(57)【要約】【課題】稼働側と待機側からなるアナログ信号出力装置において、稼働側と待機側の切り替えを自動でスムーズに行うようにする。【解決手段】出力値指示装置１００からのデジタル信号からなる出力指示値をアナログ信号に変換する稼働側と待機側より構成されたアナログ信号出力モジュール１０、２０を有しており、パルス検出部２８が異常情報を検知した場合、稼働側のアナログ信号出力モジュール１０はアナログ値が０になるまで徐々にアナログ値を下げていくとともに、待機側のアナログ信号出力モジュール２０はデジタル値と出力指示値との差分値を求め、待機側のアナログ信号出力モジュール２０におけるＤ／Ａ変換器２２により差分値を変換してアナログ値を出力する。【選択図】図１
2016218492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力値指示装置からのデジタル信号からなる出力指示値をアナログ信号に変換するアナログ信号出力モジュールを有し、上記アナログ信号出力モジュールは稼働側と待機側より構成されたアナログ信号出力装置において、
上記稼働側のアナログ信号出力モジュールは、自己が正常であるか否かを診断する第１の自己診断部と、上記出力値指示装置からの上記出力指示値を第１のアナログ値に変換する第１のＤ／Ａ変換器と、上記第１のアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、上記第１の自己診断部から送られる正常情報又は異常情報と上記デジタル値とをパルスとして生成するパルス生成部と、上記パルスと上記第１のアナログ値とを合成するパルス合成部を備え、
上記待機側のアナログ信号出力モジュールは、自己が正常であるか否かを診断する第２の自己診断部と、上記出力値指示装置からの上記出力指示値を第２のアナログ値に変換する第２のＤ／Ａ変換器と、上記パルスを抽出するパルス検出部を備え、
上記パルス検出部が上記異常情報を検知した場合、上記稼働側のアナログ信号出力モジュールは上記第１のアナログ値が０になるまで徐々に上記第１のアナログ値を下げていくとともに、
上記待機側のアナログ信号出力モジュールは上記デジタル値と上記出力指示値との差分値を求め、上記第２のＤ／Ａ変換器により上記差分値をデジタル信号からアナログ信号に変換して出力することを特徴とするアナログ信号出力装置。
【請求項２】
上記稼働側のアナログ信号出力モジュールの上記第１の自己診断部から上記正常情報が送られる場合、上記待機側のアナログ信号出力モジュールにおける上記パルス検出部及び上記第２の自己診断部以外の部品を省電力モードにすることを特徴とする請求項１記載のアナログ信号出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、稼働側と待機側で構成されるいわゆる二重化に構成されたアナログ信号出力装置に関するものであり、特に稼働側と待機側の切り替えを自動でスムーズに行うことのできるアナログ信号出力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電所や工場などの各種プラントの制御で用いるアナログ信号出力装置において、装置が異常となった場合でも出力停止とならないように装置を二重化することがある。二重化の方法として、アナログ信号出力中の一方の出力回路を稼働側、アナログ信号出力をしていない他方の出力回路を待機側とし、双方で自己の異常を通知する手段を設け、正常状態にある稼働側のみがアナログ信号を出力するというような方法が採られている。
【０００３】
本発明に関連する特開平１０−２８９００４号公報では、２つの出力回路を備える信号出力装置にあって、自己の正常又は異常の診断結果を他方に出力する手段と、アナログ信号を外部へ出力するか否かを切り替える出力切替手段を備え、一方の出力回路を稼働側、他方の出力回路を待機側とするものが開示されている。この出力装置では、稼働側、待機側のいずれもが自己診断により正常の場合、稼働側の出力切替手段はＯＮで、アナログ信号を外部に出力している。そして待機側は出力切替手段をＯＦＦすることによりアナログ信号が外部に出力されない。稼働側に異常が生じると、自己診断により自己異常を検出し、異常を示す信号を待機側に送るとともに、自己の出力切替手段をＯＦＦとすることによりアナログ信号を出力しない。待機側では送られてきた稼働側の異常信号を受けて、出力切替手段をＯＮとし、アナログ信号を外部に出力する。これにより待機側が稼働側に代わる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８９００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に示されている装置においては、稼働側がアナログ出力をＯＦＦし、その後待機側がアナログ出力をＯＮする構成であるため、４〜２０ｍＡのアナログ電流を出力する装置においては、切り替える間でアナログ出力電流が停止（即ち出力電流が０ｍＡ）するという問題があった。
【０００６】
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り、稼働側と待機側からなる装置において、稼働側と待機側の切り替えを自動でスムーズに行うことができるアナログ信号出力装置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】
【０００７】
