プロセス制御コントローラ
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロセス制御コントローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、プロセス制御の分野においては、アナログ又はディジタルの各種入出力を通じてプロセス現場との通信を行い、制御対象プロセスに対する調節、シーケンス等の制御演算を実行するプロセス制御コントローラが用いられている。このようなデータ収集及びプロセス制御を行うプロセス制御コントローラは、図１０１０に示すような構成となっている。
【０００３】図１０において、５１は制御コントローラ本体であるメインベースユニット、５２はプロセス現場に設置される図示しない入出力機器（センサ、圧力計、流量計、スイッチ、表示器、バルブ又はポンプ等）とのインタフェース処理を行うＩ／Ｏモジュールを搭載したＩ／Ｏベースユニット、５３はメインベースユニット５１とＩ／Ｏベースユニット５２との間を接続する通信ケーブル、５４−１，５４−２は上記入出力機器との間の情報伝送路となるフィールドケーブル、５５−１，５５−２はフィールドケーブル５４−１，５４−２をつなぐためのリモートターミナルパネル、５６−１，５６−２はＩ／Ｏベースユニット５２とリモートターミナルパネル５５−１，５５−２との間を接続するＩ／Ｏケーブル、５７−１，５７−２はＩ／Ｏモジュールである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のプロセス制御コントローラでは、Ｉ／ＯモジュールをＩ／Ｏベースユニットに搭載すると共に、フィールドケーブルをリモートターミナルパネルに接続し、Ｉ／Ｏベースユニットとリモートターミナルパネルとの間をＩ／Ｏケーブルで接続しているため、これらの分だけコストが上昇し、またこれらを収納するための空間がコントローラに必要となり、さらにＩ／Ｏケーブルの引き回しや配線に手間がかかるという問題点があった。本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、コスト低減、省スペース化及び作業負荷の低減を図ることができるプロセス制御コントローラを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のプロセス制御コントローラは、制御用モジュールあるいは外部の入出力機器と通信を行うためのＩ／Ｏモジュール（５−１，５−２，５−３）を搭載すると共に、電源ケーブルおよびフィールドケーブル（４−１，４−２，４−３）をつなぐためのフィールドケーブル接続手段（１１−１，１１−２，１１−３）を搭載したターミナルケース（１０−１，１０−２，１０−３）を備えている。そして、モジュールは、ターミナルケースから脱着可能であり、複数のモジュールにわたって配線される通信ケーブルを通すためにモジュールを貫通するように設けられた第１の配線溝（２９）と、上記通信ケーブルをつなぐための通信ケーブル接続手段（２２−１，２２−２，２３−１，２３−２）と、他のモジュールをターミナルケースから取り外す際に上記他のモジュールの通信ケーブル接続手段から外した通信ケーブルが上記他のモジュールを避けるように、通信ケーブルを一時的に固定するための第２の配線溝（３０）とを有する。フィールドケーブル接続手段とモジュールとの間は、プリント配線パターンで接続される。
【０００６】
【０００７】また、上述のプロセス制御コントローラの１構成例として、上記モジュールは、上記通信ケーブル接続手段を覆う開閉可能なカバー（２８）を有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態となるプロセス制御コントローラの構成を示すブロック図である。図１において、１は制御コントローラ本体である制御用モジュール（不図示）を搭載したメインベースユニット、２−１，２−２，２−３は複数のモジュールを搭載すると共に、電源ケーブル及びフィールドケーブルをつなぐためのフィールドケーブル接続手段を搭載したマウントベース、３はメインベースユニット１（制御用モジュール）とＩ／Ｏモジュールとの間を接続する通信ケーブル、４−１，４−２，４−３はフィールドケーブル、５−１，５−２，５−３はＩ／Ｏモジュール、１１−１，１１−２，１１−３はフィールドケーブル接続手段となる端子台である。
【０００９】メインベースユニット１に搭載された制御用モジュールは、プロセス現場に設置された入力機器（センサ、圧力計、流量計等）のデータをＩ／Ｏモジュール（入力モジュール）５−１，５−２，５−３を介して収集し、このデータを基に制御演算を実行する。そして、制御用モジュールは、プロセス現場に設置された出力機器（スイッチ、表示器、バルブ又はポンプ等）へＩ／Ｏモジュール（出力モジュール）５−１，５−２，５−３を介してデータを出力する。こうして、データ収集及びプロセス制御が行われる。
【００１０】次に、マウントベース２−１，２−２，２−３の構造についてより詳細に説明する。図２は、マウントベース２−１，２−２（ターミナルケース）及びＩ／Ｏモジュール５−１，５−２の回路図、図３は、マウントベース２−１及びＩ／Ｏモジュール５−１の外観を示す斜視図である。なお、図２では、Ｉ／Ｏモジュール２個分の回路を示し、図３では、Ｉ／Ｏモジュール１個分のマウントベースを示している。
【００１１】図２、図３に示すように、マウントベース２−１，２−２上には、ターミナルケース１０−１，１０−２が搭載され、ターミナルケース１０−１，１０−２には、フィールドケーブル４−１，４−２をつなぐための端子台１１−１，１１−２と、プリント基板１２−１，１２−２とが設けられている。そして、プリント基板１２−１，１２−２上には、Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２と電気的接続を得るためのコネクタ１３−１，１３−２が設けられている。
【００１２】端子台１１−１，１１−２とコネクタ１３−１，１３−２との間は、プリント基板１２−１，１２−２上に形成されたプリント配線パターンによって接続されている。また、各端子台１１−１，１１−２の上端及び下端には、電源端子とＧＮＤ端子が少なくとも１つずつ設けられている。この電源端子、ＧＮＤ端子は、プリント基板１２−１，１２−２上に形成されたプリント配線パターンによりコネクタ１３−１，１３−２の電源ピン、ＧＮＤピンとそれぞれ接続されている。
