JPH1074104A - 制御装置の入力回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レベル判定用の判定回路を入力端子間に複数
並列接続した入力回路において、消費電流を低減して省
電力化を図り、入力回路の発熱量を抑制する。 【解決手段】 ＤＣ電源５からセンサ４ａへの通電経路
上に設けられ、入力端子２０ａ，２０ｂの端子間電圧が
電源電圧に対応したしきい値電圧以上であるとき、ＣＰ
Ｕにセンサ：オンを表わす信号を入力するセンサ状態検
出回路２２と、端子間電圧がセンサ４ａの主回路に流れ
るリーク電流ＩLeakに対応したしきい値電圧以上である
とき、ＣＰＵにセンサとの配線が正常であることを表わ
す信号を入力する接続状態検出回路２４とを備え、各回
路２２，２４の出力が共にLow レベルであるとき、ＣＰ
Ｕ側で通電経路の断線を検出できるようにした入力モジ
ュール２０において、検出回路２２にてセンサ：オンが
判定されている場合には、検出回路２４と入力端子２０
ａとの接続を遮断して、入力モジュール２０に流れる電
流を抑制する。この結果、入力モジュールの省電力化を
図り、発熱を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プログラマブル・
コントローラ等の制御装置に外部装置からの信号を入力
する入力回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、プログラマブル・コントロー
ラ等の制御装置にセンサやスイッチからの信号を入力す
る入力回路として、入力信号の信号レベルが所定値以上
か否かを判定する複数の判定回路を入力端子に並列に接
続し、各判定回路による判定結果（２値信号）を制御装
置に夫々入力するようにした入力回路が知られている
（例えば、特開昭５７−２７３１０号公報参照）。

【０００３】即ち、例えば、図７に示す如く、プログラ
マブル・コントローラ（以下、単にＰ・Ｃとも記載す
る）において、検出結果に応じてオン・オフ状態が切り
換わる直流２線式センサ（以下、単にセンサともいう）
５０からの検出信号（オン・オフ信号）を入力する入力
モジュール６０は、ＤＣ（直流）電源５２からセンサ５
０に電源供給を行う通電経路上に設けられ、その通電経
路に接続された＋側入力端子６０ａと−側入力端子６０
ｂとの間の端子間電圧からセンサ５０のオン・オフ状態
を検出するセンサ状態検出回路６２と、同じくその端子
間電圧から入力モジュール６０へのセンサ５０の接続状
態（つまりＤＣ電源５２からセンサ５０への通電経路の
断線）を検出する接続状態検出回路６４と、の２つの判
定回路から構成される。

【０００４】そして、この入力モジュール６０におい
て、センサ状態検出回路６２は、入力端子６０ａ，６０
ｂ間に接続された電圧分圧用の抵抗器Ｒ１，Ｒ２と、抵
抗器Ｒ２に並列接続された発光ダイオード及びこの発光
ダイオードからの光を受光してオン状態となるフォトト
ランジスタからなるフォトカプラＰＣ１と、フォトカプ
ラＰＣ１のフォトトランジスタがオン状態であるときに
フォトトランジスタを介してＰ・Ｃ側の電源電圧（＋５
Ｖ）が印加される信号入力用の抵抗器Ｒ５と、を備え、
端子間電圧が、センサ５０のオン時にＤＣ電源５２から
入力される電源電圧に対応した所定のしきい値電圧以上
であるときに、フォトカプラＰＣ１の発光ダイオードが
発光してフォトトランジスタがオンし、抵抗器Ｒ５にＰ
・Ｃ側の電源電圧が印加されて、抵抗器Ｒ５からＣＰＵ
にHighレベル（＋５Ｖ）の検出信号ＶPC1 を入力するよ
うに動作する。

【０００５】また、接続状態検出回路６４は、入力端子
６０ａ，６０ｂ間に接続された電圧分圧用の抵抗器Ｒ
３，Ｒ４と、抵抗器Ｒ４に並列接続された発光ダイオー
ド及びこの発光ダイオードからの光を受光してオン状態
となるフォトトランジスタからなるフォトカプラＰＣ２
と、フォトカプラＰＣ２のフォトトランジスタがオン状
態であるときにフォトトランジスタを介してＰ・Ｃ側の
電源電圧（＋５Ｖ）が印加される信号入力用の抵抗器Ｒ
６と、を備え、端子間電圧が、センサ５０のオフ時に通
電経路に流れる漏れ電流ＩLeakによって生じる電圧に対
応した所定のしきい値電圧以上であるときに、フォトカ
プラＰＣ２の発光ダイオードが発光してフォトトランジ
スタがオンし、抵抗器Ｒ６にＰ・Ｃ側の電源電圧が印加
されて、抵抗器Ｒ６からＣＰＵにHighレベル（＋５Ｖ）
の検出信号ＶPC2 を入力するように動作する。

【０００６】尚、図７において、センサ５０は、通電経
路に直列に設けられたスイッチング素子としてのトラン
ジスタＴｒと、このトランジスタＴｒを検出対象の動作
状態に応じてオン・オフさせる主回路と、トランジスタ
Ｔｒ及び主回路を過電圧から保護するツェナーダイオー
ドＺＤとから構成され、トランジスタＴｒのオフ時に
は、主回路の動作によって通電経路に漏れ電流ＩLeakが
流れる。また、入力モジュール６０の−側入力端子６０
ｂには、入力端子６０ａ，６０ｂ間に直流電圧が逆方向
に印加された際に、入力端子６０ａ，６０ｂ間に流れる
電流ＩCircuit （延いては、センサ状態検出回路６２及
び接続状態検出回路６４に夫々流れる入力電流ＩIN及び
Ｉopw ）が逆方向となって、各回路６２，６４が故障す
るのを防止するための、逆流防止用ダイオードＤ１が設
けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７に示した
Ｐ・Ｃの入力モジュール６０のように、入力端子間に複
数の判定回路を並列接続して、各判定回路からの信号を
制御装置に入力するようにした入力回路では、全ての判
定回路が常時動作することから、入力回路に流れる電流
量（換言すれば入力回路での消費電力）が多くなって、
入力回路が発熱し易くなる、といった問題があった。

