JP2000298515A - フェールセーフスイッチのオンライン診断方法および装置 - Google Patents
フェールセーフスイッチのオンライン診断方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】常時は導通のＦＥＴ等で、「非常停止」や「フ
ェールセーフ」の指令で通電を遮断するフェールセーフ
スイッチのオンライン診断を実現する。 【解決手段】常時は交流電源２から機器７への通電を行
い、コントローラ等からの「非常停止」または「フェー
ルセーフ」の制御指令によって機器７への通電を断つフ
ェールセーフスイッチ（ＦＥＴ）１０のオンライン診断
装置であって、機器７の負荷電流を検出する検出回路２
０と、診断指令出力回路の出力が”１”の場合に、検出
回路２０からの検出値Ｖ（電圧値に変換）が所定の基準
値（Ref）を越えて”１”を出力するタイミングで、Ｆ
ＥＴ１０をオフ状態に制御する診断パルスを発生する診
断タイミング生成回路３０と、前記タイミングで保持さ
れたホールド検出値Ｖholdと直後の検出値Ｖを比較し、
Ｖhold≧Ｖの場合はＦＥＴ１０がオフしたと判定する判
定回路４４を設ける。
ェールセーフ」の指令で通電を遮断するフェールセーフ
スイッチのオンライン診断を実現する。 【解決手段】常時は交流電源２から機器７への通電を行
い、コントローラ等からの「非常停止」または「フェー
ルセーフ」の制御指令によって機器７への通電を断つフ
ェールセーフスイッチ（ＦＥＴ）１０のオンライン診断
装置であって、機器７の負荷電流を検出する検出回路２
０と、診断指令出力回路の出力が”１”の場合に、検出
回路２０からの検出値Ｖ（電圧値に変換）が所定の基準
値（Ref）を越えて”１”を出力するタイミングで、Ｆ
ＥＴ１０をオフ状態に制御する診断パルスを発生する診
断タイミング生成回路３０と、前記タイミングで保持さ
れたホールド検出値Ｖholdと直後の検出値Ｖを比較し、
Ｖhold≧Ｖの場合はＦＥＴ１０がオフしたと判定する判
定回路４４を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラントの操作端な
ど、稼動状態の機器の「非常停止」や「フェールセー
フ」を行うスイッチ（本明細書では、フェールセーフス
イッチと総称する）に係わり、特にＦＥＴ（Field Efec
t Transistor）などの半導体素子を用いるフェールセー
フスイッチのオンライン故障診断に関する。
ど、稼動状態の機器の「非常停止」や「フェールセー
フ」を行うスイッチ（本明細書では、フェールセーフス
イッチと総称する）に係わり、特にＦＥＴ（Field Efec
t Transistor）などの半導体素子を用いるフェールセー
フスイッチのオンライン故障診断に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラントなど複数の機器を連係動作させ
るやシステムでは、異常発生に伴う事故の拡大を防止す
るため、関連機器に対して所定のロジックに従った「非
常停止」や「フェールセーフ」を行うためのフェールセ
ーフスイッチを設けている。例えば、電源と機器間に接
続したＦＥＴ素子を、常時は導通状態（オン状態）で使
用し、異常時は制御指令によりオフ状態として、機器を
電源から切り離す。
るやシステムでは、異常発生に伴う事故の拡大を防止す
るため、関連機器に対して所定のロジックに従った「非
常停止」や「フェールセーフ」を行うためのフェールセ
ーフスイッチを設けている。例えば、電源と機器間に接
続したＦＥＴ素子を、常時は導通状態（オン状態）で使
用し、異常時は制御指令によりオフ状態として、機器を
電源から切り離す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】常時オン、非常時オフ
で使用するフェールセーフスイッチは、異常時に正しく
オフできるかを日頃から確認しておく必要がある。従来
は定検などのオフライン時に、人手によって点検してい
た。
で使用するフェールセーフスイッチは、異常時に正しく
オフできるかを日頃から確認しておく必要がある。従来
は定検などのオフライン時に、人手によって点検してい
た。
【０００４】しかし、オフライン点検ではプラントの点
検周期が長くなる場合に、スイッチの健全性に問題が生
じる。また、操作端とスイッチが離れている場合など、
複数の人手による点検作業が行われることもある。
検周期が長くなる場合に、スイッチの健全性に問題が生
じる。また、操作端とスイッチが離れている場合など、
複数の人手による点検作業が行われることもある。
【０００５】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を克服し、フェールセーフスイッチのオンライン点検
を自動的に行える故障診断方法および装置を提供するこ
とにある。
