辅助电源适配器的制作方法

1.本发明涉及辅助电源适配器。


背景技术：

2.在使用了可编程逻辑控制器(以下称为plc：programmablelogic controller)的系统中，在使用能够执行大容量的数据的运算的高性能单元、高速运算处理单元等功耗大的单元的情况下，依靠由电源模块提供的电源供给量，电力有可能不足。在此，例如在专利文献1中，作为对由现有的电源模块提供的电力供给进行弥补的手段，公开了能够将在电源模块的内部生成的电力和从外部供给的电力切换地供给到plc系统的技术。
3.专利文献1：日本特开2011-187027号公报


技术实现要素：

4.在专利文献1所公开的技术中，需要用于对在电源模块的内部生成的电力和从外部供给的电力进行切换的机构。因此，存在不能直接使用现有的plc系统的结构的课题。另外，在plc系统中，存在不仅包含功耗大的单元，还包含功耗小的单元的情况。在这种情况下，如果向功耗小的单元供给与功耗大的单元相同值的电力，则供给的电力发生浪费。因此，期望向各模块单元供给所需值的电力。然而，在专利文献1所公开的技术中，用于向plc系统的各模块单元供电的电源线在plc系统整体中是共同的。因此，在专利文献1所公开的技术中，向各模块单元供给相同值的电力。因此，存在难以对各模块单元分别供给所需值的电力的课题。
5.本发明用于解决上述的课题，其目的在于提供一种无需改变plc系统的结构就能够对各模块单元分别供给所需值的电力的辅助电源适配器。
6.为了实现上述目标，辅助电源适配器配置在模块单元与基板之间，模块单元对控制对象设备进行控制，基板向模块单元供给电力并且与模块单元之间收发控制信号。辅助电源适配器具有：第1连接器，其连接到基板，从而从基板接受电力的供给，与基板之间收发控制信号；第2连接器，其连接到模块单元，从而向模块单元供给电力，与模块单元之间收发控制信号；以及电力系统选择部，其选择从基板供给的电力以及从不同于基板的电力供给部供给的电力中的任意一者或两者作为向模块单元供给的电力，从第2连接器向模块单元供给电力。
7.发明的效果
8.本发明的辅助电源适配器安装在plc系统的基板与模块单元之间，通过选择从基板供给的电力以及从不同于基板的电力供给部供给的电力中的任意一者或两者，无需改变plc系统的结构就能够对各模块单元分别供给所需值的电力。
附图说明
9.图1是示出包含本发明的实施方式1涉及的辅助电源适配器而构成的plc单元的整
体结构的一个例子的图。
10.图2是本发明的实施方式1涉及的辅助电源适配器的剖视图。
11.图3是示出本发明的实施方式1涉及的辅助电源适配器的结构的图。
12.图4a是示出本发明的实施方式1涉及的辅助电源适配器的电力系统选择部的结构的图。
13.图4b是针对本发明的实施方式1涉及的辅助电源适配器的电力系统选择部示出来自基板的电力供给的图。
14.图4c是针对本发明的实施方式1涉及的辅助电源适配器的电力系统选择部示出来自外部电源的电力供给的图。
15.图4d是针对本发明的实施方式1涉及的辅助电源适配器的电力系统选择部示出来自基板以及外部电源的电力供给的图。
16.图5是示出本发明的实施方式2涉及的辅助电源适配器的结构的一个例子的图。
17.图6是示出本发明的实施方式2涉及的辅助电源适配器的硬件结构的图。
18.图7是本发明的实施方式2涉及的辅助电源适配器中的电源切换处理的流程图。
19.图8是示出本发明的实施方式1涉及的辅助电源适配器的结构的变形例的图。
20.图9是示出本发明的实施方式1涉及的辅助电源适配器的结构的变形例的剖视图。
21.图10是示出本发明的实施方式1涉及的辅助电源适配器的结构的变形例的剖视图。
22.图11是示出本发明的实施方式1涉及的辅助电源适配器的结构的变形例的图。
23.图12是示出本发明的实施方式1涉及的辅助电源适配器中的电力供给源选择处理的变形例的流程图。
具体实施方式
24.(实施方式1)
