(57)【要約】【課題】入力回路および出力回路の故障または両回路間にある信号線の断線状態を検査する信号のノイズによる影響を軽減し故障診断の精度を上げることができる入出力回路を提供すること。【解決手段】通電または非通電の二信号を伝送する信号線と、信号線の両端に接続された出力回路７０および入力回路とを備え、ハイレベル信号とローレベル信号のいずれか一方を通常信号とし他方を検査信号とし、出力回路７０は、単位時間当たりの検査信号の送信回数を任意に変更できる検査用信号出力条件設定部（回数変更手段）７１を備えている。【選択図】図２
2012189510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電または非通電の二信号を伝送する信号線と、前記信号線の両端に接続された出力回路および入力回路とを備え、ハイレベル信号とローレベル信号のいずれか一方を通常信号とし他方を検査信号とし、前記出力回路は、単位時間当たりの前記検査信号の送信回数を任意に変更できる回数変更手段を備えている
ことを特徴とする入出力回路。
【請求項２】
通電または非通電の二信号を伝送する信号線と、前記信号線の両端に接続された出力回路および入力回路とを備え、ハイレベル信号とローレベル信号のいずれか一方を通常信号とし他方を検査信号とし、前記入力回路は、前記検査信号の有効電位の閾値を任意に変更できる閾値変更手段を備えている
ことを特徴とする入出力回路。
【請求項３】
通電または非通電の二信号を伝送する信号線と、前記信号線の両端に接続された出力回路および入力回路とを備え、ハイレベル信号とローレベル信号のいずれか一方を通常信号とし他方を検査信号とし、前記出力回路は、単位時間当たりの前記検査信号の送信回数を任意に変更できる回数変更手段を備え、前記入力回路は、前記検査信号の有効電位の閾値を任意に変更できる閾値変更手段を備えている
ことを特徴とする入出力回路。
【請求項４】
前記回数変更手段は、使用する環境が信号に対してノイズの影響を与え易いものであるとき、単位時間当たりの前記検査信号の送信回数を多くする
ことを特徴とする請求項１または３に記載の入出力回路。
【請求項５】
前記閾値変更手段は、使用する環境が信号に対してノイズの影響を与え易いものであるとき、ノイズの影響を受けて一部消失した検査用信号を検出可能な側に閾値をかさ上げすることを特徴とする請求項２または３に記載の入出力回路。
【請求項６】
通電または非通電の二信号を伝送する信号線と、前記信号線の両端に接続された出力回路および入力回路とを備え、ハイレベル信号とローレベル信号のいずれか一方を通常信号とし他方を検査信号とし、前記出力回路は、１回の検査において前記検査信号を複数回送信し、前記入力回路は、１回の検査において１の検査信号を受信したとき正常と判断する  ことを特徴とする入出力回路。
【請求項７】
通電または非通電の二信号を伝送する信号線と、前記信号線の両端に接続された出力回路および入力回路とを備え、ハイレベル信号とローレベル信号のいずれか一方を通常信号とし他方を検査信号とする入出力回路の故障検出方法であり、
使用する環境が信号に対してノイズの影響を与え易いものであるとき、単位時間当たりの前記検査信号の送信回数を多くする
ことを特徴とする入出力回路の故障検出方法。
【請求項８】
通電または非通電の二信号を伝送する信号線と、前記信号線の両端に接続された出力回路および入力回路とを備え、ハイレベル信号とローレベル信号のいずれか一方を通常信号とし他方を検査信号とする入出力回路の故障検出方法であり、
使用する環境が信号に対してノイズの影響を与え易いものであるとき、ノイズの影響を受けて一部消失した検査用信号を検出可能な側に閾値をかさ上げする
ことを特徴とする入出力回路の故障検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、信号線にて接続された出力機器と入力機器とを信号線にて接続した入出力回路に関するものであり、特に出力回路より出力される検査用信号を使用して、信号線の断線または出力回路及び入力回路の故障を検出する入出力回路の故障検出に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、通常動作中において、入力回路および出力回路の故障有無、または各回路間の信号線の断線状態を検査する場合、出力回路より出力する検査用信号は、検査信号を出力する際の出力信号を意図的にごく短時間変化させ、入力回路にてこの信号の変化を検知できた場合は、検査用信号が正常に入力されたものと判定し、入力回路および出力回路の正常動作、および信号線の正常通電と判断していた。
