(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力機器を外付けに複数接続可能で、入力機器それぞれの状態信号をプログラマブルコントローラの通信親局に対して通信をする通信子局において、
電源入力部から供給される電力を、内部回路と、前記入力機器それぞれの動作電源とするための電源供給系統を持ち、入力機器それぞれの電源供給系統は独立しており、
前記電源供給系統中の前記内部回路への電源供給点と、前記入力機器それぞれへの電源供給点の間に、入力機器それぞれに対して相互に独立して短絡検知し、短絡検知した場合に検知対象の入力機器への電源供給のみ停止する短絡保護回路を、前記入力機器それぞれに対して設け、
前記内部回路は、短絡発生時に異常時処理を実行する機能を備えたことを特徴とする通信子局。
【請求項２】
前記内部回路の異常時処理は、複数の入力機器のうち、短絡を検知した入力機器がどれかを特定し、その特定した情報を前記通信親局に通知する処理であることを特徴とする請求項１に記載の通信子局。
【請求項３】
前記短絡保護回路にて一旦短絡検知したならば、短絡検知対象の入力機器への電源供給のみを停止し、その状態を保持する自己保持回路を、入力機器それぞれに対して設けたことを特徴とする請求項１に記載の通信子局。
【請求項４】
前記自己保持回路の保持状態を解除し、短絡検知対象の入力機器への電源供給を再開可能とする、手動の復帰スイッチを備えたことを特徴とする請求項３に記載の通信子局。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、通信子局に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、本発明が適用される全体システムの一例を示している。同図に示すように、親局であるＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）１と、子局である複数の通信スレーブ２が、ネットワーク３を介して接続されている。リモートＩ／Ｏの通信スレーブ２は、ネットワーク３によりバス接続されている。つまり、通信機器（親局，子局）ごとにアドレスが付与され、各チャンネルの信号を送受信するようになっている。
【０００３】
ＰＬＣ１は、図示の例では、電源ユニット１ａ，演算処理をするＣＰＵユニット１ｂ，Ｉ／Ｏユニット１ｃ，通信マスタユニット１ｄなどの複数のユニットを連結することにより構成されるものを示しているがこれに限るものではない。
【０００４】
通信スレーブ２は、入力チャンネルと出力チャンネルの少なくとも一方を持ち、所定のチャンネルにセンサ，スイッチ等の入力用のＩ／Ｏ機器（入力機器）４や、バルブ，モータ駆動装置，リレー，ソレノイド，サーボドライバなどの出力用のＩ／Ｏ機器（出力機器）５が接続される。より具体的には、入力チャンネルに接続される入力機器４は、光電スイッチ，近接スイッチなどのセンサのように、電源供給を必要とするものと、リミットスイッチ，マイクロスイッチ，押しボタンスイッチなどの各種スイッチのように、電源供給が不要なものがある。そして、電源供給が必要なものの場合、通信スレーブ２から供給を受けるものもある（具体的な構成は後述する）。なお、これら入力機器４や出力機器５は、ＰＬＣ１のＩ／Ｏユニット１ｃにも接続可能となっている。
【０００５】
良く知られているように、上記した構成のシステムでは、入力機器４の状態を示すＯＮ／ＯＦＦ信号が、通信スレーブ２に与えられ、そこにおいてパラレル／シリアル変換を行った後、ＰＬＣ１の通信マスタユニット１ｄに送られる。すると、ＰＬＣ１は、受け取った入力機器４の状態をＣＰＵユニット１ｂに与え、そこにおいて演算処理など必要な処理を実行し、出力機器５の動作を決定する。そして、ネットワーク３を介してその出力機器５が接続された通信スレーブ２に対し、制御命令を送り、通信スレーブ２は受け取った制御命令に従い、出力機器５の動作を制御する。
【０００６】
図２は、入力機器４が接続される通信スレーブ２の外観を示している。同図（ａ）に示すように、ネットワーク３（リモートＩ／Ｏのバスライン）に接続するコネクタ２ａと、入力機器４を取り付けるための端子２ｂと、内部回路への内部電源供給端子２ｃと、Ｉ／Ｏ機器（入力機器４）へ電源を供給するためのＩ／Ｏ電源供給端子２ｄと、Ｉ／Ｏ信号を表示する（ＯＮ：点灯，ＯＦＦ：消灯）ための表示灯２ｅを備えている。
【０００７】
そして、上記した端子２ｂ，内部電源供給端子２ｃ並びにＩ／Ｏ電源供給端子２ｄの端子配置は、同図（ｂ）に示すようになっている。図示の例では、入力８点のものについて示している。そして、この例では、通信スレーブ２側から入力機器４に対する電源供給を行うものであり、内部電源供給端子２ｃとＩ／Ｏ電源供給端子２ｄは、通信スレーブ２の内部で導通されている。これにより、内部電源供給端子２ｃに対して外部電源を接続すると、Ｉ／Ｏ電源供給端子２ｄに所定の電圧が出力される。
【０００８】
