JP2017201523A - 出力制御ユニット、出力制御システム、出力制御ユニットの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コントローラのサイクルタイムに起因するＴＰＯのずれを解消する。【解決手段】温度制御ユニット（３）は、コントローラ（２）から温度制御ユニットの駆動と停止とを切り替える切替装置に対する操作量を取得する取得部（３０）と、ＳＳＲ（８）に対し、ヒータ（７）の駆動または停止の指示を操作量を反映して時分割比例出力するＳＳＲ制御部（３２）と、を備える。前記取得部は、前記制御装置から前記操作量を周期的に取得する。【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置からの情報に応じて、出力装置の出力制御を行う出力制御ユニットに関する。

従来、ファクトリーオートメーション（ＦＡ）の分野では、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）等のコントローラが、各種入出力ユニットを制御し、当該入出力ユニットが入出力装置とデータを送受信するシステム構成がとられている。図７は、従来の出力制御システムの概要を示す図である。同図では一例として、ヒータを用いて対象物の温度制御を行うシステムを示している。図示の通り、コントローラは各種ユニットに対し種々の指示または情報を送信し、各種ユニットが入出力装置（例えば温度センサ）からデータを収集する。

特開２００７−２８０１４２号公報（２００７年１０月２５日公開）

ところで、図７に示す温度制御を行うシステムでは、出力装置の一例であるヒータがＳＳＲを介してデジタル出力ユニットと接続されている。また、各種ユニットの一例であるデジタル出力ユニットは、ネットワークを介してコントローラと接続されている。このようなシステムにおいては、コントローラからの時分割比例出力（ＴＰＯ、Time Proportional Output）に従って、デジタル出力ユニットがＳＳＲを介してヒータをオンまたはオフすることで温度制御が行われる。ここで、時分割比例出力とは、出力としてのオンとオフの時間比を比例的に変化させる出力方式のことを指す。

図７に示す従来のコントローラは、出力装置のオンおよびオフの時間割合を示す値を設定値として設定し、該設定値と、予め定められた上記ＴＰＯの制御周期とから導き出される出力装置のオンおよびオフの時間を自装置で算出していた。より具体的には、出力装置のオンおよびオフの時間割合を示す値と上記ＴＰＯの制御周期の値に基づいて出力装置のオンおよびオフの時間を算出するユーザプログラムを予めコントローラに格納しておき、コントローラは当該ユーザプログラムを実行するように構成されていた。なお、ユーザプログラムとは、ユーザにおける制御目的に応じて作成される。そして、コントローラは、算出した時間で、出力装置をオンする指示を含む情報と、出力装置をオフする指示を含む情報と、のいずれかを各種ユニットに対して出力していた。

ところが、各装置間でこのような通信方式を採用する場合、コントローラのサイクルタイムと、ＴＰＯの制御周期とによっては、ＴＰＯのずれが生じる虞があった。以下の説明では、簡単のため、コントローラの制御サイクルとネットワークの通信サイクルとは同期しているものとする。図８は、従来の出力制御システムにおける、コントローラが設定する設定値と、該コントローラが各種ユニットに実際に出力する、出力装置のオンまたはオフの指示の値（出力値）の推移との関係を示す図である。図８の（ａ）は、設定値と出力値との理想的な関係を示す図である。図示のように、出力値が示すオンおよびオフの時間的割合は、設定値と一致するのが理想である。また、コントローラは自装置で設定値を変更した場合、各種ユニットへの出力値も、変更後の設定値を実現できるように調整することが望ましい。例えば、図示のように、設定値を５０％から５％に変更する場合、コントローラは、各種ユニットにおけるＴＰＯの１制御周期の５％分の時間だけ出力値をオンとし、残り９５％の時間は出力値をオフとすることが理想である。

しかしながら、コントローラ自体のサイクルタイムと、各種ユニットにおけるＴＰＯの制御周期との関係を意識せずに設定値を設定した場合、図８の（ａ）に示したような理想的な出力制御を実現できない虞がある。例えば、ＴＰＯの１制御周期において出力装置を駆動させる時間がコントローラのサイクルタイムよりも短い時間になるように設定値を設定した場合、設定値と出力値が合致しなくなる。例えば、設定値が５％で、ＴＰＯの制御周期が２秒（ｓ）である場合、コントローラは、０．１ｓだけ出力値をオンとし、１．９ｓだけ出力値をオフにするはずである。

しかしながら、図８の（ｂ）に示すように、コントローラのサイクルタイムが０．５ｓである場合、コントローラが出力値を変更できる最少の時間単位は０．５ｓである。そのため、例え設定値を５％と定めた場合でも、上述のように０．１ｓの期間だけ出力値をオンにするような制御は実現できない。結果、同図に示すように、出力値は０．５ｓの間だけオン、残り１．５ｓの間はオフとなる。

また、ＴＰＯの１制御周期において出力装置を駆動させるべき時間が、コントローラのサイクルタイムで割り切れない場合にも、設定値と出力値が合致しなくなる。例えば、図８の（ｃ）に示すように、ＴＰＯの制御周期が２ｓ、コントローラのサイクルタイムが０．６ｓ、かつ設定値が５０％である場合、コントローラは０．６ｓ単位でしか出力値を切替えられない。したがって、図示のように、設定値で定められた出力のオンおよびオフの割合を実現できないことになる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、コントローラのサイクルタイムに起因するＴＰＯのずれを解消することにある。

前記の課題を解決するために、本発明に係る出力制御ユニットは、制御装置から、出力装置の駆動と停止とを切り替える切替装置に対する操作量を取得する取得部と、前記取得部が取得した操作量に基づいて、前記切替装置に対して時分割比例出力する指示出力部と、を備えることを特徴とする。

