特許 7006435 入出力装置

(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】

(24)【登録日】2022-01-11

(45)【発行日】2022-01-24

(54)【発明の名称】入出力装置

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/05 20060101AFI20220117BHJP

【ＦＩ】

G05B19/05 L

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018057480

(22)【出願日】2018-03-26

(65)【公開番号】P2019169030

(43)【公開日】2019-10-03

【審査請求日】2020-08-20

(73)【特許権者】

【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】特許業務法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】花井 喬

【審査官】影山 直洋

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１８４１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２８０５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０４０８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２０４５７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ １９／０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入出力装置であって、
ＰＷＭ信号を用いたスイッチングにより出力電圧を目標電圧に制御するＤＣ－ＤＣコンバータと、
クロック信号を発生するクロック信号生成部と、
前記ＤＣ－ＤＣコンバータから電力を供給され、前記クロック信号により動作するマイクロコンピュータと、
を備えるサブシステムとして、少なくとも第１サブシステムと第２サブシステムとを備え、
前記第１サブシステムのマイクロコンピュータと前記第２サブシステムのマイクロコンピュータは、それぞれ、
前記クロック信号を用いて前記ＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号生成部と、
入力された電圧を前記ＰＷＭ信号の周期よりも短い周期でサンプリングして入力された電圧の周波数を解析する周波数解析部と、
を有し、
前記第１サブシステムの前記ＤＣ－ＤＣコンバータの出力電圧は、前記第２サブシステムの前記周波数解析部に入力されており、
前記第２サブシステムの前記周波数解析部は、前記第１サブシステムの前記ＤＣ－ＤＣコンバータから入力された電圧を解析して入力された電圧の周波数を算出し、入力された電圧の周波数から前記第１サブシステムの前記ＰＷＭ信号の周波数を取得し、前記第１サブシステムの前記クロック信号の周波数を算出し、前記第１サブシステムの前記クロック信号の周波数が予め定められた範囲から逸脱する場合に異常信号を外部に対して出力する、
入出力装置。

【請求項2】

請求項１に記載の入出力装置であって、さらに、
前記第２サブシステムの前記ＤＣ－ＤＣコンバータの出力電圧は、前記第１サブシステムの前記周波数解析部に入力されており、
前記第１サブシステムの前記周波数解析部は、前記第２サブシステムの前記ＤＣ－ＤＣコンバータから入力された電圧を解析して入力された電圧の周波数を算出し、入力された電圧の周波数から前記第２サブシステムの前記ＰＷＭ信号の周波数を取得し、前記第２サブシステムの前記クロック信号の周波数を算出し、前記第２サブシステムの前記クロック信号の周波数が予め定められた範囲から逸脱する場合に異常信号を外部に対して出力する、
入出力装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の入出力装置であって、
前記周波数解析部は、
入力された電圧をＡＤ変換するＡＤ変換部と、
高速フーリエ変換部と、
周波数判定部と、
を有する、入出力装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の入出力装置であって、
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、
前記ＰＷＭ信号と異なるＰＷＭ信号である内部ＰＷＭ信号を発生する内部ＰＷＭ信号生成部と、
外部より入力される前記ＰＷＭ信号と前記内部ＰＷＭ信号とを選択する選択部と、を有し、
前記選択部は、起動直後は前記スイッチングに用いる信号を前記内部ＰＷＭ信号とし、起動後予め定められた時間が経過したら、前記内部ＰＷＭ信号から外部より入力される前記ＰＷＭ信号に切り換える、
入出力装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の入出力装置であって、さらに、
外部からの停止信号を受信したときに、前記サブシステムの前記クロック信号生成部を停止させる停止部を備える、
入出力装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、入出力装置に関し、特に、プログラマブルロジックコントローラの入出力装置に関する。

