継電ユニット、継電ユニットの制御方法

本発明は、継電ユニットに関する。

負荷への通電および非通電を切り替える継電ユニット(リレーユニットとも呼ばれる)には、ノーマリオープン接点(a接点)およびノーマリクローズ接点(b接点)を有する機械式の開閉素子が設けられる。

欧州特許EP1202313A1(2000年10月23日公開)

日本国実用新案公報 実開平5−55435(1993年7月23日公開)

このような継電ユニットでは、非通電時にノーマリクローズ接点に送信した信号の状態によってノーマリクローズ接点をモニタ(診断)することができるが、モニタ時にノーマリクローズ接点に生じた一時的な原因や回復可能な原因によって異常と判断されることが問題となっている。

本発明の目的の1つは、継電ユニットにおけるノーマリクローズ接点のモニタの信頼性を高めることにある。

本発明に係る継電ユニットは、1個以上のノーマリオープン接点と、1個以上のノーマリクローズ接点とを含み、ノーマリオープン接点が開状態でノーマリクローズ接点が閉状態のときに負荷への非通電状態となり、ノーマリオープン接点が閉状態でノーマリクローズ接点が開状態のときに負荷への通電状態となる切替回路と、前記切替回路を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記非通電状態時に、前記ノーマリクローズ接点へ診断信号を送信し、かつ送信した診断信号の帰還状況の検出を行い、この検出の結果が所定条件を満たさない場合は、診断信号を再送信し、かつ再送信した診断信号の帰還状況の再検出を行い、この再検出の結果が所定条件を満たす場合に正常と判定することを特徴とする。

このように、検出の結果が所定条件を満たさない場合に再検出を行うことで、先の検出時にノーマリクローズ接点に生じた一時的な原因(例えば、揺れ)や回復可能な原因(例えば、異物混入)によって異常とされるケースを減らすことができ、ノーマリクローズ接点のモニタの信頼性を高めることができる。

(a)〜(c)は、実施の形態1の継電ユニットの構成(負荷へ非通電)を示すブロック図である。

(a)〜(c)は、実施の形態1の継電ユニットの構成(負荷へ通電)を示すブロック図である。

(a)〜(c)は、実施の形態1の継電ユニットの構成(モニタ期間)を示すブロック図である。

実施の形態1の継電ユニットにおけるb接点のモニタ(診断)工程を示すフローチャートである。

(a)〜(c)は、継電ユニット(単極リレー構成)がON故障した場合の状態を示すブロック図である。

実施の形態1にかかるb接点のモニタ工程の別例を示すフローチャートである。

実施の形態1にかかるb接点のモニタ工程のさらなる別例を示すフローチャートである。

(a)〜(c)は、実施の形態2の継電ユニットの構成(負荷へ非通電)を示すブロック図である。

(a)〜(c)は、実施の形態2の継電ユニットの構成(負荷へ通電)を示すブロック図である。

(a)〜(d)は、実施の形態2の継電ユニットの構成(モニタ期間)を示すブロック図である。

実施の形態2の継電ユニットにおけるb接点のモニタ(診断)工程を示すフローチャートである。

(a)〜(c)は、継電ユニット(2極リレー構成)がON故障した場合の状態を示すブロック図である。

(a)〜(d)は、継電ユニット(2極リレー構成)がON故障し、ノイズが混入した場合の状態を示すブロック図である。

(a)〜(c)は、実施の形態1の継電ユニットの別構成(モニタ期間)を示すブロック図である。

〔実施の形態1〕 図1および図2に示すように、実施の形態1にかかる継電ユニット10は、制御部2と、切替回路3と、電源回路9と、第1入力回路14および第2入力回路15と、負荷連動/リセット回路17と、補助出力回路18と、表示灯回路19とを備える。第1入力回路14は外部の第1入力スイッチ12からの入力を受け付け、第2入力回路15は外部の第2入力スイッチ13から入力を受け付け、負荷連動/リセット回路17は外部のリセットスイッチ16からの入力を受け付ける。外部電源24(直流電源)は、制御部2に接続する電源回路9を含む、継電ユニット10の各部に給電を行う。

図1(b)および図1(c)に示すように、制御部2は、図1(b)・図1(c)に示すように、メモリに格納されたプログラムを実行するプロセッサとして機能する1個または2個のマイクロコンピュータ(マイコン)で構成される。

