CN111095805B - 模拟信号输入输出装置及模拟信号输入输出装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

制造成本廉价，不需要较宽的空间就能设置用于示出输入输出电平的结构，能够示出模拟信号的输入输出电平。模拟信号输入装置(1)具备：电压检测部(130)，其检测模拟信号的输入输出电平；LED点亮控制部(132)，其根据模拟信号的输入输出电平控制LED(15)的发光的模式。

Description

模拟信号输入输出装置及模拟信号输入输出装置的控制方法

技术领域

本发明涉及进行模拟信号的输入及输出的至少一方的模拟信号输入输出装置。

背景技术

作为输入或输出模拟信号的装置，例如在专利文献1中公开了具有校准顺序执行功能及校准顺序显示功能的工艺输入输出装置。详细而言，该工艺输入输出装置根据输入输出电路的校准试验的工序来控制LED的点亮。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国公开专利公报“特开2014－178785号说明书(2014年9月25日)”

发明内容

发明所要解决的技术问题

另一方面，在连接了模拟信号输入输出装置和外部装置的情况下，可能需要进行是否恰当地完成了连接的确认。另外，在模拟信号输入输出装置的运用中发生故障的情况下，可能需要确定原因。例如，可能需要确定该故障是由模拟信号输入输出装置引起，还是由模拟信号输入输出装置的外侧(配线不良、连接目的的设备故障)引起。在这种情况下，确认模拟信号输入输出装置中的模拟信号的输入输出电平变得很重要。

然而，上述的现有技术不是基于向用户示出模拟信号的输入输出电平这样的观点的技术。例如，为了显示模拟信号的输入输出电平，需要在模拟信号输入输出装置中设置7段LED、液晶显示器、模拟仪表等显示模拟信号的输入输出电平的结构。如果在模拟信号输入输出装置中设置该结构，则制造成本提高。另外，为了在模拟信号输入输出装置中设置上述那样的结构，需要设置用于设置该结构的空间。

本发明的一方面的目的在于实现能够示出模拟信号的输入输出电平的模拟信号输入输出装置，该模拟信号输入输出装置的制造成本廉价，且不需要较宽的空间就能设置用于示出输入输出电平的结构。

用于解决技术问题的手段

为了解决所述技术问题，本发明的一方面的模拟信号输入输出装置是具备发光元件的、进行模拟信号的输入及输出的至少一方的模拟信号输入输出装置，其中，具备：输入输出电平检测部，其检测所述模拟信号的输入电平及输出电平的至少一方；发光控制部，其根据所述模拟信号的输入电平或输出电平控制所述发光元件的发光的进行及结束的模式。

另外，本发明的一方面的模拟信号输入输出装置的控制方法是具备发光元件的、进行模拟信号的输入及输出的至少一方的模拟信号输入输出装置的控制方法，其中，包括：输入输出电平检测步骤，检测所述模拟信号的输入电平及输出电平的至少一方；发光控制步骤，根据所述模拟信号的输入电平或输出电平控制所述发光元件的发光的进行及结束的模式。

发明效果

根据本发明的一方面，能够通过一个发光元件的发光模式来示出模拟信号的输入输出电平。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的模拟信号输入装置的主要部分结构的一例的框图。

