(57)【要約】【課題】フォトカプラで構成された出力診断機能を有するプロセス出力モジュールは、フォトカプラの入力側に流す電流を制御する限流抵抗が必要とすることから、モジュール自身の消費電力が増加する。【解決手段】処理部からの書込み信号によりパルス信号ＥＮＢ-Lを生成するパルス出力回路と、パルス出力回路のパルス信号ＥＮＢ-Lを入力して出力診断用フォトカプラをオン，オフする制御用のフォトカプラを設ける。処理部は、周期Ｔｓの書込み信号を出力レジスタとパルス出力回路に送出し、パルス出力回路は出力レジスタへの書込み信号で出力デバイスが動作するまでの遅延時間Ｔｄより長い時間幅Ｔｗのパルス信号ＥＮＢ-Lを制御用のフォトカプラと入力レジスタに出力する。入力レジスタは、読込み信号で出力診断用のフォトカプラの状態信号を処理部に出力する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力信号の処理機能，出力信号の診断処理機能を備えた信号の処理部と、処理部からの書込み信号に基づいて出力レジスタを介して複数のフォトカプラに信号を出力し、各フォトカプラはそれぞれ出力端デバイスを介して各別に負荷に出力を供給し、各出力デバイスの状態をそれぞれ電流制限抵抗を有する出力診断用のフォトカプラに入力し、処理部は、入力レジスタを介して出力診断用の各フォトカプラのオン，オフ状態信号を入力し、出力信号と入力信号を比較することでプロセス出力モジュールの出力診断を行うものにおいて、
前記処理部からの書込み信号によりパルス信号ＥＮＢ-Lを生成し、前記出力診断用の各フォトカプラを制御するパルス出力回路を設け、
前記出力レジスタに送出する書込み信号の周期をＴｓとし、前記パルス出力回路から出力されるパルス信号ＥＮＢ-Lの時間幅をＴｗとしたとき、出力診断用の各フォトカプラへの給電をデューティ（Ｔｗ／Ｔｓ）に制限して制御するよう構成したことを特徴としたプロセス出力モジュールの出力診断装置。
【請求項２】
前記パルス出力回路のパルス信号ＥＮＢ-Lを入力して前記出力診断用の各フォトカプラをオン，オフする制御用のフォトカプラを設け、
前記処理部は、周期Ｔｓの書込み信号を前記出力レジスタと前記パルス出力回路に送出し、
前記パルス出力回路は、前記出力レジスタへの書込み信号で出力デバイスが動作するまでの遅延時間Ｔｄより長い時間幅Ｔｗのパルス信号ＥＮＢ-Lを生成して前記制御用のフォトカプラと入力レジスタに出力し、
前記入力レジスタは、前記処理部からの読込み信号に基づいて出力診断用のフォトカプラの状態信号を処理部に出力するよう構成したことを特徴とした請求項１記載のプロセス出力モジュールの出力診断装置。
【請求項３】
出力信号の処理機能，出力信号の診断処理機能を備えた信号の処理部と、処理部からの書込み信号に基づいて出力レジスタを介して複数のフォトカプラに信号を出力し、各フォトカプラはそれぞれ出力端デバイスを介して各別に負荷に出力を供給し、各出力デバイスの状態をそれぞれ電流制限抵抗を有する出力診断用のフォトカプラに入力し、処理部は、入力レジスタを介して出力診断用の各フォトカプラのオン，オフ状態信号を入力し、出力信号と入力信号を比較することでプロセス出力モジュールの出力診断を行うものにおいて、
前記処理部から周期Ｔclkのクロック信号ＣＬＫで出力診断用のフォトカプラ選択信号を出力する選択回路と、
前記出力診断用の各フォトカプラをオン，オフする制御用のフォトカプラを設け、
前記処理部は、前記出力レジスタに書込み信号送出の周期をＴｓとしたとき、前記出力診断用のフォトカプラへの給電をデューティ（Ｔclk／Ｔｓ）に制限して制御するよう構成したことを特徴としたプロセス出力モジュールの出力診断装置。
【請求項４】
前記選択回路は、処理部からの書込み信号とクロック信号ＣＬＫを入力して前記出力診断用のフォトカプラを順番に選択し、