【０００８】即ち、図７に示した入力モジュール６０で
は、図８に示すように、入力端子６０ａ，６０ｂが、信
号入力用のケーブルを介して、センサ５０及びＤＣ電源
５２に接続されると、センサ状態検出回路６２の抵抗器
Ｒ１，Ｒ２とフォトカプラＰＣ１と逆流防止用ダイオー
ドＤ１、及び接続状態検出回路６４の抵抗器Ｒ３，Ｒ４
とフォトカプラＰＣ２と逆流防止用ダイオードＤ１によ
り、センサ５０の通電経路が形成される。そして、この
経路には、これら各抵抗器Ｒ１〜Ｒ４と、センサ５０及
び信号線の内部抵抗とにより決定される電流ＩCircuit
が流れ、各回路６２，６４には、抵抗器Ｒ１，Ｒ２の抵
抗値と抵抗器Ｒ３，Ｒ４の抵抗値とにより決定される分
流比に対応した入力電流ＩIN及びＩOPW が夫々流れる
（ＩCircuit＝ＩIN＋Ｉopw）。

【０００９】従って、上記各回路６２，６４では、これ
ら各入力電流ＩIN，Ｉopw と抵抗器Ｒ１とＲ２，Ｒ３と
Ｒ４の抵抗値とで夫々決定される電圧値に応じて、フォ
トカプラＰＣ１，ＰＣ２がオン・オフし、センサ５０の
オフ時には、センサ状態検出回路６２からLow レベルの
信号（センサ状態検出信号ＶPC1 ）を、接続状態検出回
路６４からHighレベルの信号（接続状態検出信号ＶPC2
）を、夫々、発生させて、ＣＰＵにセンサ５０がオフ
状態である旨を報知し、センサ５０のオン時には、これ
ら各回路６２，６４からHighレベルの信号を発生させ
て、ＣＰＵにセンサがオン状態である旨を報知し、しか
も、入力モジュール６０とセンサ５０及びＤＣ電源５２
とを接続するケーブルが外れたり、断線したような場合
には、上記各回路６２，６４からの出力が共にLow レベ
ルとなって、ＣＰＵにケーブルの接続状態の異常を報知
することができる。

【００１０】しかし、こうした従来の入力モジュール６
０では、その入力端子６０ａ，６０ｂにセンサ５０及び
ＤＣ電源５２が正常に接続されている場合には、センサ
５０のオン・オフ状態にかかわらず、センサ状態検出回
路６２及び接続状態検出回路６４に電流が流れる。この
ため、特に、これら各回路６２，６４が共にHighレベル
の信号を発生するセンサ５０のオン時には、入力モジュ
ール６０への入力電流ＩCircuit が極めて大きくなり、
入力モジュール６０での消費電力が多くなって、入力モ
ジュール６０が過熱し易くなるのである。

【００１１】なお、こうした入力回路の過熱を防止する
には、入力回路を構成する複数の判定回路を分散配置し
たり、放熱性のよい大型部品を使用することも考えられ
るが、この場合、入力回路を小型化（高密度実装化）す
ることができなくなってしまう。特に、Ｐ・Ｃでは、セ
ンサやスイッチ類からの信号を多数取り込む必要があ
り、これらの信号を取り込む入力部には、上記入力モジ
ュールのような入力回路が多数設けられることから、各
入力回路には、発熱量が少なく小型のものが要求される
が、従来の入力回路は発熱し易く、発熱対策のために判
定回路を分散配置したり大型部品を使用すると、入力回
路が却って大きくなるので、こうした要求に応えること
ができない。

【００１２】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、上記入力モジュールのように、信号レベル判定用
の判定回路が入力端子間に複数並列接続される制御装置
の入力回路において、入力回路での消費電流を低減して
省電力化を図り、入力回路の発熱量を抑制すること、を
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項１に記載の制御装置の入力回路は、
外部装置からの信号を入力する一対の入力端子と、この
入力端子間に並列に接続され、その端子間電圧が互いに
異なる値に設定されたしきい値電圧以上か否かを夫々判
定して、判定結果を制御装置に入力する複数の判定回路
と、を備えるだけでなく、しきい値電圧が入力端子の端
子間電圧以下となる判定回路が複数ある場合に、その複
数の判定回路の内のしきい値電圧が最も大きい判定回路
を除く判定回路と、前記入力端子との接続を遮断する信
号経路遮断手段を備える。

【００１４】このため、本発明の入力回路によれば、例
えば、入力端子間に並列接続される判定回路が３個あ
り、端子間電圧がこれら各判定回路のしきい値電圧以上
であるような場合には、信号経路遮断手段によって、３
個の判定回路の内のしきい値電圧が最も高い判定回路を
除く２つの判定回路と入力端子との接続が遮断され、ま
た端子間電圧が、しきい値電圧が最も高い判定回路のし
きい値電圧よりも低く、他の２つの判定回路のしきい値
電圧以上であるような場合には、信号経路遮断手段によ
って、その２つの判定回路の内のしきい値電圧が低い方
の判定回路と入力端子との接続が遮断されることにな
る。