この発明に係るアナログ信号出力装置は、出力値指示装置からのデジタル信号からなる出力指示値をアナログ信号に変換するアナログ信号出力モジュールを有し、このアナログ信号出力モジュールは稼働側と待機側より構成されたものであって、
稼働側のアナログ信号出力モジュールは、自己が正常であるか否かを診断する第１の自己診断部と、出力値指示装置からの出力指示値を第１のアナログ値に変換する第１のＤ／Ａ変換器と、第１のアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、第１の自己診断部から送られる正常情報又は異常情報とデジタル値とをパルスとして生成するパルス生成部と、パルスと第１のアナログ値とを合成するパルス合成部を備え、
待機側のアナログ信号出力モジュールは、自己が正常であるか否かを診断する第２の自己診断部と、出力値指示装置からの出力指示値を第２のアナログ値に変換する第２のＤ／Ａ変換器と、パルスを抽出するパルス検出部を備え、
パルス検出部が異常情報を検知した場合、稼働側のアナログ信号出力モジュールは第１のアナログ値が０になるまで徐々に第１のアナログ値を下げていくとともに、待機側のアナログ信号出力モジュールはデジタル値と出力指示値との差分値を求め、第２のＤ／Ａ変換器により差分値をデジタル信号からアナログ信号に変換して出力するものである。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成されたアナログ信号出力装置によれば、稼働側のアナログ信号出力モジュールに異常が発生した場合、アナログ出力源が稼働側のアナログ信号出力モジュールから待機側のアナログ信号出力モジュールに徐々に移行するので、アナログ出力が途切れることがない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１によるアナログ信号出力装置を示すブロック構成図である。
【図２】実施の形態１によるアナログ信号出力装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１によるアナログ信号出力装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】アナログ信号にデジタル信号を重畳させた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下本実施形態を図に基づいて説明する。図１は実施の形態１によるアナログ信号出力装置を示すブロック構成図、図２及び図３は実施の形態１によるアナログ信号出力装置の動作を示すフローチャートである。図１において、アナログ信号出力装置は、出力値指示装置１００とアナログ信号出力モジュール１０、２０と被制御装置３０を有している。アナログ信号出力モジュール１０、２０は、自己が正常であるか否かを診断する自己診断部１３、２３と、出力値指示装置１００からの出力指示値をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器（デジタル−アナログ変換器）１２、２２と、アナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器（アナログ−デジタル変換器）１９、２９と、自己診断部１３、２３から送られる情報とデジタル値とをパルスとして生成するパルス生成部１６、２６と、パルスとアナログ値とを合成するパルス合成部１７、２７と、パルスを抽出するパルス検出部１８、２８を備えている。以下の説明において、アナログ信号出力モジュール１０が最初に稼働側であり、アナログ信号出力モジュール２０が待機側である場合に、アナログ信号出力モジュール２０が待機側から稼働側に移行する場合を前提にして説明する。以下稼働側のアナログ信号出力モジュールを第１のアナログ信号出力モジュールとし、待機側のアナログ信号出力モジュールを第２のアナログ信号出力モジュールとして話を進める。
【００１１】
図２において、電源投入スタート（ステップ０）直後、アナログ信号出力モジュール１０、２０は自己診断部１３、２３が診断を行う（ステップ１）。自己が異常である場合（ステップ２）エラーを監視制御装置４０に通知し、交換されるまで待つ（ステップ３）。
自己が異常でない場合（ステップ２）、パルス検出部１８、２８がパルスの有無を確認し（ステップ４）、パルスがある場合当該アナログ信号出力モジュールが待機側となる（ステップ５）。本実施形態の場合は、アナログ信号出力モジュール２０が待機側であるので、パルス検出部２８がパルスを確認することになる。パルスが発生していないと判断された場合（ステップ４）、稼働側のアナログ信号出力モジュール１０において、出力値指示装置１００からの出力指示値を、Ｄ／Ａ変換器（第１のＤ／Ａ変換器）１２は４〜２０ｍＡのアナログ値（第１のアナログ値）に変換する。又出力制御部１４の指示によりパルス生成部１６でＡ／Ｄ変換器１９による変換データ（デジタル値）と正常情報をパルスとして生成し、パルス合成部１７においてＤ／Ａ変換器１２からのアナログ値と重畳させる（ステップ６）。尚Ａ／Ｄ変換器１９を設けず、ＣＰＵ１１から出力されたデジタル値を直接パルス生成部１６に入力してパルスを生成するようにしてもよい。出力制御部１４はスイッチ１５をＯＮさせることにより（ステップ７）、アナログ電流出力（４ｍＡ〜２０ｍＡ）を被制御装置３０に出力するとともに、パルスによるデジタル値も出力する。そしてアナログ信号出力モジュール１０が稼働側となる（ステップ８）。
