JPH086602A

JPH086602A - フェイルセーフ回路と安全保護装置

Info

Publication number: JPH086602A
Application number: JP13565494A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Arita; 節男有田; Takayuki Suzuki; 隆之鈴木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 1996-01-12
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JP2994959B2

Abstract

(57)【要約】【目的】制御対象を安全側に動作させた時、その動作
を継続させる。【構成】論理演算手段２から制御対象９を安全側に動
作させるためのトリップ信号２aが出力された時、この
信号２aの出力を持続するためのラッチ手段３と、交番
信号１０ａを出力する発振器１０と、ラッチ出力信号３
ａを増幅する増幅回路４と、増幅回路４の出力信号のう
ち交流成分を通すトランス５と、その出力を整流する整
流回路６とを備える。スイッチ８は整流回路６から出力
される直流電圧６により開・閉動作をし、制御対象９の
駆動を制御する。論理演算手段２の出力信号(２ａ、２
ｂ)と発振器の出力信号１０ａをＡＮＤゲート３1に入力
し、このＡＮＤゲート３1の出力信号の周波数を周波数
監視手段３2で監視し、この監視結果であるラッチ判定
信号をＡＮＤゲート３1にフィードバックする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は故障が発生した際に制御
対象を安全側に動作させるフェールセーフ回路とこれを
用いた安全保護装置に係り、特に、安全側に動作したと
きその状態を保持するのに好適なフェールセーフ回路と
安全保護装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】フェイルセーフ回路は、鉄道をはじめと
し各種の分野に適用されている。その一例として、特開
昭60-229102号公報記載の「マイクロコンピュータを用い
たフェールセーフ負荷制御装置」が挙げられる。

【０００３】この従来技術では、マイクロコンピュータ
から比較的低周波のパルス信号が出力されている限り、
高周波信号を出力する発振器の動作が継続するように制
御している。このため、マイクロコンピュータの出力で
あるパルス信号が停止し、その出力信号が論理“１”あ
るいは“０”に縮退故障すれば、発振器の出力は停止す
る。発振器の出力がパルス信号である場合、パルストラ
ンスを介して整流回路及び平滑回路によって整流された
直流電圧が得られる。この直流電圧によって負荷を駆動
し直流電圧の消失により負荷を安全側に動作させるよう
に制御回路を構成しておけば、マイクロコンピュータが
故障しそのパルス信号の出力が停止すると上記の直流電
圧が得られなくなり、負荷は安全側に動作する。この従
来技術のマイクロコンピュータから出力されるパルス
は、発振器に直接入力されるのではなく、一定の時定数
を有するフィルタを介して入力するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術は、
マイクロコンピュータの出力と発振器の入力の間にフィ
ルタを設けている。このため、システム全体の応答性が
フィルタの時定数だけ遅れるという問題がある。

【０００５】また、安全保護装置は、センサからの信号
が所定値を越えて制御対象を安全側に動作させるべき状
態が一度でも発生したら、たとえセンサからの信号が所
定値以下に戻っても、リセット操作が入るまでは制御対
象を安全側に動作させ続ける機能が必要である。このた
め、ラッチ手段を設けることが要求される。フェイルセ
ーフ化にあたっては、従来技術のようにパルス信号を用
いて制御対象を制御させる方式とすることが有効であ
る。しかしながら、ラッチ手段を有する安全保護装置に
対してパルス信号が入力すると、パルス信号の論理
“１”あるいは論理“０”によってラッチ手段が動作し
てしまい、制御対象を安全側に動作させた状態が保持さ
れずに、制御対象を動作させてしまうという問題が発生
する。

【０００６】本発明の目的は、制御の応答性が速くしか
も制御対象を安全側に動作させた時にはその動作を継続
させ続けることのできるフェールセーフ回路とこれを用
いた安全保護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】上記目的は、入力交番信
号あるいは交流信号の周波数あるいは周期を監視し、こ
れが基準値を逸脱した場合に、該入力信号の出力を停止
し続けるラッチ手段を備え、このラッチ手段の出力で制
御対象を駆動することで、達成される。

