特許 7578091 電磁弁制御装置

(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】2024-10-28

(45)【発行日】2024-11-06

(54)【発明の名称】電磁弁制御装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/06 20060101AFI20241029BHJP

   G05B 19/042 20060101ALI20241029BHJP

   G05B 19/05 20060101ALI20241029BHJP

【ＦＩ】

F16K31/06 310Z

G05B19/042

G05B19/05 S

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021179923

(22)【出願日】2021-11-04

(65)【公開番号】P2023068700

(43)【公開日】2023-05-18

【審査請求日】2023-06-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000102511

【氏名又は名称】ＳＭＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】岡田 唯

【審査官】藤森 一真

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１８１５２２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－２６９０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３７８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２２１５４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１２３３７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３１／０６ － ３１／１１

Ｇ０５Ｂ １９／０４ － １９／０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電磁弁モジュールが通信モジュールに直列に連接された電磁弁制御装置であって、
送信ラインと受信ラインと切替ラインとを備え、前記送信ライン、前記受信ラインおよび前記切替ラインは、前記通信モジュールおよび複数の前記電磁弁モジュールを横断し、前記電磁弁モジュールは、第１通信回路および第２通信回路を備え、前記第２通信回路の入力端子は、前記送信ラインに接続され、前記第２通信回路の出力端子は、前記受信ラインに接続され、
前記通信モジュールから前記送信ラインに送信された電磁弁制御信号は、前記電磁弁モジュールの前記第１通信回路で受信され、診断情報に関する信号が前記電磁弁制御信号とともに前記第１通信回路から前記送信ラインに送信され、
終端の前記電磁弁モジュールを除く前記電磁弁モジュールの前記第２通信回路には、次段の前記電磁弁モジュールに位置する前記切替ラインから信号が入力され、前記切替ラインから信号が入力されない終端の前記電磁弁モジュールの前記第２通信回路は、前記電磁弁制御信号および複数の前記電磁弁モジュールの前記診断情報に関する信号を前記受信ラインを介して前記通信モジュールに伝達し、
前記電磁弁モジュールは、電磁弁制御回路を備えるとともに、前記切替ラインから分岐して前記電磁弁制御回路に至る電磁弁制御回路用電力線を備える電磁弁制御装置。

【請求項2】

請求項１記載の電磁弁制御装置において、
前記第２通信回路はアウトプット・イネーブル端子を備え、終端の前記電磁弁モジュールを除く前記電磁弁モジュールの前記第２通信回路の前記アウトプット・イネーブル端子は、前記切替ラインに接続される電磁弁制御装置。

【請求項3】

請求項２記載の電磁弁制御装置において、
前記電磁弁モジュールは、前記切替ラインから分岐する第１分岐切替線と、前記第２通信回路の前記アウトプット・イネーブル端子から延びる第２分岐切替線とを備え、終端の前記電磁弁モジュールを除く前記電磁弁モジュールの前記第２分岐切替線の端部は、次段の前記電磁弁モジュールの前記第１分岐切替線の端部に接続される電磁弁制御装置。

【請求項4】

請求項１記載の電磁弁制御装置において、
前記送信ラインは、クロック信号を伝送する第１通信線と、選択信号を伝送する第２通信線と、前記電磁弁制御信号および前記診断情報に関する信号を伝送する第３通信線とから構成される電磁弁制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信モジュール（制御モジュール）に複数の電磁弁モジュールを接続した電磁弁制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えばＰＬＣと通信を行う通信モジュール（制御モジュール）に複数の電磁弁モジュールを接続し、一つの通信モジュールで複数の電磁弁モジュールの電磁弁を制御する電磁弁制御装置が知られている。例えば、特許文献１には、マニホールド化された複数の電磁弁ブロックが電磁弁制御部に直列に連接された電磁弁制御装置が記載されている。

【0003】

特許文献１の電磁弁制御装置は、電源供給ラインと、シリアル通信ラインと、ブロックセレクトラインとを有する。この電磁弁制御装置の電磁弁制御部は、所定のブロックセレクトラインと電磁弁ブロックの渡し配線とを介して、当該制御対象の電磁弁ブロックの電磁弁駆動回路にブロックセレクト信号を供給する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５６４１４４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一つの通信モジュールで多数の電磁弁モジュールの電磁弁を制御する場合、通信モジュールと電磁弁モジュールとの間で通信を行うために必要な通信線の数が膨大になるおそれがある。通信線の数が増大するほど、装置が大型化して設置スペースが増大するほか、通信線を接続する工程が増大する。また、電磁弁モジュールで電磁弁の動作状況に関する診断を行う場合は、通信モジュールが診断情報を把握できるようにする必要があり、さらに、通信線の数が増大するおそれがある。

