(57)【要約】【課題】容易にチャネル間の短絡を検出することが可能な入力モジュールを実現することにある。【解決手段】入力端子に接続された入力測定用抵抗に電流を流して入力測定用抵抗の両端に発生した電圧の電圧値を電圧測定回路で測定し、測定電圧値を入力値として取り込むチャネルを複数有する入力モジュールにおいて、複数のチャネル毎に設けられ、入力測定用抵抗に流す電流の電流値を可変できる可変電流源と、可変電流源から入力測定用抵抗に流す電流の電流値を複数のチャネル毎に変化させ、入力測定用抵抗の両端に発生した電圧の電圧値を複数のチャネル毎に電圧測定回路で測定し、電流の変化の前後でそれぞれ測定した電圧値を比較して電流値の変化に電圧値の変化が比例していない場合、チャネル間に短絡が発生しているものと判断する制御回路とを備える。【選択図】  図１
2011112474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子に接続された入力測定用抵抗に電流を流して前記入力測定用抵抗の両端に発生した電圧の電圧値を電圧測定回路で測定し、測定電圧値を入力値として取り込むチャネルを複数有する入力モジュールにおいて、
前記複数のチャネル毎に設けられ、前記入力測定用抵抗に流す電流の電流値を可変できる可変電流源と、
この可変電流源から前記入力測定用抵抗に流す電流の電流値を前記複数のチャネル毎に変化させ、前記入力測定用抵抗の両端に発生した電圧の電圧値を前記複数のチャネル毎に前記電圧測定回路で測定し、前記電流の変化の前後でそれぞれ測定した前記電圧値を比較して前記電流値の変化に前記電圧値の変化が比例していない場合、チャネル間に短絡が発生しているものと判断する制御回路と
を備えたことを特徴とする入力モジュール。
【請求項２】
入力端子に接続された入力測定用抵抗に電流を流して前記入力測定用抵抗の両端に発生した電圧の電圧値を電圧測定回路で測定し、測定電圧値を入力値として取り込むチャネルを複数有する入力モジュールにおいて、
前記複数のチャネル毎に設けられ、前記入力測定用抵抗に流す電流の電流値を可変できる可変電流源と、
前記複数のチャネル毎に設けられ、前記可変電流源から前記入力測定用抵抗を介して電流が流れる基準抵抗と、
この基準抵抗の両端に発生した電圧の電圧値を測定する電圧測定回路と、
前記可変電流源から前記入力測定用抵抗に流す電流の電流値を前記複数のチャネル毎に変化させ、前記基準抵抗の両端に発生した電圧の電圧値を前記複数のチャネル毎に前記電圧測定回路で測定して前記基準抵抗に流れる電流の電流値を算出し、前記可変電流源に設定した電流値と前記基準抵抗に流れる電流値が等しくない場合、チャネル間に短絡が発生しているものと判断する制御回路と
を備えたことを特徴とする入力モジュール。
【請求項３】
前記入力測定用抵抗は、
測温抵抗体であることを特徴とする
請求項１または２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、入力端子に接続された入力測定用抵抗に電流を流して入力測定用抵抗の両端に発生した電圧の電圧値を電圧測定回路で測定し、測定電圧値を入力値として取り込むチャネルを複数有する入力モジュールに関し、詳しくは、容易にチャネル間の短絡を検出することが可能な入力モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロセス産業の分野、特にプラントの制御装置において、重要項目の１つとされているのが安全性である。近年では、ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission：国際電気標準会議）により、機能安全の国際規格ＩＥＣ６１５０８（電気・電子・プログラマブル電子安全関連系の機能安全）が制定され、プラントの制御装置に多く適用されている。
【０００３】
図５は、従来の入力モジュールの一例を示した構成図である。
図５において、入力モジュールＭ１は、電圧測定回路ＩＣ１、電圧測定回路ＩＣ２、定電流源Ｉ１、定電流源Ｉ２、入力端子ＣＮ１、入力端子ＣＮ２、入力端子ＣＮ３、入力端子ＣＮ４および制御回路ＣＴ１を有している。
【０００４】
電圧測定回路ＩＣ１および電圧測定回路ＩＣ２は、電圧を測定する回路であり、主にＡ／Ｄ変換器（Analog to Digital Converter）等で構成される。定電流源Ｉ１および定電流源Ｉ２は、予め定められた一定の電流値を流す電流源である。入力端子ＣＮ１〜ＣＮ４は、入力モジュールＭ１への信号の入力端子となる。制御回路ＣＴ１は、電圧測定回路ＩＣ１および電圧測定回路ＩＣ２で測定された電圧値を入力値として取り込む。入力測定用抵抗Ｒ１および入力測定用抵抗Ｒ２は、周囲温度により抵抗値が変化する抵抗であり、例えば、測温抵抗体等である。
【０００５】
