CN107026649B - 信号处理装置、其控制方法及记录介质 - Google Patents

信号处理装置、其控制方法及记录介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种信号处理装置、信号处理方法、信息处理程序及记录介质，去除宽范围频率的噪声。在信号处理装置(110)中，从传感器(120)获取信号的周期即数据获取周期，短于将去除了噪声的时间序列数据转发至控制器(20)的周期即转发周期。

Description

信号处理装置、其控制方法及记录介质
技术领域
本发明涉及一种信号处理装置等，尤其涉及一种对来自传感器(sensor)的信号进行处理并转发至控制装置的信号处理装置、信号处理方法、信息处理程序及记录介质等。
背景技术
已知有一种信号处理装置，将安装于计量装置等产业机械中的传感器所检测出的物理量从该传感器中予以获取，对所获取的检测信号实施信号处理，并转发至控制该产业机械的控制装置。此种信号处理装置中，对从传感器获取的模拟(analog)信号进行放大，利用模拟/数字(Analog/Digital，A/D)转换器(converter)转换成数字信号并转发至控制装置。而且，信号处理装置通过数字滤波器(digital filter)从数字信号去除噪声(noise)并发送至控制装置。
包含该信号处理装置的控制系统中，计量装置所计量的计量对象物(一般称作工件(work))有多种多样，对应于计量对象物而产生的噪声也会产生差异。因此，在信号处理装置中应去除的噪声未必一样，必须对应于计量对象物来每次设定应去除的噪声的频率。
另外，例如在专利文献1中公开了一种技术，即，在计量装置中，以马达(motor)的转速信号为基本频率，使用将该基本频率乘以倍率而求出的特定频率的振幅，来判定异常状态的产生。根据该技术，能够使用马达的转速信号来进行异常状态的判定，因此即使计量对象物发生变更，也能够容易地判定异常状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2014-153234号公报(2014年8月25日公开)
发明内容
[发明所要解决的问题]
但是，如上所述的现有技术中，由于以下所示的理由而存在无法去除宽频率的噪声的问题。即，一般而言，数字滤波器在从A/D转换器获取数字信号时，能够从该数字信号中去除所指定的频率的噪声。但是，数字滤波器能够去除的噪声的频率取决于A/D转换器的采样(sampling)频率。即，采样频率越高，则数字滤波器能够去除的噪声的频率范围越宽。
此处，在现有技术的信号处理装置中，使A/D转换器的采样频率同步于向所述控制装置转发去除了噪声的信号的周期(转发周期)。所述转发周期也有时为数ms的长周期，此时，A/D转换器的采样频率变低，数字滤波器无法去除高频率的噪声。
本发明是有鉴于所述问题而完成，其目的在于实现一种能够去除宽范围频率的噪声的信号处理装置等。
[解决问题的手段]
为了解决所述问题，本发明的信号处理装置对来自传感器的信号进行处理并转发至控制装置，所述信号处理装置包括：获取部，从所述传感器以规定的数据获取周期来获取所述信号，由此生成时间序列数据；噪声去除部，从所述时间序列数据中去除频率噪声；以及转发部，将经所述噪声去除部去除了所述频率噪声的所述时间序列数据，以规定的转发周期而周期性地转发至所述控制装置，所述数据获取周期短于所述转发周期。
根据所述构成，所述获取部以短于所述转发周期的所述数据获取周期来从所述传感器获取所述信号，由此生成时间序列数据，因此起到下述效果，即，无论所述转发周期如何，所述噪声去除部均能够去除宽范围频率的噪声。而且，根据所述构成，所述获取部以短于所述转发周期的所述数据获取周期来从所述传感器获取所述信号，由此生成时间序列数据，因此起到下述效果，即，所述噪声去除部对所述噪声的去除不会延迟。因此，所述信号处理装置起到下述效果，即，能够将来自所述传感器的信号无延迟且以精度高的时间序列数据的形式而转发至所述控制装置。
本发明的信号处理装置也可为，所述控制装置是主从(master-slave)控制系统中的主装置，所述主从控制系统包含所述主装置和经由网络(network)而与所述主装置连接的一个以上的从装置，所述转发周期是与所述主装置的控制周期同步。
根据所述构成，所述信号处理装置起到下述效果，即，能够以与所述主装置的控制周期同步的周期，将来自所述传感器的信号以精度高的时间序列数据的形式而转发至所述主装置。
本发明的信号处理装置中，也可为，所述转发周期是所述数据获取周期的二以上的整数倍。
此处，在所述转发周期并非所述数据获取周期的整数倍的情况下，在所述获取部获取所述信号的中途，有可能成为将所述信号转发至所述控制装置的时机(timing)，即，所述获取部获取所述信号的期间有可能变短。并且，在获取期间短的情况下，所述获取部有可能获取不完全的所述信号。
根据所述构成，所述转发周期为所述数据获取周期的二以上的整数倍，因此能够避免在所述获取部获取所述信号的中途，成为将所述信号转发至所述控制装置的时机这一事态，即，能够避免所述获取部获取所述信号的期间变短这一事态。因此，所述信号处理装置起到下述效果，即，能够避免所述获取部获取不完全的所述信号的事态，从而能够避免将所述获取尚未完成的信号以所述时间序列数据的形式而转发至所述控制装置的事态的产生。
本发明的信号处理装置也可为，来自所述传感器的信号为模拟信号，所述获取部为A/D转换器，所述数据获取周期是所述A/D转换器将所述模拟信号转换为数字信号的采样周期。
根据所述构成，所述A/D转换器以短于所述转发周期的所述采样周期，将来自所述传感器的所述模拟信号转换成所述数字信号，因此起到下述效果，即，无论所述转发周期如何，所述噪声去除部均能够去除宽范围频率的噪声。而且，根据所述构成，所述A/D转换器以短于所述转发周期的所述采样周期，将来自所述传感器的所述模拟信号转换成所述数字信号，因此起到下述效果，即，所述噪声去除部对所述噪声的去除不会延迟。因此，所述信号处理装置起到下述效果，即，能够将来自所述传感器的所述模拟信号无延迟且以精度高的数字信号的形式而转发至所述控制装置。
本发明的信号处理装置也可为，所述传感器为称重传感器(load cell)。
根据所述构成，所述信号处理装置起到下述效果，即，能够将来自所述称重传感器的所述信号无延迟且以精度高的时间序列数据的形式而转发至所述控制装置。
本发明的信号处理装置中也可为，所述噪声去除部为数字滤波器。
根据所述构成，所述获取部以短于所述转发周期的所述数据获取周期来从所述传感器获取所述信号，由此生成时间序列数据，因此起到下述效果，即，无论所述转发周期如何，所述数字滤波器均能够去除宽范围频率的噪声。而且，根据所述构成，所述获取部以短于所述转发周期的所述数据获取周期来从所述传感器获取所述信号，由此生成时间序列数据，因此起到下述效果，即，所述数字滤波器对所述噪声的去除不会延迟。因此，所述信号处理装置起到下述效果，即，能够将来自所述传感器的信号无延迟且以精度高的时间序列数据的形式而转发至所述控制装置。
为了解决所述问题，本发明的信号处理方法对来自传感器的信号进行处理并转发至控制装置，所述信号处理方法包括：获取步骤，从所述传感器以规定的数据获取周期来获取所述信号，由此生成时间序列数据；噪声去除步骤，从所述时间序列数据中去除频率噪声；以及转发步骤，将经所述噪声去除步骤去除了所述频率噪声的所述时间序列数据，以规定的转发周期而周期性地转发至所述控制装置，所述数据获取周期短于所述转发周期。