よって、電源が必要とする入力機器４は、Ｉ／Ｏ電源供給端子２ｄに接続することにより電力供給を受けることができる。そして、具体的な接続形態の一例を示すと、図３のようになる。３線式センサ４ａの場合には、Ｉ／Ｏ電源供給端子２ｄのプラス（Ｖ）側とマイナス側（Ｇ）と、端子２ｂに接続する。この端子２ｂに接続するのがセンサ出力である。また、２線式センサ４ｂの場合には、電力供給が不要であるので、端子２ｂとグランド（Ｉ／Ｏ電源供給端子２ｄのマイナス側（Ｇ））の間に接続する。なお、通信スレーブ２には、ＮＰＮタイプのものとＰＮＰタイプの２種類がある。ここでは、ＮＰＮタイプの通信スレーブを図示しており、センサはＮＰＮタイプのものを用いている。
【０００９】
図４は、３線式センサ４ａと、通信スレーブ２を接続した際の内部構造を示している。尚、図示の便宜上、他の入力７点のセンサは省略している。同図に示すように、内部電源供給端子２ｃは、内部回路（ＣＰＵ）２ｆに接続されている。また、内部電源供給端子２ｃと、Ｉ／Ｏ電源供給端子２ｄは、プラス側，マイナス側のそれぞれが内部で結線され、導通されている。また、接続するセンサがＮＰＮタイプであるため、プラス側を接地している。
【００１０】
これにより、図示するように内部電源供給端子２ｃに内部供給電源６を接続すると、内部回路２ｆに電力供給されるとともに、Ｉ／Ｏ電源供給端子２ｄの端子間でも電圧がかかる。そこで、この２つのＩ／Ｏ電源供給端子２ｄに、３線式の光電スイッチなどの３線式センサ４ａの２つの電源端子を接続する。すると、内部供給電源６から３線式センサ４ａに電力供給がなされる。
【００１１】
さらに、センサ出力が、端子２ｂに接続される。これにより、センサ内部回路４ａ′によりトランジスタＴｒがＯＮ／ＯＦＦ制御され、その状態がセンサ出力として端子２ｂひいては通信スレーブ２の内部回路２ｆに与えられる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の装置では、通信スレーブ２の内部電源と、Ｉ／Ｏ機器（入力機器４）への電源を共通にした結果、以下に示す問題を生じる。すなわち、小型化，ローコスト化のために上記したように電源供給ラインを共通化し単一系統としているため、その電源ラインのどこかで短絡すると、通信スレーブ２内の内部回路（ＣＰＵ）２ｆへの電源供給ができなくなるか、不安定となる。すると、内部回路２ｆが動作停止したり、誤動作して誤った内容のデータを送信したりするおそれがある。すると、ＰＬＣ１側の制御に悪影響を与えるおそれもある。
【００１３】
そして、係る悪影響を与える短絡の発生現象を鑑みると、３線式センサ４ａや通信スレーブ２の内部で発生するよりも、外部に露出する通信スレーブ２と３線式センサ４ａを接続する配線（コード）が破断等することにより生じるおそれが高い。具体的には、センサ供給電源ライン（プラス側，マイナス側）が短絡する場合はもちろんのこと、マイナス側とシャーシグランドが短絡した場合にも、そのシャーシグランドを介してプラス側と短絡する（ＮＰＮ用のため）。それ以外にも、センサの信号ライン（端子２ｂに導通する経路）と、センサ供給電源ラインのプラス側或いはシャーシグランドとの間が短絡した状態でセンサがＯＮになった場合も、同様の問題が生じる。
【００１４】
上記現象が、特に外部に露出した配線（コード）を踏まれたり、引っかけられたりすることにより、コードの被覆が剥けるなどが原因の場合には、配線カバーで覆うことにより保護することも可能である。しかし、係る配線カバーを設置することが煩雑であり、各機器を移動する場合にはその都度配線カバーの移設をする必要があり煩雑であるという問題がある。更に、各線の誤接続によっても短絡事故を生じるおそれがあり、その場合には、当然のことながら上記した配線カバーでは対処できない。
この発明は、たとえ短絡を生じたとしても、内部回路（ＣＰＵ）等への悪影響を生じることがない通信子局を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明による通信子局では、入力機器を外付けに複数接続可能で、入力機器それぞれの状態信号をプログラマブルコントローラの通信親局に対して通信をする通信子局において、電源入力部から供給される電力を、内部回路と、前記入力機器それぞれの動作電源とするための電源供給系統を持ち、入力機器それぞれの電源供給系統は独立しており、
前記電源供給系統中の前記内部回路への電源供給点と、前記入力機器それぞれへの電源供給点の間に、入力機器それぞれに対して相互に独立して短絡検知し、短絡検知した場合に検知対象の入力機器への電源供給のみ停止する短絡保護回路を、前記入力機器それぞれに対して設け、前記内部回路は、短絡発生時に異常時処理を実行する機能を備えるようにした。
【００１６】
１つの短絡保護回路に接続される入力機器は、第１の実施の形態に示すように、１つでも良いし、第２の実施の形態に示すように複数でもよい。また、電源入力部は、実施の形態では、内部電源供給端子１１に対応する。
【００１７】