点を克服し、フェールセーフスイッチのオンライン点検
を自動的に行える故障診断方法および装置を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、常時は交流電源から機器への通電を行い、「非常
停止」または「フェールセーフ」の指令によって前記機
器への通電を断つスイッチ（以下、フェールセーフスイ
ッチと呼ぶ）のオンライン診断方法において、前記機器
へ通電中の前記スイッチを、所定時間だけオン状態から
オフ状態に遷移するように制御し、前記交流電源の通常
の変化（正弦波）に応じた制御前（オン状態）の負荷電
流または負荷電圧の検出値が制御中（オフ状態）に特異
変化をするか否かを検出して、前記スイッチの健全性を
判定することを特徴とする。
明は、常時は交流電源から機器への通電を行い、「非常
停止」または「フェールセーフ」の指令によって前記機
器への通電を断つスイッチ（以下、フェールセーフスイ
ッチと呼ぶ）のオンライン診断方法において、前記機器
へ通電中の前記スイッチを、所定時間だけオン状態から
オフ状態に遷移するように制御し、前記交流電源の通常
の変化（正弦波）に応じた制御前（オン状態）の負荷電
流または負荷電圧の検出値が制御中（オフ状態）に特異
変化をするか否かを検出して、前記スイッチの健全性を
判定することを特徴とする。
【０００７】前記所定短時間は、前記検出値がゼロから
最大値未満の基準値（Reff）まで増加したときを基点
に、前記スイッチのオン・オフ応答特性より定まる必要
時間とする。たとえば、ＦＥＴの応答特性であれば、必
要時間は数マイクロ秒程度で十分である。なお、この所
定時間は負荷動作に影響を与えない範囲とする。
最大値未満の基準値（Reff）まで増加したときを基点
に、前記スイッチのオン・オフ応答特性より定まる必要
時間とする。たとえば、ＦＥＴの応答特性であれば、必
要時間は数マイクロ秒程度で十分である。なお、この所
定時間は負荷動作に影響を与えない範囲とする。
【０００８】本発明の方法を実現するフェールセーフス
イッチのオンライン診断装置は、前記機器の負荷電流ま
たは負荷電圧を検出する検出手段と、診断指令がオンの
場合に、前記検出手段からの検出値が所定の基準値（Re
ff）を越えるタイミングで前記スイッチをオフ状態に制
御する診断信号を発生する診断信号生成手段と、前記タ
イミングで保持されたホールド検出値と直後の検出値を
比較し、前者が上回る場合は前記スイッチがオフ状態に
遷移したと判定する判定手段と、を設けることを特徴と
する。
イッチのオンライン診断装置は、前記機器の負荷電流ま
たは負荷電圧を検出する検出手段と、診断指令がオンの
場合に、前記検出手段からの検出値が所定の基準値（Re
ff）を越えるタイミングで前記スイッチをオフ状態に制
御する診断信号を発生する診断信号生成手段と、前記タ
イミングで保持されたホールド検出値と直後の検出値を
比較し、前者が上回る場合は前記スイッチがオフ状態に
遷移したと判定する判定手段と、を設けることを特徴と
する。
【０００９】また、人手またはソフトウエアによって発
行される診断指令情報と、前記検出値が負から正に変わ
るゼロクロス点の検出情報とのＡＮＤにより、前記診断
指令を発行する診断指令発行手段を設けることを特徴と
する。
行される診断指令情報と、前記検出値が負から正に変わ
るゼロクロス点の検出情報とのＡＮＤにより、前記診断
指令を発行する診断指令発行手段を設けることを特徴と
する。
【００１０】また、前記オンライン診断装置がプロセス
入出力装置または前記機器に付設してなることを特徴と
する。
入出力装置または前記機器に付設してなることを特徴と
する。
【００１１】本発明の作用を説明する。本発明は、交流
電源からフェールセーフスイッチを介して通電される機
器の負荷電流または負荷電圧の検出値が、スイッチをオ
フ状態としたときに、オン状態の正弦波とは異なる変化
を生じることを利用する。
電源からフェールセーフスイッチを介して通電される機
器の負荷電流または負荷電圧の検出値が、スイッチをオ
フ状態としたときに、オン状態の正弦波とは異なる変化
を生じることを利用する。
【００１２】フェールセーフスイッチにＦＥＴを使用す
る場合、その応答特性は速いもので数ナノ秒となる。一
方、負荷として接続される機器（例えば、電磁弁）を動
かすのに必要な電磁力Ｆと電圧Ｖ、電流Ｉの関係は数１
で表される。
る場合、その応答特性は速いもので数ナノ秒となる。一
方、負荷として接続される機器（例えば、電磁弁）を動
かすのに必要な電磁力Ｆと電圧Ｖ、電流Ｉの関係は数１
で表される。
【００１３】
【数１】Ｆ＝Ｋ×Ｉ＝１／Ｌ・∫Ｖｄｔ Ｉ＝１／Ｌ・Ｖｄｔ 従って、微小な時間での負荷電流（電圧）の変化は、電
磁弁を開または閉するための電磁力Ｆに影響を及ぼさな
い。すなわち、ＦＥＴのオン／オフ動作は数ナノ秒から
数マイクロ秒で行われ、一方、機器の電磁力Ｆは数十ミ
リ秒から数秒の電源断によっても誤動作することはな
