JPS6111868A - プログラマブル制御装置用の２重作用入力／出力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は全般的にプログラマブル制御装置に用いる装
置及び方法、特にインテリジェント（ｉｎｔｅｌｌｉｇ
ｅｎｔ　）入力／出力装置に関する。

３１日とＬＬ プログラマブル制御装置を用いたプロセス制御は、プロ
セスの種々のセンサからの入力信号を収集して１、プロ
セスの被制御要素に対する出力信号を発生する。こうし
てプロセスが内蔵“プログラムと、センサか−ら報告さ
れたプロセスの状態との関数として制御される。勿論、
数多くの多種多様なプロセスにこういう制御が用いられ
、例えば工業的なプロセス、コンベヤ・システム、化学
、石油及び冶金の各プロセスの逐次的な動作を何れもプ
ログラマブル制御装置によって有利に制御・することが
出来る。

プログラマブル制御装置は比較的最近開発されたもので
ある。従来のプログラマブル制御装置は、広義に云えば
、内蔵プログラムを実行するデータ処理装置と、プログ
ラム並びに入力及び出力の状態に関係するデータを記憶
するのに十分な規模の記憶装置と、１つ又は更に多くの
電源とで構成された中央処理装置（ＣＰＵ）を有する。

更に、入力／出力（１／’Ｏ）装置が中央処理装置と、
入力装置並びに制御されるプロセスの被制御要素との間
のインターフェイスになる。

入力／出力（Ｉｌｏ）装置はプログラマブル制御装置の
開発以来、比較的変わらないま）であり、最も改良を必
要とするものである。Ｉ１０装置に幾分の進歩が見られ
るが、その改良は一般的に従来の線上にある。例えば米
国特許第４２９３９２４号に記載されるＩ１０装置では
、インターフェイスの密度が増加されて５いる。米国特
許第４２４７８８２号に記載・された別の方式は、入力
／出力装置に対するハウジングを改良することに力を注
いでいる。制御を必要とするプロセスが複雑になり、プ
ロセスと中央処理装置の間の情報交換量を一層多くする
ことが必要になるにつれ、ｉ　／　０装置に関するこの
他の改良方式が必要になって来た。

従来のＩ１０装置は多数の個別の１１０点で構成されて
おり、その各々が入力装置例えばリミット・スイッチ、
圧力スイッチ等）からの信号を受取るか、或いは出力装
置（例えばソレノイド、モータ起動装置等）に制御信号
を供″給するかの一方に専用になっており、そのどちら
かになるかは、特定の１１０点の回路をどういう構成に
するかによって決ま、る。即ち、１１０点は入力点であ
るか“出力点であるか、その何れか一方に専用であり、
一方の用途から他方の用途に容易に変換することが出来
ない。

従来のＩ１０装置（特に？ａｍなプロセスに用いた時）
の１つの問題は、設備費が高いことである。

典型的には、Ｉ１０モジュー′ル又は回路カードが、カ
ード・ラック又はケージ内に収容されている。

大規模な又は複雑なプロセスを制御する為、各々のラッ
ク又はケージに非常に多数の１１０点を設けなければな
らない。全ての入力及び出力装置からの配線をＩ１０ラ
ックに持って来なければならないので、この為必然的に
相当量の配線経費（手間と材料）が要る。

大形のＩ１０ラックを使うことによって別の問題゛が起
る。これは、全ての配線をラックに持ち込んで終端する
のが困難である場合が多いからである。（制御するプロ
セスに入力／出力を一層近づけようとして）■１０装置
の少なくとも一部分をＣＰＵから離れた外被又はラック
内に設けることがよく知られているが、１箇所（遠隔で
あっても）に入力／出力の配線が集中するから、この問
題は依然として解決されていない。集中Ｉ１０装置に於
ける放熱でも問題がある。その理由で、Ｉ１０装置をそ
の最適定格より低い所で使うことが必要になる場合が多
い。

現在のＩ１０装置に伴う別の問題は、誤動作がプログラ
マブル制御装置自体の中で発生したのか、或いは制御し
ているプロセスで発生したのかの診断及び故障発見が困
難であることである。紅験によると、制御装置に関連す
る大抵のオンラインの故障はＩ１０装置で発生している
。現在では、ＣＰＵ部分が非常に高度になり、これは例
えばマイ・クロプロセッサ技術並びにデータ処理の進歩
によるところが大きい。然し、電気的な故障が起った時
、その問題を早期に検出し、どういう性格のものである
かを早期に診断することが重要である場合が多い。プロ
セスの成る部分が制御出来なくなってからではなく、故
障した部分を早めの警告によって検出することが当然望
ましい。

従来のＩ１０装置では、故障の早期検出が困難であり、
故障を表わす信号が出ても、その呻密な場所と性格は明
らかでないことがある。多くの場合、制御装置の入力／
出力の故障をプロセス内の故障した要素（例えばモータ
、押ボタン等）と区別するのが困難でもある。特に制御
装置のＩ１０装置では、診断の特徴が正に欠如していた
。従って、Ｉ１０装置を診断し、その故障を防止する為
の改良が強く求められている。

各々の１１０点が普通はヒユーズによって保護されてい
るので、故障を診断することが困難になることがある。

ヒユーズは特定のＩ１０モジュールを過電流から保護す
るが、これは余分な問題を生じる場合も多い。例えば、
単なる過渡的な電流によりヒユーズが切断した場合、故
障点を突止めてヒユーズを交換するまで、１１０点は完
全に不作動のまＡにされることがある。

これと幾分関係した問題は、Ｉ１０装置の制御部分と被
制御部分の間で診断及び制御情報を交換することに関す
る。これは、例えば、Ｉ／、Ｏｌ＠を構成する為に分布
したＩ１０モジュールを使う場合に生じる。このような
場合、情報を交換するための簡単で信頼性のある手段並
びに方法を提供すること°が望ましい。

従来のＩ１０装置の別の欠点は、（前に述べたことであ
るが）各々の１１０点が厳密に入力点又は出力点として
作用することである。同一の点を一方の用途から他方の
用途に容易に変換することが出来ない。従って、プログ
ラマブル制御装置の利用者は、初期の需要の見積りに基
づいて、入ノ〕機能及び出力機能を別々に選択すること
が要求される。予測し難い将来の需要に対する融通性が
欠如していることは明らかである。更に、１１０点はグ
ループ（例えば配線カードあたり６個又は８個の点）と
して利用し得るのが典型的であるから、制御装置内には
使われていない非常に多数の１１０点がある場合が多い
。

従って、この発明の主な目的は、従来のＩ１０装置のこ
ういう欠点を解決する入力／出力装置を提供することで
ある。更に特定して云えば、各々の１１０点を入力点と
して又は出力点として動作する様に選ぶことが出来る様
なＩ１０装置を提供することが求められる。

更に、各々の１１０点が、ヒユーズ又は遮断器を使わず
に、過電流及び過電圧状態に対して自己保護になってい
て、各々の１１０点がＩ１０装置内でも、制御されるプ
ロセス内でも、連続的に自動的に故障診断され、検出さ
れた故障を確認して自動的に報告する様な入力／出力装
置を提供することが求められる。したがって、この発明
の別の特定の目的は、配線も利用も簡単で経済的であり
、制御゛するプロセス又はこのプロセスの特定の部分に
密に接近して配置される様に、分布したグループ又はモ
ジュールとして個々の１１０点を有するＩ１０装置を提
供リ−ることである。この発明の別の目的は、普通の中
央処理装置とは独立に、各々の１１０点を監視し、制御
し、故障診断する手段を８含むＩ１０装置を提供するこ
とである。この発明のその他の目的、特徴及び利点は、
以下の詳しい説明から明らかになろう。

発明の概要 この発明は、制御装置の中央処理装置（ＣＰＵ）と制御
されるプロセスとの間で信号を交換する為に多数の入力
点及び出力点を持つプログラマブル制御装置で、入９力
点として又は出力点として選択的に作用し得る回路を提
供する。入力点として又は出力点としての動作がＣＰＵ
によって制御されることが好ましい。

この発明の好ましい形式では、制御されるプロセスに関
連する入力装置及び出力装置の両方を終端する共通の入
力／出方端子と、入力装置からのリターン（ｒｅｔｕｒ
ｎ）導体を終端する入力リターン端子と、出力装置から
のリターン導体を終端する出力リターン端子と、入力／
出力端子及び出力リターン端子の間に接続されていて、
入力装置の状態（一般的に開閉）を表わす状態信号がそ
の両端に発生される様にした前置負荷（ｐｒｅｌｏａｄ
　）抵抗と、コレクタ・エミッタ電流通路を入力／出力
端子と入力リターン端子との間に接続した絶縁ゲート・
トランジスタ（ＩＧＴ）とを有する。絶縁ゲート・トラ
ンジスタはゲート端子によってオン及びオフにトリガす
ることが出来るが、回路が入力点とじて動作する様に選
択された時には、オフ状態に保たれ、回路が出力点とし
て動作する様に選択された時には、必要に応じて出力装
置に対する電力を供給する様にオン及びオフにトリガさ
れる。

ＩＧＴが主電流部分及びエミュレーション電流部分を持
つ形式であって、エミュレーション部分と直列の負担（
ｂｕｒｄｅｎ）抵抗が全Ｉ　’Ｇ　Ｔ電流を表わす診断
信号を発生する様に構成することが最も好ましい。

