JP2793909B2 - 組合わせ入出力点を有する入出力モジュール - Google Patents
組合わせ入出力点を有する入出力モジュールInfo
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- JP2793909B2 JP2793909B2 JP2513747A JP51374790A JP2793909B2 JP 2793909 B2 JP2793909 B2 JP 2793909B2 JP 2513747 A JP2513747 A JP 2513747A JP 51374790 A JP51374790 A JP 51374790A JP 2793909 B2 JP2793909 B2 JP 2793909B2
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- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
- G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
- G06F13/40—Bus structure
- G06F13/4063—Device-to-bus coupling
- G06F13/4068—Electrical coupling
- G06F13/4072—Drivers or receivers
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Microcomputers (AREA)
- Control Of Voltage And Current In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、プログラマブル・ロジック・コントローラ
（“PLC"）のように、マイクロプロセッサに基づいたコ
ントローラに関し、特にマイクロプロセッサに基づいた
産業用コントローラに用いる組合わせ入出力点を備えた
入出力（又は“I/O"）モジュールに関する。
（“PLC"）のように、マイクロプロセッサに基づいたコ
ントローラに関し、特にマイクロプロセッサに基づいた
産業用コントローラに用いる組合わせ入出力点を備えた
入出力（又は“I/O"）モジュールに関する。
背景の従来技術 プログラマブル・ロジック・コントローラのように、
マイクロプロセッサに基づくコントローラは、益々広く
用いられるようになり、今日の近代的な製造プラントと
共に、比較的に簡単な自動化された機械及び操作を制御
している。
マイクロプロセッサに基づくコントローラは、益々広く
用いられるようになり、今日の近代的な製造プラントと
共に、比較的に簡単な自動化された機械及び操作を制御
している。
PLCは、典型的には、複数の入力点を有する少なくと
も一つの入力モジュールと、複数の出力点を有する少な
くとも一つの出力モジュールとを備えている。PLCは入
力点のうちの一つを介して他の装置、例えばスイッチか
らの情報を受け取り、またPLCは出力点のうちの一つを
介して例えばモータ・スタータに情報を転送する。ユー
ザは前もって入力点をいくつ必要とし、かつ出力点をい
くつ必要とするのかを知らなければならないので、別個
の入力モジュール及び出力モジュールを必要とすること
は、PLCの柔軟性を大きく低下させるものである。更
に、各入力点用に別個の入力点、及び各出力信号用に別
個の出力点を常時必要とすることになるので、同時に入
力点及び出力点の両方として用いることはできない。
も一つの入力モジュールと、複数の出力点を有する少な
くとも一つの出力モジュールとを備えている。PLCは入
力点のうちの一つを介して他の装置、例えばスイッチか
らの情報を受け取り、またPLCは出力点のうちの一つを
介して例えばモータ・スタータに情報を転送する。ユー
ザは前もって入力点をいくつ必要とし、かつ出力点をい
くつ必要とするのかを知らなければならないので、別個
の入力モジュール及び出力モジュールを必要とすること
は、PLCの柔軟性を大きく低下させるものである。更
に、各入力点用に別個の入力点、及び各出力信号用に別
個の出力点を常時必要とすることになるので、同時に入
力点及び出力点の両方として用いることはできない。
更に、ある出力装置（又は負荷）が実際にある出力装
置に接続されるか否かを判断することもしばしば重要と
なる。その負荷検出は診断並びに種々のPLC動作の両方
に重要である。しかし、負荷の検出には、典型的に、出
力信号が実際に負荷に印加されるときにのみ動作する付
加的な回路が必要であった。出力信号の活性化の前に、
負荷がそれぞれの出力点に接続されているか否かを判断
することは、容易でなかった。
置に接続されるか否かを判断することもしばしば重要と
なる。その負荷検出は診断並びに種々のPLC動作の両方
に重要である。しかし、負荷の検出には、典型的に、出
力信号が実際に負荷に印加されるときにのみ動作する付
加的な回路が必要であった。出力信号の活性化の前に、
負荷がそれぞれの出力点に接続されているか否かを判断
することは、容易でなかった。
最後に、AC出力点は、典型的には、PLCからの出力命
令に応答してこの出力装置に選択的に電力を供給するト
ライアックを備えている。しかし、従来技術の出力モジ
ュールは、トライアックが出力信号に応答して実際にタ
ーン・オンするのか否かを容易に検出することができな
かった。トライアックが実際にターン・オンしたか否か
の検出は、出力モジュールに関連したトライアックのた
め、及び他の応用におけるトライアックのための両方に
重要である。しかし、これは、典型的に、付加的な外部
要素を必要とするものであった。
令に応答してこの出力装置に選択的に電力を供給するト
ライアックを備えている。しかし、従来技術の出力モジ
ュールは、トライアックが出力信号に応答して実際にタ
ーン・オンするのか否かを容易に検出することができな
かった。トライアックが実際にターン・オンしたか否か
の検出は、出力モジュールに関連したトライアックのた
め、及び他の応用におけるトライアックのための両方に
重要である。しかし、これは、典型的に、付加的な外部
要素を必要とするものであった。
本発明はこれら及び他の問題を解決するために提供さ
れるものである。
れるものである。
発明の概要 本発明の目的は、プログラマブル・ロジック・コント
ローラ（又はPLC）のようにマイクロプロセッサに基づ
く装置用の組合わせ入出力モジュールを提供することに
ある。
ローラ（又はPLC）のようにマイクロプロセッサに基づ
く装置用の組合わせ入出力モジュールを提供することに
ある。
本発明によれば、前記組合わせ入出力モジュールは、
第１及び第２の線と、前記第１の線と前記第２の線との
間に交流電力を供給する手段とを備えている。
第１及び第２の線と、前記第１の線と前記第２の線との
間に交流電力を供給する手段とを備えている。
