JP2022110496A - 情報処理装置、情報処理装置の制御方法および情報処理装置のプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＯユニットのＡＤ変換に伴う誤差の指標である精度保証範囲を簡単にユーザが特定することができ、動的に精度保証範囲を把握することができるようにする。【解決手段】情報処理装置は、アナログユニットが取り扱うアナログ信号と、所定の情報とに基づきアナログ信号の精度保証範囲を特定する精度保証特定部１３と、所定の情報を記憶した記憶部２０と、を備える。精度保証範囲を自動で特定でき、アナログ信号の精度低下を検出することができる。【選択図】図１

Description

本発明はアナログユニットの精度保証範囲に関する。

倉庫・工場などで用いられるＰＬＣ（Programming Logic Controller）による装置では、様々なセンサが用いられている。センサの中には、温度などのアナログ出力のセンサがあり、アナログ入力のＩＯユニット（Input/Output Unit：以降、アナログユニットとも称する）を用いることがある。アナログ入力のＩＯユニットでは、ＡＤ（Analog-Digital）コンバータによって電圧・電流などのアナログ信号を、デジタル値にＡＤ変換する。

特開２０１７－１４６１０３号公報

ＡＤ変換した場合、誤差がつきものである。特許文献１には、バッテリセルの電圧測定誤差から、バッテリセルの劣化状態を判断する技術が開示されている。このように、ＡＤ変換に伴う測定誤差を把握することで、異常事態を未然に防ぎ、異常原因の究明に役立てることができる。

装置におけるアナログ量の測定誤差の把握は、従来では、マニュアル記載の手順に従い、人が手動で計算する必要があった。この場合でも、何等かの異常が発生した場合に原因究明の糸口にはなる。しかしながら、ＩＯユニットのＡＤ変換に伴う誤差の指標である精度保証範囲をユーザが特定するのは時間が掛かり、動的に精度保証範囲を把握するのは難しかった。

本発明の一態様は、アナログユニットが扱うアナログ信号の精度保証範囲を特定することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る情報処理装置は、アナログユニットが取り扱うアナログ信号と、前記アナログ信号に関する所定の情報とに基づき前記アナログ信号の精度保証範囲を特定する精度保証特定部と、前記所定の情報を記憶した記憶部と、を備える。

上記の構成によれば、精度保証範囲を自動で特定することができ、アナログ信号の精度低下を検出することができる。そのため、アナログ信号の精度低下に伴うトラブルを未然に回避することが可能になる。

前記所定の情報は、前記精度保証範囲を特定するための手順、前記アナログ信号を取り扱うデバイスに関する情報、および／または、前記アナログユニットの環境情報を含んでもよい。

上記の構成によれば、所定の情報は、フローチャートのような所定の手順にしたがって、センサの種類または接続形態などのデバイスの情報、および／または、アナログユニットの周辺の環境情報を合わせて処理することで、精度保証範囲を特定できる。

前記情報処理装置は、前記環境情報を取得する取得部をさらに備えてもよい。

上記の構成によれば、環境情報を取得することができ、精度保証範囲の特定に環境情報を用いることができる。

前記環境情報は、前記アナログユニットの周辺温度および／または設置方向を含んでもよい。

上記の構成によれば、環境情報として、周辺温度および／または設置方向を含めてもよく、アナログユニット内の電子部品の熱特性、および／またはアナログユニットの設置方向に基づくアナログユニット自体の排熱性などを、精度保証範囲の特定時に考慮することができる。

前記情報処理装置は、前記精度保証範囲を出力する出力部をさらに備えてもよい。

上記の構成によれば、精度保証範囲を出力し、上位の機器で処理に用いたり、管理者に警告を出したりすることができる。

前記出力部は、保証精度のレベルを表示装置に表示してもよい。

上記の構成によれば、表示部で精度保証範囲の概算値を表示することができるため、アナログユニットを目視するだけで、アナログユニット自体の状態の悪化を確認することができる。そのため、容易に問題を特定し易く、早期に対策ができる。

前記アナログ信号は、熱電対からまたはロードセルからの入力であってもよい。

上記の構成によれば、アナログユニットを、温度入力ユニットまたはロードセル入力ユニットとすることができる。

他の一態様に係る情報処理装置の制御方法は、アナログユニットが取り扱うアナログ信号に関する所定の情報を記憶部から取得する取得ステップと、前記アナログ信号と、前記所定の情報とに基づき前記アナログ信号の精度保証範囲を特定する精度保証特定ステップと、を含む。

