JP2004199216A - Input data hold device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、異常時に入力データをホールドする装置に関し、特にプロセス制御装置の入力モジュールに用いて好適な入力データホールド装置に関するものである。
【0001】
【従来の技術】
図2に異常時に異常前の正常データをホールドする入力データホールド回路の構成を示す。図2において、入力データIN1は1次バッファ3に格納される。この1次バッファ3はまた所定のアルゴリズムによって格納された入力データを診断し、診断値D1を出力する。
【0002】
診断値D1が正常のときのみスイッチ4がオンにされ、1次バッファ3の内容が2次バッファ5に転送される。2次バッファ5はn段のバッファであり、入力されたデータを所定のクロックの周期で順次転送する。この2次バッファ5の出力は時定数Tを有するフィルタ6で所定のフィルタ処理が行われ、入力値IN2が生成される。また、診断値D1はフィルタ7によってフィルタ処理が行われ、診断値D2が生成される。
【0003】
1次バッファ3が入力データIN1が異常であると判断すると、診断値D1も即異常値になる。従って、入力データIN1が正常と異常の境界付近である場合には、診断値D1は不安定になる。このような場合に診断値D2が不安定にならないようにするために、フィルタ7によって診断値D1が一定時間異常値が続いた場合のみ診断値D2が異常値になるようにしている。なお、診断値D2が正常でも、診断値D1が異常であるとスイッチ4が開き、2次バッファ5に保持された値はホールドされる。
【0004】
図3に入力データがオン・オフの場合の、入力電圧と入力電流の関係を示す。横軸が入力電流、縦軸が入力電圧であり、A〜Dは測定点である。入力データの状態によって、入力電流と入力電圧は直線8上を動く。
【0005】
範囲ONは入力データがオンのときに取りうる範囲、範囲OFFは入力データがオフのときに取りうる範囲である。また、範囲LBは途中の線が断線したときに取りうる範囲、範囲SCは短絡したときに取りうる範囲である。1次バッファ3は入力電圧と入力電流の値を測定して、入力データの値および異常(断線または短絡)を判断する。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−64372
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような入力データホールド回路には次のような課題があった。
【0008】
診断値D1が異常になったときは、2次バッファ5には異常になる前の入力データがホールドされていなければならない。しかしながら、2次バッファ5の段数を1段にすると、異常になる前の入力データが正確にホールドされない場合があるという課題があった。
【0009】
例えば、図3においてB点の状態(OFF)で短絡すると、入力電圧と入力電流は直線8を辿ってC点に至る。すなわち、途中で正常値であるオン状態を経由する。1次バッファ3が短絡であることを判断して診断値D1を異常にし、スイッチ4がオフになっても、そのときには2次バッファ5にはオンの正常値が格納されている。すなわち、異常になる前の値がホールドされないことになる。
【0010】
2次バッファ5をn段(n>1)にすると、n×Δt(Δtはデータが1段シフトする時間)のタイムラグを生じさせることができる。このタイムラグの時間を正常状態から異常状態に遷移する時間より長くすると、常に異常になる前の値をホールドすることができる。しかしながら、この場合は正常状態の場合でもタイムラグを生じてしまい、応答が悪くなるという課題があった。また、段数を多くすると構成が複雑になり、コストが高くなってしまうという課題もあった。
【0011】
図2の従来例では、2次バッファ5の段数n>1であっても、入力データIN1の異常値を取り除けない場合がある。そのため異常前のデータを正確にホールドできないことがある。
これを解決するために図4に示す回路がある。この回路では、スイッチ4を2次バッファ5とフィルタ6の間に置いている。
しかし、図4の回路では2次バッファ5とフィルタ6の遅れが出てしまい、さらに多くの資源を使うという問題点がある。
【0012】
従って本発明の目的は、タイムラグを生じさせず、またコストアップにならない入力データホールド装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、入力データが入力される1次バッファと、この1次バッファの出力および前記入力データの診断値が入力される選択部と、この選択部の出力が入力される2次バッファと、この2次バッファの出力が入力される遅延部とを有し、この遅延部の出力を前記選択部に入力するようにして、前記選択部によって前記診断値が正常であるときに前記1次バッファの出力を選択し、前記診断値が異常であるときに前記遅延部の出力を選択して前記2次バッファに出力するようにしたものである。確実に異常前の入力データをホールドでき、かつタイムラグを小さくすることができる。
【0014】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記2次バッファは1段のバッファであることを特徴としたものである。タイムラグを最小にすることができる。
【0015】
請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記入力データはデジタル信号であることを特徴としたものである。
【0016】
請求項4記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記入力データはアナログ信号であることを特徴としたものである。
【0017】
請求項5記載の発明は、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の発明において、前記1次バッファ、前記選択部、前記2次バッファおよび前記遅延部はマイクロプロセッサのファームウエアとして構成されるようにしたものである。ハードウエア構成が簡単になる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に、図に基づいて本発明を詳細に説明する。