【０００３】
この方法は、通常動作中の検査実施となるため、検査用信号は信号線上ではごく短時間の信号変化のみが発生することとなり、ノイズ等の外部要因の影響を受け易く、信号線にて検査用信号が破壊された場合、出力回路が正常に検査用信号を出力し、信号線の断線も無く入力回路に検査用信号が入力された場合は、入力された検査用信号が破壊された状態での入力となり、入力回路は、検査用信号が正常に入力されたとは判断しないため、出力回路，入力回路の故障、又は信号線の断線であると誤判断していた。
【０００４】
また、入力回路自体が外来ノイズ等の影響を受けた場合、検査用信号の電位が入力回路の入力信号の閾値外となり、正常入力とは判断できず、入力回路では出力回路又は入力回路の故障、信号線の断線と誤判断していた。
【０００５】
また、出力回路の故障状況検査においては、外部信号線を介さず、出力回路内で検査用信号を再入力し、出力回路の出力を再入力した検査用信号と、信号線を介して入力回路に入力された検査用信号の整合性を確認することで、出力回路自体の動作状況を確認していた。このため、出力回路自体が外来ノイズ等の影響を受け、正常に検査用出力を出力した場合でも、出力回路にて再入力した検査用信号が破壊され、出力回路の故障と誤判定していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０１−３０２１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の回路では、入力回路側での検査用信号の正常入力有無のみを信号線の断線有無の判断材料としていたため、信号線が外来ノイズ等の影響を受けた場合、この検査用信号の電位に変化が生じ、入力回路にて検査用信号の入力が正常に実施されたと判断出来ず、入力回路，出力回路の故障または信号線の断線と誤判断していた。
【０００８】
また、断線故障の判断として、検査用信号を1度だけ出力する従来の方法では、出力回路が外来ノイズ等の影響を受けた場合、出力回路が正常に検査用信号の出力を完了しても、検査用信号の一部または全部が破壊されるため、入力回路では検査用信号が正常入力されたと判断せず、入力回路または出力回路の故障、信号線の断線と誤判断していた。
【０００９】
更に、出力回路の故障判断として、出力回路自体が外来ノイズ等の影響を受けた場合、出力回路より出力する検査用信号を生成する検査用信号生成部にて、出力回路に対して検査用信号の出力指令を発信しても、出力回路自体がこの指令を実行できず、検査用信号を外部に出力しないため、入力回路では、入力回路自体の故障または出力回路の故障、信号線の断線という誤判断をしていた。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、入力回路、出力回路の故障、およびその各回路間にある信号線の断線状態を検査する信号のノイズによる影響を軽減し、各故障診断の精度を向上させることができる入出力回路およびその故障検出方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる入出力回路によれば、通電または非通電の二信号を伝送する信号線と、信号線の両端に接続された出力回路および入力回路とを備え、ハイレベル信号とローレベル信号のいずれか一方を通常信号とし他方を検査信号とし、出力回路は、単位時間当たりの検査信号の送信回数を任意に変更できる回数変更手段を備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、他の入出力回路によれば、通電または非通電の二信号を伝送する信号線と、信号線の両端に接続された出力回路および入力回路とを備え、ハイレベル信号とローレベル信号のいずれか一方を通常信号とし他方を検査信号とし、入力回路は、検査信号の有効電位の閾値を任意に変更できる閾値変更手段を備えていることを特徴とする。
【００１３】
さらにまた、他の入出力回路によれば、通電または非通電の二信号を伝送する信号線と、信号線の両端に接続された出力回路および入力回路とを備え、ハイレベル信号とローレベル信号のいずれか一方を通常信号とし他方を検査信号とし、出力回路は、単位時間当たりの検査信号の送信回数を任意に変更できる回数変更手段を備え、入力回路は、検査信号の有効電位の閾値を任意に変更できる閾値変更手段を備えていることを特徴とする。
【００１４】
