JP2004295743A - 多点データ収集装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、単一系統のシリアルバスに接続され、このシリアルバスを介して測定開始のコマンドを所定の測定周期で送信し、測定データを受信するメインモジュールを具備した多点データ収集装置に改良を加えたものである。本装置は、メインモジュールから測定開始のコマンドを受信して測定を行い、この測定した測定データを保持し次の測定開始のコマンドの受信後に、メインモジュールへ送信する測定モジュールを複数設けたことを特徴とするものである。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、単一系統のシリアルバスに接続され、このシリアルバスを介して測定開始のコマンドを所定の測定周期で送信し、測定データを受信するメインモジュールを具備した多点データ収集装置に関し、詳しくは、高速に繰り返し測定を行うことができる多点データ収集装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電圧、抵抗、温度等の様々な物理量の信号を測定する場合は、モジュールごとに機能を割り当てて複数のモジュールで測定を行いデータ収集を行っている。また、同じ物理量の信号を測定する場合であっても、測定点が多数だと同一機能のモジュールを複数用いて測定を行いデータ収集を行っている。そして、これらのモジュールを内部バス、例えばシリアルバスで一つにまとめてユニット化したものが、多点データ収集装置である(例えば、非特許文献1〜3)。
【0003】
図3は、このような多点データ収集装置の従来例を示す構成図である。
図3において、内部シリアルバス10は、単一系統のシリアルバスであり、シリアルデータが伝送される信号線である。シリアルバス10は、例えばRS485のインタフェース規格でシリアルデータが伝送される。
【0004】
測定モジュールM1〜M3は、測定を行うモジュールであり、測定モジュール用の通信処理部21、測定部22を有し、内部シリアルバス10に接続される。通信処理部21は、シリアルバス10に接続され、シリアルデータの送受信を行う。測定部22は、図示しないセンサ、例えば、電圧測定用のプローブ、温度測定用の熱電対や測温抵抗体等を接続して測定を行う。また、測定部22は、通信処理部21と接続され、通信処理部21が受信したシリアルデータの内容に従って被測定対象の測定を行ったり、測定データと測定終了信号を通信処理部21に出力する。
【0005】
メインモジュール30は、指示部31、メインモジュール用の通信処理部32を有し、内部シリアルバス10に接続される。また、メインモジュール30は、測定モジュールM1〜M3にシリアルバス10を介して測定条件、測定開始、測定終了等を指示するコマンドの出力、および測定モジュールM1〜M3から測定データの収集等を行い、多点データ収集装置全体の制御を行う。さらに、メインモジュール30は、外部に設けられる図示しないパソコンとデータの授受を行う。
【0006】
指示部31は、測定モジュールM1〜M3へのコマンドを通信処理部32に出力する。通信処理部32は、内部シリアルバス10に接続され、指示部31からのコマンドが入力される。また、通信処理部32は、所望の測定モジュールM1〜M3と内部シリアルバス10を介してシリアルデータの送受信を行い、シリアルデータの送受信の結果や通信状態を、指示部31に通知する。
【0007】
なお、内部シリアルバス10は、単一系統のシリアルバスであり、測定モジュールM1〜M3とメインモジュール30とが、一つのシリアルバス10を共有しているものである。つまり、各測定モジュールM1〜M3とメインモジュール30とが、それぞれ独立したシリアルバスで接続されているものではない。従って、双方向の通信を同時に行うこともできず、例えば、メインモジュール30から測定モジュールM1へシリアルデータの送信を行っている場合、測定モジュールM1からメインモジュール30へシリアルデータの送信を行うことができない。また、メインモジュール30は、複数の測定モジュールM1〜M3と同時に通信を行うことができず、例えば、メインモジュール30は、測定モジュールM1と通信していると、測定モジュールM2、M3と通信を行うことができない。
【0008】
多点データ収集装置をこのような構成としているのは、小型化を図ると共に、コストを抑えることが非常に重要なためである。もし、複数のシリアルバスを設けると、メインモジュール30にも複数の通信処理部32を設ける必要があり、メインモジュール30だけでなく、装置全体も大型化され、部品数も多くなりコストが高くなってしまう。特に、高電圧を測定する場合、測定モジュールM1〜M3とメインモジュール30間では、高耐圧とするために絶縁を施す必要もあり、装置全体の小型化やコストを抑えるには、単一系統のシリアルバスとする必要がある。
【0009】
このような装置の動作を説明する。動作の一例として、メインモジュール30が、所定の測定周期で測定モジュールM1〜M3に測定を行わせ、測定データを収集する動作を説明する。
【0010】
