(57)【要約】【課題】１００Ｖ系または２００Ｖ系専用のＡＣ入力装置に比べて装置が大幅に大型化することなく、１００Ｖ系および２００Ｖ系の両方のＡＣ入力に対応可能とする。【解決手段】制御部３は、判別回路５から交流電源１１が２００Ｖ系であるという結果が与えられるとフォトカプラ８をオフする。これにより、入力端子６からコンデンサＣ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２を通じて入力端子７に至る通電経路が形成される。制御部３は、判別回路５から交流電源１１が１００Ｖ系であるという結果が与えられるとフォトカプラ８をオンする。これにより、入力端子６からコンデンサＣ１、Ｃ２の並列回路、抵抗Ｒ１、Ｒ２を通じて入力端子７に至る通電経路が形成される。コンデンサＣ１、Ｃ２は同一の静電容量値を有する。フォトカプラ８がオンした状態で形成される通電経路のインピーダンスは、フォトカプラ８がオフした状態で形成される通電経路のインピーダンスに対して１／２となる。【選択図】図１
2013073450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部機器から与えられる交流電圧を外部入力信号として内部回路に入力するＡＣ入力回路を備えたプログラマブルコントローラのＡＣ入力装置であって、
前記ＡＣ入力回路は、前記交流電圧が印加される一対の入力端子と、前記一対の入力端子間に互いに直列接続された第１の入力用コンデンサ、入力用抵抗および突入電流制限用抵抗と、前記第１の入力用コンデンサに対して並列接続された放電用抵抗と、前記第１の入力用コンデンサに対して並列接続された第２の入力用コンデンサおよび半導体リレーの直列回路と、前記入力用抵抗の端子間電圧が入力されるＡＣ入力対応型のフォトカプラと、を備え、前記第１の入力用コンデンサおよび前記第２の入力用コンデンサは互いに同程度の静電容量値を有し、前記フォトカプラの出力信号を前記外部入力信号として前記内部回路に入力する構成であり、
前記交流電圧が１００Ｖ系であるか２００Ｖ系であるかを判別する判別手段を備え、
前記半導体リレーは、前記判別手段により前記交流電圧が１００Ｖ系であると判別されるとオンされ、前記判別手段により前記交流電圧が２００Ｖ系であると判別されると前記半導体リレーがオフされることを特徴とするプログラマブルコントローラのＡＣ入力装置。
【請求項２】
前記ＡＣ入力回路は、前記入力用抵抗に対して並列接続されたコンデンサを備えていることを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルコントローラのＡＣ入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部機器から与えられる交流電圧を外部入力信号として内部回路に入力するＡＣ入力回路を備えたプログラマブルコントローラのＡＣ入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プログラマブルコントローラには、その制御対象となる外部機器（例えばスイッチ、センサなど）から与えられる外部入力信号を内部回路に入力するための入力装置が設けられる（例えば特許文献１参照）。このような入力装置は、入力する外部入力信号の数（チャンネル数）に対応した数の入力回路を備えている。また、上記外部入力信号としては、交流（ＡＣ）入力信号と直流（ＤＣ）入力信号とがある。図４は、ＡＣ入力信号を入力するためのＡＣ入力回路の一構成例を示している。図４に示すＡＣ入力回路１０１は、入力端子１０２、１０３、コンデンサＣ１０１、Ｃ１０２、抵抗Ｒ１０１〜Ｒ１０３およびフォトカプラ１０４を備えている。
【０００３】
入力端子１０２は、スイッチ１０５を介して交流電源１０６の一方の端子に接続されている。入力端子１０３は、交流電源１０６の他方の端子に接続されている。入力端子１０２、１０３間には、コンデンサＣ１０１および抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０２が互いに直列接続されている。抵抗Ｒ１０２は、スイッチ１０５がオンした瞬間の突入電流を制限するためのものである。抵抗Ｒ１０３は、スイッチ１０５がオフした際にコンデンサＣ１０１の電荷を放電するためのものであり、コンデンサＣ１０１に対して並列接続されている。コンデンサＣ１０２は、ノイズ除去用のものであり、抵抗Ｒ１０１に対して並列接続されている。フォトカプラ１０４は、ＡＣ入力対応型であり、抵抗Ｒ１０１の端子間電圧が一次側素子（互いに逆並列接続された２つの発光ダイオード１０４ａ、１０４ｂ）に印加される。図示は省略するが、フォトカプラ１０４の二次側素子（フォトトランジスタ）のオンオフに応じた信号が外部入力信号として内部回路に与えられる。
【０００４】