入力端子ＣＮ１の一端は、定電流源Ｉ１の出力端子および電圧測定回路ＩＣ１の入力端子にそれぞれ接続され、電圧測定回路ＩＣ１の出力端子は、制御回路ＣＴ１の入力端子Ｖ１に接続される。定電流源Ｉ１の入力端子には、電源電圧が印加され、入力端子ＣＮ２の一端は、共通電位に接続されている。入力端子ＣＮ１の他端は、入力測定用抵抗Ｒ１の一端に接続され、入力測定用抵抗Ｒ１の他端は、入力端子ＣＮ２の他端に接続されている。また、電圧測定回路ＩＣ１、定電流源Ｉ１、入力端子ＣＮ１およびＣＮ２はチャネル１を構成している。
【０００６】
入力端子ＣＮ３の一端は、定電流源Ｉ２の出力端子および電圧測定回路ＩＣ２の入力端子にそれぞれ接続され、電圧測定回路ＩＣ２の出力端子は、制御回路ＣＴ１の入力端子Ｖ２に接続される。定電流源Ｉ２の入力端子には、電源電圧が印加され、入力端子ＣＮ４の一端は、共通電位に接続されている。入力端子ＣＮ３の他端は、入力測定用抵抗Ｒ２の一端に接続され、入力測定用抵抗Ｒ２の他端は、入力端子ＣＮ４の他端に接続されている。また、電圧測定回路ＩＣ２、定電流源Ｉ２、入力端子ＣＮ３およびＣＮ４はチャネル２を構成している。
【０００７】
このような入力モジュールの動作を説明する。
チャネル１の場合には、電流値ｉ１の電流が定電流源Ｉ１から入力端子ＣＮ１を介して入力測定用抵抗Ｒ１に流れる。これにより、入力測定用抵抗Ｒ１の両端には電圧ｖ１が発生し、この電圧ｖ１を電圧測定回路ＩＣ１で測定する。制御回路ＣＴ１は、電圧測定回路ＩＣ１で測定した電圧ｖ１を読み取る。
【０００８】
そして、制御回路ＣＴ１は、電圧値ｖ１と電流値ｉ１から入力測定用抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１を（１）式にて算出する。
ｒ１＝ｖ１／ｉ１    （１）
【０００９】
制御回路ＣＴ１は、入力測定用抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１を算出すると、この抵抗値ｒ１から入力測定用抵抗Ｒ１の周囲温度を算出する。この時、入力測定用抵抗Ｒ１の抵抗値と周囲温度の関係は既知であり、制御回路ＣＴ１も入力測定用抵抗Ｒ１の抵抗値と周囲温度の関係を把握しているものとする。
【００１０】
同様に、チャネル２の場合には、電流値がｉ２の電流が定電流源Ｉ２から入力端子ＣＮ３を介して入力測定用抵抗Ｒ２に流れる。これにより、入力測定用抵抗Ｒ２の両端には電圧ｖ２が発生し、この電圧ｖ２を電圧測定回路ＩＣ２で測定する。制御回路ＣＴ１は、電圧測定回路ＩＣ２で測定した電圧ｖ２を読み取る。
【００１１】
そして、制御回路ＣＴ１は、電圧値ｖ２と電流値ｉ２から入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値ｒ２を（２）式にて算出する。
ｒ２＝ｖ２／ｉ２    （２）
【００１２】
制御回路ＣＴ１は、入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値ｒ２を算出すると、この抵抗値ｒ２から入力測定用抵抗Ｒ２の周囲温度を算出する。この時、入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値と周囲温度の関係は既知であり、制御回路ＣＴ１も入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値と周囲温度の関係を把握しているものとする。
【００１３】
このように、定電流源Ｉ１から入力測定用抵抗Ｒ１に電流ｉ１を流し、入力測定用抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧ｖ１を測定する。そして、制御回路ＣＴ１が、電圧値ｖ１と電流値ｉ１から入力測定用抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１を算出し、既知である入力測定用抵抗Ｒ１の抵抗値と周囲温度の関係から入力測定用抵抗Ｒ１の周囲温度を求めることにより、正確に温度を測定することができる。また、チャネル２についても同様にして温度を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−２０９４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、図５に示す従来例では、チャネル間で配線に短絡事故が発生した際に、入力測定用抵抗Ｒ１または入力測定用抵抗Ｒ２に意図しない電流が流れても、入力測定用抵抗Ｒ１または入力測定用抵抗Ｒ２の両端に発生する電圧が測定可能な範囲であれば、測定できてしまうので、チャネル間の短絡を検出することができないという問題があった。
【００１６】
そこで本発明の目的は、容易にチャネル間の短絡を検出することが可能な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】
【００１７】
請求項１記載の発明は、
入力端子に接続された入力測定用抵抗に電流を流して前記入力測定用抵抗の両端に発生した電圧の電圧値を電圧測定回路で測定し、測定電圧値を入力値として取り込むチャネルを複数有する入力モジュールにおいて、