【０００８】

【作用】本発明では、通常時には、ラッチ手段の入力信
号がそのまま出力され、制御対象駆動時には、交番信号
あるいは交流信号が直流になり、周波数あるいは周期が
基準値を逸脱するので、この直流信号出力をラッチする
ことが可能であり、フェイルセーフ性を確保できる。

【０００９】さらに、入力信号をそのまま出力信号とし
て出力するようにラッチ手段を構成しているので、入力
信号が直流信号になった瞬間に、ラッチ手段の出力も直
流信号になり、その後、周波数あるいは周期の監視結果
で、その出力をラッチされるので、制御対象動作に対す
るラッチ機能を確保しかつ制御対象駆動時の高速動作が
可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明の一実施例に係るフェイルセー
フ形の安全保護装置の構成図である。この安全保護装置
は、プラントの状態を検出するセンサＳ1〜ＳNと、セン
サＳ1〜ＳNからの出力信号が所定値を越えたか否かを判
定する比較判定手段１と、比較判定手段１からの出力信
号の論理処理を実施する論理演算手段２と、論理演算手
段２から制御対象９を安全側に動作させるためのトリッ
プ信号が出力された時に、この信号の出力を持続するた
めのラッチ手段３と、交番信号10ａを出力する発振器10
と、ラッチ手段３の出力信号であるラッチ出力信号３ａ
を増幅する増幅回路４と、トランス５と、整流回路６
と、電源７と、電源７と制御対象９との間に設けられ清
流回路６の出力で開閉されるスイッチ８とからなる。

【００１１】トランス５は、増幅器４の出力信号のうち
交流成分の信号のみを整流回路６に伝播し、直流成分は
カットする。整流回路６は、入力の交流成分の信号を整
流して直流電圧６ａを作り出し、スイッチ８に出力す
る。スイッチ８は、その開・閉機能により電源７から制
御対象９への電力供給を制御し、制御対象９の駆動を制
御する。図１には、制御対象９として電磁弁を例として
示してある。この電磁弁は、励磁コイル９1と弁９2から
成っている。制御対象９は、通常時には、スイッチ８の
閉動作により常時励磁されているが、電源７の電圧喪失
やスイッチ８の開故障時、ラッチ手段の故障（交番信号
出力の停止）時等には、励磁が解除されて、保護動作を
するいわゆるフェイルセーフ構成としている。

【００１２】以下、各部の動作を図２を参照して説明す
る。センサＳ1〜ＳNは、プラントの主要パラメータや機
器状態を測定しており、例えばセンサＳ1の出力信号
が、図２(ｉ)に示す様に、時刻ｔ1からｔ2の期間で基準
レベルを越えたとする。比較手段１は、センサＳ1〜ＳN
からの出力信号が基準レベルを越えたか否かを判定し、
基準レベルを越えた場合には、制御対象９を安全側に動
作(スイッチ８を開放状態にして電磁弁の励磁を解除す
る。)させるための信号（第１のトリップ信号：図示せ
ず）を論理演算手段２に出力する。論理演算手段２は、
図示していないが冗長化した他の比較手段１からの出力
信号の多数決判定処理を実施したり、各センサＳ1〜Ｓ
Ｎ毎に出力される比較手段１からの出力信号の論理和処
理を実施してトリップ信号２ａ（第２のトリップ信号）
を出力する。この場合には、センサＳ1の出力信号が期
間ｔ1〜ｔ2にかけて基準レベルを越えているので、比較
手段１からその旨を示す信号（第１のトリップ信号）が
出力され、論理演算手段２は図２(ii)に示すように、制
御対象９を安全側に動作させるためのトリップ信号２ａ
(論理“０”の信号)が出力される。

【００１３】論理演算手段２は自己診断機能を有してお
り、異常時には論理“０”の異常検出信号２ｂを出力
し、正常時には、図２(iii)に示すように、論理“１”
の異常検出信号２ｂを出力する。異常検出信号２ｂが論
理“０”、つまり論理演算手段２が異常の時には、安全
保護機能の確保のために、フェイルセーフ動作をさせ
る。発振器10は、図２(iv)に示すように、論理“１”と
論理“０”を一定周期で繰り返す交番信号(矩形波信号)
を連続的に出力する。

