JP2010108129A - Switching device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スイッチの切り替えにより負荷に対する電源のオン／オフを選択可能なスイッチング装置に関する。 The present invention relates to a switching device capable of selecting on / off of a power supply for a load by switching a switch.
プロセスオートメーションの分野では、電磁弁等のフィールド機器に対し、電源のオン／オフを切り替えるための装置が使用されている。このような装置では高い信頼性（例えば、IEC61508）が要求されるため、自らの状態を診断する機能が要求される。また、故障時においても安全な状態に移行できることが望まれる。
しかし、自己診断時には電源のオン／オフ状態を維持することが前提条件であるため、内部のスイッチを自由にオン／オフさせることができず、十全な自己診断が困難であるという事情がある。例えば、通常出力状態がオフである間の自己診断において、出力状態をオンできる状態にあるか否かを診断することができない等の問題がある。 However, since it is a precondition to maintain the power on / off state at the time of self-diagnosis, the internal switch cannot be freely turned on / off, and it is difficult to perform a complete self-diagnosis. . For example, in the self-diagnosis while the normal output state is off, there is a problem that it cannot be diagnosed whether or not the output state can be turned on.
本発明の目的は、高い信頼性を得ることができるスイッチング装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a switching device that can obtain high reliability.
本発明のスイッチング装置は、スイッチの切り替えにより負荷に対する電源のオン／オフを選択可能なスイッチング装置において、電源と負荷との間に互いに直列接続された複数のスイッチを具備する複数のスイッチング回路を、互いに並列接続して構成された回路網と、前記回路網に含まれる前記複数のスイッチをそれぞれ独立して制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
このスイッチング装置によれば、電源と負荷との間に互いに直列接続された複数のスイッチを具備する複数のスイッチング回路を互いに並列接続して構成された回路網を備えるので、スイッチの状態の冗長性を拡大することにより信頼性を向上させることができる。
The switching device of the present invention is a switching device capable of selecting on / off of a power source with respect to a load by switching the switch, and includes a plurality of switching circuits including a plurality of switches connected in series between the power source and the load. A circuit network configured in parallel with each other and control means for independently controlling the plurality of switches included in the circuit network are provided.
According to this switching device, since the switching network including a plurality of switching circuits including a plurality of switches connected in series between the power source and the load is connected in parallel to each other, the redundancy of the switch state is provided. The reliability can be improved by enlarging.
前記複数のスイッチの状態をそれぞれ独立して監視する監視手段を備え、前記制御手段は、前記負荷に対する電源のオン／オフの状態を維持する条件下で前記複数のスイッチの状態を順次切り替える制御を実行するとともに、前記監視手段は前記制御実行時における前記複数のスイッチの状態を監視してもよい。 Monitoring means for independently monitoring the states of the plurality of switches, and the control means performs control for sequentially switching the states of the plurality of switches under the condition of maintaining the on / off state of the power supply to the load. The monitoring means may monitor the states of the plurality of switches when the control is executed.
前記監視手段は前記スイッチの端子間に接続された抵抗に発生する電圧を介して当該スイッチの状態を監視してもよい。 The monitoring means may monitor the state of the switch via a voltage generated in a resistor connected between the terminals of the switch.
前記制御手段は、制御対象となるすべての前記スイッチをオフすることにより、前記負荷に対する電源をオフできるように前記制御対象を割り当てられた第１の制御部と、制御対象となるすべての前記スイッチをオフすることにより、前記負荷に対する電源をオフできるように別の前記制御対象を割り当てられた第２の制御部と、を具備し、前記第１の制御部および前記第２の制御部は互いに独立して動作可能とされていてもよい。 The control means includes: a first control unit to which the control target is assigned so that a power source for the load can be turned off by turning off all the switches to be controlled; and all the switches to be controlled. A second control unit to which another control object is assigned so that the power to the load can be turned off by turning off the power supply, and the first control unit and the second control unit are mutually connected. It may be possible to operate independently.
前記制御手段は、一の前記スイッチング回路に含まれるすべての前記スイッチを制御対象として割り当てられた第１の制御部と、他の前記スイッチング回路に含まれるすべての前記スイッチを制御対象として割り当てられた第２の制御部と、を具備し、前記第１の制御部および前記第２の制御部は互いに独立して動作可能とされていてもよい。 The control means is assigned the first control unit assigned to all the switches included in one of the switching circuits as a control target, and all the switches included in the other switching circuit as a control target. A second control unit, and the first control unit and the second control unit may be operable independently of each other.
