JP6081967B2

JP6081967B2 - 出力コモンのオンオフ機能付き出力モジュール

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Publication number: JP6081967B2
Application number: JP2014152796A
Authority: JP
Inventors: 正志山中
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2014-07-28
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2034-07-28
Also published as: US9983608B2; DE102015112172B4; DE102015112172A1; JP2016031584A; US20160028221A1; CN105302059B; CN105302059A

Description

本発明は、出力コモンのオンオフ機能付き出力モジュールに関し、特に機械のシーケンス制御等を行うプログラマブルコントローラの出力モジュールに関する。

プログラマブルコントローラは、あらかじめ決められたシーケンスに従ってＮＣ工作機械の動作を制御する装置であり、シーケンス、タイミング、演算式等の各種機能の実行命令をメモリに格納する構成とされており、数値制御装置内に内蔵されている。プログラマブルコントローラのシーケンスプログラムは、ＣＰＵに演算処理させるための処理手順をラダー図の形式で作成し、プログラム作成機能を備えるＰＭＣ（Programmable Machine Controller）プログラマによって機械語命令に変換した後メモリに格納される。

そのようなプログラマブルコントローラの出力モジュールは、上位機器からの指令を受け取って負荷用出力回路をオン／オフする制御回路と、制御回路からのオン／オフ指令を受け取って接続している負荷へ流す電流を制御する負荷用出力回路と、外部から負荷用電源が接続されて各負荷用出力回路に負荷用電流を供給する出力コモンによって構成される。前記負荷用出力回路は個々の負荷に接続される端子と、負荷用電源に接続される端子を持つ。前記負荷用出力回路は複数の負荷を制御するために複数点数分用意されることが多く、個々の負荷用出力回路の負荷用電源に接続される端子は、端子数を削減するために出力モジュール内でまとめて出力コモン端子とされることが多い。

図８は、従来技術の出力モジュールを模式的に示した図である。１０は出力モジュールであり、内部に複数の負荷用出力回路４０（４０ａ〜４０ｎ）を備えている。それぞれの負荷用出力回路４０は、外部の負荷４２と接続可能な出力端子５０を備えている。また、出力端子５０とは別に出力コモン端子６０を備え、出力コモン端子６０は外部の負荷用電源８０と接続可能とされている。この出力コモン端子６０は、個々の負荷用出力回路４０の負荷用電源を個別に設けると煩雑となるため、端子数の削減のために出力コモン端子６０としてまとめて負荷用電源８０に接続されており、出力コモン端子６０と個々の負荷用出力回路４０（４０ａ〜４０ｎ）が接続されて、それぞれの負荷用出力回路４０に電源を供給している。

また、出力モジュール１０の内部には制御回路３０も備えている。さらに出力モジュール１０には上位機器７０が接続されており、制御回路３０に対して負荷用出力回路４０のオン／オフ指令を出し、指令を受けた制御回路３０は個々の負荷用出力回路４０に対してオン／オフ指令を出している。
出力コモン端子６０と負荷用電源８０との間には開閉機構９２が設けられ、かかる開閉機構９２には外部機器９０が接続されて、オン／オフ制御指令を出し、出力コモン端子６０と負荷用電源８０との間で負荷用電流を流したり切断したりすることができる。

このような出力モジュール１０において、異常事態の発生や予期せぬ制御状態ですべての負荷用出力回路を一斉にオフにしたい時には、上位機器７０から制御回路３０に対して個々の負荷用出力回路４０をオフにするように指令を送って、個々の負荷用出力回路４０は制御回路３０からの指令に応じて出力をオフにするか、又は、出力コモン端子６０の開閉機構９２によって出力コモン端子６０への負荷用電流を切断するといった方法がある。

特許文献１には、シーケンスコントローラ用の出力ユニットであって、外部のＣＰＵユニットからの信号がインタフェイスを介して出力回路に出力される技術が開示されている。

特開昭６３−８８６０７号公報

特許文献１に開示されている技術では、外部の負荷用電源と出力コモン端子との間の導通を切断する格別の装置が設けられていないため、従来の技術として説明したように、異常事態の発生や予期せぬ制御状態ですべての負荷用出力回路を一斉にオフにしたい時には、ＣＰＵユニットから個々の出力回路に対してオフにするように指令を送る必要があり、ＣＰＵからの制御プログラムが複雑になったり、容量が増加するおそれがある。