メインモジュール30の指示部31が、測定モジュールM1〜M3の中から、例えば、測定モジュールM1を送信先として、通信処理部32に測定開始のコマンドを出力する。測定開始のコマンドの場合、送信するタイミングや、送信する時間間隔、すなわち測定周期が重要なので、図示しないクロックからの割り込み信号を基準にして、タイミングを計って通信処理部32にコマンドを出力する。
【0011】
そして通信処理部32が、指示部31からのコマンドをシリアルデータに変換して、送信先の測定モジュールM1に内部シリアルバス10を介してシリアルデータを送信し、シリアル通信を行う。なお、シリアル通信は、コネクションレスでなく、CRC(Cyclic Redundancy Check)やチェックサムを付加したシリアルデータを送信し、確実に測定モジュールM1に送信内容を送信できたかを確認する。もし、送信に失敗した場合はシリアルデータの再送を行う。
【0012】
そして、通信処理部32が、測定モジュールM1とのシリアル通信を終了したら、指示部31に通信の終了を通知する。これにより、指示部31が、通信処理部32に測定データを受信するポーリングを行わせる。
【0013】
一方、測定モジュールM1の通信処理部21が、受信したシリアルデータから測定開始のコマンドを抽出して、測定部22に出力する。これにより、測定部22が、測定開始のコマンドに従って、被測定対象をシーケンス測定する。
【0014】
そして、測定部22が、シーケンス測定の終了とともに、測定終了信号を通信処理部21に出力する。ここで、測定終了信号とは、測定部22のシーケンス測定した測定データのデータ数を示すと共に、測定データが有効であることを示すものである。
【0015】
そして、測定モジュールM1の通信処理部21が、測定部22からの測定終了信号によって、測定部22から測定データを読み出し、読み出した測定データをシリアルデータに変換して、メインモジュール30の通信処理部32に送信する。さらに、メインモジュールの通信処理部32が、受信したシリアルデータから測定データを抽出して、図示しないメモリに格納するとともに、測定データを受信したことを指示部31に通知する。
【0016】
この通知により、指示部31が、図示しない信号処理部に測定データの処理を指示すると共に、測定周期が経過するまで、すなわち次の測定開始のコマンドを通信処理部32に出力するまで、通信処理部32にポーリングを続けて行わせる。そして、次の測定開始のタイミングになると、指示部31が、再度通信処理部32に測定開始のコマンドを出力し、以下同様に動作する。
【0017】
また、測定モジュールM2、M3に測定を行わせ、データを収集する動作は、メインモジュール30の指示部31が、送信先に測定モジュールM2、M3を設定し、通信処理部32が設定された測定モジュールM2、M3と通信を行う以外は同様なので、説明を省略する。
【0018】
【非特許文献1】
佐藤哲也、他1名「データアクイジョンユニット DARWINシリーズ」、横河技報、横河電機株式会社、1996年、第40巻、第3号、p.95−98
【非特許文献2】
笠島、他3名「DARWINシリーズ ハイブリッドレコーダDR230/240」、横河技報、横河電機株式会社、1997年、第41巻、第3号、p.73−76
【非特許文献3】
栗林、他2名「DARWINシリーズ データコレクタDC100」、横河技報、横河電機株式会社、1998年、第42巻、第3号、p.119−122
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
従来の測定では、ユーザから要求される測定の測定周期が長く、例えば、最小の測定周期でも1[s]、500[ms]程度でありメインモジュール30からの送信(例えば、測定開始のコマンド)と、測定モジュールM1〜M3からの送信(例えば、測定データ)のタイミングが重なることはなかった。
【0020】
しかしながら、近年は、より詳細に測定を行うために、ユーザから要求される測定周期が短くなってきているが、測定データの長さは変化しないので、メインモジュール30の通信処理部32が測定モジュールM1〜M3から測定データを受信するタイミングと、次の測定開始のコマンドを送信するタイミングの衝突をさけることが困難になってきている。図4を用いて、動作を説明する。図4(a)は、測定周期が長い場合であり、図4(b)は、測定周期が短い場合である。図4(a)、(b)それぞれにおいて、上段は、メインモジュール30の通信処理部32の動作を示しており、下段は測定モジュールM1〜M3の測定部22の動作を示している。横軸は、時間を示している。
【0021】
図4(a)において、通信処理部32が、測定開始のコマンドを送信し次の測定開始のコマンドを送信するまでの測定周期T1の間、ポーリングを行っている。また、測定モジュールM1〜M3の測定部22が、測定開始のコマンドによってシーケンス測定を行い、測定終了と共に通信処理部21、シリアルバス10を介して通信処理部32に測定データを出力している。ただし、測定周期T1が長いので、通信処理部32は、ポーリング中に測定部22から測定データを受信している
【0022】