前記第１の制御部および前記第２の制御部は互いに監視する機能を有してもよい。 The first control unit and the second control unit may have a function of monitoring each other.
前記第１の制御部の異常を検出する異常検出手段を備え、前記異常検出手段により前記第１の制御部の異常が検出された場合には、前記第２の制御部は所定の制御を実行してもよい。 An abnormality detection means for detecting an abnormality of the first control unit is provided, and when the abnormality of the first control unit is detected by the abnormality detection means, the second control unit executes a predetermined control. May be.
本発明のスイッチング装置によれば、電源と負荷との間に互いに直列接続された複数のスイッチを具備する複数のスイッチング回路を互いに並列接続して構成された回路網を備えるので、スイッチの状態の冗長性を拡大することにより信頼性を向上させることができる。 According to the switching device of the present invention, it is provided with a circuit network configured by connecting a plurality of switching circuits including a plurality of switches connected in series between a power source and a load in parallel with each other. Reliability can be improved by increasing redundancy.
以下、本発明によるスイッチング装置の実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of a switching device according to the present invention will be described.
以下、図１〜図３を参照して、実施例１のスイッチング装置について説明する。 Hereinafter, the switching device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
図１は、実施例１のスイッチング装置の回路構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of the switching device according to the first embodiment.
図１に示すように、本実施例のスイッチング装置は、Ｎ型の電界効果トランジスタ（MOSFET）を組み合わせて構成された４つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を用いて構成される。スイッチＳＷ１はトランジスタＱ１１，Ｑ１２の組み合わせにより、スイッチＳＷ２はトランジスタＱ２１，Ｑ２２の組み合わせにより、スイッチＳＷ３はトランジスタＱ３１，Ｑ３２の組み合わせにより、スイッチＳＷ４はトランジスタＱ４１，Ｑ４２の組み合わせにより、それぞれ構成される。 As shown in FIG. 1, the switching device of the present embodiment is configured by using four switches SW1 to SW4 configured by combining N-type field effect transistors (MOSFETs). The switch SW1 is composed of a combination of transistors Q11 and Q12, the switch SW2 is composed of a combination of transistors Q21 and Q22, the switch SW3 is composed of a combination of transistors Q31 and Q32, and the switch SW4 is composed of a combination of transistors Q41 and Q42.
図１に示すように、本実施例のスイッチング装置では、独立にオン／オフ制御可能な２個のスイッチ（スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２）が実効電圧値１００Ｖの交流電源１と負荷２との間に直列に接続され、交流電源１の交流電圧Ｖを分圧するように直列に接続された同一抵抗値の抵抗（Ｒ１，Ｒ２）の中点が、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２の中点に接続されている。また、この中点の電圧（Ｖｒｂ１）は電圧監視回路３により監視される。
As shown in FIG. 1, in the switching device of this embodiment, two switches (switch SW1 and switch SW2) that can be independently controlled on / off are provided between an
同様に、独立にオン／オフ制御可能な２個のスイッチ（スイッチＳＷ３およびスイッチＳＷ４）が交流電源１と負荷２との間に直列に接続され、交流電源１の交流電圧Ｖを分圧するように直列に接続された同一抵抗値の抵抗（Ｒ３，Ｒ４）の中点が、スイッチＳＷ３およびスイッチＳＷ４の中点に接続されている。また、この中点の電圧（Ｖｒｂ２）は電圧監視回路３により監視される。
Similarly, two switches (switch SW3 and switch SW4) that can be controlled on / off independently are connected in series between the
抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は、通常オフ状態において負荷２に影響を与えない程度の高抵抗値とされる。
The resistance values of the resistors R1 to R4 are normally high resistance values that do not affect the
電圧監視回路３における監視結果は制御回路４に与えられ、制御回路４はこの監視結果に基づいてドライブ回路１１〜１４を介して４つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を独立して制御する。
The monitoring result in the
このように、直列接続された２個のスイッチからなる２つのスイッチング回路が互いに並列接続されるとともに、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がそれぞれ電圧監視回路３により独立して監視される。
In this way, two switching circuits composed of two switches connected in series are connected in parallel to each other, and the switches SW1 to SW4 are independently monitored by the
図２は正常動作時における各スイッチの状態と、監視される電圧との関係を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the state of each switch during normal operation and the monitored voltage.