い。この特性差を利用すれば、瞬間的にＦＥＴをオフ制
御し、負荷電流（電圧）の変化の挙動からその健全性を
確認することができる。
磁弁を開または閉するための電磁力Ｆに影響を及ぼさな
い。すなわち、ＦＥＴのオン／オフ動作は数ナノ秒から
数マイクロ秒で行われ、一方、機器の電磁力Ｆは数十ミ
リ秒から数秒の電源断によっても誤動作することはな
い。この特性差を利用すれば、瞬間的にＦＥＴをオフ制
御し、負荷電流（電圧）の変化の挙動からその健全性を
確認することができる。
【００１４】本発明により、フェールセーフスイッチの
オンライン診断が可能になるので、短い点検周期で信頼
性の高い健全性チエックができ、スイッチの閉故障によ
る事故の発生や拡大を防止できる。また、点検が簡単
で、作業時間を大幅に削減できる。
オンライン診断が可能になるので、短い点検周期で信頼
性の高い健全性チエックができ、スイッチの閉故障によ
る事故の発生や拡大を防止できる。また、点検が簡単
で、作業時間を大幅に削減できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して詳細に説明する。図２は本発明の診断装置の一適
用例となるプラント制御装置の概略構成を示す。全体の
監視・制御を行う計算機２と複数の制御用コントローラ
３はネットワークで結ばれ、計算機室などに配置され
る。各コントローラ３はプロセス入出力装置（ＰＩ／
Ｏ）４、あるいはデバイスネット５を介して現場の操作
端（機器）７を制御する。「非常停止」や「フェールセ
ーフ」のためのフェールセーフスイッチにはＦＥＴ１０
を使用し、交流電源６と機器７の間に常時導通状態で接
続する。ＦＥＴ１０の状態遷移の健全性をオンラインで
確認するＦＥＴ診断回路１が本発明の対象となる。
照して詳細に説明する。図２は本発明の診断装置の一適
用例となるプラント制御装置の概略構成を示す。全体の
監視・制御を行う計算機２と複数の制御用コントローラ
３はネットワークで結ばれ、計算機室などに配置され
る。各コントローラ３はプロセス入出力装置（ＰＩ／
Ｏ）４、あるいはデバイスネット５を介して現場の操作
端（機器）７を制御する。「非常停止」や「フェールセ
ーフ」のためのフェールセーフスイッチにはＦＥＴ１０
を使用し、交流電源６と機器７の間に常時導通状態で接
続する。ＦＥＴ１０の状態遷移の健全性をオンラインで
確認するＦＥＴ診断回路１が本発明の対象となる。
【００１６】図１は、一実施例によるＦＥＴ診断装置の
構成図である。本実施例では、操作端の電磁弁７の「フ
ェールセーフスイッチ」となるＦＥＴ１０が診断回路１
と共にＰＩ／Ｏ４に設置されている。ＦＥＴ１０のドレ
インＤが電源２に、ソースＳが電磁弁７側に接続され、
ゲートＧはスイッチ制御回路１２を介して駆動回路１１
に接続されている。
構成図である。本実施例では、操作端の電磁弁７の「フ
ェールセーフスイッチ」となるＦＥＴ１０が診断回路１
と共にＰＩ／Ｏ４に設置されている。ＦＥＴ１０のドレ
インＤが電源２に、ソースＳが電磁弁７側に接続され、
ゲートＧはスイッチ制御回路１２を介して駆動回路１１
に接続されている。
【００１７】駆動回路１１はＦＥＴ１０をオン／オフす
る制御信号を発生する。たとえば、接合型のＦＥＴ１０
をアナログスイッチとして使用する場合、ゲートＧを０
Ｖにして（またはフローティング）オン状態（導通状
態）とする。また、ゲートＧにピンチオフ電圧Ｖｐより
高い電圧Ｖgsを印加してオフ状態とする。したがって、
駆動回路１１からＶgsを発生し、常時はスイッチ制御回
路１２のＩＮ−ＯＵＴ間を開いてＦＥＴ１０をオン状態
にする。一方、コントローラ３から非常停止やフエール
セーフの制御指令が制御端子１２１に印加されると、Ｉ
Ｎ−ＯＵＴ間を閉じてＦＥＴ１０をオフ状態にし、電磁
弁７への通電を遮断する。さらに、本実施例ではスイッ
チ制御回路１２にテスト端子１２２を設け、後述する診
断パルスの印加でＩＮ−ＯＵＴ間を閉じて、ＦＥＴ１０
をオフ状態にする。
る制御信号を発生する。たとえば、接合型のＦＥＴ１０
をアナログスイッチとして使用する場合、ゲートＧを０
Ｖにして（またはフローティング）オン状態（導通状
態）とする。また、ゲートＧにピンチオフ電圧Ｖｐより
高い電圧Ｖgsを印加してオフ状態とする。したがって、
駆動回路１１からＶgsを発生し、常時はスイッチ制御回
路１２のＩＮ−ＯＵＴ間を開いてＦＥＴ１０をオン状態
にする。一方、コントローラ３から非常停止やフエール
セーフの制御指令が制御端子１２１に印加されると、Ｉ
Ｎ−ＯＵＴ間を閉じてＦＥＴ１０をオフ状態にし、電磁
弁７への通電を遮断する。さらに、本実施例ではスイッ
チ制御回路１２にテスト端子１２２を設け、後述する診
断パルスの印加でＩＮ−ＯＵＴ間を閉じて、ＦＥＴ１０
をオフ状態にする。
【００１８】診断回路１は、交流電源２から電磁弁７に
供給している負荷電流の検出回路２０と、その検出値に