この発明の要旨は特許請求の範囲に具体的に且つ明確に
記載しであるが、この発明は以下図面について説明する
所′から、更によく理解されよう。

発明の詳細な説明 第１図に示すプログラマブル制御装置は中央処理装置（
ＣＰＵ）２０、入力／出力（Ｉｌｏ＞制御器２２）複数
個の入力／出力（Ｉｌｏ）モジュール２４乃至２６、及
び各々のＩ１０モジュール２４乃至２６をＩ　／　ＯＩ
ｌｌ　ｍ器２２と相互接続するデータ通信回線２８を有
する。これらのｃ’ｐｕ２０を除く部品は、全般的に制
御装置の入力／出力装置を構成する。ＣＰＵ　　２０は
大体普通の股上１であって、データを処理して制御する
為の１つ以上のマイクロプロセッサと、動作プログラム
及び入力／出力データを記憶し、更に内蔵プログラムの
実行及び制御の実施に使われる、計算で求められた他の
中間又は永久データを記憶する為のメモリとを含んでい
てよい。更に、ＣＰ’Ｕ　　２０が十分に機能を持つ様
にする為に、必要に応じて、電源装置の様な他の普通の
要素も設けられる。Ｉ１０制御器２２が種々のＩ１０モ
ジュール２４乃至２．６とＣＰＵ　　２０との間で交換
される情報を制御する。

各々のＩ１０モジュール２４乃至２６は、ＣＰＵ　　２
０及びｌ１０１１１ｔ１１器２２から離れていて、制御
するプロセスに密に接近する別々の場所に置くことが出
来る。第１図には３つのＩ１０モジュールしか示してな
いが、実際の数がこれよりずっと多いことは云うまでも
ない。例えばこＡで説明する装置では、１６個の別々の
Ｉ１０モジュールを容易に収容することが出来る。各々
のＩ１０モジュールは他のモジュールとは独立ｔあり、
夫々他の全てのＩ１０モジュールによって制御されるプ
ロセスとは別個のプロセスを制御する為の専用のモジュ
ールとザることが出来る。

第１図°では、例えばＮ番目のＩ／Ｑモジュール２６が
一般化して示したプロセス３０を制御することが示され
ている。プロセス３０に関連する入力及び出力信号が、
プロセス３０とＩ１０モジュール２６の間を伸びる導体
３２によって伝えられる。勿論、プロセス３０は事実上
どんな形式であってもよい。然し、何れにせよ、それが
プロセス３０の状態を感知づ”る種々のセンサ、スイッ
チ等（具体的に示してない）を含んでいる。プロセスか
らの情報はＩ１０モジュール２６に対する入力信号の形
である。プロセス３０は、Ｉ１０モジュール２６からの
出力信号を受取り、プロセス３０の制御を行う被制御要
素（例えばポンプ、モータ等、これも示してない）をも
含む。同様に、他の各々のＩ１０モジュール２’４．２
５も入力装置及び出力装置等の各プロセスに関連した装
置に相互接続される。

データ通信回線２８は直列回線であることが好ましいが
、ＣＰ、Ｕ　　２０とＩ１０モジュール２４乃至２６の
間で信号を並列に伝送することも容易に行うことが出来
る。何れの場合でも、Ｉ１０モジュール２４乃至２６が
ＣＰＬＪ　　２０との通信の為、通信回線２８に接続さ
れる。通信回線２８は１対の捩り導”体、同軸ケーブル
、光ファイバー・ケーブルで構成することが出来、何れ
もコスト及び利用し易さと云う観点から受入れることが
出来る。

第１図のＩ１０モジュール２４には各々のＩ１０モジュ
ールの全体的な電子回路構造がブロック図で例示されて
いる。

即ち、マイクロコントローラ３６が、ＣＰ　Ｕ３Ｏと情
報を交換する為、のインターフェイス・ボートを持つと
共に、Ｉ１０モジュールの種々の要素を制御し且つ故障
の発生を診断する動作の内蔵プログラムを実施する為の
関連したメモリ（図に示してない）を持っている。更に
複数個の個別の１１０点（又は１１０回路）３７乃至３
９があり、その各々は入力点として又は出力点として選
択的に動作させることが出来、且つその各々は制御され
るプロセスの入力又は出力要素と導体を介して直接的に
個別に結合される。１１０点３７乃至３９が導体母線４
０によってマイクロコントローラ３Ｇに接続される。任
意の特定のＩ１０モジュール２４乃至２６にある１１０
点３７乃至３９の数は、放熱並びにマイクロコン１〜ロ
ーラ３６の制約の様な実際的な観点によって決まる。然
し、１例として云えば、Ｉ１０モジュール１個あたり１
６個の１１０点を設けるのが非常に実用的で便利である
ことが判った。

入力及び出力部品の完全さ及び作用能力を検証すると共
に保守及び故障診断の為、監？Ｊ２装置、４２が設けら
れている。監視装置４２は手で持てる寸法にして、成る
Ｉ１０モジュールから別のＩ１０モジュールへ容易に便
利に移動することが出来る様にすることが好ましい。こ
れは各々のＩ１０モジュールにケーブルによって接続さ
れる様になっている。このケーブルは、Ｉ／’Ｏモジュ
ールに固定されたコネクタと合さるコネクタを持ってい
る。

このケーブル並びにそれと合うコネクタが第１図に図式
的に示されている。第１図では、監視装置４２がマイク
ロコントローラ３６のインターフェイス・ポートを介し
てＩ１０モジュール２４に接続されている。

１つのＩ１０モジュールに接続した時、携帯式の監視装
置４２はこのモジュールの１１０点を監視して制御する
ことが出来る様にす・ると共に、このモジュールに関連
する診断情報を表示する。携帯式の監視装置が中央処理
装置（ＣＰＵ）２０とは無関係に、且つＣＰＵ　　２０
が存在しなくても、こういう機能を実行することが有利
である。例えば監視装置４２は、出力点をオン及びオフ
に転すると共に、入力点の状態を読取る様に作用する。

故障が発生した場合、監視装置４２は故障の性格と場所
の表示をも発止することが出来る。携帯式の監視装置４
２が、英数字を表示するデータ表示パネル４４・と、ア
ドレス・プログラミング並゛びに１１０モジユール２４
乃至２６の作動を行わせる一組のキー・スイッチ４６を
持つことが認められよう。

第２図には、携帯式の監視装置及び個別のＩ１０モジュ
ールの好ましい物理的な形が例示されている。即ち、図
示のＩ１０モジュール５１は実質的に端子ブロックの形
をしていて、制御するプロセスの入力及び出力装置と接
続される導体に接続する為の１列の導体端子５３を持っ
ている。端子５３はねじ形接続部にすることが出来る。

この接続部では、ねじを接続線又は端子片に対して締付
ける。各々の１１０点又は回路が対応する端子接続部に
割当てられる。更に、外部電源（交流又は直流）に接続
する為、並びに第１図に示す様にデータ通信回線に接続
する為の端子が割当てられている。各々のＩ　、／　０
点の状態を表示する発光ダイオード、（ＬＥＤ）５５の
形をした可視表示器が設けられている。別のＬＥＤ　　
５．７．５８がモジュール５１の動作を表わす。例えば
ＬＥＤ　５７は（モジュールの内部又は外部の何れかに
）故障状態が存在することを表わし、ＬＥＤ５８は正常
な動作状態を表わす。モジュール５１にはケーブル・コ
ネクタ６０と合さるコネクタ５９を設け、こうしてケー
ブル６１を介して携帯式の監視装置４９に接続される。

図示の携帯式の監視装置４９は、第１図に関連して前に
説明した様に、それが接続されたＩ１０モジュールを働
かせることが出来る。即ち、携帯式の監視装置は、Ｉ１
０モジュールが第１図に示す様に中央処理装置に接続さ
れていなくても、それを作動して完全に検査することが
出来る。

第３図のブロック図はＩ１０モジュール８０を詳しく示
している（これは第１図のモジュール２４乃至２６の内
のどの１つとも実質的に同じである）。即ち、Ｉ１０モ
ジュール８０が８個の別々の１１０点８１乃至８８から
成るグループを持っている。各々の１１０点がマイクロ
コントローラ９０と制御及び診断情報信号をやり取りす
る。交流又は直流の電力が端子Ｈ及びＮに供給される。

端子Ｈ，Ｎに接続さ斡た電源が内部直流電源装置９４に
電力を供給すると共に、モジュール８０をその一部分と
して含むプログラマブル制御装置によって制御される外
部出力負荷（例えば被制御要素）があれば、この負荷に
対して電力を供給する。

電′ｍ装置９４は単に、Ｉ１０モジュール内に含まれる
、動作に直流ミノｊを必要とする全ての要素に９５乃至
１０２を介してマイクロコントローラ９０に接続される
。６対の内のＤ線と呼ぶ一方の導体が関連した１１０点
に対する制御データを伝える。６対の他方の導体すなわ
ちＭ線が１１０点からの状態及び診断情報をマイクロコ
ントローラ９０に伝える。各々の１１０点８１乃至８８
はまた電源装置９４から電力（例えば１５ボルト）を受
取る様に接続されていると共に、夫々電源端子Ｈ及びＮ
にも接続されている。端子Ｈ，Ｎに接続された外部電源
が例えば交流１１５又は２３０ボルト線路である場合、
端子Ｈ及びＮは単にこの線路の活線側及び中性点側を指
す。然し、外部電源が直流である場合、端子Ｈはその電
源の正の側であり、端子Ｎは負の側である。更に各々の
Ｉ１０モジュール８１乃至８８が２重作用を持つ入力／
出力端子を持っている。１１０点を出力点として動作さ
せた場合、その１１０点の入力／出力端子が、プロセス
の内″、どの１１０点に制御作用が割当てられている被
制御要素（又は負荷）に接続される。

他方、［１０点が入力点として動作する場合、その１１
０点の入力／出力端子が入力装置からの入力信号を受取
る。この為、同じ人力／出力線が、マイクロコントロー
ラ９０からの指令と、入力又は出力装置の２番目の（又
は基準）接続とに応じて、両方の作用に使われる。１例
として、Ｉ１０点８２が出力点として作用し、負荷装＠
８９に対する電力をオン又はオフに転することが示され
ている。負荷８９がＩ１０点８２の人力／出力線と電源
のＮ線との間に接続される。これと対照的に、１１０点
８４が入力点として動作し、入力スイッチング装置９１
が入力／出力線と電源のＨ線の間に接続されることが示
されている。１１０点８１乃至８８の任意の１つは、そ
の１１０点の内部回路に幾分関係するが、出力様式では
直流シンクの様な直流源として、又は交流源として動作
することが出来る。回路のこういう面については後で詳
しく説明する。