このような構成によれば、スイッチ１０５がオンされた状態では、交流電源１０６から出力される交流電圧が入力端子１０２、１０３間に印加される。そのため、コンデンサＣ１０１および抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０２を通じて電流が流れる。その電流の値は、交流電圧の値、コンデンサＣ１０１の静電容量値および抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０２の抵抗値などの回路定数により定まる。上記電流が流れることにより抵抗Ｒ１０１の端子間に生じる電圧が、フォトカプラ１０４の一次側素子がオンする電圧（順方向電圧ＶＦ）を超えると、二次側素子がオンして外部機器のオン状態を示す外部入力信号が内部回路に与えられる。一方、スイッチ１０５がオフされた状態では、交流電圧が入力端子１０２、１０３間に印加されないので、上記電流は流れず、抵抗Ｒ１０１の端子間には電圧が生じない。そのため、フォトカプラ１０４の二次側素子はオフのままであり、外部機器のオフ状態を示す外部入力信号が内部回路に与えられる。
【０００５】
外部機器において用いられる交流電源としては、１００Ｖ系および２００Ｖ系が存在する。これら１００Ｖ系および２００Ｖ系では、国際規格（ＩＥＣ６１１３１−２）により定められている仕様が互いに異なる。特に、オフ状態を示す外部入力であると判断するためのオフ状態電圧（Off-State Voltage）の最大値が、１００Ｖ系では２０Ｖａｃであるのに対して２００Ｖ系では４０Ｖａｃである。また、オン状態を示す外部入力であると判断するためのオン状態電圧（On-State Voltage）の最小値が、１００Ｖ系では７９Ｖａｃであるのに対して２００Ｖ系では１５９Ｖａｃである。すなわち、１００Ｖ系と２００Ｖ系とでは、ＡＣ入力回路のフォトカプラをオン／オフする交流電圧のしきい値が異なる。
【０００６】
そのため、従来のプログラマブルコントローラにおいては、１００Ｖ系の仕様を満たすべく上記回路定数（特にコンデンサＣ１０１の静電容量値および抵抗Ｒ１０１の抵抗値）が設定された１００Ｖ系専用のＡＣ入力回路を備えたＡＣ入力装置と、２００Ｖ系の仕様を満たすべく上記回路定数が設定された２００Ｖ系専用のＡＣ入力回路を備えたＡＣ入力装置とが、別々に用意されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１４７００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
現在、１つのＡＣ入力装置により、１００Ｖ系および２００Ｖ系の両方のＡＣ入力に対応可能とすることが望まれている。これを実現するため、１００Ｖ系専用のＡＣ入力回路および２００Ｖ系専用のＡＣ入力回路の両方を備え、それぞれの入力端子を互いに並列接続する構成を用いることが考えられる。しかし、このような構成を採用した場合、１つの外部入力信号を入力するためのＡＣ入力回路を構成する回路素子の数が倍増する。そのため、１００Ｖ系または２００Ｖ系専用のＡＣ入力装置に比べ、装置が大幅に大型化するという問題が生じる。このような問題は、チャンネル数が増加するほど顕在化する。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、１００Ｖ系または２００Ｖ系専用のＡＣ入力装置に比べて装置が大幅に大型化することなく、１００Ｖ系および２００Ｖ系の両方のＡＣ入力に対応可能なプログラマブルコントローラのＡＣ入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の手段によれば、外部機器から与えられる交流電圧を外部入力信号として内部回路に入力するＡＣ入力回路を備えているとともに、判別手段を備えている。ＡＣ入力回路は、交流電圧が印加される一対の入力端子と、一対の入力端子間に互いに直列接続された第１の入力用コンデンサ、入力用抵抗および突入電流制限用抵抗と、第１の入力用コンデンサに対して並列接続された放電用抵抗と、第１の入力用コンデンサに対して並列接続された第２の入力用コンデンサおよび半導体リレーの直列回路と、入力用抵抗の端子間電圧が入力されるＡＣ入力対応型のフォトカプラとを備えている。判別手段は、一対の入力端子間に印加される交流電圧が１００Ｖ系であるか２００Ｖ系であるかを判別する。半導体リレーは、判別手段により交流電圧が１００Ｖ系であると判別されるとオンされ、２００Ｖ系であると判別されるとオフされるようになっている。
【００１１】
