(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部入力機器用の直流電源と、コモン端子及び複数の入力端子からなる端子部と、前記端子部を介して入力される外部入力機器側の電流を検出して制御装置側に出力する複数の電流検出素子とを備えた直流入力回路において、
前記コモン端子を前記直流電源の一方の電極に接続される第１のコモン端子及び同直流電源の他方の電極に接続される第２のコモン端子の２つとし、前記両コモン端子の間に第１及び第２の電流制限素子を直列に接続し、前記両電流制限素子の中間接続点と前記入力端子との間に前記電流検出素子の入力側を接続したことを特徴とする直流入力回路。
【請求項２】
前記両電流制限素子の中間接続点と前記入力端子との間に整流回路の入力側を接続するとともに、その整流回路の出力側に前記電流検出素子を接続したことを特徴とする請求項１に記載の直流入力回路。
【請求項３】
前記第１及び第２の電流制限素子は電流制限抵抗であり、前記両コモン端子の間にはこれらの電流制限抵抗に加えて逆流防止用のダイオードが直列に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の直流入力回路。
【請求項４】
外部入力機器用の直流電源と、コモン端子及び複数の入力端子からなる端子部と、前記端子部を介して入力される外部入力機器側の電流を検出して前記制御装置側に出力する複数の電流検出素子とを備えた直流入力回路において、
前記コモン端子を前記直流電源の一方の電極に接続される第１のコモン端子及び同直流電源の他方の電極に接続される第２のコモン端子の２つとし、前記両コモン端子の間に第１及び第２の電圧制限素子を直列に接続し、前記両電圧制限素子の制限電圧を前記直流電源の電圧値の１／２倍よりも高くかつ１倍よりも低い値に設定し、前記両電圧制限素子の中間接続点と前記入力端子との間に前記電流検出素子の入力側を接続したことを特徴とする直流入力回路。
【請求項５】
前記電圧制限素子の中間接続点と前記入力端子との間に整流回路の入力側を接続するとともに、その整流回路の出力側に前記電流検出素子を接続したことを特徴とする請求項４に記載の直流入力回路。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の直流入力回路を備えたプログラマブルコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流入力回路及びプログラマブルコントローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、外部入力機器と、制御装置と、それらの間に介在される直流入力回路とからなるプログラマブルコントローラが知られている。前記外部入力機器とはアクチュエータ等の動作状態を検出するためのものであって、例えば近接スイッチ等が挙げられる。この種の近接スイッチには、出力側にＮＰＮトランジスタを用いたもの及びＰＮＰトランジスタを用いたものの２タイプがある。図４（ａ）には前者の従来例が示され、図４（ｂ）には後者の従来例が示されている。なお、便宜上、近接スイッチは１つのみ図示されている。
【０００３】
図４（ａ）に示されるプログラマブルコントローラ６１では、近接スイッチ６２は内部主回路６３とＮＰＮトランジスタ６４とを備えている。直流入力回路を構成する直流電源６５のプラス側は、内部主回路６３の第１の端子及び端子部６６のコモン端子６７に接続されている。従って、このコモン端子６７はプラス側となる。なお、このようなコモン端子６７が設けられている理由は、全体の省配線化を図るためである。直流電源６５のマイナス側は、内部主回路６３の第２の端子及びＮＰＮトランジスタ６４のエミッタ端子に接続されている。ＮＰＮトランジスタ６４のコレクタ端子は、端子部６６にある複数の入力端子６８ａ，６８ｂ，６８ｃのうちの１つのもの６８ａに接続されている。電流検出素子としての単方向性フォトカプラ６９を構成する発光ダイオード７０のアノード端子は、コモン端子６７側に接続されている。一方、同発光ダイオード７０のカソード端子は、電流制限抵抗７１を介して入力端子６８ａに接続されている。なお、前記単方向性フォトカプラ６９は入力端子６８ａ〜６８ｃの数だけ設けられている。このように構成されたプログラマブルコントローラ６１では、近接スイッチ６２がオンになると、コモン端子６７側から発光ダイオード７０を介して入力端子６８ａ側に電流が流れ、発光ダイオード７０が光を発する。すると、その発光ダイオード７０と対をなすフォトトランジスタ７２が短絡してオン状態となり、制御装置７３側に電流が出力されるようになっている。
【０００４】
図４（ｂ）に示されるプログラマブルコントローラ７５では、ＮＰＮトランジスタ６４の代わりにＰＮＰトランジスタ７６を使用した近接スイッチ７４が用いられている。直流電源６５の接続の仕方が異なる点、単方向性フォトカプラ６９の接続の仕方が異なる点を除き、このプログラマブルコントローラ７５も前記プログラマブルコントローラ６１と同様の構成を備えている。従って、近接スイッチ７４がオンになると、入力端子６８ａ側から発光ダイオード７０を介してコモン端子６７側に電流が流れ、発光ダイオード７０が光を発する。すると、その発光ダイオード７０と対をなすフォトトランジスタ７２が短絡してオン状態となり、制御装置７３側に電流が出力されるようになっている。なお、このプログラマブルコントローラ７５では、コモン端子６７がマイナス側となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図４（ａ）のプログラマブルコントローラ６１は、ＮＰＮタイプの近接スイッチ６２専用であるため、ＰＮＰタイプの近接スイッチ７４を接続することはできない。同様に、図４（ｂ）のプログラマブルコントローラ７５は、ＰＮＰタイプの近接スイッチ７４専用であるため、ＮＰＮタイプの近接スイッチ６２を接続することはできない。
【０００６】