图2是表示本发明的实施方式的模拟信号输入输出装置的应用例的概要的图。

图3是表示本发明的实施方式的系统的一例的概要的图。

图4是表示本发明的实施方式的模拟输入输出信号的电压值和该电压值相对于范围的相对值之间的对应关系的图。

图5是表示本发明的实施方式的模拟信号输入装置的处理流程的一例的流程图。

具体实施方式

〔实施方式1〕

以下，基于附图说明本发明一方面的实施方式(以下也记载为“本实施方式”)。

§1应用例

图2是表示本实施方式的模拟信号输入输出装置的应用例的一例的图。首先，使用图2说明模拟信号输入输出装置的应用例的概要。

如图2所示，模拟信号输入装置1是经由输入输出端子11从传感器等模拟信号输出设备输入模拟信号的装置。例如，模拟信号输入装置1可以是将模拟信号转换为数字信号的A/D转换装置。在该情况下，模拟信号输入装置1经由控制器通信端子17将数字信号输出到控制器3。模拟信号输入装置1检测所输入的模拟信号的输入电平。模拟信号输入装置1根据检测到的模拟信号的输入电平来控制本装置所具备的LED(发光元件)15的发光的进行及结束的模式。因此，模拟信号输入装置1能够根据与模拟信号的输入电平相应的模式来点亮LED15。

注意，在本实施方式中，对于示出被输入的模拟信号的输入电平的模拟信号输入装置1，给出了具体的例子。另一方面，如图2所示，也可以代替模拟信号输入装置1而对模拟信号输出装置应用本实施方式。在该情况下，模拟信号输出装置例如将从控制器3输出的数字信号转换为模拟信号。模拟信号输出装置向通过模拟信号驱动的设备(模拟驱动设备8)(例如需要温调控制的加热器等)输出模拟信号。通过适当变更模拟信号输入装置1的结构，该模拟信号输出装置通过LED的发光模式来示出模拟信号的输出电平。

另外，也可以将本实施方式应用于输入模拟信号及数字信号的装置、输出模拟信号及数字信号的装置、输入输出模拟信号及数字信号的装置等。所述装置示出模拟信号的输入电平及输出电平的至少一个。

根据所述结构，能够通过一个LED的发光模式来示出模拟信号的输入输出电平。因此，与将模拟信号的输入输出电平通过7段LED以数字显示的结构、以液晶显示示出的结构、以模拟仪表等示出的结构等相比，能够抑制模拟信号输入输出装置的制造成本。另外，根据所述结构，能够抑制用于设置示出模拟信号的输入输出电平的结构所需要的空间。因此，能够提高模拟信号输入输出装置的设计的自由度。

§2结构例

<系统9>

图3是表示本实施方式的系统9的一例的概要的图。如图3所示，系统9包括模拟信号输入装置、模拟信号输出设备2、控制器3、支持工具4、显示输入装置5及通信耦合器6。

<模拟信号输入装置1>

如图3所示，模拟信号输入装置1是在包含控制器3等的上位网络和模拟信号输出设备2之间中继数据的中继装置。在本实施方式中，示出了模拟信号输入装置1是A/D转换装置的情况的例子。

<通信耦合器6>

通信耦合器6是中继上位网络和模拟信号输入装置1之间的通信的中继装置。通信耦合器6在上位网络中包含的设备和模拟信号输入装置1之间中继通信。

<模拟信号输出设备2>

如图3所示，模拟信号输出设备2是与模拟信号输入装置1连接而成为控制器3的控制对象的装置。作为模拟信号输出设备2，例如可举出光电传感器、接近传感器等各种传感器。

<控制器3>

控制器3是统括地控制整个系统9的控制装置，也称为PLC(Programmable LogicController：可编程控制器)。控制器3在系统9中作为模拟信号输入装置1的主机装置动作。

<支持工具4>

支持工具4是为了进行模拟信号输入装置1的动作设定等系统9中的各种设定而与系统9连接使用的装置。支持工具4可以经由控制器3连接于系统9。作为支持工具4，可以使用个人计算机那样的信息处理装置，也可以使用笔记本电脑那样的便携式的信息处理装置。注意，支持工具4也可以经由通信耦合器6与模拟信号输入装置1连接，进行各种设定。

