JPS6111802A - プログラマブル制御装置用の入力／出力回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は全般的にプログラマブル制御装置に用いる装
置及び方法、特にインテリジェント（１ｎｔｅｌｌｉｏ
ｅｎｔ　）入力／出力装置に関する。

発明の背景 プログラマブル制御装置を用いたプロセス制御は゛、プ
ロセスの種々のセンサからの入力信号を収集して、プロ
セスの被制御要素に対する４出力信号を発生する。こう
してプロセスが内蔵プログラムと、センサから報告され
たプロセスの状態との関数として制御される。勿論、数
多くの多種多・様なプロセスにこういう制御が用いられ
０、例えば工業的なプロセス、コンベヤ・システム、化
学、石油及び冶金の各プロセスの逐次的な動作を何れも
プログラマブル制御装置によって有利に制御することが
出来る。

プログラマブル制御装置は比較的最近開発されたもので
ある。従来のプログラマブル制御装置は、広゛義に云え
ば、内蔵プログラムを実行するデータ処理装置と、プロ
グラム並びに入ノ〕及び出力の状態に関係するデータを
記憶するのに十分な規模の。

記憶装置と、１つ又は更に多くの電源とで構成された中
央処理装置（ＣＰＬＪ）を有する。更に、入力／出力（
Ｉ／Ｏ）装置が中央処理装置と、入力装置並びに制御さ
れるプロセスの被制御要素との間のインターフェイスに
なる。

入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置はプログラマブル制御装置の
開発以来、比較的変わらないま１であり、最も改良を必
要とするものである。Ｉ１０装置に幾分の進歩が見られ
るが、その改良は一般的に従来の線上にある。例えば米
国特許第４２９３９２４号に記載されるＩ１０装置では
、インターフェイスの密度が増加されている。米国特許
第４２４７８８２号に記載された別の方式は、入力／出
力装置に対するハウジングを改良することに力を注いで
いる。制御を必要とするプロセスが複雑になり、プロセ
スと中央処理装置の間の情報交換量を一層多くすること
が必要になるにつれ、Ｉ１０装置に関するこの他の改良
方式が必項になって来た。

従来のＩ１０装置は多数の個別の１１０点で構成されて
おり、その各々が入力装置例えばリミット・スイッチ、
圧力スイッチ等）からの信号を受取るか、或いは出力装
置（例えばソレノイド、モータ起動装置等）に制御信号
を供給するかの一方に専用になっており、そのどちらか
になるかは、特定の１１０点の回路をどういう構成にす
るかによって決まる。即ち、１１０点は入力点であるが
出力点であるか、その何れか一方に専用であり、一方の
用途から他方の用途に容易に変換することが出来ない。

従来のＩ１０装Ｎ（特に複雑なプロセスに用いた時）の
１つの問題は、設備費が高いことである。

典型的には、■１０モジュール又は回路カードが、カー
ド・ラック又はケージ内に収容されている。

大規模な又は複雑なプロセスを制御する為、各々のラッ
ク又はケージに非常に多数のｌ−１０点を設けなければ
ならない。全ての入力及び出力装置からの配線をＩ１０
ラックに持って来なければならないので、この為必然的
に相当量の配線経費（手間と材料）が要る。

大形のＩ１０ラックを使うことによって別の問題が起る
。これは、全ての配線をラックに持ち込んで終端するの
が困難である場合が多いからである。（制御するプロセ
スに入力／出力を一層近づけようとして）Ｉ１０装置の
少なくとも一部分をＣＰＵから離れた外被又はラック内
に設けることがよく知られているが、１箇所（遠隔であ
っても）に入力／出力の配線が集中するから、この問題
は依然として解決されていない。集中Ｉ１０装置に於け
る放、熱でも問題が゛ある。その理由で、Ｉ１０装置を
その最適定格より低い所で使うことが必要になる場合が
多い。

現在のＩ１０装置に伴う別の問題は、誤動作がプログラ
マブル制御装置自体の中で発生したのか、或いは制御し
ているプロセスで発生したのかの診断及び故障発見が困
難であることである。経験によると、制御装置に関連す
る大抵のオンラインの故障はＩ１０装置で発生している
。現在では、ＣＰＵ部分が非常に高度になり、これは例
えばマイクロプロセッザ技術並びにデータ処理の進歩に
よるところが大きい。然し、電気的な故障が起った時、
その問題を早期に検出し、どういう性格のものであるか
を早期に診断することが重要である場合が多い。プロセ
スの成る部分が制御出来なくなってからではなく、故障
した部分を早めの警告によって検出することが当然望ま
しい。

従来のＩ１０装置では、故障の早期検出が困難であり、
故障を表わす信号が出ても、その精密な場所と性格は明
らかでないことがある。多くの場合、制御装置の入力／
出力の故障をプロセス内の故障した要素（例えばモータ
、押ボタン等）と区別す°るのが困難でもある。特に制
御装置のＩ１０装置では、診断の特徴が正に欠如してい
た。従って、Ｉ　、／　Ｏ装、置を診断し、その故障を
防止ツる・為の改良が強く求められている。

各々の１１０点が普通はヒユーズによって保護されて°
いるので、故障を一所することが困難になることがある
。ヒユーズは特定のＩ１０モジュールを過電流から保護
するが、これは余分な問題を生じる場合も多い。例えば
、単なる過渡的な電流によりヒユーズが切−断した場合
、故障点を突止めてヒユーズを交換するまで、１１０点
は完全に不作動のま１にされることがある。

これと幾分関係した問題は、Ｉ１０装置の制御部分と被
制御部分の間で診断及び制御情報を交換することに関す
奥。これは、例えば、Ｘ１０装置を構成する為に分布し
たＩ１０モジュールを使う場合に生じる。このような場
合、情報を交換するための簡単で信頼性のある手段並び
に方法を提供することが望°ましい。

従来のＩ１０装置の別の欠点は、（前に述べたこ件であ
るが）各々の１１０点が厳密に入力点又は出力点として
作用することである。同一の点を一方の用途から他方の
用途に容易に変換することが出来ない。従って、プログ
ラマブル制御装置の利用各は、初期の需要の見積りに基
づいて、入力機“能及び出力機能を別々に選択すること
が要求される。予測し難い将来の需要に対す、る融通性
が欠如していることは明らかである。、更に、１１０点
はグループ（例えば配線カードあたり６個又は８個の点
）として利用し得るのが典型的であるから、制御装置内
には使われていない非常に多数の１１０点がある場合が
多い。

従って、この発明の主な目的は、従来のＩ１０装置のこ
ういう欠点を解決する入力／出力装置を提供することで
ある。更に特定して云えば、各々の１１０点を入力点と
して又は出力点として動作する様に選ぶことが出来る様
なＩ１０装置を提供することが求められる。　゛ 更に、各々の１１０点が、ヒユーズ又は遮断器を使わず
に、過電流及び過電圧状態に対して自己保護になってい
て、各々の１１０点がＩ１０装置内でも、制御されるプ
ロセス内でも、連続的に自動的に故障診断され、検出さ
れた故障を確認して自動的に報告する様な入力／出力装
置を提供することが求められる。したがって、この発明
の別の特定の目的は、配線も利用も簡単で経済的であり
、制御するプロセス又はこのプロセスの特定の部分に密
に接近して配置される様に、分布したグループ又はモジ
ュールとして個々の１１０点を有する１　’／　Ｏ装置
を提供することである。この発明の別の目的は、普通の
中央処理装置とは独立に、各々の１１０点を監視し、制
御し、故障診断する手段を含むＩ１０装置を提供するこ
とｔある。この発明゛のその他の目的、特徴及び利点は
、以下の詳しい説明から明らかになろう。

１１へ１１ この発明はプロゲラ、マブル制御装置に対するインテリ
ジェント人力／出力（Ｉ／Ｏ）装置で診断及び制御情報
を発生することが出来る入力／出力回路を提供する。こ
の発明の入力／出力回路は、ヒユーズ、遮断器等を使わ
ずに、過電流から保護されると共に、過負荷状態が是正
された後、自動的に通常の動作に復元することが出来る
。

この発明の好ましい形式では、負荷電流の大部分を通す
主電流部分及び全負荷電流の小さな一部分を通すエミュ
レーション部分を持つ絶縁ゲート・トランジスタ（ＩＧ
Ｔ）を用いる。エミュレーション部分の電流は常に全電
流に追従している。

ＩＧＴは負荷電、流を制御する為に、ゲート制御によっ
て導電させ、又は非ｓＮにすることが出来る。

エミュレーション部分の電・流を感知する様に配置され
た電流感知手段が、瞬時負荷電流を表わす信号を発生す
る。この信号を連続的に予め選ばれた基準レベルと比較
して、負荷電流が基準値を越えているかどうかを表わす
診断信号を取出す。この診断信号は、ＩＧＴを略瞬時に
遮断するか、或いは過大電流の持続時間とその大きさに
応じて定まる時刻に遮断するのに役立つ。その他の点に
ついて云うと、この発明の回路は、全１’Ｇ　Ｔ電流が
ＩＧＴを即座に遮断することが必要である程に過度に大
きいかどうか、或いは全ＩＧＴＩｆ流が負荷の回路又は
切離しを表わす程非常に小さいかどうかを夫々表わす第
２及び第３の診断信号を発生する。

負荷電圧、線路電圧及び温度を監視する為にこの他の診
断信号が発生される。これら６診断信号は故障状態を即
時に検出し且つその場所を突止めるために発生され、こ
れらの信号は分布した入力／出力モジュールから遠隔の
場所にある中央処理装置に送ることが出来る。

この発明の要旨は特許請求の範囲に具体的に且つ明確に
記載しであるが、この発明は以下図面について説明する
所から、更によく理解されよう。。

発明の詳細な説明 第１図に示すプログラマブル制御装置は中央処理装置（
ＣＰＵ）２０、入力／出力（Ｉ／Ｏ）制御器２２）複数
個の入力／出力（Ｉ／Ｏ）モジュール２４乃至２６、及
び各々のＩ１０モジュール２４乃至２６をＩ１０制御１
！２２と相互接続するデータ通信回線２８を有する。こ
れらのＣＰＵ２０を除く部品は、全般的に制御装置の入
力／出力装置を構成する。ＣＰＵ　　２０は大体普通の
設計であらて、データを処理して制−する為の１つ以上
のマイクロプロセッサと、動作プログラム及び入力／出
力データを記憶し、更に内蔵プログラムの実行及び制御
の実施に使われる、計算で蘂められた他の中間又は永久
デー°夕を記憶する為のメモリとを含んでいてよい。更
に、ＣＰＬＪ　　２０が十分に機能を持つ様にする為に
、必°要に応じて、電源装置の様な他の普通の要素も設
けられる。Ｉ１０制御器２２が種々のＩ１０モジュール
２４乃至２６とＣＰＵ　　２０との間で交換される情報
を制御する。

