(57)【要約】【課題】  配線異常，故障検出率を向上させて入力変動の誤検出率を下げ、入力の信頼性を向上させた入力モジュールを実現する。【解決手段】  入力信号を取り込み、これをＰＶ値として保持する入力モジュールにおいて、前記入力信号を生入力値として保持するとともに、相互に装置間通信機能により接続された第１制御装置および第２制御装置を有し、この第１制御装置および第２制御装置における所定の信号値同士を比較して、両者が一致した場合に、第１制御装置および第２制御装置のいずれかのまたは双方の信号値をＰＶ値として保持することを特徴とする。【選択図】                    図１
2006209466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を取り込み、これをＰＶ値として保持する入力モジュールにおいて、
前記入力信号を生入力値として保持するとともに、相互に装置間通信機能により接続された第１制御装置および第２制御装置を有し、
この第１制御装置および第２制御装置における所定の信号値同士を比較して、両者が一致した場合に、第１制御装置および第２制御装置のいずれかのまたは双方の信号値をＰＶ値として保持することを特徴とする入力モジュール。
【請求項２】
前記第１制御装置および第２制御装置は、
夫々に保持した生入力値をＤＩ値として取り込み保持する第１および第２ＤＩ値保持手段と、
保持されたＤＩ値を入力値等値化ＰＶ値として、自己の入力値等値化ＰＶ値と相手側から受け取った入力値等値化ＰＶ値とを比較し、両者が一致している場合にはこれを装置間等値化ＰＶ値として保持する第１および第２比較処理手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の入力モジュール。
【請求項３】
前記第１制御装置および第２制御装置は、
前記第１および第２比較処理手段に保持された装置間等値化ＰＶ値を受け、自己の装置間等値化ＰＶ値と相手側から受け取った装置間等値化ＰＶ値とを比較する第１および第２再比較処理手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の入力モジュール。
【請求項４】
前記第１および第２比較処理手段並びに前記第１および第２再比較処理手段は、比較結果の不一致が所定期間連続するときにエラー信号を出力することを特徴とする請求項２または３に記載の入力モジュール。
【請求項５】
前記第１制御装置およびまたは第２制御装置は、
前記第１およびまたは第２再比較処理手段の比較結果が一致であれば、保持された装置間等値化ＰＶ値をＰＶ値として保持することを特徴とする請求項３または４に記載の入力モジュール。
【請求項６】
前記第２制御装置は、
前記第２再比較処理手段の比較結果が不一致であれば、前記第１制御装置に対してリセット信号を出力することを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の入力モジュール。
【請求項７】
前記第２制御装置は、
前記第２再比較処理手段の比較結果が不一致であれば、前記第１制御装置に対して前記ＰＶ値の保持を阻止する信号を出力することを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の入力モジュール。
【請求項８】
前記第１制御装置および第２制御装置は、
夫々に信号処理のタイミングを規制する自走式タイマ手段を備え、第１制御装置から第２制御装置へのタイミングトリガ通知により第２制御装置のタイマをスタートさせることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の入力モジュール。
【請求項９】
入力信号に対して診断を実行し、正常診断の場合には前記第１制御装置および第２制御装置における生入力値の取り込みを実行させ、異常診断の場合には前回の取り込み値をホールドさせる診断手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の入力モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号を生入力値として保持すると共に診断を実行し、正常診断の場合には前記生入力値をＤＩ値として取り込み保持してこれをＰＶ値とし、異常診断の場合には前回取り込み保持したＤＩ値をホールドする入力モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