【背景技術】

【0002】

プログラマブルロジックコントローラ（「ＰＬＣ」と略す。）の入出力装置は、入力情報をＰＬＣに伝えるための入力応答時間と、ＰＬＣからの信号を出力に反映させるまでの出力応答時間が規定されている。これらの応答時間は、ＰＬＣのソフトウエアロジックを動作させているクロック信号の周波数を基にして設計される。そこで、安全性能を高めたＰＬＣでは、例えば、クロック周波数が規定の範囲から外れると、十分な応答性能を確定できないとして、ＰＬＣを止めるなどの処理が行われる。クロック信号の周波数（パルス周期）の変動を検出する手段として、例えば特許文献１の方法が知られている。特許文献１では、中央処理装置は、入力されたクロック信号を用いてＰＷＭ信号を生成する。このＰＷＭ信号のパルス周期とパルス幅を検出することで、クロック信号の周波数を求める。ＰＬＣの入出力装置では、これらの中央処理装置を２つ備え、一方の中央処理装置によって生成されたＰＷＭ信号を他方の中央処理装置に入力することで、相互にパルス周期（クロック信号の周波数）とパルス幅を監視し、各中央処理装置に入力されたクロック信号の周波数を相互に監視する場合がある。この場合、一方のＰＷＭ信号のパルス周期（クロック信号の周波数）とパルス幅は、他方のクロック信号により判断される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－２６８２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＰＷＭ信号は、クロック信号から生成されているため、クロック信号がある方向にドリフトすると、ＰＷＭ信号のパルス周期とパルス幅も同じ方向にドリフトする。ここで、一方の中央処理装置のクロック信号がある方向にドリフトする場合、他方の中央処理装置のクロック信号も同じ方向にドリフトする可能性がある。例えば、環境温度が上昇している場合、２つのクロック信号の周波数は、温度上昇に伴って同じ方向にドリフトし易い。一方のＰＷＭ信号と他方のクロック信号とが同じ方向にドリフトすると、一方のＰＷＭ信号のパルス周期（クロック信号の周波数）とパルス幅は、他方のクロック信号を基準として判断されるため、ＰＷＭ信号やクロック信号のドリフトを正しく検出できない場合が想定される。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上述の課題を踏まえてなされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

【0006】

（１）本発明の一形態によれば、入出力装置が提供される。この入出力装置は、ＰＷＭ信号を用いたスイッチングにより出力電圧を目標電圧に制御するＤＣ－ＤＣコンバータと、クロック信号を発生するクロック信号生成部と、前記ＤＣ－ＤＣコンバータから電力を供給され、前記クロック信号により動作するマイクロコンピュータと、を備えるサブシステムとして、少なくとも第１サブシステムと第２サブシステムとを備え、前記マイクロコンピュータは、前記クロック信号を用いて前記ＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号生成部と、入力された電圧を前記ＰＷＭ信号の周期よりも短い周期でサンプリングして入力された電圧の周波数を解析する周波数解析部と、を有し、前記周波数解析部は、入力された電圧の周波数から前記ＰＷＭ信号の周波数を取得し、前記クロック信号の周波数を算出し、前記クロック信号の周波数が予め定められた範囲から逸脱する場合に異常信号を外部に対して出力し、前記第１サブシステムの前記ＤＣ－ＤＣコンバータの出力電圧は、前記第２サブシステムの前記周波数解析部に入力されている。

【0007】

この形態によれば、ＰＷＭ信号のパルス周期とパルス幅を検出せず、相互に周波数解析部を用いてＤＣ－ＤＣコンバータの出力電圧を解析することで、スイッチング周波数を解析し、クロック信号の周波数を取得するので、ひとつのサブシステムのクロック信号が基準値からずれると、これを検出できる。また、入力された電圧をＰＷＭ信号の周期よりも短い周期でサンプリングして入力された電圧の周波数を解析し、クロック信号の周波数を算出するので、第１、第２のサブシステムのクロック信号が同じ方向にドリフトしたとしても、クロック信号周波数の異常を正しく検知できる。

【0008】

（２）上記形態において、さらに、前記第２サブシステムの前記ＤＣ－ＤＣコンバータの出力電圧は、前記第１サブシステムの前記周波数解析部に入力されていてもよい。この形態によれば、第１サブシステムのクロック信号を第２サブシステムが監視し、第２サブシステムのクロック信号を第１サブシステムが監視するように、互いに相手のクロック信号を監視できる。

【0009】

（３）上記形態において、前記周波数解析部は、入力された電圧をＡＤ変換するＡＤ変換部と、高速フーリエ変換部と、周波数判定部と、を有しても良い。この形態によれば、ＤＣ－ＤＣコンバータの出力電圧の周波数を容易に取得し、ＰＷＭ信号の周波数を取得できる。

