(57)【要約】【課題】交流の外部入力信号でも入力遅れの少ないシーケンスコントローラを提供する。【解決手段】外部スイッチのＯＮ、ＯＦＦ状態の情報を交流電源を使用して交流の外部入力信号として取り込み、外部入力信号と所定角度位相の異なる信号と、外部入力信号と同位相の信号とで論理積をとり、この論理積の出力をプログラマブルコントローラの入力信号として取り込む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチ、リレー接点、半導体リレー等の外部スイッチのＯＮ、ＯＦＦ状態の情報を交流電源を使用して交流の外部入力信号として取り込み、装置の入力信号を算出する入力部を備えたプログラマブルコントローラにおいて、
前記入力部は、外部入力信号と所定角度位相の異なる信号を作る位相進行信号作成回路と、外部入力信号と同位相の信号を作る同位相信号作成回路と、前記両回路からの出力信号の論理積をとる演算回路を備え、この演算回路の出力を装置の入力信号として取り込むことを特徴とするプログラマブルコントローラ。
【請求項２】
前記位相進行信号作成回路は、外部入力信号と９０度位相の異なる信号を作ることを特徴とする請求項１記載のプログラマブルコントローラ。
【請求項３】
前記位相進行信号作成回路と同位相信号作成回路は、交流の外部入力信号を電気的に絶縁するフォトカプラをそれぞれ備え、前記演算回路はこのフォトカプラからの出力信号の論理積をとることを特徴とする請求項１または２記載のプログラマブルコントローラ。
【請求項４】
前記位相進行信号作成回路と同位相信号作成回路は、交流の外部入力信号をパルス状信号に変換するフォトカプラをそれぞれ備え、前記演算回路はこのフォトカプラからのパルス状の出力信号の論理積をとることを特徴とする請求項１または２記載のプログラマブルコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流（ＡＣ）電源によって動作する外部機器からのＡＣの外部入力を取込むプログラマブルコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
プログラマブルコントローラの入力としてＡＣ電源を利用した外部入力は、専用電源が要らないのでコストが安く、現場での調達も容易で便利である。特許文献１にＡＣ電源を利用した外部入力の例が示されている。図４のＡＣ信号の入力部１６の例により以下説明する。
【０００３】
外部スイッチ２がＯＮすると、ＡＣ電源１からコンデンサ３、抵抗１７、フォトカプラ４のループで交流の入力電流が流れる。コンデンサ３はこの入力電流値を制限し、抵抗１７は外部スイッチ２がＯＮになった瞬間に流れる突入電流を制限する。入力電流制限用のコンデンサ３を使用するのは、発熱の発生をなくすためであり、この入力電流は入力用電源１に対し約９０度進んだＡＣ入力電流波形となる。
【０００４】
フォトカプラ４の１次側発光ダイオードに電流が流れると、フォトカプラ４の２次側のトランジスタがＯＮし、フォトカプラ出力信号は０Ｖ付近の電圧（アース電位）を出力する。抵抗１９は、ＡＣ入力部１６のＯＮ／ＯＦＦのしきい値電圧がＡＣ入力回路の仕様を満足させるための抵抗であり、コンデンサ１８はＡＣ入力ラインに誘導等により入力電流にのったノイズをフォトカプラに流れ込まないようにバイパスし、耐ノイズ性を確保するものである。
【０００５】
フォトカプラ４の出力信号２１を後の説明するフィルタ２４を経て、バッファＩＣ５に取り込み、この信号を反転させた信号１２を、スイッチがＯＮである情報として、Ｈレベル信号をプログラマブルコントローラの演算部に送る。
【０００６】
外部スイッチ２がＯＦＦの場合は、上記の入力電流は流れず、フォトカプラ４の出力トランジスタはＯＦＦとなり、結果として信号１２はＬレベルとなり、スイッチがＯＦＦである情報をプログラマブルコントローラの演算部に送る。
【０００７】