切替回路3は、第1有接点リレー回路5と第2有接点リレー回路6と、2つの絶縁コンデンサC1・C2とを備える。

第1有接点リレー回路5は、a1接点およびb1接点(ノーマリオープン接点およびノーマリクローズ接点)を含む機械式のスイッチSW1と、リレーコイル7とを備える単極リレー型であり、リレーコイル7の励磁により電磁力を発生させ、この電磁力によってスイッチSW1を切り替える。すなわち、a1接点が開状態の時にb1接点が閉状態となり、a1接点が閉状態の時にb1接点が開状態となる。

第1有接点リレー回路6は、a2接点およびb2接点(ノーマリオープン接点およびノーマリクローズ接点)を含む機械式のスイッチSW2と、リレーコイル8とを備える単極リレー型であり、リレーコイル8の励磁により電磁力を発生させ、この電磁力によってスイッチSW2を切り替える。すなわち、a2接点が開状態の時にb2接点が閉状態となり、a2接点が閉状態の時にb2接点が開状態となる。

第1有接点リレー回路5のb1接点は絶縁コンデンサC1を介して制御部2と接続され、第2有接点リレー回路6のb2接点は絶縁コンデンサC2を介して制御部2に接続される。また、a1接点およびa2接点の間には、負荷21と負荷電源23とが直列に接続される。

制御部2は、切替回路3のリレーコイル7およびリレーコイル8それぞれの電流を制御することで、a1接点およびa2接点が開状態でb1接点およびb2接点が閉状態となる負荷21への非通電状態(図1)と、a1接点およびa2接点が閉状態でb1接点およびb2接点が開状態となる負荷21の通電状態(図2)とを切り替える。

図1に示すように、負荷21への非通電状態では、b1接点およびb2接点が接続され、制御部2の端子Xから、絶縁コンデンサC1、b1接点、b2接点、および絶縁コンデンサC2を経て端子Yに至るチャネルが形成される。また、図2に示すように、負荷21への通電状態では、a1接点およびa2接点並びに負荷21並びに負荷電源23(交流電源)が直列に接続される。なお、第1および第2有接点リレー回路5・6を直列に配しているのは、一方の有接点リレー回路にON故障(a接点が常時閉状態となる故障)が発生しても負荷21を非通電にできるようにするため(冗長目的)である。

継電ユニット10の動作の流れを以下に説明する。初期状態では、外部電源24がOFF、第1入力スイッチ12および第2入力スイッチ13がともにOFF、リセットスイッチ16がOFF、負荷21が非通電状態(図1)であり、負荷連動/リセット回路17がON(負荷は非通電)となっている。

ここで、外部電源24(外部電源)がONされると制御部2が起動する。次いで、安全状態が確保されて第1入力スイッチ12および第2入力スイッチ13がともにONすると、第1入力回路14および第2入力回路15がONする。次いで、手動のリセットスイッチ16を押して離すと負荷連動/リセット回路17がOFF→ON→OFFとなる。これにより、制御部2は、第1入力スイッチ12および第2入力スイッチ13がともにONであるとともに、負荷連動/リセット回路17がOFFであること、すなわち、負荷21への通電が可能な状態であることを認識する。

図3のように、制御部2は、端子Xからb1接点およびb2接点への診断信号の帰還状況を端子Yで検出することによってb1接点およびb2接点のモニタ(診断)を行い、b1接点およびb2接点に異常がない場合には、リレーコイル7およびリレーコイル8の電流を制御し、a1接点およびa2接点を閉状態、b1接点およびb2接点を開状態とする(図2)。これにより、負荷電源23による負荷21への通電(電源供給)が行われる。

そして、第1入力スイッチ12および第2入力スイッチ13の少なくとも1つがOFFする(安全が確保されなくなる)と、制御部2は、リレーコイル7およびリレーコイル8の電流を制御してa1接点およびa2接点を開状態、b1接点およびb2接点を閉状態とし、負荷21への通電を停止する(図1)。なお、補助出力回路18は、制御部2からの入力を受けて、負荷21への通電または非通電の情報を外部のシーケンサー等に通知する。

図4に、b1接点およびb2接点のモニタ(診断)の処理工程を示す。

制御部2は、負荷21への通電が可能な状態であることを認識すると、b1接点およびb2接点のモニタ(診断)を開始する(ステップS1)。

この状態では、前記のとおり、端子Xから、絶縁コンデンサC1、b1接点、b2接点、および絶縁コンデンサC2を経て端子Yに至るチャネルが形成されており、制御部2は、端子Xからb1接点およびb2接点にパルス信号である診断信号を送信する(ステップS2)。

