JP2004206219A

JP2004206219A - データ入力装置

Info

Publication number: JP2004206219A
Application number: JP2002371810A
Authority: JP
Inventors: Kenji Habaguchi; 健二幅口; Hiromichi Ehashi; 博道江橋; Kuniharu Akaha; 国治赤羽
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】イベントデータ一時保持手段で付与されるイベント時刻精度を高精度にすることができるデータ入力装置を実現する。
【解決手段】外部信号が変化したタイミングでデータを入力するデータ入力装置において、確定入力データの値を保持し、第１クロック信号に同期して入力データを入力し、前記確定入力データの値との比較で変化があった場合にイベント発生を検出し、この入力データが所定の期間以上変化しないときは入力データを確定する入力データ判定手段と、第２クロック信号に同期して前記入力データをサンプル入力し、前記確定入力データとの比較で変化があった場合に、その入力データの値に対して上位装置から通知される時刻データを前記第２クロック信号に同期して付加したデータをイベントデータとして一時的に保持すると共に、前記入力データ判定手段からの確定情報に基づいて前記イベントデータを前記上位装置に転送するイベントデータ一時保持手段とを具備し、前記第２クロック信号は前記第１クロック信号より短い周期である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラント等のアラーム時に発生するイベントデータを収集して発生時刻順に並べる、いわゆるＳＯＥ(Sequence Of Event)機能を有するデータ入力装置におけるイベント時刻の精度向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
データ入力装置として、本出願人による特願２００２−３４３４１２の出願明細書（先願明細書）に記載されたものがあった。この先願明細書には、ＳＯＥ機能付のデータ入力装置が開示されている。この先願明細書に記載の発明では、上位装置に転送されるイベントデータの複数個を保持するイベントデータバッファ手段をＦＩＦＯ（First In First Out）で構成する場合のオーバーフローが解決課題であるが、本発明では上位装置より入力データに付与される時刻データの精度向上を解決課題とする。
【０００３】
図３は、先願明細書にも従来装置として記載されている従来構成のデータ入力装置を示す機能ブロック図である。１０はイベント発生を意味する２値の接点入力信号Ｓを入力する入力装置、２０はこの入力装置で処理されたイベントデータを収集する上位装置である。
【０００４】
入力装置１０において、１１は入力回路であり、接点入力信号Ｓに対して波形整形やレベルシフト処理等を実行し、入力データＤを出力する。１２は入力データ判定手段であり、２ｍｓの周期を有するクロック信号ＣＬに同期して入力データＤに対する確定又は破棄の判定を行う。１２ａはフィルタ機能を有する入力データ確定部であり、確定又は破棄の判定結果Ｑを出力する、１２ｂは確定された入力データの値をＰＶ値（２値信号の場合は“１”又は“０”）として一時的に保持するＰＶ値保持部である。
【０００５】
入力データ確定部１２ａは、ＰＶ値保持部１２ｂの前記確定ＰＶ値と入力データのＰＶ値比較で変化があった場合にイベント発生を検出し、クロック信号ＣＬをカウントするカウンタ等で構成するフィルタ機能を通過したときはイベント確定の判定結果Ｑを出力すると共に、ＰＶ値保持部１２ｂのＰＶ値を上書き更新する。フィルタ不通過で破棄の判定結果Ｑの場合には、ＰＶ値保持部１２ｂのＰＶ値は更新されない。
【０００６】
１３はイベントデータ一時保持手段であり、入力データ判定手段１２と同様に２ｍｓの周期を有するクロック信号ＣＬに同期して入力データＤを入力し、ＰＶ値保持部１２ｂで保持されている前回の確定ＰＶ値との比較で変化があった場合にイベント発生を検出し、クロック信号ＣＬに同期して上位装置２０からの時刻データを付加してイベントデータとして一時的に保持する。
【０００７】
イベントデータ一時保持手段１３は、入力データ確定部１２ａの判定結果Ｑを入力し、判定結果が確定であれば一時保持していたイベントデータをＦＩＦＯで構成されたイベントデータバッファ手段１４に転送する。上位装置２０は、イベント収集の周期毎にイベントデータバッファ手段１４に転送保持されている複数個のイベントデータを、最初に保持したものから順次読み出して収集する。
【０００８】
１５はクロック回路、１６はそのクロック出力の分周回路であり、２ｍｓのクロック信号ＣＬを入力データ判定手段１２及びイベントデータ一時保持手段１３に供給する。
【０００９】
図４は従来装置の各部の動作を時系列的に説明するタイムチャートであり、（Ａ）は入力データＤの波形図、（Ｂ）は入力データの値を示すＰＶ値の波形図、（Ｃ）はクロック信号ＣＬの波形図、（Ｄ）は確定判定のためのフィルタ値のカウント状態を示す遷移図、（Ｅ）はイベントデータの波形図である。
