JP2009129172A - 状態制御システム及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用的な状態制御装置を複数台組み合わせた場合でも、これらを同期させ、消費電力を平均化することのできる状態制御システムを得る。
【解決手段】優先度が最上位の状態制御装置１００ａは、制御対象４００への駆動信号の出力が完了した場合に出力完了信号を送出する。優先度が中位，下位の状態制御装置１００ｂ，ｃは、優先度が一つ上の状態制御装置１００ａ，ｂから出力完了信号が送出されたことを完了信号監視部１０３が検知した場合、制御信号生成部１０２は、自装置の制御対象４００への駆動信号を送出する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、温度センサからの測定信号に基づいてヒータ等の制御対象を制御する温度調節計といった状態制御装置を複数備えた状態制御システム及び状態制御装置に関するものである。

特許文献１に示すような、単体で複数の制御ループ（チャンネル）を同時に制御できる２系統以上の温度調節が可能な温度調節計が用いられている。これとは別に、一台のプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）に複数台の温度調節計を通信可能に接続してＰＬＣから温度調節計へ動作指示を与える、いわゆるセンタＣＰＵ方式のシステムも用いられている。これらにおいて、複数の時間比例出力が同時にオンしないようにして、ピークの電力を抑えることが行われている。

特許第３７９４５７４号公報

従来、１台の温度調節計またはＰＬＣの中で全てチャンネルの時間比例の管理を行っているため、複数の時間比例出力が同時にオンしないようにする構成は比較的容易に実現していた。また、複数のチャンネルからなるグループを形成し、同じグループに属するチャンネルどうしに対して時間比例出力の重なり（同時オン）を許容する／しない、といったグループ毎のルールを設定することは容易に実現していた。

このようなシステムにおいて、熱電対などのセンサからの配線は通信線に比べて高価なため、なるべく温度調節計を分散配置して余分な配線長を少なくしたいという要請がある。ところが、上記の温度調節計はシステム中の特定の一箇所に設置されるので、温度調節計から遠くに配置されたセンサへの配線長が長くなり、その結果として総配線長が長くなりがちだった。また、上記のセンタＣＰＵ方式ではＰＬＣがバスによる高速な通信を必要とするので、通信速度を確保しようとすると通信線を長く引き回すことができず、温度調節計をＰＬＣの近傍に設置せざるを得なかった。
更に、ＰＬＣは高速な演算と高速なデータバスを必要とするので、高価であるという問題点があった。

一方、複数チャンネルの制御が可能な汎用的な温度調節計のモジュールを組み合わせたり連結したりして、複数のモジュールで時間比例出力の重なりを制御することができれば、どのようなチャンネル数にも柔軟に対応することができる上、少ないスペースの中でも空いた場所に自由に設置することができる。しかしながら、複数台の温度調節計は一般に時間的な同期を行っておらず、個々が非同期に演算を行っているため、時間比例の重なりを正確に制御することができなかった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、汎用的な状態制御装置を複数台組み合わせた場合でも、これらを同期させ、消費電力を平均化することのできる状態制御システム及び状態制御装置を得ることを目的とする。

この発明に係る状態制御システムは、それぞれが制御対象への操作量に基づく駆動信号を出力し、かつ、それぞれが優先度を有する複数の状態制御装置を備えた状態制御システムであって、優先度が上位の状態制御装置は、所定の周期毎に駆動信号を出力すると共に、出力が完了した場合に出力完了信号を出力する制御信号生成部を備え、優先度が下位の状態制御装置は、優先度が上位の状態制御装置から出力完了信号が出力されたかを監視する完了信号監視部と、完了信号監視部が出力完了信号を検知した場合、駆動信号を出力する制御信号生成部とを備えたものである。

この発明に係る状態制御システムは、それぞれが制御対象への操作量に基づく駆動信号を出力し、かつ、それぞれが優先度を有する複数の状態制御装置を備えた状態制御システムであって、優先度が最上位の状態制御装置は、所定の周期毎に駆動信号を出力すると共に、出力が完了した場合に出力完了信号を出力する制御信号生成部を備え、優先度が最下位の状態制御装置は、自状態制御装置より優先度が一つ上の状態制御装置から出力完了信号が出力されたかを監視する完了信号監視部と、完了信号監視部が出力完了信号を検知した場合、駆動信号を出力する制御信号生成部とを備え、優先度がそれ以外の状態制御装置は、自状態制御装置より優先度が一つ上の状態制御装置から出力完了信号が出力されたかを監視する完了信号監視部と、完了信号監視部が出力完了信号を検知した場合、駆動信号を出力すると共に、出力が完了した場合の出力完了信号を送出する制御信号生成部とを備えたものである。