次いで、制御部2は、端子Yで検出した信号が所定条件を満たすか、すなわち、診断信号の制御部2への帰還状況が所定条件を満たすか(YES)否か(NO)を判定する(ステップS3)。前記所定条件とは、例えば、周期については周期の下限閾値以上かつその上限閾値以下であるとともに、一定時間内のパルス数については一定時間内のパルス数の下限閾値以上かつその上限閾値以下であることであり、これを満たすことで、診断信号が正常に帰還したとみなされる。なお、周期の下限閾値およびその上限閾値と、一定時間内のパルス数の下限閾値およびその上限閾値とは、パルス信号である診断信号の特性に基づいて決定される。ステップS3でYESの場合は、ステップS4に進んで正常処理が行われる。

ステップS3でNOの場合は、ステップS5に進み、b1接点を一旦開状態とした後に閉状態とし、その後に、b2接点を一旦開状態とした後に閉状態とする。b1接点の開閉後にb1接点の開閉を行うのは、b1接点およびb2接点を同時に開状態とする(すなわち、a1接点およびa2接点が同時に閉状態となって負荷21が通電状態となる)ことを防ぐためである。

次いで、制御部2は、端子Xからb1接点およびb2接点に複数の診断信号を再送信し(ステップS6)、ステップS3と同様に、端子Yで検出した信号が所定条件を満たすか(YES)否か(NO)を再判定する(リトライ、ステップS7)。ステップS7でYESの場合は、ステップS4に進んで正常処理が行われる。

ここで、b1接点やb2接点に異物が挟まった状態でモニタが行われると、接触抵抗が高くなって診断信号がb1接点やb2接点を正常に通過できなくなってステップS3でNOと判定されるが、ステップS5のように強制的な開閉動作を行うことで、b1接点やb2接点に付着した異物を除去したり、接触点を変えて接触抵抗を正常に戻したりすることができれば、ステップS7でYESと判定される。

また、有接点リレー回路に大きな振動や衝撃が加わった状態で診断を行うと、b1接点やb2接点が瞬間的に開離して診断信号が正常に通過できなくなってステップS3でNOと判定されるが、リトライ(ステップS6・S7)の時点で開離が解消されている場合(例えば、振動の次の周期までの開離しないタイミングでリトライできたり、偶発的な1回の衝撃で、リトライ時に揺れがおさまっていた場合)は、ステップS7でYESと判定される。

ステップS7でNOの場合は、ステップS8に進んで、b1接点の開閉動作およびb2接点の開閉動作が所定回数に達した(YES)か否か(NO)かを判定する。ステップS8でNOの場合は、ステップS5に戻り、ステップS8でYESの場合、例えば、図5のように第1有接点リレー回路5がON故障していた場合にはステップS9に進んで異常処理を行う。すなわち、制御部2は、b1接点およびb2を閉状態として負荷21への非通電状態を維持し、かつ異常が外部に報知されるように表示灯回路19や補助出力回路18を制御する。

これまでのように、継電ユニットのb1接点およびb2接点のモニタを1度だけ行う場合には、モニタの信頼性は有接点リレー回路の信頼性に依拠する。すなわち、モニタ時にb1接点やb2接点に生じた一時的な原因(例えば、揺れ)や回復可能な原因(例えば、異物混入)によるモニタの異常判定は、b1接点およびb2接点の接触信頼性や耐振動性・衝撃性が高い有接点リレー回路を用いた場合は少なく、b1接点の接触信頼性や耐振動性・衝撃性が高くない有接点リレー回路を用いた場合は多くなる。

本実施の形態にかかる継電ユニット10では、モニタのリトライを行うため、b1接点およびb2接点の接触信頼性や耐振動性・衝撃性が高くない第1および第2有接点リレー回路(いわゆる汎用リレー)5・6を用いた場合においても、一時的な原因や回復可能な原因によるモニタの異常判定は少なくなる。これにより、モニタの信頼性が高まり、ひいては継電ユニット10の信頼性も高めることができる。

図6に、b1接点およびb2接点のモニタ(診断)の別の処理工程を示す。すなわち、図4と同様に、ステップS1でb1接点およびb2接点のモニタ(診断)を開始し、端子Xからb1接点およびb2接点に診断信号(パルス信号)を送信する(ステップS2)。

次いで、制御部2は、端子Yで検出した信号が所定条件を満たすか(YES)否か(NO)を判定する(ステップS3)。ステップS3でYESの場合は、ステップS4に進んで正常処理が行われる。ステップS3でNOの場合は、ステップS5に進み、b1接点の開閉後にb2接点を開閉する動作を所定回数行う。