基づくタイミングで診断パルスを発生する診断タイミン
グ生成回路３０と、診断結果を判定・出力する判定回路
４０を設けている。電流検出回路２０は負荷電流を検出
するＣＴ２１と、この検出電流を電圧に変換する電圧検
出回路２２からなる。
供給している負荷電流の検出回路２０と、その検出値に
基づくタイミングで診断パルスを発生する診断タイミン
グ生成回路３０と、診断結果を判定・出力する判定回路
４０を設けている。電流検出回路２０は負荷電流を検出
するＣＴ２１と、この検出電流を電圧に変換する電圧検
出回路２２からなる。
【００１９】診断タイミング生成回路３０は、検出電圧
Ｖと基準値Ｖreff（例えば、１０ｖ）を比較し、Ｖ≧Ｖ
reffで”１”を出力、Ｖ＜Ｖreffで”０”を出力する比
較回路３４と、この比較回路３４の１／０出力と診断指
令出力回路３３の１／０出力とのＡＮＤを行うＡＮＤ回
路３５と、ＡＮＤ回路３５の”１”出力により診断パル
スを発生する診断パルス生成回路３６からなる。
Ｖと基準値Ｖreff（例えば、１０ｖ）を比較し、Ｖ≧Ｖ
reffで”１”を出力、Ｖ＜Ｖreffで”０”を出力する比
較回路３４と、この比較回路３４の１／０出力と診断指
令出力回路３３の１／０出力とのＡＮＤを行うＡＮＤ回
路３５と、ＡＮＤ回路３５の”１”出力により診断パル
スを発生する診断パルス生成回路３６からなる。
【００２０】診断指令出力回路３３は、人手またはソフ
トウエアにより少なくとも電源の１周期以上に亘って”
１”を出力する診断指示情報３１と、検出電圧Ｖ（負荷
電流Ｉ）が負から正になるゼロクロス点（ｔ０）を検出
して”１”を出力するゼロクロス検出回路３２からの情
報を入力し、両情報のＡＮＤが成立したｔ０からＴ１ま
での期間、論理”１”の出力を行う。
トウエアにより少なくとも電源の１周期以上に亘って”
１”を出力する診断指示情報３１と、検出電圧Ｖ（負荷
電流Ｉ）が負から正になるゼロクロス点（ｔ０）を検出
して”１”を出力するゼロクロス検出回路３２からの情
報を入力し、両情報のＡＮＤが成立したｔ０からＴ１ま
での期間、論理”１”の出力を行う。
【００２１】判定回路４０は検出電圧Ｖを入力し、上記
診断パルスのタイミングで検出値（＝Ｖreff）を保持す
るホールド回路４１と、ホールド回路４１の出力値と検
出電圧Ｖを比較しＶreff≧Ｖで”１”を出力する比較回
路４２と、比較回路４２の出力”１”を診断パルスの立
ち下がりでラッチするフリップフロップ４３、ラッチし
た出力”１”を表示する表示器（たとえば、ＬＥＤ）４
４からなる。
診断パルスのタイミングで検出値（＝Ｖreff）を保持す
るホールド回路４１と、ホールド回路４１の出力値と検
出電圧Ｖを比較しＶreff≧Ｖで”１”を出力する比較回
路４２と、比較回路４２の出力”１”を診断パルスの立
ち下がりでラッチするフリップフロップ４３、ラッチし
た出力”１”を表示する表示器（たとえば、ＬＥＤ）４
４からなる。
【００２２】次に、本診断装置の動作を説明する。図３
はＦＥＴ診断装置の各部の信号変化を示すタイムチャー
トである。ａは負荷電流Ｉを変換した検出電圧Ｖの波形
で、通常は交流電源２の正弦波（５０／６０Ｈｚ、周期
２０ｍｓ）と同じである。
はＦＥＴ診断装置の各部の信号変化を示すタイムチャー
トである。ａは負荷電流Ｉを変換した検出電圧Ｖの波形
で、通常は交流電源２の正弦波（５０／６０Ｈｚ、周期
２０ｍｓ）と同じである。
【００２３】ｂは診断指令情報３１、ｃは検出電圧Ｖの
負⇒正のゼロクロス点ｔ０の検出情報、ｄは比較回路３
４の出力で、検出電圧Ｖが基準値Ｖref(１０ｖ)に到達
した時点ｔ１から”１”となる。なお、ゼロクロス検出
情報ｂは時刻ｔ０で開始して時刻ｔ１を含み、それより
若干長い信号幅Ｔ１として出力される。
負⇒正のゼロクロス点ｔ０の検出情報、ｄは比較回路３
４の出力で、検出電圧Ｖが基準値Ｖref(１０ｖ)に到達
した時点ｔ１から”１”となる。なお、ゼロクロス検出
情報ｂは時刻ｔ０で開始して時刻ｔ１を含み、それより
若干長い信号幅Ｔ１として出力される。
【００２４】診断指令ｂ、ゼロクロス検出情報ｃ及び比
較回路３４の出力ｄの３つのＡＮＤ条件が成立すると、
診断パルスｅがｔ１より若干遅れたタイミングで出力さ
れる。なお、診断パルスｅのパルス幅はＦＥＴ１０の状
態遷移に必要で、かつ電磁弁７の動作に影響を生じない
時間で、数μｓ〜１ｍｓ程度となる。この診断パルスｅ
が制御回路１２のテスト端子１２１に入力されると、駆
動回路１１からのターンオフ信号ｆがゲートＧに印加さ
れる。ＦＥＴ１０が正常であればＴ２の期間、ＦＥＴ状
態ｇはオン状態からオフ状態に遷移する。そして、診断
パルスｅが消失すると、ＦＥＴ状態ｇはオフ状態からオ
ン状態に復旧する。
較回路３４の出力ｄの３つのＡＮＤ条件が成立すると、
診断パルスｅがｔ１より若干遅れたタイミングで出力さ
れる。なお、診断パルスｅのパルス幅はＦＥＴ１０の状
態遷移に必要で、かつ電磁弁７の動作に影響を生じない