各々のＩ１０モジュール２４乃至２６は、ＣＰＵ　　２
０及びＩ１０制御器２２から離れていて、制御するプロ
セスに密に接近する別々の場所に、置くことが出来る。

第１図には３つのＩ１０モジュールしか示してないが、
実際の数がこれよりずっと多いことは云うまでもない。

例えばこ）で説明する装置では、１６個の別々のＩ１０
モジュールを容易に収容することが出来る。各々のＩ１
０モジュールは他のモジュールとは独立であり、夫々他
の全てのＩ１０モジュールによって制御されるプロセス
とは別個のプロセスを制御する為の専用のモジュニルと
することが出来・る。

第１図では、例えばＮ番目のＩ１０モジュール２６が一
般化し”で示したプロセス３０を制御、することが示さ
れている。プロセス３０に関連する入力及び出力信号が
、プロセス３０とＩ１０モジュール２６の間°を伸びる
導体３２によって伝えられる。勿論、プロセス３０は事
実上どんな形式であってもよい。然し、何れにせよ、そ
れがプロセス３０の状態を感知する種々のセンサ、スイ
ッチ等（具体的に示してない）を含んでいる。プロセス
からの情報はＩ１０モジュール２６に対する入力信号の
形である。プロセス３０は、Ｉ１０モジュール２６から
の出力信号を受取り、プロセス３０の制御を行う被制御
要素（例えばポンプ、モータ鯵、これも示して“ない）
をも含む。同様に、他の各々のＩ１０モジュール２４．
２５も入力装置及び出力装置等の各プロセスに関連した
装置に相互接続される。

データ通信回線２８は直列回線であることが好ましいが
、ＣＰＵ　　２０とＩ１０モジュール２４乃至２６の間
で信号を並列に伝送することも容易に行うことが出来る
。何れの場合でも、Ｉ１０モジュール２４乃至２６がＣ
ＰＵ　　２０との通信の為、通信回線２８に接続される
。通信回線２８は１対の捩り導体、同軸ケーブル、光フ
ァイバー・ケーブルで構成することが出来、何れもコス
ト及び利用し易さと云う観点から受入れることが出来る
。

第１図のＩ１０モジュール２４には各々のＩ１０モジュ
ールの全体的な電子回路構造がブロック図で例示されて
いる。

即ち、マイクロコントローラ３６が、ＣＰＵ２０と情報
を交換する為のインタニフエイス・ボートを持つと共に
、Ｉ１０モジュール°の種々の要素を制御し且つ故障の
発生を診断する動作の内蔵プログラムを実施する為の関
連したメモリ（図に示してない）を持っている。甲に複
数個の個別の１１０点（又はＩ１０回路）３７乃至３９
があり、その各々は入力点として又は出力点として選択
的に動作させることが出来、且つその各々は制御される
プロセスの入力又は出力要素と導体を介して直接的に個
別に結合される。１１０点３７乃至３９が導体母線４０
によってマイクロコントローラ３６に接続される。任意
の特定のＩ１０モジュール２４乃至２６にある１１０点
３７乃至３９の数は、放熱並びにマイクロコントローラ
３６の制約の様な実際的な観点によって決まる。然し、
１例として云えば、Ｉ１０モジュール１個あたり１６個
の１１０点を設けるのが非常に実用的で便利であること
が判った。

入力及び出力部品の完全さ及び作用能力を検証すると共
に保守及び故障診断の為、監視装置４２が設けられてい
る。監視装置４２は手で持てる寸法にして、或ＺＩ１０
モジュールから別のＩ１０’モジュールへ容易に便利に
移動することが出来る様にすることが好ましい。これは
各々のＩ１０モジュールにケーブルによって接続される
様になっている。このケーブルは、Ｉ１０モジュールに
固定されたコネクタと合さるコネクタを持っている。

このケーブル並びにそれと合うコネクタが第１図に図式
的に示されている。第１図では、監視装置４２がマイク
ロコントローラ３６のインターフェイス・ポートを介し
てＩ１０モジュール２４に接続されている。

１つのＩ１０モジュールに接続した時、携帯式の監視装
＠４２はこのモジュールの１１０点を監視して制御亥る
ことが出来る様にすると共に、このモジュールに関連す
る診断情報を表示する。携帯式の監視装置が中央処理装
置（ＣＰＵ）２０とは無関係に、且つＣＰＵ　　２０が
存在しなくても、こういう機能を実行することが有利で
ある。例えば監視装置４２は、°出力点をオン及びオフ
に転すると共に、入力点の状態を読取る様に作用する。

故障が発生した場合、監視装［４２は故障の性格と場所
の表示をも発生することが出来る。携帯式の監視装置４
２が、英数字を表示するデータ表示パネル４４と、アド
レス・プログラミング並びに１１０モジユール２４乃至
２６の作動を行わせる一組のキー・スイッチ４６を持つ
ことが認められよう。

第２図には、携帯式の監視装置及び個別のＩ１０モジュ
ールゐ好ましい物理的な形が例示されている。即ち、図
示の１／′０モジユール５１は実質。

的に端子ブロックの形をしていて、制御するプロセスの
入力及び出力装置と接続さ、れる導体に接続する為の１
列の導体端子５３を持っている。端子５３はねじ形接続
部にすることが出来る。この接続部では、ねじを接続線
又は端子片に対しで締付ける。各々の１１０点又は回路
が対応する端子接続部に割当てられる。更に、外部電源
（交流又は直流）に接続する為、並びに第１図に示す様
にデータ通信回線相接続する為の端子が割当てられてい
る。各々の１１０点の状態を表示する発光ダイオード（
ＬＥＤ）５５の形をした可視表示器が設けられている。

別のＬＥＤ　　５７．５．８がモジュール′５１の動作
を表わす、。例えばＬＥＤ　　５７は（モジュールの内
部又は外部の何れかに）故障状態が存在することを表わ
し、ＬＥＤ　　５８は正常な動作状態を表わす。モジ子
−ル５１にはケーブル・コネクタ６０と合さるコネクタ
５９を設け、こうしてケープ・ル６１を介して携帯式の
監視装置４９に接続される。

図示の携帯式の監視装［４９は、第１図に関連して前に
説明した様に、それが接続されたＩ１０モジュールを働
かせることが出来る。即ち、携帯式の監視装置は、Ｉ１
０モジュールが簿１図に示　゛す様に中央処理装置に接
続されていなくても、そ杵を作動して完全に検査するこ
とが出来る。

第３図のブロック図はＩ１０モジュール８０を詳しく示
している（これは第１図のモジュール２４乃至２６の内
のどの１つとも実質的に同じである）。即ち、Ｉ１０モ
ジュール８０が８個の別々の１１０点８１乃至８８かう
成るグループを持つている。各々の１１０点がマイクロ
コントローラ９０と制御及び診断情報°信号をやり取り
゛する。交流又は直流の電力が端子Ｈ及びＮに供給され
る。

端子Ｈ，Ｎに接続された電源が内部直流電源装置９４に
電力を供給ザると共に、モジュール８０をその一部分と
して含むプロゲラ・マプル制御装置によって制御される
外部出力負荷（例えば被制御要素）があれば、この負荷
に対して電力を供給する。

電源装置９４は単に、Ｉ１０モジュール内に含゛まれる
、動作に直流電力を必゛要とする全ての要素に９５乃至
１０２を介してマイクロコントローラ９０に接続される
。８対の内のＤ線と呼ぶ一方の導体が関連した１１０点
に対する制御゛データを伝える。８対の他方の導妹すな
わちＭ線が１１０点からの状態及び診断情報をマイクロ
コントローラ９０に伝える。各々の１１０点８１乃至８
８はまた電源装置９４から電力（例えば１５ボルト）を
受取る様に接続されていると共に、夫々電源端子Ｈ及び
Ｎにも接、続されている。端子Ｈ，Ｎに接続された外部
、電源が例えば交流１１５又は２３０ボルト線路である
場合、端子Ｈ及び〜は単にこの線路の活線側及び中性点
側を指す。然し、外部電源が直流である場合、端子Ｈは
その電源の正の側であり、端子Ｎは負の側である。更に
各々のＩ１０モジュール８１乃至８８が２重作用を持つ
入力／出力、端子を持っている。１１０点を出力点とし
て動作させた場合、その１１０点の入力／出力端子が、
プロセスの内、この１１０点に制御作用が割当てられて
いる被制御要素（又は負荷）に接続される。

他方、１１０点が入力点として動作する場合、その１１
０点の入力／出力端子が入力装置からの入力信号を受取
る。この為、同じ入力／出力線が、マイクロコントロー
ラ９０からの指令と、入力又は出力装置の２番目の（又
は基準）接続とに応じて、両方の作用に使われる。１例
として、Ｉ１０゛１０２が出力点として作用し、負荷装
置８９に対する電力をオン又はオフに転することが示さ
れている。負荷８９がＩ１０点８２の入力／出力−と電
源のＮ線との間に接続される。これと対照的に、１１０
点８４が入力点として動作し、入カスイツチング装＠９
１が入力／出力線と電゛源のＨ線の間に接続されること
が示されている。１１０点８１乃至８８の任意の１つは
、その１１０点の内部回路に幾分関係するが、出力様式
では直流シンクの様な直流源として、又は交流源として
動作することが出来る。回路のこういう面については後
で詳しく説明する。

各々の１１０点８１乃至８８からＭ線を介してマイクロ
コントローラに供給される情報は、負荷電流の状態（高
又は低）、この１１０点に供給された電力レベル、１１
０点の温度状態、°任意の入力装置の状態を報告するデ
ータ並びにその他の情報を含んでおり、これら全ては後
で更に詳しく説明する。