前記入力レジスタは、処理部からの読込み信号とクロック信号ＣＬＫを入力し、クロック信号ＣＬＫのタイミングで前記制御用のフォトカプラの出力を取り込んでシリアル／パラレル変換し、前記処理部からの読込み信号に基づいて出力診断用のフォトカプラの状態信号を処理部に出力するよう構成したことを特徴とした請求項３記載のプロセス出力モジュールの出力診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセス出力モジュールの出力診断装置に係わり、特にモジュール自身の消費電力を減少した出力診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラントで使用されるプロセス出力モジュールは、ロジック回路部と外部入出力回路部との絶縁が必須であることから、その絶縁手段としてフォトカプラが使用され、また、フォトカプラを介して負荷側に出力されるパルス信号を診断する機能が付加されていることが一般的である。この出力診断付きプロセス出力モジュールとしては特許文献１などが公知となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１１８７１５（特に図１３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の図１３で示すように、絶縁手段としてフォトカプラを使用する場合、このフォトカプラは負荷に対応した数の回路構成にされ且つ同数の出力診断用のフォトカプラを設けた回路構成になる。フォトカプラで構成される検出回路では、フォトカプラに流す電流を制限する限流抵抗が必要となり、限流抵抗によるモジュール自身の消費電力が増加する。また、限流抵抗は外部負荷電圧に比例して定格電力の大きいものが必要となり、サイズも大きくなることから実装が困難になる場合がある。
【０００５】
本発明が目的とするところは、限流抵抗の消費電力の低減を図ったプロセス出力モジュールの出力診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、出力信号の処理機能，出力信号の診断処理機能を備えた信号の処理部と、処理部からの書込み信号に基づいて出力レジスタを介して複数のフォトカプラに信号を出力し、各フォトカプラはそれぞれ出力端デバイスを介して各別に負荷に出力を供給し、各出力デバイスの状態をそれぞれ電流制限抵抗を有する出力診断用のフォトカプラに入力し、処理部は、入力レジスタを介して出力診断用の各フォトカプラのオン，オフ状態信号を入力し、出力信号と入力信号を比較することでプロセス出力モジュールの出力診断を行うものにおいて、
前記処理部からの書込み信号によりパルス信号ＥＮＢ-Lを生成し、前記出力診断用の各フォトカプラを制御するパルス出力回路を設け、
前記出力レジスタに送出する書込み信号の周期をＴｓとし、前記パルス出力回路から出力されるパルス信号ＥＮＢ-Lの時間幅をＴｗとしたとき、出力診断用の各フォトカプラへの給電をデューティ（Ｔｗ／Ｔｓ）に制限して制御するよう構成したものである。
【０００７】
また、本発明は請求項１において、前記パルス出力回路のパルス信号ＥＮＢ-Lを入力して前記出力診断用の各フォトカプラをオン，オフする制御用のフォトカプラを設け、
前記処理部は、周期Ｔｓの書込み信号を前記出力レジスタと前記パルス出力回路に送出し、
前記パルス出力回路は、前記出力レジスタへの書込み信号で出力デバイスが動作するまでの遅延時間Ｔｄより長い時間幅Ｔｗのパルス信号ＥＮＢ-Lを生成して前記制御用のフォトカプラと入力レジスタに出力し、
前記入力レジスタは、前記処理部からの読込み信号に基づいて出力診断用のフォトカプラの状態信号を処理部に出力するよう構成したものである。
【０００８】
本発明は、出力信号の処理機能，出力信号の診断処理機能を備えた信号の処理部と、処理部からの書込み信号に基づいて出力レジスタを介して複数のフォトカプラに信号を出力し、各フォトカプラはそれぞれ出力端デバイスを介して各別に負荷に出力を供給し、各出力デバイスの状態をそれぞれ電流制限抵抗を有する出力診断用のフォトカプラに入力し、処理部は、入力レジスタを介して出力診断用の各フォトカプラのオン，オフ状態信号を入力し、出力信号と入力信号を比較することでプロセス出力モジュールの出力診断を行うものにおいて、
前記処理部から周期Ｔclkのクロック信号ＣＬＫで出力診断用のフォトカプラ選択信号を出力する選択回路と、
前記出力診断用の各フォトカプラをオン，オフする制御用のフォトカプラを設け、