【００１４】制御対象９を保護動作モードにする場合に
は、ラッチ手段３から論理“０”を出力し、通常モード
時には、交番信号をラッチ手段３から出力する必要があ
る。このために、ラッチ手段３は、信号監視を行って入
力信号の交番信号をラッチし、交番信号をラッチ手段３
から出力させるようにすると共に、制御対象９を安全側
に動作させる事態(信号２ａ，２ｂが“０”となる事態)
が発生した場合には、ラッチ手段３の出力を即論理
“０”とするようする。本実施例では、信号の監視方法
を工夫して、フェイルセーフ性と高速応答性を両立させ
るように、次の様に対策する。つまり、フェイルセーフ
性そのものに対しては、高速応答性を確保することは必
ずしも要求されていないため、図１に示すように、論
理演算手段２の出力信号２ａ，２ｂと、発振器１０の出
力信号10ａをＡＮＤゲート３1に入力し、このＡＮＤゲ
ート３1の出力信号が交番信号となっているか否かを周
波数監視手段３2で監視し、この監視結果であるラッチ
判定信号３2aをＡＮＤゲート３1にフィードバックする
構成としている。

【００１５】周波数監視手段３2は、ＡＮＤゲート３1の
出力信号の周波数を監視し、図２(vi)に示すように、周
波数が所定内であれば論理“１”をラッチ判定信号３2a
として出力し、所定値を逸脱した場合には論理“０”を
出力する。周波数監視手段３2が論理“０”を出力すれ
ば、ＡＮＤゲート３1は、他の入力信号の論理値にかか
わらず、必ず論理“０”のラッチ出力信号３aを出力す
る。論理“０”というラッチ出力信号３aの周波数は前
記の所定周波数を逸脱しているため、周波数監視手段３
2の出力は論理“０”のままであり、ラッチ手段３とし
て論理“０”のラッチ出力信号３aを出力し続けること
になる。トリップ信号２aが論理“０”になってもラッ
チ手段３の出力は即論理“０”となるが、周波数の逸脱
を検出するまでの期間Ｔだけ遅れた後に、ラッチ手段３
のラッチ動作が完了する。この結果、時刻ｔ2でセンサ
Ｓ1の信号が基準レベル以下に戻って論理演算手段２か
らのトリップ信号２aが再び論理“１”になっても、ラ
ッチ手段３の出力であるラッチ出力信号３aは論理
“０”の状態を保持する。この結果、整流回路６の出力
である直流電圧６aは、図２(vii)のように、時刻ｔ1ま
では所定の電圧Ｖ1(v)であり、時刻ｔ1以降は０ｖとな
ってスイッチ８は開状態となる。しかし、図２(viii)に
示すように、時刻ｔ2でトリップ信号２ａが“１”とな
っても、制御対象９は保護動作モードを持続することに
なる。

【００１６】図１の周波数監視手段３2は、周知のリト
リガブル・モノステート・マルチバイブレータで構成し
ており、基本回路Ａと、抵抗Ｒと、コンデンサＣから成
っている。このリトリガブル・モノステート・マルチバ
イブレータは、例えば図３のように、単一の入力パルス
が印加されると所定期間Ｔだけパルス信号を出力する
が、パルス信号がこの所定期間Ｔ以内で再度入力される
と、その時刻から期間Ｔまでパルスを出力する。このた
め、期間Ｔより短い周期でパルスが入力されると、図４
のように連続的に論理“１”を出力するようになり、こ
のパルスが入力されなくなった時点から期間Ｔ後に論理
“０”を出力することになる。ここで、この期間Ｔは抵
抗Ｒ及びコンデンサＣによる時定数に基づいて定まるも
のであり、前述の交番信号の周期よりも長い値となる様
あらかじめ定めておけばよい。

【００１７】このような構成にすることで、トリップ信
号２aが論理“０”になると、期間Ｔ後にはラッチ判定
信号３２ａが論理“０”となり、ラッチ手段３のラッチ
動作が完了する。この期間Ｔが図２(vi)に示した遅れ時
間Ｔに対応する。このように、交番信号の周期を監視す
ることで周波数を監視したことになる。なぜなら周期は
周波数の逆数として表わされるからである。