各々の１１０点８１乃至８８からＭ線を介してマイクロ
コントローラに供給される情報は、負荷電流の状態（高
又は低）、この１１０点に供給さ・れた電力レベル、１
１０点の温度状態、任意の入力装置の状態を報告するデ
ータ並びにその他の情報を含んでおり、これら全ては後
で更に詳しく説明する。

第１図について概略を説明した様に、各々の１１０点８
１乃至８８の制御が最終的には中央処理装置によって決
定される。第３図では、ＣＰＵとの通信はマイクロコン
トローラ９０のインターフェイス・ポート（好ましくは
直列ポート）及びデータ通信回線１０６（第１図の２８
に相当する）を介して行われる。第３図のモジュール８
０と実質的に同様なこの他のＩ１０干ジュールもデータ
通信回線１０６に接続することが出来る。マイクロコン
トローラ９０は中央処理装置の指令に応答するが、Ｉ１
０モジュール８０内にある各々の１１０点を局部的に分
布した形で制御する。マイクロコントローラ９０は動作
制御装置であって、内蔵プログラムに従って、中央処理
装置Ｄ〜らの指令並びに各々の１１０点８１乃至８８か
らＭ線を介して受取った信号の関数として動作する。第
３図には詳しく示してないが、マイクロコントローラ９
０はプログラムを記憶する為、並びにプ【］グラムを実
行して所期の制御作用を行うのに必要なその伯のデータ
を記憶する為のメモリをも含んでいる。　　　゛ 第４図の簡略ブロック図は、出力スイッチング装置を除
いた１１０回路の好まし、い実施例を示す。

即ち、１１０点が通信部分１１１と制御及び感知部分１
１３とを含む。通信部分１１１（これを最初に説明する
）がタイマ１１７、出力データ・フィルタ１１９、出力
選択器１２０．２ビット計数器１２１、最終状態保持ラ
ッチ１２３、ディフォールト（ｄｅｆａｕｌｔ　）ラッ
チ１２，４、状態符号化器１２５、状態ラッチ１２７及
びデータ選択器１２９を含む。

通信部分１１１がＤ線を介して動作制御装置（例えば第
３図のマイクロコントローラ９０）からの信号Ｓ、ＩＧ
を受取ると共に、導体６本の母線１１５を介して一組の
状態を表わす（診断）信号を受取る。通信部分１１１は
制御及び感知部分１１３に対してオン／オフ指令信号を
発生すると共に、ＭＩＮを介してマイクロコントローラ
に対し、診断信号（ＳＴＡＴＥ）を送る。オン／オフ指
令信号が最終的にスイッチング装置（これは絶縁ゲート
・トランジスタＩＧＴであることが好ましいが、後で説
明する）を制御する。このスイッチング装置の動作は、
１１０点が入力点として作用するか出力点として作用す
るかによって決まる。第５図及び第６図は通信部分１１
１の動作に関連する成る信号の間の関係を例示しており
、これらの図を第４図と共に参照されたい。

制御信号ＳＩＧは、オン／オフ情報、最終状態保持（Ｈ
ＬＳ）情報、ディフォールト状態（ＤＥＦ）情報及びタ
イミング情報を含む符号化パルス列である。これは一連
のフレームで構成され、各々のフレームは２個又は４個
のパルスを含み、その後＞１個のパルスが省略され、即
ち消失パルスが続いている。「消失パルス」が通信部分
１１の動作を再同期させるのに役立つ。２個又は４個の
パルスの各々は２５％又は７５％の何れかのデユーティ
・サイクルを持っている。１フレーム内のパルスの間の
時間Ｔが一定であり、これが１消失パルス」の持続時間
でもある。制御信号ＳＩＧが最初はタイマ１１７に印加
され、そこでその立上りによって、タイマ１１７をリセ
ットし、そのタイミング・サイクルを開始する。この為
、タイマ１１７は、信号ＳＩＧの各々の立上りから約０
゜５Ｔ後にクロック動作ＣＬＫの立上りを出す。信号Ｃ
ＬＫを使って２ビツト計数器１２１、出力データ・フィ
ルタ１１９及びラッチ１２３．１２４のクロック動作を
行う。最初にリセットされてぃないと、タイマ１１７は
、信号ＳＩＧの立上りから約１，５Ｔ後に同期信号５Ｙ
ＮＣの立上りをも発生し、信号ＳＩＧの立上りから少し
長い時間（例えば２．５Ｔ）後に信号ＬＯ８の立下りを
出す。通常、信号ＳＩＧの立上りはＴの間隔で発生し、
この為、タイマ１１７は信号５ＹＮＣ又はＬＯ８の変化
が発生する前にリセットされる。然し、「消失パルス」
　（同期期間）が発生すると、信号ＳＩＧの立上りの間
に２王の時間があり、信号５ＹＮＣが約０．５Ｔの間高
になる。パルス信“号５ＹＮＣが通信部分１１１をリセ
ットし、こうしてこれから新しいフレームが開始するこ
とを知らせる。信号ＳＩＧの立上りの間に２．５丁より
長い期間があると、信号ＬＯ８が低になり、信号の損失
が起こったことを通信部分１丁１に知らせる。

Ｄ線を介して１１０点に送られるオン／オフ情報は、制
御信号ＳＩＧの各フレームの最初の２個のパルスの中に
入っている。７５％のデユーティ・サイクルを持つパル
スは論理１（スイッチ・オン）に対応し、２５％のデユ
ーティ・サイクルを持つパルスは論理０．（スイッチ・
オフ）に対応する。後で明らかになるが、信号ＳＩＧの
パルスの立上りから０．５Ｔ後に発生するクロック・パ
ルス（ＣＬｋ）が、実効的に信号ＳＩＧをこの時サンプ
リングする。この為、信号ＳＩＧとして２５％のデユー
ティ・サイクル（０，２５Ｔ＞のパルスが送られた場合
、０．５丁の時間後に低レベル又は論理Ｏが得られる。

他方、７５％のデユーティ・サイクル（０，７５７）の
パルスが送られた場合、０．５Ｔの時間後に高レベル又
は論理１が得られる。信号ＳＩＧの最初の２つのパルス
は冗長性のために伝送される。即ち４、通信部分１１１
がオン／オフ指令に応答する為に−は、最初の２つのパ
ルスが一致（両方１又は両方Ｏ）しなければ　　−なら
ない。こういう目的の為、制御信号ＳＩＧが出力データ
・フィルタ１１９に供給され、このフィルタが制御信号
の最初の２つのパルスを実効的にサンプリングして比較
する。２つのパルスが（例えば雑音の干渉の為に）相異
なる場合、出力データ・ファイル１１９は最後に受取っ
た有効なオン／オフ指令を保、持する。

制御信号の１フレームが２個でな（４個のパルスを持つ
場合、３番目及び４番目のパルスを使って、夫々最終状
態保持ラッチ１２３及びディフォールト・ラッチ１２５
を更新する。これらのラッチ１２３．’１２４の内容は
、３番目及び４番目のパルスを受取った時にだけ変更さ
れる。３番目のパルス位置が論理１であると、最終状態
保持信号トＩＬｓが高にセットされ、３番目のパルス位
置が論理０であると、信号ＨＬＳが低になる。信号ＨＬ
Ｓが最終状態保持ラッチ１２３の出力に現われ、出力選
択器１２０及び状態符号化器１２５に供給される。同様
に、４番目のパルスがディフォールト信号ＤＥＦを高又
は低く高−オン、低＝オフ）に設定する。ディフォール
ト信号ＤＥＦ及びその補・数ＤＥＦがディフォールト・
ラッチ１２４の出力として現われる。ディフォールト信
号ＤＥＦが状態符号化器１２５に供給され、その補数Ｄ
ＥＦが出力選択器１２０に供給される。マイクロコント
ローラからの通信がない場合（即ち、制御信号がなく、
信号ＬＯ８が低になる場合）、信号ＨＬＳが出力選択器
１２０に指令して、前のオン／オフ状態を保持させるか
、或いはディフォールト状態をとらせる。信号ＨＬＳが
論理１であれば、前の状態が保持される。信号ＨＬ　Ｓ
が論理Ｏであれば、信号ＬＯ８が低になるや否や、ディ
フォールト状態をとる。この動作の利点は明らかである
。

すなわち、Ｉ１０点と制御要素（即ち第１図及び第３図
のマイクロコントローラ）の間の通信が失われた場合、
オン／オフ状態が強制的に予め選ばれた好ましい状態に
なる。

２ビツト計数器１２１がクロック・パルス（ＣＬＫ）を
計数して、出力カウントＳＯ及びＳｌを発生する。これ
らはＯと３の間の２進値を持つ。

このカウントは、１フレーム内のどのパルスを受取って
いるかを表わし、出力データ・フィルタ１１９、最終状
態保持ラッチ１２３、ディフォールト・ラッチ１２４及
びデータ選択器１２９に（信号ＳＯ及びＳｌとして）供
給され、各々の回路が１フレームの中の適当なパルスだ
けに応答する様にする。

第５図の波形は種々の状態に対する信号ＳＩＧ、ＣＬＫ
、５ＹＮＣ，ＬＯ８及びオン／オフ信号の関係を示す。

最初のフレーム（参照の便宜の為、フレームには任意に
フレーム番号を、付しである）では、信号ＳＩＧとして
２つの冗長な２５％のデユーティ・サイクルを持つパル
スが論理Ｏすなわちオフ・スイッチ状態に対応して送ら
れる。信号ＳＩＧのパルスの立上りから０．５Ｔの時に
クロック・パルスが発生される。２つの冗長パルスの後
、同期期間又は「消失パルス」がある。消失パルスによ
り、パルス信号５ＹＮＣが発生され、フレームの終りで
あることを知らせる。信号ＳＩＧの２つのパルスが共に
２５％のデユーティ・サイクルを持ろから、オン／オフ
値は低にどくまり、信＠　Ｌ　ＯＳは高にとくまる。

