(57)【要約】【課題】  モジュール内部に異常が発生した場合、どの部分で発生したかを判断可能な異常状態検出回路を提供する。【解決手段】  電流源からの電流を入力し制御装置を介して上位側に電流入力信号を出力する電流入力モジュールであって、電流源の一方のコネクタ端子に一端が接続された第１抵抗と、この第１抵抗の他端に一端が接続された第１スイッチと、この第１スイッチの他端に一端が接続され他端が前記電流源の他方のコネクタ端子に接続された第２抵抗と、前記第１スイッチの他端と第２抵抗の接続点に第２スイッチを介して入力端子が接続された増幅手段と、この増幅手段の出力端子に接続されたＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の後段に接続され、前記第１スイッチのオンオフを行う制御装置を有する異常状態検出回路において、  前記電流源の一方のコネクタ端子と前記第１抵抗の接続点と前記増幅手段の入力端子と前記第２スイッチの接続点を第３スイッチを介して接続した。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流源からの電流を入力し制御装置を介して上位側に電流入力信号を出力する電流入力モジュールであって、電流源の一方のコネクタ端子に一端が接続された第１抵抗と、この第１抵抗の他端に一端が接続された第１スイッチと、この第１スイッチの他端に一端が接続され他端が前記電流源の他方のコネクタ端子に接続された第２抵抗と、前記第１スイッチの他端と第２抵抗の接続点に第２スイッチを介して入力端子が接続された増幅手段と、この増幅手段の出力端子に接続されたＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の後段に接続され、前記第１スイッチのオンオフを行う制御装置を有する異常状態検出回路において、
前記電流源の一方のコネクタ端子と前記第１抵抗の接続点と前記増幅手段の入力端子と前記第２スイッチの接続点を第３スイッチを介して接続したことを特徴とする異常状態検出回路。
【請求項２】
前記モジュールにおいて、前記電流源から電流を流したときに前記第２抵抗に生じる電圧をＶｉｎ、前記第１抵抗に生じる電圧をＶｉｎ’としたときに、前記電流入力回路に断線が生じた場合、前記電圧Ｖｉｎ，Ｖｉｎ’の電圧値を比較することにより断線箇所を判別することを特徴とする請求項１記載の異常状態検出回路。
【請求項３】
前記モジュールにおいて、前記電流源から電流を流したときに前記第２抵抗に生じる電圧をＶｉｎ、前記第１抵抗に生じる電圧をＶｉｎ’としたときに、前記第１，第２抵抗に劣化が生じた場合、前記電圧Ｖｉｎ，Ｖｉｎ’の電圧値を比較することによりいずれの抵抗に劣化が生じたかを判別することを特徴とする請求項１記載の異常状態検出回路。
【請求項４】
前記モジュールにおいて、前記電流源から電流を流したときに前記第２抵抗に生じる電圧をＶｉｎ、前記第１抵抗に生じる電圧をＶｉｎ’としたときに、前記増幅手段に異常が生じた場合、前記電圧Ｖｉｎ，Ｖｉｎ’の電圧値を比較することにより前記増幅手段の異常を判別することを特徴とする請求項１記載の異常状態検出回路。
【請求項５】
前記モジュールにおいて、前記電流源から電流を流したときに前記第２抵抗に生じる電圧をＶｉｎ、前記第１抵抗に生じる電圧をＶｉｎ’としたときに、前記電圧Ｖｉｎ，Ｖｉｎ’の電圧値を比較することにより２重化共通部となる受信抵抗を最小限に抑えたことを特徴とする請求項１記載の異常状態検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流源の電流を取り込んで上位側の機器に電流入力信号を出力するモジュールの異常状態検出回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
計装システムにおけるプロセス制御に用いられる電圧入力回路において、電圧発生源との間の接続部の断線を検出する方式に関する技術としては例えば下記のようなものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３１３６８号公報
