JP4103145B2

JP4103145B2 - 入力モジュール

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Publication number: JP4103145B2
Application number: JP2005020674A
Authority: JP
Inventors: 佳奈谷垣; 幸雄馬庭; 公英青山
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2025-01-28
Also published as: JP2006209470A

Description

本発明は、外部電源と、フィールド配線を介した全チャンネルの入力スイッチの接点とが外部接続され、内部において、前記外部電源の一方が前記全チャンネルの入力スイッチの接点の一方に、前記外部電源の他方がコモン電位に接続され、前記全チャンネルの入力スイッチの接点の他方が全チャンネルの第１電流検出抵抗を介して前記コモン電位に接続されると共に、前記全チャンネルの第１電流検出抵抗の端子間電圧を監視する電圧読み出し手段を具備する入力モジュールの配線診断に関する。

入力モジュールに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。

特開平１０−０７４１０４号公報

プラントからのトリップ要求を入力してプラントを停止操作させる安全制御システムにおいては、トリップにより作動する入力スイッチの接点情報を、フィールド配線を介して安全制御システムの入力モジュールの端子に導く。

フィールド配線の異常又は入力モジュール内部の異常により、見かけ上入力スイッチに状態変化があったと入力された場合には、安全制御システムは誤った停止操作をすることになり、プラント操業に重大な影響を与えるおそれがある。

従って、安全制御システムにおいては、フィールド配線の異常、入力モジュール内部の異常発生を確実に検出し、これらの異常時には入力スイッチの接点情報の入力を排除することができる診断機能を備えることが求められる。

図５は、従来の入力モジュールの一般的な構成例を示す機能ブロック図である。１０は多点入力モジュールであり、制御装置１１及び端子１乃至端子４を有する。端子１と端子４間には多点共通の外部電源２０（電圧：V_FIN）が接続されている。尚、太線で示す要素は多点共通要素、細線で示す要素はチャンネル毎にｘ点数存在する要素である。

端子２と端子３間は、フィールド配線Ｌ１，Ｌ２を介して入力スイッチＳ０の接点に夫々接続されている。フィールド配線Ｌ１，Ｌ２及び入力スイッチＳ０並びに端子２，端子３は、チャンネル毎に複数組存在するが、簡単のため１チャンネル分のみを省略して表示している。

多点入力モジュール１０の内部において、端子１は端子２に直接接続され、入力スイッチＳ０の接点の一方に外部電源２０の一方が接続される。端子３は、電流検出抵抗Ｒ１を介してコモン電位に接続され、端子４は直接コモン電位V_COMに接続されている。

このような構成により、入力スイッチＳ０がオンとなれば電流Ｉが抵抗Ｒ１を流れ、その端子電圧Ｅｉは外部電源電圧V_FINとなる。入力スイッチＳ０がオフでは電流Ｉが流れないので、抵抗Ｒ１の端子間電圧はコモン電位V_COMとなる。制御装置１１は、この端子間電圧Ｅｉを入力信号として受信し、電圧V_FINとV_COMの２値により入力スイッチＳ０のオンオフ状態を判断する。

図６は、図５で説明した回路構成をとる時に発生する可能性のある配線異常を分類した表である。異常発生の場所としては、外部配線異常（Ａ）とモジュール内異常（Ｂ）に区分される。

外部配線異常（Ａ）は、外部短絡（１）、外部断線（２）、外部チャンネル間短絡（３）の３種の異常モードを有する。外部短絡は、端子３と２が短絡又は端子３と１が短絡する場合である。外部断線は、端子２又は端子３が断線する場合であるが、端子３と端子４が短絡する場合も含まれる。外部チャンネル間短絡は、端子３が他チャンネルの端子３と短絡する場合である。

モジュール内異常（Ｂ）は、内部ＯＮ固着（４）、内部ＯＦＦ固着（５）、内部チャンネル間短絡（６）の３種の異常モードを有する。内部ＯＮ固着は、モジュール内の入力回路がＯＮ方向に固着する場合である。内部ＯＦＦ固着は、モジュール内の入力回路がＯＦＦ方向に固着する場合である。内部チャンネル間短絡は、モジュール内の入力回路が他チャンネルの入力回路と短絡する場合である。