この発明によると、入力機器につながる電源供給系統（通信子局の外部に接続される入力機器との接続線なども含む）で短絡事故が発生した場合、短絡保護回路により入力機器への電源供給は停止される。そして、内部回路には安定して電源供給が継続される。つまり、入力機器につながる電源供給系統と内部回路へつながる電源供給系統は、電気的に同一系統にあるので、そのままでは入力機器へつながる電源供給系統で短絡事故があると、内部回路へつながる電源供給系統も短絡することになるが、本発明では、短絡保護回路により内部回路への電源供給が確保される。このように、内部回路は正常に動作するので、各種の異常時処理をすることができるし、短絡に伴う破損・損傷なども生じることがない。
【００１８】
多くの通信子局は、外付けの入力機器として複数接続可能なものがある。係る場合に、複数の入力機器を１つの短絡保護回路で管理するようにしても良い。このようにすると、短絡保護回路が１個ですむので、回路基板等を小さくすることができる。また、複数の入力機器に対する電源供給系統にそれぞれ設け、前記短絡保護回路は、相互に独立して動作し、接続された前記入力機器への電源供給のみ停止する機能を持つように構成することもできる。このようにすると、入力機器の数分だけ短絡保護回路が必要となり、装置全体は大型化するが、個別の制御をすることから、短絡を生じていない入力機器は、そのまま動作させることも可能となる。
【００１９】
この発明の好ましい一実施態様によれば、前記短絡保護回路は、短絡を検知した際に、通知する機能をもつことである。ここで言う「通知」とは、例えば内部回路に対して短絡発生を通知したり、ＬＥＤ等の表示灯を点灯したり、警報ブザーを鳴らすなどの各種の報知手段を用いて、ユーザへ通知することなどがある。要は、短絡保護回路は、短絡発生を知っているので、それを他の短絡情報を必要とする箇所へ通知するものを全て含む。このように、自発的に短絡発生を通知することにより、通知を受けた相手側は、迅速に短絡に対応する処理をすることができる。
【００２０】
異常時処理としては、例えば、短絡発生を前記通信親局に通知する処理がある。短絡発生の検知は、内部回路側で判断することもできるし、外部からの短絡を通知する信号を受信することにより行える。さらに、前記内部回路の異常時処理は、複数の入力機器のうち、短絡を検知した入力機器がどれかを特定し、その特定した情報を前記通信親局に通知する処理を行うようにすると良い。ここで短絡の箇所とは、実施の形態では、短絡事故が発生している入力端子番号（チャンネルとも呼べる）となる。さらに言うと、その入力端子につながれた入力機器（例えば３線式センサ）自体か、接続線間での短絡事故の発生を、その入力端子系統での短絡箇所としている。
【００２１】
もちろん、本発明では、このように短絡箇所を通知しなくても良い。短絡箇所が不明（認識できない）場合はもちろんのこと、認識できたとしても、通信親局に対しては短絡の発生を通知するだけにしても良い。
【００２２】
更に異常時処理としては、係る通知に限ることはなく、例えば、短絡発生を通知する表示灯を点灯させるようにしたり、通信親局以外の所定の相手に通知するようにしたり、短絡保護回路を自動復帰させるようにするなど各種のものがある。
【００２３】
さらにまた、前記短絡保護回路が短絡時に電源供給を停止するに際し、遮断する電源供給系統は、シャーシグランドの非接続側にするとよい。このようにすると、確実に短絡からの保護がはかれる。さらに、前記短絡保護回路にて一旦短絡検知したならば、短絡検知対象の入力機器への電源供給のみを停止し、その状態を保持する自己保持回路を、入力機器それぞれに対して設けるとよく、その場合に、前記自己保持回路の保持状態を解除し、短絡検知対象の入力機器への電源供給を再開可能とする、手動の復帰スイッチを設けるとなお良い。なお、自己復帰機能は、係る手動スイッチの押下に伴うものに限らず、自動的に行われるものでも良い。
【００２４】
また、本発明の通信子局は、プログラマブルコントローラの通信親局に対して通信をする通信子局であり、電源入力部から供給される電力を、内部回路と、外付けの入力機器の動作電源とするための電源供給系統を持ち、前記電源供給系統中に短絡保護回路を設け、前記短絡保護回路の作動により短絡発生時に前記入力機器並びに前記内部回路への電源供給を停止し、前記短絡保護回路は、スイッチング素子を備え、そのスイッチング素子をＯＦＦにすることにより前記電源供給を停止するものであり、短絡発生に伴い前記スイッチング素子がＯＦＦになると、その状態を自己保持する機能と、その自己保持を解消する復帰機能を備えることである。
【００２７】
この発明の以上説明した構成要素は可能な限り組み合わせることができる。この発明を構成する各手段を専用のハードウエア回路によって実現することができるし、プログラムされたコンピュータによって実現することもできる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図５は、本発明の第１の実施の形態を示している。同図は、通信スレーブ１０に入力機器であるセンサ２０を接続した状態を示している。そして、図示省略するか、この通信スレーブ１０は、マスタであるＰＬＣにネットワーク接続され、Ｉ／Ｏ通信する。つまり、図１に示したようなシステム構成で実現される。もちろん、図１の構成以外でも実現可能である。
【００２９】