根据所述方法，所述获取步骤以短于所述转发周期的所述数据获取周期来从所述传感器获取所述信号，由此生成时间序列数据。因此起到下述效果，即，无论所述转发周期如何，所述噪声去除步骤均能够去除宽范围频率的噪声。而且，根据所述方法，所述获取步骤以短于所述转发周期的所述数据获取周期来从所述传感器获取所述信号，由此生成时间序列数据。因此起到下述效果，即，所述噪声去除步骤对所述噪声的去除不会延迟。因此，所述信号处理方法起到下述效果，即，能够将来自所述传感器的信号无延迟且以精度高的时间序列数据的形式而转发至所述控制装置。
[发明的效果]
本发明起到能够去除宽范围频率的噪声的效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的信号处理装置的主要部分构成的框图。
图2是表示本实施方式的控制系统1的整体概要的图。
图3是用于对图1的信号处理装置所执行的处理的时机与现有的信号处理装置所执行的处理的时机的差异进行说明的图。
图4是对图1的信号处理装置所执行的处理的时机与其他功能单元所执行的处理的时机同步的情况进行说明的图。
[附图标记的说明]
1：控制系统(主从控制系统)
10：远程IO终端(从装置)
20：控制器(控制装置、主装置)
101：通信耦合器(从装置)
110：信号处理装置
112：获取部(获取部、A/D转换器)
113：噪声去除部(噪声去除部、数字滤波器)
115：收发部(转发部)
120：传感器(传感器、称重传感器)
具体实施方式
实施方式1
以下，对于本发明的实施方式1，基于图1至图4来进行详细说明。对于图中相同或相当的部分标注相同附图标记并不再重复其说明。为了便于理解本发明的一方式的信号处理装置110(信号处理装置)，首先使用图2来说明包含信号处理装置110的控制系统1的概要。
(实施方式1的控制系统的概要)
图2是表示包含信号处理装置110的控制系统1的概要的图。如图2所示，控制系统1包括控制器(controller)20(控制装置)、以及经由现场网络(field network)30(上位总线(bus)，即，上位通信网络)而连接于控制器20的一个以上的远程IO终端(remote Input/Outterminal)10。即，控制系统1为主从控制系统，该主从控制系统包含作为主装置的控制器20、及经由网络(现场网络30)而连接于主装置的一个以上的作为从装置的远程IO终端10(更具体而言为通信耦合器(coupler)101)。控制器20在对经由现场网络30的数据传输进行管理这一含义上被称作“主装置”，另一方面，远程IO终端10(更具体而言为通信耦合器101)被称作“从装置”。
在图2所例示的控制系统1中，多个远程IO终端10(具体而言为远程IO终端10(1)、10(2)、…、10(n))经由现场网络30而连接至控制器20。另外，在不需要特别区分远程IO终端10(1)、10(2)、…、10(n)各自的情况下，简称作“远程IO终端10”。
另外，作为从装置，也可为伺服驱动器(servo driver)等(未图示)直接连接于现场网络30。而且，也可将多个控制器20连接于现场网络30，并将任一个控制器20作为主装置，而将剩余的控制器20作为从装置。进而，也可将与控制器20及远程IO终端10均不同的控制主体作为主装置。即，“主装置”及“从装置”是着眼于现场网络30上的数据传输的控制功能来定义，对于在各装置间收发怎样的信息，并无特别限定。
控制器20例如为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，是控制系统1中的对经由现场网络30的数据传输进行管理的主装置。作为连接于作为主装置的控制器20的从装置，除了远程IO终端10以外，也可包含直接连接于现场网络30的伺服驱动器(未图示)等。进而，在有多个控制器20连接于现场网络30的情况下，也有任一个控制器20成为主装置，而剩余的控制器20成为从装置的情况。进而，或者也可为与控制器20及远程IO终端10均不同的控制主体成为主装置。而且，在控制器20上，如图2所示，经由连接缆线(cable)60等而连接有支持(support)装置40。
另外，控制器20包含执行主要的运算处理的中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)单元，进而，也可包含经由内部总线而连接至该CPU单元的一个以上的功能单元。控制器20可包含的功能单元是与后述的远程IO终端10所包含的功能单元100同样，因此详细情况会后述。
现场网络30传输控制器20所接收或控制器20所发送的各种数据，例如为醚卡特(EtherCAT)(注册商标)、普劳烦特(PROFINET)(注册商标)、麦卡特洛林克(MECHATROLINK)(注册商标)-III、帕沃林克(Powerlink)、塞罗克斯(SERCOS)(注册商标)-III、CIP Motion。而且，现场网络30例如也可为设备网(DeviceNet)、空泡网(CompoNet)(注册商标)等。另外，以下，对通过在现场网络30上依次转发数据帧，从而在控制器20与远程IO终端10之间或者在远程IO终端10之间收发数据的控制系统1进行说明。而且，在以下的说明中，为了与作为下位通信网络的内部总线102进行对比，有时将现场网络30称作“上位总线(上位通信网络)”。进而，为了与在内部总线102上传输的数据帧区分，也将现场网络30上的数据帧称作“上位数据帧”。
支持装置40是用于对控制系统1设定各种参数的信息处理装置。即，状态值的获取(输入刷新(refresh))时机及输出值的更新(输出刷新)时机也可由支持装置40来计算及设定。支持装置40典型的是包含通用的计算机。例如，由支持装置40所执行的信息处理程序也可保存在只读光盘(Compact Disk-Read Only Memory，CD-ROM)50中而流通。保存在该CD-ROM50中的程序由未图示的CD-ROM驱动装置来读取，并保存到支持装置40的硬盘(harddisk)等中。或者，也可构成为，从上位的主机计算机(host computer)等通过网络来下载(download)程序。
远程IO终端10是用于将控制器20可包含的功能单元扩展性地配置于与控制器20的配置位置不同的位置。即，远程IO终端10所含的功能单元100是与控制器20可包含的功能单元(可经由内部总线而连接至控制器20所具备的CPU单元的一个以上的功能单元)同样。远程IO终端10包含：通信耦合器101，用于进行与现场网络30中的数据传输相关的处理；以及一个以上的功能单元100，经由内部总线102而连接于通信耦合器101。
图2所例示的远程IO终端10中，多个功能单元100(具体而言为功能单元100(1)、100(2)、100(3)、…、100(n))经由内部总线102而连接至通信耦合器101。另外，在不需要特别区分功能单元100(1)、100(2)、100(3)、…、100(n)各自的情况下，简称作“功能单元100”。在多个功能单元100连接于内部总线102的情况下，该多个功能单元100能够经由内部总线102来彼此收发数据。
