(57)【要約】【課題】ＰＬＣの入力ユニットや入力スレーブユニットに代表されるような、この種の入力装置において、入力機器並びにそれに繋がる配線等に関する異常検知種別を豊富化すること。【解決手段】  入力機器（８）の受電端子（Ａ′）に接続されるべき給電端子（Ａ）と、入力機器（８）のグランド端子（Ｃ′）に接続されるべきグランド端子（Ｃ）と、入力機器（８）のノーマリオープン信号出力端子（Ｘ′）に接続されるべきノーマリオープン信号入力端子（Ｘ）と、入力機器（８）のノーマリクローズ信号出力端子（Ｙ′）に接続されるべきノーマリクローズ信号入力端子（Ｙ）と、ノーマリオープン信号入力端子（Ｘ）の論理状態とノーマリクローズ信号入力端子（Ｙ）の論理状態との組合せと所定の基準論理状態との照合結果とに基づいて、制御出力信号系に関する異常を判定する判定手段（２１７）と、を具備する。【選択図】  図４
2005149294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電端子とグランド端子とノーマリオープン信号出力端子とノーマリクローズ信号出力端子とを備え、受電端子とグランド端子とを介して給電されて動作すると共に、動作の結果として生成された単一系統の制御出力信号を、ノーマリオープン信号出力端子とノーマリクローズ信号出力端子とから相補信号の形態で並列に出力する入力機器に対して適用される信号入力装置であって、
入力機器の受電端子に接続されるべき給電端子と、
入力機器のグランド端子に接続されるべきグランド端子と、
入力機器のノーマリオープン信号出力端子に接続されるべきノーマリオープン信号入力端子と、
入力機器のノーマリクローズ信号出力端子に接続されるべきノーマリクローズ信号入力端子と、
ノーマリオープン信号入力端子の論理状態とノーマリクローズ信号入力端子の論理状態との組合せと所定の基準論理状態との照合結果とに基づいて、制御出力信号系に関する異常を判定する判定手段と、
を具備することを特徴とする信号入力装置。
【請求項２】
受電とノーマリオープン信号出力とに兼用される第１の端子と、受電とノーマリクローズ信号出力とに兼用される第２の端子と、グランド端子とを備え、第１の端子と第２の端子とのいずれかとグランド端子とを介して給電されて動作すると共に、動作の結果として生成される単一系統の制御出力信号を、第１の端子と第２の端子とから相補信号の形態で並列に出力する入力機器に対して適用される信号入力装置であって、
入力機器の第１の端子に接続され、入力機器に対する給電とノーマリオープン信号の入力とに兼用される第１の端子と、
入力機器の第２の端子に接続され、入力機器に対する給電とノーマリクローズ信号の入力とに兼用される第２の端子と、
入力機器のグランド端子に接続されるべきグランド端子と、
第１の端子の論理状態と第２の端子の論理状態との組合せと所定の基準論理状態との照合結果に基づいて、制御出力信号系に関する異常を判定する判定手段と、
を具備することを特徴とする信号入力装置。
【請求項３】
受電端子とグランド端子とノーマリオープン信号出力端子とノーマリクローズ信号出力端子とを備え、受電端子とグランド端子とを介して給電されて動作すると共に、動作の結果として生成された単一系統の制御出力信号を、ノーマリオープン信号出力端子とノーマリクローズ信号出力端子とから相補信号の形態で並列に出力する入力機器に対して適用される信号入力装置であって、
入力機器の受電端子に接続されるべき給電端子と、
入力機器のグランド端子に接続されるべきグランド端子と、
入力機器のノーマリオープン信号出力端子に接続されるべきノーマリオープン信号入力端子と、
入力機器のノーマリクローズ信号出力端子に接続されるべきノーマリクローズ信号入力端子と、
ノーマリオープン入力信号端子の論理状態とノーマリクローズ信号入力端子の論理状態との組合せと所定の基準論理状態との照合結果に基づいて、
ａ）入力装置のノーマリオープン信号入力端子に繋がる制御出力信号系、又は
ｂ）入力装置のノーマリクローズ信号入力端子に繋がる制御出力信号系、
のいずれの制御出力信号系において断線が発生したかを判定する断線箇所の判定手段を有することを特徴とする入力装置。
【請求項４】
受電端子とグランド端子とノーマリオープン信号出力端子とノーマリクローズ信号出力端子とを備え、受電端子とグランド端子とを介して給電されて動作すると共に、動作の結果として生成された単一系統の制御出力信号を、ノーマリオープン信号出力端子とノーマリクローズ信号出力端子とから相補信号の形態で並列に出力する入力機器に対して適用される信号入力装置であって、
入力機器の受電端子に接続されるべき給電端子と、
入力機器のグランド端子に接続されるべきグランド端子と、
入力機器のノーマリオープン信号出力端子に接続されるべきノーマリオープン信号入力端子と、
入力機器のノーマリクローズ信号出力端子に接続されるべきノーマリクローズ信号入力端子と、
ノーマリオープン信号入力端子の論理状態とノーマリクローズ信号入力端子の論理状態との組合せと所定の基準論理状態との照合結果に基づいて、
ａ）入力装置のノーマリオープン信号入力端子と給電端子もしくはグランド端子との端子間、又は
ｂ）入力装置のノーマリクローズ信号入力端子と給電端子もしくはグランド端子との端子間、
のいずれの端子間において短絡が発生したかを判定する短絡箇所の判定手段を有することを特徴とする入力装置。
【請求項５】
受電とノーマリオープン信号出力とに兼用される第１の端子と、受電とノーマリクローズ信号出力とに兼用される第２の端子と、グランド端子とを備え、第１の端子と第２の端子とのいずれかとグランド端子とを介して給電されて動作すると共に、動作の結果として生成される単一系統の制御出力信号を、第１の端子と第２の端子とから相補信号の形態で並列に出力する入力機器に対して適用される信号入力装置であって、
入力機器の第１の端子に接続され、入力機器に対する給電とノーマリオープン信号の入力とに兼用される第１の端子と、
入力機器の第２の端子に接続され、入力機器に対する給電とノーマリクローズ信号の入力とに兼用される第２の端子と、
入力機器のグランド端子に接続されるべきグランド端子と、
第１の端子の論理状態と第２の端子の論理状態との組合せと所定の基準論理状態との照合結果に基づいて、
ａ）入力装置の第１の端子に繋がる信号系、又は
ｂ）入力装置の第２の端子に繋がる信号系、
のいずれの信号系において断線が発生したかを判定する断線箇所の判定手段を有することを特徴とする入力装置。
【請求項６】
受電とノーマリオープン信号出力とに兼用される第１の端子と、受電とノーマリクローズ信号出力とに兼用される第２の端子と、グランド端子とを備え、第１の端子と第２の端子とのいずれかとグランド端子とを介して給電されて動作すると共に、動作の結果として生成される単一系統の制御出力信号を、第１の端子と第２の端子とから相補信号の形態で並列に出力する入力機器に対して適用される信号入力装置であって、
入力機器の第１の端子に接続され、入力機器に対する給電とノーマリオープン信号の入力とに兼用される第１の端子と、
入力機器の第２の端子に接続され、入力機器に対する給電とノーマリクローズ信号の入力とに兼用される第２の端子と、
入力機器のグランド端子に接続されるべきグランド端子と、
第１の端子の論理状態と第２の端子の論理状態との組合せと所定の基準論理状態との照合結果に基づいて、
ａ）入力装置の第１の端子とグランド端子との端子間、又は
ｂ）入力装置の第２の端子とグランド端子との端子間、
のいずれの端子間において短絡が発生したかを判定する短絡箇所の判定手段を有することを特徴とする入力装置。
【請求項７】
給電端子とグランド端子とを介して入力機器に対して電源供給する給電ラインの電流値を検出する電流検出手段と、
電流検出手段の検出値に基づいて給電ラインに関する短絡異常又は断線異常を判定する第２の判定手段とを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の信号入力装置。
【請求項８】
給電端子とグランド端子とを介して入力機器に対して電源供給する給電ラインの電流値を検出する電流検出手段と、
電流検出手段の検出値と入力機器の正常状態における標準電流値とに基づいて入力機器の劣化又は破壊を判定する劣化破壊判定手段を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）の入力ユニット、入力スレーブユニット等のように、入力機器（例えば、光電センサ、近接センサ等）からの信号を取り込むための入力装置に係り、特に、接続される入力機器に関する異常検出機能を有する入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファクトリーオートメーション（ＦＡ）の分野で用いられているビルディングブロック型のプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）は、複数のユニットから構成される。それらのユニットとしては、例えば、電源を供給する電源ユニット、ＰＬＣ全体の制御を統率するＣＰＵユニット、ＦＡの生産装置や設備装置の適所に取り付けたスイッチやセンサなどの入力機器の信号を入力する入力ユニット、アクチュエータなどの出力機器に制御出力を送出する出力ユニット、フィールドバスを介して通信スレーブユニットとの間で入力信号や出力信号を通信をする通信マスタユニット、イーサネット（登録商標）などの通信ネットワークに接続して外部パソコンなどと通信するための通信ユニットなどを挙げることができる。
【０００３】
ＰＬＣのＣＰＵユニットにおける制御は、入力ユニットから入力した入力信号または通信マスタユニットを経由して入力スレーブユニットから入力した入力信号をＣＰＵユニットのＩ／Ｏメモリに取り込み（ＩＮリフレッシュ）、予め登録されたユーザプログラム記述言語（例えばラダー言語）で組まれたユーザプログラムに基づき論理演算をし（ユーザプログラム実行）、その演算実行結果をＩ／Ｏメモリに書き込んで出力ユニットに送り出し、または通信マスタユニットを介して出力スレーブユニットへ送る（ＯＵＴリフレッシュ）、その後に、いわゆる周辺サービス処理（周辺処理）、をサイクリックに繰り返し行うような処理である。
【０００４】
このように、通信マスタユニットと出力スレーブユニットとを備え、それらを介して遠隔設置された出力機器を駆動できるようにしたプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）システムは、種々の文献に記載されている（例えば、特許文献１等参照）。
【特許文献１】特開２００３−１５０２４４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のプログラマブルコントローラシステムに含まれる入力ユニットや入力スレーブユニット等の入力装置には、各種の入力機器（例えば、光電センサ、近接センサ、リミットスイッチ、押しボタンスイッチ等）が接続される。入力装置と入力機器とを接続するための接続構造としては、電気コードを介するコード接続方式と、プラグとソケットとを介してケース同士を直接に接続するプラグイン接続方式とが存在する。コード接続方式の場合、一般的には、入力機器のケースからは固定式又はコネクタ着脱式に電気コードが引き出される。この電気コード先端から引き出された芯線と入力装置との接続は、入力装置側の端子台と芯線側の圧着端子片とを用いたビス止め構造又は圧入構造、あるいは芯線側のプラグと入力装置側のレセプタクルとを用いたコネクタ構造を介して行われる。プラグイン接続方式の場合、入力装置のケース側にはプラグ又はソケットが配置され、これに対応する入力機器側にはソケット又はプラグが配置される。これにより、両者はケースごと、機械的及び電気的に接続される。