センサ２０は、ＮＰＮタイプの３線式のものである。そして、センサ２０の本来的な機能であるセンシングを行う内部回路２１と、その結果を出力するためのトランジスタ２２を内蔵する。つまり、内部回路２１により、トランジスタ２２のベース電圧を制御し、トランジスタ２２のＯＮ／ＯＦＦを制御する。センサ２０の状態をトランジスタ２２のＯＮ／ＯＦＦで表すことにより、通信スレーブ１０にセンサ２０の状態を伝えるようになっている。
【００３０】
通信スレーブ１０は、内部供給電源６を接続するための内部電源供給端子１１と、センサ２０などに電力供給するためのＩ／Ｏ電源供給端子１２と、センサ信号を受けるためのＩ／Ｏ端子１３を備えている。図示するように駆動状態では、Ｉ／Ｏ電源供給端子１２に内部供給電源６を接続する。また、センサ２０の内部回路２１を、Ｉ／Ｏ電源供給端子１２に接続する。そして、共に各電源ラインのプラス側をシャーシグランドに設置している。さらに、センサ２０の出力信号を、Ｉ／Ｏ端子１３に接続する。
【００３１】
これにより、通信スレーブ１０内の内部回路（ＣＰＵ）１４とセンサ２０の内部回路２１の電源系統を共通化し、内部回路（ＣＰＵ）１４，センサ２０は、内部供給電源６から電力供給を受ける。そして、センサ出力は、通信スレーブ１０内の内部回路１４に与えられ、内部回路１４により所定の処理を実行して送信フレームを作成し、ＰＬＣに向けて送信する。なお、係る処理機能は従来と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
ここで本発明では、通信スレーブ１０の電源ラインに保護回路１５を設け、その保護回路１５よりも下流（内部供給電源６を基準）で短絡が発生した場合に、電源ラインを切断する機能を設ける。さらに、保護回路１５の設置位置であるが、内部回路１４の電力供給点よりも下流側に接続している。つまり、内部回路１４とＩ／Ｏ端子１３の間に、保護回路１５を設置した。換言すると、電源供給系統（電源ライン）中の内部回路１４への電源供給点Ａと、センサ２０への電源供給点Ｂの間に、保護回路１５を設ける。
【００３３】
これにより、短絡を生じて保護回路１５か電源ラインを切断したとしても、それより上位、つまり、内部電源供給端子１１と保護回路１５間での間の電源ラインは、正常に動作するので、内部供給電源６から内部回路１４への電力供給は継続される。
【００３４】
この保護回路１５は、図５に概略構成を示すように、電源ライン（マイナス側）を流れる電流を監視し、過電流状態となったか否かにより短絡の有無を判断する短絡検知回路１６と、電源ライン（マイナス側：シャーシグランドとしているラインとは違う側のライン）に直列に挿入されたスイッチング素子Ｔｒ３を有している。このスイッチング素子Ｔｒ３は、定常状態ではＯＮとなりスイッチは閉じており、短絡検知回路１６により短絡を検知した場合に、スイッチング素子Ｔｒ３がＯＦＦとなってスイッチを開く。つまり、遮断するように動作する（動作原理は後述する）。
【００３５】
なお、このようにスイッチング素子Ｔｒ３をシャーシグランドの非接地側のライン上に設けたのは、以下の理由による。すなわち、この図５で例示した通信スレーブはＮＰＮタイプであるので、プラス側を電気的コモンとしていて、Ｉ／Ｏ電源供給端子１２のプラス側端子をシャーシグランドに接地している。従って、仮に電源ラインのプラス側にスイッチング素子を設け、短絡事故が発生した際にそのスイッチング素子を遮断したとしても、通信スレーブ１０内のシャーシグランドを通じて短絡したままとなるおそれがある。それは、例えば、センサ２０に接続するための３本のケーブルのうちのマイナスラインがグランドに触れたり、または、センサ信号ラインがグランドに触れ、センサ２０のトランジスタ２２がＯＮすれば、短絡ルートが構成されてしまうおそれがあり、短絡事故が解消できないためである。
【００３６】
さらに、自己保持回路１８を設け、一旦、短絡検知回路１６が短絡を検知して検出信号を出力したならば、その状態を保持するようにしている。つまり、短絡検知回路１６の出力に基づきスイッチング素子Ｔｒ３がＯＦＦになると、当然のことながら電流は流れなくなり、過電流状態は解除される。従って、そのままでは短絡検知回路１６は、過電流でないと判断しスイッチング素子Ｔｒ３が再度ＯＮになってしまい、チャタリングを生じてしまう。そこで、自己保持回路１８によりスイッチング素子Ｔｒ３のベース電位をＬｏｗ状態のままとしてＯＦＦの状態を保持するようにしている。
【００３７】
さらに、短絡検知表示灯１９を設けている。この短絡検知表示灯１９はＬＥＤから構成され、通常は消灯しており、短絡発生時に点灯するように動作する。これにより、ユーザは、短絡検知表示灯１９の点灯の有無に基づき、視覚的にどのセンサで短絡を生じているかがわかる。具体的な設置位置の一例としては、図２示したセンサ信号のＯＮ／ＯＦＦを示す表示灯とそれぞれ隣りあって対応するように並列（例えば、上下２段）に設置することができる。つまり、上下２段のうち一方がセンサ信号で他方が短絡検知表示灯となる。
【００３８】
