(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
演算を行って出力信号を出力する第１端子、および前記出力信号が確定している場合に出力許可信号を出力する第２端子を具備したＣＰＵと、
制御端へのトランジスタ駆動用電源の供給をオン・オフされることで負荷への負荷電源の供給をオン・オフ制御する出力用トランジスタと、
前記負荷電源からフォトカプラ駆動用電源を生成する電圧変換回路と、
前記電圧変換回路が生成したフォトカプラ駆動用電源を供給され、前記ＣＰＵの第１端子からの出力信号に応じて出力用トランジスタの制御端へのトランジスタ駆動用電源の供給をオン・オフするとともに、前記ＣＰＵの第１端子と出力用トランジスタの制御端とを絶縁するフォトカプラと、
前記負荷電源の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記ＣＰＵの第２端子から出力許可信号が出力されてオンする第１のスイッチング素子と、
前記電圧検出回路の検出結果が所定の電圧以上である場合にオンする第２のスイッチング素子と、
スイッチ要素の一端に前記フォトカプラ駆動用電源を接続し、制御端に直列接続した前記第１，第２のスイッチング素子がともにオンのときにスイッチ要素間がオンして、スイッチ要素の他端にトランジスタ駆動用電源を生成する１つの電源生成用スイッチング素子とを備え、
前記電源生成用スイッチング素子が前記フォトカプラ駆動用電源から前記トランジスタ駆動用電源を生成するときは、前記フォトカプラ駆動用電源は前記フォトカプラの動作安定電圧であることを特徴とするプログラマブルコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プログラマブルコントローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２に、従来例１のプログラマブルコントローラ（以下、ＰＬＣと記す）のトランジスタ出力部の回路構成を示し、ＰＬＣ１は、ＣＰＵ２と、ＣＰＵ２の出力にゲートを接続しエミッタを接地したＮＰＮ型のトランジスタ３と、入力ダイオード部４ａの一端をＰＬＣ電源Ｖ１に接続し他端をトランジスタ３のコレクタに接続して、出力部４ｂにフォトカプラ駆動用電源Ｖ２を供給されるフォトカプラ４と、フォトカプラ４の出力部４ｂの出力をベースに接続したＮＰＮ型の出力用トランジスタ６と、一端をフォトカプラ４の出力部４ｂ及び出力用トランジスタ６のベースに接続し、他端をトランジスタ駆動用電源Ｖ３に接続した抵抗５と、負荷電源Ｖｒをフォトカプラ駆動用電源Ｖ２及びトランジスタ駆動用電源Ｖ３に変換する電圧変換回路９ｂとを出力部に備え、出力用トランジスタ６のコレクタに負荷７を介して負荷電源Ｖｒの正極を接続し、エミッタに負荷電源Ｖｒの負極を接続している。
【０００３】
ＣＰＵ２の出力と出力用トランジスタ６との間はフォトカプラ４で絶縁されており、フォトカプラ４の最高使用電圧は負荷電源Ｖｒの電圧よりも低いものを用いている。
【０００４】
次にこの従来例１の出力部の動作について説明する。ＣＰＵ２からの出力信号ＳｏをＨレベルにするとトランジスタ３はオン状態になるので、ＰＬＣ電源Ｖ１からフォトカプラ４の入力ダイオード部４ａに電流が流れて、出力部４ｂの出力はＬレベルになり、出力用トランジスタ６のベースにはベース電流が流れ込まず出力用トランジスタ６はオフする。したがって、ＣＰＵ２の出力信号ＳｏがＨレベルの場合は、負荷７に負荷電流Ｉｒは流れない。
【０００５】