そこで、上記の問題を解消するための構成としては、例えば図４（ｃ），図４（ｄ）に示されるような両タイプ兼用のプログラマブルコントローラ８１が考えられる。このプログラマブルコントローラ８１では、単方向性フォトカプラ６９の代わりに、フォトトランジスタ７２と一対の発光ダイオード７０とからなる双方向性フォトカプラ８２が使用されている。従って、この構成であるとＮＰＮタイプの近接スイッチ６２を接続できるばかりでなく（図４(c) 参照）、ＰＮＰタイプの近接スイッチ７４も接続できるようになっている（図４(d) 参照）。
【０００７】
なお、これと類似の技術は、例えば実開昭６２−４０６０２号公報や実開昭５９−５８８０４号公報にも開示されている。
しかしながら、上記の両タイプ兼用のプログラマブルコントローラ８１では、コモン端子６７はプラス・マイナスのいずれか一方の極性に固定されている。それゆえ、同一のユニット内において極性の異なる近接スイッチ６４，７２を混在させた状態で同時に使用することができなかった。
【０００８】
また、特開平７−３６３６８号公報には、双方向性フォトカプラを備えるとともに切換スイッチ等によってコモン端子の極性を切り換え可能としたものが開示されている。しかし、このような構成であっても、極性の異なる近接スイッチを混在させた状態で同時に使用することはできなかった。さらに、切換スイッチが必要とされるため、大型化の防止や信頼性の向上にとって都合のよいプログラマブルコントローラ構造であるとはいいがたかった。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、切換スイッチ等を用いなくても、極性の異なる外部入力機器を混在させて同時に使用することができる直流入力回路及びプログラマブルコントローラを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第２の目的は、消費電力が小さくて経済的な直流入力回路及びプログラマブルコントローラを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、外部入力機器用の直流電源と、コモン端子及び複数の入力端子からなる端子部と、前記端子部を介して入力される外部入力機器側の電流を検出して制御装置側に出力する複数の電流検出素子とを備えた直流入力回路において、前記コモン端子を前記直流電源の一方の電極に接続される第１のコモン端子及び同直流電源の他方の電極に接続される第２のコモン端子の２つとし、前記両コモン端子の間に第１及び第２の電流制限素子を直列に接続し、前記両電流制限素子の中間接続点と前記入力端子との間に前記電流検出素子の入力側を接続したことを特徴とする直流入力回路をその要旨とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記両電流制限素子の中間接続点と前記入力端子との間に整流回路の入力側を接続するとともに、その整流回路の出力側に前記電流検出素子を接続した。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記第１及び第２の電流制限素子は電流制限抵抗であり、前記両コモン端子の間にはこれらの電流制限抵抗に加えて逆流防止用のダイオードが直列に接続されているとした。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、外部入力機器用の直流電源と、コモン端子及び複数の入力端子からなる端子部と、前記端子部を介して入力される外部入力機器側の電流を検出して前記制御装置側に出力する複数の電流検出素子とを備えた直流入力回路において、前記コモン端子を前記直流電源の一方の電極に接続される第１のコモン端子及び同直流電源の他方の電極に接続される第２のコモン端子の２つとし、前記両コモン端子の間に第１及び第２の電圧制限素子を直列に接続し、前記両電圧制限素子の制限電圧を前記直流電源の電圧値の１／２倍よりも高くかつ１倍よりも低い値に設定し、前記両電圧制限素子の中間接続点と前記入力端子との間に前記電流検出素子の入力側を接続したことを特徴とする直流入力回路をその要旨とした。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記電圧制限素子の中間接続点と前記入力端子との間に整流回路の入力側を接続するとともに、その整流回路の出力側に前記電流検出素子を接続した。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の直流入力回路を備えたプログラマブルコントローラをその要旨とする。
以下、本発明の「作用」について説明する。
【００１７】
請求項１に記載の発明の作用は次の通りである。特定の極性を有する外部入力機器（便宜上、第１の外部入力機器とする。）は、いずれかのコモン端子及びいずれかの入力端子に接続される。また、それとは異なる極性を有する外部入力機器（便宜上、第２の外部入力機器とする。）も、いずれかのコモン端子及びいずれかの入力端子に接続される。ただし、直流電源に対する接続の仕方は逆向きになる。
【００１８】
例えば、第１のコモン端子側をプラス極とし、第２のコモン端子側をマイナス極とした場合、第１の外部入力機器がオン状態になると、第１のコモン端子、第１の電流制限素子、電流検出素子の入力側及び入力端子という経路を介して直流電流が流れる。すると、電流検出素子が作動してその出力側に電流が流れるため、第１の外部入力機器がオン状態にあることが制御装置側に検出される。第１の外部入力機器がオフ状態になると、前記経路を介して直流電流は流れない。よって、電流検出素子の出力側にも電流が流れないため、第１の外部入力機器がオフ状態にあることが制御装置側に検出される。
【００１９】
