本发明涉及一种例如铁路信号安全控制用的电子联锁系统(electronic interlocking system)等中使用的接点输入控制装置。
背景技术：
铁路领域中使用一种电子联锁装置，该电子联锁装置为了使列车安全且有效率地运行，而对交通信号灯或转辙机等彼此之间的操作设置一定的顺序与限制。为了使该电子联锁装置经由继电器获取交通信号灯或转辙机等现场设备的动作状态，使用专利文献1中公开的输入装置。
专利文献1的输入控制装置中，从直流电源经由表示现场设备的动作状态的打开/闭合状态的输入接点而连接着2个光耦合器。内置着这些光耦合器的输入接点将控制部与收发输入输出信号的端子连接，并针对来自控制部的控制信号，而响应接点输入信号，由此控制部中能够判定输入接点的打开状态即没有接点输入的状态、或闭合状态即有接点输入的状态。
而且，也能够代替专利文献1的输入控制装置，而使用图5的区块电路构成图所示的将串联的光耦合器P1、P2及电阻R2相对于电阻R1并联连接的输入控制装置1。而且，如图6的区块电路构成图所示，也能够设置内置着对各个输入部连接输入接点N的多个接点输入部2的接点输入部组3，进而将多个接点输入部组3连接于一个控制部4而运用。
图6所示的控制部4中具有：输入来自接点输入部组3的接点输入信号的接点输入信号输入部4a，对接点输入部组3输出输入控制信号的输入控制信号输出部4b，及对接点输入部组3发送组输入地址信号的输入地址信号解码器部4c。
图7是对现有的多个接点输入部组3内的特定的一个特定接点输入部组3’判定输入到接点输入部2的输入接点N的打开/闭合状态时的控制部4的流程图。
步骤s1’中，对特定接点输入部组3’输出接点输入控制装置信号的L(Low；低)电平的输入控制信号，对其他接点输入部组3输出H(High；高)电平的输入控制信号，步骤s11’中判定来自特定接点输入部组3’的输入接点N的接点输入信号是否为L电平。
步骤s2’中，在步骤s11’中特定接点输入部组3’的接点输入信号为L电平的情况下，对特定接点输入部组3’输出H电平的输入控制信号，对其他接点输入部组3输出L电平的输入控制信号，步骤s21’中判定来自特定接点输入部组3’的输入接点N的接点输入信号是否为H电平信号。
步骤s3’中，在步骤s21’中特定接点输入部组3’的接点输入信号为H电平信号的情况下，对特定接点输入部组3’及其他接点输入部组3输出L电平的输入控制信号，步骤s31’中判定来自特定接点输入部组3’的输入接点N的接点输入信号是否为L电平信号。
在步骤s1’、s2’、s3’的步骤s11’、s21’、s31’的判定全部为y(是)，即一致的情况下，能够判定为特定接点输入部组3’的输入接点N为闭合状态。
而且，在任一判定处理中为n(否)的情况下，能够判定特定接点输入部组3’的接点输入部2的故障或输入接点N的打开状态等。而且，针对每个接点输入部组3依次进行这些步骤s1’至s3’的判定处理。
图8表示特定的特定接点输入部组3’的输入接点N为闭合状态的情况下的时序图。另外，图7的步骤s11’、s21’、s31’的判定处理分别与图8的控制部4的输入时机t3的处理对应。
图5所示的接点输入部2中，在输入接点N为闭合状态下接收L电平的输入控制信号时，电流Ia利用电阻R1与电阻R2流向输入接点N。另一方面，在输入接点N为闭合状态下接收H电平的输入控制信号时，电流Ib利用电阻R1流向输入接点N。
一般来说，因设为R1:R2＝1:2，所以电流Ia:电流Ib＝1:3。而且，例如在将组数设为m个的接点输入部组3分别配置1个输入接点N及接点输入部2，且计算这些所有输入接点N设为闭合状态的情况下输入接点N中流动的接点电流合计值。
在将步骤s1’的特定接点输入部组3’的输入控制信号设为L电平，将其他接点输入部组3的输入控制信号设为H电平时，接点电流为如下所示。
特定接点输入部组3’的接点电流＝Ia
其他接点输入部组3的接点电流＝(m－1)Ib