【０００６】
入力機器が、光電センサや近接センサ等のように、入力装置側から電源供給を受けて動作する能動型の入力機器である場合、接続構造に採用される配線方式としては３線式と２線式とが存在する。
【０００７】
より具体的には、３線式の配線方式が採用された場合、入力機器（例えば、光電センサ、近接センサ等）の側には、受電端子とグランド端子と出力端子との３個の端子が存在する。入力機器の内部回路（例えば、センサ回路部等）は、受電端子とグランド端子とを介して給電されて動作する。動作の結果として生成された制御出力信号は出力端子から外部へと出力される。これに対する入力装置（例えば、入力ユニット、入力スレーブユニット等）の側には、入力機器の受電端子に接続されるべき給電端子と、入力機器のグランド端子に接続されるべきグランド端子と、入力機器の出力端子に接続されるべき入力端子との３個の端子が存在する。
【０００８】
２線式の配線方式が採用された入力機器の場合、入力機器側には、受電と制御出力とに兼用される兼用端子とグランド端子との２個の端子が存在する。入力機器の内部回路は、それら２個の端子を介して給電されて動作する。動作の結果として生成される制御出力信号は、上述の兼用端子から外部へと出力される。これに対する入力装置の側には、入力機器の兼用端子に接続されて、給電と制御出力の入力とに兼用される兼用端子と、入力機器のグランド端子に接続されるべきグランド端子との２個の端子が存在する。
【０００９】
ところで、入力装置のひとつであるＰＬＣの入力スレーブユニットには、それに接続された入力機器の異常を検出する機能が組み込まれている。入力スレーブユニットがそれに接続された入力機器の異常を検知すると、そのことはフィールドバスを介して、フィールドバス上のコンフィギュレータ（パソコンにコンフィギュレータ動作ソフトがインストールされている）やＰＬＣ上の通信マスタユニットへと通知される。入力機器の異常を通知されたコンフィギュレータの側では、その旨をシステム管理者に伝えるために、コンフィギュレータの画面上に特定の表示（異常の旨の表示）を行なう。通信マスタへ送られた情報は、さらに、ＣＰＵユニットにてパトライトの点灯やブザーの鳴動を行わせたり、周辺サービス処理を介して上位パソコンへと送られる。これにより、システム管理者や現場作業員は当該故障に係る入力機器を交換する等の迅速な対応をとることができる。
【００１０】
従来、入力機器の異常を検出するために、入力スレーブユニットが採用している手法は、入力スレーブユニット内に存在する入力機器への給電路を流れる電流を過電流検出部と低電流検出部を介して監視するものである。
【００１１】
受電端子とグランド端子と制御出力端子との３個の端子を有する３線式の入力機器に対応する入力スレーブユニットの場合、入力スレーブユニット内の給電路（例えば、グランドライン）には、過電流検出部と低電流検出部とが介在される。過電流検出部は、給電路に介在されて、それを流れる電流が所定の上限値を超えると急激に抵抗値が増大して電流を実質的に遮断する正特性サーミスタ（通称ポリスイッチ）と、正特性サーミスタの両端電位差が規定値を越えると過電流有りを判定して出力するコンパレータとで構成することができる。低電流検出器は、給電路に介在された微小抵抗と、この微小抵抗の両端電位差がＶＢＥ（ベース・エミッタ間の順方向電位差）を下回ると低電流を判定してスイッチング（オン→オフ）するバイポーラトランジスタとで構成することができる。
【００１２】
入力スレーブユニットと入力機器とを繋ぐ電気コード内には、電源線とグランド線と制御出力線とが芯線として含まれている。電気コードの被覆が傷ついて電源線とグランド線とが電気コードの途中で短絡したり、入力スレーブユニットの端子台上で電源線とグランド線とが短絡したことは、過電流検出部からの検出信号により判定することができる。入力スレーブユニットと入力機器とを繋ぐ電気コード内において、電源線又はグランド線が断線したり、入力スレーブユニットの端子台から電源線又はグランド線が外れたりしたことは、低電流検出部からの検出信号により判定することができる。
【００１３】
しかし、上述の異常判定手法は、入力スレーブユニット内に存在する入力機器への給電路を流れる電流を過電流検出部と低電流検出部を介して監視するものであるから、電気コード内で制御出力線が断線したり、入力スレーブユニットの端子台から制御出力線が外れてしまったこと、電気コードの被覆が破れて、制御出力線と電源線若しくはグランド線が短絡したり、制御出力線が地絡したこと、等は、過電流検出部及び低電流検出部からの信号より判定するととはできない。なお、制御出力信号を受け取るスレーブ側入力端子の論理状態は、検出器が正常であっても、両論理値を取りうるものであるから、これに基づいて制御出力線の断線や他の線等との短絡、あるいは剥き出しとなった芯線が設備や地面に接触する地絡等を判定するとこはできない。
【００１４】
一方、受電・制御出力の兼用端子とグランド端子との２個の端子しか存在しない２線式の入力機器に対応する入力スレーブユニットの場合には、入力側の初段に介在された絶縁分離用フォトカプラのフォトダイオードに流れる電流をブリーダ抵抗にて制限しているため（フォトダイオードと並列接続されているブリーダ抵抗とフォトダイオードに直列接続されているシリーズ抵抗とによって、フォトダイオードに流れる電流を約３０ｍＡに制限している）、入力機器がオン（入力機器の出力トランジスタがオン）した場合と、入力スレーブユニットと入力機器との間で電源線（制御出力線を兼ねている）とグランド線とが短絡した場合（電源線の被覆が破れて電源線がむき出しになって、設備のグランド電位に地絡する場合も含む）とでは、入力スレーブユニット内の給電路を流れる電流値は殆ど変わらない（トランジスタオン時は約３０ｍＡ、トランジスタオフ時は２５ｍＡ，電源線とグランド線との短絡時は３０ｍＡ）。そのため、入力スレーブユニット内で電流値を監視する手法では、断線や結線外れは判定できても、短絡や地絡を判定することはできない。
【００１５】
加えて、この種の入力機器（例えば、光電センサ、近接センサ等）の中には、振動の激しい環境下、水や油の降りかかる環境下等の劣悪な環境下に設置されるものも存在するが、従来の過電流検出部と低電流検出部のみを使用して入力機器に関する異常を検出する入力スレーブユニットにあっては、入力機器内に徐々に油水が侵入する状態、入力機器である近接センサが金属部に衝突してコイル部が破損した状態、入力機器内において振動により回路部品が破損した状態等を検出することはできなかった。
【００１６】
この発明は、上述の問題点に着目してなされてものであり、その目的とするところは、ＰＬＣの入力ユニットや入力スレーブユニットに代表されるような、この種の入力装置において、入力機器並びにそれに繋がる配線等に関する異常検知種別を豊富化することにある。
【００１７】
この発明のより具体的な目的とするところは、受電端子と制御出力端子とが独立している入力機器、又は受電端子と制御出力端子とが兼用されている入力機器に適用される入力装置において、入力機器の制御出力信号系に関する異常を検知可能とすることにある。
【００１８】
この発明の他の具体的な目的とするところは、受電端子と制御出力端子とが兼用されている入力機器に適用される入力装置において、給電・制御出力取り込み兼用端子とグランド端子もしくはアースとの短絡を検知可能とすることにある。
【００１９】
この発明の他の具体的な目的とするところは、受電端子と制御出力端子とが独立している入力機器、又は受電端子と制御出力端子とが兼用されている入力機器に適用される入力装置において、入力機器内に徐々に油水が侵入する状態、入力機器である近接センサが金属部に衝突してコイル部が破損した状態、入力機器内において振動により回路部品が破損した状態等を検知可能とすることにある。
【００２０】
この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、以下の明細書の記載を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この発明の入力装置は、本出願人により開発された新規な入力機器に適合するようになされている。受電端子と制御出力端子とが独立している入力機器としては、つぎのような構成が採用される。すなわち、この新規な入力機器は、受電端子とグランド端子とノーマリオープン信号出力端子とノーマリクローズ信号出力端子とを備え、受電端子とグランド端子とを介して給電されて動作すると共に、動作の結果として生成された単一系統の制御出力信号（オンオフ信号）を、ノーマリオープン信号出力端子とノーマリクローズ信号出力端子とから相補信号の形態で並列に出力する。
【００２２】
上述の入力機器に適用される本発明の入力装置は、入力機器の受電端子に接続されるべき給電端子と、入力機器のグランド端子に接続されるべきグランド端子と、入力機器のノーマリオープン信号出力端子に接続されるべきノーマリオープン信号入力端子と、入力機器のノーマリクローズ信号出力端子に接続されるべきノーマリクローズ信号入力端子と、ノーマリオープン信号入力端子の論理状態とノーマリクローズ信号入力端子の論理状態との組合せと所定の基準論理状態との照合結果とに基づいて、制御出力信号系に関する異常を判定する判定手段と、を具備している。
【００２３】
このような構成によれば、電気コードや入力機器自体を含む制御出力信号系がすべて正常であれば、ノーマリオープン信号入力端子の論理状態とノーマリクローズ信号入力端子の論理状態との組合せは、必ず一方は“１”かつ他方は“０”と言った相補的な関係となるに対して、制御出力信号系に異常が発生すれば、そのような相補的な関係は崩れて、双方共に“１”又は“０”と言った論理状態の組合せが生ずるため、これに基づいて制御出力信号系に関する異常を確実に判定することができる。
【００２４】
なお、上述の相補的な関係は、電源線やグランド線が断線したり、電源線とグランド線とが短絡したり、電源線が地絡したりして入力機器が動作しなくなっても崩れるから、この発明によれば、給電系統の異常についても同様に検出し判定することができる。
【００２５】
受電端子と制御出力端子とが兼用されている入力機器としては、つぎのような構成が採用される。すなわち、この新規な入力機器は、受電とノーマリオープン信号出力とに兼用される第１の端子と、受電とノーマリクローズ信号出力とに兼用される第２の端子と、グランド端子とを備え、第１の端子と第２の端子とのいずれかとグランド端子とを介して給電されて動作すると共に、動作の結果として生成される単一系統の制御出力信号を、第１の端子と第２の端子とから相補信号の形態で並列に出力する。
【００２６】
上述の入力機器に対して適用される本発明の信号入力装置は、入力機器の第１の端子に接続され、入力機器に対する給電とノーマリオープン信号の入力とに兼用される第１の端子と、入力機器の第２の端子に接続され、入力機器に対する給電とノーマリクローズ信号の入力とに兼用される第２の端子と、入力機器のグランド端子に接続されるべきグランド端子と、第１の端子の論理状態と第２の端子の論理状態との組合せと所定の基準論理状態との照合結果に基づいて、制御出力信号系に関する異常を判定する判定手段と、を具備している。
【００２７】
このような構成によれば、電気コードや入力機器自体を含む制御出力信号系がすべて正常であれば、給電と信号入力とに兼用される第１の端子の論理状態と給電と信号入力とに兼用される第２の端子の論理状態との組合せは、必ず一方は“１”かつ他方は“０”と言った相補的な関係となるのに対して、制御出力信号系に異常が発生すれば、そのような相補的な関係は崩れて、双方共に“１”又は“０”と言った論理状態の組合せが生ずるため、これに基づいて制御出力信号系に関する異常を確実に判定することができる。
