(57)【要約】【課題】出力素子の故障を検出するとともに故障発生後のバスラインの制御が可能な状態に維持することができる故障検出制御回路および故障検出制御方法を提供する。【解決手段】故障検出制御回路１０は、バスライン４１において直列に実装されてバスライン４１のアースからのＯＮ／ＯＦＦの切り換えをする２つの出力素子２３と、出力素子２３に切り換えの指令を発信してバスライン４１に出力信号Ｚを伝送させる出力制御部２１と、バスライン４１における前段出力素子２３ａから後段出力素子２３ｂまでの区間に設けられて区間の電位を応答として受信する受信部２２と、出力制御部２１の指令および応答に基づいて２つの出力素子２３の少なくとも一方の故障を判定する判定部２８と、を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から電圧供給がされるとともに端点でアースがとられるバスラインと、
前記バスラインにおいて直列に実装されて前記バスラインの前記アースからのＯＮ／ＯＦＦの切り換えをする２つの出力素子と、
前記２つの前記出力素子の少なくとも一方に前記切り換えの指令を発信して前記バスラインに出力信号を伝送させる出力制御部と、
前記２つの前記出力素子に挟まれた区間に設けられて前記区間の電位を応答として受信する受信部と、
前記出力制御部の前記指令および前記応答に基づいて前記２つの前記出力素子の少なくとも一方の故障を判定する判定部と、を備えることを特徴とする故障検出制御回路。
【請求項２】
前記出力制御部に替えて前記２つの前記出力素子のそれぞれに前記指令を発信する診断信号発信部を備える請求項１に記載の故障検出制御回路。
【請求項３】
前記区間と前記受信部とを接続して前記応答を前記受信部に返還する出力端子と、
前記出力端子に設けられたプルダウン抵抗と、を備え、
前記プルダウン抵抗の抵抗は、前記２つの前記出力素子のうち電源側の前段出力素子がＯＮでアース側の後段出力素子がＯＦＦのときにＨの応答を返還するように決定される請求項１または請求項２に記載の故障検出制御回路。
【請求項４】
前記出力制御部および前記受信部の少なくとも一方の前記指令から時間をカウントするカウンタを備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の故障検出制御回路。
【請求項５】
前記判定部は、前記指令から前記指令に対する前記応答までのカウント数に基づいて故障を判定する請求項４に記載の故障検出制御回路。
【請求項６】
前記判定部は、前記指令に対する前記電位の変化にかかるカウント数に基づいて故障を判定する請求項４または請求項５に記載の故障検出制御回路。
【請求項７】
前記バスラインの前記後段出力素子から前記アースまでの区間に実装される制御抵抗を備え、
前記制御抵抗の抵抗は、前記プルアップ抵抗が短絡した場合にＨの応答を返還するように決定される請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の故障検出制御回路。
【請求項８】
端点でアースがとられるバスラインに電圧供給をするステップと、
前記バスラインにおいて直列に実装された前段出力素子および後段出力素子の２つの出力素子に前記バスラインと前記アースとのＯＮ／ＯＦＦの切り換えの指令を発信するステップと、
前記前段出力素子および前記後段出力素子に挟まれた区間の電位を応答として受信するステップと、
前記指令および前記応答に基づいて前記前段出力素子および前記後段出力素子の少なくとも一方の故障を判定するステップと、を含むことを特徴とする故障検出制御方法。
【請求項９】
前記指令が、前記前段出力素子にＯＮで前記後段出力素子にＯＦＦ（「ＯＮ−ＯＦＦ」のように表記する）に組み合わされたタイプＣ診断と、
ＯＦＦ−ＯＮに組み合わされたタイプＤ診断と、
ＯＦＦ−ＯＦＦに組み合わされたタイプＡ診断と、
ＯＮ−ＯＮに組み合わされたタイプＢ診断と、のうち少なくとも１つが選択される請求項８に記載の故障検出制御方法。
【請求項１０】
前記タイプＡ診断、前記タイプＢ診断および前記タイプＤ診断が組み合わされる請求項９に記載の故障検出制御方法。
【請求項１１】
前記２つの前記出力素子のいずれか一方に短絡側の故障が検出された場合に、正常な他の一方の前記切り換えを制御して前記バスラインを伝搬する出力信号を制御する請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の故障検出制御方法。
【請求項１２】
前記２つの前記出力素子のいずれか一方に故障が検出された場合に、前記バスラインを伝搬する出力信号の出力状態と停止状態を反転させて運転することを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の故障検出制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、他の装置などへ信号を出力する出力側装置または出力側基板に実装された出力素子などの故障検出制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電施設などの大規模施設では、多数の電子制御による装置、基板または回路（以下、「装置等」という）が相互に信号を送受信しながら稼働している。
各々の装置等には他の装置等に信号を出力する出力機構が内蔵されている。
出力機構は、例えばスイッチとして機能するトランジスタなどの出力素子などから構成される。
出力素子の故障は装置全体の誤作動、さらには施設の誤作動の原因にもなり得るので、出力素子の故障を検出する手段が必要となることがある。
【０００３】