図５に示す従来の入力モジュールでは、図６で説明した外部配線異常（外部短絡、外部断線、外部チャンネル間の短絡）及び内部異常（ＯＮ固着、ＯＦＦ固着、チャンネル間短絡）を検出する診断機能を具備していないために、配線異常や内部異常が発生した場合に、対象チャンネルの入力が不定となってしまう問題がある。

従って、図５に示す従来の入力モジュールを安全制御システムの入力モジュールとして採用した場合には、フィールド配線の異常、入力モジュール内部の異常により、見かけ上入力スイッチＳ０の状態変化があったと制御装置１１が判断する可能性があり、安全制御システムは誤った停止操作をすることになり、プラント操業に重大な影響を与えることになる。

従って本発明が解決しようとする課題は、フィールド配線の異常、モジュール内部の異常による状態変化と、入力スイッチのオンオフによる状態変化とを識別して検出可能とする診断機能を備えた入力モジュールを実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
（１）外部電源と、フィールド配線を介した全チャンネルの入力スイッチの接点とが外部接続され、内部において、前記外部電源の一方が前記全チャンネルの入力スイッチの接点の一方に、前記外部電源の他方がコモン電位に接続され、前記全チャンネルの入力スイッチの接点の他方が全チャンネルの第１電流検出抵抗を介して前記コモン電位に接続されると共に、前記全チャンネルの第１電流検出抵抗の端子間電圧を監視する電圧読み出し手段を具備する入力モジュールにおいて、
前記全チャンネルの入力スイッチの接点間に接続された、通常はオフに操作される第１スイッチ手段と、
前記電圧読み出し手段に入力信号を与える全チャンネルの第２電流検出抵抗に、前記全チャンネルの入力スイッチの接点の他方を同時に接続する、通常はオンに操作される第２スイッチ手段と、
前記第１スイッチ手段のオンオフを操作する第１操作信号及び前記第２スイッチ手段のオンオフを操作する第２操作信号を出力する診断管理手段と、
を備え、
前記診断管理手段は、前記第２スイッチ手段を同時にオンに操作した状態で、前記第１スイッチ手段を診断対象チャンネル毎に順次オンに操作し、その操作期間中に前記第２電流検出抵抗に発生する診断対象チャンネル以外の他チャンネルの入力信号レベルを前記電圧読み出し手段を介して監視し、その入力信号レベルが前記外部電源の電圧レベルを示すチャンネルを、前記診断対象チャンネルに入力モジュールの外部で短絡している、外部チャンネル間短絡異常と診断することを特徴とする入力モジュール。

（２）前記診断管理手段は、前記第２スイッチ手段を同時にオフに操作した状態で、前記第１スイッチ手段を診断対象チャンネル毎に順次オンに操作し、その操作期間中に前記第２電流検出抵抗に発生する診断対象チャンネル以外の他チャンネルの入力信号レベルを前記電圧読み出し手段を介して監視し、その入力信号レベルが前記コモン電位でない電圧レベルを示すチャンネルを、入力モジュールの内部でオン側に固着している、内部ＯＮ固着異常と診断することを特徴とする（１）に記載の入力モジュール。

（３）前記診断管理手段は、前記第２スイッチ手段を同時にオンに操作した状態で、前記第１スイッチ手段を診断対象チャンネル毎に順次オンに操作し、その操作期間中に第２電流検出抵抗に発生する診断対象チャンネル以外の入力信号レベルを前記電圧読み出し手段を介して監視し、その入力信号レベルが前記外部電源の電圧レベルにならないチャンネルを、入力モジュールの内部でオフ側に固着している、内部ＯＦＦ固着異常と診断することを特徴とする（１）に記載の入力モジュール。

（４）前記診断管理手段より出力される第３操作信号で操作され、前記外部電源の一方を前記前記全チャンネルの第２電流検出抵抗に接続する、通常はオフに操作される第３スイッチ手段を設け、
前記診断管理手段は、前記第２スイッチ手段を同時にオンに操作した状態で、前記第３スイッチ手段を診断対象チャンネル毎に順次オンに操作し、その操作期間中に第２電流検出抵抗に発生する診断対象チャンネル以外の入力信号レベルを前記電圧読み出し手段を介して監視し、前記診断対象チャンネルのオン操作に同期してその入力信号レベルが前記外部電源の電圧レベルを示すチャンネルを、入力モジュール内部で前記診断対象チャンネルと短絡している、内部チャンネル間短絡異常と診断することを特徴とする（１）に記載の入力モジュール。