診断機能を備えた入力モジュールに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９９２１６号公報
【０００４】
図４は特許文献１に開示されている従来の入力モジュールの基本構成を示す機能ブロック図である。入力モジュール１において、１１は制御装置、１２は入力手段、１３は診断手段、１４はＰＶ値保持手段である。
【０００５】
外部から与えられるディジタルの入力信号Ｓは、入力手段１２で受信され、入力信号Ｓ１が読み出されて制御装置１１及び診断装置１３に入力される。診断装置１３は、入力信号Ｓ１の状態を解析し、入力モジュールの外部配線異常（短絡、断線、チャンネル間短絡）やモジュール内部異常（ＯＮ固着、ＯＦＦ固着、チャンネル間短絡）等を診断し、診断値Ｄを制御装置１１に渡す。
【０００６】
制御装置１１は、入力信号Ｓ１を一旦生入力値として保持し、診断値Ｄが正常診断の場合には生入力値をＤＩ値として取り込み保持し、これをＰＶ値としＰＶ値保持手段１４に渡し、異常診断の場合には前回取り込み保持したＤＩ値をホールドする。
【０００７】
図５は、図４における制御装置１１の内部構成を示した機能ブロック図である。１５は生入力値保持手段であり、入力信号Ｓ１を一旦生入力値ＩＮとして保持する。１６は前回値ホールドスイッチであり、診断値Ｄにより切り換え操作される。
【０００８】
前回値ホールドスイッチ１６は、正常診断の場合には生入力値ＩＮを、フィルタ処理手段１７を経由してＤＩ値保持手段１８に与えてＤＩ値として取り込み保持させ、診断値Ｄが異常診断の場合には前回取り込み保持したＤＩ値をフィルタ処理手段１７に与えてこの値をホールドする。
【０００９】
ＤＩ値保持手段１８に保持されたＤＩ値が、ＰＶ値としてＰＶ値保持手段１８に渡される。尚、フィルタ処理手段１７の機能については、特許文献１に詳細に開示されているので、ここではその説明を省略する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の入力モジュールは、１系統で入力信号を読み出しているため、入力手段の故障、診断手段の故障、モジュール内部の故障により正しい入力値を読み出せない場合がある。つまり、入力が変動したことを通知できない、あるいは入力が変動していないのに誤って変動したように通知してしまう現象が起きる問題点があった。
【００１１】
従って本発明が解決しようとする課題は、配線異常，故障検出率を向上させて入力変動の誤検出率を下げ、入力の信頼性を向上させた入力モジュールを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
（１）入力信号を取り込み、これをＰＶ値として保持する入力モジュールにおいて、
前記入力信号を生入力値として保持するとともに、相互に装置間通信機能により接続された第１制御装置および第２制御装置を有し、
この第１制御装置および第２制御装置における所定の信号値同士を比較して、両者が一致した場合に、第１制御装置および第２制御装置のいずれかのまたは双方の信号値をＰＶ値として保持することを特徴とする入力モジュール。
【００１３】
（２）前記第１制御装置および第２制御装置は、
夫々に保持した生入力値をＤＩ値として取り込み保持する第１および第２ＤＩ値保持手段と、
保持されたＤＩ値を入力値等値化ＰＶ値として、自己の入力値等値化ＰＶ値と相手側から受け取った入力値等値化ＰＶ値とを比較し、両者が一致している場合にはこれを装置間等値化ＰＶ値として保持する第１および第２比較処理手段と、
を備えることを特徴とする（１）に記載の入力モジュール。
【００１４】
（３）前記第１制御装置および第２制御装置は、
前記第１および第２比較処理手段に保持された装置間等値化ＰＶ値を受け、自己の装置間等値化ＰＶ値と相手側から受け取った装置間等値化ＰＶ値とを比較する第１および第２再比較処理手段を備えることを特徴とする（２）に記載の入力モジュール。
【００１５】
（４）前記第１および第２比較処理手段並びに前記第１および第２再比較処理手段は、比較結果の不一致が所定期間連続するときにエラー信号を出力することを特徴とする（２）または（３）に記載の入力モジュール。
【００１６】
（５）前記第１制御装置およびまたは第２制御装置は、
前記第１およびまたは第２再比較処理手段の比較結果が一致であれば、保持された装置間等値化ＰＶ値をＰＶ値として保持することを特徴とする（３）または（４）に記載の入力モジュール。