一方、図4(b)において、通信処理部32が、測定開始のコマンドを送信し次の測定開始のコマンドを送信するまでの測定周期T2(T2<T1)の間、ポーリングを行っている。また、測定モジュールM1〜M3の測定部22が、測定開始のコマンドによってシーケンス測定を行い、測定終了と共に通信処理部21、シリアルバス10を介して通信処理部32に測定データを出力している。しかし、測定周期T2が短いので、通信処理部32は、次の測定開始のコマンドを送信するタイミングにもかかわらず測定データの受信を行っている。つまり、シリアルバス10は単一系統のため、通信処理部32は、測定モジュールM1からの測定データの受信を終了するまで、次の測定開始のコマンドを送信することができず、測定周期T2に誤差が生じ出てしまう。
【0023】
このようにメインモジュール30の通信処理部32が、測定データの受信を終了するまで次の測定開始のコマンドを送信できないため、所定の測定周期T2で測定開始のコマンドを送信できないという問題があった。特に、多点データ収集装置のように複数の測定モジュールが接続されると、受信する測定データも多くなり、測定周期T2に誤差がより生じるという問題が顕著であった。
【0024】
そこで本発明の目的は、高速に繰り返し測定を行うことができる多点データ収集装置を実現することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、
単一系統のシリアルバスに接続され、このシリアルバスを介して測定開始のコマンドを所定の測定周期で送信し、測定データを受信するメインモジュールを具備した多点データ収集装置において、
前記メインモジュールから、前記シリアルバスを介して測定開始のコマンドを受信して測定を行い、この測定した測定データを保持し次の測定開始のコマンドの受信後に、前記メインモジュールへ送信する測定モジュールを複数設けたことを特徴とするものである。
【0026】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、
測定モジュールは、
前記シリアルバスを介して前記メインモジュールから測定開始のコマンドを受信し、測定終了信号により測定データをメインモジュールに送信する通信処理部と、
この通信処理部からの測定開始のコマンドによって、被測定対象の測定を行い、測定終了信号と測定した測定データを出力する測定部と、
この測定部からの測定終了信号を所定の時間遅延させてから、前記通信処理部に出力する遅延部と、
前記測定部からの測定データを保持し、前記遅延部が遅延させた測定終了信号に基づいて、測定データを前記通信処理部に出力する測定データ保持部と
を有することを特徴とするものである。
【0027】
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、
通信処理部は、前記遅延部からの測定終了信号が入力されると、前記測定データ保持部の測定データを読み出すことを特徴とするものである。
【0028】
請求項4記載の発明は、請求項2記載の発明において、
測定データ保持部は、前記遅延部の出力する測定終了信号が入力されると、保持している測定データを前記通信処理部に出力することを特徴とするものである。
【0029】
請求項5記載の発明は、請求項1記載の発明において、
測定モジュールは、
前記シリアルバスを介して前記メインモジュールから測定開始のコマンドを受信し、測定データをメインモジュールに送信する通信処理部と、
この通信処理部からの測定開始のコマンドによって、被測定対象の測定を行い、測定終了信号と測定した測定データを出力する測定部と、
この測定部からの測定終了信号を所定の時間遅延させる遅延部と、
前記測定部からの測定データを保持し、前記遅延部から出力される遅延された測定終了信号が入力されると、保持している測定データを前記通信処理部に出力する測定データ保持部と
を有することを特徴とするものである。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図1は本発明の一実施例を示す構成図である。ここで、図3と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。
図1において測定モジュールM1〜M3の代わりに測定モジュールm1〜m3が設けられ、測定モジュールm1〜m3は、通信処理部41、測定部42、遅延部43、測定データ保持部44を有し、メインモジュール30から、シリアルバス10を介して測定開始のコマンドを受信して測定を行い、この測定した測定データを保持し次の測定開始のコマンドの受信後に、メインモジュール30へ送信する。
【0031】
通信処理部41は、シリアルバス10を介してメインモジュール30から測定開始のコマンドを受信し、測定終了信号により測定データを測定データ保持部44から読み出し、読み出した測定データをメインモジュール30の通信処理部32に送信する。
【0032】
測定部42は、通信処理部41からの測定開始のコマンドによって、被測定対象の測定を行い、測定終了信号を通信処理部41に出力し、測定した測定データを測定データ保持部44に出力する。なお、測定終了信号とは、図3に示す装置と同様に測定部42のシーケンス測定した測定データのデータ数を示すと共に、測定データが有効であることを示すものである。