【００１２】
図４はアナログ信号にデジタル信号を重畳させた状態を示す図であり、アナログ信号にデジタル信号を重畳する方式として、図４に示すような周波数偏移変調（ＦＳＫ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）がある。図において、Ｘはアナログ信号を示しており、Ｙはデジタル信号を示している。デジタル信号の列は、スタートを示す０１０１列とＡ／Ｄ変換データ値を示す複数の０または１の列と、正常を示す１を順につないだものとする。図においては、模式的に表記しているが、実際はアナログ信号の変化と比べてデジタル信号の変化は十分に早い。
【００１３】
次に図３において、稼働側と認定されたアナログ信号出力モジュール１０においては（ステップ８）、自己診断部（第１の自己診断部）１３が診断を行い（ステップ９）、異常が検出された場合（ステップ１０）、異常情報とＡ／Ｄ変換器１９により出力された値をパルス生成部１６によりパルス値として生成し、当該生成値をパルス合成部１７においてＤ／Ａ変換器１２からのアナログ値に重畳して被制御装置３０に出力する（ステップ１１）。
【００１４】
待機側のアナログ信号出力モジュール２０においては（ステップ５）、自己診断部（第２の自己診断部）２３が診断を行い（ステップ１６）、自己が異常である場合（ステップ１７）エラーを監視制御装置４０に通知し、交換されるまで待つ（ステップ１８）。尚待機側のアナログ信号出力モジュール２０においては、パルス検出部２８はパルス生成部１６によって生成されたパルス情報を常に観察している。そして自己診断で異常がない場合（ステップ１７）、パルス検出部２８がパルス生成部１６によって生成されたパルス情報を抽出し、稼働側のアナログ信号出力モジュール１０の異常情報を検出した場合（ステップ１９）、スイッチ２５をＯＮし（ステップ２０）、０ｍＡのアナログデータを出力する。
【００１５】
稼働側のアナログ信号出力モジュール１０においては、Ａ／Ｄ変換器１９から出力されるデータ値と異常情報をパルス生成部１６によりパルス値として生成し、当該生成値をパルス合成部１７においてＤ／Ａ変換器１２からのアナログ値に重畳し、アナログデータ出力値が０ｍＡになるまで徐々に下げてゆく(ステップ１２)。そして稼働側のアナログ信号出力モジュール１０においては、アナログデータ出力値が０ｍＡになると同時に、Ａ／Ｄ変換器１９から出力されるデータ値と終了情報とをパルス生成部１６によりパルス値として生成し(ステップ１３)、スイッチ１５をＯＦＦし（ステップ１４）、ＬＥＤ等でエラーを通知し交換待ちとなる（ステップ１５）。
【００１６】
待機側のアナログ信号出力モジュール２０においては、稼働側のアナログ信号出力モジュール１０が異常である場合（ステップ１９）、スイッチ２５をＯＮにする（ステップ２０）。そしてパルス検出部２８が稼働側のアナログ信号出力モジュール１０から異常情報が送信されてくる間、稼働側のアナログ信号出力モジュール１０より送られてくるＡ／Ｄ変換器１９により変換された値と出力値指示装置１００からＣＰＵ２１に送られるデジタル出力値との差をＣＰＵ２１が求め、この差分値をＤ／Ａ変換器（第２のＤ／Ａ変換器）２２により変換し、アナログ値（第２のアナログ値）として出力する（ステップ２１）。
【００１７】
待機側のアナログ信号出力モジュール２０において、パルス検出部２８が稼働側のアナログ信号出力モジュール１０からの終了情報を検知した時（ステップ２２）、パルス生成部２６がＡ／Ｄ変換器２９による変換値と正常情報をパルス値として生成し（ステップ２３）、当該生成値をパルス合成部２７においてＤ／Ａ変換器２２からのアナログ値に重畳することにより、今度はアナログ信号出力モジュール２０が稼働側となる（ステップ２４）。以上のように本実施形態によれば、稼働側のアナログ信号出力モジュールに異常が発生した場合、アナログ出力が稼働側のアナログ信号出力モジュールから待機側のアナログ信号出力モジュールに徐々に移行するので、アナログ出力が途切れることはなく、構成上では被制御装置３０に二重化した装置を接続するだけで実現できる。尚図１においては、稼働側及び待機側の２台のアナログ信号出力モジュールを設置した場合について説明したが、アナログ信号出力モジュールを３台以上設置するようにしてもよい。
【００１８】
実施の形態２．
本実施の形態においては、実施の形態１の構成において、稼働側のアナログ信号出力モジュールが正常な場合、待機側のアナログ信号出力モジュールにおけるパルス検出部１８、２８及び自己診断部１３、２３以外の部品を省電力モードにするものである。即ち待機側のアナログ信号出力モジュールにおけるパルス検出部１８、２８及び自己診断部１３、２３以外の部品は常に動作する必要はないので、これらの部品を省電力モードにすることによりシステム全体の消費電力を抑えることができる。
尚本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００１９】
１０，２０  アナログ信号出力モジュール、１２，２２  Ｄ／Ａ変換器、
１３，２３  自己診断部、１６，２６  パルス生成部、１７，２７  パルス合成部、
１８，２８  パルス検出部、１９，２９  Ａ／Ｄ変換器、１００  出力値指示装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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