CN103125074A - D/a变换装置、外围装置及plc - Google Patents

D/a变换装置、外围装置及plc Download PDF

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Abstract

本发明中的D/A变换装置的特征在于，具有：波形数据列存储单元，其存储由多个数字值构成的波形数据列；波形输出形式数据存储单元，其对用于指定波形输出周期的波形输出形式数据进行存储；数字值输出单元，其每隔所述波形输出周期，从所述波形数据列存储单元依次读取所述数字值并输出所述数字值；以及D/A变换单元，其将所述数字值输出单元输出的所述数字值变换为模拟数据值。

Description

D/A变换装置、外围装置及PLC
技术领域
本发明涉及D/A变换装置、外围装置及具有所述D/A变换装置的PLC。
背景技术
作为现有的D/A变换装置，其在每隔规定周期从外部写入数字值后，依次对该数字值进行D/A变换。在此，无论D/A变换装置的最高D/A变换速度为多高，实际的D/A变换速度均依赖于从外部写入数字值的速度，因此，存在实际的D/A变换速度下降的问题。
在专利文献1中公开了以解决该问题为目的的技术。在专利文献1中公开了一种可编程控制器用模拟信号处理装置，其基于从外部输入的模拟信号，在不经由CPU装置的状态下进行从A/D变换至D/A变换为止的一系列动作。
专利文献1：日本特许第2914100号公报（例如段落0033、图4）
发明内容
然而，在专利文献1中，可编程控制器用模拟信号处理装置在每次进行D/A变换时计算数字值，因此，存在无法使D/A变换速度足够高的问题。
本发明中的D/A变换装置的特征在于，具有：波形数据列存储单元，其存储由多个数字值构成的波形数据列；波形输出形式数据存储单元，其存储用于指定波形输出周期的波形输出形式数据；数字值输出单元，其每隔所述波形输出输出，从所述波形数据列存储单元依次读取所述数字值并输出所述数字值；以及D/A变换单元，其将所述数字值输出单元输出的所述数字值变换为模拟数据值。
本发明中的外围装置的特征在于，具有：输入单元；以及波形数据列辅助单元，其基于来自所述输入单元的输入，将由多个数字值构成的波形数据列写入至技术方案1至6中任一项所述的D/A变换装置中设置的所述波形数据列存储单元。
本发明中的PLC的特征在于，具有上述的D/A变换装置。
发明的效果
根据本发明，能够充分发挥D/A变换装置的高速性，高速地输出波形。
附图说明
图1是表示实施方式1中的包含D/A变换装置100的PLC系统10的结构的框图。
图2是表示波形数据列存储区域142的数据构造的图。
图3是表示实施方式1中的D/A变换装置100的数字值输出部133的动作的流程图。
具体实施方式
实施方式1
参照图1至图3，对本发明中的实施方式1进行说明。
图1是表示实施方式1中的包含D/A变换装置的PLC系统10的结构的框图。图1所示的PLC系统10具有PLC1000和计算机等外围装置2000。外围装置2000具有波形数据列辅助工具500。波形数据列辅助工具500是通过将波形生成用软件安装在外围装置2000上而实现的。PLC1000和外围装置2000经由连接线缆3000彼此连接。
PLC1000至少具有D/A变换装置100和CPU装置200。PLC1000还可以具有未图示的装置。作为未图示的装置，例如有通过对伺服放大器进行控制而实现多个轴的位置控制的运动控制器装置，或基于来自CPU装置200的指令而输出温度控制信号的温度控制器装置等。PLC1000具有的各装置，经由装置间总线300彼此连接。