２番目のフレームでは、信号ＳＩＧの最初のパルスが２
５％のデユーティ・サイクルで、２番目が７５％のデユ
ーティ・サイクルである。同一でないことは、例えば雑
音の干渉によるものであることがある。この場合、最初
のフレームと同じ様に、信号ＣＬＫ及び５ＹＮＣのパル
スが再び発生され、信号ＬＯ８は高にとくよる。然し、
信号Ｓ【Ｇの２つのパルスが相異なる為、オン／オフ信
号は前の値、今の場合は低を保つ。３番目のフレームで
は、信号ＳＩＧのパルスが共に７５％のデユーティ・サ
イクルの持続時間を持ち、Ａン／オフ・スイッチ信号を
オン・レベルに高くすべぎであることを知らせる。これ
は、信号ＳＩＧの２番目のパルスに続くクロック・パル
スの立上りの時に行われる。４番目のフレームでは、制
御信号ＳＩＧのパルス間で同一性がなく、その為オン／
オフ線が高にとくよる。５番目のフレームは、共に２５
％のデユーティ・サイクルを持つ２つの冗長なパルスが
発生したことにより、オン／オフ線が低レベルに復帰す
る。６番目のフレームでは、信号ＳＩＧは４つの７５％
のデユーティ・サイクルを持つパルスを含む。６番目の
フレームは、４つのパルスと「消失パルス」を収容する
為に持続時間が幾分伸びている。信号ＳＩＧの第１及び
第２のパルスがオン／オフ信号を高に戻す。第５図に示
してないが、このフレームの第３のパルスが、その特出
るクロック・パルスの立上りと同時に信号ＨＬＳを高に
し、このフレームの第４のパルスが信号ＤＥＦを高にす
る。

オン／オフ、ディフォ、−ルト及び最終状態保持情報の
他に、制御信号ＳＩＧは、状態データ又は診断データを
マイクロコントローラに送り返すタイミングを定める。

状態符号化器１２５が、オン／オフ信号、信号ＤＥＦ及
びＨＬＳのビットと共に、制御及び感知部分１１３から
、導体母線１１５を介して６つのスイッチ状態を入力と
して受取る。状態符号化器１２５はこれらの入力信号を
組合せて４ビツトの符号化状態メツセージをｉ成し、そ
れが状態ラッチ１２７に供給される。データ選択器１２
９は４者択１（ｏｎｅ　ｏｆ　ｆｏｕｒ　）選択器であ
って、これは状態ラッチ１２７からの４つのデータ・ビ
ットを受取り、その後、この４ビツト状態情報（ＳＴＡ
ＴＥ）をＭ線を介してマイクロコントローラに逐次的に
送る。２ピツト計数器１２１の出力は信号ＳＩＧのパル
スのカウントを表わし、データ選択器１２９を制御して
、それが信号ＳＩＧの各々のパルスを受取る度に、１つ
のビットを送出す様にする。４つのビットは、１番目の
ビット（ＸＯ）が故障状態が存在づるかどうかを示し、
２番目のビット（ｘｌ）が出力負荷に電圧が現われてい
るかどうかを示す様に符号化されている。故障が発生す
ると（ＸＯ＝Ｏ）、３番目及び４番目のビット（Ｘ２及
びＸ３）が故障の性格を表示する。故障が発生しないこ
と（ＸＯ＝１）、３番目のビットは最終状態保持の値を
表わし、４番目のビットはディフＡ−、ルト値を表わす
。

マイクロコントローラ９０（第３図）は、通信部分１１
１に送られる制御信号ＳＩＧにある１フレームあたりの
パルス数により、通信部分１１１からどれだけの情報を
受取るべきかを決定゛する。

マイクロコントローラが、Ｄｌｉｌに信号ＳＩＧの立上
りを出した直後、Ｍ線の状態信号を読取る。この為、制
御信号中の１フレームあたりのパルス数と１フレームあ
たりに読取る状態ビット数は同じである。通常、マイク
ロコントローラは１フレームあたり２個のパルスを出し
、ビットＸＯ及び×１を読取る。ビットＸＯが故障を示
す場合、マイクロコン［・ローラは１フレームあたり４
パルスに切換わり、ビットｘ２及び×３に含まれる故障
メツセージを読取委ことが出来る様にする。故障がない
時、最終状態保持ラッチ１２３及びディフォールト・ラ
ッチ１２４の読取及び書込みの為に４パルス株式を使う
ことも出来る。この場合、信号ＳＩＧの３番目及び４番
目のパルスが最終状態保持ラッチ及びディフォールト・
ラッチ１２４を夫々セット又はリセットし、状態信号５
ＴＡＴＥのビット×２及び×３がこれら２つのラッチの
状態を表示する。

第４図の制御及び感知部分１１３が、スイッチ論理回路
１３３、比較回路１３５及びゲート駆動回路１３７を含
む。スイッチ論理回路１３３が通信部分１１１によって
発生されたオン／オフ信号を受取り、他の入力信号の状
態に応じて、ゲート駆動回路１３７を介して対応するゲ
ート信号を電力スイッチング装置のゲート端子に供給す
る。電力スイッチング装置は絶縁ゲート・トランジスタ
（ＩＧＴ）であることが好ましく、これは後で更に詳し
く説明する。

スイッチ論理回路１３３に供給されるこの他の信号の中
には、電源装置からの給電電圧レベル及び電力スイッチ
ング装置の温度を表わす信号がある。線路電圧、負荷電
圧及び負荷電流を表わす信号が比較回路１３５の入力と
して供給される。比較回路１３５は、予め選ばれた低限
界、中間限界及び高限界に対する負荷電流のレベルを表
わす一組の信号を発生ずる。比較回路１３５は線路電圧
レベルに対する負荷電圧レベルを表わす信号をも発生し
、交流に対しては、交流のゼロ交差を表わす信号をも発
生する。これら全°ての信号が導体５本の母線１３６を
介してスイッチ論理回路１３３の入力に供給される。ス
イッチ論理回路１３３に対する別の入力がＡＣ／ＤＣと
記されていて、交流様式又は直流様式の何れかの動作を
予め選択する為に使われる。

スイッチ論理回路１３３が一組の診断信号を発生し、そ
れが導体６本の母線１１５を介して状態符号化器１２５
に供給される。この−組の診断信号は、比較回路１３５
によって発生される電圧及び電流レベル信号と温度信号
及び給電電圧信号である。６つの診断信号は、例えば、
１）負荷が開路である又は切離されていること、２）負
荷が第１の為限界の値を越えていて、即時の保護応答を
必要とすること、３）負荷電流が第２の高限界の値を越
えていて、予め選ばれた成る期間の開電流がこの限界よ
り高いま１である場合にだけ、保護応答を必要とするこ
と、４）負荷電圧が印加されている又は印加されていな
いこと、５）供給電圧の相対的なレベル、６）電力スイ
ッチング装置の相対的な温度を表示する為に使うことが
出来る。

種々の入力／出力スイッチング回路を設けて、制御及び
感知部分１１３から出るゲート信号によって制御するこ
とが出来る。例えば、電界効果トランジスタ又はシリコ
ン制御整流−（ＳＣＲ）で構成されたスイッチング手段
を入力／出力スイッチング回路として使うことが出来る
。何れにせよ、好ましいスイッチング回路は、接続され
た負荷に対する電流を表わす信号を発生する手段を含む
電流分路を含む。然し、最も好ましいスイッチング回路
は絶縁ゲート・トランジスタ、（ＩＧＴ）を使う。

一般的にＩＧＴはゲート動作によって導電状態にし、又
は導電しなくなる様にすることが出来る電力半導体装置
である。即ち、ＩＧＴはそのゲート端子を通じてターン
オン及びターンオフの両方を行うことが出来る。成る形
式のＩＧＴは電流エミュレーション部分を含んでおり、
これは合計■Ｇ　Ｔ電流の比例的な一部分を通す様に設
けられたＩＧＴの一部分である。エミュレーション部分
は、電流を感知する為に電力を消費する大形の分路抵抗
に頼らずに、合計電流を監視づる為に使うことが出来る
点で有利である。単一ゲート信号がＩＧＴの主部分及び
エミュレーション部分の両方に於ける電流の流れを制御
する。絶縁ゲート・トランジスタはく名称が違うが）ア
イ・イー・ディー・エム（１’ＥＤＭ）誌８２’（１９
８２年１２月号）、第２６４頁乃至第２６７頁所載のバ
リガ等の論文「絶縁ゲート整流器（ＩＧＲ）：新しい電
力スイッチング装置」に記載されている。エミュレーシ
ョン部分を持つＩＧＴが出願人の係属中の米国特許出願
番号第５２９．２４０号の対象になっている。第７Ａ図
乃至第７Ｃ図は、こ１で説明するＩ１０装置に使うこと
が出来る、ＩＧＴを用いた種々の入力／出力スイッチン
グ回路を示している。