前記処理部は、前記出力レジスタに書込み信号送出の周期をＴｓとしたとき、前記出力診断用のフォトカプラへの給電をデューティ（Ｔclk／Ｔｓ）に制限して制御するよう構成したものである。
【０００９】
また、本発明は請求項３において、選択回路は、処理部からの書込み信号とクロック信号ＣＬＫを入力して前記出力診断用のフォトカプラを順番に選択し、
前記入力レジスタは、処理部からの読込み信号とクロック信号ＣＬＫを入力し、クロック信号ＣＬＫのタイミングで前記制御用のフォトカプラの出力を取り込んでシリアル／パラレル変換し、前記処理部からの読込み信号に基づいて出力診断用のフォトカプラの状態信号を処理部に出力するよう構成したものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のとおり、本発明によれば、出力診断用のフォトカプラに流れる電流を、出力データ期間に対して制限したことによってフォトカプラの限流抵抗による消費電力の低減およびサイズの小型化が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図。
【図２】本発明による動作タイミング図。
【図３】本発明の他の実施形態を示す構成図。
【図４】本発明の他の実施形態における動作タイミング図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、フォトカプラを使用したプロセス出力モジュールの診断付き出力装置において、電流制限抵抗を備えた出力診断用フォトカプラへの電流を制限するもので、以下図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１の点線で囲んだ部分が、本発明による診断付き出力装置の構成図の例を示したものである。１は入出力信号の処理機能，出力信号の診断処理機能などを備えた信号の処理部で、ハードウェア構成またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせによる何れかによって構成される。２は出力レジスタで、ｎ個の負荷に対応した出力信号ＤＯ1〜ＤＯｎを出力するためのｎ点の出力状態を保持する。
【００１４】
ＰＣ11〜ＰＣ1ｎはロジック部と外部出力回路部を絶縁するフォトカプラ、Ｔ11〜Ｔ1ｎは出力端デバイスとなるスイッチング素子で、そのベースは制限抵抗Ｒ11〜Ｒ1nを介してフォトカプラＰＣ11〜ＰＣ1ｎのエミッタにそれぞれ接続される。スイッチング素子Ｔ11〜Ｔ1ｎの出力端子ＯＵＴ1〜ＯＵＴ1nにはそれぞれ負荷LOAD1〜LOAD１ｎが接続される。Ｅは負荷装置、ＰＷＲ，ＣＯＭは電源端子である。
【００１５】
ＰＣ21〜ＰＣ2ｎは出力診断用のフォトカプラで、それぞれは制限抵抗Ｒ21〜Ｒ2ｎと回り込み防止用ダイオードＤ21〜Ｄ2ｎを備え、フォトカプラＰＣ21〜ＰＣ2ｎの検出信号ＤＩ1〜ＤＩｎは入力レジスタ３に入力されて出力診断結果が保持される。４はパルス出力回路で、処理部１からの書込み信号ＷＲ-Lに基づいてフォトカプラＰＣ3と入力レジスタ３にパルス信号を出力する。フォトカプラＰＣ3はパルス信号に基づいてフォトカプラＰＣ21〜ＰＣ2ｎへの入力を制御し、また、入力レジスタ３はパルス出力信号によって出力診断結果を保持する。
【００１６】
図２は、図１で示す診断付き出力装置の動作タイミングを示したものである。処理部１は、出力レジスタ２に対して出力信号処理機能によって生成された出力データDATAを送出すると共に、書込み信号ＷＲ-LをＴｓの周期で送出して出力レジスタ２の状態を更新し、更新信号に基づいて出力レジスタ２は出力ＤＯ1〜ＤＯｎを出力してフォトカプラＰＣ11〜ＰＣ1ｎを制御する。フォトカプラＰＣ11〜ＰＣ1ｎのオンまたはオフ信号に対応してスイッチング素子Ｔ11〜Ｔ1ｎをオンまたはオフ状態にする。これにより、Ｔｄの遅延時間を有して出力端子ＯＵＴ1〜ＯＵＴ1nの状態が更新される。
【００１７】
パルス出力回路４は、処理部１からの書込み信号ＷＲ-Lの立ち上がりの後、遅延時間Ｔｄよりも長い時間幅Ｔｗを有するＬｏｗのパルス信号ＥＮＢ-Lを出力する。パルス信号ＥＮＢ-Lを受けたフォトカプラＰＣ3は出力をオンにして、出力診断用の各フォトカプラＰＣ21〜ＰＣ2ｎに対して時間幅Ｔｗだけ給電する。