時間で、数μｓ〜１ｍｓ程度となる。この診断パルスｅ
が制御回路１２のテスト端子１２１に入力されると、駆
動回路１１からのターンオフ信号ｆがゲートＧに印加さ
れる。ＦＥＴ１０が正常であればＴ２の期間、ＦＥＴ状
態ｇはオン状態からオフ状態に遷移する。そして、診断
パルスｅが消失すると、ＦＥＴ状態ｇはオフ状態からオ
ン状態に復旧する。
【００２５】診断パルスｅはＨＯＬＤ端子にも印加され
るので、ホールド回路４１はそのタイミングの検出電圧
（ほぼ、Ｖreff）をホールド出力ｈとして、比較回路４
２の＋側入力とする。一方、ＦＥＴ１０のオフ状態によ
り電磁弁７の通電が断たれると、比較回路４２の−側入
力の検出電圧Ｖが急降下し、ｔ１から僅か後のｔ２では
Ｖref≧Ｖとなり、検出Ｖ低下情報ｉが出力される。比
較回路４２からの低下情報ｉはｔ２からｔ４までおよそ
Ｔ２期間続き、Ｆ／Ｆ回路４３に入力される。また、Ｆ
／Ｆ回路４３のＬＡＴＣＨ端には診断パルスｅの立ち下
がりが印加され、このタイミングｔ３（ｔ４より前）で
低下情報ｉをラッチし、ＦＥＴオフ検出情報ｊを表示器
４４に出力する。つまり、診断パルスｅの発生でＦＥＴ
１０が正常にオフ状態に遷移したことが、表示器４４の
表示（点灯）より確認できる。
るので、ホールド回路４１はそのタイミングの検出電圧
（ほぼ、Ｖreff）をホールド出力ｈとして、比較回路４
２の＋側入力とする。一方、ＦＥＴ１０のオフ状態によ
り電磁弁７の通電が断たれると、比較回路４２の−側入
力の検出電圧Ｖが急降下し、ｔ１から僅か後のｔ２では
Ｖref≧Ｖとなり、検出Ｖ低下情報ｉが出力される。比
較回路４２からの低下情報ｉはｔ２からｔ４までおよそ
Ｔ２期間続き、Ｆ／Ｆ回路４３に入力される。また、Ｆ
／Ｆ回路４３のＬＡＴＣＨ端には診断パルスｅの立ち下
がりが印加され、このタイミングｔ３（ｔ４より前）で
低下情報ｉをラッチし、ＦＥＴオフ検出情報ｊを表示器
４４に出力する。つまり、診断パルスｅの発生でＦＥＴ
１０が正常にオフ状態に遷移したことが、表示器４４の
表示（点灯）より確認できる。
【００２６】ところで、比較回路３４の出力ｄはＦＥＴ
がオン状態に復帰すると、再び”１”を出力し始める。
しかし、次の電源周期まで負から正に変わるゼロクロス
点は出現しないので、診断パルスｅが発行されることは
ない。もし、診断指令ｂが数周期に亘って持続していれ
ば、上記した正常な診断動作が繰り返されるので、表示
器４４を点滅表示させることも可能である。
がオン状態に復帰すると、再び”１”を出力し始める。
しかし、次の電源周期まで負から正に変わるゼロクロス
点は出現しないので、診断パルスｅが発行されることは
ない。もし、診断指令ｂが数周期に亘って持続していれ
ば、上記した正常な診断動作が繰り返されるので、表示
器４４を点滅表示させることも可能である。
【００２７】また、診断中のＦＥＴに閉故障がある場合
にも誤検出の恐れがない。すなわち、タイミングｔ１で
診断パルスｅを印加してＦＥＴがオフ状態に遷移しない
場合、検出電圧Ｖは負荷電流Ｉに準じて変化する。この
間、ホールド回路４１はタイミングｔ１でＶreffをホー
ルドしているので、検出電圧ＶがＶref⇒Ｖmax⇒Ｖref
の間は比較回路４２の出力が”０”となる。また、Ｆ／
Ｆ４３のラッチは診断パルスｅの立ち下がり（ｔ３）で
行われる。この結果、表示器４４に誤って”１”が出力
されることが二重に防止できる。
にも誤検出の恐れがない。すなわち、タイミングｔ１で
診断パルスｅを印加してＦＥＴがオフ状態に遷移しない
場合、検出電圧Ｖは負荷電流Ｉに準じて変化する。この
間、ホールド回路４１はタイミングｔ１でＶreffをホー
ルドしているので、検出電圧ＶがＶref⇒Ｖmax⇒Ｖref
の間は比較回路４２の出力が”０”となる。また、Ｆ／
Ｆ４３のラッチは診断パルスｅの立ち下がり（ｔ３）で
行われる。この結果、表示器４４に誤って”１”が出力
されることが二重に防止できる。
【００２８】このように、本実施例のＦＥＴ診断装置に
よれば、常時オン状態のＦＥＴに対するオフ状態遷移へ
の診断をオンラインで行えるので、短い点検周期でＦＥ
Ｔの健全性の確認が可能になり、ＦＥＴの故障によるプ
ラント事故の発生や拡大を確実に防止できる。また、点
検作業は点検の指示と表示器の確認のみとなるので、簡
単かつ短時間で行える。さらに、診断時の誤検出を二重
に防止しているので、診断結果に対する信頼性が高い。
よれば、常時オン状態のＦＥＴに対するオフ状態遷移へ
の診断をオンラインで行えるので、短い点検周期でＦＥ
Ｔの健全性の確認が可能になり、ＦＥＴの故障によるプ
ラント事故の発生や拡大を確実に防止できる。また、点
検作業は点検の指示と表示器の確認のみとなるので、簡
単かつ短時間で行える。さらに、診断時の誤検出を二重
に防止しているので、診断結果に対する信頼性が高い。
【００２９】なお、本実施例の診断回路１はＰＩ／Ｏ４
に組み込まれているが、図２の一部に示すように、操作