ＣＰＵ２からの出力信号ＳｏがＬレベルの場合は、トランジスタ３はオフ状態になるので、ＰＬＣ電源Ｖ１からフォトカプラ４の入力ダイオード部４ａには電流が流れず、出力部４ｂの出力はＨレベルになり、出力用トランジスタ６のベースにはトランジスタ駆動用電源Ｖ３から抵抗５を介してベース電流が流れて出力用トランジスタ６はオンする。したがって、ＣＰＵ２の出力信号Ｓｏによって負荷７には負荷電源Ｖｒから負荷電流Ｉｒが流れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示す前記従来例１においては、ＰＬＣ電源Ｖ１が未投入時、またはＣＰＵ２が未処理中（出力信号Ｓｏ、出力許可信号が不定時）に負荷電源Ｖｒを投入した場合や、ＣＰＵ２が処理中（出力信号Ｓｏ、出力許可信号が確定時）であっても負荷電源Ｖｒを投入した際フォトカプラ駆動用電源Ｖ２がフォトカプラ４の動作安定電圧に達するまでの間、ＰＬＣ１の制御とは無関係に出力用トランジスタ６がオンし、負荷７に負荷電流Ｉｒが流れてしまうという問題があった。
【０００７】
そのため、電源投入手順として、ＰＬＣ電源Ｖ１投入  →  ＣＰＵ２処理開始  →  負荷電源Ｖｒ投入  をユーザへの注意事項として徹底する必要があった。しかしＰＬＣ１は通常、ＰＬＣ電源Ｖ１と負荷電源Ｖｒとは分離されており、先に負荷電源Ｖｒを投入する場合も十分考えられ、前記問題の解決にはならなかった。
【０００８】
そこで、この使用上の注意事項を不要にするために考えられた従来例２の回路構成を図３に示す。従来例２のＰＬＣのトランジスタ出力部は図２に示す従来例１の構成に、ＣＰＵ２が出力信号Ｓｏを確定したときに出力する出力許可信号Ｓｅにゲートを接続しエミッタをＰＬＣ電源Ｖ１に接続したＰＮＰ型のトランジスタ１１と、入力ダイオード部１２ａの一端をトランジスタ１１のコレクタに接続し他端を接地したフォトカプラ１２と、ベースにフォトカプラ１２の出力部１２ｂのコレクタを接続し、電圧変換回路９ａの変換開始／停止入力にエミッタを接続し、コレクタを接地したＰＮＰ型のトランジスタ２０と、電圧変換回路９ａが出力するフォトカプラ駆動用電源Ｖ２が所定の電圧に達したことを検出する電源検出ＩＣ１０ａと、ベースに電源検出ＩＣ１０ａの検出信号出力を接続し、エミッタにフォトカプラ駆動用電源Ｖ２を接続し、コレクタにトランジスタ駆動用電源Ｖ３を生成するＰＮＰ型の電源生成用トランジスタ２１とを図２に示す従来例１に付加したものであり、電圧変換回路９ａは負荷電源Ｖｒをフォトカプラ駆動用電源Ｖ２のみに変換する機能を有している点が異なる。
【０００９】
次にこの従来例２に付加された回路の動作について説明する。ＰＬＣ電源Ｖ１が未投入時には、トランジスタ１１とフォトカプラ１２とトランジスタ２０とはオフのままであり、変換開始信号が入力されない電圧変換回路９ａは負荷電源Ｖｒからフォトカプラ駆動用電源Ｖ２への変換を停止しており、フォトカプラ駆動用電源Ｖ２からトランジスタ駆動用電源Ｖ３は生成されない。次にＰＬＣ電源Ｖ１が投入されてＣＰＵ２が出力信号Ｓｏを確定して出力許可信号Ｓｅを出力すると、トランジスタ１１とフォトカプラ１２とトランジスタ２０とがオンして、変換開始信号が入力された電圧変換回路９ａは負荷電源Ｖｒからフォトカプラ駆動用電源Ｖ２への変換を開始する。そして、フォトカプラ駆動用電源Ｖ２の電圧がフォトカプラ４の動作安定電圧以上になると電圧検出ＩＣ１０ａは検出信号を電源生成用トランジスタ２１のベースに出力し、電源生成用トランジスタ２１がオンすることによってエミッタ、コレクタを通してフォトカプラ駆動用電源Ｖ２からトランジスタ駆動用電源Ｖ３を生成する。
【００１０】
