JPH04280400A - 信号入力装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、計算機を用いたプラン
ト制御装置などの監視・制御システムに好適なアナログ
信号またはディジタル信号の信号入力装置に係り、特に
信号入力処理の高度化に関する。

【０００２】

【従来の技術】計算機を用いた監視・制御システムにお
ける従来のアナログ信号入力装置は、例えば１６点の電
圧信号のマルチプレクス、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタ
ル）変換等を行うのみであった。従来、この種のアナロ
グ信号入力装置では、自装置上にマイクロコンピュ−タ
を有する比較的高度なものであっても、Ａ／Ｄ変換操作
のインテリジェント化を実施し、入力信号のレンジチェ
ック、信号のフィルタリング、スケ−リングと工学値変
換を行う程度であり、信号入力処理の信頼性を向上させ
るためには、例えば、信号入力装置を含めた計算機シス
テムの外部において、同一信号を検出・発信するトラン
スミッタを３台設け、これらより伝達される信号を全て
計算機に入力した上で、中間値を選択し、これを監視・
制御用の信号として使用することが一般的であった。

【０００３】一方、計算機を用いた監視・制御システム
における従来のディジタル信号入力装置は、フォトカプ
ラ等による外部と計算機間の電気的な絶縁、信号の電圧
レベルの変換、計算機への伝達のみを行っていた。従来
、この種のディジタル信号入力装置における信号入力処
理の信頼性を向上させるために、同一信号を電磁リレー
を用いて２あるいは３点の信号に増幅し、これを全て計
算機に入力した上で、２点入力の場合であれば、例えば
信号の重要度あるいはフェイルセーフの理念に基き、２
つの信号が共にオンとなったときにオン、あるいは２つ
の信号のいずれかがオンとなったときにオンとする方式
が適用されていた。また、３点入力の場合には、例えば
２点以上の信号がオンとなったときにオンと判断するこ
とで、対応していた。

【０００４】次に、アナログ信号入力装置内の電源の異
常に関しては、従来は外部よりその入力装置に供給され
る電源の電圧を監視する程度にとどまり、入力装置内部
に設けられた直流電圧変換器あるいは内部回路の短絡等
の異常を検出する機能を保有するものは無かった。これ
は、従来のディジタル信号入力装置についても全く同様
であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、計算機を用いた
監視・制御システムに対する信頼性向上の要求がますま
す高まってきている。このような要求を受けて、計算機
そのものに対しては、これの多重化により対処すること
が多いが、アナログ信号またはディジタル信号の信号入
力装置に対しては、先に従来の技術で示した程度の対応
が一般的であった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
その目的は、入力装置それ自体に種々の異常検出機能、
並びにその検出結果の通知機能を付与し、装置の高度化
を実現して信頼性の一層の向上が図れる信号入力装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段と作用】本発明は、信号入
力処理、例えばアナログ信号入力装置のアナログ信号入
力処理をより確実なものとするために、全てのアナログ
入力信号を装置内部で二重の経路を通してそれぞれＡ／
Ｄコンバータによりディジタル信号に変換し、両ディジ
タル信号の値を読み取って各々比較チェックする構成と
している。このチェック動作は、例えばメイン計算機と
は別に設けられたロ−カルＣＰＵ（マイクロコンピュー
タ）の処理によって行われるもので、読み取った両ディ
ジタル入力信号の値の偏差がある範囲内に入っていれば
正常とし、入っていなければ異常とする。

【０００８】また本発明は、上記のチェック動作で異常
が検出された場合には、その旨を通知する異常信号（入
力装置異常信号）を該当する両信号（両ディジタル信号
）とともにメイン計算機に送るとともに、警報信号を発
する構成としている。この警報信号は状態表示手段に供
給され、警報表示が行われる。