次いで、制御部2は、端子Xからb1接点およびb2接点に診断信号を再送信し(ステップS6)、ステップS3と同様に、端子Yで検出した信号が所定条件を満たすか(YES)否か(NO)を再判定する(リトライ、ステップS7)。ステップS7でYESの場合は、ステップS4に進んで正常処理が行われ、NOの場合はステップS8に進んで異常処理が行われる。

図7に、b1接点およびb2接点のモニタ(診断)の別の処理工程を示す。すなわち、図4と同様に、ステップS1でb1接点およびb2接点のモニタ(診断)を開始し、端子Xからb1接点およびb2接点に診断信号(パルス信号)を送信する(ステップS2)。

次いで、制御部2は、端子Yで検出した信号が所定条件を満たすか(YES)否か(NO)を判定する(ステップS3)。ステップS3でYESの場合は、ステップS4に進んで正常処理が行われる。ステップS3でNOの場合は、ステップS5に進み、前回の検出から所定時間が経過したか否かを判断し、YESとなればステップS6に進む。

ステップS6では、制御部2が、端子Xからb1接点およびb2接点に診断信号を再送信し、ステップS3と同様に、端子Yで検出した信号が所定条件を満たすか(YES)否か(NO)を再判定する(リトライ、ステップS7)。ステップS7でYESの場合は、ステップS4に進んで正常処理が行われ、NOの場合はステップS8に進んでリトライ回数が所定回数に達した(YES)か否か(NO)かを判定する。ステップS8でNOの場合は、ステップS5に戻り、ステップS8でYESの場合はステップS9に進んで異常処理が行われる。

前記の説明では、所定条件として、周期および一定時間内のパルス数を用いているが、これに限定されない。例えば、1周期内のON(High)期間の割合を示すDuty比について、Duty比の下限閾値以上かつその上限閾値以下であることを所定条件としてもよい。

図14に、実施の形態1の変形例を示す。具体的には、ノードNと制御部2の端子Zとを絶縁素子を介して接続し、非通電時(モニタ時)にb1接点、ノードN、およびb2接点が直列に接続されるような構成とする。この構成では、非通電時(モニタ時)に、端子X、絶縁コンデンサC1、b1接点、ノードN、および絶縁素子を経由して端子Zに至る経路と、端子Y、絶縁コンデンサC2、b2接点、ノードN、および絶縁素子を経由して端子Zに至る経路とが形成されるため、b1接点とb2接点を個別に(順次)モニタすることができる。

〔実施の形態2〕 図8および図9に示すように、本実施の形態2にかかる継電ユニット10は、制御部2と、切替回路3と、電源回路9と、第1入力回路14および第2入力回路15と、負荷連動/リセット回路17と、補助出力回路18と、表示灯回路19とを備える。第1入力回路14は外部の第1入力スイッチ12からの入力を受け付け、第2入力回路15は外部の第2入力スイッチ13から入力を受け付け、負荷連動/リセット回路17は外部のリセットスイッチ16からの入力を受け付ける。外部電源24(直流電源)は、制御部2に接続する電源回路9を含む、継電ユニット10の各部に給電を行う。

制御部2は、図8(b)・図8(c)に示すように、メモリに格納されたプログラムを実行するプロセッサとして機能する1個または2個のマイクロコンピュータ(マイコン)で構成される。

切替回路3は、第1有接点リレー回路5と第2有接点リレー回路6と、4つの絶縁コンデンサC1〜C4とを備える。

第1有接点リレー回路5は、a1接点およびb1接点を含む機械式のスイッチSW1と、a3接点およびb3接点を含む機械式のスイッチSW3と、リレーコイル7とを備える2極リレー型であり、リレーコイル7の励磁により電磁力を発生させ、この電磁力によってスイッチSW1・SW3を切り替える。すなわち、a1接点が開状態の時にb1接点が閉状態となり、a1接点が閉状態の時にb1接点が開状態となり、a3接点が開状態の時にb3接点が閉状態となり、a3接点が閉状態の時にb3接点が開状態となる。

第2有接点リレー回路6は、a2接点およびb2接点を含む機械式のスイッチSW2と、a4接点およびb4接点を含む機械式のスイッチSW4と、リレーコイル8とを備える2極リレー型であり、リレーコイル8の励磁により電磁力を発生させ、この電磁力によって機械式スイッチSW2・SW4を切り替える。すなわち、a2接点が開状態の時にb2接点が閉状態となり、a2接点が閉状態の時にb2接点が開状態となり、a4接点が開状態の時にb4接点が閉状態となり、a4接点が閉状態の時にb4接点が開状態となる。

なお、b1接点は絶縁コンデンサC1を介して制御部2と接続され、b2接点は絶縁コンデンサC2を介して制御部2と接続され、b3接点は絶縁コンデンサC3を介して制御部2と接続され、b4接点は絶縁コンデンサC4を介して制御部2と接続される。