このような構成によれば、交流電圧が２００Ｖ系であると判別されて半導体リレーがオフされた状態では、一方の入力端子から第１の入力用コンデンサ、入力用抵抗および突入電流制限用抵抗を通じて他方の入力端子に至る通電経路が形成される。その通電経路のインピーダンスは、第１の入力用コンデンサの静電容量値と入力用抵抗および突入電流制限用抵抗の抵抗値とにより定まる。これに対し、交流電圧が１００Ｖ系であると判別されて半導体リレーがオンされた状態では、一方の入力端子から第１の入力用コンデンサおよび第２の入力用コンデンサの並列回路、入力用抵抗および突入電流制限用抵抗を通じて他方の入力端子に至る通電経路が形成される。その通電経路のインピーダンスは、第１の入力用コンデンサおよび第２の入力用コンデンサの並列合成静電容量値と入力用抵抗および突入電流制限用抵抗の抵抗値とにより定まる。なお、放電用抵抗は、一対の入力端子に対する交流電圧の印加が停止された際に第１の入力用コンデンサおよび第２の入力用コンデンサの電荷を放電するためのものであり、上記通電経路の形成に直接的には関係しない。
【００１２】
上記各通電経路は、いずれもＣＲ直列回路となっている。ＣＲ直列回路のインピーダンスは、抵抗の抵抗値に比例するとともに、コンデンサの静電容量値に反比例する。上記構成では、第１の入力用コンデンサおよび第２の入力用コンデンサが互いに同程度の静電容量値を有しているため、半導体リレーがオンした状態に形成されるＣＲ直列回路の静電容量値は、半導体リレーがオフした状態に形成されるＣＲ直列回路の静電容量値に対して２倍程度となる。一方、各ＣＲ直列回路の抵抗値は、互いに同一の値となる。従って、交流電圧が１００Ｖ系である場合に形成される通電経路（ＣＲ直列回路）のインピーダンスは、交流電圧が２００Ｖ系である場合に形成される通電経路（ＣＲ直列回路）のインピーダンスに対して概ね１／２となる。なお、上述した同程度とは、完全に同一である場合だけではなく、多少の差があってもよいことを意味している。そして、その差の許容範囲としては、後述する１００Ｖ系および２００Ｖ系の規格値を満たすことが可能な範囲であればよい。
【００１３】
上記構成のＡＣ入力回路においては、一対の入力端子間に交流電圧が印加されることにより上記通電経路に電流が流れ、入力用抵抗の端子間に生じる電圧がフォトカプラの一次側素子がオンする電圧を超えると、二次側素子がオンし、それに対応した外部入力信号（例えば外部機器のオン状態を示す外部入力信号）が内部回路に与えられる。なお、上記交流電圧の印加が開始された瞬間に流れる突入電流は、突入電流制限用抵抗の作用により制限される。また、入力用抵抗の端子間に生じる電圧がフォトカプラの一次側素子がオンする電圧未満であると、二次側素子がオフし、それに対応した外部入力信号（例えば外部機器のオフ状態を示す外部入力信号）が内部回路に与えられる。入力用抵抗の端子間電圧は、上記通電経路に流れる電流により定まる。そして、その電流は、交流電圧の値および通電経路のインピーダンスにより定まる。前述したように、上記構成においては、交流電圧が１００Ｖ系である場合に形成される通電経路のインピーダンスは、交流電圧が２００Ｖ系である場合に形成される電流経路のインピーダンスに対して１／２となる。
【００１４】
そのため、一対の入力端子間に印加される交流電圧が１００Ｖ系である場合と２００Ｖ系である場合とにおいて、入力用抵抗の端子間に生じる電圧の値はほぼ同様の値となる。従って、半導体リレーがオフした状態において２００Ｖ系の規格値を満たすように、各回路素子の定数を設定すれば、必然的に、半導体リレーがオンした状態において１００Ｖ系の規格値を満たすようになる。従って、本手段によれば、１００Ｖ系および２００Ｖ系の両方のＡＣ入力に対応可能とすることができる。
【００１５】
上記したように、本手段のＡＣ入力回路は、１００Ｖ系および２００Ｖ系兼用とするため、１００Ｖ系専用のＡＣ入力回路または２００Ｖ系専用のＡＣ入力回路に対し、１つのコンデンサ（第２の入力用コンデンサ）および１つの半導体リレーが追加されている。しかし、本手段のＡＣ入力回路は、単純に１００Ｖ系専用および２００Ｖ系専用の２つのＡＣ入力回路を用いる場合に比べると、１つのコンデンサ（第１の入力用コンデンサ）、３つの抵抗（突入電流抑制用抵抗、入力用抵抗、電荷放電用抵抗）および１つのフォトカプラについての兼用化が図られている。半導体リレー（Solid State Relay）およびフォトカプラの体格は概ね同等であると考えられる。従って、本手段の１００Ｖ系および２００Ｖ系兼用のＡＣ入力回路は、単純に１００Ｖ系専用および２００Ｖ系専用の２つのＡＣ入力回路を用いた構成に比べると、兼用化された３つの抵抗の分だけ、装置の体格を小さくすることができる。
【００１６】
なお、本手段では、判別手段が別途必要となるが、その判別手段は、ＡＣ入力回路の数（ＡＣ入力のチャンネル数）にかかわらず、１つ設ければよいため、ＡＣ入力のチャンネル数が増加するほど、判別手段が追加されることによる装置の大型化への寄与度が相対的に低くなる。一般に、プログラマブルコントローラのＡＣ入力のチャンネル数は複数であり、複数のＡＣ入力回路が必要となるため、判別手段の追加に伴うサイズ増加の影響は比較的小さい。従って、本手段によれば、１００Ｖ系または２００Ｖ系専用のＡＣ入力装置に比べて装置が大幅に大型化することなく、１００Ｖ系および２００Ｖ系の両方のＡＣ入力に対応可能とすることができる。
【００１７】