前記複数のチャネル毎に設けられ、前記入力測定用抵抗に流す電流の電流値を可変できる可変電流源と、
この可変電流源から前記入力測定用抵抗に流す電流の電流値を前記複数のチャネル毎に変化させ、前記入力測定用抵抗の両端に発生した電圧の電圧値を前記複数のチャネル毎に前記電圧測定回路で測定し、前記電流の変化の前後でそれぞれ測定した前記電圧値を比較して前記電流値の変化に前記電圧値の変化が比例していない場合、チャネル間に短絡が発生しているものと判断する制御回路と
を備えたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、
入力端子に接続された入力測定用抵抗に電流を流して前記入力測定用抵抗の両端に発生した電圧の電圧値を電圧測定回路で測定し、測定電圧値を入力値として取り込むチャネルを複数有する入力モジュールにおいて、
前記複数のチャネル毎に設けられ、前記入力測定用抵抗に流す電流の電流値を可変できる可変電流源と、
前記複数のチャネル毎に設けられ、前記可変電流源から前記入力測定用抵抗を介して電流が流れる基準抵抗と、
この基準抵抗の両端に発生した電圧の電圧値を測定する電圧測定回路と、
前記可変電流源から前記入力測定用抵抗に流す電流の電流値を前記複数のチャネル毎に変化させ、前記基準抵抗の両端に発生した電圧の電圧値を前記複数のチャネル毎に前記電圧測定回路で測定して前記基準抵抗に流れる電流の電流値を算出し、前記可変電流源に設定した電流値と前記基準抵抗に流れる電流値が等しくない場合、チャネル間に短絡が発生しているものと判断する制御回路と
を備えたことを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、
前記入力測定用抵抗は、
測温抵抗体であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１によれば、制御回路が、可変電流源から入力端子に接続された抵抗に流す電流の電流値をチャネル毎に変化させ、入力測定用抵抗の両端に発生した電圧の電圧値をチャネル毎に電圧測定回路で測定し、電流の変化の前後でそれぞれ測定した電圧値を比較する。そして、電流値の変化に電圧値の変化が比例していない場合、チャネル間に短絡が発生しているものと判断する。これにより、チャネル間に短絡が発生していない場合には、電流値の変化に対して電圧値の変化が比例するので、チャネル間の短絡の有無を区別でき、容易にチャネル間の短絡を検出することができる。
【００１９】
また、請求項２によれば、制御回路が、可変電流源から入力端子に接続された入力測定用抵抗に流す電流の電流値をチャネル毎に変化させ、基準抵抗の両端に発生した電圧の電圧値をチャネル毎に電圧測定回路で測定して基準抵抗に流れる電流の電流値を算出する。そして、可変電流源に設定した電流値と基準抵抗に流れる電流値が等しくない場合、チャネル間に短絡が発生しているものと判断する。これにより、チャネル間に短絡が発生していない場合には、可変電流源に設定した電流値と基準抵抗に流れる電流値が等しくなるので、チャネル間の短絡の有無を区別でき、容易にチャネル間の短絡を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の入力モジュールの第１の実施例を示した構成図である。
【図２】図１の実施例でチャネル１とチャネル２がチャネル間短絡された状態の等価回路である。
【図３】本発明の入力モジュールの第２の実施例を示した構成図である。
【図４】図３の実施例でチャネル１とチャネル２がチャネル間短絡された状態の構成図である。
【図５】従来の入力モジュールの一例を示した構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施例］
図１は、本発明の入力モジュールの第１の実施例を示した構成図である。ここで、図５と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。  図１において、図５に示す構成と異なる点は、定電流源Ｉ１の代わりに可変電流源Ｉ３が設けられている点、定電流源Ｉ２の代わりに可変電流源Ｉ４が設けられている点、制御回路ＣＴ１の代わりに制御回路ＣＴ２が設けられている点である。
【００２２】
図１において、入力モジュールＭ２は、電圧測定回路ＩＣ１、電圧測定回路ＩＣ２、可変電流源Ｉ３、可変電流源Ｉ４、入力端子ＣＮ１、入力端子ＣＮ２、入力端子ＣＮ３、入力端子ＣＮ４および制御回路ＣＴ２を有している。
【００２３】
また、電圧測定回路ＩＣ１、可変電流源Ｉ３、入力端子ＣＮ１およびＣＮ２はチャネル１を構成している。同様に、電圧測定回路ＩＣ２、可変電流源Ｉ４、入力端子ＣＮ３およびＣＮ４はチャネル２を構成している。
【００２４】
可変電流源Ｉ３および可変電流源Ｉ４は、入力測定用抵抗Ｒ１またはＲ２に流す電流を可変できる電流源である。制御回路ＣＴ２は、可変電流源Ｉ３またはＩ４から入力測定用抵抗Ｒ１またはＲ２に流す電流の電流値をチャネル毎に変化させ、入力測定用抵抗Ｒ１またはＲ２の両端に発生した電圧をチャネル毎に電圧測定回路ＩＣ１またはＩＣ２で測定し、電流の変化の前後でそれぞれ測定した電圧を比較することにより、チャネル間の短絡を検出する。
