(57)【要約】【課題】ＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部が出力する電源にノイズが流入したか否かを感知できるＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置を提供する。【解決手段】本発明は、ＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置に関し、感知装置は、電源部から出力される駆動電圧からノイズ判断対象電圧を抽出するキャパシターと、キャパシターから出力されるノイズ判断対象電圧を変換して出力する電圧変換部と、電圧変換部によって変換されたノイズ判断対象電圧を基準電圧と比較する比較部と、比較部で比較した結果に基づいて、ノイズ判断対象電圧がノイズであるか否かを判断する判断部とで構成できる。【選択図】図２
2016134181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＬＣアナログ入出力モジュールに駆動電源を供給する電源部の出力にノイズが流入されているか否かを感知する装置において、
前記電源部から出力される駆動電圧からノイズ判断対象電圧を抽出するキャパシターと、
前記キャパシターから出力される前記ノイズ判断対象電圧を変換して出力する電圧変換部と、
前記電圧変換部によって変換されたノイズ判断対象電圧を基準電圧と比較する比較部と、
前記比較部で比較した結果に基づいて、前記ノイズ判断対象電圧がノイズであるか否かを判断する判断部とで構成されることを特徴とする、ＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置。
【請求項２】
前記電圧変換部は、前記キャパシターから出力される前記ノイズ判断対象電圧を半波整流する半波整流器と、
前記半波整流器によって半波整流されたノイズ判断対象電圧を反転加算する反転加算器と、
前記反転加算器によって反転加算されたノイズ判断対象電圧を同じ大きさの反転した形態で出力する反転増幅器と、
前記反転増幅器に反転したノイズ判断対象電圧を低域通過フィルタリングするローパスフィルタとで構成される、請求項１に記載のＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置。
【請求項３】
前記比較部は、前記ノイズ判断対象電圧が前記基準電圧より大きい場合、負または正の電圧を出力して、逆に前記ノイズ判断対象電圧が前記基準電圧より小さい場合、正または負の電圧を出力する、請求項１または２に記載のＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置。
【請求項４】
前記判断部は、前記ノイズ判断対象電圧がノイズであると判断すると、ローレベルまたはハイレバルの電圧を出力して、前記ノイズ判断対象電圧がノイズではないと判断すると、ハイレバルまたはローレベルの電圧を出力する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置。
【請求項５】
前記判断部は、前記比較部から出力される比較結果に応じてターンオンまたはターンオフされるＮＭＯＳ  ＦＥＴあるいはＰＭＯＳ  ＦＥＴである、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置に関し、詳細にはＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部が出力する電源にノイズが流入したか否かを感知できるＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）は、プログラム可能な論理的なコントローラーであり、数値演算、論理演算、シーケンシング（Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ）制御、タイマー（Ｔｉｍｅｒ）、カウンター（Ｃｏｕｎｔｅｒ）等の機能を内蔵してプログラムと各種データを保存できるメモリーを備えて各種自動化機械及びプロセッサを制御できる特殊なコンピュータである。
【０００３】
ＰＬＣは、装置制御、装置数値セッティング、時間制御、リアルタイム監視、リアルタイムデータ収集及び安全装置稼動など様々な作業に適用できる。
【０００４】
ＰＬＣは、自動化設備などの機械に信号を提供するためのアナログ出力モジュールと機械から受信される信号を入力するためのアナログ入力モジュールを備えている。
【０００５】