また、前記の課題を解決するために、本発明に係る出力制御ユニットの制御方法は、制御装置から、出力装置の駆動と停止とを切り替える切替装置に対する操作量を取得する取得ステップと、前記取得ステップにて取得した操作量に基づいて、前記切替装置に対して時分割比例出力する指示出力ステップと、を含むことを特徴とする。

前記の構成及び処理によると、制御装置から操作量を取得した出力制御ユニット自身が切替装置に対する時分割比例出力を行う。ここで、操作量とは、出力装置を駆動させる時間の割合を示す。したがって、出力制御ユニットは、例えば制御装置で生成された時分割比例出力の指示を取得して切替装置に送信する場合に比べ、制御装置のサイクルタイムに依存することなく、時分割比例出力を行うことができる。

したがって、制御装置のサイクルタイムに起因する、時分割比例出力のずれを防ぐことができる。また、制御装置のサイクルタイムを意識せずに操作量を定めて時分割比例出力を行うことが可能となる。

また、前記出力制御ユニットにおいて、前記取得部は、前記制御装置から前記操作量を周期的に取得してもよい。これにより、操作量の取得周期の影響を受けずに時分割比例出力を行うことができるため、より精密な出力制御が可能になる。

また、前記出力制御ユニットにおいて、前記取得部は、フィールドネットワークを介して前記制御装置と接続してもよい。フィールドネットワークによって通信を行う場合、サイクリックに通信が行われることがある。これに対して上記の構成によれば、通信のサイクルの影響を受けずに、時分割比例出力を行うことができるため、より精密な出力制御が可能になる。

また、前記出力制御ユニットにおいて、前記指示出力部は、前記切替装置に対し、該切替装置が前記出力装置の駆動または停止を行うための指示を時分割比例出力してもよいし、前記指示出力部は、前記時分割比例出力の１周期の中で、かつ、前記切替装置に前記出力装置を停止させるための指示を出力しているタイミングにおいて、前記取得部が取得する操作量が変化した場合、前記１周期の次の周期から、変化後の操作量に基づいて、前記時分割比例出力を行ってもよい。これにより、時分割比例出力の１周期の期間を変えることなく、一定周期のまま操作量の変化を反映させることができる。

また、前記出力制御ユニットにおいて、前記指示出力部は、前記切替装置に対し、該切替装置が前記出力装置の駆動または停止を行うための指示を時分割比例出力してもよいし、前記指示出力部は、前記時分割比例出力の１周期中で、かつ、前記切替装置に前記出力装置を駆動させるための指示を出力しているタイミングにおいて、前記取得部が取得する操作量が変化した場合、前記１周期において、変化後の操作量に基づいて、前記時分割比例出力を行ってもよい。これにより、時分割比例出力の１周期の期間を変えることなく、一定周期のまま操作量の変化を反映させることができる。

また、前記出力制御ユニットにおいて、前記指示出力部は、前記タイミングにおいて前記取得部が取得する操作量が変化した場合であって、前記１周期において、切替装置が前記変化後の操作量が示す以上に前記出力装置を駆動済であった場合は、前記１周期の残りの時間は前記切替装置に前記出力装置を停止させるための指示を出力し続けてもよい。これにより、時分割比例出力の１周期の期間を変えることなく、一定周期のまま操作量の変化を反映させることができる。

前記の課題を解決するために、本発明に係る出力制御システムは、前記出力制御ユニットと、前記制御装置とを含むことを特徴とする。これにより、制御装置のサイクルタイムに起因する、時分割比例出力のずれを防ぐことが可能な出力制御システムを実現することができる。

本発明は、コントローラのサイクルタイムに起因するＴＰＯのずれを解消するという効果を奏する。

本発明の実施形態１に係る出力制御システムに含まれる装置およびユニットの要部構成を示すブロック図である。 上記出力制御システムの概要を示す図である。 図３の（ａ）は、上記出力制御システムに含まれる温度制御ユニットにおける入出力パラメータの経時的変化を示すタイミングチャートである。図３の(ｂ)は、図３の(ａ)の一部をさらに詳しく示したタイミングチャートである。 上記温度制御ユニットによる警告出力処理の流れを示すフローチャートである。 操作量の変化と、実施形態２に係る温度制御ユニットの指示出力の変化とを示したタイミングチャートである。 実施形態３に係るコントローラから出力される操作量および即出力指令の変化と、実施形態３に係る温度制御ユニットにおける時分割比例出力（ＴＰＯ）およびその制御周期を示すタイミングチャートである。 従来の出力制御システムの概要を示す図である。 従来の出力制御システムにおける、設定値と出力値の推移との関係を示す図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の第１の実施形態について、図１〜４を参照して説明する。まず始めに、本実施形態に係る出力制御システム１００について、図１および図２を用いて説明する。

≪システムに含まれる装置と接続関係≫
出力制御システム１００は、ある対象物（例えば樹脂、水など）の温度を調節するためのシステムであって、温度調節に使われるヒータや冷却装置などの駆動および停止が正常に行われているか否かを検知するためのシステムである。まず始めに、図２を用いて、出力制御システム１００に含まれる各装置（ユニット）と、その接続関係について説明する。図２は、出力制御システム１００の概要を示す図である。出力制御システム１００は少なくとも、コントローラ（制御装置）２と、温度制御ユニット（出力制御ユニット）３と、ヒータ（出力装置）７と、ＳＳＲ（Solid State Relay、切替装置）８と、ＣＴ（Current Transformer、測定装置）９とを含んでいる。また、出力制御システム１００は、必須構成ではないが、プログラマブル表示器１と、温度入力ユニット４と、温度センサ５とを含んでいてもよい。