したがって、負荷電源Ｖｒが投入されている場合でも、ＰＬＣ電源Ｖ１が投入されてない状態ではトランジスタ駆動用電源Ｖ３は生成されず、またＰＬＣ電源Ｖ１を投入してＣＰＵ２が出力信号Ｓｏを確定して出力許可信号Ｓｅを出力すると、フォトカプラ駆動用電源Ｖ２の電圧がフォトカプラ４の動作安定電圧に達してからトランジスタ駆動用電源Ｖ３を生成するので、ＰＬＣ１の制御とは無関係に出力用トランジスタ６がオンし、負荷７に負荷電流Ｉｒが流れてしまうという問題は解決できる。しかし、電圧変換回路９ａにて負荷電源Ｖｒの変換開始／停止を直接駆動するのでノイズ対策部品が必要になり、またフォトカプラ駆動用電源Ｖ２からトランジスタ駆動用電源Ｖ３を生成する際にフォトカプラ駆動用電源Ｖ２の電圧を検出するための電圧検出ＩＣ１０ａも必要になるために部品数が多くなり、部品コストがかかるという問題が発生した。
【００１１】
また、別の方法として従来例３の回路構成を図４に示す。従来例３のＰＬＣのトランジスタ出力部は、図２に示す従来例１の構成に、ＣＰＵ２の出力許可信号Ｓｅの出力にゲートを接続しエミッタをＰＬＣ電源Ｖ１に接続したＰＮＰ型のトランジスタ１１と、入力ダイオード部１２ａの一端をトランジスタ１１のコレクタに接続し他端を接地したフォトカプラ１２と、ベースにフォトカプラ１２の出力部１２ｂのコレクタを接続し、エミッタにフォトカプラ駆動用電源Ｖ２を接続したＰＮＰ型の電源生成用トランジスタ２２と、負荷電源Ｖｒを分圧するために直列接続された抵抗２４，２５と、抵抗２５に並列に接続されたコンデンサ２６と、抵抗２５の両端電圧が所定の電圧に達したことを検出する電源検出ＩＣ１０ｂと、ベースに電源検出ＩＣ１０ｂの検出信号出力を接続し、エミッタに電源生成用トランジスタ２２のコレクタを接続し、コレクタにトランジスタ駆動用電源Ｖ３を生成するＰＮＰ型の電源生成用トランジスタ２３とを図２に示す従来例１に付加したものであり、電圧変換回路９ａは負荷電源Ｖｒをフォトカプラ駆動用電源Ｖ２のみに変換する機能を有している点が異なる。
【００１２】
次にこの従来例３に付加された回路の動作について説明する。ＰＬＣ電源Ｖ１が未投入時には、トランジスタ１１とフォトカプラ１２と電源生成用トランジスタ２２とはオフのままであり、トランジスタ駆動用電源Ｖ３は生成されない。ここで、ＰＬＣ電源Ｖ１が投入されてＣＰＵ２が出力信号Ｓｏを確定して出力許可信号Ｓｅを出力すると、トランジスタ１１とフォトカプラ１２とがオンし、電源生成用トランジスタ２２もオンする。
【００１３】
また、負荷電源Ｖｒが未投入時には、電圧変換回路９ａにてフォトカプラ駆動用電源Ｖ２は生成されず、負荷電源Ｖｒを分圧した抵抗２５の両端電圧は上昇しないため電源検出ＩＣ１０ｂは検出信号を出力せず、電源生成用トランジスタ２３はオフとなり、トランジスタ駆動用電源Ｖ３は生成されない。ここで、負荷電源Ｖｒが投入されると、負荷電源Ｖｒを分圧した抵抗２５の両端電圧は抵抗２４とコンデンサ２６による遅延時間を有して上昇し、所定の電圧以上になると電源検出ＩＣ１０ｂは検出信号を電源生成用トランジスタ２３のベースに出力して電源生成用トランジスタ２３はオンする。また、電源生成用トランジスタ２３がオンした時にはフォトカプラ駆動用電源Ｖ２がフォトカプラ４の動作安定電圧に達しているように抵抗２４，２５、コンデンサ２６の各値、及び電源検出ＩＣ１０ｂのしきい値は選択される。
【００１４】