第２の外部入力機器がオン状態になると、入力端子、電流検出素子の入力側、第２の電流制限素子及び第２のコモン端子という経路を介して直流電流が流れる。すると、電流検出素子が作動してその出力側に電流が流れるため、第２の外部入力機器がオン状態にあることが制御装置側に検出される。第２の外部入力機器がオフ状態になると、前記経路を介して直流電流は流れない。よって、電流検出素子の出力側にも電流が流れないため、第２の外部入力機器がオフ状態にあることが制御装置側に検出される。
【００２０】
つまり、本発明の構成によると、極性の異なる外部入力機器を混在させて同時に使用することができる。また、この場合においても切換スイッチを用いる必要がないので、大型化の防止や信頼性の向上を図ることができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明によると、第１、第２の外部入力機器からの直流電流は、整流回路によって無極性化されたうえで電流検出素子の入力側に供給される。このため、電流検出素子の選択の幅が広くなる。従って、例えば比較的単純な構造である単方向性フォトカプラなどを使用することが可能となり、低コスト化を図ることができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明によると、両コモン端子の間には電流制限抵抗に加えて逆流防止用のダイオードが直列に接続されているため、使用していないコモン端子への電流の回り込みが確実に防止され、動作状態の安定化が図られる。
【００２３】
請求項４に記載の発明の作用は次の通りである。特定の極性を有する外部入力機器（便宜上、第１の外部入力機器とする。）は、コモン端子及びいずれかの入力端子に接続される。また、それとは異なる極性を有する外部入力機器（便宜上、第２の外部入力機器とする。）も、コモン端子及びいずれかの入力端子に接続される。
【００２４】
例えば、第１のコモン端子側をプラス極とし、第２のコモン端子側をマイナス極とした場合、第１の外部入力機器がオフ状態であれば、両電圧制限素子の制限電圧の和は直流電源の電圧値よりも高いことから、どちらの電圧制限素子にも電流が流れない。従って、第１のコモン端子、第１の電圧制限素子、電流検出素子の入力側及び入力端子という経路を介して直流電流が流れることもない。このため、電流検出素子の出力側に電流が流れず、第１の外部入力機器がオフ状態にあることが制御装置側に検出される。第１の外部入力機器がオン状態になると、前記経路が短絡されるとともに同経路を介して直流電流が流れる。このときにおける第１の電圧制限素子の制限電圧は、直流電源の電圧値よりも低くなるからである。すると、電流検出素子が作動してその出力側に電流が流れるため、第１の外部入力機器がオン状態にあることが制御装置側に検出される。
【００２５】
第２の外部入力機器がオフ状態であれば、両電圧制限素子の制限電圧の和は直流電源の電圧値よりも高いことから、どちらの電圧制限素子にも電流が流れない。従って、入力端子、電流検出素子の入力側、第２の電圧制限素子及び第２のコモン端子という経路を介して直流電流が流れることもない。このため、電流検出素子の出力側に電流が流れず、第２の外部入力機器がオフ状態にあることが制御装置側に検出される。第２の外部入力機器がオン状態になると、前記経路が短絡されるとともに同経路を介して直流電流が流れる。このときにおける第２の電圧制限素子の制限電圧は、直流電源の電圧値よりも低くなるからである。すると、電流検出素子が作動してその出力側に電流が流れるため、第２の外部入力機器がオン状態にあることが制御装置側に検出される。
【００２６】
つまり、本発明の構成によると、極性の異なる外部入力機器を混在させて同時に使用することができる。また、この場合においても切換スイッチを用いる必要ながいので、大型化の防止や信頼性の向上を図ることができる。
【００２７】
また、外部入力機器がオフ状態のときであっても、２つの電圧制限素子の直列接続により、両コモン端子間には上記のように全く電流が流れない。このため、直流電源の消費電力を少なくすることができ、経済的なものとすることができる。
【００２８】
請求項５に記載の発明によると、第１、第２の外部入力機器からの直流電流は、整流回路によって無極性化されたうえで電流検出素子の入力側に供給される。このため、電流検出素子の選択の幅が広くなる。従って、例えば比較的単純な構造である単方向性フォトカプラなどを使用することが可能となり、低コスト化を図ることができる。
【００２９】
請求項６に記載の発明によると、上述した作用を奏する極めて優れたプログラマブルコントローラとすることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
以下、本発明を具体化した第１の実施形態のプログラマブルコントローラを図１（ａ）〜図１（ｃ）に基づき詳細に説明する。
【００３１】
図１（ａ）に示されるように、実施形態１のプログラマブルコントローラ１は両タイプ兼用であって、外部入力機器としての近接スイッチ１１，２１と、制御装置２と、それらの間に介在される直流入力回路３とからなる。
【００３２】
第１の外部接続機器としての第１の近接スイッチ１１は、内部主回路１２とＮＰＮトランジスタ１３とを備えている。近接スイッチ１１は３つの端子１４ａ，１４ｂ，１４ｃを備えている。内部主回路１２にはＮＰＮトランジスタ１３のベース端子が接続されている。従って、内部主回路１２の作動時にベース電流が流れることにより、ＮＰＮトランジスタ１３がオン状態になる。つまり、ＮＰＮトランジスタ１３のエミッタ端子−コレクタ端子間が短絡する結果、それらが接続されている第２及び第３の端子１４ｂ，１４ｃ間に電流が流れるようになっている。
【００３３】
第２の外部接続機器としての第２の近接スイッチ２１は、内部主回路２２とＰＮＰトランジスタ２３とを備えている。近接スイッチ２１は３つの端子２４ａ，２４ｂ，２４ｃを備えている。内部主回路２２にはＰＮＰトランジスタ２３のベース端子が接続されている。従って、内部主回路２２の作動時にベース電流が流れることにより、ＰＮＰトランジスタ２３がオン状態になる。つまり、ＰＮＰトランジスタ２３のエミッタ端子−コレクタ端子間が短絡する結果、それらが接続されている第２及び第３の端子２４ｂ，２４ｃ間に電流が流れるようになっている。