【００２５】
チャネル１は、入力端子ＣＮ１およびＣＮ２に接続された入力測定用抵抗Ｒ１に電流を流して入力測定用抵抗Ｒ１の両端に発生した電圧の電圧値を電圧測定回路ＩＣ１で測定し、測定電圧値を入力値として取り込む。同様に、チャネル２は、入力端子ＣＮ３およびＣＮ４に接続された入力測定用抵抗Ｒ２に電流を流して入力測定用抵抗Ｒ２の両端に発生した電圧の電圧値を電圧測定回路ＩＣ２で測定し、測定電圧値を入力値として取り込む。入力モジュールＭ２は、チャネル１およびチャネル２を有している。
【００２６】
入力端子ＣＮ１の一端は、可変電流源Ｉ３の出力端子および電圧測定回路ＩＣ１の入力端子にそれぞれ接続され、電圧測定回路ＩＣ１の出力端子は、制御回路ＣＴ２の入力端子Ｖ３に接続される。可変電流源Ｉ３の入力端子には、電源電圧が印加され、入力端子ＣＮ２の一端は、共通電位に接続されている。入力端子ＣＮ１の他端は、入力測定用抵抗Ｒ１の一端に接続され、入力測定用抵抗Ｒ１の他端は、入力端子ＣＮ２の他端に接続されている。制御回路ＣＴ２の出力端子Ｉ３＿ＣＴＬは、可変電流源Ｉ３の制御端子に接続される。
【００２７】
入力端子ＣＮ３の一端は、可変電流源Ｉ４の出力端子および電圧測定回路ＩＣ２の入力端子にそれぞれ接続され、電圧測定回路ＩＣ２の出力端子は、制御回路ＣＴ２の入力端子Ｖ４に接続される。可変電流源Ｉ４の入力端子には、電源電圧が印加され、入力端子ＣＮ４の一端は、共通電位に接続されている。入力端子ＣＮ３の他端は、入力測定用抵抗Ｒ２の一端に接続され、入力測定用抵抗Ｒ２の他端は、入力端子ＣＮ４の他端に接続されている。制御回路ＣＴ２の出力端子Ｉ４＿ＣＴＬは、可変電流源Ｉ４の制御端子に接続される。
【００２８】
このような入力モジュールの動作を説明する。
制御回路ＣＴ２は、出力端子Ｉ３＿ＣＴＬを介して可変電流源Ｉ３の電流値ｉ３を設定し、出力端子Ｉ４＿ＣＴＬを介して可変電流源Ｉ４の電流値ｉ４を設定する。可変電流源Ｉ３から電流値ｉ３の電流が入力端子ＣＮ１を介して入力測定用抵抗Ｒ１に流れ、可変電流源Ｉ４から電流値ｉ４の電流が入力端子ＣＮ３を介して入力測定用抵抗Ｒ２に流れる。これにより、入力測定用抵抗Ｒ１の両端には電圧ｖ３が発生し、入力測定用抵抗Ｒ２の両端には電圧ｖ４が発生する。
【００２９】
制御回路ＣＴ２は、電圧測定回路ＩＣ１で測定した電圧ｖ３と電圧測定回路ＩＣ２で測定した電圧ｖ４をそれぞれ読み取る。そして、制御回路ＣＴ２は、電圧値ｖ３と電流値ｉ３から入力測定用抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１を（３）式にて算出し、電圧値ｖ４と電流値ｉ４から入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値ｒ２を（４）式にて算出する。
ｒ１＝ｖ３／ｉ３    （３）
ｒ２＝ｖ４／ｉ４    （４）
【００３０】
次に、制御回路ＣＴ２は、可変電流源Ｉ３の電流値ｉ３、または、可変電流源Ｉ４の電流値ｉ４のどちらか一方を変化させ、同様に測定を行う。
【００３１】
制御回路ＣＴ２は、可変電流源Ｉ３の電流値ｉ３を変化させる前の入力測定用抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧ｖ３と可変電流源Ｉ３の電流値ｉ３を変化させた後の入力測定用抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧ｖ３を比較する。そして、可変電流源Ｉ３の電流値ｉ３の変化に電圧ｖ３の変化が比例している場合、チャネル間の短絡は無いものと判断する。
【００３２】
なお、制御回路ＣＴ２が比較する対象は、可変電流源Ｉ４の電流値ｉ４を変化させる前の入力測定用抵抗Ｒ２の両端に発生する電圧ｖ４と可変電流源Ｉ４の電流値ｉ４を変化させた後の入力測定用抵抗Ｒ２の両端に発生する電圧ｖ４を比較するようにしてもよい。
【００３３】
チャネル間の短絡は無いものと判断された場合、制御回路ＣＴ２は、入力測定用抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１を算出した後、この抵抗値ｒ１から入力測定用抵抗Ｒ１の周囲温度を算出する。同様に、制御回路ＣＴ２は、入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値ｒ２を算出した後、この抵抗値ｒ２から入力測定用抵抗Ｒ２の周囲温度を算出する。この時、入力測定用抵抗Ｒ１または入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値と周囲温度の関係は既知であり、制御回路ＣＴ２も入力測定用抵抗Ｒ１または入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値と周囲温度の関係を把握しているものとする。