<显示输入装置5>

显示输入装置5例如是触摸面板式的显示输入装置，系统9的用户可以经由显示输入装置5操作控制器3，或者通过显示输入装置5确认系统9的动作状态。

另外，在图3所示的系统9中，在控制器3是输入输出模拟信号的结构的情况下，控制器3也可以具备示出模拟信号输入装置1所具备的模拟信号的输入电平(或输出电平)的结构。

<模拟信号输入装置1的结构>

图1是表示本实施方式的模拟信号输入装置1的主要部分结构的一例的框图。如上所述，在本实施方式中，示出了模拟信号输入装置1是将所输入的模拟信号转换为数字信号的A/D转换装置的情况的例子。

如图1及图2所示，模拟信号输入装置1具备输入端子11a、输出端子11b、控制器通信端子17、控制部13、存储部14、LED15及A/D转换部16。

<输入端子11a、输出端子11b、控制器通信端子17>

输入端子11a接收来自外部设备的信号的输入。在本实施方式中，特别是，输入端子11a从模拟信号输出设备2接收模拟信号的输入。输出端子11b将输出数据向外部设备输出。另外，控制器通信端子17经由通信耦合器6将数字信号输出到控制器3。另外，输入端子11a、输出端子11b及控制器通信端子17的数量可以是多个，也可以是单个。

<A/D转换部16>

A(模拟信号)/D(数字信号)转换部16经由输入端子11a从模拟信号输出设备2接收模拟信号。A/D转换部16将接收到的模拟信号转换为数字信号。A/D转换部16将该数字信号发送给控制部13。在本实施方式中，特别将该数字信号发送给电压检测部130。

另外，控制部13也可以执行用于去除该数字信号的噪声的滤波处理等。例如，控制部13经由控制器通信端子17及通信耦合器6向控制器3发送实施了滤波处理的数字信号。

<控制部13>

控制部13具备CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、RAM(Random AccessMemory)：随机存储器、ROM(Read Only Memory：只读存储器)等，根据信息处理进行各构成要素的控制。控制部13具备电压检测部130、相对值转换部131及LED点亮控制部(发光控制部)132。

<电压检测部130>

电压检测部130检测经由输入端子11a输入的模拟信号的输入电平。详细而言，电压检测部130基于从A/D转换部16接收到的数字信号，检测模拟信号的电压值。电压检测部130将检测到的电压值发送到相对值转换部131。

<相对值转换部131>

相对值转换部131将从电压检测部130接收的模拟信号的输入输出电平转换为相对于多个不同的模拟信号的输入输出电平的范围中的设定的一个范围的相对值。以下说明详情。

图4是表示模拟输入(输入输出)信号的电压值和该电压值相对于范围的相对值之间的对应关系的图。如图4所示，在本实施方式中，从范围A“0V～+10V范围”、范围B“0V～+5V范围”及范围C“－10V～+10V范围”中选择并设定模拟信号的输入(输入输出)电平的范围。

模拟信号输入装置1也可以通过接收支持工具4中的用户的选择操作来设定输入电平的范围。另外，模拟信号输入装置1也可以接收支持工具4中的该范围的最大值及最小值的输入操作来设定任意的输入电平的范围。例如，设定的该范围也可以作为范围信息141存储在存储部14中。

根据所述结构，能够示出用户所希望的范围的模拟信号的输入输出模拟信号的输入输出电平。

相对值转换部131参照范围信息141算出模拟信号的电压值相对于所设定的范围的相对值。例如，如图4所示，在设定了范围A“0V～+10V范围”的情况下，相对值转换部131如下计算相对值。相对值转换部131将作为范围的最小值的0V设为0％，将作为范围的最大值的+10V设为100％，计算输入的模拟信号的相对值作为百分率。另外，在设定了范围B“0V～+5V范围”的情况下，相对值转换部131如下计算相对值。相对值转换部131将作为范围的最小值的0V设为0％，将作为范围的最大值的+5V设为100％，计算输入的模拟信号的相对值作为百分率。另外，在设定了范围C“－10V～+10V范围”的情况下，相对值转换部131如下计算相对值。相对值转换部131将作为范围的最小值的－10V设为0％，将作为范围的最大值的+10V设为100％，计算输入的模拟信号的相对值作为百分率。相对值转换部131将算出的模拟信号的相对值发送到LED点亮控制部132。