【００１０】
まず入力データＤが時刻ｔ１で“０”から“１”に変化した場合、クロック信号ＣＬの次のタイミング時刻ｔ２で入力データ判定手段１２及びイベントデータ一時保持手段１３は、前回確定のＰＶ値（“０”）との比較で変化があったためイベントとして検出し、イベントデータ一時保持手段１３に入力される入力データＤのＰＶ値に時刻データを付与し、イベントデータとして一時的に保持する。
【００１１】
入力データ判定手段１２は、このタイミングから入力データのＰＶ値が“１”であればクロック信号ＣＬをカウントアップし、“０であればカウントダウンするカウンタで構成されたフィルタをスタートさせる。このフィルタの設定値を２とすると、時刻ｔ３でカウントアップするタイミングでＰＶ値が“１”を維持していることからイベント確定と判定され、イベントデータ一時保持手段１３に一時的に保持されたイベントデータはイベントデータバッファ手段１４に転送される。
【００１２】
次に時刻ｔ４で入力データＤが“１”から“０”に変化した場合、確定されて保持されている前回確定ＰＶ値“１”との比較で変化があるので次のクロック信号ＣＬのタイミング時刻ｔ５で前記と同様なイベント検出となるが、このタイミングからスタートするフィルタは設定値までカウントダウンする前の時刻ｔ６で入力データＤが“０”から“１”に変化するために不通過となり、判定結果は破棄となる。この結果、ＰＶ値はそのまま“１”を保持し、イベントデータ一時保持手段１３に一時的に保持されたイベントデータは破棄され、転送されない。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１１−３５５２７３号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、イベントデータ判定手段１２とイベントデータ一時保持手段１３へのクロック信号ＣＬは、周期が同一であるため、イベントデータ一時保持手段１３で時刻データを付与する分解能もＣＬの分解能で決定される。上位装置から供給される時刻通知はＧＰＳシステムから取得する高精度の時刻信号であるが、クロック信号ＣＬの分解能で時刻精度が決定されてしまう。従ってＳＯＥの時刻精度を向上させるためには、クロック信号ＣＬの周期を向上させなければならなかった。
【００１５】
しかし、接点入力信号からＰＶ値として確定させるためには、フィルタ等の重い処理があり、イベントデータ判定手段１２のクロック信号の周期を短くすることが困難な場合がある。
【００１６】
本発明の目的は、ＰＶ値確定のためのイベントデータ判定手段のクロック信号周期は従来のままとして、イベントデータ一時保持手段で付与されるイベント時刻精度を高精度にすることができるデータ入力装置を実現することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明の構成は次の通りである。
【００１８】
（１）外部信号が変化したタイミングでデータを入力するデータ入力装置において、
確定入力データの値を保持し、第１クロック信号に同期して入力データを入力し、前記確定入力データの値との比較で変化があった場合にイベント発生を検出し、この入力データが所定の期間以上変化しないときは入力データを確定する入力データ判定手段と、
第２クロック信号に同期して前記入力データをサンプル入力し、前記確定入力データとの比較で変化があった場合に、その入力データの値に対して上位装置から通知される時刻データを前記第２クロック信号に同期して付加したデータをイベントデータとして一時的に保持すると共に、前記入力データ判定手段からの確定情報に基づいて前記イベントデータを前記上位装置に転送するイベントデータ一時保持手段と、
を具備し、前記第２クロック信号は前記第１クロック信号より短い周期であることを特徴とするデータ入力装置。
【００１９】
【請求項８】
（２）前記入力データ判定手段は入力データが所定の期間以内に変化したときは入力データを破棄する判定を行い、
前記イベントデータ一時保持手段は、前記入力データ判定手段からの破棄情報に基づいて一時的に保持していた前記イベントデータを破棄することを特徴とする、（１）に記載のデータ入力装置。
【００２０】
（３）前記イベントデータ一時保持手段と前記上位装置との間に、転送されるイベントデータを保持するイベントデータバッファ手段を設け、前記上位装置はこのバッファ手段よりイベントデータを収集することを特徴とする、（１）または（２）に記載のデータ入力装置。
【００２１】
（４）前記イベントデータバッファ手段は、ＦＩＦＯで構成されたことを特徴とする（３）に記載のデータ入力装置。
【００２２】
（５）前記上位装置からの時刻通知を一時的に保持し、前記第１クロック信号の周期より短い周期の時刻データに補間演算するためのイベント時刻バッファ手段を設けたことを特徴とする、（１）乃至（４）のいずれかに記載のデータ入力装置。
【００２３】