合计的接点电流(s1’)＝Ia+(m－1)Ib
＝Ia+(m－1)3Ia＝(3m－2)Ia
在将步骤s2’的特定接点输入部组3’的输入控制信号设为H电平信号，将其他接点输入部组3的输入控制信号设为L电平信号时，接点电流为如下所示。
特定接点输入部组3’的接点电流＝Ib
其他接点输入部组3的接点电流＝(m－1)Ia
合计的接点电流(s2’)＝Ib+(m－1)Ia
＝3Ia+(m－1)Ia＝(m+2)Ia
在将步骤s3’的特定接点输入部组3’及其他接点输入部组3的输入控制信号设为L电平时，接点电流为如下所示。
特定接点输入部组3’的接点电流＝Ia
其他接点输入部组3的接点电流＝(m－1)Ia
合计的接点电流(s3’)＝Ia+(m－1)Ia＝mIa
此处，例如，如果计算设m＝1、m＝10、m＝20时的接点电流合计值及变化量，则
m＝1时，接点电流(s1’)为Ia，接点电流(s2’)为3Ia，接点电流(s3’)为Ia，变化量最大为2Ia。
m＝10时，接点电流(s1’)为28Ia，接点电流(s2’)为12Ia，接点电流(s3’)为10Ia，变化量最大为18Ia。
m＝20时，接点电流(s1’)为58Ia，接点电流(s2’)为22Ia，接点电流(s3’)为20Ia，变化量最大为38Ia。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2011-42272号公报
技术实现要素：
[发明所要解决的问题]
从所述接点输入部组3的接点电流合计值及变化量来看，伴随组数m的增大，接点电流(s1’)与接点电流(s2’)、接点电流(s3’)相比突然增加，且变化量也增加。进而，伴随配置于接点输入部组3内的接点输入部2的增加，接点电流(s1’)及变化量突然增大。
因此，对于作为直流电源E的电源装置而言，需要能够承受住突然增减的电流的变化量的负载性能，并且还需要能够承受住供最大电流通过的接点电流(s1’)的容量。因此，电源装置由于满足了负载性能、容量而价格增高，并且电力消耗也增加，因而产生运用成本增加的问题。
本发明的目的在于解决所述问题而提供一种接点输入控制装置，该接点输入控制装置即便连接着多个输入接点N，也能够将电流的变化量及最大电力抑制得低，并且能够确实地实施输入接点的打开/闭合状态及主体内的故障的判定。
[解决问题的技术手段]
用于达成所述目的的本发明的接点输入控制装置的特征在于包括：接点输入部组，包含1个以上的接点输入部且具有与该接点输入部连接的边缘触发电路；及1个控制部，与1个以上的所述接点输入部组连接；所述接点输入部包括：经由输入接点连接外部的直流电源的正侧的接点电压输入端子，连接所述直流电源的负侧的负输入端子，对所述边缘触发电路输出接点输入信号的输出端子，及输入来自所述控制部的输入控制信号的输入端子；所述控制部包括：接点输入信号输入部，从所述边缘触发电路经由数据总线输入所有接点输入信号；输入控制信号输出部，对所述接点输入部的所述输入端子输出输入控制信号；输入地址信号解码器部，对所述边缘触发电路输出输入地址信号；以及FB信号输入部，输入来自所述输入控制信号输出部的反馈输入控制信号；所述边缘触发电路在从所述控制部接收输入地址信号的变化信号时，将所输入的所述接点输入信号经由所述数据总线输出到所述控制部。
[发明的效果]
根据本发明的接点输入控制装置，利用反馈信号检查对接点输入部的输入控制信号是否已正确地从控制部输出，由此确保安全性与可靠性，并且实现接点输入电流的变化量的减少、均匀化及耗电量的减少。
附图说明
图1是接点输入控制装置的区块电路构成图。
图2是输入接点及接点输入部组的电路构成图。
图3是对特定的接点输入部组判定输入接点的打开/闭合状态时的控制部的流程图。
图4是特定的接点输入部组的输入接点为闭合状态的情况下的动作时序图。
图5是现有例的接点输入控制装置的电路构成图。
图6是现有例的接点输入控制装置的区块电路构成图。