通信耦合器101经由现场网络30而连接至控制器20(更准确而言为控制器20所具备的CPU单元)，对与控制器20之间的数据传输进行控制。而且，通信耦合器101控制功能单元100的动作，对经由内部总线102的与功能单元100之间的数据传输进行管理。即，通信耦合器101不仅连接至内部总线102，也连接至现场网络30。通信耦合器101对经由上位总线即现场网络30的数据传输进行管理，并且对经由下位总线即内部总线102的数据传输进行管理。
功能单元100在与控制对象(未图示)之间收发信号，例如为IO单元(或特殊单元)。如后所述，功能单元100包含信号处理装置110。IO单元例如控制二值化数据的收发(输入/输出)。具体而言，IO单元能够收集(接收)传感器检测到(导通)或者未检测到(关闭)某些对象物之类的信息等。而且，IO单元能够输出(发送)使规定的输出对象(例如继电器(relay)及执行器(actuator)等)激活(导通)或非激活(关闭)的指令。而且，特殊单元能够执行IO单元不执行的各功能，例如进行模拟数据的输入/输出、各种控制、IO单元无法执行的规定通信(例如串行(serial)通信、编码器(encoder)输入)。
在远程IO终端10中，一个以上的功能单元100(1)、100(2)、…、100(n)可经由作为通信线(line)的内部总线102而与通信耦合器101彼此进行数据传输。内部总线102中，例如也可采用串行通信，将对象数据以按时间序列排列成一列的形式予以传输。多个功能单元100各自收到在内部总线102中传输的数据帧时，从该数据帧对数据进行解码，而执行必要的处理。并且，多个功能单元100各自重新生成数据帧，并重新发送(转送(forward))给下级的功能单元100。另外，以下的说明中，为了与在现场网络30上传输的数据帧(上位数据帧)区分，有时将在内部总线102上传输的数据帧称作“内部总线帧”。
接下来，对于以上说明了概要的控制系统1，对在控制系统1中所含的各装置中执行的各种处理的同步说明概要。
(对于控制系统中的各种处理的同步)
在控制系统1中，当进行针对同一控制对象的控制(某些处理)时，有时优选在从该控制对象获取的多个状态值之间取得同步。即，在控制系统1中，有时优选在同一时机从所述控制对象分别获取与所述控制对象相关的多个状态值，并基于所获取的这些状态值来计算针对所述控制对象的输出值等。
控制系统1为了在控制器20(主装置)与一个以上的远程IO终端10(从装置)之间使各种处理同步，作为其一种同步方法，具有基于分布式时钟(Distribute Clock，DC)方式的时刻同步功能。例如，控制器20及一个以上的远程IO终端10各自具有周期性地生成作为同步基准的时刻信息(基准时钟(reference clock))的定时器(timer)来作为计时器。作为主装置的控制器20的计时器成为基准，作为从装置的各远程IO终端10同步于该控制器20的计时器。更具体而言，一个以上的远程IO终端10各自基于在现场网络30上周期性地传输的上位数据帧，每次对各自具有的定时器所产生的时间偏差进行修正。由此，在与控制器20的计时器所产生的基准时钟相同的时机，在一个以上的远程IO终端10各自的内部产生基准时钟。因此，在控制器20及一个以上的远程IO终端10之间，实质可利用共同的时刻。
一个以上的远程IO终端10以在共同的时间轴上指定的时机，分别执行预先指定的处理。但是，存在上位数据帧的传输延迟。因此，例如在远程IO终端10(1)中能够开始利用上位数据帧中所含的数据的处理的时机(时刻T1)、与在远程IO终端10(2)中能够开始利用上位数据帧中所含的数据的处理的时机(时刻T2)之间，可能产生时间差TD1。其他远程IO终端10之间也同样。
由于传输延迟即时间差(TD1～TDn)为微小的时间，因此若是一般的控制对象，则不成问题。但是，对于多轴控制之类的优选多个执行器同步进行动作的控制对象，在一个以上的远程IO终端10之间(或者安装于不同的远程IO终端10中的功能单元100之间)，使来自控制对象的状态值的获取(输入刷新)的时机、与针对控制对象的输出值的更新(输出刷新)的时机同步(一致)变得重要。
控制系统1中，具有以下说明的“输入/输出同步”的功能。即，在一个以上的远程IO终端10之间，调整处理的开始时机，使得均从时刻Ts起一齐开始处理。为了实现此种输入/输出同步，对于一个以上的远程IO终端10，分别以某时刻为基准，设定在各自的功能单元100中开始必要处理的时机(相位/开始延迟时间)。通过该经设定的时机，功能单元100各自触发(trigger)必要的处理，由此，作为结果，在一个以上的远程IO终端10之间，输入刷新及输出刷新的时机实时同步。
另外，在主装置及一个以上的从装置之间，由于可利用共同的时刻，因此在连接于现场网络30的、控制器20及一个以上的远程IO终端10的全部或一部分之间，输入/输出同步成为可能。以下，进一步说明详细情况。
控制器20以预定的控制周期(PLC控制周期)来反复执行用户程序(userprogram)。用户程序典型的是包含序列程序(sequence program)及运动程序(motionprogram)。在控制器20中，在用户程序的执行之前，执行从控制对象获取状态值的处理(输入刷新)。而且，在控制器20中，在用户程序的执行后，执行反映通过该执行而计算的结果(输出值)的处理(输出刷新)。典型的是，从之前的输出刷新的开始到下个输出刷新的开始为止的期间被计算为控制器20的控制周期(PLC控制周期)。
当控制器20中的输出刷新完成时，经由现场网络30，通过输出刷新来开始包含所计算的结果(输出值)的上位数据帧的送出。从控制器20送出的上位数据帧经由现场网络30而依次转发至通信耦合器101。从上位数据帧的先头到达远程IO终端10(1)的通信耦合器101，直至同一上位数据帧的先头到达远程IO终端10(2)的通信耦合器101为止的时间相当于“传输延迟”。
而且，控制器20中的控制周期(PLC控制周期)是与送出上位数据帧的周期(转发周期)一致。
在一个以上的远程IO终端10的各自中，当通信耦合器101中的上位数据帧的接收完成时，通信耦合器101执行以下的处理。即，通信耦合器101将面向经由内部总线102而连接至通信耦合器101的(即，远程IO终端10中所含的)功能单元100的数据(内部总线帧)，经由内部总线102而传输至各个功能单元100。
经由内部总线102而连接至通信耦合器101的一个以上的功能单元100各自通过经由内部总线102而传输的内部总线帧，对针对控制对象的输出值进行更新(输出刷新)。随后，功能单元100各自获取(输入刷新)来自控制对象的状态值。继而，将包含各个功能单元100所获取的状态值的数据(包含状态值的内部总线帧)经由内部总线102而传输至通信耦合器101。进而，通信耦合器101将所接收的“包含状态值的内部总线帧”的内容反映至上位数据帧(即，在现场网络30上传输的数据帧)，并转发至下级的通信耦合器101(下级的远程IO终端10)。