従来から知られた故障検出方法には、出力素子周辺の電圧を抵抗器の群で構成される分圧回路で測定するものがある。
トランジスタ（出力素子）のエミッタ−コレクタ間が短絡すると、この分圧回路の分圧比が変化して短絡時特有の出力電圧が発生する。
よって、この出力電圧を入力側装置で検出することで、トランジスタの短絡を検出している。
また、トランジスタのコレクタ−エミッタ間の電圧が正常時の電圧よりも低く測定された場合にトランジスタが短絡したと推定して、故障を検出する方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２０３９０３号公報
【特許文献２】特許第４９３０８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の技術では、出力素子が短絡側に故障した場合、故障を検出することができても、信号の出力を停止する構成にはなっていなかった。
よって、オープンコレクタ仕様のトランジスタで構成される出力素子を信号バスラインに接続させた場合、出力素子が短絡側に故障すると、信号は継続して出力されてしまう。
つまり、この出力によって信号バスラインの一部の占有状態が解除されず、その後バスラインの制御が不能となり、故障範囲が拡大するといった課題があった。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、出力素子の故障を検出するとともに故障発生後のバスラインの制御が可能な状態に維持することができる故障検出制御回路および故障検出制御方法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】
本実施形態にかかる故障検出制御回路は、電源から電圧供給がされるとともに端点でアースがとられるバスラインと、前記バスラインにおいて直列に実装されて前記バスラインの前記アースからのＯＮ／ＯＦＦの切り換えをする２つの出力素子と、前記２つの前記出力素子の少なくとも一方に前記切り換えの指令を発信して前記バスラインに出力信号を伝送させる出力制御部と、前記２つの前記出力素子に挟まれた区間に設けられて前記区間の電位を応答として受信する受信部と、前記出力制御部の前記指令および前記応答に基づいて前記２つの前記出力素子の少なくとも一方の故障を判定する判定部と、を備えるものである。
【０００８】
また、本実施形態にかかる故障検出制御方法は、端点でアースがとられるバスラインに電圧供給をするステップと、前記バスラインにおいて直列に実装された前段出力素子および後段出力素子の２つの出力素子に前記バスラインと前記アースとのＯＮ／ＯＦＦの切り換えの指令を発信するステップと、前記前段出力素子および前記後段出力素子に挟まれた区間の電位を応答として受信するステップと、前記指令および前記応答に基づいて前記前段出力素子および前記後段出力素子の少なくとも一方の故障を判定するステップと、を含むものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、出力素子の故障を検出するとともに故障発生後のバスラインの制御が可能な状態に維持することができる故障検出制御回路および故障検出制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態にかかる故障検出制御回路が搭載された装置の一例の概略外観図。
【図２】第１実施形態にかかる故障検出制御回路が搭載された装置の概略構成図。
【図３】装置の電源からアースまでのバスラインの等価回路の模式図。
【図４】（Ａ）はＯＦＦ−ＯＦＦの診断信号に対する正常時の動作および応答を示す図、（Ｂ）は前段出力素子が短絡側に故障した場合のＯＦＦ−ＯＦＦの診断信号に対する動作および応答を示す図。
【図５】（Ａ）はＯＮ−ＯＮの診断信号に対する正常時の動作および応答を示す図、（Ｂ）は前段出力素子が短絡側に故障した場合のＯＮ−ＯＮの診断信号に対する動作および応答を示す図。
【図６】（Ａ）はＯＮ−ＯＦＦの診断信号に対する正常時の動作および応答を示す図、（Ｂ）は前段出力素子が切断側に故障した場合のＯＮ−ＯＦＦの診断信号に対する動作および応答を示す図、（Ｃ）は後段出力素子が短絡側に故障した場合のＯＮ−ＯＦＦの診断信号に対する動作および応答を示す図、（Ｄ）は出力素子の両方が切断側に故障した場合のＯＮ−ＯＦＦの診断信号に対する動作および応答を示す図、（Ｅ）は出力素子の両方が短絡側に故障した場合のＯＮ−ＯＦＦの診断信号に対する動作および応答を示す図、（Ｆ）は出力コネクタの接触不良または電源回路の故障による電源喪失の場合の動作および応答を示す図。
【図７】（Ａ）はＯＦＦ−ＯＮの診断信号に対する正常時の動作および応答を示す図、（Ｂ）は前段出力素子が短絡側、後段出力素子が切断側に故障した場合のＯＦＦ−ＯＮの診断信号に対する動作および応答を示す図。
【図８】指令（指令信号，診断信号）とこの指令に対する正常時および故障時のそれぞれの応答との関係を示す図。
【図９】第１実施形態にかかる故障検出制御方法を示すフローチャート。
【図１０】故障対応サブルーチンを示すフローチャート。
【図１１】第２実施形態にかかる故障検出制御方法の診断の結果と故障原因との関係を示す図。
【図１２】第３実施形態にかかる故障検出制御方法の診断の結果と故障原因との関係を示す図。
【図１３】第３実施形態にかかる故障検出制御方法を示すフローチャート。
【図１４】第５実施形態にかかる故障検出制御回路の出力端子の変形例。
【図１５】第６実施形態にかかる故障検出制御回路の後段出力回路の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる故障検出制御回路１０（以下、単に「検出回路１０」という）が搭載された装置１００の一例の概略外観図である。