本発明の各態様に係る情報処理装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記情報処理装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより前記情報処理装置をコンピュータにて実現させる情報処理装置の精度保証プログラム、記憶プログラムおよびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明の一態様によれば、アナログユニットが扱うアナログ信号の精度保証範囲を特定することができる。

実施形態１に係るアナログシステムの要部の構成を示すブロック図である。 実施形態１に係る温度入力ユニットでの精度保証範囲の特定手順を示すフローチャートである。 実施形態１に係る温度入力ユニットが対応している熱電対の種類を示す表である。 実施形態１に係る温度入力ユニットの精度保証範囲の特定に用いる冷接点補償誤差の特定手順を示すフローチャートである。 実施形態２に係るアナログシステムの要部の構成を示すブロック図である。 実施形態３に係るアナログシステムの要部の構成を示すブロック図である。 実施形態４に係るアナログシステムの要部の構成を示すブロック図である。 実施形態５に係るアナログシステムの要部の構成を示すブロック図である。 実施形態５に係るロードセル入力ユニットでの精度保証範囲の特定手順を示すフローチャートである。 実施形態６に係るアナログシステムの要部の構成を示すブロック図である。 実施形態６に係るアナログ出力ユニットでの精度保証範囲の特定手順を示すフローチャートである。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

§１ 適用例
まず、本発明が適用される場面の一例を紹介する。本適用例に係る情報処理装置は、アナログ入出力のアナログユニット（ＩＯユニット（Input/Output Unit））であり、アナログ出力のセンサからアナログ信号を入力している。当該アナログユニットは、入力したアナログ信号のＡＤ変換精度の指標である精度保証範囲を特定する精度保証特定部と、当該精度保証範囲を特定する手順をまとめて記憶している記憶部と、を備えている。ここで、精度保証範囲は、メーカが保証するアナログユニットの入出力精度の値の範囲または入出力精度の状態である。具体的には、精度保証範囲は、ＡＤ変換するデバイスのアナログ信号を入出力する電気回路および変換回路の変換に伴う入出力値の誤差、またはアナログデバイスの温度ドリフトなどの程度を表す指標である。

前記精度保証特定部は、前記手順にのっとって、前記アナログユニットが入出力したアナログ信号の精度保証範囲を特定する。精度保証範囲を特定することにより、アナログユニットの精度保証範囲の程度を、出力部を介して管理者に通知することができる。

§２ 構成例
図１は、実施形態１に係るアナログシステム１００ａの要部の構成を示すブロック図である。アナログシステム１００ａは、温度入力ユニット１ａと、熱電対１１１とを備える。

（熱電対１１１の構成）
熱電対１１１は、測定箇所の温度をアナログ信号で出力する機能を持つセンサである。ここでは、アナログユニットの事例として温度入力ユニットに関して説明するために熱電対を用いているが、任意のアナログデバイスであってもよい。アナログデバイスの例としては、熱電対、測温抵抗体、加速度センサ、ロードセル、圧力計、および流量計などが挙げられ、これらに限定されない。アナログデバイスのアナログ出力は、電圧出力・電流出力・ＩＥＰＥ出力でも構わず、出力レンジも任意である。

（温度入力ユニット１ａの構成）
温度入力ユニット１ａは、制御部１０ａと、記憶部２０と、表示器１４１とを備える。温度入力ユニット１ａは、多種類の熱電対を接続でき、熱電対１１１における熱起電力によって温度を計測するアナログユニットである。

記憶部２０は、アナログユニットの精度保証範囲の特定に必要なパラメータ、プログラムおよび処理手順を記憶している。記憶部２０は不揮発メモリによって構成されてもよい。

表示器１４１は、制御部１０ａの指令に従い、精度保証範囲の程度を表示する。ここでは、表示器１４１は、Ｒａｎｋ０からＲａｎｋ３までの表示があり、制御部１０ａの処理の結果、いずれかが点灯する。また、表示器１４１は、任意の表示を行う表示装置であっても構わない。

（制御部１０ａの構成）
制御部１０ａは、温度入力ユニット１ａの各部を統括して制御する。制御部１０ａは、計測値取得部１１と、環境情報取得部１２ａ（取得部）と、精度保証特定部１３と、出力部１４とを備える。

計測値取得部１１は、熱電対入力である、熱電対１１１から入力されるアナログ信号をＡＤ変換し、デジタル値に変換する処理を行う。計測値取得部１１は、変換したデジタル値を精度保証特定部１３に出力する。

環境情報取得部１２ａは、アナログユニットの環境情報を取得する。環境情報としては、アナログユニットに隣接するユニットの消費電力、アナログユニットの周辺温度またはアナログユニットの設置方向などが含まれてもよく、一部の環境情報が欠落してもよい。これらの環境情報は、管理者が予め記憶部２０に設定しておき、環境情報取得部１２ａが、設定してある設定値を読み込む。環境情報取得部１２ａは、環境情報を、精度保証特定部１３に出力する。