【００１３】また、各ターミナルケース１０−１，１０−２には、図３に示すモジュール挿抜方向と平行な凹部２０が複数個形成されている。一方、Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２の背面にはコネクタ１３−１，１３−２と嵌合するコネクタ２１−１，２１−２が設けられている。そして、各Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２の筐体上面と下面には、ターミナルケース１０−１，１０−２の凹部２０と嵌合する凸部２４が凹部２０と同数だけ形成されている（図３では上面の凸部２４のみ図示）。
【００１４】図４は、マウントベース２−１，２−２（ターミナルケース１０−１，１０−２）にＩ／Ｏモジュール５−１，５−２を装着したときの外観を示す斜視図である。マウントベース２−１，２−２にＩ／Ｏモジュール５−１，５−２を装着するには、まずターミナルケース１０−１，１０−２の複数の凹部２０のうち所定位置の凹部に図３（ｃ）のような誤挿入防止キー４０を埋め込み固定し、このターミナルケース１０−１，１０−２に装着するＩ／Ｏモジュール５−１，５−２については、誤挿入防止キー４０が埋め込まれた凹部２０に対応する位置の凸部２４を切断して除去する。
【００１５】各Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２の形状は製造時点では同一であり、同様に各ターミナルケース１０−１，１０−２の形状も製造時点では同一である。これに対して、製造後にターミナルケース１０−１，１０−２の所定位置の凹部２０に誤挿入防止キー４０を埋め込み、Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２の凸部２４を除去することにより、Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２及びターミナルケース１０−１，１０−２の形状が変化する。
【００１６】誤挿入防止キー４０を埋め込む上記所定位置はモジュールの種類に応じて変わるので、Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２及びターミナルケース１０−１，１０−２のかみ合いのパターンは、モジュールの種類に応じて変わることになる。したがって、あるターミナルケースに装着すべきでない別種のモジュールを装着しようとしても、ターミナルケースとモジュールのかみ合いのパターンが一致しないので、モジュールを装着することはできない。こうして、モジュールの誤挿入を防止することができる。
【００１７】なお、本実施の形態では、ターミナルケース１０−１，１０−２に凹部２０を形成し、モジュール５−１，５−２に凸部２４を形成しているが、ターミナルケース１０−１，１０−２に凸部を形成し、モジュール５−１，５−２に凹部を形成してもよく、また誤挿入防止キー４０を複数本埋め込んでもよい。
【００１８】次に、各Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２の筐体側面には、図３（ｂ）に示すように押下部２５と、これと一体成形の係止片２６とが形成されている。図５（ａ）はＩ／Ｏモジュール５−１の側面を拡大した斜視図であり、図５（ｂ）はターミナルケース１０−１にＩ／Ｏモジュール５−１を装着したときの側面を拡大した斜視図である。
【００１９】押下部２５は、係止片２６と逆側の端がモジュール５−１の筐体に固定されており、係止片２６は、モジュール５−１の筐体から完全に離れており、押下部２５によって支持されている。よって、押下部２５が押下されると、係止片２６は、図５（ａ）の矢印で示すようにモジュール５−１の内部方向に動く。
【００２０】Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２をターミナルケース１０−１，１０−２に装着する際には、押下部２５を押下しながら、Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２をターミナルケース１０−１，１０−２に押し込む。これにより、上述した凹部２０と凸部２４がかみ合うと共に、係止片２６が、ターミナルケース１０−１，１０−２に設けられた係止片受溝２７とかみ合う（図５（ｂ））。
【００２１】こうして、係止片２６が係止片受溝２７に係止されるので、ターミナルケース１０−１，１０−２によるＩ／Ｏモジュール５−１，５−２の保持を確実にすることができる。なお、Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２を外す場合には、押下部２５を押下することで係止片２６と係止片受溝２７の係止状態が解除されるので、この状態でＩ／Ｏモジュール５−１，５−２を引き抜けばよい。
【００２２】Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２を図４のようにターミナルケース１０−１，１０−２に装着した後、フィールドケーブル４−１，４−２は、端子台１１−１，１１−２の対応する端子にねじ止めされる。また、複数のモジュールのうち１台のモジュールに対しては（図２の例ではＩ／Ｏモジュール５−１）、端子台の上端に位置する電源端子、ＧＮＤ端子に外部からの電源ケーブル、ＧＮＤケーブルがねじ止めされる。
【００２３】ターミナルケース１０−１にＩ／Ｏモジュール５−１を装着すると、コネクタ１３−１と２１−１が嵌合するので、フィールドケーブル４−１が端子台１１−１、プリント基板１２−１のプリント配線パターン、コネクタ１３−１，２１−１を介してモジュール５−１と接続されると共に、外部から供給された電源電圧（図２の例では２４Ｖ）が端子台１１−１、プリント基板１２−１のプリント配線パターン、コネクタ１３−１，２１−１を介してモジュール５−１に供給される。
【００２４】同様に、ターミナルケース１０−２にＩ／Ｏモジュール５−２を装着すると、コネクタ１３−２と２１−２が嵌合するので、フィールドケーブル４−２が端子台１１−２、プリント基板１２−２のプリント配線パターン、コネクタ１３−２，２１−２を介してモジュール５−２と接続される。一方、Ｉ／Ｏモジュール５−２への電源供給については、図６に示すような電源用ショートピース１８、ＧＮＤ用ショートピース１９によって行われる。