第１図について概略を説明した様に、各々の１１０点８
１乃至８８の制御が最終的には中央処理装置によって決
定される。第３図では、ＣＰＵとの通信はマイクロコン
トローラ９０のインターフェイス・ポート、（好ましく
は直列ボート）及びデータ通信回線１０６（第１図の２
８に相当する）を介して行われる。第３因のモジュール
８０と実質的に同様なこの他のＩ１０モジュールもデー
タ通信回線１０６に接続することが出来る。マイクロコ
ントローラ９０は中央処理装置の指令に応答するが、Ｉ
１０モジュール８０内にある各々の１１０点を局部的に
分布した形で制御する。マイクロコントローラ９０は動
作制御装置゛であって、内蔵プログラムに従っ°て、中
央処理装置からの指令並びに各々の１１０点８１乃至８
８からＭ線を介して受取った信号の関数として動作する
。第３図には詳しく示してないが、マイクロコントロー
ラ９０はプログラムを記憶する為、並びにプロゲラ６１
行、薔□。□□□１う。、□、 の他のデータを記憶する為のメモリをも含んでいる。

第４図の簡略ブロック図は、出力スイッチング装置を除
いた１１０回路の好ましい実施例を示す。

即ち、１１０点が通信部分１１１と制御及び感知部分１
１３とを含む。通信部分１１１（これを最初に説明する
）がタイマ１１７、出力データ・フィルタ１１９、出力
選択器１２０．２ビツト計数器１２１、最終状態保持ラ
ッチ１２３、ディフォールト（ｄｅｆａｕｌｔ、　）ラ
ヅチ１２４、状態符号化器１２５、状態ラッチ１２７及
びデータ選択器１２９を含む。

゛通信部分１１１がＤ線を介して動作制御装置（例えば
第３図のマイクロコントローラ９０）がらの信号ＳＩＧ
を受取ると共に、導体６本の母線１１５を介して一組の
状態を表わす（診断）信号を受取る。通信部分１１１は
制御及び感知部分１１３に対してオン／オフ指令信号を
発生すると共に、Ｍ線を介してマイクロコントローラに
対し、診断信号（ＳＴＡＴＥ）を送る。オン／オフ指令
信号が最終的にスイッチング装置（これは絶縁ゲート・
トランジスタＩＧＴであることが好ましいが、後で説明
する）を制御する。このスイッチング装置の動作は、１
１０点が入力点として作用するか出力点として作用する
かによって決まる。第５図及び第６図は通信部分１１１
の動作に関連する成る信号の間の関係を例示しており、
これらの図を第４図と共に参照されたい。

制御信号ＳＩＧは、オン／オフ情報、最終状態保持（Ｈ
ＬＳ）情報、ディフォールト状態（ＤＥＦ）情報及びタ
イミング情報を含む符号隼パルス列である。これは一連
のフレームで構成され、各々のフレームは２個又は４個
のパルスを含み、その後、１個のパルスが省略され、即
ち消失パルスが続いている。「消失パルス」が通信部分
１１の動作を再同期させるのに役立つ。２個又は４個の
パルスの各々は２５％又は７５％の何れかのデｊ・−テ
ィ・サイクルを持っている。１フレーム内のパルスの間
の時間Ｔが一定であり、これが「消失パルス」の持続時
間でもある。制御信号ＳＩＧが最初は多イマ１１７に印
加され、そこでその立上りによって、タイマ１１７をリ
セットし、そのタイミング・サイクルを開始する。この
為、タイマ１１７は、信号ＳＩＧの各々の立上りから約
０゜５Ｔ、後にクロック信号ＣＬＫの立上りを出す。信
号ＣＬＫを使って２ビット計、数冊１，２１、出力デー
タ・フィルタ１１９及びラツ、チ１２３．１２４のクロ
ック動作を行う。最初にリセットされていないと、タイ
マ１１７は、信号ＳＩＧの立上りから約１．５Ｔ後に同
期信号５ＹＮＣの立上りをも発生し、信号ＳＩＧの立上
りから少し長い時間（例えば２．５．Ｔ）後に信号ＬＯ
８の立下りを出す。通常、信号ＳＩＧの古上りは■の間
隔で発生し、この為、タイマ１１７は信号５ＹＮＣ又は
ＬＯ８の変化が発生する前にリセットされる。然し、「
消失パルス」　（同期期間）が発生すると、信号。

ＳＩＧの立上りの間に２丁の時間があり、信号５ＹＮＣ
が約０．５Ｔの間車になる。パルス信号５ＹＮＣが通信
部分１１１をリセットし、こうしてこれから新しいフレ
ームが開始することを知らせる。信号ＳＩＧの立エリの
間に２．５Ｔより長い期間があると、信号ＬＯ８が低に
なり、信号の損失が起こったことを通信部分１１１に知
らせる。

Ｄ線を介して１１０点に送られるオン／オフ情報は、制
御信号ＳＩＧの各フレームの最初の２個のパルスの中に
入っている。７５％のデユーティ・サイクルを持つパル
スは論理１（スイッチ・オン）に対応し、２５％のデユ
ーティ・サイクルを持つパルスは論理Ｏ（スイッチ・オ
フ）に対応する。後で明らかになるが、信号ＳＩＧのパ
ルスの立上りから０．５Ｔ後に発生するクロック・パル
ス（ＣＬｋ）が、実効的に信号ＳＩＧをこの時サンプリ
ングする。この為、信号ＳＩＧとして２５％のデユーテ
ィ・サイクル（０，２５Ｔ）のパルスが送られた場合、
０．５■の時間後に低レベル又は論理０が得られる。他
方、７５％のデユーティ・サイクル（０，７５Ｔ）のパ
ルスが送られた場合、０．５Ｔの時間後に高レベル又は
論理１が得られる。信号ＳＩＧの最初の２つのパルスは
冗長性のために伝送される。即ち、通信部分１１１がオ
ン／オフ指令に応答する為には、最初の２つのパルスが
一致（両方１又は両方０）しなければならない。こうい
う目的の為、制御信号ＳＩＧが出力データ・フィルタ１
゛１９に供給され、このフィルタが制御信号の最初の２
つのパルスを実効的にサンプリングして比較する。２つ
のパルスが（例えば雑音の干渉の為に）相異なる場合、
出力データ・ファイル１１９は最後に受取った有効なオ
ン／オフ指令を保持する。

制御信号の１フレームが２個でなく４個のパルスを持つ
場合、３番目及び４番目のパルスを使つ゛て、夫々最終
状態保持ラッチ・１２３及びディフォールト・ラッ：ｆ
１２５を更新する。これらのラッチ１２３，１２４の内
容は、３番目及び４番目のパルスを受取った時にだけ変
更される。３番目のパルス位置が論理１で５あると、最
終状態保持信号ＨＬＳが高にセットされ、３番目のパル
ス位置が論理Ｏであると、信号ＨＬＳが低になる。信号
ＨＬＳが最終状態保持ラッチ１２３の出力に現われ、出
力選択器１２０及び状態符号化器１２５に供給される。

同様に、４番目のパルスがディフォールト信号ＤＥＦを
高又は低く高−オン、低−オフ）に設定する。ディフォ
ールト信号ＤＥＦ及びその補数ＤＥＦがディフォールト
・ラッチ１２４の出力として現われる。ディフォールト
信号ＤＥＦが状態符号化器１２５に供給され、その補数
ＤＥＦが出力選択器１２０に供給される。マイクロコン
トローラからの通信がない場合（即ち、制御信号がなく
、信号ＬＯ８が低になる場合）、信号ＨＬＳが出力選択
器１゛２０に指令して、前のオン／オフ状態を保持させ
るか、或いはディフォールト状態をとらせる。信号ＨＬ
Ｓが論理１であれば、前の′状態′が保持される。信号
−ＨＬＳが論理Ｏで′あれば、信号１．Ｏ８が低になる
や否や、ディフォールト状態をとる。この動作の利点は
明らかである。

すなわち、１１０点と制御要素（即ち第１図及び第３図
のマイクロコントローラ）の間の通信が失われた場合、
オン／オフ状態が強制的に予め選ばれた好ましい状態に
なる。

２ビツト計数器１２１がクロック・パルス（ＣＬＫ）を
計数して、出力カウントＳＯ及びＳｌを発生する。これ
らはＯと３の間の２進値を持つ。

このカウントは、１フレーム内のどのパルスを受取って
いるかを表わし、出力データ・フィルタ１１９、最終状
態保持ラッチ１２３、ディフォールト・ラッチ１″２４
及びデータ選択器１２９に（信号ＳＯ及びＳｌとして）
供ｉさ゛れ、各々の回路が１フレームの中の適当なパル
スだけに応答する様にする。

第５図の波形は種々の状態に対する信号５ＩＧ１ＣＬＫ
、５ＹＮＣ，ＬｏＳ及びオン／オフ信号の関係を示す。

最初のフ５レーム（参照の便宜の為、フレームには任意
にフレーム番号を付しである）では、信号ＳＩＧとして
２つの冗長な′２５％のデユーティ・サイクルを持つパ
ルスが論理Ｏすなわちオフ・スイッチ状態に対応して送
られる。信号ＳＩＧのパルスの立上りから０．５Ｔの時
にり０ツク・パルスが発生される＝２つの冗長パルスの
後、同期期間又は「消失パルス」がある。消・失パルス
により、パルス信号５ＹＮＣが発生され、フレー′ムの
終りであることを知らせる。信号ＳＩＧの２つのパルス
が共に２５％のデユーティ・サイクルを持つから、オン
／オフ値は低にどイま°す、信号ＬＯ３は高にと寸まる
。

２番目のフレームでは、信号ＳＩＧの最初のパルスが”
２５％のデユーティ・サイクルで、２番目、が７５％の
デユーティ・サイクルである。同一でないことは、例え
ば雑音の干渉によるものであることがある。この場合、
最初のフレームと同じ様に、信号ＣＬＫ及び５ＹＮＣの
パルスが再び発生され、信号ＬＯ８は高にとイまる。然
し、信号ＳＩＧの２つのパルスが相異なる為、オン／オ
フ信号は前の値、今の場合は低を保つ。３番目のフレー
ムでは、信号ＳＩＧのパルスが共に７５％のデユーティ
・サイクルの持続時間を持ち、オン／オフ・スイッチ信
号をオン・レベルに高くすべきであることを知らせる。

これは、信号ＳＩＧの２番目のパルスに続くクロック・
パルスの立上りの時に行われる。４番目のフレームでは
、制御信号ＳＩＧのパルス間で同一性がなく、その為オ
ン／オフ線が高にとイまる。５番目のフレームは、共に
２５％のデユーティ・サイクルを持つ２つの冗長なパル
スが発生したことにより、オン／オフ線が低レベルに復
帰する。６番目のフレームでは、信号ＳＩＧは４つの７
５％のデユーティ・サイクルを持つパルスを含む。６番
目のフレームは、４つのパルスと「消失パルス」を収容
する為に持続時間が幾分伸びている。信号’Ｓ　Ｉ　Ｇ
の第１及び第２のパルスがオン／オフ信号を高に戻す。

