特開 2022-170642 断線検出を行なうアナログ信号入力装置および制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022170642

(43)【公開日】2022-11-10

(54)【発明の名称】断線検出を行なうアナログ信号入力装置および制御システム

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/54 20200101AFI20221102BHJP

【ＦＩ】

G01R31/54

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021147410

(22)【出願日】2021-09-10

(31)【優先権主張番号】P 2021075985

(32)【優先日】2021-04-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】501428545

【氏名又は名称】株式会社デンソーウェーブ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 広志

(72)【発明者】

【氏名】内沢 里保

【テーマコード（参考）】

2G014

【Ｆターム（参考）】

2G014AA02

2G014AB25

2G014AB28

2G014AB34

2G014AB38

2G014AC18

(57)【要約】

【課題】アナログ信号入力装置へのセンサの接続の断線を検出する。
【解決手段】センサが接続される一組の入力端子からのアナログ信号を第１入力ラインを介した差動入力として、第１入力ライン間に第１抵抗器が介装された第１入力部により受け付ける。アナログ信号入力装置は、この第１入力部と同様の構成を備えた第２入力部とをそれぞれ介して読み取ったアナログ信号を、複数ビットのデジタル信号の形態に変換して出力する。所定の指示を受けたとき、一組の第１入力ラインの一方から、電源ラインに電流を供給し、この電流供給を受けて、第１入力部の出力が上昇した際の第２入力部の出力が、予め定めた閾値以上である場合は断線と判断する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アナログ信号入力装置であって、
センサが接続される一組の入力端子と、
前記入力端子からのアナログ信号を一組の第１入力ラインを介した差動入力として受け付ける第１入力部であって、前記第１入力ライン間に第１抵抗器が介装された第１入力部と、
前記入力端子からのアナログ信号を一組の第２入力ラインを介した差動入力として受け付ける第２入力部であって、前記第２入力ライン間に第２抵抗器が介装された第２入力部と、
前記第１入力部および前記第２入力部を介して前記アナログ信号を個別に読み取って、前記アナログ信号を、複数ビットのデジタル信号の形態に変換して出力する信号出力部と、
所定の指示を受けて動作し、前記一組の第１入力ラインの一方から、電源ラインに電流を供給する電流供給部と、
前記電流供給部からの電流供給を受けて、前記第１入力部の出力が上昇した際の前記第２入力部の出力が、予め定めた閾値以上であるか否かを判断し、判断結果を出力する判断部と、
を備えたアナログ信号入力装置。

【請求項2】

前記第１抵抗器および前記第２抵抗器は、それぞれ、前記センサからの前記アナログ信号の電圧の大きさを調整する分圧回路を構成する抵抗器として設けられた、請求項１記載のアナログ信号入力装置。

【請求項3】

前記第１入力ラインと前記電源ラインとの間には、前記第１入力ラインに寄生する浮遊容量以上の容量のコンデンサが介装された、請求項１または請求項２に記載のアナログ信号入力装置。

【請求項4】

前記閾値は、前記電流供給部から供給された電流により前記第１抵抗器の両端に生じる電圧によって、前記センサが前記入力端子に接続されていない場合に前記第２入力ラインに流れ込む電流により、前記第２抵抗器に生じる電圧に対応して定められた、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアナログ信号入力装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアナログ信号入力装置であって、
制御装置との間で前記デジタル信号を含む信号をやり取りする通信部を備え、
前記通信部は、前記やり取りされる信号に含まれる前記デジタル信号の大きさが、前記センサと前記入力端子との接続が断線している場合に生じ得る範囲に入っていると判断した前記制御装置が出力する指示信号を受け取った場合、断線検出のために前記所定の指示を前記電流供給部に対して行なう、
アナログ信号入力装置。

【請求項6】

前記判断部は、前記判断結果を、当該アナログ信号入力装置が接続された制御システムを管理する管理装置、および前記判断結果を使用者に提示する提示装置のうちの少なくとも一方に出力する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のアナログ信号入力装置。

【請求項7】

信号出力部は、前記第１入力部を介して受け取る前記アナログ信号を前記デジタル信号に変換する第１アナログ・デジタル変換器と、前記第２入力部を介して受け取る前記アナログ信号を前記デジタル信号に変換する第２アナログ・デジタル変換器と、を備える、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のアナログ信号入力装置。

【請求項8】

前記信号出力部は、前記第１入力部および前記第２入力部を介して受け取る前記アナログ信号を、時分割により選択的にデジタル信号を変換するアナログ・デジタル変換器を備える、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のアナログ信号入力装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のアナログ信号入力装置であって、
前記判断部は、
前記電流供給部からの電流供給を受けた前記第２入力部の出力が、予め定めた閾値以上であると判断した第１の場合には、前記センサへの接続が断線しているとして前記判断結果を出力し、
前記電流供給部からの電流供給を受けた前記第２入力部の出力が、予め定めた閾値未満であると判断した第２の場合には、前記センサへの接続が断線しているとの前記判断結果を出力しない、
アナログ信号入力装置。

【請求項10】

前記判断部は、
前記第１の場合、前記電流供給を停止した後の前記第２入力部の出力について判別し、
前記電流供給を停止した後に前記第２入力部の出力が前記電流供給を受ける前の水準まで低下した場合には、前記センサへの接続が断線しているとの前記判断結果を出力し、
前記電流供給を停止した後に前記第２入力部の出力が前記電流供給を受ける前の水準まで低下しない場合には、前記センサへの接続が断線しているとの前記判断結果を出力しない、
請求項９に記載のアナログ信号入力装置。

【請求項11】

センサからのアナログ信号を入力しデジタル信号に変換して出力するアナログ信号入力装置と、前記アナログ信号入力装置と接続されてシステムの制御行なう制御装置と、を備えた制御システムであって、
アナログ信号入力装置は、
前記センサが接続される一組の入力端子と、
前記入力端子からのアナログ信号を一組の第１入力ラインを介した差動入力として受け付ける第１入力部であって、前記第１入力ライン間に第１抵抗器が介装された第１入力部と、
前記入力端子からのアナログ信号を一組の第２入力ラインを介した差動入力として受け付ける第２入力部であって、前記第２入力ライン間に第２抵抗器が介装された第２入力部と、
前記第１入力部および前記第２入力部を介して前記アナログ信号を個別に読み取って、前記アナログ信号を、複数ビットのデジタル信号の形態に変換して、前記制御装置に出力する信号出力部と、
前記制御装置からの所定の指示を受けて動作し、前記一組の第１入力ラインの一方から、電源ラインに電流を供給する電流供給部と、
前記電流供給部からの電流供給を受けて、前記第１入力部の出力が上昇した際の前記第２入力部の出力が、予め定めた閾値以上であるか否かを判断する判断部と、
前記判断の結果を、前記制御装置に出力する判断結果報知部と、
を備え、
前記制御装置は、
前記アナログ信号入力装置から受け取った前記センサの検出値に対応した前記デジタル信号の大きさが、前記センサが前記アナログ信号入力装置の前記入力端子に接続されていない場合と区別できない状態であることを条件の１つとして、前記所定の指示を、前記アナログ信号入力装置に出力する指示出力部と、
前記アナログ信号入力装置から受け取った前記判断結果が、前記センサと前記アナログ信号入力装置の前記入力端子との接続が断線していないと判断できない非正常状態である場合には、外部に制御信号を出力する制御信号出力部と、
を備える、
制御システム。

【請求項12】

請求項１１に記載の制御システムであって、
更に、前記制御装置に接続される出力装置を備え、
前記出力装置は、
前記アナログ信号入力装置が接続された前記センサによって挙動が検出されている物理量の制御に関わるアクチュエータを駆動可能に接続されており、
前記制御装置から前記制御信号を受け取った時、前記アクチュエータを前記物理量の挙動が、当該制御システムにとって安全性が高まる側となる状態に向けて駆動する、
制御システム。

【請求項13】

前記制御システムは、前記制御システムを構成する各装置間が通信回線により、相互に接続されており、
少なくとも前記制御装置は、前記デジタル信号、前記所定の指示、前記判断結果および前記制御信号を、前記通信回線を介した通信により他の装置とやり取りする、請求項１１または請求項１２に記載の制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、断線検出を行なうアナログ信号入力装置およびこれを用いた制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

制御対象の状態を記録するデータロガーや、制御対象を所定のシーケンスで制御するＰＬＣといった制御装置では、制御対象の状態を検出する入力装置が接続される。入力装置は、制御対象の状態を検出するためのセンサに接続され、センサからの信号を増幅したり信号を整形したりして、最終的にはデジタル信号に変換する。センサとしては、単に電圧値や電流値といった電気信号を検出するものもあれば、温度を検出する熱電対やサーミスタ、流量を検出する流量計、重さや歪みを検出するストレインゲージ、磁束量を検出するホール素子などの磁気センサ、電波強度や周波数などを検出するアンテナプローブなど、様々な状態量を検出し、これを電気信号にして出力するものが知られている。

【0003】

各種センサからのアナログ信号は、入力装置に備えられたアナログ・デジタルコンバータ（以下、ＡＤＣとも呼ぶ）により、制御装置が扱いやすい複数ビットのデジタル信号に変換される。センサと入力装置とを接続が何らかの不具合により断線した状態（オープンワイヤともいう）になると、制御装置は、制御対象の状態を正確に把握することができなくなるから、オープンワイヤの発生を検出する必要がある。このため、従来から、種々の断線検出の手法が提案されている。例えば特許文献１には、検出装置側からセンサに微少電流を流し、検出装置とセンサとの間のワイヤの断線を検出する構成が開示されている。また、非特許文献１に示すように、ＡＤＣ自体に断線検出のための機能を備えたものも提案されている。こうしたＡＤＣでは、定電流源を用意し、センサが接続された入力端子間の電圧がオープンワイヤ時の電圧と区別できない状態になると、入力端子間に定電流源からの電流を流し、入力端子間の電圧上昇の挙動から断線の有無を検出する断線検出処理を行なう。一般に、センサなどの出力インピーダンスは低く、センサが接続される入力装置の入力インピーダンスは高いので、センサとの接続が正常になされているか断線しているかによって、定電流源による入力端子間の電圧上昇には違いが生じる。この違いを判別して、センサと入力装置との間の断線検出を行なう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－８０１４号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】アナログ・デバイセズ株式会社製 アナログ・デジタル変換器 ＡＤ７１２４－４ データシート