【００１７】
（６）前記第２制御装置は、
前記第２再比較処理手段の比較結果が不一致であれば、前記第１制御装置に対してリセット信号を出力することを特徴とする（３）乃至（５）のいずれかに記載の入力モジュール。
【００１８】
（７）前記第２制御装置は、
前記第２再比較処理手段の比較結果が不一致であれば、前記第１制御装置に対して前記ＰＶ値の保持を阻止する信号を出力することを特徴とする（３）乃至（５）のいずれかに記載の入力モジュール。
【００１９】
（８）前記第１制御装置および第２制御装置は、
夫々に信号処理のタイミングを規制する自走式タイマ手段を備え、第１制御装置から第２制御装置へのタイミングトリガ通知により第２制御装置のタイマをスタートさせることを特徴とする（１）乃至（７）のいずれかに記載の入力モジュール。
【００２０】
（９）入力信号に対して診断を実行し、正常診断の場合には前記第１制御装置および第２制御装置における生入力値の取り込みを実行させ、異常診断の場合には前回の取り込み値をホールドさせる診断手段を備えたことを特徴とする（１）乃至（８）のいずれかに記載の入力モジュール。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）入力値を２系統に読み出すことによって診断カバレッジが向上する。
【００２２】
（２）入力値の２系統比較によって、制御装置個別の故障による入力誤判断は全て検出することが可能である。
【００２３】
（３）従来どおりのフィルタ処理、異常時のＰＶ値ホールド処理が可能である。
【００２４】
（４）１回目の２系統入力値比較（エラー１）、ホールド処理によって、入力変動による過渡的な２系統比較異常中のＰＶ値をホールドすることが可能であり、また、第１入力手段又は第２入力手段の過渡的ではない故障を検出することが可能である。
【００２５】
（５）２回目の２系統入力値比較(エラー２)、ホールド処理によって、第１制御装置又は第２制御装置の故障を検出することが可能である。
【００２６】
（６）タイミングトリガ送信と入力動作および診断動作のタイミング制御処理により、診断中に誤って入力動作を行わないようにすることが可能である。
上記より、高信頼、高機能なシステムを構築することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は本発明を適用した入力モジュールの基本構成を示す機能ブロック図である。１００は本発明が適用された入力モジュールであり、入力を２系統、診断を１系統で行う構成を特徴としている。
【００２８】
入力モジュール１００において、２００は第１制御装置、３００は第２制御装置、４００は第１入力手段、５００は第２入力手段、６００は診断手段、７００はＰＶ値保持手段である。診断手段６００及びＰＶ値保持手段７００は、図４及び図５で説明した従来の入力モジュールにおける診断手段１３及びＰＶ値保持手段１４と同一機能である。
【００２９】
外部から与えられるディジタルの入力信号Ｓは、第１入力手段４００及び第２入力手段５００で共通に受信され、夫々から入力信号Ｓ１及びＳ２が読み出されて第１制御装置２００及び第２制御装置３００に入力される。
【００３０】
更に、入力信号Ｓ２は診断装置６００に入力される。診断装置６００は、入力信号Ｓ２の状態を解析し、入力モジュールの外部配線異常やモジュール内部異常を診断し、診断値Ｄを第２制御装置３００に渡す。
【００３１】
第１制御装置２００及び第２制御装置３００は、夫々入力信号Ｓ１及びＳ２を生入力値として保持する手段と、診断値Ｄが正常診断の場合には生入力値をＤＩ値として取り込み保持し、異常診断の場合には前回取り込み保持したＤＩ値をホールドする、図５で説明した従来の制御装置と同一機能を備えている。
【００３２】
第１制御装置２００と第２制御装置３００とは、相互に装置間通信機能を有し、第２制御装置３００に渡された診断値Ｄは、この装置間通信機能により第１制御装置２００側に転送される。更に、第２制御装置３００は、第１制御装置２００をリセットする機能を有し、ＰＶ値保持手段７００は第１制御装置２００から通知されるＰＶ値を保持する。
【００３３】
図２は、第１制御装置２００及び第２制御装置３００の内部構成を示した機能ブロック図である。第１制御装置２００において、第１生入力値保持手段２０１、診断値Ｄで切り換え操作される第１前回値ホールドスイッチ２０２、第１フィルタ処理手段２０３、第１ＤＩ値保持手段２０４までの構成は、図５で説明した要素１５乃至１８と同一機能を有する。