更に、前記組合わせ入出力モジュールは、端子と、前
記端子と前記第１の線との間に入力装置を接続するよう
にされた手段と、前記端子と前記第２の線との間に出力
装置を接続するようにされた手段とを備えている。
記端子と前記第１の線との間に入力装置を接続するよう
にされた手段と、前記端子と前記第２の線との間に出力
装置を接続するようにされた手段とを備えている。
前記入力装置は第１の導通状態と第２の導通状態との
間で動作可能である。
間で動作可能である。
更に、前記組合わせ入出力モジュールは、前記入力装
置の導通状態を判断する手段とを前記出力装置に前記電
力を選択的に供給する手段とを備えている。
置の導通状態を判断する手段とを前記出力装置に前記電
力を選択的に供給する手段とを備えている。
従って、前記組合わせ入出力モジュールは、前記入力
装置に接続するようにした入力点、前記出力装置に接続
するようにした出力点と、又はその両方として動作可能
である。
装置に接続するようにした入力点、前記出力装置に接続
するようにした出力点と、又はその両方として動作可能
である。
前記組合わせ入出力モジュールは前記出力装置の存在
又は不存在の連続的な検知を提供するものであることが
理解される。
又は不存在の連続的な検知を提供するものであることが
理解される。
更に、前記組合わせ入出力モジュールは、トライアッ
クを含み、前記トライアックの導通状態の連続的な検知
を行なうものであることが理解される。
クを含み、前記トライアックの導通状態の連続的な検知
を行なうものであることが理解される。
本発明の他の特徴及び効果は、以下の図面に関連させ
て行なう以下の詳細な説明から明らかである。
て行なう以下の詳細な説明から明らかである。
図面の簡単な説明 第１図は本発明による組合わせ入出力モジュールの一
実施例の概要図であり、 第２図は入力点として接続された第１図の組合わせ入
出力モジュールの概要図であり、 第３図は出力点として接続された第１図の組合わせ入
出力モジュールの概要図であり、 第４図は位相差検出回路を示す概要図及び波形図であ
り、 第５図はトライアックがターン・オンされているか否
かの検出を示すために組合わせ入出力モジュールのトラ
イアックの電流対電圧曲線であり、 第6a図、第6b図及び第6c図は同時的に３入力及び１出
力点として動作する本発明の組合わせ入出力モジュール
を示すラダー図であり、 第７図は複数の組合わせ入出力モジュールを含む組合
わせ入出力モジュールを示し、 第８図は第１図の組合わせ入出力モジュールの他の実
施例を示す概要図である。
実施例の概要図であり、 第２図は入力点として接続された第１図の組合わせ入
出力モジュールの概要図であり、 第３図は出力点として接続された第１図の組合わせ入
出力モジュールの概要図であり、 第４図は位相差検出回路を示す概要図及び波形図であ
り、 第５図はトライアックがターン・オンされているか否
かの検出を示すために組合わせ入出力モジュールのトラ
イアックの電流対電圧曲線であり、 第6a図、第6b図及び第6c図は同時的に３入力及び１出
力点として動作する本発明の組合わせ入出力モジュール
を示すラダー図であり、 第７図は複数の組合わせ入出力モジュールを含む組合
わせ入出力モジュールを示し、 第８図は第１図の組合わせ入出力モジュールの他の実
施例を示す概要図である。
詳細な説明 この発明は異った多数の形式により、実施が可能であ
るが、この開示を本発明の要旨の説明として考えるべき
ものであって、本発明の広い範囲を説明した実施例に制
限することを意図するものでないことを理解して、本発
明の好ましい実施例について図面に示し、ここで詳細に
説明しよう。
るが、この開示を本発明の要旨の説明として考えるべき
ものであって、本発明の広い範囲を説明した実施例に制
限することを意図するものでないことを理解して、本発
明の好ましい実施例について図面に示し、ここで詳細に
説明しよう。
11により概要的に示す組合わせ入出力点を有する入力
モジュールの第１の実施例を第１図に示す。
モジュールの第１の実施例を第１図に示す。
電源13（交流24〜240ボルトの公称電圧を有する）
は、第１の線L1と第２の線L2との間に接続されている。
使用される特定の電圧は負荷によるが、ここでの説明の
ために、120ボルトを想定することにする。更に、電源1
3は調整された直流５ボルトを供給し、その使用につい
ては以下で説明する。
は、第１の線L1と第２の線L2との間に接続されている。
使用される特定の電圧は負荷によるが、ここでの説明の
ために、120ボルトを想定することにする。更に、電源1
3は調整された直流５ボルトを供給し、その使用につい
ては以下で説明する。
組合わせ入出力モジュールとして機能する端子15が設
けられている。組合わせ入出力モジュール11を入力点と
して使用するときは、入力装置17、例えば標準的な機械
スイッチ18が端子15と第１の線L1との間に接続される。
組合わせ入出力モジュール11を出力点として使用すると
きは、出力装置19、例えばモータ・スタータ（図示な
し）用のコイル20が端子15と第２の線L2との間に接続さ
れる。
けられている。組合わせ入出力モジュール11を入力点と
して使用するときは、入力装置17、例えば標準的な機械
スイッチ18が端子15と第１の線L1との間に接続される。
組合わせ入出力モジュール11を出力点として使用すると
きは、出力装置19、例えばモータ・スタータ（図示な
し）用のコイル20が端子15と第２の線L2との間に接続さ
れる。
以下で説明する一定の応用において、組合わせ入出力
モジュール11は入力点及び出力点の両方として動作可能
である。従って、入力装置17は端子15と第１の線L1との
間に接続され、出力装置19は端子15と第２の線L2との間
に接続されることになる。
モジュール11は入力点及び出力点の両方として動作可能
である。従って、入力装置17は端子15と第１の線L1との
間に接続され、出力装置19は端子15と第２の線L2との間
に接続されることになる。
更に、組合わせ入出力モジュール11は、それぞれ第１
及び第２の電力電極23a、23b、及び第２のゲート電極25
を有するトライアック21、例えば2N 6073 Ａも備えて
いる。トライアック21は、導通状態即ち‘オン’状態と
非導通状態即ち‘オフ’状態との間で選択的に切り換え
可能である。
及び第２の電力電極23a、23b、及び第２のゲート電極25
を有するトライアック21、例えば2N 6073 Ａも備えて
いる。トライアック21は、導通状態即ち‘オン’状態と
非導通状態即ち‘オフ’状態との間で選択的に切り換え
可能である。
更に、組合わせ入出力点11は、第２の線L2と端子15と
の間に接続されている第１の抵抗R1（330Ω）と、第２
の抵抗R2（100KΩ）と、端子15と第１の線L1との間に直
列接続されている積分コンデンサC1（0.033μＦ）とを
備えている。更に、電力電極としてコレクタ27a及びエ
