JP2002374167A

JP2002374167A - 監視制御のアナログ入力装置

Info

Publication number: JP2002374167A
Application number: JP2001177464A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Kodama; 竜一児玉
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2002-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】複数チャンネルのアナログ入力を順次にデジ
タルデータにＡ／Ｄ変換し、演算処理装置の入出力アク
セスにより、チャンネル毎にデジタルデータを所定個数
ずつ演算処理装置に読込む際の演算処理装置の負担を軽
減する。【解決手段】チャンネル共通のＡ／Ｄ変換部１１の各
チャンネルのデジタルデータを、最新の所定個数ずつ書
換自在に保持するバッファ部１３と、演算処理装置１５
のチャンネル毎の１回の入出力アクセスにより、バッフ
ァ部１３に保持された各チャンネルの所定個数のデジタ
ルデータを、チャンネル毎に一括して演算処理装置１５
に読出す出力部１４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、センサの計測信号
等の複数チャンネルのアナログ入力をデジタルデータに
Ａ／Ｄ変換し、これらのデータが演算処理装置の入出力
アクセス（Ｉ／Ｏアクセス）にしたがって演算処理装置
に読込まれる監視制御のアナログ入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上，下水処理場やビル，工場等の
各種設備の運転を監視制御する場合、設備内各所の電流
計，電圧計等のセンサの計測信号等が監視制御の各チャ
ンネルのアナログ入力を形成する。

【０００３】そして、監視制御装置にあっては、これら
のアナログ入力をデジタルデータにＡ／Ｄ変換し、監視
制御の演算処理装置のＩ／Ｏアクセスにしたがって、デ
ジタルデータを演算処理装置に読込み、設備の状態を監
視するため、従来、図３に示す構成のアナログ入力装置
１を備える。

【０００４】図３はアナログ入力がＡ〜Ｄの４チャンネ
ルの場合を示し、入力端子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのチ
ャンネルＡ〜Ｄのアナログ入力は、周期的にマルチプレ
クサ３により順次に選択されてチャンネル共通のＡ／Ｄ
変換部４に供給され、デジタルデータに変換される。

【０００５】さらに、Ａ／Ｄ変換部４の各チャンネルの
デジタルデータは、バッファ部５の各チャンネルの領域
ａ，ｂ，ｃ，ｄに書換自在に書込まれて保持される。

【０００６】なお、バッファ部５の各領域５ａ〜５ｄ
は、それぞれ１つのデジタルデータを保持する容量であ
り、Ａ／Ｄ変換部４からあらたなデジタルデータが入力
される毎に、制御部６の書込み制御により、領域ａ〜ｄ
の内容が更新される。

【０００７】ところで、マルチプレクサ３及びＡ／Ｄ変
換部４の動作制御，制御部６によるバッファ部５の書込
み、読出しの制御は、コンピュータ構成の監視制御の演
算処理装置７により、マルチプレクサ３，Ａ／Ｄ変換部
４に信号切換え、サンプリングそれぞれのタイミング信
号を供給し、制御部６に書込み、読出しの指令信号を供
給して行われる。

【０００８】さらに、演算処理装置７は、バッファ部５
から各チャンネルのデジタルデータを読込んで設備の状
態監視を行うが、その際、極力真のデータを読込むた
め、チャンネル毎に、３回以上の最新の所定回数のＡ／
Ｄ変換で得られた所定個数のデジタルデータにつき、そ
れらのデータから真のデータを決定し、真のデータのみ
を状態監視のデータとして処理する。

【０００９】具体的には、演算処理装置７は図４のアナ
ログ入力処理を実行し、そのステップＳ₁によりアナロ
グ入力処理のタイミングを検出すると、ステップＳ₂の
１回の読出しにより、アドレス及び読出し命令を制御装
置６に発行し、バッファ部５のアドレスによって指令さ
れた領域，例えば領域ａに保持されているＡチャンネル
の１回目のデータＡ（１）を読込み、このデータＡ
（１）を演算処理装置７のワークメモリ等に保持する。