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、こうした断線検出の手法では、断線検出のためにセンサを用いた測定の精度が低下したり、断線検出を行なう際にセンサ出力を読み取れなくなったりするという問題があった。例えば特許文献１の技術では、センサに微少電流を流すので、この電流値の変動によって検出精度が影響を受けてしまう。また、非特許文献１の技術では、断線検出をしている間、入力端子間には定電流源が接続されるので、断線が生じているか否かによらず、入力端子間の電圧は上昇し、断線検出が終わるまで、センサの出力値を読み取ることができない。更に、非特許文献１のＡＤＣに備えられている定電流源の供給電流は、０，５～４μＡ程度なので、入力端子間の電圧が断線か否かの判断が可能となる値に上昇するまでの時間が長く、センサの出力を計測できない期間が数秒に及ぶことがあり得る。生産設備では、センサの出力が秒単位で読み取れないという状態が生じることは、許されない場合が多い。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

【0008】

（１）本開示の第1の態様は、アナログ信号入力装置としての態様である。このアナログ信号入力装置は、センサが接続される一組の入力端子と、前記入力端子からのアナログ信号を一組の第１入力ラインを介した差動入力として受け付ける第１入力部であって、前記第１入力ライン間に第１抵抗器が介装された第１入力部と、前記入力端子からのアナログ信号を一組の第２入力ラインを介した差動入力として受け付ける第２入力部であって、前記第２入力ライン間に第２抵抗器が介装された第２入力部と、前記第１入力部および前記第２入力部を介して前記アナログ信号を個別に読み取って、前記アナログ信号を、複数ビットのデジタル信号の形態に変換して出力する信号出力部と、所定の指示を受けて動作し、前記一組の第１入力ラインの一方から、電源ラインに電流を供給する電流供給部と、前記電流供給部からの電流供給を受けて、前記第１入力部の出力が上昇した際の前記第２入力部の出力が、予め定めた閾値以上であるか否かを判断し、判断結果を出力する判断部と、を備える。

【0009】

このアナログ信号入力装置による断線検出の原理は、所定の指示を受けて、電流供給部が差動入力の第１入力ラインの一方から電源ライン（例えば接地側ライン）に電流を供給すると、この電流は第１入力ライン間に介装された第１抵抗器を流れ、第１入力部の出力が上昇し、この結果、入力端子において第１入力部の第１入力ラインと接続された第２入力部の第２入力ラインには、入力端子とセンサとの接続に断線が生じているか否かにより、異なる電圧が現われるというものである。第１入力ライン間には第１抵抗器が介装されており、電流供給部からの供給により、第１入力ライン間の電圧は上昇する。この電圧により第２入力ラインに電流が流れるが、この電流により第２入力ライン間に生じる電圧は、入力端子にセンサの内部抵抗が接続されているか否かにより異なる。

【0010】

このように、アナログ信号をデジタル信号に変換して出力するアナログ信号入力装置において、アナログ信号を差動入力として受け付ける第１入力部と第２入力部とを備える構成を用いて、容易に断線検出を行なうことができる。アナログ信号を差動入力として受け付ける２つの入力部を有することで、アナログ信号を入力する構成の冗長性を高めた上で、これを利用して断線検出を行なうので、回路構成上の無駄を排することができる。

【0011】

（２）本開示の第２の態様は、センサからのアナログ信号を入力しデジタル信号に変換して出力するアナログ信号入力装置と、前記アナログ信号入力装置と接続されてシステムの制御行なう制御装置と、を備えた制御システムとしての構成である。この制御システムでは、アナログ信号入力装置は、前記センサが接続される一組の入力端子と、前記入力端子からのアナログ信号を一組の第１入力ラインを介した差動入力として受け付ける第１入力部であって、前記第１入力ライン間に第１抵抗器が介装された第１入力部と、前記入力端子からのアナログ信号を一組の第２入力ラインを介した差動入力として受け付ける第２入力部であって、前記第２入力ライン間に第２抵抗器が介装された第２入力部と、前記第１入力部および前記第２入力部を介して前記アナログ信号を個別に読み取って、前記アナログ信号を、複数ビットのデジタル信号の形態に変換して、前記制御装置に出力する信号出力部と、前記制御装置からの所定の指示を受けて動作し、前記一組の第１入力ラインの一方から、電源ラインに電流を供給する電流供給部と、前記電流供給部からの電流供給を受けて、前記第１入力部の出力が上昇した際の前記第２入力部の出力が、予め定めた閾値以上であるか否かを判断する判断部と、前記判断結果を、前記制御装置に出力する判断結果報知部と、を備え、前記制御装置は、前記アナログ信号入力装置から受け取った前記センサの検出値に対応した前記デジタル信号の大きさが、前記センサが前記アナログ信号入力装置の前記入力端子に接続されていない場合と区別できない状態であることを条件の１つとして、前記所定の指示を、前記アナログ信号入力装置に出力する指示出力部と、前記アナログ信号入力装置から受け取った前記判断結果が、前記センサと前記アナログ信号入力装置の前記入力端子との接続が断線していないと判断できない非正常状態である場合には、外部に制御信号を出力する制御信号出力部と、を備えるものとしてよい。

【0012】

この制御システムでは、制御システムを構成する１つの装置であるアナログ信号入力装置での断線検出を、冗長性の高い構成において容易に行なうことができる。したがって、回路構成上の無駄を排することができる。また、制御システムを構成するアナログ信号入力装置とシステムの制御を行なう制御装置とが、協働して断線検出ができ、制御システムとしての信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態のアナログ信号入力装置を含む制御システムを示す概略構成図。

【図2】入力部の具体的な構成を示す回路図。

【図3】装置間のデータのやり取りを行なう通信パケットの形式を示す説明図。

【図4】装置間でやり取りされるパケットの一例を示す説明図。

【図5】流量計測処理ルーチンを示すフローチャート。

【図6】断線検出時の電流の流れるルートを示す説明図。

【図7】断線検出の様子を示すタイミングチャート。

【図8】入力信号確認処理ルーチンを示すフローチャート。

【図9】第２実施形態のアナログ信号入力装置を含む制御システムを示す概略構成図。

【図10】第２実施形態の流量計測処理ルーチンを示すフローチャート。

【図11】第３実施形態の流量計測処理ルーチンを示すフローチャート。

【図12】第３実施形態で追加した第３電圧取得判断処理の内容を示すフローチャート。

【図13】第３実施形態における断線検出の様子を示すタイミングチャート。

【発明を実施するための形態】

【0014】

Ａ．第１実施形態：
（Ａ１）ハードウェア構成：
第１実施形態のアナログ信号入力装置４０を含む制御システム２０の構成を、図１に示す。この制御システム２０は、システム全体の処理を司る制御装置３０、アナログ信号の入力を受け付けるアナログ信号入力装置４０、アクチュエータなどを駆動する出力装置８０を、通信回線９０を介して接続した構成を備える。図１では、１つの制御装置３０に対して、１つのアナログ信号入力装置４０および１つの出力装置８０のみを示したが、実際には、デジタル信号の入力を受け付ける入力装置を含めて、複数の入力装置や、複数の出力装置が、制御システム２０に含まれてよい。制御装置３０は、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）とも言う。

【0015】

第１実施形態では、センサの一例として流量計１１を、アナログ信号入力装置４０に接続している。この例では、システム内の配管１３内を流れる流体の流量を計測する流量計１１からのアナログ信号を、アナログ信号入力装置４０を用いて受け付けて、配管１３内の流体の流量を計測する。アナログ信号入力装置４０は、計測した流量に対応する信号を制御装置３０に通信回線９０を介して出力する。制御装置３０は、流量に応じて、流量制御弁１７の制御量を算出し、これを出力装置８０に出力し、出力装置８０によりアクチュエータ１５を制御する。

【0016】

流量計１１とアナログ信号入力装置４０の入力端子５０とは、ノイズの影響を受けにくいツイステッドペアケーブル１９により接続している。これは、アクチュエータ１５の接続でも同様である。もとより、平行ケーブルなど、他の形式の電線で接続してもよい。

【0017】

制御装置３０は、周知のＣＰＵ３１、メモリ３２、通信部３５、表示部３７を備える。制御装置３０は、通信部３５により、通信回線９０を介して、アナログ信号入力装置４０や出力装置８０とやり取りし、配管１３を流れる流体の流量を初めとする各種の物量を制御する。

【0018】

アナログ信号入力装置４０は、流量計１１を接続する一組の入力端子５０と、これに接続された第１入力部５１および第２入力部５２とを備える。また、アナログ信号入力装置４０は、第１入力部５１および第２入力部５２から入力したアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する信号出力部５５、第１入力部５１に定電流を供給する電流供給部５７、アナログ信号入力装置４０全体の制御を司るメモリ内蔵のＣＰＵ４１、ＣＰＵ４１が実行するプログラムにより実現される断線検出の判断部４３、通信回線９０を介して他の装置とのやり取りを行なう通信部４５、アナログ信号入力装置４０全体に電力を供給する電源部４７を備える。図１および他の図において、電源部４７が出力する電力の電源ラインは、正電圧ラインＶcc側を○印に横バーで示し、接地ラインＧＮＤ側を下向き▽印により示す。

【0019】

ＣＰＵ４１は、信号出力部５５や通信部４５と接続されており、信号出力部５５の出力するデジタル信号を読み取ることで、流量計１１が計測した配管１３内の流体の流量を読み取ることができる。また、その結果を、通信部４５を介して制御装置３０のＣＰＵ３１に伝えたり、ＣＰＵ３１からの指示を受けて断線検出を行なって、その結果をＣＰＵ３１に報知したりすることができる。アナログ信号入力装置４０は、１つの入力端子５０に入力するアナログ信号を、第１，第２入力部５１，５２とアナログ・デジタル変換器ＡＤＣ１，ＡＤＣ２を介して、つまり同じアナログ信号を２系統のハードウェアで扱うことができる。このような１つのアナログ信号を２系統で扱えるようにしているのは、ハードウェアを二重化して、その冗長性を高め、１つの入力系統に故障などが生じても、他方の入力系統により流量計測を継続できる状態を確保し、システムの安全性を高めるためである。第１入力部５１や第２入力部５２、信号出力部５５の構成は、後で詳述する。こうした二重化は、入力される全てのアナログ信号に対して行なっているが、もとよりシステムにおけるアナログ信号の重要性を格付けして、システムの安全性の確保のために、ランクの高いアナログ信号を二重化し、安全性に関わらない、あるいは関わる程度の低いアナログ信号については、二重化しないといった対応も可能である。更に、安全性を高めるために、三重化以上の多重化を行なってもよい。