【００２８】
なお、上述の相補的な関係は、電源線やグランド線が断線したり、電源線とグランド線とが短絡したり、電源線が地絡したりして入力機器が動作しなくなっても崩れるから、この発明によれば、給電系統の異常についても同様に検出し判定することができる。
【００２９】
別の一面から見た本発明の入力装置は、やはり、受電端子と制御出力端子とが独立している入力機器に適用される。すなわち、入力機器は、受電端子とグランド端子とノーマリオープン信号出力端子とノーマリクローズ信号出力端子とを備え、受電端子とグランド端子とを介して給電されて動作すると共に、動作の結果として生成された単一系統の制御出力信号を、ノーマリオープン信号出力端子とノーマリクローズ信号出力端子とから相補信号の形態で並列に出力する。
【００３０】
上述の入力機器に対して適用される信号入力装置は、入力機器の受電端子に接続されるべき給電端子と、入力機器のグランド端子に接続されるべきグランド端子と、入力機器のノーマリオープン信号出力端子に接続されるべきノーマリオープン信号入力端子と、入力機器のノーマリクローズ信号出力端子に接続されるべきノーマリクローズ信号入力端子と、ノーマリオープン入力信号端子の論理状態とノーマリクローズ信号入力端子の論理状態との組合せと所定の基準論理状態との照合結果に基づいて、入力装置のノーマリオープン信号入力端子に繋がる制御出力信号系、又は入力装置のノーマリクローズ信号入力端子に繋がる制御出力信号系、のいずれの制御出力信号系において断線が発生したかを判定する断線箇所の判定手段を具備している。
【００３１】
このような構成によれば、ノーマリオープン信号入力端子に繋がる制御出力信号系に断線が生じた場合と、ノーマリクローズ信号入力端子に繋がる制御出力信号系に断線が生じた場合とでは、断線により論理状態が特定の論理値に固定されてしまう入力端子は異なるため、これに基づいて入力装置のノーマリオープン信号入力端子に繋がる制御出力信号系、又は入力装置のノーマリクローズ信号入力端子に繋がる制御出力信号系、のいずれの制御出力信号系において断線が発生したかを判定することができる。
【００３２】
別の一面から見た本発明の入力装置は、やはり、受電端子と制御出力端子とが独立している入力機器に適用される。すなわち、入力機器は、受電端子とグランド端子とノーマリオープン信号出力端子とノーマリクローズ信号出力端子とを備え、受電端子とグランド端子とを介して給電されて動作すると共に、動作の結果として生成された単一系統の制御出力信号を、ノーマリオープン信号出力端子とノーマリクローズ信号出力端子とから相補信号の形態で並列に出力する。
【００３３】
上述の入力機器に適用される本発明の入力装置は、入力機器の受電端子に接続されるべき給電端子と、入力機器のグランド端子に接続されるべきグランド端子と、入力機器のノーマリオープン信号出力端子に接続されるべきノーマリオープン信号入力端子と、入力機器のノーマリクローズ信号出力端子に接続されるべきノーマリクローズ信号入力端子と、ノーマリオープン信号入力端子の論理状態とノーマリクローズ信号入力端子の論理状態との組合せと所定の基準論理状態との照合結果に基づいて、入力装置のノーマリオープン信号入力端子と給電端子もしくはグランド端子との端子間、又は入力装置のノーマリクローズ信号入力端子と給電端子もしくはグランド端子との端子間、のいずれの端子間において短絡が発生したかを判定する短絡箇所の判定手段を具備している。
【００３４】
このような構成によれば、入力装置のノーマリオープン信号入力端子と給電端子もしくはグランド端子との端子間が短絡した場合と、入力装置のノーマリクローズ信号入力端子と給電端子もしくはグランド端子との端子間が短絡した場合とでは、短絡により論理状態が特定の論理値に固定されてしまう入力端子が異なることに加えて、固定される論理値ものものの極性も短絡相手の電位により異なるため、これに基づいて入力装置のノーマリオープン信号入力端子と給電端子もしくはグランド端子との端子間が短絡した場合と、入力装置のノーマリクローズ信号入力端子と給電端子もしくはグランド端子との端子間が短絡した場合とを判定することができる。
【００３５】
別の一面から見た本発明の入力装置は、受電端子と制御出力端子とが兼用されている入力機器に適用される。すなわち、入力機器は、受電とノーマリオープン信号出力とに兼用される第１の端子と、受電とノーマリクローズ信号出力とに兼用される第２の端子と、グランド端子とを備え、第１の端子と第２の端子とのいずれかとグランド端子とを介して給電されて動作すると共に、動作の結果として生成される単一系統の制御出力信号を、第１の端子と第２の端子とから相補信号の形態で並列に出力する。
【００３６】
上述の入力機器に対して適用される本発明の信号入力装置は、入力機器の第１の端子に接続され、入力機器に対する給電とノーマリオープン信号の入力とに兼用される第１の端子と、入力機器の第２の端子に接続され、入力機器に対する給電とノーマリクローズ信号の入力とに兼用される第２の端子と、入力機器のグランド端子に接続されるべきグランド端子と、第１の端子の論理状態と第２の端子の論理状態との組合せと所定の基準論理状態との照合結果に基づいて、入力装置の第１の端子に繋がる信号系、又は入力装置の第２の端子に繋がる信号系、のいずれの信号系において断線が発生したかを判定する断線箇所の判定手段を具備している。
【００３７】
このような構成によれば、入力装置の第１の端子に繋がる信号系に断線が生じた場合と、入力装置の第２の端子に繋がる信号系に断線が生じた場合とでは、断線により論理状態が特定の論理値に固定されてしまう端子（第１の端子又は第２の端子）は異なるため、これに基づいて入力装置の第１の端子に繋がる信号系、又は入力装置の第２の端子に繋がる信号系、のいずれの信号系において断線が発生したかを判定することができる。
【００３８】
別の一面から見た本発明の入力装置は、やはり、受電端子と制御出力端子とが兼用されている入力機器に適用される。すなわち、入力機器は、受電とノーマリオープン信号出力とに兼用される第１の端子と、受電とノーマリクローズ信号出力とに兼用される第２の端子と、グランド端子とを備え、第１の端子と第２の端子とのいずれかとグランド端子とを介して給電されて動作すると共に、動作の結果として生成される単一系統の制御出力信号を、第１の端子と第２の端子とから相補信号の形態で並列に出力する。
【００３９】
上述の入力機器に対して適用される信号入力装置は、入力機器の第１の端子に接続され、入力機器に対する給電とノーマリオープン信号の入力とに兼用される第１の端子と、入力機器の第２の端子に接続され、入力機器に対する給電とノーマリクローズ信号の入力とに兼用される第２の端子と、入力機器のグランド端子に接続されるべきグランド端子と、第１の端子の論理状態と第２の端子の論理状態との組合せと所定の基準論理状態との照合結果に基づいて、入力装置の第１の端子とグランド端子との端子間、又は入力装置の第２の端子とグランド端子との端子間、のいずれの端子間において短絡が発生したかを判定する短絡箇所の判定手段を具備している。
【００４０】
このような構成によれば、入力装置の第１の端子とグランド端子との端子間が短絡した場合と、入力装置の第２の端子とグランド端子との端子間が短絡した場合とでは、短絡により論理状態が特定の論理値に固定されてしまう端子が異なるため、これに基づいて入力装置の第１の端子とグランド端子との端子間、又は入力装置の第２の端子とグランド端子との端子間、のいずれの端子間において短絡が発生したかとを判定することができる。
【００４１】
以上述べた本発明のそれぞれにおいては、給電端子とグランド端子とを介して入力機器に対して電源供給する給電ラインの電流値を検出する電流検出手段と、電流検出手段の検出値に基づいて給電ラインに関する短絡異常又は断線異常を判定する第２の判定手段とをさらに有するようにしてもよい。このような構成によれば、従前と同様に、給電ラインに関する短絡異常又は断線異常を判定することもできる。
【００４２】
また、本発明のそれぞれにおいては、給電端子とグランド端子とを介して入力機器に対して電源供給する給電ラインの電流値を検出する電流検出手段と、電流検出手段の検出値と入力機器の正常状態における標準電流値とに基づいて入力機器の劣化又は破壊を判定する劣化破壊判定手段を有するようにしてもよい。このような構成によれば、入力機器内に徐々に油水が侵入することによる入力機器の劣化状態、入力機器である近接センサが金属部に衝突してコイル部が破損した入力機器の破壊状態、入力機器内において振動により回路部品が破損した入力機器の破壊状態等を検知することもできる。そのため、センサ自体の異常や故障、配線の異常を漏れなく検出できるので、配線が正常でかつセンサが正常に動作していることを確実に知ることができ、システムの信頼性向上に寄与する。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、ＰＬＣの入力ユニットや入力スレーブユニットに代表されるような、この種の入力装置において、入力機器並びにそれに繋がる配線等に関する異常検知種別を豊富化することができる。
【００４４】
この発明によれば、受電端子と制御出力端子とが独立している入力機器、又は受電端子と制御出力端子とが兼用されている入力機器に適用される入力装置において、入力機器の制御出力信号系に関する異常を検知可能とすることができる。
【００４５】
この発明によれば、受電端子と制御出力端子とが兼用されている入力機器に適用される入力装置において、給電・制御出力取り込み兼用端子とグランド端子もしくはアースとの短絡を検知可能とすることができる。
【００４６】
この発明によれば、受電端子と制御出力端子とが独立している入力機器、又は受電端子と制御出力端子とが兼用されている入力機器に適用される入力装置において、入力機器内に徐々に油水が侵入する状態、入力機器である近接センサが金属部に衝突してコイル部が破損した状態、入力機器内において振動により回路部品が破損した状態等を検知可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下に、この発明に係る入力装置の好適な実施の一形態を添付図面に従って詳細に説明する。
【００４８】
本発明が適用された入力スレーブユニットを含むＰＬＣシステム全体の構成図が図１に示されている。同図に示されるように、このＰＬＣシステムの全体は、１台のＰＬＣ本体１と、２台の入力スレーブユニット２，２と、１台の出力スレーブユニット３と、１台の入出力スレーブユニット４とを、フィールドバス５を介して通信により接続して構成されている。尚、図において符号６で示されるものは、パソコンで構成されたコンフィグレータである。当業者にはよく知られているように、コンフィグレータ６とは、フィールドバス５を構成するネットワークを統括管理する機能を有する情報処理装置である。
【００４９】
ＰＬＣ本体１には、電源ユニット１０１と、ＣＰＵユニット１０２と、Ｉ／Ｏユニット１０３と、通信マスタユニット１０４とが含まれている。これらのユニット１０１〜１０４は、バックプレーン上に敷設されたＰＬＣバス１０５に対して着脱自在に装着される。電源ユニット１０１は、バックプレーン上の電源線を介して、ＣＰＵユニット１０２、Ｉ／Ｏユニット１０３、通信マスタユニット１０４に対して電源を供給する。ＣＰＵユニット１０２は、ＰＬＣ本体１の全体を統括制御する。Ｉ／Ｏユニット１０３は、各種の入力機器（例えば、センサやスイッチ等）から入力データを取り込んだり、各種の出力機器（例えば、リレーやアクチュエータ等）に対して出力信号を送出する機能を有する。通信マスタユニット１０４は、フィールドバス５を介して、入力スレーブユニット２，２、出力スレーブユニット３、入出力スレーブユニット４との間でデータ通信を行うために使用される。
