近接センサおよびＩ／Ｏモジュール
【課題】自己診断機能付き近接センサにおいて、近接センサからの信号受け側の例であるＰＬＣに対する検出信号や自己診断信号の伝送配線数を削減する。
【解決手段】本発明による近接センサは、ＰＬＣ側入力接点に配線接続されてセンサ出力を出力する近接センサであり、上記センサ出力が、検出対象の検出と非検出とに応じて少なくとも２つの第１、第２レベルに変化可能であると共に、自己診断結果に対応して第３レベルに変化することができるようになっている。
【解決手段】本発明による近接センサは、ＰＬＣ側入力接点に配線接続されてセンサ出力を出力する近接センサであり、上記センサ出力が、検出対象の検出と非検出とに応じて少なくとも２つの第１、第２レベルに変化可能であると共に、自己診断結果に対応して第３レベルに変化することができるようになっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己診断機能付き近接センサおよびこれを入力機器としてプログラマブルコントローラ（以下、ＰＬＣ）の入力接点に入力配線により接続するＩ／Ｏモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近接センサは、検出対象に非接触の状態で当該検出対象の存在や移動等を電気信号に置き換えて検出することができるものであり、種類も多く、またその用途も多岐にわたっている。
【０００３】
例えば、検出対象が金属である高周波発振型や、検出対象が金属で無くても検出することができる静電容量方式等がある。
【０００４】
こうした近接センサの信号出力形態にはアナログ出力、オンオフ出力等がある。そして近接センサは、例えばＰＬＣに制御機器の状態を検知入力する入力機器の１つとして用いられる（特許文献１参照）。
【０００５】
以上の近接センサでは検出対象の検出有無に応じてセンサ出力部からセンサ出力が出力されるようになっている。この場合、近接センサは例えば入力モジュールの入力接点に接続される。この近接センサと入力接点との間の配線には電源配線や検出信号の伝送配線等がある。
【０００６】
一方、近接センサでは自己診断機能を備え、センサ状態を自己診断し、その診断結果を入力モジュールに伝達するようにしたものがすでに提案されている（特許文献２等参照）。こうした自己診断機能付近接センサを入力モジュールに接続する場合、上記伝送配線としては上記検出信号伝送用の配線に加えて、自己診断信号伝送用の配線を入力モジュールに接続することが必要となる。なお、Ｉ／Ｏモジュールには、入力モジュール、出力モジュール、入出力モジュール、通信、位置決め、カウンタなどの高機能モジュール等を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−０７６８７１
【特許文献２】特開２００８−３０１１５８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記したように、自己診断機能付き近接センサでは、信号伝送用の配線としては検出信号伝送用の配線に加えて、自己診断信号伝送用の配線を接続する必要があるために、配線接続作業に手間が余分に必要となる。また、入力モジュール側には入力点数の配線数が増加する分、より多く必要となる。
【０００９】
したがって、本発明により解決すべき課題は、自己診断機能付き近接センサにおいて、検出信号や自己診断信号伝送用配線数を削減可能として近接センサと入力モジュール等のＰＬＣとの配線の手間を減らすことができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明第１による近接センサは、信号受け側に対しそれに接続した配線を介して検出対象の近接有無に関わる第１信号と、センサ状態を自己診断しそのセンサ状態が正常か異常かに関わる第２信号とを伝送出力する近接センサにおいて、
上記各信号のうち、第１信号についてはそのレベルを検出対象の検出と非検出とに応じて少なくとも２つのレベルに変えて単一配線に伝送出力すると共に、第２信号については自己診断結果が正常時は上記２つのレベルのうちのいずれか一方のレベルで、また、異常時はこれらレベルとは別のレベルで変換して上記単一配線に伝送出力することが可能となっている、ことを特徴とする。
【００１１】
本発明第１では、例えば、検出対象の近接有りでかつ自己診断結果が正常の場合の論理、検出対象の近接無しでかつ自己診断結果が正常の場合の論理、検出対象の近接有りでかつ自己診断結果が異常の場合の論理、検出対象の近接無しでかつ自己診断結果が異常の場合の論理の組み合わせがある。そして、自己診断結果が正常の場合では、検出対象の検出信号の伝送を優先する。また、自己診断結果が異常の場合では、自己診断結果の信号の伝送を優先する。
【００１２】
そして、制御回路では、これら論理において、信号の電気レベルとしては、自己診断結果が正常の場合では、検出対象の近接有無の検出として電気レベルが異なる２つの検出信号として伝送する。また、自己診断結果が異常の場合では、２つの検出信号とは異なる電気レベルとして自己診断結果の信号を伝送する。したがって、伝送用の配線としては単一として、伝送内の信号レベルが２つの検出信号のレベルと異なる電気レベルでない限りは自己診断結果は正常であり、その２つの検出信号のレベルにより検出対象の近接状態を伝送受け側では判断でき、また、伝送内の信号レベルが２つの検出信号のレベルと異なる電気レベルであれば、信号受け側では近接センサが異常であると判断することが可能となる。
【００１３】
よつて、本発明に関わる近接センサでは、上記した近接有りと無しとの少なくとも２つの信号の伝送と、自己診断結果の信号の伝送とを単一の配線で受け側に伝送させることができ、受け側との配線が簡素化する近接センサを提供できるものとなる。
【００１４】
好ましくは、本発明第１で、上記各レベルは電圧によるレベルである。この場合、上記第１信号と、第２信号とを入力ポートに入力すると共に、上記第１、第２信号を論理的に組み合わせ、その組み合わせに対応して論理信号を少なくとも２つの出力ポートから出力する制御回路と、上記制御回路の２つの出力ポートから出力される論理信号に対応して上記各信号を電圧レベルが異なる信号に変換すると共に、この変換した各信号を出力する出力回路と、を含むことが好ましい。
【００１５】
好ましくは、本発明第１で、上記各レベルは電流によるレベルである。この場合、上記第１信号と、第２信号とを入力ポートに入力すると共に、上記第１、第２信号を論理的に組み合わせ、その組み合わせに対応して論理信号を出力ポートから出力する制御回路と、上記制御回路の出力ポートから出力される論理信号に対応して上記各信号を電流レベルが異なる信号に変換すると共に、この変換した各信号を出力する出力回路と、を含むことが好ましい。
【００１６】
本発明第１では、例えば、検出対象の近接有りでかつ自己診断結果が正常の場合の論理、検出対象の近接無しでかつ自己診断結果が正常の場合の論理、検出対象の近接有りでかつ自己診断結果が異常の場合の論理、検出対象の近接無しでかつ自己診断結果が異常の場合の論理の組み合わせがある。そして、自己診断結果が正常の場合では、検出対象の検出信号の伝送を優先する。また、自己診断結果が異常の場合では、自己診断結果の信号の伝送を優先する。
【００１７】
そして、制御回路では、これら論理において、信号の電気レベルとしては、自己診断結果が正常の場合では、検出対象の近接有無の検出として電気レベルが異なる２つの検出信号として伝送する。また、自己診断結果が異常の場合では、２つの検出信号とは異なる電気レベルとして自己診断結果の信号を伝送する。したがって、伝送用の配線としては単一として、伝送内の信号レベルが２つの検出信号のレベルと異なる電気レベルでない限りは自己診断結果は正常であり、その２つの検出信号のレベルにより検出対象の近接状態を伝送受け側では判断でき、また、伝送内の信号レベルが２つの検出信号のレベルと異なる電気レベルであれば、信号受け側では近接センサが異常であると判断することが可能となる。
【００１８】
本発明第２による近接センサは、信号受け側に対しそれに接続した配線を介して検出対象の近接有無に関わる第１信号と、センサ状態を自己診断しそのセンサ状態が正常か異常かに関わる第２信号とを伝送出力する近接センサにおいて、
上記各信号のうち、第１信号については検出対象の検出と非検出とに応じて少なくとも２つのコード化信号に変換して単一配線に伝送出力すると共に、第２信号については自己診断結果が正常時は上記２つのコード化信号のうちのいずれか一方のコード化信号で、また、異常時はこれらコード化信号とは異なって非コード化信号に変換して上記単一配線に伝送出力することが可能となっていることを特徴とする。
【００１９】
本発明第２では、第１信号については、検出対象の検出有無に対応したコード化信号に変化し、また、第２信号については、自己診断結果が、正常、異常により、コード化信号か非コード化信号かに変化するので、どの信号形態であっても、その形態を示す信号を同一配線内を伝送させることができ、結果として、センサ出力をＰＬＣの入力接点に伝送する配線としては、単一配線で済む。
【００２０】
本発明第３による近接センサは、信号受け側に対しそれに接続した配線を介して検出対象の近接有無に関わる第１信号と、センサ状態を自己診断しそのセンサ状態が正常か異常かに関わる第２信号とを伝送出力する近接センサにおいて、
信号受け側からの入力に連動して検出対象検出モードか自己診断モードかのいずれかのモードで動作し、各モードにおいて、検出対象検出か非検出か、あるいは、センサ状態の自己診断が正常診断結果か異常診断結果かに応じて信号レベルを変化させる、ようになっている、ことを特徴とする。
【００２１】
本発明第３では、信号受け側からの入力に連動して検出対象検出モードか自己診断モードのいずれかに動作し、それぞれのモードにおいて、検出対象検出か非検出か、あるいは、センサ状態の自己診断が正常診断結果か異常診断結果かに応じて信号レベルが変化するので、信号としてはどの信号形態であっても、その形態を示す信号を同一配線内を伝送させることができ、結果として、信号をＰＬＣの入力接点に伝送する配線としては、単一配線で済む。
【００２２】
なお、上記において、ＰＬＣは、機能別に複数のモジュール構成別としたビルディングブロックタイプがある。このビルディングブロックタイプにおけるモジュールには、例えば、ＣＰＵモジュール、Ｉ／Ｏモジュールがある。また、上記機能別にモジュール構成するのではなく、全体を一体とした単体タイプがある。本発明のＰＬＣは、いずれのタイプも含む。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、自己診断機能付き近接センサにおいて、検出信号や自己診断信号の伝送配線数を削減可能として近接センサとＩ／Ｏモジュールとの配線の手間を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は本発明の実施の形態１にかかる近接センサとそれが入力点に接続されるＰＬＣとを示す図である。
【図２】図２は図１の近接センサの回路構成を示す図である。
【図３】図３は図２の回路構成を有する近接センサの動作説明に供するタイムチャートである。
【図４】図４は出力回路における第１、第２出力トランジスタの動作論理と出力論理とを示す図である。
【図５】図５は実施の形態１の近接センサから信号を入力するＰＬＣ入力回路例を示す図である。
【図６】図６は実施の形態２にかかる近接センサの回路構成を示す図である。
【図７】図７は実施の形態２の近接センサの動作説明に供するタイムチャートである。
【図８】図８は実施の形態３にかかる近接センサの回路構成を示す図である。