精度保証特定部１３は、アナログユニットが取り扱うアナログ信号と、様々なパラメータと精度保証範囲を特定する手順とを含む所定の情報とに基づき、アナログ量の精度保証範囲を特定する。様々なパラメータは、アナログユニットの周辺温度または設置方向などの環境情報、および／またはセンサ種別などのアナログ信号を取り扱うデバイスに関する情報を含む。特定した精度保証範囲を出力部１４に出力する。

出力部１４は、入力された精度保証範囲に基づき、精度保証範囲のレベルを表示器１４１に表示する。精度保証範囲のレベルとは、特定した精度保証範囲を数段階の区分に分類した指標である。ユーザは、当該レベルを確認するだけで、精度保証範囲が十分かどうかを判断できる。また、出力部１４は、アナログユニットで計測したデジタル値（計測値）と、精度保証範囲とを合わせて、上位機器（例えば、ＰＬＣ）に出力してもよい。

§３ 動作例
アナログユニットのうち、ある温度入力ユニット１ａを例としてあげて、精度保証範囲の特定手順の一例を動作例として説明する。この精度保証範囲の特定手順は一例であり、これに限定されない。

図２は、実施形態１に係る温度入力ユニットでの精度保証範囲の特定手順を示すフローチャートである。図３は、実施形態１に係る温度入力ユニットが対応している熱電対の種類を示す表である。図４は、実施形態１に係る温度入力ユニットの精度保証範囲の特定に用いる冷接点補償誤差の特定手順を示すフローチャートである。

（温度入力ユニットでの精度保証範囲の特定）
図２に基づき、温度入力ユニット１ａでの精度保証範囲の特定手順を説明する。

精度保証範囲の特定に先立ち、あらかじめ温度入力ユニット１ａの周辺温度変化分を記憶部２０に設定しておく必要がある。周辺温度変化分は、機器仕様で定まる基準温度に対する、温度入力ユニット１ａの周辺温度の増減分である。すなわち、周辺温度が３０℃で、基準温度が２５℃であった場合、周辺温度変化分は５℃になる。

Ｓ１１において、精度保証特定部１３は、温度入力ユニット１ａの通電時間が所定時間以上かを確認する。通電時間とは、アナログユニットの電源を投入してからの経過時間であり、アナログユニットのファームウェアでカウントアップして求める。所定時間は例えば３０分などであり、アナログユニット自体およびアナログユニットが設置されている環境の温度により、アナログユニットの温度特性が安定するまでの時間である。通電時間の計測は、温度入力ユニット１ａが行う。所定時間以上の場合（Ｓ１１においてＹｅｓ）、Ｓ１２に進む。所定時間未満の場合（Ｓ１１においてＮｏ）、Ｓ１７に進む。

Ｓ１２において、精度保証特定部１３は、冷接点補償誤差を特定する。冷接点補償誤差の特定手順は後述する。熱電対は、異種金属間で電流が流れるゼーベック効果によって、温度入力ユニットに接続される基準接点（冷接点）と測温地点に設置する測温接点（温接点）間の温度差を計測するセンサである。すなわち、熱電対では、相対的な温度を計測しているため、基準接点での温度を絶対温度として計測できる別のセンサが必要である。冷接点補償誤差は、基準接点での温度を他のサーミスタまたは測温抵抗体などのセンサにより別途計測し、熱電対で測定した相対温度に足し合わせるために発生する誤差である。

Ｓ１３において、精度保証特定部１３は、冷接点補償誤差が保証ありの条件かを確認する。冷接点補償誤差が保証ありの条件の場合（Ｓ１３においてＹｅｓ）、Ｓ１４に進む。冷接点補償誤差が保証なしの条件の場合（Ｓ１３においてＮｏ）、Ｓ１７に進む。

Ｓ１４において、精度保証特定部１３は、記憶部２０に記憶されている、変換時間および熱電対の種類に対応した入力モード（入力種類）を参照し、現在の計測値を用いて、基準精度および温度係数を求める。変換時間とは、ＡＤ変換にかかる時間を表し、入力モードとは、熱電対１１１の種類を表す。図３は、ある変換時間における、熱電対の種類ごとの計測できる温度レンジと、温度レンジごとの基準精度および温度係数を示す表である。記憶部２０は、変換時間、熱電対の種類、測定温度のレンジ、基準精度、および温度係数が互いに対応付けられたテーブルを記憶している。例えば、Ｋ型熱電対の測定温度が５００℃の場合は、温度レンジが－２００～１３００℃であり、測定温度が３段階の区分があり、－１００～４００℃の区分では、基準精度が±１．５℃で、温度係数が±０．３０℃／℃であることを示す。また、環境情報取得部１２ａは、記憶部２０から、周辺温度変化分を読み込む。変換時間はアナログユニットに固有の固定値であり、ここでは一意の値を取る。ただし、アナログユニットによっては、変換時間を変更することで高速な変換をする代わりに、変換精度が低下する場合などもあり、変換時間は基準精度の算出に用いるパラメータである。