アナログ入力モジュールは、機械から提供されるアナログ信号をデジタル信号に切り替えて内部の演算処理部に提供するためのものである。
【０００６】
アナログ出力モジュールは、演算処理部で提供する演算処理結果を反映するデジタル信号の入力を受けてアナログ信号に変換して機械に伝達するためのものである。
【０００７】
この時、アナログ入力モジュールとアナログ出力モジュールの動作のための電源を供給する電源部が備えられ、電源部は、外部から入力される電源をアナログ入出力モジュールの動作に求められる電源に変換してアナログ入出力モジュールに供給する。
【０００８】
従って、アナログ入出力モジュールが正常に動作するためには電源部が供給する電源が常に安定した状態を維持しなければならない。もし、外部からノイズが流入したりＰＬＣモジュール内でノイズが発生すると電源部の出力電圧は不安定な状態になり、この不安定な電圧がアナログ入出力モジュールに供給されると、アナログ入出力モジュールは正確なアナログ信号の入力を受けたり出力することができない。これは製品の品質と性能を低下させる原因となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の従来技術の問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、ＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部が出力する電源にノイズが流入したか否かを感知できるＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知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】
前記目的を達成するための本発明の実施形態に係るＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置は、電源部から出力される駆動電圧からノイズ判断対象電圧を抽出するキャパシターと、前記キャパシターから出力される前記ノイズ判断対象電圧を変換して出力する電圧変換部と、前記電圧変換部によって変換されたノイズ判断対象電圧を基準電圧と比較する比較部と、前記比較部で比較した結果に基づいて、前記ノイズ判断対象電圧がノイズであるか否かを判断する判断部と、で構成してもよい。
【００１１】
この時、前記電圧変換部は、前記キャパシターから出力される前記ノイズ判断対象電圧を半波整流する半波整流器と、前記半波整流器によって半波整流されたノイズ判断対象電圧を反転加算する反転加算器と、前記反転加算器によって反転加算されたノイズ判断対象電圧を同じ大きさの反転形態で出力する反転増幅器と、前記反転増幅器に反転したノイズ判断対象電圧を低域通過フィルタリングするローパスフィルタと、で構成してもよい。
【００１２】
一方、前記比較部は、前記ノイズ判断対象電圧が前記基準電圧より大きい場合、負または正の電圧を出力し、逆に前記ノイズ判断対象電圧が前記基準電圧より小さい場合、正または負の電圧を出力するように構成してもよい。
【００１３】
前記判断部は、前記ノイズ判断対象電圧がノイズであると判断するとローレベルまたはハイレバルの電圧を出力し、前記ノイズ判断対象電圧がノイズではないと判断するとハイレバルまたはローレベルの電圧を出力するように構成してもよい。
【００１４】
この時、前記判断部は、前記比較部から出力される比較結果によりターンオンまたはターンオフされるＮＭＯＳ（Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ） ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）あるいはＰＭＯＳ（Ｐ−ｃｈａｎｎｅｌ  ＭＯＳ）ＦＥＴであってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、ＰＬＣアナログ入出力モジュールに電源を供給する電源部がノイズによって不安定な電圧を出力する場合、ＰＬＣアナログ入出力モジュールに供給される電源にノイズが流入したか否かを感知することができる。
【００１６】
従って、ＰＬＣアナログ入出力モジュールに電源を供給する電源部が供給する電源にノイズが流入したことを事前に感知してＰＬＣアナログ入出力モジュールに供給されることを遮断することができる。
【００１７】