【図９】図９は実施の形態３の近接センサの動作説明に供するタイムチャートである。
【図１０】図１０は実施の形態４にかかる近接センサの回路構成を示す図である。
【図１１】図１１は実施の形態４の近接センサの動作説明に供するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る近接センサおよびＰＬＣを説明する。
【００２６】
[実施の形態１]
本発明の実施の形態１を図１ないし図４を参照して説明する。図１は近接センサと、信号受け側として近接センサが接続されるＰＬＣとを示し、図２は図１の近接センサの回路構成を示し、図３は図２の回路構成を有する近接センサの動作説明に供するタイムチャートを示し、図４は出力回路における第１、第２出力トランジスタの動作論理と出力論理とを示す。
【００２７】
図１を参照して、実施の形態でのＰＬＣは、機能別に複数のモジュール構成別としたビルディングブロックタイプのものである。ビルディングブロックタイプのＰＬＣ１において、そのモジュールには、代表的には、ＣＰＵモジュール、Ｉ／Ｏモジュール等がある。
【００２８】
実施の形態では、Ｉ／Ｏモジュールとして、入力モジュール３とし、この入力モジュール３と、近接センサ５とを配線ケーブル７で接続する例を示す。９は検出対象を示す。配線ケーブル７は、少なくとも、電源配線７ａ、接地配線７ｂ、信号伝送配線７ｃを含む。
【００２９】
図２を参照して、実施の形態の近接センサ５は、例えば、高周波発振・振幅検出型の近接センサであり、一定の周波数で発振を行い金属体等の検出対象の接近によって発振の振幅の変化を検出するものである。この近接センサは、電源回路１１、発振回路１３、整流平滑回路１５、ＣＰＵ１７、自己診断回路１８、および出力回路１９を備える。なお、発振回路１３、整流平滑回路１５は、検出対象９の近接有無を検出する検出回路を構成することができる。
【００３０】
また、ＣＰＵ１７は、検出回路が生成した検出信号と、自己診断回路１８からの自己診断信号とをそれぞれ、第１、第２入力ポートＩＮ１，ＩＮ２から入力すると共に、上記各信号を論理的に組み合わせ、その組み合わせに対応して論理信号を出力する制御回路を構成することができる。ＣＰＵ１７は第３入力ポートＩＮ３に電源回路１１から電源を受給するようになっている。
【００３１】
この近接センサにおいては、図示しないが、基本動作プログラム、自己診断プログラム、等のプログラムが格納されたメモリがある。ＣＰＵ１７は、そのメモリにアクセスして各種プログラムを実行し、近接センサの動作を制御することができるようになっている。
【００３２】
発振回路１３は、高周波で発振する回路である。発振回路１３は、発振コイルを内蔵している。金属体や磁性体等からなる検出対象９が発振回路１３内の発振コイルに接近すると、電磁誘導作用によって渦電流損が生じて発振コイルの実効抵抗値であるインピーダンスが変化し、これにより発振回路１３の発振出力振幅が変化する。近接センサはこの発振出力振幅変化を利用して検出対象９の近接有無を検出することができるようになっている。
【００３３】
この発振回路１３の発振出力振幅は検出対象９の近接状態に応じて跳躍的に変化して、発振または発振停止する。したがって、発振出力振幅の変化で検出対象９の有無の判定を行うことができる。この場合、発振回路１３の出力を整流平滑回路１５により直流化してなる検出出力は、検出対象９が接近すると小さくなり、検出対象９が離れていくと大きくなっていく。ＣＰＵ１７は、発振回路１３の出力に対応する整流平滑回路１５出力から検出対象９の近接の有無を検出し、出力回路１９にその検出出力を出力する。
【００３４】
出力回路１９は、第１、第２出力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２、およびバイアス抵抗Ｒ３，Ｒ４を有する。第１トランジスタＴＲ１のコレクタ端子と電源（ＤＣ２４Ｖ）との間は抵抗Ｒ１，Ｒ２が接続され、両抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続中点が近接センサの出力部となっている。第２トランジスタＴＲ２のコレクタ端子も、両抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続中点に接続されている。また、２１ａは、電源端子部、２１ｂは接地端子部、２１ｃは信号出力端子部を示す。電源配線７ａは電源端子部２１ａに接続されて、電源回路１１と出力回路１９とに直流２４Ｖを供給する。接地配線７ｂは、接地端子部２１ｂに接続される。信号伝送配線７ｃは信号出力端子部２１ｃに接続される。
【００３５】
自己診断機能付きの近接センサでは、通常、検出対象９の検出に関わる検出信号に加えて、自己診断を行った結果に関わる自己診断信号を入力モジュール３に伝送する必要があり、従来では、信号伝送配線としては、少なくとも、検出信号伝送と、自己診断信号伝送とのために２本が必要であった。そして本実施の形態では、以下で説明するように、そうした検出信号と自己診断信号との伝送を信号伝送配線７ｃ単一で行うことを可能とし、これにより、近接センサ５と入力モジュール３との信号伝送配線数を削減し、そうした信号伝送配線作業を行う手間を、減らすことができるようにしている。
【００３６】
図３および図４を参照して、近接センサ５の動作を説明する。図３は動作説明のためのタイムチャート、図４は、出力回路１９における第１、第２出力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の動作論理と出力論理とを示す。時刻ｔ０以前は、検出対象９が近接していない。図３で示す時刻ｔ０では検出対象９が近接していると検出され、その検出状態は時刻ｔ２まで継続する。時刻ｔ０とｔ２との間の時刻ｔ１は、自己診断結果が異常と診断された時刻を示す。時刻ｔ１以前は、自己診断結果が正常、時刻ｔ１以降は自己診断結果が異常を示す。
【００３７】
（検出対象９の検出動作）
時刻ｔ０以前は、検出対象９が近接していないから、発振回路１３の発振出力振幅は大きく、それに対応した出力が整流平滑回路１５からＣＰＵ１７に出力されている。ＣＰＵ１７は整流平滑回路１５出力から検出対象９が近接していないとして、第１出力ポートＯＵＴ１からハイレベル（Ｈｉ）電圧、第２出力ポートＯＵＴ２からローレベル（Ｌｏ）電圧を出力する。これにより、図４で示すように第１出力トランジスタＴＲ１はベースへの第１出力ポートＯＵＴ１からのハイレベル（Ｈｉ）電圧印加によりオン、第２出力トランジスタＴＲ２はベースへの第２出力ポートＯＵＴ２からのローレベル（Ｌｏ）電圧印加によりオフする。そして第１トランジスタＴＲ１のコレクタ端子と電源との間は抵抗Ｒ１，Ｒ２が接続され、両抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続中点が当該近接センサ５の出力部となっているので、出力部電圧は両抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧電圧となる。両抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値が同一であるとき、出力端子部２１ｃからの出力電圧は図３（ｃ）で示すようにミドル電圧（Ｍｉ）となり、このミドル電圧（Ｍｉ）が検出対象９の非検出信号（第１レベルのセンサ出力）として配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
【００３８】
次に時刻ｔ０になって、検出対象９が近接し、発振回路１３の発振出力振幅が小さく、それに対応した出力が整流平滑回路１５からＣＰＵ１７に出力される。ＣＰＵ１７は整流平滑回路１５出力から検出対象９が近接しているとして、第１、第２出力ポートＯＵＴ１，ＯＵＴ２から共にローレベル（Ｌｏ）電圧を出力する。これにより第１、第２出力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は図４で示すように共にオフし、出力部ＯＵＴの電圧は図３（ｃ）で示すようにハイレベル（Ｈｉ）電圧となる。そしてこのハイレベル（Ｈｉ）電圧が検出対象９の検出信号（第１レベルのセンサ出力）として配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
【００３９】
次に時刻ｔ２になって、検出対象９が近接しなくなると、上記した時刻ｔ０以前と同様にして、ミドル電圧（Ｍｉ）が検出対象９の非検出信号として配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
【００４０】
なお、図３（ｃ）で、時刻ｔ１以降で、破線で示されるのは、自己診断結果が正常の場合において、時刻ｔ１−ｔ２は検出対象の検出、時刻ｔ２以降は検出対象が近接していないとして非検出を示す。そして、次の自己診断動作においては時刻ｔ１以降は、自己診断結果が異常であるために、それら検出信号がハイレベル（Ｈｉ）、非検出信号がミドル（Ｍｉ）で出力されない状態を示す。
【００４１】
（自己診断動作）
ＣＰＵ１７は、自己診断回路１８出力から近接センサ５の状態を自己診断し、正常か異常かを判断している。この自己診断回路１８は、例えば、発振回路１３の状態等を自己診断し、その自己診断結果が正常か異常かをＣＰＵ１７に入力する。
【００４２】
ＣＰＵ１７が時刻ｔ０以前において近接センサ５の状態が正常であると自己診断した場合、検出対象９の検出動作を継続している。上記検出動作例では、第１、第２出力ポートＯＵＴ１，ＯＵＴ２からは検出対象近接時はハイレベル（Ｈｉ）の電圧信号、また、検出対象非近接時はミドル（Ｍｉ）の電圧信号を出力する。
【００４３】
そして、時刻ｔ１になって、ＣＰＵ１７は近接センサ５の状態が異常であると自己診断した場合、検出対象９の近接、非近接の検出に関わりなく、第１、第２出力ポートＯＵＴ１，ＯＵＴ２からは図４で示すように第１出力トランジスタＴＲ１をオフ、第２出力トランジスタＴＲ２をオンにする電圧を出力することで、出力部ＯＵＴ電圧を、図３（ｃ）で示すように強制的にローレベル（Ｌｏ）とする。このローレベル（Ｌｏ）電圧信号が近接センサが異常であることを示す信号（第３レベルのセンサ出力）として配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
【００４４】
以上から実施の形態１に関わる近接センサでは、センサ出力の電圧レベルが変化するものであり、検出対象９が非検出であることを示す電圧第１レベルと、検出対象９を検出したことを示す電圧第２レベルとを有すると共に、自己診断結果が正常時は第１または第２レベルのいずれか一方のレベル、異常であるときは、第１レベル、第２レベルのいずれのものとは異なる電圧第３レベルに変化することができるようになっている。これにより、実施の形態１では、検出対象９の検出、非検出の信号と、自己診断信号とを同一配線７ｃで入力モジュール３に伝送させることができ、結果として、近接センサ５と入力モジュール３との接続配線を単一配線で済ませて、配線作業の簡素化ならびにその配線に要するコストを低減化することができる。
【００４５】
図５は、信号受け側の一例としての入力モジュール３の内部構成を示す。入力モジュール３は、入力回路３ａ，３ｂと、これら両回路３ａ，３ｂの出力を入力する内部回路３ｃと、を含む。入力回路３ａは、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７、コンデンサＣ１，Ｃ３、フォトカプラＰ１を含む。入力回路３ｂは、抵抗Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６，Ｒ８、コンデンサＣ２，Ｃ４、フォトカプラＰ２を含む。入力部２３（入力点）には配線７ｃが接続されている。