また、a1接点およびa2接点の間には、負荷21と負荷電源23(交流電源)とが直列に接続される。また、a3接点およびa4接点の間には、負荷22と負荷電源23とが直列に接続される。

制御部2は、切替回路3のリレーコイル7およびリレーコイル8それぞれの電流を制御することで、a1接点、a2接点、a3接点およびa4接点(以下、a1〜a4接点と略記)が開状態でb1接点、b2接点、b3接点およびb4接点(以下b1〜b4接点と略記)が閉状態となる負荷21および負荷22への非通電状態(図8)と、a1〜a4接点が閉状態でb1〜b4接点が開状態となる負荷21および負荷22の通電状態(図9)とを切り替える。

図8に示すように、負荷21および負荷22への非通電状態では、b1接点およびb2接点が接続され、制御部2の端子X1から、絶縁コンデンサC1、b1接点、b2接点、および絶縁コンデンサC2を経て端子Y1に至るチャネル1が形成され、さらに、b3接点およびb4接点が接続され、制御部2の端子X2から、絶縁コンデンサC3、b3接点、b4接点、および絶縁コンデンサC4を経て端子Y2に至るチャネル2が形成される。

図9に示すように、負荷21および負荷22への通電状態では、a1接点およびa2接点並びに負荷21並びに負荷電源23が直列に接続され、さらに、a3接点およびa4接点並びに負荷22並びに負荷電源23が直列に接続される。なお、第1および第2有接点リレー回路5・6を直列に配しているのは、一方の有接点リレー回路にON故障(a接点が常時閉状態となる故障)が発生しても負荷21および負荷22を非通電にできるようにするため(冗長目的)である。

継電ユニット10の動作の流れを以下に説明する。初期状態では、外部電源24がOFF、第1入力スイッチ12および第2入力スイッチ13がともにOFF、リセットスイッチ16がOFF、負荷21および負荷22が非通電状態(図8)であり、負荷連動/リセット回路17がON(両負荷は非通電)となっている。

ここで、外部電源24(外部電源)がONされると制御部2が起動する。次いで、安全状態が確保されて第1入力スイッチ12および第2入力スイッチ13がともにONすると、第1入力回路14および第2入力回路15がONする。次いで、手動のリセットスイッチ16を押して離すと負荷連動/リセット回路17がOFF→ON→OFFとなる。これにより、制御部2は、第1入力スイッチ12および第2入力スイッチ13がともにONであるとともに、負荷連動/リセット回路17がOFFであること、すなわち、負荷21および負荷22への通電が可能な状態であることを認識する。

そこで、制御部2は、図10のように、端子X1からb1接点およびb2接点への診断信号の帰還状況を端子Y1で検出することによってb1接点およびb2接点のモニタ(診断)を行うとともに、端子X2からb3接点およびb4接点への診断信号の帰還状況を端子Y2で検出することによってb3接点およびb4接点のモニタ(診断)を行う。b1〜b4接点に異常がない場合には、リレーコイル7およびリレーコイル8の電流を制御し、a1〜a4接点を閉状態、b1〜b4接点を開状態とする(図9)。これにより、負荷電源23による負荷21および負荷22への通電(電源供給)が行われる。

そして、第1入力スイッチ12および第2入力スイッチ13の少なくとも1つがOFFする(安全が確保されなくなる)と、制御部2は、リレーコイル7およびリレーコイル8の電流を制御してa1〜a4接点を開状態、b1〜b4接点を閉状態とし、負荷21および負荷22への通電を停止する(図8)。なお、補助出力回路18は、制御部2からの入力を受けて、負荷21および負荷22への通電または非通電の情報を外部のシーケンサー等に通知する。

図11に、b1〜b4接点のモニタ(診断)の処理工程を示す。

制御部2は、負荷21および負荷22への通電が可能な状態であることを認識すると、b1〜b4接点のモニタ(診断)を開始する(ステップS1)。

この状態では、前記のとおり、端子X1から、絶縁コンデンサC1、b1接点、b2接点、および絶縁コンデンサC2を経て端子Y1に至るチャネル1と、端子X2から、絶縁コンデンサC3、b3接点、b4接点、および絶縁コンデンサC4を経て端子Y2に至るチャネル2とが形成されており、制御部2は、端子X1からチャネル1(b1接点およびb2接点を含む)にパルス信号である診断信号1を送信するとともに、端子X2からチャネル2(b3接点およびb4接点を含む)にパルス信号である診断信号2を送信する(ステップS2)。