【０００９】また本発明は、本装置に対して外部から信
号を入力する箇所に用いられるコネクタの脱落の有無を
検出する手段（コネクタ接続監視手段）、並びに装置内
の電源の異常を検出する手段（ＤＣ／ＤＣコンバータ出
力異常監視手段）を設け、コネクタあるいは電源の異常
検出時にも、状態表示手段に警報信号が発せられて、警
報表示が行われる構成としている。

【００１０】また本発明は、異常検出時の解析を容易と
するために信号入力装置前面にパネルを設けて、複数個
の表示ランプ（例えばＬＥＤ）を取り付け、状態表示手
段により、異常内容に応じて表示ランプの切り替えを行
うことにより、異常発生装置の識別、更には異常の内容
の判定を行い易くしている。

【００１１】更に本発明は、ディジタル信号入力装置の
ディジタル信号入力処理をより確実にするために、全て
のディジタル入力信号を装置内部で二重の経路を通して
入力し、その両入力信号の値をそれぞれ読み取って各々
比較し、両信号の値の偏差がある範囲内に入っていれば
正常とし、入っていなければ異常とする。その他の構成
については、上記したアナログ信号入力装置の場合と同
様である。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の第１実施例を、監視・制御シ
ステムにおけるアナログ信号入力装置に実施した場合を
例に、図１及び図２を参照して説明する。

【００１３】図１はアナログ信号入力装置の構成を示す
ブロック図である。図１において、１は外部よりコネク
タを介して伝達入力されるアナログ信号、２，４は共通
に入力される複数のアナログ信号１をロ−カルＣＰＵの
制御により順次切り替えるマルチプレクサ、３，５はマ
ルチプレクサ２，４によって切り替え出力される信号（
アナログ信号）をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ（ア
ナログ／ディジタル）コンバ−タである。本実施例では
、以上のマルチプレクサ２及びＡ／Ｄコンバータ３の組
み合わせと、マルチプレクサ４及びＡ／Ｄコンバータ５
の組み合わせにより、入力信号の読み込み処理経路の二
重化（前者はルート＃１、後者はルート＃２）を実現し
ている。

【００１４】６は上記２つのルートからそれぞれローカ
ルバス７を介して入力される２つの入力信号（ディジタ
ル信号）の値の偏差を比較し、偏差が所定値以内の正常
時には、予め定められている一方の信号を後述するメイ
ン計算機１０へ伝達するロ−カルＣＰＵ（マイクロコン
ピュータ）である。ロ−カルＣＰＵ６はまた、偏差が所
定値外の異常時には両入力信号と入力装置異常を示す入
力装置異常信号とをメイン計算機１０へ伝達するととも
に、警報信号を異常処理ロジック＆状態表示回路１０へ
出力する。７は本装置上のＣＰＵ回路を構成するための
ロ−カルバスである。

【００１５】８は本装置上のロ−カルバス７と計算機バ
ス９との間をインタ−フェイスするためのレジスタ・バ
ッファ＆バス・コントロ−ラ、９は標準的な例えばＩＥ
ＥＥ７９６準拠の計算機バス、１０は監視・制御システ
ムの主たる演算処理を行うための計算機（メイン計算機
）である。メイン計算機１０は、本装置等より送られる
種々の異常発生情報により、例えば演算に使用する信号
の選択処理や、計算機が多重化されたシステムにおいて
は、制御系となる計算機の切替え処理等を行う。

【００１６】１１は外部から供給される直流電源を受け
て、内部回路で必要な電圧の直流電源を生成するために
設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ（直流電圧変換器）で
ある。本実施例おいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、
外部からの＋５Ｖの電源を受けて、±１５Ｖの電源を生
成する。

【００１７】１２はＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力（
±１５Ｖ）を監視してその正常／異常を判定するＤＣ／
ＤＣコンバータ出力異常監視部である。この出力異常監
視部１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力が基準値
（±１５Ｖ）に対して所定値以上外れている異常時に、
警報信号を異常処理ロジック＆状態表示回路１４に出力
する。１３はコネクタ（アナログ入力コネクタ）１５の
接続状態を監視・判定するためのコネクタ接続監視部で
ある。コネクタ接続監視部１３は、コネクタ１５が正確
に接続されていることを示すアナログ入力コネクタ挿入
信号が無い場合、警報信号を異常処理ロジック＆状態表
示回路１４に出力する。