ここで、トランジスタ駆動用電源Ｖ３は電源生成用トランジスタ２２，２３両方がオンしなければ生成されず、すなわち、まず負荷電源Ｖｒのみが投入された状態で、次にＰＬＣ電源Ｖ１が投入された場合には、ＣＰＵ２が出力Ｓｏを確定して出力許可信号Ｓｅを出力するまではトランジスタ駆動用電源Ｖ３は生成されない。また、まずＰＬＣ電源Ｖ１のみが投入された状態で、次に負荷電源Ｖｒが投入された場合には、ＣＰＵ２が出力Ｓｏを確定して出力許可信号Ｓｅを出力して、フォトカプラ駆動用電源Ｖ２がフォトカプラ４の動作安定電圧に達した後にトランジスタ駆動用電源Ｖ３は生成される。したがって、ＰＬＣ１の制御とは無関係に出力用トランジスタ６がオンし、負荷７に負荷電流Ｉｒが流れてしまうという問題は解決できる。しかし、電源検出ＩＣ１０ｂにコストがかかったり、フォトカプラ駆動用電源Ｖ２からトランジスタ駆動用電源Ｖ３を生成する際に２つの電源生成用トランジスタ２２，２３での電圧降下が発生するという問題が発生した。
【００１５】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＣＰＵの制御信号通りに確実にオン・オフできるプログラマブルコントローラを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、演算を行って出力信号を出力する第１端子、および前記出力信号が確定している場合に出力許可信号を出力する第２端子を具備したＣＰＵと、制御端へのトランジスタ駆動用電源の供給をオン・オフされることで負荷への負荷電源の供給をオン・オフ制御する出力用トランジスタと、前記負荷電源からフォトカプラ駆動用電源を生成する電圧変換回路と、前記電圧変換回路が生成したフォトカプラ駆動用電源を供給され、前記ＣＰＵの第１端子からの出力信号に応じて出力用トランジスタの制御端へのトランジスタ駆動用電源の供給をオン・オフするとともに、前記ＣＰＵの第１端子と出力用トランジスタの制御端とを絶縁するフォトカプラと、前記負荷電源の電圧を検出する電圧検出回路と、前記ＣＰＵの第２端子から出力許可信号が出力されてオンする第１のスイッチング素子と、前記電圧検出回路の検出結果が所定の電圧以上である場合にオンする第２のスイッチング素子と、スイッチ要素の一端に前記フォトカプラ駆動用電源を接続し、制御端に直列接続した前記第１，第２のスイッチング素子がともにオンのときにスイッチ要素間がオンして、スイッチ要素の他端にトランジスタ駆動用電源を生成する１つの電源生成用スイッチング素子とを備え、前記電源生成用スイッチング素子が前記フォトカプラ駆動用電源から前記トランジスタ駆動用電源を生成するときは、前記フォトカプラ駆動用電源は前記フォトカプラの動作安定電圧であることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
本実施形態の回路構成を図１に示す。本実施形態のＰＬＣのトランジスタ出力部は図２に示す従来例１の構成に、ＣＰＵ２の出力許可信号Ｓｅの出力にゲートを接続しエミッタをＰＬＣ電源Ｖ１に接続したＰＮＰ型のトランジスタ１１と、入力ダイオード部１２ａの一端をトランジスタ１１のコレクタに接続し他端を接地したフォトカプラ１２と、ベースにフォトカプラ１２の出力部１２ｂのコレクタを接続し、エミッタにフォトカプラ駆動用電源Ｖ２を接続し、コレクタにトランジスタ駆動用電源Ｖ３を生成するＰＮＰ型の電源生成用トランジスタ１３と、負荷電源Ｖｒを分圧するために直列接続された抵抗１６，１７と、抵抗１７に並列に接続されたコンデンサ１５と、抵抗１６，１７の接続中点をベースに接続し、コレクタを出力部１２ｂのエミッタに接続し、エミッタを接地したＮＰＮ型のトランジスタ１４とを付加したものであり、電圧変換回路９ａは負荷電源Ｖｒをフォトカプラ駆動用電源Ｖ２のみに変換する機能を有している点が異なる。図２と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００１９】