【０００４】
また、電流源の電流を取り込んで上位側の機器に電流入力信号を出力するモジュールの異常状態検出回路に関するものとして図５に示すものがある。
【０００５】
図５において、１は例えば４〜２０ｍＡの電流源、２はモジュールで電流源１とはコネクタ端子Ｃ，Ｃ’を介して接続されている。第１抵抗Ｒ１の一端は電流源のコネクタＣに接続され、他端はＦＥＴ（第１スイッチ）３のソース端子に接続されている。
【０００６】
ＦＥＴ３のドレイン端子には第２抵抗Ｒ２の一端が接続されその他端は電流源１のコネクタ端子Ｃ’に接続されている。
ＦＥＴ３のドレイン端子と第２抵抗Ｒ２の接続点には第２スイッチ４を介して増幅手段（以下ＯＰアンプという）５の非反転入力端子が接続されている。
【０００７】
ＯＰアンプ５の出力端はＡ／Ｄ変換器６の入力端子に接続されると共にＯＰアンプ５の反転入力端子に接続されている。Ａ／Ｄ変換器６の出力は制御装置７に入力され、ＦＥＴ３のゲートは制御装置７に接続されている。
【０００８】
上述の構成において、第２スイッチ４をオンとし、制御装置７からＦＥＴ３のゲートに対して電圧を印加するとＦＥＴ（第１スイッチ）３がオンとなり、抵抗Ｒ２の両端電圧が第２スイッチ４を介してＯＰアンプ５に入力する。ＯＰアンプ５の出力端子はＡ／Ｄ変換器６の入力端子に接続されると共にＯＰアンプ５の反転端子に接続されていて、例えば１：１に増幅され制御装置７に入力する。制御装置７はその入力を電流源の電流として外部に出力する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の構成において、制御装置７からの出力が０となった場合は電流源１に断線が発生したことがわかる。しかしながら、モジュール内部に異常が発生した場合はどの部分における異常なのかがわからないという問題があった。
【００１０】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので、モジュール内部に異常が発生した場合、どの部分で発生したかを判断可能な異常状態検出回路を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の異常状態検出回路の発明は、
電流源からの電流を入力し制御装置を介して上位側に電流入力信号を出力する電流入力モジュールであって、電流源の一方のコネクタ端子に一端が接続された第１抵抗と、この第１抵抗の他端に一端が接続された第１スイッチと、この第１スイッチの他端に一端が接続され他端が前記電流源の他方のコネクタ端子に接続された第２抵抗と、前記第１スイッチの他端と第２抵抗の接続点に第２スイッチを介して入力端子が接続された増幅手段と、この増幅手段の出力端子に接続されたＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の後段に接続され、前記第１スイッチのオンオフを行う制御装置を有する異常状態検出回路において、
前記電流源の一方のコネクタ端子と前記第１抵抗の接続点と前記増幅手段の入力端子と前記第２スイッチの接続点を第３スイッチを介して接続したことを特徴とする。
【００１２】
請求項２においては、請求項１記載の異常状態検出回路において、
前記モジュールにおいて、前記電流源から電流を流したときに前記第２抵抗に生じる電圧をＶｉｎ、前記第１抵抗に生じる電圧をＶｉｎ’としたときに、前記電流入力回路に断線が生じた場合、前記電圧Ｖｉｎ，Ｖｉｎ’の電圧値を比較することにより断線箇所を判別することを特徴とする。
【００１３】
請求項３においては、請求項１記載の異常状態検出回路において、
前記モジュールにおいて、前記電流源から電流を流したときに前記第２抵抗に生じる電圧をＶｉｎ、前記第１抵抗に生じる電圧をＶｉｎ’としたときに、前記第１，第２抵抗に劣化が生じた場合、前記電圧Ｖｉｎ，Ｖｉｎ’の電圧値を比較することによりいずれの抵抗に劣化が生じたかを判別することを特徴とする。