請求項２に記載の手段によれば、ＡＣ入力回路は、入力用抵抗に対して並列接続されたコンデンサを備えている。コンデンサは、入力用抵抗の端子間電圧、つまりフォトカプラの一次側素子に印加される電圧に対するノイズの影響を抑制するためのものである。このようなコンデンサは、上記通電経路の形成に直接的に関与しないため、印加される交流電圧の種類に応じて定数を変化させる必要がない。つまり、１００Ｖ系および２００Ｖ系において兼用可能である。本手段によれば、単純に１００Ｖ系専用および２００Ｖ系専用の２つのＡＣ入力回路を用いた構成に比べると、さらに１つのコンデンサが兼用化される分だけ、装置の体格を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態を示すもので、プログラマブルコントローラのＡＣ入力装置を概略的に示す図
【図２】比較例を示す図１相当図
【図３】ＡＣ入力装置を構成する部品の点数を示す図
【図４】従来技術を示す図１相当図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図３を参照しながら説明する。
図１は、プログラマブルコントローラのＡＣ入力に係る部分の構成を概略的に示している。図１に示すように、プログラマブルコントローラ１は、ＡＣ入力装置２および制御部３を備えている。ＡＣ入力装置２は、ＡＣ入力回路４および判別回路５を備えている。ＡＣ入力回路４は、入力される交流電圧を外部入力信号として制御部３（内部回路に相当）に与える。その交流電圧は、プログラマブルコントローラ１の制御対象である外部機器から与えられる。判別回路５は、上記交流電圧が１００Ｖ系および２００Ｖ系のいずれであるのかを判別し、その判別結果を制御部３に与える。なお、図１では、１つの外部入力信号に対応する１チャンネル分のＡＣ入力回路４のみを示しているが、実際にはＡＣ入力回路４は、複数チャンネル分設けられている。
【００２０】
ＡＣ入力回路４は、一対の入力端子６、７、コンデンサＣ１〜Ｃ３、抵抗Ｒ１〜Ｒ３およびフォトカプラ８、９を備えている。入力端子６は、外部機器側に配置されるスイッチ１０を介して交流電源１１の一方の出力端子に接続されている。入力端子７は、交流電源１１の他方の出力端子に接続されている。交流電源１１は、１００Ｖ系（７９Ｖａｃ〜１３２Ｖａｃ／４７Ｈｚ〜６３Ｈｚ）または２００Ｖ系（１５９Ｖａｃ〜２６５Ｖ／４７Ｈｚ〜６３Ｈｚ）のものが用いられる。
【００２１】
入力端子６、７間には、コンデンサＣ１（第１の入力用コンデンサに相当）および抵抗Ｒ１（入力用抵抗に相当）、Ｒ２が互いに直列接続されている。抵抗Ｒ２（突入電流制限用抵抗に相当）は、スイッチ１０がオンした瞬間にＡＣ入力回路４に流れる突入電流を制限するために設けられている。抵抗Ｒ３（放電用抵抗に相当）は、スイッチ１０がオフした際にコンデンサＣ１（およびコンデンサＣ２）の電荷を放電するためのものであり、コンデンサＣ１に対して並列接続されている。フォトカプラ８（半導体リレーに相当）は、一次側素子として発光ダイオード８ａを備えるとともに、二次側素子としてフォトトライアック８ｂを備えるトライアック出力型のものである。発光ダイオード８ａのアノードは、制御用電圧Ｖｃｃ（例えば＋５Ｖ）が供給される電源端子１２に接続されている。発光ダイオード８ａのカソードは、制御部３のスイッチ切替端子１３に接続されている。フォトトライアック８ｂおよびコンデンサＣ２（第２の入力用コンデンサに相当）の直列回路は、コンデンサＣ１に対して並列接続されている。コンデンサＣ１、Ｃ２は、互いに同一の静電容量値を持つものが用いられる。
【００２２】
コンデンサＣ３は、抵抗Ｒ１の端子間電圧に対するノイズの影響を除去するためのものであり、抵抗Ｒ１に対して並列接続されている。抵抗Ｒ１の端子間電圧は、フォトカプラ９の一次側素子の端子間に与えられる。フォトカプラ９は、一次側素子として互いに逆並列接続された２つの発光ダイオード９ａ、９ｂを備えるＡＣ入力対応型である。発光ダイオード９ａ、９ｂの順方向電圧ＶＦは、例えば１．２Ｖとなっている。また、フォトカプラ９は、二次側素子としてフォトトランジスタ９ｃを備えたトランジスタ出力型のものである。フォトトランジスタ９ｃのコレクタは、電源端子１２に接続されている。フォトトランジスタ９ｃのエミッタは、制御部３の外部入力端子１４に接続されている。
【００２３】
制御部３は、電源端子１２を通じて制御用電圧Ｖｃｃの供給を受けて動作する。制御部３は、スイッチ切替端子１３に対し、制御用電圧Ｖｃｃ（＋５Ｖ）を与える状態と、接地電位（０Ｖ）を与える状態とを切り替え可能に構成されている。このような構成により、スイッチ切替端子１３に接地電位が与えられた状態において、フォトカプラ８の発光ダイオード８ａがオン状態になる。また、スイッチ切替端子１３に制御用電圧Ｖｃｃが与えられた状態において、フォトカプラ８の発光ダイオード８ａがオフ状態になる。制御部３は、判別回路５から与えられる交流電圧の判別結果に基づいて、スイッチ切替端子１３の状態、ひいてはフォトカプラ８のオンオフを制御する。