【００１８】上述のように、期間Ｔだけ遅れてラッチの
動作が完了するため、外来の電気ノイズにより、ラッチ
手段３の入力が一時的に論理“０”となっても、期間Ｔ
以内で復旧すればラッチ機能が働くことはなく、耐ノイ
ズ生に優れているという大きな効果がある。この効果は
以下に述べる他の実施例についても言える。

【００１９】周波数監視手段３2としては、周波数を検
出するＰＬＬをそのまま適用することが可能である。Ｐ
ＬＬについては、種々の図書があるが、例えば、東京電
機大学出版局から発行されている「ＰＬＬの基本と応
用」（昭和53年３月15日、第１版１刷発行）が参考とな
る。ＰＬＬを周波数監視手段３2として適用した場合に
は、ラッチ出力信号３aが所定周波数範囲内の場合には
ラッチ判定信号３2aとして論理“１”を出力し、所定周
波数範囲を逸脱した場合には、論理“０”を出力する。
上記図書のＰ98の図4.1において、入力端子にラッチ出
力信号３aを入力し、出力端子１からラッチ判定信号３2
aを出力することになる。

【００２０】また、周波数監視手段３2として、図５に
示すように、積分回路によって実現してもよい。この構
成も周期を監視する方式であり、抵抗ＲとコンデンサＣ
による時定数に対して、交番信号の周期が長くなると、
積分回路である周波数監視手段３2の出力が論理“０”
となって、ラッチ回路のラッチ機能が動作する。

【００２１】以上述べた様に、本発明実施例によれば、
論理演算手段２からのトリップ信号２aが論理“０”に
なれば、ラッチ手段３のラッチ出力信号３aも即論理
“０”にできると共に、所定期間Ｔ後にラッチ手段３の
ラッチ機能を動作させることが可能であるため、ラッチ
手段の本来のラッチ機能を確保し、かつ制御対象動作時
の高速応答性を満足できるフェイルセーフ性を実現する
ことが可能である。

【００２２】図１においては、トリップ信号２a、異常
検出信号２ｂ、ラッチ出力信号３aが論理“０”でフェ
イルセーフ動作させることとしていたが、これらの信号
が論理“１”になった時にフェイルセーフ動作させる場
合には、ＡＮＤゲート３1をＯＲゲートに変更し、周波
数監視手段３2は通常時に論理“０”を出力し、制御対
象を安全側に動作させる時、つまりラッチ出力信号の周
波数が所定値を逸脱した場合に、論理“１”を出力する
ように構成すればよい。この考えは他の実施例でも同様
である。

【００２３】図６に、ラッチ手段３の他の実施例を示
す。このラッチ手段３は、図１の構成とは異なってお
り、フィードフォワードの部分に周波数監視手段３5
と、フリップフロップ３4を設けてラッチ機能を働かせ
る様に構成した点が特徴である。周波数監視手段３5は
図１のものと同一であっても、前述した他の手段であっ
ても良い。本ラッチ手段３の動作を図７を用いて説明す
る。

【００２４】図１の場合と同様に、センサＳ1の出力信
号が図７(i)のようになっているとすると、本ラッチ手
段３に入力されるトリップ信号２aは、図７(ii)のよう
になる。この場合においても、異常検出信号２bは、図
７(iii)のように、論理“１”（論理演算手段２は正
常）とする。図７(iv)のように、交番信号(矩形波信号)
10aとして一定周期のパルスが連続的に出力されてい
る。ＡＮＤゲート３6の出力信号は、図７(v)のように、
期間ｔ1〜ｔ2で、交番信号の出力が停止した信号とな
る。この結果、ラッチ判定手段３5は、時刻ｔ1から期間
Ｔだけ経過した後に、周波数が基準値を逸脱したと判定
して論理“０”のラッチ判定信号３ aを出力する。