通常出力状態がオンである場合、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を、図２において「出力状態」がオンである状態（状態４，８，１２〜１６）に順次、切り替え、その時の実効電圧（Ｖｒｂ１およびＶｒｂ２）が図２に示す正しい電圧値となっていることを確認することで、各スイッチの健全性を自己診断できる。
When the normal output state is on, the switches SW1 to SW4 are sequentially switched to the states (
同様に、通常出力状態がオフである場合、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を、図２において「出力状態」がオフである状態（状態１〜３，５〜７，９〜１１）に順次、切り替え、その時の実効電圧（Ｖｒｂ１およびＶｒｂ２）が図２に示す正しい電圧値となっていることを確認することで、各スイッチの健全性を自己診断できる。 Similarly, when the normal output state is OFF, the switches SW1 to SW4 are sequentially switched to the states (states 1 to 3, 5 to 7, and 9 to 11) in which the “output state” is OFF in FIG. By confirming that the effective voltages (Vrb1 and Vrb2) are the correct voltage values shown in FIG. 2, the soundness of each switch can be self-diagnosed.
図３は、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２を構成するトランジスタのいずれか１つがオン故障（オンに固着する故障）した場合に検出される実効電圧（Ｖｒｂ１およびＶｒｂ２）を示している。例えば、「状態１」の上段ではスイッチＳＷ１を構成するトランジスタＱ１１またはＱ１２のいずれかがオン故障した状態が示されており、「↓」はトランジスタＱ１１がオン故障しトランジスタＱ１２の寄生ダイオードを経由して電流が流れることを意味している。また、「↑」はトランジスタＱ１２がオン故障しトランジスタＱ１１の寄生ダイオードを経由して電流が流れることを意味している。
FIG. 3 shows effective voltages (Vrb1 and Vrb2) that are detected when any one of the transistors constituting the switch SW1 or the switch SW2 is turned on (failed to be fixed on). For example, the upper stage of “
図３に示すように、トランジスタにオン故障が発生した場合には、図２に示す正常時とは異なる実効電圧（Ｖｒｂ１）が検出されるため、故障の発生を検知できる。 As shown in FIG. 3, when an on failure occurs in the transistor, an effective voltage (Vrb1) different from that in the normal state shown in FIG. 2 is detected, so that the occurrence of the failure can be detected.
スイッチＳＷ３またはスイッチＳＷ４においてオン故障が発生した場合にも、同様に実効電圧（Ｖｒｂ２）に基づき故障の発生を検知できる。 Similarly, when an on failure occurs in the switch SW3 or the switch SW4, the occurrence of the failure can be detected based on the effective voltage (Vrb2).
スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のいずれかにオフ故障（オフに固着する故障）が生じた場合には、図２に示される状態群中の１つに対応した状態となり、実効電圧（Ｖｒｂ１，Ｖｒｂ２）に基づきオフ故障が検出される。例えば、スイッチＳＷ４がオフ故障した場合には、各スイッチの状態が「状態２」のときに、実効電圧（Ｖｒｂ１およびＶｒｂ２）は、図２における「状態１」と同様の結果となる。このため、実効電圧に基づいてスイッチＳＷ４のオフ故障を検出できる。
If any of the switches SW1 to SW4 has an off-failure (failure stuck to the off-state), the state corresponds to one of the state groups shown in FIG. 2, and is based on the effective voltage (Vrb1, Vrb2). An off-fault is detected. For example, when the switch SW4 has an off failure, the effective voltages (Vrb1 and Vrb2) are the same as the “
このように、本実施例のスイッチング装置では、通常出力状態がオン、オフのいずれにおいても、その出力状態を維持しながらスイッチ群の自己診断が可能であり、異常を検出した際、速やかに交換等のメインテナンスを行うことが可能となる。また、電源にパルスを重畳させることによる診断を不要とすることができ、負荷への外乱を防止できる。 As described above, in the switching device of this embodiment, the switch group can perform self-diagnosis while maintaining the output state regardless of whether the normal output state is on or off. It is possible to perform maintenance such as. Further, diagnosis by superimposing pulses on the power supply can be made unnecessary, and disturbance to the load can be prevented.
また、常時自己診断を継続することで、通常出力がオンからオフに、またはオフからオンに切り替わった際に、確実に通常出力を切り替えることができる。このため、スイッチの状態を常時監視することで、プラント等の安全な稼動状態を担保できる。 In addition, by continuously performing the self-diagnosis, the normal output can be reliably switched when the normal output is switched from on to off or from off to on. For this reason, the safe operating state of a plant etc. can be secured by always monitoring the state of a switch.
