(57)【要約】【課題】ディジタル入力用ＰＩＯカードにおいて、雷等のサージ電圧の印加回数を記憶して、この記憶データからアナログ入力用ＰＩＯカード故障発生時の原因推定を容易化する。【解決手段】アナログ電圧信号を入力する入力バッファ１にノイズフィルタ２を介して接続されるＡ／Ｄ変換器３と、このＡ／Ｄ変換器３の出力信号を記憶するレジスタ４と、入力バッファ１に接続され入力バッファ１の出力が所定のしきい値電圧に達したとき信号出力するサージ電圧検出回路５の信号出力回数を記憶するサージ電圧印加回数記憶回路６を備え、レジスタ４にサージ電圧印加回数記憶回路６の記憶するサージ電圧印加回数が入力される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ入力用ＰＩＯカードであって、アナログ電圧信号を入力する入力バッファと、この入力バッファにノイズフィルタを介して接続され、アナログ電圧信号をディジタル電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力信号を記憶するレジスタと、前記入力バッファに接続され前記入力バッファの出力が所定のしきい値電圧に達したとき、信号を出力するサージ電圧検出回路と、このサージ電圧検出回路の信号出力回数を記憶するサージ電圧印加回数記憶回路とを備え、
前記レジスタには前記サージ電圧印加回数記憶回路の記憶するサージ電圧印加回数が入力されることを特徴とするアナログ入力用ＰＩＯカード。
【請求項２】
前記アナログ入力用ＰＩＯカードには、加えて前記ノイズフィルタに接続される切替装置と、この切替装置とは並列に前記Ａ／Ｄ変換器の入力側に接続され高ノイズ減衰装置を有する高ノイズ減衰回路とが設けられており、前記切替装置は前記サージ電圧検出回路の出力信号を入力すると前記Ａ／Ｄ変換器からレジスタに至る回路から、前記高ノイズ減衰回路に切替えることを特徴とする請求項１に記載のアナログ入力用ＰＩＯカード。
【請求項３】
前記アナログ入力用ＰＩＯカードには、加えて前記ノイズフィルタに接続される切替装置と、この切替装置に接続され前記Ａ／Ｄ変換器からレジスタに至る回路とは並列に絶縁装置を有する絶縁回路が設けられており、前記切替装置は前記サージ電圧検出回路の出力信号を入力すると、前記Ａ／Ｄ変換器からレジスタに至る回路から、前記絶縁回路に切替えることを特徴とする請求項１に記載のアナログ入力用ＰＩＯカード。
【請求項４】
前記アナログ入力用ＰＩＯカードには、加えて前記ノイズフィルタに接続される切替装置と、この切替装置に並列に前記Ａ／Ｄ変換器の入力側に接続され高ノイズ減衰装置を有する高ノイズ減衰回路および前記切替装置に接続され前記Ａ／Ｄ変換器からレジスタに至る回路とは並列に絶縁装置を有する絶縁回路が設けられているとともに、前記切替装置には回路切替用しきい値電圧が設定されており、前記切替装置は前記サージ電圧検出回路の出力が前記回路切替用しきい値電圧以下の場合には、前記Ａ／Ｄ変換器からレジスタに至る回路から、前記高ノイズ減衰回路に切替えるとともに、前記回路切替用しきい値電圧以上の場合には、前記絶縁回路に切替えることを特徴とする請求項１に記載のアナログ入力用ＰＩＯカード。
【請求項５】
アナログ入力用ＰＩＯカードであって、アナログ電圧信号を入力する入力バッファと、この入力バッファにノイズフィルタを介して接続される切替装置とアナログ電圧信号をディジタル電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力信号を記憶するレジスタと、前記入力バッファに接続されて入力バッファの出力が所定のしきい値電圧に達したとき信号を出力するサージ電圧検出回路と、前記切替装置に接続され前記Ａ／Ｄ変換器からレジスタに至る回路と並列に設けられ絶縁装置を有する絶縁回路とを備え、前記切替装置は前記サージ電圧検出回路の出力信号を入力すると、前記Ａ／Ｄ変換器からレジスタに至る回路から、前記絶縁回路に切り替えることを特徴とするアナログ入力用ＰＩＯカード。
【請求項６】
前記アナログ入力用ＰＩＯカードには、前記切替装置に接続される絶縁回路に代替して、前記切替装置に並列に前記Ａ／Ｄ変換器の入力側に接続され高ノイズ減衰装置を有する高ノイズ減衰回路が設けられており、前記切替装置は前記サージ電圧検出回路の出力信号を入力すると、前記Ａ／Ｄ変換器からレジスタに至る回路から、前記高ノイズ減衰回路に切替えることを特徴とする請求項５に記載のアナログ入力用ＰＩＯカード。
【請求項７】