第５図に示してないが、このフレームの第３のパルスが
、その特出るクロック・パルスの立上りと同時に信号１
−ＩＬｓを高にし、このフレームの第４のパルスが信号
ＤＥＦを高にする。

オン／オフ、ディフォールト及び最終状態保持情報の他
に、制御信号ＳＩＧは、状態データ又、は診断データを
マイクロコントローラに送り返すタイミングを定める。

状態符号化器１２５が、オン／オフ信号、信号ＤＥＦ及
びＨＬＳのゼットと共に、制御及び感知部分１１３から
、導体母Ｉｇ！１１５を介して６つのスイッチ状態を入
力として受取る。状態符号化器１２５はこれらの入力信
号を組合せて４ビツトの符号化状態メツセージを形成し
、それが状態ラッチ１２７に供給される。データ選択器
１２９Ｇ、ｔ４者択１（ｏｎｅ　ｏｒ　ｆｏｕｒ　）選
択器であ、って、これは状態ラッチ１２７からの４つの
データ・ピ、ットを受取り、その後、この４ビツト状態
情報（ＳＴＡＴＥ）をＭ線を介してマイクロコントロー
ラに逐次的に送る。２ビツト計数器１２１の出力は信号
ＳＩＧのパルスのカウントを表わし、データ選択器１２
９を制御して、それが信１号ＳＩＧの各々のバ′ルスを
受取る度に、１つのビットを送出す様にする。４つのビ
ットは、１番目のビット（ｘＯ）が故障状態が存在する
°かど、うかを示し、２番目のビット（Ｘ　１’　＞が
出力負荷に゛電圧が現われているかどうかを示す様に符
号化されている。故障が発生すると（ＸＯ＝０）、３番
目及び４番目のビット（Ｘ２及びｘ°３）が故障の性格
を表示する。故障が発生、しないこと（ＸＯ＝１＞、３
番目のビットは最終状態保持の値を表わし、４番目のビ
ットはディフォールト値を表わす。

マイクロコントローラ９０（第３図）は、通信部分１１
１に送られる制御信号ＳＩＧにある１フレームあたりの
パルス数により、通信部分１１１からどれだけの情報を
受取るべきかを決定する。

マイクロコントローラが、Ｄ線に信号ＳＩＧの立上りを
出した直後、ＭＩ！の状態信号を読取る。この為、制御
信り中の１フレームあたりのパルス数と１フレームあた
りに読取る状態ビット数は同じである。通常、マイクロ
コントローラは１フレームあたり２個のパルスを出し、
ビットＸＯ及び×１を読取る。ビットＸＯが故障を示す
場合、マイクロコントローラは１フレームあたり４パル
スに切換ねり、ビット×２及び×３に含まれる故障メッ
セ゛−ジを読取ることが出来“る様にする。故障がない
時、最終状態保持ラッチ１２３及びデイフオ。

−ルト・ラッチ１２４の読取及び書込みの為に４パルス
様式を使うことも出来る。この場合、信号ＳＩＧの３咎
目及び４番目のパルスが最終状態保持ラッチ及びディフ
ォールト・ラッチ１２４を夫々セット又はリセットし、
状態信号５ＴＡＴＥのビット×２及びｘ３がこれら２つ
のラッチの状態を表示する。

第４図の制御及び感知部分１１３が、スイッチ論理回路
１３３、比較回路１３５及びゲート駆動回路１３７を含
む。スイッチ論理回路１３３が通信部分１１１によって
発生されたオン／オフ信号を受取り、他の入力信号の状
態に応じて、ゲート駆動回路１３７を介して対応するゲ
ート信号を電力スイッチング装置のゲート端子に供給す
る。電力スイッチング装置は絶縁ゲート・トランジスタ
（ＩＧＴ）であることが好ましく、これは後で更に詳し
く説明する。

スイッチ論理回路１３３に供給されるこの他の信号の中
には、電源装置からの給電電圧レベル及び電力スイッチ
ング装置の温痕を表わす信号がある。線路電圧、負荷電
圧及び負荷電流を表わす信号が比較回路１３５の入力と
して供給される。比較回路１３５は、予め選ばれた低限
界、中間限界及び高限界に対する負荷Ｎ流のレベルを表
わす一組の信号を発生する。比較回路１３５【ま線路電
圧レベルに対する負荷電圧レベルを表わす信号をも発生
し、交流に対しては、交流のゼロ交差を表わす信号°を
も発生する。これら全ての信号が導体５本の母線１３６
を介してスイッチ論理回路１３３の入力に供給される。

スイッチ論理回路１３３に対する別の入力がＡ、Ｃ／Ｉ
ＪＣと記されて（、′Ｘで、交流様式又は直流様式の、
何れかの動作を予め選択する為に使われる。

スイッチ論理回路１３３が一組の診断信号を発生し、そ
れが導体６本の母線１１５を介して状態符号化器１２５
に供給される。この一組の診断信号は、比較回路１３５
によって発生される電圧及び電流レベル信号と温度信号
及び給電電圧信号である。６つの診断信号は、例えば、
１）負荷が回路である又は切、離されていること、２）
負荷が第１の高限界の値を越えていて、即時の保護応答
を必要とすること、３）負荷電流が第２の高限界の値を
越えていて、予め選ばれた成る期間の開電流がこの限界
より、高いま１である場合にだけ、保護応答を必要とす
ること、４）負荷電圧が印加されている又は印加されて
いないこと、５）供給電圧の相対的なレベル、６）電力
スイッチング装置の相対的な温度を表示する為に使うこ
とが出来る。

種々の入力／出力スイッチング回路を設けて、制御及び
感知部分１１３から出るゲート信号によって制御するこ
とが出来る。例えば、電界効果トランジスタ又はシリコ
ン制御整流器（ＳＣＲ）で構成されたスイッチング手段
を入力／出力スイッチング回路として使うことが出来る
。何れにせよ、好ましいスイッチング回路は、接続され
た負荷に対する電流を表わす信号を発生する手段を含む
電流分路を含む。然し、最も好ましいスイッチング回路
は絶縁ゲート・トランジスタ、（ＩＧＴ）を使う。

一般的にＩＧＴはゲート動作によって導電状態にし、又
は導電しなくなる様にすることが出来る電力半導体装置
である。即ち、ＩＧＴはそのゲート端子を通じてターン
オン及びターンオフの両方を行うことが出来る。成る形
式のＩＧＴは電流エミュレーション部分を含んでおり、
これは合計■ＧＴ雷流電流例的な一部分を通す様に設け
られたＩＧＴの一部分である。エミュレーション部分は
、電流を感知する為に電力を消費する大形の分路抵抗゛
に頼らずに、合計電流を監視する為に使うことが出来る
点で有利である。単一ゲート信号がＩＧＴの主部分及び
エミュレーション部分の両方に於ける電流の流れを制御
する。絶縁ゲート・トランジスタは（名称が違うが）ア
イ・イー・ディー・エム（Ｉ　ＥＤＭ）誌８２（１９８
２年１２月号）、第２６４頁乃至第２６７頁所載のバリ
ガ等の論文「絶縁ゲート整流器（ＩＧＲ）：新しい轍カ
スイツチング装置」に記載されている。エミュレーショ
ン部分を、持つＩＧＴが出願人の係属中の米国特許出願
番号用’５２９，２４０号の対象になっている。第７Ａ
図乃至第７Ｃ図は、゛こ１で説明するＩ１０装置に使う
ことが出来る、ＩＧＴを用いた種々の入力／出力スイッ
チング回路を示してりる。

第７Ａ図の直流源回路では、ＰチャンネルＩＧＴ　１４
１のゲート端子１４０にゲート信号が印加される。ＩＧ
Ｔ　　１４１は主電流部分のエミッタ１４２とエミュレ
ーション電流部分のエミッタ１４３とを持っている。直
流電源の正の側が主エミツタ１４２に直接に接続される
と共に、負担抵抗１４５を介してエミュレーション部分
のエミッタ１４３に接続される。Ｉ’　Ｇ　Ｔ装置のコ
レクタが、フリーホイール・ダイオード１４７と前置負
荷抵抗１４８の並列の組合せの１端に・接続される。ダ
イオード１４７と前置負荷抵抗１４８の組合せの他端が
直流電源の負の側に接続される。ＩＧ’Ｔ１４１とダイ
オード及び前置負荷抵抗の組合せとの接続点が入力／出
力端子１４９になる。実際に使う時は、入力装置と負荷
が同時に接続されることはないが、負荷１５０が入力／
出力端子１４９と負荷（即ち、出力）リターン端子１５
２の間に接続されることが示されており、入力装置１５
３が入力／出力端子１４９と入力リターン端子１５５の
間に接続されることが示されている。リターン端子１５
”５，１５２．は夫々直流電源の正及び負の線と電気的
に共通である。前置負荷抵抗１４８は比較的高いオーミ
ック値を持ち、負担抵抗１４５は比較的小さいオーミッ
ク値を持っているが、第７Ｂ図及び第７Ｃ図の回路に使
われる対応する前置負荷抵抗及び負担抵抗も同様である
。例えば、１２０ボルト電源では、前置負荷抵抗１４８
は２０キロオ一ム程度であってよく、負担抵抗１４５は
１０オ一ム程度であってよい。

第７Ａ図の回路を出力としｔ動作させる時、適当な時刻
にＩＧＴ　　１４１をオン及びオフに転することにより
、負荷電流が制御される。負荷電流が電源からＩＧＴ　
　１４’１及び負荷１５０を通り、電源に戻る。ＩＧＴ
のエミュレーション部分によリ、負荷電流の監視が容易
になる。このエミュレーション部分は、負担抵抗１４５
とエミッタ１４３との接続点に負荷電流を表わす信号を
発生する。

負荷電圧が実際に印加されたことを確認する負荷電圧信
号が、前置負荷抵抗１４８とＩＧＴ　　１４１のコレク
タの接続点から取出される。線路電圧信号が前置負荷抵
抗１４８の他端から取出さ、れる。

フリーホイール・ダイオード１４７は、誘導性負荷から
の逆電流に対する分路として設けられている。

第７Ａ図の回路が入力として動作する時、ＩＧＴはオフ
状態に保たれる。この時、装置負荷抵抗１４８の両端に
発生される電圧を監視することにより、入力装置１５３
の状態（開閉）が検出される。この状態信号が負荷電圧
線を介して監視される。