【００４６】
入力部２３にハイレベル（Ｈｉ）信号が入力されると、ハイレベル（Ｈｉ）信号は入力回路３ａ，３ｂそれぞれにおいて、抵抗Ｒ１，Ｒ３の分圧比で分圧されてフォトカプラＰ１がオンし、抵抗Ｒ２，Ｒ４の分圧比で分圧されてフォトカプラＰ２がオンするので、内部回路３ｃは、両フォトカプラＰ１，Ｐ２からのオン出力により、近接センサ５から検出対象有りとする検出信号が配線７ｃから伝送されてきたことが判る。
【００４７】
入力部２３にミドル（Ｍｉ）信号が入力されると、ミドル（Ｍｉ）信号は入力回路３ａ，３ｂそれぞれにおいて、抵抗Ｒ１，Ｒ３の分圧比で分圧されてフォトカプラＰ１がオフし、抵抗Ｒ２，Ｒ４の分圧比で分圧されてフォトカプラＰ２がオンする。これにより、内部回路３ｃは、両フォトカプラＰ１，Ｐ２からの出力により、近接センサ５から検出対象無しとする非検出信号が配線７ｃから伝送されてきたことが判る。
【００４８】
入力部２３にローレベル（Ｌｏ）信号が入力されると、ローレベル（Ｌｏ）信号は入力回路３ａ，３ｂそれぞれにおいて、抵抗Ｒ１，Ｒ３の分圧比、抵抗Ｒ２，Ｒ４の分圧比で、フォトカプラＰ１，Ｐ２が共にオフする。これにより、内部回路３ｃは、両フォトカプラＰ１，Ｐ２からのオフ出力により、近接センサ５から自己診断信号が配線７ｃから伝送されてきたことが判る。
【００４９】
以上により実施の形態１では、単一本の配線７ｃに検出対象の検出に関わる信号と、自己診断結果を示す信号との２つの信号を伝送することができ、入力モジュール３へのその配線７ｃの接続作業を簡素化することができるようになる。
【００５０】
[実施の形態２]
図６および図７を参照して本発明の実施の形態２を説明する。図６で示すように実施の形態２では、出力回路１９が、ＣＰＵ１７の第３出力ポートＯＵＴ３からの出力が一方入力部に入力する演算増幅器（オペアンプ）Ａ１と、演算増幅器Ａ１出力をベースに入力して電流増幅出力する、共にｐｎｐタイプの出力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２と、抵抗Ｒ１と、を含む。出力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２はコレクタが共通接続されて出力部２１ｃに接続されている。出力トランジスタＴＲ１のベースは出力トランジスタＴＲ２のエミッタに接続されている。そして出力トランジスタＴＲ１のエミッタは、抵抗Ｒ１を介して電源に接続されていると共に演算増幅器Ａ１の他方入力部に接続されている。
【００５１】
以上の構成を有する実施の形態２の近接センサ５においては、出力回路１９がアナログ電流出力回路の構成となっている。
図７を参照して実施の形態２の近接センサの動作を説明する。ここで図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）は図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）にそれぞれ対応する。
【００５２】
（検出対象９の検出動作）
時刻ｔ０以前は、検出対象９が近接していないから、発振回路１３の発振出力振幅は大きく、それに対応した出力が整流平滑回路１５からＣＰＵ１７に出力されている。ＣＰＵ１７は整流平滑回路１５出力から検出対象９が近接していないとして、第３出力ポートＯＵＴ３から演算増幅器Ａ１の一方入力部にミドル（Ｍｉ）電圧を出力する。演算増幅器Ａ１は、一方入力部のミドル（Ｍｉ）電圧と他方入力部の電圧との差（差電圧）に対応した出力を出力トランジスタＴＲ２のベースに出力する。差電圧は、この場合、中間であるから、出力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の共通コレクタから電流出力部２１ｃに出力される電流は電流第１レベルとして例えば１０ｍＡとなる。この電流第１レベル信号は検出対象９の非検出信号（第１レベルのセンサ出力）として配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
【００５３】
次に時刻ｔ０になって、検出対象９が近接し、発振回路１３の発振出力振幅が小さく、それに対応した出力が整流平滑回路１５からＣＰＵ１７に出力される。ＣＰＵ１７は整流平滑回路１５出力から検出対象９が近接しているとして、第３出力ポートＯＵＴ３から演算増幅器Ａ１の一方入力部にハイレベル（Ｈｉ）電圧を出力する。演算増幅器Ａ１は、一方入力部のハイレベル（Ｈｉ）電圧と他方入力部の電圧との差（差電圧）に対応した出力を出力トランジスタＴＲ２のベースに出力する。差電圧は、この場合、小さいから、出力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の共通コレクタから電流出力部２１ｃに出力される電流は電流第２レベルとして例えば２０ｍＡとなる。この電流第２レベル信号は検出対象９の検出信号（第２レベルのセンサ出力）として配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
【００５４】
（自己診断動作）
ＣＰＵ１７は、自己診断回路１８出力から近接センサ５の状態を自己診断し、正常か異常かを判断している。この自己診断回路１８は、例えば、発振回路１３の状態等を自己診断し、その自己診断結果が正常か異常かをＣＰＵ１７に入力する。
時刻ｔ１以前まではＣＰＵ１７は近接センサ５の状態が正常であると自己診断した場合、検出対象９の検出動作を継続している。上記検出動作例では、出力点２１ｃからは検出対象近接時は２０ｍＡの電流信号、また、検出対象非近接時は１０ｍＡの電流信号を出力する。
【００５５】
そして、時刻ｔ１になって、ＣＰＵ１７は近接センサ５の状態が異常であると自己診断した場合、検出対象９の近接、非近接の検出に関わりなく、出力ポートＯＵＴ３から演算増幅器Ａ１にはローレベル（Ｌｏ）信号が出力される。その結果、出力点２１ｃからは自己診断の結果を示す０−５ｍＡの電流信号が出力される。
【００５６】
以上から実施の形態２に関わる近接センサ５では、センサ出力が電流レベルで変化するものであり、検出対象９を検出したことを示す電流第１レベル、検出対象９が非検出であることを示す電流第２レベルで、それぞれ変化すると共に、自己診断結果が異常であるときは、電流第３レベルで変化するようになっている。
【００５７】
これにより、実施の形態２では、検出対象９の検出、非検出と、自己診断結果とを電流信号により同一配線７ｃで入力モジュール３に伝送させることができ、結果として、近接センサ５と入力モジュール３との接続配線を単一配線で済ませて、配線作業の簡素化ならびにその配線に要するコストを低減化することができる。
【００５８】
[実施の形態３]
図８および図９を参照して本発明の実施の形態３を説明する。
【００５９】
図８で示すように実施の形態３では、出力回路１９が、出力トランジスタＴＲ１と、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２と、バイアス抵抗Ｒ４と、を含む。出力トランジスタＴＲ１のベースはＣＰＵ１７の第４出力ポートＯＵＴ４に接続され、コレクタは分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して電源ラインに、エミッタは接地ラインにそれぞれ接続されている。分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続中点は実施の形態１と同様に、出力部２１ｃに接続されている。
【００６０】
以上の構成を有する実施の形態３の近接センサ５においては、出力回路１９がコード化信号出力回路の構成となっている。
【００６１】
そして、ＣＰＵ１７は、整流平滑回路１５出力に基づいて検出対象近接有りと判断したときは、第１コード化信号として例えば「１０１０１０１０」の論理信号を出力する。この場合の信号は論理「１」であればローレベル（Ｌｏ）電圧、論理「０」であればハイレベル（Ｈｉ）電圧である。また、検出対象近接無しと判断したときは、第２コード化信号として例えば「１１００１１００」の論理信号を出力する。さらに、診断信号の場合、第３コード化信号として例えば「００００００００」の論理信号を出力する。出力トランジスタＴＲ１は、論理「１」としてベースにローレベル（Ｌｏ）電圧が入力されると、オフし、その結果、出力部２１ｃからは論理「１」としてハイレベル（Ｈｉ）電圧が出力される。また、出力トランジスタＴＲ１は、論理「０」としてベースにハイレベル（Ｈｉ）電圧が入力されると、オンし、その結果、出力部２１ｃからは論理「０」としてローレベル（Ｌｏ）電圧が出力される。
【００６２】
図９を参照して実施の形態２の近接センサの動作を説明する。ここで図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）は図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）にそれぞれ対応する。
【００６３】
（検出対象９の検出動作）
時刻ｔ０以前は、検出対象９が近接していないから、発振回路１３の発振出力振幅は大きく、それに対応した出力が整流平滑回路１５からＣＰＵ１７に出力されている。ＣＰＵ１７は、整流平滑回路１５出力から検出対象９が近接していないと検出して、第４出力ポートＯＵＴ４から出力トランジスタＴＲ１のベースに第１コード化信号を出力する。第１コード化信号は検出対象９の非検出信号として配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
【００６４】
次に時刻ｔ０になって、検出対象９が近接し、発振回路１３の発振出力振幅が小さく、それに対応した出力が整流平滑回路１５からＣＰＵ１７に出力される。ＣＰＵ１７は整流平滑回路１５出力から検出対象９が近接しているとして、第４出力ポートＯＵＴ４から出力トランジスタＴＲ１のベースに第２コード化信号を出力する。第２コード化信号は検出対象９の検出信号として配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
【００６５】
なお、図９（ａ）においては、図３（ａ）との対応のため、非検出ではローレベル（Ｌｏ）、検出ではハイレベル（Ｈｉ）で示しているが、検出対象９の近接非検出か、検出かを区別するために示す。
【００６６】
（自己診断動作）
自己診断は、図９（ｂ）に示すが、図９（ｂ）では、図３（ｂ）との対応のため、自己診断結果が正常ではローレベル（Ｌｏ）、異常ではハイレベル（Ｈｉ）で示している。
【００６７】
ＣＰＵ１７は、自己診断回路１８出力から近接センサ５の状態を自己診断し、正常か異常かを判断している。この自己診断回路１８は、例えば、発振回路１３の状態等を自己診断し、その自己診断結果が正常か異常かをＣＰＵ１７に入力する。
【００６８】
時刻ｔ１以前まではＣＰＵ１７は近接センサ５の状態が正常であると自己診断した場合、第４出力ポートＯＵＴ４から出力トランジスタＴＲ１のベースに第３コード化信号を出力する。自己診断結果が正常の場合の第３コード化信号は、第１、第２コード化信号のいずれかに合わせてハイレベル（Ｈｉ）とローレベル（Ｌｏ）とが繰り返される信号である。また、自己診断結果が異常の場合の第３コード化信号は、上記「００…」に対応してローレベル（Ｌｏ）となる。さらに、自己診断結果の異常症状別に第３コード化信号の種類を増やすこともできる。
【００６９】
こうした自己診断信号は、配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
