特許第6444291号(P6444291)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6444291
(24)【登録日】2018年12月7日
(45)【発行日】2018年12月26日
(54)【発明の名称】ディジタル信号入出力装置
(51)【国際特許分類】
   G05B 23/02 20060101AFI20181217BHJP
【FI】
   G05B23/02 302Y
【請求項の数】7
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2015-231208(P2015-231208)
(22)【出願日】2015年11月27日
(65)【公開番号】特開2017-97736(P2017-97736A)
(43)【公開日】2017年6月1日
【審査請求日】2017年12月25日
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100094916
【弁理士】
【氏名又は名称】村上 啓吾
(74)【代理人】
【識別番号】100073759
【弁理士】
【氏名又は名称】大岩 増雄
(74)【代理人】
【識別番号】100127672
【弁理士】
【氏名又は名称】吉澤 憲治
(74)【代理人】
【識別番号】100088199
【弁理士】
【氏名又は名称】竹中 岑生
(72)【発明者】
【氏名】小牟禮 弘樹
【審査官】 山村 秀政
(56)【参考文献】
【文献】 特開2002−189516(JP,A)
【文献】 実開平06−013257(JP,U)
【文献】 特開2005−107898(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G05B 23/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
プログラマブルコントローラと、外部に設置された第一電源を備えたCPU異常検出部と、前記CPU異常検出部に接続するリレーユニットと、リレー盤とが設けられたディジタル信号入出力装置であって、前記プログラマブルコントローラに設けられたCPUの発信するCPU異常発生信号は、前記プログラマブルコントローラに設けられたネットワーク通信カードから、外部の制御ネットワークを介して監視部に送信されるとともに、前記リレーユニットの外部に設置された第二電源の故障発生の信号は前記プログラマブルコントローラに設けられたCPU異常検出部用ディジタル信号入力カードを介して前記CPUに設けられた電源異常検出プログラムで処理後、前記ネットワーク通信カードから前記制御ネットワークを介して前記監視部に送信されるディジタル信号入出力装置。
【請求項2】
外部に設置された前記第一電源および前記第二電源をDC電源とする請求項1に記載のディジタル信号入出力装置。
【請求項3】
外部に設置された前記第一電源および前記第二電源をAC電源とする請求項1に記載のディジタル信号入出力装置。
【請求項4】
前記CPU異常検出部には、前記外部に設置された前記第一電源につながる第一AC/DCコンバータが設けられ、前記第一AC/DCコンバータからの電源が供給されるとともに、前記リレーユニットには、前記外部に設置された前記第二電源につながる第二AC/DCコンバータが設けられ、前記第二AC/DCコンバータからの電源が供給される請求項3に記載のディジタル信号入出力装置。
【請求項5】
前記第一AC/DCコンバータを2台並列設置とするとともに、前記第二AC/DCコンバータも2台並列設置とした請求項4に記載のディジタル信号入出力装置。
【請求項6】
前記リレーユニットにはCPU正常表示部および第二電源正常表示部が設けられており、前記CPUおよび前記第二電源が正常動作時には前記CPU正常表示部および前記第二電源正常表示部のランプが点灯し、前記第二電源に故障が発生した場合、前記第二電源正常表示部のランプが消灯する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のディジタル信号入出力装置。
【請求項7】
前記リレーユニットは複数台が直結され、前記CPU異常検出部に接続されている請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のディジタル信号入出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、ディジタル信号入出力装置に関するもので、特にプログラマブルコントローラのリレーユニット用電源故障およびCPU異常発生時に、ディジタル信号出力カードからの出力を遮断することが可能な技術に係るものである。