このように、ノイズが流入した電源がＰＬＣアナログ入出力モジュールに供給されることを遮断することによって、ＰＬＣアナログ入出力モジュールの誤動作発生率を減らし、トラブルシューティング（ｔｒｏｕｂｌｅ  ｓｈｏｏｔｉｎｇ）をするのに所要する時間と費用を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置を含むＰＬＣシステムの一例を図示した構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置のブロック構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係るＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置の詳細回路図である。
【図４】本発明の実施形態に係るＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置の各構成の出力電圧波形の一例を図示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付される図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すると明確になる。しかし、本発明は、以下開示される実施形態に限定されず、各々異なる多様な形態で具現され、本実施形態は単に本発明の開示を完全にして、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇によって定義されるだけである。明細書全体にわたり同じ図面符号は、同じ構成要素を指し示す。
【００２０】
本発明の実施形態を説明するに当たり、公知機能または構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にすると判断する場合には、その詳細な説明を省略する。そして、後述される用語は、本発明の実施形態における機能を考慮して定義された用語であって、これはユーザー、運用者の意図または慣例などにより変わることもありうる。従って、その定義は、本明細書全般にわたった内容に基づいて定めなければならない。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係るＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置を含むＰＬＣシステムの一例を図示した構成図である。
【００２２】
図１を参照すると、ＰＬＣシステムは、アナログモジュール１００、電源部２００及びノイズ感知装置３００を含み、それ以外に他の構成をさらに含むが、発明の説明に必要な構成だけを図示した。
【００２３】
この時、アナログモジュール１００は、下部装置から提供されるアナログ信号をデジタル信号に切り替えて内部の演算処理部に提供するアナログ入力モジュールであってもよく、演算処理部で提供する演算処理結果を反映するデジタル信号の入力を受けてアナログ信号に変換して下部装置に伝達するアナログ出力モジュールであってもよい。
【００２４】
電源部２００は、アナログモジュール１００が動作するのに必要な駆動電源を供給するための構成であり、外部から印加される電源をアナログモジュール１００の動作に適したレベルの電源に変換してアナログモジュール１００に供給する。
【００２５】
一方、ノイズ感知装置３００は、電源部２００から出力される電源にノイズが流入しているか否かを感知する。ノイズ感知装置３００の構成については添付図面を基づいて後述する。
【００２６】
図２は、本発明の実施形態に係るＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置のブロック構成図であり、図３は、本発明の実施形態に係るＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置の詳細回路図であり、図４は、本発明の実施形態に係るＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置の各構成の出力電圧波形の一例を図示した図面である。
【００２７】
図２〜図４を参照すると、本発明の実施形態に係るＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置３００は、キャパシター３１０、電圧変換部３２０、比較部３３０、基準電圧発生部３４０及び判断部３５０で構成されてもよい。
【００２８】
キャパシター３１０は、電源部２００から出力される駆動電圧からノイズを抽出するために構成される。
【００２９】