図1は本発明に係る入力データホールド装置の一実施例を示す構成図である。なお、図2と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図1において、1は選択部であり、1次バッファ3の出力、入力値IN2および診断値D1が入力される。2は1段の2次バッファであり、選択部1の出力が入力され、この入力値を保持する。2次バッファ2の出力はフィルタ6に入力される。
【0019】
次に、この実施例の動作を説明する。選択部1は診断値D1によって1次バッファ3の出力と入力値IN2を切り替えて2次バッファ2に出力する。すなわち、診断値D1が正常のときは1次バッファ3の出力を選択して出力し、診断値D1が異常のときは入力値IN2を選択して出力する。
【0020】
診断値D1が正常のときは、図2の従来例でスイッチ4が閉の状態と同じ構成になる。1次バッファ3の出力は2次バッファ2に入力され、この2次バッファ2の出力はフィルタ6に入力される。このフィルタ6の出力が入力値IN2になる。2次バッファ2は1段のバッファなのでタイムラグは最小になり、かつ構成が複雑になることもない。
【0021】
診断値D1が異常になると、選択部1は入力値IN2を2次バッファ2に出力する。すなわち、1次バッファ3の出力値に関わらず、入力値IN2はホールドされる。フィルタ6は時定数Tを有しているので、入力値IN2は2次バッファ2の出力よりもTだけ遅延する。この遅延量Tを、短絡したときに図3のB点からC点、あるいは断線したときのA点からD点に遷移する時間より長くしておくと、異常発生時の入力データの値に関わらず、異常前の入力データを正確にホールドすることができる。
【0022】
なお、この実施例では入力データがオン・オフ信号の場合について説明したが、その他のデジタル信号あるいはアナログ信号であってもよい。要は入力データの状態から正常、異常を判断できるものであればよい。
【0023】
また、この実施例ではバッファ2、3や選択部1を個別の部品で構成したが、マイクロプロセッサを用いてファームウエアで実現してもよい。すなわち、ソフトウエアで入力データを読み込んでその正常、異常を判定してバッファリングし、正常時にはこのバッファリングした値を入力値IN2として出力し、異常時には入力値IN2をホールドするようにしてもよい。
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次の効果が期待できる。
請求項1記載の発明によれば、入力データが入力される1次バッファと、この1次バッファの出力および前記入力データの診断値が入力される選択部と、この選択部の出力が入力される2次バッファと、この2次バッファの出力が入力される遅延部とを有し、この遅延部の出力を前記選択部に入力するようにして、前記選択部によって前記診断値が正常であるときに前記1次バッファの出力を選択し、前記診断値が異常であるときに前記遅延部の出力を選択して前記2次バッファに出力するようにした。
【0024】
従来は確実に異常前の入力データがホールドされるように、2次バッファ5とフィルタ6の両方の遅延量を調整しなければならなかったが、本発明ではフィルタ6の遅延量を調整するだけで確実に異常前の入力データをホールドすることが出来るという効果がある
【0025】
また、従来例に比べて2次バッファの段数を少なくすることができるので、ハードウエア構成が簡単になり、かつデータのタイムラグを小さくすることができるという効果もある。
【0026】
さらに、正常から異常へ、あるいはその逆というトランジェントな入力の場合にも確実に異常前の入力データをホールドできるので、結果として診断値の感度を下げることができるという効果もある。
【0027】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明において、前記2次バッファは1段のバッファとした。タイムラグを最小にすることができるという効果がある。
【0028】
請求項3または請求項4記載の発明によれば、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記入力データはデジタル信号あるいはアナログ信号であることを特徴とした。デジタル信号でもアナログ信号でも同様の構成で取り扱うことができるという効果がある。
【0029】
請求項5記載の発明によれば、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の発明において、前記1次バッファ、前記選択部、前記2次バッファおよび前記遅延部はマイクロプロセッサのファームウエアとして構成されるようにした。処理の多くをソフトウエアで行うことができるので、ハードウエア構成が簡単になるという効果がある。また、マイクロプロセッサとメモリという汎用のハードウエアを用いることができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】従来の入力データホールド回路の構成図である。
【図3】入力電圧、入力電流と入力データの関係を示した特性図である。
【図4】従来の入力データホールド回路の構成図である。
【符号の説明】
1 選択部
2 2次バッファ
3 1次バッファ
6,7 フィルタ
D1,D2 診断値
IN1 入力データ
IN2 入力値TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for holding input data when an abnormality occurs, and more particularly to an input data holding device suitable for use in an input module of a process control device.