端の機器７に付設する構成としてもよい。また、診断指
令情報３１の入力や診断結果の表示は、計算機２の入出
力装置によってもよい。
に組み込まれているが、図２の一部に示すように、操作
端の機器７に付設する構成としてもよい。また、診断指
令情報３１の入力や診断結果の表示は、計算機２の入出
力装置によってもよい。
【００３０】次に、本発明の他の実施例を説明する。図
４は、他の実施例によるＦＥＴ診断装置の構成図で、図
１と同一部分には同一符号を付している。上記実施例と
の相違は、診断回路１を機器（電磁弁）７に付設し、か
つ電流検出回路２０に代えて電圧検出回路２５を設けた
点にある。
４は、他の実施例によるＦＥＴ診断装置の構成図で、図
１と同一部分には同一符号を付している。上記実施例と
の相違は、診断回路１を機器（電磁弁）７に付設し、か
つ電流検出回路２０に代えて電圧検出回路２５を設けた
点にある。
【００３１】図４に示すように、電磁弁７の電磁力Ｆを
発生するコイル７１の両端電圧（負荷電圧）をＰＴ２６
により検出し、ＡＭＰ２７で増幅して図３と同じ検出電
圧Ｖを得ている。以後の診断動作は、図１、図３で説明
した方法と同様となるので、説明を省略する。
発生するコイル７１の両端電圧（負荷電圧）をＰＴ２６
により検出し、ＡＭＰ２７で増幅して図３と同じ検出電
圧Ｖを得ている。以後の診断動作は、図１、図３で説明
した方法と同様となるので、説明を省略する。
【００３２】以上、２つの実施例を通して本発明のフェ
ールセーフスイッチの診断方法と診断装置を説明した。
上記の実施例ではフェールセーフスイッチにＦＥＴを使
用したがこれに限られるものではない。オン抵抗小、オ
フ抵抗大で、かつ電源波形の正負に関係なく双方向性を
有する電子的スイッチ素子であれば（リードリレーなど
の機械的接点では応答速度の点で問題がある）、広く適
用可能である。
ールセーフスイッチの診断方法と診断装置を説明した。
上記の実施例ではフェールセーフスイッチにＦＥＴを使
用したがこれに限られるものではない。オン抵抗小、オ
フ抵抗大で、かつ電源波形の正負に関係なく双方向性を
有する電子的スイッチ素子であれば（リードリレーなど
の機械的接点では応答速度の点で問題がある）、広く適
用可能である。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、プラントの制御端末等
の機器に付設されその非常停止やフェールセーフを行う
フェールセーフスイッチを、常時オン状態において瞬時
オフ状態に遷移するよう制御し、制御前（オン状態）に
前記スイッチを介して交流電源から通電される負荷電流
または負荷電圧の検出値が、制御中（オフ状態）に生じ
る特異変化（正常な電源変化とは異なる変化）から、前
記スイッチの正常なオフ動作を確認するので、スイッチ
の健全性をオンラインで診断できる。この結果、診断周
期を大幅に短縮できるので、スイッチの信頼性が顕著に
向上し、スイッチ不良による事故発生を回避できる。ま
た、点検作業が簡単で人手を要しない。
の機器に付設されその非常停止やフェールセーフを行う
フェールセーフスイッチを、常時オン状態において瞬時
オフ状態に遷移するよう制御し、制御前（オン状態）に
前記スイッチを介して交流電源から通電される負荷電流
または負荷電圧の検出値が、制御中（オフ状態）に生じ
る特異変化（正常な電源変化とは異なる変化）から、前
記スイッチの正常なオフ動作を確認するので、スイッチ
の健全性をオンラインで診断できる。この結果、診断周
期を大幅に短縮できるので、スイッチの信頼性が顕著に
向上し、スイッチ不良による事故発生を回避できる。ま
た、点検作業が簡単で人手を要しない。
【図１】本発明の一実施例によるＦＥＴオンライン診断
装置の構成図。
装置の構成図。
【図２】本発明を適用するプラント制御装置の概略図。
【図３】図１のオンライン診断装置の動作を示すタイム
チャート。
チャート。
【図４】本発明の他の実施例によるＦＥＴオンライン診
断装置の構成図。
断装置の構成図。
【符号の説明】 １…ＦＥＴ診断回路、３…コントローラ、４…プロセス
入出力装置（ＰＩ／Ｏ）、７…電磁弁（機器）、７１…
コイル、１０…ＦＥＴ、１１…駆動回路、１２…スイッ
チ制御回路、２０…電流検出回路、２１…ＣＴ、２２…
電圧検出回路、２５…電圧検出回路、２６…ＰＴ、３０
…診断タイミング生成回路、３１…診断指示情報、３２
…ゼロクロス検出回路、３３…診断指令出力回路、３４
…比較回路、３５…ＡＮＤ回路、３６…診断パルス生成
回路、４０…判定回路、４１…ホールド回路、４２…比
較回路、４３…フリップフロップ（Ｆ／Ｆ）、４４…表
示器（ＬＥＤ）。
入出力装置（ＰＩ／Ｏ）、７…電磁弁（機器）、７１…
コイル、１０…ＦＥＴ、１１…駆動回路、１２…スイッ
チ制御回路、２０…電流検出回路、２１…ＣＴ、２２…
電圧検出回路、２５…電圧検出回路、２６…ＰＴ、３０
…診断タイミング生成回路、３１…診断指示情報、３２