【００２５】時刻ｔ2でトリップ信号２aが論理“１”に
戻った場合、ラッチ判定信号３5aは、時刻ｔ2から期間
Ｔ後に再び論理“１”となる。しかし、フリップフロッ
プ３4は、ラッチ判定信号３5aが一度でも論理“１”か
ら論理“０”になると、論理“０”を出力し且つその出
力を継続するため、図７(vii)に示す信号が出力され
る。この結果、ＡＮＤゲート３3の出力であるラッチ出
力信号３aは、図７(viii)のように、時刻ｔ2以降でも論
理“０”になり、制御対象９は、図７(ix)のように、保
護動作モードが保持される。

【００２６】以上のように、本実施例でも、高速応答動
作とフェイルセーフ動作の両方を達成できる。さらに、
本実施例によれば、図８に示すように、異常検出信号２
bをＡＮＤゲート３32に入力し、このＡＮＤゲートの出
力信号の出力でフリップフロップ３4を動作させる構成
とすることで、異常検出信号２bが論理“０”になった
時、つまり、論理演算手段２が異常になった時に、ラッ
チ機能を即動作させることができ、論理演算手段２の異
常に対するフェイルセーフ性を高めることが可能にな
る。論理演算手段２は一度でも異常となれば、その後の
動作の信頼性は低く、保護動作時に保護動作の機能を果
さなくなる虞があるが、それを事前に防止することが可
能である。

【００２７】上述した実施例では、論理演算手段２や比
較手段１をハードウェアロジックで構成したが、論理演
算手段２や、論理演算手段２及び比較手段１の機能を、
マイクロプロセッサのソフトウェアで実現することも可
能である。しかも、図１に示す発振器１０の代わりに、
マイクロプロセッサのソフト処理によって交番信号を直
接マイクロプロセッサから出力することも可能である。

【００２８】図９は、比較手段１と論理演算手段２を１
台のマイクロプロセッサで構成した場合の、その処理手
順を示すフローチャートである。図９に示す処理は、周
期的に実行される。まずＳＴＥＰ１において、センサＳ
1〜ＳNの出力信号が基準レベル以内か否かを判定し、Ｙ
ＥＳであればＳＴＥＰ２に進み、ＮＯであればＳＴＥＰ
６に進む。ＳＴＥＰ２では、変数ｉのカウントアップを
する。これはＳＴＥＰ１でＹＥＳの場合、つまり制御対
象９が通常モードの時に、後述するようにしてマイクロ
プロセッサから所定周期の交番信号を出力するためのも
のである。ＳＴＥＰ３では、変数ｉが奇数ならばＳＴＥ
Ｐ４に進み、奇数でないならばＳＴＥＰ５に進む。変数
ｉの初期値はゼロであるため、ＳＴＥＰ２におけるｉは
“１”であり、ＳＴＥＰ４に進む。この結果、マイクロ
コンピュータから論理“０”の信号をＳＴＥＰ４で出力
する。これで、第１回目の処理が処理する。第２回目の
処理でＳＴＥＰ１の結果がＹＥＳであれば、ＳＴＥＰ２
に進む。ここで変数ｉがカウントアップされるので、変
数ｉは“２”になる。この結果、ＳＴＥＰ３の判定結果
がＮＯとなり、ＳＴＥＰ５に進む。ＳＴＥＰ５で論理
“１”の信号がマイクロプロセッサから出力される。以
下同様にして、センサＳ1〜ＳNの出力が基準レベル以内
である限り、この処理が繰り返されるが、この処理は周
期的に実行されるため、マイクロプロセッサからは、Ｓ
ＴＥＰ４，５が交互に実行されることで交番信号が出力
される。

【００２９】センサＳ1〜ＳNの出力信号が基準レベルを
越えると、ＳＴＥＰ１の判定結果がＮＯとなり、ＳＴＥ
Ｐ６に進み、ここで論理“０”の信号が出力される。セ
ンサＳ1〜ＳNの出力信号が基準レベルを越えている間、
ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ６に進むことになり、マイクロ
プロセッサから論理“０”の信号が出力され続けられ
る。