図示の通り、コントローラ２はプログラマブル表示器１、温度制御ユニット３、および温度入力ユニット４と通信カプラを介しフィールドネットワークで接続している。また、温度制御ユニット３はコントローラ２、ＳＳＲ８、およびＣＴ９と接続している。また、温度入力ユニット４は、コントローラ２および温度センサ５と接続している。さらに、ＳＳＲ８、ＣＴ９、およびヒータ７は、ヒータ電源とともに電線で接続されている。

≪各装置の要部構成≫
次に、図１を用いて、各装置（ユニット）の働きについて説明する。図１は、出力制御システム１００に含まれる装置およびユニットの要部構成を示すブロック図である。

（プログラマブル表示器１）
プログラマブル表示器１は、コントローラ２から受信したデータや通知を、自端末から出力する（表示部に表示させる、またはアラームなどの音声出力を行う）ことで上記データや通知をユーザに提示するＨＭＩ（Human Machine Interface）である。なお、プログラマブル表示器１は入力部を備え、当該入力部から受け付けたユーザの指示をコントローラ２に送信してもよい。

（コントローラ２）
コントローラ２は、フィールドネットワークの通信網（以降、単に通信網と称する）を周回するデータブロックを受け取り、該データブロックに各種データを含めて上記通信網に返すＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）である。ここで、データブロックとは、通信網に接続された各種機器の間で周回する（周期的にやりとりされる）データの集合体を示す。データブロックの周回の周期は、コントローラ２のサイクルタイムに応じて決定される。

詳しくは後述するが、通信網に接続された温度制御ユニット３が該データブロックを受け取り、各種データを読み取る。また、コントローラ２は、温度制御ユニット３および温度入力ユニット４がデータブロックに含めた各種データを読み取る。コントローラ２はより詳しくは、第１通信部２１、記憶部２２、第２通信部２３、および制御部２０を含む。

第１通信部２１は、コントローラ２とプログラマブル表示器１との間の通信を行うものである。第１通信部２１は制御部２０から各種データおよび警告を受信すると、これをプログラマブル表示器１に送信する。また、第１通信部２１はプログラマブル表示器１からユーザの指示を受信すると、これを制御部２０に送信する。

記憶部２２は、ユーザプログラムを格納する。ここで、ユーザプログラムとは、コントローラ２の各種動作および設定を規定したプログラムである。ユーザプログラムは、汎用コンピュータ等にインストールされた設定ツール（アプリケーション）等を用いて作成され、上記汎用コンピュータと接続されたコントローラ２にダウンロードされ、記憶部２２に格納される。ユーザプログラムは例えば、ヒータ７の駆動および停止を経時的に規定するプログラムを含む。ユーザプログラムは、制御部２０により読み出され、実行される。

第２通信部２３は、コントローラ２と温度制御ユニット３および温度入力ユニット４との間の通信を行うものである。第２通信部２３はデータブロックに制御部２０が作成した制御命令を示す、または制御に係る各種パラメータの値等を示す情報を含めて、通信網に返す。同通信網に接続している温度制御ユニット３は、該データブロックを受け取ることで、該情報を取得する。

また第２通信部２３は、データブロックに、温度制御ユニット３からの、ヒータ７が断線している旨の警告（以下、単に警告と称する）が含まれていた場合、該警告を制御部２０に送る。また、第２通信部２３は、データブロックに温度入力ユニット４からの温度データ（温度調節の対象物の温度を示す情報）が含まれていた場合、該温度データを制御部２０に送る。

制御部２０はコントローラ２を統括的に制御するものである。制御部２０は、記憶部２２から読み出したユーザプログラムを実行することによって、もしくは、自装置にて予め定められた方法で、温度調節に係る情報（制御命令または各種パラメータ等）を作成する。ここで、「温度調節に係る情報」とは、コントローラ２が出力する情報であって、ヒータ７の駆動および停止を規定する情報である。制御部２０は作成した情報を、第２通信部２３を介し出力する。なお、制御部２０はデータブロックに含まれるデータを読み取ることで取得した温度データに基づいて、上記情報の内容、例えばヒータ７の駆動および停止の度合いを調節してもよい。

（温度制御ユニット３）
温度制御ユニット３は、コントローラ２からの情報に応じてＳＳＲ８に時分割比例出力（ＴＰＯ）で指示を出すユニットである。また、温度制御ユニット３はＳＳＲ８に送信した指示内容と、ＣＴ９から取得した電流値から、ヒータ７が断線しているか否かを判定し、断線していると判定した場合はコントローラ２に警告を送るユニットである。温度制御ユニット３は、より詳しくは、取得部３０、ＳＳＲ制御部（指示出力部）３２、電流値取得部（測定値取得部）３３、判定部３４、および警告出力部３５を含む。

取得部３０は、コントローラ２から情報を取得し、ＳＳＲ制御部３２に当該情報を送る。また、取得部３０はコントローラ２から警告イベントの解除指示（警告の解除命令、後述）を取得してもよい。警告イベントの解除指示を取得した場合、取得部３０は当該解除指示を警告出力部３５に送信する。

ＳＳＲ制御部３２は、取得部３０から取得した情報に従って、ＳＳＲ８にヒータ７の駆動指示または停止指示を送信する。ここで、駆動指示および停止指示は、ＴＰＯの方式で出力される。電流値取得部３３は、ＳＳＲ制御部３２がＳＳＲ８に対し指示を送信したタイミングで、ＣＴ９から、ヒータ７を流れる電流の値（電流値）を取得し、電流値を判定部３４に送る。