保護回路１５のより具体的な回路構成の一例を示すと、図６のようになる。動作を説明しながらその構成を説明する。まず、定常状態では、センサ２０に印可される電圧（ＢＳ＋，ＢＳ−間）を抵抗Ｒ５，Ｒ６で分圧して生成される電圧がスイッチング素子Ｔｒ３のベースに印加される。これにより、スイッチング素子Ｔｒ３はＯＮ（常閉）となり、センサ２０に電圧が印加される。なお、４つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ５は、定常状態ではＯＦＦとなっている。
【００３９】
また、電源ラインのマイナス側には、検出抵抗Ｒ７を直列に挿入している。これにより、例えば、センサ２０への供給電源ライン間で短絡が発生して過電流が流れると、検出抵抗Ｒ７の上端電位が上昇する。すると、抵抗Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１で生成されるトランジスタＴｒ１のベース電圧も上昇し、トランジスタＴｒ１がＯＮになる。すると、トランジスタＴｒ４のベース電圧は、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４により所定のベース電圧が印加されているので、トランジスタＴｒ１のＯＮに伴いトランジスタＴｒ４もＯＮする。
【００４０】
これにより、スイッチング素子Ｔｒ３のベースとマイナス側ラインに接続された抵抗Ｒ６は、２つのトランジスタＴｒ４，Ｔｒ１により短絡され、スイッチング素子Ｔｒ３のベースがＬｏｗになるのでスイッチング素子Ｔｒ３がＯＦＦする。これにより、電源ラインが遮断されるので、センサ２０への供給電源ライン間の短絡経路への電源供給が停止し、いわゆる「短絡保護」がされる。また、２つのトランジスタＴｒ４，Ｔｒ１がＯＮになることから、短絡検知表示灯１９であるＬＥＤに電流が流れ、点灯する。
【００４１】
そして、上記した検出抵抗Ｒ７，トランジスタＴｒ１，トランジスタＴｒ１のベース電圧を生成するための抵抗Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１等により短絡検出回路１６が構成される。
【００４２】
なお、トランジスタＴｒ４は突入電流保護回路である。すなわち、電源投入時の突入電流により、電流値が大きくなりトランジスタＴｒ１がＯＮになるおそれがある。これを防止するために、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４並びにコンデンサＣ４により決定される時定数により、電源投入からトランジスタＴｒ４のベース電圧が所望の値まで上昇するのを遅らせ、一定期間トランジスタＴｒ４をＯＦＦにするようにしている。なお、一定期間経過後は、ベース電圧は所望の値まで上昇するが、上記したようにトランジスタＴｒ１がＯＦＦのためトランジスタＴｒ４もＯＦＦのままとなる。
【００４３】
一方、スイッチング素子Ｔｒ３が短絡発生時に一旦ＯＦＦになると、検出抵抗Ｒ７に電流が流れず、そのままでは、トランジスタＴｒ１のベース電圧が低下してＯＦＦになってしまい、スイッチング素子Ｔｒ３のベース電位は抵抗Ｒ５を介してＨｉｇｈとなり、スイッチング素子Ｔｒ３が再びＯＮになろうとする。
【００４４】
そこで、自己保持回路１８を設け、トランジスタＴｒ１がＯＦＦするのを抑止している。すなわち、２つのトランジスタＴｒ４，Ｔｒ１がＯＮになることから、抵抗Ｒ３が電源ラインのマイナス側に導通し、抵抗Ｒ２，Ｒ３により分圧された所望の電圧がベース電圧としてトランジスタＴｒ２に印加される。これによりトランジスタＴｒ２がＯＮになる。すると、このトランジスタＴｒ２→抵抗Ｒ４→抵抗Ｒ１０→抵抗Ｒ１１という経路が構成され、抵抗Ｒ４，Ｒ１０，Ｒ１１による分圧により生成されたベース電圧によりトランジスタＴｒ１はＯＮ状態を保持する。
【００４５】
また、検出抵抗Ｒ７の上端電圧に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作されるトランジスタＴｒ５も設けている。このトランジスタＴｒ５も、Ｔｒ１と同様に、過電流に伴い検出抵抗Ｒ７の上端電圧が上昇すると、トランジスタＴｒ５がＯＮするようになる。そして、このトランジスタＴｒ５のコレクタ端子は、内部回路（ＣＰＵ）１４に接続する。これにより、短絡時はトランジスタＴｒ５がＯＮして、コレクタ電位がＨｉｇｈからＬｏｗに変化する。これを短絡検知信号として内部回路（ＣＰＵ）１４に送る。よって、内部回路（ＣＰＵ）１４は、係る短絡検知信号の変化に基づいて、短絡の有無を判断することができるようになる。
【００４６】
なお、上記した例では短絡検知表示灯１９を保護回路１５の中で動作させるように構成しているが、本発明では必ずしも係る構成にする必要はない。例えば、内部回路（ＣＰＵ）１４がトランジスタＴｒ５からの短絡検知信号によって、内部回路（ＣＰＵ）１４で直接ＬＥＤを駆動制御することもできる。もちろん、ＬＥＤその他のランプに限ることはなく、ブザーや音声を用いた警報手段でも良い。
【００４７】