25.以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式1涉及的辅助电源适配器4进行说明。此外，对于相同或等同的部分标注相同的标号。
26.辅助电源适配器4是通过安装在可编程逻辑控制器(以下称为plc：programmable logic controller)系统100的基板1与模块单元5之间，无论plc系统100的电源线的额定容量如何都能够将所需的电力供给到模块单元5的适配器。
27.图1是示出包含辅助电源适配器4的plc系统100的整体结构的一个例子的图。plc系统100具有连接各种模块单元的基板1、用于安装各种模块单元的模块安装部2a、2b、向各种模块单元供给电力的电源模块3、向特定的模块单元5供给电力的辅助电源适配器4、和执行各种处理的模块单元7、8。在模块安装部2a、2b具有用于安装辅助电源适配器4、模块单元5、7、8等的总线连接器部11a、11b。此外，以下将模块安装部2a、2b统称为模块安装部2。此外，以下将总线连接器部11a、11b统称为第1总线连接器部11。
28.在此，将使用图1所示的a-a’线切开的从黑色箭头的方向观察的剖视图在图2中示出。辅助电源适配器4通过第2总线连接器部41安装于基板1的第1总线连接器部11。从外部供给电力的外部电源9经由外部电源连接部45连接到辅助电源适配器4。此外，模块单元5通过第4总线连接器部51安装到辅助电源适配器4的第3总线连接器部42。
29.图3是示出辅助电源适配器4的结构的图。辅助电源适配器4具有用于安装到基板1的第2总线连接器部41、用于安装到模块单元5的第3总线连接器部42、对控制信号、总线信号等进行中继的信号旁路部43、选择用于供给到模块单元5的电力的电力系统选择部44、用于连接外部电源9的外部电源连接部45。
30.第2总线连接器部41是用于将辅助电源适配器4安装到基板1的连接器。辅助电源适配器4经由第2总线连接器部41接收从图1所示的电源模块3供给到基板1的电力。另外，辅助电源适配器4经由第2总线连接器部41而与基板1收发控制信号、总线信号等。第3总线连接器部42是用于将辅助电源适配器4安装到模块单元5的连接器。辅助电源适配器4经由第3总线连接器部42将电力供给到模块单元5。另外，辅助电源适配器4经由第3总线连接器部42而与模块单元5收发控制信号、总线信号等。此外，第2总线连接器部41是权利要求中的第1连接器的一个例子。另外，第3总线连接器部42是权利要求中的第2连接器的一个例子。
31.信号旁路部43经由第2总线连接器部41从基板1接收控制信号、总线信号等。信号旁路部43将接收到的控制信号、总线信号等发送到模块单元5。电力系统选择部44接收经由第2总线连接器部41从电源模块3供给的电力和经由外部电源连接部45从外部电源9供给的电力。电力系统选择部44选择接收到的从电源模块3供给的电力和从外部电源9供给的电力中的任意一者或两者，经由第3总线连接器部42供给到模块单元5。外部电源连接部45是用于连接外部电源9的连接部。外部电源连接部45将从外部电源9供给的电力供给到电力系统选择部44。
32.具体地，辅助电源适配器4的电力系统选择部44是作为能够对应于模块单元5的功耗、plc系统100的用途等，对从基板1供给的电力和从连接到外部电源连接部45的外部电源9供给的电力进行选择的机械开关而构成的。在本实施方式1中，电力系统选择部44由操作者来切换。由此，将从基板1供给的电力和从外部电源9供给的电力适当地供给到模块单元5。以下，一边参照图4a到图4d一边对电力系统选择部44的结构的一个例子进行说明。
33.图4a是示出电力系统选择部44的结构的图。电力系统选择部44具有对供给的电力进行切换的电力切换部441和使从一方供给的电力流通且将从另一方供给的电力切断的电力分离部442。电力切换部441包含用于选择从基板1供给的电力的第1电力切换部441a、用于选择从外部电源9供给的电力的第2电力切换部441b、用于选择从基板1以及外部电源9供给的电力的第3电力切换部441c、选择部441d。电力分离部442包含使从基板1供给的电力流通并且将从外部电源9供给的电力切断的第1电力分离部442a和使从外部电源9供给的电力流通并且将从基板1供给的电力切断的第2电力分离部442b。
