KR101630140B1 - 전력 공급 제어장치, 및 프로그래머블 로직 컨트롤러 - Google Patents

전력 공급 제어장치, 및 프로그래머블 로직 컨트롤러 Download PDF

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KR101630140B1
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아키히사 가토
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02Details
    • H02H3/04Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks

Abstract

전력 공급 제어장치는, 전원 입력 단자와 전력을 부하에 출력하는 출력 회로와 전원 입력 단자와 출력 회로 사이에 병렬로 접속된 복수의 전력 차단 회로와 복수의 전력 차단 회로를 따로 따로 제어하는 제어 회로를 구비한다. 각 전력 차단 회로는, 전원 입력 단자와 출력 회로 사이에 직렬로 접속된 차단 회로 및 스위치 소자를 가진다. 차단 회로는, 제어 회로로부터 통과 허가 신호를 받고 있을 때에 전력을 통과시키고, 통과 허가 신호를 받지 않을 때에 전력의 통과를 차단한다. 스위치 소자는, 제어 회로에 의해서 ON/OFF 제어된다. 제어 회로는, 복수의 전력 차단 회로 중 어느 것을 진단 대상 회로로 설정할 때, 진단 대상 회로의 차단 회로로의 통과 허가 신호의 공급을 정지하고, 또한, 진단 대상 회로의 스위치 소자를 OFF 한다.

Description

전력 공급 제어장치, 및 프로그래머블 로직 컨트롤러{POWER SUPPLY CONTROL DEVICE AND PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER}
본 발명은, 부하로의 전력 공급을 제어하는 전력 공급 제어장치, 및 전력 공급 제어장치를 탑재한 프로그래머블 로직 컨트롤러에 관한 것이다.
전기 기기의 이상을 자동적으로 검지 또는 해제하는 기술로서 다음의 것이 알려져 있다.
특허 문헌 1은, 프로그래머블 컨트롤러의 래치 업 자동 해제 장치를 개시하고 있다. 프로그래머블 컨트롤러가 래치 업할 때, 래치 업 자동 해제 장치는, 당해 래치 업을 자동적으로 해제한다.
특허 문헌 2는, 시퀀서로부터의 하나의 입력 신호로 복수의 릴레이를 동작시켜 1개의 부하를 제어하는 I/O릴레이 터미널을 개시하고 있다. 이 I/O릴레이 터미널은, 고장 검지 기능을 탑재하고 있다. 구체적으로는, 복수의 릴레이 중 1개가 고장 났을 경우, 그 고장 내용이 표시부에 표시되고 또, 그 고장 릴레이가 강제적으로 OFF 된다.
특허 문헌 3은, 복수의 부하 유닛을 구비하는 전기 기기에 있어서, 하나의 부하 유닛에서의 돌입전류나 과전류를 억제하는 기술을 개시하고 있다. 구체적으로는, 각 부하 유닛마다, 과전류 트립 기능이 탑재된 브레이커 및 과전류 방지 회로가 설치된다.
특허 문헌 1: 특개 2000-235405호 공보 특허 문헌 2: 특개평 3-135320호 공보 특허 문헌 3: 특개평 7-241026호 공보
부하로의 전력 공급을 제어하는 전력 공급 제어장치에 있어서, 이상 검출시 부하로의 전력 공급을 정지시키는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 전력 공급을 차단하는 차단 회로를 전력 공급 제어장치에 탑재하는 것을 생각할 수 있다. 전력 공급 제어장치의 신뢰성을 확보하기 위해서는, 그 차단 회로가 정상적으로 동작하는지 아닌지를 "진단"하는 것이 바람직하다. 그렇지만, 상술된 특허 문헌 1, 2, 3에서는, 대상 회로가 정상적으로 동작하는지 아닌지를 임의의 타이밍에 진단할 수 없다.
여기서, 본원 발명자는, 차단 회로의 진단에 관해서, 다음의 점에 주목했다. 그것은, 진단을 위해서 차단 회로를 동작시킬 때, 차단 회로가 정상적이면, 부하로의 전력 공급이 차단되어, 부하의 동작이 정지해 버린다는 것이다. 즉, 진단의 대가로, 생산성이 저하해 버린다.
본 발명의 하나의 목적은, 부하로의 전력 공급을 제어하는 전력 공급 제어장치에 있어서, 전력 공급을 정지하는 일 없이, 차단 회로가 정상적으로 동작하는지 아닌지를 진단할 수 있는 기술을 제공하는 것에 있다
본 발명의 하나의 관점에 있어서, 전력 공급 제어장치가 제공된다. 그 전력 공급 제어장치는, 전원으로부터의 전력이 입력되는 전원 입력 단자와 전력을 부하로 출력하는 출력 회로와 전원 입력 단자와 출력 회로 사이에 병렬로 접속된 복수의 전력 차단 회로와 복수의 전력 차단 회로를 따로 따로 제어하는 제어 회로를 구비한다. 복수의 전력 차단 회로의 각각은, 전원 입력 단자와 출력 회로 사이에 직렬로 접속된 차단 회로 및 스위치 소자를 가진다. 차단 회로는, 제어 회로로부터 통과 허가 신호를 받을 때에 전력을 통과시키고, 통과 허가 신호를 받지 않을 때에 전력의 통과를 차단하도록 구성된다. 스위치 소자는, 제어 회로에 의해서 ON/OFF 제어된다. 제어 회로는, 복수의 전력 차단 회로 중 어느 것을 진단 대상 회로로 설정할 때, 진단 대상 회로의 차단 회로로의 통과 허가 신호의 공급을 정지하고, 또한, 진단 대상 회로의 스위치 소자를 OFF 한다.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 디바이스의 구동 제어를 실시하는 프로그래머블 로직 컨트롤러가 제공된다. 그 프로그래머블 로직 컨트롤러는, 전원으로부터의 전력이 입력되는 전원 입력 단자와 전력을 디바이스로 출력하는 출력 회로와 전원 입력 단자와 출력 회로의 사이에 병렬로 접속된 복수의 전력 차단 회로와 복수의 전력 차단 회로를 따로 따로 제어하는 제어 회로를 구비한다. 복수의 전력 차단 회로의 각각은, 전원 입력 단자와 출력 회로 사이에 직렬로 접속된 차단 회로 및 스위치 소자를 가진다. 차단 회로는, 제어 회로로부터 통과 허가 신호를 받고 있을 때에 전력을 통과시키고, 통과 허가 신호를 받지 않을 때에 전력의 통과를 차단하도록 구성된다. 스위치 소자는, 제어 회로에 의해서 ON/OFF 제어된다. 제어 회로는, 복수의 전력 차단 회로중 어느 것을 진단 대상 회로로 설정할 때, 진단 대상 회로의 차단 회로로의 통과 허가 신호의 공급을 정지하고, 또한, 진단 대상 회로의 스위치 소자를 OFF 한다.