此处，详细情况会后述，但在控制系统1中，功能单元100各自周期性地获取(输入刷新)来自控制对象的状态值的周期，短于上位数据帧在现场网络30上被转发至控制器20的周期即转发周期。更具体而言，在控制系统1中，获取部112的数据获取周期(在获取部112为A/D转换器的情况下，为获取部112的采样周期)，短于送出上位数据帧的周期(转发周期)、即控制器20中的控制周期(PLC控制周期)。但是，优选的是，一个以上的功能单元100各自周期性地获取(输入刷新)来自控制对象的状态值的周期为一致。即，在控制系统1中，一个以上的功能单元100各自获取(输入刷新)来自控制对象的状态值的周期(数据获取周期)，在一个以上的功能单元100之间一致，且所述数据获取周期短于转发周期。
如此，远程IO终端10(通信耦合器101)从已到达的上位数据帧中获取表示输出值的数据，并将所获取的输出值给予至各个功能单元100。同时，远程IO终端10(通信耦合器101)获取来自功能单元100的状态值，并且将表示该获取的状态值的数据附加至在现场网络30内依次传输的上位数据帧。即，控制器20与远程IO终端10(通信耦合器101)之间的经由现场网络30的数据更新处理、和通信耦合器101与功能单元100之间的经由内部总线102的数据更新处理是并列地执行。
在控制系统1中，使一个以上的功能单元100各自更新输出值的(若严格表达，则是输出值的更新完成的)时机在一个以上的功能单元100之间一致。也将更新该输出值的时机称作“OUT数据输出同步时机”。在该OUT数据输出同步时机，必须对所有的功能单元100给予应输出的数据(OUT数据)。因此，开始输出刷新的时机是考虑各功能单元100的输出处理所需的时间等来决定。
而且，在控制系统1中，使从控制对象获取(输入刷新)状态值的时机在一个以上的功能单元100之间一致。也将获取该状态值的时机称作“IN数据锁存(latch)同步时机”。所谓“IN数据锁存”，是指在某个时机获取向功能单元100输入的信号的值。远程IO终端10必须在下个传输周期的上位数据帧到达之前，获取(输入刷新)来自控制对象的状态值。由于上位数据帧是被依次转发，因此根据各远程IO终端10的现场网络30内的安装位置，上位数据帧到达的时机不同。因此，IN数据锁存同步时机是考虑功能单元100的输入处理所需的时间及上位数据帧中产生的传输延迟等来决定。
另外，后述的数据获取周期(获取部112获取来自传感器120的输出信号的周期)是IN数据锁存同步时机的周期。数据获取周期在获取部112为A/D转换器的情况下，是获取部112的采样周期。在控制系统1中，获取部112的数据获取周期(在获取部112为A/D转换器的情况下，为获取部112的采样周期)，短于控制器20中的控制周期(PLC控制周期)、即送出上位数据帧的周期(转发周期)。即，在控制系统1中，IN数据锁存同步时机的周期短于转发周期。并且，送出上位数据帧的周期即转发周期是获取部112的数据获取周期的二以上的整数倍。在控制系统1中，一个以上的功能单元100各自的输入为同步，但一个以上的功能单元100各自的输入周期(数据获取周期)短于控制器20中的控制周期(PLC控制周期)、即送出上位数据帧的周期(转发周期)。
通过所述构成，即使在不同的远程IO终端10之间，也能够使功能单元100彼此的输入刷新及输出刷新的时机彼此同步，因此，例如能够更高精度地实现多轴控制等。
另外，在控制系统1中，一个以上的功能单元100各自获取的“来自控制对象的状态值”通过上位数据帧而周期性地被转发至控制器20(控制装置)。一个以上的功能单元100各自获取的“来自控制对象的状态值”被转发至控制器20(控制装置)的周期即转发周期，是送出上位数据帧的周期，且与控制器20中的控制周期(PLC控制周期)一致。
详细情况会后述，但由信号处理装置110进行了信号处理的传感器120的输出信号通过通信耦合器101而周期性地转发至控制器20(控制装置)。即，信号处理装置110的收发部115将经噪声去除部113去除了噪声的“传感器120的输出信号”发送至通信耦合器101，由此，被去除了噪声的(由信号处理装置110进行了信号处理的)传感器120的输出信号通过通信耦合器101而周期性地转发至控制器20(控制装置)。信号处理装置110的收发部115经由通信耦合器101，将经噪声去除部113去除了噪声的传感器120的输出信号以转发周期而转发至控制器20。经由通信耦合器101的、收发部115所进行的转发处理的周期(转发周期)是与控制器20的控制周期(PLC控制周期)一致。
至此为止，对于控制系统1，对在所有功能单元100之间使输出刷新的时机及输入刷新的时机各自一致的示例进行了说明。但是，在控制系统1中，除了在所有功能单元100之间使输出刷新及输入刷新各自一致的设定以外，也可进行仅在一部分功能单元100之间使输出刷新及输入刷新中的至少其中之一一致的设定。
即，也可为：在构成控制系统1的多个功能单元100中的特定的功能单元100之间，使输出刷新及输入刷新各自一致，并且对于剩余的功能单元100，以与所述特定的功能单元100的输出刷新及输入刷新的时机不同的时机来执行输出刷新及输入刷新。具体而言，在控制系统1中，也可根据控制对象等，来选择性地指定欲使输入刷新及输出刷新这两者同步的功能单元100。在控制系统1中，并非必须对经由现场网络30而连接至控制器20的所有远程IO终端确保处理同步，且并非必须对控制系统1中的所有功能单元100确保处理同步。
至此为止，对于控制系统1及控制系统中所含的装置(主装置及从装置)所执行的各种处理的同步，使用图2进行了说明。接下来，对于控制系统1的功能单元100，使用图1等来进行说明。
(对于传感器)
首先，对本实施方式中所用的传感器120的概要进行说明。传感器120对控制对象(未图示)的物理量(状态值)进行检测，并输出与所检测出的物理量对应的信号(例如模拟信号)。传感器120所检测的控制对象的状态值可为重量及压力等任意物理量。
传感器120例如是被安装于控制对象(例如计量装置等产业机械)中的称重传感器。根据所述构成，信号处理装置110起到下述效果，即，能够将来自传感器120(称重传感器)的信号无延迟且以精度高的时间序列数据的形式而转发至控制器20(控制装置)。
此处，称重传感器一般包含使用应变计的惠斯登电桥(Wheatstone bridge)电路，根据所施加的负载(重量或压力)，应变计的电阻值发生变化，由此，输出电压发生变化。控制器20根据该输出电压(输出信号)的变化来导出计测值。
作为传感器120的使用例，可列举台秤系统、定量切出控制系统、压入系统等，本实施方式也可适用于这些系统。
所谓台秤系统是将计量物置于秤台上，对计量物的重量进行测定的系统。多个传感器120(称重传感器)被安装在秤台之下，各自的输出信号输入至被称作和算盒的对传感器120的输出信号进行合算的单元。从和算盒输出的输出信号的合计(合计值)经由信号处理装置110(称重传感器接口单元(load cell interface unit))而发送至控制器20。控制器20能够根据所述合计值而导出重量值。
所谓定量切出控制系统是对被投入计量斗(hopper)中的原料的重量进行测定，并将原料排出至容器的系统。一边对计量斗内的原料的重量进行测定，一边以大投入→中投入→小投入的顺序来控制投入阀(valve)。
多个传感器120(称重传感器)被安装于可测定计量斗重量的位置，各自的输出信号被输入至前述的和算盒，从和算盒输出的输出信号的合计(合计值)经由信号处理装置110(称重传感器接口单元)而发送至控制器20。控制器20能够根据所述合计值来导出计量值，并控制计量斗。