また、他の発明に係る状態制御システムは、それぞれが制御対象への操作量に基づく駆動信号を出力し、かつ、それぞれが優先度を有する複数の状態制御装置を備えた状態制御システムであって、所定の制御周期毎に、複数の状態制御装置における制御対象への操作量を演算する操作量演算部を備えると共に、各状態制御装置は、操作量演算部の演算結果と自状態制御装置の優先度とに基づいて、制御周期における自状態制御装置が出力する駆動信号の出力開始タイミングを演算する出力開始タイミング演算部と、出力開始タイミング演算部による出力開始タイミングになった時点で、制御対象の駆動信号を出力する制御信号生成部とを備えたものである。

また、他の発明に係る状態制御システムは、各状態制御装置が、制御対象に対応した複数の制御チャンネルを有し、各制御チャンネル毎に駆動信号を出力するようにしたものである。

また、この発明に係る状態制御装置は、複数の制御対象を制御するための複数のチャンネルを有し、予め定められた順番で各チャンネルへ制御周期毎に、各制御対象への操作量に基づく駆動信号が送出され、かつ複数のチャンネルに同時に駆動信号が送出されることの無い状態制御装置において、各制御周期において最後のチャンネルへ駆動信号が送出された後に自装置に関する情報と共に出力完了信号を外部へ送出する完了信号送出部を備えたものである。

また、この発明に係る状態制御装置は、複数の制御対象を制御するための複数のチャンネルを有し、予め定められた順番で各チャンネルへ制御周期毎に、各制御対象への操作量に基づく駆動信号が送出され、かつ複数のチャンネルに同時に駆動信号が送出されることの無い状態制御装置において、他の状態制御装置の駆動信号の出力が完了したことを示す出力完了信号を各制御周期において受信し、この出力完了信号に含まれるこの出力完了信号を送出した状態制御装置の情報から自装置の駆動信号の送出可否を判定する完了信号監視部を備えたものである。

この発明の状態制御システムは、優先度が上位の状態制御装置が制御信号生成部を備え、優先度が下位の状態制御装置は、完了信号監視部と制御信号生成部とを備えたので、汎用的な状態制御装置を組み合わせた場合でも、これらを同期させ、消費電力を平均化することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による状態制御システムを示す構成図である。
図において、状態制御システムは、複数台の状態制御装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃと、これらを相互に接続するネットワーク２００によって構成されている。状態制御装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、例えば温度調節計であり、以下、本実施の形態では温度調節計として説明する。尚、本実施の形態では、状態制御装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃを３台としたが、この台数に限定されるものではなく、２台以上であればよい。

状態制御装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、それぞれ優先度を有しており、ここでは状態制御装置１００ａが最も高く、状態制御装置１００ｃが最も低いとする。即ち、優先度は、状態制御装置１００ａ＞状態制御装置１００ｂ＞状態制御装置１００ｃであるとする。優先度は、装置毎に予め設定してもよく、また、ネットワーク２００における各状態制御装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃを識別するための装置アドレスに基づき、例えば若番順に優先度が高いといったように、自動的に決定されるようにしてもよい。

各状態制御装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、完了信号送受信部１０１と制御信号生成部１０２を備え、完了信号送受信部１０１は、完了信号監視部１０３と完了信号送出部１０４を有している。また、各状態制御装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃには、測定信号出力部３００と制御対象４００とが接続されている。ここで、測定信号出力部３００は、例えば、温度制御環境の温度を測定する温度センサであり、制御対象４００は、温度制御環境の温度制御を行うためのヒータである。

完了信号送受信部１０１は、ネットワーク２００を介して伝達される完了信号の送受信を行う通信インタフェースである。完了信号監視部１０３は、自装置より優先度が高い装置から出力される出力完了信号を監視するための機能部であり、本実施の形態では、状態制御装置１００ｂは状態制御装置１００ａからの出力完了信号を、状態制御装置１００ｃは状態制御装置１００ｂからの出力完了信号を監視する。完了信号送出部１０４は、制御信号生成部１０２から出力完了信号が出力された場合は、これをネットワーク２００に送出するための機能部である。制御信号生成部１０２は、測定信号出力部３００からの測定信号に基づいてＰＩＤ演算等を行い、温度制御環境が所定の温度設定値となるよう、制御対象４００への操作量に基づく駆動信号を送出する制御部である。尚、制御信号生成部１０２における温度制御のための演算処理については公知であるため、ここでの演算部等の図示は省略している。また、駆動信号としては、設定値との偏差に応じてオンとオフとの時間比率を変化させる時間比例制御を行う信号であるとする。