【0010】

（４）上記形態において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、前記ＰＷＭ信号と異なるＰＷＭ信号である内部ＰＷＭ信号を発生する内部ＰＷＭ信号生成部と、外部より入力される前記ＰＷＭ信号と前記内部ＰＷＭ信号とを選択する選択部と、を有し、前記選択部は、起動直後は前記スイッチングに用いる信号を前記内部ＰＷＭ信号とし、起動後予め定められた時間が経過したら、前記内部ＰＷＭ信号から外部より入力される前記ＰＷＭ信号に切り換えてもよい。この形態によれば、ＤＣ－ＤＣコンバータは、起動直後において、マイクロコンピュータの起動前であって、マイクロコンピュータからのＰＷＭ信号が入力されていない状態では、内部ＰＷＭ信号によりスイッチングして、電圧を出力できる。

【0011】

（５）上記形態において、さらに、外部からの停止信号を受信したときに、前記サブシステムの前記クロック信号生成部を停止させる停止部を備えてもよい。この形態によれば、外部からの停止信号を受信した場合に、クロック信号を停止できる。

【0012】

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、入出力装置の他、クロック信号の監視装置、クロック信号の監視方法等の形態で実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】プログラマブルロジックコントローラシステムの概略構成を示す説明図である。

【図2】マイコン部の概略構成を示す説明図である。

【図3】ＤＣ－ＤＣコンバータの概略構成を示す説明図である。

【図4】周波数解析部の概略構成を示す説明図である。

【図5】周波数解析部が行う動作フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１は、プログラマブルロジックコントローラシステム１０００の概略構成を示す説明図である。プログラマブルロジックコントローラシステム１０００（以下、「プログラマブルロジックコントローラ」を「ＰＬＣ」と略す。）は、ＰＬＣ用入出力装置１０と、ＰＬＣ２０とを備える。ＰＬＣ用入出力装置１０は、マイコン部１００と、入力回路１７０と、通信回路１８０と、出力回路１９０と、を備える。ＰＬＣ用入出力装置１０は、外部より入力回路１７０に入力された信号ｓｉｎをマイコン部１００及び通信回路１８０を経由してＰＬＣ２０に入力する。ＰＬＣ２０は、入力された信号ｓｉｎを処理し、処理結果である信号ｓｏｕｔを出力する。信号ｓｏｕｔは、通信回路１８０及びマイコン部１００を経由して出力回路１９０に伝えられ、出力回路１９０から出力される。一般に、プログラマブルロジックコントローラシステム１０００では、入力回路１７０に信号ｓｉｎが入力されてからＰＬＣ２０に伝わるまでの入力応答時間と、ＰＬＣ２０から信号ｓｏｕｔが出力されてから出力回路１９０から信号ｓｏｕｔが出力されるまでの出力応答時間が規定されている。これらの入力応答時間と出力応答時間は、マイコン部１００を動作させるクロック信号の周波数に依存している。

【0015】

図２は、マイコン部１００の概略構成を示す説明図である。マイコン部１００は、第１サブシステム１０５ａと、第２サブシステム１０５ｂと、停止部１６０と、を備える。第１サブシステム１０５ａには、入力回路１７０から信号ｓｉｎが入力され、通信回路１８０に出力され、第２サブシステム１０５ｂには、ＰＬＣ２０から信号ｓｏｕｔが通信回路１８０を介して入力され、出力回路１９０に出力されている。この点を除けば、第１サブシステム１０５ａと第２サブシステム１０５ｂは、同じ構成を有しているので、第１サブシステム１０５ａを例にとって説明し、第２サブシステム１０５ｂの説明は、省略する。なお、本実施形態では、第２サブシステム１０５ｂの各構成には、第１サブシステム１０５ａの各構成の符号の末尾を「ａ」から「ｂ」に変更した符号を付している。

【0016】

第１サブシステム１０５ａは、ＤＣ－ＤＣコンバータ１１０ａと、マイクロコンピュータ１２０ａと、クロック信号生成部１５０ａと、を備える。

【0017】

クロック信号生成部１５０ａは、クロック信号ｃｌｋａを生成する。クロック信号ｃｌｋａは、マイクロコンピュータ１２０ａに入力され、マイクロコンピュータ１２０ａを動作させるクロック信号となる。