ミッタ27bを有するトランジスタ27も備えられており、
その制御電極はベース27cを構成する。第３の抵抗R3
は、トランジスタのベース27cと、第２の抵抗R2と共に
第１のコンデンサC1との間に接続されている。第４の抵
抗R4は、第１の線L1と、第３の抵抗R3及びトランジスタ
のベース27cの接続点Ｊとの間に接続されている。第５
の抵抗R5は、電源13の直流５ボルト出力と、トランジス
タ27のコレクタ27aとの間に接続されている。
の間に接続されている第１の抵抗R1（330Ω）と、第２
の抵抗R2（100KΩ）と、端子15と第１の線L1との間に直
列接続されている積分コンデンサC1（0.033μＦ）とを
備えている。更に、電力電極としてコレクタ27a及びエ
ミッタ27bを有するトランジスタ27も備えられており、
その制御電極はベース27cを構成する。第３の抵抗R3
は、トランジスタのベース27cと、第２の抵抗R2と共に
第１のコンデンサC1との間に接続されている。第４の抵
抗R4は、第１の線L1と、第３の抵抗R3及びトランジスタ
のベース27cの接続点Ｊとの間に接続されている。第５
の抵抗R5は、電源13の直流５ボルト出力と、トランジス
タ27のコレクタ27aとの間に接続されている。
第１の抵抗R1の値が低いと、電力損失を増加させると
共に、負荷検出感度を低下させることになる。第１の抵
抗R1の値が高いと、トランジスタ27のベース・エミッタ
電流IBRを減少させ、雑音感度を増加させる。第１のコ
ンデンサC1に関する0.033μＦの値は交流120ボルトで電
源13による試験に基づている。高い電圧には大容量のコ
ンデンサが必要となる。
共に、負荷検出感度を低下させることになる。第１の抵
抗R1の値が高いと、トランジスタ27のベース・エミッタ
電流IBRを減少させ、雑音感度を増加させる。第１のコ
ンデンサC1に関する0.033μＦの値は交流120ボルトで電
源13による試験に基づている。高い電圧には大容量のコ
ンデンサが必要となる。
第５の抵抗R5とトランジスタ27のコレクタ27aとの接
続点は、周知のように、PLCにより用いられる論理出力2
9を供給する。以下で説明するように、論理出力29の値
は入力装置17の状態を示す。
続点は、周知のように、PLCにより用いられる論理出力2
9を供給する。以下で説明するように、論理出力29の値
は入力装置17の状態を示す。
第２図を参照すると、入力点として組合わせ入出力モ
ジュール11の動作が示されている。参照番号は第１図に
関連して前述した素子に関連する。
ジュール11の動作が示されている。参照番号は第１図に
関連して前述した素子に関連する。
入力装置17、例えばスイッチ18が開放されているとき
は、端子15における電圧は分圧器R1、R2、C1により決定
される（トライアック21はオフと仮定する）。第３の抵
抗R3及び抵抗R4を有する分流器の回路網は、正のライン
・サイクル中にトランジスタ27をバイアスする。トラン
ジスタ27がターン・オンすると、論理出力29における電
圧は正の半サイクル中に論理ローとなる。従って、入力
装置17が開放されると、正の半サイクル中は論理出力29
における状態出力が論理０となる。
は、端子15における電圧は分圧器R1、R2、C1により決定
される（トライアック21はオフと仮定する）。第３の抵
抗R3及び抵抗R4を有する分流器の回路網は、正のライン
・サイクル中にトランジスタ27をバイアスする。トラン
ジスタ27がターン・オンすると、論理出力29における電
圧は正の半サイクル中に論理ローとなる。従って、入力
装置17が開放されると、正の半サイクル中は論理出力29
における状態出力が論理０となる。
入力装置17が閉成されると、端子15における電圧がア
ースへ短絡され、従って正負のサイクルでトランジスタ
27をオフにバイアスする。トランジスタ27のオフによ
り、論理出力29における電圧は５ボルトの直流電源電圧
に保持される。従って、入力装置17が閉成されると、正
負の両サイクルで論理出力29における状態出力が５ボル
ト即ち論理１となる。
ースへ短絡され、従って正負のサイクルでトランジスタ
27をオフにバイアスする。トランジスタ27のオフによ
り、論理出力29における電圧は５ボルトの直流電源電圧
に保持される。従って、入力装置17が閉成されると、正
負の両サイクルで論理出力29における状態出力が５ボル
ト即ち論理１となる。
組合わせ入出力モジュール11は、第３図に示すように
出力点として用いられる。第２図のように、共通の参照
番号は第３図においても保持される。
出力点として用いられる。第２図のように、共通の参照
番号は第３図においても保持される。
出力点として組合わせ入出力モジュール11を動作させ
るために、出力装置19が端子15と第２の線L2との間に接
続される。出力装置19を活性化させるときは、トライア
ック21はそのゲート電極25にPLC（図示なし）から正の
論理オン信号を受け取る。この論理オン信号はトランジ
スタ27をオンにし、従って第１の線L1と第２の線L2との
間に出力装置19を接続する。同様に、出力装置19をター
ン・オフさせるときは、トライアック21がPLCから正の
論理オフ信号を受け取り、次のゼロ交差でトライアック
21がターン・オフし、これによって第１の線L1から出力
装置19を切り離す。トライアック21はスイッチ18と同じ
ように動作するので、トライアック21がその論理信号に
従うのであれば、トライアック21の状態をトランジスタ
回路により監視することができる。
るために、出力装置19が端子15と第２の線L2との間に接
続される。出力装置19を活性化させるときは、トライア
ック21はそのゲート電極25にPLC（図示なし）から正の
論理オン信号を受け取る。この論理オン信号はトランジ
スタ27をオンにし、従って第１の線L1と第２の線L2との
間に出力装置19を接続する。同様に、出力装置19をター
ン・オフさせるときは、トライアック21がPLCから正の
論理オフ信号を受け取り、次のゼロ交差でトライアック
21がターン・オフし、これによって第１の線L1から出力
装置19を切り離す。トライアック21はスイッチ18と同じ
ように動作するので、トライアック21がその論理信号に
従うのであれば、トライアック21の状態をトランジスタ
回路により監視することができる。
更に、組合わせ入出力モジュール11は、第２の線L2と
端子15との間に接続された出力装置19の存在（又は不存
在）を検出するための負荷検出回路と、PLCからの論理
オン信号に応答して実際にターン・オンされたか否かを
判断するための回路とを備えている。
端子15との間に接続された出力装置19の存在（又は不存
在）を検出するための負荷検出回路と、PLCからの論理
オン信号に応答して実際にターン・オンされたか否かを
判断するための回路とを備えている。
以下の説明は、トライアック21及び入力装置17の両者
の‘オフ’により負荷119を検出する方法について説明
する。