これにより、実施の形態３では、検出対象９の検出、非検出と、自己診断結果とをコード化信号により同一配線７ｃで入力モジュール３に伝送させることができ、結果として、近接センサ５と入力モジュール３との接続配線を単一配線で済ませて、配線作業の簡素化ならびにその配線に要するコストを低減化することができる。
【００７０】
[実施の形態４]
図１０および図１１を参照して本発明の実施の形態４を説明する。図１０で示すように実施の形態４では、出力回路１９が、出力トランジスタＴＲ１と、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６と、入力回路１９ａと、を含む。出力トランジスタＴＲ１のベースはＣＰＵ１７の第５出力ポートＯＵＴ５に接続され、コレクタは分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して電源ラインに、エミッタは接地ラインにそれぞれ接続されている。分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続中点は実施の形態１と同様に、出力部２１ｃに接続されている。
【００７１】
入力回路１９ａは、抵抗Ｒ７，Ｒ８と、フォトカプラＰ１と、を含む。出力回路１９は、入力部２１ｄを有し、この入力部２１ｄは、配線７ｄを介して入力モジュール３側に接続されている。入力モジュール３からは配線７ｄを介して近接センサ５からの出力信号を切り替え制御する信号を入力することができるようになっている。図中ではこの信号を「ＰＬＣ連動入力ＩＮ」と記載している。このＰＬＣ連動入力ＩＮは、ハイレベル（Ｈｉ）のときは検出対象近接有無の検出に関わる信号を出力する検出モードに、ローレベル（Ｌｏ）のときは自己診断信号を出力する自己診断モードに切り替える。検出モードにするハイレベル（Ｈｉ）のＰＬＣ連動入力ＩＮが入力部２１ｄに入力されると、入力回路１９ａ内のフォトカプラＰ１がオフし、そのオフ出力はＣＰＵ１７の第４入力ポートＩＮ４に入力され、自己診断モードにするローレベル（Ｌｏ）のＰＬＣ連動入力ＩＮが入力部２１ｄに入力されると、フォトカプラＰ１がオフし、そのオフ出力はＣＰＵ１７の第４入力ポートＩＮ４に入力される。
【００７２】
ＣＰＵ１７は、フォトカプラＰ１のオンオフ出力に応答して、第５出力ポートＯＵＴ５から検出信号、非検出信号、あるいは、自己診断信号を出力する。
【００７３】
図１１を参照して実施の形態４の近接センサの動作を説明する。ここで図１１（ａ）、図１１（ｂ）は図３（ａ）、図３（ｂ）にそれぞれ対応する。図１１（ｃ）は、第１モードとして出力回路１９内の入力回路１９ａに入力されるハイレベル（Ｈｉ）電圧と、第２モードとして出力回路１９内の入力回路１９ａに入力されるローレベル（Ｌｏ）電圧とを示す。図１１（ｄ）は、第１モードでの検出か非検出の信号レベルと、第２モードでの自己診断が正常か異常かの信号レベルとを示す。
【００７４】
（時刻ｔ０以前）
時刻ｔ０以前では、検出対象は図１１（ａ）で示すように非検出で、かつ、自己診断結果は、図１１（ｂ）で示すように正常である。また入力モジュール３からはＰＬＣ連動入力ＩＮは図１１（ｃ）で示すようにハイレベル（Ｈｉ）電圧が入力され、検出対象近接有無の検出モードとされている。この状態では、ＣＰＵ１７は第５出力ポートＯＵＴ５から出力回路１９に対してローレベル（Ｌｏ）信号を出力し、これにより、出力トランジスタＴＲ１はオフし、結果、出力部２１ｃからは図１１（ｄ）で示すように検出対象非検出を示すハイレベル（Ｈｉ）信号がセンサ出力ＯＵＴとして出力される。配線７ｃから入力モジュール３にこの信号が伝送される。
【００７５】
（時刻ｔ０−ｔ０１）
次に時刻ｔ０−ｔ０１では、検出対象９が図１１（ａ）で示すように検出で、かつ、自己診断結果は、図１１（ｂ）で示すように正常である。また入力モジュール３からは図１１（ｃ）で示すようにＰＬＣ連動入力ＩＮとしてハイレベル（Ｈｉ）電圧が入力され、検出対象近接有無の検出モードとされている。この状態では、ＣＰＵ１７は第５出力ポートＯＵＴ５から出力回路１９に対してハイレベル（Ｈｉ）信号を出力し、これにより、出力トランジスタＴＲ１はオンし、結果、出力部２１ｃからは図１１（ｄ）で示すように検出対象検出を示すローレベル（Ｌｏ）信号がセンサ出力ＯＵＴとして出力される。配線７ｃから入力モジュール３にこの信号が伝送される。
【００７６】
（時刻ｔ０１−ｔ０２）
時刻ｔ０１−ｔ０２では、検出対象９が図１１（ａ）で示すように検出で、かつ、自己診断結果は、図１１（ｂ）で示すように正常である。また入力モジュール３からはＰＬＣ連動入力ＩＮとして図１１（ｃ）で示すようにローレベル（Ｌｏ）電圧が入力され、自己診断モードとされている。この状態では、ＣＰＵ１７は第５出力ポートＯＵＴ５から出力回路１９に対して、自己診断の結果、正常であることを示すハイレベル（Ｈｉ）信号を出力し、これにより、出力トランジスタＴＲ１はオンし、結果、出力部２１ｃからは図１１（ｄ）で示すように自己診断結果が、正常であることを示すハイレベル（Ｈｉ）信号がセンサ出力ＯＵＴとして出力される。このハイレベル（Ｈｉ）信号は配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
【００７７】
（時刻ｔ０２−ｔ１）
時刻ｔ０２−ｔ１では、検出対象９が図１１（ａ）で示すように検出で、かつ、自己診断結果は、図１１（ｂ）で示すように正常である。また入力モジュール３からはＰＬＣ連動入力ＩＮとして図１１（ｃ）で示すようにハイレベル（Ｈｉ）電圧が入力され、検出モードとされている。この状態では、ＣＰＵ１７は第５出力ポートＯＵＴ５から出力回路１９に対してハイレベル（Ｈｉ）信号を出力し、これにより、出力トランジスタＴＲ１はオンし、結果、出力部２１ｃからは図１１（ｄ）で示すように検出対象近接検出を示すローレベル（Ｌｏ）信号がセンサ出力ＯＵＴとして出力される。配線７ｃから入力モジュール３にこの信号が伝送される。
【００７８】
（時刻ｔ１−ｔ１１）
時刻ｔ１−ｔ１１では、検出対象９が図１１（ａ）で示すように検出で、かつ、自己診断結果は、図１１（ｂ）で示すように異常である。また入力モジュール３からはＰＬＣ連動入力ＩＮとして図１１（ｃ）で示すようにハイレベル（Ｈｉ）電圧が入力され、検出モードとされている。この状態では、ＣＰＵ１７は第５出力ポートＯＵＴ５から出力回路１９に対してハイレベル（Ｈｉ）信号を出力し、これにより、出力トランジスタＴＲ１はオンし、結果、出力部２１ｃからは図１１（ｄ）で示すように検出対象近接検出を示すローレベル（Ｌｏ）信号がセンサ出力ＯＵＴとして出力される。配線７ｃから入力モジュール３にこの信号が伝送される。
【００７９】
（時刻ｔ１１−ｔ２）
時刻ｔ１１−ｔ２では、検出対象９が図１１（ａ）で示すように検出で、かつ、自己診断結果は、図１１（ｂ）で示すように異常である。また入力モジュール３からはＰＬＣ連動入力ＩＮとして図１１（ｃ）で示すようにローレベル（Ｌｏ）電圧が入力され、自己診断モードとされている。この状態では、ＣＰＵ１７は第５出力ポートＯＵＴ５から出力回路１９に対してローレベル（Ｌｏ）信号を出力し、これにより、出力トランジスタＴＲ１はオンし、結果、出力部２１ｃからは図１１（ｄ）で示すように自己診断結果が異常であることを示すローレベル（Ｌｏ）信号がセンサ出力ＯＵＴとして出力される。配線７ｃから入力モジュール３にこの信号が伝送される。
【００８０】
（時刻ｔ２以降）
時刻ｔ２以降は、その直前の近接センサの自己診断結果が異常であるので、そのことを示すローレベル（Ｌｏ）信号が出力される。配線７ｃから入力モジュール３にこの信号が伝送される。
【００８１】
以上のように本各実施の形態では、検出対象の近接有無の検出と、自己診断とを示す信号をＰＬＣに伝送するのに、単一の配線で伝送することができ、配線を簡素化することができる。
【００８２】
なお、本発明では、その趣旨を逸脱しない範囲で、複数の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１ ＰＬＣ
３ 入力モジュール（信号受け側）
５ 近接センサ
７ 配線（７ａ 電源配線、７ｂ 接地配線、７ｃ 出力配線）
９ 検出対象
１１ 電源回路
１３ 発振回路
１５ 整流平滑回路
１７ ＣＰＵ（制御回路）
１９ 出力回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己診断機能付き近接センサおよびこれを入力機器としてプログラマブルコントローラ（以下、ＰＬＣ）の入力接点に入力配線により接続するＩ／Ｏモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近接センサは、検出対象に非接触の状態で当該検出対象の存在や移動等を電気信号に置き換えて検出することができるものであり、種類も多く、またその用途も多岐にわたっている。
【０００３】
例えば、検出対象が金属である高周波発振型や、検出対象が金属で無くても検出することができる静電容量方式等がある。
【０００４】
こうした近接センサの信号出力形態にはアナログ出力、オンオフ出力等がある。そして近接センサは、例えばＰＬＣに制御機器の状態を検知入力する入力機器の１つとして用いられる（特許文献１参照）。
【０００５】
以上の近接センサでは検出対象の検出有無に応じてセンサ出力部からセンサ出力が出力されるようになっている。この場合、近接センサは例えば入力モジュールの入力接点に接続される。この近接センサと入力接点との間の配線には電源配線や検出信号の伝送配線等がある。
【０００６】
一方、近接センサでは自己診断機能を備え、センサ状態を自己診断し、その診断結果を入力モジュールに伝達するようにしたものがすでに提案されている（特許文献２等参照）。こうした自己診断機能付近接センサを入力モジュールに接続する場合、上記伝送配線としては上記検出信号伝送用の配線に加えて、自己診断信号伝送用の配線を入力モジュールに接続することが必要となる。なお、Ｉ／Ｏモジュールには、入力モジュール、出力モジュール、入出力モジュール、通信、位置決め、カウンタなどの高機能モジュール等を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−０７６８７１
【特許文献２】特開２００８−３０１１５８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記したように、自己診断機能付き近接センサでは、信号伝送用の配線としては検出信号伝送用の配線に加えて、自己診断信号伝送用の配線を接続する必要があるために、配線接続作業に手間が余分に必要となる。また、入力モジュール側には入力点数の配線数が増加する分、より多く必要となる。
【０００９】
したがって、本発明により解決すべき課題は、自己診断機能付き近接センサにおいて、検出信号や自己診断信号伝送用配線数を削減可能として近接センサと入力モジュール等のＰＬＣとの配線の手間を減らすことができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明第１による近接センサは、信号受け側に対しそれに接続した配線を介して検出対象の近接有無に関わる第１信号と、センサ状態を自己診断しそのセンサ状態が正常か異常かに関わる第２信号とを伝送出力する近接センサにおいて、
上記各信号のうち、第１信号についてはそのレベルを検出対象の検出と非検出とに応じて少なくとも２つのレベルに変えて単一配線に伝送出力すると共に、第２信号については自己診断結果が正常時は上記２つのレベルのうちのいずれか一方のレベルで、また、異常時はこれらレベルとは別のレベルで変換して上記単一配線に伝送出力することが可能となっている、ことを特徴とする。
【００１１】