また、この発明にかかる入出力回路の故障検出方法によれば、通電または非通電の二信号を伝送する信号線と、信号線の両端に接続された出力回路および入力回路とを備え、ハイレベル信号とローレベル信号のいずれか一方を通常信号とし他方を検査信号とする入出力回路の故障検出方法であり、使用する環境が信号に対してノイズの影響を与え易いものであるとき、単位時間当たりの検査信号の送信回数を多くすることを特徴とする。
【００１５】
さらに、この発明にかかる入出力回路の故障検出方法によれば、通電または非通電の二信号を伝送する信号線と、信号線の両端に接続された出力回路および入力回路とを備え、ハイレベル信号とローレベル信号のいずれか一方を通常信号とし他方を検査信号とする入出力回路の故障検出方法であり、使用する環境が信号に対してノイズの影響を与え易いものであるとき、ノイズの影響を受けて一部消失した検査用信号を検出可能な側に閾値をかさ上げすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる入出力回路によれば、入力回路、出力回路の故障、およびその各回路間にある信号線の断線状態を検査する信号のノイズによる影響を軽減し、各故障診断の精度を上げることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、この発明にかかる入力出力機器のシステム構成の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１の出力機器の内部構成を示す図である。
【図３】図３は、図１の入力機器の内部構成を示す図である。
【図４】図４は、比較のために示す従来の入出力機器の入出力を示す電位変化図であり、（ａ）が出力機器の出力を示し、（ｂ）が入力機器の入力を示すを示す図である。
【図５】図５は、本実施の形態の入出力機器の入出力を示す電位変化図であり、（ａ）は出力機器が検査用信号を複数回の出力する様子を示し、（ｂ）は入力機器が１つの検査用信号を入力した様子を示す図である。
【図６】図６は、本実施の形態の出力機器の出力と入力機器の入力を示す電位変化図であり、（ａ）は出力機器が出力する検査用信号を示し、（ｂ）は通常の入力最低電圧よりも高い電位の電圧を正常な入力条件とする様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本実施の形態の出力回路は、出力する検査用信号の単位時間あたりの出力回数を、動作環境に応じて任意に変更できる手段と、検査用信号の有効電位の閾値を任意に変更できる手段を備えたものである。
【００１９】
出力回路は、単位時間あたりの検査用信号の出力回数を任意に設定できる手段として、設置される環境が機器に対してノイズの影響を与え易い場合、検査用信号の送信回数を増加することによってノイズによる影響で出力回路が正常な検査用信号を送信できない確率を低減させ、正常に送信できる検査用信号を入力できる確率を向上させ、入力回路に対し正常な検査用信号を出力できるようにする手段を備えたものである。
【００２０】
また、検査用信号の出力電位を任意に設定可能とすることにより、ノイズが検査用信号に影響を与える環境であっても、ノイズの影響を受け難くすることで、正常に入力できる確立を向上させ、ノイズに対する耐量を増加する手段を備えたものである。
【００２１】
更に、入力回路は、検査用信号の入力電位の閾値を任意に設定可能とすることにより、ノイズの影響による検査用信号の電位の変化があった場合でも、正常入力とできる手段を備えることで、外来ノイズに対する耐量を増加する手段を備えたものである。
【００２２】
以下に、本発明にかかる入力出力機器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２３】
図１は、入力出力機器のシステム構成の一実施の形態を示すブロック図である。出力機器１１０の外部に配線された信号線と、入力機器１００、及び両者を接続する開閉機器（例えば機械スイッチ）１０５を含んで構成されている。
【００２４】
図２は、本実施の形態の入力出力機器の出力回路７０を実装した出力機器１１０の内部構成である。出力機器１１０は、演算部８０と、演算部８０の生成した出力信号を制御する出力信号制御部７２と、その出力信号を出力する出力回路部７３とを備えている。また、出力機器１１０は、検査用信号出力条件設定部７１を有し、これにより、出力回路部７３から出力する検査用信号の出力条件を演算部８０を介して任意に設定できる機能を有している。
【００２５】