次に、自己保持回路１８の解除について述べる。常開接点である復帰スイッチＳＷをＯＮにすると、まず、トランジスタＴｒ１のベース電圧がＬｏｗとなるのでトランジスタＴｒ１がＯＦＦになる。すると、スイッチング素子Ｔｒ３のベースには、抵抗Ｒ５，Ｒ６に伴い所望のベース電圧が印加されるので、ＯＮになる。また、自己保持回路１８のトランジスタＴｒ２も、ベースがオープンとなるのでＯＦＦとなる。また、この復帰スイッチＳＷのＯＮに伴い、ダイオードＤ２からＤ４を介してコンデンサにチャージされた電荷が放電されるようになっている。
【００４８】
なお、復帰スイッチＳＷは、手動でもよいが、例えば内部回路（ＣＰＵ）１４からの制御信号に基づき定期的にＯＮにする自動復帰制御を行うようにしてもよい。
【００４９】
上記した構成の保護回路１５は、好ましくは、各センサ（入力用のＩ／Ｏ機器）に対しそれぞれ設けることである。すなわち、図７に示すように、各センサに対するＩ／Ｏ電源供給端子１２に対し、それぞれ保護回路１５を設ける。これにより各保護回路１５は、内部電源供給端子１１からの電源ラインに対して並列に配置されることになる。さらに、各保護回路１５は、内部回路（ＣＰＵ）１４よりも下流側に設置する。
【００５０】
なお、図７中では、総ての入力端子に３線式センサを繋げた例を示しており、Ｖｏ（ｎ）は、ｎ番目のセンサに対するセンサ供給電源（プラス側）であり、Ｇ（ｎ）は、ｎ番目のセンサに対するセンサ供給電源（マイナス側）であり、Ｓ（ｎ）は、ｎ番目のセンサに対するセンサ信号の入力端子である。これらは、以下の図においても同じである。
【００５１】
なお、このとき通信スレーブのＩ／Ｏ電源供給端子１２は、入力点数ごとに独立させる。図２〜図４で説明した例では、Ｉ／Ｏ電源供給端子２ｄが２系統としているが、本形態のように、入力点数が８つの時は、電源供給端子も８系統となる。つまり、入力機器取り付け用の端子でＩ／Ｏ端子１３を１つに対してＩ／Ｏ電源供給端子１２のプラスとマイナスをそれぞれ１つ設け、それを８系統とする。よって、図示省略するが、本形態の外観は、図２，図３のものを基準とし、Ｉ／Ｏ電源供給端子２ｄが８系統になるように所定数増えた構造となる。
【００５２】
保護回路１５の内部構成は、図６等に示したものと同様である。従って、トランジスタＴｒ５による短絡検知機能を備えている。そこで、各保護回路１５からの短絡検知信号を、内部回路（ＣＰＵ）１４の異なるポートに入力するようにしている。これにより、内部回路（ＣＰＵ）１４では、どのポートから短絡検知信号を受信したか（つまり、ＨｉｇｈとＬｏｗの変化があったか）を判断することにより、短絡を生じたセンサ、またはその入力端子番号を特定することができる。
【００５３】
さらに、本形態では、内部回路（ＣＰＵ）１４に、どのチャンネルで短絡が起きているかをマスタ側（ＰＬＣ）に通信する機能も備えている。具体的には、図８に示すような内部構造を採る。すなわち、本例では、センサを８個接続可能としたものであるので、センサ信号を入力するためのポートを８個用意し、それに併せて各保護回路１５からの短絡検知信号を入力するためのポートも８個用意している。センサ信号用の８チャンネル分のポートは、ポート情報読み取り部１４ａに直接与えられ、保護回路１５からの短絡検知信号用の８チャンネル分のポートは、短絡検知入力部１４ｂを介して与えられ。図では、短絡検知入力部１４ｂからポート情報読み取り部１４ａへの接続線は１本で示しているが、８チャンネル分用意されている。
【００５４】
係る構成によれば、センサ信号並びに保護回路１５からの短絡検知信号は、ポート情報読み取り部１４ａに与えられる。そして、パラレル／シリアル変換部１４ｃにてパラレル／シリアル変換を行い、センサ信号と短絡検知信号を所定の順番に並べてシリアル信号に変換し、送信フレーム生成部１４ｄに与える。この送信フレーム生成部１４ｄでは、受け取ったシリアル信号をマスタであるＰＬＣに向けて送信するための送信フレームを生成する。具体的には、図９（ａ）に示すように、送信先アドレスとヘッダに続いて受け取ったシリアル信号（センサ信号＋短絡検知データ）を付加し、更にその後ろにフッタを付加した送信フレームを生成する。そして、その生成した送信フレームを通信ドライバ１４ｅを介してリモートＩ／Ｏのバスへ送信する。これにより、送信先アドレスで規定される相手（ＰＬＣ側の通信マスタユニット１ｄ）に、センサ情報並びに短絡の有無情報を通知することができる。
【００５５】
係る構成にすると、マスタであるＰＬＣは、どのチャンネルで短絡事故が発生したかがわかるので、そのチャンネルのセンサ信号は不正確と判断し、その不正確な信号として適切な制御を続けることができる。ここで、適切な制御とは、例えば、イベント割り込みにより、予め決めた異常時の処理を実行することができる。また、制御内容を安全側で停止するようにしてもよい。なお、事故を生じていないチャンネルからのセンサ信号は有効と判断して制御を続けるようなこともできる。
【００５６】
なお、本実施の形態では、短絡検知入力部１４ｂで取得した保護回路１５からの短絡検知信号は、そのまま全てポート情報読み取り部１４ａに与えるようにしたため、最終的に送信するフレーム内にも、どのチャンネルで短絡事故があったかを伝達可能としているが、例えば、短絡検知入力部１４ｂは、８点の入力に対するＯＲ回路とし、いずれかのチャンネルで短絡事故があった場合にＯＮとなるようにしてもよい。
【００５７】