【００２５】つまり、図７のようにターミナルケース１０−１，１０−２にＩ／Ｏモジュール５−１，５−２を装着した場合には、ターミナルケース１０−１の端子台１１−１の下端に位置する電源端子とターミナルケース１０−２の端子台１１−２の上端に位置する電源端子とに電源用ショートピン１８（１８−１）をねじ止めすることで、これらを接続する。さらに、ターミナルケース１０−１の端子台１１−１の下端に位置するＧＮＤ端子とターミナルケース１０−２の端子台１１−２の上端に位置するＧＮＤ端子とにＧＮＤ用ショートピン１９（１９−１）をねじ止めすることで、これらを接続する。
【００２６】こうして、電源用ショートピース１８−１及びＧＮＤ用ショートピース１９−１を介してＩ／Ｏモジュール５−２に電源が供給される。さらに、ターミナルケース１０−３にＩ／Ｏモジュール５−３を装着した場合には、ターミナルケース１０−２の端子台１１−２の下端に位置する電源端子とターミナルケース１０−３の端子台１１−３の上端に位置する電源端子とに電源用ショートピン１８（１８−２）をねじ止めし、ターミナルケース１０−２の端子台１１−２の下端に位置するＧＮＤ端子とターミナルケース１０−３の端子台１１−３の上端に位置するＧＮＤ端子とにＧＮＤ用ショートピン１９（１９−２）をねじ止めする。
【００２７】以上のようにして、複数台のＩ／Ｏモジュール５−１，５−２，５−３の電源を連結し、各Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２，５−３に電源を供給することができる。モジュールを４台以上縦続接続する場合も同様にして電源を供給することができる。
【００２８】次に、メインベースユニット１とＩ／Ｏモジュール５−１，５−２，５−３との接続方法について説明する。図８は、通信ケーブル３をＩ／Ｏモジュール５−１に取り付けた様子を示す斜視図である。Ｉ／Ｏモジュール５−１の前面には、開閉可能なトップカバー２８が設けられており、このトップカバー２８を開くと、Ｉ／Ｏモジュール５−１内に設けられた、通信ケーブル接続手段であるコネクタ２２−１，２３−１が見えるようになっている。
【００２９】メインベースユニット１とＩ／Ｏモジュール５−１，５−２，５−３とを接続する通信バスは、２重化構成となっており、例えばコネクタ２２−１が現用系の通信バスに対応したコネクタで、コネクタ２３−１が待機系の通信バスに対応したコネクタとなっている。
【００３０】通信ケーブル３には、各モジュールに対応した位置に現用系の通信バスのコネクタと待機系の通信バスのコネクタがそれぞれ設けられている。そこで、ターミナルケース１０−１にＩ／Ｏモジュール５−１を装着した後、モジュール５−１のトップカバー２８を開き、通信ケーブル３の現用系のコネクタ３１−１をモジュール５−１のコネクタ２２−１に装着し、通信ケーブル３の待機系のコネクタ３２−１をモジュール５−１のコネクタ２３−１に装着する。
【００３１】これで、メインベースユニット１とＩ／Ｏモジュール５−１は、通信ケーブル３を介して通信を行うことができる。同様に、Ｉ／Ｏモジュール５−２は、トップカバー２８内に現用系の通信バスに対応したコネクタ２２−２、待機系の通信バスに対応したコネクタ２３−２を有している。ターミナルケース１０−２にモジュール５−２を装着した後、通信ケーブル３の現用系のコネクタ３１−２をモジュール５−２のコネクタ２２−２に装着し、通信ケーブル３の待機系のコネクタ３２−２をモジュール５−２のコネクタ２３−２に装着する。
【００３２】Ｉ／Ｏモジュール５−３についても全く同様にして通信ケーブル３の配線を行うことができる。なお、通信ケーブル３は、モジュールを縦に貫通するように形成された第１の配線溝２９内に収納される（図７、図８）。
【００３３】次に、Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２，５−３の外し方について説明する。図９は、Ｉ／Ｏモジュール５−２を外すときの様子を示す斜視図である。Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２，５−３の前面には、通信ケーブル３を一時的に固定するための第２の配線溝３０が２つずつ設けられている。
【００３４】故障等の理由によりＩ／Ｏモジュール５−２をターミナルケース１０−２から取り外す場合には、最初にモジュール５−２のトップカバー２８を開いて、通信ケーブル３のコネクタ３１−２，３２−２をモジュール５−２のコネクタ２２−２，２３−２から外す。
【００３５】続いて、コネクタ３１−２，３２−２を外すことによりＩ／Ｏモジュール５−２に対応する部分が宙に浮いた状態となった通信ケーブル３を、Ｉ／Ｏモジュール５−１の下側の配線溝３０及びＩ／Ｏモジュール５−３の上側の配線溝３０に押し込むようにして一時的に固定する。こうして、Ｉ／Ｏモジュール５−２を避けるように通信ケーブル３を一時的に固定することができるので、通信ケーブル３に邪魔されることなくモジュール５−２の挿抜が可能となる。
【００３６】なお、本実施の形態では、フィールドケーブル接続手段として、フィールドケーブル４−１，４−２，４−３をねじ止めする端子台１１−１，１１−２，１１−３を用いているが、コネクタを用いてもよいことは言うまでもない。
【００３７】また、本実施の形態では、モジュールの例としてＩ／Ｏモジュールを例にとって説明しているが、メインベースユニット１に搭載する制御用モジュール（プロセスマネージャモジュール）もＩ／Ｏモジュールと同じ構造にすることができる。すなわち、メインベースユニット１を上述したマウントベース２−１，２−２，２−３（ターミナルケース１０−１，１０−２，１０−３）と同じ構造にすることにより、このメインベースユニット１に制御用モジュールを搭載することができる。また、制御用モジュールと一緒にＩ／Ｏモジュールをメインベースユニット１に搭載してもよい。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、制御用モジュールあるいは外部の入出力機器と通信を行うためのＩ／Ｏモジュールを搭載すると共に、電源ケーブル及びフィールドケーブルをつなぐためのフィールドケーブル接続手段を搭載したターミナルケースを設けることにより、リモートターミナルパネルとＩ／Ｏケーブルとが不要となる。その結果、リモートターミナルパネルとＩ／Ｏケーブルの分だけコストを低減することができ、省スペース化を実現することができる。また、Ｉ／Ｏケーブルの引き回しが不要となるので、配線作業にかかる手間を削減することができる。さらに、モジュールをターミナルケースから脱着可能とすることにより、モジュールが故障した場合、故障したモジュールをターミナルケースから取り外し、新たなモジュールをターミナルケースに取り付けるだけで済むため、モジュールの修理作業にかかる手間を削減することができる。