图7是对现有例的特定的接点输入部组判定输入接点的打开/闭合状态时的控制部的时序图。
图8表示现有例的特定的接点输入部组的输入接点为闭合状态的情况下的时序图。
具体实施方式
基于图1至图4中图示的实施例来对本发明进行详细说明。
图1是实施例的接点输入控制装置1的区块电路构成图，接点输入控制装置1包括：与输入接点N连接的1个以上的接点输入部2，包含该接点输入部2且具有后述边缘触发型电路的1组以上的接点输入部组3，以及与该接点输入部组3连接的1个控制部4。
在接点输入控制装置1的一侧，相对于接点输入部2而连接着直流电源E的正、负的各电极，且对接点输入部2经由输入接点N而连接着直流电源E的正侧。而且，这些输入接点N与交通信号灯或转辙机等铁路系统的地上装置的动作状态联锁。
而且，在将多个接点输入部2配置于接点输入部组3时，对各个接点输入部2并联连接并施加直流电源E的正、负的电极，且对接点输入部2经由输入接点N而连接直流电源E的正侧。另外，图1中，是从一个直流电源E向各接点输入部2分支，但也可分别配置多个直流电源E。
在接点输入控制装置1的另一侧连接着作为上位装置(higher-leveldevice)的例如电子联锁装置5。根据来自该电子联锁装置5的轮询等的状态信息请求，接点输入控制装置1响应所连接的全部输入接点N的打开/闭合状态的信息，即交通信号灯或转辙机等地上装置的动作状态信息或接点输入部2中发生的故障信息。或者，每隔预定时间间隔地对电子联锁装置5响应输入接点N的打开/闭合状态的信息、接点输入部2的故障信息。
图2是表示接点输入部2及接点输入部组3的内部电路的电路构成图。接点输入部2具备：经由输入接点N连接直流电源E的正侧的接点电压输入端子2a，连接直流电源E的负侧的负输入端子2b，对配置于接点输入部组3的边缘触发型电路输出接点输入信号S1’的输出端子2c，及输入来自控制部4的输入控制信号S2的输入端子2d。
在接点输入部2的内部，将具备发光二极管D1及光电晶体管T1的光耦合器P1与具备发光二极管D2及光电晶体管T2的光耦合器P2串联连接而配置。来自与输入接点N连接的接点电压输入端子2a的直流电源E的正侧经由光耦合器P1及P2而与来自负输入端子2b的直流电源E的负侧连接。
接点电压输入端子2a经由电阻R1而连接于接点输入部2的光耦合器P1的发光二极管D1的阳极，将阴极连接于光耦合器P2的光电晶体管T2的集极。该光电晶体管T2的射极连接于负输入端子2b，在电阻R1与光耦合器P1间的连接点和负输入端子2b之间连接着电阻R2。
光耦合器P1的光电晶体管T1的集极经由反转元件IC1而连接于输出端子2c，光电晶体管T1的集极与反转元件IC1间经由电阻R3而被施加有例如5V的电源电压e。而且，光电晶体管T1的射极连接于0V。
在光耦合器P2的发光二极管D2的阳极经由电阻R4施加有电源电压e，发光二极管D2的阴极连接于输入端子2d。
在从图1所示的控制部4的输入控制信号输出部4b将输入控制信号S2设为H电平而输出的情况下，利用反转元件IC2从H电平反转为L电平而输入到输入端子2d。通过将反转元件IC2的输出设为L电平信号，从电源电压e流动电流而光耦合器P2的发光二极管D2发光。
此时在输入接点N为闭合状态的情况下，电流流过光耦合器P1及P2，发光二极管D1发光。而且，电流流过光电晶体管T1，反转元件IC1输出已从L电平反转为H电平的接点输入信号S1’。
在输入接点N为打开状态的情况下，无电流流过光耦合器P1及P2，光耦合器P1的发光二极管D1不发光。因此，无电流流过光电晶体管T1，反转元件IC1将已从H电平反转为L电平的接点输入信号S1’从输出端子2c输出。
接点输入部组3包含1个以上的接点输入部2，且具有与这些接点输入部2连接的边缘触发电路，例如边缘触发型DFF(D触发器)3a。该边缘触发型DFF3a将比特数作为能够连接数的上限，从接点输入部2的输出端子2c连接于各输入D，并输入接点输入信号S1’。
