分の回路構成の概略を示すもので、
三相の電源母線１と負荷である誘導電動機２との間の主
回路３には、配線用遮断器４、電磁接触器５、主回路電
流を検出するための変流器６及び地絡電流を検出するた
めの零相変流器７が設けられている。配線用遮断器４の
負荷側には、操作用変圧器８の一次巻線８ａが接続され
ており、この変圧器８の二次巻線８ｂには制御母線９
ａ、９ｂが接続されている。

【０００４】上記制御母線９ａ、９ｂから図示しない直
流電源回路を介して給電される制御回路ユニット１０
は、論理演算回路１１を中心に構成されたもので、その
出力端子１０ａと前記制御母線９ａとの間には、電磁接
触器５の動作用コイル５ａが接続される。また、当該制
御回路ユニット１０の入力端子１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ
と制御母線９ａとの各間には、始動操作スイッチ１２、
停止操作スイッチ１３、前記電磁接触器５が有する常開
形補助接点５ｂが接続される。

【０００５】上記制御回路ユニット１０は、始動操作ス
イッチ１２からの始動信号及び停止操作スイッチ１３か
らの停止信号、並びに電磁接触器５の補助接点５ｂから
のオン信号及びオフ信号に基づいて電磁接触器５の開閉
制御を行うと共に、変流器６及び零相変流器７からの電
流信号に基づいて、過負荷、欠相、不足電流、地絡など
の保護動作を行う機能を有している。

【０００６】具体的には、制御回路ユニット１０にあっ
ては、前記論理演算回路１１の他に、変流器６及び零相
変流器７の二次側出力を受けて主回路電流信号のレベル
を示す負荷電流検出信号及び地絡電流のレベルを示す地
絡電流検出信号を発生する電流検出回路１４、保護動作
条件（保護動作電流、保護動作時間など）を設定するた
めの設定スイッチ１５、負荷電流のレベルや異常状態な
どを表示するための表示回路１６、電磁接触器５の動作
用コイル５ａに通電するための駆動回路１７、異常内容
を外部に出力するための信号出力回路１８など含んで構
成されている。そして、上記論理演算回路１１は、各操
作スイッチ１２及び１３からの操作信号、電流検出回路
１４からの検出信号、設定スイッチ１５により設定され
た保護動作条件、並びに予め記憶したプログラムなどに
基づいて、負荷である誘導電動機２の制御動作や、過電
流、欠相、地絡故障などの異常発生に対する保護動作を
駆動回路１７を通じて行うと共に、その異常内容を信号
出力回路１８を通じて外部に出力する動作などを行うよ
うになっている。

【０００７】この場合、上記論理演算回路１１として
は、マイクロコンピュータを用いて全ての制御を行うも
のが一般的であったが、近年では、一部の制御機能、例
えば入出力制御のみを、別のＩＣ例えばＡＳＩＣ（Appl
ication Specific IC ）に分担させる構成、つまり分散
処理を行うシステムを構築としたものも供されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、入出力
制御をＡＳＩＣを用いて分散処理する構成とした場合、
そのＡＳＩＣに供給されるクロックが停止した場合に
は、特にＡＳＩＣの出力ポート側の信号出力動作が不安
定になるという事情がある。このため、その出力信号に
より制御される駆動回路１７及び信号出力回路１８の動
作が不安定になる可能性があり、結果的にシステムの動
作信頼性に悪影響を及ぼす恐れがあった。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、負荷の制御などを行う論理演算回路
中に、クロックにより動作される補助論理演算回路を設
けて入出力制御機能を分散処理する構成とする場合にお
いて、クロックが停止された状態時においても、制御出
力が不安定になる恐れがなくなって動作信頼性の向上を
実現できるようになる負荷制御装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、電源母線及び負荷間の主回路に介在された
電磁接触器などの主回路器具と、この主回路器具の操作
のための操作装置と、主回路電流などを検出する検出手
段と、前記操作装置による入力信号及び前記検出手段に
よる検出信号並びに予め記憶したプログラムに基づいて
前記主回路器具などの制御を外部出力回路を通じて行う
論理演算回路とを備えた負荷制御装置において、前記論
理演算回路を、主制御回路として機能するマイクロコン
ピュータと、入出力制御機能を分散処理するためにクロ
ックにより動作される補助論理演算回路とを備えた構成
とした上で、前記補助論理演算回路を、前記マイクロコ
ンピュータからの指令に応じて前記外部出力回路に制御
信号を与える出力制御手段と、前記クロックを分周して
分周パルスを発生する分周回路と、この分周回路からの
分周パルスを監視し、その分周パルスが所定の監視時間
以上途絶えたときに異常信号を発生するウォッチドグタ
イマと、このウォッチドグタイマから異常信号が出力さ
れたときに前記外部出力回路に対する前記制御信号の出
力動作を強制的に禁止する出力制御ロジック回路とを含
んだ構成としたものである（請求項１）。