【００３０】従って、通常時には交番信号が出力され、
制御対象９を安全側に動作させるべき時には、論理
“０”の信号が出力される。この実施例では、図１の発
振器10は不要であり、図１，図６，図８における交番信
号10aの信号入力は不要である。本実施例では、トリッ
プ信号２aの“１”の状態そのものが通常時には交番信
号となっており、制御対象９を安全側に動作させるべき
時には論理“０”の信号となる。異常検出信号２ｂはマ
イクロコンピュータの自己診断機能（例えば、ウォッチ
ドッグタイマエラー検出、パリティエラー検出等）の結
果として出力される。

【００３１】以上のように、本実施例によれば、マイク
ロコンピュータのソフト処理により直接交番信号及び制
御対象を安全側に動作させるべき信号を出力するので、
発振器10を不要とし、より一層信頼性の高いシステム構
成を提供できる。

【００３２】図10は、図１の発振器10から出力される信
号を交流信号とした場合の、ラッチ手段の構成を示した
図である。ラッチ手段３’は、ＡＮＤゲート３8と、入
力の交流信号10a’をＡＮＤゲート３8の出力信号に基づ
いて出力したり停止したりするスイッチ３7と、スイッ
チ３7の出力であるラッチ出力信号３a’の周波数を監視
する周波数監視手段３9より成る。周波数監視手段３9
は、ラッチ出力信号３a’の周波数あるいは周期が所定
値を逸脱した時に、スイッチ３7を開状態にして、ラッ
チ手段３’からの交流信号の出力を停止する。

【００３３】本実施例によれば、図２と同様に、センサ
Ｓ1の出力信号が、図１１(i)の様に、時刻ｔ1からｔ2で
基準レベルを越えると、トリップ信号２aは、図１１(i
i)の様に、時刻ｔ1〜ｔ2で“０”それ以外で“１”とな
る。この結果、ＡＮＤゲートの３8の出力信号が論理
“０”となる。このため、スイッチ３7 が開状態とな
り、ラッチ手段３’からは、図１１(v)の様に、交流信
号は出力されなくなる。周波数監視手段３9は、時刻ｔ1
でラッチ出力信号３a’がゼロになるため、それから期
間Ｔ後に論理“０”の信号を出力する。そして、トリッ
プ信号２bが時刻ｔ2で論理“０”に戻っても、ラッチ判
定信号３ a’は論理“０”に保持され、制御対象９が時
刻ｔ1で保護動作を開始すると、それが持続される。

【００３４】図１２は、図１０のラッチ手段３’の他の
実施例を示す図である。本実施例は、図６に対応してい
るが、交流信号10a’を入力している点が大きく異な
る。このラッチ手段３’の機能は、図６と同様である。
ＡＮＤゲート３12は、スイッチ３10の開・閉を制御する
が、ＡＮＤゲート３12の出力が論理“１”のとき、スイ
ッチ３10は閉状態となる。従って、図１３(ii)，(iii)
の様に、トリップ信号２aが、時刻ｔ1とｔ2の期間での
み論理“０”となり、異常検出信号２bが論理“１”で
あれば、スイッチ３10の出力信号は、図１３(v)の様
に、ｔ1とｔ2の期間でのみ、交流信号10a’の出力を停
止する。

【００３５】周波数監視手段３9は、時刻ｔ1から期間Ｔ
経過後に、ＡＮＤゲート３10の出力信号の周波数(ある
いは周期)が所定値を逸脱したことを判定し、図１３(v
i)の様に、論理“０”の信号を出力する。この出力信号
により、フリップフロップ３4が動作して、図１３(vii)
の様に、論理“０”の信号を出力し続ける。この結果、
スイッチ３7は、フリップフロップ３4の出力が論理
“０”になった以降開状態となり、ラッチ出力信号３
a’は、図１３(viii)の様に、時刻ｔ1以降ゼロになり続
ける。従って、制御対象９は、時刻ｔ1で保護動作モー
ドになると、それ以降このモードを持続し続けることに
なる。

【００３６】以上説明した様に、交流信号の周波数(あ
るいは周期)を監視し、これが所定値を逸脱した時にラ
ッチ手段を動作させることにより、制御対象の高速動作
とフェイルセーフ性の両方を満足させることが可能とな
る。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、通常時には、ラッチ手
段の入力信号がそのまま出力され、制御対象を安全側に
駆動するためにラッチ手段の出力が直流信号になった時
には、この直流信号出力をラッチするので、フェイルセ
ーフ性を確保できる。

