特許 7443692 産業用制御装置の入力モジュール

(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】2024-02-27

(45)【発行日】2024-03-06

(54)【発明の名称】産業用制御装置の入力モジュール

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/05 20060101AFI20240228BHJP

   G05B 9/02 20060101ALI20240228BHJP

【ＦＩ】

G05B19/05 L

G05B9/02 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019138794

(22)【出願日】2019-07-29

(65)【公開番号】P2021022206

(43)【公開日】2021-02-18

【審査請求日】2022-02-18

(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】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】前川 貴昭

(72)【発明者】

【氏名】花井 喬

【審査官】大古 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－５７２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－５１５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４８２３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ １９／０４ －１９／０５

Ｇ０５Ｂ ９／００ － ９／０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部から入力されるデジタル信号に応じた２値の内部信号を出力する入力回路と、前記内部信号に基づいて前記デジタル信号の値を判定し、その判定結果を外部へ出力する判定部と、を備える産業用制御装置の入力モジュールであって、
前記入力回路は、
前記デジタル信号および所定の周期で値が変化する２値のクロック信号を入力し、それら各信号の論理積を表す論理積信号を出力する論理積回路と、
一方の主端子が前記内部信号のハイレベルに対応する第１電圧が供給される第１供給線に接続されるとともに他方の主端子が前記内部信号のロウレベルに対応する第２電圧が供給される第２供給線に接続されるものであり且つ前記論理積信号がハイレベルのときにオンされるとともに前記論理積信号がロウレベルのときにオフされるスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子の前記他方の主端子の信号を前記内部信号として出力する信号出力部と、
を備え、
前記判定部は、
前記内部信号が所定の継続時間以上ロウレベルであると前記デジタル信号がロウレベルであると判定し、
前記内部信号がロウレベルからハイレベルに転じた後に再びロウレベルに転じると前記デジタル信号がハイレベルであると判定し、
前記内部信号がロウレベルからハイレベルに転じた後、再びロウレベルに転じないと前記入力回路に固着故障が発生していると判定する産業用制御装置の入力モジュール。

【請求項2】

前記判定部は、前記内部信号がロウレベルからハイレベルに転じた後、そのハイレベルである期間が、前記クロック信号がハイレベルとなる期間に対応した第１時間だけ継続し、その後、ロウレベルに転じた後、そのロウレベルである期間が、前記クロック信号がロウレベルとなる期間に対応した第２時間だけ継続すると、前記デジタル信号がハイレベルであると判定する請求項１に記載の産業用制御装置の入力モジュール。

【請求項3】

前記判定部は、前記内部信号がハイレベルからロウレベルに転じた後に再びハイレベルに転じると前記デジタル信号がハイレベルであると判定する請求項１または２に記載の産業用制御装置の入力モジュール。

【請求項4】

前記判定部は、前記内部信号がハイレベルからロウレベルに転じた後、そのロウレベルである期間が前記クロック信号がロウレベルとなる期間に対応した第２時間だけ継続し、その後、ハイレベルに転じた後、そのハイレベルである期間が、前記クロック信号がハイレベルとなる期間に対応した第１時間だけ継続すると、前記デジタル信号がハイレベルであると判定する請求項３に記載の産業用制御装置の入力モジュール。

【請求項5】

前記判定部は、前記内部信号のレベルが前記クロック信号の周期の半分未満の時間で繰り返し変化した場合には、その変化は無かったものとみなす補間処理を実行することができる請求項１から４のいずれか一項に記載の産業用制御装置の入力モジュール。

【請求項6】

前記デジタル信号は、その値の判定結果が与えられる外部のＣＰＵモジュールにより制御される制御対象の動作を非常停止させるための非常停止スイッチの操作に応じて値が変化する信号であり、
前記判定部は、前記補間処理を所定の設定時間継続して実行すると、前記デジタル信号の値の判定を停止するとともに、前記デジタル信号の値の判定結果として前記非常停止スイッチが操作された場合と同様の判定結果を前記ＣＰＵモジュールへ出力する請求項５に記載の産業用制御装置の入力モジュール。

【請求項7】

前記設定時間は、前記非常停止スイッチが操作されてから前記制御対象の動作が停止されるまでの時間の上限として予め規定された規定時間から、少なくとも前記ＣＰＵモジュールが前記制御対象の動作を非常停止するための処理に要する所要時間を減じた時間に設定されている請求項６に記載の産業用制御装置の入力モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、外部から与えられるデジタル信号を入力する産業用制御装置の入力モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

例えばプログラマブルロジックコントローラなどの産業用制御装置では、各種のセンサ、各種のスイッチなどから出力されるデジタル信号を、その産業用制御装置の動作全般を制御するＣＰＵモジュールへと取り込むための入力モジュールが設けられている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－２０８２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

産業用制御装置の入力モジュールでは、機能安全の観点から、その入力モジュール内における回路の故障を検出すること、つまり自己診断の機能が要求されている。特に、後述する入力回路の固着故障の検出を可能にすることは、産業用制御装置の安全性を向上するうえで非常に重要となる。以下、このような入力回路の固着故障、それにより生じる問題などについて説明する。

【0005】

すなわち、入力モジュールは、外部から入力されるデジタル信号を内部のマイクロコンピュータに入力可能なレベルに変換し、そのレベル変換後の２値の内部信号をマイクロコンピュータへ出力する入力回路を備えている。なお、本明細書では、マイクロコンピュータのことをマイコンと省略することがある。入力回路は、その出力段に例えばＮＰＮ形バイポーラトランジスタなどのスイッチング素子を備えている。

【0006】

このようなスイッチング素子の一方の主端子（例えばコレクタ）は、内部信号のハイレベルに対応する電源電圧（例えば３．３Ｖ）が供給される電源線に接続され、その他方の端子（例えばエミッタ）は、内部信号のロウレベルに対応するグランド（例えば０Ｖ）に接続される。この場合、スイッチング素子は、デジタル信号がハイレベルのときにオンされるとともに、デジタル信号がロウレベルのときにオフされるようになっており、その他方の端子の信号が内部信号としてマイコンへ出力される。

【0007】

このような構成において、スイッチング素子の他方の端子が電源線などと短絡する固着による故障（固着故障）が生じるおそれがある。なお、以下の説明では、このような固着のことをＨｉｇｈ固着と称することがある。Ｈｉｇｈ固着による故障が生じると、入力回路から出力される内部信号は、デジタル信号のレベルにかかわらず、常時ハイレベルとなる。そうすると、デジタル信号がロウレベルとなっているにもかかわらず、マイコンでは、デジタル信号がハイレベルであると誤判定するおそれがある。