【００１１】この構成によれば、補助論理演算回路内の
出力制御手段は、マイクロコンピュータからの指令に応
じて外部出力回路に制御信号を与える動作を行うように
なり、これにより当該外部出力回路を通じて主回路器具
などの制御が行われるようになる。この場合、クロック
が正常な状態では、そのクロックを分周する分周回路か
ら所定周期で分周パルスが出力されるため、その分周パ
ルスを監視するウォッチドグタイマが異常信号を発生す
ることはないが、クロックが停止された状態では、分周
回路からの分周パルスの出力も停止されることになるた
め、所定の監視時間が経過したときに、ウォッチドグタ
イマが異常信号を発生するようになる。すると、出力制
御ロジック回路が、外部出力回路に対する前記制御信号
の出力動作を強制的に禁止するようになる。このため、
クロックの停止に起因して、補助論理演算回路内の出力
制御手段による信号出力動作が不安定な状態に陥った場
合でも、従来のように動作信頼性に悪影響が及ぶ恐れが
なくなるものである。しかも、クロックが停止したとき
には、外部出力回路を通じた主回路器具などの制御動作
を確実に停止できるというフェイルセーフ機能も得られ
ることになる。

【００１２】この場合、請求項２記載の発明のように、
前記補助論理演算回路を、前記分周回路によるクロック
の分周比及び前記ウォッチドグタイマの監視時間との少
なくとも一方を任意に変更できる構成としても良い。こ
のような構成によれば、ウォッチドグタイマが異常信号
を発生するタイミングを任意に変化させることができる
ため、論理演算回路の試験時や故障解析時に有用とな
る。

【００１３】また、請求項３記載の発明のように、前記
補助論理演算回路を、前記ウォッチドグタイマの動作を
選択的に停止できる構成としても良い。この構成によれ
ば、出力制御ロジック回路から外部出力回路に対し常時
において制御信号を出力可能な状態とすることができる
から、クロックが停止している状態で、尚且つ外部出力
回路を通じて負荷の駆動が必要な状態時に有用となり、
以て論理演算回路の動作信頼性の向上を図り得るように
なる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明をコントロールセン
タに適用した一実施例について図１及び図２を参照しな
がら説明する。即ち、図２には、コントロールセンタの
１ユニット分の回路構成が示されている。この図２にお
いて、三相の電源母線２１と負荷である誘導電動機２２
との間には、主回路２３が形成されており、この主回路
２３には、それぞれ主回路器具たる配線用遮断器２４及
び電磁接触器２５が接続されていると共に、主回路電流
を検出するための変流器２６、地絡電流を検出するため
の零相変流器２７などが接続されている。

【００１５】主回路２３における配線用遮断器２４の負
荷側（電磁接触器２５の電源側）のＲ相及びＴ相間に
は、操作用変圧器２８の一次巻線２８ａが接続されてお
り、この操作用変圧器２８の二次巻線２８ｂには、制御
母線２９、３０が接続されている。

【００１６】この場合、制御母線２９、３０間からの出
力は、図示しない直流電源回路を介して制御回路ユニッ
ト３１の電源として利用される。また、一方の制御母線
２９と制御回路ユニット３１の出力端子３１ａとの間に
は、電磁接触器２５の動作用コイル２５ａが接続され、
当該制御母線２９と制御回路ユニット３１の入力端子３
１ｂ、３１ｃ、３１ｄとの各間には、操作装置としての
始動操作スイッチ３２、操作装置としての停止操作スイ
ッチ３３、前記電磁接触器２５が有する常開形補助接点
２５ｂが接続される。