【００３９】また、押下部の押下に応じて動く係止片をモジュールの筐体表面に設け、モジュールが装着されたとき係止片とかみ合う係止片受溝をターミナルケースに設けることにより、モジュールのターミナルケースへの取り付けがワンタッチで可能となり、作業性を向上させることができる。
【００４０】また、複数の凸部又は凹部をモジュールの筐体表面に設け、モジュールが装着されたとき上記凸部又は凹部とかみ合う複数の凹部又は凸部をターミナルケースに設け、モジュールの種類に応じてかみ合いのパターンを変えることにより、モジュールの誤挿入を防止することができる。
【００４１】また、モジュールとこれに対応するターミナルケースのうち何れか一方の所定位置の凹部に誤挿入防止キーを埋め込み、他方については、誤挿入防止キーが埋め込まれた凹部に対応する位置の凸部を除去することにより、モジュールの種類に応じて異なるかみ合いのパターンを容易に実現することができる。
【００４２】また、複数のモジュールにわたって配線される通信ケーブルを通すためにモジュールを貫通するように設けられた第１の配線溝と、通信ケーブルをつなぐための通信ケーブル接続手段と、他のモジュールをターミナルケースから取り外す際に他のモジュールの通信ケーブル接続手段から外した通信ケーブルが他のモジュールを避けるように、通信ケーブルを一時的に固定するための第２の配線溝とをモジュールに設けることにより、通信ケーブルに邪魔されることなくモジュールの挿抜が可能となるので、モジュール挿抜の際の作業性を向上させることができる。
【００４３】また、通信ケーブル接続手段を覆う開閉可能なカバーをモジュールに設けることにより、通信ケーブル接続手段を機械的に保護することができ、通信ケーブル接続手段をモジュールの前面に設けることができる。その結果、通信ケーブルを配線する際の作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態となるプロセス制御コントローラの構成を示すブロック図である。
【図２】 マウントベース及びＩ／Ｏモジュールの回路図である。
【図３】 マウントベース及びＩ／Ｏモジュールの外観を示す斜視図である。
【図４】 マウントベースにＩ／Ｏモジュールを装着したときの外観を示す斜視図である。
【図５】 Ｉ／Ｏモジュール及びターミナルケースにＩ／Ｏモジュールを装着したときの側面を拡大した斜視図である。
【図６】 電源用ショートピース及びＧＮＤ用ショートピースの外観を示す斜視図である。
【図７】 マウントベースにＩ／Ｏモジュールを装着したときの外観を示す斜視図である。
【図８】 通信ケーブルをＩ／Ｏモジュールに取り付けた様子を示す斜視図である。
【図９】 Ｉ／Ｏモジュールを外すときの様子を示す斜視図である。
【図１０】 従来のプロセス制御コントローラの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…メインベースユニット、２−１，２−２，２−３…マウントベース、３…通信ケーブル、４−１、４−２、４−３…フィールドケーブル、５−１、５−２、５−３…Ｉ／Ｏモジュール、１０−１、１０−２、１０−３…ターミナルケース、１１−１、１１−２…端子台、１２−１、１２−２…プリント基板、１３−１、１３−２、２１−１、２１−２、２２−１、２２−２、２３−１、２３−２、３１−１、３１−２、３２−１、３２−２…コネクタ、１８、１８−１、１８−２…電源用ショートピース、１９、１９−１、１９−２…ＧＮＤ用ショートピース、２０…凹部、２４…凸部、２５…押下部、２６…係止片、２７…係止片受溝、２８…トップカバー、２９、３０…配線溝、４０…誤挿入防止キー。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロセス制御コントローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、プロセス制御の分野においては、アナログ又はディジタルの各種入出力を通じてプロセス現場との通信を行い、制御対象プロセスに対する調節、シーケンス等の制御演算を実行するプロセス制御コントローラが用いられている。このようなデータ収集及びプロセス制御を行うプロセス制御コントローラは、図１０１０に示すような構成となっている。
【０００３】図１０において、５１は制御コントローラ本体であるメインベースユニット、５２はプロセス現場に設置される図示しない入出力機器（センサ、圧力計、流量計、スイッチ、表示器、バルブ又はポンプ等）とのインタフェース処理を行うＩ／Ｏモジュールを搭載したＩ／Ｏベースユニット、５３はメインベースユニット５１とＩ／Ｏベースユニット５２との間を接続する通信ケーブル、５４−１，５４−２は上記入出力機器との間の情報伝送路となるフィールドケーブル、５５−１，５５−２はフィールドケーブル５４−１，５４−２をつなぐためのリモートターミナルパネル、５６−１，５６−２はＩ／Ｏベースユニット５２とリモートターミナルパネル５５−１，５５−２との間を接続するＩ／Ｏケーブル、５７−１，５７−２はＩ／Ｏモジュールである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のプロセス制御コントローラでは、Ｉ／ＯモジュールをＩ／Ｏベースユニットに搭載すると共に、フィールドケーブルをリモートターミナルパネルに接続し、Ｉ／Ｏベースユニットとリモートターミナルパネルとの間をＩ／Ｏケーブルで接続しているため、これらの分だけコストが上昇し、またこれらを収納するための空間がコントローラに必要となり、さらにＩ／Ｏケーブルの引き回しや配線に手間がかかるという問題点があった。本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、コスト低減、省スペース化及び作業負荷の低減を図ることができるプロセス制御コントローラを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のプロセス制御コントローラは、制御用モジュールあるいは外部の入出力機器と通信を行うためのＩ／Ｏモジュール（５−１，５−２，５−３）を搭載すると共に、電源ケーブルおよびフィールドケーブル（４−１，４−２，４−３）をつなぐためのフィールドケーブル接続手段（１１−１，１１−２，１１−３）を搭載したターミナルケース（１０−１，１０−２，１０−３）を備えている。そして、モジュールは、ターミナルケースから脱着可能であり、複数のモジュールにわたって配線される通信ケーブルを通すためにモジュールを貫通するように設けられた第１の配線溝（２９）と、上記通信ケーブルをつなぐための通信ケーブル接続手段（２２−１，２２−２，２３−１，２３−２）と、他のモジュールをターミナルケースから取り外す際に上記他のモジュールの通信ケーブル接続手段から外した通信ケーブルが上記他のモジュールを避けるように、通信ケーブルを一時的に固定するための第２の配線溝（３０）とを有する。フィールドケーブル接続手段とモジュールとの間は、プリント配線パターンで接続される。