【背景技術】
【0002】
プログラマブルコントローラのCPUに異常が発生した場合、各ディジタル信号出力カードからの誤出力を防止するために供給されている電源を遮断する手法として、リモートIO親局およびリモートIO子局の異常を、親局の子局異常検出機構が検出した場合には、各接点により、各DOカード(出力カード)に供給されるDO用24V電源がカットされる。このDOカードの動作が停止すると、操作スイッチにより各接点のいずれかをオンするように設定され、DOカットの有無が各DOカード単位で選択される技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平6−319180号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記特許文献1に示されたものは、DO用24V電源に故障が発生した際にもディジタル信号出力(DOカード出力)が遮断されるが、DO用24V電源の故障の監視装置が設けてなく、ディジタル信号出力が遮断された原因が親局または子局の異常か、あるいはDO用24V電源の故障かを判別することができない。従って、故障原因対策および修復作業に多くの時間が必要となり、安定したプラント運転に支障を及ぼすという問題点がある。
【0005】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、リレーユニット用の電源のON/OFF状態およびCPU動作状態を監視することによって、異常が発生した場合に、CPUの異常か、電源の異常であるかの判別を可能としたディジタル信号入出力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明は、プログラマブルコントローラと、外部に設置された第一電源を備えたCPU異常検出部と、CPU異常検出部に接続するリレーユニットと、リレー盤とが設けられたディジタル信号入出力装置であって、プログラマブルコントローラに設けられたCPUの発信するCPU異常発生信号は、プログラマブルコントローラに設けられたネットワーク通信カードから、外部の制御ネットワークを介して監視部に送信されるとともに、リレーユニットの外部に設置された第二電源の故障発生の信号はプログラマブルコントローラに設けられたCPU異常検出部用ディジタル信号入力カードを介してCPUに設けられた電源異常検出プログラムで処理後、ネットワーク通信カードから制御ネットワークを介して監視部に送信されるものである。
【発明の効果】
【0007】
この発明に係るディジタル信号入出力装置は、上記のような構成を採用しているので、CPUの異常発生と第二電源の故障発生とを、外部の監視部で認識可能とするとともに、前記CPU異常発生と、前記第二電源の故障発生とを前記外部の監視部で判別して認識可能となり、CPUの異常および第二電源の故障原因対策が迅速に行え、コスト低減が行え、かつ装置の信頼性が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】実施の形態1によるディジタル信号入出力装置を示すブロック図である。
図2】実施の形態2によるディジタル信号入出力装置を示すブロック図である。
図3】実施の形態3によるディジタル信号入出力装置を示すブロック図である。
図4】実施の形態4によるディジタル信号入出力装置を示すブロック図である。
図5】実施の形態5によるディジタル信号入出力装置を示すブロック図である。
図6】実施の形態6によるディジタル信号入出力装置を示すブロック図である。
図7】実施の形態6によるディジタル信号入出力装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
実施の形態1.
以下、この発明による水処理プラント等に用いられているディジタル信号入出力装置100を図1に示すブロック図に基づいて説明する。図1においてディジタル信号入出力装置100は、プログラマブルコントローラ(以下、PLCと略す)1と、CPU異常検出部2と、リレーユニット3と、リレー盤4と、監視部5とによって構成されている。ここで、上記ディジタル信号入出力装置100は水処理プラントにおける水処理施設現場に設置されており、上記監視部5は現場から離れた中央監視制御室に設置されているものである。前記PLC1にはCPUユニット11と、CPU異常検出部用ディジタル信号入力カード(以下、入力カードと略す)12と、複数のディジタル信号出力カード(以下、出力カードと略す)1a〜1nと、ネットワーク通信カード(以下、通信カードと略す)16とが設けられている。