本発明第１では、例えば、検出対象の近接有りでかつ自己診断結果が正常の場合の論理、検出対象の近接無しでかつ自己診断結果が正常の場合の論理、検出対象の近接有りでかつ自己診断結果が異常の場合の論理、検出対象の近接無しでかつ自己診断結果が異常の場合の論理の組み合わせがある。そして、自己診断結果が正常の場合では、検出対象の検出信号の伝送を優先する。また、自己診断結果が異常の場合では、自己診断結果の信号の伝送を優先する。
【００１２】
そして、制御回路では、これら論理において、信号の電気レベルとしては、自己診断結果が正常の場合では、検出対象の近接有無の検出として電気レベルが異なる２つの検出信号として伝送する。また、自己診断結果が異常の場合では、２つの検出信号とは異なる電気レベルとして自己診断結果の信号を伝送する。したがって、伝送用の配線としては単一として、伝送内の信号レベルが２つの検出信号のレベルと異なる電気レベルでない限りは自己診断結果は正常であり、その２つの検出信号のレベルにより検出対象の近接状態を伝送受け側では判断でき、また、伝送内の信号レベルが２つの検出信号のレベルと異なる電気レベルであれば、信号受け側では近接センサが異常であると判断することが可能となる。
【００１３】
よつて、本発明に関わる近接センサでは、上記した近接有りと無しとの少なくとも２つの信号の伝送と、自己診断結果の信号の伝送とを単一の配線で受け側に伝送させることができ、受け側との配線が簡素化する近接センサを提供できるものとなる。
【００１４】
好ましくは、本発明第１で、上記各レベルは電圧によるレベルである。この場合、上記第１信号と、第２信号とを入力ポートに入力すると共に、上記第１、第２信号を論理的に組み合わせ、その組み合わせに対応して論理信号を少なくとも２つの出力ポートから出力する制御回路と、上記制御回路の２つの出力ポートから出力される論理信号に対応して上記各信号を電圧レベルが異なる信号に変換すると共に、この変換した各信号を出力する出力回路と、を含むことが好ましい。
【００１５】
好ましくは、本発明第１で、上記各レベルは電流によるレベルである。この場合、上記第１信号と、第２信号とを入力ポートに入力すると共に、上記第１、第２信号を論理的に組み合わせ、その組み合わせに対応して論理信号を出力ポートから出力する制御回路と、上記制御回路の出力ポートから出力される論理信号に対応して上記各信号を電流レベルが異なる信号に変換すると共に、この変換した各信号を出力する出力回路と、を含むことが好ましい。
【００１６】
本発明第１では、例えば、検出対象の近接有りでかつ自己診断結果が正常の場合の論理、検出対象の近接無しでかつ自己診断結果が正常の場合の論理、検出対象の近接有りでかつ自己診断結果が異常の場合の論理、検出対象の近接無しでかつ自己診断結果が異常の場合の論理の組み合わせがある。そして、自己診断結果が正常の場合では、検出対象の検出信号の伝送を優先する。また、自己診断結果が異常の場合では、自己診断結果の信号の伝送を優先する。
【００１７】
そして、制御回路では、これら論理において、信号の電気レベルとしては、自己診断結果が正常の場合では、検出対象の近接有無の検出として電気レベルが異なる２つの検出信号として伝送する。また、自己診断結果が異常の場合では、２つの検出信号とは異なる電気レベルとして自己診断結果の信号を伝送する。したがって、伝送用の配線としては単一として、伝送内の信号レベルが２つの検出信号のレベルと異なる電気レベルでない限りは自己診断結果は正常であり、その２つの検出信号のレベルにより検出対象の近接状態を伝送受け側では判断でき、また、伝送内の信号レベルが２つの検出信号のレベルと異なる電気レベルであれば、信号受け側では近接センサが異常であると判断することが可能となる。
【００１８】
本発明第２による近接センサは、信号受け側に対しそれに接続した配線を介して検出対象の近接有無に関わる第１信号と、センサ状態を自己診断しそのセンサ状態が正常か異常かに関わる第２信号とを伝送出力する近接センサにおいて、
上記各信号のうち、第１信号については検出対象の検出と非検出とに応じて少なくとも２つのコード化信号に変換して単一配線に伝送出力すると共に、第２信号については自己診断結果が正常時は上記２つのコード化信号のうちのいずれか一方のコード化信号で、また、異常時はこれらコード化信号とは異なって非コード化信号に変換して上記単一配線に伝送出力することが可能となっていることを特徴とする。
【００１９】
本発明第２では、第１信号については、検出対象の検出有無に対応したコード化信号に変化し、また、第２信号については、自己診断結果が、正常、異常により、コード化信号か非コード化信号かに変化するので、どの信号形態であっても、その形態を示す信号を同一配線内を伝送させることができ、結果として、センサ出力をＰＬＣの入力接点に伝送する配線としては、単一配線で済む。
【００２０】
本発明第３による近接センサは、信号受け側に対しそれに接続した配線を介して検出対象の近接有無に関わる第１信号と、センサ状態を自己診断しそのセンサ状態が正常か異常かに関わる第２信号とを伝送出力する近接センサにおいて、
信号受け側からの入力に連動して検出対象検出モードか自己診断モードかのいずれかのモードで動作し、各モードにおいて、検出対象検出か非検出か、あるいは、センサ状態の自己診断が正常診断結果か異常診断結果かに応じて信号レベルを変化させる、ようになっている、ことを特徴とする。
【００２１】
本発明第３では、信号受け側からの入力に連動して検出対象検出モードか自己診断モードのいずれかに動作し、それぞれのモードにおいて、検出対象検出か非検出か、あるいは、センサ状態の自己診断が正常診断結果か異常診断結果かに応じて信号レベルが変化するので、信号としてはどの信号形態であっても、その形態を示す信号を同一配線内を伝送させることができ、結果として、信号をＰＬＣの入力接点に伝送する配線としては、単一配線で済む。
【００２２】
なお、上記において、ＰＬＣは、機能別に複数のモジュール構成別としたビルディングブロックタイプがある。このビルディングブロックタイプにおけるモジュールには、例えば、ＣＰＵモジュール、Ｉ／Ｏモジュールがある。また、上記機能別にモジュール構成するのではなく、全体を一体とした単体タイプがある。本発明のＰＬＣは、いずれのタイプも含む。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、自己診断機能付き近接センサにおいて、検出信号や自己診断信号の伝送配線数を削減可能として近接センサとＩ／Ｏモジュールとの配線の手間を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は本発明の実施の形態１にかかる近接センサとそれが入力点に接続されるＰＬＣとを示す図である。
【図２】図２は図１の近接センサの回路構成を示す図である。
【図３】図３は図２の回路構成を有する近接センサの動作説明に供するタイムチャートである。
【図４】図４は出力回路における第１、第２出力トランジスタの動作論理と出力論理とを示す図である。
【図５】図５は実施の形態１の近接センサから信号を入力するＰＬＣ入力回路例を示す図である。
【図６】図６は実施の形態２にかかる近接センサの回路構成を示す図である。
【図７】図７は実施の形態２の近接センサの動作説明に供するタイムチャートである。
【図８】図８は実施の形態３にかかる近接センサの回路構成を示す図である。
【図９】図９は実施の形態３の近接センサの動作説明に供するタイムチャートである。
【図１０】図１０は実施の形態４にかかる近接センサの回路構成を示す図である。
【図１１】図１１は実施の形態４の近接センサの動作説明に供するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る近接センサおよびＰＬＣを説明する。
【００２６】
[実施の形態１]
本発明の実施の形態１を図１ないし図４を参照して説明する。図１は近接センサと、信号受け側として近接センサが接続されるＰＬＣとを示し、図２は図１の近接センサの回路構成を示し、図３は図２の回路構成を有する近接センサの動作説明に供するタイムチャートを示し、図４は出力回路における第１、第２出力トランジスタの動作論理と出力論理とを示す。
【００２７】
図１を参照して、実施の形態でのＰＬＣは、機能別に複数のモジュール構成別としたビルディングブロックタイプのものである。ビルディングブロックタイプのＰＬＣ１において、そのモジュールには、代表的には、ＣＰＵモジュール、Ｉ／Ｏモジュール等がある。
【００２８】
実施の形態では、Ｉ／Ｏモジュールとして、入力モジュール３とし、この入力モジュール３と、近接センサ５とを配線ケーブル７で接続する例を示す。９は検出対象を示す。配線ケーブル７は、少なくとも、電源配線７ａ、接地配線７ｂ、信号伝送配線７ｃを含む。
【００２９】
図２を参照して、実施の形態の近接センサ５は、例えば、高周波発振・振幅検出型の近接センサであり、一定の周波数で発振を行い金属体等の検出対象の接近によって発振の振幅の変化を検出するものである。この近接センサは、電源回路１１、発振回路１３、整流平滑回路１５、ＣＰＵ１７、自己診断回路１８、および出力回路１９を備える。なお、発振回路１３、整流平滑回路１５は、検出対象９の近接有無を検出する検出回路を構成することができる。
【００３０】
また、ＣＰＵ１７は、検出回路が生成した検出信号と、自己診断回路１８からの自己診断信号とをそれぞれ、第１、第２入力ポートＩＮ１，ＩＮ２から入力すると共に、上記各信号を論理的に組み合わせ、その組み合わせに対応して論理信号を出力する制御回路を構成することができる。ＣＰＵ１７は第３入力ポートＩＮ３に電源回路１１から電源を受給するようになっている。
【００３１】
この近接センサにおいては、図示しないが、基本動作プログラム、自己診断プログラム、等のプログラムが格納されたメモリがある。ＣＰＵ１７は、そのメモリにアクセスして各種プログラムを実行し、近接センサの動作を制御することができるようになっている。
【００３２】
発振回路１３は、高周波で発振する回路である。発振回路１３は、発振コイルを内蔵している。金属体や磁性体等からなる検出対象９が発振回路１３内の発振コイルに接近すると、電磁誘導作用によって渦電流損が生じて発振コイルの実効抵抗値であるインピーダンスが変化し、これにより発振回路１３の発振出力振幅が変化する。近接センサはこの発振出力振幅変化を利用して検出対象９の近接有無を検出することができるようになっている。
【００３３】
この発振回路１３の発振出力振幅は検出対象９の近接状態に応じて跳躍的に変化して、発振または発振停止する。したがって、発振出力振幅の変化で検出対象９の有無の判定を行うことができる。この場合、発振回路１３の出力を整流平滑回路１５により直流化してなる検出出力は、検出対象９が接近すると小さくなり、検出対象９が離れていくと大きくなっていく。ＣＰＵ１７は、発振回路１３の出力に対応する整流平滑回路１５出力から検出対象９の近接の有無を検出し、出力回路１９にその検出出力を出力する。
【００３４】
出力回路１９は、第１、第２出力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２、およびバイアス抵抗Ｒ３，Ｒ４を有する。第１トランジスタＴＲ１のコレクタ端子と電源（ＤＣ２４Ｖ）との間は抵抗Ｒ１，Ｒ２が接続され、両抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続中点が近接センサの出力部となっている。第２トランジスタＴＲ２のコレクタ端子も、両抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続中点に接続されている。また、２１ａは、電源端子部、２１ｂは接地端子部、２１ｃは信号出力端子部を示す。電源配線７ａは電源端子部２１ａに接続されて、電源回路１１と出力回路１９とに直流２４Ｖを供給する。接地配線７ｂは、接地端子部２１ｂに接続される。信号伝送配線７ｃは信号出力端子部２１ｃに接続される。