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）入力レベル診断により外部短絡、外部断線異常が検出可能である。
（２）パルス診断により外部チャンネル間短絡異常が検出可能である。
（３）ＯＮ／ＯＦＦ診断により内部配線のＯＮ固着異常、ＯＦＦ固着異常及びチャンネル間短絡異常が検出可能である。
（４）上記により、フィールド配線の異常、モジュール内部の異常による状態変化と、入力スイッチのオンオフによる状態変化とを識別して検出可能となり、異常による状態変化を入力スイッチのが状態変化と誤認することのない入力モジュールを実現することができる。

以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は本発明を適用した入力モジュールの一実施形態を示す機能ブロック図である。図５で説明した従来の入力モジュールと同一要素には同一符号を付して説明を省略する。以下、本発明の特徴部につき説明する。

図１において、１００は本発明が適用された多点入力モジュールであり、制御装置１０１は、電圧読み出し手段１０１ａ及びこの読み出し電圧を入力する診断管理手段１０１ｂを備えている。

入力スイッチＳＷ０近傍において、Ｑ１は抵抗で実現される第１診断素子であり、入力スイッチＳＷ０の接点の一方とフィールド配線Ｌ１，Ｌ２の一方間に直列接続されている。Ｑ２は同じく抵抗で実現される第２診断素子であり、入力スイッチＳＷ０の接点間に並列接続されている。これら診断素子Ｑ１，Ｑ２により、入力レベル診断を実行する診断部Ａが形成されている。

多点入力モジュール１００内において、共通点Ｐ１は端子１及び端子２に接続され、共通点Ｐ２は端子３及び第１電流検出抵抗Ｒ１に接続されている。パルス診断用の第１スイッチ手段ＳＷ１は、チャンネル毎に設けられ、共通点Ｐ１と端子３間に接続されており、診断管理手段１０１ｂからの第１操作信号Ｍ１によりオンオフ制御され、通常はオフに操作されている。この第１スイッチ手段ＳＷ１により、パルス診断を実行する診断部Ｂが形成されている。

多点共通の第２スイッチ手段ＳＷ２は、外部入力とモジュール内部とを切り分けるスイッチであり、共通点Ｐ２と共通点Ｐ３間に接続され、診断管理手段１０１ｂからの第２操作信号Ｍ２により同時にオンオフ制御され、通常はオンに操作されている。

共通点Ｐ３とコモン電位間には、第２電流検出抵抗を形成する抵抗Ｒ２とＲ３の分圧回路に接続され、その分圧電圧が入力信号Ｅｉとして電流読み出し手段１０１ａに入力されている。

第３スイッチ手段ＳＷ３は、共通点Ｐ１と共通点Ｐ３間に接続されたＯＮ／ＯＦＦ診断用スイッチであり、チャンネル毎に設けられ、診断管理手段１０１ｂからの第３操作信号Ｍ３によりオンオフ制御され、通常はオフに操作されている。これら第２スイッチ手段ＳＷ２及び第３スイッチ手段ＳＷ３により、ＯＮ／ＯＦＦ診断を実行する診断部Ｃが形成されている。

このような回路構成によれば、端子３の電圧は以下の４レベルが存在し、制御装置１０１の電圧読み出し手段１０１ａでは、４レベル夫々を識別して読み出し可能とされている。
V_FIN：外部電源２０の電圧レベル
V_H：入力スイッチＳＷ０がオン時の電圧レベル
V_L：入力スイッチＳＷ０がオフ時の電圧レベル
V_COM：コモン電位のレベル。
ここで、各電圧レベルの値は、V_FIN＞ V_H＞ V_L＞ V_COMである。

通常動作時には、制御装置１０１の診断管理手段１０１ｂの操作信号Ｍ１乃至Ｍ３によってＳＷ１はオフ、ＳＷ２はオン、ＳＷ３はオフに操作されている。入力スイッチＳＷ０がオフの場合には、端子３の電圧がV_Lとなり、制御装置１０１は入力信号Ｅｉを経由してオフが入力されたと判断する。入力スイッチＳＷ０がオンの場合には、端子３の電圧はV_Hとなり、制御装置１０１は入力信号Ｅｉを経由してオンが入力されたと判断する。