次いで、制御部2は、端子Y1および端子Y2双方で検出した信号が所定条件を満たすか、すなわち、端子X1からの診断信号1の制御部2(端子Y1)への帰還状況が所定条件1を満たし、かつ端子X2からの診断信号2の制御部2(端子Y2)への帰還状況が所定条件2を満す(YES)か否か(NO)を判定する(ステップS3)。

所定条件1とは、例えば、周期については周期の第1下限閾値以上かつその第1上限閾値以下であるとともに、一定時間内のパルス数については一定時間内のパルス数の第1下限閾値以上かつその第1上限閾値以下であることであり、これを満たすことで、診断信号1が正常に帰還したとみなされる。所定条件2とは、例えば、周期については周期の第2下限閾値以上かつその第2上限閾値以下であるとともに、一定時間内のパルス数については一定時間内のパルス数の第2下限閾値以上かつその第2上限閾値以下であることであり、これを満たすことで、診断信号2が正常に帰還したとみなされる。なお、周期の第1下限閾値およびその第1上限閾値と、一定時間内のパルス数の第1下限閾値およびその第1上限閾値とは第1診断信号の特性に基づいて決定され、周期の第2下限閾値およびその第2上限閾値と、一定時間内のパルス数の第2下限閾値およびその第2上限閾値とは第2診断信号の特性に基づいて決定される。ステップS3でYESの場合は、ステップS4に進んで正常処理が行われる。

ステップS3でNOの場合は、ステップS5に進み、制御部2は、端子Y1で検出した信号が所定条件1を満たす、あるいは端子Y2で検出した信号が所定条件2を満たすのいずれかに該当する(YES)か、いずれにも該当しない(NO)かを判定する。

ステップS5でNOの場合は、少なくとも一方の有接点リレー回路がON故障しているか、振動や衝撃により、各チャネルの少なくとも1つのb接点が開離している可能性がある。そのため、一定時間内に、端子X1からチャネル1に診断信号1を再送信するとともに、端子X2からチャネル2に診断信号2を再送信する(ステップS6)。

次いで、制御部2は、端子Y1で検出した信号が所定条件1を満たすとともに端子Y2で検出した信号が所定条件2を満たす(YES)か否か(NO)を判定する(リトライ、ステップ7)。ここで、YESの場合は振動や衝撃が原因であったと判断でき、ステップS4に進んで正常処理が行われる。ステップ7でNOの場合は、少なくとも一方の有接点リレー回路がON故障していると判断できる。この場合に、b1およびb3接点を開状態(a1およびa3が閉状態)としたり、b2およびb4接点を開状態(a2およびa4が閉状態)としたりすると、第1および第2有接点リレー回路5・6がともにONして負荷21および負荷22の通電状態(望ましくない状態)となるおそれがあるため、直ちに異常処理(ステップS8)に移る。すなわち、制御部2は、b1〜b4接点を閉状態として負荷21・22への非通電状態を維持し、かつ異常が外部に報知されるように表示灯回路19や補助出力回路18を制御する。

一方、ステップS5でYESの場合は、一方のチャネルの少なくとも1つのb接点がON故障しているか、接触不良となっている可能性がある。そこで、ステップS9に進み、b1接点およびb3接点を一旦開状態とした後に閉状態とし、その後に、b2接点およびb4接点を一旦開状態とした後に閉状態とする。b1接点およびb3接点の開閉後にb2接点およびb4接点の開閉を行うのは、b1接点およびb2接点を同時に開状態としたり(すなわち、a1接点およびa2接点が同時に閉状態となって負荷21が通電状態となる)、b3接点およびb4接点を同時に開状態としたり(すなわち、a3接点およびa4接点が同時に閉状態となって負荷22が通電状態となる)ことを防ぐためである。

次いで、制御部2は、端子X1からチャネル1に診断信号1を再送信するとともに、端子X2からチャネル2に診断信号2を再送信する(ステップS10)。

次いで、制御部2は、端子Y1で検出した信号が所定条件1を満たすとともに端子Y2で検出した信号が所定条件2を満たす(YES)か否か(NO)を判定する(リトライ、ステップ11)。

ステップS11でNOの場合は、ステップS12に進んで、b1〜b4接点それぞれの開閉動作が所定回数に達した(YES)か否か(NO)かを判定する。ステップS12でNOの場合は、ステップS9に戻り、ステップS12でYESの場合、例えば、図12のように第1有接点リレー回路5がON故障している場合にはステップS8に進んで異常処理が行われる。