の‘オフ’により負荷119を検出する方法について説明
する。
出力装置19のインピーダンスは、典型的には、第１の
抵抗R1の330KΩよりかなり低い。第３図を引き続き参照
すると共に、出力装置19が端子15と第２の線L2との間に
接続されていない時点を想定すると、第１の線L1に対す
る点Ｐの電圧（VP）の位相は、積分コンデンサC1の容量
のために、第１の線L1に対する第２の線L2の電圧
（VL2）の位相より遅れることになる。出力装置19のイ
ンピーダンスは第１の抵抗R1のインピーダンスより低い
ので、出力装置19が第２の線L2と端子15との間に接続さ
れると、第１の抵抗R1の抵抗値が実質的に低くされる
（R1は、実際には、無視されるのが典型である）。
抵抗R1の330KΩよりかなり低い。第３図を引き続き参照
すると共に、出力装置19が端子15と第２の線L2との間に
接続されていない時点を想定すると、第１の線L1に対す
る点Ｐの電圧（VP）の位相は、積分コンデンサC1の容量
のために、第１の線L1に対する第２の線L2の電圧
（VL2）の位相より遅れることになる。出力装置19のイ
ンピーダンスは第１の抵抗R1のインピーダンスより低い
ので、出力装置19が第２の線L2と端子15との間に接続さ
れると、第１の抵抗R1の抵抗値が実質的に低くされる
（R1は、実際には、無視されるのが典型である）。
結局、例えば出力装置19の抵抗値が０Ωのときは、電
圧VPは電圧Laと同相となる。実際には、出力装置19はあ
るインピーダンスを有するので、電圧VP及びVL2は完全
には同相ではない。しかし、これらの位相は出力装置19
がないときよりもずっと近い。従って、電圧VL2に対す
る電圧VPの位相関係を監視することにより、出力装置19
の存在又は不存在を常時監視することができる。
圧VPは電圧Laと同相となる。実際には、出力装置19はあ
るインピーダンスを有するので、電圧VP及びVL2は完全
には同相ではない。しかし、これらの位相は出力装置19
がないときよりもずっと近い。従って、電圧VL2に対す
る電圧VPの位相関係を監視することにより、出力装置19
の存在又は不存在を常時監視することができる。
電圧VPと電圧VL2との間の位相差、従って出力装置19
が存在又は不存在を判断する回路は、第4a図及び第4b図
に示す。
が存在又は不存在を判断する回路は、第4a図及び第4b図
に示す。
基準回路33は負荷を接続することなく入出力点の電圧
を表す矩形波出力Vrefを供給する。基準回路33は組合わ
せ入出力モジュール11と同一であるが、端子15を備えて
いない。第１の波形36は、第１の線L1の電圧に対する第
２の線L2の電圧の位相を表わすものであり、単なる参照
用である。
を表す矩形波出力Vrefを供給する。基準回路33は組合わ
せ入出力モジュール11と同一であるが、端子15を備えて
いない。第１の波形36は、第１の線L1の電圧に対する第
２の線L2の電圧の位相を表わすものであり、単なる参照
用である。
第２の波形37は、第１の線L1上の電圧に関連した電圧
Vrefの位相を表わすものであり、基準回路33のトランジ
スタ27のコレクタで発生される。
Vrefの位相を表わすものであり、基準回路33のトランジ
スタ27のコレクタで発生される。
第３の波形40は、負荷接続であり及びなしのときの組
合わせ入出力モジュール11の論理出力29における電圧位
相を表わすものであり、電圧位相に対する負荷の影響を
表わしている。
合わせ入出力モジュール11の論理出力29における電圧位
相を表わすものであり、電圧位相に対する負荷の影響を
表わしている。
図示のように、負荷の波形は量Δｔによりシフトされ
ている。
ている。
この位相遅延を検出する１方法は、第２の波形37及び
第３の波形40をそれぞれサンプリングし、サンプリング
したデータを波形37、40のソフトウェア・オシロスコー
プとして、PLCのそれぞれのレジスタを通過させること
によるものである。これら２つのレジスタを比較するこ
とにより、PLCは位相差、従って出力装置19の存在又は
不存在を決定することができる。このような相対値は、
負荷と非負荷条件との間の総合位相差を決定するので、
必要とする特定のサンプリング速度は、素子のインピー
ダンス並びに出力装置19のインピーダンスに依存する。
更に、トライアック21がオフのときに、与えられた負荷
についての位相シフトを記憶することにより、モータ・
スタータ・コイルの初期故障のような負荷特性における
変化を検出することもできる。
第３の波形40をそれぞれサンプリングし、サンプリング
したデータを波形37、40のソフトウェア・オシロスコー
プとして、PLCのそれぞれのレジスタを通過させること
によるものである。これら２つのレジスタを比較するこ
とにより、PLCは位相差、従って出力装置19の存在又は
不存在を決定することができる。このような相対値は、
負荷と非負荷条件との間の総合位相差を決定するので、
必要とする特定のサンプリング速度は、素子のインピー
ダンス並びに出力装置19のインピーダンスに依存する。
更に、トライアック21がオフのときに、与えられた負荷
についての位相シフトを記憶することにより、モータ・
スタータ・コイルの初期故障のような負荷特性における
変化を検出することもできる。
前記説明は、トライアック21がオフのときに、組合わ
せ入出力モジュール11が負荷の存在又は不存在を検出で
きるようにする。第５図にトライアック21がオンのとき
に、負荷の存在又は不存在についての検出を示す。
せ入出力モジュール11が負荷の存在又は不存在を検出で
きるようにする。第５図にトライアック21がオンのとき
に、負荷の存在又は不存在についての検出を示す。
第５図はトライアック21を通る負荷電流をIL1とトラ
イアック21用のゲート電圧VCとの間の関連を示す。「理
想」曲線を点線により示し、一方実際の曲線を実線によ
り示す。
イアック21用のゲート電圧VCとの間の関連を示す。「理
想」曲線を点線により示し、一方実際の曲線を実線によ
り示す。
理想曲線によると、ゲート電流IGより大きな全負荷電
流についての第１のゲート電圧VG1、及びゲート電流Ig
より小さな全負荷電流についの第２のゲート電圧VG2が
存在する。しかし、実際の曲線に示されているように、
負極性の負荷電流の増大と共にゲート電圧が漸進的に傾
き、ゲート電流値付近で曲線に丸みが存在する。与えら
れたトライアックにおける実際の曲線は、実際の負荷の
インピーダンスから独立している。トライアック21が実
際に負荷電流を流しているか否かを検出するために、正
電流と負電流との間のVCのレベルにおけるシフトを検出
することができる。ゲート電圧VGが変化しない場合は、
トライアック21は導通していないことが分かる。
流についての第１のゲート電圧VG1、及びゲート電流Ig
より小さな全負荷電流についの第２のゲート電圧VG2が
存在する。しかし、実際の曲線に示されているように、
負極性の負荷電流の増大と共にゲート電圧が漸進的に傾