【0020】

出力装置８０は、装置全体の制御を司るＣＰＵ８１、制御に必要なプログラムやデータを保存するメモリ８２、外部の機器に対する駆動信号を出力する出力部８５、通信回線９０を介した通信を行なう通信部８７を備える。ＣＰＵ８１は、メモリ８２に記憶したプログラマブルを実行することで、出力部８５を介した外部機器、例えば流量制御弁１７に結合されたアクチュエータ１５を駆動する。アクチュエータ１５としては、モータやソレノイドなど、種々のデバイスが採用可能である。また、ＣＰＵ８１は、通信部８７を介して、制御装置３０とやり取り可能であり、制御装置３０からの指示を受けたり、制御装置３０に出力装置８０の現在のステータスを伝えたりできる。

【0021】

つぎに、図２を用いて、アナログ信号入力装置４０の回路構成について詳しく説明する。アナログ信号入力装置４０は複数のアナログ信号を入力可能なモジュールであるが、図では、１つのアナログ信号を処理する構成のみを示した。アナログ信号入力装置４０には、複数の入力用端子が設けられている。そのうちの１つの一組の入力端子５０には、図１に示した流量計１１からのツイステッドペアケーブル１９が接続されている。アナログ信号入力装置４０の内部では、この入力端子５０には、２組の信号線６１，６２が接続されている。以下、これを第１入力ライン６１，第２入力ライン６２と呼ぶ。

【0022】

第１入力ライン６１には、第１入力部５１が接続され、第２入力ライン６２には、第２入力部５２が接続されている。第１入力部５１と第２入力部５２は、この実施形態では、全く同一の内部構成を備える。図において、符号Ｒを付して示されているボックスは抵抗器を示し、符号Ｃを付して示されているものはコンデンサを示す。

【0023】

一組の第１入力ライン６１の一方には、入力側から抵抗器Ｒ１１、分圧回路６５の第１分圧抵抗器ＲＤ１、ノイズ除去用の抵抗器Ｒ１３，Ｒ１４、オペアンプＯＰ１が接続され、オペアンプＯＰ１の出力は、ノイズ除去用の抵抗器Ｒ１５を介してアナログ・デジタル変換器ＡＤＣ１のプラス側入力端子Ｉ０＋に接続されている。第１入力ライン６１の他方には、入力側から抵抗器Ｒ２１、ノイズ除去用の抵抗器Ｒ２３，Ｒ２４、オペアンプＯＰ２が接続され、オペアンプＯＰ２の出力は、ノイズ除去用の抵抗器Ｒ２５を介してアナログ・デジタル変換器ＡＤＣ１のマイナス側入力端子Ｉ０－に接続されている。分圧回路６５の第２分圧抵抗器ＲＤ２は、第１分圧抵抗器ＲＤ１および抵抗器Ｒ１３の接続点と第１入力ライン６１の他方との間に介装されている。分圧回路６５は、入力端子５０に入力した電圧を、２つの抵抗器、つまり第１分圧抵抗器ＲＤ１と第２分圧抵抗器ＲＤ２とにより、ＲＤ１／（ＲＤ１＋ＲＤ２）に分圧する。ここで、各符号ＲＤ１，ＲＤ２は、各抵抗器ＲＤ１，ＲＤ２の抵抗値である。分圧回路６５は、センサ、ここでは流量計１１の出力インピーダンスに対して十分に高い抵抗値、例えば１００ｋΩ程度の抵抗器を用いて構成している。分圧回路６５の分圧比は、特に限定はなく、１対１００～１００対１程度の範囲内であってもよい。分圧比は、入力端子５０に入力される電圧と信号出力部５５が受付可能な電圧とから定めればよい。

【0024】

図示するように、入力端子５０に入力される流量計１１からの一組の信号線は、第１入力部５１の一組の第１入力ライン６１に接続されている。この第１入力ライン６１には、上述した分圧回路６５が介装されているから、流量計１１からの信号の電圧が、第１入力部５１が入力可能な電圧範囲を超えている場合、流量計１１からの信号の電圧を、分圧回路６５により、第１入力部５１が入力可能な電圧範囲に低下させる。流量計１１からの信号の電圧範囲が、第１入力部５１が入力可能な電圧範囲に入っていれば、分圧回路６５は必要ないので、第１分圧抵抗器ＲＤ１は除去されて抵抗器Ｒ１１と抵抗器Ｒ１３とは短絡され、第２分圧抵抗器ＲＤ２はそのまま第１入力ライン６１間に接続される。第１入力ライン６１は、第１入力部５１に対しては差動入力となっている。したがって、流量計１１からの入力信号は、電源ラインに対するノイズ（ディファレンシャルノイズ）の影響を受けにくくなっている。差動入力を構成する第１入力ライン６１の他方は、抵抗器Ｒ２１と抵抗器Ｒ２３との接続点から、接地抵抗器ＲＧおよびアナログ・デジタル変換器ＡＤＣ１を介して接地ラインＧＮＤに接続されている。

【0025】

ノイズ除去用の抵抗器Ｒ１３，Ｒ１４およびＲ２３，Ｒ２４の接続点には、コンデンサＣ１，Ｃ２が、接地ラインＧＮＤとの間に介装されている。ノイズ除去用の抵抗器Ｒ１４、Ｒ１５のオペアンプＯＰ１，ＯＰ２の入力側には、コンデンサＣ３が介装されている。また、ノイズ除去用の抵抗器Ｒ１５、Ｒ２５のアナログ・デジタル変換器ＡＤＣ１の側には、コンデンサＣ４、Ｃ５が接地ラインＧＮＤとの間に、コンデンサＣ６が入力端子Ｉ０＋，Ｉ０－間に、それぞれ介装されている。

【0026】

オペアンプＯＰ１，ＯＰ２は、いずれも入力インピーダンスを高くするためのボルテージフォロワとして構成されている。オペアンプＯＰ１の入力端子＋には、電流供給部５７の電流ソース５７Ｓが接続され、電流ソース５７Ｓから流れ込んだ電流のシンク５７Ｄは、接地抵抗器ＲＧとアナログ・デジタル変換器ＡＤＣ１の接地ラインＧＮＤとの接続点に接続されている。オペアンプＯＰ１の入力インピーダンスは高いので、電流ソース５７Ｓからの電流は、オペアンプＯＰ１に接続された抵抗器Ｒ１４側の回路を介して流れる。電流供給部５７からの電流の流れについては、後で説明する。

【0027】

第２入力部５２は、上記の電流供給部５７が接続されていない、という点を除いて、上述した第１入力部５１と同一の内部構成を備えるので、詳しい説明は省略する。第２入力部５２は、一組の第２入力ライン６２を介して一組の入力端子５０に接続されており、第２入力部５２の出力は、アナログ・デジタル変換器ＡＤＣ２のプラス側入力端子Ｉ０＋およびマイナス側入力端子Ｉ０－に、それぞれ接続されている。

【0028】

アナログ・デジタル変換器ＡＤＣ１の出力と、アナログ・デジタル変換器ＡＤＣ２の出力とは、ＣＰＵ４１に接続されている。本実施形態では、アナログ・デジタル変換器ＡＤＣ１，ＡＤＣ２とＣＰＵ４１は、シリアル通信により接続されているが、所定ビット数のパラレル接続であっても差し支えない。第１入力部５１，第２入力部５２に接続された信号出力部５５は、所定のインターバルで、入力端子５０に接続された流量計１１からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、これをＣＰＵ４１に出力する。ＣＰＵ４１はこれを読み取り、通信部４５を介して、制御装置３０に出力する。

【0029】

アナログ信号入力装置４０が制御装置３０にデータを送信する場合を含め、各装置間のデータのやり取りは、通信回線９０を介した通信により行なわれる。この通信の際に用いられるバケットの一例を、図３に示した。パケットの構成は、各装置間の取り決めなので、いかようにすることも可能である。なお、通信回線９０をインターネットに準拠したいわゆるイントラネット（登録商標）とした場合には、トランスポート層とネットワーク層にＴＣＰ／ＩＰのプロトコルを用い、アプリケーション層を各装置間で取り決めればよい。

【0030】

図３は、本実施形態で用いたパケットＰＴの一例を示す説明図である。バケットＰＴには、ヘッダ部ＨＤとデータ部ＤＴとが含まれており、ヘッダ部ＨＤの先頭にはパケットの宛先ＤＳが、ヘッダ部ＨＤの末尾には、パケットＰＴに含まれるデータの数と種類を示す複数のビットＤＰが含まれている。データ部ＤＴにおけるデータの数とは、所定ビット数のデータＤＤが何個含まれるかという情報である。またデータ種類とは、１つ１つのデータＤＤがテキストＴＸ（８ビット）、数値Ｎｓ（８ビット）、数値Ｎｗ（１６ビット）、浮動小数点数値Ｎｆ（３２ビット）のいずれであるかを示す。

【0031】

各パケットＰＴに含まれるデータ部ＤＴは、先頭にデータの番号ＤＮが置かれ、これに、３ビットのステータス・コマンドＳＣが続き、その後に、８ビット、１６ビット、３２ビットのいずれかのデータＤＤが配置される。データ部ＤＴに含まれるデータの数や種類はパケットＰＴ毎に異なるので、各パケットＰＴは可変長である。データ番号ＤＮは、アナログ信号入力装置４０であれば、扱っているアナログ信号の番号に対応している。例えば、アナログ信号入力装置４０が４つのアナログ信号を入力可能であれば、データ番号ＤＮ１は、第１の入力端子５０に接続されたアナログ信号を指し示している。

【0032】

図４は、こうしたパケットＰＴとして、アナログ信号入力装置４０から制御装置３０に送信されるパケットＰＴＡＣ、制御装置３０からアナログ信号入力装置４０に送信されるパケットＰＴＣＡ、制御装置３０から出力装置８０に送信されるパケットＰＴＣＯの３種類を例示した。これらのパケットでは、３ビットのステータス・コマンドＳＣが含まれており、パケットの種類毎に、その内容が異なる。アナログ信号入力装置４０から制御装置３０に送信されるパケットＰＴＡＣでは、このステータス・コマンドＳＣをフラグＦとして表わす。フラグＦ＝０の場合、データは正常に計測が行なわれていることを示し、データＤＤには計測された計測値がセットされる。フラグＦ＝１の場合、センサの断線が検出されたことを示し、データＤＤは無効である。フラグＦ＝２の場合は、入力端子５０間が短絡していることが検出されたことを示し、この場合もデータＤＤは無効である。フラグＦ＝３の場合は、計測結果が最大値を超えるオーバフロー（ＯＦ）が生じていることを示し、データは＄ＦＦがセットされる。