본 발명에 의하면, 부하로의 전력 공급을 제어하는 전력 공급 제어장치에 있어서, 전력 공급을 정지하는 일 없이, 차단 회로가 정상적으로 동작하는지 아닌지를 진단하는 것이 가능해진다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1과 관련되는 전력 공급 제어장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태 1과 관련되는 전력 공급 제어장치의 차단 회로에 공급되는 통과 허가 신호의 일례를 나타내는 개념도이다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태 1과 관련되는 전력 공급 제어장치의 차단 회로의 동작의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태 1과 관련되는 전력 공급 제어장치의 동작의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 5는, 본 발명의 실시 형태 1과 관련되는 전력 공급 제어장치의 동작의 다른 예를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 6은, 본 발명의 실시 형태 1과 관련되는 진단 방법을 요약적으로 나타내는 순서도이다.
도 7은, 본 발명의 실시 형태 1과 관련되는 전력 공급 제어장치의 동작의 또 다른 예를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 8은, 본 발명의 실시 형태 2와 관련되는 프로그래머블 로직 컨트롤러의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 9는, 본 발명의 실시 형태 2와 관련되는 프로그래머블 로직 컨트롤러로의 전력 공급 제어장치의 적용예를 나타내는 블록도이다.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
실시 형태 1.
<전력 공급 제어장치의 구성 예>
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1과 관련되는 전력 공급 제어장치(1)의 구성 예를 나타내는 블록도이다. 전력 공급 제어장치(1)는, 전원으로부터 부하로의 전력 공급을 제어하기 위한 장치이다. 전력 공급 제어장치(1)의 전원 입력 단자(PIN)는 전원에 접속되어 있으며, 그 출력 단자(POUT)는 부하에 접속되어 있다. 전원 입력 단자(PIN)로 전원으로부터 전력이 입력되고, 그 전력은 전력 공급 제어장치(1)를 통하여 출력 단자(POUT)로부터 부하로 출력된다.
본 실시의 형태와 관련되는 전력 공급 제어장치(1)는, 부하로의 전력 공급을 필요에 따라서 차단할 수 있는 기능을 가지고 있다. 보다 상세하게는, 전력 공급 제어장치(1)는, 복수의 전력 차단 회로(10), 출력 회로(20), 및 제어 회로(30)를 구비하고 있다.
복수의 전력 차단 회로(10)는, 전원 입력 단자(PIN)와 출력 노드(NA) 사이에 병렬로 접속되어 있다. 도 1에서는, 예를 들어, 2개의 전력 차단 회로(10), 즉 제1 전력 차단 회로(10-1) 및 제2 전력 차단 회로(10-2)가 도시되어 있다. 각각의 전력 차단 회로(10)는, 후술되는 제어 회로(30)로부터의 제어 신호에 따라, 전원 입력 단자(PIN)로부터 출력 노드(NA)로의 전력의 통과를 허가 또는 금지(차단)한다.
보다 상세하게는, 각각의 전력 차단 회로(10)는, 전원 입력 단자(PIN)와 출력 노드(NA) 사이에 직렬로 접속된 차단 회로(11) 및 스위치 소자(12)를 구비하고 있다. 예를 들면, 제1 전력 차단 회로(10-1)에서는, 제1 차단 회로(11-1)가 전원 입력 단자(PIN)와 제1 중간 노드(N1) 사이에 접속되어 있으며, 제1스위치 소자(12-1)는 제1 중간 노드(N1)와 출력 노드(NA) 사이에 접속되어 있다.
제1 차단 회로(11-1)는, 제어 회로(30)로부터 출력되는 제1 제어 신호(CB1)에 따라서, 전력의 통과를 허가 또는 금지(차단)한다. 보다 상세하게는, 제1 제어 신호(CB1)가 "통과 허가 신호"인 경우, 제1 차단 회로(11-1)는 전력의 통과를 허가하고, 그 이외의 경우에는, 제1 차단 회로(11-1)는 전력의 통과를 차단한다. 즉, 제1 차단 회로(11-1)는, 제어 회로(30)로부터 "통과 허가 신호"를 받고 있을 때 전력을 통과시키고, "통과 허가 신호"를 받지 않을 때에 전력의 통과를 차단한다.
예를 들면, 통과 허가 신호는, 도 2에 나타나는 것과 같은 클록 신호(CLK)이다. 이 경우, 클록 신호(CLK)에 기초하여 동작하는 소자가 제1 차단 회로(11-1)에 편입된다. 클록 신호(CLK)가 공급되고 있는 동안, 당해 소자가 동작하는 것에 의하여, 제1 차단 회로(11-1)는 전력을 통과시킨다. 한편, 클록 신호(CLK)의 공급이 정지되면, 당해 소자도 동작을 정지하여, 전력의 통과가 차단된다.