CPU装置200具有：运算部220，其执行CPU装置200整体的控制；外部存储器接口210，其与存储卡等外部存储器连接；以及内置存储器230。在外部存储器或内置存储器230中存储有用户程序、用户程序执行时所使用的数据及用户程序的执行结果数据。在此，所谓用户程序，是指用于PLC1000对作为控制对象的外部设备进行控制的程序，例如由梯形图程序或C语言程序构成。另外，CPU装置200具有与外围装置2000连接的外围装置接口240以及与装置间总线300连接的总线接口250。外部存储器接口210、运算部220、内置存储器230、外围装置接口240及总线接口250，彼此经由内部总线260连接。
CPU装置200每隔规定的控制周期反复进行用户程序的执行、在用户程序执行中使用的数据的读取、以及用户程序执行结果的写入。该控制周期与CPU装置200执行用户程序的执行周期相等。该用户程序执行结果的写入包含将数字值写入至后述的D/A变换装置100的共用存储器140中的动作。
D/A变换装置100具有：运算部130，其对D/A变换装置100整体进行控制；共用存储器140，其能够由CPU装置200进行写入；以及D/A变换部120，其将数字值变换为模拟数据值。另外，D/A变换装置100具有：模拟输出接口110，其将PLC1000与作为控制对象的外部设备连接；触发信号输入接口150，其与用于输入触发信号的外部输入端子连接；总线接口160，其与装置间总线300连接；以及计数器180，其每隔D/A变换周期而输出计数信号。所谓D/A变换周期，是指作为将一个数字值变换为模拟数据值的周期而设定的值。
运算部130、共用存储器140及总线接口160彼此经由内部总线170连接。另外，D/A变换部120与运算部130连接，模拟输出接口110与D/A变换部120连接。另外，触发信号输入接口150与运算部130连接。
共用存储器140具有用于存储波形数据列的波形数据列存储区域142。所谓波形数据列，是指由多个数字值构成的数字数据列。图2是表示波形数据列存储区域142的数据构造的图。波形数据列存储区域142是以能够存储多个波形数据列的方式预留的。各个波形数据列能够由任意点数构成。所谓点数，代表数据数量。1点例如相当于16比特或32比特，与1个数字值相对应。
另外，共用存储器140具有用于存储波形输出形式数据的波形输出形式数据存储区域143。所谓波形输出形式数据，是指用于指定D/A变换装置100从模拟输出接口110输出的波形的输出形式的参数，在本实施方式中，指定起始地址、输出数据数量及输出周期。所谓起始地址，是指存储在波形数据列存储区域142中的波形数据列的第一个数据值的地址。在图2的例子中，存储在波形数据列存储区域142中的“波形数据列A”的起始地址为“Aa”。所谓输出数据数量，是指波形数据列的点数，即，与构成波形数据列的数字值的数量相当。在图2的例子中，“波形数据列A”的输出数据数量为“An点”。输出周期由将D/A变换周期乘以大于或等于1的整数得到的值指定。
图1所示的运算部130，通过例如由微型外围装置或专用LSI（ASIC）执行未图示的存储在内置存储器或外部存储器中的系统程序而实现。从功能的角度来看，运算部130具有：波形数据写入部131，其将波形数据列写入至波形数据列存储区域142；波形数据生成部132，其基于后述的波形确定数据而生成波形数据列；以及数字值输出部133，其从波形数据列存储区域142读取数字值，并将该数字值输出至D/A变换部120。
在此，波形数据列是通过下述5种方法中的任意方法，写入至波形数据列存储区域142的。第1种方法是CPU装置200的运算部220通过执行存储在内置存储器230或外部存储器中的用户程序而生成波形数据列，将该波形数据列写入至波形数据列存储区域142。上述方法是通过将波形数据列存储区域142设置在可由CPU装置200直接写入的共用存储器140中而实现的。
第2种方法是首先由用户将预先存储有波形数据列的外部存储器安装在CPU装置200的外部存储器接口210上。接下来，CPU装置200向D/A变换装置100发出从外部存储器进行读取的请求。接下来，D/A变换装置100的波形数据列写入部131在接受该请求后，经由装置间总线300读取存储在该外部存储器中的波形数据列，将该波形数据列写入至波形数据列存储区域142中。