次に、フィルタ２４の目的を説明する。図５は、図４の従来技術のＡＣ入力部の各信号のタイミングチャートを示す。外部スイッチ２がＯＮしている間だけ、入力用ＡＣ電源１の電圧より、約９０度位相が進んだ入力電流７が流れる。入力電流７はＡＣのため、当然、＋、−の電流方向を交互に反転し、フォトカプラ４の１次側の発光ダイオードが双方向の電流によって発光し、２次側のトランジスタをＯＮするような機能を持たせてある。
【０００８】
しかし、入力電流７が交流で、＋→−、あるいは−→＋のゼロレベルを通過するため、ゼロレベル付近のしきい値電圧以下（破線で囲む。）でフォトカプラに電流が流れずフォトカプラ１次側発光ダイオードが発光できない領域があり、この間、フォトカプラはＯＦＦの信号２８を出力する（信号２１）。信号２１の波形は、図５に示すように、入力信号７が０Ａ（アンペア）付近を通過する毎にフォトカプラ４の出力にＯＦＦの信号２８を繰返しパルス状に発生する。
【０００９】
ＡＣ入力部の出力信号として、外部スイッチのＯＮ、ＯＦＦ状態と対応させるべく、このパルス状のＯＦＦ信号２８を除去するフィルタ２４を追加している。フィルタ２４は図４に示すようにローパスフィルタであり、変化する信号の平均値を取り出す動作をし、抵抗２２とコンデンサ２３より構成されている。信号２１をフィルタ２４を通すと、図５の信号２５に示す波形となり、この波形２５はＩＣ５に送られ反転される。ＩＣ５の入力には、Ｈ（ハイ）レベル、Ｌ（ロー）レベル認識する境のレベル（しきい値）２６（図５参照）があり、レベル２６以上では入力ＯＦＦ、レベル２６以下では入力ＯＮと認識され、出力信号１２を出力する。
【００１０】
しかしながら、この入力部ではフィルタ２４によって、スイッチ２がＯＮ／ＯＦＦ変化してから、入力部の出力信号１２が変化するまでには遅れ時間２７があり、ＡＣ入力用電源の約半サイクル程度の遅れがある。この外部入力信号の遅れは、プログラマブルコントローラで、高速で仕分け作業を行う等では障害となるおそれがある。
【００１１】
また、特許文献２に示されるものは、外部スイッチのＯＮ、ＯＦＦ状態の情報を交流信号で取りこんで、コンデンサで位相をずらした２種の信号を作り、これら両信号をそれぞれ全波整流した後の和の信号を入力信号として用いることにより、外部入力信号の遅れを少なくしている。
【００１２】
【特許文献１】特開平５−２９７９９２号公報
【特許文献２】特開昭６２−２５６５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、前記特許文献２の従来技術では、外部スイッチのＯＮ、ＯＦＦ状態を示す交流信号から直流信号に変換して入力信号として用いるものであり、各外部スイッチに対してダイオードブリッジ回路が２組必要となり、大幅なコストアップとなる。
【００１４】
本発明の目的は、極めて簡単な回路構成によりＡＣ電源を利用した外部スイッチからの入力信号を少ない遅れで、装置本体に伝えることができる入力部を備えたプログラマブルコントローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明は、スイッチ、リレー接点、半導体リレー等の外部スイッチのＯＮ、ＯＦＦ状態の情報を交流電源を使用して交流の外部入力信号として取り込み、装置の入力信号を算出する入力部を備えたプログラマブルコントローラにおいて、前記入力部は、外部入力信号と所定角度位相の異なる信号を作る位相進行信号作成回路と、外部入力信号と同位相の信号を作る同位相信号作成回路と、前記両回路からの出力信号の論理積をとる演算回路を備え、この演算回路の出力を装置の入力信号として取り込むことを特徴とする。
【００１６】