【００３４】
直流入力回路３は直流電源４及び端子部５を備えている。直流電源４は、図１のように内部にあってもよいほか、外部にあってもよい。端子部５は、第１のコモン端子６、第２のコモン端子７及び入力端子８ａ，８ｂ，８ｃからなる。第１のコモン端子６は１つであって、直流電源４（本実施形態では２４Ｖ）の一方の電極であるプラス側に接続されている。第２のコモン端子７も１つであって、直流電源４の他方の電極であるマイナス側に接続されている。入力端子８ａ，８ｂ，８ｃは複数であり、接続したい近接スイッチ１１，２１の数よりも少なくとも多い数だけ用意されている。本実施形態では説明の便宜上、その数を３つとしている。勿論、その数は３つ以上（４，５，６，７，８，９，１０…）であってもよい。
【００３５】
第１のコモン端子６には、各近接スイッチ１１，２１の端子１４ａ，２４ｃがともに接続されている。第２のコモン端子７には、各近接スイッチ１１，２１の端子１４ｃ，２４ａがともに接続されている。入力端子８ａには近接スイッチ１１の端子１４ｂが接続され、入力端子８ｂには近接スイッチ２１の端子２４ｂが接続されている。残りの１つの入力端子８ｃは、何も接続されないフリーの状態になっている。
【００３６】
本実施形態の直流入力回路３は、第１の電流制限素子としての第１の電流制限抵抗３１と、第２の電流制限素子としての第２の電流制限抵抗３２と、逆流防止用のダイオード３３とを備えている。ダイオード３３、第１の電流制限抵抗３１及び第２の電流制限抵抗３２は、この順序で両コモン端子６，７の間に直列に接続されている。このような経路は前記直流入力回路３に３系統ある。各ダイオード３３のアノード端子は第１のコモン端子６に接続され、カソード端子はそれぞれの第１の電流制限抵抗３１の一方の端子に接続されている。本実施形態では、第１の電流制限抵抗３１及び第２の電流制限抵抗３２は、同じ抵抗値を有するものが使用されている。勿論、異なる抵抗値のものを使用してもかまわない。直列に接続された一対の電流制限抵抗３１，３２は、１つの電流制限部を構成している。
【００３７】
この直流入力回路３は、電流検出素子としてのフォトカプラ３４ａ，３４ｂ，３４ｃを複数（ここでは３つ）備えている。前記フォトカプラ３４ａ，３４ｂ，３４ｃは双方向性であって、いずれもフォトトランジスタ３５と一対の発光ダイオード３６，３７とからなる。これらの発光ダイオード３６，３７は接続の向きが互いに逆になっている。前記双方向性フォトカプラ３４ａ，３４ｂ，３４ｃにおいて、一対の発光ダイオード３６，３７があるほうが入力側であり、フォトトランジスタ３５があるほうが出力側である。
【００３８】
フォトカプラ３４ａ，３４ｂ，３４ｃの入力側に電流が供給されているとき、その電流の向きにかかわらず、いずれかの一方の発光ダイオード３６，３７に電流が流れかつその発光ダイオード３６，３７が光を発する。すると、前記発光ダイオード３６，３７と対をなすフォトトランジスタ３５のコレクタ端子−エミッタ端子間が短絡して、オン状態となる。その結果、制御装置２側に電流が出力される。また、フォトカプラ３４ａ，３４ｂ，３４ｃの入力側に電流が供給されていないとき、いずれの発光ダイオード３６，３７も光を発しない。よって、前記発光ダイオード３６，３７と対をなすフォトトランジスタ３５はオフ状態となり、制御装置２側には電流が出力されない。つまり、前記フォトカプラ３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、端子部５を介して入力される近接スイッチ１１，２１側の電流を検出して制御装置２側に出力する役割を果たす。
【００３９】
１つの対をなす電流制限抵抗３１，３２の中間接続点と入力端子８ａとの間には、フォトカプラ３４ａの入力側、即ち発光ダイオード３６，３７のカソード端子及びアノード端子が接続されている。同様に、フォトカプラ３４ｂの入力側は、別の対をなす電流制限抵抗３１，３２の中間接続点と入力端子８ｂとの間に接続されている。フォトカプラ３４ｃの入力側は、さらに別の対をなす電流制限抵抗３１，３２の中間接続点と入力端子８ｃとの間に接続されている。
【００４０】
また、発光ダイオード３６，３７のカソード端子−アノード端子間には、動作安定用抵抗３８が並列に接続されている。このような抵抗３８があると、カソード端子−アノード端子間に供給されるべきでない余分な電流がバイパスして流れる。従って、近接スイッチ１１，２１のオフ時に発光ダイオード３６，３７が薄く光ってしまうことが防止され、直流入力回路３の動作が安定化する。この直流入力回路３は、かかる抵抗３８を３つ備えている。
【００４１】
この直流入力回路３は、さらに発光ダイオード制限電流制限抵抗３９、プルアップ抵抗４０及び発光ダイオード４１を前記フォトカプラ３４ａ，３４ｂ，３４ｃの出力側に備えている。抵抗３９，４０及び発光ダイオード４１は入力表示部を構成する。前記抵抗３９の一方の端子はフォトトランジスタ３５のコレクタ端子に接続され、他端は発光ダイオード４１のカソード端子に接続されている。発光ダイオード４１は表示手段であって、各アノード端子は図示しない内部電源のプラス側４２にともに接続されている。また、直列に接続された抵抗３９及び発光ダイオード４１に対しては、プルアップ抵抗４０が並列に接続されている。各フォトトランジスタ３５のエミッタ端子は、内部電源のマイナス側４３にともに接続されている。
【００４２】
フォトトランジスタ３５が動作しておらずオフ状態のときには、内部電源のプラス側４２からマイナス側４３には電流が流れない。従って、発光ダイオード４１も消えた状態となる。フォトトランジスタ３５が動作してオン状態のときには、コレクタ端子−エミッタ端子間が短絡し、発光ダイオード４１、抵抗３９及びフォトトランジスタ３５を経由して内部電源のプラス側４２からマイナス側４３に電流が流れる。このとき、発光ダイオード４１が光を発し、近接スイッチ１１，２１側からの入力があったことが作業者にとって認識可能となる。