【００３４】
同様に、第２制御装置３００において、第２生入力値保持手段３０１、診断値Ｄで切り換え操作される第２前回値ホールドスイッチ３０２、第２フィルタ処理手段３０３、第２ＤＩ値保持手段３０４までの構成も、図５で説明した要素１５乃至１８と同一機能を有する。
【００３５】
第１生入力値保持手段２０１の生入力値ＩＮ１は、第１前回値ホールドスイッチ２０２、第１フィルタ処理手段２０３を経由して第１ＤＩ値保持手段２０４にＤＩ１値として保持される。同様に第２生入力値保持手段３０１の生入力値ＩＮ２は、第２前回値ホールドスイッチ３０２、第２フィルタ処理手段３０３を経由して第２ＤＩ値保持手段３０４にＤＩ２値として保持される。
【００３６】
このとき、ほとんどの場合はＤＩ１値とＤＩ２値は同じ値となるはずであるが、全くの別系統による入力取得のために、入力変化の瞬間(入力変動時)は異なる値をとる場合がある。
【００３７】
これら保持されたＤＩ１値及びＤＩ２値は、入力値等値化ＰＶ値ＰＶ１及びＰＶ２として第１比較手段２０５及び第２比較手段３０５に渡たされる。第１比較手段２０５及び第２比較手段３０５は、取得したＰＶ１及びＰＶ２を装置間通信機能により相手側の比較手段に転送する。
【００３８】
第１比較手段２０５は、取得した自己側のＰＶ１と相手側から転送されたＰＶ２を比較し、一致している場合にはこれを装置間等値化ＰＶ値ＰＶ[１]として保持して第１再比較手段２０７に渡す。不一致であれば前回のＰＶ[１] をホールドする。この処理により、ＰＶ１とＰＶ２は、一致するはずであり、２系統読みによる入力変化時の不一致はなくなる。このとき、不一致となる時間が連続すれば、フィルタ処理手段２０６を経由して制御装置間入力値比較異常（エラー１）を発生する。
【００３９】
第２比較手段３０５は、取得した自己側のＰＶ２と相手側から転送されたＰＶ１を比較し、一致している場合にはこれを装置間等値化ＰＶ値ＰＶ[２]として保持して第２再比較手段３０７に渡す。不一致であれば前回のＰＶ[２] をホールドする。この処理により、ＰＶ２とＰＶ１は、一致するはずであり、２系統読みによる入力変化時の不一致はなくなる。このとき、不一致となる時間が連続すれば、フィルタ処理手段３０６を経由して制御装置間入力値比較異常（エラー１）を発生する。
【００４０】
次に、第１再比較手段２０７及び第２再比較手段３０７は、取得した自己側のＰＶ[１]及びＰＶ[２]を、装置間通信機能により相手側の第２再比較手段３０７及び第１再比較手段２０７に転送する。
【００４１】
第１再比較手段２０７は、取得した自己側のＰＶ[１]と相手側から転送されたＰＶ[２]を比較し、一致している場合にはこれを正しいＰＶ値としてスイッチ手段２０９をオンとしてＰＶ値保持手段７００に通知する。不一致であれば、ＰＶ値の通知は行わない、つまり前回のＰＶ値がホールドされる。所定期間不一致が連続する場合にはフィルタ処理手段２０８を経由して制御装置間データ比較異常（エラー２）を発生させる。
【００４２】
第２比較手段３０５は、取得した自己側のＰＶ[２]と相手側から転送されたＰＶ[１]を比較し、一致している場合にはその状態を維持し、不一致の場合には入力値が信頼できないものと判断し、リセット信号を発信して第１制御装置２００をリセットさせる。
【００４３】
第２制御装置３００におけるＰＶ[１]とＰＶ[２]が異なる場合、第１制御装置２００又は第２制御装置３００のどちらかが異常動作していると考えられるので、第１制御装置２００をリセットすることにより誤ったＰＶ値を通知することを防ぐ。所定期間不一致が連続する場合にはフィルタ処理手段３０８を経由して制御装置間データ比較異常（エラー２）を発生させる。
【００４４】
診断手段６００は、第２入力手段５００の一部とモジュール内部の一部を診断することができるが、従来の入力モジュールと同じく１００％%異常を検出できるわけではない。しかし、診断手段で検出できない異常があったとしても、上記のように２系統で入力を読み、個別にフィルタ処理等を行い、互いのＰＶ１とＰＶ２、ＰＶ[１]とＰＶ[２]を比較することによって、かなり高い割合でエラー１あるいはエラー２として検出することが可能となる。
【００４５】