【００１０】そして、ステップＳ₃により、領域ａのつ
ぎのデータの入力による更新を待ち、ステップＳ₄によ
り領域ａのデータ更新を検出すると、ステップＳ₅によ
り、領域ａに入力されたＡチャンネルの２回目のデータ
Ａ（２）を読込み、このデータＡ（２）も演算処理装置
７のワークメモリ等に保持する。

【００１１】その後、ステップＳ₆により領域ａのさら
につぎのデータの入力による更新を待ち、ステップＳ₇
により領域ａのデータ更新を検出すると、ステップＳ₈
により領域ａに入力されたＡチャンネルの３回目のデー
タＡ（３）を読込み、このデータＡ（３）も演算処理装
置７のワークメモリ等に保持する。

【００１２】そして、ステップＳ₉により、前記ワーク
メモリ等の最新の３個のＡ／Ｄ変換のデジタルデータＡ
（１）〜Ａ（３）につき、例えば、つぎの（ｉ）又は
（ii）の方法で真のデータを選択・決定して取込む。

【００１３】（ｉ）１回目のデータ（データＡ（１））
と２回目のデータ（データＡ（２））との誤差を求め、
この誤差が許容範囲内なら１回目，２回目のデータを真
のデータに決定し、許容範囲外なら２回目のデータ（デ
ータＡ（２））と３回目のデータ（データＡ（３））と
の誤差を求め、この誤差が許容範囲内なら２回目，３回
目のデータを真のデータに決定し、許容範囲外なら全て
のデータを破棄する。（ii）最も大きいデータと最も小さいデータとの平均値
のデータを真のデータに決定する。

【００１４】そして、時々刻々の真のデータに基づき、
演算処理装置７は設備の運転状態を監視する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】前記図３の従来のアナ
ログ入力装置１の場合、Ａ／Ｄ変換部４から出力された
各チャンネルのデジタルデータは、最新のデータのみが
バッファ部５に保持される。

【００１６】したがって、演算処理装置７は、アナログ
入力処理のタイミングになると、バッファ部５のデータ
の更新を監視しながら、Ｉ／Ｏアクセスとデータ待ち
（待機）とをくり返してチャンネル毎に例えば最新の３
個のデジタルデータを読込むため、アナログ入力処理
を、監視制御の他の処理に優先して行う必要があり、演
算処理の負担が大きくなる。

【００１７】この結果、監視制御全体の処理量が多く、
演算処理装置７に処理能力が高い高価なＣＰＵ等を用い
る必要がある。

【００１８】本発明は、複数チャンネルのアナログ入力
を順次にデジタルデータにＡ／Ｄ変換し、演算処理装置
のＩ／Ｏアクセスにより、チャンネル毎に、デジタルデ
ータを最新の所定個数ずつ演算処理装置に読込む際の演
算処理装置の負担を軽減することを課題とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明の監視制御のアナログ入力装置は、センサ
の計測信号等の複数チャンネルのアナログ入力を、チャ
ンネル共通のＡ／Ｄ変換部により、順次にデジタルデー
タにＡ／Ｄ変換することをくり返し、各チャンネルのデ
ジタルデータが、演算処理装置の入出力アクセスによ
り、チャンネル毎に３個以上の最新の所定個数ずつ前記
演算処理装置に読込まれる監視制御のアナログ入力装置
であって、Ａ／Ｄ変換部の各チャンネルのデジタルデー
タを最新の所定個数ずつ書換自在に保持するバッファ部
と、演算処理装置のチャンネル毎の１回の入出力アクセ
ス（Ｉ／Ｏアクセス）により、バッファ部に保持された
各チャンネルの最新の所定個数のデジタルデータを、チ
ャンネル毎に一括して演算処理装置に読出す出力部とを
備える。