【００５０】
２台の入力スレーブユニット２，２のうちで、図中左側に描かれた入力スレーブユニット２には、例えば１６台のセンサ７，７，…が接続される。これらのセンサ７としては、光電センサ、近接センサ、変位センサ等のように、電源の供給を受けてセンサ回路が動作し、その結果センサ出力信号を生成して、入力スレーブユニット２に対して出力する機能を有する。この例では、入力スレーブユニット２はローカル電源である直流電源１１から給電されて動作すると共に、入力スレーブユニット２に接続された例えば１６台のセンサ７，７，…についても、入力スレーブユニット２を介して、直流電源１１から給電される。
【００５１】
２台の入力スレーブユニット２，２のうちで図中右側に描かれた入力スレーブユニット２には、例えば１６台のスイッチ８，８，…が接続されている。これらのスイッチ８，８としては、例えばリミットスイッチや押しボタンスイッチ等のように、受動的なスイッチが採用されている。尚、この場合にも、入力スレーブユニット２については、直流電源１１から給電されて動作する。
【００５２】
出力スレーブユニット３には、リレー９やアクチュエータ１０等のような各種の出力機器が接続される。出力スレーブユニット３についても直流電源１１から給電されて動作すると共に、出力スレーブユニット３に接続されたリレー９，アクチュエータ１０等の出力機器についても、出力スレーブユニット３を介して直流電源１１から給電される。
【００５３】
入出力スレーブユニット４には、センサ７等の入力機器と、リレー９等の出力機器とが混在する形で接続される。この入出力スレーブユニット４についても、直流電源１１から給電されて動作すると共に、入出力スレーブユニット４に接続されたセンサ７，リレー９についても、入出力スレーブユニット４を介して直流電源１１から給電される。
【００５４】
ＰＬＣ本体１のＣＰＵユニット１０２における制御は、当業者にはよく知られているように、Ｉ／Ｏユニット１０３を構成する入力ユニットから入力した入力信号または通信マスタユニット１０４を経由して入力スレーブユニット２，２から入力した入力信号をＣＰＵユニット１０２のＩ／Ｏメモリに取り込み（ＩＮリフレッシュ）、予め登録されたユーザプログラム記述言語（例えばラダー言語）で組まれたユーザプログラムに基づき論理演算を行い（ユーザプログラム実行）、その演算実行結果をＩ／Ｏメモリに書き込んで、Ｉ／Ｏユニット１０３を構成する出力ユニットに送り出し、または通信マスタユニット１０４を介して出力スレーブユニット３へ送る（ＯＵＴリフレッシュ）、その後に、いわゆる周辺サービス処理（周辺処理）をサイクリックに繰り返し行うような処理である。
【００５５】
次に、本発明が適用された入力スレーブユニット２の外観図が図２に示されている。同図に示されるように、この入力スレーブユニット２は、直方体状の箱形ケース２０１を有する。このケース２０１はＤＩＮレール取付ホック２０２を介して図示しないＤＩＮレールに装着可能となされている。ケース２０１の前面側には、１６個のコネクタソケット２０３，２０３，…が上段と下段に分けて８個ずつ水平方向２列に配列されている。各コネクタ２０３，２０３…には、４個の端子が設けられている。図中右側に示されるように、ファイバ型光電センサ７ａのアンプケースからは電気コード７０１が引き出され、その先端にはコネクタプラグ７０２が取り付けられている。また同様にして、近接センサ７ｂからも電気コード７０１が引き出され、その先端にもコネクタプラグ７０２が取り付けられている。そして、これらのコネクタプラグ７０２，７０２が先ほど説明したケース２０１側のコネクタソケット２０３に対して着脱自在に装着される。図に示されるように、センサ側のコネクタプラグ７０２内にも４個の端子（端子ピン）が内蔵されていることは言うまでもない。
【００５６】
入力スレーブユニット２のケース２０１の上部には、１６個の動作表示灯２０５と、１個のネットワークステータス（ＭＳ）表示灯２０６と、１個のモジュールステータス（ＮＳ）表示灯２０７と、２個のロータリスイッチ２０８，２０９とが設けられている。
【００５７】
１６個の動作表示灯２０５のそれぞれは、１６個のコネクタソケット２０３のそれぞれに接続される各種センサの動作状態を表示する。この例では、オン状態のセンサに対しては黄色点灯、オフ状態のセンサに対しては消灯、異常状態にあるセンサに対しては赤色点灯が割り当てられている。ネットワークステータス表示灯２０６は、ネットワークの通信（マスタとの通信）の状態を表示する。モジュールステータス表示灯２０７は、このスレーブユニットの動作状態を表示する。この例では、正常状態に対しては緑色点灯、異常状態に対しては赤色点灯が割り当てられている。そのため、これらのネットワークステータス表示灯２０６やモジュールステータス表示灯２０７を観察することによって、当該入力スレーブユニット２の動作状態やそれが接続されたネットワーク（フィールドバス５）の状態をオペレータは理解することができる。２個のロータリスイッチ２０８，２０９は、当該入力スレーブユニット２のノードアドレスを設定するために使用される。図中左側に位置するロータリスイッチ２０９は一の桁に、また右側に位置するロータリスイッチ２０８は十の桁に割り当てられており、例えばアドレス『１２』を設定する場合、左側のロータリスイッチ２０９には『１』が、右側のロータリスイッチ２０８には『２』が設定される。ケース２０１の前面左側部分には、フィールドバス５と接続するためのフィールドバス用コネクタ２０４が設けられている。
【００５８】
尚、図２の例では、センサ側から延びる電気コード７０１と入力スレーブユニット２とを、コネクタプラグ７０２とコネクタソケット２０３とを介してコネクタ接続しているが、これは端子台接続に代えることもできる。その場合、入力スレーブユニット２の側には各々４個の端子を有する１６組の端子台が備えられると共に、センサ側の電気コード７０１から引き出された４本の電線（芯線）のそれぞれには例えば圧着端子片が取り付けられ、両者はビス止め或いは圧入構造等により電気的に接続される。
【００５９】
次に、入力スレーブユニットの内部構成（入力系は１チャンネルのみを抽出）を示す回路図が図３に示されている。同図に示されるように、この入力スレーブユニット２は、コネクタソケット２０３を介してセンサ側のコネクタプラグ（図２参照）７０２と接続され、外部電源端子Ｐ１，Ｐ２を介して直流電源１１に接続され、さらにコネクタ２０４を介してフィールドバス５へと接続される。コネクタソケット２０３には、入力機器であるセンサの受電端子（詳細は後述する）に接続されるべき給電端子Ａと、センサのグランド端子（詳細は後述する）に接続されるべきグランド端子Ｃと、センサのノーマリオープン信号出力端子（詳細は後述する）に接続されるべきノーマリオープン信号入力端子Ｘと、センサのノーマリクローズ信号出力端子（詳細は後述する）に接続されるべきノーマリクローズ信号入力端子Ｙとが含まれている。給電端子Ａは内部電源線（Ｖｃｃ）２１９Ａを介して外部電源入力端子の一方Ｐ１へと接続され、グランド端子Ｃは内部グランド線（ＧＮＤ）２１９Ｃを介して外部電源入力端子の他方Ｐ２へと接続される。そのため、直流電源１１からの給電を受けて、入力スレーブユニット２内の各種内部回路が動作すると共に、給電端子Ａとグランド端子Ｃとを介して図示しない入力機器であるセンサへと給電が可能となされている。
【００６０】
入力スレーブユニット２の内部回路は、センサ側よりノーマリオープン信号を絶縁分離して取り込むためのフォトカプラＰＣ１と、同様にセンサ側よりノーマリクローズ信号を絶縁分離して取り込むためのフォトカプラＰＣ２と、センサへの給電経路を流れる電流を検出するための電流検出部２１８（この例では過電流検出部２１４、低電流検出部２１５、消費電流モニタ２１６を含む）と、フォトカプラＰＣ１を介して取り込まれたノーマリオープン信号ｘと、フォトカプラＰＣ２を介して取り込まれたノーマリクローズ信号ｙと、電流検出部２１８を介して取り込まれた各種の電流検出信号とに基づいて、入力スレーブユニット２の本来の機能であるデータ入力処理や、本発明の要部であるセンサ診断処理などを統括制御する制御部２１７等を主体として構成されている。なお、ノーマリオープン信号ｘ，ノーマリクローズ信号ｙはいずれもローアクティブとされ、電圧レベル“Ｈ”のとき“０”、電圧レベル“Ｌ”のとき“１”とされている。
【００６１】
ノーマリオープン信号ｘを取り込むためのフォトカプラＰＣ１のフォトダイオードＰＤ１には、これと並列に抵抗Ｒ１１が、またこれと直列に抵抗Ｒ１２が接続されている。そのため、これらの抵抗Ｒ１１，Ｒ１２によって、フォトカプラＰＣ１のフォトダイオードＰＤ１へ流れる電流は既定値以内に制限される。同様にして、ノーマリクローズ信号ｙを取り込むためのフォトカプラＰＣ２のフォトダイオードＰＤ２にも、これと並列に抵抗Ｒ２１が、またこれと直列に抵抗Ｒ２２が接続されている。そのため、フォトカプラＰＣ２のフォトダイオードＰＤ２を流れる電流は既定値以内に制限される。
【００６２】
フォトカプラＰＣ１のフォトトランジスタＰＴ１のコレクタは抵抗Ｒ１３を介して内部電源線２１９Ａへと接続されている。そして、フォトトランジスタＰＴ１のコレクタ端子にあらわれる信号ｘ（ローアクティブのため、“Ｈ”＝“０”、“Ｌ”＝“１”）がノーマリオープン信号として制御部２１７に取り込まれる。同様にして、フォトカプラＰＣ２のフォトトランジスタＰＴ２のコレクタは抵抗Ｒ２３を介して内部電源線２１９Ａへと接続されている。そして、フォトトランジスタＰＴ２のコレクタ端子にあらわれる信号ｙがノーマリクローズ信号（ローアクティブのため、“Ｈ”＝“０”、“Ｌ”＝“１”）として制御部２１７へと取り込まれる。
【００６３】
電流検出部２１８は、先に説明したように、過電流検出部２１４と、低電流検出部２１５と、消費電流モニタ２１６とを含んでいる。過電流検出部２１４は、先に説明したように、内部グランド線２１９Ｃに介在されたポリスイッチと、ポリスイッチの両端電位差を基準値と比較して反転するコンパレータとを含んでいる。このコンパレータの出力が過電流検出信号として制御部２１７に取り込まれる。低電流検出部２１５は、内部グランド線２１９Ｃに介在された微小抵抗と、この微小抵抗の両端電位差をベースエミッタ間に印加されたトランジスタとを含んでいる。このトランジスタは、内部グランド線２１９Ｃを流れる電流が所定の微小値以下となってベース・エミッタ間の電位差がＰＮ接合順方向電圧降下であるＶＢＥ以下となるとオフする。このトランジスタの出力が低電流検出信号として制御部２１７に取り込まれる。消費電流モニタ２１６は、内部グランド線２１９Ｃに介在された抵抗と、この抵抗の両端電位差を増幅及びＡＤ変換するＡＤ変換回路とを含んでいる。このＡＤ変換回路から得られるモニタ電流値データが、制御部２１７に取り込まれる。
【００６４】
センサ動作表示部２０５Ａは、先に図２を参照して説明したように、１６個の動作表示灯２０５で構成される。同様に、ネットワークステータス（ＮＳ）表示部２０６Ａは、図２に示されるネットワークステータス表示灯２０６で構成される。同様に、モジュールステータス（ＭＳ）表示部２０７Ａは、図２に示されるように、モジュールステータス表示灯２０７で構成される。これらの表示部２０５Ａ，２０６Ａ，２０７Ａは、制御部２１７からの信号により駆動される。
【００６５】