次に、実施の形態１の状態制御システムの動作について説明する。
図２〜図４は、実施の形態１の動作を示すフローチャートであり、図２は最上位の優先度を持つ状態制御装置１００ａ、図３は中位の優先度を持つ状態制御装置１００ｂ、図４は最下位の優先度を持つ状態制御装置１００ｃの動作を示している。
また、図５は、状態制御装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃの動作を示すタイミングチャートである。

各状態制御装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、それぞれ４チャンネルの制御が可能なよう構成され、各装置内ではチャンネル１からチャンネル４までの時間比例出力が重ならないよう制御されている。チャンネル１からチャンネル４までの時間比例出力の送出の順番は予め定められている。ここでいう「予め定められている」の意味としては、常に同じ順番に設定することの他に、制御対象の状態に応じて定期的に順番を変更することも含まれる。例えば、設定値と測定値(制御量)との偏差の大きさに応じて各チャンネルの時間比例出力の送出の順番を周期毎に変更することも含まれる。
また、各状態制御装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、ネットワーク２００における時刻同期機能等により、時刻同期がなされているとする。

最上位の状態制御装置１００ａでは、制御対象４００への制御動作を開始すると、図２に示すように、制御信号生成部１０２はチャンネル１〜４の時間比例出力を開始する（ステップＳＴ１０１）。次に、制御信号生成部１０２は、チャンネル１〜４の時間比例出力が完了すると（ステップＳＴ１０２）、全チャンネル出力完了信号をオンする（ステップＳＴ１０３）。制御信号生成部１０２から出力された全チャンネル出力完了信号に基づいて、完了信号送出部１０４は、ネットワーク２００に対して状態制御装置１００ａの識別情報を含んだ出力完了信号を送出する。次に、制御信号生成部１０２は、予め定められた制御周期である時間比例周期（図５参照）が経過したかを判定し（ステップＳＴ１０４）、経過した場合は全チャンネル出力完了信号をオフし（ステップＳＴ１０５）、ステップＳＴ１０１に戻る。尚、状態制御装置１００ａは優先度が最上位であるため、完了信号監視部１０３が監視するための自装置より優先度が高い出力完了信号が存在せず、そのため、制御信号生成部１０２は、完了信号監視部１０３の監視結果とは無関係に時間比例周期毎に時間比例出力を行う。

次に、中位の優先度を持つ状態制御装置１００ｂの動作を図３のフローチャートに沿って説明する。
状態制御装置１００ｂでは、完了信号監視部１０３が、一つ上の優先度を持つ状態制御装置１００ａの出力完了信号がネットワーク２００に出力されたかを監視している（ステップＳＴ２０１）。完了信号監視部１０３が出力完了信号を検知すると、制御信号生成部１０２は、チャンネル１〜４の時間比例出力を開始する（ステップＳＴ２０２）。即ち、図５に示すように状態制御装置１００ａのチャンネル４の時間比例出力が完了したタイミングで状態制御装置１００ａからネットワーク２００に出力完了信号が送出され（図中、矢印５１で示す）、状態制御装置１００ｂではこの完了信号の送出を検知するとチャンネル１〜４の時間比例出力を開始する。その後は、状態制御装置１００ａの動作と同様に、ステップＳＴ２０３においてチャンネル１〜４の時間比例出力が完了すると、制御信号生成部１０２が全チャンネル出力完了信号をオンし（ステップＳＴ２０４）、時間比例周期が経過する（ステップＳＴ２０５）と、全チャンネル出力完了信号をオフして（ステップＳＴ２０６）、ステップＳＴ２０１に戻る。尚、ステップＳＴ２０５における時間比例周期は、状態制御装置１００ａの出力開始タイミングからの時間比例周期である。各状態制御装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、時刻同期機能により、同一の時間比例周期に基づいて動作しているものとする。