判定部３４は、ＳＳＲ８に送信した指示内容（駆動指示または停止指示）と電流値とから、ヒータ７が指示通り駆動または停止しているか、もしくは断線しているかを判定する。より具体的には、判定部３４は、ＳＳＲ８に送信した指示が、ヒータ７の駆動指示であり、かつ、電流値取得部３３から取得した電流値が所定の断線判定閾値（第１閾値）以下である場合に、ヒータ７が断線していると判定する。なお、断線判定閾値はヒータ７の駆動中の電流値の下限値よりも低い値で、適宜定めればよい。判定部３４は、ヒータ７が断線していると判定した場合、当該判定結果を警告出力部３５に送る。

警告出力部３５は、判定部３４からヒータ７が断線している旨の判定結果を受信すると、警告を作成しコントローラ２に出力する。警告出力部３５が出力する警告は、コントローラ２が監視情報の１つとして扱うための情報（監視情報としての警告）であってもよい。また、警告出力部３５が出力する警告は、コントローラ２から何らかの警告解除の指示を受けるまで警告を発し続ける警告（軽度フォールト）であってもよい。

（ＳＳＲ８、ＣＴ９、およびヒータ７）
ＳＳＲ８は、ヒータ７の起動および停止（ＯＮおよびＯＦＦ）を制御する回路である。ＳＳＲ８は、温度制御ユニット３のＳＳＲ制御部３２から受信した駆動指示または停止指示に応じて、ヒータ７を駆動または停止させる。ＣＴ９は、ヒータ７に流れる電流値を測定する。すなわち、ＣＴ９は、ヒータ７の実動作を測定しているといえる。ＣＴ９はヒータ７に流れる電流を直接的に測定してもよいし、間接的に測定してもよい。ＣＴ９は測定結果を温度制御ユニット３の電流値取得部３３に送信する。ヒータ７は樹脂や水などの温度制御の対象物を温める。ヒータ７は、電気駆動し対象物に熱を伝えることができるものであればその構成は問わない。

（温度センサ５および温度入力ユニット４）
温度センサ５は、温度制御の対象物の温度を計り、温度入力ユニット４に送信する。温度入力ユニット４は当該温度を示す温度データをコントローラ２に出力する。

図１および図２の例では、判定部３４は、ヒータ７という１装置について断線しているか否かの判定を行う構成とした。しかしながら、本発明に係る出力制御システム１００において、判定部３４は複数装置の断線の有無をそれぞれ装置別に判定し、警告出力部３５はいずれの装置が断線しているかが区別可能な警告をコントローラ２に出力してもよい。

より具体的に言えば、例えば出力制御システム１００はＳＳＲ８、ＣＴ９、およびヒータ７、（およびヒータ電源）から成る図２に示した電気回路を複数備えるとすると、ＳＳＲ制御部３２は、複数のＳＳＲに対して個別に駆動または停止を指示する。そして電流値取得部３３は、各ＳＳＲの駆動および停止の切り替え対象である各ヒータにそれぞれ接続されたＣＴから、各ヒータに流れる電流の値を個別に取得し、判定部３４は断線判定をヒータ毎に行う。そして警告出力部３５は、ヒータ毎に異なった警告を出力する。これにより、複数のヒータの断線をそれぞれ個別に検出し、警告を発することができる。

≪ヒータ断線の判定方法≫
次に、判定部３４が行う判定について、図３を用いてより詳しく説明する。図３の（ａ）は、温度制御ユニット３における入出力パラメータの経時的変化を示すタイミングチャートである。

「指示出力」行は、ＳＳＲ制御部３２からＳＳＲ８に対する指示出力のタイミングおよび指示の変化を示す行であり、「ＯＮ」はヒータ７を駆動させる指示を示し、「ＯＦＦ」はヒータ７を停止させる指示を示す。「ＣＴ電流値」行は、電流値取得部３３がＣＴ９から取得する電流値の変化を示す。ここで、遮断時電流値とはヒータ７が停止中の電流値を示す。一方、導通時電流値とは、ヒータ７が駆動中の電流値を示す。また、断線判定閾値は上述の通り、ヒータ７の駆動中の電流値の下限値よりも低い値で任意に定められた閾値である。

「警告（監視情報時）」行および「警告（軽度フォールト時）」行はそれぞれ、警告出力部３５が警告を出力しているタイミングを示している。「警告（監視情報時）」行は、監視情報としての警告を出力する場合を、「警告（軽度フォールト時）」は軽度フォールトとしての警告を出力する場合を示している。

「イベント解除」列は、警告出力部３５が軽度フォールトとしての警告を出力する場合に、取得部３０がコントローラ２から警告イベントの解除指示を取得するタイミングを示している。なお、監視情報としての警告を出力する場合、当行に示すような解除指示の取得は起こらない。

上述したように、ＳＳＲ制御部３２はＴＰＯでＳＳＲ８に対し駆動指示および停止指示を送る。換言すると、駆動指示を出し続ける期間と、停止指示を出し続ける期間とを１組としたものが、１制御周期となる。ここで、図３の（ａ）の初めの制御周期に示すように、ＳＳＲ制御部３２が駆動指示を出力しているときに電流値取得部３３が取得した電流値（すなわち、ＣＴ９が測定した電流値）が断線判定閾値を下回った場合、判定部３４はヒータ７が断線していると判定し、当該判定を受けて警告出力部３５は監視情報としての警告、または軽度フォールトとしての警告をコントローラ２に出力する。そして、軽度フォールトとしての警告をコントローラ２に出力した場合、コントローラ２の制御部２０は、上記警告を取得すると所定の条件（例えば当該警告に対し、何らかの処置済であるなど）を満たした場合に、警告イベントの解除指示を温度制御ユニット３の取得部３０に対し出力する。取得部３０は当該解除指示を受けると、これを警告出力部３５に送信する。警告出力部３５はイベントの解除指示を受けると、軽度フォールトとしての警告の出力を停止する。