また、上記実施形態では、半導体スイッチを用いているため、長寿命化を図ることができる。 Moreover, in the said embodiment, since the semiconductor switch is used, lifetime improvement can be achieved.
上記実施形態では、電界効果トランジスタ（MOSFET）によりスイッチを構成しているが、バイポーラトランジスタやリレー等によりスイッチを構成してもよい。なお、リレーの使用時には寄生ダイオードの影響がないため、一対のリレーでなく１つのリレーにより個々のスイッチを構成することができる。 In the above embodiment, the switch is configured by a field effect transistor (MOSFET), but the switch may be configured by a bipolar transistor, a relay, or the like. In addition, since there is no influence of a parasitic diode at the time of use of a relay, each switch can be comprised by one relay instead of a pair of relays.
また、上記実施形態では、１つの負荷に対する構成を示したが、多チャンネル化により複数の負荷に対応することもできる。この場合、個々の負荷ごとに上記実施例と同様のスイッチング回路を設け、複数のスイッチング回路を共通の制御回路で制御することができる。 Moreover, although the configuration for one load is shown in the above embodiment, it is possible to cope with a plurality of loads by increasing the number of channels. In this case, a switching circuit similar to the above embodiment is provided for each load, and a plurality of switching circuits can be controlled by a common control circuit.
また、ドライブ回路としてフォトモスドライバを使用し、電圧監視回路の出力信号をフォトカプラ等の絶縁素子にて絶縁することで、制御回路を容易に絶縁することができる。さらに、半導体スイッチおよびフォトモスドライバの部分をフォトモスリレーに置換することも可能である。 Further, the control circuit can be easily insulated by using a photo moss driver as the drive circuit and insulating the output signal of the voltage monitoring circuit with an insulating element such as a photocoupler. Further, it is possible to replace the semiconductor switch and the photo-mos driver part with a photo-mos relay.
以下、図４を参照して、実施例２のスイッチング装置について説明する。 Hereinafter, the switching device according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
図４は、実施例２のスイッチング装置における回路構成を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit configuration of the switching device according to the second embodiment.
本発明によるスイッチング装置において、スイッチの直列数および並列数は２つに限定されない。例えば、図４の例では、スイッチの直列数を３つとした場合を示している。この例では、交流電源１と負荷２との間にスイッチＳＷ１１、スイッチＳＷ１２およびスイッチＳＷ１３を直列に接続し、抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２および抵抗Ｒ１３による電源電圧の分割点をスイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ１２の中点と、スイッチＳＷ１２およびＳＷ１３の中間とに、それぞれ接続している。そして、自己診断時にこれらの中点の電圧を監視することにより、スイッチＳＷ１１〜スイッチＳＷ１３の故障を検出することができる。
In the switching device according to the present invention, the number of series switches and the number of parallel switches are not limited to two. For example, the example of FIG. 4 shows a case where the number of switches in series is three. In this example, a switch SW11, a switch SW12, and a switch SW13 are connected in series between the
同様に、交流電源１と負荷２との間にスイッチＳＷ２１、スイッチＳＷ２２およびスイッチＳＷ２３を直列に接続し、抵抗Ｒ２１、抵抗Ｒ２２および抵抗Ｒ２３による電源電圧の分割点をスイッチＳＷ２１およびスイッチＳＷ２２の中点と、スイッチＳＷ２２およびＳＷ２３の中間とに、それぞれ接続している。そして、自己診断時にこれらの中点の電圧を監視することにより、スイッチＳＷ２１〜スイッチＳＷ２３の故障を検出することができる。
Similarly, a switch SW21, a switch SW22, and a switch SW23 are connected in series between the
図４の例では、３つのスイッチを直列接続したスイッチング回路を２つ並列接続しているが、このような複数のスイッチを直列接続したスイッチング回路を３つ以上、並列接続することもできる。スイッチの直列数あるいは並列数を増加させることにより、スイッチの状態の冗長性（通常出力状態オン時またはオフ時におけるスイッチ群の状態の組み合わせ数）を増大させることができるため、複数箇所の同時故障に対しても対応可能となり、信頼性がさらに向上する。 In the example of FIG. 4, two switching circuits in which three switches are connected in series are connected in parallel. However, three or more switching circuits in which a plurality of such switches are connected in series can be connected in parallel. By increasing the number of series or parallel switches, it is possible to increase the redundancy of the switch state (the number of combinations of the switch group states when the normal output state is on or off), so simultaneous failure at multiple locations This also makes it possible to respond to the above, further improving reliability.