第７Ａ図の直流源回路では、ＰチャンネルＩＧＴ　１４
１のゲート端子１４０にゲート信号が印加される。ＩＧ
Ｔ　　１４１は主電流部分のエミッタ１４２とエミュレ
ーション電流部分のエミッタ１４３とを持っている。直
流電源の正の側が主エミツタ１４２に直接に接続される
と共に、負担抵抗１４５を介してエミュレーション油分
のエミッタ１４３に接続される。ＩＧＴ装置のコレクタ
が、フリーホイール・ダイオード１４７と前置負荷抵抗
１４８の並列の組合せの１端に接続される。・ダイオー
ド１４７と前置負荷抵抗１４８の組合せの他端が直流電
源の負の側に接続される。ＩＧＴ１４１とダイオード及
び前置負荷抵抗の組合せとの接続点が入力／出力端子１
４９になる。実際に使う時は、入力装置と負荷が同時に
接続されることはないが、負荷１５０が入力／出力端子
１４９と負荷（即ち、出力）リターン端子１５２の間に
接続されることが示されており、入力装置１５３が入力
／出力端子１４９と入力リターン端子１５５の間に接続
されることが示されている。リターン端子１５５．１５
２は夫々直流電源の正及び負の線と電気的に共通である
。前置負荷抵抗１４８は比較的高いオーミック値を持ち
、負担抵抗１４５は比較的小さいオーミック値を持って
いるが、第７Ｂ図及び第７Ｃ図の回路に使われる対応す
る前置負荷抵抗及び負担抵抗も同様である。例えば、１
２０ボルト電源では、前置負荷抵抗１４８は２０キロオ
一ム程度であってよく、負担卑抗１４５は１０オ一ム程
度であってよい。

第７Ａ図の回路を出力として動作さける時、適当な時刻
にＩＧＴ　　１４１をオン及びオフに転ずることにより
、負荷電流が制御される。負荷電流が電源からＩＧＴ　
　１４１及び負荷１５０を通り、電源に戻る。ＩＧＴの
エミュレーション部分により、負荷電流の監視が容易に
なる。このエミュレーション部分は、負担抵抗１４５と
エミッタ１４３との接続点に負荷電流を表わす信号を発
生する。

負荷電圧が実際に印加されたことを確認する負荷°電圧
信号が、前置負荷抵抗１４８とＩＧＴ　　１４１のコレ
クタの接続点から取出される。線路電圧信号が前置負荷
抵抗１４８の他端から取出される。

フリーホイール・ダイオード１４７は、誘導性負荷から
の逆電流に対する分路として設けられている。

第７Ａ図の回路が入力どして動作する時、ＩＧＴはオフ
状態に保たれる。この時、前置負荷抵抗１４８の両端に
発生される電圧を監視することにより、入力装置１５３
の状態（開閉）が検出される。この状態信号が負荷電圧
線を介して監視される。

第７Ｂ図の直流シンク入力／出力回路は、第７Ａ図の直
流源回路と同じ動作素子を持っているが、その形式が若
干異なる。この回路が出力として動作する時、負荷１５
７が入力／出力端子１５８と負荷リターン端子１５９の
間に接続される。負荷電流を制御する為に、ＩＧＴ　　
１６１がオン又はオフに切換えられる。然し、ＩＧＴ　
　１６１がＮチャンネルＩＧＴであることに注意された
い。コレクタ端子が、フリーホイール・ダイオード１６
５と前置負荷抵抗１６７の並列の組合せの１端に接続さ
れる。この組合せは、負荷１５７を接続した端子１５９
，１５８と並列である。負担抵抗１６８がエミュレーシ
ョン部分のエミッタと直流電源の負の側との間に直列に
接続される。主部分のエミッタが直流電源の負の側に直
結になっている。

負荷電流を表わすＩＧＴ雷流伏流信号負担抵抗１６８と
エミュレーション部分のエミッタ１６３との接続点から
取出される。負荷電圧信号が入力／出力端子１５８から
取出され、線路電圧信号が入力リターン端子１６０にも
接続された直流電源の正の側から取出される。前に述べ
た直流源回路と同じく、入力／出力回路を入力として使
う時、ｌＧＴ　　１６１をオフに保ち、前置負荷抵抗１
６７の両端に発生した電圧により、入力装置１７０の状
態が感知される。この状態信号が負荷電圧線を介して送
られる。

第７Ｃ図は入力／出力回路を示しているが、この図では
、並列のＰ及びＮチャンネルＩＧＴ　　１７５．１７６
が使われる。ＩＧＴゲート信号がゲート制御回路１７８
に印加され、この回路はＩＧＴ　　１７５．１７６を制
御する（即ちオン及びオフに転する）為のく反対極性の
）２つのゲート制御信号を同時に発生する。ＩＧＴ　　
１７５のエミュレーション部分は直列接続の負担抵抗１
８０を持ち、ＩＧＴ’１７６のエミュレーション部分は
直列接続の負担抵抗１８１を持っている。ＩＧＴの負荷
電流を表わすＩＧＴ電流信号が、２つの負担抵抗１８０
，１８１の両端に発生した信号を差動比較器１８３で仕
較することによって得られる。

過渡電圧抑圧装置１８５がＩＧＴの主部分と並列に、入
力／出力端子１８６と入力装置のリターン端子１８７の
間に接続される。リターン端子１８７は交流線路の片側
とも電気的に共通である。前置負荷抵抗１８９が入力／
出力端子１８６と負荷リターン端子１９０の間に接続さ
れる。リターン端子１９０が交流線路の反対側に接続さ
れている。

第７Ｃ図の回路が出力として作用する時、ゲート制御回
路１７８が、ＩＧＴゲート信号に応答して、ＩＧＴ　　
１７５，１７６を同時にオン又はオフの何れかになる様
に指示し、こうして負荷電流をオン又はオフに切換える
。負荷１９１が入力／出ツノ端子１８６と負荷リターン
端子１９０の間に接続される。入力として動作する時、
負荷１９１は接続せず、入力スイッチング装置１９２が
入力／出力端子１８６とリターン端子１８７の間に接続
される。この場合、ＩＧＴ　　１７５．１７６はオフ状
態に保！これ、入力スイッチング装置１９２の状態が負
荷電圧線の電圧の有無によって決定される。電圧が存在
することは、閉じた入力スイッチが存在することを表わ
す。

第８図には制御及び感知部分が詳しく示されており、通
信部分からのオン／オフ信号がナンド・グー１〜１９５
の一方の入力、インバータ１９６、及びフリップフロッ
プ１９８，１９９のリセット（Ｒ）入力に印加される。

ナンド・ゲート１９５の他方の入力はナンド・ゲート２
０１の出力信号を受取る。ナンド・ゲート２０１の１番
目の入力は、出力回路が交流出力として動１作するか直
流出力として動゛作するかに応じて、高又は低の何れか
になる信号が供給される。この信号は、ＡＣ／ＤＣ選択
線を高又は低の基準値に適当に接続するスイッチ又はジ
Ｖンパ線によって発生することが出来ることが理解され
よう。ナンド・ゲート２０１の残りの入力がゼロ交差検
出器２０２からの信号をインバータ２０１．８を介して
受取る。これは、交流線路電圧（交流出力回路の場合）
がゼロ電圧から所定の範囲内にある場合を示す。この為
、交流出力の場合、ナンド・ゲート１９５は、交流線路
電圧のゼロ交差中だけ、オン／オフ信号を通過させる。

ゼロ交差検出器２０２は、交流入力信号がゼロ交差から
所定の範囲内にあることを表わす信号を発生するもので
あれば、多数の普通の回路のどれであってもよい。直流
出力の場合、ナンド・ゲート２０１の状態により、オン
／オフ信号がナンド・ゲート１９５を通過することが出
来る。

ナンド・ゲート１９５からのオン／オフ信号がフリップ
フロップ２０３のセット入力に印加される。

フリップフロップ２０３のＱ出力がアンド・ゲート２０
５の３人力の内の１つに印加され、このアンド・ゲート
の出力がＩＧＴグー１〜信号として作用する。

・アンド・ゲート２０５に対する残りの２つの入力は、
フリップフロップ１９．８．１９９のσ出力から供給さ
れる。オン／オフ信号がオフ状態になる時、ノリラブフ
ロップ１９８，１９９が両方共リセットされる。ＩＧＴ
電流が予め選ばれた値を越える時、何時でもフリップフ
ロップ１９８は比較器２０７からのセット信号を受取る
。この為、ＩＧＴ電流を表わす信号が比較器２０７の反
転入力に印加され、ＩＧＴ電流の過大レベルを表わす基
準電圧が非反転入力に印加される。例えば基準電圧は３
０アンペアの電流に対応する値を持っていてよい。同様
に、ノリツブフロップ１９９が給電監視装置２０９から
の信号をセット（Ｓ）端子に受取る。給電監視装置２０
９は、直流給Ｎ電圧が予め選ばれた値より高いか低いか
を表わす信号を発生するものであれば、多数の周知の手
段の内のどれであってもよい。従って、動作上、低い給
電電圧又は過度に高いＩＧＴ電流がアンド・ゲート２０
５を禁止する。これによってＩＧＴ（アンド・ゲート２
０５の出力に接続されている）は強制的にオフ状態にな
り、故障状態が除かれるまで、この状態にとイまる。

フリップフロップ１９８のＱ出力が過電流遮断信号とし
て使われ、導体母線１１５（第４図）に供給される６つ
のスイッチ状態信号の内の１つである。フリップフロッ
プ１９９のＱ出力は、アンド・ゲート２０５に行く他に
、論理ゲート２１０の一方の入力にも印力０される。給
電監視装Ｍ２Ｏ９からの信号が論理ゲート２１０の他方
の入力に印加され、この為、このゲートの出力信号は直
流電源装置の状態を表わす。この出力信号も６つのスイ
ッチ状態信号の内の１つである。