【0033】

制御装置３０からアナログ信号入力装置４０に送信されるパケットＰＴＣＡでは、ステータス・コマンドＳＣをフラグＧとして表わす。このパケットＰＴＣＡでは、データＤＤは基本的に無効である。フラグＧ＝０は、アナログ信号入力装置４０に対して、計測をそのまま継続する指示を示す。フラグＧ＝１は、アナログ信号入力装置４０に対して断線検出を行なう指示である。フラグＧ＝２は、アナログ信号入力装置４０に対して短絡検出を行なう指示である。フラグＧ＝３は、アナログ信号入力装置４０の停止の指示である。

【0034】

制御装置３０から出力装置８０に送信されるパケットＰＴＣＯでは、ステータス・コマンドＳＣをフラグＨとして表わす。このパケットＰＴＣＯでは、フラグＨ＝０の場合、アクチュエータ１５を目標値に制御する指示であることを示し、データＤＤは目標値である。フラグＨ＝１の場合、アクチュエータ１５を最小値に制御する指示であることを示し、データＤＤは制御対象の最小値である。フラグＨ＝２の場合、アクチュエータ１５を最大値に制御する指示であることを示し、データＤＤは制御対象の最大値である。フラグＨ＝３の場合、アクチュエータ１５に対する出力を直ちにオフにすることを示し、データＤＤは＄００である。

【0035】

（Ａ２）流量計測処理：
以上の回路構成および各装置間のやり取りの方法を踏まえて、アナログ信号入力装置４０が制御装置３０と共に行なう流量計測処理について説明する。図５は、アナログ信号入力装置４０が実行する流量計測処理ルーチンを示すフローチャートである。

【0036】

まず、アナログ信号入力装置４０が行なう流量計測処理について説明する。図５に示す処理は、通信回線９０を介したパケットの受け取りが可能な所定のインターバルで繰り返し実行される。処理が開始されると、まず通信回線９０からのバケットの読み取りを行ない、パケットの宛先を見て、制御装置３０からアナログ信号入力装置４０に宛てたパケットであると判断すると、これを読み取る処理を行なう（ステップＳ１００）。本実施形態のアナログ信号入力装置４０が制御装置３０から受け取るパケットの内容は、図４にパケットＰＴＣＡとして示した通りである。

【0037】

そこで、アナログ信号入力装置４０は受け取ったパケットＰＴＣＡのデータ部ＤＴに含まれる最初のデータ番号ＤＮ１から順に各データを見ていくが、特にステータス・コマンドＳＣであるフラグＧをチェックする（ステップＳ１１０）。このフラグＧは、既に説明したとおり、フラグＧが値１であれば、断線検出の実施を制御装置３０が指示したことを示す。そこで、フラグＧが値１でなければ、断線検出は行なわず、アナログ信号入力装置４０は、第１入力部５１を介して入力した流量計１１からの電圧信号をアナログ・デジタル変換器ＡＤＣ１によりデジタル信号に変換して読み込む（ステップＳ１２０）。更に、これに続けて、アナログ信号入力装置４０は、第２入力部５２を介して入力した流量計１１からの電圧信号をアナログ・デジタル変換器ＡＤＣ２によりデジタル信号に変換して読み込む（ステップＳ１２２）。本実施形態では、１つのアナログ信号の入力に対して、これをデジタル信号にして読み取る入力系統を二重化しているので、同じ流量計１１からの信号を２系統で読み込む。第１入力部５１からアナログ・デジタル変換器ＡＤＣ１を介して読み取る電圧を、第１電圧Ｖ１と呼び、第２入力部５２からアナログ・デジタル変換器ＡＤＣ２を介して読み取る電圧を、第２電圧Ｖ２と呼ぶ。ＣＰＵ４１は、第１電圧Ｖ１および第２電圧Ｖ２を、個別に読み取り（ステップＳ１２０，Ｓ１２２）、その後、第１電圧Ｖ１，第２電圧Ｖ２を送信する際のステータス・コマンドＳＣとして、フラグＦに値０を設定する（ステップＳ１５５）。

【0038】

他方、ステップＳ１１０の判断において、フラグＧが値１であれば（ステップＳ１１０：「ＹＥＳ」）、断線検出の処理を行なうとして、ステップＳ１２５以下の処理を行なう。制御装置３０がアナログ信号入力装置４０に対して、フラグＧを用いて断線検出を指示する処理については、後で詳しく説明するが、断線検出の指示は、アナログ信号入力装置４０が検出している流量計１１の出力が、断線が生じている場合の電圧と区別が付かない状況で出力される。したがって、断線検出を開始する際に第１の入力端子５０に入力している信号の電圧はほぼ値０となっている。この状態で、アナログ信号入力装置４０は、ステップＳ１２５以下の断線検出処理を開始すると、まず電流供給部５７を動作させて、電流ソース５７Ｓから定電流をシンク５７Ｄに流す処理を行なう（ステップＳ１２５）。このときの電流の流れるルートＲＴ１を、図６に示した。電流は、電流ソース５７Ｓから、抵抗器Ｒ１４，Ｒ１３、第２分圧抵抗器ＲＤ２、接地抵抗器ＲＧを介して、シンク５７Ｄに流れ込む。シンク５７Ｄは、装置全体の接地ラインＧＮＤと接続されている。

【0039】

電流供給部５７は、数ｍＡ以上の電流を供給可能なので、コンデンサＣ１～Ｃ３や第１入力ライン６１の浮遊容量などが存在するものの、第２分圧抵抗器ＲＤ２の両端の第１電圧Ｖ１は短時間のうちに上昇し、電流供給部５７が供給する定電流Ｉｃにより、
Ｖｏｐ＝ＲＤ２・Ｉｃ
となる。この様子を、図７に示した。図では、断線がない場合と、断線があって流量計１１が第１の入力端子５０に接続されていない場合（オープンワイヤ）とを並べて描いたが、いずれの場合でも、第１入力部５１を介してアナログ・デジタル変換器ＡＤＣ１の検出結果は、断線検出の期間が開始されると速やかに電圧Ｖｏｐとなる。そこで、第１入力部５１を介した第１電圧Ｖ１を読み取り（図７に示したタイミングｔ１）、この第１電圧Ｖ１が、断線検出時の電圧Ｖｏｐとなれば、第２入力部５２側の電圧を読取可能なタイミングになったと判断し（ステップＳ１３１：「ＹＥＳ」）、この状態の第２入力部５２側の電圧を、図７に示したタイミングｔ２で、アナログ・デジタル変換器ＡＤＣ２を介して取得する（ステップＳ１３２）。この電圧は、断線検出をしていなければ、上述した第２電圧Ｖ２に相当するが、断線検出を行なう際に入力端子５０に入力している信号の電圧はほぼ値０であり、断線が生じている場合でも、第１電圧Ｖ１のようには上昇しない。このためこれを第２微小電圧Ｖ２ｄと呼ぶ。

【0040】

第２微小電圧Ｖ２ｄは、以下の回路構成により生じる。図６に示したように、断線検出を行なうとして、電流供給部５７から定電流が供給されると、ルートＲＴ１に示す経路で電流が流れ、第２分圧抵抗器ＲＤ２の両端には、Ｖｏｐの電圧が生じる。第２入力部５２の第２入力ライン６２は、第１入力部５１の第１入力ライン６１にパラレルに接続されているので、第２入力部５２の第２入力ライン６２には、第２分圧抵抗器ＲＤ２の両端の電圧が加わることになる。この場合、電流は図６に示したルートＲＴ２に沿って流れることになる。図６において、第２入力部５２の各抵抗器のうち、ルートＲＴ２に関与する抵抗器を、第１入力部５１の抵抗器に合わせて、小文字ｒを用いて、抵抗器ｒ１１、抵抗器ｒ２１、第１分圧抵抗器ｒｄ１、第２分圧抵抗器ｒｄ２、として示した。これらの符号を用いて示せば、ルートＲＴ２とは、具体的には、第１分圧抵抗器ＲＤ１→抵抗器Ｒ１１→抵抗器ｒ１１→第１分圧抵抗器ｒｄ１→第２分圧抵抗器ｒｄ２→抵抗器ｒ２１→抵抗器Ｒ２１という経路である。

【0041】

仮に第１の入力端子５０に流量計１１が正しく接続されており、流量計１１の接続において断線が生じていない場合には、第２入力ライン６２のライン間には、流量計１１の内部抵抗ＲＳが接続されていることになる。流量計１１の内部抵抗ＲＳが比較的小さいことから、ルートＲＴ２を介して流れる電流は極めて小さいものとなる。ルートＲＴ１を流れる定電流と比べると、ルートＲＴ２を流れる電流は小さいので、断線が生じていない場合には、第２入力部５２を介して検出する第２微小電圧Ｖ２ｄは、ほぼ値０となる。もとより、断線検出の間に流量計１１が流量を計測した有意の信号を出力していれば、第２微小電圧Ｖ２ｄは、この信号に対応した電圧となる。この場合を、図７の左欄に示した。

【0042】

他方、流量計１１と第１の入力端子５０との接続が何らかの理由で失われ、断線が生じている場合には、第１分圧抵抗器ＲＤ１から抵抗器Ｒ２１までが、第２分圧抵抗器ＲＤ２に対して並列に接続されるという回路は形成されないので、断線が生じていない場合と比べて、第２分圧抵抗器ｒｄ２を介して流れる電流量は増加し、その分だけ第２入力部５２を介して検出する第２微小電圧Ｖ２ｄは上昇する。この様子を、図７の右欄に例示した。

【0043】

そこで、ステップＳ１３２で読み取った第２微小電圧Ｖ２ｄが、閾値Ｖref より大きいかを判断し（ステップＳ１４０）、超えていれば、断線が生じているとして、フラグＦに値１を設定し（ステップＳ１５０）、超えていなければ、ステップＳ１５５に移行して、フラグＦに値０を設定する。電流ソース５７Ｓからシンク５７Ｄに至るルートＲＴ１の抵抗値が１３０ｋΩ程度の場合、流量計１１と入力端子５０との接続に断線が生じている場合には、第２微小電圧Ｖ２ｄの実測値は、２５ｍＶを超えていた。したがって、本実施形態では、閾値Ｖref として、約２０ｍＶ程度の値を設定している。