き、ゲート電流値付近で曲線に丸みが存在する。与えら
れたトライアックにおける実際の曲線は、実際の負荷の
インピーダンスから独立している。トライアック21が実
際に負荷電流を流しているか否かを検出するために、正
電流と負電流との間のVCのレベルにおけるシフトを検出
することができる。ゲート電圧VGが変化しない場合は、
トライアック21は導通していないことが分かる。
第１図を再び参照すると、組合わせ入出力モジュール
11と１応用として、これを用いてスイッチ18のような機
械的な入力によって直接出力、及びソフトウェア入力を
共に動作させることができる方法を示している。入力装
置17は第１の線L1と端子15との間に接続され、スイッチ
18が閉成されたときに直接出力により例えば表示ランプ
をターン・オンさせたいとする出力装置19が端子15と第
２の線L2との間に接続されて、表示ランプが直接、L1と
L2との間に接続されて、トライアック21をバイパスさせ
る。更に、論理出力29は正の半サイクルで論理状態０か
ら１に移行する。従って、スイッチ18の状態の正表示及
びそのソフトウェア表示を得ることができる。
11と１応用として、これを用いてスイッチ18のような機
械的な入力によって直接出力、及びソフトウェア入力を
共に動作させることができる方法を示している。入力装
置17は第１の線L1と端子15との間に接続され、スイッチ
18が閉成されたときに直接出力により例えば表示ランプ
をターン・オンさせたいとする出力装置19が端子15と第
２の線L2との間に接続されて、表示ランプが直接、L1と
L2との間に接続されて、トライアック21をバイパスさせ
る。更に、論理出力29は正の半サイクルで論理状態０か
ら１に移行する。従って、スイッチ18の状態の正表示及
びそのソフトウェア表示を得ることができる。
更に、組合わせ入出力モジュール11は、第6a図、第6b
図及び第6c図に示すように、これを用いて以前は３入力
及び１出力を必要としたモータ・スタータ回路の置換す
ることができる。従来のモータ・スタータ回路を第6a図
に示す。このモータ・スタータ回路は、スタータ・スイ
ッチ51、ストップ・スイッチ53、55により概要的に示す
種々のリミット・スイッチ及び緊急停止スイッチ、スタ
ータ・コイルCS、及びスタータ・リレーRSを備えてい
る。周知のように、スタータ・スイッチ51が閉成される
ときに、スイッチ53及び55も閉路されているものと仮定
すると、線L1から線L2への電流はスタータ・コイルCSを
付勢し、スタータ・リレーRSを閉成し、スタータ・スイ
ッチ51をバイパスする。ストップ・スイッチ53及び緊急
停止スイッチ55が閉成されたままである限り、スタータ
・コイルCSは付勢されたままの状態、スタータ・リレー
RSは閉成されたままの状態となり、従ってモータに連続
的に電力を供給する。この機能を自動化するためには、
典型的に、最小４点即ち３入力及び１出力を必要とす
る。３入力はスタータ・スイッチ51、ストップ・スイッ
チ53及び緊急停止スイッチ55からのものであり、出力は
モータ（図示なし）に対するものとなる。
図及び第6c図に示すように、これを用いて以前は３入力
及び１出力を必要としたモータ・スタータ回路の置換す
ることができる。従来のモータ・スタータ回路を第6a図
に示す。このモータ・スタータ回路は、スタータ・スイ
ッチ51、ストップ・スイッチ53、55により概要的に示す
種々のリミット・スイッチ及び緊急停止スイッチ、スタ
ータ・コイルCS、及びスタータ・リレーRSを備えてい
る。周知のように、スタータ・スイッチ51が閉成される
ときに、スイッチ53及び55も閉路されているものと仮定
すると、線L1から線L2への電流はスタータ・コイルCSを
付勢し、スタータ・リレーRSを閉成し、スタータ・スイ
ッチ51をバイパスする。ストップ・スイッチ53及び緊急
停止スイッチ55が閉成されたままである限り、スタータ
・コイルCSは付勢されたままの状態、スタータ・リレー
RSは閉成されたままの状態となり、従ってモータに連続
的に電力を供給する。この機能を自動化するためには、
典型的に、最小４点即ち３入力及び１出力を必要とす
る。３入力はスタータ・スイッチ51、ストップ・スイッ
チ53及び緊急停止スイッチ55からのものであり、出力は
モータ（図示なし）に対するものとなる。
第6b図に示すように、一つの点を用いて本発明の組合
わせ入出力モジュール11を利用したモータ・スタータ回
路を実現することができる。従って、スタータ・スイッ
チ51は第１の線L1と端子15との間に結線され、ストップ
・スイッチ53、緊急／リミット・スイッチ55及びモータ
は端子15と第２の線L2との間に直列に結線される。トラ
イアック21は、L1と15との間に接続されるので、点線に
より示されている（第１図〜第３図を参照すべきであ
る） 以上を実行するためにPLCに存在することになるソフ
トウェアは、ラダー図形式により第6c図に示されてい
る。ラング（rung）61は、L1と端子15との間の連続性を
確立するまで、通常開放の第１のリレー63を含む。更
に、ラング（rung）61は、端子15と第２の線L2との間の
連続性を検出されるまで、開放状態の第２のリレー65を
含む。コイル66はトライアック21の導通状態を表わして
いる。
わせ入出力モジュール11を利用したモータ・スタータ回
路を実現することができる。従って、スタータ・スイッ
チ51は第１の線L1と端子15との間に結線され、ストップ
・スイッチ53、緊急／リミット・スイッチ55及びモータ
は端子15と第２の線L2との間に直列に結線される。トラ
イアック21は、L1と15との間に接続されるので、点線に
より示されている（第１図〜第３図を参照すべきであ
る） 以上を実行するためにPLCに存在することになるソフ
トウェアは、ラダー図形式により第6c図に示されてい
る。ラング（rung）61は、L1と端子15との間の連続性を
確立するまで、通常開放の第１のリレー63を含む。更
に、ラング（rung）61は、端子15と第２の線L2との間の
連続性を検出されるまで、開放状態の第２のリレー65を
含む。コイル66はトライアック21の導通状態を表わして
いる。
コイル66の付勢により閉成されている第３のリレー67
は第１のリレー63に対して並列である。
は第１のリレー63に対して並列である。
従って、スタータ・スイッチ51が閉成されると、組合
わせ入出力モジュール11は第１の線L1と端子15との間の
連続性を検出する。次いで、負荷の存在の判断に関連し
て前述した端子15と第２の線L2との間の連続性を測定す
る。端子15と第２の線L2との間の連続性が検出される
と、これが連続性コイル66を付勢し、従ってリレー66を
閉成する。ストップ・スイッチ53又は緊急／リミット・
スイッチ55の付勢のように、端子15と第２の線L2との間
の連続性が終結するまで、リレー67は閉成されたままと
なる。