【００２０】したがって、Ａ／Ｄ変換部のＡ／Ｄ変換で
形成された各チャンネルのデジタルデータは、３個以上
の最新の所定個数ずつバッファ部に書換自在に保持され
る。

【００２１】さらに、バッファ部の各チャンネルの最新
の所定個数のデジタルデータは、演算処理装置のチャン
ネル毎に１回のＩ／Ｏアクセスにより、チャンネル毎に
出力部から読出され、一括して演算処理装置に読込まれ
る。

【００２２】そのため、演算処理装置は、各チャンネル
のアナログ入力のデジタルデータを読込む際に、従来の
ようにＩ／Ｏアクセスと待機とをくり返す必要がなく、
アナログ入力のデータ収集の負担が大幅に軽減される。

【００２３】この結果、監視制御全体の処理量が従来よ
り少なくなって演算処理装置に要求される処理能力が従
来より低くなり、その低価格化等が図られる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の１形態につき、図
１及び図２を参照して説明する。図１は図３の従来装置
１の代わりに監視制御装置に設けられたアナログ入力装
置８を示し、入力端子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄのチャン
ネルＡ〜Ｄの計測信号等のアナログ入力は、マルチプレ
クサ１０により周期的に順次に選択されてチャンネル共
通のＡ／Ｄ変換部１１に供給され、デジタルデータに変
換される。

【００２５】そして、このデジタルデータが、Ａ／Ｄ変
換部１１からバッファ制御部１２を介してバッファ部１
３に送られ、このバッファ部１３に書換自在に書込まれ
て保持される。

【００２６】ところで、各チャンネルの例えば３回のＡ
／Ｄ変換で得られた３個のデジタルデータを、最新の所
定回数のＡ／Ｄ変換で得られたデータとして、バッファ
部１３に保持する場合、バッファ部１３はチャンネル毎
にデータが書込まれる３個の領域ａ₁，ａ₂，ａ₃，ｂ₁，
ｂ₂，ｂ₃，ｃ₁，ｃ₂，ｃ₃，ｄ₁，ｄ₂，ｄ₃を有し、これ
らの領域ａ₁〜ｄ₃が、領域ａ₁，ｂ₁，ｃ₁，ｄ₁，ａ₂，
…，ｄ₂，ａ₃，…，ｄ₃の順に配列されてリングカウン
タと同様のリングバッファに形成される。

【００２７】そして、Ａ／Ｄ変換部１１のＡ／Ｄ変換で
チャンネルＡ〜Ｄの順に発生した各チャンネルの１回目
のデジタルデータＡ（１），Ｂ（１），Ｃ（１），Ｄ
（１）は、制御部１２の書込み制御により、バッファ部
１３の領域ａ₁〜ｄ₁に順次に書込まれ、各チャンネルの
２回目のデジタルデータＡ（２），Ｂ（２），Ｃ
（２），Ｄ（２）は、バッファ部１３の領域ａ₂〜ｄ₂に
順次に書込まれ、各チャンネルの３回目のデジタルデー
タＡ（３），Ｂ（３），Ｃ（３），Ｄ（３）は、バッフ
ァ部１３の３回目の領域ａ₃〜ｄ₃に順次に書込まれる。

【００２８】また、各チャンネルのつぎの１回目のデジ
タルデータＡ（１）〜Ｄ（１）は領域ａ₁〜ｄ₁に順に書
込まれ、この書込みによって領域ａ₁〜ｄ₁の内容が更新
される。

【００２９】同様に、各チャンネルのつぎの２回目，３
回目のデジタルデータＡ（２）〜Ｄ（２），Ａ（３）〜
Ｄ（３）は、領域ａ₂〜ｄ₂，ａ₃〜ｄ₃に順に書込まれ、
この書込みによって領域ａ₂〜ｄ₂，ａ₃〜ｄ₃の内容が更
新される。