【0006】

特許文献１の電磁弁制御装置では、電磁弁ブロックの個数分だけブロックセレクトラインを必要とする。このため、電磁弁制御部に接続する電磁弁ブロックの数には制約が生じる。

【0007】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、複数の電磁弁モジュールが通信モジュールに直列に連接された電磁弁制御装置であって、送信ラインと受信ラインと切替ラインとを備え、前記送信ライン、前記受信ラインおよび前記切替ラインは、前記通信モジュールおよび複数の前記電磁弁モジュールを横断し、前記電磁弁モジュールは、第１通信回路および第２通信回路を備え、前記第２通信回路の入力端子は、前記送信ラインに接続され、前記第２通信回路の出力端子は、前記受信ラインに接続され、前記通信モジュールから前記送信ラインに送信された電磁弁制御信号は、前記電磁弁モジュールの前記第１通信回路で受信され、診断情報に関する信号が前記電磁弁制御信号とともに前記第１通信回路から前記送信ラインに送信され、終端の前記電磁弁モジュールを除く前記電磁弁モジュールの前記第２通信回路には、次段の前記電磁弁モジュールに位置する前記切替ラインから信号が入力され、前記切替ラインから信号が入力されない終端の前記電磁弁モジュールの前記第２通信回路は、前記電磁弁制御信号および複数の前記電磁弁モジュールの前記診断情報に関する信号を前記受信ラインを介して前記通信モジュールに伝達する電磁弁制御装置である。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る電磁弁制御装置は、切替ラインおよび第２通信回路を備えるので、複数の電磁弁モジュールの診断情報に関する信号が自動的に終端の電磁弁モジュールから通信モジュールに向けて伝送される。これにより、通信モジュールは、複数の電磁弁モジュールの診断情報を把握することができる。また、複数の電磁弁モジュールの診断情報を通信モジュールにフィードバックするのに必要な通信線を特に必要としない。しかも、電磁弁モジュールが追加されることによって終端の電磁弁モジュールが変更されても、信号の伝達経路が自動的に切り替わるので、終端の電磁弁モジュールに特別な指示を与える必要がない。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る電磁弁制御装置の回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１に示されるように、本発明の実施形態に係る電磁弁制御装置１０は、通信モジュール１２およびマニホールド化された複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎから構成される。複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎは、互いに同一の構造を有し、通信モジュール１２に対して直列に連接される。単数または複数の電磁弁１８が各電磁弁モジュール１６１～１６ｎに取り付けられる。各電磁弁モジュール１６１～１６ｎは、当該電磁弁モジュールに取り付けられた電磁弁１８に駆動信号を出力する電磁弁制御回路２０を備える。

【0012】

電磁弁制御装置１０における電磁弁モジュール１６１～１６ｎの数はｎ個であり、例えばｎ＝１６である。また、各電磁弁モジュール１６１～１６ｎに取り付けることができる電磁弁１８の数は、例えば最大８個である。この場合、一つの電磁弁制御装置１０に最大１２８個の電磁弁１８を搭載することができる。

【0013】

以下において、複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎのうち、通信モジュール１２に最も近い位置にある電磁弁モジュール１６１を「始端の電磁弁モジュール」という。また、通信モジュール１２から最も離れた位置にある電磁弁モジュール１６ｎを「終端の電磁弁モジュール」という。また、隣接する二つの電磁弁モジュールに関し、通信モジュール１２に近い電磁弁モジュールから見て、通信モジュール１２から離れている電磁弁モジュールを「次段の電磁弁モジュール」という。逆に、通信モジュール１２から離れている電磁弁モジュールから見て、通信モジュール１２に近い電磁弁モジュールを「前段の電磁弁モジュール」という。

【0014】

通信モジュール１２は、バスライン５４を介して上位コントローラであるＰＬＣ５２と双方向に通信を行う制御回路１４を備える。通信モジュール１２は、複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎの電磁弁１８を制御する信号をＰＬＣ５２から受け取る。通信モジュール１２には、制御系電源６２が接続されている。制御回路１４の動作に必要な電力が制御系電源６２から制御系電力線６４を介して制御回路１４に供給される。