【００３５】
自己診断機能付きの近接センサでは、通常、検出対象９の検出に関わる検出信号に加えて、自己診断を行った結果に関わる自己診断信号を入力モジュール３に伝送する必要があり、従来では、信号伝送配線としては、少なくとも、検出信号伝送と、自己診断信号伝送とのために２本が必要であった。そして本実施の形態では、以下で説明するように、そうした検出信号と自己診断信号との伝送を信号伝送配線７ｃ単一で行うことを可能とし、これにより、近接センサ５と入力モジュール３との信号伝送配線数を削減し、そうした信号伝送配線作業を行う手間を、減らすことができるようにしている。
【００３６】
図３および図４を参照して、近接センサ５の動作を説明する。図３は動作説明のためのタイムチャート、図４は、出力回路１９における第１、第２出力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の動作論理と出力論理とを示す。時刻ｔ０以前は、検出対象９が近接していない。図３で示す時刻ｔ０では検出対象９が近接していると検出され、その検出状態は時刻ｔ２まで継続する。時刻ｔ０とｔ２との間の時刻ｔ１は、自己診断結果が異常と診断された時刻を示す。時刻ｔ１以前は、自己診断結果が正常、時刻ｔ１以降は自己診断結果が異常を示す。
【００３７】
（検出対象９の検出動作）
時刻ｔ０以前は、検出対象９が近接していないから、発振回路１３の発振出力振幅は大きく、それに対応した出力が整流平滑回路１５からＣＰＵ１７に出力されている。ＣＰＵ１７は整流平滑回路１５出力から検出対象９が近接していないとして、第１出力ポートＯＵＴ１からハイレベル（Ｈｉ）電圧、第２出力ポートＯＵＴ２からローレベル（Ｌｏ）電圧を出力する。これにより、図４で示すように第１出力トランジスタＴＲ１はベースへの第１出力ポートＯＵＴ１からのハイレベル（Ｈｉ）電圧印加によりオン、第２出力トランジスタＴＲ２はベースへの第２出力ポートＯＵＴ２からのローレベル（Ｌｏ）電圧印加によりオフする。そして第１トランジスタＴＲ１のコレクタ端子と電源との間は抵抗Ｒ１，Ｒ２が接続され、両抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続中点が当該近接センサ５の出力部となっているので、出力部電圧は両抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧電圧となる。両抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値が同一であるとき、出力端子部２１ｃからの出力電圧は図３（ｃ）で示すようにミドル電圧（Ｍｉ）となり、このミドル電圧（Ｍｉ）が検出対象９の非検出信号（第１レベルのセンサ出力）として配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
【００３８】
次に時刻ｔ０になって、検出対象９が近接し、発振回路１３の発振出力振幅が小さく、それに対応した出力が整流平滑回路１５からＣＰＵ１７に出力される。ＣＰＵ１７は整流平滑回路１５出力から検出対象９が近接しているとして、第１、第２出力ポートＯＵＴ１，ＯＵＴ２から共にローレベル（Ｌｏ）電圧を出力する。これにより第１、第２出力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は図４で示すように共にオフし、出力部ＯＵＴの電圧は図３（ｃ）で示すようにハイレベル（Ｈｉ）電圧となる。そしてこのハイレベル（Ｈｉ）電圧が検出対象９の検出信号（第１レベルのセンサ出力）として配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
【００３９】
次に時刻ｔ２になって、検出対象９が近接しなくなると、上記した時刻ｔ０以前と同様にして、ミドル電圧（Ｍｉ）が検出対象９の非検出信号として配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
【００４０】
なお、図３（ｃ）で、時刻ｔ１以降で、破線で示されるのは、自己診断結果が正常の場合において、時刻ｔ１−ｔ２は検出対象の検出、時刻ｔ２以降は検出対象が近接していないとして非検出を示す。そして、次の自己診断動作においては時刻ｔ１以降は、自己診断結果が異常であるために、それら検出信号がハイレベル（Ｈｉ）、非検出信号がミドル（Ｍｉ）で出力されない状態を示す。
【００４１】
（自己診断動作）
ＣＰＵ１７は、自己診断回路１８出力から近接センサ５の状態を自己診断し、正常か異常かを判断している。この自己診断回路１８は、例えば、発振回路１３の状態等を自己診断し、その自己診断結果が正常か異常かをＣＰＵ１７に入力する。
【００４２】
ＣＰＵ１７が時刻ｔ０以前において近接センサ５の状態が正常であると自己診断した場合、検出対象９の検出動作を継続している。上記検出動作例では、第１、第２出力ポートＯＵＴ１，ＯＵＴ２からは検出対象近接時はハイレベル（Ｈｉ）の電圧信号、また、検出対象非近接時はミドル（Ｍｉ）の電圧信号を出力する。
【００４３】
そして、時刻ｔ１になって、ＣＰＵ１７は近接センサ５の状態が異常であると自己診断した場合、検出対象９の近接、非近接の検出に関わりなく、第１、第２出力ポートＯＵＴ１，ＯＵＴ２からは図４で示すように第１出力トランジスタＴＲ１をオフ、第２出力トランジスタＴＲ２をオンにする電圧を出力することで、出力部ＯＵＴ電圧を、図３（ｃ）で示すように強制的にローレベル（Ｌｏ）とする。このローレベル（Ｌｏ）電圧信号が近接センサが異常であることを示す信号（第３レベルのセンサ出力）として配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
【００４４】
以上から実施の形態１に関わる近接センサでは、センサ出力の電圧レベルが変化するものであり、検出対象９が非検出であることを示す電圧第１レベルと、検出対象９を検出したことを示す電圧第２レベルとを有すると共に、自己診断結果が正常時は第１または第２レベルのいずれか一方のレベル、異常であるときは、第１レベル、第２レベルのいずれのものとは異なる電圧第３レベルに変化することができるようになっている。これにより、実施の形態１では、検出対象９の検出、非検出の信号と、自己診断信号とを同一配線７ｃで入力モジュール３に伝送させることができ、結果として、近接センサ５と入力モジュール３との接続配線を単一配線で済ませて、配線作業の簡素化ならびにその配線に要するコストを低減化することができる。
【００４５】
図５は、信号受け側の一例としての入力モジュール３の内部構成を示す。入力モジュール３は、入力回路３ａ，３ｂと、これら両回路３ａ，３ｂの出力を入力する内部回路３ｃと、を含む。入力回路３ａは、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７、コンデンサＣ１，Ｃ３、フォトカプラＰ１を含む。入力回路３ｂは、抵抗Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６，Ｒ８、コンデンサＣ２，Ｃ４、フォトカプラＰ２を含む。入力部２３（入力点）には配線７ｃが接続されている。
【００４６】
入力部２３にハイレベル（Ｈｉ）信号が入力されると、ハイレベル（Ｈｉ）信号は入力回路３ａ，３ｂそれぞれにおいて、抵抗Ｒ１，Ｒ３の分圧比で分圧されてフォトカプラＰ１がオンし、抵抗Ｒ２，Ｒ４の分圧比で分圧されてフォトカプラＰ２がオンするので、内部回路３ｃは、両フォトカプラＰ１，Ｐ２からのオン出力により、近接センサ５から検出対象有りとする検出信号が配線７ｃから伝送されてきたことが判る。
【００４７】
入力部２３にミドル（Ｍｉ）信号が入力されると、ミドル（Ｍｉ）信号は入力回路３ａ，３ｂそれぞれにおいて、抵抗Ｒ１，Ｒ３の分圧比で分圧されてフォトカプラＰ１がオフし、抵抗Ｒ２，Ｒ４の分圧比で分圧されてフォトカプラＰ２がオンする。これにより、内部回路３ｃは、両フォトカプラＰ１，Ｐ２からの出力により、近接センサ５から検出対象無しとする非検出信号が配線７ｃから伝送されてきたことが判る。
【００４８】
入力部２３にローレベル（Ｌｏ）信号が入力されると、ローレベル（Ｌｏ）信号は入力回路３ａ，３ｂそれぞれにおいて、抵抗Ｒ１，Ｒ３の分圧比、抵抗Ｒ２，Ｒ４の分圧比で、フォトカプラＰ１，Ｐ２が共にオフする。これにより、内部回路３ｃは、両フォトカプラＰ１，Ｐ２からのオフ出力により、近接センサ５から自己診断信号が配線７ｃから伝送されてきたことが判る。
【００４９】
以上により実施の形態１では、単一本の配線７ｃに検出対象の検出に関わる信号と、自己診断結果を示す信号との２つの信号を伝送することができ、入力モジュール３へのその配線７ｃの接続作業を簡素化することができるようになる。
【００５０】
[実施の形態２]
図６および図７を参照して本発明の実施の形態２を説明する。図６で示すように実施の形態２では、出力回路１９が、ＣＰＵ１７の第３出力ポートＯＵＴ３からの出力が一方入力部に入力する演算増幅器（オペアンプ）Ａ１と、演算増幅器Ａ１出力をベースに入力して電流増幅出力する、共にｐｎｐタイプの出力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２と、抵抗Ｒ１と、を含む。出力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２はコレクタが共通接続されて出力部２１ｃに接続されている。出力トランジスタＴＲ１のベースは出力トランジスタＴＲ２のエミッタに接続されている。そして出力トランジスタＴＲ１のエミッタは、抵抗Ｒ１を介して電源に接続されていると共に演算増幅器Ａ１の他方入力部に接続されている。
【００５１】
以上の構成を有する実施の形態２の近接センサ５においては、出力回路１９がアナログ電流出力回路の構成となっている。
図７を参照して実施の形態２の近接センサの動作を説明する。ここで図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）は図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）にそれぞれ対応する。
【００５２】
（検出対象９の検出動作）
時刻ｔ０以前は、検出対象９が近接していないから、発振回路１３の発振出力振幅は大きく、それに対応した出力が整流平滑回路１５からＣＰＵ１７に出力されている。ＣＰＵ１７は整流平滑回路１５出力から検出対象９が近接していないとして、第３出力ポートＯＵＴ３から演算増幅器Ａ１の一方入力部にミドル（Ｍｉ）電圧を出力する。演算増幅器Ａ１は、一方入力部のミドル（Ｍｉ）電圧と他方入力部の電圧との差（差電圧）に対応した出力を出力トランジスタＴＲ２のベースに出力する。差電圧は、この場合、中間であるから、出力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の共通コレクタから電流出力部２１ｃに出力される電流は電流第１レベルとして例えば１０ｍＡとなる。この電流第１レベル信号は検出対象９の非検出信号（第１レベルのセンサ出力）として配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
【００５３】