所谓压入系统是生产通过压入来将两个零件予以接合的加工品的系统，例如通过伺服驱动器来对零件施加负载而进行压入。传感器120(称重传感器)被安装于可测定该负载的位置，根据由传感器120所测定出的负载是否适当，来判定加工品的良否。接下来，参照图1来说明信号处理装置110的详细情况。
(对于信号处理装置)
为了便于理解信号处理装置110，在参照图1来说明信号处理装置110的详细情况之前，若对信号处理装置110的概要进行整理，则为如下所述。
(信号处理装置的概要)
即，信号处理装置110是对来自传感器120的信号(传感器120的输出信号)进行处理并转发至控制器20(控制装置)的信号处理装置，包括：获取部112，从传感器120以规定的数据获取周期来获取输出信号，由此生成时间序列数据；噪声去除部113，从所述时间序列数据中去除频率噪声；以及收发部115(转发部)，将经噪声去除部113去除了所述频率噪声的所述时间序列数据，以规定的转发周期而周期性地转发至控制器20，所述数据获取周期短于所述转发周期。
根据所述构成，获取部112以短于所述转发周期的所述数据获取周期来从传感器120获取输出信号，由此生成时间序列数据，因此起到下述效果，即，无论所述转发周期如何，噪声去除部113均能够去除宽范围频率的噪声。而且，根据所述构成，获取部112以短于所述转发周期的所述数据获取周期来从传感器120获取输出信号，由此生成时间序列数据，因此起到下述效果，即，噪声去除部113对所述噪声的去除不会延迟。因此，信号处理装置110起到下述效果，即，能够将来自传感器120的信号无延迟且以精度高的时间序列数据的形式而转发至控制器20。
另外，详细情况会后述，但收发部115(转发部)将去除了噪声的“传感器120的输出信号”发送至通信耦合器101，由此使通信耦合器101将去除了噪声的“传感器120的输出信号”以所述转发周期而转发至控制器20(控制装置)。即，收发部115将经噪声去除部113去除了所述频率噪声的所述时间序列数据以规定的转发周期，(经由通信耦合器101)而周期性地转发至控制器20。
尤其，在信号处理装置110中，所述转发周期(经噪声去除部113去除了所述频率噪声的所述时间序列数据周期性地被转发至控制器20的周期)是所述数据获取周期(获取部112获取来自传感器120的输出信号的周期)的二以上的整数倍。
此处，在所述转发周期并非所述数据获取周期的整数倍的情况下，在获取部112获取来自传感器120的输出信号的中途，有可能成为将来自传感器120的输出信号转发至控制器20(控制装置)的时机，即，获取部112获取来自传感器120的输出信号的期间有可能变短。并且，在获取期间短的情况下，获取部112有可能获取来自传感器120的不完全的输出信号。
根据所述构成，所述转发周期为所述数据获取周期的二以上的整数倍，因此能够避免在获取部112获取来自传感器120的输出信号的中途，成为将所述信号转发至所述控制装置的时机这一事态，即，能够避免获取部112获取来自传感器120的输出信号的期间变短这一事态。因此，信号处理装置110起到下述效果，即，能够避免获取部112获取来自传感器120的不完全的输出信号的事态，从而能够避免将获取尚未完成的信号以所述时间序列数据的形式而转发至控制器20的事态的产生。
而且，信号处理装置110所执行的处理能够如下所述那样进行整理。即，信号处理装置110所执行的信号处理方法是对来自传感器120的信号(传感器120的输出信号)进行处理并转发至控制器20(控制装置)的信号处理方法，包括：获取步骤，从传感器120以规定的数据获取周期来获取输出信号，由此生成时间序列数据；噪声去除步骤，从所述时间序列数据中去除频率噪声；以及转发步骤，将经所述噪声去除步骤去除了所述频率噪声的所述时间序列数据，以规定的转发周期而周期性地转发至控制器20，所述数据获取周期短于所述转发周期。
根据所述方法，所述获取步骤以短于所述转发周期的所述数据获取周期来从传感器120获取输出信号，由此生成时间序列数据。因此，起到下述效果，即，无论所述转发周期如何，所述噪声去除步骤均能够去除宽范围频率的噪声。而且，根据所述方法，所述获取步骤以短于所述转发周期的所述数据获取周期来从传感器120获取所述信号，由此生成时间序列数据。因此，起到下述效果，即，所述噪声去除步骤对所述噪声的去除不会延迟。因此，所述信号处理方法起到下述效果，即，能够将来自传感器120的信号无延迟且以精度高的时间序列数据的形式而转发至控制器20。
接下来，参照图1，对如上所述那样整理了概要的信号处理装置110说明详细情况。
(信号处理装置的详细情况)
图1是表示信号处理装置110的主要部分构成的框图。信号处理装置110例如为称重传感器接口单元，是具备用于进行重量(g、kg等)及压力(N、kN等)等的测定的传感器信号(称重传感器输出信号)输入处理功能的单元。信号处理装置110例如将来自作为称重传感器的传感器120的输出信号在自装置内进行放大，并进行A/D转换，换算成重量及压力等任意物理量并输出至控制器20。
此处，图1所示的信号处理装置110为包含放大部111、获取部112、噪声去除部113、换算部114及收发部115的构成。
放大部111对从传感器120获取的信号(例如模拟信号)进行放大。另外，信号处理装置110并非必须具备放大部111。
获取部112从传感器120周期性地获取输出信号，并发送至噪声去除部113。另外，获取部112从传感器120周期性地获取输出信号，因此，最终从传感器120获取时间序列的输出信号(时间序列信号)。即，获取部112以规定的数据获取周期来从传感器120获取信号，由此生成时间序列数据，并将所生成的时间序列数据发送至噪声去除部113。
获取部112例如为A/D转换器。即，在来自传感器120的输出信号为模拟信号的情况下，作为A/D转换器的获取部112的数据获取周期是将来自传感器120的模拟信号转换为数字信号的采样周期。
根据所述构成，作为A/D转换器的获取部112以短于所述转发周期的所述采样周期，将来自传感器120的模拟信号(来自传感器120的输出信号)转换为数字信号。因此，起到下述效果，即，无论所述转发周期如何，噪声去除部113均能够去除宽范围频率的噪声。而且，根据所述构成，作为A/D转换器的获取部112以短于所述转发周期的所述采样周期，将来自传感器120的模拟信号转换为数字信号，因此起到下述效果，即，噪声去除部113对所述噪声的去除不会延迟。因此，信号处理装置110起到下述效果，即，能够将来自传感器120的模拟信号无延迟且以精度高的数字信号的形式而转发至控制器20。
另外，对于通过以规定的数据获取周期来从传感器120获取信号而生成时间序列数据的获取部112，也可分为以规定的数据获取周期来从传感器120获取信号的功能部、与将来自传感器120的信号转换为规定信号的功能部。
噪声去除部113从由获取部112所获取的传感器120的输出信号(尤其是由获取部112从传感器120的信号而生成的时间序列数据)中去除噪声(例如频率噪声)。然后，噪声去除部113将去除了噪声的信号(传感器120的输出信号；尤其是由获取部112所获取的传感器120的输出信号)输出(发送)至换算部114(或收发部115)。
噪声去除部113例如为数字滤波器。作为数字滤波器的噪声去除部113例如能够从数字信号中去除频率噪声，所述数字信号是作为A/D转换器的获取部112对作为称重传感器的传感器120的模拟信号进行A/D转换而生成。