【００１５】つまり、入力端子に複数の判定回路が接続
された入力回路においては、しきい値電圧が端子間電圧
以下となる判定回路が複数存在する場合、その内のしき
い値電圧が最も大きい判定回路からの出力を制御装置に
入力するようにしても、制御装置に対して、端子間電圧
を報知することができる。そこで本発明では、しきい値
電圧が端子間電圧以下となる判定回路が複数ある場合
に、その内のしきい値電圧が最も高い判定回路を除く判
定回路と入力端子との接続を遮断することにより、その
接続を遮断した判定回路に流れる電流を零にして、入力
端子から入力回路に流れ込む電流量を抑制するのであ
る。

【００１６】従って、本発明によれば、端子間電圧の判
定結果を制御装置に入力する入力回路としての機能を損
なうことなく、入力回路における消費電力を低減して、
入力回路の発熱を抑制することができる。またこのよう
に、本発明によれば、入力回路の省電力化を図り、発熱
を抑えることができるので、入力回路における回路素子
の高密度実装化を図り、入力回路を小型化することも可
能になる。

【００１７】尚、本発明において、端子間電圧が各判定
回路のしきい値電圧よりも低い場合には、入力端子との
接続が遮断される判定回路はなく、全ての判定回路が入
力端子に接続されるが、この場合には、入力端子から各
判定回路に流れ込む電流量が少なく、発熱量も少なくな
る。従って、本発明において、信号経路遮断手段によっ
て入力端子との接続が遮断される判定回路が存在しない
か或は少なくなっても、入力回路全体で消費される電力
が多くなるようなことはなく、入力回路の省電力化を良
好に実現できる。

【００１８】ここで、本発明の入力回路としては、例え
ば、しきい値電圧を所定の分解能で設定した多数の判定
回路を入力端子に並列接続することにより、外部装置か
らのアナログ入力電圧を各判定回路のしきい値電圧の分
解能にてデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器にも適用で
きるし、図７に示した入力モジュールのように、２つの
判定回路を用いて、所定条件にてオン・オフ状態が切り
換えられるセンサ装置のオン・オフ状態と、そのセンサ
装置と入力端子との接続状態とを夫々検出する、スイッ
チ式のセンサ装置の入力回路にも適用できる。

【００１９】そして、こうしたスイッチ式のセンサ装置
の入力回路を構成する場合には、例えば、請求項２に記
載のように、入力端子には、センサ装置を介して電源を
接続し、請求項１に記載の複数の判定回路として、入力
端子の端子間電圧が電源電圧に対応したしきい値電圧以
上であるか否かを判定することにより、センサ装置のオ
ン・オフ状態を検出するセンサ状態検出回路と、端子間
電圧が、センサ装置のオフ時にセンサ装置を流れる電流
に対応した、センサ状態検出回路のしきい値電圧よりも
低いしきい値電圧以上であるか否かを判定することによ
り、入力端子と前記センサ装置との接続状態を検出する
接続状態検出回路とを備え、信号経路遮断手段を、セン
サ状態検出回路にてセンサ装置のオン状態が検出されて
いるとき、入力端子と接続状態検出回路との接続を遮断
するように構成すればよい。

【００２０】但し、このような入力回路を用いてセンサ
装置のオン・オフ状態及び入力端子とセンサ装置との接
続状態を検出する場合、センサ装置には、請求項２に記
載のように、そのオフ時には、オン時よりも少ない電流
が流れるものを使用する必要がある。従って、センサ装
置が図７に示したような直流２線式センサであれば、内
部回路（主回路）の動作によって、センサ装置のオフ時
にもリーク電流が流れるので問題がないが、後述の直流
３線式センサのように、センサ装置内にてオン・オフさ
れるスイッチング素子と、スイッチング素子をオン・オ
フさせる内部回路（主回路）との通電経路が異なる場合
には、スイッチング素子のオン・オフ状態検出のため
に、スイッチング素子の通電経路に入力回路を接続した
際、スイッチング素子のオフ時にも接続状態検出用の電
流が流れるように、センサ装置を一部改造する必要はあ
る。

【００２１】またこのようにセンサ装置のオン・オフ状
態を検出する場合、センサ装置が交流駆動式のものであ
れば、入力端子には、センサ装置を介して交流電源が入
力されることになるが、この場合には、例えば、判定回
路を、交流電圧をしきい値電圧と大小判定可能に構成す
るか、或は、端子間電圧を整流・平滑化する信号処理回
路を別途設け、この信号処理回路からの入力電圧を直流
電圧判定用の判定回路に入力するようにすればよい。

【００２２】一方、請求項２に記載のように、入力回路
を、センサ装置のオン・オフ状態及び入力回路とセンサ
装置との接続状態を夫々検出するように構成する場合に
は、請求項３に記載のように、センサ状態検出回路及び
接続状態検出回路を、夫々、発光素子と受光素子とから
なるフォトカプラと、入力端子間に接続され、その端子
間電圧を分圧した電圧を発光素子に印加することによ
り、端子間電圧がしきい値電圧以上であるときに発光素
子を発光させる分圧回路と、から構成し、受光素子を介
して制御装置に判定信号を入力するようにすればよい。

【００２３】つまり、入力回路を、図７に示した入力モ
ジュールのように、フォトカプラと分圧回路とから構成
すれば、フォトカプラにより、入力端子に接続されるセ
ンサ装置側の信号経路と、制御装置側の信号経路とを、
完全に遮断することができ、センサ装置側から入力され
たノイズ等が、入力回路を介して、制御装置側に入力さ
れ、制御装置が誤動作する、といったことを防止でき
る。