その場合には、ポート情報読み取り部１４ａには、チャンネル分（ｎ点分）のセンサ信号と、短絡事故が発生したか否かを伝える１ビット分の信号がパラレル入力される。そして、最終的に送信フレーム生成部１４ｄで生成される送信フレームとしては、図９（ｂ）に示すようにすることができる。この場合には、どのチャンネルで短絡事故が起こったかはＰＬＣ側で知ることはできないものの、短絡が発生した通信スレーブ機器から送信されてきたセンサ信号の信頼性が低いことがわかるので、例えば、そのスレーブ機器から受信したセンサ信号を全て無効にしたり、センサ信号の状態が変化しているものはそのチャンネルは正常に動作していると判断し、それ以外のチャンネルのセンサ信号を無効にするなどとすることができる。さらに、異常時に伴う適切な処理を実行するのは上記したものと同様である。
【００５８】
また、本形態では、短絡を通知するためのメッセージを生成するメッセージ生成部１４ｆを設けた。つまり、短絡検知入力部１４ｂの出力を受け、短絡事故が発生したならば、そのことを伝える短絡検知メッセージを生成し、送信フレーム生成部１４ｄに与える。そして、この短絡検知メッセージは、送信フレーム生成部１４ｄにて送信アドレス，ヘッダ，フッタが付加され、図９（ｃ）に示すような送信フレームを生成する。この送信フレームは、イベント通信によりマスタであるＰＬＣに送信する。このとき、短絡検知メッセージの中身を短絡事故が起こったことを通知する内容だけでもよいし、どのチャンネルで短絡事故が発生かまでを特定する内容を付加してもよい。
【００５９】
また、上記した実施の形態では、短絡事故の発生時に、自動的にマスタであるＰＬＣに通知する機能を持たせたが、この機能はなくてもよい。また、仮に設けた場合でも、その機能を使用するか否かをユーザが択一的に選択できるようにしてもよい。
【００６０】
図１０は、本実施の形態の変形例を示している。すなわち、上記した実施の形態では、ＮＰＮタイプの通信スレーブとセンサを用いた例を説明したが、図示の例は、ＰＮＰタイプのセンサ２０′を接続するＰＮＰタイプの通信スレーブ１０′を示している。同図に示すように、ＰＮＰタイプの場合、マイナス側を電気的コモンとしているので、マイナス側をシャーシグランドに接地する必要がある。従って、通信スレーブ１０′に保護回路１５を設けるに際し、電源ラインのプラス側に遮断用のスイッチング素子Ｔｒ３を設けるようにした。これにより、電源ラインに過電流が流れると、スイッチング素子Ｔｒ３を開いて遮断する。よって、短絡状態が解消され、内部回路（ＣＰＵ）１４に安定して電源供給がなされる。なお、保護回路１５の内部構成は、プラスとマイナスの関係及びＰとＮの関係が対称的に反転するが、短絡時の内部回路１４の動作等は、上記した実施の形態並びに変形例と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００６１】
図１１は、本発明の第２の実施の形態を示している。同図に示すように、本実施の形態では、保護回路１５を１個設け、その保護回路１５に対して複数のセンサ（Ｉ／Ｏ電源供給端子１２）を並列接続するようにした。さらに、電源ラインでの保護回路１５の設置位置は、内部回路（ＣＰＵ）１４よりも下流側、つまり、内部回路１４とセンサ２０の間に配置するようにしている。換言すると、内部供給電源６からの電力供給は、センサに対しては保護回路１５を経由して行われるが、内部回路（ＣＰＵ）１４に対しては直接行われる。なお、保護回路１５の内部構成は、上記した第１の実施の形態と同様である。
【００６２】
これにより、いずれかのセンサ，チャンネルで短絡事故が発生すると、保護回路１５が働き、すべてのセンサへの電源ラインが遮断される。従って、内部回路（ＣＰＵ）１４に対する電力供給は確保され、短絡事故が発生中であっても内部回路（ＣＰＵ）は動作可能なままとなり、例えば、係る短絡事故が発生したことをＰＬＣに伝えたり、通信スレーブ１０自体を自動的に電源ＯＦＦ状態にするような制御が行える。
【００６３】
なお、短絡検知通知は、第１の実施の形態と同様の機能に基づいて実行できる。但し、本実施の形態では、どのチャンネルで短絡事故が発生したかまでは特定できず、いずれかのチャンネルで短絡があった旨の通知となる。従って、送信フレームも図９（ｂ），（ｃ）のいずれかとなる。
【００６４】
以上のような第２の実施の形態は、複数入力端子の短絡保護をまとめて行う思想のものである。図１１で示した例では、入力接点数が８（ｎ＝８）のとき、８つの入力端子に対して保護回路１５を１個設けることにしているが、例えば１〜４つ目の入力端子に対して１つの保護回路を設けるとともに、５〜８つ目の入力端子で１個の保護回路を設ける思想を含むものである。このとき、通信スレーブのＩ／Ｏ電源供給端子は、２系統となるので、図２〜図４に示したような２系統のもので対応できる。
【００６５】
さらに本発明では、１つの保護回路で複数の入力端子の短絡保護をするようになっていれば、１つの通信スレーブ１０内に設置する保護回路は１つに限ることはない。また、上記例示したように、短絡保護をするセンサを４個ずつと言うように均等に振り分ける必要はなく、さらには、第１の実施の形態のように１つの入力端子を１つの保護回路で短絡保護するものを一部に含むようにすることもできる。すなわち、例えば、７個のセンサを１個の保護回路で短絡保護を図り、１個のセンサを別の１個の保護回路で短絡保護を図ることができる。