【0015】

通信モジュール１２には、駆動系電源５６が接続されている。駆動系電源５６から延びる駆動系電力線５８が通信モジュール１２および複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎを横断する。駆動系電力線５８は、通信モジュール１２に配置される分割電力線６００と、各電磁弁モジュール１６１～１６ｎに配置される分割電力線６０１～６０ｎとを含む。

【0016】

通信モジュール１２に複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎが接続されることにより、通信モジュール１２の分割電力線６００および複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎの分割電力線６０１～６０ｎが相互に接続される。各電磁弁モジュール１６１～１６ｎにおいて、電磁弁１８を駆動するために必要な電力が電磁弁モジュール１６１～１６ｎの分割電力線６０１～６０ｎを介して電磁弁制御回路２０に供給される。

【0017】

電磁弁制御装置１０は、通信モジュール１２の制御回路１４から延びる送信ライン３２を備える。送信ライン３２は、通信モジュール１２が複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎに信号を送るための通信線である。送信ライン３２は、第１～第３通信線３４、３６、３８の３本の通信線から構成される。第１～第３通信線３４、３６、３８は、通信モジュール１２および複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎを横断する。

【0018】

第１通信線３４は、通信モジュール１２に配置される第１分割通信線３４０と、各電磁弁モジュール１６１～１６ｎに配置される第１分割通信線３４１～３４ｎとを含む。同様に、第２通信線３６は、通信モジュール１２に配置される第２分割通信線３６０と、各電磁弁モジュール１６１～１６ｎに配置される第２分割通信線３６１～３６ｎとを含む。また、第３通信線３８は、通信モジュール１２に配置される第３分割通信線３８０と、各電磁弁モジュール１６１～１６ｎに配置される第３分割通信線３８１～３８ｎとを含む。

【0019】

通信モジュール１２に複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎが接続されることにより、通信モジュール１２の第１分割通信線３４０および複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎの第１分割通信線３４１～３４ｎが相互に接続される。同様に、通信モジュール１２の第２分割通信線３６０および複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎの第２分割通信線３６１～３６ｎが相互に接続される。また、通信モジュール１２の第３分割通信線３８０および複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎの第３分割通信線３８１～３８ｎが相互に接続される。

【0020】

通信モジュール１２の制御回路１４は、ＰＬＣ５２から受け取った信号に基づいて、制御対象となる電磁弁モジュールの電磁弁１８を制御するための信号を通信モジュール１２の第１～第３通信線３４、３６、３８に送信する。制御回路１４から第１通信線３４に送信される信号は、同期を図るためのクロック信号である。制御回路１４から第２通信線３６に送信される信号は、制御対象の電磁弁モジュールを選択するための信号（選択信号）である。制御回路１４から第３通信線３８に送信される信号は、電磁弁１８の制御データに関する信号（電磁弁制御信号）である。

【0021】

各電磁弁モジュール１６１～１６ｎの電磁弁制御回路２０は、第１通信回路２２を備える。各電磁弁モジュール１６１～１６ｎの第１分割通信線３４１～３４ｎは、途中で分岐して第１通信回路２２に接続される。これにより、各電磁弁モジュール１６１～１６ｎの第１通信回路２２は、第１通信線３４を介してクロック信号を受信することができる。各電磁弁モジュール１６１～１６ｎの第２分割通信線３６１～３６ｎは、途中で分岐して第１通信回路２２に接続される。これにより、各電磁弁モジュール１６１～１６ｎの第１通信回路２２は、第２通信線３６を介して選択信号を受信することができる。

【0022】

第１通信回路２２は、各電磁弁モジュール１６１～１６ｎの第３分割通信線３８１～３８ｎの途中に挿入される。これにより、各電磁弁モジュール１６１～１６ｎの第１通信回路２２は、第３通信線３８を介して電磁弁制御信号を受信し、受信した電磁弁制御信号を第３通信線３８を介して次段の電磁弁モジュールに転送することができる。各電磁弁モジュール１６１～１６ｎの電磁弁制御回路２０は、当該電磁弁モジュールが制御対象となっている場合、受信した電磁弁制御信号に基づいて、電磁弁１８に駆動信号を出力する。