次に、最下位の優先度を持つ状態制御装置１００ｃの動作を図４のフローチャートに沿って説明する。
状態制御装置１００ｃでは、完了信号監視部１０３が、一つ上の優先度を持つ状態制御装置１００ｂの出力完了信号がネットワーク２００に出力されたかを監視している（ステップＳＴ３０１）。完了信号監視部１０３が出力完了信号を検知すると、制御信号生成部１０２は、チャンネル１〜４の時間比例出力を開始する（ステップＳＴ３０２）。即ち、図５に示すように状態制御装置１００ｂのチャンネル４の時間比例出力が完了したタイミングで状態制御装置１００ｂからネットワーク２００に完了信号が送出され（図中、矢印５２で示す）、状態制御装置１００ｃではこの完了信号の送出を検知するとチャンネル１〜４の時間比例出力を開始する。その後は、時間比例周期が経過したかを判定し（ステップＳＴ３０３）、時間比例周期が経過した場合は、ステップＳＴ３０１に戻る。尚、状態制御装置１００ｃは優先度が最下位であるため、制御信号生成部１０２は、優先度が上位の状態制御装置１００ａ，ｂのように、全チャンネル出力完了信号のオン／オフは行わない。

このような動作により、図５の破線枠５３に示すように、時間比例周期の範囲内で各状態制御装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃの時間比例出力が重なることなく制御が行われる。尚、図５では矢印５１，５２に示すように上位の出力完了信号が出力されたタイミングで下位の状態制御装置が時間比例出力を開始しているが、実際の制御では、機械的な動作遅れ等があるため、そのマージンを見込んで、出力完了信号を受信したタイミングから所定時間後に時間比例出力を開始するようにしてもよい。

また、上記の説明では、最下位の優先度を持つ状態制御装置１００ｃは、制御信号生成部１０２から全チャンネル出力完了信号を送出しないようにしたが、最下位の優先度の状態制御装置１００ｃであっても、全チャンネル出力完了信号を送出するようにしてもよい。このような構成であっても、他の状態制御装置１００ａ，１００ｂの完了信号監視部１０３では、自装置より優先度の低い状態制御装置１００ｃから送出された全チャンネル出力完了信号は無視することになるため、各状態制御装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃの制御動作に影響はない。

尚、上記の説明では、状態制御装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃが３台の場合を説明したが、４台以上設けてもよい。４台以上設けた場合は、優先度が最上位と最下位以外の状態制御装置は、全て上述した状態制御装置１００ｂの動作（図３の動作）と同様の動作を行うことになる。また、状態制御装置が２台のみであってもよく、この場合は、上述した優先度が最上位の状態制御装置１００ａの動作（図２の動作）と、優先度が最下位の状態制御装置１００ｃの動作（図４の動作）を行うことになる。

また、上記実施の形態１では、各状態制御装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、４チャンネル全てを対象として時間比例出力が重ならないよう制御を行ったが、このような制御の対象とはしないチャンネルが含まれていてもよい。即ち、１台の状態制御装置の中、もしくは他の状態制御装置との組み合わせにおいて、同時オンさせたくないチャンネルで、上記のような状態制御装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃの同期制御を行えばよい。それ以外のチャンネルについては、複数チャンネルの同時オンを許容するような別の制御等で時間比例出力が送出される。このような場合、各状態制御装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、同時オンさせたくないチャンネルの時間比例制御が完了した時点で全チャンネル出力完了信号を送出することになる。あるいは、同時オンしてもよいチャンネルは他のチャンネルのオンオフ状態に制限されることなくオンオフさせることも可能である。更に、以上の例の他に同時にオンさせたくないチャンネルの扱いは様々な組み合わせが考えられる。

更に、上記実施の形態１では、同一の優先度を持つ状態制御装置が１台ずつとして説明したが、同一の優先度を持つ状態制御装置が複数台であってもよい。
図６は、このような場合の優先度と状態制御装置との関係を示す説明図である。
図６において、状態制御装置１００ａ−１，１００ａ−２は、優先度が最上位の装置であり、状態制御装置１００ｂ−１,１００ｂ−２，１００ｂ−３は優先度が中位の装置、状態制御装置１００ｃ−１，１００ｃ−２は優先度が最下位の装置である。このように、同一の優先度に複数の状態制御装置が存在する場合、下位の状態制御装置は優先度が一つ上の状態制御装置の全てから出力完了信号を受けた場合に自装置の時間比例制御を開始する。また、優先度のランクが同じであれば、時間比例出力は同時であっても構わない。例えば、優先度が中位の状態制御装置１００ｂ−１，１００ｂ−２，１００ｂ−３は、優先度が上位の状態制御装置１００ａ−１，１００ａ−２の２台から出力完了信号を受信した場合に時間比例制御を行う。ここで、優先度が最上位の状態制御装置１００ａ−１，１００ａ−２以外の状態制御装置は、一つ上の優先度のランクには状態制御装置が何台有るかを予め情報として有しており、この情報に基づいて全ての装置の出力完了信号を受信したかを判定する。尚、図６の例では全ての優先度のランクで複数台の状態制御装置が存在しているが、優先度のランク毎に複数台や１台のみといった構成が混在していてもよい。また、このような構成においても、機械的な動作遅れ等のマージンを見込んで、上位の状態制御装置の出力完了信号を受信したタイミングから所定時間後に時間比例出力を開始するようにしてもよい。

