(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷をアナログ電流信号によって制御するシーケンサアナログ出力ユニットにおいて、
前記アナログ電流信号を出力する電流出力回路の電流出力端に前記負荷へ出力するアナログ電流を直接検出するための電流検出抵抗器を前記負荷よりも上位電位側に設け、
前記電流検出抵抗器の両端電圧の差動電圧を出力できる差動回路と、
前記差動回路が出力する差動電圧を共通的に使用し、前記差動電圧が判定値以下であるか否かの判定結果に基づいて前記シーケンサアナログ出力ユニットの出力配線の断線を判別できる断線判別回路と、前記差動電圧が判定値を超えるか否かの判定結果に基づいて前記出力配線における過電流の発生有無を判別できる過電流判別回路の双方を具備する異常検出回路と、
前記異常検出回路において、前記差動電圧と比較する前記判定値を、任意に変更設定できる制御部と、
を備えたことを特徴とするシーケンサアナログ出力ユニット。
【請求項２】
前記断線判別回路は、前記差動電圧が判定値以下であるか否かにより断線発生有無を判別する比較回路で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシーケンサアナログ出力ユニット。
【請求項３】
前記過電流判別回路は、前記差動電圧が判定値を超えるか否かにより過電流出力発生有無を判別する比較回路で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシーケンサアナログ出力ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブなどの負荷をアナログ電流信号によって制御するシーケンサアナログ出力ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シーケンサアナログ出力ユニットの負荷制御方式には、負荷をアナログ電流信号によって制御する方式のものと、負荷をアナログ電圧信号によって制御する方式のものとあり、以下のような得失がある。【０００３】
アナログ電流信号は、ノイズに強く、途中で分岐をしない制御ループ内であれば、どの位置でも電流値は同じであるので、遠距離の負荷でも正確に制御可能である。但し、電流制御であるから、電流の消費が多い。【０００４】
それに対してアナログ電圧信号は、ノイズに弱く、電線や端子の抵抗成分により電圧降下が起きてしまうので、遠距離の負荷は正確に制御することができない。但し、電圧制御であるから、電流の消費は少ない。【０００５】
ところで、高信頼性が要求されるシーケンサシステムで使用されるシーケンサアナログ出力ユニットにおいては、出力配線の断線や出力回路の短絡などの異常発生を検出できることが必要である。この点に関し、負荷をアナログ電圧信号によって制御する方式のシーケンサアナログ出力ユニットでは、異常発生を検出する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３０１４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、負荷をアナログ電流信号よって制御する方式のシーケンサアナログ出力ユニットでは、電流出力回路の構成上、ユニット自体において出力配線の断線や電流出力回路の短絡による過電流出力などの異常発生を検出する技術は知られておらず、従来では、出力配線が断線したときは信号を受信する側である相手側機器（ユーザ）においてその断線発生を検出して措置する方法が一般的であった。【０００８】
そのため、シーケンサシステムの信頼性を向上させるために、信号の送信側である負荷をアナログ電流信号よって制御する方式のシーケンサアナログ出力ユニット自体において異常発生を検知できることが望まれている。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、負荷をアナログ電流信号によって制御するシーケンサアナログ出力ユニットの出力配線の断線発生や過電流出力などの異常発生を検出可能とするシーケンサアナログ出力ユニットを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、負荷をアナログ電流信号によって制御するシーケンサアナログ出力ユニットにおいて、前記アナログ電流信号を出力する電流出力回路の電流出力端に前記負荷へ出力するアナログ電流を直接検出するための電流検出抵抗器を設け、前記電流検出抵抗器の両端電圧を監視する監視回路と、前記監視回路の監視結果に基づき断線または過電流の発生有無を判別できる異常検出回路とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、負荷をアナログ電流信号によって制御するシーケンサアナログ出力ユニットの出力配線の断線や過電流出力などの異常発生を検出できるので、当該シーケンサアナログ出力ユニットを使用するシーケンサシステムの信頼性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態によるシーケンサアナログ出力ユニットにおける電流出力回路の異常検出系の構成を示す回路図である。
【図２】図２は、比較例として示す一般的な電流出力回路での異常検出方法を説明する回路図である。