【0008】

産業用制御装置では、産業用のロボットが制御対象となる場合があり、この場合、入力モジュールは、ロボットの動作を非常停止するための非常停止スイッチの操作状態を表すデジタル信号の入力にも用いられる。一般に、非常停止スイッチとしては、常閉型のスイッチが用いられており、デジタル信号は、非常停止スイッチが操作されていない状態ではハイレベル（例えば２４Ｖ）となり、非常停止スイッチが操作されている状態ではロウレベル（例えば０Ｖ）となる。

【0009】

したがって、入力回路においてＨｉｇｈ固着による故障が生じていると、入力モジュールのマイコン、ひいてはＣＰＵモジュールが、非常停止スイッチが操作されてデジタル信号がロウレベルになっているにもかかわらず、デジタル信号がハイレベルである、つまり非常停止スイッチが操作されていないと誤った判定をしてしまうおそれがある。産業用制御装置において、このような誤判定は、生じてはならないことであり、確実に発生を防止する必要がある。

【0010】

そこで、入力モジュールにおいて、単一のデジタル信号を入力するための経路を敢えて冗長化した構成、つまり入力回路などを複数系統設けた構成（マルチチャネル構成）としておき、単一のデジタル信号を入力する際（単一チャネルモードのとき）に内部をマルチチャネル構成にしてＨｉｇｈ固着を検出することが考えられる。しかし、このような構成を採用した場合、入力モジュールの回路構成が複雑化して製造コストが増加するといった別の問題が生じることになる。

【0011】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成が複雑化することなく、入力回路の固着故障を検出することができる産業用制御装置の入力モジュールを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

請求項１に記載の産業用制御装置の入力モジュールは、入力回路および判定部を備える。入力回路は、外部から入力されるデジタル信号に応じた２値の内部信号を出力する。判定部は、入力回路から出力される内部信号に基づいてデジタル信号の値を判定し、その判定結果を外部へ出力する。この場合、入力回路は、論理積回路および信号出力部を備えている。論理積回路は、デジタル信号および所定の周期で値が変化する２値のクロック信号を入力し、それら各信号の論理積を表す論理積信号を出力する。

【0013】

信号出力部は、一方の主端子が内部信号のハイレベルに対応する第１電圧が供給される第１供給線に接続されるとともに他方の主端子が内部信号のロウレベルに対応する第２電圧が供給される第２供給線に接続されるスイッチング素子を備えている。スイッチング素子は、論理積信号がハイレベルのときにオンされるとともに論理積信号がロウレベルのときにオフされる。信号出力部は、このようなスイッチング素子の他方の主端子の信号を内部信号として出力する。

【0014】

上記構成において、入力回路から出力される内部信号のレベルは、スイッチング素子の他方の端子が第１供給線に短絡するＨｉｇｈ固着による故障が生じていないとき、つまり正常時には、デジタル信号の値（レベル）に応じて次のように変化する。すなわち、正常時におけるデジタル信号がロウレベルである期間、論理積信号がロウレベルとなってスイッチング素子がオフされるため、内部信号は常にロウレベルとなる。そこで、判定部は、内部信号が所定の継続時間以上ロウレベルであるとデジタル信号がロウレベルであると判定する。これにより、判定部は、正常時におけるデジタル信号がロウレベルである期間、内部信号に基づいて、その値を正しく判定することができる。

【0015】

また、正常時におけるデジタル信号がハイレベルである期間、論理積信号はクロック信号と同様の周期でレベルが交互に変化する信号となる。そのため、正常時におけるデジタル信号がハイレベルである期間、スイッチング素子は、クロック信号と同様の周期でオンオフを繰り返すことになり、これに伴い、内部信号は、クロック信号と同様の周期でレベルが交互に変化する信号となる。そこで、判定部は、内部信号がロウレベルからハイレベルに転じた後に再びロウレベルに転じるとデジタル信号がハイレベルであると判定する。これにより、判定部は、正常時におけるデジタル信号がハイレベルである期間、内部信号に基づいて、その値を正しく判定することができる。

【0016】

これに対し、スイッチング素子の他方の端子が第１供給線に短絡するＨｉｇｈ固着による故障が生じているとき、つまり固着故障発生時には、入力回路から出力される内部信号のレベルは、上述したようにデジタル信号のレベルに応じて変化することはなく、デジタル信号のレベルにかかわらず常にハイレベルとなる。そこで、判定部は、内部信号がロウレベルからハイレベルに転じた後、再びロウレベルに転じないと入力回路に固着故障が発生していると判定する。

【0017】

つまり、上記構成では、判定部は、内部信号がロウレベルからハイレベルに転じた後、再びロウレベルに転じるか否かにより、正常時においてデジタル信号がハイレベルとなっているのか、あるいは、固着故障が生じているのか、を正しく切り分けることができる。このような構成によれば、デジタル信号のレベルを精度良く判定することができるとともに、入力回路の固着故障を検出することができる。また、この場合、単一のデジタル信号を入力するための経路を冗長化したマルチチャネル構成とする必要はなく、単一チャネルの構成を維持したままで、固着故障を検出することが可能となる。したがって、上記構成によれば、構成が複雑化することなく、入力回路の固着故障を検出することができるという優れた効果が得られる。

【0018】

上述したように、内部信号がロウレベルからハイレベルに転じた後、再びロウレベルに転じるか否かにより、正常時においてデジタル信号がハイレベルとなっているのか、あるいは、固着故障が生じているのか、を切り分ける判定手法、つまり内部信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに基づいた判定手法では、次のようなケースにおいて誤判定が生じる可能性がある。

【0019】

すなわち、入力回路において生じた固着故障が、固着した状態と固着していない状態とが繰り返されるような微小な固着故障の場合、内部信号は、正常時におけるデジタル信号がハイレベルであるときと同様、レベルが交互に変化する信号になる可能性がある。そのため、内部信号の各エッジに基づいた判定手法では、判定部は、微小な固着故障が生じているにもかかわらず、それを検出することができず、デジタル信号がハイレベルになっていると誤って判定してしまうおそれがある。そこで、請求項２に記載の産業用制御装置の入力モジュールでは、このような誤判定の発生を防止するため、判定部が次のような判定手法を実施するようにしている。

【0020】

すなわち、請求項２に記載の判定部は、内部信号がロウレベルからハイレベルに転じた後、そのハイレベルである期間が、クロック信号がハイレベルとなる期間に対応した第１時間だけ継続し、その後、ロウレベルに転じた後、そのロウレベルである期間が、クロック信号がロウレベルとなる期間に対応した第２時間だけ継続すると、デジタル信号がハイレベルであると判定する。