（６）前記入力データは、２値信号であることを特徴とする、（１）乃至（５）のいずれかに記載のデータ入力装置。
【００２４】
（７）前記入力データは、アナログ信号であることを特徴とする、（１）乃至（５）のいずれかに記載のデータ入力装置。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下本発明実施態様を、図面を用いて説明する。図１は本発明を適用したデータ入力装置の一例を示す機能ブロック図であり、図３の従来装置で説明した要素と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００２６】
本発明の従来装置と比較した特徴は、ＰＶ値確定のための取得周期とは独立した周期で、ＳＯＥイベントデータ取得のための時刻データ付与を実行する。そしてＳＯＥイベントデータ取得周期は、ＰＶ値の取得周期より短くした点にある。
【００２７】
図１の機能ブロック図により、従来装置と共通な構成並びに本発明の構成上の特徴部を説明する。まず入力データ判定手段１２は、従来のクロック信号ＣＬと同一周期（２ｍｓ）を有する第１クロック信号ＣＬ１に同期して入力データの確定及び破棄の判定を行い、確定した場合のＰＶ値を一時保持する。この機能は、従来装置と同一である。
【００２８】
３０は本発明が適用されるイベントデータ一時保存手段であり、前記第１クロック信号ＣＬ１とは独立した第２クロック信号ＣＬ２に同期して入力データのＰＶ値に時刻データを付与してイベントデータとして一時保持する。第２クロック信号ＣＬ２は、第１クロック信号ＣＬ１の周期２ｍｓより１／４になった５００μｓの周期を有する。
【００２９】
３１は分周回路であり、クロック回路の出力を分周し、２ｍｓの周期を有する第１クロック信号ＣＬ１、５００μｓの周期を有する第２クロック信号ＣＬ２、又後述する時刻通知データを生成するための１２５μｓの周期を有する第３クロック信号ＣＬ３を発生する。
【００３０】
図２は本発明データ入力装置の各部の動作を時系列的に説明するタイムチャートであり、（Ａ）は入力データＤの波形図、（Ｂ）は入力データの値を示すＰＶ値の波形図、（Ｃ）は第１クロック信号ＣＬ１の波形図、（Ｄ）は確定判定のためのフィルタ値のカウント状態を示す遷移図、（Ｅ）は第２クロック信号ＣＬ２の波形図、（Ｆ）はイベントデータの波形図である。
【００３１】
まずイベントデータＤが時刻ｔ１で“０”から“１”に変化した場合、クロック信号ＣＬ２の次のタイミング時刻ｔ２で入力データ判定手段１２及びイベントデータ一時保持手段１３は前回確定のＰＶ値（“０”）との比較で変化があったためイベントとして検出し、イベントデータ一時保持手段１３に入力される入力データＤのＰＶ値に時刻データを付与し、イベントデータとして一時的に保持する。
【００３２】
従来装置では、図４の説明のようにクロック信号ＣＬ１のタイミングｔ４でイベント検出が行われる。これに対して図１の装置ではクロック信号ＣＬ２のタイミングｔ４´でイベント検出が行われるので、検出のタイミングは早くなり、時刻データの付与も早くなることが分かる。
【００３３】
入力データ判定手段１２は、このタイミングから入力データのＰＶ値が“１”であればクロック信号ＣＬをカウントアップし、“０であればカウントダウンするカウンタで構成されたフィルタをスタートさせる。このフィルタの設定値を２とすると、時刻ｔ３でカウントアップするタイミングでＰＶ値が“１”を維持していることからイベント確定と判定され、イベントデータ一時保持手段１３に一時的に保持されたイベントデータはイベントデータバッファ手段１４に転送される。
【００３４】
次に時刻ｔ４で入力データＤが“１”から“０”に変化した場合、確定されて保持されている前回確定ＰＶ値“１”との比較で変化があるので次のクロック信号ＣＬ２のタイミング時刻ｔ５´で前記と同様なイベント検出となる。このイベント検出タイミングも従来装置ではＣＬ１に同期するｔ５よりは速くなる。
【００３５】
このタイミングからスタートするフィルタは、設定値までカウントダウンする前の時刻ｔ６で入力データＤが“０”から“１”に変化するために不通過となり、判定結果は破棄となるので、ＰＶ値はそのまま“１”を保持し、イベントデータ一時保持手段１３に一時的に保持されたイベントデータは破棄され、転送されない。
【００３６】
以上説明したように、本発明によればクロック信号ＣＬ２の周期を早くすればイベントデータへの時刻データ付与の分解能を向上させることが可能である。実施例では５００μｓで従来の２ｍｓの１／４に設定されているが更に周期を短くすることが可能である。しかしながら上位装置から通知される時刻の分解能以上にしても意味はないので適当な値が選定されることになる。
【００３７】
従来装置では、上位装置から通知される時刻は、ＧＰＳシステムによる高精度データを、システムの作動クロック信号２ｍｓに合わせた分解能で供給している設計をとる場合が多い。このような設計の上位装置からの時刻通知を本発明に適用する場合には、５００μｓのクロック信号の分解能に応じた分解能を時刻データとする必要がある。
【００３８】