以下、図５〜図６を参照して、実施例３のスイッチング装置について説明する。 Hereinafter, the switching device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.
図５は、実施例３のスイッチング装置の構成を示すブロック図である。実施例１と同一構成要素には同一符合を付し、その説明は省略する。 FIG. 5 is a block diagram illustrating the configuration of the switching device according to the third embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図５に示すように、本実施例のスイッチング装置では、実施例１のスイッチング装置における制御回路４に代えて、２つの制御回路４１および制御回路４２を設けている。
As shown in FIG. 5, in the switching device of the present embodiment, two
制御回路４１はスイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ３を、制御回路４２はスイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ４を、それぞれ制御する。抵抗（Ｒ１〜Ｒ４）は実施例１と同様に接続され、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２の中点の電圧（Ｖｒｂ１）と、スイッチＳＷ３およびスイッチＳＷ４の中点の電圧（Ｖｒｂ２）と、が共に制御回路４１および制御回路４２に与えられる。
The
制御回路４１および制御回路４２は互いに同期を取りながら、スイッチの制御状態の情報および監視状況をやり取りする。
The
本実施例においても、実施例１と同様、通常出力状態がオン、オフのいずれにおいても、その状態を維持しながらスイッチ群の自己診断が可能であり、異常を検出した際、速やかに交換等のメインテナンスを行うことが可能となる。また、電圧の監視を独立した２つの制御回路で並行して行うため、監視の信頼性を向上させることができる。 Also in this embodiment, as in the first embodiment, it is possible to perform self-diagnosis of the switch group while maintaining the normal output state regardless of whether the normal output state is on or off. It is possible to perform maintenance. Further, since the voltage monitoring is performed in parallel by two independent control circuits, the monitoring reliability can be improved.
また、本実施例では、制御回路４１および制御回路４２のいずれかが異常等により機能しなくなった場合、残りの制御回路に対応するスイッチをオフすることで、負荷２への電源供給を遮断できる。このため、本実施例の構成は、異常発生時に負荷への電源供給を遮断する状態を維持し、あるいは遮断状態に切り替えたい場合に適している。例えば、制御回路４１の故障等で、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ３の制御ができなくなった場合に、制御回路４２からの制御でスイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ４をオフすることで、電源供給の遮断状態を確保できる。
In this embodiment, when one of the
一方、図６は、制御回路とスイッチの組み合わせ方法を変更した例を示すブロック図である。 On the other hand, FIG. 6 is a block diagram showing an example in which the combination method of the control circuit and the switch is changed.
図６の例では、制御回路４１はスイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を、制御回路４２はスイッチＳＷ３およびスイッチＳＷ４を、それぞれ制御する。抵抗（Ｒ１〜Ｒ４）は実施例１と同様に接続され、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２の中点の電圧（Ｖｒｂ１）と、スイッチＳＷ３およびスイッチＳＷ４の中点の電圧（Ｖｒｂ２）と、は共に制御回路４１および制御回路４２に与えられる。
In the example of FIG. 6, the
制御回路４１および制御回路４２は互いに同期を取りながら、制御状態の情報および監視状況をやり取りする。
The
図６の例では、制御回路４１および制御回路４２のいずれかが異常等により機能しなくなった場合、残りの制御回路に対応するスイッチをオンすることで、負荷２への電源供給を実行できる。このため、本実施例の構成は、異常発生時に負荷への電源供給を継続し、あるいは電源供給を開始したい場合に適している。例えば、制御回路４１の故障等で、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２の制御ができなくなった場合に、制御回路４２からの制御でスイッチＳＷ３およびスイッチＳＷ４をオンすることで、電源供給を継続できる。
In the example of FIG. 6, when one of the
図５および図６の構成は、異常発生時にプラントのシャットダウンを優先する、あるいはプラントの稼動継続を優先する等、プラントに適用されるアプリケーションに応じて適宜選択される。 The configurations in FIGS. 5 and 6 are appropriately selected according to the application applied to the plant, such as giving priority to the shutdown of the plant when an abnormality occurs or giving priority to the continuation of the plant operation.