【0010】
上記CPUユニット11にはCPU13と、CPU正常通知接点14と、電源異常検出プログラム15とが設けられている。上記CPU正常通知接点14はCPU異常検出部2に接続されており、CPU13が正常動作時に接点をONとする。また上記電源異常検出プログラム15は、上記入力カード12からの信号を処理し、その処理結果の情報は上記通信カード16から制御ネットワーク6を経由して中央監視制御室の監視部5に送信される。出力カード1a〜1nは、図示省略の接点をリレー盤4に接続し信号を出力する。
【0011】
CPU異常検出部2には、CPU異常検出用コイル21aおよびその接点21bと、リレーユニット電源故障検出用コイル22aおよびその接点22bが設けられており、外部に設けられた第一電源23であるCPU異常検出部用電源から電源が供給されている。
【0012】
リレーユニット3には、CPU異常監視用コイル31aおよびその接点31bと、リレーユニット電源監視用コイル32aおよびその接点32bと、ディジタル信号出力遮断用コイル301a〜30naおよびその接点301b〜30nbとが設けられており、外部に設けられた第二電源33であるリレーユニット用外部電源から電源が供給されている。尚、上記第一電源23、第二電源33は、この実施の形態1ではDC電源としている。
【0013】
次に、動作について説明する。PLC1においてCPUユニット11に設けられたCPU13が正常動作時は、CPU正常通知接点14がONしており、第一電源23からCPU異常検出用コイル21aへ電圧が印加され、CPU異常検出用接点21bがONする。すると、第二電源33からCPU異常監視用コイル31aへ電圧が印加され、CPU異常監視用接点31bがONする。その結果、ディジタル信号出力遮断用コイル301a〜30naに電圧が印加されてディジタル信号出力遮断用接点301b〜30nbがONして複数の出力カード1a〜1nからリレー盤4を介して図示省略した外部の各プロセスに対して信号が出力される。
【0014】
次に、CPU13に何らかの理由によって異常が発生した場合の動作について説明する。CPU13内のプログラムが異常発生信号を出力すると、CPU正常通知接点14がOFFし、CPU異常検出用コイル21aへの電圧印加が除去されて、CPU異常検出用接点21bがOFFする。すると、リレーユニット3内のCPU異常監視用コイル31aへの電圧印加が除去されるため、CPU異常監視用接点31bがOFFする。その結果、ディジタル信号出力遮断用コイル301a〜30naへの電圧印加が除去されて、ディジタル信号出力遮断用接点301b〜30nbがOFFし、出力カード1a〜1nからリレー盤4への信号出力が遮断する。また、前記CPU13内のプログラムが異常発生信号を出力すると同時に、通信カード16から制御ネットワーク6を介して監視部5に異常発生信号が送信されることで監視部5を監視する運転員はCPU13の異常発生を認識することができる。
【0015】
次にCPU13が正常動作時に、リレーユニット3に設けられている前記第二電源33に故障が発生した場合の動作について説明する。CPU13が正常なのでCPU異常監視用接点31bはONしている。しかしながら、第二電源33が故障するとディジタル信号出力遮断用コイル301a〜30naに電圧が印加されないため、ディジタル信号出力遮断用接点301b〜30nbがOFFし、出力カード1a〜1nからリレー盤4への信号出力が遮断されるが、以下に述べる動作で、前記リレー盤4への信号出力遮断が第二電源33の故障と判別することが可能である。図1に示したように、第二電源33はリレーユニット3内部にてリレーユニット電源監視用コイル32aに接続され、その接点32bはCPU異常検出部2のリレーユニット電源故障検出用コイル22aに接続されることにより第二電源33の監視が行われ、第二電源33の故障時にONするリレー電源故障検出用接点22bを、PLC1の入力カード12に接続し、この入力カード12からの信号をCPUユニット11内の電源異常検出プログラム15で処理後、通信カード16から制御ネットワーク6を介して監視部5に送信されることで、運転員は第二電源の故障発生を認識することができる。
【0016】
以上のように実施の形態1では、ディジタル信号入出力装置100からのディジタル信号出力が遮断した原因がPLC1内のCPU13の異常発生か、リレーユニット3の外部に設けられた第二電源33の故障発生かを容易に判別することが可能であり、ディジタル信号入出力装置100の異常発生原因追及が容易となり、その結果、対策が迅速に実施でき、コスト低減が行えるとともに、装置の信頼性が向上するという効果がある。
【0017】
実施の形態2.