【００４３】
次に、以上のように構成されたプログラマブルコントローラ１の動作について説明する。
第１の近接スイッチ１１がオン状態になると、ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタ端子−エミッタ端子間が短絡し、第１のコモン端子６、ダイオード３３、第１の電流制限抵抗３１、フォトカプラ３４ａの発光ダイオード３６及び入力端子８ａという経路を介して直流電流が流れる。すると、フォトカプラ３４ａの発光ダイオード３６が光を発することにより、それと対をなすフォトトランジスタ３５が短絡する。このようにフォトカプラ３４ａが動作する結果、その出力側に電流が流れ、第１の近接スイッチ１１がオン状態にあることが制御装置２側に検出される。また、前記フォトカプラ３４ａに対応する入力表示用の発光ダイオード４１も光を発し、第１の近接スイッチ１１側からの入力があったことが作業者にも視覚を通じて認識される。
【００４４】
第１の近接スイッチ１１がオフ状態になると、前記経路を介して直流電流は流れない。よって、フォトカプラ３４ａの出力側にも電流が流れないため、第１の近接スイッチ１１がオフ状態にあることが制御装置２側に検出される。勿論、入力表示用の発光ダイオード４１も光を発しない。また、２つの電流制限抵抗３１，３２が直列接続されていることから、両コモン端子６，７間にはこのときそれほど大きな電流は流れない。
【００４５】
第２の近接スイッチ２１がオン状態になると、ＰＮＰトランジスタ２３のコレクタ端子−エミッタ端子間が短絡し、入力端子８ｂ、発光ダイオード３７、第２の電流制限抵抗３２及び第２のコモン端子７という経路を介して直流電流が流れる。すると、フォトカプラ３４ｂの発光ダイオード３７が光を発することにより、それと対をなすフォトトランジスタ３５が短絡する。このようにフォトカプラ３４ｂが動作する結果、その出力側に電流が流れ、第２の近接スイッチ２１がオン状態にあることが制御装置２側に検出される。また、前記フォトカプラ３４ｂに対応する入力表示用の発光ダイオード４１も光を発し、第２の近接スイッチ２１側からの入力があったことが作業者にも視覚を通じて認識される。
【００４６】
第２の近接スイッチ２１がオフ状態になると、前記経路を介して直流電流は流れない。よって、フォトカプラ３４ｂの出力側にも電流が流れないため、第２の近接スイッチ２１がオフ状態にあることが制御装置２側に検出される。勿論、入力表示用の発光ダイオード４１も光を発しない。また、２つの電流制限抵抗３１，３２が直列接続されていることから、両コモン端子６，７間にはこのときそれほど大きな電流は流れない。
【００４７】
さて、以下に本実施形態において特徴的な作用効果を列挙する。
（イ）上記の構成を有する本実施形態のプログラマブルコントローラ１によれば、先に述べたように、同一のユニット内において極性の異なる近接スイッチ１１，２１を混在させて同時に使用することができる。従って、汎用性が確実に高くなる。
【００４８】
（ロ）本実施形態のプログラマブルコントローラ１では、両コモン端子６，７の極性を変更するための切換スイッチが必ずしも不要であるという利点がある。従って、そのための設置スペースが要らなくなる分だけ、確実に大型化を防止することができる。また、切換スイッチの長期使用による接点の劣化という心配もなくなるので、結果的に信頼性の向上を図ることもできる。
【００４９】
（ハ）このプログラマブルコントローラ１の直流入力回路３では、両コモン端子６，７の間には電流制限抵抗３１，３２に加えて逆流防止用のダイオード３３が直列に接続されている。そのため、使用していないコモン端子６，７への電流の回り込みが確実に防止され、動作状態の安定化が図られる。言い換えると、本実施形態のプログラマブルコントローラ１を一方のタイプ専用として用いた場合に、プラス側のコモン端子６をオープンにすることができる。
【００５０】
なお、本実施形態の構成は次のように変更されてもよい。例えば、コモン端子６と抵抗３１との間に接続されている逆流防止用ダイオード３３の位置を、コモン端子７と抵抗３２の間の位置に変更する。その場合、同ダイオード３３のカソード端子はコモン端子７に接続され、アノードは抵抗３２に接続される。このようにすると、プログラマブルコントローラを一方のタイプ専用として用いた場合に、逆にマイナス側のコモン端子７をオープンにすることができる。さらに、このような逆流防止用ダイオード３３は、コモン端子６−抵抗３１間及びコモン端子７−抵抗３２間の両方に設けた構成としてもよい。かかる構成であると、プログラマブルコントローラを一方のタイプ専用として用いた場合に、いずれのコモン端子６，７もオープンにすることが可能となる。
【００５１】
（ニ）勿論、本実施形態のプログラマブルコントローラ１は、図１（ｂ），図１（ｃ）のようにいずれかのタイプ専用として使用されることができる。図１（ｂ）では、ＮＰＮトランジスタ１３を有する第１の近接スイッチ１１のみが接続されている。図１（ｃ）では、ＰＮＰトランジスタ２３を有する第２の近接スイッチ２１のみが接続されている。勿論、近接スイッチ１１または近接スイッチ２１は、１個に限らず複数個接続されることが可能である。
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態のプログラマブルコントローラ４６を図２（ａ）に基づいて説明する。
【００５２】
このプログラマブルコントローラ４６では、直流入力回路４７の構成が実施形態１のそれと若干異なっている。従って、ここではその相違点を中心に説明し、共通点については同じ部材番号を付すのみとする。
【００５３】
この直流入力回路４７では、１つの対をなす電流制限抵抗３１，３２の中間接続点と入力端子８ａとの間に、整流回路としてのダイオードブリッジ４８の入力側が接続されている。別の対をなす電流制限抵抗３１，３２の中間接続点と入力端子８ｂとの間、さらに別の対をなす電流制限抵抗３１，３２の中間接続点と入力端子８ｃとの間にも、同様にダイオードブリッジ４８が接続されている。