【0033】
遅延部43は、測定部42からの測定終了信号を所定の時間遅延させてから、通信処理部41に出力する。測定データ保持部44は、測定部42からの測定データを保持する。
【0034】
このような装置の動作を説明する。また、図2は、本装置の動作の一例を説明した図である。図2において、上段はメインモジュール30の通信処理部32の動作を示し、中段は測定モジュールm1〜m3の測定部42の動作を示し、下段は測定モジュールm1〜m3の測定データ保持部44の動作を示している。横軸は、時間を示している。
【0035】
メインモジュール30の指示部31が、測定モジュールm1〜m3の中から、例えば、測定モジュールm1を送信先として、通信処理部32に1回目の測定開始のコマンドを出力する。ここで、指示部31は、図示しないクロックからの割り込み信号を基準にして、測定周期T3(T3<T1)ごとに通信処理部32に測定開始のコマンドを出力するものとする。もちろん、測定周期T3は、測定部42がシーケンス測定に要する時間よりも長く設定されている。
【0036】
そして通信処理部32が、指示部31からのコマンドをシリアルデータに変換して、送信先の測定モジュールm1に内部シリアルバス10を介してシリアルデータを送信し、シリアル通信を行う。なお、シリアル通信は、コネクションレスでなく、CRCやチェックサムを付加したシリアルデータを送信し、確実に測定モジュールM1に送信内容を送信できたかを確認する。もし、送信に失敗した場合はシリアルデータの再送を行う。
【0037】
そして、通信処理部32が、測定モジュールm1とのシリアル通信を終了したら、指示部31に通信の終了を通知する。これにより、指示部31が、2回目のの測定開始のコマンドを出力するまで、通信処理部32に測定データを受信する1回目のポーリングを行わせる。また、指示部31は、測定周期T3経過後、2回目の測定開始のコマンドを出力する。
【0038】
一方、測定モジュールm1の通信処理部41が、受信したシリアルデータから1回目の測定開始のコマンドを抽出して、測定部42に出力する。これにより、測定部42が、1回目の測定開始のコマンドに従って、被測定対象をシーケンス測定する。
【0039】
そして、測定部42が、1回目のシーケンス測定を終了すると、測定終了信号を遅延部43に出力し、測定データを測定データ保持部44に出力する。これにより、測定データ保持部44が、測定データを保持する。
【0040】
また、遅延部43が、測定終了信号を、所定の時間遅延させた後、通信処理部41に出力する。所定の時間とは、メインモジュール30の通信処理部32が、2回目の測定開始のコマンドを送信し、2回目のポーリングを行うまでであり、言い換えると、測定モジュールm1の通信処理部41が、2回目の測定開始のコマンドを受信するまでである。この遅延させる時間は、シリアルデータの伝送レートや、測定部42のシーケンス測定の測定条件等が設定されれば求まるものなので、測定を開始する前にあらかじめ遅延部43に遅延させる時間を設定しておくとよい。
【0041】
そして、通信処理部41が、遅延部43からの測定終了信号が入力されると共に、1回目の測定データを測定データ保持部44から読み出し、シリアルデータに変換してメインモジュール30の通信処理部32に送信する。
【0042】
つまり、メインモジュール30の通信処理部32が、2回目の測定開始のコマンドを送信した後のポーリングを行っている間に、測定モジュールm1の通信処理部41が1回目の測定データの送信を行う。もちろん、測定部42は、通信処理部41からの2回目の測定開始のコマンドによって、2回目のシーケンス測定を開始している。
【0043】
そして、メインモジュール30の通信処理部32が、受信したシリアルデータから測定データを抽出して、図示しないメモリに格納するとともに、1回目の測定データを受信したことを指示部31に通知する。
【0044】
この通知によって、指示部31が、図示しない信号処理部に1回目の測定データの処理を指示すると共に、測定周期T3が経過するまで、すなわち3回目の測定開始のコマンドを通信処理部32に出力するまで、通信処理部32に2回目のポーリングを続けて行わせる。そして、3回目の測定開始の時間になると、指示部31が、通信処理部32に測定開始のコマンドを出力し、以下同様に所望の回数測定を行わせ、測定データを収集する。
【0045】
また、測定モジュールm2、m3に測定を行わせ、データを収集する動作は、メインモジュール30の指示部31が、送信先に測定モジュールm2、m3を設定し、通信処理部32が設定された測定モジュールm2、m3と通信を行う以外は同様なので、説明を省略する。
【0046】