即，获取部112以短于所述转发周期的所述数据获取周期来从传感器120获取输出信号，由此生成时间序列数据，因此起到下述效果，即，无论所述转发周期如何，作为数字滤波器的噪声去除部113均能够去除宽范围频率的噪声。而且，根据所述构成，获取部112以短于所述转发周期的所述数据获取周期来从传感器120获取输出信号，由此生成时间序列数据，因此起到下述效果，即，作为数字滤波器的噪声去除部113对所述噪声的去除不会延迟。因此，信号处理装置110起到下述效果，即，能够将来自传感器120的信号无延迟且以精度高的时间序列数据的形式而转发至控制器20。
在噪声去除部113为数字滤波器的情况下，作为数字滤波器的噪声去除部113的滤波器的种类及数量并无特别限定，例如，作为滤波器的种类，可列举低通滤波器(low-passfilter)、移动平均滤波器、陷波滤波器(notch filter)等。另外，由于陷波滤波器仅将去除频率予以去除，因此在也欲将去除频率整数倍的频率予以去除的情况下，必须分别准备陷波滤波器，但移动平均滤波器也能够将去除频率整数倍的频率予以去除，因此理想的是移动平均滤波器。而且，移动平均滤波器、陷波滤波器也可具备多个。通过具备多个，从而具有以下优点。
一般而言，在计量系统中，因计量中的机械振动、电气噪声等，计量精度有可能产生误差。尤其，因计量系统的机械系统中的机械振动、计量对象物的固有振动，计量值有时会不稳定。因而，需要用于去除此种振动的影响的数字滤波器。并且，考虑到这些外部干扰(机械系统的机械振动、计量对象物的固有振动)会复层，因此通过串联地插入多个数字滤波器以去除各影响，由此能够适当地去除影响。
换算部114将传感器120的输出信号(尤其是由获取部112所获取并经噪声去除部113去除了噪声的信号)换算为表示任意物理量(重量及压力等)的数据。另外，信号处理装置110并非必须具备换算部114。
收发部115将由获取部112所获取并经噪声去除部113去除了噪声的“传感器120的输出信号”(经噪声去除部113去除了噪声的时间序列数据)发送至控制器20。收发部115例如将由换算部114换算为表示任意物理量的数据的“传感器120的输出信号”发送至控制器20。
更准确而言，收发部115将经噪声去除部113去除了噪声(频率噪声)的时间序列数据发送至通信耦合器101。通信耦合器101将从信号处理装置110(收发部115)接收的信号，以规定的转发周期而周期性地转发至控制器20(控制装置)。即，通过收发部115将经噪声去除部113去除了噪声的“传感器120的输出信号”发送至通信耦合器101，从而去除了噪声的“传感器120的输出信号”周期性地被转发至控制器20(控制装置)。收发部115将经噪声去除部113去除了噪声的传感器120的输出信号(更准确而言为从传感器120的输出信号生成的时间序列数据)，经由通信耦合器101以规定的转发周期而周期性地转发至控制器20。
接下来，对于以上说明了概要的信号处理装置110，对在信号处理装置110中执行的信号处理(尤其是噪声去除处理)说明详细情况。
(对于信号处理)
图3是用于对信号处理装置110所执行的信号处理的时机、与现有的信号处理装置所执行的信号处理的时机的差异进行说明的图。
如上所述，在控制系统1中，控制系统1在一个以上的功能单元100之间使输出刷新及输入刷新的时机同步。具体而言，在控制系统1中，一个以上的功能单元100各自更新输出值的(若严格表达，则为输出值的更新完成的)时机(输出刷新)一致(同步)。而且，在控制系统1中，一个以上的功能单元100各自从控制对象获取状态值(输入刷新)的时机一致(同步)。在控制系统1中，一个以上的功能单元100的输出刷新及输入刷新的重复周期均与PLC控制周期一致。控制系统1使一个以上的功能单元100彼此的输入刷新及输出刷新的时机彼此同步，由此，例如能够更高精度地实现多轴控制等。但是，一个以上的功能单元100的输入刷新的重复周期(数据获取周期)短于控制器20的控制周期(PLC控制周期)，即短于转发周期。
以下，将在控制系统1中同步的各种处理(例如，功能单元100从控制对象获取状态值的处理)称作“同步处理”。而且，以下，将控制器20中的控制周期(PLC控制周期)，即在现场网络30中送出上位数据帧的周期称作“同步周期”。另外，如上所述，在控制系统1中，将由信号处理装置110进行了信号处理的“传感器120的输出信号”转发至控制器20(控制装置)的周期即转发周期，是在现场网络30中送出上位数据帧的周期，与控制器20的控制周期(PLC控制周期)一致，即，与同步周期一致。
在控制系统1中，同步处理必须以所设定的同步周期而以1μs以下的抖动(jitter)(信号的时间偏差、波动)来进行，例如，一个以上的功能单元100各自必须以从IN数据锁存同步时机计起为1μs以下的抖动，来进行数据导入。
例如，在噪声去除部113对作为A/D转换器的获取部112将作为称重传感器的传感器120的模拟信号进行A/D转换而生成的数字信号进行数字滤波(digital filtering)的数字滤波器的情况下，必须留意以下方面。即，一般而言，数字滤波器能够将指定频率的噪声从数字信号(数字数据)中予以去除，但能够去除的噪声的频率取决于A/D转换器的采样频率。即，A/D转换器的采样频率越高，数字滤波器能够去除的噪声的频率范围越宽。
在控制系统1中，同步周期(PLC控制周期)有时为数ms的长周期。在同步周期长的情况下，若与同步周期一致地加长A/D转换器的采样周期，则会产生以下问题。即，若加长A/D转换器的采样周期，则从该A/D转换器获取数字信号的数字滤波器无法高精度地辨识高频率的噪声，从而无法去除高频率的噪声。
在具备A/D转换器的现有的信号处理装置中，原本在同步处理中并不加入数字滤波器的滤波处理，或者，即使在同步处理中加入有数字滤波器的滤波处理的情况下，也会使A/D转换器的采样周期与同步周期相同。因此，现有的信号处理装置在同步周期为数ms的长周期的情况下，采样延迟，无法去除高频率的噪声。
因此，信号处理装置110的获取部112以短于同步周期的周期来获取传感器120的输出信号。在获取部112为A/D转换器的情况下，获取部112以短于同步周期的采样周期来获取传感器120的输出信号。并且，噪声去除部113从通过以短于同步周期的周期来获取传感器120的信号而获取部112所生成的时间序列数据中，去除噪声(频率噪声)。在获取部112为A/D转换器的情况下，噪声去除部113从由获取部112以短于同步周期的采样周期而生成的数字信号中去除噪声(频率噪声)。在噪声去除部113为数字滤波器的情况下，噪声去除部113能够从以短于同步周期的采样周期而生成的数字信号中去除噪声(频率噪声)，从而能够去除宽范围频率的噪声。
图3中，“周期时间(Cycle time)”是控制器20的控制周期(PLC控制周期)。“周期时间”例如为处理1(控制器输出刷新(output refresh))的执行周期，更准确而言，是从之前的处理1的开始直至下个处理1的开始为止的期间。图3中，处理2(控制器输入刷新(inputrefresh))、处理3(控制器的其他处理)、处理4(通信耦合器传输(transmission))、处理5(上位总线输出刷新(output refresh))、处理6(上位总线输入刷新(input refresh))、处理7(功能单元输出刷新(output refresh))及处理8(功能单元输入刷新(input refresh))各自是周期性地执行。