前記アナログ入力用ＰＩＯカードには、加えて前記切替装置に並列に前記Ａ／Ｄ変換器の入力側に接続され高ノイズ減衰装置を有する高ノイズ減衰回路が設けられているとともに、前記切替装置には回路切替用しきい値電圧が設定されており、前記切替装置は前記サージ電圧検出回路の出力が前記回路切替用しきい値電圧以下の場合には、前記Ａ／Ｄ変換器からレジスタに至る回路から、前記高ノイズ減衰回路に切替えるとともに、前記回路切替用しきい値電圧以上の場合には、前記絶縁回路に切替えることを特徴とする請求項５に記載のアナログ入力用ＰＩＯカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば火力発電プラントにおけるボイラ、タービン計装用、補機シーケンス用等のコントローラに備えられているディジタル入力用ＰＩＯカード（ディジタル入力用プロセスインプット、アウトプットカード）に関するものであり、特に雷等のサージ電圧に対する保護対策を可能とするディジタル入力用ＰＩＯカードに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のアナログ入力用ＰＩＯカードとして、アナログ信号を入力する入力バッファからのアナログ信号の高周波ノイズを除去するフィルタを通過するアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、この出力信号を記憶するレジスタが設けられ、前記出力信号が所定のレンジを超えた場合に、一定時間レジスタへの書き込み処理もしくはＡ／Ｄ変換器の変換処理を禁止する比較器を備え、ノイズ信号を除去して装置の誤動作を防止する技術が示されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−１０２９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電力会社等における既設発電プラントは、最近経年変化に伴い運転に支障を及ぼす諸トラブルが顕在化するケースが生じてきている。ディジタル入力用ＰＩＯカードにおいては、雷や接点開閉に伴うサージ電圧が原因と推定されるＰＩＯカード故障が散見される。ディジタル入力用ＰＩＯカードの故障は、プラント運転の部分停止あるいは全面停止につながることから、その故障原因推定の容易化、迅速化が特に要求されてきている。
このような要求に対して、前記特許文献１に示された技術では、故障原因の推定は困難である。また、加えてノイズからカードを保護する目的で、ノイズの減衰量を大きくするためにフィルタの時定数を大きくすると、プロセスに対する応答性が劣るという問題点もある。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、雷等のサージ電圧に対して保護されるとともに、ＰＩＯカード故障発生原因を短時間に容易に推定でき、また応答性を損なうことのないディジタル入力用ＰＩＯカードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係るアナログ入力用ＰＩＯカードは、アナログ電圧信号を入力する入力バッファと、この入力バッファにノイズフィルタを介して接続され、アナログ電圧信号をディジタル電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力信号を記憶するレジスタと、入力バッファに接続され入力バッファの出力が所定のしきい値電圧に達したとき、信号を出力するサージ電圧検出回路と、このサージ電圧検出回路の信号出力回数を記憶するサージ電圧印加回数記憶回路とを備え、
レジスタにはサージ電圧印加回数記憶回路の記憶するサージ電圧印加回数が入力されるものである。
【０００７】
また、第２の発明に係るアナログ入力用ＰＩＯカードは、アナログ電圧信号を入力する入力バッファと、この入力バッファにノイズフィルタを介して接続される切替装置と、アナログ電圧信号をディジタル電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力信号を記憶するレジスタと、入力バッファに接続されて入力バッファの出力が所定のしきい値電圧に達したとき信号を出力するサージ電圧検出回路と、切替装置に接続されＡ／Ｄ変換器からレジスタに至る回路と並列に設けられ絶縁装置を有する絶縁回路とを備え、切替装置はサージ電圧検出回路の出力信号を入力すると、Ａ／Ｄ変換器からレジスタに至る回路から、絶縁回路に切替えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明に係るアナログ入力用ＰＩＯカードは、アナログ電圧信号を入力する入力バッファと、この入