第７Ｂ図の直流シンク入力／出力回路は、第７Ａ図の直
流源回路と同じ動作素子を持っているが、その形式が若
干具なる。この回路が出力として動作する時、負荷１５
７が入力／出力端子１５８と負荷リターン端子１５９の
間に接続される。負荷電流を制御する為に、ＩＧＴ　　
１６１がオン又は・オフに切換えられる。然し、ＩＧＴ
　　１６．１がＮチャンネルＩＧＴであることに注意さ
れたい。コレクタ端子が、フリーホイール・ダイオード
１６５と前置負荷抵抗１６７の並列の組合せの１端に接
続される。この組合せは、負荷１５７を接続した端子１
５９，１５８と並列である。負担抵抗１６８がエミュレ
ーション部分のエミッタと直流電源の負の側との間に直
列に接続される。主部分のエミッタが直流電源の負の側
に直結になっている。

負荷電流を表わすＩＧＴ電流信号が、負担抵抗１６８と
エミュレーション部分のエミッタ１６３との接続点から
取出される。負荷電圧信号が入力／出力端子１５８から
取出され、線路電圧信号が入力リターン端子１６０にも
接続された直流電源の正の側から取出される。前に述べ
た直流源回路と同じく、入力／出力回路を入力として使
う時、ＩＧＴ　　１６１をオフに保ち、前置負荷抵抗１
６７の両端に発生した電圧により、入力装置１７０の状
態が感知される。この状態信号が負荷電圧線を介して送
られる。

第７Ｃ図は入力／出力回路を示しているが、この図では
、並列のＰ及びＮチャンネル１０丁　１７．５，１７６
が使われる。ＩＧＴゲート信号がゲート制御回路１７８
に印加され、この回路はＩＧＴ　　１７５，１７６を制
御す°る（即ちオン及びオフに転する）為の（反対極性
の）２つのゲート制御信号を同時に発生する。ＩＧＴ　
　１７５のエミュレーション部分は直列埠続の負担抵抗
１８０を持ち、ＩＧＴ　　１７６のエミュレーション部
分は直列接続の負担抵抗１８１を持っている。ＩＧＴの
負荷電流を表わすＩＧＴ電流信号が、２つの負担抵抗１
８０，１８１の両端に発生した信号を差動比較器１８３
で比較することによって得られる。

過渡電圧抑圧装置１８５がＩＧＴの主部分と並列に、入
力／出力端子１８６と入力装置のリターン端子１８７の
間に接続される。リターン端子１８７は交流線路の片側
とも電気的に共通、である。前置負荷抵抗１８９が入力
／出力端子１８６と負荷リターン端子゛１９０の間に接
続される。す２−ン端子１９０が交流線路の反対側に、
接続されている。

第７Ｃ図の回路が出力として作用する時、ゲート制御回
路１７８が、ＩＧＴゲート信号に応答して、ＩＧＴ　　
１７５．１７６を同時にオン又はオフの何れかになる様
に指示し、こうして負荷電流をオン又はオフに切換える
。負荷１９１が入力／出力端子１８６と負荷リターン端
゛子１９００間に接続きれる。入力として動作する時、
負荷１９１は接続せず、入力スイッチング装置１９２が
入力／出力端子１８６とリターン端子１８７の間に接続
される。この場合、ＩＧＴ　　１７５，１７６はオフ状
態に保たれ、入力スイッチング装置１９２の状態が負荷
電圧線の電圧の有無によって決定される。電圧が存在す
ることは、閉じた入力スイッチが存在することを表わす
。

第８図には制御及び感知部分が詳しく示されており、通
信部分からのオン／オフ信号がナンド・ゲート１９５の
一方の入力、インバータ１９６、及びフリップ７０ツブ
１９８．’１１９９のリセット（Ｒ）入力に印加される
。ナンド・ゲート１９５の他方の入力はナンド・ゲート
２０１の出力信号を受取る。ナンド・・ゲート２０１の
１番目の入力は、出力口゛路が交流出力として動作する
か直流出力として動作するかに応じて、高又は低、の何
れかになる信号が供給される。この信号は、ＡＣ／ＤＣ
選択線を高又は低の基準値に適当に接続するスイッチ又
はジャンパ線によって発生することが出来ることが理解
′されよう。ナンド・ゲート２０１の残りの入力がゼロ
交差検出器２０２からの信号をインバータ２０１ａを介
して受取る。これは、交流線路電圧（交流出力回路の場
合）がゼロ電圧から所定の範囲内にある場合を示す。こ
の為、交流出力の場合、ナンド・ゲート１９５は、交流
線路電圧のゼロ交差中だけ、オン／オフ信号を通過させ
る。ゼロ交差検出器２０２は、交流入力信号がゼロ交差
から所定の範囲内にあることを表わす信号を発生するも
のであれば、多数の普通の回廊のどれであってもよい。

直流出力の場合、ナンド・ゲート２０１の状態により、
オン／オフ信号がナンド・ゲート１９５を通過すること
が出来る。

ナンド・ゲート１９５からのオン／オフ信号が７リツプ
７０ツブ２０３０セツト入力に印加される。

フリップフロップ２０３のＱ出力がアンド・ゲート２０
５の３人力の内の１つに印加され、このアンド・ゲート
の出力がＩＧＴゲート信号として作用する。

アンド・ゲート２．０５に対する残りの２つの入力は、
フリップ７０ツブ１９８，１９９のＱ出力から供・給さ
れる。オン／オフ信号がオフ状態になる時、フリップ７
０ツブ１９８．１９９が両方共リセットされる。ＩＧＴ
電流が予め選ばれた値を越える時、何時でもフリップ７
０ツブ１９８は比較器２０７からのセット信号を受取る
。この為、ＩＧＴ電流を表わす信号が比較器２０７の反
転入力に印加され、ＩＧＴ電流の過大レベルを表わす基
準電圧が非反転入力に印加される。例えば基準電圧は３
０アンペアの電流に対応する値を持っていてよい。同様
に、フリップ７０ツブ１９９が給電監視装置；２０９か
らの信号をセット（ｉ）端子に受取る。給電監視装置２
０９は、直流給電電圧が予め選ばれた値より高いか低い
がを表わす信号を発生するものであれば、多数の周知の
手段の内のどれであってもよい。従って、動作上、低い
給電電圧又は過度に高いＩＧＴ電流がアンド・ゲート２
０５を禁止する。これによってＩＧＴ（アンド・ゲート
２０５の出力に接続されている）は強制的にオフ状態に
なり、故障状態が除かれるまで、この状態にと寸まる。

フリップフロップ１９８のＱ出力が過電流遮断信号とし
て使われ、導体母線１１５（第４図）に供給される６つ
のスイッチ状態信号の内の１つでド・ゲート？０５に行
く他に、論理ゲート２１０の一方の入力にも印加される
。給電監視装［２０９からの信号が論理ゲート２１０の
他方の入力に印加され、この為、このゲートの出力信号
は直流電源装置の状態を表わす。この出力信号も６つの
スイッチ状態信号の内の１つである。

フリップフロップ２０３がナンド・ゲート２１２の出力
からリセット信号を受取る。ナンド・ゲート２１２に対
する２つの入力の内、１番目はインバータ１９６からの
１反転したオン／オフ信号であり、２番目の入力はナン
ド・ゲート２１３がら来る。ＡＣ／ＤＣ選択信号がナン
ド・ゲート２１３の一方の入力に加えられ、比較器２１
４の出力がインバータ２０１ｂを介して他方の入力に加
えられる。比較器２１４はＩＧＴ電流の監視比較器であ
り、その反転入力にＩＧＴ電流信号が印加される。比較
的小さい、最小ＩＧＴＩ流の値（例えば０．０５アンペ
ア）に対応する基準電圧が、比較器２１４の非反転入力
に印加される。ナンド・ゲート２１２）インバータ１９
６、ナンド・ゲート２１３及び比較器２１４から成る組
合せは、フリップフロップ２０３を通じて、ＩＧＴ負荷
電流が基準値より小さくなければ、ＩＧＴを（交流動作
様式で）切換えることが出来ない様にする。

ＩＧＴ電流信号が比較器２１５の非反転入力にも印加さ
れ、そこで中間の基準電流の値と比較される。この中間
の基準電流の値°（例えば２アンベアに対応する）が比
較器２１５の反転入力に印加さ、れる。然し、比較器２
１５の非反転入力には、抵抗゛２１６及びコンデンサ２
２０で構成される時間遅延回路も接続されている。抵抗
２１６及びコンデンサ２２０の組合せは、比較器２１５
の非反転入力の電圧をＩ’ＧＴ電流に対゛して遅延させ
る。

この為、ＩＧＴ電流が延長した期間の間、基−準備を越
える場合だけ、比較器２１５の出力に影響が出る。単に
過電流の持続時間が短ければ、比較器２１５の状態変化
は起らない。比較器２１５の出力及び比較器２１４の出
力の両方がスイッチ状態信号として供給される。これら
の信号は診断信号として作用し、ＩＧＴｌ！！ｉ流が中
間の基準値より高いか低いか、並びにそれが低い基準値
より高いか低いかを夫々表わし、必要な場合、マイクロ
コントローラによって是正措・置を開始することが出来
る様にする。

ＩＧＴ電流が中間の基準値を越えた場合、この過電流の
大きさ並びに持続時間が比較器２１５の状態を変えるの
に十分である場合にだけ、是正措置がとられる。即ち、
負荷電流が所定の時間の間、中間の基準値を越えた。と
き、是正措置がとられる。