【図３】図３は、図２に示す電流出力回路を複数チャネル分設けた場合の問題点を説明する図である。
【図４】図４は、複数チャネル構成のシーケンサアナログ出力ユニットで用いる電流出力回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかるシーケンサアナログ出力ユニットの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態．
図１は、本発明の一実施の形態によるシーケンサアナログ出力ユニットの電流出力回路における異常検出系の構成を示す回路図である。
【００１５】
図１において、本実施の形態によるシーケンサアナログ出力ユニットの電流出力回路１は、負荷への電流ＩＬを出力するためのトランジスタ２と、出力電流ＩＬを検出するための電流検出抵抗器３と、トランジスタ２を制御する増幅器４とを備えている。
【００１６】
トランジスタ２は、コレクタ端子が電源５に接続され、エミッタ端子が電流検出抵抗器３の一端に接続され、ベース端子が増幅器４の出力端に接続されている。電流検出抵抗器３の他端は、バルブなど制御対象（負荷）を表す負荷抵抗器６の一端に接続され、負荷抵抗器６の他端は、回路グランドに接続されている。また、増幅器４の一方の入力端（＋）に入力端子７から制御電圧が印加され、他方の入力端（−）に負荷抵抗器６が形成する電圧が帰還電圧として印加される。
【００１７】
この構成により、電流出力回路１から負荷（負荷抵抗器６）へアナログ電流信号（出力電流ＩＬ）が入力端子７からトランジスタ２のベース端子に入力される制御電圧に追従するように供給される。この電流出力回路１における異常検出系は、差動回路１１と断線判別回路１２と過電流判別回路１３と基準電圧制御部１４とを備えている。
【００１８】
差動回路１１は、電流検出抵抗器３の両端電圧を監視する回路であって、トランジスタ２のエミッタ端子と電流検出抵抗器３の一端との接続端ａの電圧Ｖａと、電流検出抵抗器３の他端と負荷抵抗器６の一端との接続端ｂの電圧Ｖｂとの比較判別を行い、その判別結果である差動電圧Ｖｃを並列に断線判別回路１２と過電流判別回路１３とに出力する。
【００１９】
断線判別回路１２は、比較回路１６とトランジスタ１７と基準電圧源１８とを備えている。比較回路１６のマイナス入力端（−）には差動電圧Ｖｃが入力される。基準電圧源１８は、比較回路１６のプラス入力端（＋）と回路グランドとの間に設けられている。トランジスタ１７は、ベース端子が比較回路１６の出力端に接続され、コレクタ端子が抵抗器１９を介して電源５に接続され、エミッタ端子が回路グランドに接続されている。断線判別回路１２の出力端子２０は、トランジスタ１７のコレクタ端子から引き出されている。
【００２０】
過電流判別回路１３は、断線判別回路１２と同じ回路構成であり、比較回路２２とトランジスタ２３と基準電圧源２４とを備えている。比較回路２２のプラス入力端（＋）には差動電圧Ｖｃが入力される。基準電圧源２４は、比較回路２２のマイナス入力端（−）と回路グランドとの間に設けられている。トランジスタ２３は、ベース端子が比較回路２２の出力端に接続され、コレクタ端子が抵抗器２５を介して電源５に接続され、エミッタ端子が回路グランドに接続されている。過電流判別回路１３の出力端子２６は、トランジスタ２３のコレクタ端子から引き出されている。
【００２１】
基準電圧制御部１４は、断線判別回路１２における基準電圧源１８の基準電圧Ｖｒｅｆ１と、過電流判別回路１３における基準電圧源２４の基準電圧Ｖｒｅｆ２とを個別に制御する。基準電圧制御部１４は、基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２をプログラム制御により設定変更できるように、例えばＭＰＵ（マイコン）で構成することができる。
【００２２】
次に、本実施の形態に関わる異常検出動作について説明する。
＜断線検出動作＞
通常、負荷にアナログ電流を出力しているときは、電流検出抵抗器３と負荷抵抗器６とに負荷電流ＩＬが流れている。差動回路１１では、電流検出抵抗器３に流れる負荷電流ＩＬを接続端ａの電位Ｖａと、接続端ｂの電位Ｖｂとの差動電圧Ｖｃとして検出している。差動電圧Ｖｃは、Ｖｃ＝Ｖａ−Ｖｂにより計算できる。
【００２３】
断線判別回路１２では、差動電圧Ｖｃと基準電圧Ｖｒｅｆ１とを比較し、Ｖｃ＜Ｖｒｅｆ１であれば、出力端子２０を“Ｈ”レベルにし、断線発生と判断している。例えば、電流検出抵抗器３の抵抗値を１００Ωとし、基準電圧Ｖｒｅｆを０．１Ｖと仮定し、負荷抵抗器６につながるプラス（＋）側の配線が断線したとする。そのとき、電流検出抵抗器３には電流が流れなくなり、接続端ａの電位Ｖａと接続端ｂの電位Ｖｂとは同電位となる。したがって、Ｖｃ＝０であり、Ｖｒｅｆ１＝０．１Ｖであるから、Ｖｃ＜Ｖｒｅｆ１となり断線発生を判断でき、出力端子２０を“Ｈ”レベルにする。
【００２４】
上記例は、配線が完全に断線した場合の動作であるが、例えばユーザが２ｍＡの負荷電流ＩＬで断線発生と判断させたいとした場合、基準電圧制御部１４から基準電圧Ｖｒｅｆ１を制御し、０．２Ｖと設定することで実現できる。このように、ユーザの希望とする判定値で断線発生を判断させることも可能である。
【００２５】
＜過電流検出動作＞