次に本実施形態の動作について説明する。まずＰＬＣ電源Ｖ１が未投入時に負荷電源Ｖｒを投入した場合には、電圧変換回路９ａはフォトカプラ４に供給するフォトカプラ駆動用電源Ｖ２を発生し、負荷電源Ｖｒを分圧した抵抗１７の両端電圧は抵抗１６とコンデンサ１５による遅延時間を有して上昇し、トランジスタ１４のベース−エミッタ間電圧に達すると、トランジスタ１４はオンする。ここで、トランジスタ１４、コンデンサ１５、抵抗１６，１７は負荷電源Ｖｒの電圧を検出する電圧検出回路を構成する。
【００２０】
そして、ＰＬＣ電源Ｖ１を投入すると、ＣＰＵ２は出力信号ＳｏをＨレベルにし、トランジスタ３をオンさせて、フォトカプラ４の入力ダイオード部４ａに電流を流すことにより、フォトカプラ駆動用電源Ｖ２を供給されて動作中であるフォトカプラ４の出力部４ｂの出力はＬレベルとなり、またトランジスタ駆動用電源Ｖ３はまだ生成されていないので出力用トランジスタ６は駆動されず、負荷７には負荷電流Ｉｒは流れない。
【００２１】
この状態でＣＰＵ２は出力信号Ｓｏを確定して出力許可信号ＳｅをＬレベルにすることにより、トランジスタ１１がオンし、フォトカプラ１２の入力ダイオード部１２ａに電流が流れて、出力部１２ｂがオンする。そして電源生成用トランジスタ１３のベース電流は出力部１２ｂとトランジスタ１４を介して流れて、電源生成用トランジスタ１３のコレクタ−エミッタ間はオンして、フォトカプラ駆動用電源Ｖ２からトランジスタ駆動用電源Ｖ３が生成される。その後、ＣＰＵ２の出力信号ＳｏをＬレベルにすることにより、トランジスタ３をオフさせて、フォトカプラ４の入力ダイオード部４ａの電流を遮断することにより、フォトカプラ４の出力部４ｂの出力はＨレベルとなり、且つトランジスタ駆動用電源Ｖ３は生成されているので出力用トランジスタ６は駆動されてオン状態となり、負荷７には負荷電流Ｉｒが流れる。以降はＣＰＵ２の出力信号Ｓｏによって負荷７のオン・オフ制御が可能になる。
【００２２】
次に、ＣＰＵ２が未処理中（出力信号Ｓｏ、出力許可信号Ｓｅが不定時）に、負荷電源Ｖｒを投入した場合、電圧変換回路９ａはフォトカプラ４に供給するフォトカプラ駆動用電源Ｖ２を発生させるとともに、負荷電源Ｖｒを分圧した抵抗１７の両端電圧は抵抗１６とコンデンサ１５によって遅延されて上昇し、トランジスタ１４のベース−エミッタ間電圧に達すれば、トランジスタ１４はオンする。しかし、ＣＰＵ２は未処理中のため出力許可信号Ｓｅはハイインピーダンス状態となり、トランジスタ１１はオフとなって、フォトカプラ１２の入力ダイオード部４ａに電流が流れず、出力部１２ｂはオフとなる。したがって、電源生成用トランジスタ１３はベース電流が流れずにオフとなって、トランジスタ駆動用電源Ｖ３は生成されず、出力用トランジスタ６も駆動されず、負荷７には負荷電流Ｉｒが流れない状態となり、ＣＰＵ２からの出力信号Ｓｏ、出力許可信号Ｓｅが出力されるまでこの状態が保持される。
【００２３】
また、ＣＰＵ２が処理中に負荷電源Ｖｒを投入した場合には、負荷電源Ｖｒを投入後、負荷電源Ｖｒを分圧した抵抗１７の両端電圧は抵抗１６とコンデンサ１５による遅延時間を有して上昇し、トランジスタ１４のベース−エミッタ間電圧に達すれば、トランジスタ１４はオンする。このとき、負荷電源Ｖｒを投入してから抵抗１６とコンデンサ１５による遅延時間後にトランジスタ１４がオンする。そして、トランジスタ１４がオンしたときに、電圧変換回路９ａで発生するフォトカプラ駆動用電源Ｖ２がフォトカプラ４の動作安定電圧に達しているように抵抗１６，１７、コンデンサ１５の各値を選択することによって、フォトカプラ駆動用電源Ｖ２がフォトカプラ４の不確定動作電圧領域にある場合には、トランジスタ駆動用電圧Ｖ３は生成されないのでトランジスタ６は駆動されずに負荷７には負荷電流Ｉｒは流れない。