また、図５および図６の構成を択一的に選択する機能を設けることもできる。この場合には、プラントに適用されるアプリケーションに応じて、スイッチと制御回路の接続関係を切り替えることが可能となる。 Further, it is possible to provide a function of alternatively selecting the configuration shown in FIGS. In this case, the connection relationship between the switch and the control circuit can be switched according to the application applied to the plant.
以下、図７〜図８を参照して、実施例４のスイッチング装置について説明する。 Hereinafter, the switching device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS.
図７は、実施例４のスイッチング装置の構成を示すブロック図である。実施例３と同一構成要素には同一符合を付し、その説明は省略する。 FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of the switching device according to the fourth embodiment. The same components as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図７に示すように、本実施例のスイッチング装置では、制御回路４１および制御回路４２の入出力ポート間が互いに接続されており、制御回路４１の出力状態を制御回路４２で、制御回路４２の出力状態を制御回路４１で、それぞれ監視する構成を採る。監視結果は制御回路４１および制御回路４２間の通信等によりやり取りされ、スイッチの状態が両者で診断可能とされる。
As shown in FIG. 7, in the switching device of this embodiment, the input / output ports of the
図８（ａ）は、制御回路４１および制御回路４２の入出力ポート間の接続状態を示している。図８（ａ）に示すように、制御回路４１のポート（Ｐ１１）から出力される信号がスイッチＳＷ１に与えられるとともに、その信号がポート（Ｐ２１）を介して制御回路４２に入力され、制御回路４２において監視される。
FIG. 8A shows a connection state between the input / output ports of the
図８（ｂ）は、接続関係が逆転した接続状態を示しており、制御回路４２のポート（Ｐ２１）から出力される信号がスイッチＳＷ１に与えられるとともに、その信号がポート（Ｐ１１）を介して制御回路４１に入力され、制御回路４１において監視される。
FIG. 8B shows a connection state in which the connection relationship is reversed. A signal output from the port (P21) of the
これらの制御回路はマイクロコンピュータ等を用いて構成することができる。 These control circuits can be configured using a microcomputer or the like.
図８（ｃ）は、異常発生時に安全方向の出力に切り替えることを優先した接続状態を例示している。ここで安全方向の出力とは通常出力と逆の出力を意味しており、通常オン出力時にオフ出力に、通常オフ出力時にオン出力に、それぞれ切り替えることを優先している。 FIG. 8C illustrates a connection state in which priority is given to switching to an output in the safe direction when an abnormality occurs. Here, the output in the safe direction means an output opposite to the normal output, and priority is given to switching to the off output at the normal on output and to the on output at the normal off output.
図８（ｃ）に示すように、例えば、通常オン出力時には、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ３が同一の制御回路からの出力により制御され、またはスイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ４が同一の制御回路からの出力により制御されるように接続する。このように接続することで、一方の制御回路に異常が生じ、担当するスイッチをオフできない状況下でも、他方の制御回路により確実にオフ出力に切り替えることが可能となる。 As shown in FIG. 8C, for example, at the time of normal ON output, the switch SW1 and the switch SW3 are controlled by the output from the same control circuit, or the switch SW2 and the switch SW4 are controlled by the output from the same control circuit. Connect as you want. By connecting in this way, even in a situation where an abnormality occurs in one control circuit and the switch in charge cannot be turned off, the other control circuit can reliably switch to the off output.
また、図８（ｃ）に示すように、通常オフ出力時には、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２が同一の制御回路からの出力により制御され、またはスイッチＳＷ３およびスイッチＳＷ４が同一の制御回路からの出力により制御されるように接続する。このように接続することで、一方の制御回路に異常が生じ、担当するスイッチをオンできない状況下でも、他方の制御回路により確実にオン出力に切り替えることが可能となる。 Further, as shown in FIG. 8C, at the time of normal OFF output, the switch SW1 and the switch SW2 are controlled by the output from the same control circuit, or the switch SW3 and the switch SW4 are controlled by the output from the same control circuit. Connect as you want. By connecting in this way, even in a situation where an abnormality occurs in one control circuit and the switch in charge cannot be turned on, the other control circuit can surely switch the output to on.
なお、制御回路としてマイクロコンピュータ等を使用した場合、制御回路の異常により互いに接続される入出力ポートが同時に出力ポートとなった際に、正常な出力ポートに対し外乱を与える可能性がある。このような異常を回避するため、入出力ポート間を抵抗等のインピーダンス素子でつき合わせてもよい。 When a microcomputer or the like is used as the control circuit, there is a possibility that disturbance will be given to a normal output port when input / output ports connected to each other simultaneously become output ports due to an abnormality in the control circuit. In order to avoid such an abnormality, the input / output ports may be connected with an impedance element such as a resistor.