装置１００は、例えば、プラントを制御する制御装置または測定装置などの周辺機器などとして使用される。
装置１００は、図１の一例にも示されるように、出力側装置２００および入力側装置５００をそれぞれ１以上備える。
【００１３】
出力側装置２００と入力側装置５００との関係は、制御装置と周辺機器との関係であっても、より小さい単位で一装置内の出力側基板と入力側基板との関係であってもよい。
また、さらに小さい単位で、一基板内における出力側回路と入力側回路との関係であってもよい。
【００１４】
以下、出力側装置２００および入力側装置５００を、一例として、出力側基板２０および入力側基板５０として説明する。
図１では、１つのラックに複数の出力側基板２０および入力側基板５０が収納されている様子が示されている。
各々の出力側基板２０は、バックプレーン４０を介して、対応する入力側基板５０に接続される。
【００１５】
図２は、第１実施形態にかかる検出回路１０が搭載された装置１００の概略構成図である。
出力側基板２０、バックプレーン４０および入力側基板５０には、それぞれ主にデータ伝送用に設けられたバスライン４１が配置されている。
出力側基板２０のバスライン４１は、出力側基板２０が出力コネクタ４２でバックプレーン４０に接続されることで、バックプレーン４０のバスライン４１に接続される。
【００１６】
入力側基板５０のバスライン４１は、入力側基板５０が入力コネクタ４３でバックプレーン４０に接続されることで、バックプレーン４０のバスライン４１に接続される。
出力側基板２０から出力される信号は、出力コネクタ４２および入力コネクタ４３で接続されたバスライン４１を伝送して、入力側基板５０に入力される。
【００１７】
なお、図２に示されるバスライン４１は、模式的なものであって、実際にはより複雑なものであってもよい。
例えば、パラレル伝送式の場合、バスライン４１は複数が束ねられて引かれている。
また、バックプレーン４０において、バスライン４１には電源４７ａおよびプルアップ抵抗４６を備える電源回路４７が接続されている。
【００１８】
より具体的には、第１実施形態にかかる検出回路１０は、電源４７ａから電圧供給がされるとともに端点でアースがとられるバスライン４１と、バスライン４１において直列に実装されてバスライン４１のアースからのＯＮ／ＯＦＦの切り換えをする２つの出力素子２３（前段出力素子２３ａ，後段出力素子２３ｂ）と、２つの出力素子２３の少なくとも一方に切り換えの指令（指令信号Ｘ）を発信してバスライン４１に出力信号Ｚを伝送させる出力制御部２１と、バスライン４１における前段出力素子２３ａから後段出力素子２３ｂまでの区間に設けられて区間の電位を応答として受信する受信部２２と、出力制御部２１の指令および応答に基づいて２つの出力素子２３の少なくとも一方の故障を判定する判定部２８と、を備える。
また、出力制御部２１に替えて２つの出力素子２３のそれぞれに切り換えの指令（診断信号Ｙ）を発信する診断信号発信部２６（以下、単に「発信部２６」という）と、上記の区間と受信部２２とを接続して応答を受信部２２に返還する出力端子２５と、を備える。
【００１９】
出力素子２３は、後段出力素子２３ｂをアースに接続することで、全体としてオープンコレクタとして機能する。
出力素子２３のベース端子には、それぞれ第１出力部３１ａおよび第２出力部３１ｂを介して出力制御部２１が接続される。
第１出力部３１ａからＨ信号が出力されている間、前段出力素子２３ａはＯＮ状態となる。
【００２０】
一方、Ｈ信号の出力が停止すると、つまりＬ信号が出力されると、前段出力素子２３ａはＯＦＦ状態となる。
後段出力素子２３ｂも同様に、第２出力部３１ｂからＨ信号が出力されるとＯＮ状態となり、Ｌ信号が出力されるとＯＦＦ状態となる。
【００２１】
出力素子２３が正常に稼働している場合（正常時）、出力制御部２１が指令信号Ｘを出力して出力素子２３を制御して、バスライン４１のＯＮ／ＯＦＦの切り換えを制御する。
出力素子２３のいずれもがＯＮのときのみ、電源４７ａからアースに電流が流れて、出力信号Ｚが入力側基板５０へ出力される。
なお、正常時において、出力制御部２１は、出力素子２３（２３ａ，２３ｂ）の両方に接続されてＯＮ／ＯＦＦについて同一の指令信号Ｘを発信させてもよい。
【００２２】
また、出力制御部２１は、出力素子２３（２３ａ，２３ｂ）の一方をＯＮに維持し、他方のみを動作をさせて、出力信号Ｚの出力を制御してもよい。
出力制御部２１の制御による出力素子２３の動作によって、前段出力素子２３ａから後段出力素子２３ｂまでの区間のバスライン４１の電位が変化する。
この電位の変化は、この区間に設けられた出力端子２５において非反転素子２９によって応答の信号となって受信部２２に受信される。
【００２３】
なお、判定部２８には、出力制御部２１または発信部２６による指令（指令信号Ｘ，診断信号Ｙ）の発信からの時間をカウントするカウンタ３９が接続される。
判定部２８は、ＯＮ／ＯＦＦの切り換えの指令を発信してから所定のカウンタ数後に受信部２２が受ける電位をこの指令に対する応答とみなす。
【００２４】
例えば、正常時には応答が「Ｌ」→「Ｈ」→「Ｈ」となるように１０カウントおきに指令を発信した場合を考える。
指令の発信の４カウント後に応答があることとすると、４カウント後に「Ｌ」となり、１４カウント後に「Ｈ」となり、その後３４カウント後まで「Ｈ」の応答が継続されることになる。
【００２５】
しかし、４カウント後に「Ｌ」となってから２０カウントの間「Ｌ」の応答が継続した場合、１つ目の「Ｈ」は出力素子２３などの故障によって返還されなかったことがわかる。