次に、これら診断部Ａ，Ｂ，Ｃを用いた各種の異常診断の手法を、図６で分類した異常モード（１）乃至（６）の順に従い説明する。

外部短絡（１）及び外部断線（２）：
外部配線の断線、短絡を検出するために、診断部Ａにより入力レベル診断を行う。外部短絡とは端子２と端子３が短絡した、あるいは端子３と端子１が短絡した場合を言う。外部断線とは、端子２あるいは端子３が断線した、あるいは端子３と端子４が短絡した場合を言う。以下に入力レベル診断の手順を述べる。

まず、外部短絡について述べる。外部短絡を検出するためには、診断部Ａの第１診断素子Ｑ１が必要である。入力スイッチＳＷ０がオンの場合、端子３は第１診断素子Ｑ１により分圧されてV_FINより低い電圧となる。これをV_Hレベルとする。V_Hレベルが測定されると、制御装置１０１は入力スイッチＳＷ０のオンが入力されたと判断する。また、入力スイッチＳＷ０がオフの場合、端子３はV_COMレベルとなり、制御装置１０１は入力スイッチＳＷ０のオフが入力されたと判断する。

これに対して、もし端子２と端子３が短絡、あるいは端子３と端子１が短絡した場合、端子３は電源電圧のV_FINレベルとなり、これにより外部短絡が検出される。

次に外部断線について述べる。外部断線を検出するためには、診断部Ａの第２診断素子Ｑ２が必要である。入力スイッチＳＷ０がオンの場合、端子３はV_FINレベルとなり、制御装置１０１は入力スイッチＳＷ０のオンが入力されたと判断する。また、入力スイッチＳＷ０がオフの場合、端子３は第２診断素子Ｑ２の影響でV_COMより高い電圧となる。これをV_Lレベルとする。V_Lレベルが測定されると、制御装置１０１は入力スイッチＳＷ０のオフが入力されたと判断する。

これに対して、もし端子２が断線、端子３が断線、あるいは端子３と端子４が短絡した場合、端子３はV_COMレベルとなり、これにより外部断線異常を検出することができる。

外部短絡及び外部断線の検出は独立して実施可能であるが、図示のように第１診断素子Ｑ１と第２診断素子Ｑ２の両方を実装して、短絡及び断線の両方を検出することも可能である。この場合、短絡はV_FINレベルで、断線はV_COMレベルで、オン入力はV_Hレベルで、オフ入力はV_Lレベルで入力信号Ｅｉから読み出すことができる。

外部チャンネル間短絡（３）：
外部チャンネル間短絡を検出するため、診断部Ｂによりパルス診断を実施する。外部チャンネル間短絡とは、あるチャンネルの端子３がモジュール外部で他のチャンネルの端子３と短絡する現象を言う。以下にパルス診断の手順を述べる。

通常状態（ＳＷ１はオフ、ＳＷ２はオン、ＳＷ３はオフ）から開始する。診断管理手段１０１ｂからの操作信号Ｍ１により、診断部Ｂの第１スイッチ手段ＳＷ１をオフからオンに操作する。その結果、診断対象チャンネルの端子３の電圧レベルはV_FINとなる。この時、他チャンネルの入力信号レベルを測定する。チャンネル間短絡がなければ、診断対象チャンネルの入力信号レベルのみV_FINとなり、その他のチャンネルの入力信号レベルはV_HまたはV_Lレベルとなるはずである。

しかし、外部チャンネル間短絡している場合には、診断対象チャンネルの入力信号レベルがV_FINに変化するのに同期して短絡チャンネルの入力信号レベルがV_FINとなり、これにより外部チャンネル間短絡異常を検出することができる。

図２は、外部チャンネル間短絡の発生例を説明する波形図である。（Ａ）は、ｎチャンネルの操作信号Ｍ１であり、時刻ｔ１より所定期間オンとなり、ｎチャンネルの第１スイッチ手段ＳＷ１をオンとする。（Ｂ）は、ｍチャンネルの操作信号Ｍ１であり、ｎチャンネルの操作信号Ｍ１のオン時間から遅れた時刻ｔ２より所定期間オンとなり、ｎチャンネルの第１スイッチ手段ＳＷ１をオンとする。

（Ｃ）は、外部チャンネル間短絡がないｎチャンネルの入力信号Ｅｉであり、時刻ｔ１で（Ａ）の操作信号Ｍ１に同期して入力信号レベルがV_FINとなる。（Ｄ）は、ｎチャンネルとチャンネル間短絡を生じたｍチャンネルの入力信号Ｅｉであり、時刻ｔ２で（Ｂ）の操作信号Ｍ１に同期して入力信号のレベルがV_FINとなるが、その前の時刻ｔ１で（Ａ）の操作信号Ｍ１に同期して入力信号のレベルがV_FINとなる。