【００１８】１４は装置内各部からの警報信号を受けて
、装置のフロントパネルへの警報表示（点灯）を行う異
常処理ロジック＆状態表示回路である。異常処理ロジッ
ク＆状態表示回路１４は、異常発生時の解析処理を容易
にするため異常発生の情報を内部保持するようになって
おり、この情報が不要となった場合に、これをクリアす
るための警報リセット信号を受けるようにしている。 １５は本装置と外部のアナログ信号送出元とをケーブル
等を介して接続するためのコネクタ（アナログ入力コネ
クタ）である。

【００１９】第２図は図１のアナログ信号入力装置のフ
ロントパネルの例を示す図である。図２において、２１
は警報リセット用の押しボタンスイッチ、２２は装置内
電源が正常である場合には点灯し、異常時に消灯する表
示ランプ（通常ＬＥＤを使用することが一般的）である
。２３は警報発生時に点灯する表示ランプ（入力デ−タ
状態表示ランプ）であり、複数個設け異常の内容に応じ
て点灯させるランプを分けることにより早期の異常内容
の把握を可能としている。

【００２０】次に、図１のアナログ信号入力装置（第１
実施例）の動作を説明する。まず、外部からコネクタ１
５を介して伝達入力される複数点のアナログ信号１は、
ロ−カルＣＰＵ６の制御のもとで、それぞれ異なる経路
（ルート＃１，＃２）上のマルチプレクサ２，４により
順次切り替えられ、Ａ／Ｄコンバータ３，５に出力され
る。Ａ／Ｄコンバータ３，５はマルチプレクサ２，４か
ら切り替え出力されるアナログ信号（７）をディジタル
信号に変換する。

【００２１】ロ−カルＣＰＵ６は、Ａ／Ｄコンバータ３
，５から出力される同一のアナログ信号１に対する両デ
ィジタル信号をローカルバス７を介して読み込み、その
偏差を求める。そしてロ−カルＣＰＵ６は、求めた偏差
が所定値以上であるか否かを調べる。

【００２２】もし、求めた偏差が所定値以内の正常時に
は、ロ−カルＣＰＵ６は上記２つの経路から読込んだ両
信号（ディジタル信号）のうち、予め定められている一
方の信号を、ローカルバス７、レジスタ・バッファ＆バ
ス・コントロ−ラ８、計算機バス９を介してメイン計算
機１０へ伝達する。

【００２３】これに対して、求めた偏差が所定値異常の
異常時には、ロ−カルＣＰＵ６は入力装置異常を示す入
力装置異常信号を、上記両信号とともにローカルバス７
、レジスタ・バッファ＆バス・コントロ−ラ８、計算機
バス９を介してメイン計算機１０へ伝達する。ここで、
入力装置異常信号を割り込み信号として用い、例えば計
算機バス９に通常に設けられている割り込み信号ライン
を用いてメイン計算機１０に異常検出の割り込みをかけ
ることも可能である。

【００２４】またロ−カルＣＰＵ６は、メイン計算機１
０への入力装置異常信号の出力と同時に、警報信号をロ
−カルバス７経由で異常処理ロジック＆状態表示回路１
４へ出力する。異常処理ロジック＆状態表示回路１４は
、このロ−カルＣＰＵ６からの警報信号（の状態）をそ
の出力元に対応して異常発生情報として内部保持すると
ともに、図２に示すフロントパネルに取り付けられた複
数の表示ランプ２３のうち、異常内容に対応したランプ
を点灯させる。