つまり、「Ｌ」または「Ｈ」の継続したカウント数によって出力素子２３などの故障を判定することができる。
【００２６】
なお、後述するように、検出回路１０は、その構造により、出力制御部２１による通常の稼働中であっても、故障を特定することができる場合がある。
よって、発信部２６および切換部３６を備えなくても、第１実施形態の課題は解決されうる。
【００２７】
〔故障の類型と応答の変化について〕
次に、図３〜図７を用いて故障の類型と応答の変化との関係について説明する。
図３は、装置１００の電源４７ａからアースまでのバスライン４１の等価回路４１（４１）の模式図である。
【００２８】
なお、図３においては、図２で示された出力素子２３は、ＯＮが黒塗りでＯＦＦが白抜きの丸で示している。
また、図３においては、プルダウン抵抗２７の記載は省略するとともに、バスライン４１において電位が「Ｈ」となっている区間を太線で表している。
【００２９】
図４〜図７までの各図は、図３の等価回路４１を用いて示される故障時に応答が変化する類型とその動作を説明図である。
なお、これら図４〜図７までの各図中では、簡略化のため図３に示した符号は省略している。
第１出力部３１ａおよび第２出力部３１ｂが同時に出力しうる診断信号Ｙのパターンは、ＯＦＦ−ＯＦＦ、ＯＮ−ＯＮ、ＯＮ−ＯＦＦおよびＯＦＦ−ＯＮの４通りである。
ただし、例えばＯＮ−ＯＦＦとは、第１出力部３１ａがＨ（ＯＮ指令）を出力し、第２出力部３１ｂがＬ（ＯＦＦ指令）を出力することを表わす。
【００３０】
図４はＯＦＦ−ＯＦＦ、図５はＯＮ−ＯＮ、図６はＯＮ−ＯＦＦ、図７はＯＦＦ−ＯＮの診断信号Ｙを出力した場合を示している。
図４（Ａ）、図５（Ａ）、図６（Ａ）および図７（Ａ）のいずれも、それぞれの信号に対する出力素子２３の正常時の動作および応答を表わしている。
また、図４（Ｂ）、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）〜図６（Ｅ）および図７（Ｂ）は、正常時の応答とは異なる応答が返還される場合の類型を表わす。
【００３１】
すなわち、図４（Ａ）はＯＦＦ−ＯＦＦの診断信号Ｙに対する正常時の動作および応答を示す図、図４（Ｂ）は前段出力素子２３ａが短絡側に故障した場合のＯＦＦ−ＯＦＦの診断信号Ｙに対する動作および応答を示す図である。
【００３２】
また、図５（Ａ）はＯＮ−ＯＮの診断信号Ｙに対する正常時の動作および応答を示す図、図５（Ｂ）は前段出力素子２３ａが短絡側に故障した場合のＯＮ−ＯＮの診断信号Ｙに対する動作および応答を示す図である。
【００３３】
また、図６（Ａ）はＯＮ−ＯＦＦの診断信号Ｙに対する正常時の動作および応答を示す図、図６（Ｂ）は前段出力素子２３ａが切断側に故障した場合のＯＮ−ＯＦＦの診断信号Ｙに対する動作および応答を示す図、図６（Ｃ）は後段出力素子２３ｂが短絡側に故障した場合のＯＮ−ＯＦＦの診断信号Ｙに対する動作および応答を示す図、図６（Ｄ）は出力素子２３の両方が切断側に故障した場合のＯＮ−ＯＦＦの診断信号Ｙに対する動作および応答を示す図、図６（Ｅ）は出力素子２３の両方が短絡側に故障した場合のＯＮ−ＯＦＦの診断信号Ｙに対する動作および応答を示す図、図６（Ｆ）は出力コネクタ４２の接触不良または電源回路４７の故障による電源喪失の場合の動作および応答を示す図である。
【００３４】
また、図７（Ａ）はＯＦＦ−ＯＮの診断信号Ｙに対する正常時の動作および応答を示す図、図７（Ｂ）は前段出力素子２３ａが短絡側、後段出力素子２３ｂが切断側に故障した場合のＯＦＦ−ＯＮの診断信号Ｙに対する動作および応答を示す図である。
【００３５】
〔タイプＡ．ＯＦＦ−ＯＦＦの診断信号Ｙ（図４）〕
図４（Ａ）に示されるように、診断信号ＹがＯＦＦ−ＯＦＦのとき、出力点３２は、プルダウン抵抗２７のアースにのみ接続される。
よって、出力点３２の電位は０Ｖ（Ｌ状態）となるので、受信部２２への応答は「Ｌ」となる。
【００３６】
一方、図４（Ｂ）に示されるように、前段出力素子２３ａが短絡側に故障しているため、出力信号Ｚによらず前段出力素子２３ａはＯＮとなる。
よって、出力素子２３は、実際にはＯＮ−ＯＦＦとなり、図４（Ａ）の正常時と異なり出力点３２の電位がＨレベルとなる。
すなわち、ＯＦＦ−ＯＦＦの診断信号Ｙに対してＨレベルの応答があれば前段出力素子２３ａが短絡側に故障していることがわかる。
なお、図４においては、正常時も故障時も、電源４７ａがアースから切り離されているので出力信号Ｚは流れない。
【００３７】
〔タイプＢ．ＯＮ−ＯＮの診断信号Ｙ（図５）〕
図５（Ａ）に示されるように、診断信号ＹがＯＮ−ＯＮのとき、電源４７ａは、アースに接続される。
よって、出力点３２の電位は０Ｖ（Ｌ状態）となるので、受信部２２への応答は「Ｌ」となる。
【００３８】
一方、図５（Ｂ）に示されるように、後段出力素子２３ｂが切断側に故障しているため、出力信号Ｚによらず後段出力素子２３ｂはＯＦＦとなる。
よって、出力素子２３は、実際にはＯＮ−ＯＦＦとなり、図５（Ａ）の正常時と異なり出力点３２の電位がＨレベルとなる。
【００３９】
すなわち、ＯＮ−ＯＮの診断信号Ｙに対してＨレベルの応答があれば後段出力素子２３ｂが切断側に故障していることがわかる。
なお、図５（Ａ）の正常時には電源４７ａがアースに接続されているので出力信号Ｚが流れる。
一方、図５（Ｂ）の故障時には電源４７ａがアースから切り離されているので出力信号Ｚは流れない。
【００４０】
〔タイプＣ．ＯＮ−ＯＦＦの診断信号Ｙ（図６）〕
図６（Ａ）に示されるように、診断信号ＹがＯＮ−ＯＦＦのとき、出力点３２は、電源４７ａにのみ接続される。
よって、出力点３２の電位はおよそＶcc［Ｖ］（Ｈ状態）となるので、受信部２２への応答は「Ｈ」となる。