すなわち、キャパシター３１０は、直流成分を遮断する特性があって、駆動電圧は直流であるため、駆動電圧にノイズが含まれていなければ、キャパシター３１０の出力電圧は「０」になる。
【００３０】
しかし、駆動電圧にノイズが含まれていれば、図４（ａ）に示したように、キャパシター３１０はノイズに該当する交流電圧を出力する。
【００３１】
キャパシター３１０から出力される電圧（Ｖ1）は、ノイズ有無判断のために用いられるので、以下「ノイズ判断対象電圧」という。
【００３２】
電圧変換部３２０は、キャパシター３１０から出力される交流形態のノイズ判断対象電圧を変換して出力する。
【００３３】
この時、電圧変換部２３０は、ノイズ判断対象電圧を半波整流及び増幅して、低域通過フィルタリングして出力する。電圧変換部３２０の具体的な構成及び動作については後述する。
【００３４】
比較部３３０は、電圧変換部３２０により変換されたノイズ判断対象電圧を基準電圧発生部３４０から出力される基準電圧（Ｖｒｅｆ）と比較して、比較結果を出力する。
【００３５】
この時、比較部３３０に出力される比較結果（Ｖ6）は、図４（ｆ）に示したように負（−）の電圧または正（＋）の電圧であってもよく、負（−）の電圧の大きさと正（＋）の電圧の大きさは同じであってもよい。
【００３６】
一方、比較部３３０は、ノイズ判断対象電圧と基準電圧を比較して、ノイズ判断対象電圧が基準電圧より大きい場合、負（−）の電圧を出力して、基準電圧より小さい場合、正（＋）の電圧を出力するように構成されてもよい。
【００３７】
選択的に、比較部３３０は、ノイズ判断対象電圧と基準電圧を比較して、ノイズ判断対象電圧が基準電圧より大きい場合、正（＋）の電圧を出力して、基準電圧より小さい場合、負（−）の電圧を出力するように構成されてもよい。
【００３８】
基準電圧発生部３４０は、比較部３３０がノイズ判断対象電圧と比較するのに用いられる基準電圧を生成する。
【００３９】
判断部３５０は、比較部３３０から出力される比較結果を受信して、比較結果に基づいてノイズ判断対象電圧がノイズであるか否かを判断して出力する。
【００４０】
この時、図４（ｇ）に示したように、判断部３５０は判断結果に応じて互いに異なるレベルの電圧を出力するように構成され、ＮＭＯＳ（Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）あるいはＰＭＯＳ（Ｐ−ｃｈａｎｎｅｌ  ＭＯＳ）ＦＥＴであってもよい。
【００４１】
一例として、判断部３５０は、比較部３３０から受信した比較結果が正（＋）の電圧の場合、ハイ（Ｈｉｇｈ）レベルの電圧を出力し、負（−）の電圧の場合、ロー（Ｌｏｗ）レベルの電圧を出力するように構成されてもよい。
【００４２】
選択的に、判断部３５０は、比較部３３０から受信した比較結果が正（＋）の電圧の場合、ロー（Ｌｏｗ）レベルの電圧を出力し、負（−）の電圧の場合、ハイ（Ｈｉｇｈ）レベルの電圧を出力するように構成されてもよい。
【００４３】
以下、図３及び４を参照して本発明の電圧変換部の構成及び動作について具体的に調べる。
【００４４】
本発明に係る電圧変換部３２０は、半波整流器３２１、反転加算器３２２、反転増幅器３２３及びローパスフィルタ３２４で構成されてもよい。
【００４５】
半波整流器３２１は、キャッピーシッター３１０を通過したノイズ判断対象電圧を半波整流し（図４（ｂ））、反転加算器３２２は、半波整流器３２１により半波整流されたノイズ判断対象電圧を反転加算する（図４（ｃ））。
【００４６】
反転増幅器３２３は、反転加算器３２２によって反転加算されたノイズ判断対象電圧を同じ大きさの反転した波形の電圧を出力し（図４（ｄ））、ローパスフィルタ３２４は、反転増幅器３２３によって反転されたノイズ判断対象電圧を低域通過フィルタリングする（図４（ｅ））。
【００４７】
以下、電圧変換部３２０の構成中補充説明が必要な構成についてさらに説明して、一般的に用いられる構成に関する説明は省略する。
【００４８】
半波整流器３２１は、第一及び第二の抵抗（Ｒ１、Ｒ２）、第一のオーピーアンプ３２１ａ、第一及び第二のダイオード（Ｄ１、Ｄ２）で構成されてもよい。
【００４９】
この時、第一のオーピーアンプ３２１ａは、負（−）の入力端が、キャパシター３１０に連結されて、正（＋）の入力端が接地されて、第一の抵抗（Ｒ１）は第一のオーピーアンプ３２１ａの負（−）の入力端とキャパシター３１０との間に連結される。
【００５０】
第一のダイオード（Ｄ１）のアノードが、第一のオーピーアンプ３２１aの負（−）の入力端と第一の抵抗（Ｒ１）との間に連結されて、第一のダイオード（Ｄ１）のカソードが第一のオーピーアンプ３２１ａの出力端に連結される。