도 3은, 통과 허가 신호가 클록 신호(CLK)인 경우의 제1 차단 회로(11-1)의 동작 예를 나타내고 있다. 기간 P0에 있어서, 전력 공급 제어장치(1)는 파워 OFF 하고 있다.
기간 P1에 있어서, 전력 공급 제어장치(1)는 파워 ON 하여, 제어 회로(30)가 제1 제어 신호(CB1)로서 클록 신호 (CLK(통과 허가 신호))를 출력한다. 제1 제어 신호(CB1)로서 클록 신호(CLK)를 받으면, 제1 차단 회로(11-1)는, 전력의 통과를 허가하고, 즉, 전원 입력 단자(PIN)와 제1 중간 노드(N1)를 전기적으로 도통시킨다. 그 결과, 제1 중간 노드(N1)의 전압인 제1 중간 노드 전압(VN1)은, High 레벨이 된다.
기간 P2에 있어서, 제어 회로(30)는, 제1 차단 회로(11-1)로의 클록 신호(CLK(통과 허가 신호))의 공급을 정지한다. 예를 들면, 제어 회로(30)는, 제1 차단 회로(11-1)에 대한 제1 제어 신호(CB1)를 Low 레벨에 고정한다. 이 경우, 제1 차단 회로(11-1)는, 전력 통과를 금지하고, 즉, 전원 입력 단자(PIN)와 제1 중간 노드(N1) 사이의 전기적 접속을 절단한다. 그 결과, 제1 중간 노드 전압(VN1)은, 그라운드 레벨이 된다. 더욱이, 제1 제어 신호(CB1)가 High 레벨에 고정되는 경우도 마찬가지이다.
다시, 도 1을 참조하면, 제1 스위치 소자(12-1)는, 제어 회로(30)에 의해서 ON/OFF 제어된다. 보다 상세하게는, 제1 스위치 소자(12-1)는, 제어 회로(30)로부터 출력되는 제1 스위치 신호(G1)에 의해서 ON/OFF 제어된다.
예를 들면, 제1 스위치 신호(G1)가 High 레벨인 경우, 제1 스위치 소자(12-1)가 ON 하여, 제1 중간 노드(N1)와 출력 노드(NA)는 전기적으로 접속된다. 한편, 제1스위치 신호(G1)가 Low 레벨인 경우, 제1 스위치 소자(12-1)는 OFF 하여, 제1 중간 노드(N1)와 출력 노드(NA) 사이의 전기적 접속이 절단된다. 제1 스위치 소자(12-1)는, 예를 들면, 제1 스위치 신호(G1)가 게이트에 입력되는 MOS 트랜지스터이다.
제2 전력 차단 회로(10-2)의 구성은, 제1 전력 차단 회로(10-1)의 구성과 같다. 즉, 제2 전력 차단 회로(10-2)에서는, 제2 차단 회로(11-2)가 전원 입력 단자(PIN)와 제2 중간 노드(N2) 사이에 접속되어 있으며 제2스위치 소자(12-2)가 제2 중간 노드(N2)와 출력 노드(NA) 사이에 접속되어 있다.
제2 차단 회로(11-2)는, 제어 회로(30)로부터 출력되는 제2 제어 신호(CB2)에 따라서, 전력의 통과를 허가 혹은 금지(차단)한다. 보다 상세하게는, 제2 제어 신호(CB2)가 "통과 허가 신호"인 경우, 제2 차단 회로(11-2)는 전력의 통과를 허가하고, 그 이외의 경우, 제2 차단 회로(11-2)는 전력의 통과를 차단한다. 즉, 제2 차단 회로(11-2)는, 제어 회로(30)로부터 "통과 허가 신호"를 받고 있을 때에 전력을 통과시키고, "통과 허가 신호"를 받지 않을 때에 전력의 통과를 차단한다. 통과 허가 신호는, 예를 들면, 도 2에 나타나는 클록 신호(CLK)이다.
제2 스위치 소자(12-2)는, 제어 회로(30)에 의해서 ON/OFF 제어된다. 보다 상세하게는, 제2 스위치 소자(12-2)는, 제어 회로(30)로부터 출력되는 제2 스위치 신호(G2)에 의해서 ON/OFF 제어된다. 제2 스위치 소자(12-2)는, 예를 들면, 제2 스위치 신호(G2)가 게이트에 입력되는 MOS 트랜지스터이다.
더욱이, 각 전력 차단 회로(10)에 있어서, 차단 회로(11)와 스위치 소자(12)의 순서가 바뀌어도 괜찮다.
출력 회로(20)는, 출력 노드(NA)와 출력 단자(POUT) 사이에 접속되어 있어 출력 단자(POUT)를 통해 전력을 부하에 출력한다. 이 출력 회로(20)도, 제어 회로(30)에 의해서 ON/OFF 제어된다. 보다 상세하게는, 출력 회로(20)는, 제어 회로(30)로부터 출력되는 출력 제어 신호(EN)에 의해서 ON/OFF 제어된다. 예를 들면, 출력 제어 신호(EN)가 High 레벨인 경우, 출력 회로(20)는 ON 하여, 전력을 부하에 출력한다. 한편, 출력 제어 신호(EN)가 Low 레벨인 경우, 출력 회로(20)는 OFF 하여, 부하로의 전력 출력을 정지한다.