このようなパルス診断による外部チャンネル間短絡検出では、第１スイッチ手段ＳＷ１をオンに操作中に入力取得動作を行なってしまうことによって入力値を誤検出しないように、制御装置１０１はパルス診断タイミングが通常の入力取得動作と重ならないよう制御する。

内部ＯＮ固着（４）及び内部ＯＦＦ固着（５）：
内部ＯＮ固着、内部ＯＦＦ固着異常を検出するため、診断部ＣによりＯＮ／ＯＦＦ診断を実施する。内部ＯＮ固着、内部ＯＦＦ固着とは、制御装置１０１の電圧読み出し手段１０１ａ、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３等の内部故障により、端子３のレベルによらず入力信号ＥｉのレベルがＯＮに固着、あるいはＯＦＦに固着して見える現象を言う。

ＯＮ／ＯＦＦ診断は、通常状態（ＳＷ１はオフ、ＳＷ２はオン、ＳＷ３はオフ）から開始する。まず、モジュール外部とモジュール内部を切り離すために、診断管理手段１０１ｂからの第２操作信号Ｍ２により多点共通の第２スイッチ手段ＳＷ２をオフに操作する。

その時の全チャンネルの入力信号ＥｉはV_COMレベルである。ここで、もしV_COMレベルでないチャンネルがあれば、このチャンネルをＯＮ固着異常と判断する。

次に、診断管理手段１０１ｂの第３操作信号Ｍ３により、診断対象チャンネルの第３スイッチ手段ＳＷ３をオンに操作する。その結果、診断対象チャンネルの入力信号ＥｉのレベルはV_FINとなる。ここで、もしV_FINレベルにならないチャンネルがあれば、このチャンネルをＯＦＦ固着異常と判断する。

図３は、内部ＯＮ固着及び内部ＯＦＦ固着の発生例を説明する波形図である。（Ａ）は、多点共通の第２操作信号Ｍ２であり、時刻ｔ１より時刻ｔ２の期間に第２スイッチ手段ＳＷ２をオフに操作する。（Ｂ）は、ｎチャンネルの第３操作信号Ｍ３であり、第２スイッチ手段ＳＷ２がオフに操作されている時刻ｔ１より時刻ｔ２の期間中の時刻ｔ３からのｔ４の期間にｎチャンネルの第３スイッチ手段ＳＷ３をオンに操作する。

（Ｃ）は内部ＯＦＦ固着したｎチャンネルの入力信号Ｅｉのレベルであり、時刻ｔ１より時刻ｔ２の期間を含めてV_FINレベルにならず、V_COMレベルを維持している。

（Ｄ）は内部ＯＮ固着したｎチャンネルの入力信号Ｅｉのレベルであり、時刻ｔ１より時刻ｔ２の期間を含めてV_COMレベルにならず、V_FINレベルを維持している。

内部チャンネル間短絡（６）：
内部チャンネル間短絡異常を検出するため、診断部ＣによりＯＮ／ＯＦＦF診断を実施する。内部チャンネル間短絡とは、あるチャンネルの第３スイッチ手段ＳＷ３から入力信号Ｅｉが制御装置１０１に入力されるまでの箇所が、他のチャンネルの第３スイッチ手段ＳＷ３から入力信号Ｅｉが制御装置１０１に入力されるまでの箇所と短絡する現象を言う。

第２スイッチ手段ＳＷ２がオフに操作され、診断対象チャンネルの第３スイッチ手段ＳＷ３がオンに操作された状態で、他チャンネルの入力信号レベルを測定する。内部チャンネル間短絡がなければ、診断対象チャンネルの入力信号レベルのみV_FINとなり、その他のチャンネルの入力信号レベルはVCOMレベルとなるはずである。

しかし、内部チャンネル間短絡している場合には、診断対象チャンネルの入力信号レベルＥｉがV_FINに変化するのに同期して相手チャンネルの入力信号レベルＥｉがV_FINレベルとなる。これにより、内部チャンネル間短絡を検出することができる。

図４は、内部チャンネル間短絡の発生例を説明する波形図である。（Ａ）は、多点共通の第２操作信号Ｍ２であり、時刻ｔ１より時刻ｔ２の期間及び時刻ｔ３より時刻ｔ４の期間に多点共通の第２スイッチ手段ＳＷ２をオフに操作する。