【0023】

各電磁弁モジュール１６１～１６ｎの電磁弁制御回路２０は、当該電磁弁モジュールの電磁弁１８の動作状況に関する診断を行う。具体的には、電磁弁１８のコイルが融解してショートが発生していないか、当該電磁弁モジュール内の温度が許容される温度の上限を超えていないか等について診断する。この診断内容（診断情報）に関する信号は、電磁弁制御信号とともに、第１通信回路２２から第３通信線３８に送信され、次段の電磁弁モジュールに伝達される。

【0024】

各電磁弁モジュール１６１～１６ｎの第１通信回路２２から第３通信線３８に送信される信号には、始端の電磁弁モジュール１６１から前段の電磁弁モジュールまでの電磁弁モジュールで作成された診断情報に関する信号も含まれる。終端の電磁弁モジュール１６ｎにおいて第１通信回路２２から第３通信線３８に送信される信号には、すべての電磁弁モジュール１６１～１６ｎで作成された診断情報に関する信号が含まれる。

【0025】

電磁弁制御装置１０は、通信モジュール１２の制御回路１４から延びる受信ライン４０を備える。受信ライン４０は、通信モジュール１２が終端の電磁弁モジュール１６ｎから信号を受けるための通信線である。受信ライン４０は、１本の通信線から構成され、通信モジュール１２および複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎを横断する。

【0026】

受信ライン４０は、通信モジュール１２に配置される第４分割通信線４００と、各電磁弁モジュール１６１～１６ｎに配置される第４分割通信線４０１～４０ｎとを含む。通信モジュール１２に複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎが接続されることにより、通信モジュール１２の第４分割通信線４００および複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎの第４分割通信線４０１～４０ｎが相互に接続される。

【0027】

各電磁弁モジュール１６１～１６ｎの電磁弁制御回路２０は、汎用ロジックＩＣから構成される第２通信回路２４を備える。第２通信回路２４は、入力端子２６と出力端子２８とアウトプット・イネーブル端子３０とを備える。各電磁弁モジュール１６１～１６ｎにおいて、第２通信回路２４の入力端子２６は、第１接続線４８を介して、第１通信回路２２から次段の電磁弁モジュールに向けて延びる第３分割通信線３８１～３８ｎに接続される。また、各電磁弁モジュール１６１～１６ｎにおいて、第２通信回路２４の出力端子２８は、第２接続線５０を介して受信ライン４０を構成する第４分割通信線４０１～４０ｎに接続される。

【0028】

電磁弁制御装置１０は、通信モジュール１２の制御回路１４から延びる切替ライン４２を備える。切替ライン４２には、常に一定の電圧（Ｈｉｇｈ信号）が供給されている。切替ライン４２は、通信モジュール１２および複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎを横断する。

【0029】

切替ライン４２は、通信モジュール１２に配置される分割切替線４２０と、各電磁弁モジュール１６１～１６ｎに配置される分割切替線４２１～４２ｎとを含む。通信モジュール１２に複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎが接続されることにより、通信モジュール１２の分割切替線４２０および複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎの分割切替線４２１～４２ｎが相互に接続される。

【0030】

各電磁弁モジュール１６１～１６ｎは、分割切替線４２１～４２ｎから分岐する第１分岐切替線４４と、第２通信回路２４のアウトプット・イネーブル端子３０から延びる第２分岐切替線４６とを備える。通信モジュール１２に複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎが接続されることにより、各電磁弁モジュール１６１～１６ｎの第２分岐切替線４６の端部は、次段の電磁弁モジュールの第１分岐切替線４４の端部に接続される。但し、終端の電磁弁モジュール１６ｎについては、次段の電磁弁モジュールが存在しないため、第２分岐切替線４６の端部は開いている。

【0031】

したがって、終端の電磁弁モジュール１６ｎを除く電磁弁モジュールの第２通信回路２４のアウトプット・イネーブル端子３０は、切替ライン４２に接続される。詳細には、それらのアウトプット・イネーブル端子３０は、当該電磁弁モジュールの第２分岐切替線４６と次段の電磁弁モジュールの第１分岐切替線４４とを介して、次段の電磁弁モジュールの分割切替線に接続される。

【0032】

一方、終端の電磁弁モジュール１６ｎの第２通信回路２４のアウトプット・イネーブル端子３０は、切替ライン４２から分離されている。切替ライン４２に接続されるアウトプット・イネーブル端子３０にはＨｉｇｈ信号が入力され、切替ライン４２から分離されているアウトプット・イネーブル端子３０にはＬｏｗ信号が入力される。