【0021】

正常時においてデジタル信号がハイレベルであるとき、内部信号がハイレベルとなる期間はクロック信号がハイレベルとなる期間と同様の時間になるとともに、内部信号がロウレベルとなる期間はクロック信号がロウレベルとなる期間と同様の時間になる。これに対し、微小な固着故障が生じている場合、内部信号がハイレベルとなる期間はクロック信号がハイレベルとなる期間とは異なる時間になる可能性が高く、また、内部信号がロウレベルとなる期間はクロック信号がロウレベルとなる期間とは異なる時間になる可能性が高い。したがって、上述したように、内部信号の各エッジだけでなく、内部信号がハイレベルとなる期間およびロウレベルとなる期間をも考慮した判定手法によれば、微小な固着故障が生じているにもかかわらずデジタル信号がハイレベルになっていると誤って判定する誤判定の発生を確実に防止することができる。

【0022】

前述したように、正常時におけるデジタル信号がハイレベルである期間、内部信号は、クロック信号と同様の周期でレベルが交互に変化する信号となる。そこで、請求項３に記載の産業用制御装置の入力モジュールでは、判定部は、内部信号がロウレベルからハイレベルに転じた後に再びロウレベルに転じるとデジタル信号がハイレベルであると判定する。これにより、判定部は、正常時におけるデジタル信号がハイレベルである期間、内部信号に基づいて、その値を正しく判定することができる。

【0023】

請求項４に記載の産業用制御装置の入力モジュールでは、判定部は、内部信号がハイレベルからロウレベルに転じた後、そのロウレベルである期間がクロック信号がロウレベルとなる期間に対応した第２時間だけ継続し、その後、ハイレベルに転じた後、そのハイレベルである期間が、クロック信号がハイレベルとなる期間に対応した第１時間だけ継続すると、デジタル信号がハイレベルであると判定する。このような判定手法によれば、請求項２に記載の判定手法と同様に、微小な固着故障に起因する誤判定の発生を防止することができる。

【0024】

上記構成では、正常時における内部信号のレベルは、クロック信号の周期の半分の期間（１／２周期）において変化することはない。言い換えると、内部信号のレベルが、クロック信号の１／２周期より短い期間において変化した場合、その変化はノイズなどの影響によるものであると考えられる。判定部が、このようなノイズなどの影響による内部信号の変化をも正確に捉えて、それに基づいてデジタル信号のレベルなどを判定すると、その判定精度が低下したり、誤判定が発生したりするおそれがある。

【0025】

そこで、請求項５に記載の産業用制御装置の入力モジュールでは、判定部は、内部信号のレベルがクロック信号の周期の半分未満の時間で繰り返し変化した場合には、その変化は無かったものとみなす補間処理を実行することができるようになっている。判定部は、このような補間処理を行うことにより、ノイズなどの影響により内部信号が変化したとしても、その変化を無視して、内部信号のレベルが変化前のレベルを維持していると判断してデジタル信号の値などの判定を行うことができる。このように、上記構成によれば、ノイズなどの影響を受けることなく判定部による判定が行われるため、ノイズなどの影響による判定精度の低下を抑制するとともに誤判定の発生を防止することができる。

【0026】

請求項６に記載の産業用制御装置の入力モジュールにおいて、デジタル信号は、外部のＣＰＵモジュールにより制御される制御対象の動作を非常停止させるための非常停止スイッチの操作に応じて値が変化する信号である。外部のＣＰＵモジュールは、入力モジュールから、上記デジタル信号の値の判定結果が与えられるものである。このような構成において、前述した補間処理を無制限に実行可能とした場合、次のような問題が生じるおそれがある。

【0027】

すなわち、入力モジュールに対してノイズが継続的に重畳している場合、内部信号のレベルがノイズの影響により継続的に変化する可能性がある。このような場合、判定部は、補間処理を継続的に実行することになるが、そうすると、比較的長い期間にわたってデジタル信号のレベルを正しく判定することができなくなり、ＣＰＵモジュールにおいても、非常停止スイッチの操作状態を正しく判断することができなくなってしまう。仮に、このような期間に、制御対象において何らかの異常が生じるなどして非常停止スイッチが操作されたとしても、ＣＰＵモジュールは、その操作を検出することができず、制御対象の動作を非常停止することができない。

【0028】

そこで、請求項６に記載の判定部は、補間処理を所定の設定時間継続して実行すると、言い換えると、補間処理の継続時間が設定時間に達すると、デジタル信号の値の判定を停止するとともに、デジタル信号の値の判定結果として非常停止スイッチが操作された場合と同様の判定結果をＣＰＵモジュールへ出力する。このようにすれば、判定部がノイズなどの影響により比較的長い期間にわたってデジタル信号のレベルを判定することができなくなった場合、ＣＰＵモジュールは、非常停止スイッチが操作された場合と同様の処理、つまり制御対象の動作を非常停止するための処理を実行する。したがって、上記構成によれば、判定部がノイズなどの影響によりデジタル信号のレベルを判定することができない期間に非常停止スイッチが操作された場合、ＣＰＵモジュールは、その操作を検出することはできないものの、制御対象の動作を非常停止することができるため、安全性を良好に維持することができる。

【0029】

請求項７に記載の産業用制御装置の入力モジュールにおいて、設定時間は、規定時間から少なくとも所要時間を減じた時間に設定されている。規定時間は、非常停止スイッチが操作されてから制御対象の動作が停止されるまでの時間の上限として予め規定された時間である。また、所要時間は、ＣＰＵモジュールが制御対象の動作を非常停止するための処理に要する時間である。このようにすれば、仮に、補間処理が最初に実行された時点において非常停止スイッチが操作されていたとしても、その操作された時点から規定時間が経過する時点までに、制御対象の動作を確実に非常停止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】第１実施形態に係るＰＬＣの構成を模式的に示す図

【図2】第１実施形態に係る入力モジュールの具体的な構成例を模式的に示す図

【図3】第１実施形態に係るクロック信号を模式的に示す図

【図4】第１実施形態に係る入力回路の固着故障を説明するための図

【図5】第１実施形態に係る論理積回路の第１具体構成例を模式的に示す図

【図6】第１実施形態に係る論理積回路の第２具体構成例を模式的に示す図

【図7】第１実施形態に係る判定部による判定に関する処理の流れを示す図

【図8】第１実施形態に係る規定時間を説明するための図

【図9】第１実施形態に係る設定時間を説明するための図

【図10】第１実施形態に係る正常時にデジタル信号がハイレベルであるときの判定を説明するための図その１

【図11】第１実施形態に係る正常時にデジタル信号がハイレベルであるときの判定を説明するための図その２

【図12】第１実施形態に係る固着故障発生時の判定を説明するための図

【図13】第２実施形態に係る入力モジュールの具体的な構成例を模式的に示す図

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１～図１２を参照して説明する。

【0032】

＜全体構成＞
図１に示すように、産業用制御装置であるプログラマブルロジックコントローラ１は、入力モジュール２、ＣＰＵモジュール３、図示しない出力モジュールなどを備えている。なお、本明細書では、プログラマブルロジックコントローラのことをＰＬＣと省略することがある。ＰＬＣ１は、例えば産業用のロボットなどの制御対象４の動作を制御する。入力モジュール２およびＣＰＵモジュール３を含めたＰＬＣ１を構成する各モジュールは、バス通信ラインを介して、それぞれの間で通信可能に構成されている。