【００１４】
請求項４においては、請求項１記載の異常状態検出回路において、
前記モジュールにおいて、前記電流源から電流を流したときに前記第２抵抗に生じる電圧をＶｉｎ、前記第１抵抗に生じる電圧をＶｉｎ’としたときに、前記増幅手段に異常が生じた場合、前記電圧Ｖｉｎ，Ｖｉｎ’の電圧値を比較することにより前記増幅手段の異常を判別することを特徴とする。
【００１５】
請求項５においては、請求項１記載の異常状態検出回路において、
前記モジュールにおいて、前記電流源から電流を流したときに前記第２抵抗に生じる電圧をＶｉｎ、前記第１抵抗に生じる電圧をＶｉｎ’としたときに、前記電圧Ｖｉｎ，Ｖｉｎ’の電圧値を比較することにより２重化共通部となる受信抵抗を最小限に抑えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば次のような効果がある。
請求項１〜４に記載の発明によれば、電流源と第１抵抗の接続点と増幅手段の入力端子と第２スイッチの接続点の間を第３スイッチを介して接続したので、異常が発生した場合は第１抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧と第２抵抗４に発生する電圧が変化する。その電圧を比較して異常箇所を見つけることができる。また、ＯＰアンプ５に異常が発生した場合も出力状態を見ることにより判断することができる。
また、請求項５によれば、２系統診断にすることにより電流回路のＶｉｎ’→Ｒ１→第１スイッチ(ＦＥＴ)→Ｖｉｎの間の分だけ2重化共通部を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る異常状態検出回路の一例を示すもので、図５に示す従来例と異なる点は、電流源１のコネクタ端子Ｃと第１抵抗Ｒ１の接続点とＯＰアンプ５の入力端子と第２スイッチ４の接続点の間を第３スイッチ８を介して接続し、第２抵抗Ｒ２の他端と電流源１のコネクタ端子Ｃ’の間にダイオードＤを設けたものである。
【００１８】
図１において、電流源１に流れる電流を４〜２０ｍＡとし、抵抗Ｒ１は電流が２０ｍＡ流れたときに５Ｖの電圧が発生するように設計され、抵抗Ｒ２は電流が２０ｍＡ流れたときに１Ｖの電圧が発生するように設計されているものとする。また、ＯＰアンプ５は１０Ｖの電圧で駆動されているものとする。
【００１９】
上述の構成において、通常制御装置７は第２スイッチ４、第３スイッチ８を切換えながら第１抵抗および第２抵抗の両端電圧と、第２抵抗＋第１スイッチ（ＦＥＴ）３＋第１抵抗の電圧を測定している。また、先に述べたようにモジュール２は電流源１を流れる電流に関連した電流を制御装置７から出力している。
【００２０】
電流源１が異常のときはＦＥＴ３と第２抵抗Ｒ２の接続点とＦＥＴ３を介してＯＰアンプ５に印加される電圧Ｖｉｎおよび電流源１と第１抵抗Ｒ１の接続点と増幅手段５の入力端子間に印加される電圧Ｖｉｎ’は共に０となるので電流源１若しくはモジュール外部のケーブルに異常があるということが分かる。
【００２１】
次に、ＦＥＴ３に異常が発生した場合は、回路に流れる電流は０となるが電流源１は一定の電流を流そうとするので第１抵抗Ｒ１の電圧Ｖｉｎ’が上昇する。このことによりＦＥＴ３に異常が発生したことが分かる。
【００２２】
次に、第２抵抗Ｒ２に異常が発生した場合は電流は第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２共に流れないが電流源１は一定の電流を流そうとするので第１抵抗Ｒ１の電圧Ｖｉｎ’および第２抵抗Ｒ２の電圧Ｖｉｎともに上昇する。
【００２３】
次に、例えばＯＰアンプ５の駆動電圧が１０Ｖだったとし、回路を流れる電流が２０ｍＡであったとする。そして、このＯＰアンプに異常が発生し、ＯＰアンプの駆動電圧が１０Ｖから４Ｖに低下したとする。この場合第２抵抗Ｒ１の電圧Ｖｉｎには１Ｖが印加されるのでＯＰアンプ５からは１Ｖが出力される。