力バッファにノイズフィルタを介して接続され、アナログ電圧信号をディジタル電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力信号を記憶するレジスタと、入力バッファに接続され入力バッファの出力が所定のしきい値電圧に達したとき、信号を出力するサージ電圧検出回路と、このサージ電圧検出回路の信号出力回数を記憶するサージ電圧印加回数記憶回路とを備え、レジスタにはサージ電圧印加回数記憶回路の記憶するサージ電圧印加回数が入力されるので、アナログ入力用ＰＩＯカードの通常動作を行いつつ雷等によるサージ電圧の発生回数をレジスタに記憶することができ、アナログ入力用ＰＩＯカードが故障したとき、レジスタに記憶するサージ電圧発生回数をとり出して分析することにより、従来よりカード故障発生の原因調査が短時間にかつ容易に推定可能となる。また加えてサージ電圧発生の頻度を知ることが可能となり、外部保護機器を設置する指針として活用でき、その結果アナログ入力用ＰＩＯカードの故障を未然に防止できるという効果がある。
【０００９】
第２の発明に係るアナログ入力用ＰＩＯカードは、アナログ電圧信号を入力する入力バッファと、この入力バッファにノイズフィルタを介して接続される切替装置とアナログ電圧信号をディジタル電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力信号を記憶するレジスタと、入力バッファに接続されて入力バッファの出力が所定のしきい値電圧に達したとき信号を出力するサージ電圧検出回路と、切替装置に接続されＡ／Ｄ変換器からレジスタに至る回路と並列に設けられ絶縁装置を有する絶縁回路とを備え、切替装置はサージ電圧検出回路の出力信号を入力すると、Ａ／Ｄ変換器からレジスタに至る回路から、絶縁回路に切り替えるので、Ａ／Ｄ変換器やレジスタのディジタル回路を雷等のサージ電圧が印加されないよう保護することが可能となる。また、雷等のサージ電圧に対する絶縁回路を別途設けているので、通常動作時のノイズ減衰量を大きくする必要がなく、その結果応答性を損なうことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１はアナログ入力用ＰＩＯカード１００を示すブロック図であって、例えば火力発電プラントのコントロールセンタの監視装置に、システムバスでつながる補機シーケンス用コントローラに設けられモータコントロールセンタからの外部入力であるアナログ入力電圧を入力する入力バッファ１と、この入力バッファ１の出力するアナログ電圧の高周波ノイズを除去するノイズフィルタ２と、このノイズフィルタ２を通過したアナログ電圧をディジタル回路へと変換するＡ／Ｄ変換器３と、このＡ／Ｄ変換器３からのディジタル出力信号を記憶すると共に、外部に出力するレジスタ４と、前記入力バッファ１の出力するアナログ電圧が所定のしきい値電圧に達したときに信号を出力するサージ電圧検出器５と、このサージ電圧検出器５の出力する信号出力回数を記憶するサージ電圧印加回数記憶回路６を備え、レジスタ４は前記サージ電圧印加回数記憶回路６の出力するサージ電圧印加回数のデータを記憶する。
図２に示すようにサージ電圧印加回数記憶回路６は、サージ電圧からの高周波ノイズを除去するフィルタ７と、サージ電圧印加回数の記憶回路であるマイクロプロセッサ８およびメモリ９により構成されている。
【００１１】
次に、動作について説明する。
入力バッファ１に入力されたアナログ電圧は、ノイズフィルタ２を経由してＡ／Ｄ変換器３に入力されると同時に、サージ電圧検出回路５に予め設定されている所定のしきい値電圧に達しているか否かを計測する。通常、落雷などによるサージ電圧は所定の入力電圧よりも高電圧かつ短時間の信号となる。そこでサージ電圧変換回路５は入力バッファ１に入力されたアナログ電圧を、常時監視し、予め設定したしきい値電圧よりも高いアナログ電圧が印加された場合に、サージ電圧印加回数記憶回路６に対しデジタル信号を出す。サージ電圧印加回数記憶回路６は高周波ノイズ除去用のフィルタ７を通して信号を受け取り、マイクロプロセッサ８を通して内部メモリ９に信号の発生を記録する。記録されたサージ電圧印加回数は、外部指令または自己データ出力指令により例えば１時間毎の定期的に、内部メモリ９よりレジスタ４に出力させる。レジスタ４は例えば２４時間毎にそのデータを外部に出力する。
【００１２】