制御部２１７は、処理部（例えば、マイクロプロセッサで構成される）２１０と、入力インタフェース部２１１と、出力インタフェース部２１２とを含む所謂マイクロコンピュータで構成されている。尚、メモリ部２１３は、各種のシステムプログラムを格納するためのＲＯＭと、ワークエリア等として使用されるＲＡＭとの双方を含んでいる。ノーマリオープン信号ｘと、ノーマリクローズ信号ｙと、過電流検出部２１４からの過電流検出信号と、低電流検出部２１５からの低電流検出信号と、消費電流モニタ２１６からのモニタ電流データとは、入力インタフェース部２１１を介して制御部２１７に取り込まれる。センサ動作表示部２０５Ａと、ネットワークステータス表示部２０６Ａと、モジュールステータス表示部２０７Ａとは、出力インタフェース部２１２からの信号で駆動される。加えて、出力インタフェース部２１２は、コネクタ２０４を介して、フィールドバス５へのデータ送出処理、及びフィールドバス５からのデータ受け取り処理を実行する通信機能も備えている。
【００６６】
次に、入力スレーブユニット２とセンサ８との接続関係について説明する。受電端子と制御出力端子とが独立しているセンサ（３線式センサ）に本発明を適用した場合の作用説明のための回路図が図４に示されている。同図に示されるように、入力スレーブユニット２とセンサ８とは電気コード７０１を介して接続される。センサ８には、受電端子Ａ′と、グランド端子Ｃ′と、ノーマリオープン信号出力端子Ｘ′と、ノーマリクローズ信号出力端子Ｙ′とが備えられている。また、センサ８の内部には、センサ回路部８０１と、ノーマリオープン（ＮＯ）信号送出用のトランジスタＴＲ１と、ノーマリクローズ（ＮＣ）信号送出用のトランジスタＴＲ２とが含まれている。尚、図では、これらトランジスタＴＲ１，ＴＲ２はＮＰＮ型トランジスタで構成されている。
【００６７】
センサ回路部８０１は、当該センサが光電センサであるか、近接センサであるか、変位センサであるか等のセンサの種別によりまちまちであるが、要するに、検出対象の特徴量を検出する特徴量検出部と、検出された特徴量を基準値と比較して二値化する二値化部とを少なくとも備えている。こうして得られた二値化信号は、２系統に分岐され、一方が反転され他方はそのままとされることによって、２系統の相補的な二値信号が作り出される。そして、これらの相補的な二値信号は、端子ＯＵＴと端子反転ＯＵＴとから並列に出力される。端子ＯＵＴからの信号によりトランジスタＴＲ１がオンオフ制御され、そのコレクタ信号が内部コレクタ線８０２Ｘを介してノーマリオープン信号出力端子Ｘ′に現れる。同様にして、端子反転ＯＵＴからの二値信号によってトランジスタＴＲ２がオンオフ制御され、そのコレクタ信号が内部コレクタ線８０２Ｙを介してノーマリクローズ信号出力端子Ｙ′に現れる。センサ回路部８０１は、内部電源線８０２Ａと内部グランド線８０２Ｃとを介して、受電端子Ａ′とグランド端子Ｃ′から給電されて動作する。
【００６８】
以上をまとめると、センサ８には受電端子Ａ′と、グランド端子Ｃ′と、ノーマリオープン信号出力端子Ｘ′と、ノーマリクローズ信号出力端子Ｙ′とが備えられており、受電端子Ａ′とグランド端子Ｃ′とを介して給電されて動作すると共に、動作の結果として生成された単一系統の制御出力信号を、ノーマリオープン信号出力端子Ｘ′とノーマリクローズ信号出力端子Ｙ′とから相補信号の形態で並列に出力するように構成されている。
【００６９】
入力スレーブユニット２とセンサ８とは電気コード７０１を介して接続される。より具体的には、入力スレーブユニット２の給電端子Ａとセンサ８の受電端子Ａ′とは電気コード７０１内の電源線７０１Ａを介して接続される。同様にして、入力スレーブユニット２のノーマリオープン信号入力端子Ｘとセンサ８のノーマリオープン信号出力端子Ｘ′とは電気コード７０１内の制御出力線７０１Ｘを介して接続される。同様に、入力スレーブユニット２のノーマリクローズ信号入力端子Ｙとセンサ８のノーマリクローズ信号出力端子Ｙ′とは電気コード７０１内の制御出力線７０１Ｙを介して接続される。同様に、入力スレーブユニット２のグランド端子Ｃとセンサ８のグランド端子Ｃ′とは電気コード７０１内のグランド線７０１Ｃを介して接続される。ここで、端子Ａ，Ｘ，Ｙ，Ｃにおける接続構造としては、端子台接続構造とコネクタ接続構造とを任意に採用することができる。同様にして、端子Ａ′，Ｘ′，Ｙ′，Ｃ′における接続構造としては、半田付け接続構造とコネクタ接続構造とを必要により任意に採用することができる。
【００７０】
もっとも、入力スレーブユニット２とセンサ８との接続は電気コードを用いずに行うこともできる。その場合には、入力スレーブユニット２の側にソケットを、センサ８の側にプラグを用意し、それらを直接に結合させることによって、所謂プラグイン構造を採用することができる。
【００７１】
次に、図４の作用説明のための回路図を前提として、正常時及び各種異常時における各部の論理状態及び電流検出状態を表にして示す図が図５に示されている。同図に示されるように、この表にあっては、正常時、Ａ断線時、Ｃ断線時、Ｘ断線時、Ｙ断線時、ＡＣ短絡時、ＡＸ短絡時、ＡＹ短絡時、ＸＹ短絡時、ＸＣ短絡時、ＹＣ短絡時のそれぞれについて、トランジスタＴＲ１及びＴＲ２のオンオフ状態、ノーマリオープン信号入力端子Ｘ及びノーマリクローズ信号入力端子Ｙのそれぞれにおける電圧レベル、制御部２１７に取り込まれるノーマリオープン信号ｘ及びノーマリクローズ信号ｙの論理値、低電流検出部２１５の検出状態、過電流検出部２１４の検出状態がそれぞれ記載されている。
【００７２】
ここで、『正常時』とあるのは、説明するまでもないが、入力スレーブユニット２と電気コード７０１との接続箇所が正常に導通しており、電気コード７０１内の電線７０１Ａ，７０１Ｘ，７０１Ｙ，７０１Ｃが断線しておらず、電気コード７０１とセンサ８との接続部が正常に導通しており、センサ８内の内部配線８０２Ａ，８０２Ｘ，８０２Ｙ，８０２Ｃが断線しておらず、さらにセンサ８内の回路部品も全て正常であることを意味している。
【００７３】
また、『Ａ断線時』とあるのは、端子Ａに繋がる電源系のいずれかの箇所において断線が生じていることを意味している。ここで言う「いずれかの箇所において断線」とは、端子Ａにおける端子台の接触不良、端子片の脱落、電気コード７０１内の電線７０１Ａの断線、端子Ａ′における半田付け外れ、コネクタ接触不良、コネクタ外れ、内部電源線８０２Ａの断線等が含まれている。
【００７４】
また、『Ｃ断線時』とは、端子Ｃに繋がるグランド系のいずれかの箇所において断線が生じていることを意味している。ここで言う「いずれかの箇所において断線」の意味するところも、先に説明した、電源系の断線の意味するところと同様である。
【００７５】
また、『Ｘ断線時』及び『Ｙ断線時』とは、端子Ｘ，Ｙにそれぞれ繋がる制御出力信号系のいずれかの箇所において断線が生じていることを意味している。ここで、制御出力系の「いずれかの箇所における断線」には、端子Ｘ，Ｙにおける端子台の接続不良、電気コード７０１内の制御出力線７０１Ｘ，７０１Ｙの断線、端子Ｘ′，Ｙ′における接続不良、内部制御出力線８０２Ｘ，８０２Ｙの断線等が含まれている。
【００７６】
また、『ＡＣ短絡時』とは、端子Ａと端子Ｃとの間が短絡されていることを意味している。ここで言う短絡には、端子Ａ及びＣにおける端子台上での接触、電気コード７０１に含まれる電線７０１Ａと７０１Ｃとの被覆破れ等による接触、端子Ａ′及びＣ′における異物介入等による接触、内部電源線８０２Ａと内部グランド線８０２Ｃとの部品破壊等による接触などの様々な原因が含まれている。
【００７７】
同様にして、『ＡＸ短絡時』、『ＡＹ短絡時』、『ＸＹ短絡時』、『ＸＣ短絡時』、『ＹＣ短絡時』のそれぞれについても、該当する２つの端子間において短絡が生じていることを意味している。また、それら短絡の原因についても、先にＡＣ短絡時の場合で説明したと同様に、様々な原因が含まれている。
【００７８】
尚、『検出時』とあるのは、センサが予め決められた事象を検出している状態を意味しており、『未検出時』とは逆に予め決められた事象を検出していない状態を意味している。ここで、どのような事象を検出するかについては、そのセンサが光電センサか、近接センサか、変位センサかなどのセンサ種別によりまちまちである。『検出時』に相当する事象とは、近接センサを例にとれば、『物体有り』の状態等に相当する。また、光電センサを例にとれば、反射型における『物体有り（受光有り）』の状態、透過型における『物体有り（受光なし）』の状態等にそれぞれ相当する。また、変位センサを例にとれば、物体までの距離Ｌが所定値Ｘよりも近い（Ｌ＜Ｘ）、ある距離範囲内に物体が存在する（Ｙ＜距離Ｌ＜Ｘ）状態等に相当する。さらに、圧力センサを例にとれば、対象となる圧力がある値以下になった状態等に相当する。
【００７９】
図５に示された表の内容については、図３及び図４の回路図を追うことによって、当業者であれば容易に理解されるであろうから、回路動作については簡単な説明に留める。すなわち、端子Ｘの電圧レベルが“Ｈ”のとき、第１のフォトカプラＰＣ１はオフ状態となり、ノーマリオープン信号ｘは“０”（電圧レベル“Ｈ”）となる。逆に、端子Ｘの電圧レベルが“Ｌ”のとき、第１のフォトカプラＰＣ１はオン状態となり、ノーマリオープン信号ｘは“１”（電圧レベル“Ｌ”）となる。同様にして、端子Ｙの電圧レベルが“Ｈ”のとき、第２のフォトカプラＰＣ２はオフ状態となり、ノーマリクローズ信号ｙは“０”（電圧レベル“Ｈ”）となる。逆に、端子Ｙの電圧レベルが“Ｌ”のとき、第２のフォトカプラＰＣ２はオン状態となり、ノーマリクローズ信号ｙは“１”（電圧レベル“Ｌ”）となる。
【００８０】
ところで、制御部２１７で実行されるセンサ診断処理において、正常時及び各異常時の特徴事項は有効に利用される。そこで、以下に、正常時及び各異常時における特徴事項を説明する。
【００８１】
（１）正常時の場合
検出時、未検出時を問わず、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は相補的に動作する。加えて、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２が動作したことによる信号の変化は、そのまま制御部に取り込まれた信号ｘ，ｙの状態としてあらわれる。そのため、センサの動作状態を表す信号ｘの値は、検出時は『１』、未検出時は『０』となる。また、検出時、未検出時を問わず、信号ｘの論理値と信号ｙの論理値とは常に相補的な関係となる。加えて、この状態にあっては、低電流も過電流も検出されない。
【００８２】
（２）『Ａ断線時』又は『Ｃ断線時』の場合
センサ回路部８０１に対する給電が行われないから、センサ回路部８０１は動作せず、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２はいずれもオフ状態となる。そのため端子Ｘ，Ｙの電圧レベルはいずれも『Ｈ』となり、制御部に取り込まれる信号ｘ，ｙの論理値はいずれも『０』となる。このとき、低電流は検出されるが、過電流は検出されない。
【００８３】
（３）『Ｘ断線時』又は『Ｙ断線時』の場合
センサ回路部８０１に対する給電は行われるから、センサ回路部８０１は動作し、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は相補的に動作する。しかし、端子Ｘに繋がる制御出力信号系または端子Ｙに繋がる制御出力信号系のいずれかが断線していると、端子Ｘ，Ｙのいずれかの電圧レベルは、検出時、未検出時を問わず『Ｈ』に固定される。そのため、制御部に取り込まれる信号ｘ，ｙのいずれか一方は、他方が『１』と『０』との間で変化しても、『０』に固定されたままとなる。このとき、低電流も過電流も検出されない。
【００８４】
（４）『ＡＣ短絡時』の場合
