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JP3736062B2 - Dual process I/O unit - Google Patents
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JP3736062B2 - Dual process I/O unit - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分散形制御システムにおける信頼性を向上するために、コントローラにおいてプロセスと直接インタフェースするプロセス入出力装置を二重化した二重化プロセス入出力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図11に分散形制御システムの構成例を示す。図11において、1はマンマシンインタフェース装置、2は制御用LAN、31〜3nはコントローラである。分散形制御システムは図11に示すように、分散設置された複数台(大規模の場合は数十台)のコントローラを制御用LANで結合し、これらを1台〜数台のマンマシンインタフェース装置で管理するようなシステムである。図12に図11におけるコントローラの構成例を示す。図12において、4は制御MPU、5はIOリンク、61〜6nはプロセス入出力装置である。図12において、制御MPUは、プロセス制御のための演算を行い、分散設置された複数台(例えば32台)のプロセス入出力装置とIOリンク経由でデータ交換を行う。プロセス入出力装置は、プロセスの各種センサやアクチュエータと接続され、プロセスのアナログ量を、制御MPUで演算可能なディジタル量に変換する。このようなコントローラは、一般的に信頼性の高いことが要求される。コントローラの高信頼化の例を図13に示す。図13において、4A,4Bは制御MPU、5A,5BはIOリンク、61〜6nはプロセス入出力装置である。図13に示すように、制御MPUとIOリンクが二重化され、5A,5BのIOリンクにそれぞれ61〜6nのプロセス入出力装置が接続されている。
【0003】
図14に制御MPUとIOリンクの二重化に対応するプロセス入出力装置の構成例を示す。図14において、5A,5BはIOリンク、7A,7Bは伝送制御モジュール、8はIOバス、91〜9nはIOモジュールである。図14において伝送制御モジュールは、IOリンク及びIOバスとインタフェースし、制御MPUとIOモジュール間のデータ交換を中継する。一方、IOモジュールは、プロセスと直接インタフェースし、アナログ量とディジタル量の変換を行う。図14の例では、制御MPUとIOリンクの二重化に対応して、伝送制御モジュールが二重化されており、制御MPUとIOリンクの稼働/待機の切り替わりに対応して、伝送制御モジュール7A,7Bが切り替えられる。
【0004】
図15に、伝送制御モジュールだけでなく、IOモジュールとIOバスも二重化したプロセス入出力装置の構成例を示す。図15において、61はIOシェルフであり、2枚の伝送制御モジュールと16枚のIOモジュールの実装スロットを有しており、IOシェルフ1台で1台のプロセス入出力装置を構成している。また、8A,8BはIOバス、91A,91B〜98A,98BはIOモジュールである。図15に示すように、スロット番号00と01,02と03,・・・14と15には、それぞれ同一種のIOモジュール91,92,・・・98を実装し、A,Bのペアで二重化する。A,Bのペアは、一方を稼働、もう一方を待機とし、双方がプロセスに接続される。プロセスからの入力信号は稼働、待機の双方へ入力され、プロセスへの信号出力は稼働側のみが行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図15に示した従来技術には、次のような課題がある。
(1)二重化されたIOモジュールの稼働側に異常がある場合に、待機側が稼働となって処理を引き継ぐのであるがその際、稼働側の異常が確実に検出されなければならない。また、処理を引き継ぐ待機側も、正常であることが常時確認されていなければならない。さらに、IOモジュールペアの一方の故障が、他方に影響しないようにしなければならない。
【0006】
(2)IOモジュールは活線で着脱できなければならないが、待機側のIOモジュールの活線着脱時に、特に出力モジュールにおいて、プロセスへの出力信号に外乱を与えてはならない。
(3)IOモジュールペアは同一種でなければならないが、異種のモジュールがペアである状態は、速やかに検出してオペレータに通知することが必要である。
(4)稼働/待機切り替え信号に異常が発生した場合に、IOモジュールペアの両方が稼動、または両方が待機という状態になることも可能性としてはあり得る。このような場合を救済するために、オペレータにそれらの異常状態を通知する必要がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そこで上記課題を解決するために、本発明では、稼働側/待機側のIOモジュールの異常を検出するために、それぞれ次のような手段を用いるものとした。
(1)パルス入力モジュールにおいて、プロセスインタフェース部とパルスカウンタを二重化し、2つのパルスカウント値を比較して、不一致の場合は、パルス入力モジュールの異常とみなす。
(2)パルス出力モジュールにおいて、出力トランジスタのオン/オフ状態を常時リードバックし、リードバック異常の場合は、パルス出力モジュールの異常とみなす。
(3)また、待機側のIOモジュールについては、プロセスへの出力を行わないので、最終出力段の前段でリードバックを行う。
【0008】
(4)また、IOモジュールの活線着脱時の外乱を防止するため、あるいは、電源異常時に、入力インピーダンスが低下するのを防止するため、IOモジュールのプロセスインタフェース部に、ノーマリオフのフォトモスリレーを挿入し、これをIOモジュールの電源のオン/オフに連動させて、所定の時定数を持たせて制御する。
(5)また、異種のIOモジュールがペアとなった場合に備えて、伝送制御モジュールが常時IOモジュールペアのIDを監視し、ID不一致の場合は、制御MPUにアラームを通知する。
(6)また、IOモジュールペアが、稼働/稼働、または、待機/待機状態となった場合に備えて、伝送制御モジュールが常時IOモジュールペアの状態を監視し、稼働/稼働、または、待機/待機状態を検出した場合は、IOバス経由でIOモジュールペアに、稼働または待機への切り替わり指令を発信するようにし、かつ、制御MPUにアラームを通知する。
【0009】
すなわち、請求項1記載の発明は、制御MPUとIOリンクを介して接続されてコントローラを構成するプロセス入出力装置であって、