【0018】

マイクロコンピュータ１２０ａは、ＰＷＭ信号生成部１３０ａと、周波数解析部１４０ａとを備える。ＰＷＭ信号生成部１３０ａは、例えばクロック信号ｃｌｋａを分周し、ＰＷＭ信号ＰＷＭａを生成する。ＰＷＭ信号ＰＷＭａは、クロック信号ｃｌｋａの周波数よりも低い周波数を有する。周波数解析部１４０ａは、入力された電圧の周波数を解析する。周波数解析部１４０ａは、入力された電圧の周波数を解析した結果、入力された電圧の周波数が規定の範囲を外れていた場合には、異常信号ｓａｂａを出力する。異常信号ｓａｂａは、ＰＬＣ２０に入力される。

【0019】

ＤＣ－ＤＣコンバータ１１０ａは、マイクロコンピュータ１２０ａに電力を供給するスイッチング電源である。ＤＣ－ＤＣコンバータ１１０ａは、ＰＷＭ信号生成部１３０ａが生成したＰＷＭ信号ＰＷＭａを用いてスイッチングし、直流電圧ＤＣａが目標電圧となるように制御し、出力する。

【0020】

本実施形態では、第１サブシステム１０５ａのＤＣ－ＤＣコンバータ１１０ａの出力電圧ＤＣａは、第２サブシステム１０５ｂのマイクロコンピュータ１２０ｂの周波数解析部１４０ｂに入力されている。また、第２サブシステム１０５ｂのＤＣ－ＤＣコンバータ１１０ｂの出力電圧ＤＣｂは、第１サブシステム１０５ａのマイクロコンピュータ１２０ａの周波数解析部１４０ａに入力されている。すなわち、本実施形態では、周波数解析部１４０ａ、１４０ｂは、他方のサブシステム１０５ｂ、１０５ａのＤＣ－ＤＣコンバータ１１０ｂ、１１０ａの出力電圧ＤＣｂ、ＤＣａが入力され、互いに周波数を監視し、解析する。

【0021】

停止部１６０は、ＰＬＣ２０から停止信号ｓｔｐを受信した場合にクロック信号生成部１５０ａ、１５０ｂを停止させる。これにより、クロック信号ｃｌｋａ、ｃｌｋｂが停止し、マイコン部１００が停止する。

【0022】

図３は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１１０ａの概略構成を示す説明図である。ＤＣ－ＤＣコンバータ１１０ａは、スイッチング回路部１１２ａと、内部ＰＷＭ信号生成部１１４ａと、選択部１１６ａと、タイマ１１８ａと、を備える。スイッチング回路部１１２ａは、ＰＷＭ信号を用いてスイッチングを実行して、外部電源ＶＤＤから出力電圧ＤＣａを発生させる。内部ＰＷＭ信号生成部１１４ａは、外部電源ＶＤＤが印加されると、内部ＰＷＭ信号ＰＷＭｉを発生する。内部ＰＷＭ信号ＰＷＭｉの周波数とデューティ比は、ＰＷＭ信号ＰＷＭａの周波数とデューティ比とほぼ同じであることが好ましいが、スイッチング回路部１１２ａがほぼ同じ程度の電圧を出力できるのであれば、ほぼ同じでなくてもよい。選択部１１６ａは、タイマ１１８ａからの選択信号ｓｅｌａにより、スイッチング回路部１１２ａに入力する信号を、ＰＷＭ信号ＰＷＭａにするか、内部ＰＷＭ信号ＰＷＭｉにするかを選択する。タイマ１１８ａは、ＰＬＣシステム１０００の起動直後はスイッチング回路部１１２ａに内部ＰＷＭ信号ＰＷＭｉが入力されて出力電圧ＤＣａを発生し、起動後予め定められた時間が経過したらスイッチング回路部１１２ａにＰＷＭ信号ＰＷＭａが入力されて出力電圧ＤＣａを発生させるように、選択部１１６ａに対して選択信号ｓｅｌａを送る。

【0023】

図４は、周波数解析部１４０ａの概略構成を示す説明図である、周波数解析部１４０ａは、Ａ／Ｄ変換部１４２ａと、高速フーリエ変換部１４４ａと、周波数判定部１４６ａとを備える。Ａ／Ｄ変換部１４２ａは、入力されたアナログ値の出力電圧ＤＣｂを、ＰＷＭ信号ＰＷＭｂの周期よりも短い周期でサンプリングして、デジタル値である電圧ＤＣｂｄに変換する。Ａ／Ｄ変換部１４２ａは、ハードウエアで構成されており、例えば、フラッシュ型、パイプライン型、インターボレーション型、カスケード型、サブレンジング型、フォールディング型などの様々なＡ／Ｄ変換器を用いることができる。