【００２４】また、本発明は、外部装置からの信号を制
御装置に入力する入力回路であれば適用できるが、特
に、請求項４に記載のように、プログラマブル・コント
ローラにおいて、センサやスイッチ類等の外部装置から
の信号を入力する入力回路に適用すれば、プログラマブ
ル・コントローラの入力部における消費電力を低減し、
入力部での発熱を抑えることができる。

【００２５】つまり、既述したように、プログラマブル
・コントローラでは、センサやスイッチ類からの信号を
多数取り込む必要があり、これらの信号を取り込む入力
部には、多数の入力回路が設けられるが、本発明によれ
ば、その入力部に設けられる各入力回路の省電力化を図
り、発熱を抑制できることから、本発明を、プログラマ
ブル・コントローラの入力回路に適用すれば、その入力
部での消費電力を低減して発熱を抑えることができるの
である。

【００２６】また本発明によれば、入力回路の発熱量を
抑えつつ入力回路を小型化できるので、本発明をプログ
ラマブル・コントローラに適用すれば、多数の入力回路
が設けられる入力部を小さくして、プログラマブル・コ
ントローラの小型化を図ることも可能である。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図面と
共に説明する。まず図１は本発明が適用されたプログラ
マブル・コントローラ（Ｐ・Ｃ）２とその周辺装置の構
成を表わす概略構成図である。

【００２８】図１に示す如く、本実施例のＰ・Ｃ２は、
工場の自動化ラインの制御装置として使用されるもので
あり、ＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータからな
る演算部１０と、演算部１０での演算動作に必要なプロ
グラムや各種データが記憶される記憶部１２と、工場の
自動化ラインに配置されたデジタルＳＷ，近接ＳＷ，セ
レクタＳＷ，押しボタンＳＷ，リミットＳＷ（但し、Ｓ
Ｗはスイッチを表わす）等からなる操作・検出部４から
の信号を入力する入力部１４と、工場の自動化ラインに
配置されたパイロットランプ，電磁弁，数字表示器，モ
ータ等からなる表示・駆動部６に駆動用の信号を出力す
る出力部１６と、これら各部１０〜１６を接続するバス
ライン１８とから構成される。

【００２９】そして、Ｐ・Ｃ２においては、演算部１０
の制御の下に、入力部１４が、操作・検出部４を構成す
るリミットＳＷや近接ＳＷ等からの信号を取り込み、演
算部１０が、入力部１４を介して取り込んだ入力信号に
基づき、表示・駆動部６を構成する各部の制御量を演算
し、出力部１６から表示・駆動部６に、その演算結果に
対応した駆動信号を出力させる。

【００３０】次に、図２は、操作・検出部４を構成する
各種スイッチからの信号を個々に取り込むために、各ス
イッチに対応してＰ・Ｃ２の入力部１４に設けられた入
力モジュール２０の構成を表わす。尚、図２に示す入力
モジュール２０は、図７に示した従来の入力モジュール
６０と同様、リミットＳＷや近接ＳＷ等を構成する直流
２線式センサ（以下、単にセンサという）４ａからの信
号を取り込むようにされている。

【００３１】図２に示す如く、本実施例の入力モジュー
ル２０は、図７に示した従来の入力モジュール６０と同
様、ＤＣ電源５からセンサ４ａに電源供給を行う通電経
路上に設けられ、その通電経路に接続された＋側入力端
子２０ａと−側入力端子２０ｂとの間の端子間電圧から
センサ４ａのオン・オフ状態を検出するセンサ状態検出
回路２２と、同じくその端子間電圧から入力モジュール
２０へのセンサ４ａの接続状態を検出する接続状態検出
回路２４と、の２つの判定回路から構成される。

【００３２】そして、この入力モジュール２０におい
て、センサ状態検出回路２２及び接続状態検出回路２４
は、図７に示したセンサ状態検出回路６２及び接続状態
検出回路６４と全く同様に構成されており、入力モジュ
ール２０と図７に示した従来の入力モジュール６０との
異なる点は、センサ状態検出回路２２の抵抗器Ｒ５から
演算部１０内のＣＰＵに至る検出信号の入力ラインとＰ
・Ｃ２側の電源ライン（＋５Ｖ）との間（換言すればフ
ォトカプラＰＣ１を構成するフォトトランジスタのコレ
クタ−エミッタ間）に、抵抗器Ｒ８，Ｒ９の直列回路を
接続すると共に、これら抵抗器Ｒ８，Ｒ９の接続点に、
ＰＮＰトランジスタＴＲ１のベースを接続し、このＰＮ
ＰトランジスタＴＲ１のエミッタを、Ｐ・Ｃ２側の電源
ライン（＋５Ｖ）に接続し、このＰＮＰトランジスタＴ
Ｒ１のコレクタを、フォトカプラＰＣ３を構成する発光
ダイオード及び電流制限用の抵抗器Ｒ７を介して、Ｐ・
Ｃ２のグランドライン（０Ｖ）に接地し、更に、フォト
カプラＰＣ３を構成するフォトトランジスタを、入力モ
ジュール２０の＋側入力端子２０ａと接続状態検出回路
２４との間の信号経路に設けた点である。

【００３３】このように構成された本実施例の入力モジ
ュール２０においては、図３に示すように、入力端子２
０ａ，２０ｂが、信号入力用のケーブルを介して、セン
サ４ａ及びＤＣ電源５に接続されていない場合（未配
線）や、ケーブルが外れたり、ケーブルが断線した場合
には、センサ４ａ側から入力モジュール２０に電流ＩCi
rcuit が流れ込むことはない。従って、この場合には、
センサ状態検出回路２２及び接続状態検出回路２４の入
力電流ＩIN及びＩopw が零となって、これら各回路２
２，２４からの出力ＶPC1及びＶPC2は共にLow レベルと
なり、図７に示した従来の入力モジュール６０と同様、
ＣＰＵ側に、ケーブルが正常に接続されていない旨を報
知することができる。