複数のIOモジュール、これら複数のIOモジュールをIOバス経由で制御する伝送制御モジュール、及び伝送制御モジュールとIOモジュールを収納するIOシェルフで構成され、
IOシェルフの隣接する2つの実装スロットごとに同一種のIOモジュールを実装し、その一方を稼働、他方を待機としてIOモジュールを二重化し、プロセスへの出力データを伝送制御モジュール経由でIOモジュールペアの双方に与えるとともに、プロセスへの出力をIOモジュールペア間の稼働/待機切替え回路により決定される稼働側だけが行い、プロセスからの入力をIOモジュールペアの双方へ接続することにより、伝送制御モジュールは前記切替え回路により決定される稼働側のデータのみを制御MPUへ通知するようにした二重化プロセス入出力装置において、
IOモジュールペアのパルス入力モジュールにおけるプロセスインタフェース部およびパルスカウンタを二重化する手段と、
二重化されて得られた2つのパルスカウント値を比較し不一致であれば重故障と判断してIOモジュールペアの稼働/待機を切り替える手段と、
IOモジュールペアの稼働側のモジュールに設けられて、基準抵抗を用いて入力電流を電圧に変換した後にこれをA/D変換する手段と、
IOモジュールペアの待機側のモジュールに設けられて、稼働側のモジュールの基準抵抗と稼働状態の時オンとなる切替えスイッチのオン抵抗を加算した抵抗を用いて入力電流を電圧に変換した後にこれをA/D変換する手段と、を備えたものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図1は本発明の第1の実施形態を示す。図1において、100は1チップマイコン等のプロセッサ、101A,101Bは入力フィルタ、102A,102Bはコンパレータ、103A,103Bはカウンタ、104A,104Bはレジスタ、105はカウンタ出力のレジスタへのラッチ信号、106A,106Bはレジスタの読み出し信号、107はレジスタの出力信号である。
【0020】
図1において、パルス入力信号は、入力フィルタ101A,101Bへ接続され、ノイズ成分を除去した後、コンパレータで24Vレベルから5Vレベルへの変換と、波形整形を行い、カウンタ103A,103Bのクロック入力端子へ入力される。103A,103Bのカウンタは、波形整形されたほぼ同位相のパルス入力信号をカウントする。プロセッサ100は、プロセッサのパラレル出力ポートを使用して得られるラッチ信号105によって、カウンタ103A,103Bの出力を、レジスタ104A,104Bにラッチする。このラッチするタイミングは、カウンタの出力が変化していない時、即ち、パルス入力信号がLowレベルの期間とする。
【0021】
これはカウンタの出力信号がパルス入力信号の立ち上がりエッジで変化するからである。プロセッサ100は、上記ラッチ後、レジスタの読み出し信号106A,106Bを出力して、レジスタ104A,104Bの出力を読み取り、両者が一致しているか否かをチェックする。一致している場合は、そのデータを伝送制御モジュール経由で制御MPUに通知する。一致しない場合は、自モジュールの故障とみなし、稼働権を放棄して、二重化モジュールペアの相手側へ処理を引き継がせる。なお、このレジスタの読み出し信号106A,106Bは、通常、プロセッサのリード信号と、アドレスをデコードしたレジスタ選択信号のAND信号として生成される。
【0022】
図2は本発明の第参考形態を示す。図2において、100は1チップマイコン等のプロセッサ、110はパルス幅出力信号、111は稼働/待機状態信号、112はNANDゲート、113はインバータ、114はリードバック信号である。図2において、パルス幅出力信号110は、プロセッサ100のパラレル出力ポートからプログラムにより出力される。一方、稼働/待機状態信号111は、IOモジュールペア間の稼働/待機切り替え回路によって決定される信号であり、稼働状態の時、Highレベルとなる。112は例えば74LS38等のNANDゲートであり、稼働状態のモジュールのみがプロセスへ出力するようになっている。リードバック信号114は、プロセスへの出力トランジスタTr2のオン/オフ状態をモニタする信号であり、プロセッサ100のパラレル入力ポートに接続され、プログラムで前記パラレル出力ポートの状態と比較される。
【0023】
この比較は、稼働状態のモジュールのみが行い、不一致の場合は、自モジュールの故障とみなし、稼働権を放棄して、二重化モジュールペアの相手側へ処理を引き継がせる。なお図2において、インバータ113には、トランジスタTr2がオンの時、トランジスタTr2のオン電圧と、 ダイオードD1の順電圧を加算した電圧をLowと判定できるような、スレッシュホールド電圧の高い、例えば74HC14などを使用する。またダイオードD1は、トランジスタTr2のコレクタへ印加されるプロセス側の電圧が、通常+24Vであり、Vccの+5Vより高いので、トランジスタTr2がオフの時、プロセス側からVccへ電流が流れ込むのを阻止するために挿入されている。
【0024】
図3は本発明の第参考形態を示す。図3は、図2に、ダイオードD2を追加したものである。ダイオードD2を追加することによって、稼働側のモジュールの出力リードバックチェックが正常であっても、出力状態が異常の場合は本来オフ状態であるべき待機側のモジュールのトランジスタTr2が、何らかの異常によりオン状態となっているとみなせるので、待機側のモジュールを良品と交換するなどの処置を取りやすくなる。なお、図3において、ダイオードD2が導通状態で縮退故障した場合は、待機側のモジュールの故障が稼働側のモジュールにも波及して前記の状態はなくなってしまうが、ダイオード1個の故障率は、他の部分に比べて充分低いので、そのようなケースは稀であり、ダイオードD2の挿入による効果は充分にある。
【0025】
図4は本発明の第参考形態を示す。図4において、100は1チップマイコン等のプロセッサ、111は稼働/待機状態信号、120はプロセス負荷であるところの電流入力信号、123はマルチプレクサ、124はマルチプレクサ123の選択信号、125はAD変換される電圧信号、Q1はFET(電界効果トランジスタ)、R1は基準抵抗である。図4において、稼働/待機状態信号111は、前述したようにIOモジュールペア間の稼働/待機切り替え回路によって決定され、稼働側のモジュールのみHighレベルとなり、FET Q1が導通する。
【0026】
稼働側のモジュールでは、プロセスの電流入力信号120(通常4〜20mA)を、基準抵抗R1(通常250Ω)で電圧(通常1〜5V)に変換した入力信号122を、マルチプレクサ123で選択して電圧信号125としてAD変換を行う。一方、待機側のモジュールでは、FETQ1はオフである。待機側のモジュールは、稼働側のモジュールに異常が発生した場合、直ちに処理を引き継ぐ必要があるが、その場合、稼働側のモジュールと同等の入力電圧を常時AD変換し、オペアンプやAD変換器をウォームアップしておく必要がある。