わせ入出力モジュール11は第１の線L1と端子15との間の
連続性を検出する。次いで、負荷の存在の判断に関連し
て前述した端子15と第２の線L2との間の連続性を測定す
る。端子15と第２の線L2との間の連続性が検出される
と、これが連続性コイル66を付勢し、従ってリレー66を
閉成する。ストップ・スイッチ53又は緊急／リミット・
スイッチ55の付勢のように、端子15と第２の線L2との間
の連続性が終結するまで、リレー67は閉成されたままと
なる。
入出力モジュールは、典型的には、１以上の点を有す
る。従って、好ましい実施例において、組合わせ入出力
モジュール11は、実際には16点を有し、その各点が第７
図に示すように、入力点、出力点、又はその両方として
動作可能である。最初の８入出力点の論理出力は、第１
のマルチプレクサ71（LS244）を介してデータ・バス73
に接続されている。同様に、第９〜第16入出力点は、第
２のマルチプレクサ77（LS−244）を介してデータ・バ
ス73に接続されている。基準回路33の出力はPLCに割込
ピンに接続されて、他の入出力点の位相検出を可能にす
る。
る。従って、好ましい実施例において、組合わせ入出力
モジュール11は、実際には16点を有し、その各点が第７
図に示すように、入力点、出力点、又はその両方として
動作可能である。最初の８入出力点の論理出力は、第１
のマルチプレクサ71（LS244）を介してデータ・バス73
に接続されている。同様に、第９〜第16入出力点は、第
２のマルチプレクサ77（LS−244）を介してデータ・バ
ス73に接続されている。基準回路33の出力はPLCに割込
ピンに接続されて、他の入出力点の位相検出を可能にす
る。
本発明の他の実施例を第８図に示す。共通の参照番号
は保持されている。第１の実施例のように、入力装置17
は端子15と第１の線L1との間に接続されている。第１の
実施例のように、入力装置17は端子15と第１の線L1との
間に接続されており、出力装置19は端子15と第１の線L2
との間に接続されている。
は保持されている。第１の実施例のように、入力装置17
は端子15と第１の線L1との間に接続されている。第１の
実施例のように、入力装置17は端子15と第１の線L1との
間に接続されており、出力装置19は端子15と第１の線L2
との間に接続されている。
PLCからの信号における論理は、トライアック21をタ
ーン・オンさせて電力を出力装置19に供給する。更に、
入力装置17が開放のときは、論理出力29における電圧は
ゼロであり、また入力装置17は閉成のときは、論理出力
29における電圧は5.1ボルトであり、論理１である。ま
た、第１の実施例のように、第２の実施例では、トライ
アック21がオフのときに負荷19の存在又は不存在は、第
１の線L1に対する第２の線L2の電圧の位相と、第１の線
L1に対する点Ｐにおける電圧の位相との間の位相差を監
視することにより、検出される。更に、トライアック電
流の動作の検出は、ゲート電圧VGにおいて変化を監視す
ることにより実行される。
ーン・オンさせて電力を出力装置19に供給する。更に、
入力装置17が開放のときは、論理出力29における電圧は
ゼロであり、また入力装置17は閉成のときは、論理出力
29における電圧は5.1ボルトであり、論理１である。ま
た、第１の実施例のように、第２の実施例では、トライ
アック21がオフのときに負荷19の存在又は不存在は、第
１の線L1に対する第２の線L2の電圧の位相と、第１の線
L1に対する点Ｐにおける電圧の位相との間の位相差を監
視することにより、検出される。更に、トライアック電
流の動作の検出は、ゲート電圧VGにおいて変化を監視す
ることにより実行される。
入力モジュールに関連させて説明したが、トライアッ
クが電流を流しているか否かを、そのゲート電圧を監視
することにより検出するための技術は、トライアックを
利用して装置に対しても等しく適用可能なことを理解す
べきであり、従って本発明のこの特徴を解釈すべきであ
る。
クが電流を流しているか否かを、そのゲート電圧を監視
することにより検出するための技術は、トライアックを
利用して装置に対しても等しく適用可能なことを理解す
べきであり、従って本発明のこの特徴を解釈すべきであ
る。
本発明は、その精神及び中心的な特徴から逸脱するこ
となく、他の特殊な形式により実施され得ることが理解
されるであろう。従って、本例及び実施例は、あらゆる
観点において例示的かつ非限定的なものとして理解され
るべきであり、ここに開示した詳細に限定されるもので
はない。
となく、他の特殊な形式により実施され得ることが理解
されるであろう。従って、本例及び実施例は、あらゆる
観点において例示的かつ非限定的なものとして理解され
るべきであり、ここに開示した詳細に限定されるもので
はない。
フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭64−21943（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4593380（ＵＳ，Ａ) 米国特許4504927（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G05B 19/05
Claims (11)
- 【請求項１】マイクロプセッサに基づく産業用プログラ
マブル・コントローラに用いる組合わせ入出力点を備え
た入出力モジュール回路において、 （ａ） 第１及び第２の電源供給線と、 （ｂ） 前記第１の線と前記第２の線との間に交流電力
を供給する手段と、 （ｃ） 前記第１と第２の線の間に電気的に接続されて
前記組合せ入出力点として機能する端子手段であって、
該端子手段は、前記第１と第２の線の間にそれぞれ直列
かつ同時に接続された入力装置と出力装置の両方に接続
された電気的共通点を提供し、かつ、入力点としてある
いは出力点として、またはその両者として選択的に動作
可能であり、該端子手段の前記所定動作状態は前記産業
用プログラマブル・コントローラのマイクロプロセッサ
から動作的に独立している、前記端子手段と、 （ｄ） 前記端子手段と前記第１の線との間に前記入力
装置を接続する第１の回路手段であって、前記入力装置
が開スイッチとしての非導通状態と、閉スイッチとして
の導通状態の間で動作できる、前記第１の回路手段と、 （ｅ） 前記入力装置の非導通状態及び導通状態に応答
し、該非導通状態及び導通状態を代表する論理出力信号
を発生する論理出力手段であって、該出力信号が前記産
業用プログラマブル．コントローラのマイクロプセッサ
に接続される前記論理出力手段と、 （ｆ） 前記端子手段と前記第２の線との間に前記出力
装置を接続する第２の回路手段と、 （ｇ） 前記出力装置に印加された前記交流電力を、前
記入力装置を介しまたは前記産業用プログラマブル・コ
ントローラのマイクロプロセッサからの制御信号を介し
選択的に制御する第３の回路手段であって、前記制御信