【0024】

高速フーリエ変換部１４４ａと、周波数判定部１４６ａは、例えば、ソフトウエアで構成されている。高速フーリエ変換部１４４ａは、デジタル値である電圧ＤＣｂｄを高速フーリエ変換して、ＤＣ－ＤＣコンバータ１１０ｂのスイッチング周波数を特定する。このスイッチング周波数は、ＰＷＭ信号ＰＷＭｂの周波数ｆｐｗｍｂと等しい。周波数判定部１４６ａは、ＰＷＭ信号ＰＷＭｂの周波数ｆｐｗｍｂからクロック信号ｃｌｋｂの周波数ｆｃｌｋｂを算出し、周波数ｆｃｌｋｂが予め定められた範囲内であるか、否かを判断する。ＰＷＭ信号ＰＷＭｂは、クロック信号ｃｌｋｂを分周して得られているので、その逆演算をしてクロック信号ｃｌｋｂの周波数を取得しても良く、ＰＷＭ信号ＰＷＭｂを逓倍してクロック信号ｃｌｋｂの周波数を取得しても良い。周波数ｆｃｌｋｂが予め定められた範囲から逸脱している場合には、周波数判定部１４６ａは、異常信号ｓａｂａを出力する。なお、周波数判定部１４６ａは、ＰＷＭ信号ＰＷＭｂの周波数ｆｐｗｍｂが予め定められた範囲内であるか、否かを判断してもよい。周波数解析部１４０ｂも同様の構成であり、ＤＣ－ＤＣコンバータ１１０ａの出力電圧ＤＣａが入力され、クロック信号ｃｌｋａの周波数ｆｃｌｋａを算出し、クロック信号ｃｌｋａの周波数ｆｃｌｋａが予め定められた範囲から逸脱している場合には、ＰＬＣ２０に異常信号ｓａｂｂを出力する。ＰＬＣ２０は、異常信号ｓａｂａと異常信号ｓａｂｂのうちの少なくとも一方を受信すると、信号ｓｏｕｔに、ＰＬＣシステム１０００の制御対象を停止させる信号を出力する。また、クロック信号ｃｌｋａ、ｃｌｋｂを停止する停止信号ｓｔｐを停止部１６０に出力する。

【0025】

図５は、周波数解析部１４０ａが行う動作フローチャートである。この動作フローチャートは、ＰＬＣシステム１０００の電源が入れられた後、実行される。ステップＳ１００では、ＰＬＣシステム１０００の電源が入れられる。

【0026】

ステップＳ１１０では、周波数解析部１４０ａＰＬＣシステム１０００の電源が入れられた後、所定の時間が経過したか否かを判断し、経過していれば、ステップＳ１２０に移行する。この所定の時間は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１１０ｂのスイッチングに用いられるＰＷＭ信号が、内部ＰＷＭ信号ＰＷＭｉからＰＷＭ信号ＰＷＭａに切り換わるまでの時間である。具体的には、タイマ１１８ａは、ＰＬＣ２０システム１０００の起動後一定時間は、スイッチング回路部１１２ａに内部ＰＷＭ信号ＰＷＭｉが入力され、起動後予め定められた時間が経過したら、ＰＷＭ信号ＰＷＭａが入力されるような選択信号ｓｅｌａを選択部１１６ａに対して発生する。その結果、ＰＬＣ２０システム１０００が起動すると、先ず、スイッチング回路部１１２ａに内部ＰＷＭ信号が入力され、スイッチング回路部１１２ａは、内部ＰＷＭ信号によりスイッチングし、出力電圧ＤＣａを出力する。その結果、マイクロコンピュータ１２０ａが活性化し、ＰＷＭ信号ＰＷＭａを出力する。起動後予め定められた時間が経過した後は、選択部１１６ａによって、内部ＰＷＭ信号ＰＷＭｉの代わりにＰＷＭ信号ＰＷＭａがスイッチング回路部１１２ａに入力されるように切り換わる。スイッチング回路部１１２ａは、ＰＷＭ信号ＰＷＭａによりスイッチングし、出力電圧ＤＣａを出力する。なお、本実施形態では、タイマ１１８ａが選択信号ｓｅｌａを発生しているが、デフォルトでは、内部ＰＷＭ信号生成部１１４ａからの内部ＰＷＭ信号ＰＷＭｉが選択されるようにしておき、マイクロコンピュータ１２０ａが選択信号ｓｅｌａを発生する構成であってもよい。この場合、タイマ１１８ａは省略可能である。