【0033】

入力モジュール２は、外部から与えられるデジタル信号をＣＰＵモジュール３へと取り込むためのデジタル入力モジュールであり、入力回路５およびマイコン６などを備えている。この場合、入力モジュール２は、制御対象４の動作を非常停止するための非常停止スイッチ７の操作に応じて値が変化するデジタル信号Ｓａの入力に用いられる。非常停止スイッチ７は、常閉型のスイッチであり、その一方の端子は入力モジュール２の端子台に設けられた端子８に接続され、その他方の端子は入力モジュール２の端子台に設けられた端子９に接続されている。

【0034】

入力モジュール２のマイコン６は、端子８に対し、デジタル信号Ｓａのハイレベルに対応する電圧（例えば２４Ｖ）を常時供給するようになっている。この場合、非常停止スイッチ７の他方の端子の信号、つまり入力モジュール２の端子９に与えられる信号が、デジタル信号Ｓａに相当する。上記構成では、デジタル信号Ｓａは、非常停止スイッチ７の操作状態を表す信号となる。具体的には、デジタル信号Ｓａは、非常停止スイッチ７が操作されていない状態ではハイレベル（例えば２４Ｖ）となり、非常停止スイッチ７が操作されている状態ではロウレベル（例えば０Ｖ）となる。

【0035】

入力回路５は、端子９を介して与えられるデジタル信号Ｓａに応じた２値の内部信号Ｐｉｎを出力する。具体的には、入力回路５は、デジタル信号Ｓａをマイコン６に入力可能なレベルに変換し、そのレベル変換後の２値の内部信号Ｐｉｎをマイコン６へ出力する。なお、この場合、入力回路５は、後述するようにフォトカプラを備えた構成となっており、これにより、入力モジュール２の外部の非常停止スイッチ７と入力モジュール２の内部のマイコン６との間の絶縁を図る役割も担っている。

【0036】

マイコン６は、内部信号Ｐｉｎに基づいてデジタル信号Ｓａの値（レベル）を判定し、その判定結果を外部へ出力する判定部１０を有する。判定部１０は、マイコン６のＣＰＵがＲＯＭに格納されているコンピュータプログラムを実行してコンピュータプログラムに対応する処理を実行することにより実現されている、つまりソフトウェアにより実現されている。なお、判定部１０は、ハードウェア、または、ソフトウェアとハードウェアとの協働により実現することもできる。判定部１０は、このような判定結果を表すデータＤａをＣＰＵモジュール３へ送信する。詳細は後述するが、判定部１０は、入力回路５のＨｉｇｈ固着による固着故障を検出する機能を有しており、固着故障が検出された場合には、その旨を上記判定結果としてＣＰＵモジュール３へ送信する。

【0037】

前述したように、ＣＰＵモジュール３には、入力モジュール２から、デジタル信号Ｓａの値の判定結果を表すデータＤａが与えられる。ＣＰＵモジュール３は、このようなデータＤａに基づいて非常停止スイッチ７の操作状態を認識（検出）する。ＣＰＵモジュール３は、非常停止スイッチ７が操作されていないと認識すると、制御対象４の動作を通常通りに制御する。ＣＰＵモジュール３は、非常停止スイッチ７が操作されていると認識すると、制御対象４の動力を停止させるなどして、その動作を非常停止させる。また、ＣＰＵモジュール３は、データＤａに基づいて入力回路５のＨｉｇｈ固着による固着故障が発生していると認識すると、制御対象４の動作を停止させるための処理を実行するとともに、固着故障の発生をユーザに報知するための処理を実行する。

【0038】

＜入力モジュール２の具体的構成＞
入力モジュール２の具体的な構成は、例えば図２に示すような構成となっている。図２に示すように、入力回路５は、論理積回路１１、発振回路１２およびフォトカプラ１３を備えている。論理積回路１１は、デジタル信号Ｓａおよびクロック信号Ｓｂを入力し、それら各信号の論理積を表す論理積信号Ｓｃを出力する。発振回路１２は、上記したクロック信号Ｓｂを生成する。図３に示すように、クロック信号Ｓｂは、所定の周期で値が交互に変化する２値の信号である。この場合、クロック信号Ｓｂのデューティ比は、生成の容易性から、５０％とされている。なお、図３など、２値の信号を示す図面では、ハイレベルのことをＨレベルと省略するとともに、ロウレベルのことをＬレベルと省略している。

【0039】

フォトカプラ１３は、信号出力部として機能するものであり、発光ダイオード１４およびＮＰＮ形のフォトトランジスタ１５を備えている。発光ダイオード１４のアノードは論理積回路１１の出力端子に接続され、そのカソードは一次側のグランドＧＮＤ１に接続されている。フォトトランジスタ１５は、スイッチング素子に相当するものであり、その一方の主端子であるコレクタは、電源線１６に接続されている。電源線１６は、内部信号Ｐｉｎのハイレベルに対応する第１電圧である電源電圧Ｖｃｃ（例えば３．３Ｖ）が供給されるものであり、第１供給線に相当する。

【0040】

フォトトランジスタ１５の他方の主端子であるエミッタは、二次側のグランドＧＮＤ２に接続されている。グランドＧＮＤ２は、内部信号Ｐｉｎのロウレベルに対応する第２電圧（例えば０Ｖ）が供給されるものであり、第２供給線に相当する。このような構成によれば、フォトトランジスタ１５は、論理積信号Ｓｃがハイレベルのときにオンされるとともに、論理積信号Ｓｃがロウレベルのときにオフされる。

【0041】

上記構成では、このようにオンオフされるフォトトランジスタ１５のエミッタの信号、つまりフォトカプラ１３の出力信号が、内部信号Ｐｉｎとして、マイコン６へと出力される。図４に示すように、上記構成において、フォトカプラ１３の出力端子、つまりフォトトランジスタ１５のエミッタが電源線１６と短絡する固着による故障が、前述した入力回路５のＨｉｇｈ固着による固着故障に相当する。