【００３４】また、入力モジュール２０とセンサ４ａ及
びＤＣ電源５とがケーブルを介して正常に接続されてい
る状態で、センサ４ａがオフ状態になっている場合に
は、まず、センサ状態検出回路２２の抵抗器Ｒ１，Ｒ２
により、センサ４ａの通電経路が形成される。そして、
この場合、センサ状態検出回路２２の入力電流ＩINは、
センサ４ａのオフ時に流れるリーク電流ＩLeakに対応し
た微小電流となるため、センサ状態検出回路２２のフォ
トカプラＰＣ１はオフ状態となり、センサ状態検出信号
ＶPC1 がLow レベルとなる。

【００３５】一方、センサ状態検出信号ＶPC1 がLow レ
ベルであれば、ＰＮＰトランジスタＴＲ１はオン状態と
なり、フォトカプラＰＣ３の発光ダイオードに電流が流
れて、フォトダイオードがオンするため、接続状態検出
回路２４の抵抗器Ｒ３，Ｒ４にも、リーク電流ＩLeakに
対応した電流が流れる。そして、接続状態検出回路２４
では、このリーク電流ＩLeakに対応した微小電流にてフ
ォトカプラＰＣ２がオンするため、接続状態検出信号Ｖ
PC2 はHighレベルとなる。

【００３６】この結果、本実施例の入力モジュール２０
においては、センサ４ａがオフ状態にある場合には、セ
ンサ状態検出回路２２からの出力（センサ状態検出信
号）ＶPC1 がLow レベル、接続状態検出回路２４からの
出力（接続状態検出信号）ＶPC2 がHighレベルとなっ
て、図７に示した従来の入力モジュール６０と同様、Ｃ
ＰＵ側に、センサ４ａがオフ状態である旨を報知するこ
とができる。

【００３７】次に、入力モジュール２０とセンサ４ａ及
びＤＣ電源５とがケーブルを介して正常に接続されてい
る状態で、センサ４ａがオン状態になった場合には、Ｄ
Ｃ電源５からの出力電圧が入力端子２０ａ，２０ｂ間に
殆どそのまま印加されることから、センサ状態検出回路
２２の入力電流ＩINが、この電圧により大電流となっ
て、センサ状態検出信号ＶPC1 は、図７に示した従来の
入力モジュール６０と同様、Highレベルになる。

【００３８】しかし、センサ状態検出信号ＶPC1 がHigh
レベルになると、ＰＮＰトランジスタＴＲ１がオフ状態
となって、フォトカプラＰＣ３の発光ダイオードに電流
が流れず、フォトカプラＰＣ３（詳しくはフォトトラン
ジスタ）がオフすることから、センサ４ａのオン時に
は、接続状態検出回路２４と＋側入力端子２０ａとの接
続が遮断され、接続状態検出回路２４の抵抗器Ｒ３，Ｒ
４には電流が流れず、接続状態検出回路２４の動作が停
止されることになる。

【００３９】この結果、本実施例の入力モジュール２０
においては、センサ４ａがオン状態にある場合には、セ
ンサ状態検出回路２２からの出力（センサ状態検出信
号）ＶPC1 がHighレベル、接続状態検出回路２４からの
出力（接続状態検出信号）ＶPC2 がLow レベルとなる。

【００４０】この場合のＣＰＵへの入力信号ＶPC1，ＶP
C2は、図７に示した従来の入力モジュール６０とは異な
るものの、ＣＰＵ側では、センサ状態検出回路２２から
のセンサ状態検出信号ＶPC1 がHighレベルであれば、セ
ンサ４ａがオン状態であり、入力モジュール２０とセン
サ４ａ及びＤＣ電源５との接続状態は正常であることを
判定できることから、演算部１０側での制御動作に悪影
響を与えることはなく、Ｐ・Ｃ２は正常動作することが
できる。

【００４１】そして、この場合、接続状態検出回路２４
は＋側入力端子２０ａと遮断され、接続状態検出回路２
４の入力電流Ｉopw は零になることから、例えば、セン
サ状態検出回路２２内の抵抗器Ｒ１と接続状態検出回路
２４内の抵抗器Ｒ３との抵抗比を１：１であるとすれ
ば、入力モジュール２０に流れる電流ＩCircuit は、図
７に示した従来の入力モジュール６０の略半分（５０
％）となる。つまり、本実施例では、従来の入力モジュ
ール６０において、センサ５０のオン時に接続状態検出
回路６４に流れる、図８にハッチングを付与した電流分
を削減し、このとき入力モジュール２０に流れる電流Ｉ
Circuit を低減しているのである。

【００４２】このため、本実施例によれば、入力モジュ
ール２０における電力消費量を低減して、入力モジュー
ル２０の発熱を抑制することができる。またこのよう
に、入力モジュール２０の電力消費量を低減してその発
熱を抑制できるので、入力モジュール２０を構成する回
路素子の高密度実装化を図り、入力モジュール２０，延
いてはＰ・Ｃ２を小型化することも可能になる。

【００４３】ここで、上記実施例では、センサ４ａがオ
ン状態で、入力端子２０ａ，２０ｂにＤＣ電源５の出力
電圧が略そのまま印加される場合に、フォトカプラＰＣ
１，ＰＣ２がオンする際のしきい値が高いセンサ状態検
出回路２２のみを動作させ、接続状態検出回路２４と＋
側入力端子２０ａとの接続を遮断するための信号経路遮
断手段として、ＰＮＰトランジスタＴＲ１とフォトカプ
ラＰＣ３と抵抗器Ｒ７〜Ｒ９とからなる信号経路遮断回
路を使用し、センサ状態検出回路２２からの出力に応じ
て、その出力（センサ状態検出信号）がHighレベルであ
るときに、接続状態検出回路２４と＋側入力端子２０ａ
との接続を遮断するように構成した。