…ゼロクロス検出回路、３３…診断指令出力回路、３４
…比較回路、３５…ＡＮＤ回路、３６…診断パルス生成
回路、４０…判定回路、４１…ホールド回路、４２…比
較回路、４３…フリップフロップ（Ｆ／Ｆ）、４４…表
示器（ＬＥＤ）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長山 久雄 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 日 立プロセスコンピュータエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 草本 宗太 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 日 立プロセスコンピュータエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 猪狩 邦之 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 中道 修一 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 日 立プロセスコンピュータエンジニアリング 株式会社内 Ｆターム(参考） 5H209 AA01 BB01 CC07 DD05 EE06 GG14 HH22 5H223 AA01 BB01 CC09 EE24 FF08 5J055 AX38 AX52 AX68 BX05 CX08 CX21 DX12 DX61 EZ10 EZ25 EZ31 EZ68 FX12 FX19 GX02 GX04 GX05
Claims (6)
- 【請求項１】 常時は交流電源から機器への通電を行
い、「非常停止」または「フェールセーフ」の指令によ
って前記機器への通電を断つスイッチ（以下、フェール
セーフスイッチと呼ぶ）のオンライン診断方法におい
て、 前記機器へ通電中の前記スイッチを、所定時間だけオン
状態からオフ状態に遷移するように制御し、前記交流電
源の通常変化に応じた制御前（オン状態）の負荷電流ま
たは負荷電圧の検出値が制御中（オフ状態）に特異変化
をするか否かを検出して、前記スイッチの健全性を判定
することを特徴とするフェールセーフスイッチのオンラ
イン診断方法。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記所定時間は、前記検出値がゼロから最大値未満の基
準値まで増加したときを基点に、前記スイッチの応答特
性より定まる必要時間とするフェールセーフスイッチの
オンライン診断方法。 - 【請求項３】 請求項２において、 前記検出値の特異変化は、前記基準値からの減少である
フェールセーフスイッチのオンライン診断方法。 - 【請求項４】 常時は交流電源から機器への通電を行
い、「非常停止」または「フェールセーフ」の指令によ
って前記機器への通電を断つスイッチ（以下、フェール
セーフスイッチと呼ぶ）のオンライン診断装置におい
て、 前記機器の負荷電流または負荷電圧を検出する検出手段
と、診断指令がオンの場合に、前記検出手段からの検出
値が所定の基準値（Reff）を越えるタイミングで前記ス
イッチをオフ状態に制御する診断信号を発生する診断信
号生成手段と、前記タイミングで保持されたホールド検
出値と直後の検出値を比較し、前者が上回る場合は前記
スイッチがオフ状態に遷移したと判定する判定手段を設
けることを特徴とするフェールセーフスイッチのオンラ
イン診断装置。 - 【請求項５】 請求項４において、 人手またはソフトウエアによって発行される診断指令情
報と、前記検出値が負から正に変わるゼロクロス点の検
出情報とのＡＮＤにより、前記診断指令を発行する診断
指令発行手段を設けることを特徴とするフェールセーフ
スイッチのオンライン診断装置。 - 【請求項６】 請求項４または５において、 前記オンライン診断装置がプロセス入出力装置または前
記機器に付設してなるフェールセーフスイッチのオンラ
イン診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10615899A JP3630583B2 (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | フェールセーフスイッチのオンライン診断方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP10615899A JP3630583B2 (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | フェールセーフスイッチのオンライン診断方法および装置 |
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|---|---|