従来の検査用信号がローレベルの信号１回（１パルス）の出力信号であるのに対し、本実施の形態の検査用信号出力条件設定部７１は、検査用信号の出力回数を任意に設定できる機能を有している。具体的には、例えば、出力回路７０は、図示しないロータリースイッチを含んで構成されており、このロータリースイッチを操作することにより、検査用信号の出力条件として検査用信号の出力回数を可変できるようにされている。
【００２６】
出力信号制御部７２は、通常のハイレベル信号（通常信号）と検査用信号の何れかを選択し、外部に出力する機能を有している。さらに、出力回路７０の故障状態を検査する機能を実現するために、出回路部７０より出力された通常の出力信号（通常信号）および検査用信号を、外部に設けられた機器を介さずに再入力する検査用信号再入力回路部７４と検査用信号再入力電位制御部７５も有している。
【００２７】
図３は、本実施の形態の入力出力機器の入力回路５０を実装した入力機器１００の内部構成である。入力機器１００は、外部からの信号を入力する入力回路５０と、これを解析する演算部６０とを備えている。また、入力回路５０は、入力回路部５３が入力する検査用信号の入力条件を演算部６０より任意に設定できる機能を有し、出力機器１１０より出力される検査用信号の入力条件を任意に設定できる検査用信号入力条件設定部（閾値変更手段）５１にてこれを実現している。
【００２８】
これらの機能部を有した入力機器１００および出力機器１１０は、機器の外部に配線された信号線を介して信号の入出力を行う。
【００２９】
図４は、比較のために示す従来の出力機器の出力と入力機器の入力を示す電位変化図であり、（ａ）が出力機器の出力を示し、（ｂ）が入力機器の入力を示す。図中波形１０は、検査用信号の出力波形、波形１１は、通常出力の波形、波形１２は、検査用信号の入力波形、波形１３は、通常入力の波形、区間１４は、検査用信号の入力有効時間を示す。本実施の形態の力出力機器によれば、高電位側の閾値ＶＩｈ１を超えるハイレベル信号を、情報を伝達する通常信号とし、低電位側の閾値ＶＩｌ１を下まわるローレベル信号を検査信号としている。
【００３０】
入力機器１００内に実装された検査用信号入力条件設定部５１は、従来の検査用信号の閾値が図４（ｂ）に示すように、通常入力と同一値であるＶＩｌ１の固定値であるのに対し、その値を任意に設定できる機能を有している。また、検査用信号入力電位制御部５５では、通常の入力信号とは別に、検査用信号のみに適用する最小ハイレベル電位を設定するものである。また、この検査用信号のみに適用される電位は、演算部６０より検査用信号入力条件設定部５１に対して任意に設定できるようにされている。
【００３１】
例えば、検査用信号入力条件設定部５１は、図示しないパラメータ設定部を含んで構成されており、このパラメータ設定部に設定されたパラメータにより、演算部６０を介して検査用信号の閾値を変更できるようにされている。さらに、入力回路５０は、検査用信号を通常の入力と判別するための入力信号検知部５４と、検査用信号入力電位制御部５５とを有している。
【００３２】
図１のシステム構成において、入力機器１００および出力機器１１０間に接続された信号線の端に機械スイッチ１０５が接続されており、通常の状態では、機械スイッチ１０５が信号線を短絡させている。出力機器１１０は、通常信号として、図４（ａ）の信号に示すようなハイレベルの電位を出力する場合、出力機器１１０が検査用信号を出力していない状態では、入力機器１００側の入力信号は、図４（ｂ）の波形１３に示すとおり、ハイレベルの信号が入力される。この状態から故障検出を実施する場合、従来においては、出力機器１１０より図４（ａ）の波形１０に示す検査用信号を出力し、入力機器では図４（ｂ）の区間１４に示す単位時間内に図４（ｂ）の波形１２に示す検査用信号の入力を検知することで、故障検出を実施していた。そして、この検査用信号は、入力機器側の通常入力としては電位の変化を認識できない程度の短時間の出力としていた。
【００３３】
検査用信号は、機械スイッチ１０５を介して入力機器１００に入力されるが、入力機器側では、図４（ｂ）に示すとおり、出力機器１１０と同一の単位時間当たり（区間１４）の検査用信号の入力の有無を以って、出力機器１１０内部の出力回路、信号線、入力機器の入力回路の故障の有無を判断していた。
【００３４】