34.电力系统选择部44通过由选择部441d对电力切换部441所包含的第1电力切换部441a～第3电力切换部441c进行选择，从而切换供给到模块单元5的电力的供给源。具体地，如图4b所示，在将选择部441d连接到第1电力切换部441a的情况下，来自基板1的电力供给到模块单元5。在此，图4b到图4d中示出的黑色箭头是表示电力的流向的箭头。
35.如图4c所示，在将选择部441d连接到第2电力切换部441b的情况下，来自外部电源9的电力供给到模块单元5。另外，如图4d所示，在将选择部441d连接到第3电力切换部441c的情况下，来自基板1以及外部电源9的电力供给到模块单元5。
36.如上所述，根据实施方式1，辅助电源适配器4经由第2总线连接器部41以及第3总线连接器部42安装在plc系统100的基板1与模块单元5之间，能够通过电力系统选择部44来
选择从基板1供给的电力以及从外部电源9供给的电力中的任意一者或两者。由此，能够将稳定地动作所需的电力供给到模块单元5。
37.另外，根据实施方式1，辅助电源适配器4能够通过信号旁路部43在plc系统100的基板1和模块单元5之间收发控制信号、总线信号等。由此，即使将辅助电源适配器4安装在plc系统100的基板1和模块单元5之间，也不会损害现有的plc系统100的现有功能，能够稳定地动作。
38.(实施方式2)
39.在实施方式1中，能够供给从外部电源9供给到模块单元5的电力。然而，在外部电源9发生了停电的情况下，在实施方式1的结构中，不能够将电力稳定地供给到模块单元5。在此，在实施方式2中，替代外部电源9而具有蓄电元件部46。并且，在实施方式2中，具有电力供给状态检测部47，该电力供给状态检测部47检测来自基板1的电力供给状态是否正常，基于检测结果向电力系统选择部44作出对电力供给源进行选择的指示。
40.图5是示出实施方式2涉及的辅助电源适配器4a的结构的图。辅助电源适配器4a具有用于安装到基板1的第2总线连接器部41、用于安装到模块单元5的第3总线连接器部42、对控制信号、总线信号等进行中继的信号旁路部43、选择用于供给到模块单元5的电力的电力系统选择部44、对从基板1供给的电力进行积蓄的蓄电元件部46、检测来自基板1的电力供给状态而向电力系统选择部44作出对电力供给源进行选择的指示的电力供给状态检测部47。
41.蓄电元件部46对经由第2总线连接器从基板1供给的电力进行积蓄。另外，蓄电元件部46根据来自电力系统选择部44的指示将所积蓄的电力供给到模块单元5。蓄电元件部46能够使用例如电容器、充电式电池等构成。此外，蓄电元件部46和图3所示的外部电源9是权利要求中的电力供给部的一个例子。
42.电力供给状态检测部47监视经由第2总线连接器部41从基板1供给的电力的供给状态。电力供给状态检测部47在检测到来自基板1的电力供给状态发生异常、例如功率值低于基准值的情况下，向电力系统选择部44发送切换电力供给源的指示。同样地，电力供给状态检测部47在从信号旁路部43检测到来自基板1的电力供给状态发生异常、例如发生瞬间停电的情况下，向电力系统选择部44发送切换电力供给源的指示。电力系统选择部44根据来自电力供给状态检测部47的指示选择电力供给源。此外，其它结构与实施方式1相同。
43.接下来，在图6中示出辅助电源适配器4的硬件结构的一个例子。辅助电源适配器4具有用于连接到基板1的第2主线连接器401、用于连接到模块单元5的第3主线连接器402、用于连接外部电源9的电源接口403、对电力供给源进行切换的开关404、保存各种程序以及数据的存储装置405、读入各种程序的存储器406、执行各种程序的处理器407、总线408。第2主线连接器401、第3主线连接器402、电源接口403、存储装置405、存储器406和处理器407通过总线408相互连接。