【００３４】
一方、可変電流源Ｉ３の電流値ｉ３の変化に電圧ｖ３の変化が比例していない場合、チャネル間に短絡が発生しているものと判断し、異常が発生していることを入力モジュールのユーザに伝える。
【００３５】
一例として、配線が正常な場合を具体的に説明する。例えば、入力測定用抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１および入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値ｒ２がそれぞれ１００Ωの場合の測定について説明する。なお、入力測定用抵抗Ｒ１および入力測定用抵抗Ｒ２の周囲温度は変化するものであるが、可変電流源Ｉ３または可変電流源Ｉ４の電流値を変化させて測定する間に急激な周囲温度の変化、すなわち、抵抗値の変化は無いものとして説明する。
【００３６】
制御回路ＣＴ２は、可変電流源Ｉ３および可変電流源Ｉ４の電流値をそれぞれ１ｍＡに設定する。可変電流源Ｉ３から電流値１ｍＡの電流が入力測定用抵抗Ｒ１に流れ、可変電流源Ｉ４から電流値１ｍＡの電流が入力測定用抵抗Ｒ２に流れる。この時、入力測定用抵抗Ｒ１の両端に発生した電圧ｖ３および入力測定用抵抗Ｒ２の両端に発生した電圧ｖ４は（５）式、（６）式のようになる。
ｖ３＝ｒ１＊ｉ３＝１００Ω＊１ｍＡ＝１００ｍＶ    （５）
ｖ４＝ｒ２＊ｉ４＝１００Ω＊１ｍＡ＝１００ｍＶ    （６）
【００３７】
制御回路ＣＴ２は、電圧測定回路ＩＣ１および電圧測定回路ＩＣ２から電圧値１００ｍＶをそれぞれ読み取り、（３）式により、入力測定用抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１および入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値ｒ２を算出する。
ｒ１＝ｒ２＝１００ｍＶ／１ｍＡ＝１００Ω    （７）
【００３８】
上記測定に続いて、制御回路ＣＴ２は、可変電流源Ｉ３の電流値を０．５ｍＡに設定し、可変電流源Ｉ４の電流値を１ｍＡに設定する。可変電流源Ｉ３から電流値０．５ｍＡの電流が入力測定用抵抗Ｒ１に流れ、可変電流源Ｉ４から電流値１ｍＡの電流が入力測定用抵抗Ｒ２に流れる。この時、入力測定用抵抗Ｒ１の両端に発生した電圧ｖ３および入力測定用抵抗Ｒ２の両端に発生した電圧ｖ４は（８）式、（９）式のようになる。
ｖ３＝ｒ１＊ｉ３＝１００Ω＊０．５ｍＡ＝５０ｍＶ    （８）
ｖ４＝ｒ２＊ｉ４＝１００Ω＊１ｍＡ＝１００ｍＶ    （９）
【００３９】
制御回路ＣＴ２は、電圧測定回路ＩＣ１から電圧値５０ｍＶ、電圧測定回路ＩＣ２から電圧値１００ｍＶを読み取り、（３）式により、入力測定用抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１および入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値ｒ２を算出する。
ｒ１＝１００Ω＝５０ｍＶ／０．５ｍＡ    （１０）
ｒ２＝１００Ω＝１００ｍＶ／１ｍＡ    （１１）
【００４０】
可変電流源Ｉ３の電流値を変化させる前の測定と変化させた後の測定から、入力測定用抵抗Ｒ１または入力測定用抵抗Ｒ２に流した電流の電流値が変化すると、入力測定用抵抗Ｒ１または入力測定用抵抗Ｒ２の両端に発生する電圧が電流値の変化に比例しているので、配線が正常であることが確認できる。
【００４１】
そして、制御回路ＣＴ２は、入力測定用抵抗Ｒ１および入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値と周囲温度の関係から、入力測定用抵抗Ｒ１および入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値が１００Ωの時の周囲温度を算出する。
【００４２】
次に、配線が異常な場合、すなわち、チャネル間で短絡している場合を具体的に説明する。図２は、図１の実施例でチャネル１とチャネル２がチャネル間短絡された状態の等価回路である。図２において、入力測定用抵抗Ｒ３は、入力測定用抵抗Ｒ１と入力測定用抵抗Ｒ２を並列接続した合成抵抗である。
【００４３】
正常時と同様に、入力測定用抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１および入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値ｒ２がそれぞれ１００Ωの場合の測定について説明する。この時、入力測定用抵抗Ｒ３の抵抗値ｒ３は、（１２）式のようになる。
ｒ３＝ｒ１＊ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）＝５０Ω    （１２）
【００４４】