【００３８】さらに、入力信号をそのまま出力するよう
にラッチ手段を構成しているので、入力信号が直流信号
になった瞬間に、ラッチ手段の出力も直流信号になり、
その後、周波数あるいは周期の監視結果で、その出力を
ラッチするので、制御対象駆動時の高速動作が達成でき
る。

【００３９】つまり、制御対象動作に対するラッチ機能
がある装置において、制御対象動作時の高速応答性と、
ラッチ手段を含めた装置のフェイルセーフ性の両方を達
成することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る安全保護装置の構成図
である。

【図２】図１に示す安全保護装置の各部の動作波形図で
ある。

【図３】リトリガブル・モノステート・マルチバイブレ
ータの単一パルス入力に対する出力結果を示す図であ
る。

【図４】リトリガブル・モノステート・マルチバイブレ
ータの連続パルス入力に対する出力結果を示す図であ
る。

【図５】周波数監視手段を積分回路で構成した例を示す
図である。

【図６】ラッチ手段の他の実施例を示す図である。

【図７】図６に示すラッチ手段の動作を示す図である。

【図８】異常検出信号に対するフェイルセーフ性を高め
たラッチ手段の実施例を示す図である。

【図９】論理演算手段をマイクロプロセッサのソフトウ
ェアで構成したときの処理手順を示すフローチャートで
ある。

【図１０】図１に示す発振器からの出力信号を交流信号
とした場合のラッチ手段の構成例を示す図である。

【図１１】図１０に示すラッチ手段の動作を示す図であ
る。

【図１２】図１０に示すラッチ手段の他の実施例を示す
図である。

【図１３】図１２に示すラッチ手段の動作を示す図であ
る。

【符号の説明】

２…論理演算手段、３，３’…ラッチ手段、３2a，３5
a、３9a… ラッチ判定信号、３a…ラッチ出力信号、３
2，３5，３9…周波数監視手段、５…トランス、６…整
流回路、６a…直流電圧、11…整流回路、９…制御対
象、10…発振器、10a…交番信号、10a'…交流信号。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交番信号あるいは交流信号を入力信号と
して制御対象を駆動するフェイルセーフ回路において、
該入力信号を入力し、該入力信号の周波数を監視する周
波数監視手段を備え、該周波数が基準範囲内である場合
に該入力信号をそのまま出力し、該周波数が基準範囲内
から逸脱した場合にその後の該入力信号の出力を停止す
るラッチ手段を設けたことを特徴とするフェイルセーフ
回路。
【請求項２】交番信号あるいは交流信号を入力信号と
して制御対象を駆動するフェイルセーフ回路において、
該入力信号の周波数が基準範囲内から一度でも逸脱した
場合に該入力信号の出力を停止するラッチ手段を備えて
制御対象を駆動するフェイルセーフ回路。
【請求項３】信号処理装置の出力信号によって制御対
象をオン・オフ制御する装置において、該信号処理装置
の出力信号及び発振器からの交番信号を入力し、制御対
象を動作させるべきときは、該交番信号の出力が停止す
るモードであって、かつ該交番信号の周波数が所定値を
逸脱した時に、その後の該交番信号の出力を停止するラ
ッチ手段を備えたフェイルセーフ回路。
【請求項４】請求項３において、ラッチ手段は信号処
理装置の自己診断結果として出力される異常検出信号を
入力する手段を備え、該異常検出信号を入力した場合に
は、前記交番信号の出力を停止し続けることを特徴とす
るフェイルセーフ回路。
【請求項５】交流信号を入力信号として制御対象を駆
動するフェイルセーフ回路において、入力信号の周波数
が基準範囲を逸脱した場合に、あらかじめ決まっている
論理信号を出力し続け、この出力信号によって該入力信
号の出力をスイッチング手段によって遮断することを特
徴とするフェイルセーフ回路。
【請求項６】交番信号を入力信号として制御対象を駆
動するフェイルセーフ回路において、該入力信号の周波
数が基準範囲を逸脱した場合に、あらかじめ決まってい