次に、実施の形態2について説明する。この実施の形態2は図2に示すように、実施の形態1の図1に示したリレーユニット3に、CPU正常表示部34および第二電源正常表示部35を設けたものであり、それ以外は実施の形態1と同様であるので説明を省略する。上記CPU正常表示部34および、第二電源正常表示部35は、例えばLEDランプ等による発光表示されるものであり、CPU13および第二DC電源33がともに正常動作時にはONされてLEDランプがともに点灯して正常動作表示を行う。CPU13が故障し、前述した出力カード1a〜1nの出力が遮断される場合には、CPU正常表示部34のランプがOFF、第二電源正常表示部35のランプはONを保つ。第二電源33が故障し、同様に出力が遮断される場合には、CPU正常表示部34、第二電源正常表示部35ともにOFFとなる。このように、LEDランプの表示により、水処理施設の現場において目視にて異常発生を認識できるという効果がある。尚、この実施の形態2では第一電源23、第二電源33をDC電源としている。
【0018】
実施の形態3.
この実施の形態3は図3に示すように、前述した実施の形態1におけるDC電源である第一電源23および第二電源33に代替して、第一AC電源23a、および第二AC電源33aとしたものであり、それ以外は実施の形態1と同様である。このように、CPU異常検出部2およびリレーユニット3の外部に設けられる外部電源にAC電源を用いることにより、専用のDC電源を設ける必要がなく、ディジタル信号入出力装置100の汎用性が向上し、かつコスト低減が可能となる。
【0019】
実施の形態4.
この実施の形態4は図4に示すように、CPU異常検出部2に第一AC/DCコンバータ36を設けるとともに、前述した実施の形態3と同様に外部電源を第一AC電源23aとし、またリレーユニット3にも第二AC/DCコンバータ37を設け、外部電源を第二AC電源33aとしたものであり、これら第一AC/DCコンバータ36の電源が前記CPU異常検出部2に、第二AC/DCコンバータ37の電源が前記リレーユニット3に供給され、それ以外は実施の形態2と同様である。このような構成を採用したディジタル信号入出力装置100は、汎用性が向上し、コスト低減が可能となる。
【0020】
実施の形態5.
この実施の形態5は図5に示すように、前述した図4のCPU異常検出部2に設けられた第一AC/DCコンバータ36およびリレーユニット3に設けられた第二AC/DCコンバータ37に代替してCPU異常検出部2に2台並列設置の第一AC/DCコンバータ36を、リレーユニット3にも2台並列設置の第二AC/DCコンバータ37を設けたものである。このように並列設置としたので一方のAC/DCコンバータに異常が発生したとしても、並列設置の他方のAC/DCコンバータにより動作を継続可能とするので、信頼性の高いディジタル信号入出力装置100を得ることができる。
【0021】
実施の形態6.
以上に説明した実施の形態1〜実施の形態5では、1台のリレーユニット3が設けられている例を示したが、この実施の形態6では複数台のリレーユニット3を直列して設けた場合を図6および図7に示す。尚、作図の都合上、図6図7は別図としているが、これらは図6の右端のC−C、および図7の左端のC−Cにおいて、外部接続用接点38およびリレーユニット用接続接点31cで接続されている。尚、この図6図7は、実施の形態2で示した図2の構成に複数台のリレーユニット3を設けたものであり、他の実施の形態1、3、4、5であってもよい。このような構成であっても複数台のリレーユニット3用の第二電源33のいずれかに故障が発生したとしても、監視部5あるいはリレーユニット3内の第二電源正常表示部35に表示されるので、故障対策が迅速化されるという効果を奏する。
【0022】
尚、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【0023】
1 PLC、1a〜1n ディジタル信号出力カード、2 CPU異常検出部、
3 リレーユニット、4 リレー盤、5 監視部、6 制御ネットワーク、
11 CPUユニット、12 CPU異常検出用ディジタル信号入力カード、
13 CPU、15 電源異常検出プログラム、23,23a 第一電源、
33,33a 第二電源、100 ディジタル信号入出力装置。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7