【００２４】
図示は省略するが、制御部３の外部入力端子１４は、制御部３の内部において、プルダウン抵抗を介して接地されている。このような構成によれば、外部入力端子１４の電圧は、フォトカプラ９のフォトトランジスタ９ｃがオンするとＨレベル（制御用電圧Ｖｃｃ）になり、フォトトランジスタ９ｃがオフするとＬレベル（接地電位＝０Ｖ）になる。本実施形態では、外部入力端子１４の電圧がＨレベルである状態が、外部機器のオン状態を示す外部入力信号が与えられた状態に相当する。また、外部入力端子１４の電圧がＬレベルである状態が、外部機器のオフ状態を示す外部入力信号が与えられた状態に相当する。
【００２５】
判別回路５（判別手段に相当）は、一対の入力端子２１、２２、コンデンサＣ１１〜Ｃ１４、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１６およびフォトカプラ２３、２４を備えている。入力端子２１、２２間には、交流電源１１から出力される交流電圧が印加される。入力端子２１、２２間には、コンデンサＣ１１および抵抗Ｒ１１、Ｒ１２が互いに直列接続されている。抵抗Ｒ１２は、交流電圧の印加が開始される際に流れる突入電流を制限するためのものである。抵抗Ｒ１３は、交流電圧の印加が停止された際にコンデンサＣ１１の電荷を放電するためのものであり、コンデンサＣ１１に対して並列接続されている。コンデンサＣ１２は、抵抗Ｒ１１の端子間電圧に対するノイズの影響を除去するためのものであり、抵抗Ｒ１１に対して並列接続されている。
【００２６】
また、入力端子２１、２２間には、コンデンサＣ１３および抵抗Ｒ１４、Ｒ１５が互いに直列接続されている。抵抗Ｒ１５は、抵抗Ｒ１２と同様の作用を果たすものである。抵抗Ｒ１６は、抵抗Ｒ１３と同様の作用を果たすものであり、コンデンサＣ１３に対して並列接続されている。コンデンサＣ１４は、コンデンサＣ１２と同様の作用を果たすものであり、抵抗Ｒ１４に対して並列接続されている。
【００２７】
抵抗Ｒ１１の端子間電圧は、フォトカプラ２３の一次側素子の端子間に与えられる。フォトカプラ２３は、フォトカプラ９と同様、ＡＣ入力対応であり且つトランジスタ出力型のものであり、一次側素子として発光ダイオード２３ａ、２３ｂを備え、二次側素子としてフォトトランジスタ２３ｃを備えている。フォトトランジスタ２３ｃのコレクタは、電源端子１２に接続されている。フォトトランジスタ２３ｃのエミッタは、制御部３の第１判別端子２５に接続されている。
【００２８】
抵抗Ｒ１４の端子間電圧は、フォトカプラ２４の一次側素子の端子間に与えられる。フォトカプラ２４は、フォトカプラ９と同様、ＡＣ入力対応であり且つトランジスタ出力型のものであり、一次側素子として発光ダイオード２４ａ、２４ｂを備え、二次側素子としてフォトトランジスタ２４ｃを備えている。フォトトランジスタ２４ｃのコレクタは、電源端子１２に接続されている。フォトトランジスタ２４ｃのエミッタは、制御部３の第２判別端子２６に接続されている。
【００２９】
図示は省略するが、第１判別端子２５および第２判別端子２６は、それぞれ制御部３の内部においてプルダウン抵抗を介して接地されている。このような構成によれば、第１判別端子２５の電圧は、フォトカプラ２３のフォトトランジスタ２３ｃがオンするとＨレベル（制御用電圧Ｖｃｃ）になり、フォトトランジスタ２３ｃがオフするとＬレベル（接地電位＝０Ｖ）になる。また、第２判別端子２６の電圧は、フォトカプラ２４のフォトトランジスタ２４ｃがオンするとＨレベルになり、フォトトランジスタ２４ｃがオフするとＬレベルになる。
【００３０】
フォトカプラ２３、２４の各発光ダイオード（２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ）の順方向電圧は、例えば１．２Ｖとなっている。コンデンサＣ１１の静電容量値および抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の抵抗値は、入力端子２１、２２間に２００Ｖ系の交流電圧が印加された際、抵抗Ｒ１１の端子間電圧が１．２Ｖになるような値に設定されている。また、コンデンサＣ１３の静電容量値および抵抗Ｒ１４、Ｒ１５の抵抗値は、入力端子２１、２２間に１００Ｖ系の交流電圧が印加された際、抵抗Ｒ１４の端子間電圧が１．２Ｖになるような値に設定されている。このような構成により、入力端子２１、２２間に２００Ｖ系の交流電圧が印加された場合、フォトカプラ２３、２４がいずれもオンする。また、入力端子２１、２２間に１００Ｖ系の交流電圧が印加された場合、フォトカプラ２４はオンするものの、フォトカプラ２３は常にオフとなる。
【００３１】