44.第2主线连接器401和第3主线连接器402能够使用例如串行通信用的串行总线连接器、并行通信用的并行总线连接器构成。第2主线连接器401能够作为图3所示的第2总线连接器部41起作用。另外，第3主线连接器402能够作为图3所示的第3总线连接器部42起作用。
45.电源接口403是能够连接外部电源9，施加从外部电源9供给的电力的接口。电源接
口403能够作为图3所示的外部电源连接部45起作用。电源接口403可以由例如能够连接外部电源9并且施加电力的连接端子构成。
46.开关404是能够对基板1以及外部电源9的任意一者或两者进行选择、切换而作为电力供给源的开关。开关404能够作为图3所示的电力系统选择部44起作用。因此，开关404包含图4a至图4d所示的结构。开关404可以由例如能够通过软件控制而切换on、off的开关构成。
47.存储装置405保存由处理器407执行的各种程序和处理器407在执行各种程序时所需的数据等。另外，存储装置405能够使用例如sd(secure digital)卡、闪存存储器、eprom(erasable programmable read only memory)、eeprom(electrically erasable programmable read only memory)等易失性或非易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、cd、压缩盘、迷你盘、dvd(digital versatile disc)等存储元件以及存储介质构成。
48.存储器406是能够在plc系统100启动时读入在存储装置405保存的各种程序而由处理器407执行上述各种程序的存储元件。存储器406可以使用例如ram(random access memory)、闪存存储器等能够高速写入数据的易失性或非易失性的半导体存储器等构成。处理器407执行在存储器406展开的程序。处理器407能够使用例如cpu(central processing unit)、mpu(micro-processing unit)等各种运算处理装置构成。
49.辅助电源适配器4a通过将在存储装置405保存的各种程序读入至存储器406而由处理器407执行上述各种程序，能够实现由图5所示的电力系统选择部44和电力供给状态检测部47执行的各功能。以下，一边参照图7所示的电源切换处理的流程图，一边说明由电力系统选择部44执行的对电力供给源进行切换的处理。
50.电源切换处理作为电源切换处理程序而保存于图6所示的存储装置405。辅助电源适配器4a在启动后，将在存储装置405保存的电源切换处理程序读入至存储器406而由图6所示的处理器407执行。
51.电力供给状态检测部47判断经由第2总线连接器部41来自基板1的电力供给的状态是否正常(步骤s11)。电力供给状态检测部47在检测到来自基板1的电力供给状态正常，例如功率值大于等于基准值的情况下，判定来自基板1的电力供给的状态正常(步骤s11：yes)。电力供给状态检测部47将从基板1供给的电力正常这一情况通知给电力系统选择部44(步骤s12)。电力系统选择部44将来自基板1的电力供给到模块单元5。另外，电力系统选择部44将从基板1供给的电力还供给到蓄电元件部46(步骤s13)。蓄电元件部46通过从基板1供给的电力充电。
52.另外，在步骤s21中，电力供给状态检测部47在检测到来自基板1的电力供给状态发生异常的情况下，判定为来自基板1的电力供给的状态异常(步骤s11：no)。具体地，是电力供给状态检测部47检测到来自基板1的电力供给状态发生异常，例如功率值低于基准值的情况。或者，是如下情况：电力供给状态检测部47在来自基板1的电力供给状态发生异常时，例如在发生瞬间停电时，检测到从信号旁路部43向电力系统选择部44发送了对电力供给源进行切换的指示。