【0027】
そこで本形態では、待機側のモジュールは、稼働側のモジュールのFET Q1のオン抵抗と、抵抗R1の抵抗を加算した抵抗で、電流入力信号120を電圧に変換した入力信号121を、マルチプレクサ123で選択して電圧信号125としてAD変換を行うようにした。FET Q1のオン抵抗は、抵抗R1に比べて十分小さい数Ω程度であるので、待機側のモジュールも、稼働側とほぼ同等の入力電圧を常時AD変換することになる。本形態では、電流入力信号の時間変動は、稼働/待機の切り替わり時間に比べて十分長いことを前提にしており、待機側のモジュールが処理を引き継いだ時には、ぼ、FET Q1のオン抵抗分の電圧変動に対する出力応答時間を考慮すれば良く、短い引き継ぎ時間で、AD変換精度を保証できる。
【0028】
図5は本発明の第参考形態を示す。図5において、100は1チップマイコン等のプロセッサ、111は稼働/待機状態信号、120はプロセスの負荷、123はマルチプレクサ、124はマルチプレクサ123の選択信号、125はAD変換される電圧信号、Q1,Q2,Q3はFET(電界効果トランジスタ)、R1は基準抵抗である。また、本モジュールは電流出力モジュールなので、プロセッサ100より、出力のディジタル値に対応したPWM信号パルス幅変調信号)130を出力し、これを平滑及び増幅回路140で平滑及び増幅して、電圧信号131に変換する。更に電圧/電流変換回路141でこれを電流に変換してプロセス負荷120へ出力する。
【0029】
図5において、稼働/待機状態信号111は、前述したようにIOモジュールペア間の稼働/待機切り替え回路によって決定され、稼働側のモジュールのみHighとなり、FETQ1,Q2が導通する。従って、稼働側のモジュールのみがプロセス負荷120へ電流を供給し、この電流出力信号を、基準抵抗R1で電圧に変換し、これをマルチプレクサ123で選択して電圧信号125としてAD変換を行い、前述のディジタル値と比較して、モジュールの自己診断を行う。
【0030】
一方、待機側のモジュールでは、FETQ1,Q2はオフであり、FETQ3がオンとなる。ここで、信号111は待機状態の時にHighとなる信号である。待機側のモジュールは、電圧/電流変換回路の出力を、プロセスへ出力せず、FETQ3経由で基準抵抗R1へ導き、得られた電圧信号をマルチプレクサ123で選択して電圧信号125としてAD変換を行い、前述のディジタル値と比較して、モジュールの自己診断を行う。こうすることによって、待機状態にあるモジュールも、FETQ1,Q2を除いた回路の自己診断が常時可能となる。
【0031】
図6は本発明の第参考形態を示す。図6の構成要素は、図5と同じである。図6では図5と違って、待機側のモジュールが、平滑及び増幅回路140の出力電圧を、リードバック信号121とし、これをマルチプレクサ123で選択して電圧信号125としてAD変換を行い、前述のディジタル値と比較して、モジュールの自己診断を行う。図6の形態では、待機状態のモジュールは、電圧/電流変換回路141の自己診断は実施しないが、4〜20mAの電流を供給しないので、モジュールの電力消費が低減され、発熱がおさえられその分信頼性が向上する。
【0032】
図7は本発明の第参考形態を示す。図7において、R1は抵抗、PR1はフォトモスリレー、ZD1はツェナーダイオード、D1〜D4はダイオード、Vdd,Vssは電源である。一般にプロセス入力のアナログ入力部においては、定格電圧を越える電圧が印加された場合に、モジュールを保護するため、過電圧をアナログ入力モジュールの電源電圧へクランプする回路を設けるのが普通である。図7において、ダイオードD1〜D4は上記目的のために設けたクランプ用ダイオードである。このような保護回路付きのアナログ入力モジュールペアにおいて、稼働側のモジュールの電源が故障した場合、稼働/待機の切り替えがおこなわれるが、前記ダイオードD1D4のために、故障した稼働側のモジュールの入力インピーダンスが低下し、AD変換の精度が保証されなくなる。
【0033】
前記保護回路を無くせば、このような問題は無くなるが、過電圧が印加された場合、モジュールがダメージをうける。図7におけるPR1は、この問題を解決するために挿入されており、前記クランプ回路のモジュール電源で駆動される。ZD1は、前記クランプ回路のモジュール電源の異常を検出するために設けられており、前記クランプ回路のモジュール電源が故障した場合は、フォトモスリレーPR1がオフとなり、稼働側のモジュールの入力インピーダンスは低下しない。また、一方で、クランプ回路のモジュール電源が正常であれば、フォトモスリレーPR1は常時オンであり、前記保護回路は有効となる。
【0034】
図8は本発明の第参考形態を示す。図8において、100は1チップマイコン等のプロセッサ、111は稼働/待機状態信号、150は電圧監視回路、151はリセット信号、PR1はフォトモスリレー、R1は抵抗、C1はコンデンサ、D1,D2はダイオード、Tr1はトランジスタである。IOモジュールがIOシェルフ61に実装され、IOモジュールの電源Vccが投入されると、電圧監視回路150は、一定時間リセット信号151を出力後解除する。
【0035】
プロセッサ100は、リセット信号の解除後動作を開始し、IOモジュールペア間の稼働/待機切り替え回路によって決定される、稼働/待機状態信号111を出力する。稼働状態の場合はトランジスタTr1を駆動する。リセット期間中、リセット信号はLowで信号有りであり、コンデンサC1はダイオードD1を通して放電されており、リセット解除後、抵抗R1を通して充電が開始される。
充電電圧がダイオードD2の順電圧とフォトモスリレーPR1の発光LEDの順電圧の合計値を越えると、発光LEDに電流が流れ、フォトモスリレーPR1が導通状態となる。
【0036】
従って、抵抗R1、コンデンサC1によって決まる充電時間を、プロセッサ100がリセット解除後、プログラムによってレジスタや出力ポートの状態を確定させるに要する時間よりも長くしておけば、プロセス側に誤信号が出力されることはない。IOモジュールをIOシェルフから引き抜く場合は、待機状態で引き抜くので、トランジスタTr1がオフ状態であり、従ってフォトモスリレーPR1もオフである。Vccが低下していく時に、トランジスタTr1をオフ状態に出来ない不定電圧領域が存在するが、電圧監視回路150により、Vcc+5Vに対して+4.5V程度で、リセット信号が生成され、これによってコンデンサC1の放電が行われるので、IOモジュールを引き抜く場合も又プロセス側に誤信号が出力されることはない。
【0037】