제어 회로(30)는, 예를 들면 마이크로 컴퓨터에 의하여 실현된다. 이 제어 회로(30)는, 복수의 전력 차단 회로(10) 및 출력 회로(20)의 각각을 따로 따로 제어한다. 구체적으로는, 제어 회로(30)는, 상술된 제1 제어 신호(CB1) 및 제1스위치 신호(G1)를 이용하여, 제1 전력 차단 회로(10-1)의 동작을 제어한다. 또한, 제어 회로(30)는, 상술된 제2 제어 신호(CB2) 및 제2 스위치 신호(G2)를 이용하여, 제2 전력 차단 회로(10-2)의 동작을 제어한다. 또한, 제어 회로(30)는, 상술된 출력 제어 신호(EN)를 이용하여, 출력 회로(20)의 동작을 제어한다.
또한, 제어 회로(30)에는, 제1 중간 노드(N1)의 전압인 제1 중간 노드 전압(VN1), 제2 중간 노드(N2)의 전압인 제2 중간 노드 전압(VN2), 및 출력 단자(POUT)의 전압인 출력전압(VOUT)이 입력된다. 후술 되듯이, 제어 회로(30)는, 이들 제 1 중간 노드 전압(VN1), 제2 중간 노드 전압(VN2), 및 출력전압(VOUT)을 감시함으로써, 회로의 이상을 검출할 수 있다.
이와 같이, 제어 회로(30)는, 복수의 전력 차단 회로(10) 및 출력 회로(20)의 각각을 따로 따로 제어하는 기능, 및 이상을 검출하는 기능을 구비하고 있다. 이들 기능을 이용함으로써, 제어 회로(30)는, 전력 공급 제어장치(1)의 각 구성요소가 정상적으로 동작하는지 아닌지의 "진단"을 임의의 타이밍에 실시할 수 있다. 이하, 각 구성요소의 진단에 대해 자세하게 설명한다.
<전력 차단 회로(10)의 진단>
통상 동작시, 제어 회로(30)는, 모든 전력 차단 회로(10)에 전력을 통과시킨다. 비상시등, 부하로의 전력 공급을 정지시키고 싶은 경우, 제어 회로(30)는, 모든 전력 차단 회로(10)에 있어서 전력의 통과를 차단시킨다. 이 때, 몇 개의 전력 차단 회로(10)가 고장 나 있으면, 부하로의 전력 공급이 정지되지 않고, 계속되어 버린다. 신뢰성을 확보하기 위해서는, 각 전력 차단 회로(10)가 정상적으로 동작하는지 아닌지를 임의의 타이밍에 진단하는 것이 바람직하다.
도 4를 참조하여, 도 1로 나타난 제1 전력 차단 회로(10-1) 및 제2 전력 차단 회로(10-2)의 진단에 대해 설명한다.
기간 P0에 있어서, 전력 공급 제어장치(1)는 파워 OFF 되어 있고, 각 회로는 동작 정지하고 있다. 그 후, 전력 공급 제어장치(1)는 파워 ON 한다.
기간 P1은, 통상 동작 기간이다. 제어 회로(30)는, 제1 제어 신호(CB1) 및 제2 제어 신호(CB2)로서 클록 신호(CLK(통과 허가 신호))를 출력한다. 그 결과, 제1 차단 회로(11-1) 및 제2 차단 회로(11-2)는 같이 전력의 통과를 허가하여, 제1 중간 노드 전압(VN1) 및 제2 중간 노드 전압(VN2)는 같이 전원 전압 레벨이 된다. 또한, 제어 회로(30)는, 제1스위치 신호(G1) 및 제2스위치 신호(G2)를 High 레벨로 설정하여, 제1스위치 소자(12-1) 및 제2스위치 소자(12-2)를 ON 한다. 또한, 제어 회로(30)는, 출력 제어 신호(EN)를 High 레벨로 설정하여, 출력 회로(20)를 ON 한다. 그 결과, 부하에 전력이 공급되어(출력전압(VOUT)=High 레벨), 부하가 동작한다.
계속 되는 기간 P2는, 제1 전력 차단 회로(10-1)를 진단하기 위한 기간이다. 제어 회로(30)는, 제1 전력 차단 회로(10-1)를 "진단 대상 회로"로서 설정한다. 구체적으로는, 제어 회로(30)는, 제1 제어 신호(CB1)를 Low 레벨에 고정하여, 제1 차단 회로(11-1)로의 클록 신호(CLK(통과 허가 신호))의 공급을 정지한다. 또한, 제어 회로(30)는, 제1스위치 신호(G1)를 Low 레벨로 설정하여, 제1스위치 소자(12-1)를 OFF 한다.
제1 전력 차단 회로(10-1, 제1 차단 회로(11-1) 및 제1스위치 소자(12-1))가 정상적으로 동작하면, 제1 중간 노드(N1)와 전원 사이의 전기적 접속은 절단 되어 도 4에 나타나듯이, 제1 중간 노드 전압(VN1)은 Low 레벨이 되는 것이 기대된다. 따라서, 제어 회로(30)는, 기간 P2에 대해 제1 중간 노드 전압(VN1)을 감시함으로써, 제1 전력 차단 회로(10-1)가 정상적으로 동작하는지 아닌지를 진단할 수 있다.
여기서, 기간 P2에서의 제2 전력 차단 회로(10-2)의 상태는, 통상 동작 기간의 상태 그대로임을 유의해야 한다. 즉, 제2 전력 차단 회로(10-2)를 통하여, 전원으로부터 부하로의 전력 공급은 계속되고 있다(출력전압(VOUT)=High 레벨). 이것은, 부하로의 전력 공급을 정지하는 일 없이, 제1 전력 차단 회로(10-1)의 진단이 가능한 것을 의미한다. 제1스위치 소자(12-1)를 OFF 하는 것은, 출력 노드(NA)로부터 제1 중간 노드(N1)에 전력이 돌아서 들어가서, 진단에 영향을 주는 것을 방지하기 위함이다.