これにより、サージ電圧の発生頻度をサージ電圧印加回数記憶回路６の内部メモリ９やレジスタ４に記憶することで、サージ電圧の発生頻度を、該当アナログ入出力カード１００の動作に関係なく記録することが可能となり、その記録により、アナログ入力用ＰＩＯカード１００の主要故障要因と見なされているサージ電圧発生の頻度が分かり、故障発生時の原因推定を短時間に行える。また、既設プラントの経年変化によるサージ耐力低下から各機器の保護対策に適確に行える効果がある。
【００１３】
実施の形態２．
実施の形態２を図３に基づいて説明する。
この実施の形態２は、前述した実施の形態１で示した図１のノイズフィルタ２とＡ／Ｄ変換器３との間に切替装置１１と、高ノイズ減衰装置１３を設けたものである。高ノイズ減衰装置１３は切替装置１１に並列にＡ／Ｄ変換器３の入力側に接続されていて、この経路を高ノイズ減衰回路１３ａと称す。これ以外の構成要素は、前述との図１と同様であるので説明を省略する。
【００１４】
次に動作について説明する。
入力バッファ１に入力されたアナログ電圧は、ノイズフィルタ２を経由し、Ａ／Ｄ変換器３に入力されると同時に、サージ電圧検出回路５に予め設定されている所定のしきい値電圧に達しているか否か計測され、所定のしきい値電圧よりも高いアナログ電圧が印加された場合、サージ電圧印加回数記憶回路６にディジタル信号を出力し、サージ電圧印加回数記憶回路６はレジスタ４に記憶する印加回数を出力する。以上は前記実施の形態１と同様の動作である。この実施の形態２における切替装置１１は、前記サージ電圧検出回路５の出力電圧を入力すると、前記ノイズフィルタ２からのアナログ電圧出力をＡ／Ｄ変換器３からレジスタ４に至る回路２０から、前記高ノイズ減衰回路１３ａを介するように回路切替えを行う。その後サージ電圧検出回路５からのディジタル信号出力が悪くなると、切替回路１１の動作は停止し、元のＡ／Ｄ変換器３，レジスタ４に至る回路２０に復帰する。このような実施の形態２のアナログ入力用ＰＩＯカード１００は、所定のしきい値電圧よりも高い、例えば雷サージが印加されたときに、高ノイズ減衰回路１３ａを介するように回路切替えを行うので、Ａ／Ｄ変換器３，レジスタ４等のディジタル回路を保護するとともに、サージ電圧の印加回数を記憶することが可能となるという効果がある。また、通常動作時には高ノイズ減衰回路１３ａを介しないので、ノイズフィルタ２によるノイズ減衰量を大きく設定する必要がなく、通常時、動作時のプロセス応答性を損うことがない。
【００１５】
実施の形態３．
次に実施の形態３を図４に基づいて説明する。
図４に示すようにこの実施の形態３は、前述した実施の形態２の図３に示した高ノイズ減衰装置１３を有する高ノイズ減衰回路１３ａに代わって、絶縁装置１２とアースＥで構成される絶縁回路１２ａを設けたものである。絶縁装置１２は例えば抵抗やダイオード等より成る。絶縁回路１２ａは、Ａ／Ｄ変換器３からレジスタ４に至る回路２０とは並列に設けられている。
【００１６】
次に動作について説明する。
切替装置１１はサージ電圧検出回路５のディジタル信号出力を入力すると、ノイズフィルタ２からのアナログ電圧出力をＡ／Ｄ変換器３からレジスタ４に至る回路２０から、絶縁回路１２ａを介するように回路切替を行う。その後の切替装置１１の動作は、前記実施の形態２と同様である。
このような実施の形態３のアナログ入力用ＰＩＯカード１００は、雷サージ等が印加されたとき、Ａ／Ｄ変換器３，レジスタ４等のディジタル回路への影響を無くすることができるとともに、サージ電圧の印加回数を記憶できるという効果がある。
【００１７】
実施の形態４．
次に実施の形態４を図５に基づいて説明する。
図５に示すように、この実施の形態３は、前述した実施の形態１に実施の形態２の高ノイズ減衰回路１３ａおよび実施の形態３の絶縁回路１２ａを設けるとともに、切替装置１１ａは、以下の機能を備えるものである。
切替装置１１ａには、回路切替用としての所定のしきい値電圧が設定されている。バッファ１に入力されたアナログ電圧はノイズフィルタ２を経由し、Ａ／Ｄ変換器３に入力される。雷等のサージ電圧が印加され、サージ電圧検出回路５の出力電圧が切替装置１１ａに入力され、その入力電圧値が所定の回路切替用しきい値電圧以下の場合には、Ａ／Ｄ変換器３からレジスタ４に至る回路２０から、高ノイズ減衰回路１３ａに切替を行うとともに、入力電圧値が所定の回路切替用しきい値電圧以上の場合には、絶縁回路１２ａに切替えを行うものである。
このようにこの実施の形態４の切替装置１１ａは、サージ電圧検出回路５の出力電圧が所定の回路切替用しきい値電圧以下の場合には高ノイズ減衰回路１３ａに、所定の回路切替用しきい値電圧以上の場合に絶縁回路１２ａへと切替えを行うので、印加されるサージ電圧値に対応してディジタル回路を保護しながら、サージ電圧印加回数を記憶するアナログ入力用ＰＩＯカード１００を提供することができる効果がある。また通常動作時の応答性を損なうことがないという効果もある。