なお、実施例１と同様、出力状態を維持しつつ自己診断を実行することが可能である。 As in the first embodiment, the self-diagnosis can be executed while maintaining the output state.
以上のように、本実施例のスイッチング装置によれば、２つの制御回路の出力状態を互いに監視しているので、信頼性をより向上させることができる。 As described above, according to the switching device of this embodiment, since the output states of the two control circuits are monitored with each other, the reliability can be further improved.
以下、図９〜図１０を参照して、実施例５のスイッチング装置について説明する。 Hereinafter, the switching device according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS.
図９は、実施例５のスイッチング装置の構成を示すブロック図である。実施例３と同一構成要素には同一符合を付し、その説明は省略する。 FIG. 9 is a block diagram illustrating the configuration of the switching device according to the fifth embodiment. The same components as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図５に示すように、本実施例のスイッチング装置では、制御回路４１の異常を検出するためのウォッチドッグタイマ（ＷＤＴ）５１、および制御回路４２の異常を検出するためのウォッチドッグタイマ（ＷＤＴ）５２が、それぞれ設けられる。
As shown in FIG. 5, in the switching device of the present embodiment, a watchdog timer (WDT) 51 for detecting an abnormality of the
また、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に対応してスイッチ制御回路６１〜６４が、それぞれ設けられている。
Further,
図１０（ａ）は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の制御パターンの一例を示す図である。 FIG. 10A is a diagram illustrating an example of a control pattern of the switches SW1 to SW4.
図１０（ａ）に示すように、通常時（制御回路４１，４２に異常がない場合）には、制御回路４１からの出力信号がスイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ３に、制御回路４２からの出力信号（オン信号／オフ信号）がスイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ４に、それぞれ与えられる。図１０（ａ）において「ＯＮ/ＯＦＦ」は、制御回路４１，４２からの出力信号がスイッチＳＷ１〜ＳＷ４にそのまま与えられることを示している。また、「ＯＮ」はオン状態に固定されることを、「ＯＦＦ」はオフ状態に固定されることをそれぞれ示している。図１０（ｂ）においても同様である。
As shown in FIG. 10A, in normal times (when there is no abnormality in the
ウォッチドッグタイマ（ＷＤＴ）５１により制御回路４１の異常が検出された場合には、スイッチ制御回路６１からオン信号がスイッチＳＷ１に、スイッチ制御回路６３からオフ信号がスイッチＳＷ３に、それぞれ与えられる。このとき、スイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ４は制御回路４２により制御されるため、負荷２への出力状態は制御回路４２の動作に支配され、出力状態を適切に維持できる。
When an abnormality of the
同様に、ウォッチドッグタイマ（ＷＤＴ）５２により制御回路４２の異常が検出された場合には、スイッチ制御回路６２からオフ信号がスイッチＳＷ２に、スイッチ制御回路６４からオン信号がスイッチＳＷ４に、それぞれ与えられる。このとき、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ３は制御回路４１により制御されるため、負荷２への出力状態は制御回路４１の動作に支配され、出力状態を適切に維持できる。
Similarly, when an abnormality of the
図１０（ｂ）は制御回路４１が故障した場合の負荷２への出力動作を示している。
FIG. 10B shows an output operation to the
上記のように、制御回路４１の異常が検出されると、スイッチＳＷ１にはオン信号が、スイッチＳＷ３にはオフ信号が、それぞれ与えられる。このため、スイッチＳＷ３およびスイッチＳＷ４からなるスイッチング回路はオフ状態となり、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２からなるスイッチング回路の状態で負荷２への出力状態が決定される。したがって、負荷２への出力状態は制御回路４２によるスイッチＳＷ２の動作に支配され、出力状態が適切に維持される。
As described above, when an abnormality is detected in the
なお、実施例１と同様、出力状態を維持しつつ自己診断を実行することが可能である。 As in the first embodiment, the self-diagnosis can be executed while maintaining the output state.
以上のように、本実施例では、一方の制御回路に異常が発生した場合、他方の制御回路により正しい出力状態を維持できるため、スイッチング装置の信頼性を向上させることができる。 As described above, in this embodiment, when an abnormality occurs in one control circuit, a correct output state can be maintained by the other control circuit, and thus the reliability of the switching device can be improved.