【００２５】さて、図１のアナログ信号入力装置におい
て、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は外部電源から供給され
る例えば＋５Ｖの直流電源から、内部で使用する±１５
Ｖ電源を生成している。ＤＣ／ＤＣコンバータ出力異常
監視部１２は、このＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力を
監視しており、所定値より外れているか否かにより、±
１５Ｖ電源（ＤＣ／ＤＣコンバータ１１）の正常／異常
を判定する。そして、異常判定時には、出力異常監視部
１２は異常処理ロジック＆状態表示回路１４にその旨の
警報信号を出力する。異常処理ロジック＆状態表示回路
１４は、出力異常監視部１２からの警報信号（の状態）
をその出力元に対応して異常発生情報として内部保持す
るとともに、図２に示すフロントパネルに取り付けられ
た表示ランプ２２を消灯し、装置内電源の異常を通知す
る。

【００２６】また、図１のアナログ信号入力装置におい
て、コネクタ接続監視部１３は、コネクタ（アナログ入
力コネクタ）１５が脱落せずに正常に接続されているか
否かを、コネクタ１５からのアナログ入力コネクタ挿入
信号を監視して判定する。もし、アナログ入力コネクタ
挿入信号が検出されない場合には、コネクタ接続監視部
１３はコネクタ１５が正常に接続されていないものとし
て、異常処理ロジック＆状態表示回路１４にその旨の警
報信号を出力する。異常処理ロジック＆状態表示回路１
４は、コネクタ接続監視部１３からの警報信号（の状態
）をその出力元に対応して異常発生情報として内部保持
するとともに、図２に示すフロントパネルに取り付けら
れた複数の表示ランプ２３のうち、異常内容に対応した
ランプを点灯させる。

【００２７】さて、図２に示すフロントパネルの表示状
態等をもとに異常発生時の解析処理を行い、異常処理ロ
ジック＆状態表示回路１４に保持されている異常発生情
報が不要となった場合には、操作員はフロントパネル上
の押しボタンスイッチ２１をＯＮ操作して、警報リセッ
ト信号を発生させる。この警報リセット信号は異常処理
ロジック＆状態表示回路１４に供給され、これにより同
回路１４内に保持されていた異常発生情報はクリアされ
る。

【００２８】なお、異常処理ロジック＆状態表示回路１
４に警報信号を出力する手段として、外部から供給され
る電源（ここでは＋５Ｖ）の正常／異常を監視する監視
手段等を更に設けることも可能である。

【００２９】次に、本発明の第２実施例を、監視・制御
システムにおけるディジタル信号入力装置に実施した場
合を例に、図３及び図４を参照して説明する。図３はデ
ィジタル信号入力装置の構成を示すブロック図である。 図３において、３１は外部より入力されるディジタル信
号、３２，３４は外部との電気的な絶縁をとるためのフ
ォトカプラ、３３，３５はロ−カルバス３７を通してロ
−カルＣＰＵ３６とインタ−フェイスをとるための入力
バッファである。本実施例では、以上のフォトカプラ３
２及び入力バッファ３３の組み合わせと、フォトカプラ
３４及び入力バッファ３５の組み合わせにより、入力信
号の読み込み処理経路の二重化（前者はルート＃１、後
者はルート＃２）を実現している。

【００３０】３６はロ−カルＣＰＵ、３７はロ−カルバ
ス、３８はレジスタ・バッファ＆バス・コントロ−ラ、
３９は計算機バス、４０はメイン計算機である。これら
ロ−カルＣＰＵ３６、ロ−カルバス３７、レジスタ・バ
ッファ＆バス・コントロ−ラ３８、計算機バス３９、及
びメイン計算機４０は、それぞれ図１のロ−カルＣＰＵ
６、ローカルバス７、レジスタ・バッファ＆バス・コン
トロ−ラ８、計算機バス９、及びメイン計算機１０に相
当する。