第3种方法是首先由用户在外部的外围装置2000的波形数据列辅助工具500上，操作鼠标描绘出波形，而生成波形图形化数据。接下来，波形数据列辅助工具500基于通过用户的操作而生成的图形化波形数据生成波形数据列，将该波形数据列经由CPU装置200及装置间总线300写入至波形数据列存储区域142。
第4种方法是首先由用户将存储有波形数据列的CSV类型或电子表格（excel）类型的文件存储在外部的外围装置2000中。接下来，外围装置2000的波形数据列辅助工具500从该文件读取波形数据列，将该波形数据列经由CPU装置200及装置间总线300写入至波形数据列存储区域142中。
第5种方法是首先通过由用户操作外围装置2000等外部设备，而将用于确定正弦波、矩形波、三角波、PWM波等基本波形的数据（以下称为“波形确定数据”）发送至D/A变换装置100的波形数据列生成部132。作为波形确定数据，例如存在“正弦波”等波形种类、波形周期及波形振幅等。接下来，波形数据列生成部132基于该波形确定数据而生成波形数据列。接下来，波形数据列写入部131将波形数据列生成部132所生成的波形数据列写入至波形数据列存储区域142。由此，例如在PLC系统10启动时，无需使用用于CPU装置的用户程序，就可以容易地进行D/A变换装置100的输出确认和配线检查等。
此外，波形数据列是通过上述5种方法中的任意方法，在任意定时（timing）写入至波形数据列存储区域142中的。此时，新写入至波形数据列存储区域142中的波形数据列的起始地址，成为比前一次写入至波形数据列存储区域142中的波形数据列的末尾地址后移1点后的地址。即，在图2的例子中，紧接在“波形数据列A”之后写入至波形数据列存储区域142中的“波形数据列B”的起始地址“Ba”，是比“波形数据列A”的末尾地址后移1点后的地址。
另外，在波形数据列被写入至波形数据列存储区域142之时或之后，波形输出形式数据被写入至波形输出形式数据存储区域143。此时，波形输出形式数据由将波形数据列写入至波形数据列存储区域142中的单元而写入至波形输出形式数据存储区域143中。即，例如在通过上述第1种方法将波形数据列写入至波形数据列存储区域142中的情况下，CPU装置200的运算部220将波形输出形式数据写入至波形输出形式数据存储区域143中。
下面，参照图3，对实施方式中的数字值输出部133的动作进行说明。图3是表示实施方式1中的D/A变换装置100的数字值输出部133的动作的流程图。首先，数字值输出部133判断是否接受到波形输出请求（步骤S10）。作为接受波形输出请求的方法，例如存在以下方法。
·接受从CPU装置200发出的波形输出请求的专用命令的方法
·将PLC1000的内部信号的上升沿作为波形输出请求而接受的方法
·将输入至触发信号输入接口150的触发信号的上升沿作为波形输出请求而接受的方法
此外，在波形数据列和波形输出形式数据分别被写入至波形数据列存储区域142和波形输出形式数据存储区域143中之后，波形输出请求被输入至D/A变换装置100。
在S10中没有接受到波形输出请求的情况下，数字值输出部133返回S10，再次判断是否接受到波形输出请求。另一方面，在S10中接受到波形输出请求的情况下，接下来，数字值输出部133判断是否接受到波形输出停止请求（步骤S11）。作为接受波形输出停止请求的方法，例如存在以下方法。
·接受从CPU装置200发出的波形输出停止请求的专用命令的方法
·将PLC1000的内部信号的下降沿作为波形输出停止请求而接受的方法
·将输入至触发信号输入接口150中的触发信号的下降沿作为波形输出停止请求而接受的方法
其中，在S10中接受到波形输出请求，且在S11中接受到波形输出停止请求的情况，例如是指在接受到针对图2所示的“波形数据列A”的波形输出请求后，开始将构成“波形数据列A”的各个数字值向D/A变换部120输出，而在“波形数据列A”的最后一个数字值向D/A变换部120的输出完成之前，接受到波形输出停止请求的情况。