【0027】

ステップＳ１２０では、Ａ／Ｄ変換部１４２ａは、入力されたアナログ値の出力電圧ＤＣｂを、ＰＷＭ信号ＰＷＭｂの周期よりも短い周期でサンプリングして、デジタル値の電圧ＤＣｂｄに変換する。

【0028】

ステップＳ１３０では、高速フーリエ変換部１４４ａは、デジタル値の電圧ＤＣｂｄを高速フーリエ変換する。ステップＳ１４０では、高速フーリエ変換部１４４ａは、高速フーリエ変換の結果から、ＤＣ－ＤＣコンバータ１１０ｂのスイッチング周波数を特定する。このスイッチング周波数は、ＰＷＭ信号ＰＷＭｂの周波数ｆｐｗｍｂと等しい。

【0029】

ステップＳ１５０では、周波数判定部１４６ａは、周波数ｆｐｗｍｂからクロック信号ｃｌｋｂの周波数ｆｃｌｋｂを算出する。ステップＳ１６０では、周波数判定部１４６ａは、周波数ｆｃｌｋｂが予め定められた範囲内であるか、否かを判断する。周波数ｆｃｌｋｂが予め定められた範囲から逸脱している場合には、ステップＳ１７０に移行して、異常信号ｓａｂａをＰＬＣ２０に向けて出力する。周波数ｆｃｌｋｂが予め定められた範囲から逸脱していない場合には、ステップＳ１２０に移行して、出力電圧ＤＣｂの監視を継続する。周波数解析部１４０ｂも同様の処理を実行する。異常信号ｓａｂａをＰＬＣ２０に向けて出力するのは、異常信号ｓａｂａ、ｓａｂｂを受信したＰＬＣ２０が、フェールセーフ動作を実行してから、ＰＬＣシステム１０００を停止させるためである。

【0030】

以上、本実施形態によれば、ＰＬＣ用の入出力装置１０は、２つのサブシステム１０５ａ、１０５ｂを備え、第１サブシステム１０５ａのＤＣ－ＤＣコンバータ１１０ａの出力電圧ＤＣａは、第２サブシステム１０５ｂの周波数解析部１４０ｂに入力され、第２サブシステム１０５ｂのＤＣ－ＤＣコンバータ１１０ｂの出力電圧ＤＣｂは、第１サブシステム１０５の周波数解析部１４０ａに入力されるように構成されている。その結果、相互に周波数解析部１４０ａ、１４０ｂを用いてＤＣ－ＤＣコンバータの出力電圧ＤＣｂ、ＤＣａを解析することで、ＤＣ－ＤＣコンバータ１１０ａ、１１０ｂのスイッチング周波数ｆｐｗｍａ、ｆｐｗｍｂを解析し、クロック信号ｃｌｋａ、ｃｌｋｂの周波数ｆｃｌｋａ、ｆｃｌｋｂを取得する。その結果、２つのサブシステムのクロック信号ｃｌｋａ、ｃｌｋｂが同じ方向にドリフトしても、正しいクロック信号の周波数ｆｃｌｋａ、ｆｃｌｋｂを取得できる。また、出力電圧ＤＣａ、ＤＣｂをＰＷＭ信号ＰＷＭａ、ＰＷＭｂの周期よりも短い周期でサンプリングして出力電圧ＤＣａ、ＤＣｂの周波数を解析し、クロック信号ｃｌｋａ、ｃｌｋｂの周波数ｆｃｌｋａ、ｆｃｌｋｂを算出するので、クロック信号ｃｌｋａ、ｃｌｋｂの周波数ｆｃｌｋａ、ｆｃｌｋｂのドリフトを検知できる。