以上のように、実施の形態１の状態制御システムによれば、制御対象に対して時間比例出力を行う複数の温度調節計からなる状態制御システムにおいて、優先度が一つ上の温度調節計からの出力完了信号に基づいて自装置の時間比例出力を行うようにしたので、汎用的な温度調節計を複数用いた場合でも、センタＣＰＵといった特別な構成を必要とせずにこれらを同期させることができ、全体としての消費電力を平均化することができる。

また、実施の形態１の状態制御システムによれば、優先度が上位の状態制御装置は制御信号生成部を備え、優先度が下位の状態制御装置は、完了信号監視部と制御信号生成部とを備えたので、優先度の異なる汎用的な状態制御装置を２種類組み合わせた場合でも、これらを同期させ、消費電力を平均化することができる。

また、実施の形態１の状態制御システムによれば、優先度が最上位の状態制御装置は制御信号生成部を備え、優先度がそれ以外の状態制御装置は、完了信号監視部と制御信号生成部とを備えたので、優先度の異なる汎用的な状態制御装置を３種類以上組み合わせた場合でも、これらを同期させ、消費電力を平均化することができる。

また、実施の形態１の状態制御システムによれば、各状態制御装置が複数の制御チャンネルを有しているので、多くの制御チャンネルを有するシステムであっても、消費電力の平均化を図ることができる。

また、実施の形態１の状態制御装置によれば、各制御周期において最後のチャンネルへ駆動信号が送出された後に自装置に関する情報と共に出力完了信号を外部へ送出する完了信号送出部を備えたので、汎用的な状態制御装置を複数台組み合わせた場合でも、出力完了信号によってこれら装置を同期させ、消費電力を平均化することができる。

また、実施の形態１の状態制御装置によれば、他の状態制御装置の駆動信号の出力が完了したことを示す出力完了信号を各制御周期において受信し、この出力完了信号に含まれるこの出力完了信号を送出した状態制御装置の情報から自装置の駆動信号の送出可否を判定する完了信号監視部を備えたので、汎用的な状態制御装置を複数台組み合わせた場合でも、受信した出力完了信号によってこれら装置を同期させ、消費電力を平均化することができる。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２による状態制御システムの構成図である。
実施の形態２の状態制御システムは、１台のマスタ装置１１０と、複数台のスレーブ装置（状態制御装置）１２０ａ，１２０ｂと、これらを相互に接続するネットワーク２００によって構成されている。本実施の形態でもスレーブ装置１２０ａ，１２０ｂは温度調節計として説明する。尚、図示例ではスレーブ装置１２０ａ，１２０ｂとして２台のみ示しているが、更に多くの装置が設けられていてもよい。

マスタ装置１１０は、スレーブ装置１２０ａ，１２０ｂの制御を行う装置であり、通信制御部１１１と操作量演算部１１２とを有している。通信制御部１１１は、ネットワーク２００に対する信号の送受信を行う通信インタフェースである。操作量演算部１１２は、スレーブ装置１２０ａ，１２０ｂからの測定信号に基づいてＰＩＤ演算等を行って各スレーブ装置１２０ａ，１２０ｂにおける制御対象４００への操作量を求め、これを操作量信号として出力する機能部である。

スレーブ装置１２０ａ，１２０ｂは、マスタ装置１１０から与えられる操作量信号に基づいて、制御対象４００を制御するための駆動信号である時間比例出力を行う装置であり、信号送受信部１２１、出力開始タイミング演算部１２２、制御信号生成部１２３を備えている。信号送受信部１２１は、ネットワーク２００に対する信号の送受信を行う通信インタフェースとしての機能を有するもので、操作量信号受信部１２４と測定信号送信部１２５を備えている。操作量信号受信部１２４は、ネットワーク２００に出力されたマスタ装置１１０からの操作量信号を受信する通信制御部である。測定信号送信部１２５は、温度センサである測定信号出力部３００から出力された温度測定信号をマスタ装置１１０宛に送信する通信制御部である。