制御部３は、第１判別端子２５および第２判別端子２６の電圧が、いずれもＨレベルになる期間が存在する場合、交流電源１１が２００Ｖ系であると判別する。また、制御部３は、第２判別端子２６の電圧がＨレベルになる期間が存在し、且つ、第１判別端子２５の電圧が常にＬレベルである場合、交流電源１１が１００Ｖ系であると判別する。なお、第１判別端子２５および第２判別端子２６の電圧が、いずれも常にＬレベルである場合、判別回路５に対して交流電圧が与えられていない状態であるため、その旨をユーザに報知する報知制御を実行する。その報知制御としては、プログラマブルコントローラ１が備える各種の表示器（図示せず）を用いた表示による報知や、ブザー（図示せず）などを用いた音声による報知など、種々の方法を採用することができる。
【００３２】
次に、上記構成の作用および効果について、図２および図３も参照して説明する。
制御部３は、第１判別端子２５および第２判別端子２６の電圧レベルに基づいて、交流電源１１として１００Ｖ系および２００Ｖ系のいずれが用いられるのかを判別（検出）する。そして、制御部３は、交流電源１１として２００Ｖ系のものが用いられると判断すると、スイッチ切替端子１３に制御用電圧Ｖｃｃを与える。これにより、フォトカプラ８（のフォトトライアック８ｂ）がオフする。この状態では、入力端子６からコンデンサＣ１および抵抗Ｒ１、Ｒ２を通じて入力端子７に至る通電経路が形成される。その通電経路のインピーダンスＺａは、コンデンサＣ１の静電容量値、抵抗Ｒ１の抵抗値および抵抗Ｒ２の抵抗値により、下記（１）式のように定まる。ただし、コンデンサＣ１の静電容量値をＣａで表し、抵抗Ｒ１、Ｒ２の直列合成抵抗をＲで表し、交流電源１１の周波数をｆで表している。
Ｚａ＝（Ｒ2＋（１／（２πｆＣａ））2）1/2            …（１）
【００３３】
また、制御部３は、交流電源１１として１００Ｖ系のものが用いられると判断すると、スイッチ切替端子１３に接地電位を与える。これにより、フォトカプラ８（のフォトトライアック８ｂ）がオンする。この状態では、入力端子６からコンデンサＣ１、Ｃ２の並列回路および抵抗Ｒ１、Ｒ２を通じて入力端子７に至る通電経路が形成される。その通電経路のインピーダンスＺｂは、コンデンサＣ１、Ｃ２の静電容量値、抵抗Ｒ１の抵抗値および抵抗Ｒ２の抵抗値により、下記（２）式のように定まる。ただし、コンデンサＣ１、Ｃ２の並列合成静電容量値をＣｂで表している。
Ｚｂ＝（Ｒ2＋（１／（２πｆＣｂ））2）1/2            …（２）
【００３４】
なお、抵抗Ｒ３は、前述したとおり、入力端子６、７間への交流電圧の印加が停止された際にコンデンサＣ１、Ｃ２の電荷を放電するためのものであり、上記各通電経路の形成に直接的には関与しない。また、コンデンサＣ３は、前述したとおり、フォトカプラ９の一次側素子に印加される電圧に対するノイズの影響を除去するためのものであり、上記各通電経路の形成に直接的には関与しない。
【００３５】
上記各通電経路は、いずれもＣＲ直列回路を構成している。ＣＲ直列回路のインピーダンスは、上記（１）式および（２）式からも明らかなように、抵抗の抵抗値に比例するとともに、コンデンサの静電容量値に反比例する。本実施形態では、コンデンサＣ１、Ｃ２が互いに同一の静電容量値を有しているため、フォトカプラ８がオンした状態において形成されるＣＲ直列回路の静電容量値Ｃｂは、フォトカプラ８がオフした状態において形成されるＣＲ直列回路の静電容量値Ｃａに対して２倍となる。一方、各ＣＲ直列回路の抵抗値は、互いに同一の値となる。従って、１００Ｖ系の交流電源１１が用いられる場合において形成される通電経路のインピーダンスＺｂは、２００Ｖ系の交流電源１１が用いられる場合において形成される通電経路のインピーダンスＺａに対して１／２となる。
【００３６】
ＡＣ入力回路４においては、入力端子６、７間に交流電圧が印加されることにより上記通電経路に電流が流れ、抵抗Ｒ１の端子間に生じる電圧がフォトカプラ９の一次側素子である発光ダイオード９ａ、９ｂの順方向電圧ＶＦ（例えば１．２Ｖ）を超えると、二次側素子であるフォトトランジスタ９ｃがオンする。これにより、制御部３には、外部入力端子１４を通じて外部機器のオン状態を示す外部入力信号が与えられる。なお、交流電圧の印加が開始された瞬間に流れる突入電流は、抵抗Ｒ２の作用により制限される。また、抵抗Ｒ１の端子間に生じる電圧が順方向電圧ＶＦ未満であると、フォトトランジスタ９ｃがオフする。これにより、制御部３には、外部入力端子１４を通じて外部機器のオフ状態を示す外部入力信号が与えられる。
【００３７】
この場合、抵抗Ｒ１の端子間電圧は、通電経路に流れる電流により定まる。そして、その電流は、交流電源１１の仕様（電圧、周波数）および通電経路のインピーダンスにより定まる。前述したように、本実施形態の構成においては、１００Ｖ系の交流電源１１が用いられる場合に形成される通電経路のインピーダンスＺｂは、２００Ｖ系の交流電源１１が用いられる場合に形成される通電経路のインピーダンスＺａに対して１／２となる。そのため、使用される交流電源１１の種別にかかわらず、抵抗Ｒ１の端子間電圧は、同じ態様を示すことになる。従って、例えば、２００Ｖ系の規格値を満たすインピーダンスＺｂの値が得られるように、各回路素子の定数を設定すれば、必然的に、１００Ｖ系の規格値を満たすインピーダンスＺａの値が得られるようになる。従って、本実施形態のＡＣ入力回路４は、１００Ｖ系および２００Ｖ系の両方のＡＣ入力に対し、自動的に対応することができる。