<LED点亮控制部132>

LED点亮控制部132根据模拟信号的输入电平控制所述发光元件的发光的进行及结束的模式。

详细而言，LED点亮控制部132根据从相对值转换部131接收到的相对值，控制LED15的发光的进行及结束的模式。例如，LED点亮控制部132可以参照存储于存储部14的表示LED15的点亮模式的点亮模式信息142，控制LED15的发光。点亮模式信息142是将LED15的点亮模式与相对值对应在一起的信息。下面说明LED点亮控制部132进行的LED15的发光的进行及结束的控制的一例。

<LED15的点亮控制的例1：控制规定时间内的点亮时间和熄灭时间>

LED点亮控制部132可以根据相对值(百分率)来确定规定时间内的LED15的点亮(进行)时间和熄灭(结束)时间，并控制LED15的点亮或闪烁。例如，LED点亮控制部132以如下方式控制1秒内的LED15的点亮和熄灭。在相对值为0％的情况下，熄灭时间为1秒，不点亮LED15。在相对值为10％的情况下，将点亮时间设为0.1秒，将熄灭时间设为0.9秒，使LED15闪烁。在相对值为90％的情况下，将点亮时间设为0.9秒，将熄灭时间设为0.1秒，使LED15闪烁。在相对值为100％的情况下，将点亮时间设为1秒，始终点亮LED15。即，相对值越高，LED点亮控制部132控制为规定时间内的LED15的点亮时间越长。

<LED15的点亮控制的例2：控制闪烁周期>

接着，对LED15的点亮控制的另一个例子进行说明。LED点亮控制部132也可以根据相对值来确定LED15的闪烁周期，并控制LED15的点亮或闪烁。

例如，在相对值为0％的情况下，LED点亮控制部132不点亮LED15。在相对值为20％的情况下，LED点亮控制部132通过使LED15点亮1秒且熄灭1秒而使之闪烁。在相对值为40％的情况下，LED点亮控制部132通过使LED15点亮0.8秒且熄灭0.8秒而使之闪烁。在相对值为60％的情况下，LED点亮控制部132通过使LED15点亮0.6秒且熄灭0.6秒而使之闪烁。在相对值为80％的情况下，LED点亮控制部132通过使LED15点亮0.4秒且熄灭0.4秒而使之闪烁。在相对值为100％的情况下，LED点亮控制部132通过使LED15点亮0.2秒且熄灭0.2秒而使之闪烁。即，相对值越高，LED点亮控制部132控制为LED15的闪烁周期越短。

根据所述结构，能够根据输入输出电平相对于多个不同的模拟信号的输入输出电平的范围中所设定的一个范围的相对值来示出输入输出电平。即，能够通过改变范围的设定来示出与不同的多个所述范围对应的模拟信号的输入输出电平。

例如，在输入的模拟信号的电平不是设定的范围内的电平的情况下，相对值转换部131也可以为不计算相对值的结构。根据所述结构，在输入的模拟信号和所设定的范围不对应的情况下，不进行LED15的发光控制。因此，用户能够识别输入的模拟信号和设定的范围不对应。

另外，模拟信号输入装置1也可以为同时输入多个模拟输入信号的结构。例如，模拟信号输入装置1也可以具备多个输入端子11a和多个LED15。在该情况下，各输入端子11a与各LED15也可以建立对应关系。LED点亮控制部132也可以为了示出从各输入端子11a输入的模拟输入信号的电平而控制与该输入端子11a对应的LED15的点亮。在该结构中，表示与各输入端子11a对应的LED15的信息也可以存储在存储部14中。LED点亮控制部132也可以参照该信息控制各LED15的点亮。