フリップフロップ２０３がナンド・ゲート２１２の出力
からリセット信号を受取る。ナンド・ゲート２１２に対
する２つの入力の内、１番目はインバータ１９６からの
反転したオン／オフ信号であり、２Ｎ口の入力はナンド
・ゲート２１３がら来る。ＡＣ／ＤＣ選択信号がナンド
・グー１〜２１３の一方の入力に加えられ、比較器２１
４の出力がインバータ２０１ｂを介して他方の入力に加
えられる。比較器２１４はＩＧＴ電流の監視比較器であ
り、その反転入力にＩＧＴ電流信号が印加される。比較
的小さい、最小ＩＧＴ電流の値（例えば０．０５アンペ
ア）に対応する基準電圧が、比較器２１４の非反転入力
に印加される。ナンド・ゲート２１２）インバータ１９
６、ナンド・ゲート２１３及び比較器２１４から成る組
合せは、フリップフロップ２０３を通じて、ＩＧＴ負荷
電流が基準値より小さくなければ、ＩＧ、Ｔを（交流動
作様式で）切換えることが出来ない様にする。

ＩＧＴ電流信号が比較器２１５の非反転入力にも印加さ
れ、そこで中間の基準電流の値と比較される。この中間
の基準電流の値（例えば２アンペアに対応する）が比較
器２１５の反転入力に印加される。然し、比較器２１５
の非反転入力には、抵抗２１６及び１コンデンサ２２０
で構成される時間遅延回路も接続されている。抵抗２１
６及びコンデンサ２２０の組合せは、比較器２１５の非
反転入力の電圧をＩＧＴ電流に対して遅延させる。

この為、ＩＧＴ電流が延長した期間の間、基準値を越え
る場合だけ、比較器２１５の出力に影響が出る。単に過
電流の持続時間が短ければ、比較器２１５の状態変化は
起らない。比較器２１５の出力及び比較器２１４の出力
の両方がスイッチ状態信号として供給される。これらの
信号は診断信号として作用し、ＩＧＴＩｉＩ流が中間の
基準値より高いか低いか、並びにそれが低い基準値より
高いか低いかを夫々表わし、必要な場合、マイクロコン
トローラによって是正措置を開始することが出来る様に
する。

ＩＧＴ電流が中間の基準値を越えた場合、この過電流の
大きさ並びに持続時間が比較器２１５の状態を変えるの
に十分である場合にだけ、是正措置がとられる。即ち、
負荷電流が所定の時間の間、中間の基準値を越えたとき
、是正措置がとられる。

場合によっては、時間遅延口′路（即ち、抵抗２１６及
びコンデンサ２２０）を省略し、マイクロコントローラ
で実施されるソフトウェアのルーチンにより、時間遅延
機能を実施することが好ましいことがある。ＩＧＴ電流
又は負荷電流と低い又は小さい基準値との比較により、
負荷が接続されているかどうか、或いは接続されていて
も、開路しているかどうかを表わす診断信号（例えば０
．０５Ａ＞を発生ずることが出来る。フリップフロップ
２１７のＱ出力は、接続された負荷に電圧がか１つてい
るかどうかを表わす診断スイッチ状態信号である。フリ
ップ７０ツブ２１７のセット（Ｓ）入力端子がナンド・
ゲート２１８の出力に接続される。ナンド・ゲート２１
８がインバータ２１９からの反転した交流ゼロ交差信号
を第１の入力端子に受取ると共に、比較器２２１の出力
を他方の入力端子に受取る。比較器２２１が線路電圧及
び負荷電圧を比較して、負荷電圧が線路電圧の予め選ば
れた百分率値より大きいか、小さいかを表わす論理信号
を発生する。例えば出力信号は、負荷電圧が線路電圧の
７０％の値より高いか低いかを表わすものであってよい
。線路電圧及び負荷電圧が夫々入力抵抗２２３．２２’
４を介して比較器２２１の入力端子に印加される。機能
的には、ナンド・ゲート２１８は、交流線路電圧がゼロ
・ボルトから所定の範囲内である時、何時でも、フリッ
プフロップ２１７の出力の状態変化を防止する。従って
、交流線路電圧がゼロ交差の近くにある時には、何時で
も、負荷電圧の状態に関する判定を下すことはない。

フリップ７０ツブ２１７がナンド・ゲート２２６の出力
によってリセットされる。ナンド・ゲート２２６に対す
る第１の入力はインバータ２１９からの反転したゼロ交
差信号であり、第２の入力はインバータ２２７によって
反転した後の比較器２２１の出力である。

残りのスイッチ状態信号が温度監視装置２２９によって
発生され、これはＩＧＴ（又は交流出力の場合は複数個
のＩＧＴ）のようなスイッチング装置の相対的な温度を
表わす。温度監視装置２２９は、ＩＧＴと熱的に良好な
連絡を持つ単純なＰＮ接合温度検出器であることが好ま
しい。温度検出器は、例えばＩＧＴ温度が１５０℃を越
えたという表示を発生する様に選ぶことが出来る。

第９図は第９Ａ図乃至第９Ｃ図で構成されていて、通信
部分（第４図の１１１）の実施例を詳しく示している。

タイマ１１７の出力信号が、抵抗３００及びタイミング
・コンデンサ３０１で構成されたＲＣタイミング回路か
ら取出される。抵抗３００及びコンデンサ３０１が正の
電圧源＋Ｖ及び回路の共通点の間に直列に接続されてい
る。抵抗３００とコンデンサ３０１との間の接続点が、
信号損失（ＬＯ８）比較器３０３反転入力と、同期（Ｓ
ＹＮＣ）及びクロック（ＣＬＯＣＫ）比較器３０４，３
０５の非反転入力に夫々接続される。

抵抗３０８乃至３１２が分圧回路を構成し、この分圧回
路の抵抗は電圧源＋■と回路の共通点の間に直列に接続
されている。分圧回路の抵抗３０８乃至３１２の間の各
々の接続点達基準電圧を発生する。抵抗３０８．３０９
の間の接続点から取出される最高の基準電圧が、比較器
３０３の非反転入力に印加される。順次低い電圧レベル
を持つ他の電圧基準が５ＹＮＣ比較器３０４及びＣＬＯ
ＣＫ３０５の反転入力と制御比較器３１４の非反転入力
に夫々印加される。

トランジスタ３１５のコレクタ端子がコレクタ抵抗３１
６を介してタイミング・コンデンサ３０１に接続され、
コンデンサの他端がトランジスタ３１５のエミッタに接
続される。トランジスタ３１５のオン／オフ状態がコン
デンサ３０１の充電−放電サイクルを制御すると共に、
それ自体はフリップフロップ３１７のＱ出力によって制
御される。抵抗３１８がトランジスタ３１５のベース端
子とフリップフロップ３１７の６出力端子の間に接続さ
れる。フリップフロップ３１７のリセット（Ｒ）＠子は
制御比較器３１４の出力信号を受取る。制御比較器３１
４が（比較器３１４の反転入力に印加される）タイミン
グ・コンデンサ３０１の両端の電圧を、抵抗３１１，３
１２の接続点からの基準電圧と連続的に比較する。

タイマ１１７の動作を考えるにあたって、最初に７リツ
テフロツプ３１７のＱ出力が低レベルであって、トラン
ジスタ３１５をオフに保ち、この為コンデンサ３０１が
成る電圧レベルに充電され、制御比較器３１４の出力が
低であると仮定することが出来る。この状態では、フリ
ップフロップ３１７のクロック（Ｃ）入力にバッファ増
幅器３２０を介して印加される信＠ＳＩＧのパルスの立
上りにより、Ｑ出力が高レベルに変わる。これによって
トランジスタ３１５がオンに転じ、コンデンサ３，０１
を放電させる。コンデンサ３０１が放電すると、比較器
３０５からの出力信号ＣＬＫが強制的に低レベルになる
。比較器３０４の出力は、その前に低レベルになってい
なければ、やはり強制的に低レベルになり、ＬＯ８比較
器３０３の出力は、それまでに高レベルの状態になけれ
ば、強制的に高レベルになる。

コンデンサ３０１の放電が比較器３１４によって検出さ
れる。この比較器の出力が高レベルになると、フリップ
フロップ３１７をリセットする。

この時フリップフロップ３１７のＱ出力が低になり、ト
ランジスタ３１５をオフに転じ、こうしてコンデンサ３
０１の再充電を開始することが出来る様にプ゛る。一旦
再充電電圧が十分に高くなると、クロック比較器３０５
がトリガされ、高レベルの信号ＣＬＫが発生される。コ
ンデンサ３０゛１を引続いて充電するのに任せると、成
る電圧レベルに達して、最初に５ＹＮＣ比較器３０４、
次にＬＯ８比較器３０３をトリガする。こうして５ＹＮ
Ｃ比較器３０４が「消失パルス」によってトリガされ、
Ｌ　ＯＳ比較器が約２．５Ｔの開信号ＳＩＧがないこと
によってトリガされるが、これは前に説明した通りであ
る。

第９Ｂ図で、信号ＳＩＧ及びＣＬＫが出力データ・フィ
ルタ１１９に印加される。このフィルタはフリップ７０
ツブ３２５，３２６、排他的ノア・ゲート３２９、ナン
ド・ゲート３２８、インバータ３３０及び伝送ゲーと３
３１，３３２を含む。

信号ＳＩＧ及びＣＬＫのパルスがフリップフロップ３２
５のＤ及びＣ入力に夫々印加され、このフリップフロッ
プは、その直前の信号ＳＩＧのパルスの高又は低レベル
状態をそのＱ出力に保持する。

この為、１フレームの最初の２つのパルスの値が比較さ
れる。クロック・パルスが現われたとき、パルスの値が
７５％のデユーティ・サイクルであるか２５％のデユー
ティ・サイクルであるかに応じて、信号ＳＩＧの値は高
又は低レベルにある。

２５％のデユーティ・サイクルを持つパルスでは、フリ
ップ７０ツブ３２５のＱ出力は強１ｌｒｑ的に低レベル
になる。７５％のデユーティ・サイクルを持つパルスで
は、Ｑ出力が高レベルである。この為、事実上、クロッ
ク・パルスが発生する度に、信号ＳＩＧの値がサンプリ
ングされる。フリップフロップ３２５のＱ出力の値が排
他的ノア・ゲート３２９の一方の入力に印加され、信号
ＳＩＧの値が他方の入力に印加される。この為、排他的
ノア・ゲート３２っで現在のパルスの値及び前のパルス
の値が比較され、このゲートの出力は、入力が同じであ
る時には何時でも高レベルになる。