図9は本発明の第参考形態を示す。図9の構成要素は、図15と同一であるが、IOシェルフ61上に、IOモジュールが二重化されていることを伝送制御モジュールに通知する信号160が追加されている。即ち本形態では、IOモジュールの二重化をIOシェルフ単位で行うことを前提としている。伝送制御モジュールを、このようなIOシェルフに実装すると、伝送制御モジュール内のプロセッサは信号160をリードし、IOモジュールが二重化されていることを認識する。
【0038】
その場合、伝送制御モジュールでは、定周期処理タスクが起動され、IOシェルフの各スロットに実装されているIOモジュールに対し、IDリードコマンドが発信される。これに対して各IOモジュールは、自身のID(型式)を応答する。前記の伝送制御モジュールと各IOモジュール間は、シリアル通信のバスであるIOバスで接続されており、その通信方式はポーリングセレクティング方式である。伝送制御モジュールは、各IOモジュールのIDをリードすると、IOモジュールペアのIDが一致しているか否かをチェックし、一致していない場合は制御MPUにIOリンク経由で、そのスロット番号とIDをアラームとともに通知する。このアラームはオペレータに通知される。
【0039】
本発明の第参考形態を図9と図10を用いて説明する。図9はIOモジュールの二重化の構成方式を示しているが、IOモジュールペア間の稼働/待機の切り替えは、稼働/待機切り替え信号Dによる。図10はこの切り替え回路の詳細を示すもので、*WDTEはウォッチドッグタイマのオーバフロー信号、*RSTはリセット信号で、ともにハード的に生成される信号である。また、*MSTCは各モジュールのプロセッサのプログラムにより起動される信号である。IOモジュールペアのプロセッサは、リセット解除後、それぞれある時間遅れで、*MSTC信号を有効(High)にする。
【0040】
IOモジュールペア間には、実装スロット番号によって、前記時間遅れに差を持たせており、例えばIOモジュールAが*MSTC信号を早く有効にすれば、IOモジュールAが稼働状態になり、IOモジュールBは待機状態となる。なおこのときの*WDTE信号は無効状態(High)とする。IOモジュールペアの稼働/待機の状態は、M/S信号で示され、M/S信号がHighの時、稼働状態を示す。また、一度、稼働/待機が決定した後に、稼働側のモジュールに異常が発生した場合は、例えば電源異常であれば*RST信号が、プログラムの暴走であれば*WDTE信号がそれぞれ有効となる。
【0041】
また、自己診断異常の場合はプログラムで*MSTC信号を無効として、稼働側のモジュールが待機状態に移行することにより、待機であったモジュールが稼働となる。このような稼働/待機の切り替え回路は、稼働/待機の切り替えが瞬時に行えるという利点があるが、一方、欠点もあり、稼働/待機切り替え信号Dが縮退故障した場合は、稼働/待機の切り替えが正常に行えなくなる。例えば、稼働/待機切り替え信号DがLow状態に縮退故障した場合は、IOモジュールペアが双方とも待機状態になる可能性があり、High状態に縮退故障した場合は双方とも待稼働態になる可性がある。
【0042】
そこでこれらの状態を解消するために、伝送制御モジュールは、IOバス経由で、各IOモジュールに入出力データの伝送を行うが、その応答として、各IOモジュールは伝送制御モジュールに、自身の稼働/待機の状態を通知する。伝送制御モジュールは、この応答を受信すると、IOモジュールペアの稼働/待機の状態をチェックし、稼働/稼働、あるいは待機/待機の状態を検出した場合は、該当するIOモジュールペアの片側に、待機または稼働への移行コマンドを発行する。前記コマンドの発行により、該当するIOモジュールペアが稼働/待機状態に復帰できた場合は軽故障のアラームを、復帰できなかった場合は重故障のアラームを、それぞれ制御MPUに通知する。
【0043】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、制御MPUにIOリンクで接続されるリモートプロセス入出力装置において、そのIOモジュールの二重化時の問題点を解決し、プロセス制御システムの信頼性をより一層高める効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図2】 本発明参考形態の構成を示すブロック図である。
【図3】 本発明参考形態の構成を示すブロック図である。
【図4】 本発明参考形態の構成を示すブロック図である。
【図5】 本発明参考形態の構成を示すブロック図である。
【図6】 本発明参考形態の構成を示すブロック図である。
【図7】 本発明参考形態の構成を示すブロック図である。
【図8】 本発明参考形態の構成を示すブロック図である。
【図9】 本発明参考形態の構成を示すブロック図である。
【図10】 本発明参考形態の構成を示すブロック図である。
【図11】 本発明が適用される分散形制御システムの構成例を示すブロック図である。
【図12】 図11の要部の一例を示すブロック図である。
【図13】 図11の要部の他の例を示すブロック図である。
【図14】 図13の要部の一例を示すブロック図である。
【図15】 図13の要部の他の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
4A,4B 制御MPU
5A,5B IOリンク
7A,7B 伝送制御モジュール
8A,8B IOバス
61 IOシェルフ(プロセス入出力装置)
100 プロセッサ
101A,101B 入力フィルタ
102A,102B コンパレータ
103A,103B カウンタ
104A,104B レジスタ
105 ラッチ信号
106A,106B 読み出し信号
107 出力信号
110 パルス幅出力信号
111 稼働/待機状態信号
112 NANDゲート
113 インバータ
114 リードバック信号
120 プロセス負荷(電流入力信号)
121 リードバック信号
123 マルチプレクサ
124 選択信号
125 電圧信号
130 PWM信号
131 電圧信号
140 平滑及び増幅回路
141 電圧/電流変換回路
150 電圧監視回路
151 リセット信号
160 二重化設定信号
*WDTE オーバフロー信号
*RST リセット信号
[0001]
[Technical field to which the invention pertains]
The present invention relates to a duplicated process input/output device in which a process input/output device that directly interfaces with a process in a controller is duplicated in order to improve the reliability in a distributed control system.