【００３１】４１はＤＣ／ＤＣコンバータ、４２はＤＣ
／ＤＣコンバータ出力異常監視部、４３はコネクタ接続
監視部である。これらＤＣ／ＤＣコンバータ４１、ＤＣ
／ＤＣコンバータ出力異常監視部４２、及びコネクタ接
続監視部４３は、それぞれ図１のＤＣ／ＤＣコンバータ
１１、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力異常監視部１２、及び
コネクタ接続監視部１３に相当する。４４は装置内各部
からの警報信号を受けて、装置のフロントパネルへの警
報表示（点灯）を行う（図１の異常処理ロジック＆状態
表示回路１４と同様の）異常処理ロジック＆状態表示回
路である。４５は本装置と外部のディジタル信号送出元
とをケーブル等を介して接続するためのコネクタ（ディ
ジタル入力コネクタ）である。

【００３２】図４は図３のディジタル信号入力装置のフ
ロントパネルの例を示す図である。図４において、５１
は警報リセット用の押しボタンスイッチ、５２，５３は
表示ランプであり、図２の押しボタンスイッチ２１、表
示ランプ２２，２３と同様に用いられる。５４は表示ラ
ンプ５５の群に対し、どの信号のグル−プを表示するか
を切り替えるために使用するロ−タリ・スイッチである
。５５は入力信号の状態を例えば８点のグル−プにて表
示するための表示ランプ（入力デ−タ状態表示ランプ）
であり、ロ−タリ・スイッチ５４による切り替えにて、
先に述べた２つの読み込み処理経路（ルート＃１，＃２
）の状態をも表示させることが可能である。

【００３３】次に、図３のディジタル信号入力装置（第
２実施例）の動作を、図１のアナログ信号入力装置との
相違点を中心に説明する。まず、外部からコネクタ４５
を介して伝達入力されるディジタル信号３１は、それぞ
れ異なる経路（ルート＃１，＃２）上のフォトカプラ３
２，３４により外部との電気的な絶縁がとられ、それぞ
れ入力信号として入力バッファ３３，３５に供給される
。ロ−カルＣＰＵ３６は、上記の両入力信号（ディジタ
ル信号）をそれぞれ入力バッファ３３，３５からロ−カ
ルバス３７を介して読み込み、その偏差を求める。そし
てロ−カルＣＰＵ３６は、求めた偏差が所定値以上であ
るか否かをチェックする。

【００３４】上記のチェック結果に従うロ−カルＣＰＵ
３６の動作、及び、入力装置異常が検出された場合の異
常処理ロジック＆状態表示回路４４の動作は、図１のロ
−カルＣＰＵ６及び異常処理ロジック＆状態表示回路１
４と同様であり、説明を省略する。また、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ出力異常監視部４２によるＤＣ／ＤＣコンバー
タ４１の出力異常検出時、及びコネクタ接続監視部４３
によるコネクタ４５の接続異常検出時における、異常処
理ロジック＆状態表示回路４４の動作は、図１のＤＣ／
ＤＣコンバータ出力異常監視部１２によるＤＣ／ＤＣコ
ンバータ１１の出力異常検出時、及びコネクタ接続監視
部１３によるコネクタ１５の接続異常検出時における異
常処理ロジック＆状態表示回路１４の動作と同様であり
、これについても説明を省略する。

【００３５】但し、図３の本実施例装置における異常処
理ロジック＆状態表示回路４４は、フォトカプラ３２及
び入力バッファ３３の経路とフォトカプラ３４及び入力
バッファ３５の経路からそれぞれ入力されてロ−カルＣ
ＰＵ３６に読み込まれるディジタル信号の状態を、図４
に示すロ−タリ・スイッチ５４による切り替えに従い、
表示ランプ５５にて表示することが可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、外
部から送られるアナログ信号をディジタル信号に変換し
て読み込むための入力経路（アナログ信号入力装置の場
合）あるいは外部から送られるディジタル信号を入力し
て読み込むための入力経路（ディジタル信号入力装置の
場合）を２重に設け、両入力経路を介して読み込んだデ
ィジタル信号の値の偏差をもとに異常検出を行う異常検
出機能、更には装置内の電源の異常検出機能、入力コネ
クタの接続不良の検出機能などを設けるとともに、その
異常検出結果を警報表示等により通知する機能を設ける
ようにしたので、信号入力装置の信号入力処理の高度化
が実現でき、信頼性の一層の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すアナログ信号入力装
置のブロック構成図。