場合によっては、時間遅延回路（即ち、抵抗２１６及び
コンデンサ２２０）を省略１シ、マイクロコントＯ−う
で実施されるソフトウェアのルーチンにより、時間遅延
機能を実施することが好ましいことがある。ＩＧＴ電流
又は負荷電流と低い又は小さい基準値との比較により、
負荷が接続されているかどうか、゛或いは接続されてい
ても、回路しているかどうかを表わす診断信号（例えば
０．０５Ａ）を発生することが出来る。フリップフロッ
プ２１７のＱ出力は、接続された負荷に電圧がか１つて
い葛かどうかを表わす診断スイッチ状態信号である。フ
リップ７０ツブ２１７のセット（Ｓ）入力端子がナンド
・ゲート２１８の出力に接続される。ナンド゛・ゲート
２１８がインバータ２１９からの反転した交流ゼロ交差
信号を第１の入力端子に受取ると共に、比較器２２１の
出力を他方の入力端子に受取る。比較器２２１が線路電
圧及び負荷電圧を比較して、負荷電圧が線路電圧の予め
選ばれた百分率値より大きいか小さいかを表わす論理信
号を発生する。例えば出力信号は、負荷電圧が線路電圧
の７０％の値より高いか低いかを表わずものであってよ
い。線路電圧及び負荷電圧が夫々入力抵抗２２３．２２
４’を介して比較器２２１の入力端子に印加される。機
能的には、ナンド・ゲート２１８は、交流線路電圧が、
ゼロ・ボルトから所定の範囲内である時、何時でも、フ
リップフロップ２１７の出力の状態変化を防止する。従
って、交流線路電圧がゼロ交差の近くにある時には、何
時でも、負荷電圧の状態に関する判定を下すことはない
。

フリップフロップ２１７がナンド・ゲート２２゛６の出
力によってリセットされる。ナンド・ゲート２２６に対
する第１の入力はインバータ２１９からの反転したゼロ
交差信号であり、第２の入力はインバータ２２７によっ
て反転した後の比較器２２１の出力である。

残りのスイッチ状態信号が濃度監視装置２２９によって
発生され、これはＩＧＴ（又は交流出力の場合は複数個
のＩＧＴ）のようなスイッチングＳ装置の相対的な温度
を表わす。温度監視装置２２９は、ＴＧＴと熱的に良好
な連絡を持つ単純なＰＮ接合温度検出器であることが好
ましい。温度検出器は、例えばＩＧＴ温度が１５０℃を
越えたという表示を発生する様に選ぶことが出来る。

第９図は第９Ａ図乃至第９Ｃ図で構成されていて、通信
部分（゛第４図の１１１）の実施例を詳しく示している
。夕゛イマ１１７の出力信号が、抵抗３００及びタイミ
ング・コンデンサ３０１で構成されたＲＣタイミング回
路から取出される。抵抗３００及びコンデンサ３０１が
正の電圧源十■及び回路の共通点の間に直列に接続され
ている。抵抗３００とコンデンサ３０１との罰の接続点
が、信号損失（ＬＯ８）比較器３０３反転入力と、同期
（ＳＹＮＣ）及びクロック（ＣＬＯＣＫ）比較器３０４
　、’　３０５の非反転入力に夫々接続される。

抵抗３０８乃至３１２が分圧回路を構成し、この分圧回
路の抵抗は電圧源＋、■と回路の共通点の間に直列に接
続されている。分圧回路の抵抗３０８乃至３１２の間の
各々の接続点が゛基準電圧を発生する。抵抗３０８．３
０９の間の接続点から取出される最高の基準電圧が、比
較器３０３の非反転入力に印加される。順次低い電圧レ
ベルを持つ他の電圧基準が５ＹＮＣ比較器３０４及びＣ
ＬＯＣＫ３０５の反転入力と制御比較器３１４の非反転
入力に夫々印加され゛る。

トランジスタ３１５のコレクタ端子がコレクタ抵抗３１
６を介してタイミング・コンデンサ３０１に接続され、
コンデンサの他端がトランジスタ３１５のエミッタに接
続される。トランジスタ３１５のオン／オフ状態がコン
デンサ３０１の充電流放電サイクルを制御すると共に、
それ自体はフリップ７０ツブ３１７のＱ出力によって制
御される。抵抗３１８がトランジスタ３１５のベース端
子とフリップフロップ３１７のＱ出力端子の間に接続さ
れる。フリップ７０ツブ３１７のリセット（Ｒ）端子は
制御比較器３１４の出力信号を受取る。制御比較器３１
４が（比・較器３１４の反転、入°力に印加される）タ
イミング・コンデンサ３０１の両端の電圧を、抵抗３１
１，３１２の接続点からの基準電圧と連続的に、比較す
る。

タイマ１１７の動作を考゛えるにあたって、最初に７リ
ツプフ０ツブ３１７のＱ出力が低レベルであって、トラ
ンジスタ３１５をオフに保ち、この為コンデンサ３０１
が成る電圧レベルに充電され、制御比、較器３１４の出
力が低であると仮定することが出来る。この状態では、
フリップフロップ３１７のクロック（Ｃ）入力にバッフ
ァ増幅器３２０を介して印加される信号ＳＩＧのパルス
の立上りにより、Ｑ出力が高レベルに変わる。これによ
ってトランジスタ３１５がオンに転じ、コンデンサ３０
１を放電させる。コンデンサ３０１が放電すると、比較
器３０５からの出力信号ＣＬＫが強制的に低レベルにな
る。比較器３６４の出力は、その前に低レベルになって
いなければ、やはり強ｉ的に低レベルになり、Ｌ、　Ｏ
Ｓ比較器３０３の出力は、それまでに高レベルの状態に
なければ、強制的に高レベルになる。

コンデンサ３０１の放電が比較器３１４によって検出さ
れる。この比較器の出力が高レベルになると、フリップ
フロップ３１７をリセットする。

この時フリップ７０ツブ３１７のＱ出力が低になり、ト
ランジスタ３１５をオフに転じ、こうしてコンデンサ３
０１の再充電を開始することが出来る様にする。一旦再
充電電圧が十分に高くなる・と、クロック比較器３０５
がトリガされ、高レベルの信号ＱＬＫが発生される。コ
ンデンサ３０１を引続いて充電するのに任せる仁、成る
電圧レベルに達して、最初に５ＹＮＣ比校器３０４、次
にＬＯ８比較器３０３をトリガする。こうして５ＹＮＣ
比較器３０４が「消失パルス」によってトリガされ、Ｌ
Ｏ８比較器が約２．５Ｔの開信号ＳＩＧがないことによ
ってトリガされるが、これは前に説明した通りである。

第一９Ｂ図で、信号ＳＩＧ及びＣＬＫが出力データ・フ
ィルタ１１９に印加される。このフィルタはフリップフ
ロップ３２５，３２６、排他的ノア”・ゲート３２９、
ナンド・ゲート３’　２８　、インバータ３３０及び伝
送グーと３３１．．３．３２を含む。

信号ＳＩＧ及びＣＬＫのパルスがフリップフロップ３２
５のＤ及びＣ入力に夫々印加され、このフリップ７０ツ
ブは、その直前の信号ＳＩＧのパルスの高又は低レベル
状態をそのＱ出力に保持する。

この為、１フレームの最初の２つのパルスの値が比較さ
れる。クロッＯ−パルスが現われたとき、パルスの値が
７５％のデユーティ・サイクルであるか２５％のデユー
ティ・サイクルであるかに応じて、信号ＳＩＧの値は高
又は低レベルにある。

２５％のデユーティ・サイクルを持つパルスでは、フリ
ップフロップ３２５のＱ出力は強制的に低レベルになる
。７５％のデユーティ・サイクルを持つパルスでは、Ｑ
出力が高レベルである。この為、事実上、クロック・パ
ルスが発生する度に、信号ＳＩＧの値がサンプリングさ
れる。フリップフロップ３２５のＱ出力の値が排他的ノ
ア・ゲート３２９の一方の入力に印加され、信号ＳＩＧ
の値が他方の入力に印加される。この為、排他的ノア・
ゲート３２９で現在のパルスの値及び前のパルスの値が
比較され、このゲートの出力は、入力が同じである時に
は何時でも高レベルになる。

排他的ノア・ゲート３２９の出力がナンド・ゲー　ト３
．２８の一方の入力に印加される。このゲートは他の２
つの入力にカウント・パルスｓｏ及びＳｌを夫々受取る
。パルスＳｏ、８０．８１及びＳｌを合せた値が、１フ
レーム中のどのパルスを受取っているかを表わす。従っ
て、１フレ、−ムの最初の２つのパルスの値が同じであ
り、受取っているのが２番目のパルスであれば、ナンド
・ゲート３２８の出力は論理Ｏになる。他の全ての時並
びに他の状態の時、ナンド・ゲート３２８の出力は論理
１である。

ナンド・ゲート３２８の出力の論理０は、１フレームの
最初の２つのパルスが一致したこと、並びにフリップフ
ロップ３２６のｎ出力を更新する為の有効な状態を表わ
す。この目的の為、ナンド・ゲート３２８の出力がイン
バータ３３０の入力と伝送ゲート３３１，３３２の反対
の制御［ｌ＠子に並列に印加される。ナンド・ゲート３
２８の出力が論理Ｏであると、伝送ゲート３３２がター
ンオフになり、伝送ゲート３３１がターンオンになって
、制御信号Ｓ　、Ｉ　Ｇを７リツプフロツプ３２６のＤ
入力に通過させる。その後クロック・パルスが発生する
と、新しい値が７リツプフロツプ３２６の出力に送出さ
れる。

他方、１フレームの最初の２つのパルスに冗長性がない
とぐすなわち、２つのパルスが相異なると）、ナンド・
ゲート３２８の出力は論理１であり、伝送ゲート３３１
がオフになり、伝送ゲート３３２がオンに保たれる。こ
の状態では、フリップフロップ３２６の出力がゲート３
３２を介して帰還され、フリップフロップ３２６は前の
出力状態を保持する。従って、フリップ７０ツブ３２６
のＱ出力は、オン／オフ信号をろ波したものであり、こ
れがこの後出力選択器１２０に送られる。

出力選択器１２０は、ろ波したオン／オフ信号の他に、
信号ＬＯ８，Ｏ８状態保持信号ＨＬＳ。

及び相補形のディフォールト信号ＤＥＦを受取る。

出力選択器１２０（これ番まノア・ゲート３３５乃至３
３７及びオア・ゲニト３３８を含む）の作用は１．Ｉ１
０点とマイクロコントローラの間の通信が失われた場合
、即ち、制御信号ＳＩＧがない場合、出力オン／オフ信
号に対する所望の値を選択することである。この様な通
信の損失が起った場合、出力選択器１２０は出力にオン
／オフ信号を発生するが、これは選択器１２０に対する
制御入力として供給された信号１−ＩＬＳ及びＤＥＦに
応じて、信号ＳＩＧの最後に伝送された値か又はディフ
ォールト値のどちらかである。