センサ回路部８０１に対する通電が行われないから、センサ回路部８０１は動作しない。そのため、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は、検出時、未検出時を問わずＯＦＦ状態となる。そのため、端子Ｘ，Ｙの電圧レベルはいずれも『Ｈ』となり、これを受けて制御部に取り込まれる信号ｘ，ｙの論理値も、検出時、未検出時を問わず『０』となる。このとき、低電流は検出されないが、過電流は検出される。
【００８５】
（５）『ＡＸ短絡時』又は『ＡＹ短絡時』の場合
センサ回路部８０１に対する給電は行われるから、センサ回路部８０１は動作し、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は相補的に動作する。しかし、端子Ｘ又はＹのいずれかが電源電圧レベルに固定されてしまうから、その端子についてはトランジスタＴＲ１，ＴＲ２のオンオフ状態に拘わらず『Ｈ』に固定され、これを受けて制御部に取り込まれる信号ｘ又はｙの論理値も、検出時、未検出時に拘わらず『０』に固定される。このとき、低電流も過電流も検出されない。
【００８６】
（６）『ＸＹ短絡時』の場合
センサ回路部８０１は給電されるから、センサ回路部８０１は動作し、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は相補的に動作する。しかし、端子Ｘ，Ｙが短絡されているため、検出時、未検出時に拘わらず、それらの端子Ｘ，Ｙの電圧レベルは『Ｌ』に固定される。そのため、制御部に取り込まれる信号ｘ，ｙの論理値は、検出時、未検出時を問わず『１』に固定される。このとき、低電流も過電流も検出されない。
【００８７】
（７）『ＸＣ短絡時』又は『ＹＣ短絡時』の場合
センサ回路部８０１は給電されるから、センサ回路部８０１は動作し、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は相補的に動作する。しかし、端子Ｘ又はＹがグランドと短絡されているため、短絡された側の端子の電圧レベルは、検出時、未検出時を問わず『Ｌ』に固定される。そのため、制御部に取り込まれる信号ｘ，ｙのうちで、グランドとの短絡に関わる信号の論理値は、検出時、未検出時を問わず『１』に固定される。このとき、低電流も過電流も検出されない。
【００８８】
次に、受電端子と制御出力端子とが兼用されているセンサ（２線式センサ）に本発明を適用した場合の作用説明のための回路図が図６に示されている。同図において、前記図４の回路図と同一構成部分については、同符号を付して説明は省略する。
【００８９】
同図に示されるように、センサ８には、受電とノーマリオープン信号出力とに兼用される第１の端子Ｘ″と、受電とノーマリクローズ信号出力とに兼用される第２の端子Ｙ″と、グランド端子Ｃ″とが設けられている。センサ８の内部には、センサ回路部８０１と、ノーマリオープン信号出力のためのトランジスタＴＲ１と、ノーマリクローズ信号出力のためのトランジスタＴＲ２とが設けられる。センサ回路部８０１に対する給電は、内部電源線８０２Ｘ，８０２Ｙのいずれかを介して、第１の端子Ｘ″又は第２の端子Ｙ″のいずれかから行われる。
【００９０】
これに対する入力スレーブユニット２の側には、センサの第１の端子Ｘ″に接続され、センサに対する給電とノーマリオープン信号の入力とに兼用される第１の端子として機能する端子Ｘと、センサの第２の端子Ｙ″に接続され、センサに対する給電とノーマリクローズ信号の入力とに兼用される第２の端子として機能する端子Ｙと、センサのグランド端子Ｃ″に接続されるべきグランド端子Ｃとが設けられている。尚、給電端子Ａを有しないことを除き、入力スレーブユニット２の内部構成は、図３に示されるものと同様である。
【００９１】
次に、図６の作用説明用回路図を前提として、正常時と各種異常時における各部の論理状態及び電流検出状態を表にして示す図が図７に示されている。この表に示される内容の特徴事項は次の通りである。
【００９２】
（１）『正常時』の場合
センサ回路部８０１に対して給電が行われ、センサ回路部８０１が正常に動作するため、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は相補的に動作する。そのため、端子Ｘ，Ｙの電圧レベルも相補的に変化し、制御部に取り込まれる信号ｘ，ｙの論理値も互いに相補的な関係を示す。このとき低電流も過電流も検出されない。
【００９３】
（２）『Ｃ断線時』の場合
センサ回路部８０１に対して給電が行われないから、センサ回路部８０１は動作しない。そのため、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は、検出時、未検出時を問わず、ＯＦＦの状態に維持される。そのため、端子Ｘ，Ｙの電圧レベルも、検出時、未検出時を問わず『Ｈ』に固定され、制御部に取り込まれる信号ｘ，ｙの論理値も『０』に固定される。このとき、低電流のみが検出され、過電流は検出されない。
【００９４】
（３）『Ｘ断線時』又は『Ｙ断線時』の場合
センサ回路部８０１に対する給電は行われるから、センサ回路部８０１は正常に動作し、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は相補的に動作する。しかし、端子Ｘ，Ｙのうちで、断線した側の端子の電圧レベルは、『Ｈ』に固定されてしまい、これに対応して制御部に取り込まれる信号ｘ，ｙのうちで断線した側の信号の論理値も『０』に固定されてしまう。このとき、低電流も過電流も検出されない。
【００９５】
（４）『ＸＹ短絡時』の場合
センサ回路部８０１に対する給電は行われるから、センサ回路部８０１は正常に動作し、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は相補的に動作する。しかし、端子Ｘ，Ｙは短絡されているので、その電圧レベルは検出時、未検出時を問わず『Ｌ』に固定される。そのため、制御部に取り込まれる信号ｘ，ｙの論理値はいずれも『１』に固定されたままとなる。このとき、低電流も過電流も検出されない。
【００９６】
（５）『ＸＣ短絡時』又は『ＹＣ短絡時』の場合
センサ回路部８０１に対する給電は行われるから、センサ回路部８０１は正常に動作し、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は相補的に動作する。しかし、端子Ｘ又はＹのいずれかが端子Ｃと短絡されているため、端子Ｘ，Ｙのうちで短絡された側の端子の電圧レベルは、検出時、未検出時を問わず、『Ｌ』に固定されてしまう。そのため、制御部に取り込まれる信号ｘ，ｙについても、短絡された側に対応するものについては、検出時、未検出時を問わず、『１』に固定される。このとき、低電流も過電流も検出されない。
【００９７】
尚、当業者にはよく知られているように、この種の光電センサ、近接センサ等のセンサにあっては、出力トランジスタの形式に基づき、ＮＰＮトランジスタ対応のものと、ＰＮＰトランジスタ対応のものとが知られている。先に図３，図４４，図６に示した回路図は、いずれもＮＰＮ型トランジスタ対応のものである。本発明は、ＮＰＮ型トランジスタ対応のセンサのみに適用されるものではない。ＰＮＰ型トランジスタ対応のセンサに適用する場合には、図８又は図９に示される構成を採用すればよい。
【００９８】
すなわち、図８には、センサ内の出力トランジスタをＰＮＰ型で構成した場合における図４と同様な回路図が、図９にはセンサ内の出力トランジスタＰＮＰ型で構成した場合における図６と同様な回路図が示されている。これらの回路図の動作は、標準的な電気記号を用いて表されているから、当業者であれば回路図を追いながら、その動作を容易に理解される筈である。
【００９９】
次に、制御部２１７で実行されるセンサ診断処理及びセンサ出力認定処理について説明する。センサ診断処理のゼネラルフローチャートが図１０に示されている。同図において処理が開始されると、制御部に取り込まれたノーマリオープン信号ｘの論理値とノーマリクローズ信号ｙの論理値との組み合わせが調べられる。制御部２１７が正常に動作（エラーが発生していない）であれば、第１の態様（ｘ＝１，ｙ＝０）、第２の態様（ｘ＝０，ｙ＝１）、第３の態様（ｘ＝０，ｙ＝０）、第４の態様（ｘ＝１，ｙ＝１）のいずれかの組み合わせ態様が見つかる筈である。ここで、第１の組み合わせ態様が見つかると（ステップ１００１ＹＥＳ）、ステップ１００２へと進み、センサ出力「１」（検出時）との認定がなされ、同時にセンサ診断「異常なし」の判定が行われる。第２の組み合わせ態様が見つかると（ステップ１００３ＹＥＳ）、ステップ１００４へ進み、センサ出力「０」（未検出時）の認定がなされ、同時にセンサ診断「異常なし」の判定が行われる。
【０１００】
一方、第３の組み合わせ態様が見つかった場合（ステップ１００５ＹＥＳ）、又は第４の組み合わせ態様が見つかった場合（ステップ１００７ＹＥＳ）には、いずれもセンサ出力「０」として、安全のためにセンサ出力は強制的に「０」に設定され、同時にセンサ診断「異常あり」との判定がなされ、図１１に示されるセンサ診断「異常あり」時処理が開始される。
【０１０１】
センサ診断「異常あり」時処理の詳細フローチャート（３線式ＮＰＮタイプの場合）が図１１に示されている。尚、このセンサ診断は、先に図５を参照して説明した、正常時及び各異常時の特徴事項に基づいて行われる。
【０１０２】
センサ診断『異常あり』の開始にあたっては、オペーレータは当該故障可能性のあるセンサに対してダミー物体を適用する等により人為的にセンサを作動させることを試みる。より具体的には、例えばセンサとして光電センサを対象とする場合であれば、光電センサの受光器前面に掌をかざして動かす等により光路を断続する。こうすることで、当該光電センサが正常であれば、これを人為的にオンオフ作動させることができるはずである。
【０１０３】
図１１において処理が開始されると、まず過電流検出の有無が調べられる（ステップ１１０１）。ここで、過電流検出部２１４からの信号に基づいて過電流検出ありと判定されると（ステップ１１０１ＹＥＳ）、ステップ１１０２へ進んで、故障診断結果は「Ａ−Ｃ間短絡」と判定される。これに対して、過電流検出なしと判定されると（ステップ１１０１ＮＯ）、続いて低電流検出の有無が調べられる（ステップ１１０３）。ここで低電流検出部２１５からの信号に基づいて低電流検出と判定されると（ステップ１１０３ＹＥＳ）、ステップ１１０４へ進んで、故障診断結果は「Ａ断線」又は「Ｃ断線」と判定される。
【０１０４】
過電流でも低電流でもないと判定されると（ステップ１１０３ＮＯ）、続いて、論理値の組み合わせが、第３の態様（ｘ＝０，ｙ＝０）と第４の態様（ｘ＝１，ｙ＝１）のいずれであるかが調べられる（ステップ１１０５，１１１３）。ここで、第３の態様（ｘ＝０，ｙ＝０）であると判定されると（ステップ１１０５ＹＥＳ）、信号ｘ又はｙの状態が変化したか否かが監視される（ステップ１１０６）。ここで、先ほど説明した人為的な強制的作動により、信号ｘ又はｙの状態が変化した場合には（ステップ１１０６ＹＥＳ）、続いて、変化後のｘ，ｙの組み合わせ状態に基づき、さらなる故障原因の究明が行われる。すなわち、変化後の組み合わせ態様がｘ＝１，ｙ＝０であれば（ステップ１１０７ＹＥＳ）、ステップ１１０８に進んで、故障診断結果は「Ｙ断線」又は「Ａ−Ｙ間短絡」と判定される。変化後の論理値の組み合わせ態様がｘ＝０，ｙ＝１であれば（ステップ１１０９ＹＥＳ）、ステップ１１１０へ進んで、故障診断結果は「Ｘ断線」又は「Ａ−Ｘ間短絡」と判定される。変化後の論理値の組み合わせ態様がｘ＝１，ｙ＝１と判定されれば（ステップ１１１１ＹＥＳ）、ステップ１１１２へと進んで、故障診断結果は「その他」（それ以外の原因）であると判定される。尚、それらいずれの状態でもなければ（ステップ１２１１ＮＯ）、制御部の異常としてエラー処理への移行が行われる。
【０１０５】