制御回路ＣＴ２は、可変電流源Ｉ３および可変電流源Ｉ４の電流値をそれぞれ１ｍＡに設定する。可変電流源Ｉ３からの電流値１ｍＡの電流に可変電流源Ｉ４からの電流値１ｍＡの電流が加算された電流が入力測定用抵抗Ｒ３に流れる。この時、入力測定用抵抗Ｒ３の両端に発生した電圧ｖ３または電圧ｖ４は（１３）式のようになる。
ｖ３＝ｖ４＝ｒ３＊（ｉ３＋ｉ４）＝５０Ω＊２ｍＡ＝１００ｍＶ    （１３）
【００４５】
制御回路ＣＴ２は、電圧測定回路ＩＣ１および電圧測定回路ＩＣ２から電圧値１００ｍＶをそれぞれ読み取り、（３）式により、入力測定用抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１および入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値ｒ２を算出する。
ｒ１＝ｒ２＝１００ｍＶ／１ｍＡ＝１００Ω    （１４）
【００４６】
上記測定に続いて、制御回路ＣＴ２は、可変電流源Ｉ３の電流値を０．５ｍＡに設定し、可変電流源Ｉ４の電流値を１ｍＡに設定する。可変電流源Ｉ３からの電流値０．５ｍＡの電流に可変電流源Ｉ４からの電流値１ｍＡの電流が加算された電流が入力測定用抵抗Ｒ３に流れる。この時、入力測定用抵抗Ｒ３の両端に発生した電圧ｖ３または電圧ｖ４は（１５）式のようになる。
ｖ３＝ｖ４＝ｒ３＊（ｉ３＋ｉ４）＝５０Ω＊１．５ｍＡ＝７５ｍＶ    （１５）
【００４７】
この場合、制御回路ＣＴ２が、可変電流源Ｉ３の電流値を１ｍＡに設定し、可変電流源Ｉ４の電流値を０．５ｍＡに設定しても、入力測定用抵抗Ｒ３の両端に発生した電圧ｖ３または電圧ｖ４は（１５）式より同様に７５ｍＶとなる。
【００４８】
制御回路ＣＴ２は、電圧測定回路ＩＣ１および電圧測定回路ＩＣ２から電圧値７５ｍＶをそれぞれ読み取り、（３）式により、入力測定用抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１および入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値ｒ２を算出する。
ｒ１＝７５ｍＶ／０．５ｍＡ＝１５０Ω    （１６）
ｒ２＝７５ｍＶ／１ｍＡ＝７５Ω    （１７）
【００４９】
制御回路ＣＴ２は、可変電流源Ｉ３の電流値ｉ３を変化させる前の入力測定用抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧ｖ３と可変電流源Ｉ３の電流値ｉ３を変化させた後の入力測定用抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧ｖ３を比較する。そして、可変電流源Ｉ３の電流値ｉ３の変化に電圧ｖ３の変化が比例していないことにより、チャネル間の短絡を検出する。
【００５０】
具体的には、可変電流源Ｉ３の電流値ｉ３が１ｍＡの時（変化前）には入力測定用抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧ｖ３は１００ｍＶに対し、可変電流源Ｉ３の電流値ｉ３が０．５ｍＡの時（変化後）には入力測定用抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧ｖ３は７５ｍＶとなっている。すなわち、可変電流源Ｉ３の電流値ｉ３が１／２となっているのに対し、入力測定用抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧ｖ３は３／４となっており、比例関係に無い。この場合、制御回路ＣＴ２は、異常が発生していることを入力モジュールのユーザに伝える。
【００５１】
一方、配線が正常な場合には、可変電流源Ｉ３の電流値ｉ３が１ｍＡの時（変化前）には入力測定用抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧ｖ３は１００ｍＶに対し、可変電流源Ｉ３の電流値ｉ３が０．５ｍＡの時（変化後）には入力測定用抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧ｖ３は５０ｍＶとなっている。すなわち、可変電流源Ｉ３の電流値ｉ３が１／２となると、入力測定用抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧ｖ３も１／２となり、比例関係にある。
【００５２】
このように、制御回路ＣＴ２が、可変電流源Ｉ３または可変電流源Ｉ４のどちらか一方の電流値を変化させる前と変化させた後に、入力測定用抵抗Ｒ１および入力測定用抵抗Ｒ２の両端に発生する電圧を電圧測定回路ＩＣ１および電圧測定回路ＩＣ２でそれぞれ測定し、電流値を変化させる前に測定した電圧値と電流値を変化させた後に測定した電圧値を比較することにより、電流値の変化に対する電圧値の変化が比例しているか否かが分かるので、容易にチャネル間の短絡を検出することができる。
【００５３】
［第２の実施例］