【００４１】
一方、図６（Ｂ）に示されるように、前段出力素子２３ａが切断側に故障しているため、出力信号Ｚによらず前段出力素子２３ａはＯＦＦとなる。
よって、出力素子２３は、実際にはＯＦＦ−ＯＦＦとなる。
よって、出力点３２は、プルダウン抵抗２７のアースにのみ接続されて、図６（Ａ）の正常時と異なり出力点３２の電位がＬレベルとなる。
つまり、受信部２２への応答は「Ｌ」となる。
なお、このとき電源４７ａはアースに接続されているので、正常時とは異なり、出力信号Ｚが流れる。
【００４２】
また、図６（Ｃ）に示されるように、後段出力素子２３ｂが短絡側に故障しているため、出力信号Ｚによらず後段出力素子２３ｂはＯＮとなる。
よって、出力素子２３は、実際にはＯＮ−ＯＮとなる。
よって、出力点３２は、プルダウン抵抗２７のアースにのみ接続されて、図６（Ａ）の正常時と異なり出力点３２の電位がＬレベルとなる。
つまり、受信部２２への応答は「Ｌ」となる。
【００４３】
また、図６（Ｄ）に示されるように、出力素子２３のいずれも切断側に故障しているため、出力信号Ｚによらず出力素子２３のいずれもＯＦＦとなる。
よって、出力素子２３は、実際にはＯＦＦ−ＯＦＦとなる。
よって、出力点３２は、プルダウン抵抗２７のアースにのみ接続されて、図６（Ａ）の正常時と異なり出力点３２の電位がＬレベルとなる。
つまり、受信部２２への応答は「Ｌ」となる。
【００４４】
また、図６（Ｅ）に示されるように、出力素子２３のいずれも短絡側に故障しているため、出力信号Ｚによらず出力素子２３のいずれもＯＦＦとなる。
よって、出力素子２３は、実際にはＯＦＦ−ＯＦＦとなる。
よって、出力点３２は、アースに接続されて、図６（Ａ）の正常時と異なり出力点３２の電位がＬレベルとなる。
つまり、受信部２２への応答は「Ｌ」となる。
なお、このとき電源４７ａはアースに接続されているので、正常時とは異なり、出力信号Ｚが流れる。
【００４５】
また、図６（Ｆ）に示されるように、出力コネクタ４２の接触不良または電源回路４７が故障して電圧が供給されないこともある。
この場合も、出力素子２３が正常に作動していても、出力点３２の電位がＬレベルとなる。
つまり、受信部２２への応答は「Ｌ」となる。
なお、このとき電源４７ａはアースから切り離されているので出力信号Ｚは流れない。
以上より、ＯＮ−ＯＦＦの診断信号Ｙに対してＬレベルの応答があれば図６（Ｂ）〜図６（Ｆ）で示したいずれかの故障が発生していることが分かる。
【００４６】
〔タイプＤ．ＯＦＦ−ＯＮの診断信号Ｙ（図７）〕
図７（Ａ）に示されるように、診断信号ＹがＯＦＦ−ＯＮのとき、出力点３２は、電源４７ａから切り離される。
よって、出力点３２の電位は０Ｖ（Ｌ状態）となるので、受信部２２への応答は「Ｌ」となる。
【００４７】
一方、図７（Ｂ）に示されるように、前段出力素子２３ａが短絡側で後段出力素子２３ｂが切断側に故障しているため、出力信号Ｚによらず前段出力素子２３ａはＯＮで後段出力素子２３ｂはＯＦＦとなる。
よって、出力素子２３は、実際にはＯＮ−ＯＦＦとなる。
【００４８】
よって、出力点３２は、電源４７ａに接続されて、図７（Ａ）の正常時と異なり出力点３２の電位がＨレベルとなる。
つまり、受信部２２への応答は「Ｈ」となる。
なお、このとき正常時においても故障時においても、電源４７ａはアースから切り離されているので出力信号Ｚは流れない。
【００４９】
〔５．診断信号Ｙ〕
以上の結果から、図８の指令（指令信号Ｘ，診断信号Ｙ）とこの指令に対する正常時および故障時のそれぞれの応答との関係を示す図を得る。
【００５０】
まずタイプＡ診断をする（Ｓ１１）。
図９に示されるように、受信部２２への応答は、正常時には「Ｌ」、故障時には「Ｈ」となる。
よって、応答が「Ｈ」であった場合、前段出力素子２３ａの短絡側の故障が発生していることがわかる（Ｓ１２）。
【００５１】
判定部２８は、データ保持部３４に保持される応答に関するデータと受信部２２から送られる実際の応答とを比較して前段出力素子２３ａの短絡側の故障を判定する。
短絡側の故障と判定した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、判定部２８は、エラー発信部３８にエラー警告を発信させて（Ｓ１３）、動作を終了するか決定する（Ｓ１４）。
【００５２】
フェールセーフ等を考慮して動作を終了させる場合（Ｓ１４：ＮＯ）、故障対応サブルーチン（Ｓ１５）を実施する。
故障対応サブルーチン（Ｓ１５）では、安全措置をとるか決定する（Ｓ１５１）。
安全措置をとってから診断を終了する場合（Ｓ１５１：ＹＥＳ）、再度第１出力部３１ａおよび第２出力部３１ｂの両方からＬ信号（ＯＦＦ指令）を発信して故障対応サブルーチンを終了して（Ｓ１５２）、故障の検出および出力信号Ｚの出力動作を終了する（ＥＮＤ）。
なお、安全措置をとらずに故障を検出した状態のまま故障の検出および出力信号Ｚの出力動作を終了してもよい（Ｓ１５１：ＮＯ、ＥＮＤ）。
【００５３】
タイプＡ診断で正常と判定された場合（Ｓ１２：ＮＯ）、出力制御部２１を稼働して出力信号Ｚの出力動作を開始する。
なお、前段出力素子２３ａが短絡側に故障した場合、後段出力素子２３ｂが正常であれば、入力側基板５０に正常時と同一の出力信号Ｚを出力することができる。
よって、故障と診断された場合でも、動作を開始させることもできる。
【００５４】
出力信号Ｚの出力動作を開始させる場合（Ｓ１２：ＹＥＳ、Ｓ１４：ＹＥＳ）、出力制御部２１を稼働する。