排他的ノア・ゲート３２９の出力がナンド・ゲート３２
８の一方の入力に印加される。このゲートは他の２つの
入力にカウント・パルスＳＯ及びＳｌを夫々受取る。パ
ルスＳＯ，Ｓ○、Ｓ１及びＳｌを合せた値が、１フレー
ム中のどのパルスを受取っているかを表わす。従って、
１フレームの最初の２つのパルスの値が同じであり、受
取っているのが２番目のパルスであれば、ナンド・ゲー
ト３２８の出力は論理０になる。他の全ての時並びに伯
の状態の時、ナンド・ゲート３２８の出力は論理１であ
る。

ナン４に・グー！〜３２８の出力の論理０は、１フレー
ムの最初の２つのパルスが一致したこと、並びに７リツ
プフロツプ３２６のＱ出力を更新する為の有効な状態を
表わす。この目的の為、ナンド・ゲート３２８の出力が
インバータ３３０の入力と伝送ゲート３３１．３３２の
反対の制御端子に並列に印加される。ナンド・ゲート３
２８の出力が論理Ｏであると、伝送ゲート３３２がター
ンオフになり、伝送ゲート３３１がターンオンになって
、制御信号ＳＩＧをフリップフロップ３２６のＤ入力に
通過させる。その後クロック・パルスが発生すると、新
しい値がフリップフロップ３２６の出力に送出される。

他方、１フレームの最初の２つのパルスに冗長性がない
とくすなわち、２つのパルスが相異なると）、ナンド・
ゲート３２８の出力は論理１であり、伝送ゲート３３１
がオフになり、伝送ゲート３３２がオンに保たれる。こ
の状態では、フリップ７０ツブ３２６の出力がゲート３
３２を介して帰還され、フリップフロップ３２６は前の
出力状態を保持する。従って、フリップフロップ３２６
のｄ出力は、オン／オフ信号をろ波したもの−Ｃあり、
これがこの後出力選択器１２０に送られる。

出力選択器１２０は、’ｔＰ波したオン／オフ信号の他
に、信号ＬＯ８、最終状態保持信号）（、ＬＳ、及び相
補形のディフォールト信号ＤＥＦを受取る。

出力選択器１２０（これはノア・ゲート３３５乃至３３
７及びオア・ゲート３３８を含む）の作用は、Ｉ１０点
とマイクロコントローラの間の通信が失われた場合、即
ち、制御信号Ｓ　’Ｉ　Ｇがない場合、出力オン／オフ
信号に対する所望の値を選択することである。この様な
通信の損失が起った場合、出力選択器１２０は出力にオ
ン／オフ信号を発生ずるが、これは選択器１２０に対す
る制御入力として供給された信号ＨＬＳ及びＤＥＦに応
じて、信号ＳＩＧの最後に伝送された値か又はディフォ
ールト値のどちらかである。

信＠ｌ−Ｉ　Ｌ　Ｓ及びＤＥＦが夫々最終状態保持ラッ
チ１２３及びディ、フォールト・ラッチ１２４によって
発生される。これらのラッチは実質的に同一であるが、
制御信号の各フレーム内の異なるパルスに応答する。最
終状態保持ラッチ１２３がナンド・ゲート３４０と、伝
送ゲート３４２，３４３と、インバータ３４４と、フリ
ップフロップ３４５を含む。ディフォールト・ラッチ１
２４（第９Ｃ図）がナンド・ゲート３４８と、伝送ゲー
ト３４９．３５０と、インバータ３５２とフリップフロ
ップ３５３を含む。これらの２つのラッチの回路形式及
び動作は略同−であるから、ラッチ１２３だけについて
詳しく説明する。

ラッチ１２３が制御信号の各フレーム内の３番目のパル
スに応答する（即ち、２ビツト計数器１２１からの高レ
ベルのパルスＳＯ及びＳｌに応ヒする）。そうすること
によってラッチ出力を更新することが出来る様にする。

パルスＳＯ及びＳｌがナンド・ゲート３４０に対する入
力として印加される。このゲートの出力が伝送ゲート３
４２゜３４３を制御する。ナンド・ゲート３４０の出力
が伝送ゲート３４２．３４３の第１組の反対の制御端子
と、インバータ３４４とに印加される。インバータ３４
４の出力が伝送ゲート３４２．３４３の第２組の反対の
制御端子に印加される。この為、動作について説明する
と、制御信号の各フレーム中の３番目のパルスが発生し
たことにより、伝送ゲート３４３がターンオンになり、
伝送ゲート３４２がターンオフになる。制御信号ＳＩＧ
が伝送ゲート３４３に対する入力として印加されるので
、この信号がフリップ７０ツブ３４５のＤ入力へ通過し
、こうしてフリップフロップ３４５のＱ出力から取出さ
れる信号ＨＬＳを更新する。出力信号ＨＬＳが伝送ゲー
ト３４２の入力に帰還されるので、制御信号の各フレー
′ム内に３番目のパルスがない場合、信号ＨＬＳの値は
ラッチされたま１である。クロック信号ＣＬＫがフリッ
プフロップ３４２のクロック入力に印加される。ラッチ
１２３の出力が出力選択器１２０に供給される。

これに較べて、ディフォールト・ラッチ１２４は略同様
に動作するが、各フレーム内の４番目のパルスに応答す
る。即ち、ディフォールト・ラッチは制御信号の各フレ
ームのパルスＳＯ及び＄１に応答する。然し、ディフォ
ールト・ラッチ１２４の出力がフリップフロップ３５３
のＱ出力から取出されるので、相補的な信号ＤＥＦが出
力選択器１２０に供給されることに注意されたい。

普通の動作では、出力選択器１．２０はフリップフロッ
プ３２６からの制御信号を単に反転して通過させる様に
作用する。この後、この信号がオン／オフ出力信号とな
って、制御及び感知部分１１３（第４図）に印加される
。然し、１１０点とマイクロコントローラの間の通信が
消えるとく即ち、制御信号ＳＩＧがないと）、出力のオ
ン／オフ信号は、強制的に信号ＬＯ８及びＺ　ｔ−Ｓに
よって決定された予定の所望の状態になる。信号ＬＯ３
及び）−Ｉ　Ｌ　Ｓが両方共出力選択器１２０に対する
入力として印加される。通信が失われた場合、出力選択
器は、どちらが予め選択されているかに応じて、最終状
態を保持するか又はディフォールト状態を選択する。こ
の予め選択するのは、通信が失われた場合に、１１０点
を強制的に好ましい安全な状態になる為である。

信号ＬＯ８及びＨＬＳが出力選択器１２０のノア・ゲー
ト３３５の入力になる。このゲートの出力がノア・ゲー
ト３３７に対する一方の入力になる。ノア・ゲート３３
７に対する２番目の入力はフリップフロップ３２６のＱ
出力からの信号である。この為、ノア・ゲート３３５が
ノア・ゲート３３７を制御して、信号ＬＯ３又はＨＬＳ
の何れか一方が高レベルにある時、ノア・ゲート３３７
が単にフリップフロップ３２６からの制御信号を反転す
る様にする。他方、信号ＬＯ８が低レベルであり（すな
わち、通信が失われており）、信号ＨＬＳも低レベルで
ある場合、ノア・ゲート３３５の出力は高レベルであり
、ノア・ゲート３３７の出力を低レベルに保つ。信号Ｌ
Ｏ８，ＨＬＳ及びＤＥＦがノア・ゲート３３６に印加さ
れる。ゲート３３６の出力が、ノア・ゲート、３３７か
らの出ノ〕と共に、オア・ゲート３３８に対する入力と
して印加される。オア・ゲート３３８の出力がオン／オ
フ制御信号である。この為、通信が失われ（信号ＬＯ８
が低レベル）且つ最終状態を保持する指令がない（信号
Ｈ’Ｌ　Ｓが低レベル）場合、オア・ゲート３３８から
のオン／オフ出力信号がディフォールト信号ＤＥＦにな
る様に選択される（即ち、信号Ｄ　Ｅ、　Ｆがオア・ゲ
ート３３６によって反転される）。従って、その動作は
、通信が失われ、最終状態保持が選択゛されていない場
合、ディフォールト状態が選択される様になっている。

ディフォールト状態が選択された場合でも最終状態を保
持するかどうかは、勿論、最終状態保持ラッチ１２３及
びディフォールト・ラッチ１２４．を適当にセットする
ことによって制御し得る。

以上は、制御及び通信部分１１１の順方向通路を詳しく
説明したものである。符号化診断情報は、前に説明した
様に、状態ラッチ１２５及び４者択１のデータ選択器１
２９を介して送り返される。

情報の符号化は第１０図について詳しく説明するが、こ
１では、状態ラッチ１２５に対する入力信号ＸＯ乃至×
３が、第３図のマイクロコントローラ９０に送り返され
る診断情報及びその他の情報を含む様に符号化される。

状態ラッチ１２５はモートローラ・インコーホレーテッ
ド社から入手し得る商品名ＬＳ１４１７４型の様な市場
で入手し得る装置であってよい。符号化情報（ＸＯ乃至
×３）が、状態符号化器１２５に供給される信号５ＹＮ
Ｃの立上りで、状態ラッチ１２５にラッチされる。この
為、制御信号の各フレームで新しい一組のデータがラッ
チされる。このデータが１１０点の動作パラメータを表
わす診断信号を形成する。

状態ラッチ１２５からのデータが４者択１のデータ選択
器１２９を介してバッフ１増幅器３６０からマイクロコ
ントローラ９０にピット毎に伝送される。データ選択器
１２９が２ビツト計数器１２１からの現在値に応答して
、信号Ｘｏ乃至×３の値を順次供給する二例えば、各フ
レーム内の最初のパルスを受取った時、診断データのビ
ットＸＯが同時に伝送される。データ選択器フ２９はモ
ートローラ・インコーホレーテッド社の商品名ＭＣ１４
０５２型の様な市場で入手し得る装置であってよい。