一方、ステップ１１０５において、論理値組み合わせがｘ＝０，ｙ＝０でないと判定されると（ステップ１１０５ＮＯ）、ステップ１１１３へ進んで、論理値組み合わせがｘ＝１，ｙ＝１であるか否かが調べられる。ここで、論理値組み合わせがｘ＝１，ｙ＝１であると判定されれば（ステップ１１１３ＹＥＳ）、先の場合と同様にして、人為的な強制作動操作により信号ｘ又は信号ｙのいずれかが変化したかが監視される（ステップ１１１４）。このときセンサが作動して信号ｘ又はｙの状態が変化すれば（ステップ１１１４ＹＥＳ）、以後変化後の論理値組み合わせに基づいてさらに詳細な原因究明が行われる。すなわち、変化後の論理値組み合わせがｘ＝１，ｙ＝０であれば（ステップ１１１５ＹＥＳ）、ステップ１１１６へと進んで、故障診断結果は「Ｘ−Ｃ間短絡」と判定される。また、変化後の論理値組み合わせがｘ＝０，ｙ＝１であると判定されると（ステップ１１１７ＹＥＳ）、ステップ１３１８へ進んで、故障診断結果は「Ｙ−Ｃ間短絡」と判定される。さらに、変化後の論理値組み合わせがｘ＝０，ｙ＝０であると判定されると（ステップ１１１９ＹＥＳ）、ステップ１１２０へ進んで、故障診断結果は「その他」（それ以外の原因）であると判定される。尚、ステップ１１１９において判定が否定された場合（ステップ１１１９ＮＯ）、あるいはステップ１１１３において判定が否定された場合（ステップ１１１３ＮＯ）は、制御部の異常として適宜なエラー処理への移行が行われる。
【０１０６】
このように、この実施形態においては、過電流検出部２１４、低電流検出部２１５、一対の信号ｘ，ｙに基づき、端子Ｘ，Ｙの論理状態を監視し、それらの組合せに基づいて、配線を含むセンサの異常有無を判定することができる。さらに、異常が判定された場合には、人為的なセンサ作動操作を行いつつ、それら一対の信号ｘ，ｙの論理値組み合わせに基づき、故障診断を詳細に行い、「Ａ断線」又は「Ｃ断線」の発生、「Ｙ断線」又は「Ａ−Ｙ短絡」の発生、「Ｘ断線」又は「Ａ−Ｘ」間短絡の発生、「Ｘ−Ｃ間短絡」の発生、「Ｙ−Ｃ間短絡」の発生、「その他」の発生の別を識別し、これをユーザに通知することができる。
【０１０７】
なお、光電センサの前に掌をかざして動かしても、いずれの故障診断結果も得られない場合には、故障原因は「Ｘ−Ｙ間短絡」であると推定することができる。この場合には、図１１のステップ１１０６，１１１４における永久ループを抜け出すために、オペレータは当該スレーブユニット２に備え付けの強制終了ボタンを押すか、あるいはコンフィグレータ６からスレーブユニット２に対してセンサ診断を強制終了するためのコマンドを送出する等により強制終了操作を行うことになる。その他、上述の永久ループ状態を終了させる別の手段としては、永久ループの継続時間を計時するタイマを設け、そのタイムアップにより永久ループを抜け出すように構成することもできる。その場合には、故障診断結果としては、「その他」とすることが好ましいであろう。
【０１０８】
尚、本発明は、図９に示されるセンサ内の出力トランジスタをＰＮＰ側としたセンサ８にも適用することができ、その場合におけるセンサ診断「異常あり」時処理については、図１２に示されるフローチャートに従って実行すればよい。
【０１０９】
センサ診断「異常あり」時処理の詳細フローチャート（２線式ＮＰＮタイプの場合）が図１３に示されている。尚、このセンサ診断は、先に図７を参照して説明した、正常時及び各異常時の特徴事項に基づいて行われる。
【０１１０】
人為的なセンサ作動操作状況下にあって、図１３において処理が開始されると、まず過電流検出の有無が調べられる（ステップ１３０１）。ここで、過電流検出ありと判定されると（ステップ１３０１ＹＥＳ）、ステップ１３０２へ進んで、故障診断結果が「その他」（検知可能な故障原因以外である意味）と判定される。これに対して、過電流検出なしと判定されると（ステップ１３０１ＮＯ）、続いて低電流検出の有無が調べられる（ステップ１３０３）。ここで低電流検出と判定されると（ステップ１３０３ＹＥＳ）、ステップ１３０４へ進んで、故障診断結果は「Ｃ断線」と判定される。
【０１１１】
一方、過電流でも低電流でもないと判定されると（ステップ１３０３ＮＯ）、続いて、論理値の組み合わせが、第３の態様（ｘ＝０，ｙ＝０）と第４の態様（ｘ＝１，ｙ＝１）のいずれであるかが調べられる（ステップ１３０５，１３１３）。ここで、第３の態様（ｘ＝０，ｙ＝０）であると判定されると（ステップ１３０５ＹＥＳ）、信号ｘ又は信号ｙの状態が変化したか否かが監視される（ステップ１３０６）。このとき、人為的な操作によりセンサが作動して、信号ｘ又はｙの状態が変化すれば（ステップ１３０６ＹＥＳ）、さらに変化後の論理値組み合わせに基づき詳細な原因究明が行われる。すなわち、変化後の論理値組み合わせがｘ＝１，ｙ＝０であれば（ステップ１３０７ＹＥＳ）、ステップ１３０８へ進んで、故障診断結果は「Ｙ断線」と判定される。これに対して、変化後の論理値組み合わせがｘ＝０．ｙ＝１であると判定されれば（ステップ１３０９ＹＥＳ）、ステップ１３１０へ進んで、故障診断結果は「Ｘ断線」であると判定される。さらに、変化後の論理値組み合わせがｘ＝１，ｙ＝１であると判定されると（ステップ１３１１ＹＥＳ）、ステップ１３１２へと進んで、故障診断結果は「その他」（それ以外の原因）であると判定される。尚、それらいずれの状態でもなければ（ステップ１３１１ＮＯ）、制御部の異常としてエラー処理への移行が行われる。
【０１１２】
一方、ステップ１３０５において、論理値組み合わせがｘ＝０，ｙ＝０でないと判定されると（ステップ１３０５ＮＯ）、ステップ１３１３へ進んで、論理値組み合わせがｘ＝１，ｙ＝１であるか否かが調べられる。ここで、論理値組み合わせはｘ＝１，ｙ＝１であると判定されれば（ステップ１３１３ＹＥＳ）、先の場合と同様にして、信号ｘ又は信号オペレータは光電センサの前に手をかざして動かすなどにより、これを人為的に作動させることを試みる。このときセンサが作動して信号ｘ又はｙの状態が変化すれば（ステップ１３１４ＹＥＳ）、以後変化後の論理値組み合わせに基づいてさらに詳細な原因究明が行われる。すなわち、変化後の論理値組み合わせがｘ＝１，ｙ＝０であれば（ステップ１３１５ＹＥＳ）、ステップ１３１６へと進んで、故障診断結果は「Ｘ−Ｃ間短絡」と判定される。また、変化後の論理値組み合わせがｘ＝０，ｙ＝１であると判定されると（ステップ１３１７ＹＥＳ）、ステップ１３１８へ進んで、故障診断結果は「Ｙ−Ｃ間短絡」と判定される。さらに、変化後の論理値組み合わせがｘ＝０，ｙ＝０であると判定されると（ステップ１３１９ＹＥＳ）、ステップ１３２０へ進んで、故障診断結果は「その他」（それ以外の原因）であると判定される。尚、ステップ１３１９において判定が否定された場合（ステップ１３１９ＮＯ）、あるいはステップ１３１３において判定が否定された場合（ステップ１３１３ＮＯ）は、制御部の異常として適宜なエラー処理への移行が行われる。
【０１１３】
このように、この実施形態においても、過電流検出部２１４、低電流検出部２１５、一対の信号ｘ，ｙに基づき、端子Ｘ，Ｙ，の論理状態を検出し、それらの組合せに基づいて、配線を含むセンサの異常有無を判定することができる。さらに、異常が判定された場合には、それら一対の信号ｘ，ｙの論理値組み合わせに基づき、故障診断を詳細に行い、「Ｃ断線」の発生、「Ｙ断線」の発生、「Ｘ断線」の発生、「Ｘ−Ｃ間短絡」の発生、「Ｙ−Ｃ間短絡」の発生、「その他」の発生の別を識別し、これをユーザに通知することができるのである。
【０１１４】
なお、光電センサの前に掌をかざして動かしても、いずれの故障診断結果も得られない場合には、故障原因は「Ｘ−Ｙ間短絡」であると推定することができる。この場合には、図１３のステップ１３０６，１３１４における永久ループを抜け出すために、オペレータは当該スレーブユニット２に備え付けの強制終了ボタンを押すか、あるいはコンフィグレータ６からスレーブユニット２に対してセンサ診断を強制終了するためのコマンドを送出する等により強制終了操作を行うことになる。その他、上述の永久ループ状態を終了させる別の手段としては、永久ループの継続時間を計時するタイマを設け、そのタイムアップにより永久ループを抜け出すように構成することもできる。その場合には、故障診断結果としては、「その他」とすることが好ましいであろう。
【０１１５】
尚、本発明は、図９に示されるセンサ内の出力トランジスタをＰＮＰ側としたセンサ８にも適用することができ、その場合におけるセンサ診断「異常あり」時処理については、図１４に示されるフローチャートに従って実行すればよい。
【０１１６】
ところで、この実施形態に示された入力スレーブユニットにあっては、上述した故障診断処理によって、センサ側における断線や短絡を検出することができるのであるが、さらに図３に示されるように、内部グランド線２１９Ｃには消費電流モニタ２１６が介在されているため、この消費電流モニタ２１６から得られる消費電流データに基づき、センサ自体のそれ以外の異常をも容易に判定することができる。
【０１１７】
すなわち、一例として、センサ内の出力トランジスタをＮＰＮ型で構成した３線式のセンサを例にとると、センサ内のトランジスタＯＮ時の消費電流は３０ｍＡ程度、トランジスタＯＦＦ時の消費電流は２５ｍＡ程度、Ａ，Ｃ断線時の消費電流は０ｍＡ、過電流時（Ａ−Ｃ間短絡による過電流時）の消費電流は１００ｍＡ程度であるから、トランジスタＯＮ時とＯＦＦ時とで別々のしきい値を設け、例えばトランジスタＯＮ時にあっては２２ｍＡ程度に、トランジスタＯＦＦ時にあっては１７ｍＡ程度にしきい値を設ければ、それらのしきい値と実際の消費電流とを比較することによって、センサ側における経時劣化や破壊等を判定することができる。すなわち、この種のセンサにあっては、特に近接センサの場合、油水の降りかかるような劣悪な環境下に設置されることが多く、そのような場合ケース内に徐々に油水が溜まっていき、次第に素子の劣化を引き起こすことが想定される。このような場合、入力スレーブユニットの側でセンサ側の消費電力をモニタしておけば、素子が完全に破壊されるに先立ち、そのことを予知することができる。また、センサが振動の激しい環境下に置かれ、回路素子が徐々に外れたり、破壊されたりするような場合も、消費電力に何らかの変化が現れるはずであるから、これをＯＮ時とＯＦＦ時との別々に設けた適宜なしきい値と比較して監視することにより、そのようなセンサの破壊や劣化を有効に判定することができるのである。
【０１１８】
この実施形態における入力スレーブユニットにあっては、センサ診断結果並びにセンサ出力（検出状態，未検出状態）は、通信マスタの定期的要求に対してレスポンスフレームの形で通信用マスタユニット１０４へと送出される。その場合のフレーム構成の一例が図１５に示されている。
【０１１９】
すなわち、同図（ａ）に示されるフレーム構成の場合、ヘッダとフッタとの間には、各接点のオンオフ情報（１６ｂｉｔ）と異常ありなしの情報（１ｂｉｔ）が含まれる。そのため、このようなフレーム構成で通信マスタ側へと情報を送り出すことによって、通信マスタの側では、各接点のオンオフ状態及び当該スレーブユニットの異常有無を認識することができる。
【０１２０】
また、同図（ｂ）に示されるフレーム構成によれば、ヘッダとフッタとの間には各接続点の異常有無情報（１６ｂｉｔ）が含まれている。このようなフレーム構成によれば、１６点のそれぞれ毎にセンサ側の異常有無を含め、これを通信マスタ１０４の側へ通知することができる。
【０１２１】
同図（ｃ）に示されるフレーム構成の場合、ヘッダとフッタとの間には、異常接点番号と異常内容の詳細が含まれている。このような構成によれば、どの接点に異常が生じ、かつその内容は先に述べた各種の短絡や断線のいすれであるかを通信マスタ１０４に対して通知することができる。
【０１２２】