号は前記プロセッサにおいて前記論理出力手段にフィー
ドバックされる、前記第３の回路手段と、 を有し、 （ｈ） 前記論理出力手段は更に、前記第１と第２の線
の間で前記入力及び出力装置の両方が、前記入力及び出
力装置間の共通点として接続された前記端子手段に同時
にかつそれぞれ直列に結合したことを検知する手段を含
み、該検知手段は、前記導通状態にある前記入力装置が
一時的閉スイッチとして動作することを許容し、前記出
力装置は、前記入力装置が前記非導通状態に戻った後、
前記一時的閉スイッチに応答し前記端子手段から前記産
業用プログラマブル・コントローラのマイクロプロセッ
サによって制御され、 （ｉ） 前記入力装置及び出力装置は共に動作して、前
記端子手段に同時に接続されると、前記産業用プログラ
マブル・コントローラのマイクロプロセッサが論理出力
信号を検知しているかいないか、または、前記出力装置
をオンにするために制御信号を提供しているかいないか
が感知される、 ことを特徴とする入出力モジュール回路。 - 【請求項２】マイクロプロセッサに基づく装置に用いる
組合わせ入出力点を有する入出力モジュール回路におい
て、 （ａ） 第１の電源供給線と、 （ｂ） 第２の電源供給線と、 （ｃ） 前記第１の電源供給線と前記第２の電源供給線
との間に交流電力を供給する手段と、 （ｄ） 前記組合わせ入出力点として機能する端子手段
であって、前記マイクロプロセッサに基づく装置による
制御から独立している間、入力点、出力点、またはその
両者として動作する前記端子手段と、 （ｅ） 前記端子手段と前記第１の電源供給線との間に
接続され、かつ導通状態と非導通状態との間を選択的に
ゲートされるトライアックと、 （ｆ） 前記端子手段と前記第１の電源供給線との間に
接続され、開スイッチとしての非導通状態と閉スイッチ
としての導通状態との間で動作可能な入力装置と、 （ｇ） 前記端子手段に接続されていて、前記入力装置
の導通状態を判定する論理出力手段であって、前記入力
装置の導通状態を代表する論理出力信号を前記マイクロ
プロセッサに基づく装置に対し発生する手段を含む前記
論理出力手段と、 （ｈ） 前記端子手段と前記第２の電源供給線との間に
接続された出力装置と、 （ｉ） 前記マイクロプロセッサに基づく装置に接続さ
れていて、前記論理出力信号に応答する手段であって、
該手段は、前記入力装置が前記導通状態で動作している
とき、前記トライアックを非導通状態から導通状態に切
り換えるゲート信号を選択的に発生し、以って前記交流
電力が前記出力装置に供給される、前記ゲート信号発生
手段と、 を有し、 （ｊ） 前記端子手段は、前記第１と第２の電源供給線
の間にそれぞれ直列接続された前記入力装置と前記出力
装置との間に電気的共通点を提供し、前記入力装置は導
通状態において一時的閉スイッチとして動作し交流電力
を前記出力装置に供給し、該出力装置は前記入力装置が
前記非導通状態に戻った後、前記一時的スイッチの閉成
に応答して前記トライアックゲート信号を介し及び前記
端子手段を介し前記マイクロプロセッサに基づく装置に
よって制御され、 （ｋ） 前記入力及び出力装置は共に同時に、かつ、前
記マイクロプロセッサに基づく装置から独立に前記端子
手段に動作的に接続されて、まず前記端子手段が入力点
または出力点またはその両者のいずれかとして動作でき
るか否か予め判定する、 ことを特徴とする入出力モジュール回路。 - 【請求項３】前記トライアックの導通状態に無関係に前
記出力装置の存在または不存在を判定する手段を含むこ
とを特徴とする請求項２記載の入出力モジュール回路。 - 【請求項４】前記入力装置が開スイッチとして動作して
いるときまたは前記端子手段に接続されていないとき、
前記論理出力信号は矩形波であることを特徴とする請求
項３記載の入出力モジュール回路。 - 【請求項５】前記出力装置の存在または不存在を判定す
る手段は前記第２の電源線と前記論理出力信号との間の
位相関係を代表する基準信号を発生する基準回路を含
み、該基準信号は前記出力装置が前記端子手段に接続さ
れていないとき前記論理出力手段の論理出力信号を代表
することを特徴とする請求項４記載の入出力モジュール
回路。 - 【請求項６】前記出力装置の存在または不存在を判定す
る手段は前記基準信号と前記論理出力信号の位相関係を
比較する手段を含み、該位相関係は、もし前記出力装置
が存在するなら第１の位相関係を持ち、もし前記出力装
置が不存在なら第２の位相関係を持つことを特徴とする
請求項５記載の入出力モジュール回路。 - 【請求項７】前記出力装置の存在また不存在を判定する
手段は前記基準信号と前記論理出力信号の前記位相関係
を、所定の出力装置に対し初期設定及びそれ以後も比較
する手段を含み、前記存在不存在判定手段の負荷特性は
前記出力装置が使用されることによる経時変化に伴い変
化することを特徴とする請求項６記載の入出力モジュー
ル回路。 - 【請求項８】前記トライアックの前記導通状態を判定す
る手段を含むことを特徴とする請求項２記載の入出力モ
ジュール回路。 - 【請求項９】前記トライアックの前記導通状態判定手段
は前記トライアックのゲート電圧をモニターする手段と
該ゲート電圧の変化を検出する手段を含み、該ゲート電
圧は前記トライアックのゲート電流より大きい全ての負
荷電流に対し第１のゲート電圧を有し、前記ゲート電流
より小さい全ての負荷電流に対し第２のゲート電圧を有
することを特徴とする請求項８記載の入出力モジュール
回路。 - 【請求項１０】前記トライアックのゲート電圧は負方向
の負荷電流の増加に伴い漸進的に低下し、前記検出手段
は前記トライアックが正方向と負方向の負荷電流の間で
導通が切り換わっている間前記ゲート電圧の変化を検出
することを特徴とする請求項９記載の入出力モジュール
回路。 - 【請求項１１】前記トライアックが正方向と負方向の負
荷電流の間で導通が切り換わっている間、前記ゲート電
圧の変化を検出する前記検出手段は、もし変化が検出さ
れない場合は前記トライアックは導通していないと判定
することを特徴とする請求項10記載の入出力モジュール
回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US40992689A | 1989-09-20 | 1989-09-20 | |
| US409,926 | 1989-09-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05501461A JPH05501461A (ja) | 1993-03-18 |
| JP2793909B2 true JP2793909B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=23622518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2513747A Expired - Fee Related JP2793909B2 (ja) | 1989-09-20 | 1990-09-11 | 組合わせ入出力点を有する入出力モジュール |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5440695A (ja) |