【0044】

以上の処理を行なった後、通信用のパケットを準備する（ステップＳ１６０）。具体的には、入力端子５０に接続された入力信号のデータを送るためのデータ番号ＤＮ、ステータス・コマンドＳＣとしてのフラグＦの値、送信するデータＤＤとしての第１電圧Ｖ１および第２電圧Ｖ２を、図４に示したパケットＰＴＡＣの形式で準備する。ステップＳ１４０の判断が「ＮＯ」となって、ステップＳ１５５の処理を経て通信用のパケットを準備する場合（ステップＳ１６０）では、第１電圧Ｖ１，第２電圧Ｖ２は、値０とされる。その後、このパケットＰＴＡＣを通信部４５を介して送信し（ステップＳ１７０）、上述した流量計測処理ルーチンを一旦終了する。なお、このパケットＰＴＡＣでは、図４に示したように、フラグＦが値１または２の場合には、データは無効としたので、断線や短絡を検出した場合には、データは含ませていない。

【0045】

こうして送信されたパケットは、通信回線９０を介して送信され、通信回線９０に接続された各装置により受け取られる。制御装置３０は、通信回線９０からパケットを常時取得しており、取得したパケットがアナログ信号入力装置４０から制御装置３０に宛てたパケットＰＴＣＡである場合、図８に示す入力信号確認処理ルーチンを実行する。この処理を開始すると、まずアナログ信号入力装置４０からのパケットＰＴＡＣの内容を読み取る処理を行なう（ステップＳ２００）。次に、このパケットＰＴＡＣに含まれているステータス・コマンドＳＣのフラグＦの値について判別する（ステップＳ２１０）。

【0046】

フラグＦが値０、つまりアナログ信号入力装置４０において流量計１１を用いた計測が正常に行なわれた場合には、パケットＰＴＡＣに含まれている第１電圧Ｖ１，第２電圧Ｖ２を読み出して、両者が一致しているかを判断する（ステップＳ２２０）。ステップＳ２１０の判別において、フラグＦが値１である場合には、断線が検出されており、ステップＳ２２０で、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とが不一致であれば、第１入力部５１または第２入力部５２に何らか異常が生じていると判断できる。なお、Ｖ１＝Ｖ２とは、所定の許容範囲を含んだ判断である。何らかの異常が生じていると判断すると、異常が検出されたことを表示部３７に表示する（ステップＳ２２５）。その上で、出力装置８０への指示を前提として、フラグＨに値１を設定し（ステップＳ２３０）、出力装置８０に対するパケットＰＴＣＯを形成し、このパケットＰＴＣＯを出力装置８０に向けて出力する。

【0047】

図４に示したように、パケットＰＴＣＯにおいて、ステータス・コマンドＳＣのフラグＨが値１であるとは、アクチュエータ１５を最小値に制御するというコマンドを表わしている。また、このパケットのデータＤＤは、その場合の最小値を示している。特に処理についてはフローチャートを示さないが、このパケットＰＴＣＯを受け取った出力装置８０は、フラグＨ＝１であることから、データＤＤが示す最小値まで、最速でアクチュエータ１５を制御する。アクチュエータ１５を最小値に制御するとは、この実施形態では、流量を最小、例えば０にするということである。こうした制御は、システムを安全サイドに制御することを目的として行なわれる。

【0048】

例えば、配管１３を流れる流体が反応を促進する流体である場合には、流体の流量を最小にすることにより、反応の促進を抑制して、システムの安全を確保する。逆に、例えば流体か冷媒などであり、対象物を冷却している場合には、アクチュエータ１５を最大値に最速で制御して、過熱を防いで、システム安全を確保することもあり得る。なお、フラグＨが値０の場合には、目標値までアクチュエータ１５を制御する通常の制御が行なわれる。Ｈ＝１の場合の最小値制御やＨ＝２の場合の最大値制御も、最小値または最大値までアクチュエータ１５を制御するという点では通常の制御と同様だが、最小値制御や最大値制御では、他のアクチュエータなどを時分割で制御するといったことを行なわず、指定されたアクチュエータを最小値または最大値まで最速で制御するという点で異なる。このように、何らかの異常が生じていると判断した場合には、フラグＨの設定とパケットＰＴＣＯの出力を行なった後、アナログ信号入力装置４０に出力するパケットＰＴＣＡに含ませるステータス・コマンドＳＣのフラグＧを値３に設定する（ステップＳ２４０）。

【0049】

他方、ステップＳ２２０での判断が「ＹＥＳ」、つまり第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とが一致していれば、アナログ信号入力装置４０での計測は適正に行なわれたと判断でき、次に、第１電圧Ｖ１が予め設定した閾値Ｖ０以下か否かの判断を行なう（ステップＳ２５０）。この閾値Ｖ０は、断線が生じた場合との区別が付けにくい程度の低電圧、実際には、数十ｍＶに設定されている。第１電圧Ｖ１が閾値Ｖ０以下であると判断された場合には、この判定が、当日の初回の判定であるかを判断し（ステップＳ２６０）、当日初回であれば、断線検出の指示を行なう準備として、フラグＧに値１を設定する（ステップＳ２７０）。このフラグＧの値は、既述したアナログ信号入力装置４０における流量計測処理ルーチン（図５、ステップＳ１１０）で参照されるフラグである。断線は、頻繁に生じものではないので、制御システム２０の稼働日一日に一度チェックすれば足りる。もとより、第１電圧Ｖ１が閾値Ｖ０以下になる度に、断線検出の指示を行なうものとしてもよいし、数回に一度の割合で断線検出の指示を行なうものとしてもよい。

【0050】

第１電圧Ｖ１が閾値Ｖ０以下でない場合（ステップＳ２５０：「ＮＯ」）や、当日２回目以降の判断である場合（ステップＳ２６０：「ＮＯ」）の場合には、フラグＧに値０を設定する（ステップＳ２８０）。以上説明したフラグＧの設定（ステップＳ２４０，Ｓ２７０，Ｓ２８０）を行なった後、アナログ信号入力装置４０向けのパケットＰＴＣＡを準備し、これをアナログ信号入力装置４０に向けて送信する（ステップＳ２８５）。以上で、入力信号確認処理ルーチンを終了する。

【0051】

以上説明した第１実施形態のアナログ信号入力装置４０、およびこの装置４０や制御装置３０，出力装置８０を備えた制御システム２０によれば、アナログ信号をデジタル信号に変換して出力できるアナログ信号入力装置４０において、入力端子５０への流量計１１の接続の断線検出を容易に行なうことができる。アナログ信号を差動入力として受け付ける２つの入力部５１，５２を有することで、アナログ信号を入力する構成の冗長性を高めた上で、これを利用して断線検出を行なうので、回路構成上の無駄を排することができる。

【0052】

しかも、断線検出を行なう際に用いる電流供給部５７から回路抵抗に対して十分な大きさの電流を流すので、断線検出に要する時間を短縮できる。２つの入力部５１，５２毎にアナログ・デジタル変換器ＡＤＣ１，ＡＤＣ２を設けているので、２つの入力部５１，５２の電圧をほぼ同時に計測することができ、この点でも断線検出を短時間のうちに完了できる。しかも、断線が生じていない場合には、第２入力部５２側で計測している第２微小電圧Ｖ２ｄは、第２入力部５２が通常検出する第２電圧Ｖ２と変わらないので、断線検出中であっても、流量計１１からのアナログ信号の大きさを計測できる。こうした特徴は、制御システム２０が、産業用のＰＣＬ装置である場合には、特に好ましい。制御システム２０が製造ラインを制御している場合、対象の状態の把握に遅れが生じることがなく、センサの状態を常時把握できるので、製品の品質を十分に確保でき、アナログ信号の入力の遅れなどによる不良品の発生などを招くことがない。

【0053】

更に、本実施形態では、制御装置３０が、断線検出の指示をアナログ信号入力装置４０に対して行なっており、アナログ信号入力装置４０が行なう断線検出の頻度やタイミングを制御システム２０全体の動作状況を見て適切に決定することができる。本実施形態では、制御システム２０が稼働している一日の内で、第１入力部５１が検出した流量計１１からのアナログ信号の電圧が閾値Ｖ０（数十ｍＶ）以下となった最初のタイミングでのみ断線検出を行なうので、その後の流量計測を、断線の発生を確認した上で行なうことができる。しかも、流量計１１からのアナログ信号が、断線が生じた場合に取り得る値となっていなければ、断線検出自体を行なわないので、断線検出に無駄な時間を使うこともない。

【0054】

更に、この制御システム２０では、断線を検出した場合には、出力装置８０を用いて、断線が生じたセンサ（ここでは流量計１１）が計測している物理量を制御するアクチュエータ１５を駆動して、制御対象であるシステムの安全性を高める側に制御を行なう。したがって、システムの安全性の低下を抑制できる。

【0055】

Ｂ．第２実施形態：
次に第２実施形態のアナログ信号入力装置４０Ａおよびこの装置を用いた制御システムについて説明する。図９は第２実施形態のアナログ信号入力装置４０Ａの概略構成図である。制御システム全体は、図１に示した第１実施形態と同様の構成を備える。第２実施形態のアナログ信号入力装置４０Ａは、第１実施形態のアナログ信号入力装置４０とほぼ同様の構成を有するが、第１入力部５１や第２入力部５２毎に、アナログ・デジタル変換器ＡＤＣ１，ＡＤＣ２を備えるのではなく、単一のアナログ・デジタル変換器ＡＤＣを、マルチプレックサ（ＭＰＸ）７１を介して、接続している点で、第１実施形態と異なる。マルチプレックサ７１は、第１入力部５１の出力と第２入力部５２の出力とをＣＰＵ４１からの指示により、あるいは所定のインターバルで切り替えて出力する。マルチプレックサ７１の出力は、アンプ（ＡＭＰ）７３を介して、アナログ・デジタル変換器ＡＤＣに入力され、複数ビットのデジタル信号に変換されて、ＣＰＵ４１に読み込まれる。アナログ・デジタル変換器ＡＤＣは第１実施例のアナログ・デジタル変換器ＡＤＣ１，ＡＤＣ２と同様の機能を有する。また、アンプ７３は、ゲイン可変アンプであり、その増幅度は、外部からの信号により切り替えられる。本実施形態では、ＣＰＵ４１によりゲインを切り替える。

【0056】

上記構成を備えるアナログ信号入力装置４０ＡのＣＰＵ４１は、図１０に示した流量計測処理ルーチンを実行する。この処理ルーチンは、図５に示した第１実施形態の処理ルーチンと基本的な処理において同一であり、相違点は、次の２点である。１つは、ステップＳ１２０とステップＳ１２２との間に、マルチプレックサ７１を切り替える処理が設けられていることである。もう一つは、第１実施形態におけるステップＳ１３１が、マルチプレックサ７１の切替処理を行なうステップＳ１３１ａと、アンプ７３のゲイン設定を行なうステップＳ１３１ｂと、時間Ｔ１の経過を判断するステップＳ１３１ｃとからなる読取可能判断処理１３１Ａに置き換えられていることである。