次に時刻ｔ０になって、検出対象９が近接し、発振回路１３の発振出力振幅が小さく、それに対応した出力が整流平滑回路１５からＣＰＵ１７に出力される。ＣＰＵ１７は整流平滑回路１５出力から検出対象９が近接しているとして、第３出力ポートＯＵＴ３から演算増幅器Ａ１の一方入力部にハイレベル（Ｈｉ）電圧を出力する。演算増幅器Ａ１は、一方入力部のハイレベル（Ｈｉ）電圧と他方入力部の電圧との差（差電圧）に対応した出力を出力トランジスタＴＲ２のベースに出力する。差電圧は、この場合、小さいから、出力トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の共通コレクタから電流出力部２１ｃに出力される電流は電流第２レベルとして例えば２０ｍＡとなる。この電流第２レベル信号は検出対象９の検出信号（第２レベルのセンサ出力）として配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
【００５４】
（自己診断動作）
ＣＰＵ１７は、自己診断回路１８出力から近接センサ５の状態を自己診断し、正常か異常かを判断している。この自己診断回路１８は、例えば、発振回路１３の状態等を自己診断し、その自己診断結果が正常か異常かをＣＰＵ１７に入力する。
時刻ｔ１以前まではＣＰＵ１７は近接センサ５の状態が正常であると自己診断した場合、検出対象９の検出動作を継続している。上記検出動作例では、出力点２１ｃからは検出対象近接時は２０ｍＡの電流信号、また、検出対象非近接時は１０ｍＡの電流信号を出力する。
【００５５】
そして、時刻ｔ１になって、ＣＰＵ１７は近接センサ５の状態が異常であると自己診断した場合、検出対象９の近接、非近接の検出に関わりなく、出力ポートＯＵＴ３から演算増幅器Ａ１にはローレベル（Ｌｏ）信号が出力される。その結果、出力点２１ｃからは自己診断の結果を示す０−５ｍＡの電流信号が出力される。
【００５６】
以上から実施の形態２に関わる近接センサ５では、センサ出力が電流レベルで変化するものであり、検出対象９を検出したことを示す電流第１レベル、検出対象９が非検出であることを示す電流第２レベルで、それぞれ変化すると共に、自己診断結果が異常であるときは、電流第３レベルで変化するようになっている。
【００５７】
これにより、実施の形態２では、検出対象９の検出、非検出と、自己診断結果とを電流信号により同一配線７ｃで入力モジュール３に伝送させることができ、結果として、近接センサ５と入力モジュール３との接続配線を単一配線で済ませて、配線作業の簡素化ならびにその配線に要するコストを低減化することができる。
【００５８】
[実施の形態３]
図８および図９を参照して本発明の実施の形態３を説明する。
【００５９】
図８で示すように実施の形態３では、出力回路１９が、出力トランジスタＴＲ１と、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２と、バイアス抵抗Ｒ４と、を含む。出力トランジスタＴＲ１のベースはＣＰＵ１７の第４出力ポートＯＵＴ４に接続され、コレクタは分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して電源ラインに、エミッタは接地ラインにそれぞれ接続されている。分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続中点は実施の形態１と同様に、出力部２１ｃに接続されている。
【００６０】
以上の構成を有する実施の形態３の近接センサ５においては、出力回路１９がコード化信号出力回路の構成となっている。
【００６１】
そして、ＣＰＵ１７は、整流平滑回路１５出力に基づいて検出対象近接有りと判断したときは、第１コード化信号として例えば「１０１０１０１０」の論理信号を出力する。この場合の信号は論理「１」であればローレベル（Ｌｏ）電圧、論理「０」であればハイレベル（Ｈｉ）電圧である。また、検出対象近接無しと判断したときは、第２コード化信号として例えば「１１００１１００」の論理信号を出力する。さらに、診断信号の場合、第３コード化信号として例えば「００００００００」の論理信号を出力する。出力トランジスタＴＲ１は、論理「１」としてベースにローレベル（Ｌｏ）電圧が入力されると、オフし、その結果、出力部２１ｃからは論理「１」としてハイレベル（Ｈｉ）電圧が出力される。また、出力トランジスタＴＲ１は、論理「０」としてベースにハイレベル（Ｈｉ）電圧が入力されると、オンし、その結果、出力部２１ｃからは論理「０」としてローレベル（Ｌｏ）電圧が出力される。
【００６２】
図９を参照して実施の形態２の近接センサの動作を説明する。ここで図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）は図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）にそれぞれ対応する。
【００６３】
（検出対象９の検出動作）
時刻ｔ０以前は、検出対象９が近接していないから、発振回路１３の発振出力振幅は大きく、それに対応した出力が整流平滑回路１５からＣＰＵ１７に出力されている。ＣＰＵ１７は、整流平滑回路１５出力から検出対象９が近接していないと検出して、第４出力ポートＯＵＴ４から出力トランジスタＴＲ１のベースに第１コード化信号を出力する。第１コード化信号は検出対象９の非検出信号として配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
【００６４】
次に時刻ｔ０になって、検出対象９が近接し、発振回路１３の発振出力振幅が小さく、それに対応した出力が整流平滑回路１５からＣＰＵ１７に出力される。ＣＰＵ１７は整流平滑回路１５出力から検出対象９が近接しているとして、第４出力ポートＯＵＴ４から出力トランジスタＴＲ１のベースに第２コード化信号を出力する。第２コード化信号は検出対象９の検出信号として配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
【００６５】
なお、図９（ａ）においては、図３（ａ）との対応のため、非検出ではローレベル（Ｌｏ）、検出ではハイレベル（Ｈｉ）で示しているが、検出対象９の近接非検出か、検出かを区別するために示す。
【００６６】
（自己診断動作）
自己診断は、図９（ｂ）に示すが、図９（ｂ）では、図３（ｂ）との対応のため、自己診断結果が正常ではローレベル（Ｌｏ）、異常ではハイレベル（Ｈｉ）で示している。
【００６７】
ＣＰＵ１７は、自己診断回路１８出力から近接センサ５の状態を自己診断し、正常か異常かを判断している。この自己診断回路１８は、例えば、発振回路１３の状態等を自己診断し、その自己診断結果が正常か異常かをＣＰＵ１７に入力する。
【００６８】
時刻ｔ１以前まではＣＰＵ１７は近接センサ５の状態が正常であると自己診断した場合、第４出力ポートＯＵＴ４から出力トランジスタＴＲ１のベースに第３コード化信号を出力する。自己診断結果が正常の場合の第３コード化信号は、第１、第２コード化信号のいずれかに合わせてハイレベル（Ｈｉ）とローレベル（Ｌｏ）とが繰り返される信号である。また、自己診断結果が異常の場合の第３コード化信号は、上記「００…」に対応してローレベル（Ｌｏ）となる。さらに、自己診断結果の異常症状別に第３コード化信号の種類を増やすこともできる。
【００６９】
こうした自己診断信号は、配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
これにより、実施の形態３では、検出対象９の検出、非検出と、自己診断結果とをコード化信号により同一配線７ｃで入力モジュール３に伝送させることができ、結果として、近接センサ５と入力モジュール３との接続配線を単一配線で済ませて、配線作業の簡素化ならびにその配線に要するコストを低減化することができる。
【００７０】
[実施の形態４]
図１０および図１１を参照して本発明の実施の形態４を説明する。図１０で示すように実施の形態４では、出力回路１９が、出力トランジスタＴＲ１と、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６と、入力回路１９ａと、を含む。出力トランジスタＴＲ１のベースはＣＰＵ１７の第５出力ポートＯＵＴ５に接続され、コレクタは分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して電源ラインに、エミッタは接地ラインにそれぞれ接続されている。分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続中点は実施の形態１と同様に、出力部２１ｃに接続されている。
【００７１】
入力回路１９ａは、抵抗Ｒ７，Ｒ８と、フォトカプラＰ１と、を含む。出力回路１９は、入力部２１ｄを有し、この入力部２１ｄは、配線７ｄを介して入力モジュール３側に接続されている。入力モジュール３からは配線７ｄを介して近接センサ５からの出力信号を切り替え制御する信号を入力することができるようになっている。図中ではこの信号を「ＰＬＣ連動入力ＩＮ」と記載している。このＰＬＣ連動入力ＩＮは、ハイレベル（Ｈｉ）のときは検出対象近接有無の検出に関わる信号を出力する検出モードに、ローレベル（Ｌｏ）のときは自己診断信号を出力する自己診断モードに切り替える。検出モードにするハイレベル（Ｈｉ）のＰＬＣ連動入力ＩＮが入力部２１ｄに入力されると、入力回路１９ａ内のフォトカプラＰ１がオフし、そのオフ出力はＣＰＵ１７の第４入力ポートＩＮ４に入力され、自己診断モードにするローレベル（Ｌｏ）のＰＬＣ連動入力ＩＮが入力部２１ｄに入力されると、フォトカプラＰ１がオフし、そのオフ出力はＣＰＵ１７の第４入力ポートＩＮ４に入力される。
【００７２】
ＣＰＵ１７は、フォトカプラＰ１のオンオフ出力に応答して、第５出力ポートＯＵＴ５から検出信号、非検出信号、あるいは、自己診断信号を出力する。
【００７３】
図１１を参照して実施の形態４の近接センサの動作を説明する。ここで図１１（ａ）、図１１（ｂ）は図３（ａ）、図３（ｂ）にそれぞれ対応する。図１１（ｃ）は、第１モードとして出力回路１９内の入力回路１９ａに入力されるハイレベル（Ｈｉ）電圧と、第２モードとして出力回路１９内の入力回路１９ａに入力されるローレベル（Ｌｏ）電圧とを示す。図１１（ｄ）は、第１モードでの検出か非検出の信号レベルと、第２モードでの自己診断が正常か異常かの信号レベルとを示す。
【００７４】
（時刻ｔ０以前）
時刻ｔ０以前では、検出対象は図１１（ａ）で示すように非検出で、かつ、自己診断結果は、図１１（ｂ）で示すように正常である。また入力モジュール３からはＰＬＣ連動入力ＩＮは図１１（ｃ）で示すようにハイレベル（Ｈｉ）電圧が入力され、検出対象近接有無の検出モードとされている。この状態では、ＣＰＵ１７は第５出力ポートＯＵＴ５から出力回路１９に対してローレベル（Ｌｏ）信号を出力し、これにより、出力トランジスタＴＲ１はオフし、結果、出力部２１ｃからは図１１（ｄ）で示すように検出対象非検出を示すハイレベル（Ｈｉ）信号がセンサ出力ＯＵＴとして出力される。配線７ｃから入力モジュール３にこの信号が伝送される。
【００７５】
（時刻ｔ０−ｔ０１）
次に時刻ｔ０−ｔ０１では、検出対象９が図１１（ａ）で示すように検出で、かつ、自己診断結果は、図１１（ｂ）で示すように正常である。また入力モジュール３からは図１１（ｃ）で示すようにＰＬＣ連動入力ＩＮとしてハイレベル（Ｈｉ）電圧が入力され、検出対象近接有無の検出モードとされている。この状態では、ＣＰＵ１７は第５出力ポートＯＵＴ５から出力回路１９に対してハイレベル（Ｈｉ）信号を出力し、これにより、出力トランジスタＴＲ１はオンし、結果、出力部２１ｃからは図１１（ｄ）で示すように検出対象検出を示すローレベル（Ｌｏ）信号がセンサ出力ＯＵＴとして出力される。配線７ｃから入力モジュール３にこの信号が伝送される。
【００７６】
（時刻ｔ０１−ｔ０２）