而且，边缘触发型DFF3a将从控制部4的输入地址信号解码器部4c输出的输入地址信号S3输入到时钟CK，将经由反转元件IC3反转的输入地址信号S3输入到反转OC。
来自与边缘触发型DFF3a的输入D分别对应的输出Q的输出数据是所有接点输入信号S1，且经由数据总线发送到接点输入信号输入部4a，所述所有接点输入信号S1集合着以数据总线的大小作为单位组而组数为m的接点输入部组3中包含的输入接点N(1－1)至(m－n)。
而且，当将输入地址信号S3从L电平变为H电平的变化信号输入到边缘触发型DFF3a的时钟CK时，已输入到边缘触发型DFF3a的输入D的接点输入信号S1’从输出Q输出。
控制部4包括：接点输入信号输入部4a，从各接点输入部组3经由数据总线输入所有接点输入信号S1；输入控制信号输出部4b，对接点输入部组3内的各个接点输入部2的输入端子2d输出输入控制信号S2；输入地址信号解码器部4c，对接点输入部组3内的边缘触发型DFF输出输入地址信号S3；及FB信号输入部4d，从输入控制信号输出部4b输入反馈(FB)输入控制信号S2’及从输入地址信号解码器部4c输入FB输入地址信号S3’。
控制部4的输入控制信号输出部4b具有针对每个接点输入部组3经由反转元件IC2输出输入控制信号S2的输出接口，该输入控制信号S2在利用反转元件IC2反转后，分支而输出到接点输入部组3所包含的各接点输入部2的输入端子2d。同时，将反馈这些接点输入部组3的输入控制信号S2所得的FB输入控制信号S2’输出到FB信号输入部4d。
控制部4的输入地址信号解码器部4c具备：针对每个接点输入部组3输出输入地址信号S3的输出接口，及对FB信号输入部4d输出FB输入地址信号S3’的1个输入接口。
控制部4的FB信号输入部4d具备：输入接口，分别输入从输入控制信号输出部4b输出的接点输入部组3的FB输入控制信号S2’；及1个输入接口，输入从输入地址信号解码器部4c输出的FB输入地址信号S3’。
图3是对多个接点输入部组3内的特定的一个特定接点输入部组3’判定输入接点N的打开/闭合状态时的控制部4的流程图，图4表示特定接点输入部组3’的输入接点设为闭合状态的情况下的时序图。
在将这些时间轴设为横轴的图4的动作时序图中，t1、t2、t4表示控制部4的输出时机，t3、t5表示控制部4的输入时机。s1至s3表示控制部4的处理的各步骤，图中的d表示电路的动作延迟。而且，图3的步骤s1至s3与图4的步骤s1至s3分别对应。
在图4中的控制部4的输出时机t1、t2、t4进行的输入控制信号S2、FB输入地址信号S3’或输入地址信号S3的H电平/L电平信号的输出处理被预先设定，根据各输出时机而输出输入控制信号S2、FB输入地址信号S3’或输入地址信号S3。
然后，控制部4在输入时机t3、t5进行FB输入控制信号S2’、所有接点输入信号S1及输入处理，能够判定输入接点N的打开/闭合状态及接点输入部2或控制部4的故障。
步骤s1内的步骤s11中，在输出时机t1从输入控制信号输出部4b对所有组的接点输入部组3输出将输入控制信号S2设为L电平信号的输出数据。
步骤s1内的步骤s12在输出时机t2，将FB输入地址信号S3’从L电平信号转为H电平信号而从输入地址信号解码器部4c输出。然后，在FB输入地址信号S3’为H电平信号的状态的输入时机t3，判定已输入到FB信号输入部4d的所有组的FB输入控制信号S2’与已从输入控制信号输出部4b输出的所有组的输入控制信号S2是否一致。
根据步骤s12，能够利用FB信号输入部4d的输入来确认输入控制信号输出部4b中要输出的输出数据是否实际被输出。在不一致的情况下，认为输入控制信号输出部4b等的输出接口发生故障等。
步骤s1内的步骤s13在输出时机t4，将输入地址信号S3从L电平信号转为H电平信号并仅输出到特定接点输入部组3’。