【0057】

上述した通り、第２実施形態では、第１入力部５１と第２入力部５２とに対して単一のアナログ・デジタル変換器ＡＤＣが設けられており、第１電圧Ｖ１を読み取った処理（ステップＳ１２０）のあと、マルチプレックサ７１を切り替えて、アナログ・デジタル変換器ＡＤＣの入力を、第１入力部５１の出力から第２入力部５２の出力に切り替える処理（ステップＳ１２１）を行なう。マルチプレックサ７１よる切り替え処理（ステップＳ１２１）のあと、第２電圧Ｖ２を取得する（ステップＳ１２２）。

【0058】

また読取可能判断処理１３１Ａでは、断線検出の際に、第１入力部５１からの信号、つまり第１電圧Ｖ１を取得した後、第２微小電圧Ｖ２ｄの取得に備えて、マルチプレックサ７１を第２入力部５２からの信号に切り替え（ステップＳ１３１ａ）、更に、アンプ７３のゲインを高くするためのゲインの設定を行なう（ステップＳ１３１ｂ）。断線検出の際に第２入力部５２が検出する電圧は、数十ｍＶ程度の低い電圧であるため、ゲインを高くすることにより、その電圧の検出を容易とし、また検出精度を高めている。その後、第２実施形態では、時間Ｔ１の経過を待って（ステップＳ１３１ｃ）、第２微小電圧Ｖ２ｄを取得する処理（ステップＳ１３２）を行なう。第２実施形態では、マルチプレックサ７１を切り替えているので、第１電圧Ｖ１が十分に高くなったかを確認しない。電流供給部５７により定電流を供給した際、第１電圧Ｖ１が十分に高くなるまでの時間は予め取得できるので、この時間Ｔ１を設定しておき、時間Ｔ１の経過を待って、第２微小電圧Ｖ２ｄを取得するのである。

【0059】

以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する上、アナログ・デジタル変換器ＡＤＣを第１入力部５１や第２入力部５２毎に設ける必要がなく、回路構成を簡略化できる。また、アンプ７３のゲインを高めて第２微小電圧Ｖ２ｄを読み取っているので、断線検出の精度を高められるという効果も奏する。

【0060】

Ｃ．第３実施形態：
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、第１実施形態のアナログ信号入力装置４０を含む制御システム２０と同一のハードウェア構成を用い、アナログ信号入力装置４０が実行する流量計測処理として、図５に示した処理ルーチンに代えて、図１１に示した流量計測処理ルーチンを実行する。この処理ルーチンは、図５に示した第１実施形態の処理ルーチンと基本的な処理において同一であり、以下の二つの点で、相違する。一つは、ステップＳ１１０の後にステップＳ１２０またはＳ１２５に分岐する初期電圧Ｖｉ取得判断処理（ステップＳ１１５）を備える点、もう一つは、ステップＳ１４０の後にステップＳ１５０またはＳ１５５に分岐する第３電圧Ｖ３ｄ取得判断処理（ステップＳ１４５）を有する点である。以下、これらのステップＳ１１５とＳ１４５を中心に、第３実施形態の処理について説明する。

【0061】

第１実施形態と同様に、まずフラグＧの値について判断し（ステップＳ１１０）、フラグＧが値０、つまり断線検出の指示を受けたと判断した場合、第３実施形態では、初期電圧Ｖｉ取得判断処理（ステップＳ１１５）を実行する。この処理では、まず第１入力部５１を用いて第１の入力端子５０間の電圧を、初期電圧Ｖｉとして取得する（ステップＳ１１５ａ）。続いて、初期電圧Ｖｉが０ボルトとほぼ等しいかを判断する（ステップＳ１１５ｂ）。「ほぼ等しい」とは、本明細書では、比較しようとする値の±１０％の範囲に入っていることをいう。もとより、その範囲は予め設定すればよく、例えば±５％の範囲としてもよい。なお、ここでは初期電圧Ｖｉを第１入力部５１を用いて取得したが、第２入力部５２を用いて取得するようにしてもよい。

【0062】

フラグＧが値１に設定されて断線検出を行なうのは、システムの起動時など、流量計１１がまだ動作していないタイミングであることが多い。従って、通常、流量計１１からの出力はなく、初期電圧Ｖｉは０ボルトにほぼ等しい筈である。これに反して、初期電圧Ｖｉが０ボルトが逸脱し、両者がほぼ等しくとは言えない場合（ステップＳ１１５ｂ、「ＮＯ」）は、流量計１１は動作していると考えられるので、断線検出は行なわず、ステップＳ１２０に移行して、第１電圧Ｖ１，第２電圧Ｖ２の取得処理やフラグＦを値０に設定する処理などを行なう。これらの処理については、第１実施形態で既に説明したので、説明を省略する。

【0063】

他方、初期電圧Ｖｉが０ボルトにほぼ等しいと判断した場合（ステップＳ１１５ｂ、「ＹＥＳ」）は、第１実施形態で説明したように、電流供給部５７を動作させて、定電流を供給する処理、具体的には、電流ソース５７Ｓから定電流をシンク５７Ｄに流す処理（ステップＳ１２５）を行ない、第１電圧Ｖ１の取得や第２微小電圧Ｖ２ｄを取得し（ステップＳ１３０～Ｓ１３２）、第２微小電圧Ｖ２ｄが閾値Ｖref より大きいかを判断する（ステップＳ１４０）。

【0064】

その上で、第３実施形態では、ステップＳ１４５の処理を実行する。このステップＳ１４５は、図１２に示すように、定電流の供給を停止し、一定時間の経過を待つ処理（ステップＳ１４５ａ）と、第２入力部５２を用いて第３電圧Ｖ３ｄを取得する処理（ステップＳ１４５ｂ）と、第３電圧Ｖ３ｄが第１電圧Ｖ１とほぼ同一であるかを判断する処理（ステップＳ１４５ｃ）と、を含む。ステップＳ１４５ａでは、電流供給部５７に定電流の供給を停止させ、所定の時間の経過を待つ。所定時間の経過を待つのは、回路には浮遊容量やコンデンサＣ３などの容量成分が存在し、定電流の供給を停止ししても、すぐには第２分圧抵抗器ｒｄ２を流れる電流が０ボルトにはならず、第３電圧Ｖ３ｄが有意の値を取り得るからである。

【0065】

電流供給部５７による定電流の供給のタイミングを、図１３の上段に、示した。既に説明した様に、フラグＧが値１と判断された場合、直後に初期電圧Ｖｉを取得する処理が行なわれる。このタイミングをｔ０として、図に示した。初期電圧Ｖｉが０ボルトにほぼ等しい場合（ステップＳ１１５ｂ、「ＹＥＳ」）、この判断に続いて、タイミングＴｉonで定電流の供給が開始される。これは、図１１のステップＳ１２５での処理に対応したタイミングである。定電流の供給が開始されると、電流ソース５７Ｓからシンク５７Ｄに流れる電流に伴って第２分圧抵抗器ＲＤ２の両端の電圧は上昇する。この電圧の変化を、図１３の中段に、実線Ｊ１として示した。この変化は、第１実施形態において図７で示した第１電圧と同じである。定電流の供給が開始されたタイミングＴｉonの後のタイミングｔ１で、第１入力部５１により第１電圧Ｖ１を取得する（ステップＳ１３０）。この電圧Ｖｏｐは、第１実施形態で詳しく説明したように、
Ｖｏｐ＝ＲＤ２・Ｉｃ
となる。

【0066】

他方、定電流の供給がなされた場合の第２入力部５２の検出電圧は、断線の有無により異なった挙動を示す。断線の有無により生じる電圧の違いは、図７に対比して示した。第１電圧Ｖ１を取得してから所定の時間が経過して、第２微小電圧Ｖ２ｄを読取可能なタイミングｔ２となったとき、第２入力部５２により、第２入力部５２の第２分圧抵抗器ｒｄ２の両端の電圧を、第２微小電圧Ｖ２ｄとして取得する（ステップＳ１３２）。

【0067】

この後、定電流の供給をタイミングＴｉoff で停止し、一定時間の経過を待ち（ステップＳ１４５ａ）、タイミングｔ３で、第２入力部５２により第３電圧Ｖ３ｄを取得する（ステップＳ１４５ｂ）。電流供給部５７からの定電流の供給が停止されたので、計測される第３電圧Ｖ３ｄは、通常、定電流の供給がなされる前の電圧、つまり略０となる。この様子を、図１３に実線Ｊ２として示した。他方、流量計１１から第１の入力端子５０への配線に断線がなく、断線検出を行なっているタイミングで、たまたま流量計１１からの信号が入力した場合の、第２入力部５２が検出する電圧信号を、破線Ｂ２として示した。図において、○印は、所定のタイミングｔ０～ｔ３で取得される電圧が、実線Ｊ１，Ｊ２、破線Ｂ２のいずれの電圧に対応しているかを示している。

【0068】

こうして第３電圧Ｖ３ｄを取得すると（図１２、ステップＳ１４５ｂ）、第３電圧Ｖ３ｄが初期電圧Ｖｉとほぼ同じか否かの判断を行なう（ステップＳ１４５ｃ）。両者がほぼ等しければ（ステップＳ１４５ｃ、「ＹＥＳ」）、断線が生じているとして、ステップＳ１５０（図１１）に移行する。ステップＳ１５０では、断線検出の有無を示すフラグＦに値１を設定し、パケットの準備と送信を行なう（ステップＳ１６０，Ｓ１７０）。他方、両者がほぼ同じと判断できなければ（図１２、ステップＳ１４５ｃ、「ＮＯ」）、第２微小電圧Ｖ２ｄが閾値Ｖref を上回ったのは（ステップＳ１４０、「ＹＥＳ」）、断線が生じたからではなく、流量計１１から送られた信号が、閾値Ｖref より高い電圧（第２微小電圧Ｖ２ｄ）であったためと判断し、フラグＦに値０を設定し（図１１、ステップＳ１５５）、パケットの準備と送信を行なう（ステップＳ１６０，Ｓ１７０）。なお、ステップＳ１４５ｃの判断が「ＮＯ」となって、ステップＳ１５５の処理を経て通信用のパケットを準備する場合（ステップＳ１６０）では、第１電圧Ｖ１としてはステップＳ１３０で取得した電圧が、第２電圧Ｖ２としてはステップＳ１４５ｂで取得した電圧（第３電圧Ｖ３ｄ）が、それぞれ設定される。