また、従来の故障検出方法は、入力回路が検査用信号を検知できた場合に故障が無いと判断していた。そのため、外来ノイズ等の外部要因により通常のハイレベルと同電位、または入力回路で検査用信号の入力を検知できない程度の電位に変化した場合、入力回路では電位の変化を検知できず、検査用信号が入力されなかったとの判断となり、入力回路、出力回路の故障または信号線の断線と判断していた。
【００３５】
図５は、本実施の形態の出力機器の出力と入力機器の入力を示す電位変化図であり、（ａ）は出力機器が検査用信号を複数回の出力する様子を示し、（ｂ）は入力機器が１つの検査用信号を入力した様子を示す。図中波形２０は、検査用信号を５回連続で出力した様子を示す。波形２２は、ノイズの影響を受けて消失した検査用信号を示す。
【００３６】
本実施の形態によれば、図５（ａ）に示すとおり、出力機器１１０の出力する検査用信号の出力回数を１回から、複数回に任意に変更することができるようにし、図５（ｂ）の区間１４に示す入力機器１００に入力されるべき単位時間あたりの検査用信号を従来と同一条件とすることで、外来ノイズ等による検査用信号の消失または一部消失が発生した場合でも、入力機器１００側にて検査用信号の入力が１回でも検出できれば、各回路、および信号線は正常動作していると判断する。
【００３７】
なお、検査用信号を連続で出力する場合は、図５（ａ）に示すとおり、検査用信号の出力開始から出力終了までの単位時間ｔ１は、入力機器１００側が通常の入力として判断できる時間以下とする。また、検査用信号の出力パターンは、出力回数、および出力間隔も任意に変更することができる。つまり、本実施の形態の出力機器１１０の出力回路７０は、１回の検査において検査信号を複数回送信する。一方、入力機器１００の入力回路５０は、１回の検査において１の検査信号でも受信したとき正常と判断する。
【００３８】
このような手法をとることにより、外来ノイズ等による耐性を向上することができるとともに、入力回路または出力回路の故障、または信号線の断線検出の誤判断を改善することができる。
【００３９】
また、本実施の形態の他の方法として、出力機器１１０の出力する検査用信号を、従来と同一の手法で出力し、入力機器１００の検査用信号の検出条件を変更し、入力信号の有効電位を通常の入力信号よりも高くする。図６は、本実施の形態の出力機器の出力と入力機器の入力を示す電位変化図であり、（ａ）は出力機器が出力する検査用信号を示し、（ｂ）は通常の入力最低電圧よりも高い電位の電圧を正常な入力条件とする様子を示す。波形３０は、外来ノイズ等の影響により電位が増加した検査用信号の入力波形を示す。
【００４０】
すなわち、図６（ａ）に示す出力機器１１０が出力する検査用信号に対し、入力機器１００でこの検査用信号を検知する場合、図６（ｂ）の波形３０に示すようにかさ上げ分（ハッチングの部分）のように、通常の入力最低電圧ＶＩｌ１よりも高い電位の電圧ＶＩｌ２を正常な入力条件とする。
【００４１】
なお、電圧ＶＩｌ２は検査用信号の入力条件のみを変更できる機能のため、通常の入力信号と検査用信号を判別するため、入力電位制御部は検査用信号検知部にのみ効果を持つ構成とすることにより、通常の入力信号の誤入力を防ぐこともできる。
【００４２】
また、本実施の形態は、ハイレベル信号を通常信号とし、ローレベル信号を検査用信号としているが、逆にハイレベル信号を検査用信号とし、ローレベル信号を通常信号としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明にかかる入出力回路は、通電または非通電の二信号を伝送する信号線と、この信号線の両端に接続された出力回路および入力回路とを備えた入出力回路に有用であり、特にハイレベル信号とローレベル信号のいずれか一方を通常信号とし他方を検査信号とする入出力回路に適している。
【符号の説明】
【００４４】
５０  入力回路
５１  検査用信号入力条件設定部（閾値変更手段）
５３  入力回路部
５４  入力信号検知部
５５  検査用信号入力電位制御部
６０  演算部
７０  出力回路
７１  検査用信号出力条件設定部（回数変更手段）
７２  出力信号制御部
７３  出力回路部
７４  検査用信号再入力回路部
７５  検査用信号再入力電位制御部
８０  演算部
１００  入力機器
１０５  機械スイッチ
１１０  出力機器
【図１】
2012189510.tif 000003
【図２】
2012189510.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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