このように、ステップS5〜S8の流れを設けることで、第1および第2有接点リレー回路5・6それぞれを2極リレー構造とする(チャネルを2系統設ける)ような場合にもb1〜b4接点のモニタのリトライを安全に行うことができる。

また、チャネル1への診断信号1(MS1)およびチャネル2への診断信号2(MS2)については、図10(d)のように、両者の間で、周期、Duty比、および一定期間内のパルス数の少なくとも1つを異ならせることで、第1所定条件と第2所定条件とを相互に異ならせることが望ましい。すなわち、周期の第1下限閾値以上かつその第1上限閾値以下で規定される範囲と、周期の第2下限閾値以上かつその第2上限閾値以下で規定される範囲とが相互に重ならず、一定時間内のパルス数の第1下限閾値以上かつその第1上限閾値以下で規定される範囲と、一定時間内のパルス数の第2下限閾値以上かつその第2上限閾値以下で規定される範囲とが相互に重ならないようにする。こうすれば、図13のような場合、すなわち、診断信号1(MS1)および診断信号2(MS2)は不帰還であり、かつ診断信号1(MS1)に類似したノイズNSが端子Y1・Y2それぞれで誤受信されたとしても、制御部2は、いずれかの有接点リレー回路でON故障が発生していることを認識することができる。

なお、図10(c)のように制御部2を2個のマイコンで構成する場合には、例えば、一方のマイコンがリレーコイル7を制御するとともに、他方のマイコンがリレーコイル8を制御し、2つのマイコンそれぞれが、診断信号1の帰還状況を端子Y1で検出することによってb1接点およびb2接点のモニタ(診断)を行うとともに、診断信号2の帰還状況を端子Y2で検出することによってb3接点およびb4接点のモニタ(診断)を行う。このように、制御部2をこのような冗長構成とすることで、仮に片方のマイコンが故障しても安全性を維持することができる。

〔実施の形態1・2について〕 前記の説明では制御部2にプログラムを実行する1または2個のマイコンを使用しているがこれに限定されるものではない。制御部2に3個以上のマイコンを使用することも可能である。また、各種の機能を持つ回路を組み合わせてハードウェア的に制御部2を構成することも可能である。

以上のように、本継電ユニットは、1個以上のノーマリオープン接点および1個以上のノーマリクローズ接点とを含み、ノーマリオープン接点が開状態でノーマリクローズ接点が閉状態のときに負荷への非通電状態となり、ノーマリオープン接点が閉状態でノーマリクローズ接点が開状態のときに負荷への通電状態となる切替回路と、前記切替回路を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記非通電状態時に、前記ノーマリクローズ接点へ診断信号を送信し、かつ送信した診断信号の帰還状況の検出を行い、この検出の結果が所定条件を満たさない場合は、診断信号を再送信し、かつ再送信した診断信号の帰還状況の再検出を行い、この再検出の結果が所定条件を満たす場合に正常と判定する。

このように、検出の結果が所定条件を満たさない場合に再検出(リトライ)を行うことで、先の検出時にノーマリクローズ接点に生じた一時的な原因(例えば、揺れ)や回復可能な原因(例えば、異物混入)によって異常とされるケースを減らすことができ、ノーマリクローズ接点のモニタの信頼性を高めることができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記制御部は、前記再検出の結果が所定条件を満たさない場合に異常であると判断する。

このように、前記リトライの結果が所定条件を満たさない場合にだけ異常(継電ユニットの故障)と判断することで、実質的に継電ユニットの寿命を延ばし、その信頼性を高めることができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記診断信号はパルス信号であり、前記所定条件とは、周期について、周期の下限閾値以上かつその上限閾値以下である。こうすればモニタを容易に行うことができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記診断信号はパルス信号であり、前記所定条件を、一定時間内のパルス数について、一定時間内のパルス数の下限閾値以上かつその上限閾値以下である。こうすればモニタを容易に行うことができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記診断信号はパルス信号であり、前記所定条件とは、周期については、周期の下限閾値以上かつその上限閾値以下であり、一定時間内のパルス数については、一定時間内のパルス数の下限閾値以上かつその上限閾値以下である。こうすればモニタを容易に行うことができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記制御部は、正常と判断したときにノーマリオープン接点を閉状態、ノーマリクローズ接点を開状態として負荷への通電状態とする。

このように、正常であることを判定してから通電状態とすることで安全性を担保することができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記検出の結果が所定条件を満たさない場合に、前記制御部は、ノーマリクローズ接点を一旦開状態としてから閉状態とする開閉動作を行わせた後に前記再検出を行う。