時刻ｔ０１−ｔ０２では、検出対象９が図１１（ａ）で示すように検出で、かつ、自己診断結果は、図１１（ｂ）で示すように正常である。また入力モジュール３からはＰＬＣ連動入力ＩＮとして図１１（ｃ）で示すようにローレベル（Ｌｏ）電圧が入力され、自己診断モードとされている。この状態では、ＣＰＵ１７は第５出力ポートＯＵＴ５から出力回路１９に対して、自己診断の結果、正常であることを示すハイレベル（Ｈｉ）信号を出力し、これにより、出力トランジスタＴＲ１はオンし、結果、出力部２１ｃからは図１１（ｄ）で示すように自己診断結果が、正常であることを示すハイレベル（Ｈｉ）信号がセンサ出力ＯＵＴとして出力される。このハイレベル（Ｈｉ）信号は配線７ｃから入力モジュール３に伝送される。
【００７７】
（時刻ｔ０２−ｔ１）
時刻ｔ０２−ｔ１では、検出対象９が図１１（ａ）で示すように検出で、かつ、自己診断結果は、図１１（ｂ）で示すように正常である。また入力モジュール３からはＰＬＣ連動入力ＩＮとして図１１（ｃ）で示すようにハイレベル（Ｈｉ）電圧が入力され、検出モードとされている。この状態では、ＣＰＵ１７は第５出力ポートＯＵＴ５から出力回路１９に対してハイレベル（Ｈｉ）信号を出力し、これにより、出力トランジスタＴＲ１はオンし、結果、出力部２１ｃからは図１１（ｄ）で示すように検出対象近接検出を示すローレベル（Ｌｏ）信号がセンサ出力ＯＵＴとして出力される。配線７ｃから入力モジュール３にこの信号が伝送される。
【００７８】
（時刻ｔ１−ｔ１１）
時刻ｔ１−ｔ１１では、検出対象９が図１１（ａ）で示すように検出で、かつ、自己診断結果は、図１１（ｂ）で示すように異常である。また入力モジュール３からはＰＬＣ連動入力ＩＮとして図１１（ｃ）で示すようにハイレベル（Ｈｉ）電圧が入力され、検出モードとされている。この状態では、ＣＰＵ１７は第５出力ポートＯＵＴ５から出力回路１９に対してハイレベル（Ｈｉ）信号を出力し、これにより、出力トランジスタＴＲ１はオンし、結果、出力部２１ｃからは図１１（ｄ）で示すように検出対象近接検出を示すローレベル（Ｌｏ）信号がセンサ出力ＯＵＴとして出力される。配線７ｃから入力モジュール３にこの信号が伝送される。
【００７９】
（時刻ｔ１１−ｔ２）
時刻ｔ１１−ｔ２では、検出対象９が図１１（ａ）で示すように検出で、かつ、自己診断結果は、図１１（ｂ）で示すように異常である。また入力モジュール３からはＰＬＣ連動入力ＩＮとして図１１（ｃ）で示すようにローレベル（Ｌｏ）電圧が入力され、自己診断モードとされている。この状態では、ＣＰＵ１７は第５出力ポートＯＵＴ５から出力回路１９に対してローレベル（Ｌｏ）信号を出力し、これにより、出力トランジスタＴＲ１はオンし、結果、出力部２１ｃからは図１１（ｄ）で示すように自己診断結果が異常であることを示すローレベル（Ｌｏ）信号がセンサ出力ＯＵＴとして出力される。配線７ｃから入力モジュール３にこの信号が伝送される。
【００８０】
（時刻ｔ２以降）
時刻ｔ２以降は、その直前の近接センサの自己診断結果が異常であるので、そのことを示すローレベル（Ｌｏ）信号が出力される。配線７ｃから入力モジュール３にこの信号が伝送される。
【００８１】
以上のように本各実施の形態では、検出対象の近接有無の検出と、自己診断とを示す信号をＰＬＣに伝送するのに、単一の配線で伝送することができ、配線を簡素化することができる。
【００８２】
なお、本発明では、その趣旨を逸脱しない範囲で、複数の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１ ＰＬＣ
３ 入力モジュール（信号受け側）
５ 近接センサ
７ 配線（７ａ 電源配線、７ｂ 接地配線、７ｃ 出力配線）
９ 検出対象
１１ 電源回路
１３ 発振回路
１５ 整流平滑回路
１７ ＣＰＵ（制御回路）
１９ 出力回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号受け側に対しそれに接続した配線を介して検出対象の近接有無に関わる第１信号と、センサ状態を自己診断しそのセンサ状態が正常か異常かに関わる第２信号とを伝送出力する近接センサにおいて、
上記各信号のうち、
第１信号についてはそのレベルを検出対象の検出と非検出とに応じて少なくとも２つのレベルに変えて単一配線に伝送出力すると共に、
第２信号については自己診断結果が正常時は上記２つのレベルのうちのいずれか一方のレベルで、また、異常時はこれらレベルとは別のレベルで変換して上記単一配線に伝送出力することが可能となっている、
ことを特徴とする近接センサ。
【請求項２】
上記レベルは電圧レベルである、ことを特徴とする請求項１に記載の近接センサ。
【請求項３】
上記第１信号と、第２信号とを入力ポートに入力すると共に、上記第１、第２信号を論理的に組み合わせ、その組み合わせに対応して論理信号を少なくとも２つの出力ポートから出力する制御回路と、
上記制御回路の２つの出力ポートから出力される論理信号に対応して上記各信号を電圧レベルが異なる信号に変換すると共に、この変換した各信号を出力する出力回路と、
を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の近接センサ。
【請求項４】
上記レベルは電流レベルである、ことを特徴とする請求項１に記載の近接センサ。
【請求項５】
上記第１信号と、第２信号とを入力ポートに入力すると共に、上記第１、第２信号を論理的に組み合わせ、その組み合わせに対応して論理信号を出力ポートから出力する制御回路と、
上記制御回路の出力ポートから出力される論理信号に対応して上記各信号を電流レベルが異なる信号に変換すると共に、この変換した各信号を出力する出力回路と、
を含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の近接センサ。
【請求項６】
信号受け側に対しそれに接続した配線を介して検出対象の近接有無に関わる第１信号と、センサ状態を自己診断しそのセンサ状態が正常か異常かに関わる第２信号とを伝送出力する近接センサにおいて、
上記各信号のうち、
第１信号については検出対象の検出と非検出とに応じて少なくとも２つのコード化信号に変換して単一配線に伝送出力すると共に、
第２信号については自己診断結果が正常時は上記２つのコード化信号のうちのいずれか一方のコード化信号で、また、異常時はこれらコード化信号とは異なったコード化信号または非コード化信号に変換して上記単一配線に伝送出力することが可能となっている、
ことを特徴とする近接センサ。
【請求項７】
信号受け側に対しそれに接続した配線を介して検出対象の近接有無に関わる第１信号と、センサ状態を自己診断しそのセンサ状態が正常か異常かに関わる第２信号とを伝送出力する近接センサにおいて、
信号受け側からの入力に連動して検出対象検出モードか自己診断モードかのいずれかのモードで動作し、各モードにおいて、検出対象検出か非検出か、あるいは、センサ状態の自己診断が正常診断結果か異常診断結果かに応じて信号レベルを変化させる、ようになっていることを特徴とする近接センサ。
【請求項８】
上記信号受け側が、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ないし７のいずれかに記載の近接センサ。
【請求項９】
上記請求項１ないし７のいずれかに記載の近接センサに対してセンサ出力の入力に応答可能にした、ことを特徴とするＩ／Ｏモジュール。
【請求項１】
信号受け側に対しそれに接続した配線を介して検出対象の近接有無に関わる第１信号と、センサ状態を自己診断しそのセンサ状態が正常か異常かに関わる第２信号とを伝送出力する近接センサにおいて、
上記各信号のうち、
第１信号についてはそのレベルを検出対象の検出と非検出とに応じて少なくとも２つのレベルに変えて単一配線に伝送出力すると共に、
第２信号については自己診断結果が正常時は上記２つのレベルのうちのいずれか一方のレベルで、また、異常時はこれらレベルとは別のレベルで変換して上記単一配線に伝送出力することが可能となっている、
ことを特徴とする近接センサ。
【請求項２】
上記レベルは電圧レベルである、ことを特徴とする請求項１に記載の近接センサ。
【請求項３】
上記第１信号と、第２信号とを入力ポートに入力すると共に、上記第１、第２信号を論理的に組み合わせ、その組み合わせに対応して論理信号を少なくとも２つの出力ポートから出力する制御回路と、
上記制御回路の２つの出力ポートから出力される論理信号に対応して上記各信号を電圧レベルが異なる信号に変換すると共に、この変換した各信号を出力する出力回路と、
を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の近接センサ。
【請求項４】
上記レベルは電流レベルである、ことを特徴とする請求項１に記載の近接センサ。
【請求項５】
上記第１信号と、第２信号とを入力ポートに入力すると共に、上記第１、第２信号を論理的に組み合わせ、その組み合わせに対応して論理信号を出力ポートから出力する制御回路と、
上記制御回路の出力ポートから出力される論理信号に対応して上記各信号を電流レベルが異なる信号に変換すると共に、この変換した各信号を出力する出力回路と、
を含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の近接センサ。
【請求項６】
信号受け側に対しそれに接続した配線を介して検出対象の近接有無に関わる第１信号と、センサ状態を自己診断しそのセンサ状態が正常か異常かに関わる第２信号とを伝送出力する近接センサにおいて、
上記各信号のうち、
第１信号については検出対象の検出と非検出とに応じて少なくとも２つのコード化信号に変換して単一配線に伝送出力すると共に、
第２信号については自己診断結果が正常時は上記２つのコード化信号のうちのいずれか一方のコード化信号で、また、異常時はこれらコード化信号とは異なったコード化信号または非コード化信号に変換して上記単一配線に伝送出力することが可能となっている、
ことを特徴とする近接センサ。
【請求項７】
信号受け側に対しそれに接続した配線を介して検出対象の近接有無に関わる第１信号と、センサ状態を自己診断しそのセンサ状態が正常か異常かに関わる第２信号とを伝送出力する近接センサにおいて、
信号受け側からの入力に連動して検出対象検出モードか自己診断モードかのいずれかのモードで動作し、各モードにおいて、検出対象検出か非検出か、あるいは、センサ状態の自己診断が正常診断結果か異常診断結果かに応じて信号レベルを変化させる、ようになっていることを特徴とする近接センサ。
【請求項８】
上記信号受け側が、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ないし７のいずれかに記載の近接センサ。
【請求項９】
上記請求項１ないし７のいずれかに記載の近接センサに対してセンサ出力の入力に応答可能にした、ことを特徴とするＩ／Ｏモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２４４３４８（Ｐ２０１１−２４４３４８Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１６６３８（Ｐ２０１０−１１６６３８）
【出願日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【出願人】（０００１６７２８８）光洋電子工業株式会社 (354)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【出願人】（０００１６７２８８）光洋電子工業株式会社 (354)
【Ｆターム（参考）】
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