なお、判定部３４は、電流値取得部３３から受信する電流値が所定の回数連続して断線判定閾値を下回った場合に、ヒータ７が断線していると判定してもよい。図３の（ｂ）は、「ＣＴ電流値」行と「警告」行（監視情報時および軽度フォールト時の両行）とをさらに詳しく示したものである。「ＣＴ電流値」行の１プロットは、ＣＴ９が電流値をサンプリングするタイミングを示している。また、「警告」行の実線は監視情報としての警告の出力タイミングを、破線は軽度フォールトとしての警告の出力タイミングを示している。

図３の（ｂ）に示す通り、判定部３４は、一度ヒータ７が断線していると判定してから、電流値取得部３３から受信する電流値が所定回数、断線判定閾値＋所定のバッファ値（図中の断線判定ヒステリシス）以上の値になった場合に、ヒータ７が断線していないと判定してもよい。このように、ヒータ７の断線有無を、所定の回数分の電流値のプロットから判定することで、判定部３４は誤判定を少なくすることができる。

≪警告出力処理の流れ≫
最後に、本実施形態において、温度制御ユニット３が警告を出力する処理（警告出力処理）の流れについて、図４を用いて説明する。図４は、警告出力処理の流れを示すフローチャートである。

コントローラ２から温度調節に係る情報を取得すると、温度制御ユニット３の取得部３０は、当該情報をＳＳＲ制御部３２に送る。ＳＳＲ制御部３２は、情報に応じて、ヒータ７を駆動または停止させる旨の指示を作成し、ＳＳＲ８に送信する（Ｓ１０）とともに判定部３４に送る。一方、電流値取得部３３は、ＳＳＲ制御部３２がＳＳＲ８に指示を送信したタイミングで、ＣＴ９から電流値を取得する（Ｓ１１）。電流値取得部３３は取得した電流値を判定部３４に送る。

判定部３４は、ＳＳＲ制御部３２がヒータ７を駆動させる旨の指示を送信していた場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、かつ、電流値取得部３３から受信した電流値が断線判定閾値以下である場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、ヒータ７が断線していると判定する（Ｓ１４）。判定部３４は判定結果を警告出力部３５に送信する。警告出力部３５は、判定部３４から受信した判定結果に基づき、警告を作成して出力する（Ｓ１５）。

一方、ＳＳＲ制御部３２がヒータ７を停止させる旨の指示を送信していた場合（Ｓ１２でＮＯ）、または、電流値取得部３３から受信した電流値が断線判定閾値より大きい場合（Ｓ１３でＮＯ）、判定部３４はヒータ７は正常に制御されていると判定し、次にＳＳＲ制御部３２および電流値取得部３３から指示内容および電流値を受信するまで待機する。

上記処理によれば、温度制御ユニット３は、ＳＳＲ８に対する指示内容、すなわち、ヒータ７を駆動させる旨の指示、または停止させる旨の指示と、ヒータ７を流れる電流値とから、ＳＳＲ８に指示した通りにヒータ７が駆動または停止しているか否か判定することができる。そして、ヒータ７の駆動および停止が正常に行われていない場合、自ユニットの上流で出力制御を行っているコントローラ２に、警告を出力することができる。

また、上記処理によれば、ヒータ７の駆動および停止が正常に行われているか否かをＳＳＲ８に監視および判断させる場合に比べ、ＳＳＲ８の導入コストを低減することができる。また、ＳＳＲ８とＣＴ９を配線する必要がないため、配線工数を少なくすることができる。さらには、ＳＳＲ８に対し、ヒータ７の監視に係る各種設定を行う手間を省くことができる。したがって、温度制御ユニット３は、より簡易な構成でヒータ７の異常を発見し、コントローラ２に警告することができる。

なお、本実施形態において、判定部３４は、ＳＳＲ制御部３２がＳＳＲ８に対しヒータ７の停止指示を出力しているタイミングで電流値取得部３３が取得した電流の値が、所定の閾値（第２閾値）以上である場合、ＳＳＲ８の故障などの問題によりヒータ７が正常に制御されていないと判定してもよい。そして、判定部３４は警告出力部３５に当該判定結果を伝え、警告出力部３５は警告をコントローラ２に出力してもよい。

さらに言えば、警告出力部３５は、判定部３４が「ヒータ７が断線した」と判定した場合と、「ＳＳＲ８が故障した」と判定した場合とで、異なる警告（コントローラ２が区別可能な警告）を出力してもよい。

また、本実施形態において、温度制御ユニット３は、警告をユーザに通知するための出力装置と接続されていてもよい。出力装置とは、例えばスピーカおよびマイクロフォン等である。そして、温度制御ユニット３の警告出力部３５は、コントローラ２に警告を出力するのではなく、もしくは、コントローラ２に警告を出力するとともに、上記接続された出力装置を介して、警告を出力してもよい。

これにより、温度制御ユニット３は、コントローラ２の指示を介さずとも、自己が発する警告を出力装置に出力させることができる。例えば、コントローラ２またはプログラマブル表示器１等、温度制御ユニット３の上位の機器のいずれかが故障しており、警告が上位の機器に上手く伝わらない場合でも、ユーザに警告を通知することができる。

〔実施形態２〕
本発明に係る温度制御ユニット３は、単位時間当たりの、出力装置を駆動させる時間の割合を示す操作量をコントローラ２から取得し、ＳＳＲ８に対し、一定周期かつ操作量が示す時間割合が実現できるように、ヒータ７を駆動または停止させるための指示を時分割比例出力（ＴＰＯ）してもよい。以下、本発明の第２の実施形態について、図５を用いて説明する。なお、本実施形態および以降の実施形態では、説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