図３は、本発明の入力モジュールの第２の実施例を示した構成図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。  図３において、図１に示す構成と異なる点は、基準抵抗Ｒｒｅｆ１、基準抵抗Ｒｒｅｆ２、電圧測定回路ＩＣ３および電圧測定回路ＩＣ４が新たに設けられている点、制御回路ＣＴ２の代わりに制御回路ＣＴ３が設けられている点である。
【００５４】
図３において、入力モジュールＭ３は、電圧測定回路ＩＣ１、電圧測定回路ＩＣ２、電圧測定回路ＩＣ３、電圧測定回路ＩＣ４、可変電流源Ｉ３、可変電流源Ｉ４、入力端子ＣＮ１、入力端子ＣＮ２、入力端子ＣＮ３、入力端子ＣＮ４、基準抵抗Ｒｒｅｆ１、基準抵抗Ｒｒｅｆ２および制御回路ＣＴ３を有している。
【００５５】
また、電圧測定回路ＩＣ１、電圧測定回路ＩＣ３、可変電流源Ｉ３、基準抵抗Ｒｒｅｆ１、入力端子ＣＮ１およびＣＮ２はチャネル１を構成している。同様に、電圧測定回路ＩＣ２、電圧測定回路ＩＣ４、可変電流源Ｉ４、基準抵抗Ｒｒｅｆ２、入力端子ＣＮ３およびＣＮ４はチャネル２を構成している。
【００５６】
基準抵抗Ｒｒｅｆ１および基準抵抗Ｒｒｅｆ２は、抵抗値が既知である誤差の少ない高精度な抵抗である。電圧測定回路ＩＣ３および電圧測定回路ＩＣ４は、電圧測定回路ＩＣ１および電圧測定回路ＩＣ２と同様に、電圧を測定する回路であり、主にＡ／Ｄ変換器等で構成される。
【００５７】
制御回路ＣＴ３は、可変電流源Ｉ３またはＩ４から入力測定用抵抗Ｒ１またはＲ２に流す電流の電流値をチャネル毎に変化させ、基準抵抗Ｒｒｅｆ１またはＲｒｅｆ２の両端に発生した電圧をチャネル毎に電圧測定回路ＩＣ３またはＩＣ４で測定することにより、チャネル間の短絡を検出する。
【００５８】
チャネル１は、入力端子ＣＮ１およびＣＮ２に接続された入力測定用抵抗Ｒ１に電流を流して入力測定用抵抗Ｒ１の両端に発生した電圧の電圧値を電圧測定回路ＩＣ１で測定し、測定電圧値を入力値として取り込む。同様に、チャネル２は、入力端子ＣＮ３およびＣＮ４に接続された入力測定用抵抗Ｒ２に電流を流して入力測定用抵抗Ｒ２の両端に発生した電圧の電圧値を電圧測定回路ＩＣ２で測定し、測定電圧値を入力値として取り込む。入力モジュールＭ３は、チャネル１およびチャネル２を有している。
【００５９】
入力端子ＣＮ１の一端は、可変電流源Ｉ３の出力端子および電圧測定回路ＩＣ１の入力端子にそれぞれ接続され、電圧測定回路ＩＣ１の出力端子は、制御回路ＣＴ３の入力端子Ｖ１１に接続される。可変電流源Ｉ３の入力端子には、電源電圧が印加され、入力端子ＣＮ２の一端は、基準抵抗Ｒｒｅｆ１の一端および電圧測定回路ＩＣ３の入力端子にそれぞれ接続される。基準抵抗Ｒｒｅｆ１の他端は共通電位に接続され、電圧測定回路ＩＣ３の出力端子は、制御回路ＣＴ３の入力端子Ｖ１２に接続される。
【００６０】
入力端子ＣＮ１の他端は、入力測定用抵抗Ｒ１の一端に接続され、入力測定用抵抗Ｒ１の他端は、入力端子ＣＮ２の他端に接続されている。制御回路ＣＴ３の出力端子Ｉ３＿ＣＴＬは、可変電流源Ｉ３の制御端子に接続される。
【００６１】
入力端子ＣＮ３の一端は、可変電流源Ｉ４の出力端子および電圧測定回路ＩＣ２の入力端子にそれぞれ接続され、電圧測定回路ＩＣ２の出力端子は、制御回路ＣＴ３の入力端子Ｖ２１に接続される。可変電流源Ｉ４の入力端子には、電源電圧が印加され、入力端子ＣＮ４の一端は、基準抵抗Ｒｒｅｆ２の一端および電圧測定回路ＩＣ４の入力端子にそれぞれ接続される。基準抵抗Ｒｒｅｆ２の他端は共通電位に接続され、電圧測定回路ＩＣ４の出力端子は、制御回路ＣＴ３の入力端子Ｖ２２に接続される。
【００６２】
入力端子ＣＮ３の他端は、入力測定用抵抗Ｒ１の一端に接続され、入力測定用抵抗Ｒ１の他端は、入力端子ＣＮ４の他端に接続されている。制御回路ＣＴ３の出力端子Ｉ４＿ＣＴＬは、可変電流源Ｉ４の制御端子に接続される。
【００６３】
このような入力モジュールの動作を説明する。
図４は、図３の実施例でチャネル１とチャネル２がチャネル間短絡された状態の構成図である。図４に示すように、チャネル間の短絡にはパターン（Ａ）〜（Ｃ）がある。
【００６４】
制御回路ＣＴ３は、出力端子Ｉ３＿ＣＴＬを介して可変電流源Ｉ３の電流値ｉ３を設定し、出力端子Ｉ４＿ＣＴＬを介して可変電流源Ｉ４の電流値ｉ４を設定する。可変電流源Ｉ３から電流値ｉ３の電流が入力端子ＣＮ１を介して入力測定用抵抗Ｒ１に流れ、可変電流源Ｉ４から電流値ｉ４の電流が入力端子ＣＮ３を介して入力測定用抵抗Ｒ２に流れる。
【００６５】
そして、入力測定用抵抗Ｒ１に流れた電流は、入力端子ＣＮ２を介して基準抵抗Ｒｒｅｆ１に流れ、入力測定用抵抗Ｒ２に流れた電流は、入力端子ＣＮ４を介して基準抵抗Ｒｒｅｆ２に流れる。これにより、入力測定用抵抗Ｒ１の両端には電圧ｖ３が発生し、基準抵抗Ｒｒｅｆ１の両端には電圧ｖ１２が発生する。同様に、入力測定用抵抗Ｒ２の両端には電圧ｖ４が発生し、基準抵抗Ｒｒｅｆ２の両端には電圧ｖ２２が発生する。
【００６６】