【００６６】
このような本形態では、保護回路１５が入力端子に対して少なくてすむので、小型化・ローコスト化には適している。なお、その他の構成並びに作用効果は、上記した実施の形態並びに変形例と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００６７】
図１２は、本発明の第３の実施の形態を示している。本実施の形態では、上記した図１１に示す実施の形態と同様に、保護回路１５を一つ設けている。そして、その設置位置が上記した各実施の形態と相違して、内部回路（ＣＰＵ）１４よりも上流側に設置している。つまり、短絡により過電流状態になると、保護回路１５が電源ラインを遮断し、下流側の電力供給をカットするため、センサはもちろんのこと、内部回路（ＣＰＵ）１４に対する電力供給も停止するようにしている。
【００６８】
係る構成をとることにより、短絡事故に伴い内部回路（ＣＰＵ）１４が損傷したり、内部回路（ＣＰＵ）１４への電源供給が不安定となることで生じる誤った情報がＰＬＣに送られたり、その誤った情報によってＰＬＣの制御がおかしくなることが根本的に抑制できる。なお、自発的に通信スレーブ１０から短絡を通知することはできないものの、現場の監視者などにより、動作がおかしい（通信スレーブ１０が非動作）ということは設備装置の動きから比較的簡単に気付くことが多く、しかも、おかしくなった原因が限られていることもあり、故障したセンサや、配線ミスを確認調査などをすることで、修理・修繕の対応をすることができる。
【００６９】
なお、本形態では、内部回路（ＣＰＵ）１４が動作しなくなるので、第１，第３の実施の形態のように、保護回路１５から短絡検知信号を出力する必要がない。従って、この保護回路１５の内部構成は、上記した各実施の形態の構成から、トランジスタＴｒ５を含む短絡検知信号を出力する機能部分を除いたものにより実現できる。
【００７０】
最後に他の適用例を説明しておく。上記した３つの実施の形態では、ＰＬＣのリモートＩ／Ｏの子局である通信スレーブに適用した例を示したが、本発明はこれに限ることはなく入力機器を接続可能な制御装置で、その入力機器と制御装置の内部回路に対する電力供給ラインが共通しているものに適用できる。一例を示すと、マイクロＰＬＣ等と称される小型の単ユニットＰＬＣ（図１に例示したＰＬＣの各ユニットを一体化し単一のケースに収納したＰＬＣ）がある。
【００７１】
係る制御機器に対して接続される入力機器に対する接続線などが短絡した場合に、保護回路が働き、その入力機器の動作を停止し、制御装置の動作は継続させるようにしてもよい。
【００７２】
また、通信スレーブでも、入力機器と出力機器の両方をつなぐ入出力接点対応の通信スレーブにも適用できるのはもちろんのことである。このときは、入力機器への電源供給ラインが内部回路と共通している入力系統に対して発明思想を適用することになる。なお、いずれの場合も保護回路の構成並びに設置位置は、上記した各実施の形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、この発明では、たとえ短絡を生じたとしても、短絡保護回路が動作するため内部回路（ＣＰＵ）等への悪影響を生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるシステムの全体構成の一例を示している。
【図２】（ａ）は、通信スレーブの外観の一例を示す図である。
（ｂ）は、端子の配置例を示す図である。
【図３】配線例を示す図である。
【図４】従来例を示すセンサ，通信スレーブの内部構造を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図６】保護回路１５の具体的な構成例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の具体例を示す図である。
【図８】内部回路の内部構造を示す図である。
【図９】送信フレームの一例を示す図である。
【図１０】変形例を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態の具体例を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態の具体例を示す図である。
【符号の説明】
６  内部供給電源
１０  通信スレーブ（子局）
１１  内部電源供給端子
１２  Ｉ／Ｏ電源供給端子
１３  Ｉ／Ｏ端子
１４  内部回路（ＣＰＵ）
１５  保護回路
１６  短絡検知回路
１８  自己保持回路
１９  短絡検知表示灯
Ｔｒ３  スイッチング素子
２０，２０′  センサ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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