[0002]
2. Description of the Related Art
Figure 11 shows an example of the configuration of a distributed control system. In Figure 11, 1 is a man-machine interface device, 2 is a control LAN, and 31 to 3n are controllers. As shown in Figure 11, a distributed control system is a system in which multiple controllers (several dozen in a large-scale system) installed in a distributed manner are connected by a control LAN and managed by one to several man-machine interface devices. Figure 12 shows an example of the configuration of the controller in Figure 11. In Figure 12, 4 is a control MPU, 5 is an IO link, and 61 to 6n are process I/O devices. In Figure 12, the control MPU performs calculations for process control and exchanges data with multiple process I/O devices (e.g., 32 devices) installed in a distributed manner via the IO link. The process I/O devices are connected to various sensors and actuators of the process and convert analog quantities of the process into digital quantities that can be calculated by the control MPU. Such controllers are generally required to be highly reliable. An example of a highly reliable controller is shown in Figure 13. In Fig. 13, 4A and 4B are control MPUs, 5A and 5B are IO links, and 61 to 6n are process I/O devices. As shown in Fig. 13, the control MPU and the IO links are duplicated, and the process I/O devices 61 to 6n are connected to the IO links of 5A and 5B, respectively.
[0003]
Fig. 14 shows an example of the configuration of a process input/output device corresponding to the duplication of the control MPU and IO link. In Fig. 14, 5A and 5B are IO links, 7A and 7B are transmission control modules, 8 is an IO bus, and 91 to 9n are IO modules. In Fig. 14, the transmission control module interfaces with the IO link and IO bus and relays data exchange between the control MPU and the IO module. On the other hand, the IO module directly interfaces with the process and converts analog and digital quantities. In the example of Fig. 14, the transmission control module is duplicated corresponding to the duplication of the control MPU and IO link, and the transmission control modules 7A and 7B are switched corresponding to the switching between operation/standby of the control MPU and IO link.
[0004]
FIG. 15 shows an example of the configuration of a process I/O device in which not only the transmission control module but also the IO module and IO bus are duplicated. In FIG. 15, 61 is an IO shelf, which has two transmission control modules and 16 mounting slots for IO modules, and one IO shelf constitutes one process I/O device. 8A and 8B are IO buses, and 91A, 91B to 98A, 98B are IO modules. As shown in FIG. 15, the same type of IO modules 91, 92, ..., 98 are mounted in slot numbers 00, 01, 02, 03, ..., 14, and 15, respectively, and are duplicated in pairs A and B. One of the pair A and B is active and the other is standby, and both are connected to the process. An input signal from the process is input to both the active and standby, and only the active side outputs a signal to the process.
[0005]
[Problem to be solved by the invention]
However, the conventional technique shown in FIG. 15 has the following problems.
(1) If there is an abnormality in the working side of a duplicated IO module, the standby side becomes working and takes over the processing, but at that time, the abnormality in the working side must be reliably detected. In addition, the standby side that takes over the processing must be constantly confirmed to be normal. Furthermore, it must be ensured that the failure of one of the IO module pair does not affect the other.
[0006]
(2) The IO modules must be capable of being inserted and removed while the power is on. However, when the standby IO module is being inserted or removed while the power is on, the output signal to the process must not be disturbed, particularly in the output module.
(3) IO module pairs must be of the same type, but a state in which modules of different types are paired must be quickly detected and notified to the operator.
(4) If an abnormality occurs in the operation/standby switching signal, it is possible that both of the IO module pairs may be in operation or in standby. To resolve this situation, it is necessary to notify the operator of the abnormal state.
[0007]
[Means for solving the problem]
In order to solve the above problem, the present invention uses the following means to detect an abnormality in the working/standby IO modules.
(1) In the pulse input module, the process interface section and pulse counter are duplicated, and the two pulse count values are compared. If they do not match, it is determined that there is an abnormality in the pulse input module.
(2) In the pulse output module, the on/off state of the output transistor is constantly read back, and if the readback is abnormal, it is considered that there is an abnormality in the pulse output module.
(3) As for the IO module on the standby side, since it does not output to the process, readback is performed at the stage preceding the final output stage.
[0008]
(4) In addition, in order to prevent disturbances when the IO module is connected or disconnected while the IO module is in a live state, or to prevent a drop in input impedance when the power supply is abnormal, a normally-off photoMOS relay is inserted in the process interface section of the IO module, and this is linked to the on/off of the power supply of the IO module and controlled with a specified time constant.
(5) In addition, in preparation for the case where different types of IO modules are paired, the transmission control module constantly monitors the IDs of the IO module pair, and in the event of an ID mismatch, notifies the control MPU of an alarm.
(6) In addition, in case the IO module pair goes into an operating/operating or standby/standby state, the transmission control module constantly monitors the state of the IO module pair, and if it detects an operating/operating or standby/standby state, it sends a command to the IO module pair via the IO bus to switch to operating or standby, and notifies the control MPU of an alarm.
[0009]
That is, the invention described in claim 1 is a process input/output device that is connected to a control MPU via an IO link to form a controller,
The system is composed of a plurality of IO modules, a transmission control module that controls the plurality of IO modules via an IO bus, and an IO shelf that stores the transmission control module and the IO modules.
A duplicated process input/output device in which the same type of IO module is mounted in each of two adjacent mounting slots of an IO shelf, one of which is active and the other is in standby to duplicate the IO modules, output data to a process is provided to both of the IO module pair via a transmission control module, and only the active side determined by an active/standby switching circuit between the IO module pair outputs to the process, and input from the process is connected to both of the IO module pair so that the transmission control module notifies a control MPU of only data of the active side determined by the switching circuit;
a means for duplicating a process interface unit and a pulse counter in a pulse input module of an IO module pair;
a means for comparing the two pulse count values obtained by duplication and determining that a major fault has occurred if they are not the same, and switching the IO module pair between operation and standby;
a means for converting an input current into a voltage using a reference resistor and then A/D converting the voltage, the means being provided in the working module of the IO module pair;
The standby module of the IO module pair is provided with a means for converting the input current into a voltage using a resistance obtained by adding the reference resistance of the operating module and the on resistance of a change-over switch that is turned on when the module is operating, and then converting the voltage into an A/D signal .