出力開始タイミング演算部１２２は、操作量信号受信部１２４で受信した操作量信号と自装置の優先度に基づいて、自装置の時間比例出力の開始タイミングを演算する機能部である。制御信号生成部１２３は、出力開始タイミング演算部１２２で演算された開始タイミングに基づいて、マスタ装置１１０の操作量演算部１１２で演算された操作量に対応した時間比例出力を制御対象４００に対して送出するための機能部である。

次に、実施の形態２の状態制御システムの動作について説明する。
図８は、実施の形態２におけるスレーブ装置１２０ａ，１２０ｂの動作を示すフローチャートである。また、図９は、スレーブ装置１２０ａ，１２０ｂの動作を示すタイミングチャートである。
スレーブ装置１２０ａ，１２０ｂは、それぞれ、４チャンネルの制御が可能なよう構成され、各装置内ではチャンネル１からチャンネル４までの時間比例出力が重ならないよう制御されている。また、各スレーブ装置１２０ａ，１２０ｂは、ネットワーク２００における時刻同期機能等により、時刻同期がなされているとする。更に、スレーブ装置１２０ａ，１２０ｂの優先度は、スレーブ装置１２０ａ＞スレーブ装置１２０ｂの順に設定されているものとする。

マスタ装置１１０の操作量演算部１１２は、各スレーブ装置１２０ａ，１２０ｂからの測定信号に基づき、時間比例周期毎に各スレーブ装置１２０ａ，１２０ｂの操作量を演算する。即ち、２台のスレーブ装置１２０ａ，１２０ｂの８チャンネル分の操作量を演算する。演算結果は各スレーブ装置１２０ａ，１２０ｂに対応した操作量信号として通信制御部１１１によってネットワーク２００に送出され、この操作量信号が、各スレーブ装置１２０ａ，１２０ｂの操作量信号受信部１２４で受信される。操作量信号受信部１２４で受信された操作量信号は出力開始タイミング演算部１２２に送られ、出力開始タイミング演算部１２２では、この操作量信号に基づいて時間比例出力の開始タイミングを演算する。即ち、出力開始タイミング演算部１２２は、図８のフローチャートに示すように、自装置より優先度の高い装置の全チャンネル出力完了時間が経過したかを判定し（ステップＳＴ４０１）、経過した場合は、制御信号生成部１２３に対して出力開始タイミング信号を出力する。例えば、優先度が最上位のスレーブ装置１２０ａの場合、自装置より優先度の高い装置は存在しないので、時間比例周期の先頭時刻から直ちに出力開始タイミング信号を出力する。また、優先度が最下位のスレーブ装置１２０ｂの場合、自装置より優先度が高い装置としてスレーブ装置１２０ａがあるため、このスレーブ装置１２０ａの出力完了時間を操作量信号に基づいて演算し、その出力完了時間が経過した時点で出力開始タイミング信号を出力する。

それぞれのスレーブ装置１２０ａ，１２０ｂでは、出力開始タイミング演算部１２２から出力開始タイミング信号と操作量信号とが制御信号生成部１２３に与えられると、制御信号生成部１２３は、操作量信号に基づき、図８中の破線５４に示すタイミングで、１〜４チャンネルの時間比例出力を開始する（ステップＳＴ４０２）。その後、出力開始タイミング演算部１２２は、時間比例周期が経過したかを判定し（ステップＳＴ４０３）、経過した場合は、一つの時間比例周期における演算処理が終了したと判定する。
以上のような動作を、各スレーブ装置１２０ａ，１２０ｂで時間比例周期毎に行うことにより、図９中の破線枠５５に示すように、時間比例出力が重なることなく制御対象４００の制御を行うことができる。
尚、図９では矢印５４に示すように上位の状態制御装置の操作量の和に対応した時間比例出力が終了したタイミングで下位の状態制御装置が時間比例出力を開始しているが、実施の形態２においても、機械的な動作遅れ等によるマージンを見込んで、操作量の和のタイミングから所定時間後に時間比例出力を開始するようにしてもよい。

また、上記実施の形態２では、同一の優先度を持つスレーブ装置が１台ずつとして説明したが、同一の優先度を持つスレーブ装置が複数台であってもよい。
図１０は、このような場合の優先度とスレーブ装置との関係を示す説明図である。
図１０において、スレーブ装置１２０ａ−１，１２０ａ−２は、優先度が最上位の装置であり、それぞれの操作量は１ａ，１ｂである。また、スレーブ装置１２０ｂ−１，１２０ｂ−２，１２０ｂ−３は優先度が中位の装置であり、操作量はそれぞれ２ａ，２ｂ，２ｃである。更に、スレーブ装置１２０ｃ−１，１２０ｃ−２は優先度が最下位の装置であり、操作量はそれぞれ３ａ，３ｂである。尚、これらの操作量１ａ〜３ｂは、それぞれのスレーブ装置における４チャンネル分の操作量を表している。