| EP (1) | EP0493504B1 (ja) |
| JP (1) | JP2793909B2 (ja) |
| CA (1) | CA2066572C (ja) |
| DE (1) | DE69025618T2 (ja) |
| WO (1) | WO1991004538A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
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|---|---|---|---|---|
| DE19719786A1 (de) * | 1997-05-10 | 1998-11-12 | Ako Werke Gmbh & Co | Zündschaltung eines Triacs |
| US6308231B1 (en) * | 1998-09-29 | 2001-10-23 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Industrial control systems having input/output circuits with programmable input/output characteristics |
| US6298393B1 (en) | 1998-09-30 | 2001-10-02 | Rockwell Technologies, Llc | Industrial control systems having input/output circuits with programmable input/output characteristics |
| US6225825B1 (en) | 1998-09-30 | 2001-05-01 | Rockwell Technologies, Llc | Industrial control systems having input/output circuits with programmable input/output characteristics |
| US6351691B1 (en) * | 1998-10-15 | 2002-02-26 | Micro Motion, Inc. | I/O signaling circuit |
| US20030074498A1 (en) * | 2001-10-16 | 2003-04-17 | Gareis Ronald E. | Method and circuitry for a programmable controller system |
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| US4872136A (en) * | 1984-06-04 | 1989-10-03 | Ge Fanuc Automation North America, Inc. | Programmable controller input/output communications system |
| DE3522586A1 (de) * | 1985-06-25 | 1987-01-22 | Telefunken Electronic Gmbh | Schaltung zur erfassung des stromflusses eines triac |
| US4951250A (en) * | 1988-11-18 | 1990-08-21 | Cruickshank Ancil B | Combined input/output circuit for a programmable controller |
-
1990
- 1990-09-11 EP EP90914854A patent/EP0493504B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-11 DE DE69025618T patent/DE69025618T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-11 CA CA002066572A patent/CA2066572C/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-11 WO PCT/US1990/005119 patent/WO1991004538A1/en active IP Right Grant
- 1990-09-11 JP JP2513747A patent/JP2793909B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-03-16 US US08/214,040 patent/US5440695A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4504927A (en) | 1982-09-08 | 1985-03-12 | Allen-Bradley Company | Programmable controller with expandable I/O interface circuitry |
| US4593380A (en) | 1984-06-04 | 1986-06-03 | General Electric Co. | Dual function input/output for a programmable controller |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05501461A (ja) | 1993-03-18 |
| DE69025618T2 (de) | 1996-07-04 |
| EP0493504A4 (en) | 1992-10-28 |
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| WO1991004538A1 (en) | 1991-04-04 |
| CA2066572C (en) | 1996-05-28 |
| CA2066572A1 (en) | 1991-03-21 |
| EP0493504A1 (en) | 1992-07-08 |
| US5440695A (en) | 1995-08-08 |
| EP0493504B1 (en) | 1996-02-28 |
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