３２はイベント時刻バッファ手段であり、上位時刻バッファ３２ａと分周回路３１より供給される１２５μｓの周期を有する第３クロック信号ＣＬ３のカウンタ３２ｂよりなる。このカウンタは２ｍｓ周期ベースの上位時刻通知の間隔を５００μｓ周期の時刻データに補間演算し、イベントデータ一時保持手段３０に供給する。
【００３９】
上位装置２０からの時刻通知が、ＧＰＳシステムによる高精度データをリアルタイムに供給している場合又はクロック信号ＣＬ２の周期より短い周期で供給されている場合には、イベント時刻バッファ手段３２を設ける必要がない。
【００４０】
実施例では、ＦＩＦＯで構成されたイベントデータバッファ手段１４を設けた構成を例示したが、ＦＩＦＯ機能を持たない保持手段で実現しても、イベントデータには時刻情報が付与されているので上位装置側で並べ替えることができ、ＳＯＥ機能の障害にはならない。更にイベントデータバッファ手段１４を使用しないで転送データを発生の都度上位装置２０に割り込み処理で直接取り込む設計も可能である。
【００４１】
実施例では、入力データとして接点入力のような２値信号を例示したが、4-20mA等のアナログ信号があるスレッショルドを超えた場合にイベントとする等、アナログデータであっても構わない。
【００４２】
実施例では、プラント等のアラーム時に発生するイベントデータを収集する例を示したがこれに限定されるものではなく、ある状態の変化をイベント発生とみなすあらゆるシステムに本発明を適用することが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によればイベントデータの取得周期をＰＶ値確定のための取得周期より短くすることによって、ＳＯＥ以外の処理に影響を与えることなく、イベントの時刻付与精度を上げることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したデータ入力装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明装置の時系列的な信号処理を説明するタイムチャートである。
【図３】従来のデータ入力装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】従来装置の時系列的な信号処理を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
１０データ入力装置
１１入力回路
１２入力データ判定手段
１２ａ入力データ確定部
１２ｂＰＶ値保持部
１４イベントデータバッファ手段
１５クロック回路
２０上位装置
３０イベントデータ一時保持手段
３１分周回路
３２イベント時刻バッファ手段
３２ａ上位時刻バッファ
３２ｂカウンタ

Claims

外部信号が変化したタイミングでデータを入力するデータ入力装置において、
確定入力データの値を保持し、第１クロック信号に同期して入力データを入力し、前記確定入力データの値との比較で変化があった場合にイベント発生を検出し、この入力データが所定の期間以上変化しないときは入力データを確定する入力データ判定手段と、
第２クロック信号に同期して前記入力データをサンプル入力し、前記確定入力データとの比較で変化があった場合に、その入力データの値に対して上位装置から通知される時刻データを前記第２クロック信号に同期して付加したデータをイベントデータとして一時的に保持すると共に、前記入力データ判定手段からの確定情報に基づいて前記イベントデータを前記上位装置に転送するイベントデータ一時保持手段と、
を具備し、前記第２クロック信号は前記第１クロック信号より短い周期であることを特徴とするデータ入力装置。
前記入力データ判定手段は入力データが所定の期間以内に変化したときは入力データを破棄する判定を行い、
前記イベントデータ一時保持手段は、前記入力データ判定手段からの破棄情報に基づいて一時的に保持していた前記イベントデータを破棄することを特徴とする、請求項１に記載のデータ入力装置。
前記イベントデータ一時保持手段と前記上位装置との間に、転送されるイベントデータを保持するイベントデータバッファ手段を設け、前記上位装置はこのバッファ手段よりイベントデータを収集することを特徴とする、請求項１または２に記載のデータ入力装置。
前記イベントデータバッファ手段は、ＦＩＦＯで構成されたことを特徴とする請求項３に記載のデータ入力装置。
前記上位装置からの時刻通知を一時的に保持し、前記第１クロック信号の周期より短い周期の時刻データに補間演算するためのイベント時刻バッファ手段を設けたことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載のデータ入力装置。
前記入力データは、２値信号であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のデータ入力装置。
前記入力データは、アナログ信号であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のデータ入力装置。