【００２４】
したがって、ＰＬＣ電源Ｖ１が未投入時、またはＣＰＵ２が未処理中（出力信号Ｓｏ、出力許可信号が不定時）に負荷電源Ｖｒを投入した場合や、ＣＰＵ２が処理中であっても負荷電源Ｖｒを投入した際フォトカプラ駆動用電源Ｖ２がフォトカプラ４の動作安定電圧に達するまでの間、ＰＬＣ１の制御とは無関係に出力用トランジスタ６がオンし、負荷７に負荷電流Ｉｒが流れてしまうという問題は発生しない。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、演算を行って出力信号を出力する第１端子、および前記出力信号が確定している場合に出力許可信号を出力する第２端子を具備したＣＰＵと、制御端へのトランジスタ駆動用電源の供給をオン・オフされることで負荷への負荷電源の供給をオン・オフ制御する出力用トランジスタと、前記負荷電源からフォトカプラ駆動用電源を生成する電圧変換回路と、前記電圧変換回路が生成したフォトカプラ駆動用電源を供給され、前記ＣＰＵの第１端子からの出力信号に応じて出力用トランジスタの制御端へのトランジスタ駆動用電源の供給をオン・オフするとともに、前記ＣＰＵの第１端子と出力用トランジスタの制御端とを絶縁するフォトカプラと、前記負荷電源の電圧を検出する電圧検出回路と、前記ＣＰＵの第２端子から出力許可信号が出力されてオンする第１のスイッチング素子と、前記電圧検出回路の検出結果が所定の電圧以上である場合にオンする第２のスイッチング素子と、スイッチ要素の一端に前記フォトカプラ駆動用電源を接続し、制御端に直列接続した前記第１，第２のスイッチング素子がともにオンのときにスイッチ要素間がオンして、スイッチ要素の他端にトランジスタ駆動用電源を生成する１つの電源生成用スイッチング素子とを備え、前記電源生成用スイッチング素子が前記フォトカプラ駆動用電源から前記トランジスタ駆動用電源を生成するときは、前記フォトカプラ駆動用電源は前記フォトカプラの動作安定電圧であるので、フォトカプラ駆動用電源からトランジスタ駆動用電源を生成する手段は、電源監視用ＩＣや、フォトカプラ駆動用電源からトランジスタ駆動用電源を生成する為の複数の電源生成用スイッチング素子を用いずに、ＣＰＵが出力する出力許可信号と、負荷電源の電圧を検出する電圧検出回路の検出結果とを組み合わせて１つの電源生成用スイッチング素子の動作を制御して、低コスト且つ少ない部品点数でプログラマブルコントローラを構成でき、ＰＬＣ電源が未投入時、またはＣＰＵが未処理中（出力信号、出力許可信号が不定時）に負荷電源を投入した場合や、ＣＰＵが処理中であっても負荷電源を投入した際フォトカプラ駆動用電源がフォトカプラの動作安定電圧に達するまでの間、ＰＬＣの制御とは無関係に出力用トランジスタがオンし、負荷に負荷電流が流れてしまうという問題を解決することができるという効果がある。さらに、簡単な構成で電源生成用スイッチング素子の制御回路を実現できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１を示す回路構成図である。
【図２】  従来例１を示す回路構成図である。
【図３】  従来例２を示す回路構成図である。
【図４】  従来例３を示す回路構成図である。
【符号の説明】
１  ＰＬＣ
２  ＣＰＵ
４  フォトカプラ
６  出力用トランジスタ
７  負荷
１３  電源生成用トランジスタ
Ｓｏ  出力信号
Ｓｅ  出力許可信号
【図１】
0004161548.tif 000002
【図２】
0004161548.tif 000003
【図３】
0004161548.tif 000004
【図４】
0004161548.tif 000005