（Ｂ）は、ｎチャンネルの第３操作信号Ｍ３であり、第２スイッチ手段ＳＷ２がオフに操作されている時刻ｔ１より時刻ｔ２の期間中の時刻ｔ５からｔ６の期間にｎチャンネルの第３スイッチ手段ＳＷ３をオンに操作する。

（Ｃ）は、ｍチャンネルの第３操作信号Ｍ３であり、第２スイッチ手段ＳＷ２がオフの操作されている時刻ｔ３より時刻ｔ４の期間中の時刻ｔ７からｔ８の期間にｍチャンネルの第３スイッチ手段ＳＷ３をオンに操作する。

（Ｄ）は、正常なｎチャンネルの入力信号Ｅｉのレベルであり、（Ｂ）の操作信号Ｍ３に同期して時刻ｔ５より時刻ｔ６の期間にV_FINレベルに変化する。

（Ｅ）は、ｎチャンネルと内部チャンネル間短絡を生じたｍチャンネルの入力信号Ｅｉのレベルであり、時刻ｔ７より時刻ｔ８の期間にV_FINレベルに変化すると共に、その前の時刻ｔ５より時刻ｔ６の期間にｎチャンネルの入力信号Ｅｉのレベル変化に同期してV_FINレベルに変化する。

内部ＯＮ固着及び内部ＯＦＦ固着並びに内部チャンネル間短絡を検出するためのＯＮ／ＯＦＦF診断では、第２スイッチ手段ＳＷ２をオフに操作中に入力取得動作を行なってしまわないように、制御装置１０１はＯＮ／ＯＦＦ診断のタイミングが通常の入力取得動作と重ならないよう制御する。

本発明の入力モジュールでは、パルス診断で使用する第１スイッチ手段ＳＷ１の操作信号Ｍ１は、図２（Ａ）に示した形態以外にも変更が可能である。本発明の入力モジュールでは、パルス診断で第１スイッチ手段ＳＷ１をオンするとき、端子３の電圧がV_FINに変化するため、入力スイッチＳＷ０をオンオフさせるプラント側の装置に影響を与える場合がある。そのような場合には、操作信号Ｍ１のオン時間を短縮したり、操作信号Ｍ１をオンさせる周期を延ばす等の調整が可能である。

操作信号Ｍ２，Ｍ３は、図３及び図４に示した形態以外にも変更が可能である。実施形態の入力モジュールでは、１つのチャンネルのＯＮ／ＯＦＦ診断を行うたびに第２スイッチ手段ＳＷ２をオフ→オン→オフとしているが、ＳＷ２をオフ→オン中に全てのチャンネルのＯＮ／ＯＦＦ診断を行うことも可能である。

実施形態では、各チャンネルの入力信号Ｅｉの２レベルを１点ずつ測定する例を説明したが、多点入力のコンパレータを使用する等して高速化を図り、測定パフォーマンスを向上させることが可能である。

本発明入力モジュールで採用されるパルス診断及びＯＮ／ＯＦＦ診断は互いに独立しているため、片方の診断のみを実行することも可能である。尚、ＯＮ／ＯＦＦ診断のみを実行知る場合には、第１診断素子Ｑ１，第２診断素子Ｑ２は必要ない。更に、パルス診断を実行する場合には、第２診断素子Ｑ２は省略してもかまわない。

また、ＳＷ０がＯＮ状態でパルス診断を実行する場合には、第１および第２診断素子Ｑ１，Ｑ２は省略してもかまわない。

実施形態では、本発明入力モジュールの適用対象を安全制御システムの接点情報の入力部として説明したが、これに限定されるものではなく、信頼性を要求される入力モジュール一般に汎用的に適用することができる。

実施形態では、入力スイッチＳＷ０を機械的な接点の形態で示したが、これに限定されるものではなく、半導体等による電子的なスイッチ手段を採用することもできる。

なお、上記の説明においては、断線、短絡、パルス診断、ＯＮ／ＯＦＦ診断について個別に説明したが、これらの診断は、独立に実施しても良いし、任意の組み合わせで実施しても良い。