信ＲＨＬ　Ｓ及びＤＥＦが夫々最終状態保持ラッチ１２
３及びディフォールト・ラッチ１２４によって発生され
る。これらのラッチは実質的に同一・であるが、制御信
号の各フレーム内の異なるパルスに応答する。最終状態
保持ラッチ１２３がナンド・ゲート３４０と、伝送ゲー
ｔ−３４２，３４３と、インバータ・３４４と、フリッ
プ７０ツブ３４５を含む。ディフォールト・ラッチ１２
４（第９Ｃ図）がナンド・ゲート３４８と、伝送ゲート
３４９．３５０と、インバータ３５２とフリップフロッ
プ３５３を含む。これらの２つのラッチの回路形式及び
動作は略同−であるから、ラッチ１２３だけについて詳
しく説明する。

ラッチ１２３が制御信号の各フレーム内の３番目のパル
スに応答する（即ち、２ビツト計数器１２１からの高レ
ベルのパルスＳＯ及びＳｌに応答する）。そうすること
によってラッチ出力を更新することが出来る様にする。

パルスＳＯ及びＳｌがナンド・ゲート３４０に対、する
入力として印加される。このゲートの出力が伝送ゲート
３４２゜３４３を制御する。ナンド・ゲート３４０の出
力が伝送ゲート３４２．３４３の第１組の反対の制御端
子と、インバータ３４４とに印加される。インバータ３
４４の出力が伝送ゲート３４２．３４３の第２．組の反
対の制御端子に印加される。この為、動作について説明
すると、制御信号の各フレーム中の３番目のパルスが発
生したことにより、伝送ゲート３４３がターンオンにな
り、伝送ゲート３４２がターンオフになる。制御信号Ｓ
ＩＧが伝送ゲート３４３に対する入力として印加される
ので１、この信号がフリップ７０ツブ３４５のＤ入力へ
通過し、こうしてフリップフロップ３４５のＱ出力から
取出される信号トＩＬＳを更新する。出力信号ＨＬＳ”
が伝送ゲート３４２の入力に帰還されるので、制御信号
の各フレーム内に３番目のパルスがない場合、信ＩＨＬ
Ｓの値はラッチされたま１である。クロック信号ＣＬＫ
がフリップフロップ３４２のクロック入力に印、加され
る。ラッチ１２３の出力が出力選択器１２０に供給され
る。

これに較べて、ディフォールト・ラッチ１２４は略同様
に動作するが、各フレーム内の４番目のパルスに応答す
る。即ち、ディフォールト・ラッチはｌ１ｌＩＩｌ信号
の各フレームのパルスＳＯ及びＳｌに応答する。然し、
ディフォールト・ラッチ１２４の出力がフリップフロッ
プ３５３のＱ出力から取出されるので、相補的な信号Ｄ
ＥＦが出力選択器１２０に供給されることに注意された
い。

普通の動作では、出力選択器１２０はフリップフロップ
３２６からの制御信号を単に反転して通過させる様に作
用する。この後、この信号がオン／オフ出力信号となっ
て、制御及び感知部分１１３（第４図）に印加される。

然し、１１０点とマイクロコントローラの間の通信が消
えると（即ち、駒部信号ＳＩＧがないと）、出力のオン
／オフ信号は、強制的に信号ＬＯ８及びＨＬＳによって
決定され１＝予定の所望の状態になる。信号ＬＯ８及び
ＨＬＳが両方共出力選択器１２０に対する入力として印
加される。通信が失われた場合、出力選択器は、どちら
が予め選択されているかに応じて、最終状態を保持する
か又はディフォールト状態を選択する。この予め選択す
るのは、通信が失われた場合に、１１０点を強制的に好
ましい安全な状態になる為である。

信号ＬＯ８及びＨＬＳが出力選択器１２０のノア・ゲー
ト３３５の入力になる。このゲートの出力がノア・ゲー
ト３３７に対する一方の入力になる。ノア・ゲート３３
７に対する２番目の入力はフリップフロップ３２６のＱ
出力からの信号である。この為、ノア・ゲート３３５が
ノア・ゲート３３７を制御して、信＠ＬＯ８又はＨＬＳ
の何れか一方が高レベルにある時、ノア・ゲート３３７
が単にフリップ７０ツブ３２６からの制御信号を反転す
る様にする。他方、信号ＬＯ８が低レベルであり（すな
わち、通信が失われており）、信号ＨＬＳも低レベルで
ある場合、ノア・ゲー°ト３３５の出力は高レベルであ
り、ノア・ゲート３３７の出力を低レベルに保つ。信号
ＬＯ８，）（１８及びＤＥＦがノア・ゲート３３６に印
加される。ゲート３３６の出力が、ノア・ゲート３３７
からの出力と共に、オア・ゲート３３８に対する入力と
して印加される。オア・ゲート３３８の出力がオン／オ
フ制御信号である。この為、通信が失われ（信号しＯ８
が低レベル）且つ最終状態を保持する指令がない（信号
ＨＬＳが低レベル）場合、オア・ゲート３３８からのオ
ン／オフ出力信号がディフォールト信号ＤＥＦになる様
に選択される（即ち、信号ＤＥＦがオア・ケート３３６
によって反転される）。従って、その動作は、通信が失
。

われ、最終状態保持が選択されていない場合、ディフォ
ールト状態が薯択される様になっている。

ディフォールト状態が選択された場合でも最終状態を保
持するかどうかは、勿論、最終状態保持ラッチ１２３及
びディフォールト・ラッチ１２４を適養にセットするご
とによって制御し得る。

以上は、制御及び通信部分１１１の順方向通路を詳しく
説明したものである。符号化診断情報は、前に説明した
様に、状態ラッチ１２５及び４名訳１のデータ選択器１
２９を介して送り返される。

情報の符号化は第１０図について詳しく説明するが、こ
１では、状態ラッチ１２５に対する入力信号ＸＯ乃至×
３が、第３図のマイクロコント０−ラ９０に送り返され
る診断情報及びその他の情報を含む様に符号化される。

状態ラッチ１２５はモートローラ・インコーホレーテッ
ド社から入手し得る商品名し５１４１７４型の様な市場
で入手し得る装置であってよい。符号化情報（ＸＯ乃至
×３）が、状態符号化器１２５に供給される信号５ＹＮ
Ｃの立上りで、状態ラッチ１２５にラッチされる。この
為、制御信号の各フレームで新しい一組のデータがラッ
チされる。このデータが夏１０点の動作パラメτ夕を表
わす診断信号を形成する。

状態ラッチ１２５からのデータが４名訳１のデータ選択
器１２９を介してバッファ増幅器３６０からマイクロコ
ントローラ９０にビット毎に伝送される。データ選択器
１２９が２ビツト計数器１２１からの現在値に応答して
、信号ｘＯ乃至×３の値を順次供給する。例えば、各フ
レーム内の最初のパルスを受取った時、診断データのビ
ットＸＯが同時に伝送される。データ選択器１２９はモ
ートローラ・インコーホレーテッド社の商品名ＭＣ１４
０５２型の様な市場で入手し得る装置であってよい。

第１０図は第４図の符号化器１２５゛の様な状態符号化
器の真理値表を例示する。第１０図の真理値表を持つ符
号化器は、当業者であれば、標準的な組合せ論理素子を
用いて容易に実現することが出来る。

第・１０図について説明すると、入力状態が表の左側部
分の一番上に水平方向に列記されている。

その下の各列には、各々の°入力がとり得る値が記され
てい゛る。この′表で「１」は成る値が真（例えば高レ
ベルの信号）・であること、「Ｏ」は成る値が真でない
こと、「×」は「ドントケア」　（即ら１であってもＯ
であっても影響はな゛いこと）を表わす。状態符号化器
１２５の４ビツト出力（ＸＯ乃至Ｘ３）が図表の右側部
分に示されておら、Ｘ〇九至Ｘ３が４列にわたって横に
並べである。従って４列を通る各々の横の行が４ビツト
・ワードで娶り、これが１１０点の状態を一意的に限定
する。この４ビツト・ワードが、第４図のマイクロコン
トローラ９２）そして最終的にはｃｐｕ　＜第１図）に
送り返される診断データである。

例えば、真理値表で、第１行は低電圧の列が高レベルで
あり、他の列は不確定の「ドントケア」状態である。こ
の状態では、４ビツト出力は全部ｒＯＪであると一意的
に決定される。この全部「０」の４ビツト・ワードは、
１１０点のＮ源装置が切れたことを表わす。別の例とし
て、第６行は、出力がオンに指示されているが、出力が
短絡状態であることを示している。即ち、「オン／オフ
」を表わす第１列に「１」が現われ、１１０点をターン
オンずべきごとを表わすと同時に、過電流の列（第６列
）に過電流の表示がある。この状態に対する４ビツト出
力ワードは、×３が「１Ｊである他は全部ｒＯＪである
。同様に、Ｌ　／　０点の種々の状態を限定する１５個
一組の一意的な４ビツト・ワードがある。

以上、プログラマブル制御装置に有用な改良された入力
／出力装置の特徴を説明した。この発明を実施する最善
の様式を説明したが、当業者であれば、この発明を逸脱
せずに、この他の種々の変更を加えることが出来よう。