上記実施例では、スイッチ制御回路６１〜６４を制御回路４１，４２と分離して設けているが、スイッチ制御回路６１，６３を制御回路４１の内部に、スイッチ制御回路６２，６４を制御回路４２の内部に、それぞれ設けてもよい。
In the above embodiment, the
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明のスイッチング装置において、電源は交流電源に限らず、直流電源であってもよい。本発明は、スイッチの切り替えにより負荷に対する電源のオン／オフを選択可能なスイッチング装置に対し、広く適用することができる。 The scope of application of the present invention is not limited to the above embodiment. In the switching device of the present invention, the power source is not limited to an AC power source but may be a DC power source. The present invention can be widely applied to switching devices capable of selecting on / off of a power supply for a load by switching a switch.
１ 電源
２ 負荷
３ 電圧監視回路（監視手段）
４ 制御回路（制御手段、監視手段）
４１ 制御回路（制御手段、第１の制御部、監視手段）
４２ 制御回路（制御手段、第２の制御部、監視手段）
６１ スイッチ制御回路（制御手段、第１の制御部）
６２ スイッチ制御回路（制御手段、第２の制御部）
５１ ウォッチドッグタイマ（異常検出手段）
Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗
ＳＷ１〜ＳＷ４ スイッチ
1
4 Control circuit (control means, monitoring means)
41 Control circuit (control means, first control unit, monitoring means)
42 control circuit (control means, second control unit, monitoring means)
61 Switch control circuit (control means, first control unit)
62 Switch control circuit (control means, second control unit)
51 Watchdog timer (abnormality detection means)
R1-R4 resistance SW1-SW4 switch
Claims (7)
電源と負荷との間に互いに直列接続された複数のスイッチを具備する複数のスイッチング回路を、互いに並列接続して構成された回路網と、
前記回路網に含まれる前記複数のスイッチをそれぞれ独立して制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするスイッチング装置。 In a switching device capable of selecting on / off of a power supply for a load by switching a switch,
A network configured by connecting a plurality of switching circuits each having a plurality of switches connected in series between a power source and a load in parallel with each other;
Control means for independently controlling the plurality of switches included in the circuit network;
A switching device comprising:
前記制御手段は、前記負荷に対する電源のオン／オフの状態を維持する条件下で前記複数のスイッチの状態を順次切り替える制御を実行するとともに、前記監視手段は前記制御実行時における前記複数のスイッチの状態を監視することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング装置。 Comprising monitoring means for independently monitoring the states of the plurality of switches,
The control means executes control for sequentially switching the states of the plurality of switches under the condition of maintaining the on / off state of the power supply for the load, and the monitoring means performs the control of the plurality of switches at the time of execution of the control. The switching device according to claim 1, wherein the state is monitored.
制御対象となるすべての前記スイッチをオフすることにより、前記負荷に対する電源をオフできるように前記制御対象を割り当てられた第１の制御部と、
制御対象となるすべての前記スイッチをオフすることにより、前記負荷に対する電源をオフできるように別の前記制御対象を割り当てられた第２の制御部と、
を具備し、
前記第１の制御部および前記第２の制御部は互いに独立して動作可能とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチング装置。 The control means includes
A first control unit to which the control target is assigned so that the power to the load can be turned off by turning off all the switches to be controlled;
A second control unit to which another control target is assigned so that the power to the load can be turned off by turning off all the switches to be controlled;
Comprising
4. The switching device according to claim 1, wherein the first control unit and the second control unit are operable independently of each other. 5.
一の前記スイッチング回路に含まれるすべての前記スイッチを制御対象として割り当てられた第１の制御部と、
他の前記スイッチング回路に含まれるすべての前記スイッチを制御対象として割り当てられた第２の制御部と、
を具備し、
前記第１の制御部および前記第２の制御部は互いに独立して動作可能とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチング装置。 The control means includes
A first control unit assigned as a control target to all the switches included in one of the switching circuits;
A second control unit assigned as a control target to all the switches included in the other switching circuit;
Comprising
4. The switching device according to claim 1, wherein the first control unit and the second control unit are operable independently of each other. 5.
前記異常検出手段により前記第１の制御部の異常が検出された場合には、前記第２の制御部は所定の制御を実行することを特徴とする請求項４または５に記載のスイッチング装置。 An abnormality detecting means for detecting an abnormality of the first control unit;
6. The switching device according to claim 4, wherein, when an abnormality of the first control unit is detected by the abnormality detection unit, the second control unit performs a predetermined control.
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