【００５４】
各ダイオードブリッジ４８の出力側には、それぞれ電流検出素子としてのフォトカプラ４９ａ，４９ｂ，４９ｃの入力側が接続されている。これらのフォトカプラ４９ａ，４９ｂ，４９ｃは実施形態１とは異なり単方向性であって、いずれもフォトトランジスタ３５と１つの発光ダイオード３７とからなる。発光ダイオード３７のアノード端子は、ダイオードブリッジ４８のプラス側出力端子に接続されている。同発光ダイオード３７のカソード端子は、同ダイオードブリッジ４８のマイナス側出力端子に接続されている。逆流防止用のダイオード３３は省略されているため、第１の電流制限抵抗３１はじかに第１のコモン端子６に接続されている。なお、実施形態１と同じくダイオード３３を設けた構成としても勿論よい。
【００５５】
このように構成されたプログラマブルコントローラ４６では、近接スイッチ１１，１２からの直流電流は、ダイオードブリッジ４８によってあらかじめ極性を揃えたうえでフォトカプラ４９ａ，４９ｂ，４９ｃの入力側に供給される。つまり、ダイオードブリッジ４８から出力される電流の流れは一定方向となる。このため、近接スイッチ１１，１２の極性のタイプを問わず、単方向性フォトカプラ４９ａ，４９ｂ，４９ｃが確実に動作する。その結果、単方向性フォトカプラ４９ａ，４９ｂ，４９ｃの出力側に電流が流れ、近接スイッチ１１，２１がオン状態にあることが制御装置２側に確実に検出される。
【００５６】
さて、以下に本実施形態において特徴的な作用効果を列挙する。
（イ）本実施形態のプログラマブルコントローラ４６も、実施形態１のプログラマブルコントローラ１と基本構成が共通しているため、実施形態１にて挙げたイ、ロ、ハの作用効果を奏することはいうまでもない。勿論、この構成であれば、いずれか一方のタイプ専用のプログラマブルコントローラ４６として用いることも可能である。
【００５７】
（ロ）このプログラマブルコントローラ４６の直流入力回路４７では、先に述べた通り、ダイオードブリッジ４８によって電流が整流される。その結果、双方向性フォトカプラ３４ａ，３４ｂ，３４ｃに比べて構造が単純な単方向性フォトカプラ４９ａ，４９ｂ，４９ｃを使用することが可能となり、低コスト化を図ることができる。
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態のプログラマブルコントローラ５１を図２（ｂ）に基づいて説明する。
【００５８】
このプログラマブルコントローラ５１では、直流入力回路５２の構成が実施形態１のそれと若干異なっている。従って、ここではその相違点を中心に説明し、共通点については同じ部材番号を付すのみとする。
【００５９】
本実施形態の直流入力回路５２は、実施形態１のような電流制限素子の代わりに電圧制限素子を用いて構成されている。具体的にいうと、前記直流入力回路５２は、第１の電圧制限素子としての第１のツェナーダイオード５３と、第２の電圧制限素子としての第２のツェナーダイオード５４とを備えている。第１のツェナーダイオード５３のカソード端子は第１のコモン端子６に接続され、そのアノード端子は第２のツェナーダイオード５４のカソード端子に接続されている。また、第２のツェナーダイオード５４のアノード端子は、第２のコモン端子７に接続されている。つまり、これらのツェナーダイオード５３，５４は、両コモン端子６，７間に直列に接続された状態となっている。直列に接続された一対のツェナーダイオード５３，５４は、１つの電圧制限部を構成している。
【００６０】
１つの対をなすツェナーダイオード５３，５４の中間接続点と入力端子８ａとの間には、双方向性フォトカプラ３４ａの入力側が電流制限抵抗５５を介して接続されている。同様に、フォトカプラ３４ｂの入力側は、別の対をなすツェナーダイオード５３，５４の中間接続点と入力端子８ｂとの間に、電流制限抵抗５５を介して接続されている。フォトカプラ３４ｃの入力側は、さらに別の対をなすツェナーダイオード５３，５４の中間接続点と入力端子８ｃとの間に、電流制限抵抗５５を介して接続されている。なお、このような電流制限抵抗５５を省略した構成としても勿論よい。
【００６１】
第１及び第２のツェナーダイオード５３，５４の制限電圧（ツェナー電圧）は、直流電源４の電圧値の１／２倍よりも高くかつ１倍よりも低い値に設定されている。具体的にいうと、本実施形態では直流電流４の電圧値が２４Ｖであるため、両ツェナーダイオード５３，５４の制限電圧Ｖｚは、１２Ｖ＜Ｖｚ＜２４Ｖに設定されるべきである。このような事情に鑑みて、本実施形態ではＶｚ＝１５Ｖ前後であって規格の等しいものを、第１及び第２のツェナーダイオード５３，５４として使用している。もっとも両ツェナーダイオード５３，５４の規格（言い換えると両ツェナーダイオード５３，５４のツェナー電圧）は、必ずしも等しくなくても足りる。ただし、規格を等しくした構成のほうがより好ましい。
【００６２】
上記のように両ツェナーダイオード５３，５４を直列に接続した場合、ツェナー電圧の和が直流電源４の電圧値よりも高くなる。従って、入力端子８ａ，８ｂ，８ｃとどちらかのコモン端子６，７をつなぐ経路が短絡していないときには、両コモン端子６，７間に電流は全く流れない。逆に、前記経路が短絡しているときには、その経路上には、いずれか一方のツェナーダイオード５３または５４のみが存在することになる。よって、そのツェナーダイオード５３または５４の両端の電圧は１個分のツェナー電圧に相当するものとなり電流が流れる。例えば、入力端子８ａとコモン端子７が短絡しているときには、ツェナーダイオード５３の両端の電圧がツェナー電圧となり電流が流れる。
【００６３】
次に、以上のように構成されたプログラマブルコントローラ５１の動作について説明する。