制御回路ＣＴ３は、電圧測定回路ＩＣ３で測定した電圧ｖ１２と電圧測定回路ＩＣ４で測定した電圧ｖ２２をそれぞれ読み取る。そして、制御回路ＣＴ３は、電圧値ｖ１２と基準抵抗Ｒｒｅｆ１の抵抗値ｒｒ１から基準抵抗Ｒｒｅｆ１に流れた電流値ｉｒ１を（１８）式にて算出し、電圧値ｖ２２と基準抵抗Ｒｒｅｆ２の抵抗値ｒｒ２から基準抵抗Ｒｒｅｆ２に流れた電流値ｉｒ２を（１９）式にて算出する。
ｉｒ１＝ｖ１２／ｒｒ１    （１８）
ｉｒ２＝ｖ２２／ｒｒ２    （１９）
【００６７】
制御回路ＣＴ３は、チャネル間の短絡が発生しているかを検出するため、算出した電流値ｉｒ１が可変電流源Ｉ３に設定した電流値ｉ３と等しいか否かを判断する。チャネル間の短絡が発生していなければ、可変電流源Ｉ３から出力された電流ｉ３は、入力測定用抵抗Ｒ１に流れた後、そのまま基準抵抗Ｒｒｅｆ１を経由して共通電位に流れ込むので、基準抵抗Ｒｒｅｆ１には電流値ｉ３の電流が流れる。一方、チャネル間の短絡が発生していれば、可変電流源Ｉ３から出力された電流ｉ３は、短絡箇所で分岐または合流が発生するので、基準抵抗Ｒｒｅｆ１には電流値ｉ３とは異なる電流値の電流が流れる。
【００６８】
もし、算出した電流値ｉｒ１が可変電流源Ｉ３に設定した電流値ｉ３と等しい場合には、制御回路ＣＴ３は、チャネル間の短絡は無いものと判断し、入力測定用抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１を（２０）式にて算出する。なお、電圧値ｖ１１は、制御回路ＣＴ３が電圧測定回路ＩＣ１で測定した電圧である。
ｒ１＝（ｖ１１−ｖ１２）／ｉ３    （２０）
【００６９】
そして、制御回路ＣＴ３は、入力測定用抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１を算出した後、この抵抗値ｒ１から入力測定用抵抗Ｒ１の周囲温度を算出する。この時、入力測定用抵抗Ｒ１の抵抗値と周囲温度の関係は既知であり、制御回路ＣＴ３も入力測定用抵抗Ｒ１の抵抗値と周囲温度の関係を把握しているものとする。
【００７０】
一方、もし、算出した電流値ｉｒ１が可変電流源Ｉ３に設定した電流値ｉ３と等しくない場合には、制御回路ＣＴ３は、チャネル間の短絡が発生しているものと判断し、異常が発生していることを入力モジュールのユーザに伝える。
【００７１】
同様に、制御回路ＣＴ３は、算出した電流値ｉｒ２が可変電流源Ｉ４に設定した電流値ｉ４と等しいか否かを判断する。もし、算出した電流値ｉｒ２が可変電流源Ｉ４に設定した電流値ｉ４と等しい場合には、制御回路ＣＴ３は、チャネル間の短絡は無いものと判断し、入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値ｒ２を（２１）式にて算出する。なお、電圧値ｖ２１は、制御回路ＣＴ３が電圧測定回路ＩＣ２で測定した電圧である。
ｒ２＝（ｖ２１−ｖ２２）／ｉ４    （２１）
【００７２】
そして、制御回路ＣＴ３は、入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値ｒ２を算出した後、この抵抗値ｒ２から入力測定用抵抗Ｒ２の周囲温度を算出する。この時、入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値と周囲温度の関係は既知であり、制御回路ＣＴ３も入力測定用抵抗Ｒ２の抵抗値と周囲温度の関係を把握しているものとする。
【００７３】
一方、もし、算出した電流値ｉｒ２が可変電流源Ｉ４に設定した電流値ｉ４と等しくない場合には、制御回路ＣＴ３は、チャネル間の短絡が発生しているものと判断し、異常が発生していることを入力モジュールのユーザに伝える。
【００７４】
このように、制御回路ＣＴ３が、基準抵抗Ｒｒｅｆ１に流れる電流を算出し、算出した電流値と可変電流源Ｉ３に設定した電流値ｉ３が等しいか否かを判断することにより、可変電流源Ｉ３からの電流が正しく入力測定用抵抗Ｒ１に流れているかが分かるので、容易にチャネル間の短絡を検出することができる。
【００７５】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に示すようなものでもよい。
図１および図３に示す実施例において、測定モジュールＭ２または測定モジュールＭ３は、チャネル１およびチャネル２の２つのチャネルを有する構成を示したが、測定モジュールＭ２または測定モジュールＭ３が、３つ以上のチャネルを有していてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
ＣＴ２、ＣＴ３  制御回路
Ｉ３、Ｉ４  可変電流源
ＩＣ１〜４  電圧測定回路
Ｒｒｅｆ１、Ｒｒｅｆ２  基準抵抗
Ｒ１，Ｒ２  入力測定用抵抗
【図１】
2011112474.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2011112474.tif 000006
【図５】
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