[0019]
[0023]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Fig. 1 shows a first embodiment of the present invention. In Fig. 1, reference numeral 100 denotes a processor such as a one-chip microcomputer, 101A and 101B denote input filters, 102A and 102B denote comparators, 103A and 103B denote counters, 104A and 104B denote registers, 105 denotes a latch signal of the counter output to the register, 106A and 106B denote read signals of the register, and 107 denotes an output signal of the register.
[0020]
In Fig. 1, a pulse input signal is connected to input filters 101A and 101B, where noise components are removed, and then the signal is converted from a 24V level to a 5V level by a comparator, waveform-shaped, and input to the clock input terminals of counters 103A and 103B. The counters 103A and 103B count the waveform-shaped pulse input signals that are almost in phase. The processor 100 latches the outputs of the counters 103A and 103B into registers 104A and 104B using a latch signal 105 obtained using the parallel output port of the processor. The timing of this latching is when the counter output is not changing, that is, during the period when the pulse input signal is at a low level.
[0021]
This is because the counter output signal changes at the rising edge of the pulse input signal. After the above latching, the processor 100 outputs register read signals 106A, 106B to read the outputs of the registers 104A, 104B and check whether they match. If they match, the data is notified to the control MPU via the transmission control module. If they do not match, it is considered that the own module has failed, the right of operation is abandoned, and processing is handed over to the other module in the duplicated module pair. The register read signals 106A, 106B are usually generated as an AND signal of the processor read signal and the register selection signal obtained by decoding the address.
[0022]
FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention. In FIG. 2, 100 is a processor such as a one-chip microcomputer, 110 is a pulse width output signal, 111 is an operating/standby state signal, 112 is a NAND gate, 113 is an inverter, and 114 is a read-back signal. In FIG. 2, the pulse width output signal 110 is output from a parallel output port of the processor 100 by a program. On the other hand, the operating/standby state signal 111 is a signal determined by an operating/standby switching circuit between an IO module pair, and is at a high level when in an operating state. 112 is a NAND gate such as a 74LS38, and only modules in an operating state are output to the process. The read-back signal 114 is a signal that monitors the on/off state of an output transistor Tr2 to the process, is connected to a parallel input port of the processor 100, and is compared with the state of the parallel output port by a program.
[0023]
This comparison is performed only by the module in operation, and if there is a mismatch, it is considered to be a failure of the own module, the right of operation is abandoned, and the processing is handed over to the other module of the duplicated module pair. In Fig. 2, a diode with a high threshold voltage, such as 74HC14, is used for inverter 113 so that the voltage obtained by adding the on-voltage of transistor Tr2 and the forward voltage of diode D1 can be judged as low when transistor Tr2 is on. Diode D1 is inserted to prevent current from flowing from the process side to Vcc when transistor Tr2 is off, since the process side voltage applied to the collector of transistor Tr2 is usually +24V, which is higher than Vcc's +5V.
[0024]
Fig. 3 shows a second embodiment of the present invention. Fig. 3 shows an example in which a diode D2 is added to Fig. 2. By adding the diode D2, even if the output readback check of the working module is normal, if the output state is abnormal, it can be assumed that the transistor Tr2 of the standby module, which should be in the off state, is in the on state due to some abnormality, so that it becomes easier to take measures such as replacing the standby module with a good one. In Fig. 3, if the diode D2 is in the conductive state and a stuck-at failure occurs, the failure of the standby module will spread to the working module and the above-mentioned state will disappear, but since the failure rate of a single diode is sufficiently low compared to other parts, such cases are rare and the insertion of the diode D2 is sufficiently effective.
[0025]
Fig. 4 shows a third embodiment of the present invention. In Fig. 4, 100 is a processor such as a one-chip microcomputer, 111 is an operating/standby state signal, 120 is a current input signal which is a process load, 123 is a multiplexer, 124 is a selection signal for the multiplexer 123, 125 is a voltage signal to be AD converted, Q1 is a FET (field effect transistor), and R1 is a reference resistor. In Fig. 4, the operating/standby state signal 111 is determined by an operating/standby switching circuit between the IO module pair as described above, and only the operating module becomes high level, causing the FET Q1 to conduct.
[0026]
In the working module, a process current input signal 120 (usually 4 to 20 mA) is converted to a voltage (usually 1 to 5 V) using a reference resistor R1 (usually 250 Ω) and the input signal 122 is selected by a multiplexer 123 and subjected to AD conversion as a voltage signal 125. Meanwhile, in the standby module, FET Q1 is off. If an abnormality occurs in the working module, the standby module must immediately take over the processing. In that case, it is necessary to constantly AD convert an input voltage equivalent to that of the working module and warm up the operational amplifier and AD converter.
[0027]
Therefore, in this embodiment , the standby module converts the current input signal 120 into a voltage using the resistance obtained by adding the on-resistance of the FET Q1 of the operating module and the resistance of the resistor R1, and selects the input signal 121 using a multiplexer 123 to perform AD conversion as a voltage signal 125. Since the on-resistance of the FET Q1 is about several Ω, which is sufficiently small compared to the resistor R1, the standby module also constantly AD converts an input voltage substantially equivalent to that of the operating module. In this embodiment , it is assumed that the time fluctuation of the current input signal is sufficiently long compared to the switching time between operating and standby, and when the standby module takes over the processing, it is sufficient to consider the output response time to the voltage fluctuation equivalent to the on-resistance of the FET Q1, and the AD conversion accuracy can be guaranteed with a short takeover time.
[0028]
Fig. 5 shows a fourth embodiment of the present invention. In Fig. 5, 100 is a processor such as a one-chip microcomputer, 111 is an operating/standby state signal, 120 is a process load, 123 is a multiplexer, 124 is a selection signal for the multiplexer 123, 125 is a voltage signal to be AD converted, Q1, Q2, and Q3 are FETs (field effect transistors), and R1 is a reference resistor. Since this module is a current output module, the processor 100 outputs a PWM signal ( pulse width modulation signal ) 130 corresponding to the digital value of the output, which is smoothed and amplified by a smoothing and amplification circuit 140 and converted into a voltage signal 131. This is further converted into a current by a voltage/current conversion circuit 141 and output to the process load 120.