[0001]
[Prior art]
FIG. 2 shows a configuration of an input data hold circuit that holds normal data before an abnormality when an abnormality occurs. In FIG. 2, input data IN1 is stored in
[0002]
The switch 4 is turned on only when the diagnostic value D1 is normal, and the contents of the
[0003]
When the
[0004]
FIG. 3 shows the relationship between the input voltage and the input current when the input data is on / off. The horizontal axis is the input current, the vertical axis is the input voltage, and A to D are measurement points. The input current and the input voltage move on the
[0005]
The range ON is a range that can be taken when the input data is on, and the range OFF is a range that can be taken when the input data is off. The range LB is a range that can be taken when a middle line is disconnected, and the range SC is a range that can be taken when a short circuit occurs. The
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-64372
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, such an input data hold circuit has the following problems.
[0008]
When the diagnostic value D1 becomes abnormal, the input data before the abnormality has to be held in the secondary buffer 5. However, when the number of stages of the secondary buffer 5 is set to one, there is a problem that input data before an abnormality may not be accurately held.
[0009]
For example, if a short circuit occurs in the state (OFF) at the point B in FIG. 3, the input voltage and the input current follow the
[0010]
When the secondary buffer 5 has n stages (n> 1), a time lag of n × Δt (Δt is the time required for shifting data by one stage) can be generated. If the time of the time lag is longer than the time of transition from the normal state to the abnormal state, the value before the abnormality can be always held. However, in this case, there is a problem that a time lag occurs even in a normal state, resulting in poor response. In addition, when the number of stages is increased, there is a problem that the configuration becomes complicated and the cost increases.
[0011]
In the conventional example shown in FIG. 2, even if the number of stages of the secondary buffer 5 is n> 1, the abnormal value of the input data IN1 may not be removed in some cases. Therefore, the data before the abnormality may not be accurately held.
To solve this, there is a circuit shown in FIG. In this circuit, the switch 4 is placed between the secondary buffer 5 and the
However, the circuit of FIG. 4 has a problem that the secondary buffer 5 and the
[0012]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an input data hold device that does not cause a time lag and does not increase the cost.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, an invention according to claim 1 of the present invention is configured such that a primary buffer to which input data is input, and an output of the primary buffer and a diagnostic value of the input data are input. A selection unit, a secondary buffer to which an output of the selection unit is input, and a delay unit to which an output of the secondary buffer is input, so that an output of the delay unit is input to the selection unit. The output of the primary buffer is selected by the selection unit when the diagnostic value is normal, and the output of the delay unit is selected and output to the secondary buffer when the diagnostic value is abnormal. It was made. The input data before the abnormality can be reliably held, and the time lag can be reduced.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the secondary buffer is a one-stage buffer. Time lag can be minimized.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the input data is a digital signal.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the input data is an analog signal.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the primary buffer, the selection unit, the secondary buffer, and the delay unit are configured as firmware of a microprocessor. That's what I did. The hardware configuration is simplified.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of an input data hold device according to the present invention. The same elements as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a selection unit to which an output of the
[0019]
Next, the operation of this embodiment will be described. The selection unit 1 switches between the output of the
[0020]
When the diagnostic value D1 is normal, the configuration is the same as that in the state where the switch 4 is closed in the conventional example of FIG. The output of the
[0021]
When the diagnostic value D1 becomes abnormal, the selector 1 outputs the input value IN2 to the
[0022]
In this embodiment, the case where the input data is an on / off signal has been described, but other digital signals or analog signals may be used. In short, it is only necessary that the condition of the input data be normal or abnormal.
[0023]
Further, in this embodiment, the
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, the following effects can be expected.
According to the first aspect of the present invention, a primary buffer to which input data is input, a selection unit to which an output of the primary buffer and a diagnostic value of the input data are input, and an output of the selection unit to be input And a delay unit to which the output of the secondary buffer is input. The output of the delay unit is input to the selection unit, and the diagnosis value is normal by the selection unit. Sometimes, the output of the primary buffer is selected, and when the diagnostic value is abnormal, the output of the delay section is selected and output to the secondary buffer.
[0024]
Conventionally, the delay amount of both the secondary buffer 5 and the
Further, since the number of stages of the secondary buffer can be reduced as compared with the conventional example, there is an effect that the hardware configuration is simplified and the time lag of data can be reduced.
[0026]
Furthermore, even in the case of a transient input from normal to abnormal, or vice versa, the input data before the abnormality can be reliably held, and as a result, the sensitivity of the diagnostic value can be reduced.
[0027]
According to the invention described in
[0028]
According to a third or fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the input data is a digital signal or an analog signal. There is an effect that a digital signal and an analog signal can be handled with the same configuration.
[0029]
According to the invention described in claim 5, in the invention described in any one of claims 1 to 4, the primary buffer, the selection unit, the secondary buffer, and the delay unit are configured as firmware of a microprocessor. Was configured. Since most of the processing can be performed by software, there is an effect that the hardware configuration is simplified. Another effect is that general-purpose hardware such as a microprocessor and a memory can be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional input data hold circuit.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between input voltage, input current, and input data.
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional input data hold circuit.
[Explanation of symbols]
1
Claims (5)
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Cited By (1)
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-
2002
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