제1 중간 노드 전압(VN1)이 기대치인 Low 레벨로 변화하면, 제어 회로(30)는, 제1 전력 차단 회로(10-1)는 정상적이다라고 판정한다. 한편, 제1 중간 노드 전압(VN1)이 High 레벨 그대로이면, 제어 회로(30)는, 제1 전력 차단 회로(10-1)에 이상이 발생하고 있다고 판정한다. 제1 전력 차단 회로(10-1)에 이상이 발생하고 있는 상태란, 제1 차단 회로(11-1)와 제1스위치 소자(12-1) 중 적어도 한쪽이 고장 나 있는 상태이다.
도 4에 나타나는 예에서는, 제1 전력 차단 회로(10-1)은 정상적이다. 이 경우, 제어 회로(30)는, 제1 전력 차단 회로(10-1)를 통상 동작으로 되돌려, 전력 공급을 재개시킨다.
기간 P3는, 통상 동작 기간이며, 상술된 기간 P1과 같다.
계속 되는 기간 P4은, 제2 전력 차단 회로(10-2)를 진단하기 위한 기간이다. 제어 회로(30)는, 제2 전력 차단 회로(10-2)를 "진단 대상 회로"로서 설정한다. 구체적으로, 제어 회로(30)는, 제2 제어 신호(CB2)를 Low 레벨에 고정하여, 제2 차단 회로(11-2)로의 클록 신호(CLK(통과 허가 신호))의 공급을 정지한다. 또한, 제어 회로(30)는, 제2스위치 신호(G2)를 Low 레벨로 설정하여, 제2스위치 소자(12-2)를 OFF 한다.
제2 전력 차단 회로(10-2, 제2 차단 회로(11-2) 및 제2스위치 소자(12-2))가 정상적으로 동작하면, 제2 중간 노드(N2)와 전원 사이의 전기적 접속은 절단 되어 도 4에 나타나듯이, 제2 중간 노드 전압(VN2)은 Low 레벨이 되는 것이 기대된다. 따라서, 제어 회로(30)는, 기간 P4에 대해 제2 중간 노드 전압(VN2)을 감시함으로써, 제2 전력 차단 회로(10-2)가 정상적으로 동작하는지 아닌지를 진단할 수 있다.
여기서, 기간 P4에 있어서의 제1 전력 차단 회로(10-1)의 상태는, 통상 동작 기간으로의 상태 그대로임을 유의해야 한다. 즉, 제1 전력 차단 회로(10-1)를 통하여, 전원으로부터 부하로의 전력 공급은 계속되고 있다(출력전압(VOUT)=High 레벨). 이것은, 부하로의 전력 공급을 정지하는 일 없이, 제2 전력 차단 회로(10-2)의 진단이 가능한 것을 의미한다. 제2스위치 소자(12-2)를 OFF 하는 것은, 출력 노드(NA)로부터 제2 중간 노드(N2)에 전력이 돌아 들어가서, 진단에 영향을 주는 것을 방지하기 위함이다.
제2 중간 노드 전압(VN2)이 기대치인 Low 레벨로 변하면, 제어 회로(30)는, 제2 전력 차단 회로(10-2)는 정상이라고 판정한다. 한편, 제2 중간 노드 전압(VN2)이 High 레벨 그대로이면, 제어 회로(30)는, 제2 전력 차단 회로(10-2)에 이상이 발생하고 있다고 판정한다. 제2 전력 차단 회로(10-2)에 이상이 발생하고 있는 상태란, 제2 차단 회로(11-2)와 제2스위치 소자(12-2) 중 적어도 한쪽이 고장 나 있는 상태이다.
도 4에 나타나는 예에서는, 제2 전력 차단 회로(10-2)는 정상이다. 이 경우, 제어 회로(30)는, 제2 전력 차단 회로(10-2)를 통상 동작으로 되돌려, 전력 통과를 재개시킨다.
기간 P5는, 통상 동작 기간이며, 상술된 기간 P1과 같다.
다음으로, 진단 대상 회로에 이상이 발생하고 있는 경우를 설명한다. 도 5는, 일례로서 제2 전력 차단 회로(10-2)에 이상이 발생하고 있는 경우를 나타내고 있다. 상술된 기간 P4에 있어서, 제2 중간 노드 전압(VN2)은 High 레벨 그대로이다. 따라서, 제어 회로(30)는, 제2 전력 차단 회로(10-2, (진단 대상 회로))에 이상이 발생하고 있다고 판정한다.
진단 대상 회로에 이상이 발생하고 있는 경우의 처리로서 예를 들면 안전 확보의 관점으로부터, 부하로의 전력 공급을 강제적으로 정지시키는 것을 생각할 수 있다. 그것을 위하여, 제어 회로(30)는, 도 5에 나타나듯이, 출력 제어 신호(EN)를 Low 레벨로 변화시켜, 출력 회로(20)를 OFF 한다. 그 결과, 출력 회로(20)로부터 부하로의 전력 출력이 정지하여(출력전압(VOUT)=Low 레벨), 부하가 동작을 정지한다. 이 때, 제어 회로(30)는, 진단 대상 회로 이외의 모든 전력 차단 회로(10)에 대하여 전력의 통과를 차단시켜도 괜찮다.
진단 대상 회로에 이상이 발생하고 있는 경우, 제어 회로(30)는, 경보를 출력하여, 오퍼레이터에게 이상 검출을 통지해도 된다.