本発明を適用した入力モジュールの一実施形態を示す機能ブロック図である。外部チャンネル間短絡の発生例を説明する波形図である。内部ＯＮ固着及び内部ＯＦＦ固着の発生例を説明する波形図である。内部チャンネル間短絡の発生例を説明する波形図である。従来の入力モジュールの一般的な構成例を示す機能ブロック図である。図５の回路構成をとる時に発生する可能性のある配線異常を分類した表である。

符号の説明

２０外部電源
１００多点入力モジュール
１０１制御装置
１０１ａ電圧読み出し手段
１０１ｂ診断管理手段
ＳＷ０：入力スイッチ
Ｌ１，Ｌ２フィールド配線
Ｑ１第１診断素子
Ｑ２第２診断素子
ＳＷ１第１スイッチ手段
ＳＷ２第２スイッチ手段
ＳＷ３第３スイッチ手段
Ｒ１電流検出抵抗
Ｒ２，Ｒ３第２電流検出抵抗

Claims

外部電源と、フィールド配線を介した全チャンネルの入力スイッチの接点とが外部接続され、内部において、前記外部電源の一方が前記全チャンネルの入力スイッチの接点の一方に、前記外部電源の他方がコモン電位に接続され、前記全チャンネルの入力スイッチの接点の他方が全チャンネルの第１電流検出抵抗を介して前記コモン電位に接続されると共に、前記全チャンネルの第１電流検出抵抗の端子間電圧を監視する電圧読み出し手段を具備する入力モジュールにおいて、
前記全チャンネルの入力スイッチの接点間に接続された、通常はオフに操作される第１スイッチ手段と、
前記電圧読み出し手段に入力信号を与える全チャンネルの第２電流検出抵抗に、前記全チャンネルの入力スイッチの接点の他方を同時に接続する、通常はオンに操作される第２スイッチ手段と、
前記第１スイッチ手段のオンオフを操作する第１操作信号及び前記第２スイッチ手段のオンオフを操作する第２操作信号を出力する診断管理手段と、
を備え、
前記診断管理手段は、前記第２スイッチ手段を同時にオンに操作した状態で、前記第１スイッチ手段を診断対象チャンネル毎に順次オンに操作し、その操作期間中に前記第２電流検出抵抗に発生する診断対象チャンネル以外の他チャンネルの入力信号レベルを前記電圧読み出し手段を介して監視し、その入力信号レベルが前記外部電源の電圧レベルを示すチャンネルを、前記診断対象チャンネルに入力モジュールの外部で短絡している、外部チャンネル間短絡異常と診断することを特徴とする入力モジュール。
前記診断管理手段は、前記第２スイッチ手段を同時にオフに操作した状態で、前記第１スイッチ手段を診断対象チャンネル毎に順次オンに操作し、その操作期間中に前記第２電流検出抵抗に発生する診断対象チャンネル以外の他チャンネルの入力信号レベルを前記電圧読み出し手段を介して監視し、その入力信号レベルが前記コモン電位でない電圧レベルを示すチャンネルを、入力モジュールの内部でオン側に固着している、内部ＯＮ固着異常と診断することを特徴とする請求項１に記載の入力モジュール。
前記診断管理手段は、前記第２スイッチ手段を同時にオンに操作した状態で、前記第１スイッチ手段を診断対象チャンネル毎に順次オンに操作し、その操作期間中に第２電流検出抵抗に発生する診断対象チャンネル以外の入力信号レベルを前記電圧読み出し手段を介して監視し、その入力信号レベルが前記外部電源の電圧レベルにならないチャンネルを、入力モジュールの内部でオフ側に固着している、内部ＯＦＦ固着異常と診断することを特徴とする請求項１に記載の入力モジュール。
前記診断管理手段より出力される第３操作信号で操作され、前記外部電源の一方を前記前記全チャンネルの第２電流検出抵抗に接続する、通常はオフに操作される第３スイッチ手段を設け、
前記診断管理手段は、前記第２スイッチ手段を同時にオンに操作した状態で、前記第３スイッチ手段を診断対象チャンネル毎に順次オンに操作し、その操作期間中に第２電流検出抵抗に発生する診断対象チャンネル以外の入力信号レベルを前記電圧読み出し手段を介して監視し、前記診断対象チャンネルのオン操作に同期してその入力信号レベルが前記外部電源の電圧レベルを示すチャンネルを、入力モジュール内部で前記診断対象チャンネルと短絡している、内部チャンネル間短絡異常と診断することを特徴とする請求項１に記載の入力モジュール。