【００５１】
また、第二のダイオード（Ｄ２）のアノードが、第一のオーピーアンプ３２１ａの出力端に連結されて、第二のダイオード（Ｄ２）のカソードが、半波整流器３２１の出力側に連結される。
【００５２】
一方、第二の抵抗（Ｒ２）の一側が、第一の抵抗（Ｒ１）と第一のオーピーアンプ３２１ａとの間に連結されて、第二の抵抗（Ｒ２）の他側が、半波整流器３２１の出力側に連結されて、第二の抵抗（Ｒ２）は、第一のダイオード（Ｄ１）のアノードと第二のダイオード（Ｄ２）のカソードに連結される。
【００５３】
このような構成を有する半波整流器３２１の動作を見ると、第一の抵抗（Ｒ１）及び第二の抵抗（Ｒ２）が同じ値に設定される場合、ノイズ判断対象電圧（V１）が０より大きい場合、第一のダイオード（Ｄ１）がターンオン（Ｔｕｒｎ−Ｏｎ）され、第二のダイオード（Ｄ２）はターンオフ（Ｔｕｒｎ−Ｏｆｆ）され、半波整流器３２１の出力電圧（Ｖ２）は０となる。
【００５４】
それに対して、ノイズ判断対象電圧（Ｖ２）が０より小さい場合、第一のダイオード（Ｄ１）はターンオフ（Ｔｕｒｎ−Ｏｆｆ）され、第二のダイオード（Ｄ２）はターンオン（Ｔｕｒｎ  Ｏｎ）され、半波整流器３２１の出力電圧（Ｖ２）は、下記式（１）によって−V１となる。
【数１】
2016134181.tif 000003
【００５５】
従って、ノイズ判断対象電圧（V１）の０より小さい領域の極性が変わって、半波整流器３２１の出力電圧（Ｖ２）に出力される。
【００５６】
一方、反転加算器３２２は、第三〜第五の抵抗（Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５）と第二のオーピーアンプ３２２ａで構成されてもよい。
【００５７】
第二のオーピーアンプ３２２ａの負（−）の入力端は、半波整流器３２１の出力側に連結されて、第二のオーピーアンプ３２２ａの正（＋）の入力端は接地される。
【００５８】
第三の抵抗（Ｒ３）は、キャパシターと第二のオーピーアンプ３２２ａの負（−）の入力端間に連結されて、第四の抵抗（Ｒ４）は、第二のオーピーアンプ３２２ａの出力端と第二のオーピーアンプ３２２ａの負（−）の入力端との間に連結されて、第五の抵抗（Ｒ５）は、半波整流器３２１の出力側と第二のオーピーアンプ３２２ａの負（−）の入力端との間に連結される。
【００５９】
このように構成された反転加算器３２２の動作を見ると、Ｒ３＝Ｒ４であり、Ｒ５＝２Ｒ４である場合、反転加算器３２２の出力電圧（Ｖ3）は下記式（２）によって決定される。
【数２】
2016134181.tif 000004
【００６０】
従って、ノイズ判断対象電圧（Ｖ1）が０より大きい時、Ｖ2=０であるため、Ｖ3=−Ｖ1になり、ノイズ判断対象電圧（Ｖ1）が０より小さい時、Ｖ2=−Ｖ1であるため、Ｖ3=Ｖ1となる。
【００６１】
結論的に、反転加算器３２２の出力電圧（Ｖ3）は、ノイド判断対象電圧（Ｖ1）と同じ大きさの負（−）の波形で出力され、反転増幅器３２３が再び正（＋）の波形に反転させて出力する。
【００６２】
以上、本発明に係るＰＬＣアナログ入出力モジュールの電源部ノイズ感知装置を実施形態により説明したが、本発明の範囲は、特定実施形態に限定されず、本発明と関連して通常の知識を有する者に自明な範囲内で種々の代案、修正及び変更して実施することができる。
【００６３】
従って、本発明に記載された実施形態及び添付図面は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであって、このような実施形態及び添付図面によって本発明の技術思想の範囲が限定されるのではない。本発明の保護範囲は、請求範囲によって解釈されるべきで、これと同等な範囲内にある全ての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれると解釈されなければならない。
【符号の説明】
【００６４】
１００    アナログモジュール
２００    電源部
３００    ノイズ感知装置
３１０    キャパシター
３２０    電圧変換部
３２１    半波整流器
３２２    反転加算器
３２３    反転増幅器
３２４    ローパスフィルタ
３３０    比較部
３４０    基準電圧発生部
３５０    判断部
【図１】
2016134181.tif 000005
【図２】
2016134181.tif 000006
【図３】
2016134181.tif 000007
【図４】
2016134181.tif 000008