이상에서 설명된 것과 같이, 본 실시의 형태에 의하면, 복수의 전력 차단 회로(10)를 각각 개별로 진단하는 것이 가능하다. 어느 전력 차단 회로(10)가 진단 대상 회로로 설정되어 있는 동안, 그 외의 전력 차단 회로(10)는 통상 동작하고 있다. 따라서, 부하로의 전력 공급을 정지하는 일 없이, 진단 대상 회로의 진단을 실시하는 것이 가능하다.
전력 공급 제어장치(1)의 신뢰성을 확보하기 위해서는, 진단을 정기적으로 실시하는 것이 매우 적합하다. 즉, 제어 회로(30)는, 복수의 전력 차단 회로(10)의 각각을, 정기적으로, 진단 대상 회로로 설정하는 것이 매우 적합하다.
또, 도 4및 도 5의 예로 나타난 것처럼, 제어 회로(30)는, 복수의 전력 차단 회로(10)를, 차례로, 진단 대상 회로로 설정하는 것이 매우 적합하다. 이것에 의해, 복수의 전력 차단 회로(10)를 균등하게 진단하는 것이 가능해진다.
도 6은, 본 실시의 형태와 관련되는 진단 방법을 요약적으로 나타내는 순서도이다. 제어 회로(30)는, 진단 타이밍까지 통상 동작을 계속한다(단계 S1;No). 진단 타이밍이 되면(단계 S1;Yes), 제어 회로(30)는, 복수의 전력 차단 회로(10) 중에서 진단 대상 회로를 선택한다(단계 S2). 예를 들면, 제어 회로(30)는, 복수의 전력 차단 회로(10)를, 차례로, 진단 대상 회로로서 선택한다.
이어서, 제어 회로(30)는, 진단 대상 회로에서의 전력 통과를 정지시킨다. 구체적으로는, 제어 회로(30)는, 진단 대상 회로의 차단 회로(11)로의 클록 신호(CLK)의 공급을 정지하고, 또한, 진단 대상 회로의 스위치 소자(12)를 OFF 한다(단계 S3). 그리고, 제어 회로(30)는, 진단 대상 회로의 중간 노드의 전압에 기초하여, 진단 대상 회로에 이상이 발생하고 있는지 아닌지를 판정한다(단계 S4).
진단 대상 회로에서 이상이 검출되지 않는 경우(단계 S4;No), 제어 회로(30)는, 진단 대상 회로를 통상 동작으로 되돌려, 전력 통과를 재개시킨다(단계 S5). 한편, 진단 대상 회로에서 이상이 검출됐을 경우(단계 S4;Yes), 제어 회로(30)는, 출력 회로(20)를 OFF 하여, 부하로의 전력 공급을 정지시킨다(단계 S6).
<출력 회로(20)의 진단>
전력 차단 회로(10)의 진단과는 별도로, 제어 회로(30)는, 출력 회로(20)가 정상적으로 동작하는지 아닌지를 진단할 수도 있다. 상술한 대로, 제어 회로(30)는, 출력 제어 신호(EN)를 이용하여 출력 회로(20)를 ON/OFF 제어하는 것이 가능하다. 또한, 제어 회로(30)는, 출력 회로(20)로부터 부하로 출력되는 출력전압(VOUT)을 감시하고 있다. 따라서, 제어 회로(30)는, 출력 회로(20)의 ON/OFF 제어 상태와 출력전압(VOUT)을 대비함으로써, 출력 회로(20)에 이상이 발생하고 있는지 아닌지를 판정할 수 있다. 출력 회로(20)의 ON/OFF 제어 상태와 출력전압(VOUT)이 정합하지 않는 경우, 제어 회로(30)는, 출력 회로(20)에 이상이 발생하고 있다고 판정한다.
도 7을 참조하여, 출력 회로(20)의 진단의 일례에 대해 설명한다. 기간 P10에 있어서, 전력 공급 제어장치(1)는 파워 OFF 하고 있으며, 각 회로는 동작 정지하고 있다. 그 후, 전력 공급 제어장치(1)는 파워 ON 한다. 기간 P11은, 통상 동작 기간이며, 이미 기술한 도 4에 나타난 기간 P1과 같다.
기간 P12은, 출력 회로(20)를 진단하기 위한 기간이다. 제어 회로(30)는, 출력 제어 신호(EN)를 Low 레벨로 변화시킨다. 출력 회로(20)가 정상적으로 동작하면, 출력 회로(20)는 OFF하여, 출력전압(VOUT)은 Low 레벨이 되는 것이 기대된다. 그러나, 도 7에 나타나는 예에서는, 출력전압(VOUT)은 High 레벨 그대로이다. 따라서, 제어 회로(30)는, 출력 회로(20)에 이상이 발생하고 있다고 판정한다.
출력 회로(20)에 이상이 발생하고 있는 경우의 처리로서 예를 들면 안전 확보의 관점으로부터, 부하로의 전력 공급을 강제적으로 정지시키는 것을 생각할 수 있다. 예를 들면, 제어 회로(30)는, 모든 전력 차단 회로(10)에 대해 전력의 통과를 차단시킨다. 즉, 제어 회로(30)는, 모든 전력 차단 회로(10)에 관해서, 차단 회로(11)로의 클록 신호(CLK)의 공급을 정지하고, 또한, 스위치 소자(12)를 OFF 한다. 그 결과, 도 7의 기간 P13에 나타나듯이, 부하로의 전력 공급이 정지하여(출력전압(VOUT)=Low 레벨), 부하가 동작을 정지한다.
<제어 회로(30)가 고장 났을 경우>
제어 회로(30)가 고장 났을 경우, 제어 회로(30)로부터 클록 신호(CLK)가 출력되지 않게 된다. 즉, 제1 제어 신호(CB1)나 제2 제어 신호(CB2)는, High 레벨 또는 Low 레벨로 고정된다. 따라서, 모든 전력 차단 회로(10)의 차단 회로(11)가 자동적으로 전력의 통과를 차단한다. 결과적으로, 부하로의 전력 공급이 자동적으로 정지하여, 부하가 동작을 정지한다.