53.电力供给状态检测部47将从基板1供给的电力异常这一情况通知给电力系统选择部44(步骤s14)。电力系统选择部44将供给到模块单元5的电力由从基板1供给的电力切换到从蓄电元件部46供给的电力(步骤s15)。电力供给状态检测部47返回到步骤s11，重复进
行步骤s11到步骤s15的处理。
54.如上所述，根据实施方式2，替代外部电源9而具有蓄电元件部46，电力供给状态检测部47检测来自基板1的电力供给状态是否正常，基于检测结果向电力系统选择部44作出对电力供给源进行选择的指示。由此，在实施方式2中，除了实施方式1的效果之外，还能够在来自基板1的电力供给状态发生异常的情况下，迅速执行来自蓄电元件部46的电力供给。由此，能够将对模块单元5的电力供给维持一定时间。因此，模块单元5能够一边对数据进行保护一边执行通常的关机处理，其中，对数据进行保护是在此期间将易失存储器上的数据存储到非易失存储器、将从控制对象设备取得的数据向图6所示的存储装置405保存等。因此，即使在来自基板1的电力供给状态发生异常的情况下，也能够避免数据的消失、破损等。
55.(变形例1)
56.在上述的实施方式1以及实施方式2中，作为图6所示的辅助电源适配器4的硬件结构，使用保存各种程序以及数据的存储装置405、读入各种程序的存储器406和执行各种程序的处理器407。不限于此，也可以将存储装置405、存储器406和处理器407合起来使用例如asic(application specific integrated circuit)来实现。
57.(变形例2)
58.在上述的实施方式1中，向图3所示的辅助电源适配器4的电力系统选择部44，经由外部电源连接部45从外部电源9直接供给电力。不限于此，例如也可以是像图8所示的辅助电源适配器4b那样，将根据外部电源9生成与模块单元5的规格相符合的电力的电力变换部48置于电力系统选择部44与外部电源连接部45之间的结构。
59.(变形例3)
60.在上述的实施方式1中，设为如图2所示，将辅助电源适配器4配置在基板1与模块单元5之间，将外部电源连接部45设置于辅助电源适配器4的下部的结构。不限于此，也可以是将外部电源连接部45向图9所示的辅助电源适配器4的下方架设的结构。另外，也可以是将外部电源连接部45向图10所示的辅助电源适配器4的上方架设的结构。进一步地，也可以是将外部电源连接部45架设在辅助电源适配器4的侧面的结构。在这种结构的情况下，能够抑制辅助电源适配器4在基板1与模块单元5之间占据的厚度。
61.(变形例4)
62.在上述的实施方式1中，辅助电源适配器4的电力系统选择部44是作为能够由操作者来切换的机械开关构成的。不限于此，也可以由软件自动地切换。在图11中示出变形例3涉及的辅助电源适配器4的结构。辅助电源适配器4的信号旁路部43对应于图1所示的电源模块3的电力供给状态，例如稳定地供给电力的正常状态、瞬间停电、功率降低等异常状态，而将控制信号通知给电力系统选择部44。
63.辅助电源适配器4通过将在图6所示的存储装置405保存的各种程序读入至存储器406而由处理器407执行，能够实现由图11所示的信号旁路部43和电力系统选择部44执行的各功能。以下，一边参照图12所示的电力供给源选择处理的流程图，一边说明由电力系统选择部44执行的对模块单元5的电力供给源的切换处理。
64.电力供给源选择处理作为电力供给源选择处理程序而保存在存储装置405。辅助电源适配器4在启动后将在存储装置405保存的电力供给源选择处理程序读入至存储器406而由处理器407执行。
65.电力系统选择部44判定从图1所示的电源模块3经由基板1供给到辅助电源适配器4的电力是否正常(步骤s21)。具体地，电力系统选择部44判定从图3所示的信号旁路部43对应于电源模块3的电力供给状态而通知的信号是正常状态的信号还是异常状态的信号。在从信号旁路部43通知的信号是例如稳定地供给电力的正常状态的信号的情况下，电力系统选择部44判定为供给到辅助电源适配器4的电力正常(步骤s21：yes)。