[0029]
5, the operating/standby state signal 111 is determined by the operating/standby switching circuit between the IO module pair as described above, and only the operating module goes High, causing the FETs Q1 and Q2 to conduct. Therefore, only the operating module supplies current to the process load 120, and this current output signal is converted to a voltage by the reference resistor R1, which is selected by the multiplexer 123 and AD converted as a voltage signal 125, which is compared with the digital value described above to perform self-diagnosis of the module.
[0030]
On the other hand, in the standby module, FETs Q1 and Q2 are off and FET Q3 is on. Here, signal 111 is a signal that goes High when in standby. The standby module does not output the output of the voltage/current conversion circuit to the process, but instead leads it to reference resistor R1 via FET Q3, and the resulting voltage signal is selected by multiplexer 123 and converted into voltage signal 125, which is then compared with the digital value mentioned above to perform self-diagnosis of the module. By doing this, even in the standby module, self-diagnosis of the circuits excluding FETs Q1 and Q2 is always possible.
[0031]
Fig. 6 shows a fifth embodiment of the present invention. The components of Fig. 6 are the same as those of Fig. 5. In Fig. 6, unlike Fig. 5, the standby module uses the output voltage of the smoothing and amplifying circuit 140 as a readback signal 121, which is selected by a multiplexer 123 and converted into a voltage signal 125 by AD conversion, which is compared with the digital value described above to perform self-diagnosis of the module. In the embodiment of Fig. 6, the standby module does not perform self-diagnosis of the voltage/current conversion circuit 141, but does not supply a current of 4 to 20 mA, so that the power consumption of the module is reduced, heat generation is suppressed, and reliability is improved accordingly.
[0032]
Fig. 7 shows a sixth embodiment of the present invention. In Fig. 7, R1 is a resistor, PR1 is a photoMOS relay, ZD1 is a Zener diode, D1 to D4 are diodes, and Vdd and Vss are power supplies. In general, in the analog input section of the process input, in order to protect the module when a voltage exceeding the rated voltage is applied, a circuit is usually provided to clamp the overvoltage to the power supply voltage of the analog input module. In Fig. 7, diodes D1 to D4 are clamping diodes provided for the above purpose. In such an analog input module pair with a protection circuit, if the power supply of the working module fails, switching between working and standby is performed, but the input impedance of the working module that has failed is reduced due to the diodes D1 to D4, and the accuracy of the AD conversion is no longer guaranteed.
[0033]
If the protection circuit is eliminated, this problem will be eliminated, but if an overvoltage is applied, the module will be damaged. PR1 in FIG. 7 is inserted to solve this problem, and is driven by the module power supply of the clamp circuit. ZD1 is provided to detect an abnormality in the module power supply of the clamp circuit, and if the module power supply of the clamp circuit fails, the photoMOS relay PR1 turns off, and the input impedance of the operating module does not decrease. On the other hand, if the module power supply of the clamp circuit is normal, the photoMOS relay PR1 is always on, and the protection circuit is effective.
[0034]
Fig. 8 shows a seventh embodiment of the present invention. In Fig. 8, reference numeral 100 denotes a processor such as a one-chip microcomputer, 111 denotes an operating/standby state signal, 150 denotes a voltage monitoring circuit, 151 denotes a reset signal, PR1 denotes a photoMOS relay, R1 denotes a resistor, C1 denotes a capacitor, D1 and D2 denote diodes, and Tr1 denotes a transistor. When an IO module is mounted on an IO shelf 61 and the power supply Vcc of the IO module is turned on, the voltage monitoring circuit 150 outputs a reset signal 151 for a certain period of time and then releases it.
[0035]
The processor 100 starts operation after the reset signal is released, and outputs an active/standby state signal 111 determined by an active/standby switching circuit between the IO module pair. In the active state, the transistor Tr1 is driven. During the reset period, the reset signal is low and a signal is present, and the capacitor C1 is discharged through the diode D1. After the reset is released, charging begins through the resistor R1.
When the charging voltage exceeds the sum of the forward voltage of diode D2 and the forward voltage of the LED of photoMOS relay PR1, current flows through the LED, and photoMOS relay PR1 becomes conductive.
[0036]
Therefore, if the charging time determined by resistor R1 and capacitor C1 is set longer than the time required for the processor 100 to determine the state of the registers and output ports by the program after the processor 100 releases the reset, an erroneous signal will not be output to the process side. When the IO module is removed from the IO shelf, it is removed in the standby state, so the transistor Tr1 is in the off state, and therefore the photoMOS relay PR1 is also in the off state. When Vcc drops, there is an undefined voltage region in which the transistor Tr1 cannot be turned off, but the voltage monitoring circuit 150 generates a reset signal at about +4.5V relative to Vcc +5V, which causes the capacitor C1 to discharge, so that an erroneous signal will not be output to the process side even when the IO module is removed.
[0037]
Fig. 9 shows an eighth embodiment of the present invention. The components in Fig. 9 are the same as those in Fig. 15, but a signal 160 is added to the IO shelf 61 to notify the transmission control module that the IO module is duplicated. In other words, this embodiment is based on the premise that the IO module is duplicated on an IO shelf basis. When the transmission control module is installed in such an IO shelf, the processor in the transmission control module reads the signal 160 and recognizes that the IO module is duplicated.
[0038]
In this case, a fixed-period processing task is started in the transmission control module, and an ID read command is sent to the IO modules installed in each slot of the IO shelf. In response, each IO module responds with its own ID (model). The transmission control module and each IO module are connected by an IO bus, which is a serial communication bus, and the communication method is a polling selecting method. When the transmission control module reads the ID of each IO module, it checks whether the IDs of the IO module pair match, and if they do not match, it notifies the control MPU of the slot number and ID together with an alarm via the IO link. This alarm is notified to the operator.