第１の近接スイッチ１１がオフ状態であるとき、いずれのツェナーダイオード５３，５４にも電流は流れない。従って、第１のコモン端子６、第１のツェナーダイオード５３、電流制限抵抗５５、フォトカプラ３４ａの入力側及び入力端子８ａという経路を介して直流電流が流れることもない。このため、フォトカプラ３４ａの出力側には電流が流れず、第１の近接スイッチ１１がオフ状態にあることが制御装置２側に検出される。この場合、入力表示用の発光ダイオード４１は光を発することはなく、両コモン端子６，７間にも全く電流が流れない。
【００６４】
第１の近接スイッチ１１がオン状態になると、ＮＰＮトランジスタ１３のコレクタ端子−エミッタ端子間が短絡して、前記経路に直流電流が流れる。すると、フォトカプラ３４ａの発光ダイオード３６が光を発することにより、それと対をなすフォトトランジスタ３５が短絡する。このようにフォトカプラ３４ａが動作する結果、その出力側に電流が流れ、第１の近接スイッチ１１がオン状態にあることが制御装置２側に検出される。また、前記フォトカプラ３４ａに対応する入力表示用の発光ダイオード４１も光を発し、第１の近接スイッチ１１側からの入力があったことが作業者にも視覚を通じて認識される。
【００６５】
第２の近接スイッチ２１がオフ状態であるとき、いずれのツェナーダイオード５３，５４にも電流は流れない。従って、入力端子８ｂ、フォトカプラ３４ｂの入力側、電流制限抵抗５５、第２のツェナーダイオード５４及び第２のコモン端子７という経路を介して直流電流が流れることもない。このため、フォトカプラ３４ｂの出力側には電流が流れず、第２の近接スイッチ２１がオフ状態にあることが制御装置２側に検出される。この場合、入力表示用の発光ダイオード４１は光を発することはなく、両コモン端子６，７間にも全く電流が流れない。
【００６６】
第２の近接スイッチ２１がオン状態になると、ＰＮＰトランジスタ２３のコレクタ端子−エミッタ端子間が短絡して、前記経路に直流電流が流れる。すると、フォトカプラ３４ｂの発光ダイオード３６が光を発することにより、それと対をなすフォトトランジスタ３５が短絡する。このようにフォトカプラ３４ｂが動作する結果、その出力側に電流が流れ、第２の近接スイッチ２１がオン状態にあることが制御装置２側に検出される。また、前記フォトカプラ３４ｂに対応する入力表示用の発光ダイオード４１も光を発し、第２の近接スイッチ２１側からの入力があったことが作業者にも視覚を通じて認識される。
【００６７】
以下、本実施形態において特徴的な作用効果を列挙する。
（イ）本実施形態のプログラマブルコントローラ５１も、実施形態１のプログラマブルコントローラ１と基本構成が共通しているため、実施形態１にて挙げたイ、ロの作用効果を奏することはいうまでもない。勿論、この構成であれば、いずれか一方のタイプ専用のプログラマブルコントローラ５１として用いることも可能である。
【００６８】
（ロ）このプログラマブルコントローラ５１の直流入力回路５２では、コモン端子６，７の間に電圧制限素子としてのツェナーダイオード５３，５４を直列に接続している。従って、第１の近接スイッチ１１及び第２の近接スイッチ２１がオフ状態のときであっても、両コモン端子６，７間には上記のように全く電流が流れない。このため、直流電源４の消費電力を少なくすることができ、経済的なものとすることができる。
［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態のプログラマブルコントローラ５６を図３に基づいて説明する。
このプログラマブルコントローラ５６の直流入力回路５７は、逆流防止用のダイオード３３のみが省略されている点を除き、実施形態１の構成と相違がない。従って、本実施形態のプログラマブルコントローラ５６も、実施形態１にて挙げたイ、ロ、ハの作用効果を奏することはいうまでもない。もっとも、電流の回り込み防止対策が採られていない点において実施形態１よりも劣る反面、構造的に簡単になる点において実施形態１よりも優れているといえる。また、この構成であれば、いずれか一方のタイプ専用のプログラマブルコントローラ５６として用いることも勿論可能である。ただし、この構成であると、プラス側のコモン端子６もマイナス側のコモン端子７も直流電源４に接続しておく必要がある。
【００６９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、例えば次のような別の形態に変更することが可能である。
◎  各実施形態において、抵抗３９，４０及び発光ダイオード４１からなる入力表示部の一部または全部を省略することで、回路構成の簡略化を図ってもよい。また、発光ダイオード４１に代えて、その他の表示手段を使用してもよい。
【００７０】
◎  各実施形態において使用した動作安定用抵抗３８は、不要な場合には省略されてもよい。
◎  整流回路として、実施形態２にて例示したダイオードブリッジ４８以外のもの（例えば単体のダイオードなど）を用いてもよい。電流制限部を構成する電流制限素子として、抵抗３１，３２，５５以外のもの（例えば定電流ダイオード、ＦＥＴ、定電流回路など）を用いてもよい。電圧制限部を構成する電圧制限素子として、ツェナーダイオード５３，５４以外のもの、例えばバリスタなどを用いてもよい。また、ツェナーダイオード５３，５４に代えて、ダイオードの順方向電圧の降下を利用してもよい。
【００７１】
◎  実施形態３において、整流回路を用いるとともに単方向性フォトカプラ４９ａ〜４９ｃを使用してもよい。
◎  外部入力機器は近接スイッチ１１，２１に限定されることはなく、それ以外のもの（例えばリミットスイッチ、マイクロスイッチ、リレー接点、操作スイッチなど）であってもよい。
【００７２】
◎  電流検出素子はフォトカプラ３４ａ〜３４ｃ，４９ａ〜４９ｃに限定されることはなく、それ以外のもの（例えばリレーコイル、抵抗と論理回路との組み合わせなど）であってもよい。
【００７３】
ここで、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想をその効果とともに以下に列挙する。