このように、同一の優先度に複数のスレーブ装置が存在する場合、自装置より上位のスレーブ装置のうち、最も操作量の大きい（時間比例出力の時間が長い）ものを上位のスレーブ装置の操作量として、自装置の時間比例出力の開始タイミングを演算する。例えば、優先度が“中”のスレーブ装置１２０ｂ−１，１２０ｂ−２，１２０ｂ−３は、上位のスレーブ装置１２０ａ−１，１２０ａ−２の操作量１ａ，１ｂのうち、値の大きい方に基づいて時間比例出力の開始タイミングを演算する。また、優先度が最下位のスレーブ装置１２０ｃ−１，１２０ｃ−２では、（操作量１ａ，１ｂのうち値の大きい方）＋（操作量２ａ，２ｂ，２ｃのうち最も値の大きいもの）に基づいて時間比例出力の開始タイミングを演算する。尚、この構成においても、優先度のランクが同じであれば、時間比例出力は同時であっても構わない。更に、図１０の例では全ての優先度のランクで複数台のスレーブ装置が存在しているが、優先度のランク毎に複数台や１台のみといった構成が混在していてもよい。また、このような構成においても、機械的な動作遅れ等のマージンを見込んで、上位のスレーブ装置の操作量の合計値に応じたタイミングから所定時間後に時間比例出力を開始するようにしてもよい。

また、上記実施の形態２では、各スレーブ装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ａ−１〜１２０ｃ−２は、４チャンネル全てを対象として時間比例出力が重ならないよう制御を行ったが、このような制御の対象とはしないチャンネルが含まれていてもよい。即ち、１台のスレーブ装置の中、もしくは他のスレーブ装置との組み合わせにおいて、同時オンさせたくないチャンネルで、上記のようなスレーブ装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ａ−１〜１２０ｃ−２の同期制御を行えばよい。それ以外のチャンネルについては、複数チャンネルの同時オンを許容するような別の制御等で時間比例出力が送出される。このような場合、マスタ装置１１０は、操作量として、同時オンさせたくないチャンネルの各スレーブ装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ａ−１〜１２０ｃ−２毎の操作量を演算して、これらの操作量を各スレーブ装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ａ−１〜１２０ｃ−２に与える。あるいは、同時オンしてもよいチャンネルは他のチャンネルのオンオフ状態に制限されることなくオンオフさせることも可能である。更に、以上の例の他に同時にオンさせたくないチャンネルの扱いは様々な組み合わせが考えられる。

尚、上記実施の形態２では、実際の時間比例制御を行わない独立したマスタ装置１１０を設けたが、このようなマスタ装置１１０を設けず、いずれかのスレーブ装置がマスタ装置１１０の機能を有するよう構成してもよい。即ち、いずれかのスレーブ装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ａ−１〜１２０ｃ−２が、操作量演算部１１２を備えるよう構成してもよい。

以上のように、実施の形態２の状態制御システムによれば、制御対象に対して時間比例出力を行う複数の温度調節計からなる状態制御システムにおいて、優先度が下位の温度調節計は、操作量演算部の操作量信号に基づき、上位の温度調節計の出力完了時間を算出して自装置の出力開始タイミングを決定するようにしたので、汎用的な温度調節計を複数用いた場合でもこれらを同期させることができ、全体としての消費電力を平均化することができる。また、操作量信号は時間比例周期の中で１回だけ送信すれば良いため、超高速なデータバスといった通信路を必要とせずに、温度調節計を分散して配置することができる。

また、実施の形態２の状態制御システムによれば、複数の状態制御装置における制御対象への操作量を演算する操作量演算部を備え、各状態制御装置は、操作量演算部の演算結果と自状態制御装置の優先度とに基づいて、制御周期における自状態制御装置が出力する駆動信号の出力開始タイミングを演算するようにしたので、汎用的な状態制御装置を複数台組み合わせた場合でも、これらを同期させ、消費電力を平均化することができる。

尚、各実施の形態では、状態制御システムとして温度制御を行う構成を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、湿度や圧力、流量等の制御を行うシステムであっても良い。

この発明の実施の形態１による状態制御システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態１による状態制御システムの優先度が最上位の状態制御装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１による状態制御システムの優先度が中位の状態制御装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１による状態制御システムの優先度が最下位の状態制御装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１による状態制御システムの動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１による状態制御システムの変形例を示す説明図である。 この発明の実施の形態２による状態制御システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態２による状態制御システムにおける各状態制御装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２による状態制御システムの動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態２による状態制御システムの変形例を示す説明図である。