[0039]
A ninth embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 9 and 10. Figure 9 shows a configuration method for duplexing IO modules, and switching between active and standby modes between IO module pairs is performed by an active/standby switching signal D. Figure 10 shows the details of this switching circuit, with *WDTE being the overflow signal of the watchdog timer and *RST being the reset signal, both of which are generated by hardware. Also, *MSTC is a signal that is started by the program of the processor of each module. After the processors of the IO module pair are released from reset, they each activate (high) the *MSTC signal with a certain time delay.
[0040]
Between IO module pairs, there is a difference in the time delay depending on the mounting slot number; for example, if IO module A enables the *MSTC signal earlier, IO module A will be in operation and IO module B will be in standby. At this time, the *WDTE signal is inactive (High). The operation/standby state of the IO module pair is indicated by the M/S signal, and when the M/S signal is High, it indicates the operation state. Also, once the operation/standby state has been determined, if an abnormality occurs in the operating module, for example if there is a power supply abnormality, the *RST signal will be enabled, and if the program has run away, the *WDTE signal will be enabled.
[0041]
Also, in the case of a self-diagnostic abnormality, the program disables the *MSTC signal, and the active module transitions to a standby state, causing the standby module to become active. This type of active/standby switching circuit has the advantage that it can switch between active and standby instantly, but it also has a disadvantage: if the active/standby switching signal D suffers a stuck-at fault, active/standby switching cannot be performed normally. For example, if the active/standby switching signal D suffers a stuck-at fault in the low state, both of the IO module pairs may be in a standby state, and if it suffers a stuck-at fault in the high state, both may be in a standby state.
[0042]
In order to resolve these conditions, the transmission control module transmits input/output data to each IO module via the IO bus, and in response, each IO module notifies the transmission control module of its own operating/standby state. When the transmission control module receives this response, it checks the operating/standby state of the IO module pair, and if it detects an operating/operating or standby/standby state, it issues a transition command to standby or operating to one side of the corresponding IO module pair. If the corresponding IO module pair can return to the operating/standby state by issuing the command, it notifies the control MPU of a minor fault alarm, and if it cannot return to the operating/standby state, it notifies the control MPU of a major fault alarm.
[0043]
Effect of the Invention
As described above, according to the present invention, in a remote process input/output device connected to a control MPU via an IO link, problems that arise when IO modules are duplicated are solved, and the reliability of the process control system is further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing an example of the configuration of a distributed control system to which the present invention is applied.
12 is a block diagram showing an example of a main part of FIG. 11.
13 is a block diagram showing another example of the main part of FIG. 11.
14 is a block diagram showing an example of a main part of FIG. 13.
15 is a block diagram showing another example of the main part of FIG. 13.
[Explanation of symbols]
4A, 4B Control MPU
5A, 5B IO link 7A, 7B Transmission control module 8A, 8B IO bus 61 IO shelf (process input/output device)
100 Processor 101A, 101B Input filter 102A, 102B Comparator 103A, 103B Counter 104A, 104B Register 105 Latch signal 106A, 106B Read signal 107 Output signal 110 Pulse width output signal 111 Run/standby state signal 112 NAND gate 113 Inverter 114 Readback signal 120 Process load (current input signal)
121 Readback signal 123 Multiplexer 124 Selection signal 125 Voltage signal 130 PWM signal 131 Voltage signal 140 Smoothing and amplifying circuit 141 Voltage/current conversion circuit 150 Voltage monitoring circuit 151 Reset signal 160 Dual setting signal *WDTE Overflow signal *RST Reset signal

Claims (1)

制御MPUとIOリンクを介して接続されてコントローラを構成するプロセス入出力装置であって、
複数のIOモジュール、これら複数のIOモジュールをIOバス経由で制御する伝送制御モジュール、及び伝送制御モジュールとIOモジュールを収納するIOシェルフで構成され、
IOシェルフの隣接する2つの実装スロットごとに同一種のIOモジュールを実装し、その一方を稼働、他方を待機としてIOモジュールを二重化し、プロセスへの出力データを伝送制御モジュール経由でIOモジュールペアの双方に与えるとともに、プロセスへの出力をIOモジュールペア間の稼働/待機切替え回路により決定される稼働側だけが行い、プロセスからの入力をIOモジュールペアの双方へ接続することにより、伝送制御モジュールは前記切替え回路により決定される稼働側のデータのみを制御MPUへ通知するようにした二重化プロセス入出力装置において、
IOモジュールペアのパルス入力モジュールにおけるプロセスインタフェース部およびパルスカウンタを二重化する手段と、
二重化されて得られた2つのパルスカウント値を比較し不一致であれば重故障と判断してIOモジュールペアの稼働/待機を切り替える手段と、
IOモジュールペアの稼働側のモジュールに設けられて、基準抵抗を用いて入力電流を電圧に変換した後にこれをA/D変換する手段と、
IOモジュールペアの待機側のモジュールに設けられて、稼働側のモジュールの基準抵抗と稼働状態の時オンとなる切替えスイッチのオン抵抗を加算した抵抗を用いて入力電流を電圧に変換した後にこれをA/D変換する手段と、
を備えたことを特徴とする二重化プロセス入出力装置。
A process input/output device that is connected to a control MPU via an IO link to form a controller,
The system is composed of a plurality of IO modules, a transmission control module that controls the plurality of IO modules via an IO bus, and an IO shelf that stores the transmission control module and the IO modules.
A duplicated process input/output device in which the same type of IO module is mounted in each of two adjacent mounting slots of an IO shelf, one of which is active and the other is in standby to duplicate the IO modules, output data to a process is provided to both of the IO module pair via a transmission control module, and only the active side determined by an active/standby switching circuit between the IO module pair outputs to the process, and input from the process is connected to both of the IO module pair so that the transmission control module notifies a control MPU of only data of the active side determined by the switching circuit;
A means for duplicating a process interface unit and a pulse counter in a pulse input module of an IO module pair;
a means for comparing the two pulse count values obtained by duplication and determining that a major fault has occurred if they are not the same, and switching the IO module pair between operation and standby;
a means for converting an input current into a voltage using a reference resistor and then A/D converting the voltage, the means being provided in the working module of the IO module pair;
a means for converting an input current into a voltage using a resistance obtained by adding a reference resistance of the module on the standby side of the IO module pair and an on-resistance of a changeover switch that is turned on when the module is on, and then A/D converting the voltage;
1. A duplicated process input/output device comprising:
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