【００１７】制御回路ユニット３１は、始動操作スイッ
チ３２からの始動信号及び停止操作スイッチ３３からの
停止信号、並びに電磁接触器２５の補助接点２５ｂから
のオン信号及びオフ信号に基づいて電磁接触器２５を開
閉するという制御動作を行う構成となっている。また、
制御回路ユニット３１は、変流器２６及び零相変流器２
７からの電流信号に基づいて、過負荷、欠相、不足電
流、地絡などの異常発生に対する保護動作を行うと共
に、その異常内容を外部に出力するという異常内容出力
動作を行う機能などを有している。

【００１８】上記制御回路ユニット３１は、論理演算回
路３４を中心に構成されたもので、この他に、変流器２
６及び零相変流器２７の二次側出力を受けて主回路電流
信号のレベルを示す負荷電流検出信号及び地絡電流のレ
ベルを示す地絡電流検出信号を発生する検出手段として
の電流検出回路３５、保護動作条件（保護動作電流、保
護動作時間など）を設定するための設定スイッチ３６、
負荷電流のレベルや異常状態などを表示するための表示
回路３７、電磁接触器２５の動作用コイル２５ａや外部
の負荷に通電するための駆動回路３８（本発明でいう外
部出力回路に相当）、異常内容を外部に出力するための
信号出力回路３９（本発明でいう外部出力回路に相当）
など含んで構成されている。

【００１９】図１には、上記論理演算回路３４及び信号
出力回路３９の具体的構成が示されている。この図１に
おいて、論理演算回路３４は、前述した制御動作及び保
護動作を行うための主制御回路として機能するマイクロ
コンピュータ４０と、前述した異常内容出力動作を含む
入出力制御を行うためのＡＳＩＣ４１（本発明でいう補
助論理演算回路に相当）と備えており、以て分散処理を
行うように構成されている。この場合、上記マイクロコ
ンピュータ４０及びＡＳＩＣ４１を動かすのに必要なク
ロックは、同一の発振器４２から得る構成となってい
る。

【００２０】また、上記ＡＳＩＣ４１の内部には、マイ
クロコンピュータ４０との間で信号の授受を行うと共
に、特に、当該マイクロコンピュータ４０からの指令に
応じて信号出力回路３９に制御信号を与えるための入出
力制御回路４３（本発明でいう出力制御手段に相当）の
他に、発振器４２からのクロックを分周する分周回路４
４、この分周回路４４の出力を受けるウォッチドグタイ
マ４５、このウォッチドグタイマ４５の出力を受ける出
力制御ロジック回路４６が設けられている。

【００２１】この場合、分周回路４４は、与えられたク
ロックを分周して、所定周期の分周パルスを発生する。
また、ウォッチドグタイマ４５は、分周回路４４からの
分周パルスによって定期的にトリガされている期間は
“Ｈ”レベルの正常信号を出力した状態を保持するが、
その分周パルスが予め設定された監視時間（タイマ定数
に相当）以上途絶えたときに“Ｌ”レベルの異常信号を
発生する。出力制御ロジック回路４６は、例えば３個の
ＡＮＤ回路４６ａ〜４６ｃを備えた３回路型のもので、
ＡＮＤ回路４６ａ〜４６ｃは、各一方の入力端子が前記
入出力制御回路４３が有する３個の出力端子にそれぞれ
接続され、各他方の入力端子がウォッチドグタイマ４５
の出力端子に接続されている。

【００２２】一方、信号出力回路３９は、前記出力制御
ロジック回路４６内の各ＡＮＤ回路４６ａ〜４６ｃとそ
れぞれ対応されたトランジスタ４７ａ〜４７ｃと、各ト
ランジスタ４７ａ〜４７ｃのオン状態で制御母線２９か
らそれぞれ通電される異常内容出力用のリレーコイル４
８ａ〜４８ｃを有する。このとき、上記トランジスタ４
７ａ〜４７ｃは、対応するＡＮＤ回路４６ａ〜４６ｃか
ら“Ｈ”レベルの信号が出力されたときにオンするよう
に構成されている。尚、この信号出力回路３９は、前記
駆動回路３８の一部と見なすことができるものである。