過電流検出動作は、断線検出動作と同様に差動回路１１にて検出された差動電圧Ｖｃを用いる。すなわち、過電流判別回路１３で、差動電圧Ｖｃと基準電圧Ｖｒｅｆ２とを比較し、Ｖｃ＞Ｖｒｅｆ２であれば、出力端子２６を“Ｈ”レベルにし、過電流発生と判断している。
【００２６】
例えば、電流出力回路１のトランジスタ２がショート故障を起こしたとする。そのときには、電流検出抵抗器３および負荷抵抗器６には過電流が流れる可能性がある。例えば、電流出力回路１が通常出力として２０ｍＡを出力していたのが、３０ｍＡ（過電流）流れたとすると、そのときの接続端ａと接続端ｂとの間の差動電圧Ｖｃは、プラス１０ｍＡ分の過電圧が発生したことになる。
【００２７】
また、ユーザが任意の判定値で過電流発生と判断させたいとした場合、基準電圧制御部１４から基準電圧Ｖｒｅｆ２を制御することで、ユーザの希望とする判定値で過電流発生を判断させることが可能である。
【００２８】
以上のように、本実施の形態によれば、負荷をアナログ電流信号により制御するシーケンサアナログ出力ユニットの出力配線の断線や過電流出力という異常発生の検出が可能となり、かつ，ユーザの使用環境に合わせた異常検出を行うことが可能となる。
【００２９】
次に、図２〜図４を参照して本実施の形態の意義について説明する。なお、図２は、比較例として示す一般的な電流出力回路での異常検出方法を説明する回路図である。図３は、図２に示す電流出力回路を複数チャネル分設けた場合の問題点を説明する図である。図４は、複数チャネル構成のシーケンサアナログ出力ユニットで用いる電流出力回路の回路図である。
【００３０】
図２に示すように、一般的な電流出力回路３０は、電源５にコレクタ端子が接続されるトランジスタ３１と、トランジスタ３１のエミッタ端子に一端が接続される負荷抵抗器３２と、増幅器３３とを備えている。増幅器３３は、入力端子３４に印加される制御電圧が一方の入力端（＋）に入力され、他方の入力端（−）に負荷抵抗器３２で生成された帰還電圧が入力され、出力端がトランジスタ３１のベース端子に接続される。
【００３１】
この電流出力回路３０では、負荷抵抗器３２の他端と回路グランドとの間に電流検出抵抗器３５を設け、負荷抵抗器３２の他端と電流検出抵抗器３５との接続端に異常検出回路３６を接続すれば、断線や過電流出力の検出が行える。
【００３２】
しかし、シーケンサアナログ出力ユニットは通常複数チャネル分の電流出力回路を備えるので、例えば図３に示すように、シーケンサアナログ出力ユニットに２つの電流出力回路３０ａ，３０ｂがあり、それらの出力配線に繋がる負荷抵抗器３２ａ，３２ｂが一つの相手側機器３３に配置されている場合に、その相手側機器３３において負荷抵抗器３２ａ，３２ｂのマイナス側が共通に大地にアースされてしまう場合がある。
【００３３】
このような場合、例えばチャネル＃１の電流出力回路３０ａへの帰還電流は、グランドが共通であるので、チャネル＃２の電流出力回路３０ｂへの帰還電流と干渉した後、電流検出抵抗器３５ａに流れることになり、電流出力回路３０ａ，３０ｂでは、それぞれ正しく電流出力できないことが起こる。
【００３４】
そのため、従来では、複数チャネル構成のシーケンサアナログ出力ユニットでの電流出力回路には、図２に示した一般的な構成のものは採用できず、負荷抵抗器が相手側機器において接地されても支障ないようにするため、図２において、負荷抵抗器３２と電流検出抵抗器３５とを入れ替えた図４に示す回路構成を採用している。つまり、図１に示した電流出力回路１が採用されている。
【００３５】
しかし、図１に示した電流出力回路１の構成では、断線や過電流出力の検出を行う場合に、電流検出抵抗器３の片側がグランドに接続されていないので、両端の電位は負荷抵抗器６の値の大きさや出力電流ＩＬの大きさによって変動してしまい、断線発生や過電流出力発生を検出することが難しい。そのため、従来では、断線発生の検出は、相手側機器で行っていたので、改善が求められていた。
【００３６】
本実施の形態では、電流検出抵抗器３の両端電位は、負荷抵抗器６や出力電流ＩＬの値よって変動するとしても、断線発生や過電流出力発生に対応した電位を示す点に着目し異常検出系を図１に示すように構成し、出力ユニット自体において異常検出が行えるようにした。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明にかかるシーケンサアナログ出力ユニットは、負荷をアナログ電流信号で制御するシーケンサアナログ出力ユニットの出力配線の断線発生や過電流出力などの異常発生を検出できるので、使用するシーケンサシステムの信頼性を向上させ得るシーケンサアナログ出力ユニットとして有用である。
【符号の説明】
【００３８】
１  電流出力回路
２，１７，２３  トランジスタ
３  電流検出抵抗器
４  増幅器
５  電源
６  負荷（制御対象）を表す負荷抵抗器
７  入力端子
１１  差動回路（監視回路）
１２  断線判別回路
１３  過電流判別回路
１４  基準電圧制御部
１６，２２  比較回路
１８，２４  基準電圧源
１９，２５  抵抗器
２０，２６  出力端子
【図１】
0005952388.tif 000002
【図２】
0005952388.tif 000003
【図３】
0005952388.tif 000004
【図４】
0005952388.tif 000005