【0042】

＜論理積回路１１の具体的構成＞
論理積回路１１の具体的な構成としては、図５または図６に示すような構成を採用することができる。すなわち、図５に示す第１具体構成例のように、端子９とフォトカプラ１３の入力端子（発光ダイオード１４のアノード）との間に介在するスイッチ１７により論理積回路１１を構成することができる。この場合、スイッチ１７は、クロック信号Ｓｂがハイレベルのときにオンされるとともに、クロック信号Ｓｂがロウレベルのときにオフされる。

【0043】

また、図６に示す第２具体構成例のように、端子９からフォトカプラ１３の入力端子へと至る信号線１８に直列に介在する抵抗１９と、その抵抗１９のフォトカプラ１３側の端子とグランドＧＮＤ１との間に介在するスイッチ２０と、により論理積回路１１を構成することができる。この場合、スイッチ２０は、クロック信号Ｓｂがハイレベルのときにオフされるとともに、クロック信号Ｓｂがロウレベルのときにオンされる。このような構成によれば、フォトカプラ１３の入力は、スイッチ２０のオンオフに応じて、ロウレベルまたはハイインピーダンス状態となる。なお、上記構成では、スイッチ２０がオンされるときに信号線１８からグランドＧＮＤ１へと流れる電流は、抵抗１９により制限される。

【0044】

＜判定部１０の具体的な機能＞
マイコン６は、内部信号Ｐｉｎのレベルを所定のサンプリング周期毎に取得するようになっている。なお、このサンプリング周期は、クロック信号Ｓｂの周期に比べて十分に短い時間となっている。判定部１０は、このように取得された内部信号Ｐｉｎの値に基づいて、デジタル信号Ｓａの値を判定するとともに、入力回路５のＨｉｇｈ固着による固着故障を検出する。以下、このような判定部１０による判定手法について具体的に説明する。

【0045】

判定部１０は、内部信号Ｐｉｎが所定の継続時間Ｔａ以上ロウレベルであると判断すると、デジタル信号Ｓａがロウレベルであると判定する。なお、継続時間Ｔａは、クロック信号Ｓｂの周期よりも十分に長い時間に設定されている。そして、判定部１０は、内部信号Ｐｉｎがロウレベルからハイレベルに転じた後、そのハイレベルである期間が第１時間Ｔ１だけ継続し、その後、再びロウレベルに転じた後、そのロウレベルである期間が第２時間Ｔ２だけ継続すると、デジタル信号Ｓａがハイレベルであると判定する。

【0046】

または、判定部１０は、内部信号Ｐｉｎがハイレベルからロウレベルに転じた後、そのロウレベルである期間が第２時間Ｔ２だけ継続し、その後、再びハイレベルに転じた後、そのハイレベルである期間が第１時間Ｔ１だけ継続すると、デジタル信号Ｓａがハイレベルであると判定する。本実施形態では、第１時間Ｔ１は、クロック信号Ｓｂがハイレベルとなる期間ＴＨに対応した時間、具体的には期間ＴＨと同程度の時間に設定されている。また、本実施形態では、第２時間Ｔ２は、クロック信号Ｓｂがロウレベルとなる期間ＴＬに対応した時間、具体的には期間ＴＬと同程度の時間に設定されている。この場合、クロック信号Ｓｂは、デューティ比が５０％の信号であるため、第１時間Ｔ１および第２時間Ｔ２は、いずれもクロック信号Ｓｂの周期の１／２の時間となる。

【0047】

言い換えると、判定部１０は、内部信号Ｐｉｎがロウレベルからハイレベルに変化する立ち上がりエッジを検出した後に内部信号Ｐｉｎがハイレベルである期間が時間Ｔ１だけ継続し、その後、内部信号Ｐｉｎがハイレベルからロウレベルに変化する立ち下がりエッジを検出した後に内部信号Ｐｉｎがロウレベルである期間が時間Ｔ２だけ継続すると、デジタル信号Ｓａがハイレベルであると判定する。または、判定部１０は、立ち下がりエッジを立ち下がりエッジを検出した後に内部信号Ｐｉｎがロウレベルである期間が時間Ｔ２だけ継続し、その後、立ち上がりエッジを検出した後に内部信号Ｐｉｎがハイレベルである期間が時間Ｔ１だけ継続すると、デジタル信号Ｓａがハイレベルであると判定する。

【0048】

さらに、判定部１０は、内部信号Ｐｉｎがロウレベルからハイレベルに転じた後、再びロウレベルに転じないと、あるいは、再びロウレベルに転じたとしても、そのロウレベルである期間が時間Ｔ２だけ継続しないと、入力回路５に固着故障が発生していると判定する。言い換えると、判定部１０は、立ち上がりエッジを検出した後に内部信号Ｐｉｎがハイレベルである期間が時間Ｔ１だけ継続し、その後、立ち下がりエッジが検出されないと、あるいは、立ち下がりエッジを検出した後に内部信号Ｐｉｎがロウレベルである期間が時間Ｔ２未満であると、入力回路５に固着故障が発生していると判定する。

【0049】

このような判定を実現するための具体的な処理の内容としては、例えば図７に示すようなものを採用することができる。なお、図７などでは、各信号のレベルについて、ハイレベルのことを「Ｈ」と省略するとともに、ロウレベルのことを「Ｌ」と省略する。まず、ステップＳ１００では、内部信号Ｐｉｎについて継続時間Ｔａ以上継続するロウレベルが検出されたか否かが判断される。ここで、継続時間Ｔａ以上継続するロウレベルが検出された場合、ステップＳ１００で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ２００に進む。ステップＳ２００では、デジタル信号Ｓａがロウレベルであると判定される。ステップＳ２００の実行後、本処理が終了となる。

【0050】

一方、継続時間Ｔａ以上継続するロウレベルが検出されない場合、ステップＳ１００で「ＮＯ」となり、ステップＳ３００に進む。ステップＳ３００では、内部信号Ｐｉｎについて時間Ｔ１だけ継続するハイレベルが検出されたか否かが判断される。ここで、時間Ｔ１だけ継続するハイレベルが検出された場合にはステップＳ４００に進み、そのハイレベルが検出されない場合にはステップＳ５００に進む。ステップＳ４００では、内部信号Ｐｉｎについて時間Ｔ２だけ継続するロウレベルが検出されたか否かが判断される。

【0051】

ここで、時間Ｔ２だけ継続するロウレベルが検出された場合、ステップＳ４００で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ６００に進む。ステップＳ６００では、デジタル信号Ｓａがハイレベルであると判定される。これに対し、時間Ｔ２だけ継続するロウレベルが検出されない場合、ステップＳ４００で「ＮＯ」となり、ステップＳ７００に進む。ステップＳ７００では、入力回路５にＨｉｇｈ固着による固着故障が発生していると判定される。ステップＳ６００またはＳ７００の実行後、本処理が終了となる。一方、ステップＳ５００では、内部信号Ｐｉｎについて時間Ｔ２だけ継続するロウレベルが検出されたか否かが判断される。ここで、時間Ｔ２だけ継続するロウレベルが検出されない場合、ステップＳ５００で「ＮＯ」となり、ステップＳ１００に戻る。