（１）  請求項１において、前記電流検出素子は双方向性フォトカプラであり、前記第１及び第２の電流制限素子は電流制限抵抗であることを特徴とした直流入力回路。
【００７４】
（２）  請求項２，５において、前記整流回路はダイオードブリッジであり、前記電流検出素子は単方向性フォトカプラであり、前記第１及び第２の電流制限素子は電流制限抵抗であることを特徴とした直流入力回路。
【００７５】
（３）  請求項５において、前記第１及び第２の電圧制限素子はツェナーダイオードであることを特徴とした直流入力回路。この構成であると、電圧制限部を簡単に構成することができ、かつ当該部分に要求される特性を確実に発揮することができる。
【００７６】
（４）  請求項５において、前記第１及び第２の電圧制限素子は規格の等しいツェナーダイオードであることを特徴とした直流入力回路。この構成であると、電圧制限部を簡単に構成することができ、かつ当該部分に要求される特性を確実に発揮することができる。
【００７７】
（５）  請求項１〜５，技術的思想１〜４のいずれか１項において、前記電流検出素子（フォトカプラ）の入力側に動作安定用抵抗を並列に接続したことを特徴とする直流入力回路。この構成であると、余分な電流がバイパスして流れるため、直流入力回路の動作が安定化する。
【００７８】
（６）  技術的思想１〜５のいずれか１項に記載の直流入力回路を備えたプログラマブルコントローラ。
なお、本明細書中において使用した技術用語を次のように定義する。
【００７９】
「電流検出素子：  単方向性フォトカプラまたは双方向性のフォトカプラ（単方向フォトカプラを２つ組み合わせて構成したものも含む。）をいうほか、これらに相当する機能を有する素子を指す。」
【００８０】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、極性の異なる外部入力機器を混在させて同時に使用することができる直流入力回路を提供することができる。また、切換スイッチ等が不要なため小型でありかつ信頼性も高い直流入力回路とすることができる。
【００８１】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、電流検出素子の選択の幅が広くなることで、比較的単純な構造の電流検出素子を使用することが可能となり、全体の低コスト化を図ることができる。
【００８２】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１，２の効果に加え、電流の回り込みが確実に防止されることで動作状態の安定化が図られる。
請求項４に記載の発明によれば、極性の異なる外部入力機器を混在させて同時に使用することができる直流入力回路を提供することができる。また、切換スイッチ等が不要なため小型でありかつ信頼性も高く、しかも消費電力が小さくて経済的な直流入力回路とすることができる。
【００８３】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４の効果に加え、電流検出素子の選択の幅が広くなることで、比較的単純な構造の電流検出素子を使用することが可能となり、全体の低コスト化を図ることができる。
【００８４】
請求項６に記載の発明によれば、切換スイッチ等を用いなくても、極性の異なる外部入力機器を混在させて同時に使用することができるプログラマブルコントローラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は異なるタイプの近接スイッチを同時に接続した状態にある実施形態１のプログラマブルコントローラを示す回路図、（ｂ）はＮＰＮタイプである第１の近接スイッチのみを接続した状態にある同プログラマブルコントローラを示す部分回路図、（ｃ）はＰＮＰタイプである第２の近接スイッチのみを接続した状態にある同プログラマブルコントローラを示す部分回路図。
【図２】（ａ）は異なるタイプの近接スイッチを同時に接続した状態にある実施形態２のプログラマブルコントローラを示す回路図、（ｂ）は異なるタイプの近接スイッチを同時使用した状態なる実施形態３のプログラマブルコントローラを示す回路図。
【図３】異なるタイプの近接スイッチを同時に接続した状態にある実施形態４のプログラマブルコントローラを示す回路図。
【図４】（ａ）はＮＰＮタイプの近接スイッチのみを接続した状態にある従来例のプログラマブルコントローラを示す回路図、（ｂ）はＰＮＰタイプの近接スイッチのみを接続した状態にある従来例のプログラマブルコントローラを示す回路図、（ｃ）はＮＰＮタイプの近接スイッチのみを接続した状態にある従来例の両タイプ兼用プログラマブルコントローラを示す全体回路図、（ｄ）はＰＮＰタイプの近接スイッチのみを接続した状態にある従来例の両タイプ兼用プログラマブルコントローラを示す全体回路図。
【符号の説明】
１，４６，５１，５６…プログラマブルコントローラ、２…制御装置、３，４７，５２，５７…直流入力回路、４…直流電源、５…端子部、６…第１のコモン端子、７…第２のコモン端子、８ａ，８ｂ，８ｃ…入力端子、１１…第１の外部入力機器としての第１の近接スイッチ、２１…第２の外部入力機器としての第１の近接スイッチ、３１…第１の電流制限素子としての第１の電流制限抵抗、３２…第２の電流制限素子としての第２の電流制限抵抗、３３…逆流防止用のダイオード、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ…電流検出素子としての双方向性フォトカプラ、４８…整流回路としてのダイオードブリッジ、４９ａ，４９ｂ，４９ｃ…電流検出素子としての単方向性フォトカプラ、５３…第１の電圧制限素子としての第１のツェナーダイオード、５４…第２の電圧制限素子としての第２のツェナーダイオード、５５…電流制限素子としての電流制限抵抗。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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