此处，处理1(控制器输出刷新(output refresh))是控制器20从控制对象获取状态值的处理(输入刷新)。处理2(控制器输入刷新(input refresh))是控制器20执行规定程序(例如用户程序)后，反映通过该执行而计算的结果(输出值)的处理(输出刷新)。处理3(控制器的其他处理)是由控制器20所执行的处理1及处理2以外的处理。处理4(通信耦合器传输(transmission))是如下所述的处理，即，通信耦合器101将表示经由内部总线102而从一个以上的功能单元100各自获取的状态值的数据附加至上位数据帧，并将附加有数据的上位数据帧依次传输至现场网络30内。处理5(上位总线输出刷新(output refresh))是如下所述的处理，即，通信耦合器101从上位数据帧获取针对控制对象的输出值，并将所获取的输出值经由内部总线102而分别发送至一个以上的功能单元100。处理6(上位总线输入刷新(input refresh))是通信耦合器101从功能单元100(例如信号处理装置110)获取控制对象的状态值的处理。处理7(功能单元输出刷新(output refresh))是功能单元100更新输出值(针对控制对象的输出值)(若严格表达，则为输出值的更新完成)的处理。处理8(功能单元输入刷新(input refresh))是功能单元100(例如信号处理装置110)从控制对象获取(输入刷新)状态值的处理，具体而言，是“导入数据并执行数字滤波器运算(去除频率噪声)”的处理。处理8(功能单元输入刷新(input refresh))的开始时间点是导入数据的时机，即，是开始A/D转换的时机。
若通过控制器20来任意设定基准时间点(Sync0)，则与此相应地设定输出同步时机(Output sync timing)及输入同步时机(Input sync timing)。输出同步时机(Outputsync timing)及输入同步时机(Input sync timing)各自表示处理7(功能单元输出刷新(output refresh))的完成时间点及处理8(功能单元输入刷新(input refresh))的开始时间点。控制器20的控制周期(周期时间)是与转发周期一致，即，与周期性地执行的处理4(通信耦合器传输(transmission))的执行周期一致。
如图3所示，处理1～处理7的各处理的执行周期是与控制器20的控制周期(PLC控制周期、周期时间)一致。但是，与处理1～处理7的各处理同样来周期性地执行的处理8(功能单元输入刷新(input refresh))的周期(执行周期)在现有装置(现有的信号处理装置)与信号处理装置110中不同。
如图3所示，在现有装置(现有的信号处理装置)中，从第1次的处理8(功能单元输入刷新(input refresh))至第2次的处理8(功能单元输入刷新(input refresh))为止的间隔(数据获取周期)是与控制器20的控制周期(周期时间)一致。
另一方面，在信号处理装置110中，从第1次的处理8(功能单元输入刷新(inputrefresh))至第2次的处理8(功能单元输入刷新(input refresh))为止的间隔(数据获取周期)短于控制器20的控制周期(周期时间)，即，短于信号处理装置110的转发周期，例如为125μs。即，信号处理装置110的获取部112以短于同步周期的125μs的数据获取周期来获取传感器120的输出信号而生成时间序列数据，并将所生成的时间序列数据输出至噪声去除部113。在获取部112为A/D转换器的情况下，获取部112的采样周期为125μs，短于同步周期。并且，以125μs的采样周期经A/D转换的传感器120的信号由噪声去除部113去除噪声。
另外，如上所述，在图3中，同步周期(即，PLC控制周期、周期时间)是与转发周期(经噪声去除部113去除了所述频率噪声的所述时间序列数据周期性地被转发至控制器20的周期)一致。并且，同步周期为信号处理装置110的获取部112的数据获取周期(在获取部112为A/D转换器的情况下，为获取部112的采样周期)即125μs的整数倍。即，所述转发周期为所述数据获取周期的二以上的整数倍。
如上所述，在控制系统1中，在各装置中执行的各种处理同步。例如，远程IO终端10(通信耦合器101)必须在转送了之前的传输周期的上位数据帧之后，且在下个传输周期的上位数据帧到达之前，获取(输入刷新)来自控制对象的状态值。并且，所述数据获取周期(获取部112获取来自传感器120的输出信号的周期)短于所述转发周期。
因此，在所述转发周期并非所述数据获取周期的整数倍的情况下，在获取部112获取所述信号的中途，有可能成为将来自传感器120的输出信号转发至控制器20(控制装置)的时机，即，获取部112获取来自传感器120的输出信号的期间有可能变短。并且，在获取期间短的情况下，获取部112有可能获取来自传感器120的不完全的输出信号。
根据所述构成，所述转发周期为所述数据获取周期的二以上的整数倍，因此能够避免在获取部112获取来自传感器120的输出信号的中途，成为将来自传感器120的输出信号转发至控制器20的时机这一事态，即，能够避免获取部112获取来自传感器120的输出信号的期间变短这一事态。因此，信号处理装置110起到下述效果，即，能够避免获取部112获取来自传感器120的不完全的输出信号这一事态，从而能够避免将获取尚未完成的信号以所述时间序列数据的形式而转发至控制器20的事态的产生。
以上，使用图3，对信号处理装置110所执行的信号处理的时机与现有的信号处理装置所执行的信号处理的时机的差异进行了说明。即，使A/D转换器的采样周期与同步周期一致的现有的信号处理装置在同步周期为数ms的长周期的情况下，采样延迟，无法去除高频率的噪声。另一方面，在信号处理装置110中，获取部112以短于同步周期的周期来获取传感器120的输出信号，由此，噪声去除部113能够从以短于同步周期的采样周期而生成的数字信号中去除噪声(频率噪声)，从而能够去除宽范围频率的噪声。接下来，对于信号处理装置110所执行的信号处理的时机，使用图4来说明与其他功能单元100(例如其他信号处理装置)所执行的信号处理的时机的关系。
(对于信号处理装置中的信号处理与其他功能单元的处理的同步)
图4是对信号处理装置110所执行的信号处理的时机与其他功能单元100所执行的各种处理的时机同步的情况进行说明的图。
如图4所示，信号处理装置110的转发周期(更准确而言为通信耦合器101的转发周期)是与将来自传感器120以外的功能单元100的信号转发至作为主装置的控制器20的周期同步。而且，与图3所示的同样，信号处理装置110的获取部112以短于同步周期的125μs的数据获取周期来获取传感器120的输出信号。进而，图4所示的例子中，其他功能单元100(例如自装置以外的，即，其他的信号处理装置110)也以短于同步周期的125μs的数据获取周期，来从控制对象获取状态值(例如传感器120的输出信号)。