このように、遅延部43が、測定部42からの測定終了信号を、次の測定開始のコマンドが通信処理部41で受信されるまで遅延させてから、通信処理部41に出力する。そして、通信処理部41がこの測定終了信号によって、測定データ保持部44から測定データを読み出し、メインモジュール30の通信処理部31に測定データを送信するので、測定周期T3が短くとも、例えば、(測定開始のコマンド送信時間+シーケンス測定の時間+測定データの受信時間)>(測定周期T3)であっても、測定開始のコマンドと測定データとを送受信するタイミングをずらすことができる。これにより、測定周期T3の誤差を最小限に抑えることができる。従って、高速に繰り返し測定を行うことができる。
【0047】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。(1)測定部42は、測定が終了すると測定データを測定データ保持部24に出力する構成としたが、測定部42は測定を行いつつ、取得した測定データを順次測定データ保持部44に出力する構成としてもよい。この場合、測定データ保持部44は、少なくとも2シーケンス分の測定データを保持する構成にするとよい。
【0048】
(2)遅延部43は測定終了信号を通信処理部41に出力し、通信処理部41は測定終了信号が入力されると共に、測定データ保持部44から測定データを読み出す構成としたが、遅延部43は測定終了信号を通信処理部41と測定データ保持部44に出力し、測定データ保持部44は測定終了信号が入力されると共に、保持している測定データを通信処理部41に出力する構成としてもよい。
【0049】
(3)遅延部43は測定終了信号を通信処理部41に出力し、通信処理部41は測定終了信号が入力されると共に、測定データ保持部44から測定データを読み出す構成としたが、遅延部43が測定終了信号を測定データ保持部44のみに出力し、測定データ保持部44が測定終了信号が入力されると、保持している測定データを通信処理部41に出力する構成としてもよい。
【0050】
(4)図1に示す装置において、測定モジュールm1〜m3を3個とする構成を示したが、測定モジュールは所望数設けてよい。
【0051】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果がある。
測定モジュールが、測定した測定データを次の測定開始のコマンドを受信した後にメインモジュールへ送信するので、測定周期が短くとも、測定開始のコマンドと測定データとを送受信するタイミングをずらすことができる。これにより、測定周期に誤差を最小限に抑えることができる。従って、高速に繰り返し測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図2】図1に示す装置の動作の一例を説明した図である。
【図3】従来の多点データ収集装置の構成図である。
【図4】従来の多点データ収集装置の動作を説明した図である。
【符号の説明】
10 内部シリアルバス
20 メインモジュール
41 通信処理部
42 測定部
43 遅延部
44 測定データ保持部
m1〜m3 測定モジュール
Claims (5)
- 単一系統のシリアルバスに接続され、このシリアルバスを介して測定開始のコマンドを所定の測定周期で送信し、測定データを受信するメインモジュールを具備した多点データ収集装置において、
前記メインモジュールから、前記シリアルバスを介して測定開始のコマンドを受信して測定を行い、この測定した測定データを保持し次の測定開始のコマンドの受信後に、前記メインモジュールへ送信する測定モジュールを複数設けたことを特徴とする多点データ収集装置。 - 測定モジュールは、
前記シリアルバスを介して前記メインモジュールから測定開始のコマンドを受信し、測定終了信号により測定データをメインモジュールに送信する通信処理部と、
この通信処理部からの測定開始のコマンドによって、被測定対象の測定を行い、測定終了信号と測定した測定データを出力する測定部と、
この測定部からの測定終了信号を所定の時間遅延させてから、前記通信処理部に出力する遅延部と、
前記測定部からの測定データを保持し、前記遅延部が遅延させた測定終了信号に基づいて、測定データを前記通信処理部に出力する測定データ保持部と
を有することを特徴とする請求項1記載の多点データ収集装置。 - 通信処理部は、前記遅延部からの測定終了信号が入力されると、前記測定データ保持部の測定データを読み出すことを特徴とする請求項2記載の多点データ収集装置。
- 測定データ保持部は、前記遅延部の出力する測定終了信号が入力されると、保持している測定データを前記通信処理部に出力することを特徴とする請求項2記載の多点データ収集装置。
- 測定モジュールは、
前記シリアルバスを介して前記メインモジュールから測定開始のコマンドを受信し、測定データをメインモジュールに送信する通信処理部と、
この通信処理部からの測定開始のコマンドによって、被測定対象の測定を行い、測定終了信号と測定した測定データを出力する測定部と、
この測定部からの測定終了信号を所定の時間遅延させる遅延部と、
前記測定部からの測定データを保持し、前記遅延部から出力される遅延された測定終了信号が入力されると、保持している測定データを前記通信処理部に出力する測定データ保持部と
を有することを特徴とする請求項1記載の多点データ収集装置。
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