る論理信号を出力し続け、この出力信号によって該入力
信号の出力を論理回路によって停止する手段を備えたこ
とを特徴とするフェイルセーフ回路。
【請求項７】請求項１のフェイルセーフ回路におい
て、周波数監視手段がＰＬＬ回路、あるいは積分回路、
あるいはリトリガブル・モノステート・マルチバイブレ
ータであることを特徴とするフェイルセーフ回路。
【請求項８】センサからの出力信号が一度でも基準値
を逸脱した時に制御対象を動作させる駆動信号を出力し
続ける信号処理装置と、この駆動信号が入力された時
に、交番信号の出力を停止する手段、この手段からの交
番信号が停止した時に制御対象を動作させる手段より成
るフェイルセーフ回路。
【請求項９】複数のセンサと、これらのセンサからの
出力信号が基準値を越える場合に制御対象を動作させる
ための第１のトリップ信号を出力する比較手段をセンサ
ごとに具備し、これら比較手段からの第１のトリップ信
号を入力し、制御対象を動作させるための演算処理を実
施する演算手段、該演算手段から出力する制御対象を動
作させるための第２のトリップ信号を入力した時に発振
器からの交番信号の出力を停止し続けるラッチ手段であ
って、該ラッチ手段は該交番信号の周波数が基準値を逸
脱した場合にも該交番信号の出力を停止し続ける手段を
備え、ラッチ手段の出力信号を入力するトランス、該ト
ランスの出力信号を整流する整流手段、該整流手段の出
力である直流電圧により制御対象の動作を制御するスイ
ッチング素子を設けたことを特徴とする安全保護装置。
【請求項１０】複数のセンサと、これらのセンサから
の出力信号が基準値を越える場合に制御対象を動作させ
るための第１のトリップ信号を出力する比較手段をセン
サごとに具備し、これら比較手段からの第１のトリップ
信号を入力し、制御対象を動作させるための演算処理を
実施する演算手段、該演算手段は制御対象を動作させる
場合には第２のトリップ信号を出力し、制御対象を動作
させない場合は交番信号を出力する手段を備え、該演算
手段の出力信号を入力し、上記交番信号の周波数を監視
し、この周波数が基準値を逸脱した場合に、該交番信号
の出力を停止し続けるラッチ手段を備え、ラッチ手段の
出力信号を入力するトランス、該トランスの出力信号を
整流する整流手段、該整流手段の出力である直流電圧に
より制御対象の動作を制御するスイッチング素子を設け
たことを特徴とする安全保護装置。
【請求項１１】請求項１において、周波数監視手段
は、入力信号の周期を監視することにより、該入力信号
の周波数が基準範囲内から逸脱しているか否かを判定す
ることを特徴とするフェールセーフ回路。
【請求項１２】請求項９または請求項10において、ラ
ッチ手段は、入力信号の周期を監視することにより、該
入力信号の周波数が基準値を逸脱しているか否かを判定
することを特徴とする安全保護装置。
【請求項１３】２値信号のうち正常時に一方の信号を
出力し異常時に他方の信号を出力する論理手段と、前記
２値の交番信号を出力する発振手段と、所定周期内の交
番信号が入力しているときは前記一方の信号を出力する
周波数監視手段と、前記論理手段の出力と前記発振手段
の出力と前記周波数監視手段の出力の論理積を取り該論
理積信号を前記周波数監視手段に出力する論理積手段
と、該論理積手段の出力から交流成分を取り出し整流す
る手段と、該手段の出力により電源と制御対象との接続
を開閉制御するスイッチ手段とを備えることを特徴とす
るフェールセーフ回路。
【請求項１４】正常時には交流信号または交番信号を
出力し異常時には直流信号を出力する論理手段と、所定
周期内の交流信号または交番信号が入力しているときは
前記一方の信号を出力する周波数監視手段と、前記論理
手段の出力と前記周波数監視手段の出力の論理積を取り
該論理積信号を前記周波数監視手段に出力する論理積手
段と、該論理積手段の出力から交流成分を取り出し整流
する手段と、該手段の出力により電源と制御対象との接
続を開閉制御するスイッチ手段とを備えることを特徴と
するフェールセーフ回路。