【０００６】
【０００７】また、上述のプロセス制御コントローラの１構成例として、上記モジュールは、上記通信ケーブル接続手段を覆う開閉可能なカバー（２８）を有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態となるプロセス制御コントローラの構成を示すブロック図である。図１において、１は制御コントローラ本体である制御用モジュール（不図示）を搭載したメインベースユニット、２−１，２−２，２−３は複数のモジュールを搭載すると共に、電源ケーブル及びフィールドケーブルをつなぐためのフィールドケーブル接続手段を搭載したマウントベース、３はメインベースユニット１（制御用モジュール）とＩ／Ｏモジュールとの間を接続する通信ケーブル、４−１，４−２，４−３はフィールドケーブル、５−１，５−２，５−３はＩ／Ｏモジュール、１１−１，１１−２，１１−３はフィールドケーブル接続手段となる端子台である。
【０００９】メインベースユニット１に搭載された制御用モジュールは、プロセス現場に設置された入力機器（センサ、圧力計、流量計等）のデータをＩ／Ｏモジュール（入力モジュール）５−１，５−２，５−３を介して収集し、このデータを基に制御演算を実行する。そして、制御用モジュールは、プロセス現場に設置された出力機器（スイッチ、表示器、バルブ又はポンプ等）へＩ／Ｏモジュール（出力モジュール）５−１，５−２，５−３を介してデータを出力する。こうして、データ収集及びプロセス制御が行われる。
【００１０】次に、マウントベース２−１，２−２，２−３の構造についてより詳細に説明する。図２は、マウントベース２−１，２−２（ターミナルケース）及びＩ／Ｏモジュール５−１，５−２の回路図、図３は、マウントベース２−１及びＩ／Ｏモジュール５−１の外観を示す斜視図である。なお、図２では、Ｉ／Ｏモジュール２個分の回路を示し、図３では、Ｉ／Ｏモジュール１個分のマウントベースを示している。
【００１１】図２、図３に示すように、マウントベース２−１，２−２上には、ターミナルケース１０−１，１０−２が搭載され、ターミナルケース１０−１，１０−２には、フィールドケーブル４−１，４−２をつなぐための端子台１１−１，１１−２と、プリント基板１２−１，１２−２とが設けられている。そして、プリント基板１２−１，１２−２上には、Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２と電気的接続を得るためのコネクタ１３−１，１３−２が設けられている。
【００１２】端子台１１−１，１１−２とコネクタ１３−１，１３−２との間は、プリント基板１２−１，１２−２上に形成されたプリント配線パターンによって接続されている。また、各端子台１１−１，１１−２の上端及び下端には、電源端子とＧＮＤ端子が少なくとも１つずつ設けられている。この電源端子、ＧＮＤ端子は、プリント基板１２−１，１２−２上に形成されたプリント配線パターンによりコネクタ１３−１，１３−２の電源ピン、ＧＮＤピンとそれぞれ接続されている。
【００１３】また、各ターミナルケース１０−１，１０−２には、図３に示すモジュール挿抜方向と平行な凹部２０が複数個形成されている。一方、Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２の背面にはコネクタ１３−１，１３−２と嵌合するコネクタ２１−１，２１−２が設けられている。そして、各Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２の筐体上面と下面には、ターミナルケース１０−１，１０−２の凹部２０と嵌合する凸部２４が凹部２０と同数だけ形成されている（図３では上面の凸部２４のみ図示）。
【００１４】図４は、マウントベース２−１，２−２（ターミナルケース１０−１，１０−２）にＩ／Ｏモジュール５−１，５−２を装着したときの外観を示す斜視図である。マウントベース２−１，２−２にＩ／Ｏモジュール５−１，５−２を装着するには、まずターミナルケース１０−１，１０−２の複数の凹部２０のうち所定位置の凹部に図３（ｃ）のような誤挿入防止キー４０を埋め込み固定し、このターミナルケース１０−１，１０−２に装着するＩ／Ｏモジュール５−１，５−２については、誤挿入防止キー４０が埋め込まれた凹部２０に対応する位置の凸部２４を切断して除去する。
【００１５】各Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２の形状は製造時点では同一であり、同様に各ターミナルケース１０−１，１０−２の形状も製造時点では同一である。これに対して、製造後にターミナルケース１０−１，１０−２の所定位置の凹部２０に誤挿入防止キー４０を埋め込み、Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２の凸部２４を除去することにより、Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２及びターミナルケース１０−１，１０−２の形状が変化する。
【００１６】誤挿入防止キー４０を埋め込む上記所定位置はモジュールの種類に応じて変わるので、Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２及びターミナルケース１０−１，１０−２のかみ合いのパターンは、モジュールの種類に応じて変わることになる。したがって、あるターミナルケースに装着すべきでない別種のモジュールを装着しようとしても、ターミナルケースとモジュールのかみ合いのパターンが一致しないので、モジュールを装着することはできない。こうして、モジュールの誤挿入を防止することができる。