本実施形態において、コントローラ２の制御部２０は第２通信部２３を介し、操作量を温度制御ユニット３に出力する。すなわち、第２通信部２３は、データブロックに操作量の値を含めて、通信網に返す。ここで、「操作量」とは、ＳＳＲ８がヒータ７を駆動させるときの、該ヒータ７を駆動させる時間割合を指定する値である。以降の説明では一例として、制御部２０は操作量としてヒータ７を駆動させる時間の割合を百分率（％）で示した値を決定し、出力することとする。

温度制御ユニット３の取得部３０は上記操作量を取得し、ＳＳＲ制御部３２に送信する。ＳＳＲ制御部３２は上記操作量が示す時間割合が実現できるように、ＳＳＲ８に対し駆動指示および停止指示を組み合わせた時分割比例出力（ＴＰＯ）を行う。

図５は、取得部３０が取得する（コントローラ２の制御部２０が指示した）操作量の変化と、ＳＳＲ制御部３２の指示出力の変化とを示したタイミングチャートである。図示の通り、「操作量」行は取得部３０が取得した操作量の値（％）を示す。また、「ＴＰＯ出力」列は、ＳＳＲ制御部３２がＳＳＲ８に送信(出力)するＴＰＯにおける指示の内容（ヒータ７のＯＮまたはＯＦＦ）と、その期間とを示している。また、点ａ〜ｃは操作量が変わるタイミングを、矢印Ａ〜Ｃおよびは対応する点ａ〜ｃにおける操作量の変化が反映されるタイミングを示している。

図示の通り、取得部３０が取得する操作量が変化した場合、ＳＳＲ制御部３２は、変化後の操作量を、現在のＴＰＯの制御周期中、またはその次の制御周期において反映させる。

より具体的には、ＳＳＲ制御部３２が停止指示を出力しているタイミングで操作量が変化した場合（図中の点ａ）、ＳＳＲ制御部３２は次の制御周期から、変化後の操作量に応じた駆動時間でＴＰＯを行えばよい（図中の矢印Ａ）。また、ＳＳＲ制御部３２が駆動指示を出力しているタイミングで操作量が変化した場合（図中の点ｂ）、ＳＳＲ制御部３２は現在の制御周期におけるヒータ７の駆動時間の割合が、変化後の操作量が示す時間割合となるように、駆動指示を出力する期間を調整してＴＰＯを行えばよい（図中の矢印Ｂ）。

また、ＳＳＲ制御部３２が駆動指示を出力しているタイミングで操作量が変化し、かつ、その時点の制御周期において、変更後の操作量が示す駆動時間以上の駆動時間がすでに経過していた場合（図中の点ｃ）、ＳＳＲ制御部３２は、即時停止指示を出力し、当該制御周期の残りの時間は停止指示を出力し続ければよい（図中の矢印Ｃ）。この場合、次の制御周期から、変更後の操作量が正確に反映されることとなる（図中の矢印Ｃ´）。

このように温度制御ユニット３がコントローラ２から操作量の値を取得し、ＳＳＲ制御部３２においてＴＰＯを行うことにより、制御部２０のサイクルタイムやＴＰＯの制御周期を意識せずに操作量が定められた場合でも、当該操作量をＴＰＯに適切に反映させることができるという効果を奏する。

〔実施形態３〕
また、本発明に係る温度制御ユニット３は、ヒータ７の駆動および停止に係る第１情報と、ＳＳＲ８へのＴＰＯを自律制御するか否かを示す第２情報とをコントローラ２から取得してもよい。また、温度制御ユニット３は、該第１情報および第２情報に従って、ヒータ７の駆動または停止の指示をＴＰＯで、ＳＳＲ８に出力してもよい。

ここで、第１情報とは、例えば上記実施形態で説明した操作量であってもよいし、ヒータ７をＯＮ（駆動）させる旨、またはヒータ７をＯＦＦ（停止）させる旨の制御命令であってもよい。なお、第２情報については、本実施形態にて説明する。

以下、本発明の第３の実施形態について、図６を用いて説明する。本実施形態に係るコントローラ２は、操作量（第１情報）と、即出力指令のＯＮまたはＯＦＦを示す情報（第２情報）とを温度制御ユニット３に送信する点で、実施形態１および２に係るコントローラ２と異なる。また、温度制御ユニット３は、上記操作量と、上記即出力指令がＯＮであるかＯＦＦであるかに従って、ＳＳＲ８に対するＴＰＯの制御方法を変える点で、実施形態１および２に係る温度制御ユニット３と異なる。

ここで、「即出力指令」とは、ＯＮおよびＯＦＦの２値をとる情報であって、温度制御ユニット３にＳＳＲ８へのＴＰＯを自律制御させるか否かを示す情報である。以降の説明では、即出力指令がＯＮの場合、温度制御ユニット３はＴＰＯを自律制御しないこととし、即出力指令がＯＦＦの場合、温度制御ユニット３はＴＰＯを自律制御することとする。

ここで、「ＴＰＯを自律制御する」とは、温度制御ユニット３が、自装置の内部情報に基づいて、例えばＳＳＲ８へのＴＰＯの開始および終了タイミング、ならびにＴＰＯの制御周期を定めることを示す。即出力指令がＯＮの場合、温度制御ユニット３は、コントローラ２から出力されたＴＰＯの開始および終了の指示、または該開始および終了タイミングを示す情報を、データブロックを介してサイクリックに取得する。そして、温度制御ユニット３は、該指示または該情報に従ってＴＰＯの開始および終了、ならびにＴＰＯの制御周期の変更を行う。

逆に言えば、「ＴＰＯを自律制御しない」とは、温度制御ユニット３が、コントローラ２から取得する情報（例えば、制御命令または各種パラメータ等）に基づいて、例えばＳＳＲ８へのＴＰＯの開始および終了タイミング、ならびにＴＰＯの制御周期の少なくとも１つを定めることを示す。