然后，在输入地址信号S3的H电平信号的状态的输入时机t5，经由数据总线将所有接点输入信号S1输入到接点输入信号输入部4a，判定所输入的所有接点输入信号S1中包含的特定接点输入部组3’内的接点输入部2的接点输入信号S1”是否为L电平信号。在接点输入信号S1”为L电平信号的情况下进入到步骤s2，在为H电平信号的情况下，判定为特定接点输入部组3’内的接点输入部2等的故障。
如果特定接点输入部组3’内的接点输入部2正常，则相对于来自输入控制信号输出部4b的输入控制信号S2为L电平信号的输出，接点输入部2的光耦合器P1及P2未启动，因而接点输入信号S1”必须成为L电平信号。
相反地，在接点输入信号S1”为H电平信号的情况下，认为是接点输入部2中发生H电平信号的输出异常的H电平固定故障，例如光耦合器P2的光电晶体管T2在导通侧发生故障而电流从直流电源E经由电阻R1一直流向接点输入部2的接点电压输入端子2a的故障。
步骤s2内的步骤s21在输出时机t1，从输入控制信号输出部4b对特定接点输入部组3’输出H电平信号，对其他接点输入部组3输出设为L电平信号的输入控制信号S2。
步骤s2内的步骤s22与步骤s12同样地，在输出时机t2，将FB输入地址信号S3’从L电平信号转为H电平信号而从输入地址信号解码器部4c输出。然后，在FB输入地址信号S3’为H电平信号的状态的输入时机t3，判定已输入到FB信号输入部4d的所有组的FB输入控制信号S2’与已从输入控制信号输出部4b输出的所有组的输入控制信号S2是否一致。在不一致的情况下，认为输入控制信号输出部4b等的输出接口发生故障等。
步骤s2内的步骤s23在输出时机t4，将输入地址信号S3从L电平信号转为H电平信号并仅输出到特定接点输入部组3’。
然后，在输入地址信号S3的H电平信号的状态的输入时机t5，经由数据总线将所有接点输入信号S1输入到接点输入信号输入部4a，判定所输入的所有接点输入信号S1中包含的特定接点输入部组3’内的接点输入部2的接点输入信号S1”是否为H电平。另外，关于输出时机t2、输入时机t5，考虑电路的延迟时间d来决定。
在接点输入信号S1”为H电平信号的情况下进入到步骤s3，在为L电平信号的情况下，判定与特定接点输入部组3’内的接点输入部2连接的输入接点N为打开状态或者是接点输入部2等的故障。
在输入接点N为闭合状态的情况下，利用输入控制信号S2为H电平信号的输出而接点输入部2的光耦合器P1及P2启动，所有接点输入信号S1中包含的特定接点输入部组3’内的接点输入部2的接点输入信号S1”为H电平信号。相反，在输入接点N为打开状态的情况下，接点输入部2的光耦合器P1及P2未启动，接点输入信号S1”为L电平信号。
然而，认为在L电平信号的接点输入信号S1”的输入中可能有如下故障，即，除输入接点N为打开状态以外，接点输入部2中发生L电平信号的输出异常的L电平固定故障，例如光耦合器P2的光电晶体管T2在非导通侧故障，接点输入部2的接点电压输入端子2a中没有任何电流从直流电源E流向光耦合器P1及P2的故障。
步骤s3内的步骤s31与步骤s11同样地，在输出时机t1，从输入控制信号输出部4b对所有组的接点输入部组3输出将输入控制信号S2设为L电平信号的输出数据。
步骤s3内的步骤s32与步骤s12同样地，在输出时机t2，将FB输入地址信号S3’从L电平信号转为H电平信号而从输入地址信号解码器部4c输出。
在FB输入地址信号S3’为H电平信号的状态的输入时机t3，判定已输入到FB信号输入部4d的所有组的FB输入控制信号S2’与已从输入控制信号输出部4b输出的所有组的输入控制信号S2是否一致。在不一致的情况下，认为输入控制信号输出部4b等的输出接口发生故障等。
步骤s3内的步骤s33在输出时机t4，将输入地址信号S3从L电平信号转为H电平信号并仅输出到特定接点输入部组3’。然后，在输入地址信号S3的H电平信号的状态的输入时机t5，经由数据总线将所有接点输入信号S1输入到接点输入信号输入部4a，判定所输入的所有接点输入信号S1中包含的特定接点输入部组3’内的接点输入部2的接点输入信号S1”是否为L电平信号。另外，关于输出时机t2、输入时机t5，考虑电路的延迟时间d来决定。