また、図８に示された従来の出力モジュールにおいて、すべての負荷用出力回路４０を一斉にオフする場合の一つの方法としては、上位機器７０から制御回路３０に対して個々の負荷用出力回路４０をオフにするように指令を送って、個々の負荷用出力回路４０は制御回路３０からの指令に応じて出力をオフにする方法があるが、特許文献１に開示されている技術と同様に、上位機器７０の制御プログラムが複雑になったり、容量が増加するおおそれがある。
別の手段として、出力コモン端子の開閉機構９２によって出力コモン端子６０への負荷用電流を切断する方法もあるが、出力コモン端子６０を開閉するための外部機器９０とその制御手段を別途設ける必要がある。

そこで本発明は、上位機器の制御プログラムを複雑にすることなく、別途機器を設けることなく負荷用出力回路を一斉に切断することを可能にする出力モジュールを提供することを目的とする。

本願の請求項１に係る発明では、上位機器からの指令を受け取る制御回路と、該制御回路からのオン／オフ指令を受け取って、接続される負荷へ流す電流を制御可能な負荷用出力回路と、前記各負荷用出力回路に負荷用電流を供給する外部負荷用電源を接続可能な出力コモン端子と、を備えたプログラマブルコントローラの出力モジュールにおいて、前記各負荷用出力回路に負荷用電流を供給する出力コモン出力回路を有し、前記制御回路は、前記上位機器からの指令により前記出力コモン出力回路のオン／オフを制御することを特徴とするプログラマブルコントローラ用出力モジュールが提供される。

請求項１に係る発明では、出力モジュール内に負荷用出力回路に負荷用電流を供給する出力コモン出力回路を有し、制御回路は出力コモン出力回路のオン／オフを制御するようにしたことによって、各負荷用出力回路に個別にオフにするように指令を送らなくても、出力コモン出力回路のみにオフ信号を送ればいいため、オフにするための上位機器の制御プログラムが複雑になったり、プログラム容量が増大することなく、すべての負荷用出力回路をオフにすることが可能となる。

本願の請求項２に係る発明では、前記出力コモン出力回路をオン／オフする制御信号を入力する外部機器を接続可能な端子を有することを特徴とする請求項１記載のプログラマブルコントローラ用出力モジュールが提供される。
請求項２に係る発明では、出力コモン端子とは別に、出力コモン出力回路をオン／オフする制御信号を入力する外部機器を接続可能な端子を備えることによって、必要に応じて出力コモン出力回路をオン／オフする制御信号を入力する外部機器を接続することが可能となり、従来の制御手法を継続して用いることが可能となる。

本願の請求項３に係る発明では、前記出力コモン出力回路は、オン時の電圧値と電流値を監視する監視回路を内蔵することを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルコントローラ用出力モジュールが提供される。
本願の請求項４に係る発明では、前記出力コモン出力回路は、オン時の電圧値と電流値を監視する監視回路を内蔵することを特徴とする請求項２に記載のプログラマブルコントローラ用出力モジュールが提供される。
請求項３又は４に係る発明では、出力コモン出力回路内に監視回路を内蔵することによって、出力コモン出力回路の状態を監視することができ、システムの安全性を向上させることが可能となる。

本願の請求項５に係る発明では、前記監視回路は、前記出力コモン出力回路に過電圧、電源未接続、過電流、地絡が発生した場合に前記制御回路に前記出力コモン出力回路の状態を伝達し、該制御回路は前記上位機器に前記出力コモン出力回路の状態を伝達することを特徴とする請求項３記載のプログラマブルコントローラ用出力モジュールが提供される。
本願の請求項６に係る発明では、前記監視回路は、前記出力コモン出力回路に過電圧、電源未接続、過電流、地絡が発生した場合に、前記外部機器と前記制御回路とに前記出力コモン出力回路の状態を伝達し、該制御回路は前記上位機器に前記出力コモン出力回路の状態を伝達することを特徴とする請求項４記載のプログラマブルコントローラ用出力モジュールが提供される。

請求項５又は６に係る発明では、監視回路によって、出力コモン出力回路の状態を上位機器や外部機器に伝達して、上位機器や外部機器でモニタすることによって、システムの安全性を向上させることが可能となる。

本願の請求項７に係る発明では、前記出力コモン出力回路は、該出力コモン出力回路を強制的にオフする強制オフ回路を内蔵し、前記出力コモン出力回路に過電圧、電源未接続、過電流、地絡が発生した場合に、前記監視回路は、前記制御回路に前記出力コモン出力回路の状態を伝達し、該制御回路は前記上位機器に前記出力コモン出力回路の状態を伝達し、前記強制オフ回路は前記出力コモン出力回路を強制的にオフすることを特徴とする請求項３記載のプログラマブルコントローラ用出力モジュールが提供される。