【００１７】なお、本実施の形態では、ターミナルケース１０−１，１０−２に凹部２０を形成し、モジュール５−１，５−２に凸部２４を形成しているが、ターミナルケース１０−１，１０−２に凸部を形成し、モジュール５−１，５−２に凹部を形成してもよく、また誤挿入防止キー４０を複数本埋め込んでもよい。
【００１８】次に、各Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２の筐体側面には、図３（ｂ）に示すように押下部２５と、これと一体成形の係止片２６とが形成されている。図５（ａ）はＩ／Ｏモジュール５−１の側面を拡大した斜視図であり、図５（ｂ）はターミナルケース１０−１にＩ／Ｏモジュール５−１を装着したときの側面を拡大した斜視図である。
【００１９】押下部２５は、係止片２６と逆側の端がモジュール５−１の筐体に固定されており、係止片２６は、モジュール５−１の筐体から完全に離れており、押下部２５によって支持されている。よって、押下部２５が押下されると、係止片２６は、図５（ａ）の矢印で示すようにモジュール５−１の内部方向に動く。
【００２０】Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２をターミナルケース１０−１，１０−２に装着する際には、押下部２５を押下しながら、Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２をターミナルケース１０−１，１０−２に押し込む。これにより、上述した凹部２０と凸部２４がかみ合うと共に、係止片２６が、ターミナルケース１０−１，１０−２に設けられた係止片受溝２７とかみ合う（図５（ｂ））。
【００２１】こうして、係止片２６が係止片受溝２７に係止されるので、ターミナルケース１０−１，１０−２によるＩ／Ｏモジュール５−１，５−２の保持を確実にすることができる。なお、Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２を外す場合には、押下部２５を押下することで係止片２６と係止片受溝２７の係止状態が解除されるので、この状態でＩ／Ｏモジュール５−１，５−２を引き抜けばよい。
【００２２】Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２を図４のようにターミナルケース１０−１，１０−２に装着した後、フィールドケーブル４−１，４−２は、端子台１１−１，１１−２の対応する端子にねじ止めされる。また、複数のモジュールのうち１台のモジュールに対しては（図２の例ではＩ／Ｏモジュール５−１）、端子台の上端に位置する電源端子、ＧＮＤ端子に外部からの電源ケーブル、ＧＮＤケーブルがねじ止めされる。
【００２３】ターミナルケース１０−１にＩ／Ｏモジュール５−１を装着すると、コネクタ１３−１と２１−１が嵌合するので、フィールドケーブル４−１が端子台１１−１、プリント基板１２−１のプリント配線パターン、コネクタ１３−１，２１−１を介してモジュール５−１と接続されると共に、外部から供給された電源電圧（図２の例では２４Ｖ）が端子台１１−１、プリント基板１２−１のプリント配線パターン、コネクタ１３−１，２１−１を介してモジュール５−１に供給される。
【００２４】同様に、ターミナルケース１０−２にＩ／Ｏモジュール５−２を装着すると、コネクタ１３−２と２１−２が嵌合するので、フィールドケーブル４−２が端子台１１−２、プリント基板１２−２のプリント配線パターン、コネクタ１３−２，２１−２を介してモジュール５−２と接続される。一方、Ｉ／Ｏモジュール５−２への電源供給については、図６に示すような電源用ショートピース１８、ＧＮＤ用ショートピース１９によって行われる。
【００２５】つまり、図７のようにターミナルケース１０−１，１０−２にＩ／Ｏモジュール５−１，５−２を装着した場合には、ターミナルケース１０−１の端子台１１−１の下端に位置する電源端子とターミナルケース１０−２の端子台１１−２の上端に位置する電源端子とに電源用ショートピン１８（１８−１）をねじ止めすることで、これらを接続する。さらに、ターミナルケース１０−１の端子台１１−１の下端に位置するＧＮＤ端子とターミナルケース１０−２の端子台１１−２の上端に位置するＧＮＤ端子とにＧＮＤ用ショートピン１９（１９−１）をねじ止めすることで、これらを接続する。
【００２６】こうして、電源用ショートピース１８−１及びＧＮＤ用ショートピース１９−１を介してＩ／Ｏモジュール５−２に電源が供給される。さらに、ターミナルケース１０−３にＩ／Ｏモジュール５−３を装着した場合には、ターミナルケース１０−２の端子台１１−２の下端に位置する電源端子とターミナルケース１０−３の端子台１１−３の上端に位置する電源端子とに電源用ショートピン１８（１８−２）をねじ止めし、ターミナルケース１０−２の端子台１１−２の下端に位置するＧＮＤ端子とターミナルケース１０−３の端子台１１−３の上端に位置するＧＮＤ端子とにＧＮＤ用ショートピン１９（１９−２）をねじ止めする。
【００２７】以上のようにして、複数台のＩ／Ｏモジュール５−１，５−２，５−３の電源を連結し、各Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２，５−３に電源を供給することができる。モジュールを４台以上縦続接続する場合も同様にして電源を供給することができる。
【００２８】次に、メインベースユニット１とＩ／Ｏモジュール５−１，５−２，５−３との接続方法について説明する。図８は、通信ケーブル３をＩ／Ｏモジュール５−１に取り付けた様子を示す斜視図である。Ｉ／Ｏモジュール５−１の前面には、開閉可能なトップカバー２８が設けられており、このトップカバー２８を開くと、Ｉ／Ｏモジュール５−１内に設けられた、通信ケーブル接続手段であるコネクタ２２−１，２３−１が見えるようになっている。
【００２９】メインベースユニット１とＩ／Ｏモジュール５−１，５−２，５−３とを接続する通信バスは、２重化構成となっており、例えばコネクタ２２−１が現用系の通信バスに対応したコネクタで、コネクタ２３−１が待機系の通信バスに対応したコネクタとなっている。
【００３０】通信ケーブル３には、各モジュールに対応した位置に現用系の通信バスのコネクタと待機系の通信バスのコネクタがそれぞれ設けられている。そこで、ターミナルケース１０−１にＩ／Ｏモジュール５−１を装着した後、モジュール５−１のトップカバー２８を開き、通信ケーブル３の現用系のコネクタ３１−１をモジュール５−１のコネクタ２２−１に装着し、通信ケーブル３の待機系のコネクタ３２−１をモジュール５−１のコネクタ２３−１に装着する。