즉, 통과 허가 신호로서 클록 신호(CLK)를 이용함으로써, 제어 회로(30)가 고장 났을 경우에서도, 부하로의 전력 공급을 강제적으로 정지시키는 것이 가능해진다. 이것은, 안전 확보의 관점으로부터 매우 적합하다.
또한, 도 1로 나타난 것처럼, 각 전력 차단 회로(10)에 있어서, 차단 회로(11)는 스위치 소자(12)보다 전단에 배치되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 제어 회로(30)가 고장 났을 경우에 전력이 인가되는 구성요소를 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
<효과>
이상에서 설명된 것처럼, 본 실시의 형태에 의하면, 복수의 전력 차단 회로(10)가 병렬로 설치된다. 또한, 그들 복수의 전력 차단 회로(10)를 개별로 진단하는 것이 가능하다. 어느 전력 차단 회로(10)가 진단 대상 회로로 설정되어 있는 동안, 그 외의 전력 차단 회로(10)는 통상 동작하고 있다. 따라서, 부하로의 전력 공급을 정지하는 일 없이, 진단 대상 회로의 진단을 실시하는 것이 가능하다. 즉, 부하에 대해서 전력을 안정적으로 공급하면서, 전력 공급 제어장치(1)의 신뢰성을 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시의 형태에 의하면, 진단 대상 회로에 있어서 이상이 검출되었을 경우, 출력 회로(20)를 OFF 함으로써, 부하로의 전력 공급을 강제적으로 정지시키는 것이 가능하다. 이것은, 안전 확보의 관점으로부터 매우 적합하다.
또한, 본 실시의 형태에 의하면, 출력 회로(20)의 진단도 가능하다. 출력 회로(20)에 대해 이상이 검출되었을 경우, 모든 전력 차단 회로(10)에 대해 전력 통과를 차단하는 것에 의해서, 부하로의 전력 공급을 강제적으로 정지시키는 것도 가능하다. 이것은, 안전 확보의 관점으로부터 매우 적합하다.
또한, 본 실시의 형태에 의하면, 차단 회로(11)에 공급되는 통과 허가 신호로서 클록 신호(CLK)가 이용된다. 이것에 의하여, 제어 회로(30)가 고장 났을 경우에도, 부하로의 전력 공급을 강제적으로 정지시키는 것이 가능해진다. 이것도, 안전 확보의 관점으로부터 매우 적합하다.
실시 형태 2.
실시 형태 2에서는, 상술된 전력 공급 제어장치(1)를 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)에 탑재하는 경우를 설명한다. PLC는, 공장 등에 있어서 산업 기기(디바이스)의 구동 제어를 실시하는 컨트롤러이다.
도 8은, 본 실시의 형태와 관련되는 PLC(100)의 구성예를 나타내는 블록도이다. PLC(100)는, 베이스(110), 전원 유닛(120), CPU 유닛(130), 입력 유닛(140), 및 출력 유닛(150)을 구비하고 있다.
본례에 있어서, PLC(100)에 의한 제어의 대상은, 프레스기(400)이다. 보다 상세하게는, 센서(200)가, 프레스기(400)의 동작 상태를 검출해, 검출한 동작 상태를 나타내는 센서 신호를 PLC(100)에 출력한다. 입력 유닛(140)은, 센서(200)로부터 센서 신호를 받아, 프레스기(400)의 동작 상태에 관한 정보를 CPU 유닛(130)에 보낸다. CPU 유닛(130)은, 받은 정보에 기초하여, 프레스기(400)를 ON/OFF 제어하기 위한 제어 정보를 출력 유닛(150)으로 보낸다.
출력 유닛(150)은, 받은 제어 정보에 기초하여, 프레스기(400)를 ON/OFF 제어한다. 이 때, 프레스기(400)에는, 외부 전원(300)으로부터 전력이 공급된다. 즉, 출력 유닛(150)은, 제어 정보에 기초하여, 외부 전원(300)으로부터 프레스기(400)로의 전력 공급을 제어한다. 이 출력 유닛(150)에, 상술된 전력 공급 제어장치(1)가 적용된다.
도 9에 나타나듯이, 출력 유닛(150)은, 전력 공급 제어장치(1)와 제어용 전원(151)을 구비하고 있다. 제어용 전원(151)은, 베이스(110)를 통해서 전원 유닛(120)에 접속되어 있으며 전력 공급 제어장치(1)는, 그 제어용 전원(151)으로부터 공급되는 전력에 기초하여 동작한다. 또한, 전력 공급 제어장치(1(제어 회로(30))는, 베이스(110)를 통해서 CPU 유닛(130)으로부터 제어 정보를 받아들인다. 전력 공급 제어장치(1)는, 그 제어 정보에 기초하여, 외부 전원(300)으로부터 프레스기(400)로의 전력 공급을 제어한다. 즉, 본례에서는, 프레스기(400)가 부하에 해당한다.
실시 형태 1에서 설명한 것처럼, 전력 공급 제어장치(1)의 구성요소에 이상이 발생했을 경우, 프레스기(400)로의 전력 공급을 확실히 정지시키는 것이 가능하다. 따라서, 프레스기(400)의 안전성이 향상된다.
이제까지, 본 발명의 실시 형태가 첨부의 도면을 참조함으로써 설명되었다. 다만, 본 발명은, 상술된 실시 형태로 한정되지 않고, 요지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자에 의해 적당히 변경될 수 있다.