本願の請求項８に係る発明では、前記出力コモン出力回路は、該出力コモン出力回路を強制的にオフする強制オフ回路を内蔵し、前記出力コモン出力回路に過電圧、電源未接続、過電流、地絡が発生した場合に、前記監視回路は、前記外部機器と前記制御回路に前記出力コモン出力回路の状態を伝達し、該制御回路は前記上位機器に前記出力コモン出力回路の状態を伝達し、前記強制オフ回路は前記出力コモン出力回路を強制的にオフすることを特徴とする請求項４記載のプログラマブルコントローラ用出力モジュールが提供される。

請求項７又は８に係る発明では、出力コモン出力回路内に出力コモン出力回路自身を強制的にオフする強制オフ回路を内蔵し、出力コモン出力回路に過電圧、電源未接続、過電流、地絡といった異常が発生した場合に、出力コモン出力回路を強制的にオフすることによって、異常が発生したときに出力コモン出力回路自身で強制的にオフすることが可能となるため、異常が発生したときに上位機器や外部機器に状態を伝達してからオフ指令が届くのを待つ必要がなくなり、より迅速に負荷用出力回路への電源供給をオフすることができる。また、出力コモン出力回路の状態を上位機器や外部機器に伝達して、上位機器や外部機器でモニタすることによって、システムの安全性を向上させることが可能となる。

本発明により、上位機器の制御プログラムを複雑にすることなく、別途機器を設けることなく負荷用出力回路を一斉に切断することを可能にする出力モジュールを提供することが可能となる。

第１の実施形態の出力モジュールを模式的に示した図である。第２の実施形態の出力モジュールを模式的に示した図である。第３の実施形態の出力モジュールを模式的に示した図である。第４の実施形態の出力モジュールを模式的に示した図である。第５の実施形態の出力モジュールを模式的に示した図である。第６の実施形態の出力モジュールを模式的に示した図である。第７の実施形態の出力モジュールを模式的に示した図である。従来技術の出力モジュールを模式的に示した図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。従来の出力モジュールと同様の構成については、同じ符号を付与して説明は省略する。図１は、本実施形態の出力モジュールを模式的に示した図である。
図８に示された従来の出力モジュールとの相違点は、負荷用電源８０と出力コモン端子６０との間に設けられていた外部機器９０と開閉機構９２とをなくし、出力モジュール１０内に出力コモン出力回路２０を設けた点である。出力コモン出力回路２０は、負荷用電源８０が接続されている出力コモン端子６０と接続されており、その出力は各負荷用出力回路４０に接続されている。

また、出力コモン出力回路２０は制御回路３０とも接続されており、制御回路３０からは、各負荷用出力回路４０に対してオン／オフ指令を出すのと同様に、出力コモン出力回路２０に対してもオン／オフ指令を出すことが可能である。制御回路３０には従来の出力モジュールと同様に上位機器７０が接続されており、上位機器７０からは制御回路３０を通じて、各負荷用出力回路４０及び出力コモン出力回路２０に対してオン／オフ指令を出すことができる。

このように構成された本実施形態においては、上位機器７０から制御回路３０を通じて出力コモン出力回路２０に対してオン／オフ指令を出すことが可能となる。これにより、異常事態の発生や予期せぬ制御状態ですべての負荷用出力回路を一斉にオフにしたいとき、従来のように上位機器７０から制御回路を通じて個々の負荷用出力回路４０をオフするような指令を与える必要がなく、出力コモン出力回路２０のみにオフする指令を与えればよい。出力コモン出力回路２０がオフすることによって、負荷用電源８０から各負荷用出力回路４０への電源の供給が遮断されるため、すべての負荷用出力回路４０をオフすることが可能となる。

（第２の実施形態）
図２は、本実施形態の出力モジュールを模式的に示した図である。図１に示された第１の実施形態の出力モジュールとの相違点は、出力モジュール１０に外部機器制御入力端子６４を備え、出力コモン出力回路２０をオン／オフ制御するための外部機器９０を接続可能とした点である。そして、外部機器制御入力端子６４に接続された外部機器９０からの指令によって、出力コモン出力回路に対してオン／オフ指令を出して出力コモン出力回路２０をオン／オフ制御し、それに伴って各負荷用出力回路４０を一括にオン／オフ制御する。