【００３８】
図２は、本実施形態に対する比較例を示すもので、１００Ｖ系専用の入力回路および２００Ｖ系専用の入力回路を並列的に設けたＡＣ入力装置の構成を示している。なお、図２において、図４に示した従来のＡＣ入力装置と同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。図２に示すＡＣ入力回路２０１は、１００Ｖ系専用のＡＣ入力回路２０２および２００Ｖ系専用のＡＣ入力回路２０３を備えている。ＡＣ入力回路２０２、２０３は、図４に示したＡＣ入力回路１０１と同様の構成である。ＡＣ入力回路２０２、２０３は、入力端子１０２、１０３間に、互いに並列接続されている。
【００３９】
このような構成によれば、１００Ｖ系の交流電源１０６が用いられる場合、図示しない内部回路に対し、ＡＣ入力回路２０２を通じて外部入力信号が与えられる。また、２００Ｖ系の交流電源１０６が用いられる場合、上記内部回路に対し、ＡＣ入力回路２０３を通じて外部入力信号が与えられる。すなわち、比較例のＡＣ入力回路２０１は、１００Ｖ系および２００Ｖ系の両方の入力に対応可能となる。
【００４０】
しかし、上記した構成のＡＣ入力回路２０１は、前述したように、１つの外部入力に対応する回路を構成する回路素子の数が、１００Ｖ系または２００Ｖ系専用のＡＣ入力回路に比べて倍増する。そのため、ＡＣ入力回路２０１を備えた構成のＡＣ入力装置は、１００Ｖ系または２００Ｖ系専用のＡＣ入力回路を備えたＡＣ入力装置に比べ、装置が大幅に大型化するという問題を有する。このような問題は、ＡＣ入力のチャンネル数が増加するほど顕在化する。
【００４１】
図３は、比較例のＡＣ入力装置および本実施形態のＡＣ入力装置を構成する部品の点数を示している。図３において、（ａ）は１チャンネルあたりの構成部品の数を示しており、（ｂ）は装置全体としての構成部品の数を示している。図３（ａ）に示すように、比較例の構成は、１チャンネルあたり、１０点の小型部品と、２点の大型部品とを必要とする。なお、ここで言う小型部品とは、抵抗やコンデンサなど、回路素子の中で外形サイズが比較的小さい部品のことである。また、大型部品とは、フォトカプラなど、回路素子の中で外形サイズが比較的大きい部品のことである。
【００４２】
一方、本実施形態の構成は、１チャンネルあたり、６点の小型部品と、２点の大型部品とを必要とする。また、本実施形態の構成は、判別回路５を構成するため、１０点の小型部品と、２点の大型部品とを必要とする。ただし、判別回路５は、前述したとおり、チャンネル毎に設ける必要はなく、例えばモジュール化するなどして各チャンネル共通に用いられる。
【００４３】
比較例の構成は、チャンネル数（回路数）をｎとした場合、「１２×ｎ」点の部品が必要となる。具体的には、図３（ｂ）に示すように、例えば、チャンネル数が１である場合には１２点の部品が必要であり、４である場合には４８点の部品が必要であり、１６である場合には１９２点の部品が必要である。これに対し、本実施形態の構成は、チャンネル数をｎとした場合、「８×ｎ＋１２」の部品が必要となる。具体的には、図３（ｂ）に示すように、例えばチャンネル数が１である場合には２０点の部品が必要であり、４である場合には４４点の部品が必要であり、１６である場合には１４８点の部品が必要である。
【００４４】
このように、チャンネル数が少ない場合（チャンネル数が１〜３のとき）には比較例の構成のほうが本実施形態の構成よりも少ない部品点数となるものの、チャンネル数が増えるにつれて、その差が小さくなり、チャンネル数が４のときに、その関係が逆転する。その後も、チャンネル数が増えるにつれて部品点数の差は大きくなる。一般に、プログラマブルコントローラのＡＣ入力のチャンネル数は複数である（例えば、４、８、１６チャンネルなど）。そのため、複数のＡＣ入力回路を用意する必要がある。
【００４５】
このようなことから、一般的なプログラマブルコントローラに適用される場合、本実施形態の構成は、比較例の構成と比べると、部品点数を少なくすることができると言える。また、比較例の構成および本実施形態の構成において、大型部品が占める割合は概ね同程度である。そのため、本実施形態の構成によれば、比較例の構成に比べ、部品点数が削減される分だけ、装置の体格を小さくすることができる。
【００４６】