【００３１】これで、メインベースユニット１とＩ／Ｏモジュール５−１は、通信ケーブル３を介して通信を行うことができる。同様に、Ｉ／Ｏモジュール５−２は、トップカバー２８内に現用系の通信バスに対応したコネクタ２２−２、待機系の通信バスに対応したコネクタ２３−２を有している。ターミナルケース１０−２にモジュール５−２を装着した後、通信ケーブル３の現用系のコネクタ３１−２をモジュール５−２のコネクタ２２−２に装着し、通信ケーブル３の待機系のコネクタ３２−２をモジュール５−２のコネクタ２３−２に装着する。
【００３２】Ｉ／Ｏモジュール５−３についても全く同様にして通信ケーブル３の配線を行うことができる。なお、通信ケーブル３は、モジュールを縦に貫通するように形成された第１の配線溝２９内に収納される（図７、図８）。
【００３３】次に、Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２，５−３の外し方について説明する。図９は、Ｉ／Ｏモジュール５−２を外すときの様子を示す斜視図である。Ｉ／Ｏモジュール５−１，５−２，５−３の前面には、通信ケーブル３を一時的に固定するための第２の配線溝３０が２つずつ設けられている。
【００３４】故障等の理由によりＩ／Ｏモジュール５−２をターミナルケース１０−２から取り外す場合には、最初にモジュール５−２のトップカバー２８を開いて、通信ケーブル３のコネクタ３１−２，３２−２をモジュール５−２のコネクタ２２−２，２３−２から外す。
【００３５】続いて、コネクタ３１−２，３２−２を外すことによりＩ／Ｏモジュール５−２に対応する部分が宙に浮いた状態となった通信ケーブル３を、Ｉ／Ｏモジュール５−１の下側の配線溝３０及びＩ／Ｏモジュール５−３の上側の配線溝３０に押し込むようにして一時的に固定する。こうして、Ｉ／Ｏモジュール５−２を避けるように通信ケーブル３を一時的に固定することができるので、通信ケーブル３に邪魔されることなくモジュール５−２の挿抜が可能となる。
【００３６】なお、本実施の形態では、フィールドケーブル接続手段として、フィールドケーブル４−１，４−２，４−３をねじ止めする端子台１１−１，１１−２，１１−３を用いているが、コネクタを用いてもよいことは言うまでもない。
【００３７】また、本実施の形態では、モジュールの例としてＩ／Ｏモジュールを例にとって説明しているが、メインベースユニット１に搭載する制御用モジュール（プロセスマネージャモジュール）もＩ／Ｏモジュールと同じ構造にすることができる。すなわち、メインベースユニット１を上述したマウントベース２−１，２−２，２−３（ターミナルケース１０−１，１０−２，１０−３）と同じ構造にすることにより、このメインベースユニット１に制御用モジュールを搭載することができる。また、制御用モジュールと一緒にＩ／Ｏモジュールをメインベースユニット１に搭載してもよい。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、制御用モジュールあるいは外部の入出力機器と通信を行うためのＩ／Ｏモジュールを搭載すると共に、電源ケーブル及びフィールドケーブルをつなぐためのフィールドケーブル接続手段を搭載したターミナルケースを設けることにより、リモートターミナルパネルとＩ／Ｏケーブルとが不要となる。その結果、リモートターミナルパネルとＩ／Ｏケーブルの分だけコストを低減することができ、省スペース化を実現することができる。また、Ｉ／Ｏケーブルの引き回しが不要となるので、配線作業にかかる手間を削減することができる。さらに、モジュールをターミナルケースから脱着可能とすることにより、モジュールが故障した場合、故障したモジュールをターミナルケースから取り外し、新たなモジュールをターミナルケースに取り付けるだけで済むため、モジュールの修理作業にかかる手間を削減することができる。
【００３９】また、押下部の押下に応じて動く係止片をモジュールの筐体表面に設け、モジュールが装着されたとき係止片とかみ合う係止片受溝をターミナルケースに設けることにより、モジュールのターミナルケースへの取り付けがワンタッチで可能となり、作業性を向上させることができる。
【００４０】また、複数の凸部又は凹部をモジュールの筐体表面に設け、モジュールが装着されたとき上記凸部又は凹部とかみ合う複数の凹部又は凸部をターミナルケースに設け、モジュールの種類に応じてかみ合いのパターンを変えることにより、モジュールの誤挿入を防止することができる。
【００４１】また、モジュールとこれに対応するターミナルケースのうち何れか一方の所定位置の凹部に誤挿入防止キーを埋め込み、他方については、誤挿入防止キーが埋め込まれた凹部に対応する位置の凸部を除去することにより、モジュールの種類に応じて異なるかみ合いのパターンを容易に実現することができる。
【００４２】また、複数のモジュールにわたって配線される通信ケーブルを通すためにモジュールを貫通するように設けられた第１の配線溝と、通信ケーブルをつなぐための通信ケーブル接続手段と、他のモジュールをターミナルケースから取り外す際に他のモジュールの通信ケーブル接続手段から外した通信ケーブルが他のモジュールを避けるように、通信ケーブルを一時的に固定するための第２の配線溝とをモジュールに設けることにより、通信ケーブルに邪魔されることなくモジュールの挿抜が可能となるので、モジュール挿抜の際の作業性を向上させることができる。
【００４３】また、通信ケーブル接続手段を覆う開閉可能なカバーをモジュールに設けることにより、通信ケーブル接続手段を機械的に保護することができ、通信ケーブル接続手段をモジュールの前面に設けることができる。その結果、通信ケーブルを配線する際の作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態となるプロセス制御コントローラの構成を示すブロック図である。
【図２】 マウントベース及びＩ／Ｏモジュールの回路図である。
【図３】 マウントベース及びＩ／Ｏモジュールの外観を示す斜視図である。
【図４】 マウントベースにＩ／Ｏモジュールを装着したときの外観を示す斜視図である。
【図５】 Ｉ／Ｏモジュール及びターミナルケースにＩ／Ｏモジュールを装着したときの側面を拡大した斜視図である。
【図６】 電源用ショートピース及びＧＮＤ用ショートピースの外観を示す斜視図である。