同図（ｄ）に示されるフレーム構成にあっては、ヘッダとフッタとの間に各接点のオンオフ状態（１６ｂｉｔ）と異常ありなしの情報（１６ｂｉｔ）の情報が含まれている。このようなフレーム構成によれば、各接点毎のオンオフ状態に加えて、それぞれの接点の異常有無についても、通信マスタ１０４へと通知することができる。
【０１２３】
また、こうして各接点毎の異常有無が判定された場合、そのような異常の有無はセンサ動作表示部２０５ａへと送られ、１６個の動作表示灯２０５のうちの該当するものが赤色点灯する。また、故障センサを含む入力スレーブユニット２にあっては、モジュールステータス表示灯２０７が点灯し、その旨が現場オペレータに通知される。
【０１２４】
図１６には、センサ診断処理の別の例を示すゼネラルフローチャートが示されている。この例にあっては、単に一対の信号ｘ，ｙの定常状態における組み合わせを見るのではなく、検出時と未検出時との切り替わりに際する変化の有無を調べることによって、センサの異常有無を判定しようとするものである。
【０１２５】
すなわち、同図において処理が開始されると、ステップ１６０１においては、信号ｘが「０」から「１」へと反転しかつ信号ｙが「１」から「０」へと反転したかが調べられる。ここで、ステップ１６０１が肯定されれば、さらにステップ１６０２に進んで、センサ出力「１」（検出時）が認定され、同時にセンサ診断結果は「異常なし」と認定される。
【０１２６】
これに対して、ステップ１６０１が否定された場合には（ステップ１６０１ＮＯ）、さらにステップ１６０３へと進んで、信号ｘが「１」から０へと反転しかつ信号ｙが「０」から「１」へと反転したことが調べられる。ここで、ステップ１６０３が肯定されれば（ステップ１６０３ＹＥＳ）、続いてステップ１６０４へ進んで、センサ出力「０」（未検出）が認定され、同時にセンサ診断結果が「異常なし」と判定される。これに対して、ステップ１６０１及びステップ１６０３がいずれも否定されれば（ステップ１６０１ＮＯ，１６０３ＮＯ）、ステップ１６０５へ進んで、センサ出力は「０」へと強制的に設定され、同時にセンサ診断結果は「異常あり」と判定され、先ほど述べたセンサ診断（異常あり）時処理が実行されることとなる。以後、その状態は、オペレータが手動でリセット信号を与えられるまで（ステップ１６０６）、継続し、センサ出力は「０」の状態に維持され、異常信号が継続的に出され続けることとなる。
【０１２７】
次に、入力スレーブユニットの内部構成を示す回路図（変形例１）が図１７に、センサ診断処理のゼネラルフローチャート（変形例１）が図１８にそれぞれ示されている。これらの図から明らかなように、この変形例にあっては、ノーマルオープン信号ｘ、ノーマルクローズ信号ｙ、過電流検出信号、低電流検出信号からなるる並列４ビットの信号をＳ／Ｐ変換器２２０にてシリアル信号に変換してから１個のポートＴ２を介して情報処理部（ＣＰＵ）２１７へと入力するようにしている。これにより、情報処理部（ＣＰＵ）２１７のポート数を節減することができる。図１８のフローチャートに示されるように、この場合には、ポートＴ１に入力されるノーマルオープン信号ｘの論理値に一義的に対応させてセンサ出力の状態を決定するようにしている。すなわち、信号ｘ，ｙの組合せの如何に拘わらず、センサ出力はｘ＝１のとき（ステップ１８０１又は１８０７）には「１」となり（ステップ１８０２又は１８０９）、ｘ＝０のとき（ステップ１８０３又は１８０５）には「０」となる（ステップ１８０４又は１８０６）。
【０１２８】
また、入力スレーブユニットの内部構成を示す回路図（変形例２）が図１９に、センサ診断処理のゼネラルフローチャート（変形例２）が図２０にそれぞれ示されている。これらの図から明らかなように、この変形例にあっては、ノーマルオープン信号ｘとノーマルクローズ信号ｙとの排他論理和をとった信号ｚをポートＴ２から入力すると共に、ノーマルオープン信号ｘ、ノーマルクローズ信号ｙ、過電流検出信号、低電流検出信号からなるる並列４ビットの信号をＳ／Ｐ変換器２２２にてシリアル信号に変換してから１個のポートＴ２を介して情報処理部（ＣＰＵ）２１７へと入力するようにしている。これにより、情報処理部（ＣＰＵ）２１７のポート数を節減することができる。
【０１２９】
図２０のフローチャートに示されるように、この場合にあっても、ポートＴ１に入力されるノーマルオープン信号ｘの論理値に一義的に対応させてセンサ出力の状態を決定するようにしている。すなわち、信号ｘ，ｙの組合せの如何に拘わらず、センサ出力はｘ＝１のとき（ステップ２００１又は２００７）には「１」となり（ステップ２００２又は２００９）、ｘ＝０のとき（ステップ２００３又は２００５）には「０」となる（ステップ２００４又は２００６）。加えて、信号ｚの論理値に一義的に対応させてセンサ診断結果を下すようにしている。すなわち、信号ｚが“０”のときには（ステップ２００１又は２００３）、センサは「異常なし」と判定される（ステップ２００２又は２００４）。また、信号ｚが“１”のときには（ステップ２００５又は２００７）、センサは「異常あり」と判定される（ステップ２００６又は２００８）。このように、信号ｘと信号ｙとが相補的な関係にあることは、情報処理部（ＣＰＵ）２１７の外部にてＥ−ＯＲ回路２２１にて判定するようにしてもよい。
【０１３０】
なお、以上の実施形態は、本発明をＰＬＣシステムの入力スレーブユニットに適用したものであるが、本発明はＰＬＣシステムの入力ユニット（図１に示されるＩ／Ｏユニット１０３）にも適用することができる。その場合には、入力機器のオンオフ状態信号や正常異常状態信号は、ＣＰＵユニット１０２におけるＩ／Ｏリフレッシュ処理によってＣＰＵユニット１０２に対して受け渡されることとなる。このとき、図３に示された回路構成との相違点としては、コネクタ２０４はフィールドバス５ではなくて、ＰＬＣバス１０５へと接続され、代表的な例を挙げれば、Ｉ／Ｏユニット１０３はＰＬＣのバックプレーンに対してコネクタ接続されることとなる。また、出力インタフェース部２１２は、フィールドバス規定のプロトコル通信をする代わりに、ＣＰＵユニット１０２とＰＬＣバス１０５を介してＩ／Ｏデータのやり取りをすることとなる。また、電源はＰＬＣの電源ユニット１０１からバックプレーン上のＰＬＣバス１０５の電源ラインを経由して取り込むことになる。ＮＳ表示灯２０６やＭＳ表示灯２０７は不要であるが、センサ動作表示灯２０５については備え付けても良い。
【０１３１】
また、以上の実施形態においては、スレーブユニットの中で、入力機器のみが接続される入力（専用）スレーブユニット２に本発明を適用した場合を説明したが、本発明はその他、図１に示されるように、入力機器７と出力機器９とが混在して接続可能な入出力スレーブユニット４に適用することもできる。その場合には、図３に示される入力インタフェースユニット２１１は入出力（兼用）インタフェースユニットとすればよいであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明が適用された入力スレーブユニットを含むＰＬＣシステム全体の構成図である。
【図２】本発明が適用された入力スレーブユニットの外観図である。
【図３】入力スレーブユニットの内部構成（入力系は１ＣＨのみ抽出）を示す回路図である。
【図４】受電端子と制御出力端子とが独立しているセンサ（３線式センサ）に本発明を適用した場合の作用説明のための回路図である。
【図５】図４の作用説明用回路図を前提として、正常時及び各種異常時における各部の論理状態及び電流検出状態を表にして示す図である。
【図６】受電端子と制御出力端子とが兼用されているセンサ（２線式センサ）に本発明を適用した場合の作用説明のための回路図である。
【図７】図６の作用説明用回路図を前提として、正常時と各種異常時における各部の論理状態及び電流検出状態を表にして示す図である。
【図８】センサ内の出力トランジスタをＰＮＰ型で構成した場合における図４と同様な回路図である。
【図９】センサ内の出力トランジスタをＰＮＰ型で構成した場合における図６と同様な回路図である。
【図１０】センサ診断処理のゼネラルフローチャートである。
【図１１】センサ診断「異常あり」時処理の詳細フローチャート（３線式  ＮＰＮタイプの場合）を示す図である。
【図１２】センサ診断「異常あり」時処理の詳細フローチャート（３線式  ＰＮＰタイプの場合）を示す図である。
【図１３】センサ診断「異常あり」時処理の詳細フローチャート（２線式  ＮＰＮタイプの場合）を示す図である。
【図１４】センサ診断「異常あり」時処理の詳細フローチャート（２線式  ＰＮＰタイプの場合）を示す図である。
【図１５】通信用マスタの定期的要求に対するレスポンスフレームの構成を示す説明図である。
【図１６】センサ診断処理の別の例を示すゼネラルフローチャートである。
【図１７】入力スレーブユニットの内部構成（入力系は１ＣＨのみ抽出）を示す回路図（変形例１）である。
【図１８】センサ診断処理のゼネラルフローチャート（変形例１）である。
【図１９】入力スレーブユニットの内部構成（入力系は１ＣＨのみ抽出）を示す回路図（変形例２）である。
【図２０】センサ診断処理のゼネラルフローチャート（変形例２）である。
【符号の説明】
【０１３３】
１    ＰＬＣ本体
２    入力スレーブユニット
３    出力スレーブユニット
４    入出力スレーブユニット
５    フィールドバス
６    コンフィグレータ
７    センサ
７ａ  ファイバ型光電センサ
７ｂ  近接センサ
８    スイッチ
９    リレー
１０  アクチュエータ
１１  直流電源
１０１  電源ユニット
１０２  ＣＰＵユニット
１０３  Ｉ／Ｏユニット
１０４  通信マスタ用ユニット
２０１  ケース
２０２  ＤＩＮレール取付ホック
２０３  コネクタソケット
２０４  フィールドバス用コネクタ
２０５  動作表示灯
２０５ａ  センサ動作表示部
２０６ａ  ネットワークステータス表示部
２０７ａ  ネットワークステータス表示部
２０６  ネットワークステータス表示灯
２０７  モジュールステータス表示灯
２０８，２０９  ロータリスイッチ
２１０  処理部
２１１  入力インタフェース部
２１２  出力インタフェース部
２１３  メモリ部
２１４  過電流検出部
２１５  低電流検出部
２１６  消費電流モニタ
２１８  電流検出部
２１９Ａ  内部電源線
２１９Ｃ  内部グランド線
２２０  Ｓ／Ｐ変換器
２２１  Ｅ−ＯＲ回路
２２２  Ｓ／Ｐ変換器
７０１    電気コード
７０１Ａ  電源線
７０１Ｘ  制御出力線
７０１Ｙ  制御出力線
７０１Ｃ  グランド線
７０２  コネクタプラグ
８０１  センサ回路部
８０２Ａ  内部電源線
８０２Ｃ  内部グランド線
Ａ  給電端子
Ａ′  受電端子
Ｃ  グランド端子
Ｃ′  グランド端子
Ｃ″  グランド端子
ｘ  制御部に取り込まれるノーマリオープン信号
Ｘ  ノーマルオープン信号入力端子
Ｘ′  ノーマリオープン信号出力端子
Ｘ″  第１の端子
ｙ  制御部に取り込まれるノーマリクローズ信号
Ｙ  ノーマルクローズ信号入力端子
Ｙ′  ノーマリクローズ信号出力端子
Ｙ″  第２の端子
Ｐ１，Ｐ２  外部電源端子
ＰＣ１，ＰＣ２  フォトカプラ
ＰＤ１，ＰＤ２  フォトダイオード
ＰＴ１，ＰＴ２  フォトトランジスタ
Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３  抵抗
ＴＲ１  ノーマリオープン信号送出用トランジスタ
ＴＲ２  ノーマリクローズ信号送出用トランジスタ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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