【００３０】このくり返しにより、バッファ部１３に各
チャンネルの最新の３個のデジタルデータＡ（１）〜Ａ
（３），…，Ｄ（１）〜Ｄ（３）が書換自在に書込まれ
る。

【００３１】つぎに、制御部１２の読出し制御により、
バッファ部１３は各チャンネルの３領域がチャンネル順
に選択され、例えばＡチャンネルの領域ａ₁，ａ₂，ａ₃
が選択されたときは、これらの領域ａ₁〜ａ₃が同時にデ
ータ読出し状態になってそれらの領域ａ₁〜ａ₃の最新の
３個のデジタルデータＡ（１），Ａ（２），Ａ（３）
が、出力部１４の３個のレジスタｒ₁，ｒ₂，ｒ₃に送ら
れて保持される。

【００３２】さらにレジスタｒ₁〜ｒ₃に保持された例え
ばデジタルデータＡ（１），Ａ（２），Ａ（３）は、図
３の演算処理装置７の代わりに設けられた監視制御の演
算処理装置１５のアナログ入力処理の１回のＩ／Ｏアク
セスにより、一括して演算処理装置１５に読込まれ、内
部のワークメモリ等に書込まれる。

【００３３】そして、バッファ部１３に保持されたチャ
ンネルＢ〜ＤのデジタルデータＢ（１）〜Ｂ（３），
〜，Ｄ（１）〜Ｄ（３）についても、これらのデータＢ
（１）〜Ｂ（３），〜，Ｄ（１）〜Ｄ（３）がチャンネ
ル順にレジスタｒ₁〜ｒ₃に保持され、演算処理装置１５
のチャンネル毎に１回のＩ／Ｏアクセスにより、それぞ
れ一括してレジスタｒ₁〜ｒ₃から演算処理装置１５に読
込まれ、前記のワークメモリ等に書込まれる。

【００３４】なお、演算処理装置１５は設定された監視
制御のプログラムを実行し、マルチプレクサ１０，Ａ／
Ｄ変換部１１に信号切換え、サンプリングそれぞれのタ
イミング信号等を供給するとともに、制御部１２にバッ
ファ部１３の書込み，読出しの制御信号や領域指定のア
ドレス信号等を供給し、出力部１４にレジスタｒ₁〜ｒ₃
の制御信号を送り、アナログ入力装置８の動作を制御す
る。

【００３５】また、演算処理装置１５は図２のアナログ
入力処理を実行し、出力部１４のレジスタｒ₁〜ｒ₃の保
持データがつぎのチャンネルのデータに変わる毎に、図
２のステップＱ₁からステップＱ₂に移行し、アナログ入
力装置８へのＩ／Ｏアクセスに基づいてレジスタｒ₁〜
ｒ₃に保持された例えばチャンネルＡの最新の３個のデ
ータＡ（１）〜Ａ（３）を、入力待ち等なく、直ちに読
込み、装置内のワークメモリ等に保持する。

【００３６】そして、ステップＱ₃により、例えば前記
従来の（ｉ）又は（ii）のデータ選択・決定と同様のデ
ータ選択・決定を行って真のデータを決定し、このデー
タから設備の運転状態を監視する。

【００３７】この場合、バッファ部１３に各チャンネル
Ａ〜Ｄの最新の３回分のＡ／Ｄ変換のデジタルデータＡ
（１）〜Ａ（３），…，Ｄ（１）〜Ｄ（３）が書換自在
に保持され、これらのデータＡ（１）〜Ａ（３），…，
Ｄ（１）〜Ｄ（３）がチャンネル順に１チャンネルずつ
出力部１４のレジスタｒ₁〜ｒ₃に読出されて書換自在に
保持されるため、演算処理装置１５は、アナログ入力装
置８にチャンネル毎に１回だけＩ／Ｏアクセスして各チ
ャンネルの最新の３回のＡ／Ｄ変換に基づくデジタルデ
ータＡ（１）〜Ａ（３），…，Ｄ（１）〜Ｄ（３）を、
直ちに読込むことができ、従来のような、チャンネル毎
のＩ／Ｏアクセスと待機とのくり返しが不要でその負担
が大幅に軽減される。