また、前記位相進行信号作成回路は、外部入力信号と９０度位相の異なる信号を作る。また前記位相進行信号作成回路と同位相信号作成回路は、交流の外部入力信号を電気的に絶縁するフォトカプラをそれぞれ備え、前記演算回路はこのフォトカプラからの出力信号の論理積をとる。また、前記位相進行信号作成回路と同位相信号作成回路は、交流の外部入力信号をパルス状信号に変換するフォトカプラをそれぞれ備え、前記演算回路はこのフォトカプラからのパルス状の出力信号の論理積をとる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＡＣ電源しかない環境にても、高速応答に対応した時間遅れの無い入力部を、簡単な構成で低コストに実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図１〜図３に基いて、本発明の実施例を説明する。図１のＡＣ入力部の回路で図４の回路と同一部分は同一符号で示す。図４と比べてフォトカプラ４の２次側のフィルタ回路２４をなくした回路構成となっている。
【００１９】
図１、図２において、１４は外部スイッチ２からの入力電圧に対して位相を９０°進んだ入力電流の信号を作る位相進行信号作成回路、１５は外部スイッチ２からの入力電圧に対して同位相の信号を作る同位相信号作成回路である。回路１４の構成は図４の回路と同一であり、回路１５は前記回路１４のコンデンサ４が削除された構成となっている。６は外部スイッチ２がＯＮになった瞬間に流れる突入電流を制限する入力制限用抵抗であり、抵抗１７と同じ機能を果たす。
【００２０】
前記回路１４、１５は、入力が外部スイッチ２に共通に接続され、両出力がワイヤードオアの形でバッファＩＣ５の入力に接続されている。バッファＩＣ５の入力は反転して出力され信号１２となる。図２は、図１のＡＣ入力部の機能を示す機能ブロック図であり、回路１４と１５の出力が共に反転された状態で演算回路１３ａに入力されている。図２の破線で囲まれた部分１３と、図１の破線で囲まれた部分１３とは論理的に積となる等価な演算回路である。
【００２１】
図３に、図１の外部スイッチ２からのＡＣ入力信号を処理する入力部１６の各信号のタイミングチャートを示す。外部スイッチ２のＯＮ動作に基いて、ＡＣ入力信号（電流）は回路１４に信号７として、回路１５に信号８として流れる。図３に示すようにＡＣ入力信号８は、抵抗６により入力電流を制限しているだけなので、入力用電源１と同位相の電流波形となり、信号７はコンデンサ３により制限された入力信号となり、信号８より位相が９０°進んだ電流波形となる。
【００２２】
これら２つのＡＣ入力信号７、８と、これらに対応するフォトカプラ４の出力トランジスタ８、９のＯＮ／ＯＦＦ動作による出力信号を、図３に信号７〜１０として示す。出力信号９、１０は、交流の入力信号７、８のゼロレベルを通過するごとに、ゼロレベル付近のタイミングで発生するパルス状の信号２８となる。
【００２３】
ここで、出力信号９、１０の最初の立下りに着目すると、外部スイッチ２のＯＮのタイミング以降の信号７によるトランジスタのＯＮに基いて出力信号９が立下り、同タイミング以降の信号８によるトランジスタのＯＮに基いて、出力信号９が立下る。実際には図３で、外部スイッチ２のＯＮのタイミングで出力信号９が立下り、僅かに遅れて出力信号１０が立下っている。
【００２４】
次に、出力信号９、１０の立上りに着目すると、外部スイッチ２のＯＦＦのタイミング以降の信号７によるトランジスタのＯＦＦに基いて出力信号９が立上り、同タイミング以降の信号８によるトランジスタのＯＦＦに基いて、出力信号１０が立上る。実際には図３で、外部スイッチ２のＯＦＦのタイミング以前の信号７のゼロレベル付近のトランジスタのＯＦＦに基いて出力信号９が立上り、外部スイッチ２のＯＦＦのタイミングで出力信号１０が立上っている。
【００２５】
上記のように交流信号７と８は９０°位相がずれているので、外部スイッチ２のＯＮタイミングで、信号７と８のいずれかがＨレベル（＋、−のどちらでも良い。）に立ち上るため、この立上がり部分でＯＮタイミングを拾うことができる。そして、外部スイッチ２のＯＦＦタイミングで、信号７と８のいずれかがＨレベルからＬレベルに立下がるため、この立下り部分でＯＦＦタイミングを拾うことができる。
【００２６】