图4所示的例子中，尤其在信号处理装置110从控制对象获取状态值的时机，其他功能单元100(例如自装置以外的，即，其他的信号处理装置110)也从控制对象获取状态值。即，如图4所示，在信号处理装置110开始处理8(功能单元输入刷新(input refresh))的时机，其他功能单元100(例如自装置以外的，即，其他的信号处理装置110)也开始处理8。控制系统1在一个以上的远程IO终端10之间(或者安装于不同的远程IO终端10中的功能单元100之间)，使来自控制对象的状态值的获取(输入刷新)的时机与针对控制对象的输出值的更新(输出刷新)的时机同步，由此，能够更高精度地实现多轴控制等。具体而言，通过使信号处理装置110的获取部112对传感器120的输出信号的获取的开始时机、与其他功能单元100(例如自装置以外的，即，其他的信号处理装置110)对与控制对象相关的状态值的获取的开始时机一致，从而能够更高精度地实现多轴控制等。
即，控制器20是主从控制系统中的主装置，所述主从控制系统包含所述主装置与经由网络而与所述主装置连接的一个以上的从装置，所述转发周期(经噪声去除部113去除了所述频率噪声的所述时间序列数据周期性地被转发至控制器20的周期)是与所述主装置的控制周期(PLC控制周期)同步。
根据所述构成，信号处理装置110起到下述效果，即，能够以与控制器20(主装置)的控制周期同步的周期，将来自传感器120的信号以精度高的时间序列数据的形式而转发至控制器20。
如上所述，控制系统1是主从控制系统，所述主从控制系统包含作为主装置的控制器20、及经由网络(现场网络30)而连接至所述主装置的一个以上的从装置(远程IO终端10)。控制器20(控制装置)是控制系统1(主从控制系统)中的主装置，在控制系统1中，作为从装置的远程IO终端10包含进行控制对象之间的信号的输入及输出中的至少其中之一的、一个以上的功能单元100。而且，传感器120被包含于功能单元100中。
在控制系统1中，例如，在作为从装置的远程IO终端10中所含的所有功能单元100之间，获取与来自所述控制对象的状态值相关的信号的时机、及对输出至所述控制对象的信号进行更新的时机这两者同步。
并且，信号处理装置110的转发周期(更准确而言为通信耦合器101的转发周期)是与将来自传感器120以外的功能单元100的信号转发至作为主装置的控制器20的周期同步。
如以上所整理那样，信号处理装置110的获取部112获取传感器120的输出信号的周期即数据获取周期短于转发周期。因此，信号处理装置110的噪声去除部113对于传感器120的输出信号，无论同步周期如何，均能够去除宽范围频率的噪声。而且，信号处理装置110的获取部112获取传感器120的输出信号的时机是与其他功能单元100(例如自装置以外的，即，其他的信号处理装置110)获取与控制对象相关的状态值的时机同步。
但是，如上所述，未必需要对控制系统1中的所有功能单元100确保处理的同步。即，在控制系统1中，也可根据控制对象等来选择性地指定欲使输入刷新及输出刷新这两者同步的功能单元100。具体而言，与传感器120相关的信号处理装置110的转发周期(更准确而言为通信耦合器101的转发周期)也可不与其他功能单元100的信号被转发至作为主装置的控制器20的周期同步。
通过软件(software)的实现例
信号处理装置110的控制块(block)(尤其是放大部111、获取部112、噪声去除部113、换算部114及收发部115)既可通过形成于集成电路(IC芯片(chip))等上的逻辑电路(硬件(hardware))来实现，也可使用CPU(Central Processing Unit)而通过软件来实现。
在后者的情况下，信号处理装置110具备执行实现各功能的软件即程序的命令的CPU、可由计算机(或CPU)读取地记录有所述程序及各种数据的只读存储器(Read OnlyMemory，ROM)或存储装置(将它们称作“记录介质”)、以及展开所述程序的随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)等。并且，通过计算机(或CPU)从所述记录介质中读取并执行所述程序，从而达成本发明的目的。作为所述记录介质，可使用“并非临时的有形介质”，例如可使用带(tape)、盘(disk)、卡(card)、半导体存储器、可编程的逻辑电路等。而且，所述程序也可经由可传输该程序的任意传输介质(通信网络或广播波等)而提供给所述计算机。另外，本发明也能够以通过电子传输来将所述程序具现化的、被嵌入载波中的数据信号的形态来实现。
本发明并不限定于所述的各实施方式，可在权利要求书所示的范围内进行各种变更，将不同的实施方式中分别揭示的技术部件适当组合而获得的实施方式也包含于本发明的技术范围内。

Claims (7)

1.一种信号处理装置，对来自传感器的信号进行处理并转发至控制装置，所述信号处理装置的特征在于包括：
获取部，从所述传感器以规定的数据获取周期来获取所述信号，由此生成时间序列数据；
噪声去除部，从所述时间序列数据中去除频率噪声；以及
转发部，将经所述噪声去除部去除了所述频率噪声的所述时间序列数据，以规定的转发周期而周期性地转发至所述控制装置，
所述数据获取周期短于所述转发周期，
所述控制装置是主从控制系统中的主装置，所述主从控制系统包含所述主装置和经由网络而与所述主装置连接的一个以上的从装置，
所述一个以上的从装置中的至少一个从装置包含预先设定处理的时机来各自触发动作而使所述数据获取周期彼此同步的多个所述信号处理装置，
多个所述信号处理装置的每一个的所述转发周期与所述主装置的控制周期同步。
2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，
所述转发周期是所述数据获取周期的二以上的整数倍。
3.根据权利要求1或2所述的信号处理装置，其特征在于，
来自所述传感器的信号为模拟信号，
所述获取部为模拟/数字转换器，
所述数据获取周期是所述模拟/数字转换器将所述模拟信号转换为数字信号的采样周期。
4.根据权利要求1或2所述的信号处理装置，其特征在于，
所述传感器为称重传感器。
5.根据权利要求1或2所述的信号处理装置，其特征在于，
所述噪声去除部为数字滤波器。
6.一种信号处理装置的控制方法，对来自传感器的信号进行处理并转发至控制装置，所述信号处理装置的控制方法的特征在于包括：
获取步骤，从所述传感器以规定的数据获取周期来获取所述信号，由此生成时间序列数据；
噪声去除步骤，从所述时间序列数据中去除频率噪声；以及
转发步骤，将经所述噪声去除步骤去除了所述频率噪声的所述时间序列数据，以规定的转发周期而周期性地转发至所述控制装置，
所述数据获取周期短于所述转发周期，
所述控制装置是主从控制系统中的主装置，所述主从控制系统包含所述主装置和经由网络而与所述主装置连接的一个以上的从装置，
所述一个以上的从装置中的至少一个从装置包含预先设定处理的时机来各自触发动作而使所述数据获取周期彼此同步的多个所述信号处理装置，
多个所述信号处理装置的每一个的所述转发周期与所述主装置的控制周期同步。
7.一种记录介质，其特征在于，记录有信息处理程序且计算机可读取，所述信息处理程序用于使计算机作为根据权利要求1至5中任一项所述的信号处理装置发挥功能。
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