【0069】

第３電圧Ｖ３ｄが初期電圧Ｖｉとほぼ同じと判断できなかった場合を、図１３を用いて説明すると、断線している場合には、断線検出のために供給した定電流の供給を停止したタイミングＴｉoff の直後から、第２入力部５２が検出する電圧は低下する。なぜなら、断線した状態で電流供給部５７が供給する定電流がなくなれば、第２分圧抵抗器ｒｄ２の両端には電位差が生じないので、タイミングｔ３で第２入力部５２が検出する第３電圧Ｖ３ｄは、タイミングｔ０で第１入力部５１が取得した初期電圧Ｖｉ（略０ボルト）程度になるからである。これに対して、タイミングｔ３で第２入力部５２が取得した第３電圧Ｖ３ｄが、初期電圧Ｖｉと同程度でない場合、第３電圧Ｖ３ｄが閾値Ｖref より低いとしても、断線では生じ得ない電圧なので、流量計１１からの信号を検出しているものと判断するのである。

【0070】

以上説明した第３実施形態によれば、断線検出の指示（Ｇ＝１）を受けて、電流供給部５７により定電流の供給を開始した際に、流量計１１から、断線検出時に閾値Ｖref を超える電圧信号が入力した場合、これを誤って断線として検出してしまうことがない。本実施形態では、定電流を供給する前（タイミングｔ０）と供給を停止した後（タイミングｔ３）とで初期電圧Ｖｉ，第３電圧Ｖ３ｄを取得し、これを比較することで、定電流を供給している際（タイミングｔ２）に取得した第２微小電圧Ｖ２ｄが、いずれの理由で生じたかを判別できるからである。タイミングｔ３で、Ｖ３ｄ≒Ｖｉとなっていると判断すれば、流量計１１から第１の入力端子５０への配線が断線しているか否かを検出することができる。つまり、第３実施形態では、流量計１１から信号が入力している場合に、断線が生じていると誤検出することがない。他の作用効果は第１実施形態と同様である。

【0071】

第３実施形態では、第１実施形態と同様のハードウェア構成を前提としたが、第２実施形態と同様のハードウェア構成を用いても同様の処理を行なうことができる。また、理解の便を図って、図１３のタイミングｔ２において、断線が生じてい場合に第２入力部５２が検出する電圧と、断線が生じておらず流量計１１からの信号が入力している場合に第２入力部５２が検出する電圧とを、同じ高さとしたが、流量計１１からの信号は、定電流の供給により生じる第２微小電圧Ｖ２ｄと一致するとは限らない。両者は異なっていても、差し支えない。

【0072】

上述した各実施形態において、フラグＦは値１（断線が生じている）か値０（断線が生じているとは判断できない）の二値のいずれかを取るものとしたが、ステップＳ１１５ｂでの判断が「ＮＯ」となった場合や、ステップＳ１４５ｃでの判断が「ＮＯ」となった場合に、フラグＦを値０，１以外の値としてもよい。また、取得した各電圧Ｖｉ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ２ｄ、Ｖ３ｄを、そのままデータとして、制御装置３０に送信し、制御装置３０側で断線の有無を判断するようにしてもよい。

【0073】

上述した幾つかの実施形態では、フラグＧが値１であって、断線検出処理を開始した後、例えば、ステップＳ１４０での判断が「ＮＯ」の場合のように、断線検出の条件が整っていないと判断すると、フラグＦに値０をセットして（ステップＳ１５５）、パケットの準備（ステップＳ１６０）に移行している。断線検出の条件が整っていないと判断した場合には、フラグＧが値１でない場合と同様に、ステップＳ１２０，Ｓ１２２を実行して、第１電圧Ｖ１，第２電圧Ｖ２を計測してから、ステップＳ１５５以下の処理を実行するようにしてもよい。あるいは、フラグＦに、値０や１以外の値、つまり断線検出を試みたが、断線検出の条件が整っていなかったことを示す値を設定し、電圧に関するデータを伴わないようなパケットを準備するものとしてもよい。

【0074】

Ｄ．他の態様：
（１）こうしたアナログ信号入力装置４０は、以下の構成で実施することも可能である。例えば、アナログ信号入力装置は、センサが接続される一組の入力端子と、入力端子からのアナログ信号を一組の第１入力ラインを介した差動入力として受け付ける第１入力部であって、第１入力ライン間に第１抵抗器が介装された第１入力部と、入力端子からのアナログ信号を一組の第２入力ラインを介した差動入力として受け付ける第２入力部であって、第２入力ライン間に第２抵抗器が介装された第２入力部と、第１入力部および第２入力部を介してアナログ信号を個別に読み取って、アナログ信号を、複数ビットのデジタル信号の形態に変換して出力する信号出力部と、所定の指示を受けて動作し、一組の第１入力ラインの一方から、電源ラインに電流を供給する電流供給部と、電流供給部からの電流供給を受けて、第１入力部の出力が上昇した際の第２入力部の出力が、予め定めた閾値以上であるか否かを判断し、判断結果を出力する判断部を備えるものとしてよい。こうすれば、アナログ信号をデジタル信号に変換して出力できるアナログ信号入力装置において、アナログ信号を差動入力として受け付ける第１入力部と第２入力部とを備える構成を用いて、容易に断線検出を行なうことができる。アナログ信号を差動入力として受け付ける２つの入力部を有することで、アナログ信号を入力する構成の冗長性を高めた上で、これを利用して断線検出を行なうので、回路構成上の無駄を排することができる。

【0075】

断線検出の原理は、電流供給部から差動入力の第１入力ラインの一方から電源ライン（例えば接地側ライン）に供給される電流により第１入力部の出力が上昇するが、入力端子において第１入力部の第１入力ラインと接続された第２入力部の第２入力ラインには、入力端子とセンサとの接続に断線が生じているか否かにより、異なる電圧が現われるというものである。第１入力ライン間には、通常、ノイズ除去のためや分圧のために抵抗器やコンデンサが介装されており、電流供給部からの供給により、第１入力ライン間の電圧は上昇する。この電圧により第２入力ラインに電流が流れるが、この電流により第２入力ライン間に生じる電圧は、入力端子にセンサの内部抵抗が接続されているか否かにより異なるからである。電流供給部から供給される電流は、電圧上昇の大きさを管理可能にするために定電流であることが望ましいが、定電流でなくても差し支えない。また、電流の大きさは、第１入力部の回路抵抗に対して、十分に大きくすれば、断線検出に要する時間を短くでき、好適である。断線検出の時間を短くできることは、産業用の用途では、特に好ましい。製造ライン等では、対象の状態の把握が遅れたり、有意の時間に亘って把握できなかったりすると、製品の品質が十分に確保できず、不良品などを生じる場合がありえる。迅速な断線検出が可能になれば、こうした事態を回避することができる。もとより、断線検出に時間を掛けられる条件、例えば起動時の初期化の処理の際に断線検出を行なうといった対応をとれば、電流値を第１入力部の回路抵抗に対して十分に大きくするまでなく、小さな電流で断線検出を行なうことも可能である。電流供給部が電流の供給を開始する所定の指示は、外部から断線検出動作の指示として与えられてもよいし、所定のインターバルで与えられる単なる指示であってもよい。また、こうした指示は、アナログ信号入力装置が正常に動作していることを把握するための一連のダイアグノーシス動作の開始の指示として与えられてもよい。この場合、一連の動作確認のうちの1つとして、断線検出を行なえばよい。

【0076】

断線検出の対象となるセンサとしては、単に電圧値や電流値といった電気信号を検出するものであってもよく、あるいは温度を検出する熱電対やサーミスタ、流量を検出する流量計、重さや歪みを検出するストレインゲージ、磁束量を検出するホール素子などの磁気センサ、電波強度や周波数などを検出するアンテナプローブなど、様々な状態量を検出するセンサであってよい。センサは、何らかの物量を検出するものであればよく、また有線によりアナログ信号入力装置の入力端子と接続されるものであれば、どのようなものであってもよい。

【0077】

センサとアナログ信号入力装置とは、少なくともアナログ信号入力装置側との接続箇所が有線接続されていればよく、センサ側の一部が無線接続になっていても差し支えない。有線接続部分については、ツイステッドペアケーブルなど、耐ノイズ性の高いケーブルで接続することが好ましい。耐ノイズ性能が問題にならないような場合には、一般的な平行線ケーブルなどで接続してもよい。また、耐ノイズ性を高めるためにシールドされたケーブルを用いることも差し支えない。

【0078】

（２）こうした構成において、前記第１抵抗器および前記第２抵抗器は、それぞれ、前記センサからの前記アナログ信号の電圧の大きさを調整する分圧回路を構成する抵抗器として設けられたものとしてよい。こうすれば、分圧回路の抵抗器を、電流供給部からの電流により電圧上昇が生じる抵抗器として利用でき、回路構成を簡略化できる。もとより、分圧回路の抵抗器とは別に、あるいは分圧回路の抵抗器に代えて、電流供給部からの電流により第１入力部の第１入力ライン間に電圧上昇を生じさせる抵抗器を設けてもよい。

【0079】

（３）こうした構成において、前記第１入力ラインと前記電源ラインとの間には、前記第１入力ラインに寄生する浮遊容量以上の容量のコンデンサが介装されたものとしてよい。こうすれば、差動入力である第１入力ライン上のノイズ除去を図ることができる。こうしたコンデンサを設けると、電流供給部から供給される電流の一部は、コンデンサの充電に用いられるので、第１ライン間の電圧の上昇は、その分遅れる。したがってこうしたコンデンサを設けた場合には、コンデンサの容量、延いては電圧上昇時間の遅れを考慮して、電流供給部が供給する電流量を決めればよい。

【0080】

（４）こうした構成において、前記閾値は、前記電流供給部から供給された電流により前記第１抵抗器の両端に生じる電圧によって、前記センサが前記入力端子に接続されていない場合に前記第２入力ラインに流れ込む電流により、前記第２抵抗器に生じる電圧に対応して定めればよい。こうすれば、第２抵抗器に生じる電圧と閾値とを比較するだけで、断線の有無を検出できる。