【００２４】
一方第１抵抗Ｒ１の電圧Ｖｉｎ’は５Ｖであるが、ＯＰアンプ５を通すとＯＰアンプ５の駆動電圧４Ｖが出力される（Ｒａｌｅ  ｔｏ  ＲａｌｅのＯＰアンプの場合）。Ｖｉｎ’は５Ｖ電圧となるべきところ４Ｖしか出力しないのでＶｉｎ’とその間に矛盾が生じＯＰアンプの異常を検出することが可能となる。
ＶｉｎとＶｉｎ’の関係は図２の通りとなる。
即ち、ＯＰアンプ５が正常に機能していればＶｉｎ’の出力は図２のイで示す直線になるが、異常が発生し駆動電圧が１０Ｖから４Ｖに低下した場合はロで示すように４Ｖとなる。ハはＶｉｎの出力である。
【００２５】
次に２重化共通部となる受信抵抗を最小限にした本発明について説明する。
図３は図５に示す従来例のモジュールの受信抵抗部分のみを簡略化して示すものである。この例においては受信抵抗が一つで構成されている。
【００２６】
従って図５において、何らかの原因で抵抗Ｒ１と第１スイッチ（ＦＥＴ）３の間が切断された場合、Ｖｉｎだけの診断なので電流源１から第１スイッチ（ＦＥＴ）３の間のどの部分が断線したのかが判断できず異常発生ということで両モジュール共に落としてしまう。
この両モジュールが落ちてしまう部分（壊れると2重化モジュールが共通して落ちてしまうことを）２重化共通部分と呼ぶ。
【００２７】
図４は図１に示す本発明のモジュールの受信抵抗部分のみを簡略化して示すものである。この例においては受信抵抗が二つで構成されている。従って図１においては、抵抗Ｒ１と第１スイッチ（ＦＥＴ）３の間が切断された場合、Ｖｉｎ’とＶｉｎの2系統診断により、モジュール内故障と判断し稼動側のモジュールを落とし、待機側のモジュールを稼動にする。
【００２８】
上述のようにＶｉｎ一つしかない診断では両モジュールが落ちてしまう。このように両モジュールが落ちてしまうような部分を2系統診断の場合は少なくすることができる。即ち、２系統診断にすると電流回路のＶｉｎ’→Ｒ１→ＦＥＴ→Ｖｉｎの間の分だけ2重化共通部が減ることとなる。
即ち、従来の構成（図３）では受信抵抗部分が２重化共通部のため、この部分が故障すると外部断線と判断され、モジュールが切り替わることはなかったが、本発明（図５）では受信抵抗部分が２重化共通部ではなくなったため、この部分が故障してもＳＴＡＮＢＹ側のモジュールをＡＣＴにすることにより切り替わりを可能としている。
【００２９】
本発明の以上の説明は、説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。例えば、本実施例では第１スイッチはＦＥＴとしたが同様の機能を有するものであれば他のスイッチでもよい。また、電流源を流れる電流は４〜２０ｍＡとしたが、本実施例に限るものではない。また、ＯＰアンプの駆動電圧を１０Ｖとしたがこの電圧に限るものではない。
【００３０】
したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。特許請求の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る異常状態検出回路の一実施例を示す構成図である。
【図２】ＯＰアンプ異常の場合の出力を示す説明図である。
【図３】受信抵抗部を２重化共通とした従来例の説明図である。
【図４】受信抵抗部を２重化共通とした本発明の説明図である。
【図５】従来の異常状態検出回路の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  電流源
２  モジュール
３  第１スイッチ
４  第２スイッチ
５  ＯＰアンプ
６  ＡＤ変換器
７  制御装置
８  第３スイッチ
Ｒ１  第１抵抗
Ｒ２  第２抵抗
Ｄ１  ダイオード    
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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