【図７】 マウントベースにＩ／Ｏモジュールを装着したときの外観を示す斜視図である。
【図８】 通信ケーブルをＩ／Ｏモジュールに取り付けた様子を示す斜視図である。
【図９】 Ｉ／Ｏモジュールを外すときの様子を示す斜視図である。
【図１０】 従来のプロセス制御コントローラの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…メインベースユニット、２−１，２−２，２−３…マウントベース、３…通信ケーブル、４−１、４−２、４−３…フィールドケーブル、５−１、５−２、５−３…Ｉ／Ｏモジュール、１０−１、１０−２、１０−３…ターミナルケース、１１−１、１１−２…端子台、１２−１、１２−２…プリント基板、１３−１、１３−２、２１−１、２１−２、２２−１、２２−２、２３−１、２３−２、３１−１、３１−２、３２−１、３２−２…コネクタ、１８、１８−１、１８−２…電源用ショートピース、１９、１９−１、１９−２…ＧＮＤ用ショートピース、２０…凹部、２４…凸部、２５…押下部、２６…係止片、２７…係止片受溝、２８…トップカバー、２９、３０…配線溝、４０…誤挿入防止キー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 制御用モジュールあるいは外部の入出力機器と通信を行うためのＩ／Ｏモジュールを搭載すると共に、電源ケーブルおよびフィールドケーブルをつなぐためのフィールドケーブル接続手段を搭載したターミナルケースを備え、前記モジュールはターミナルケースから脱着可能なプロセス制御コントローラにおいて、前記モジュールは、複数のモジュールにわたって配線される通信ケーブルを通すためにモジュールを貫通するように設けられた第１の配線溝と、前記通信ケーブルをつなぐための通信ケーブル接続手段と、他のモジュールをターミナルケースから取り外す際に前記他のモジュールの通信ケーブル接続手段から外した通信ケーブルが前記他のモジュールを避けるように、通信ケーブルを一時的に固定するための第２の配線溝とを有することを特徴とするプロセス制御コントローラ。
【請求項２】 請求項１記載のプロセス制御コントローラにおいて、前記モジュールは、前記通信ケーブル接続手段を覆う開閉可能なカバーを有することを特徴とするプロセス制御コントローラ。
【請求項１】 制御用モジュールあるいは外部の入出力機器と通信を行うためのＩ／Ｏモジュールを搭載すると共に、電源ケーブルおよびフィールドケーブルをつなぐためのフィールドケーブル接続手段を搭載したターミナルケースを備え、前記モジュールはターミナルケースから脱着可能なプロセス制御コントローラにおいて、前記モジュールは、複数のモジュールにわたって配線される通信ケーブルを通すためにモジュールを貫通するように設けられた第１の配線溝と、前記通信ケーブルをつなぐための通信ケーブル接続手段と、他のモジュールをターミナルケースから取り外す際に前記他のモジュールの通信ケーブル接続手段から外した通信ケーブルが前記他のモジュールを避けるように、通信ケーブルを一時的に固定するための第２の配線溝とを有することを特徴とするプロセス制御コントローラ。
【請求項２】 請求項１記載のプロセス制御コントローラにおいて、前記モジュールは、前記通信ケーブル接続手段を覆う開閉可能なカバーを有することを特徴とするプロセス制御コントローラ。
【図５】
【図６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【特許番号】特許第３５２２５８５号（Ｐ３５２２５８５）
【登録日】平成１６年２月２０日（２００４．２．２０）
【発行日】平成１６年４月２６日（２００４．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−１２１７９６
【出願日】平成１１年４月２８日（１９９９．４．２８）
【公開番号】特開２０００−３１１００５（Ｐ２０００−３１１００５Ａ）
【公開日】平成１２年１１月７日（２０００．１１．７）
【審査請求日】平成１３年９月２８日（２００１．９．２８）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【参考文献】
【文献】特開 平９−３４５１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平８−３０５４１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平６−２１６７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平８−４５６１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 平７−３６１６１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実用新案登録２５４９５３０（ＪＰ，Ｙ２）
【登録日】平成１６年２月２０日（２００４．２．２０）
【発行日】平成１６年４月２６日（２００４．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年４月２８日（１９９９．４．２８）
【公開番号】特開２０００−３１１００５（Ｐ２０００−３１１００５Ａ）
【公開日】平成１２年１１月７日（２０００．１１．７）
【審査請求日】平成１３年９月２８日（２００１．９．２８）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【参考文献】
【文献】特開 平９−３４５１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平８−３０５４１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平６−２１６７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平８−４５６１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 平７−３６１６１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実用新案登録２５４９５３０（ＪＰ，Ｙ２）
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