【0052】

これに対し、時間Ｔ２だけ継続するロウレベルが検出された場合、ステップＳ５００で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ８００に進む。ここで、時間Ｔ１だけ継続するハイレベルが検出された場合、ステップＳ８００で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ６００に進み、デジタル信号Ｓａがハイレベルであると判定される。これに対し、時間Ｔ１だけ継続するハイレベルが検出されない場合、ステップＳ８００で「ＮＯ」となり、ステップＳ１００に戻る。

【0053】

上記構成では、正常時における内部信号Ｐｉｎのレベルは、クロック信号Ｓｂの周期の半分の期間（１／２周期）において変化することはない。言い換えると、内部信号Ｐｉｎのレベルが、クロック信号Ｓｂの１／２周期より短い期間において変化した場合、その変化は入力モジュール２の入力回路５などに重畳するノイズなどの影響によるものであると考えられる。判定部１０が、このようなノイズなどの影響による内部信号Ｐｉｎの変化をも正確に捉えて、それに基づいてデジタル信号Ｓａのレベルなどを判定すると、その判定精度が低下したり、誤判定が発生したりするおそれがある。

【0054】

そこで、判定部１０は、内部信号Ｐｉｎのレベルがクロック信号Ｓｂの周期の半分未満の時間で繰り返し変化した場合、具体的には別のレベルに変化してから元のレベルに戻るように変化した場合には、その変化は無かったものとみなす補間処理を実行することができる。この補間処理とは、内部信号Ｐｉｎの一方のエッジ（例えば立ち上がりエッジ）が検出された後、クロック信号Ｓｂの１／２周期が経過する以前に内部信号Ｐｉｎの他方のエッジ（例えば立ち下がりエッジ）が検出された場合に、その検出結果を無視して他方のエッジが検出される前のレベル（例えばハイレベル）が維持されていると検出結果を書き換える処理のことである。

【0055】

上記構成において、このような補間処理を無制限に実行可能とした場合、次のような問題が生じるおそれがある。すなわち、入力モジュール２に対してノイズが継続的に重畳している場合、内部信号Ｐｉｎのレベルがノイズの影響により継続的に変化する可能性がある。このような場合、判定部１０は、補間処理を継続的に実行することになるが、そうすると、比較的長い期間にわたってデジタル信号Ｓａのレベルを正しく判定することができなくなり、ＣＰＵモジュール３においても、非常停止スイッチ７の操作状態を正しく判断することができなくなる。仮に、このような期間に、制御対象４において何らかの異常が生じるなどして非常停止スイッチ７が操作されたとしても、ＣＰＵモジュール３は、その操作を検出することができず、制御対象４の動作を非常停止することができない。

【0056】

そこで、判定部１０は、補間処理を所定の設定時間Ｔｂ継続して実行すると、言い換えると、補間処理の継続時間が設定時間Ｔｂに達すると、デジタル信号Ｓａの値の判定を停止するとともに、デジタル信号Ｓａの値の判定結果として非常停止スイッチ７が操作された場合と同様の判定結果を表すデータＤａをＣＰＵモジュール３へ出力する。このようにすれば、判定部１０がノイズなどの影響により比較的長い期間にわたってデジタル信号Ｓａのレベルを判定することができなくなった場合、ＣＰＵモジュール３は、非常停止スイッチ７が操作された場合と同様の処理、つまり制御対象４の動作を非常停止するための処理を実行することになる。

【0057】

本実施形態では、上述した設定時間Ｔｂは、産業用制御装置であるＰＬＣ１に特有の事情に基づいて、次のように設定されている。すなわち、図８に示すように、ＰＬＣ１の仕様として、非常停止スイッチ７が操作された時点ｔ０から実際に制御対象４の動作（動力）が停止される時点ｔ１までのに要する時間の上限が、規定時間Ｔｃとして予め規定されている。また、ＣＰＵモジュール３が制御対象４の動作を非常停止するための処理に要する所要時間Ｔｄは、ＣＰＵモジュール３などの仕様に応じて予め定まっている。

【0058】

この点を踏まえ、設定時間Ｔｂは、規定時間Ｔｃから少なくとも所要時間Ｔｄを減じた時間に設定されている。言い換えると、設定時間Ｔｂは、下記（１）式を満たすような時間に設定されている。
Ｔｃ＞Ｔｂ＋Ｔｄ …（１）

【0059】

このようにすれば、図９に示すように、補間処理が最初に実行された時点ｔａから規定時間Ｔｃが経過した時点ｔｂよりも少なくとも所要時間Ｔｄだけ前の時点ｔｃにおいて補間処理およびデジタル信号Ｓａのレベルの判定が停止される。そして、これにより、時点ｔｃから制御対象４の動作（動力）を停止するための処理が開始される。このようにすれば、仮に、補間処理の初回実施時点である時点ｔａにおいて非常停止スイッチ７が操作されていたとしても、その時点ｔａから規定時間Ｔｃが経過する時点ｔｂまでに、制御対象４の動作が確実に停止される。

【0060】

次に、本実施形態の作用について図１０～図１２を参照して説明する。
［１］正常時にデジタル信号Ｓａがハイレベルであるときの判定
デジタル信号Ｓａがハイレベルであるとき、判定部１０は、次のようにして、それを判定する。図１０に示すように、デジタル信号Ｓａがロウレベルからハイレベルに転じると、その時点ｔ１１から、内部信号Ｐｉｎは、クロック信号Ｓｂと同様の周期でレベルが交互に変化する信号となる。

【0061】

判定部１０は、時点ｔ１１から内部信号Ｐｉｎがハイレベルである期間が時間Ｔ１だけ継続したことを検出し、その後、時点１２において内部信号Ｐｉｎがロウレベルに転じてそのロウレベルである期間が時間Ｔ２だけ継続したことを検出すると、その時点ｔ１３において、デジタル信号Ｓａがハイレベルであると判定する（Ｓａ＝「Ｈ」）。ただし、ノイズの影響などに起因して時点ｔ１１から内部信号Ｐｉｎがハイレベルである期間が時間Ｔ１だけ継続してことを検出できない可能性がある。

【0062】

このような場合、判定部１０は、図１１に示すように、時点ｔ１２において内部信号Ｐｉｎがロウレベルに転じてそのロウレベルである期間が時間Ｔ２だけ継続したことを検出し、その後、時点ｔ１３において内部信号Ｐｉｎがハイレベルに転じてそのハイレベルである期間が時間Ｔ１だけ継続したことを検出すると、その時点ｔ１４において、デジタル信号Ｓａがハイレベルであると判定する。このように、判定部１０は、正常時においてデジタル信号Ｓａがロウレベルからハイレベルに転じると、その時点ｔ１１からクロック信号Ｓｂの１周期後または１．５周期後には、デジタル信号Ｓａがハイレベルであると判定することができる。