また、制御部２０はヒータ７のオートチューニング機能を備えていてもよい。本実施形態で言う「オートチューニング機能」とは、コントローラ２で実行されるＰＩＤ制御などの出力制御に係る各種パラメータを算出する機能を示す。

さらに言えば、コントローラ２はオートチューニングを実行する場合に、即出力指令の値としてＯＮを示す値をデータブロックに格納し、該ブロックを出力してもよい。また、コントローラ２はオートチューニングを実行しない場合は、即出力指令の値としてＯＦＦを示す値をデータブロックに格納し、該ブロックを出力してもよい。以下、コントローラ２はオートチューニングを実行する場合に、即出力指令の値としてＯＮを示す値をデータブロックに格納し、オートチューニングを実行しない場合、即出力指令の値としてＯＮを示す値をデータブロックに格納することとして、説明を行う。

また、温度制御ユニット３は、データブロックから読み取った即出力指令の値がＯＮであった場合、かつ操作量が変化していた場合、温度制御ユニット３からＳＳＲ８へのＴＰＯの制御周期を更新してもよい。

図６は、コントローラ２の制御部２０から出力される操作量および即出力指令（第２情報）の変化と、温度制御ユニット３のＳＳＲ制御部３２におけるＴＰＯおよびその制御周期を示すタイミングチャートである。

コントローラ２から出力される即出力指令がＯＮのとき（すなわち、コントローラ２の制御部２０がオートチューニングを実行中）に、即出力指令とともにコントローラ２から出力されている操作量が変化した場合、ＳＳＲ制御部３２は現在のＴＰＯが１制御周期の期間（図６では２秒（ｓ））に満たない場合でも、制御周期を更新し、新しい１制御周期を開始する（同図の点ｆ、ｇ、ｈ、ｉ）。

なお、即出力指令がＯＮに変化するタイミングと、操作量の変化のタイミングが同時であった場合は（図６の点ｅ）、ＳＳＲ制御部３２は上述のように制御周期を更新しても良いし、制御周期は更新せず、次の制御周期になったタイミングで変更後の操作量を反映してもよい（同図の矢印Ｅ）。

また、即出力指令がＯＦＦに変化するタイミングと、操作量の変化のタイミングが同時であった場合は（図６の点ｊ）、ＳＳＲ制御部３２は上述のように制御周期を更新しても良いし、制御周期は更新せず、次の制御周期になったタイミングで変更後の操作量を反映してもよい（同図の矢印Ｊ）。

このように、オートチューニングの実行中に操作量が変化した場合、当該変化を次の制御周期を待たずに反映させることで、温度制御ユニット３は、コントローラ２にオートチューニングがより正確に行われる（より正確に各種パラメータを算出する）ようにすることができる。

特に、１制御周期の期間が長い場合、操作量の変更の反映を次の制御周期まで持ち越すと、上記パラメータの算出にずれが生じることがある。より具体的に言うと、例えばヒータ７でなく、ファン等の冷却機器の場合、１制御周期が２０ｓなど長くなることが多い。この場合、操作量の変化が次の制御周期に反映されるとすると、コントローラ２は最長２０ｓ近くの間、変化前の操作量に応じたオートチューニングを行うことになり、算出する各種パラメータのずれが大きくなってしまう。

これに対し、本実施形態に係る温度制御ユニット３は、コントローラ２の制御部２０がオートチューニングの実行中であって、かつコントローラ２が出力する操作量が変化した場合、ＴＰＯの制御周期を更新し、変化後の操作量でＴＰＯを再開する。換言すると、変化後の操作量を、即反映させているといえる。これにより、温度制御ユニット３は、コントローラ２に、より正確にオートチューニングを実行させることができるという効果を奏する。

また、温度制御ユニット３のＳＳＲ制御部３２は、操作量が１％以上から０％に変化した場合、ＴＰＯの制御周期に関わらず、操作量が変化したタイミングでＳＳＲ８にヒータ７を停止させるよう指示してもよい。さらに言えば、ＳＳＲ制御部３２は、操作量が１％以上から０％に変化した場合、即出力指令がＯＮであるかＯＦＦであるかに関わらず、操作量が変化したタイミングでＳＳＲ８にヒータ７を停止させるよう指示してもよい。

これにより、ＳＳＲ制御部３２は、ヒータ７を停止すべき場合に、ＴＰＯの周期に関わらず、ただちにヒータ７を停止させる旨の指示をＳＳＲ８に送ることができる。したがって、温度制御ユニット３は、コントローラ２から受信した操作量をより迅速に反映させることができる。

また、温度制御ユニット３に複数のＳＳＲ８が接続している場合、コントローラ２は温度制御ユニット３と各ＳＳＲ８との間のＴＰＯの開始および終了、ならびにＴＰＯの制御周期の少なくとも１つを、区別して制御することが望ましい。

また、温度制御ユニット３が複数のＳＳＲ８にそれぞれＴＰＯで出力を行っている場合、かつ、コントローラ２が即出力指令としてＯＮの値を出力する（または出力している）場合、コントローラ２はさらに、各ＳＳＲ８に対するＴＰＯの開始タイミングを示す情報を温度制御ユニット３に送信してもよい。そして、温度制御ユニット３の取得部３０は、上記開始タイミングを示す情報を取得し、該開始タイミングを示す情報が示すタイミングで、各ＳＳＲ８のＴＰＯを開始することが望ましい。

より具体的には、コントローラ２は、上記開始タイミングを示す情報として、各ＳＳＲ８とのＴＰＯの開始タイミングを、本来の該ＴＰＯの開始タイミングからどれだけの時間遅延させるかを示す値（ディレイ値）をデータブロックに含め、出力してもよい。そして、温度制御ユニット３は、ディレイ値を読み取って、該ディレイ値が示す時間だけ各ＴＰＯの開始タイミングを遅延させてもよい。