【００４４】しかし、こうした信号経路遮断手段として
の機能を実現するためには、必ずしもセンサ状態検出回
路２２からの出力を利用する必要はなく、入力端子２０
ａ，２０ｂの端子間電圧に応じて、接続状態検出回路２
４と入力端子２０ａ（又は２０ｂ）との接続を遮断する
ようにしてもよい。

【００４５】以下、このように入力端子の端子間電圧に
基づき、接続状態検出回路２４と＋側入力端子（又は−
側入力端子）との接続を遮断するようにした入力モジュ
ールについて、図４及び図５を用いて説明する。まず図
４に示す入力モジュール３０は、上記実施例の入力モジ
ュール２０と同様、ＤＣ電源５からセンサ４ａに電源供
給を行う通電経路上に設けられ、その通電経路に接続さ
れた＋側入力端子３０ａと−側入力端子３０ｂとの間の
端子間電圧からセンサ４ａのオン・オフ状態を検出する
センサ状態検出回路３２と、同じくその端子間電圧から
入力モジュール３０へのセンサ４ａの接続状態を検出す
る接続状態検出回路３４と、の２つの判定回路から構成
される。

【００４６】そして、この入力モジュール３０におい
て、センサ状態検出回路３２及び接続状態検出回路３４
は、上記実施例のセンサ状態検出回路２２及び接続状態
検出回路２４と全く同様に構成されており、上記実施例
の入力モジュール２０と異なる点は、センサ状態検出回
路２２からの出力がHighレベルであるときに、接続状態
検出回路２４と＋側入力端子２０ａとの接続を遮断する
ための、ＰＮＰトランジスタＴＲ１，フォトカプラＰＣ
３，及び抵抗器Ｒ７〜Ｒ９からなる通電経路遮断回路に
代えて、入力端子３０ａ，３０ｂ間に設けられた抵抗器
Ｒ１１〜Ｒ１５及びＰＮＰトランジスタＴＲ１１と、接
続状態検出回路３４と＋側入力端子３０ａとの間に設け
られたＰＮＰトランジスタＴＲ１２とからなる通電経路
遮断回路を設けた点である。

【００４７】即ち、図４の入力モジュール３０において
は、入力端子３０ａ，３０ｂ間に、ダイオードＤ１を介
して、抵抗器Ｒ１１及びＲ１２が接続され、これら抵抗
器Ｒ１１及びＲ１２の接続点には、ＰＮＰトランジスタ
ＴＲ１１のベースが接続されている。またＰＮＰトラン
ジスタＴＲ１１のエミッタは、＋側入力端子３０ａに接
続され、コレクタは、抵抗器Ｒ１３及びダイオードＤ１
を介して、−側入力端子３０ｂに接続されている。

【００４８】そして、接続状態検出回路３４と＋側入力
端子３０ａとの間には、コレクタが接続状態検出回路３
４に、エミッタが＋側入力端子３０ａに、夫々接続さ
れ、ベースが、ＰＮＰトランジスタＴＲ１１と抵抗器Ｒ
１３との接続点に抵抗器Ｒ１４を介して接続されると共
に、抵抗器Ｒ１５を介して＋側入力端子３０ａに接続さ
れた、ＰＮＰトランジスタＴＲ１２が設けられている。

【００４９】このように構成された図４の入力モジュー
ル３０では、ＰＮＰトランジスタＴＲ１１がオフ状態で
あれば、ＰＮＰトランジスタＴＲ１２がオン状態となっ
て、接続状態検出回路３４と＋側入力端子３０ａとが接
続され、ＰＮＰトランジスタＴＲ１１がオン状態であれ
ば、ＰＮＰトランジスタＴＲ１２がオフ状態となって、
接続状態検出回路３４と＋側入力端子３０ａとの接続が
遮断される。

【００５０】そして、ＰＮＰトランジスタＴＲ１１のベ
ースは、抵抗器Ｒ１１とＲ１２との接続点に接続されて
いることから、端子間電圧Ｖinが、センサ状態検出回路
３２の出力ＶPC1 がHighレベルとなるしきい値電圧近傍
の所定電圧以上であるときに、ＰＮＰトランジスタＴＲ
１１がオン状態となるように、各抵抗器Ｒ１１，Ｒ１２
の抵抗値が設定されている。

【００５１】つまり、ＰＮＰトランジスタＴＲ１１がオ
ン状態となるのは、そのベース−エミッタ間電圧ＶBE
（換言すれば抵抗器Ｒ１１の両端電圧）が、０．７Ｖ程
度の所定電圧以上になったときであることから、図４の
入力モジュール３０では、センサ４ａがオン状態となっ
て、センサ状態検出回路３２の出力がHighレベルとなる
場合には、抵抗器Ｒ１１の両端電圧も、ＰＮＰトランジ
スタＴＲ１１がオンする電圧以上となるように、抵抗器
Ｒ１１，Ｒ１２の抵抗値が設定されている。例えば、セ
ンサ状態検出回路３２の出力がHighレベルとなる端子間
電圧Ｖinの下限が５Ｖで、ＤＣ電源５の下限が１０Ｖで
あるとき、ＰＮＰトランジスタＴＲ１１がオンするのに
要する端子間電圧Ｖinの下限を７Ｖに設定する場合、Ｐ
ＮＰトランジスタＴＲ１１がオン状態となるＶBEが−１
Ｖ，ダイオードＤ１の順方向電圧ＶF が１Ｖであるとす
ると、抵抗器Ｒ１１，Ｒ１２の両端電圧が６Ｖ（＝７Ｖ
−ＶF ）となった時に、ＰＮＰトランジスタＴＲ１１が
オンするように、Ｒ１１とＲ１２の抵抗比を、Ｒ１１：
Ｒ１２＝１：５とすればよい。