この両トランジスタの出力は、図１に示す通りワイヤードオアで接続されており、どちらか一方でもＯＮ状態となればＬレベルとなり、双方のトランジスタが同時にＯＦＦになったときＨレベルになる、演算論理となっている。信号９、１０について演算演算すると信号１１の波形となる。
【００２７】
信号１１は、パルス状の信号２８が、両信号７、８について重ならないので除去されており、更に、外部スイッチ２のＯＮ時、あるいはＯＦＦ時に、入力信号７、８の一方がゼロレベル付近でフォトカプラがＯＦＦせざるを得ない領域にあっても、他方の入力信号がスイッチＯＮ、あるいはＯＦＦを取込むことができるので、時間遅れ無しの信号となる。そして、この信号をＩＣ５により反転させて信号１２を作り、プログラマブルコントローラの演算部に送る。
【００２８】
外部スイッチのＯＮ時、あるいはＯＦＦ時に、入力電流が０Ａ付近にあり、フォトカプラがＯＦＦせざるを得ない領域とラップしていてもこの影響を受けない理由は以下の通りである。即ち、２つの回路１４、１５のどちらかがのフォトカプラがＯＦＦせざるを得ない領域とラップした時点では、もう片方の回路ではこのＯＦＦ領域とラップしない位相ずれを持った入力信号波形であることから、リアルタイムのスイッチのＯＮあるいはＯＦＦに変化するタイミングに追従し、この信号をワイヤードオアされた信号１１に反映することから、結果的に影響受けない信号を得られる。
【００２９】
また、本実施例では交流電源１にパルス状の雑音が入った場合でも、この雑音は２つの回路１４、１５で位相が９０°変わるので、入力信号７、８について重ならず、演算論理処理により除去される。
【００３０】
なお、この２つの回路１４、１５の位相ずれは、９０度の場合がパルス状波形２８が均等に散らばって重なる危険性が最も少なく、また、外部スイッチのＯＮ、ＯＦＦの取込み動作時に両回路のフォトカプラが同時にＯＦＦする危険性が最も少ないが、９０°以外でもパルス状波形２８の重なりや、両回路のフォトカプラのＯＦＦタイミングが重ならない位相差であれば良い。
【００３１】
また、図１のＡＣの外部スイッチ２からの入力信号７、８は、フォトカプラが動作する最小の電流値であれば問題なく、これよりこの抵抗１７、６の発熱は小さくでき、通常のＤＣ入力回路の抵抗発熱の半分以下にできる。
【００３２】
本実施例によれば、ＡＣ電源のみの環境下での高速応答の制御が可能となり、交流の外部入力信号を交流のまま処理するため、電源対応の便利さを損なわずに回路構成が単純でコスト低減に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例の回路構成図。
【図２】本発明の実施例の機能ブロック図。
【図３】本発明の実施例の各信号のタイミングチャート。
【図４】従来技術の回路構成図。
【図５】従来技術の各信号のタイミングチャート。
【符号の説明】
【００３４】
１…交流電源、２…外部入力スイッチ、３…入力電流制限用コンデンサ、４…フォトカプラ、５…バッファＩＣ（信号反転）、６…入力電流制限用抵抗、７、８…入力信号、９、１０…フォトカプラ４の出力トランジスタ、１１…ＩＣ５の入力信号、１２…ＩＣ５の出力信号、１３…演算回路、１４…位相進行信号作成回路（負論理出力）、１５…同位相信号作成回路（負論理出力）、１６…入力部（プログラマブルコントローラ内）、１７…入力突入電流制限用抵抗、１８…ノイズバイパス用コンデンサ、１９…入力しきい値決定用抵抗、２０…フォトカプラＯＦＦ信号（５Ｖ）出力用プルアップ抵抗、２３…フィルタ用コンデンサ、２４…ローパスフィルタ回路、２５…ローパスフィルタ回路出力信号、２６…ＩＣ５の入力しきい値レベル、２７…スイッチＯＮ／ＯＦＦから出力信号１２までの遅れ時間、２８…フォトカプラ４のＯＦＦ領域の出力ＯＦＦ信号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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