【００２３】次に、上記のように構成された本実施例の
作用・効果について説明する。今、発振器４２が正常な
状態では、その発振器４２からのクロックを受ける分周
回路４４から所定周期で分周パルスが出力されるため、
その分周パルスにより定期的にトリガされるウォッチド
グタイマ４５からは、“Ｈ”レベルの正常信号が出力さ
れる。このため、出力制御ロジック回路４６内のＡＮＤ
回路４６ａ〜４６ｃは、入出力制御回路４３からの制御
信号の通過を許容した状態を保持する。従って、マイク
ロコンピュータ４０からの指令に応じて入出力制御回路
４３から出力される制御信号は、そのまま信号出力回路
３９に与えられる。

【００２４】これに対して、発振器４２が停止された状
態、つまりクロックが出力停止された状態では、分周回
路４４からの分周パルスの出力も停止されることになる
ため、ウォッチドグタイマ４５に設定された監視時間が
経過したときに、当該ウォッチドグタイマ４５から
“Ｌ”レベルの異常信号が出力されるようになる。

【００２５】すると、出力制御ロジック回路４６内のＡ
ＮＤ回路４６ａ〜４６ｃの出力レベルが“Ｌ”レベルに
強制的に反転され、入出力制御回路４３からの制御信号
の通過が禁止された状態になる。これにより、信号出力
回路３９内のトランジスタ４７ａ〜４７ｃが、マイクロ
コンピュータ４０からの指令に応じて入出力制御回路４
３から出力される制御信号と無関係に強制的にオフさ
れ、リレーコイル４８ａ〜４８ｃが断電される。これに
より、クロックの停止に応じてＡＳＩＣ４１内の入出力
制御回路４３による信号出力動作が不安定な状態に陥っ
た場合でも、従来のようにシステムの動作信頼性に悪影
響が及ぶ恐れがなくなるものである。しかも、クロック
が出力停止されたときには、駆動回路３７及び信号出力
回路３９を通じた電磁接触器２５の制御動作や異常内容
出力動作を確実に停止できるというフェイルセーフ機能
も得られることになる。

【００２６】この場合、ＡＳＩＣ４１内の分周回路４４
によるクロックの分周比と、ウォッチドグタイマ４５の
監視時間（タイマ定数）との少なくとも一方を、そのＡ
ＳＩＣ４１のポートまたは内部レジスタへの書き込みに
よって任意に変更できる機能を追加する構成としても良
い。このような構成によれば、ウォッチドグタイマ４５
が異常信号を発生するタイミングを任意に変化させるこ
とができるため、論理演算回路３４によるシステムの試
験時や故障解析時に有用となる。

【００２７】また、ＡＳＩＣ４１内のウォッチドグタイ
マ４５の動作を、そのＡＳＩＣ４１のポートまたは内部
レジスタへの書き込みによって選択的に停止させ得る構
成、つまり、ウォッチドグタイマ４５から“Ｈ”レベル
の正常信号が常に出力される状態を保持できる構成とす
ることもできる。この構成によれば、出力制御ロジック
回路４６から常時において制御信号を出力可能な状態と
することができるから、クロックが停止している状態
で、尚且つ信号出力回路３９を通じて負荷の駆動が必要
となる状態時に有用となり、以て制御回路ユニット３１
の動作信頼性の向上を図り得るようになる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、請
求項１記載の発明によれば、主回路器具などの制御を行
うための論理演算回路を、主制御回路として機能するマ
イクロコンピュータと、入出力制御機能を分散処理する
ためにクロックにより動作される補助論理演算回路とを
備えた構成とした上で、その補助論理演算回路を、マイ
上記クロコンピュータからの指令に応じて制御信号を出
力する出力制御手段と、上記クロックを分周して分周パ
ルスを発生する分周回路と、この分周回路からの分周パ
ルスが所定の監視時間以上途絶えたときに異常信号を発
生するウォッチドグタイマと、このウォッチドグタイマ
から異常信号が出力されたときに前記制御信号の出力動
作を強制的に禁止する出力制御ロジック回路とを含んだ
構成としたので、クロックの停止に起因して補助論理演
算回路内の出力制御手段による信号出力動作が不安定な
状態に陥った場合でも、動作信頼性に悪影響が及ぶ恐れ
がなくなる共に、クロックが停止したときには主回路器
具などの制御動作を確実に停止できるというフェイルセ
ーフ機能が得られるという有益な効果を奏するものであ
る。