従って、特許請求の範囲は、この発明の範囲内で可能な
全ての変゛更を包括するものであることを承知されたい
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のインテリジェント人力／出力（Ｉ／
Ｏ）装置を含むプログラマブル制御装置の舅略ブロック
図である。第２図は何れもＭ１図のＩ１０装置に使う様
に構成した個別のＩ１０モジュール及び携帯式の監視装
置に考えられる物理的な形状の１例を示す斜視図である
。第３図は第１図の１つのＩ１０モジュールを詳しく示
すブロック図である。第４図は第３図に示した形式の１
１０点に対する通信部分と制御及び感知部分との簡略ブ
ロック図である。第５図及び第６図は第４図の回路に関
連する信号の関係を示す波形図である。第７Ａ図、第７
Ｂ図及び第７Ｃ図は第４図の１１０回路に使うことの出
来・る種々・の入力／出力スイッチング回路を示す回路
図であり、第７Ａ図は直流源回路、第７Ｂ図は直流シン
ク回路及び第７Ｃ図は交流回路を夫々示ず回路図である
。第８図は第４図の１１０点の制御及び感知部分の回路
図である。第９図は第９Ａ乃至９０図の回路の接続の仕
方を示す配置図であり、第９Ａ図、第９Ｂ図及び第９Ｃ
図は第４図の１１０点の通信部分の詳しい回路図である
。第１０図は第４図の通信部分の状態符号化器に於ける
組合ｌｌ！論理として、診断及び状態データを４ピット
符号化信号に関係づける真理値表を示す図表である。 （主な符号の説明） ２０：中央処°理装置 ２８．１０６：通信回線 ２４，２５．２６−：　Ｉ１０’モジュール３６．９０
：マイクロコントローラ ３７゛乃至３９，８１乃至８８：ｒ１０点、、１．１１
：通信部分 １１３：制御及び感知部分 １４１．１４６，１７５．１７６： 絶縁ゲート・トランジスタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）プログラマブル制御装置の入力／出力（Ｉ／Ｏ）装
   置に使う過電流保護形入力／出力制御回路に於て、接続
   された負荷に対する負荷電流を制御するスイッチング手
   段を有し、該スイッチング手段は該スイッチング手段を
   ターンオンする為の第１の状態及び該スイッチング手段
   をターンオフする為の第２の状態を持つ指令信号に応答
   し、該スイッチング手段は負荷電流の主要部分を通す主
   電流部分と前記負荷電流の一部分を通す分路電流部分を
   持つており、更に、前記負荷電流の一部分に応答して、
   負荷電流を表わす信号を発生する電流感知手段と、負荷
   電流の中間レベルを表わす第１の基準信号を発生する第
   １の基準手段と、前記負荷電流を表わす信号及び前記負
   荷電流の中間レベルを表わす第１の基準信号を受取り、
   前記負荷電流を表わす信号が前記中間レベルを表わす基
   準信号を越えた時は、前記スイッチング手段をターンオ
   フする為に前記指令信号を開始させる第１の比較手段と
   を有する過電流保護形入力／出力制御回路。 ２）特許請求の範囲第１項に記載した過電流保護形入力
   ／出力制御回路に於て、前記スイッチング手段が、前記
   主電流部分に対応する電流部分及び前記分路電流部分に
   対応するエミュレーション部分を持つ形式の絶縁ゲート
   ・トランジスタ（ＩＧＴ）で構成されている過電流保護
   形入力／出力制御回路。 ３）特許請求の範囲第１項に記載した過電流保護形入力
   ／出力制御回路に於て、前記第１の比較手段が、前記負
   荷電流を表わす信号が前記中間レベルを表わす基準信号
   を越える持続時間と、前記負荷電流を表わす信号の大き
   さとに応じて定まる時刻に、前記スイッチング手段をタ
   ーンオフする指令信号を開始させるタイミング手段を含
   んでいる過電流保護形入力／出力制御回路。 ４）特許請求の範囲第３項に記載した過電流保護形入力
   ／出力制御回路に於て、前記スイッチング手段が前記主
   電流部分に対応する電流部分及び前記分路電流部分に対
   応するエミュレーション部分を持つ形式の絶縁、ゲート
   ・トランジスタ（ＩＧＴ）で構成されている過電流保護
   形入力／出力制御回路。 ５）特許請求の範囲第４項に記載した過電流保護形入力
   ／出力制御回路に於て、負荷電流の過大レベルを表わす
   と共に前記中間レベルを表わす基準信号よりも大きさの
   大きい第２の基準信号を発生する第２の基準手段と、前
   記負荷電流を表わす信号及び前記第２の基準信号を受取
   り、前記負荷電流を表わす信号が前記第２の基準信号を
   越えた時、略即時に前記スイッチング手段をターンオフ
   する指令信号を開始する第２の比較手段とを有する過電
   流保護形入力／出力制御回路。 ６）特許請求の範囲第５項に記載した過電流保護形入力
   ／出力制御回路に於て、負荷電流の最小レベルを表わす
   と共に前記中間レベルを表わす基準信号よりも大きさが
   小さい第３の基準信号を発生する第３の基準手段と、前
   記負荷電流を表わす信号及び前記第３の基準信号を受取
   つて、前記負荷電流を表わす信号が前記第３の基準信号
   より小さい時には、負荷電流が不十分であることを表わ
   す診断信号を発生する第３の比較手段とを有する過電流
   保護形入力／出力制御回路。 ７）特許請求の範囲第６項に記載した過電流保護形入力
   ／出力制御回路に於て、前記電流感知手段がオーミック
   値の比較的小さい抵抗で構成されている過電流保護形入
   力／出力制御回路。 ８）特許請求の範囲第７項に記載した過電流保護形入力
   ／出力制御回路に於て、前記タイミング手段が抵抗−静
   電容量タイミング回路で構成されている過電流保護形入
   力／出力制御回路。 ９）プログラマブル制御装置の入力／出力装置に用いら
   れる過電流保護形出力スイッチング回路に於て、接続さ
   れた負荷に流れる電流を制御する為に指令信号に応答し
   てターンオン及びターンオフする様になつていて、前記
   負荷電流の主要部分を通す主部分、及び前記負荷電流の
   比較的小さい一部分を通すエミュレーション部分を持つ
   絶縁ゲート・トランジスタ（ＩＧＴ）と、前記負荷電流
   のエミュレーション部分に応答して全負荷電流を表わす
   信号を発生する第１の回路手段と、前記全負荷電流を表
   わす信号に応答して、過大な電流が発生した時に前記絶
   縁ゲート・トランジスタをターンオフする指令を開始す
   る第２の回路手段とを有する過電流保護形出力スイッチ
   ング回路。 １０）特許請求の範囲第９項に記載した過電流保護形出
   力スイッチング回路に於て、前記第２の回路手段が、前
   記過大な電流の大きさ並びにその持続時間に応じて定ま
   る時刻に前記絶縁ゲート・トランジスタをターンオフす
   る指令を開始するタイミング手段を含んでいる過電流保
   護形出力スイッチング回路。 １１）特許請求の範囲第１０項に記載した過電流保護形
   出力スイッチング回路に於て、前記第１の回路手段がオ
   ーミック値の小さい抵抗で構成されている過電流保護形
   出力スイッチング回路。 １２）特許請求の範囲第１１項に記載した過電流保護形
   出力スイッチング回路に於て、前記タイミング手段が、
   前記負荷電流を表わす信号を受取ってそれを遅延した値
   を発生する抵抗−静電容量回路を有し、前記第２の回路
   手段が、前記過大な電流の第１の選ばれた値を表わす第
   １の基準値を発生する第１の基準源、及び前記負荷電流
   を遅延させた値と前記第１の基準値を比較して、遅延し
   た値が前記基準値を越えた時には、前記絶縁ゲート・ト
   ランジスタをターンオフする指令を開始させる第１の比
   較器を含んでいる過電流保護形出力スイッチング回路。 １３）プログラマブル制御装置に用いられ、その電流負
   荷状態に関する診断情報を発生することが出来る入力／
   出力回路に於て、接続された負荷に対する電流を制御す
   る為に指令信号に応答してターンオン及びターンオフす
   る様になつていて、前記負荷電流の主要部分を通す主部
   分及び前記負荷電流の一部分を通すエミュレーション部
   分を持つ絶縁ゲート・トランジスタ（ＩＧＴ）と、前記
   負荷電流の前記一部分に応答して、全負荷電流を表わす
   負荷信号を発生する電流感知手段と、前記負荷信号に応
   答して、負荷電流が予め選ばれた第１の値より高いか低
   いかを表わす第１の診断信号を発生する第１の回路手段
   と、前記負荷信号に応答して、負荷電流が前記予め選ば
   れた第１の値より大きさの大きい予め選ばれた第２の値
   より高いか低いかを表わす第２の診断信号を発生する第
   ２の回路手段と、前記負荷信号に応答して、負荷電流が
   前記予め選ばれた第１の値より大きさの小さい予め選ば
   れた第３の値より高いか低いかを表わす第３の診断信号
   を発生する第３の回路手段とを有する入力／出力回路。 １４）特許請求の範囲第１３項に記載した入力／出力回
   路に於て、前記第１の診断信号を受取つて、負荷電流が
   前記予め選ばれた第１の値より高い間の持続時間に応じ
   た時刻に、前記絶縁ゲート・トランジスタをオフにする
   ように指令する手段を含む入力／出力回路。 １５）特許請求の範囲第１４項に記載した入力／出力回
   路に於て、前記第２の診断信号を受取つて、前記負荷電
   流が前記予め選ばれた第２の値より高い時、略即時に前
   記絶縁ゲート・トランジスタをオフにする様に指令する
   手段を含む入力／出力回路。 １６）特許請求の範囲第１５項に記載した入力／出力回
   路に於て、前記・予め選ばれた第３の値は前記予め選ば
   れた第１の値よりも実質的に小さく、前記第３の診断信
   号は、前記負荷電流が前記予め選ばれた第３の値より小
   さい時には、負荷が回路しているか又は切断されている
   ことを表わす入力／出力回路。 １７）プログラマブル制御装置の入力／出力（Ｉ／Ｏ）
   装置に用いられ、その動作状態を表わす診断情報を発生
   することが出来る入力／出力（Ｉ／Ｏ）制御回路に於て
   、接続された負荷に対する負荷電流を制御するスイッチ
   ング手段を有し、該スイッチング手段は、負荷電流の主
   要部分を通す主電流部分及び負荷電流の一部分を通す分
   路電流部分を持つていて、指令信号に応答してターンオ
   ン及びターンオフされるものであり、更に、前記負荷電
   流の一部分に応答して負荷電流信号を発生する電流感知
   手段と、前記負荷電流信号に応答して負荷電流の範囲を
   表わす一組の信号を発生する第１の回路手段と、前記接
   続された負荷に印加される電圧レベルを表わす負荷信号
   を発生する第２の回路手段と、入力／出力回路に対して
   供給される動作電圧の電圧レベルを表わす線路電圧信号
   を発生する第３の回路手段と、前記一組の負荷電流信号
   、前記負荷電圧信号及び前記線路電圧信号に応答して、
   これらの信号に応じて前記動作状態を表わす符号化値を
   持つ符号化診断信号を発生する符号化手段とを有する入
   力／出力制御回路。 １８）特許請求の範囲第１７項に記載した入力／出力制
   御回路に於て、前記スイッチング手段の温度に応答して
   温度を表わす信号を発生する温度感知手段を有し、前記
   符号化手段が前記温度信号にも応答する入力／出力制御
   回路。 １９）特許請求の範囲第１８項に記載した入力／出力制
   御回路に於て、前記スイッチング手段が絶縁ゲート・ト
   ランジスタで構成されている入力／出力制御回路。 ２０）特許請求の範囲第１９項に記載した入力／出力制
   御回路に於て、前記第１の回路手段が比較回路で構成さ
   れ、前記一組の負荷電流信号が負荷電流の高レベル、中
   間レベル及び低レベルを表わす信号を含んでいる入力／
   出力制御回路。