【００５２】この結果、図４の入力モジュール３０で
は、センサ状態検出回路３２からの出力（センサ状態検
出信号）ＶPC1 を利用することなく、この信号ＶPC1 が
Highレベルであるときに、接続状態検出回路３４に入力
電流Ｉopw が流れるのを禁止でき、図２の入力モジュー
ル２０と同様の効果を得ることができる。

【００５３】一方、図５に示す入力モジュール４０も、
図２或は図４に示した上記実施例の入力モジュール２
０，３０と同様、ＤＣ電源５からセンサ４ａに電源供給
を行う通電経路上に設けられ、その通電経路に接続され
た＋側入力端子４０ａと−側入力端子４０ｂとの間の端
子間電圧からセンサ４ａのオン・オフ状態を検出するセ
ンサ状態検出回路４２と、同じくその端子間電圧から入
力モジュール３０へのセンサ４ａの接続状態を検出する
接続状態検出回路４４と、の２つの判定回路から構成さ
れる。

【００５４】そして、この入力モジュール４０において
も、センサ状態検出回路４２及び接続状態検出回路４４
は、図２に示したセンサ状態検出回路２２及び接続状態
検出回路２４と全く同様に構成されており、図２に示し
た入力モジュール２０と異なる点は、センサ状態検出回
路２２からの出力がHighレベルであるときに、接続状態
検出回路２４と＋側入力端子２０ａとの接続を遮断す
る、ＰＮＰトランジスタＴＲ１，フォトカプラＰＣ３，
及び抵抗器Ｒ７〜Ｒ９からなる通電経路遮断回路に代え
て、入力端子４０ａ，４０ｂ間に設けられた抵抗器Ｒ２
１〜Ｒ２５及びＮＰＮトランジスタＴＲ２１と、接続状
態検出回路４４と−側入力端子４０ｂとの間に設けられ
たＮＰＮトランジスタＴＲ２２とからなる通電経路遮断
回路を設けた点である。

【００５５】即ち、図５の入力モジュール４０において
は、入力端子４０ａ，４０ｂ間に、ダイオードＤ１を介
して、抵抗器Ｒ２１及びＲ２２が接続され、これら抵抗
器Ｒ２１及びＲ２２の接続点には、ＮＰＮトランジスタ
ＴＲ２１のベースが接続されている。またＮＰＮトラン
ジスタＴＲ２１のコレクタは、抵抗器Ｒ２３を介して＋
側入力端子４０ａに接続されると共に、抵抗器Ｒ２４，
Ｒ２５及びダイオードＤ１を介して−側入力端子４０ｂ
に接続され、ＮＰＮトランジスタＴＲ２１のエミッタ
は、ダイオードＤ１を介して−側入力端子４０ｂに接続
されている。

【００５６】そして、接続状態検出回路４４と−側入力
端子４０ｂとの間には、コレクタが接続状態検出回路４
４に、エミッタが−側入力端子４０ｂに、夫々接続さ
れ、ベースが、抵抗器Ｒ２４と抵抗器Ｒ２５との接続点
に接続された、ＮＰＮトランジスタＴＲ２２が設けられ
ている。

【００５７】このように構成された図５の入力モジュー
ル４０では、ＮＰＮトランジスタＴＲ２１がオフ状態で
あれば、ＮＰＮトランジスタＴＲ２２がオン状態となっ
て、接続状態検出回路４４と−側入力端子４０ｂとが接
続され、ＮＰＮトランジスタＴＲ２１がオン状態であれ
ば、ＮＰＮトランジスタＴＲ２２がオフ状態となって、
接続状態検出回路４４と−側入力端子４０ｂとの接続が
遮断される。そして、ＮＰＮトランジスタＴＲ２１のベ
ースは、抵抗器Ｒ２１とＲ２２との接続点に接続されて
いることから、端子間電圧Ｖinが、センサ状態検出回路
４２の出力ＶPC1 がHighレベルとなるしきい値電圧近傍
の所定電圧以上であるときに、ＮＰＮトランジスタＴＲ
２１がオン状態となるように、各抵抗器Ｒ２１，Ｒ２２
の抵抗値が設定されている。

【００５８】この結果、図５の入力モジュール４０にお
いても、図４の入力モジュール３０と同様、センサ状態
検出回路４２からの出力（センサ状態検出信号）ＶPC1
を利用することなく、この信号ＶPC1 がHighレベルであ
るときに、接続状態検出回路３４に入力電流Ｉopw が流
れるのを禁止でき、図２の入力モジュール２０と同様の
効果を得ることができる。

【００５９】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種
々の態様を採ることができる。例えば、上記実施例で
は、入力モジュール２０（３０，４０）を用いて、直流
２線式センサ４ａからの信号をＰ・Ｃ２内に取り込む場
合について説明したが、図６に示すような直流３線式セ
ンサ４ｂからの信号を取り込む際にも、上記実施例にて
説明した入力モジュール２０（３０，４０）をそのまま
使用することができる。

【００６０】但し、この場合、図６に示すように、入力
モジュール２０（３０，４０）は、ＤＣ電源５から直流
３線式センサ４ｂの主回路に至る給電経路上には配置さ
れず、ＤＣ電源５から主回路によりオン・オフされるス
イッチング素子（図ではトランジスタＴｒ）に至る通電
経路上に配置されることから、トランジスタＴｒのオフ
時には、通電経路が完全に遮断されて、入力モジュール
２０（３０，４０）に接続状態検出用の電流が流れない
ことがある。