なお、前段出力素子２３ａの短絡側の故障が検出されたのちも出力動作を開始する場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、バスライン４１を伝搬する出力信号Ｚの出力状態と停止状態を反転させて運転することもできる。
【００５５】
以上、タイプＡ診断の一例を示したが、タイプＢ〜タイプＤの診断も詳述したタイプＡ診断と同様に、それぞれのタイプに応じた故障検出ができる。
例えば、タイプＢ診断で故障が検出される場合、後段出力素子２３ｂが切断側に故障していることになる。
出力素子２３のいずれかが切断側に故障している場合、電源４７ａは、アースに接続されてオープンとなることがないので、出力信号Ｚは出力されない。
よって、タイプＢ診断で故障を検出した場合は、出力側基板２０ａを他の出力側基板２０（２０ｂ〜２０ｄ）に変更するなど、診断のタイプによってその後の対処は多少異なる。
【００５６】
以上のように、前段出力素子２３ａの短絡側の故障を検出することができる。
また、前段出力素子２３ａが短絡側に故障していた場合、後段出力素子２３ｂをＯＦＦとすることで、出力信号Ｚの出力が停止せずにバスライン４１を占有してしまうことを防止することができる。
また、前段出力素子２３ａが短絡側に故障しても、出力制御部２１が後段出力素子２３ｂを制御することで、入力側装置５００に正常時と同一の出力信号Ｚを出力することもできる。
【００５７】
つまり、第１実施形態にかかる検出回路１０および故障検出制御方法によれば、出力素子２３の故障を検出するとともに故障発生後のバスライン４１の制御が可能な状態に維持することができる。
【００５８】
なお、上述した診断は必ずしも発信部２６を用いることが必要ではない。
例えば、出力制御部２１の制御によって出力側基板２０を稼働させている際に、出力制御部２１がＯＦＦ−ＯＦＦの指令信号Ｘを発信した場合を考える。
【００５９】
この指令信号Ｘに対し、出力されていた出力信号Ｚは停止したものの受信部２２が受信する応答が「Ｌ」から「Ｈ」となった場合、図４（Ｂ）のように前段出力素子２３ａが短絡側に故障していることがわかる。
この場合、出力制御部２１がタイプＡ診断をしたことと同然になる。
【００６０】
また、出力制御部２１が前段出力素子２３ａにはＯＮの指令を維持させて、後段出力素子２３ｂのみを制御して出力信号Ｚの出力を制御している場合を考える。
後段出力素子２３ｂにＯＦＦの指令をした場合にも出力信号Ｚが停止せず、受信部２２への応答が「Ｌ」となった場合、図６（Ｃ）に示されるように、後段出力素子２３ｂが短絡側に故障していることがわかる。
【００６１】
この場合、出力制御部２１がタイプＣ診断をしたことと同然となる。
つまり、出力制御部２１の通常の制御においても、発信部２６による診断と同様の診断がされることがある。
【００６２】
（第２実施形態）
図１１は、第２実施形態にかかる故障検出制御方法の診断の結果と故障原因との関係を示す図である。
【００６３】
第２実施形態にかかる故障検出制御方法は、図１１に示されるように、タイプＡ診断およびタイプＣ診断、またはタイプＢ診断およびタイプＣ診断など、２種類のタイプの診断を組み合わせる。
図１１の結果１に示されるように、タイプＡ診断およびタイプＣ診断のいずれにおいても故障が検出されなかった場合（図１１中で“‐”と表記）、前段出力素子２３ａは正常であることがわかる。
【００６４】
また、この結果１の場合、後段出力素子２３ｂについては、少なくとも短絡はしていないことがわかる。
また、結果２のように、タイプＡ診断のみに故障が検出された場合、前段出力素子２３ａは短絡側に故障し、後段出力素子２３ｂは少なくとも短絡側の故障はないことがわかる。
なお、結果４のように、タイプＣ診断のみに故障が検出された場合、後段出力素子２３ｂの状態は不明である。
【００６５】
ただし、図６からわかるように、前段出力素子２３ａが正常であることが既に確認されている場合には、図６（Ｃ）に示されるように後段出力素子２３ｂが短絡側に故障していることがわかる。
【００６６】
なお、２種類のタイプの診断を組み合わせること以外は、第２実施形態は第１実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００６７】
このように、第２実施形態にかかる故障検出制御方法によれば、第１実施形態の効果に加え、故障原因をより詳細に特定に特定できる。
また、診断を組み合わせることで、故障の検出に加えて、出力素子２３が正常であることも確認できる場合がある。
さらに、タイプＣ診断によって、電源４７ａの喪失または出力コネクタ４２の接触不良などの可能性があることも特定できる。
【００６８】
（第３実施形態）
図１２は、第３実施形態にかかる故障検出制御方法の診断の結果と故障原因との関係を示す図である。
図１３は、一例としてタイプＡ診断、タイプＢ診断およびタイプＣ診断を組み合わせた結果を示している。
【００６９】
第３実施形態にかかる故障検出制御方法は、図１２に示されるように、３種類以上のタイプの診断を組み合わせる。
例えば、結果１のように、いずれの診断においても故障が検出されなかった場合、出力素子２３は、短絡側にも切断側にも故障していないことがわかる。
つまり、この場合は、出力素子２３はいずれも正常であることがわかる。
【００７０】
同様に、結果２のように、タイプＡ診断でのみ故障が検出された場合、前段出力素子２３ａが短絡側に故障しており、後段出力素子２３ｂは正常であることがわかる。
このように出力素子２３の一方のみが短絡側に故障しており、他の一方が正常である場合、出力制御部２１に正常である一方のみを制御させることで、通常どおり出力信号Ｚを出力することができる。
【００７１】