【００２９】請求項２記載の発明によれば、前記補助論
理演算回路を、前記分周回路によるクロックの分周比及
び前記ウォッチドグタイマの監視時間との少なくとも一
方を任意に変更できる構成としたから、ウォッチドグタ
イマが異常信号を発生するタイミングを任意に変化させ
得るようになって、論理演算回路の試験時や故障解析時
に有用となるものである。

【００３０】請求項３記載の発明によれば、前記補助論
理演算回路を、前記ウォッチドグタイマの動作を選択的
に停止できる構成としたから、出力制御ロジック回路か
ら常時において制御信号を出力可能な状態に容易に切り
換えようになって、クロックが停止した状態で尚且つ負
荷の駆動が必要となる状態時に有用となり、以て論理演
算回路の動作信頼性の向上を図り得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す要部の回路構成図

【図２】全体の回路構成図

【図３】従来例を示す図２相当図

【符号の説明】

２１は電源母線、２２は誘導電動機（負荷）、２３は主
回路、２４は配線用遮断器（主回路器具）、２５は電磁
接触器（主回路器具）、２６は変流器、２７は零相変流
器、２８は操作用変圧器、３１は制御回路ユニット、３
２は始動操作スイッチ（操作装置）、３３は停止操作ス
イッチ（操作装置）、３４は論理演算回路、３５は電流
検出回路（検出手段）、３８は駆動回路（外部出力回
路）、３９は信号出力回路（外部出力回路）、４０はマ
イクロコンピュータ、４１はＡＳＩＣ（補助論理演算回
路）、４２は発振器、４３は入出力制御回路（出力制御
手段）、４４は分周回路、４５はウォッチドグタイマ、
４６は出力制御ロジック回路を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源母線及び負荷間の主回路に介在され
   た電磁接触器などの主回路器具と、この主回路器具の操
   作のための操作装置と、主回路電流などを検出する検出
   手段と、前記操作装置による入力信号及び前記検出手段
   による検出信号並びに予め記憶したプログラムに基づい
   て前記主回路器具などの制御を外部出力回路を通じて行
   う論理演算回路とを備えた負荷制御装置において、 前記論理演算回路を、主制御回路として機能するマイク
   ロコンピュータと、入出力制御機能を分散処理するため
   にクロックにより動作される補助論理演算回路とを備え
   た構成とした上で、 前記補助論理演算回路を、 前記マイクロコンピュータからの指令に応じて前記外部
   出力回路に制御信号を与える出力制御手段と、 前記クロックを分周して分周パルスを発生する分周回路
   と、 この分周回路からの分周パルスを監視し、その分周パル
   スが所定の監視時間以上途絶えたときに異常信号を発生
   するウォッチドグタイマと、 このウォッチドグタイマから異常信号が出力されたとき
   に前記外部出力回路に対する前記制御信号の出力動作を
   強制的に禁止する出力制御ロジック回路とを含んだ構成
   としたことを特徴とする負荷制御装置。
2. 【請求項２】 前記補助論理演算回路は、前記分周回路
   によるクロックの分周比及び前記ウォッチドグタイマの
   監視時間との少なくとも一方を任意に変更できるように
   構成されていることを特徴とする請求項１記載の負荷制
   御装置。
3. 【請求項３】 前記補助論理演算回路は、前記ウォッチ
   ドグタイマの動作を選択的に停止できるように構成され
   ていることを特徴とする請求項１または２記載の負荷制
   御装置。
4. 【請求項４】 前記補助論理演算回路は、ＡＳＩＣによ
   り構成されたものであることを特徴とする請求項１ない
   し３の何れかに記載の負荷制御装置。