【００３８】この結果、監視制御全体の処理量が従来よ
り大幅に減少し、演算処理装置１５に処理能力の高い高
価なＣＰＵを用いなくてよく、監視制御装置のコストダ
ウン等が図られる。

【００３９】そして、２個のデジタルデータでは真のデ
ータの選択・決定が困難であるため、この形態にあって
は、チャンネル毎に３個のデジタルデータから真のデー
タを選択・決定し、監視の信頼性を向上するようにした
が、所定個数を４個以上とし、チャンネル毎に、４個以
上の最新の所定個数のデジタルデータにつき、前記
（ｉ）と同様のデータ間の誤差の大小からの真のデータ
を選択・決定してもよく、，前記（ii）と同様の最大の
データと最小のデータとの平均から真のデータを決定し
てもよい。

【００４０】また、４回以上のＡ／Ｄ変換のデータから
真のデータを選択・決定する場合、前記（ii）のように
最も大きいデータと最も小さいデータとの平均とから真
のデータを決定する代わりに、最も大きいデータと最も
小さいデータを除き、残りのデータの平均から真のデー
タを選択・決定してもよく、全データの平均から真のデ
ータを決定してもよい。

【００４１】つぎに、アナログ入力装置８の各部の構成
は前記実施の形態のものに限られるものではない。

【００４２】そして、本発明は、上，下水処理場やビ
ル，工場等の種々の設備の運転の監視制御に適用するこ
とができる。

【００４３】このとき、監視所等に親局（中央装置）を
設け、現場の各所に子局（端末装置）を設け、親局と各
子局との間で情報をやりとりする遠方監視制御であれ
ば、本発明は、主に子局のアナログ入力装置に適用して
著しい効果を奏する。

【００４４】

【発明の効果】本発明は、以下に記載する効果を奏す
る。Ａ／Ｄ変換部１１のＡ／Ｄ変換で形成された各チャ
ンネルのデジタルデータが、３個以上の最新の所定個数
ずつバッファ部５に書換自在に保持され、バッファ部５
の各チャンネルの所定個数のデジタルデータが、演算処
理装置１５のチャンネル毎に１回の入出力アクセス（Ｉ
／Ｏアクセス）により、チャンネル毎に出力部１４から
読出され、一括して演算処理装置１５に読込まれる。

【００４５】したがって、演算処理装置１５が、各チャ
ンネルのアナログ入力のデジタルデータを読込む際に、
従来のようにＩ／Ｏアクセスと待機とをくり返す必要が
なく、演算処理装置１５のアナログ入力のデータ収集の
負担を大幅に軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の１形態のブロック図である。

【図２】図１の動作説明用のフローチャートである。

【図３】従来例のブロック図である。

【図４】図３の動作説明用のフローチャートである。

【符号の説明】

１１Ａ／Ｄ変換部１３バッファ部１４出力部１５演算処理装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】センサの計測信号等の複数チャンネルの
アナログ入力を、チャンネル共通のＡ／Ｄ変換部によ
り、順次にデジタルデータにＡ／Ｄ変換することをくり
返し、各チャンネルのデジタルデータが、演算処理装置の入出
力アクセスにより、チャンネル毎に３個以上の最新の所
定個数ずつ前記演算処理装置に読込まれる監視制御のア
ナログ入力装置であって、前記Ａ／Ｄ変換部の各チャンネルのデジタルデータを前
記最新の所定個数ずつ書換自在に保持するバッファ部
と、前記演算処理装置のチャンネル毎の１回の入出力アクセ
スにより、前記バッファ部に保持された各チャンネルの
前記所定個数のデジタルデータを、チャンネル毎に一括
して前記演算処理装置に読出す出力部とを備えたことを
特徴とする監視制御のアナログ入力装置。