第１０図は第４図の符号化器１２５の様な状態符号化器
の真理値表を例示する。第１０図の真理値表を持つ符号
化器は、当業者であれば、標準的な組合せ論理素子を用
いて容易に実現することが出来る。

第１０図について説明すると、入力状態が表の左側部分
の一番上に水平方向に列記されている。

その下の各列には、各々の入力がとり得る値が記されて
いる。この表で１１」は成る値が真（例えば高レベルの
信号）であること、「０」は或・る値が真でないこと、
ｒＸＪは「ドントケア」　（即ち１であってもＯであっ
ても影響はないこと）を表わす。状態符号化器１２５の
４ピツｌ〜出力（ＸＯ乃至Ｘ３）が図表の右側部分に示
されており、ＸＯ乃至Ｘ３が４列にわたって横に並べで
ある。従って４列を通る各々の横の行が４ビツト・ワー
ドであり、これが１１０点の状態を一意的に限定する。

この４ビツト・ワードが、第４図のマイクロコントロー
ラ９２）そして最終的にはＣＰＵ　（第１図）に送り返
される診断データである。

例えば、真理値表で、第１行は低電圧の列が高レベルで
あり、他の列は不確定のＵドントケアＪ状態である。こ
の状態では、４ビツト出力は全部「０」であると一意的
に決定される。この全部「０」の４ビット・ワードは、
１１０点の電源装置が切れたことを表わす。別の例とし
て、第６行は、出力がオンに指示されているが、出力が
短絡状態であることを示している。即ち、［オン／オフ
Ｊを表わす第１列に「１」が現われ、１１０点をターン
オンすべきことを表わすと同時に、過電流の列（第６列
）に過電流の表示がある。この状態に対する４ビツト出
力ワードは、×３が「１」である他は全部ｒＯＪである
。同様に１，１１０点の種々の状態を限定する１５個ｍ
ｍの一意的な４ビツト・ワードがある。

以上、プログラマブル制御装置に有用な改良された入力
／出力装置の特徴を説明した。この発明を実施するＲ善
の様式を説明したが、当業者で娶れば、この発明を逸脱
せずに、この・他の種々の変更を加えることが出来よう
。従って、特許請求の範囲は、この発明の範囲内で可能
な全ての変更を包括するものであることを承知されたい
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のインテリジェント入力／出力（Ｉｌ
ｏ）装置を含むプログラマブル制御装置の簡略ブロック
図である。第２図は何れも第１図のＩ１０装置に使う様
に構成した個別のＩ１０モジュール及び携帯式の監視装
置に考えられる物理的な形状の１例を示す斜視図である
。第３図は第１図の１つのＩ１０モジュールを詳しく示
すブロック図である。第４図は第３図に示した形式の１
１０点に対する通信部分と制御及び感知部分との簡略ブ
ロック図である。第５図及び第６図は第４図の回路に関
連する信号の関係を示す波形図である。第７Ａ図、第７
Ｂ図及び第７Ｃ図は第４図の１１０回路に使うことの出
来る種々の入力／出力スイッチング回路を示す回路図で
あり、第７Ａ図は直流源回路、第７Ｂ図は直流シンク回
路及び第７Ｃ図は交流回路を夫々示す回路図である。第
８図は第４図の１１０点の制御及び感知部分の回路図で
ある。第９図は第９Ａ乃至９０図の回路の接続の仕方を
示す配置図であり、第９Ａ図、第９Ｂ図及び第９Ｃ図は
第４図の１１０点の通信部分の詳しい回路図である。第
１０図は第４図の通信部分の状態符号化器に於ける組合
せ論理として、診断及び、状態データを４ビット符号化
信号に関係づける真理値表を示す図表であ、る。 （主な符号の説明） ２０：中央処理装置 ２８．１０６：通信回線 ２４．２５，２６：　Ｔ１０モジユール３６．９０：マ
イクロコントローラ ３７乃至３９．８１乃至８８：１１０点１１１：通信部
分 １１３：制御及び感知部分 １４１．１４６，１７５．１７６： 絶縁ゲート・トランジスタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）制御されるプロセスと制御装置の中央処理装置（Ｃ
   ＰＵ）との間で信号を交換する為の多数の入力点及び出
   力点を持つプログラマブル制御装置で、入力点又は出力
   点の何れかとして選択的に作用し得る回路に於て、 入力接続及び出力接続の両方に対して電気的に共通な入
   力／出力端子と、 一方が入力リターン端子であり且つ他方が出力リターン
   端子である１対のリターン端子と、前記共通な入力／出
   力端子及び前記出力リターン端子の間に接続された前置
   負荷手段であつて、前記共通な端子及び前記入力リター
   ン端子の間に接続された入力装置の状態を表わす状態信
   号を発生する前置負荷手段と、 前記入力／出力端子及び前記入力リターン端子の間に接
   続された制御可能なスイッチング手段であつて、前記回
   路が出力点として作用する時は、前記入力／出力端子及
   び前記出力リターン端子の間に接続された出力負荷に対
   する電力を制御する為にオン及びオフに切換えられ、且
   つ前記回路が入力点として作用する時は、前記状態信号
   の発生のためにオフに保たれる制御可能なスイッチング
   手段とを有する回路。 ２）特許請求の範囲第１項に記載した回路に於て、ＣＰ
   Ｕからの指令信号に応答して、前記スイッチング手段を
   オン及びオフに転すると共に、前記状態信号を受取つて
   それをＣＰＵに送る制御手段を有する回路。 ３）特許請求の範囲第２項に記載した回路に於て、前記
   制御可能なスイッチング手段が絶縁ゲート・トランジス
   タ（ＩＧＴ）で構成されている回路。 ４）特許請求の範囲第３項に記載した回路に於て、前記
   ＩＧＴが主電流部分及びエミュレーション電流部分を持
   つ形式のものである回路。 ５）特許請求の範囲第４項に記載した回路に於て、前記
   エミュレーション電流部分を通る電流に応答して、前記
   ＩＧＴを通る合計電流を表わす診断信号を発生する電流
   感知手段を有する回路。 ６）特許請求の範囲第５項に記載した回路に於て、前記
   前置負荷手段が抵抗で構成されている回路。 ７）特許請求の範囲第６項に記載した回路に於て、前記
   電流感知手段がオーミック値の小さい抵抗で構成されて
   いる回路。 ８）特許請求の範囲第７項に記載した回路に於て、前記
   ＩＧＴが出力負荷に対して直流電流シンク形式に接続さ
   れている回路。 ９）特許請求の範囲第７項に記載した回路に於て、前記
   ＩＧＴが出力負荷に対して直流電流源形式に接続されて
   いる回路。 １０）特許請求の範囲第２項に記載した回路に於て、前
   記制御可能なスイッチング手段が出力負荷に対して交流
   電力を供給するために並列に接続された１対の絶縁ゲー
   ト・トランジスタ（ＩＧＴ）で構成され、その一方がＮ
   チャンネルＩＧＴであって他方がＰチャンネルＩＧＴで
   ある回路。 １１）中央処理装置（ＣＰＵ）を持つプログラマブル制
   御装置に用いられ、前記ＣＰＵにより制御されて、入力
   装置からの信号を受取る入力回路として、又は出力装置
   に対する制御信号を供給する出力回路として選択的に作
   用し得る入力／出力回路に於て、 前記入力装置及び前記出力装置に対する共通の終端点と
   なる入力／出力端子と、 前記入力装置に対するリターン終端点となる入力リター
   ン端子と、 前記出力装置に対するリターン終端点となる出力リター
   ン端子と、 前記入力／出力端子及び前記出力リターン端子の間に接
   続され、前記入力装置に応答して該入力装置の状態を表
   わす状態信号を発生する前置負荷手段と、 コレクタ・エミッタ通路が前記入力／出力端子及び前記
   入力リターン端子の間に接続された絶縁ゲート・トラン
   ジスタであって、前記回路が入力回路として動作する様
   に選ばれている時には、何時でもオフ状態に保たれると
   共に、前記回路が出力回路として動作する様に選ばれて
   いる時は、何時でも前記出力装置に対する電力を供給す
   る為に必要に応じてオン及びオフに転する絶縁ゲート・
   トランジスタ（ＩＧＴ）とを有する入力／出力回路。 １２）特許請求の範囲第１１項に記載した入力／出力回
   路に於て、前記ＩＧＴが該ＩＧＴを通る電流の主要部分
   を通す主電流部分と、前記電流の一部分を通すエミュレ
   ーション部分とを持つ形式である入力／出力回路。 １３）特許請求の範囲第１２項に記載した入力／出力回
   路に於て、前記前置負荷手段が抵抗で構成されている入
   力／出力回路。 １４）特許請求の範囲第１３項に記載した入力／出力回
   路に於て、前記入力リターン端子及び前記出力リターン
   端子が電源の両方の端子に接続されている入力／出力回
   路。 １５）特許請求の範囲第１４項に記載した入力／出力回
   路に於て、前記ＩＧＴの電流の一部分に応答して前記Ｉ
   ＧＴ電流を表わす診断信号を発生する電流センサとして
   接続された負担抵抗を有する入力／出力回路。 １６）特許請求の範囲第１５項に記載した入力／出力回
   路に於て、前記電源が交流源であり、更に、前記入力／
   出力端子及び前記入力リターン端子の間に接続された別
   のＩＧＴを持ち、前記２つのＩＧＴは、一方のＩＧＴが
   前記交流源から供給される交流の一方の半サイクルの間
   に導電し且つ他方のＩＧＴが他方の半サイクルの間導電
   する様に構成されている入力／出力回路。