このように再検出の前に開閉動作を行うことで、ノーマリクローズ接点に混入した異物を除去したり、接触点を変えたりすることができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記制御部は、前記開閉動作を所定回数反復させた後に前記再検出を行う。

このように、前記開閉動作を所定回数反復させることで、開閉動作の効果がより高められる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記制御部は、前記開閉動作を反復させて各開閉動作後に前記再検出を行い、その結果が所定条件を満たした時点で正常であると判断して開閉動作を停止させる。

このように、必要な回数だけ開閉動作を行うことでモニタの期間を短縮することができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記検出の結果が所定条件を満たさない場合に、前記制御部は、所定時間が経過した後に、前記再検出を行う。

このように、所定時間が経過した後に再検出を行うことで、一時的な揺れによる接点開離によって異常と判定されるケースを減らすことできる。

本継電ユニットの次なる構成では、複数の前記ノーマリクローズ接点を含み、前記制御部は、複数の前記ノーマリクローズ接点それぞれについて個別に前記検出および再検出を行う。

このように、複数のノーマリクローズ接点それぞれについて個別に前記検出および再検出を行うことで、より精度の高いモニタが可能となる。

本継電ユニットの次なる構成では、直列に接続された複数の前記ノーマリクローズ接点を含み、前記制御部は、直列に接続された複数の前記ノーマリクローズ接点への同一の診断信号によって前記検出および再検出を行う。

このように、互いに接続された複数のノーマリクローズ接点についてまとめて前記検出および再検出を行うことで、モニタの期間を短縮することができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記検出の結果が所定条件を満たさない場合に、前記制御部は、1つのノーマリクローズ接点を一旦開状態としてから閉状態とし、次いで、他のノーマリクローズ接点を一旦開状態としてから閉状態とし、その後に前記再検出を行う。

こうすれば、再検出前の開閉動作中に負荷が通電されるおそれがなくなり、安全性を高めることができる。

本継電ユニットの次なる構成では、複数の前記ノーマリクローズ接点を含み、1つのノーマリクローズ接点についての前記検出の結果が所定条件を満たさない場合に、前記制御部は、該1つのノーマリクローズ接点および他のノーマリクローズ接点についての前記検出の結果に基づいて前記再検出を行う。

このように、1つのノーマリクローズ接点および他のノーマリクローズ接点についての前記検出の結果に基づいて前記再検出を行うことで、効率的かつ安全にモニタを行うことができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記制御部は、異常であると判断した場合に、ノーマリオープン接点を開状態、ノーマリクローズ接点を閉状態として負荷への非通電の状態を維持する。

このように、異常であると判断した場合に切替回路を非通電の状態に維持させることで、異常(継電ユニットの故障)が発生した場合にも安全性を確保することができる。

本継電ユニットの次なる構成では、異常と判断された場合に外部へ報知する報知部を備える。

このように報知部を設けることで、管理者は速やかに異常(継電ユニットの故障)を知ることができ、安全性を確保することができる。

本継電ユニットの制御方法は、1個以上のノーマリオープン接点と、1個以上のノーマリクローズ接点とを含み、ノーマリオープン接点が開状態でノーマリクローズ接点が閉状態のときに負荷への非通電状態となり、ノーマリオープン接点が閉状態でノーマリクローズ接点が開状態のときに負荷への通電状態となる切替回路と、前記切替回路を制御する制御部とを備える継電ユニットの制御方法であって、前記非通電状態時に、前記ノーマリクローズ接点へ診断信号を送信し、かつ送信した診断信号の帰還状況の検出を行い、この検出の結果が所定条件を満たさない場合は、診断信号を再送信し、かつ再送信した診断信号の帰還状況の再検出を行い、この再検出の結果が所定条件を満たす場合に正常と判定する。

このように、検出の結果が所定条件を満たさない場合に再検出を行うことで、先の検出時にノーマリクローズ接点に生じた一時的な原因(例えば、揺れ)や回復可能な原因(例えば、異物混入)によって異常とされるケースを減らすことができ、ノーマリクローズ接点のモニタの信頼性を高めることができる。

本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、前記実施の形態を技術常識に基づいて適宜変更したものやそれらを組み合わせて得られるものも本発明の実施の形態に含まれる。

本発明に係る継電ユニットは、負荷への通電制御が必要な機器に好適である。

2 制御部 3 切替回路 5 第1有接点リレー回路 6 第2有接点リレー回路 7・8 リレーコイル 10 継電ユニット 21・22 負荷 23 負荷電源 24 外部電源 a1〜a4接点(a接点) b1〜b4接点(b接点) C1〜C4 絶縁コンデンサ