また、本実施形態のＡＣ入力回路４は、１００Ｖ系専用のＡＣ入力回路または２００Ｖ系専用のＡＣ入力回路に対し、コンデンサＣ２およびフォトカプラ８が追加されているとともに、判別回路５が追加されている。ただし、判別回路５については、ＡＣ入力のチャンネル数にかかわらず、１つ設ければよい。そのため、ＡＣ入力のチャンネル数が増加するほど、判別回路５が追加されることによる装置の大型化への寄与度が相対的に低くなる。従って、本実施形態のＡＣ入力装置２は、１００Ｖ系または２００Ｖ系専用のＡＣ入力装置と比べた場合であっても、大幅に装置が大型化することなく、さらには１００Ｖ系および２００Ｖ系の両方のＡＣ入力に対応可能とすることができる。
【００４７】
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
コンデンサＣ１、Ｃ２は、互いに同程度の静電容量値を有するものであればよい。ただし、その場合、各静電容量値の差は、前述した２００Ｖ系の規格値を満たすインピーダンス値Ｚｂの値が得られるとともに、１００Ｖ系の規格値を満たすインピーダンス値Ｚａの値が得られる範囲の差に留める必要がある。
コンデンサＣ３は必要に応じて設ければよい。すなわち、コンデンサＣ３は、フォトカプラ９の一次側素子に与える電圧に対するノイズの影響が少ない場合などには省略可能である。
【００４８】
コンデンサＣ２とともに直列回路を構成する半導体リレー（Solid State Relay）としては、二次側素子（出力素子）としてフォトトライアックを用いたフォトトライアックカプラであるフォトカプラ８に限らずともよい。例えば、出力素子として２つのＭＯＳＦＥＴを用いたものなど、ＡＣ負荷を駆動できる半導体リレー全般を適用することができる。ただし、上記半導体リレーとしては、フォトカプラ９と同程度の体格を持つものが望ましい。
【００４９】
交流電圧が１００Ｖ系であるか２００Ｖ系であるかを判別する判別手段としては、図１に示した構成の判別回路５に限らずともよく、他の回路構成を採用することも可能である。さらに、判別手段としては、例えばユーザの操作などにより使用する交流電源１１の種別（１００Ｖ系／２００Ｖ系）を示す信号を外部から入力し、その信号に基づいて交流電圧の判別を行う構成でもよい。このようにすれば、ユーザの操作を必要とする分だけ利便性が低下するものの、判別回路５を構成する回路素子を大幅に削減することが可能となり、その分だけ装置の体格を小さくできるという効果が得られる。
【００５０】
図１において、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２は、入力端子６、７間に、この順番に直列接続されていたが、それらの接続順番は変更してもよい。すなわち、「入力端子６−コンデンサＣ１−抵抗Ｒ２−抵抗Ｒ１−入力端子７」、「入力端子６−抵抗Ｒ１−コンデンサＣ１−抵抗Ｒ２−入力端子７」、「入力端子６−抵抗Ｒ１−抵抗Ｒ２−コンデンサＣ１−入力端子７」、「入力端子６−抵抗Ｒ２−コンデンサＣ１−抵抗Ｒ１−入力端子７」、「入力端子６−抵抗Ｒ２−抵抗Ｒ１−コンデンサＣ１−入力端子７」といった順番にて接続してもよい。要するに、入力端子６、７間に、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２が互いに直列接続されていればよい。
【００５１】
フォトトランジスタ９ｃの接続形態は、図１に示すものに限らずともよい。つまり、フォトトランジスタ９ｃのエミッタを接地するとともに、コレクタを制御部３の外部入力端子１４に接続してもよい。その場合、外部入力端子１４は、制御部３の内部において、プルアップ抵抗を介して電源端子１２に接続すればよい。このようにすれば、外部入力端子１４の電圧は、フォトトランジスタ９ｃがオンするとＬレベルになり、オフするとＨレベルになる（論理が逆になる）。
【００５２】
フォトトランジスタ２３ｃの接続形態は、図１に示すものに限らずともよい。つまり、フォトトランジスタ２３ｃのエミッタを接地するとともに、コレクタを制御部３の第１判別端子２５に接続してもよい。その場合、第１判別端子２５は、制御部３の内部においてプルアップ抵抗を介して電源端子１２に接続すればよい。このようにすれば、第１判別端子２５の電圧は、フォトトランジスタ２３ｃがオンするとＬレベルになり、オフするとＨレベルになる（論理が逆になる）。なお、フォトトランジスタ２４ｃについてもフォトトランジスタ２３ｃと同様に変更可能である。
【符号の説明】
【００５３】
図面中、１はプログラマブルコントローラ、２はＡＣ入力装置、３は制御部（内部回路）、４はＡＣ入力回路、５は判別回路（判別手段）、６、７は入力端子、８はフォトカプラ（半導体リレー）、９はフォトカプラ、Ｃ１はコンデンサ（第１の入力用コンデンサ）、Ｃ２はコンデンサ（第２の入力用コンデンサ）、Ｃ３はコンデンサ、Ｒ１は抵抗（入力用抵抗）、Ｒ２は抵抗（突入電流制限用抵抗）、Ｒ３は抵抗（放電用抵抗）を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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