66.接下来，电力系统选择部44判定模块单元5是否正在执行高负载处理(步骤s22)。此处的高负载处理是指例如大容量的数据的运算、高速运算处理等功耗大的处理。在模块单元5正在执行高负载处理的情况下(步骤s22：yes)，电力系统选择部44选择基板1和外部电源9作为电力供给源(步骤s23)。具体地，在图6所示的开关404中，由选择部441d选择图4d所示的第3电力切换部441c。由此，能够将在依靠从基板1供给的电力的情况下不足的部分从外部电源9供给到模块单元5。
67.另外，在模块单元5并非正在执行高负载处理的情况下(步骤s22：no)，电力系统选择部44选择基板1作为电力供给源(步骤s24)。具体地，在图6所示的开关404中，由选择部441d选择图4b所示的第1电力切换部441a。由此，能够将从基板1供给的电力供给到模块单元5。
68.另外，在步骤s21中，在从信号旁路部43通知的信号是例如瞬间停电、功率降低等异常状态的信号的情况下，电力系统选择部44判定为供给到辅助电源适配器4的电力异常(步骤s21：no)。电力系统选择部44选择外部电源9作为电力供给源(步骤s25)。具体地，在图6所示的开关404中，由选择部441d选择图4c所示的第2电力切换部441b。由此，能够将从外部电源9供给的电力供给到模块单元5。电力系统选择部44返回步骤s21，重复进行步骤s21到步骤s25的处理。
69.(变形例5)
70.在上述的实施方式2中，蓄电元件部46使用从基板1供给的电力来充电。不限于此，也可以是使用预先充电的蓄电元件部46的结构。另外，蓄电元件部46也可以是由不同于基板1的充电用电源，例如外部电源充电的结构。
71.(变形例6)
72.在上述的实施方式2中，图5所示的蓄电元件部46配置在辅助电源适配器4a的内部。不限于此，也可以是在辅助电源适配器4a的外部连接蓄电元件部46的结构。另外，也可以替代蓄电元件部46而使用外部电源9、不间断电源装置。
73.另外，在本发明的实施方式1以及实施方式2中，也可以将电力供给源选择处理程序以及电源切换处理程序存储于计算机能够读取的cd-rom(compact disc read only memory)、dvd-rom(digital versatile disc read only memory)等记录介质中而分发，通过将该程序安装到计算机上，从而构成能够实现电力供给源选择处理程序以及电源切换处理程序所包含的功能的计算机。并且，在通过os(operating system)和应用程序的分担、或os和应用程序的协同来实现各功能的情况下，也可以仅将应用程序存储于记录介质中。
74.本发明能够在不脱离本发明的广义的精神和范围的情况下设为各种实施方式以及变形。另外，上述的实施方法用于说明该发明，并非是对本发明的范围进行限定。即，本发明的范围不是由实施方式，而是由权利要求书示出。并且，在权利要求的范围内以及与其等同的公开的意义的范围之内实施的各种变形被视为落在该发明的范围之内。
75.工业实用性
76.本发明能够良好地利用于辅助电源适配器。
77.标号的说明
78.1基板，2、2a、2b模块安装部，3电源模块，4、4a、4b辅助电源适配器，5、7、8模块单元，9外部电源，11第1总线连接器部，11a、11b总线连接器部，41第2总线连接器部，42第3总线连接器部，43信号旁路部，44电力系统选择部，45外部电源连接部，46蓄电元件部，47电力供给状态检测部，48电力变换部，51第4总线连接器部，100plc系统，401第2总线连接器，402第3总线连接器，403电源接口，404开关，405存储装置，406存储器，407处理器，408总线，441电力切换部，441a第1电力切换部，441b第2电力切换部，441c第3电力切换部，441d选择部，442电力分离部，442a第1电力分离部，442b第2电力分离部。