また、結果３および結果４のように後段出力素子２３ｂが切断側に故障している場合には、電源４７ａがアースに接続されることはないので、出力信号Ｚを発信することはできない。
この場合、入力側基板５０に継続して出力信号Ｚに入力するためには、出力側基板２０を他のものに切り換える必要がある。
【００７２】
また、結果５の後段出力素子２３ｂように、タイプＡ〜タイプＣの診断を組み合わせてはじめて故障の状態が特定されることもある。
さらに、結果６のように、タイプＡ診断以外において故障検出がされた場合、出力コネクタ４２の接続不良または電源回路４７の故障が発生している可能性が高いことがわかる。
【００７３】
なお、３種類以上のタイプの診断を組み合わせること以外は、第３実施形態は第１実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００７４】
次に、第３実施形態にかかる故障検出制御方法を図１０および図１３のフローチャートを用いて説明する（適宜図１および図２を参照）。
図１３におけるステップＳ２５は、第１実施形態と同様に、例えば図１３に示した故障対処サブルーチンである。
【００７５】
また、ステップＳ２１〜ステップＳ２５は、第１実施形態と同様のタイプＡ診断による故障検出の方法を示している。
第３実施形態においては、タイプＡ診断によって故障を検出しなかった場合、タイプＣ診断をする（Ｓ２６）。
また、前段出力素子２３ａが短絡側に故障している場合で動作を継続させる場合も（Ｓ２４：ＮＯ）、同様にタイプＣ診断をする（Ｓ２６）。
【００７６】
図８に示されるように、タイプＣ診断では、受信部２２への応答は、正常時には「Ｈ」、故障時には「Ｌ」となる。
よって、応答が「Ｌ」であった場合（Ｓ２７：ＮＯ）、図６（Ｂ）〜図６（Ｆ）に示した故障のいずれかが発生していることがわかる。
よって、判定部２８は、エラー発信部３８にエラー警告を発信させる（Ｓ２８）。
診断を停止する場合は、故障対処サブルーチン（Ｓ２５）を実行して診断を終了する（ＥＮＤ）。
【００７７】
一方、エラー警告の発信後に引き続き診断を継続する場合またはタイプＣ診断で故障を検出しなかった場合は、タイプＢ診断をする（Ｓ３０）。
図８に示されるように、タイプＢ診断では、受信部２２への応答は、正常時には「Ｌ」、故障時には「Ｈ」となる。
【００７８】
つまり、応答が「Ｈ」であった場合、後段出力素子２３ｂの切断側の故障が発生していることがわかる（Ｓ２８）。
出力素子２３のいずれかに切断側の故障が発生している場合、第１実施形態で述べたとおり、出力信号Ｚを発信することができない。
【００７９】
そこで、判定部２８は、エラー発信部３８にエラー警告を発信させた後（Ｓ２８）、故障対処サブルーチンＳ２５を実行して、診断および出力動作を終了させる。
一方、タイプＡ〜タイプＣの診断の結果から診断した出力側基板２０を使用することができる場合は（Ｓ３１：ＹＥＳ）、発信部２６は出力素子２３にリセット指令を発信する（Ｓ３３）。
【００８０】
リセット指令は、出力制御部２１で出力素子２３を制御して出力側基板２０の稼働を開始するとき、出力素子２３がＯＮ−ＯＮとなって不要な出力信号Ｚが出力されてしまうことを防止するものである。
つまり、リセット指令は出力素子２３の少なくとも一方をＯＦＦ状態にする指令である。
発信部２６が出力素子２３にリセット指令を発信した後、出力制御部２１が出力素子２３を制御して出力信号Ｚを発信する（Ｓ３４）。
【００８１】
なお、ステップＳ２３、ステップＳ２８およびステップＳ３２のエラー警告は、故障対処サブルーチンＳ２５の直前に１回に集約して発信してもよい。
また、上述した診断順序は一例であり、順番は検出するべき故障の種類に合わせて適宜決定すればよい。
【００８２】
このように、第３実施形態にかかる故障検出制御方法によれば、第１実施形態の効果に加え、故障原因をより詳細に特定することができる。
また、３種類以上のタイプの診断を組み合わせることで、故障の検出に加えて、出力素子２３が正常に動作することの確認もできる。
【００８３】
（第４実施形態）
第４実施形態にかかる故障検出制御方法は、第４実施形態において特にタイプＡ診断、タイプＢ診断およびタイプＤ診断を組み合わせるものである。
タイプＡ診断、タイプＢ診断およびタイプＤ診断のいずれも正常時には「Ｌ」の応答を受信部２２に返還する。
【００８４】
よって、これらの診断を連続的に実施するとき、応答が「Ｈ」となるときがあったか否かで故障の発生を診断することができる。
よって、診断のタイプごとに応答に対する判断を変更する必要がなく、判定部２８の構成を単純にすることができる。
【００８５】
なお、正常時の応答の種類が同一であるタイプの診断を選択すること以外は、第３実施形態は第１実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００８６】
このように、第４実施形態にかかる故障検出制御方法によれば、第１実施形態の効果に加え、応答に対する故障発生の判断を統一することができる。
【００８７】
（第５実施形態）
第５実施形態にかかる検出回路１０は、判定部２８は、ＯＮ／ＯＦＦの切り換えの指令からこの指令に対する応答までのカウンタ数が既定の最低閾値よりも小さい場合に、プルアップ抵抗４６に故障があると判定する。
【００８８】
なお、カウンタ数に基づいてプルアップ抵抗４６の故障を診断すること以外は、第５実施形態は第１実施形態等と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００８９】
電源４７ａとバスライン４１とを接続するラインに設けられたプルアップ抵抗４６は、経年劣化などで、プルアップ抵抗４６が短絡または短絡と同程度まで抵抗値が低下（以下、「短絡等」という）する場合がある。