【図２】図１のアナログ信号入力装置のフロントパネル
図。

【図３】本発明の第２実施例を示すディジタル信号入力
装置のブロック構成図。

【図４】図３のディジタル信号入力装置のフロントパネ
ル図。

【符号の説明】

１，３１…アナログ信号（アナログ入力信号）、２，４
…マルチプレクサ、３，５…Ａ／Ｄコンバータ、６，３
６…ロ−カルＣＰＵ、７，３７…ローカルバス、９，３
９…計算機バス、１０，４０…メイン計算機、１１，４
１…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１２，４２…ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ出力異常監視部、１３，４３…コネクタ接続監
視部、１４，４４…異常処理ロジック＆状態表示回路、
１５，４５…コネクタ、２１，５１…押しボタンスイッ
チ、２２，２３，５２，５３，５５…表示ランプ、５４
…ロ−タリ・スイッチ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　外部から送られるアナログ入力信号を
   ディジタル信号に変換して読み込むための入力経路を２
   重に設けるとともに、両入力経路を介して読み込まれた
   ディジタル信号の値の偏差を求め所定値以上の場合は入
   力装置異常信号をメイン計算機へ出力し、且つ警報信号
   を出力する処理手段と、少なくとも、上記処理手段から
   の警報信号を入力して警報表示する状態表示手段とを設
   けたことを特徴とするアナログ信号入力装置。
2. 【請求項２】　　装置内蔵のＤＣ／ＤＣコンバ−タの出
   力を監視して、所定値より外れた場合には警報信号を出
   力するＤＣ／ＤＣコンバ−タ出力監視手段を更に設け、
   上記状態表示手段は、このＤＣ／ＤＣコンバ−タ出力監
   視手段からの警報信号を入力して警報表示することを特
   徴とする請求項１記載のアナログ信号入力装置。
3. 【請求項３】　　上記アナログ入力信号を装置内部に伝
   達するためのコネクタの接続状態を監視して、異常接続
   時には警報信号を出力するコネクタ接続監視手段を更に
   設け、上記状態表示手段は、このコネクタ接続監視手段
   からの警報信号を入力して警報表示することを特徴とす
   る請求項１または請求項２記載のアナログ信号入力装置
   。
4. 【請求項４】　　外部から送られるディジタル入力信号
   を入力して読み込むための入力経路を２重に設けるとと
   もに、両入力経路を介して読み込まれたディジタル信号
   の値の偏差を求め所定値以上の場合は入力装置異常信号
   をメイン計算機へ出力し、且つ警報信号を出力する処理
   手段と、少なくとも、上記処理手段からの警報信号を入
   力して警報表示する状態表示手段とを設けたことを特徴
   とするディジタル信号入力装置。
5. 【請求項５】　　装置内蔵のＤＣ／ＤＣコンバ−タの出
   力を監視して、所定値より外れた場合には警報信号を出
   力するＤＣ／ＤＣコンバ−タ出力監視手段を更に設け、
   上記状態表示手段は、このＤＣ／ＤＣコンバ−タ出力監
   視手段からの警報信号を入力して警報表示することを特
   徴とする請求項４記載のディジタル信号入力装置。
6. 【請求項６】　　上記ディジタル入力信号を装置内部に
   伝達するためのコネクタの接続状態を監視して、異常接
   続時には警報信号を出力するコネクタ接続監視手段を更
   に設け、上記状態表示手段は、このコネクタ接続監視手
   段からの警報信号を入力して警報表示することを特徴と
   する請求項４または請求項５記載のディジタル信号入力
   装置。