在S11中接受到波形输出停止请求的情况下，数字值输出部133进入S18。另一方面，在S11中没有接受到波形输出停止请求的情况下，接下来，数字值输出部133判断是否正在进行波形输出（步骤S12）。即，数字值输出部133判断本次是否是对波形数据列的第一个数字值进行输出。
在S12中，在并非正在进行波形输出的情况下，需要读取波形输出形式数据，因此，接下来，数字值输出部133从波形输出形式数据存储区域143获取与本次的波形数据列相对应的波形输出形式数据（步骤S13），然后进入S14。另一方面，在S12中，在正在进行波形输出的情况下，数字值输出部133直接进入S14。
在S14中，数字值输出部133读取波形数据列存储区域142中的读取地址处所存储的数字值，并将该数字值输出至D/A变换部120（步骤S14）。其中，所谓读取地址，是指用于对本次所要输出至D/A变换部120的数字值进行读取的波形数据列存储区域142中的地址。即，将波形数据列的第一个数字值输出至D/A变换部120时的读取地址是所述的起始地址。如后所述，读取地址从起始地址开始，然后每次以1点为单位变更为后面的地址。
此外，在S14中，将输出至D/A变换部120的数字值，通过D/A变换部120变换为模拟数据值。然后，该模拟数据值经由模拟输出接口110作为电流值或电压值输出至外部设备。
在S14之后，数字值输出部133判断是否到达下一个输出周期（步骤S15）。即，数字值输出部133基于来自计数器180的计数信号进行判断。
在S15中，在没有到达下一个输出周期的情况下，数字值输出部133随后进入S17。另一方面，在S15中，在到达了下一个输出周期的情况下，接下来，数字值输出部133以朝向末尾地址后移1点的方式变更读取地址（步骤S16），然后进入S17。
在S17中，数字值输出部133判断是否达到了输出数据数量（步骤S17）。即，数字值输出部133判断是否输出了构成波形数据列的全部数字值。在S17中，在没有达到输出数据数量的情况下，数字值输出部133返回S10，重复S10至S17的处理，对剩余的数字值进行输出。另一方面，在S17中，在达到了输出数据数量的情况下，数字值输出部133进入S18。
在S18中，数字值输出部133取消波形输出请求（步骤S18），然后返回S10。
根据实施方式1，在将构成波形数据列的全部数字值写入至D/A变换装置100内的存储器之后，开始进行波形数据列的D/A变换，因此，能够高速地输出波形，而不依赖于CPU装置200的控制周期。
另外，根据实施方式1，D/A变换装置100每隔D/A变换周期判断是否接受到波形输出开始请求或波形输出停止请求，因此，能够应对重复进行波形输出及停止这种复杂的控制。
此外，对于本发明，只要能够解决本发明的课题，并不限定于通过实施方式1说明的内容。例如，波形数据列和波形输出形式数据，也可以通过除了实施方式1中说明的情况以外的方法及定时，分别写入至波形数据列存储区域142和波形输出形式数据存储区域143中。
另外，在实施方式1中，波形输出形式数据用于指定起始地址、输出数据数量及输出周期，但并不限定于此。例如，取代输出数据数量，波形输出形式数据也可以指定存储在波形数据列存储区域142中的波形数据列的结尾的地址即末尾地址。
另外，也可以是在起始地址、输出数据数量及输出周期的基础上，波形输出形式数据指定与同一波形数据列相对应的波形的输出次数。由此，在D/A变换装置100重复输出同一波形的情况下，能够简单地进行PLC1000整体的处理。
另外，也可以是在起始地址、输出数据数量及输出周期的基础上，波形输出形式数据指定在输出与一个波形数据列相对应的波形后输出的模拟数据值。由此，在依次输出多个波形的情况下，能够任意指定各个波形间的空闲状态下的输出。
另外，也能够由FIFO（First-In、First-Out）存储器构成波形数据列存储区域142。由此，波形输出形式数据无需指定起始地址。