【００１８】
フォトカプラＰＣ21〜ＰＣ2ｎは、スイッチング素子Ｔ11〜Ｔ1ｎの状態に合わせてオンまたはオフとなる。よって、出力診断の検出信号ＤＩ1〜ＤＩｎは時間幅Ｔｗの間のみ有効状態となり、パルス信号ＥＮＢ-Lの立ち上がりのタイミングで入力レジスタ３にセットされる。処理部１は、出力レジスタ２でのデータ更新後の、時間幅Ｔｗを経過した後に読込み信号ＲＤ-Lに基づき入力レジスタ３の読出しを行い、出力データDATAと比較することにより出力診断を行う。
【００１９】
この実施例によれば、フォトカプラＰＣ21〜ＰＣ2ｎなどで構成される出力診断回路への給電は、処理部１からの書込み信号ＷＲ-Lの送出周期Ｔｓにおける常時ではなく、デューティ（Ｔｗ／Ｔｓ）で制限されることにより限流抵抗Ｒ21〜Ｒ2ｎによる消費電力の低減およびサイズの小型化が可能となるものである。
【実施例２】
【００２０】
図３は第２の実施例を示した診断付き出力装置の構成図を示したものである。図１と同一若しくは相当する部分に同一符号を付してその説明を省略する。この実施例は選択回路５を設け、選択回路５からの選択信号ＳＥＬ-1〜ＳＥＬ-nにより出力診断用のフォトカプラＰＣ41〜ＰＣ4ｎをオン，オフ制御する。また、入力レジスタ３はシリアル／パラレル変換機能を有すると共に、出力診断結果を保持する。なお、Ｒ41〜Ｒ4ｎはフォトカプラＰＣ41〜ＰＣ4ｎのコレクタ電流を制限する抵抗である。
【００２１】
図４は、図３の診断付き出力装置の動作タイミングを示したものである。実施例１と同様に、処理部１は出力レジスタ２に対して出力信号処理機能によって生成された出力データDATAを送出すると共に、書込み信号ＷＲ-LをＴｓの周期で送出して出力レジスタ２の状態を更新し、更新信号に基づいて出力レジスタ２は出力ＤＯ1〜ＤＯｎを出力してフォトカプラＰＣ11〜ＰＣ1ｎを制御する。フォトカプラＰＣ11〜ＰＣ1ｎのオンまたはオフ信号に対応してスイッチング素子Ｔ11〜Ｔ1ｎをオンまたはオフ状態にする。これにより、Ｔｄの遅延時間を有して出力端子ＯＵＴ1〜ＯＵＴ1nの状態が更新される。
【００２２】
処理部１は書込み信号ＷＲ-Lを送出後に、入力レジスタ３と選択回路５に対してクロック信号ＣＬＫをｎ個出力する。ここで、クロック信号ＣＬＫの周期Ｔclkは遅延時間Ｔｂより２倍以上に設定される。選択回路５は書込み信号ＷＲ-Lで初期化された後、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりで選択信号ＳＥＬ-1〜ＳＥＬ-nを順番にパルス出力する。この選択信号ＳＥＬ-1〜ＳＥＬ-nにより、出力診断用のフォトカプラＰＣ41〜ＰＣ4ｎにはＰＣ41から順番にオン信号が印加される。これにより、フォトカプラＰＣ41〜ＰＣ4ｎの各エミッタに接続されたスイッチング素子Ｔ11〜Ｔ1ｎで、該当するスイッチング素子Ｔ11〜Ｔ1ｎのオンまたはオフの状態に対応して出力診断用のフォトカプラＰＣ5がオン，オフし、検出信号ＤＩを入力レジスタ３に出力する。
【００２３】
入力レジスタ３は、出力診断の検出信号ＤＩをクロック信号ＣＬＫの立ち上がりで取り込むと共に、１ビットシフトすることによりシリアル／パラレル変換する。処理部１は出力レジスタ２を更新後、（Ｔclk×ｎ）以上の時間経過後に読込み信号ＲＤ-Lにより入力レジスタ３の読出しを行い、出力データと比較することにより出力診断を行う。
【００２４】
この実施例によれば、フォトカプラＰＣ41〜ＰＣ4ｎなどで構成される出力診断回路への給電は、書込み信号ＷＲ-Lの送出周期Ｔｓにおける常時ではなく、デューティ（Ｔclk／Ｔｓ）で制限されることによって、限流抵抗Ｒ41〜Ｒ4ｎによる消費電力の低減およびサイズの小型化が可能となるものである。
【符号の説明】
【００２５】
１…  処理部
２…  出力レジスタ
３…  入力レジスタ
４…  パルス出力回路
５…  選択回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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