【0033】

アウトプット・イネーブル端子３０にＨｉｇｈ信号が入力されている場合、第２通信回路２４は、入力端子２６に入力される信号の如何にかかわらず、出力端子２８を高インピーダンスにする。一方、アウトプット・イネーブル端子３０にＬｏｗ信号が入力されている場合、第２通信回路２４は、入力端子２６に入力される信号と同一の信号を出力端子２８から出力する。すなわち、第２通信回路２４は、入力端子２６にＬｏｗ信号が入力されれば、出力端子２８からＬｏｗ信号を出力し、入力端子２６にＨｉｇｈ信号が入力されれば、出力端子２８からＨｉｇｈ信号を出力する。

【0034】

したがって、終端の電磁弁モジュール１６ｎを除いて、各電磁弁モジュールでは、第２通信回路２４の出力端子２８が高インピーダンスとなる。このため、第２通信回路２４は、第４分割通信線から遮断された状態となり、受信ライン４０に信号は伝送されない。

【0035】

一方、終端の電磁弁モジュール１６ｎでは、第１通信回路２２から第３分割通信線３８ｎに送信された信号が、第１接続線４８と第２通信回路２４と第２接続線５０とを経由して、受信ライン４０を構成する第４分割通信線４０ｎに伝送される。すなわち、終端の電磁弁モジュール１６ｎは、第３通信線３８によって伝送された信号を受信ライン４０を介して通信モジュール１２に伝達する。

【0036】

これにより、電磁弁制御信号およびすべての電磁弁モジュール１６１～１６ｎの診断情報に関する信号が通信モジュール１２にフィードバックされ、通信モジュール１２は、各電磁弁モジュール１６１～１６ｎの診断情報を把握することができる。なお、図１において、電磁弁制御信号および診断情報に関する信号の流れが矢印で示されている。

【0037】

各電磁弁モジュール１６１～１６ｎは、分割切替線４２１～４２ｎから分岐して電磁弁制御回路２０に至る電磁弁制御回路用電力線４７を備える。各電磁弁モジュール１６１～１６ｎの電磁弁制御回路２０の動作に必要な電力は、制御系電源６２から通信モジュール１２の制御回路１４と切替ライン４２と電磁弁制御回路用電力線４７とを介して供給される。

【0038】

送信ライン３２および受信ライン４０による通信モジュール１２と複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎとの間の信号の伝達方式は、ＳＰＩ（シリアル・ペリフェラル・インターフェイス）通信をデイジーチェーンモードで行う方式である。各電磁弁モジュール１６１～１６ｎの第１通信回路２２は、ＳＰＩ通信をデイジーチェーンで接続可能な通信ＩＣから構成されている。

【0039】

本実施形態によれば、切替ライン４２および第２通信回路２４を備えるので、複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎの診断情報に関する信号が自動的に終端の電磁弁モジュール１６ｎから通信モジュール１２に向けて伝送される。これにより、通信モジュール１２は、複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎの診断情報を把握することができる。また、複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎの診断情報を通信モジュール１２にフィードバックするための通信線を特に必要としない。しかも、電磁弁モジュールが追加されることによって終端の電磁弁モジュールが変更されても、信号の伝達経路が自動的に切り替わるので、終端の電磁弁モジュールに特別な指示を与える必要がない。

【0040】

また、通信モジュール１２と複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎとの間の信号の伝達は、それらを横断する送信ライン３２および受信ライン４０によって行われる。これにより、通信モジュール１２と複数の電磁弁モジュール１６１～１６ｎとの間で信号の伝達を行うのに必要な通信線の数を可及的に少なくすることができる。本実施形態では、送信ライン３２を構成する通信線と受信ライン４０を構成する通信線とを合わせて合計４本の通信線で、電磁弁制御信号および診断情報に関する信号の伝送を行うことができる。

【0041】

本発明に係る電磁弁制御装置は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

【符号の説明】

【0042】

１０…電磁弁制御装置 １２…通信モジュール
２０…電磁弁制御回路 ２２…第１通信回路
２４…第２通信回路 ２６…入力端子
２８…出力端子 ３０…アウトプット・イネーブル端子
３２…送信ライン ３４…第１通信線
３６…第２通信線 ３８…第３通信線
４０…受信ライン ４２…切替ライン
４４…第１分岐切替線 ４６…第２分岐切替線
４７…電磁弁制御回路用電力線 １６１～１６ｎ…電磁弁モジュール

【図1】