【００１８】
実施の形態５．
次に実施の形態５を図６に基づいて説明する。
前述した実施の形態１〜４はサージ電圧印加回数を記憶する機能を有していたが、この実施の形態５では、雷等のサージ電圧印加に対するＡ／Ｄ変換器３、レジスタ４等のディジタル回路の保護を主要機能とするアナログ入力用ＰＩＯカードを提供することにある。図６において、アナログ入力用ＰＩＯカード１００ａは、入力バッファ１、ノイズフィルタ２，Ａ／Ｄ変換器３，レジスタ４，サージ電圧検出回路５と、切替装置１１ａおよびこの切替装置１１ａに並列にＡ／Ｄ変換器３の入力側に接続される高ノイズ減衰装置１３が設けられた高ノイズ減衰回路１３ａを備える。入力バッファ１の出力を入力するサージ電圧検出回路５が所定のしきい値電圧以上と計測したときのディジタル信号出力を入力する切替装置１１ａは、Ａ／Ｄ変換器３からレジスタ４に至る回路２０から、高ノイズ減衰回路１３ａに切替えを行い、サージ電圧検出回路５からのディジタル信号出力が無くなると、切替装置１１ａの動作は停止する。この実施の形態５のアナログ入力用ＰＩＯカード１００ａでは雷等のサージ電圧印加に対して、Ａ／Ｄ変換器３，レジスタ４等のディジタル回路の保護が行え、また通常動作時の応答性を損なうことがないという効果がある。
【００１９】
実施の形態６．
次に実施の形態６を図７に基づいて説明する。
図７に示すようにこの実施の形態６は、前述した実施の形態５の高ノイズ減衰回路１３ａに代わって絶縁装置１２とアースＥとで構成される絶縁回路１２ａを備えたものである。切替装置１１はサージ電圧検出回路５のディジタル信号出力を入力すると、Ａ／Ｄ変換器３からレジスタ４に至る回路２０から、絶縁回路１２ａを介するように回路切替えを行う。その後の切替装置１１の動作は実施の形態５と同様である。このようにこの実施の形態６のアナログ入力用ＰＩＯカード１００ａも雷等のサージ電圧印加に対して、ディジタル回路の保護が行えるとともに、通常動作時の応答性を損なうことがないという効果がある。
【００２０】
実施の形態７．
次に実施の形態７を図８に基づいて説明する。
図８に示すようにこの実施の形態７は、前述した実施の形態５の高ノイズ減衰回路１３ａに実施の形態６の絶縁回路１２ａを加えて設けるとともに、切替装置１１ａは前述した実施の形態４と同様の機能を備えたものである。すなわち、サージ電圧検出回路５の出力電圧が切替装置１１ａに設定された所定のしきい値電圧以下のときには高ノイズ減衰回路１３ａに、所定のしきい値電圧以上のときには絶縁回路１２ａに切替えを行うものである。
このような実施の形態７のアナログ入力用ＰＩＯカード１００ａは、印加されるサージ電圧値に対応して、ディジタル回路を保護するととも、通常動作時の応答性を損なうことがないという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
この発明は、発電プラントや鉄鋼プラント、水処理プラント等のプラント管理システムや、サージ電圧が印加されやすいアナログ入力用ＰＩＯカードに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１のアナログ入力用ＰＩＯカードを示すブロック図である。
【図２】実施の形態１のサージ電圧印加回数記憶回路を示すブロック図である。
【図３】実施の形態２のアナログ入力用ＰＩＯカードを示すブロック図である。
【図４】実施の形態３のアナログ入力用ＰＩＯカードを示すブロック図である。
【図５】実施の形態４のアナログ入力用ＰＩＯカードを示すブロック図である。
【図６】実施の形態５のアナログ入力用ＰＩＯカードを示すブロック図である。
【図７】実施の形態６のアナログ入力用ＰＩＯカードを示すブロック図である。
【図８】実施の形態７のアナログ入力用ＰＩＯカードを示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  入力バッファ、２  ノイズフィルタ、３  Ａ／Ｄ変換器、４  レジスタ、
５  サージ電圧検出回路、６  サージ電圧印加回数記憶装置、１１，１１ａ  切替装置、
１２ａ  絶縁回路、１３ａ  高ノイズ減衰回路、
１００，１００ａ  アナログ入力用ＰＩＯカード。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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