【００６１】そこで、このような場合には、接続状態検
出用の電流を流すために、センサ４ｂのトランジスタＴ
ｒに並列に、漏れ電流を流すためのリーク抵抗Ｒｏを設
け、トランジスタＴｒのオフ時にも、入力モジュール２
０（３０，４０）に、接続状態検出用の電流が流れるよ
うにする必要はある。尚、図６に示す直流３線式センサ
４ｂには、ＤＣ電源５からセンサ４ｂ内に流入する電流
方向を規制して、逆電流が流れることのないようにする
ための、逆流防止用ダイオードＤｏが設けられている。

【００６２】また次に、上記実施例では、本発明の入力
回路を、Ｐ・Ｃ２の入力モジュールに適用した場合につ
いて説明したが、本発明は、Ｐ・Ｃ２以外の制御装置に
対する信号の入力回路に適用することもできる。また、
上記実施例では、判定回路として、近接ＳＷやリミット
ＳＷ等のオン・オフ状態が変化するセンサ装置のオン・
オフ状態を検出するセンサ状態検出回路と、ケーブルの
断線等を検出する接続状態検出回路との２つの判定回路
を備えた入力回路について説明したが、多数の判定回路
を入力端子間に並列に接続した入力回路であっても、本
発明を適用して入力回路の省電力化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例のプログラマブル・コントローラ（Ｐ
・Ｃ）とその周辺装置の構成を表わす概略構成図であ
る。

【図２】 本発明が適用されたＰ・Ｃの入力モジュール
の第１の構成例を表わす電気回路図である。

【図３】 図２の入力モジュールの動作を説明するタイ
ムチャートである。

【図４】 本発明が適用されたＰ・Ｃの入力モジュール
の第２の構成例を表わす電気回路図である。

【図５】 本発明が適用されたＰ・Ｃの入力モジュール
の第３の構成例を表わす電気回路図である。

【図６】 直流３線式センサの構成及び直流３線式セン
サへの入力モジュールの接続状態を表わす説明図であ
る。

【図７】 従来のＰ・Ｃの入力モジュールの構成例を表
わす電気回路図である。

【図８】 図７の入力モジュールの動作を説明するタイ
ムチャートである。

【符号の説明】

２…Ｐ・Ｃ（プログラマブル・コントローラ） ４…
操作・検出部 ４ａ…センサ（直流２線式センサ） ５…ＤＣ電源
６…表示・駆動部 １０…演算部 １２…記憶部 １４…入力部 １
６…出力部 １８…バスライン ２０，３０，４０…入力モジュー
ル ２０ａ，３０ａ，４０ａ…＋側入力端子 ２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ…−側入力端子 ２２，３２，４２…センサ状態検出回路 ２４，３４，４４…接続状態検出回路 ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３…フォトカプラ Ｒ１〜Ｒ９，Ｒ１１〜Ｒ１５，Ｒ２１〜Ｒ２５…抵抗器 ＴＲ１，ＴＲ１１，ＴＲ１２…ＰＮＰトランジスタ ＴＲ２１，ＴＲ２２…ＮＰＮトランジスタ ４ｂ…センサ（直流３線式センサ） Ｒｏ…リーク抵抗

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部装置からの信号を入力する一対の入
   力端子と、 該入力端子間に並列に接続され、該端子間電圧が互いに
   異なる値に設定されたしきい値電圧以上か否かを夫々判
   定して、該判定結果を制御装置に入力する複数の判定回
   路と、 を備えた制御装置の入力回路において、 前記しきい値電圧が前記端子間電圧以下となる判定回路
   が複数ある場合に、その複数の判定回路の内のしきい値
   電圧が最も大きい判定回路を除く判定回路と、前記入力
   端子との接続を遮断する信号経路遮断手段を設けたこと
   を特徴とする制御装置の入力回路。
2. 【請求項２】 前記入力端子には、前記外部装置とし
   て、所定条件にてオン・オフ状態が切り換えられ、オフ
   時にはオン時よりも少ない電流を通電可能なセンサ装置
   を介して電源が接続され、 前記複数の判定回路として、 前記端子間電圧が電源電圧に対応したしきい値電圧以上
   であるか否かを判定することにより、前記センサ装置の
   オン・オフ状態を検出するセンサ状態検出回路と、 前記端子間電圧が、前記センサ装置のオフ時に前記セン
   サ装置を流れる電流に対応した、前記センサ状態検出回
   路のしきい値電圧よりも低いしきい値電圧以上であるか
   否かを判定することにより、前記入力端子と前記センサ
   装置との接続状態を検出する接続状態検出回路と、 を備え、 前記信号経路遮断手段は、前記センサ状態検出回路にて
   前記センサ装置のオン状態が検出されているとき、前記
   入力端子と前記接続状態検出回路との接続を遮断するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の制御装置の入力回路。
3. 【請求項３】 前記センサ状態検出回路及び接続状態検
   出回路は、夫々、 発光素子と受光素子とからなるフォトカプラと、 前記入力端子間に接続され、該端子間電圧を分圧した電
   圧を前記発光素子に印加することにより、該端子間電圧
   が前記しきい値電圧以上であるときに前記発光素子を発
   光させる分圧回路と、 からなり、前記受光素子を介して制御装置に検出信号を
   入力することを特徴とする請求項２に記載の制御装置の
   入力回路。
4. 【請求項４】 前記制御装置は、前記外部装置からの入
   力に応じて、予め設定されたプログラムに従い所定の制
   御動作を実行するプログラマブル・コントローラである
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか記載の制
   御装置の入力回路。