1 전력 공급 제어장치, 10 전력 차단 회로,
10-1 제 1 전력 차단 회로, 10-2 제 2 전력 차단 회로,
11 차단 회로, 11-1 제 1 차단 회로,
11-2 제 2 차단 회로, 12 스위치 소자,
12-1 제 1스위치 소자, 12-2 제 2스위치 소자,
20 출력 회로, 30 제어 회로,
100 PLC, 110 베이스,
120 전원 유닛, 130 CPU 유닛,
140 입력 유닛, 150 출력 유닛,
151 제어용 전원, 200 센서,
300 외부 전원, 400 프레스기,
CB1 제 1 제어 신호, CB2 제 2 제어 신호,
CLK 클록 신호(통과 허가 신호), G1 제 1스위치 신호,
G2 제 2스위치 신호, EN 출력 제어 신호,
N1 제 1 중간 노드, N2 제 2 중간 노드,
NA 출력 노드, PIN 전원 입력 단자,
POUT 출력 단자, VN1 제 1 중간 노드 전압,
VN2 제 2 중간 노드 전압, VOUT 출력전압.

Claims (10)

  1. 전원으로부터의 전력이 입력되는 전원 입력 단자와
    상기 전력을 부하로 출력하는 출력 회로와,
    상기 전원 입력 단자와 상기 출력 회로 사이에 병렬로 접속된 복수의 전력 차단 회로와,
    상기 복수의 전력 차단 회로를 따로 따로 제어하는 제어 회로를 구비하고,
    상기 복수의 전력 차단 회로의 각각은, 상기 전원 입력 단자와 상기 출력 회로 사이에 직렬로 접속된 차단 회로 및 스위치 소자를 가지고 있고,
    상기 차단 회로는, 상기 제어 회로로부터 통과 허가 신호를 받고 있을 때에 상기 전력을 통과시키고, 상기 통과 허가 신호를 받지 않을 때에 상기 전력의 통과를 차단하도록 구성되고,
    상기 스위치 소자는, 상기 제어 회로에 의하여 ON/OFF 제어되고,
    진단 대상 회로는, 상기 복수의 전력 차단 회로 중 어느 것이고,
    상기 제어 회로는, 상기 진단 대상 회로가 정상적으로 동작하는지 아닌지를 진단할 때, 상기 진단 대상 회로의 상기 차단 회로로의 상기 통과 허가 신호의 공급을 정지하고, 또한, 상기 진단 대상 회로의 상기 스위치 소자를 OFF 하는 전력 공급 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 진단 대상 회로에서의 상기 차단 회로와 상기 스위치 소자 사이의 중간 노드의 전압에 기초하여, 상기 진단 대상 회로에 이상이 발생하고 있는지 아닌지를 판정하는 전력 공급 제어장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 진단 대상 회로에 이상이 발생하고 있다고 판정했을 경우, 상기 제어 회로는, 상기 출력 회로를 OFF 하는 전력 공급 제어장치.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 한에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 복수의 전력 차단 회로의 각각을, 정기적으로, 상기 진단 대상 회로로 설정하는 전력 공급 제어장치.
  5. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 복수의 전력 차단 회로를, 차례로, 상기 진단 대상 회로로 설정하는 전력 공급 제어장치.
  6. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통과 허가 신호는, 클록 신호인 전력 공급 제어장치.
  7. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 출력 회로를 ON/OFF 제어하고, 또한, 상기 출력 회로로부터 상기 부하로의 출력을 감시하고,
    상기 출력 회로의 ON/OFF 제어 상태와 상기 감시된 출력이 정합하지 않는 경우, 상기 제어 회로는, 상기 출력 회로에 이상이 발생하고 있다고 판정하는 전력 공급 제어장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 출력 회로에 이상이 발생하고 있다고 판정했을 경우, 상기 제어 회로는, 상기 복수의 전력 차단 회로의 전부에 대해, 상기 차단 회로로의 상기 통과 허가 신호의 공급을 정지하고, 또한, 상기 스위치 소자를 OFF하는 전력 공급 제어장치.
  9. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 공급 제어장치는, 디바이스의 구동 제어를 실시하는 프로그래머블 로직 컨트롤러에 탑재되고,
    상기 부하는, 상기 디바이스인 전력 공급 제어장치.
  10. 디바이스의 구동 제어를 실시하는 프로그래머블 로직 컨트롤러로서,
    전원으로부터의 전력이 입력되는 전원 입력 단자와,
    상기 전력을 상기 디바이스로 출력하는 출력 회로와,
    상기 전원 입력 단자와 상기 출력 회로 사이에 병렬로 접속된 복수의 전력 차단 회로와,
    상기 복수의 전력 차단 회로를 따로 따로 제어하는 제어 회로를 구비하고,
    상기 복수의 전력 차단 회로의 각각은, 상기 전원 입력 단자와 상기 출력 회로 사이에 직렬로 접속된 차단 회로 및 스위치 소자를 가지고 있고,
    상기 차단 회로는, 상기 제어 회로로부터 통과 허가 신호를 받고 있을 때는 상기 전력을 통과시키고, 상기 통과 허가 신호를 받지 않을 때에 상기 전력의 통과를 차단하도록 구성되고,
    상기 스위치 소자는, 상기 제어 회로에 의해서 ON/OFF 제어되고,
    진단 대상 회로는, 상기 복수의 전력 차단 회로 중 어느 것이고,
    상기 제어 회로는, 상기 진단 대상 회로가 정상적으로 동작하는지 아닌지를 진단할 때, 상기 진단 대상 회로의 상기 차단 회로로의 상기 통과 허가 신호의 공급을 정지하고, 또한, 상기 진단 대상 회로의 상기 스위치 소자를 OFF 하는 프로그래머블 로직 컨트롤러.
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