例えば、１つの温度制御ユニット３が複数個のＳＳＲ８と接続し、該ＳＳＲ８はそれぞれ１つ以上のヒータ７と接続していることとする。この場合、全てのＳＳＲ８とのＴＰＯを一斉にＯＮすると、温度制御ユニット３に過剰な電流が流れ、故障の元となる虞があった。

これに対し、本実施形態に係るコントローラ２および温度制御ユニット３では、例えばコントローラ２が、温度制御ユニット３と各ＳＳＲ８とのＴＰＯの開始タイミングを、それぞれずらしたタイミングで指示する（例えば、各ＳＳＲ８とのＴＰＯのディレイ値を異ならせる）ことで、上述のように過剰な電流が流れることを防止できる。

〔変形例〕
上記各実施形態では、ヒータ７の駆動を制御することで、ある対象物の温度を調整するシステムについて説明した。しかしながら、本発明に係る出力制御システム１００は、温度調節だけでなく、種々の出力制御に適用可能である。

例えば、本発明に係る出力制御システム１００は、ヒータ７の代わりにバーナーを備え、該バーナーの駆動（オン）および停止（オフ）を制御することで、対象物（水や金属等）の温度調節を行ってもよい。この場合、ＳＳＲ８（およびＣＴ９）は、ＳＳＲ８（およびＣＴ９）と同様の機能を備えるコントロールモータであってもよい。

また、本発明に係る出力制御システム１００は、ヒータ７の代わりに冷媒物質（例えば水等）が充填された漕を備え、該冷媒物質が対象物に触れる面積、または該冷媒物質の流量を調整することで、対象物の温度調節を行ってもよい。この場合、ＳＳＲ８（およびＣＴ９）は、ＳＳＲ８（およびＣＴ９）と同様の制御機能を含む、冷媒物質が対象物に触れる容積や流量等を調節するためのバルブ機構であってもよい。

また、本発明に係る出力制御システム１００は、ヒータ７の代わりにファンを備え、該ファンの駆動および停止を制御することで、対象物の温度調節を行ってもよい。この場合、ＳＳＲ８（およびＣＴ９）は、ＳＳＲ８（およびＣＴ９）と同様の制御機能を含み、かつファンの駆動、停止、および回転数等を制御する機構であってもよい。

また、本発明に係る出力制御システム１００は、ヒータ７の代わりにペルチェ素子を備え、該ペルチェ素子を制御することで、対象物の温度調節を行ってもよい。この場合、ＳＳＲ８（およびＣＴ９）は、ＳＳＲ８（およびＣＴ９）と同様の制御機能を含むペルチェコントローラであってもよい。

〔ソフトウェアによる実現例〕
コントローラ２および温度制御ユニット３の制御ブロック（特に制御部２０、取得部３０、ＳＳＲ制御部３２、電流値取得部３３、判定部３４、および警告出力部３５）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、コントローラ２および温度制御ユニット３は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ プログラマブル表示器
２ コントローラ（制御装置）
２０ 制御部
２１ 第１通信部
２２ 記憶部
２３ 第２通信部
３ 温度制御ユニット
３０ 取得部
３２ ＳＳＲ制御部（指示出力部）
３３ 電流値取得部
３４ 判定部
３５ 警告出力部
４ 温度入力ユニット
５ 温度センサ
７ ヒータ（出力装置）
８ ＳＳＲ（切替装置）
９ ＣＴ

Claims (8)

1. 制御装置から、出力装置の駆動と停止とを切り替える切替装置に対する操作量を取得する取得部と、
   前記取得部が取得した操作量に基づいて、前記切替装置に対して時分割比例出力する指示出力部と、を備えることを特徴とする出力制御ユニット。
2. 前記取得部は、前記制御装置から前記操作量を周期的に取得することを特徴とする、請求項１に記載の出力制御ユニット。
3. 前記取得部は、フィールドネットワークを介して前記制御装置と接続することを特徴とする、請求項１または２に記載の出力制御ユニット。
4. 前記指示出力部は、前記切替装置に対し、該切替装置が前記出力装置の駆動または停止を行うための指示を時分割比例出力し、
   前記指示出力部は、前記時分割比例出力の１周期の中で、かつ、前記切替装置に前記出力装置を停止させるための指示を出力しているタイミングにおいて、前記取得部が取得する操作量が変化した場合、前記１周期の次の周期から、変化後の操作量に基づいて、前記時分割比例出力を行うことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の出力制御ユニット。
5. 前記指示出力部は、前記切替装置に対し、該切替装置が前記出力装置の駆動または停止を行うための指示を時分割比例出力し、
   前記指示出力部は、前記時分割比例出力の１周期中で、かつ、前記切替装置に前記出力装置を駆動させるための指示を出力しているタイミングにおいて、前記取得部が取得する操作量が変化した場合、前記１周期において、変化後の操作量に基づいて、前記時分割比例出力を行うことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の出力制御ユニット。
6. 前記指示出力部は、前記タイミングにおいて前記取得部が取得する操作量が変化した場合であって、前記１周期において、切替装置が前記変化後の操作量が示す以上に前記出力装置を駆動済であった場合は、前記１周期の残りの時間は前記切替装置に前記出力装置を停止させるための指示を出力し続けることを特徴とする、請求項５に記載の出力制御ユニット。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の出力制御ユニットと、前記制御装置とを含むことを特徴とする出力制御システム。
8. 制御装置から、出力装置の駆動と停止とを切り替える切替装置に対する操作量を取得する取得ステップと、
   前記取得ステップにて取得した操作量に基づいて、前記切替装置に対して時分割比例出力する指示出力ステップと、を含むことを特徴とする、出力制御ユニットの制御方法。

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