このように構成された本実施形態においては、第１の実施形態のように上位機器７０から制御回路３０を通じて出力コモン出力回路２０に対してオン／オフ指令を出すことが可能であることに加えて、外部機器制御入力端子６４に外部機器９０を接続して、外部機器９０の動作に応じて出力コモン出力回路２０にオン／オフ指令を出すことが可能となる。これにより、外部機器９０からの指令によって、出力コモン出力回路２０を通じて各負荷用出力回路４０にオン／オフ指令を出すことが可能となる。

（第３の実施形態）
図３は、本実施形態の出力モジュールを模式的に示した図である。図１に示された第１の実施形態の出力モジュールとの相違点は、出力コモン出力回路２０内に状態監視回路２２を内蔵し、状態監視回路２２によって、出力コモン出力回路２０がオン時の電圧値や電流値を監視するようにした点である。

このように構成された本実施形態においては、第１の実施形態と同様に、上位機器７０から制御回路３０を通じて出力コモン出力回路２０に対してオン／オフ指令を出すことが可能であるが、さらに、出力コモン出力回路２０がオンのときに、出力コモン出力回路２０の電圧値や電流値を状態監視回路２２によって監視することが可能となる。これにより、出力コモン出力回路２０のオン時の状態を監視することができ、システムの安全性を向上させることが可能となる。

（第４の実施形態）
図４は、本実施形態の出力モジュールを模式的に示した図である。図３に示された第３の実施形態の出力モジュールとの相違点は、出力コモン出力回路２０内に内蔵された状態監視回路２２から制御回路３０に対して、出力コモン出力回路２０がオン時の電圧値や電流値などの出力コモン出力回路２０の状態を送信し、出力コモン出力回路２０の状態を受け取った制御回路３０から、上位機器７０に対して出力コモン出力回路２０の状態を送信するようにした点である。

このように構成された本実施形態においては、状態監視回路２２を出力コモン出力回路２０に内蔵して、出力コモン出力回路２０のオン時の状態を制御回路３０や上位機器７０に伝達することが可能となるため、特に出力コモン出力回路２０に過電圧、電源未接続、過電流、地絡といった異常が発生したときに、そのことを制御回路３０や上位機器７０に伝達することが可能となり、上位機器７０において出力コモン出力回路２０の状態をモニタすることが可能となる。また、出力コモン出力回路２０において異常が発生したときに、上位機器７０においてその状態をモニタすることが可能となるため、出力コモン出力回路２０に対して、より適切にオフ指令を出すことが可能となり、システムの安全性を向上することが可能となる。

（第５の実施形態）
図５は、本実施形態の出力モジュールを模式的に示した図である。図２に示された第２の実施形態の出力モジュールとの相違点は、出力モジュール１０に外部機器出力端子６２を設け、出力コモン出力回路２０内に内蔵された状態監視回路２２から制御回路３０及び、外部機器出力端子６２に接続された外部機器に対して出力コモン出力回路２０の状態を送信し、出力コモン出力回路２０の状態を受け取った制御回路３０から、上位機器７０に対して出力コモン出力回路２０の状態を送信するようにした点である。

このように構成された本実施形態においては、状態監視回路２２を出力コモン出力回路２０に内蔵して、出力コモン出力回路２０のオン時の状態を制御回路３０や上位機器７０、外部機器９０に伝達することが可能となるため、特に出力コモン出力回路２０に過電圧、電源未接続、過電流、地絡といった異常が発生したときに、そのことを制御回路３０や上位機器７０、外部機器９０に伝達することが可能となり、上位機器７０及び外部機器９０において出力コモン出力回路２０の状態をモニタすることが可能となる。また、出力コモン出力回路２０において異常が発生したときに、上位機器７０及び外部機器９０の双方においてその状態をモニタすることが可能となるため、出力コモン出力回路２０に対して、より適切にオフ指令を出すことが可能となり、システムの安全性を向上することが可能となる。

（第６の実施形態）
図６は、本実施形態の出力モジュールを模式的に示した図である。図４に示された第４の実施形態の出力モジュールとの相違点は、出力コモン出力回路２０内に異常時オフ回路２４を内蔵し、出力コモン出力回路２０自身を強制的にオフすることを可能とした点である。

このように構成された本実施形態においては、異常時オフ回路２４を出力コモン出力回路２０に内蔵して、必要に応じて出力コモン出力回路２０を強制的にオフすることが可能となるため、特に出力コモン出力回路２０に過電圧、電源未接続、過電流、地絡といった異常が発生したときに、出力コモン出力回路２０自身で出力コモン出力回路２０を強制的にオフすることが可能となり、異常が発生したときに上位機器７０に状態を伝達してからオフ指令が届くのを待つ必要がなくなり、より迅速に負荷用出力回路４０への電源供給をオフすることができる。また、出力コモン出力回路２０の状態を上位機器７０に伝達して、上位機器７０でモニタすることによって、システムの安全性を向上させることが可能となる。