符号の説明

１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ａ−１，１００ａ−２，１００ｂ−１，１００ｂ−２，１００ｂ−３，１００ｃ−１，１００ｃ−２ 状態制御装置
１０２，１２３ 制御信号生成部
１０３ 完了信号監視部
１０４ 完了信号送出部
１１０ マスタ装置
１１２ 操作量演算部
１２０ａ，１２０ｂ，１２０ａ−１，１２０ａ−２，１２０ｂ−１，１２０ｂ−２，１２０ｂ−３，１２０ｃ−１，１２０ｃ−２ スレーブ装置（状態制御装置）
１２２ 出力開始タイミング演算部
１２４ 操作量信号受信部
１２５ 測定信号送信部
２００ ネットワーク
３００ 測定信号出力部
４００ 制御対象

Claims (6)

1. それぞれが制御対象への操作量に基づく駆動信号を出力し、かつ、それぞれが優先度を有する複数の状態制御装置を備えた状態制御システムであって、
   優先度が上位の状態制御装置は、所定の周期毎に前記駆動信号を出力すると共に、出力が完了した場合に出力完了信号を出力する制御信号生成部を備え、
   優先度が下位の状態制御装置は、優先度が上位の状態制御装置から出力完了信号が出力されたかを監視する完了信号監視部と、前記完了信号監視部が出力完了信号を検知した場合、前記駆動信号を出力する制御信号生成部とを備えた状態制御システム。
2. それぞれが制御対象への操作量に基づく駆動信号を出力し、かつ、それぞれが優先度を有する複数の状態制御装置を備えた状態制御システムであって、
   優先度が最上位の状態制御装置は、所定の周期毎に前記駆動信号を出力すると共に、出力が完了した場合に出力完了信号を出力する制御信号生成部を備え、
   優先度が最下位の状態制御装置は、自状態制御装置より優先度が一つ上の状態制御装置から出力完了信号が出力されたかを監視する完了信号監視部と、前記完了信号監視部が出力完了信号を検知した場合、前記駆動信号を出力する制御信号生成部とを備え、
   優先度がそれ以外の状態制御装置は、自状態制御装置より優先度が一つ上の状態制御装置から出力完了信号が出力されたかを監視する完了信号監視部と、前記完了信号監視部が出力完了信号を検知した場合、前記駆動信号を出力すると共に、出力が完了した場合の出力完了信号を送出する制御信号生成部とを備えた状態制御システム。
3. それぞれが制御対象への操作量に基づく駆動信号を出力し、かつ、それぞれが優先度を有する複数の状態制御装置を備えた状態制御システムであって、
   所定の制御周期毎に、前記複数の状態制御装置における制御対象への操作量を演算する操作量演算部を備えると共に、
   各状態制御装置は、
   前記操作量演算部の演算結果と自状態制御装置の優先度とに基づいて、前記制御周期における当該自状態制御装置が出力する駆動信号の出力開始タイミングを演算する出力開始タイミング演算部と、
   前記出力開始タイミング演算部による出力開始タイミングになった時点で、前記制御対象の駆動信号を出力する制御信号生成部とを備えた状態制御システム。
4. 各状態制御装置は、制御対象に対応した複数の制御チャンネルを有し、各制御チャンネル毎に駆動信号を出力することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の状態制御システム。
5. 複数の制御対象を制御するための複数のチャンネルを有し、予め定められた順番で各チャンネルへ制御周期毎に、各制御対象への操作量に基づく駆動信号が送出され、かつ複数のチャンネルに同時に前記駆動信号が送出されることの無い状態制御装置において、
   各制御周期において最後のチャンネルへ駆動信号が送出された後に自装置に関する情報と共に出力完了信号を外部へ送出する完了信号送出部を有することを特徴とする状態制御装置。
6. 複数の制御対象を制御するための複数のチャンネルを有し、予め定められた順番で各チャンネルへ制御周期毎に、各制御対象への操作量に基づく駆動信号が送出され、かつ複数のチャンネルに同時に前記駆動信号が送出されることの無い状態制御装置において、
   他の状態制御装置の駆動信号の出力が完了したことを示す出力完了信号を各制御周期において受信し、この出力完了信号に含まれるこの出力完了信号を送出した状態制御装置の情報から自装置の駆動信号の送出可否を判定する完了信号監視部を有することを特徴とする状態制御装置。

Images