在接点输入信号S1”为L电平信号的情况下，判定与特定接点输入部组3’内的接点输入部2连接的输入接点N为闭合状态。在为H电平信号的情况下，与步骤s13同样地，判定是在特定接点输入部组3’内的接点输入部2中发生H电平信号的输出异常等H电平固定故障。这些步骤s1至s3的处理依次以接点输入部组3为单位来进行。
然后，对进行了步骤s1至s3的处理的情况下的接点电流合计值及变化量的减少效果进行说明。接点输入部2中，在输入接点N为闭合状态下接收L电平的输入控制信号S2时，电流Ia利用电阻R1与电阻R2流向输入接点N。另一方面，在输入接点N为闭合状态下接收H电平的输入控制信号S2时，电流Ib利用电阻R1流向输入接点N。在设为R1:R2＝1:2的情况下，电流Ia:电流Ib＝1:3。
例如，在将组数设为m个的接点输入部组3分别配置1个输入接点N及接点输入部2，且计算这些所有输入接点N设为闭合状态的情况下输入接点N中流动的接点电流合计值。
在将步骤s1的特定接点输入部组3’及其他接点输入部组3的输入控制信号S2设为L电平时，接点电流为如下所示。
特定接点输入部组3’的接点电流＝Ia
其他接点输入部组3的接点电流＝(m－1)Ia
合计的接点电流(s1)＝Ia+(m－1)Ia＝mIa
在将步骤s2的特定接点输入部组3’的输入控制信号设为H电平，将其他接点输入部组3的输入控制信号S2设为L电平时，接点电流为如下所示。
特定接点输入部组3’的接点电流＝Ib
其他接点输入部组3的接点电流＝(m－1)Ia
合计的接点电流(s2)＝Ib+(m－1)Ia＝(m+2)Ia
在将步骤s3的特定接点输入部组3’及其他接点输入部组3的输入控制信号S2设为L电平时，接点电流为如下所示。
特定接点输入部组3’的接点电流＝Ia
其他接点输入部组3的接点电流＝(m－1)Ia
合计的接点电流(s3)＝Ia+(m－1)Ia＝mIa
此处，例如，如果计算设m＝1、m＝10、m＝20时的接点电流合计值及变化量，则
m＝1时，接点电流(s1)为Ia，接点电流(s2)为3Ia，接点电流(s3)为Ia，变化量最大为2Ia。
m＝10时，接点电流(s1)为10Ia，接点电流(s2)为12Ia，接点电流(s3)为10Ia，变化量最大为2Ia
m＝20时，接点电流(s1)为20Ia，接点电流(s2)为22Ia，接点电流(s3)为20Ia，变化量最大为2Ia。
根据以上的说明可知，相比于现有的接点电流合计值，本发明的接点电流合计值的接点电流(s1)大幅减少，相对于组数m的增加，比例关系成立。而且，关于接点电流合计值的变化量，与组数m的增加无关，变化量变得均匀。
由此，在作为直流电源E的电源装置中，比起以前，负载性能或容量的制约得以缓和，电力消耗也降低，因而能够降低运用成本。
另外，本实施例中，使用步骤s1至s3来判定输入接点N的闭合状态，也可以仅使用步骤s1、s2或仅使用步骤s2、s3。在仅使用步骤s1、s2的情况下，是如下处理，即，在步骤s23的接点输入信号S1”为H电平的情况下判定为输入接点N的闭合状态。而且，在仅使用步骤s2、s3的情况下，是从步骤s21开始进行处理。
本实施例中，比起现有的接点电流合计值及变化量，实现了接点电流合计值的减少、变化量的均匀化且电力消耗的减少。而且，关于电源装置，能够采用电流容量比现有例小的装置，从而能够廉价地运用。
图中：
1 接点输入控制装置
2 接点输入部
2a 接点电压输入端子
2b 负输入端子
2c 输出端子
2d 输入端子
3 接点输入部组
3’ 特定接点输入部组
3a 边缘触发型DFF
4 控制部
4a 接点输入信号输入部
4b 输入控制信号输出部
4c 输入地址信号解码器部
4dFB 信号输入部
E 直流电源