<存储部14>

存储部14例如是闪存、固态驱动器等辅助存储装置，存储上述的范围信息141、上述的点亮模式信息142等。

<LED15>

LED15根据LED点亮控制部132的控制而发光。

LED15也可以被控制为在输入输出与模拟信号不同的信号时也发光。即，LED15也可以与和示出模拟信号的输入输出电平的用途不同的用途共用。例如，一个LED15除了示出模拟信号的输入输出电平之外，也可以通过发光来示出其它信号(例如，外部触发器的信号)的输入。由LED15示出输入的对象的信号也可以通过接收用户对支持工具4的选择操作来切换。

根据所述结构，无需按用途设置多个发光元件。因此，能够抑制制造成本，也能够有助于节省空间。

<模拟信号输入装置1的处理流程>

图5是表示本实施方式的模拟信号输入装置1的处理流程的一例的流程图。使用图5，对模拟信号输入装置1的处理流程的一例进行说明。电压检测部130检测模拟输入信号的电压值(S1：输入输出电平检测步骤)。接着，相对值转换部131将模拟输入信号的电压值转换为相对值(S2)。接着，LED点亮控制部132根据与相对值对应的模式，点亮LED15(S3：发光控制步骤)。在模拟信号的输入结束的情况下(S4中的是)，处理结束。另外，在模拟信号的输入未结束的情况下(S4中的否)，处理返回到S1。

〔用软件实施的实现例〕

模拟信号输入装置1的控制模块(特别是相对值转换部131及LED点亮控制部132)可以通过形成于集成电路(IC芯片)等的逻辑电路(硬件)来实现，也可以通过软件来实现。

在后者的情况下，模拟信号输入装置1具备计算机，该计算机执行实现各功能的软件即程序的命令。该计算机例如具备一个以上的处理器，并且具备存储有上述程序的计算机可读取的记录介质。而且，在上述计算机中，通过由上述处理器从上述记录介质读取并执行上述程序，实现本发明的目的。作为上述处理器，例如可以使用CPU(Central ProcessingUnit：中央处理器)。作为上述记录介质，除“非临时的有形介质”、例如ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)等之外，还可以使用磁带、磁盘、卡、半导体存储器、可编程逻辑电路等。另外，还可以具备展开上述程序的RAM(Random Access Memory：随机存储器)等。另外，上述程序也可以经由能够传输该程序的任意传输介质(通信网络或广播波等)供给到上述计算机。注意，本发明的一方面也可以以通过电子传输来具体体现上述程序的、嵌在载波中的数据信号的形式来实现。

本发明不局限于上述各实施方式，可以在权利要求书所示的范围内进行各种变更，将在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

<附记事项>

本发明可以表现如下。

本发明的一方面的模拟信号输入输出装置是具备发光元件的、进行模拟信号的输入及输出的至少一方的模拟信号输入输出装置，其中，具备：输入输出电平检测部，其检测所述模拟信号的输入电平及输出电平的至少一方；发光控制部，其根据所述模拟信号的输入电平或输出电平控制所述发光元件的发光的进行及结束的模式。

另外，本发明的一方面的模拟信号输入输出装置的控制方法是具备发光元件的、进行模拟信号的输入及输出的至少一方的模拟信号输入输出装置的控制方法，其中，包括：输入输出电平检测步骤，检测所述模拟信号的输入电平及输出电平的至少一方；发光控制步骤，根据所述模拟信号的输入电平或输出电平控制所述发光元件的发光的进行及结束的模式。

根据所述结构，能够通过一个发光元件的发光模式，示出模拟信号的输入输出电平。因此，例如，与将模拟信号的输入输出电平通过7段LED以数字显示的结构、以液晶显示示出的结构、以模拟仪表等示出的结构等相比，能够抑制制造成本。另外，根据所述结构，能够抑制为了设置示出模拟信号的输入输出电平的结构所需要的空间。因此，能够提高模拟信号输入输出装置的设计的自由度。