【0031】

本実施形態によれば、周波数解析部１４０ａは、出力電圧ＤＣａ、ＤＣｂをＡＤ変換するＡＤ変換部１４２ａと、高速フーリエ変換部１４４ａと、周波数判定部１４６ａと、を備えるので、出力電圧ＤＣｂの周波数を容易に解析し、クロック信号ｃｌｋｂの周波数ｆｃｌｋｂを算出できる。なお、本実施形態では、周波数解析部１４０ａは、高速フーリエ変換部１４４ａを備えているが、出力電圧ＤＣｂを解析して、電圧ＤＣｂの周波数を解析し、クロック信号ｃｌｋｂの周波数ｆｃｌｋｂを算出できるものであれば、他の構成を採用可能である。例えば、出力電圧ＤＣｂをＡＤ変換した後、デジタルフィルタを用いて電圧ＤＣｂの周波数を解析してもよい。また、ウインドウフィルタを用いて、出力電圧ＤＣｂの周波数のうち、所定の周波数範囲以外の周波数を除去し、その周波数を周波数判定部１４６ａで解析してクロック信号ｃｌｋｂの周波数ｆｃｌｋｂを算出しても良い。ウインドウフィルタの代わりに、ローパスフィルタとハイパスフィルタを組みあわせてもよい。ウインドウフィルタや、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタを用いる場合には、Ａ／Ｄ変換器は省略可能である。周波数解析部１４０ｂも同様である。

【0032】

本実施形態では、サブシステムを２つ備える構成であったが、サブシステムを複数備える構成であればよい。サブシステムを３つ以上備える場合、例えば、第１サブシステムのＤＣ－ＤＣコンバータの出力が第２サブシステムの周波数解析部に入力され、第２サブシステムのＤＣ－ＤＣコンバータの出力が第３サブシステムの周波数解析部に入力され、第３サブシステムのＤＣ－ＤＣコンバータの出力が第１サブシステムの周波数解析部に入力されるといった接続をとっても差し支えない。また、サブシステムを２つ備える構成において、第１サブシステム１０５ｂのＤＣ－ＤＣコンバータ１１０ｂの出力が第２サブシステム１０５ｂの周波数解析部１４０ｂに入力される構成のみを備えてもよい。クロック信号ｃｌｋａの周波数ｆｃｌｋａを解析できるからである。

【0033】

本実施形態では、第１サブシステム１０５ａに信号ｓｉｎが入力され、第２サブシステム１０５ｂに信号ｓｏｕｔが入力されているが、第１サブシステム１０５ａに信号ｓｏｕｔが入力され、第２サブシステム１０５ｂに信号ｓｉｎが入力されるように構成しても良く、第１サブシステム１０５ａに、信号ｓｉｎ、ｓｏｕｔの両方が入力されるように構成してもよく、第２サブシステム１０５ｂに、信号ｓｉｎ、ｓｏｕｔの両方が入力されるように構成してもよい。

【0034】

本発明は、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】

【0035】

１０…（ＰＬＣ用の）入出力装置
２０…ＰＬＣ
１００…マイコン部
１０５ａ…第１サブシステム
１０５ｂ…第２サブシステム
１１０ａ、１１０ｂ…ＤＣ－ＤＣコンバータ
１１２ａ…スイッチング回路部
１１４ａ…内部ＰＷＭ信号生成部
１１６ａ…選択部
１１８ａ…タイマ
１２０ａ、１２０ｂ…マイクロコンピュータ
１３０ａ、１３０ｂ…ＰＷＭ信号生成部
１４０ａ、１４０ｂ…周波数解析部
１４２ａ…ＡＤ変換部
１４４ａ…高速フーリエ変換部
１４６ａ…周波数判定部
１５０ａ、１５０ｂ…クロック信号生成部
１６０…停止部
１７０…入力回路
１８０…通信回路
１９０…出力回路
１０００…プログラマブルロジックコントローラシステム（ＰＬＣシステム）
ＤＣａ、ＤＣｂ…出力電圧
ＤＣｂｄ…電圧
ＰＷＭａ、ＰＷＭｂ…ＰＷＭ信号
ＰＷＭｉ…内部ＰＷＭ信号
ＶＤＤ…外部電源
ｃｌｋａ、ｃｌｋｂ…クロック信号
ｆｃｌｋｂ…周波数
ｆｐｗｍｂ…周波数
ｓａｂａ、ｓａｂｂ…異常信号
ｓｅｌａ…選択信号
ｓｉｎ…（入力）信号
ｓｏｕｔ…（出力）信号
ｓｔｐ…停止信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】