| JP2000298515A true JP2000298515A (ja) | 2000-10-24 |
| JP3630583B2 JP3630583B2 (ja) | 2005-03-16 |
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ID=14426500
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| JP (1) | JP3630583B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007104488A (ja) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk | 電力供給制御装置 |
| CN102799169A (zh) * | 2011-05-23 | 2012-11-28 | 株式会社东芝 | 供给诊断用脉冲信号的控制系统及其控制装置 |
| JP2015060398A (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 株式会社東芝 | 出力装置およびその診断方法 |
| KR101661585B1 (ko) | 2015-09-04 | 2016-10-04 | (주)벨벳 | 애완동물용 휴대형 물통 |
| CN107852123A (zh) * | 2015-08-19 | 2018-03-27 | 日本精工株式会社 | 电子控制装置以及搭载了该电子控制装置的电动助力转向装置 |
| JP2018195128A (ja) * | 2017-05-18 | 2018-12-06 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 診断装置 |
| CN114730161A (zh) * | 2020-01-24 | 2022-07-08 | 松下知识产权经营株式会社 | 安全开关和开关系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5404437B2 (ja) | 2010-01-13 | 2014-01-29 | 株式会社東芝 | 安全出力装置 |
| JP5404442B2 (ja) | 2010-01-18 | 2014-01-29 | 株式会社東芝 | 安全入力装置 |
-
1999
- 1999-04-14 JP JP10615899A patent/JP3630583B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2007104488A (ja) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk | 電力供給制御装置 |
| CN102799169A (zh) * | 2011-05-23 | 2012-11-28 | 株式会社东芝 | 供给诊断用脉冲信号的控制系统及其控制装置 |
| JP2015060398A (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 株式会社東芝 | 出力装置およびその診断方法 |
| CN107852123A (zh) * | 2015-08-19 | 2018-03-27 | 日本精工株式会社 | 电子控制装置以及搭载了该电子控制装置的电动助力转向装置 |
| CN107852123B (zh) * | 2015-08-19 | 2019-07-19 | 日本精工株式会社 | 电子控制装置以及搭载了该电子控制装置的电动助力转向装置 |
| KR101661585B1 (ko) | 2015-09-04 | 2016-10-04 | (주)벨벳 | 애완동물용 휴대형 물통 |
| JP2018195128A (ja) * | 2017-05-18 | 2018-12-06 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 診断装置 |
| CN114730161A (zh) * | 2020-01-24 | 2022-07-08 | 松下知识产权经营株式会社 | 安全开关和开关系统 |
| US12312836B2 (en) | 2020-01-24 | 2025-05-27 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Safety switch, and switch system |
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| JP3630583B2 (ja) | 2005-03-16 |
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