本发明的一方面的模拟信号输入输出装置具备相对值转换部，该相对值转换部将检测到的所述模拟信号的输入输出电平转换为相对于多个不同的模拟信号的输入输出电平的范围中的设定的一个范围的相对值，所述发光控制部根据所述相对值控制所述发光元件的发光的进行及结束的模式。

根据所述结构，能够根据输入输出电平相对于多个不同的模拟信号的输入输出电平的范围中的设定的一个范围的相对值来示出模拟信号的输入输出电平。即，能够通过改变范围的设定而示出与不同的多个所述范围对应的模拟信号的输入输出电平。

本发明的一方面的模拟信号输入输出装置通过接收用户的选择操作来设定输入输出电平的所述范围。

根据所述结构，能够与用户所希望的范围相对应地示出模拟信号的输入输出模拟信号的输入输出电平。

本发明的一方面的模拟信号输入输出装置中，所述发光元件被控制为在输入输出与所述模拟信号不同的信号时也发光。

根据所述结构，无需按用途设置多个发光元件。因此，能够抑制模拟信号输入输出装置的制造成本，也能够有助于节省空间。

附图标记说明

1 模拟信号输入装置(模拟信号输入输出装置)

4 支持工具(设定工具)

15 LED(发光元件)

130 电压检测部(输入输出电平检测部)

131 相对值转换部

132 LED点亮控制部(发光控制部)

S1 输入输出电平检测步骤

S3 发光控制步骤

Claims (4)

1.一种模拟信号输入输出装置，该模拟信号输入输出装置是具备发光元件的、进行模拟信号的输入及输出的至少一方的模拟信号输入输出装置，其特征在于，具备：

输入输出电平检测部，其检测所述模拟信号的输入电平及输出电平的至少一方；

从外部设备接收所述模拟信号的输入的输入端子以及向外部设备输出所述模拟信号的输出端子中的至少一个端子；

相对值转换部，其将检测到的所述模拟信号的输入输出电平转换为相对值，该相对值是指相对于多个不同的模拟信号的输入输出电平的范围中的设定的一个范围的宽度的比例；

发光控制部，其根据所述模拟信号的输入电平或输出电平控制所述发光元件的发光的进行及结束的模式；

所述发光控制部根据所述相对值控制所述发光元件的发光的进行及结束的模式，

所述模拟信号输入输出装置是在包含PLC的上位网络与所述PLC的控制对象装置之间中继通信的中继装置。

2.如权利要求1所述的模拟信号输入输出装置，其特征在于，

通过接收用户的选择操作来设定输入输出电平的所述范围。

3.如权利要求1或2所述的模拟信号输入输出装置，其特征在于，

所述发光元件被控制为在输入输出与所述模拟信号不同的信号时也发光。

4.一种模拟信号输入输出装置的控制方法，该模拟信号输入输出装置的控制方法是具备发光元件的、进行模拟信号的输入及输出的至少一方的模拟信号输入输出装置的控制方法，其特征在于，

所述模拟信号输入输出装置具备从外部设备接收所述模拟信号的输入的输入端子以及向外部设备输出所述模拟信号的输出端子中的至少一个端子，

所述模拟信号输入输出装置的控制方法包括：

输入输出电平检测步骤，检测所述模拟信号的输入电平及输出电平的至少一方；

相对值转换步骤，将检测到的所述模拟信号的输入输出电平转换为相对值，该相对值是指相对于多个不同的模拟信号的输入输出电平的范围中的设定的一个范围的宽度的比例；

发光控制步骤，根据所述模拟信号的输入电平或输出电平控制所述发光元件的发光的进行及结束的模式；

在所述发光控制步骤中，根据所述相对值控制所述发光元件的发光的进行及结束的模式，

所述模拟信号输入输出装置是在包含PLC的上位网络与所述PLC的控制对象装置之间中继通信的中继装置。

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