電源４７ａからアースまでのバスライン４１に実装される抵抗が電源回路４７のプルアップ抵抗４６のみの場合、プルアップ抵抗４６が短絡等すると過電流がアースに流れる。
【００９０】
しかし、このようなプルアップ抵抗４６の劣化または故障は、検知されずに正常状態とみなされることが多い。
しかしながら、プルアップ抵抗４６の抵抗値が低下すると、指令信号Ｘまたは診断信号Ｙなどの指令に対する応答が速くなる。
そこで、カウンタ数に最低閾値を設定して、ＯＮ／ＯＦＦの切り換えの指令からこの指令に対する応答を受信するまでのカウンタ数を測定する。
【００９１】
最低閾値よりも少ないカウンタ数で応答があった場合、判定部２８は、プルアップ抵抗４６が短絡しているか、またはプルアップ抵抗４６の抵抗値が低下していると判定する。
ここで、図１４は、第５実施形態にかかる検出回路１０の出力端子２５の変形例である。
上述したカウンタ数を用いる診断は、プルアップ抵抗４６の正常時と故障時の応答の時間差が小さい場合、検出の精度が低下して誤検出が発生するおそれがある。
【００９２】
そこで、図１４に示されるように、出力端子２５にプルダウン抵抗２７と並列してコンデンサ３５を接続させてもよい。
コンデンサ３５によって、出力素子２３のＯＮ／ＯＦＦが切り換えられてから出力端子２５の応答が切り換わるまでの電位の変化が遅延する。
よって、正常時と故障時との応答の時間差を拡大させることで、故障の誤検出を低減させることができる。
【００９３】
このように、第５実施形態にかかる検出回路１０によれば、指令の発信から応答の受信までのカウンタ数を測定することで、第１実施形態の出力素子２３の診断の際にプルアップ抵抗４６のプルアップ抵抗４６の短絡等の故障も検出することができる。
【００９４】
（第６実施形態）
図１５は、第６実施形態にかかる検出回路１０の後段出力回路７０の概略構成図である。
第６実施形態にかかる検出回路１０は、図１５に示されるように、バスライン４１の後段出力素子２３ｂからアースまでの区間に実装される制御抵抗３７を備え、制御抵抗３７の抵抗は、プルアップ抵抗４６が短絡した場合にＨの応答を返還するように決定される。
【００９５】
第５実施形態で述べたように、プルアップ抵抗４６が短絡等した場合、バスライン４１に過電流が流れてしまう。
よって、プルアップ抵抗４６の短絡等を検出するとともに、過電流の流量を最小限にする必要がある。
そこで、上述のように、後段出力素子２３ｂからアースまでの区間に正常時のプルアップ抵抗４６と比較して十分小さい抵抗値の制御抵抗３７を実装する。
【００９６】
プルアップ抵抗４６の正常時には、出力素子２３がＯＮ−ＯＮの状態では、図５（Ａ）の状態と同等とみなすことができる。
よって、このとき受信部２２は、「Ｌ」の応答を受信する。
一方、プルアップ抵抗４６が短絡等すると、プルアップ抵抗４６の抵抗値に対する制御抵抗３７の抵抗値が大きくなる。
よって、制御抵抗３７には電圧がかかるので、「Ｈ」の応答が返還される。
【００９７】
なお、制御抵抗３７を備えること以外は、第６実施形態は第１実施形態等と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００９８】
このように、第６実施形態にかかる検出回路１０によれば、第１実施形態の効果に加え、プルアップ抵抗４６の短絡等の故障の検出を可能にするとともに、過電流の流量を最小限にすることができる。
【００９９】
以上述べた少なくとも一つの実施形態の検出回路１０および故障検出制御方法によれば、出力素子２３の故障を検出するとともに故障発生後のバスライン４１の制御が可能な状態に維持することができる。
【０１００】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０１】
１０…故障検出制御回路（検出回路）、２０…出力側基板、２０ａ…出力側基板、２１…出力制御部、２２…受信部、２３…出力素子、２３ａ…前段出力素子、２３ｂ…後段出力素子、２５…出力端子、２６…診断信号発信部（発信部）、２７…プルダウン抵抗、２８…判定部、２９…非反転素子、３１…出力部、３１ａ…第１出力部、３１ｂ…第２出力部、３２…出力点、３４…データ保持部、３５…コンデンサ、３６…切換部、３７…制御抵抗、３８…エラー発信部、３９…カウンタ、４０…バックプレーン、４１…バスライン、４１Ａ…バスラインの等価回路、４２…出力コネクタ、４３…入力コネクタ、４６…プルアップ抵抗、４７…電源回路、４７ａ…電源、５０…入力側基板、６０…前段出力回路（出力回路）、７０…後段出力回路（出力回路）、８０…出力制御回路、１００…装置、２００…出力側装置、５００…入力側装置、Ｘ…指令信号、Ｙ…診断信号、Ｚ…出力信号。
【図１】
2016099170.tif 000003
【図２】
2016099170.tif 000004
【図３】
2016099170.tif 000005
【図４】
2016099170.tif 000006
【図５】
2016099170.tif 000007
【図６】
2016099170.tif 000008
【図７】
2016099170.tif 000009
【図８】
2016099170.tif 000010
【図９】
2016099170.tif 000011
【図１０】
2016099170.tif 000012
【図１１】
2016099170.tif 000013
【図１２】
2016099170.tif 000014
【図１３】
2016099170.tif 000015
【図１４】
2016099170.tif 000016
【図１５】
2016099170.tif 000017