【0081】

（５）こうした構成において、制御装置との間で前記デジタル信号を含む信号をやり取りする通信部を備え、前記通信部は、前記やり取りされる信号に含まれる前記デジタル信号の大きさが、前記センサと前記入力端子との接続が断線している場合に生じ得る範囲に入っていると判断した前記制御装置が出力する指示信号を受け取った場合、断線検出動作のために前記所定の指示を前記電流供給部に対して行なうものとしてよい。こうすれば、制御装置の指示の下、断線が生じている可能性があるときに、断線検出を行なうことができ、無駄な断線検出を行なうことがない。なお、やり取りされる信号に含まれる前記デジタル信号の大きさが、前記センサと前記入力端子との接続が断線している場合に生じ得る範囲に入っている場合でも、毎回断線検出を行なう必要は必ずしもない。数回に一度だけ断線検出を行なうよう構成してもよい。その場合、判断は制御装置で行なってもよいし、制御装置からの指示を受けたアナログ信号入力装置側で行なってもよい。条件が成立しても、毎回断線検出を行なうのではなく、一日に一度、例えば最初に条件が成立したときに行なうといったものであってもよい。

【0082】

（６）こうした構成において、前記判断部は、前記判断結果を、当該アナログ信号入力装置が接続された制御システムを管理する管理装置、および前記判断結果を使用者に提示する提示装置のうちの少なくとも一方に出力するものとしてよい。判断結果を管理装置に出力すれば、管理装置による制御システムの管理に用いることができる。他方、判断結果を提示装置により使用者に提示すれば、断線の有無を示す判断結果の提示を受けて、使用者は適切な対応を取ることが容易になる。もとより、両方を行なってもよい。管理装置は、制御システムにおいて制御対象を制御する制御装置であってもよいし、管理専用の装置、例えばダイアグノーシスコンピュータであってもよい。断線の有無に関する判断結果をどのように利用するかは、システム設計において定めればよい。提示装置による判断結果の提示は、ディスプレイなどに表示するものでもよいし、音声による報知でもよい。もとより、断線の発生ということだけを提示してもよいし、どの機器のどのセンサが断線したかや、いつ断線したかなどの情報と共に提示してもよい。単に断線の有無を記録しておくものとしてもよい。

【0083】

（７）こうした構成において、信号出力部は、前記第１入力部を介して受け取る前記アナログ信号を前記デジタル信号に変換する第１アナログ・デジタル変換器と、前記第２入力部を介して受け取る前記アナログ信号を前記デジタル信号に変換する第２アナログ・デジタル変換器と、を備えるものとしてよい。こうすれば、第１入力部に入力したアナログ信号と第２入力部に入力したアナログ信号とを、独立にデジタル信号として出力でき、２つの信号をほぼ同時に出力できる。したがって、多重化しているにもかかわらず、デジタル信号を短時間のうちに出力できる。

【0084】

（８）こうした構成において、前記信号出力部は、前記第１入力部および前記第２入力部を介して受け取る前記アナログ信号を、時分割により選択的にデジタル信号を変換するアナログ・デジタル変換器を備えるものとしてよい。こうすれば、アナログ・デジタル変換器の数を減らすことができ、構成を簡略化できる。時分割により選択的にデジタル信号に変換するには、マルチプレックサを設けて、第１入力部の出力と第２入力部の出力とを切り替えればよい。もとより、単独のスイッチ、たとえばリレー、ＳＳＲ、アナログスイッチなどを個別に設け、これを排他的にオン・オフしてもよい。第１入力部、第２入力部の出力段に、トライステートバッファなど、出力をハイインピーダンスにできる構成を備えれば、出力をワイヤード結合してもよい。この場合は、第１入力部，第２入力部のうち、データを計測する側の出力段を、計測時に、ハイインピーダンス状態から通常の出力状態に切り替える。

【0085】

（９）こうした構成において、前記判断部は、前記電流供給部からの電流供給を受けた前記第２入力部の出力が、予め定めた閾値以上であると判断した第１の場合には、前記センサへの接続が断線しているとして前記判断結果を出力し、前記電流供給部からの電流供給を受けた前記第２入力部の出力が、予め定めた閾値未満であると判断した第２の場合には、前記センサへの接続が断線しているとの前記判断結果を出力しないものとしてよい。こうすれば、アナログ信号入力装置が断線の有無を判断した判断結果を出力するので、この判断結果を受けて、外部の機器が必要な対応を取ることが容易になる。

【0086】

（１０）こうした構成において、前記判断部は、前記第１の場合、前記電流供給を停止した後の前記第２入力部の出力について判別し、前記電流供給を停止した後に前記第２入力部の出力が前記電流供給を受ける前の水準まで低下した場合には、前記センサへの接続が断線しているとの前記判断結果を出力し、前記電流供給を停止した後に前記第２入力部の出力が前記電流供給を受ける前の水準まで低下しない場合には、前記センサへの接続が断線しているとの前記判断結果を出力しないものとしてよい。こうすれば、アナログ信号入力装置が断線の有無を判断した判断結果を出力するので、この判断結果を受けて、外部の機器が必要な対応を取ることが容易になる上、断線検出の処理を行なうに際してセンサから第２入力部に閾値を超える出力を受けた場合に、誤って断線であると誤検出することを回避しやすくなる。

【0087】

（１１）上記以外の態様として、制御システムとしての実施も可能である。この制御システムは、センサからのアナログ信号を入力しデジタル信号に変換して出力するアナログ信号入力装置と、前記アナログ信号入力装置と接続されてシステムの制御行なう制御装置と、を備える。この制御システムでは、アナログ信号入力装置は、前記センサが接続される一組の入力端子と、前記入力端子からのアナログ信号を一組の第１入力ラインを介した差動入力として受け付ける第１入力部であって、前記第１入力ライン間に第１抵抗器が介装された第１入力部と、前記入力端子からのアナログ信号を一組の第２入力ラインを介した差動入力として受け付ける第２入力部であって、前記第２入力ライン間に第２抵抗器が介装された第２入力部と、前記第１入力部および前記第２入力部を介して前記アナログ信号を個別に読み取って、前記アナログ信号を、複数ビットのデジタル信号の形態に変換して、前記制御装置に出力する信号出力部と、前記制御装置からの所定の指示を受けて動作し、前記一組の第１入力ラインの一方から、電源ラインに電流を供給する電流供給部と、前記電流供給部からの電流供給を受けて、前記第１入力部の出力が上昇した際の前記第２入力部の出力が、予め定めた閾値以上であるか否かを判断する判断部と、前記判断結果を、前記制御装置に出力する判断結果報知部と、を備え、前記制御装置は、前記アナログ信号入力装置から受け取った前記センサの検出値に対応した前記デジタル信号の大きさが、前記センサが前記アナログ信号入力装置の前記入力端子に接続されていない場合と区別できない状態であることを条件の１つとして、前記所定の指示を、前記アナログ信号入力装置に出力する指示出力部と、前記アナログ信号入力装置から受け取った前記判断結果が、前記センサと前記アナログ信号入力装置の前記入力端子との接続が断線していないと判断できない非正常状態である場合には、外部に制御信号を出力する制御信号出力部と、を備えるものとしてよい。こうすれば、制御システムとして、アナログ信号入力装置での断線検出を、冗長性の高い構成において容易に行なうことができる。したがって、回路構成上の無駄を排することができる。また、制御システムを構成するアナログ信号入力装置とシステムの制御を行なう制御装置とが、協働して断線検出ができ、制御システムとしての信頼性を高めることができる。この制御システムを構成するアナログ信号入力装置では、アナログ信号を入力する２つの入力部を組み合わせて断線検出を行ない、かつ電流供給部が供給する電流を大きくできるので、アナログ信号の入力ができない時間を短くでき、断線が生じていなければ、断線検出動作の間もアナログ信号の読み取りが可能に構成し得る。制御システムが、産業用のＰＣＬ装置である場合には、断線検出の時間を短く、もしくは０にできることは、特に好ましい。産業用ＰＬＣが制御する製造ライン等では、対象の状態の把握が遅れたり、有意の時間に亘って把握できなかったりすると、製品の品質が十分に確保できず、不良品などを生じる場合がありえる。迅速な断線検出が可能であれば、あるいは断線検出の間もアナログ信号の入力が可能になれば、こうした事態を回避することができる。

【0088】

（１２）こうした構成において、更に、前記制御装置に接続される出力装置を備え、前記出力装置は、前記アナログ信号入力装置が接続された前記センサによって挙動が検出されている物理量の制御に関わるアクチュエータを駆動可能に接続されており、前記制御装置から前記制御信号を受け取った時、前記アクチュエータを前記物理量の挙動が、当該制御システムにとって安全性が高まる側となる状態に向けて駆動するものとしてよい。こうすれば、センサとの接続に断線が生じた場合のシステムの安全性を高めることができる。

【0089】

（１３）こうした構成において、前記制御システムは、前記制御システムを構成する各装置間が通信回線により、相互に接続されており、少なくとも前記制御装置は、前記デジタル信号、前記所定の指示、前記判断結果および前記制御信号を、前記通信回線を介した通信により他の装置とやり取りするものとしてよい。こうすれば、各装置を通信により連携させることが容易となり、この通信を利用して断線検出のための所定の指示やその結果の共有を容易に実現できる。

【0090】

（１４）上記各実施形態において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよい。ソフトウェアによって実現されていた構成の少なくとも一部は、ディスクリートな回路構成により実現することも可能である。また、本開示の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータプログラム）は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ－ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。すなわち、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、データパケットを一時的ではなく固定可能な任意の記録媒体を含む広い意味を有している。

【0091】

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0092】

ＡＤＣ，ＡＤＣ１，ＡＤＣ２…アナログ・デジタル変換器、ＯＰ１，ＯＰ２…オペアンプ、ＰＴＡＣ，ＰＴＣＡ，ＰＴＣＯ…パケット、ＲＤ１…第１分圧抵抗器、ＲＤ２…第２分圧抵抗器、１１…流量計、１３…配管、１５…アクチュエータ、１７…流量制御弁、１９…ツイステッドペアケーブル、２０…制御システム、３０…制御装置、３１…ＣＰＵ、３２…メモリ、３５…通信部、３７…表示部、４０，４０Ａ…アナログ信号入力装置、４１…ＣＰＵ、４３…判断部、４５…通信部、４７…電源部、５０…入力端子、５１…第１入力部、５２…第２入力部、５５…信号出力部、５７…電流供給部、５７Ｄ…シンク、５７Ｓ…電流ソース、６１…第１入力ライン、６２…第２入力ライン、６５…分圧回路、７１…マルチプレックサ、７３…アンプ、８０…出力装置、８１…ＣＰＵ、８２…メモリ、８５…出力部、８７…通信部、９０…通信回線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】