【0063】

［２］固着故障発生時の判定
入力回路５のＨｉｇｈ固着による固着故障発生時、判定部１０は、次のようにして、それを判定する。図１２に示すように、入力回路５において図４に示したような固着故障が発生すると、その時点ｔ１１にて内部信号Ｐｉｎはロウレベルからハイレベルに転じる。なお、図１２には、正常時においてデジタル信号Ｓａがハイレベルであるときの内部信号Ｐｉｎの波形を点線で示している。

【0064】

ただし、この場合、内部信号Ｐｉｎは、時点ｔ１１から時間Ｔ１だけ経過した時点１２、さらには、その時点ｔ１２から時間Ｔ２だけ経過した時点１３においてもロウレベルに転じることはない。そのため、判定部１０は、時点ｔ１３において、入力回路５に固着故障が発生していると判定する（「固着故障」）。このように、判定部１０は、入力回路５に固着故障が発生すると、その時点１１からクロック信号Ｓｂの１周期後には、固着故障が発生していると判定することができる。

【0065】

以上説明したように、本実施形態の構成において、入力回路５から出力される内部信号Ｐｉｎのレベルは、正常時には、デジタル信号Ｓａの値（レベル）に応じて次のように変化する。すなわち、正常時におけるデジタル信号Ｓａがロウレベルである期間、論理積信号Ｓｃがロウレベルとなってフォトカプラ１３のフォトトランジスタ１５がオフされるため、内部信号Ｐｉｎは常にロウレベルとなる。そこで、判定部１０は、内部信号Ｐｉｎが継続時間Ｔａ以上ロウレベルであるとデジタル信号Ｓａがロウレベルであると判定する。これにより、判定部１０は、正常時におけるデジタル信号Ｓａがロウレベルである期間、内部信号Ｐｉｎに基づいて、その値を正しく判定することができる。

【0066】

また、正常時におけるデジタル信号Ｓａがハイレベルである期間、論理積信号Ｓｃはクロック信号Ｓｂと同様の周期でレベルが交互に変化する信号となる。そのため、正常時におけるデジタル信号Ｓａがハイレベルである期間、フォトトランジスタ１５は、クロック信号Ｓｂと同様の周期でオンオフを繰り返すことになり、これに伴い、内部信号Ｐｉｎは、クロック信号Ｓｂと同様の周期でレベルが交互に変化する信号となる。そこで、判定部１０は、内部信号Ｐｉｎがロウレベルからハイレベルに転じた後に再びロウレベルに転じると、または、内部信号Ｐｉｎがハイレベルからロウレベルに転じた後に再びハイレベルに転じると、デジタル信号Ｓａがハイレベルであると判定する。これにより、判定部１０は、正常時におけるデジタル信号Ｓａがハイレベルである期間、内部信号Ｐｉｎに基づいて、その値を正しく判定することができる。

【0067】

これに対し、入力回路５に固着故障が生じている固着故障発生時には、入力回路５から出力される内部信号Ｐｉｎのレベルは、上述したようにデジタル信号Ｓａのレベルに応じて変化することはなく、デジタル信号Ｓａのレベルにかかわらず常にハイレベルとなる。そこで、判定部１０は、内部信号Ｐｉｎがロウレベルからハイレベルに転じた後、再びロウレベルに転じないと入力回路５に固着故障が発生していると判定する。

【0068】

つまり、上記構成では、判定部１０は、内部信号Ｐｉｎがロウレベルからハイレベルに転じた後、再びロウレベルに転じるか否かにより、正常時においてデジタル信号Ｓａがハイレベルとなっているのか、あるいは、固着故障が生じているのか、を正しく切り分けることができる。このような構成によれば、デジタル信号Ｓａのレベルを精度良く判定することができるとともに、入力回路５の固着故障を検出することができる。また、この場合、単一のデジタル信号Ｓａを入力するための経路を冗長化したマルチチャネル構成とする必要はなく、単一チャネルの構成を維持したままで、固着故障を検出することが可能となる。したがって、本実施形態によれば、構成が複雑化することなく、入力回路５の固着故障を検出することができるという優れた効果が得られる。

【0069】

判定部１０による判定手法としては、内部信号Ｐｉｎがロウレベルからハイレベルに転じた後、再びロウレベルに転じるか否かにより、正常時においてデジタル信号Ｓａがハイレベルとなっているのか、あるいは、固着故障が生じているのか、を切り分ける、といった内部信号Ｐｉｎの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジだけに基づいた判定手法を採用することも可能である。しかし、このような判定手法では、次のようなケースにおいて誤判定が生じる可能性がある。

【0070】

すなわち、入力回路５において生じた固着故障が、固着した状態と固着していない状態とが繰り返されるような微小な固着故障の場合、内部信号Ｐｉｎは、正常時におけるデジタル信号Ｓａがハイレベルであるときと同様、レベルが交互に変化する信号になる可能性がある。そのため、内部信号Ｐｉｎの各エッジに基づいた判定手法では、判定部１０は、微小な固着故障が生じているにもかかわらず、それを検出することができず、デジタル信号Ｓａがハイレベルになっていると誤って判定してしまうおそれがある。

【0071】

そこで、本実施形態の判定部１０は、内部信号Ｐｉｎがロウレベルからハイレベルに転じた後、そのハイレベルである期間が、クロック信号Ｓｂがハイレベルとなる期間に対応した第１時間Ｔ１だけ継続し、その後、ロウレベルに転じた後、そのロウレベルである期間が、クロック信号Ｓｂがロウレベルとなる期間に対応した第２時間Ｔ２だけ継続すると、または、内部信号Ｐｉｎがハイレベルからロウレベルに転じた後、そのロウレベルである期間が第２時間Ｔ２だけ継続し、その後、ハイレベルに転じた後、そのハイレベルである期間が第１時間Ｔ１だけ継続すると、デジタル信号Ｓａがハイレベルであると判定するようになっている。