本発明入力モジュールにおいても、特許文献１に開示されている従来通りの入力のフィルタ処理を実行することが可能である。ただし、入力変動タイミングによっては、２系統で入力しているために、入力フィルタ時間分ＰＶ１とＰＶ２が不一致となる現象が起きる可能性がある。そのためエラー１のフィルタ時間＞入力のフィルタ時間である必要がある。一方、エラー２のフィルタ時間は、入力フィルタ時間によって変更する必要はない。
【００４６】
第２制御装置２００側の診断タイミングと、第１，第２制御装置２００，３００による入力動作が重なると、診断の動作が第１制御装置２００の入力に影響を及ぼす場合がある。このため、制御装置間通信によって信号処理のタイミングをずらすことが有効である。
【００４７】
図３は、第１制御装置２００及び第２制御装置３００が備える自走式タイマの動作を説明するタイムチャートである。（Ａ）は第１制御装置２００のタイマの波形図、（Ｂ）は第１制御装置２００の入力処理タイミング、（Ｃ）は第１→第２制御装置へのタイミングトリガの波形図、（Ｄ）は第２制御装置３００のタイマの波形図、（Ｅ）は第２制御装置３００の入力処理タイミングを示す。
【００４８】
第１制御装置２００は、[１]のコンペアマッチで入力処理を行った後、第２制御装置３００へタイミングトリガを送信する。タイミングトリガを受信した第２制御装置３００は、タイマをスタートさせ、その後[１]〜[３]を自走し、[４]がスタートした時点で自走タイマをストップさせる。
【００４９】
第２制御装置３００は、次回の制御装置２００からのタイミングトリガの受信で再度自走タイマをスタートする。第２制御装置３００の入力処理および診断処理は、タイミングトリガ受信後および自走タイマのコンペアマッチ後に実施する。
【００５０】
図示のように、複数入力タイミングに１度（図の例では４回に１度）タイミングトリガを送信することにより、第１制御装置２００の入力処理タイミングと第２制御装置３００の診断処理タイミングは重なることなく信号処理が可能となる。
【００５１】
この第１及び第２制御装置の入力処理タイミングの違いに起因する入力変動時の制御装置間の入力値不一致は、前述のＰＶ１とＰＶ２の比較，ホールド処理によって吸収されるので、問題とならない。
【００５２】
実施形態では、第２制御装置３００側から第１制御装置２００をリセットする構成を説明したが、ＰＶ[１]とＰＶ[２]との比較異常時(エラー２)のより、第１制御装置２００からＰＶ値を通知するパスのスイッチ手段２０９を強制的にオフに規制するという動作でも代用が可能である。
【００５３】
実施例形態では、診断を第２制御装置３００側で実行している構成を説明したが、第１制御装置２００側での診断処理を追加し、第１制御装置側の診断結果と第２制御装置側の診断結果の論理和によってＰＶ値ホールド処理や異常通知動作を行うことも可能である。
【００５４】
また、第１制御装置２００からＰＶ値保持手段７００にＰＶ値を通知する場合を例示したが、ＰＶ値の通知はこれに限らず、第２制御装置３００からＰＶ値保持手段７００にＰＶ値を通知しても良いし、ＰＶ値保持手段を２つ設け、第１および第２制御装置の双方からそれぞれのＰＶ値保持手段にＰＶ値を通知するように構成することも可能である。
更に、診断手段６００は、必ずしも必要なものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明を適用した入力モジュールの基本構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１における第１制御装置及び第２制御装置の内部構成を示した機能ブロック図である。
【図３】第１制御装置及び第２制御装置が備える自走式タイマの動作を説明するタイムチャートである。
【図４】特許文献１に開示されている従来の入力モジュールの基本構成を示す機能ブロック図である。
【図５】図４における制御装置の内部構成を示した機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
１００  入力モジュール
２００  第１制御装置
３００  第２制御装置
４００  第１入力手段
５００  第２入力手段
６００  診断手段
７００  ＰＶ値保持手段
【図１】
2006209466.tif 000003
【図２】
2006209466.tif 000004
【図３】
2006209466.tif 000005
【図４】
2006209466.tif 000006
【図５】
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