另外，在实施方式1中，D/A变换装置100从波形输出形式数据存储区域143读取波形输出形式数据，但并不限定于此。例如，在接受图3的S10中的波形输出请求作为由CPU装置200发出的波形输出请求的专用命令的情况下，也可以从该专用命令的自变量获取波形输出形式数据。
另外，在实施方式1中，将波形数据列存储区域142及波形输出形式数据存储区域143仅设置在共用存储器140中，但并不限定于此。即，在由除了CPU装置以外的单元写入波形数据列及波形输出形式数据的情况下，也可以将其写入至除了共用存储器140以外的D/A变换装置100内的内置存储器。
标号的说明
10   PLC系统
100  D/A变换装置
120  D/A变换部
131  波形数据列写入部
132  波形数据列生成部
133  数字值输出部
142  波形数据列存储区域
143  波形输出形式数据存储区域
200  CPU装置
500  波形数据列辅助工具
1000 PLC
2000 外围装置

Claims (10)

1.一种D/A变换装置，其具有：
波形数据列存储单元，其存储由多个数字值构成的波形数据列；
波形输出形式数据存储单元，其存储用于指定波形输出周期的波形输出形式数据；
数字值输出单元，其每隔所述波形输出周期，从所述波形数据列存储单元依次读取所述数字值并输出所述数字值；以及
D/A变换单元，其将所述数字值输出单元输出的所述数字值变换为模拟数据值。
2.根据权利要求1所述的D/A变换装置，其特征在于，
所述数字值输出单元每隔D/A变换周期，对是否接受到波形输出请求或波形输出停止请求进行判断，在判断为接受到所述波形输出请求的情况下，重新对所述数字值进行读取及输出，在判断为接受到所述波形输出停止请求的情况下，不重新进行所述数字值的读取及输出。
3.根据权利要求1或2所述的D/A变换装置，其特征在于，
所述波形数据列存储单元设置在可由外部的CPU装置写入的共用存储器中，
所述波形数据列由所述CPU装置写入至所述波形数据列存储单元。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的D/A变换装置，其特征在于，
具有波形数据列写入单元，该波形数据列写入单元从外部存储器读取由多个数字值构成的波形数据列，并将该波形数据列写入至所述波形数据列存储单元。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的D/A变换装置，其特征在于，
具有波形数据列生成单元，该波形数据列生成单元生成与正弦波、矩形波、三角波或PWM中的至少一个相对应的波形数据列，并将该波形数据列写入至所述波形数据存储单元。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的D/A变换装置，其特征在于，
所述波形输出形式数据还指定将与所述波形数据列相对应的波形输出至外部的次数、或在输出所述波形后输出至外部的模拟数据值。
7.一种外围装置，其具有：
输入单元；以及
波形数据列辅助单元，其基于来自所述输入单元的输入，将由多个数字值构成的波形数据列写入至权利要求1至6中任一项所述的D/A变换装置中设置的所述波形数据列存储单元。
8.根据权利要求7所述的外围装置，其特征在于，
所述波形数据列辅助单元基于所述输入生成图形化波形数据，基于所述图形化波形数据生成所述波形数据列，将所述波形数据列写入至所述波形数据列存储单元。
9.根据权利要求7所述的外围装置，其特征在于，
具有文件存储单元，该文件存储单元对储存有由多个数字值构成的波形数据列的文件进行存储，
所述波形数据列辅助单元从所述文件读取所述波形数据列，将所述波形数据列写入至所述波形数据列存储单元。
10.一种PLC，其具有权利要求1至6中任一项所述的D/A变换装置。
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