【0072】

正常時においてデジタル信号Ｓａがハイレベルであるとき、内部信号Ｐｉｎがハイレベルとなる期間はクロック信号Ｓｂがハイレベルとなる期間と同様の時間になるとともに、内部信号Ｐｉｎがロウレベルとなる期間はクロック信号Ｓｂがロウレベルとなる期間と同様の時間になる。これに対し、微小な固着故障が生じている場合、内部信号Ｐｉｎがハイレベルとなる期間はクロック信号Ｓｂがハイレベルとなる期間とは異なる時間になる可能性が高く、また、内部信号Ｐｉｎがロウレベルとなる期間はクロック信号Ｓｂがロウレベルとなる期間とは異なる時間になる可能性が高い。したがって、上述したように、内部信号Ｐｉｎの各エッジだけでなく、内部信号Ｐｉｎがハイレベルとなる期間およびロウレベルとなる期間をも考慮した判定手法によれば、微小な固着故障が生じているにもかかわらずデジタル信号Ｓａがハイレベルになっていると誤って判定する誤判定の発生を確実に防止することができる。

【0073】

本実施形態の判定部１０は、内部信号Ｐｉｎのレベルがクロック信号Ｓｂの周期の半分未満の時間で繰り返し変化した場合には、その変化は無かったものとみなす補間処理を実行することができるようになっている。判定部１０は、このような補間処理を行うことにより、ノイズなどの影響により内部信号Ｐｉｎが変化したとしても、その変化を無視して、内部信号Ｐｉｎのレベルが変化前のレベルを維持していると判断してデジタル信号Ｓａの値などの判定を行うことができる。このように、本実施形態によれば、ノイズなどの影響を受けることなく判定部１０による判定が行われるため、ノイズなどの影響による判定精度の低下を抑制するとともに誤判定の発生を防止することができる。

【0074】

本実施形態の判定部１０は、補間処理を所定の設定時間Ｔｂ継続して実行すると、デジタル信号Ｓａの値の判定を停止するとともに、デジタル信号Ｓａの値の判定結果として非常停止スイッチ７が操作された場合と同様の判定結果をＣＰＵモジュール３へ出力するようになっている。このようにすれば、判定部１０がノイズなどの影響により比較的長い期間にわたってデジタル信号Ｓａのレベルを判定することができなくなった場合、ＣＰＵモジュール３は、非常停止スイッチ７が操作された場合と同様に制御対象４の動作を非常停止するための処理を実行する。したがって、本実施形態によれば、判定部１０がノイズなどの影響によりデジタル信号Ｓａのレベルを判定することができない期間に非常停止スイッチ７が操作された場合、ＣＰＵモジュール３は、その操作を検出することはできないものの、制御対象４の動作を非常停止することができるため、安全性を良好に維持することができる。

【0075】

上述した設定時間Ｔｂは、非常停止スイッチ７が操作されてから制御対象４の動作が停止されるまでの時間の上限として予め規定された規定時間Ｔｃから少なくともＣＰＵモジュール３が制御対象４の動作を非常停止するための処理に要する所要時間Ｔｄを減じた時間に設定されている。このようにすれば、仮に、補間処理が最初に実行された時点において非常停止スイッチ７が操作されていたとしても、その操作された時点から規定時間Ｔｃが経過する時点までに、制御対象４の動作を確実に非常停止することができる。

【0076】

（第２実施形態）
以下、第１実施形態に対し入力モジュールの具体的な構成が変更された第２実施形態について図１３を参照して説明する。
図１３に示すように、本実施形態の入力モジュール３１が備える入力回路３２は、第１実施形態の入力回路５に対し、発振回路１２が省かれている点が異なる。

【0077】

また、本実施形態の入力モジュール３１が備えるマイコン３３は、マイコン６が有する機能に加え、発振回路１２と同様のクロック信号Ｓｂを生成する機能を有する。この場合、入力回路３２の論理積回路１１は、デジタル信号Ｓａと、マイコン３３により生成されるクロック信号Ｓｂと、を入力し、それら各信号の論理積を表す論理積信号Ｓｃを出力する。

【0078】

上記構成の入力回路３２から出力される内部信号Ｐｉｎは、第１実施形態の入力回路５から出力される内部信号Ｐｉｎと同様の態様の信号となる。そのため、本実施形態のマイコン３３の判定部１０は、入力回路３２から与えられる内部信号Ｐｉｎに基づいて、第１実施形態のマイコン６の判定部１０と同様の判定を行うことができる。したがって、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0079】

マイコンは、その内部に発振回路を備えていることが一般的である。そのため、マイコン３３は、元々備えている内部の発振回路を利用してクロック信号Ｓｂを生成することができる。したがって、本実施形態の構成によれば、入力回路３２に発振回路１２を設ける必要がない分だけ、入力モジュール３１の全体的な構成を簡素化することができるという効果が得られる。

【0080】

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記各実施形態で示した数値などは例示であり、それに限定されるものではない。

【0081】

判定部１０は、デジタル信号Ｓａのレベル判定および固着発生の判定に関して、内部信号Ｐｉｎの各エッジだけに基づいた判定手法を採用してもよい。このような判定手法によれば、微小な固着故障の発生を検出することができない可能性が生じるが、そもそも、微小な固着故障の発生は極めて稀なケースであるため、大きな問題が生じることはない。

【0082】

上記各実施形態では、判定部１０は、内部信号Ｐｉｎがロウレベルからハイレベルに転じた後に再びロウレベルに転じたという第１条件または内部信号Ｐｉｎがハイレベルからロウレベルに転じた後に再びハイレベルに転じたという第２条件のうちいずれかを満たしたときにデジタル信号Ｓａがハイレベルであると判定するようになっていたが、判定部１０は、第１条件を満たしたときにだけデジタル信号Ｓａがハイレベルであると判定してもよい。このようにした場合でも、正常時においてデジタル信号Ｓａがハイレベルとなっているのか、あるいは、固着故障が生じているのか、を正しく切り分けることができる。

【0083】

論理積回路１１の具体的な構成は、上記各実施形態で示したものに限らずともよく、適宜変更可能である。また、論理積回路１１は、入力回路５、３２内に配置されていればよく、その配置についても適宜変更することができる。
信号出力部としては、フォトカプラ１３に限らずともよく、フォトカプラ１３と同様の内部信号Ｐｉｎを出力することができる構成であれば適宜変更可能である。例えば、前述した絶縁が不要である場合、論理積信号Ｓｃに基づいてフォトトランジスタ１５と同様にオンオフされるスイッチング素子だけにより信号出力部を構成することもできる。

【0084】

本発明は、制御対象４の動作を非常停止させるための非常停止スイッチ７の操作に応じて値が変化するデジタル信号Ｓａを入力する入力モジュール２、３１だけでなく、外部から与えられるデジタル信号を入力する産業用制御装置の入力モジュール全般に適用することができる。

【符号の説明】

【0085】

１…ＰＬＣ、２、３１…入力モジュール、３…ＣＰＵモジュール、４…制御対象、５、３２…入力回路、７…非常停止スイッチ、１０…判定部、１１…論理積回路、１３…フォトカプラ、１５…フォトトランジスタ。

【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】