（第７の実施形態）
図７は、本実施形態の出力モジュールを模式的に示した図である。図５に示された第５の実施形態の出力モジュールとの相違点は、出力コモン出力回路２０内に異常時オフ回路２４を内蔵し、出力コモン出力回路２０自身を強制的にオフすることを可能とした点である。

このように構成された本実施形態においては、異常時オフ回路２４を出力コモン出力回路２０に内蔵して、必要に応じて出力コモン出力回路２０を強制的にオフすることが可能となるため、特に出力コモン出力回路２０に過電圧、電源未接続、過電流、地絡といった異常が発生したときに、出力コモン出力回路２０自身で出力コモン出力回路２０を強制的にオフすることが可能となり、異常が発生したときに上位機器７０や外部機器９０に状態を伝達してからオフ指令が届くのを待つ必要がなくなり、より迅速に負荷用出力回路４０への電源供給をオフすることができる。また、出力コモン出力回路２０の状態を上位機器７０や外部機器９０に伝達して、上位機器７０や外部機器９０でモニタすることによって、システムの安全性を向上させることが可能となる。

１０出力モジュール
２０出力コモン出力回路
２２状態監視回路
２４異常時オフ回路
３０制御回路
４０負荷用出力回路
４２負荷
５０出力端子
６０出力コモン端子
６２外部機器出力端子
６４外部機器制御入力端子
７０上位機器
８０負荷用電源
９０外部機器
９２開閉機構

Claims

上位機器からの指令を受け取る制御回路と、
該制御回路からのオン／オフ指令を受け取って、接続される負荷へ流す電流を制御可能な負荷用出力回路と、
前記各負荷用出力回路に負荷用電流を供給する外部負荷用電源を接続可能な出力コモン端子と、を備えたプログラマブルコントローラの出力モジュールにおいて、
前記各負荷用出力回路に負荷用電流を供給する出力コモン出力回路を有し、
前記制御回路は、前記上位機器からの指令により前記出力コモン出力回路のオン／オフを制御する
ことを特徴とするプログラマブルコントローラ用出力モジュール。
前記出力コモン出力回路をオン／オフする制御信号を入力する外部機器を接続可能な端子を有する
ことを特徴とする請求項１記載のプログラマブルコントローラ用出力モジュール。
前記出力コモン出力回路は、オン時の電圧値と電流値を監視する監視回路を内蔵する
ことを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルコントローラ用出力モジュール。
前記出力コモン出力回路は、オン時の電圧値と電流値を監視する監視回路を内蔵する
ことを特徴とする請求項２に記載のプログラマブルコントローラ用出力モジュール。
前記監視回路は、前記出力コモン出力回路に過電圧、電源未接続、過電流、地絡が発生した場合に前記制御回路に前記出力コモン出力回路の状態を伝達し、該制御回路は前記上位機器に前記出力コモン出力回路の状態を伝達することを特徴とする請求項３記載のプログラマブルコントローラ用出力モジュール。
前記監視回路は、前記出力コモン出力回路に過電圧、電源未接続、過電流、地絡が発生した場合に、前記外部機器と前記制御回路とに前記出力コモン出力回路の状態を伝達し、該制御回路は前記上位機器に前記出力コモン出力回路の状態を伝達することを特徴とする請求項４記載のプログラマブルコントローラ用出力モジュール。
前記出力コモン出力回路は、該出力コモン出力回路を強制的にオフする強制オフ回路を内蔵し、
前記出力コモン出力回路に過電圧、電源未接続、過電流、地絡が発生した場合に、
前記監視回路は、前記制御回路に前記出力コモン出力回路の状態を伝達し、該制御回路は前記上位機器に前記出力コモン出力回路の状態を伝達し、前記強制オフ回路は前記出力コモン出力回路を強制的にオフすることを特徴とする請求項３記載のプログラマブルコントローラ用出力モジュール。
前記出力コモン出力回路は、該出力コモン出力回路を強制的にオフする強制オフ回路を内蔵し、
前記出力コモン出力回路に過電圧、電源未接続、過電流、地絡が発生した場合に、
前記監視回路は、前記外部機器と前記制御回路に前記出力コモン出力回路の状態を伝達し、該制御回路は前記上位機器に前記出力コモン出力回路の状態を伝達し、前記強制オフ回路は前記出力コモン出力回路を強制的にオフすることを特徴とする請求項４記載のプログラマブルコントローラ用出力モジュール。