Ｓ１５において、精度保証特定部１３は、精度保証範囲を次式に従って特定する。

精度保証範囲＝基準精度＋温度特性×周辺温度変化分＋冷接点補償誤差
上式において、基準特性、温度特性および冷接点補償誤差の符号は、プラスマイナスの誤差の値であるため、絶対値によって計算を行う。

Ｓ１６において、出力部１４は、精度保証範囲が第１の範囲内かを判定する。精度保証範囲が第１の範囲に収まる場合（Ｓ１６においてＹｅｓ）、Ｓ１８に進む。精度保証範囲が第１の範囲に収まらない場合（Ｓ１６においてＮｏ）、Ｓ１７に進む。

Ｓ１７において、出力部１４は、精度保証ができない条件であると判定し、表示器１４１にＲａｎｋ０の表示を点灯する指令を出す。

Ｓ１８において、出力部１４は、精度保証範囲が第２の範囲内かを判定し、出力部１４に精度保証範囲を出力する。第２の範囲は、第１の範囲よりも内側の範囲であり、より高精度である。精度保証範囲が第２の範囲内の場合（Ｓ１８においてＹｅｓ）、Ｓ２０に進む。精度保証範囲が第２の範囲外の場合（Ｓ１８においてＮｏ）、Ｓ１９に進む。

Ｓ１９において、出力部１４は、精度保証ができる条件であり、精度保証範囲が第１の範囲内であると判定し、表示器１４１にＲａｎｋ１の表示を点灯する指令を出す。

Ｓ２０において、出力部１４は、精度保証範囲が第３の範囲内かを判定し、出力部１４に精度保証範囲を出力する。第３の範囲は、第２の範囲よりも内側の範囲であり、より高精度である。精度保証値が第３の範囲内の場合（Ｓ２０においてＹｅｓ）、Ｓ２２に進む。精度保証範囲が第３の範囲外の場合（Ｓ２０においてＮｏ）、Ｓ２１に進む。

Ｓ２１において、出力部１４は、精度保証ができる条件であり、精度保証範囲が第２の範囲内であると判定し、表示器１４１にＲａｎｋ２の表示を点灯する指令を出す。

Ｓ２２において、出力部１４は、精度保証ができる条件であり、精度保証範囲が第３の範囲内であると判定し、表示器１４１にＲａｎｋ３の表示を点灯する指令を出す。

（冷接点補償誤差の特定）
図４に基づき、温度入力ユニット１ａでの、Ｓ１２における冷接点補償誤差の特定手順を説明する。

冷接点補償誤差の特定に先立ち、あらかじめ入力モード、温度入力ユニット１ａの設置方向および隣接ユニットの消費電力を記憶部２０に設定する必要がある。また、隣接ユニットの消費電力に関しては、設定ソフトがアナログユニットへの設定書き込み時に、設定ソフトで設定したアナログシステム１００ａの構成から自動で生成し、設定しても構わない。隣接ユニットは、アナログユニットに接続され、アナログユニットと電源を共有しているユニットである。アナログユニットの両側に隣接ユニットが接続されることもある。

Ｓ３１において、環境情報取得部１２ａは、温度入力ユニット１ａの設置方向が所定の設置方向であり、かつ当該温度入力ユニットに隣接するユニットの消費電力が第１の電力閾値以下かを判定する。例えば、温度入力ユニット１ａの設置方向は、正面取付け（縦方向または横方向）、天井取付け、床面取付けなどがあり得る。例えば、所定の設置方向としては、正面取付け（縦方向）である。条件を満たさない場合（Ｓ３１においてＮｏ）、Ｓ３２に進む。条件を満たす場合（Ｓ３１においてＹｅｓ）、Ｓ４１に進む。

Ｓ３２において、環境情報取得部１２ａは、温度入力ユニット１ａの設置方向が所定の設置方向であり、かつ当該温度入力ユニットに隣接するユニットの消費電力が第２の電力閾値以下、あるいは、温度入力ユニット１ａの設置方向が所定の設置方向ではなく、かつ当該温度入力ユニットに隣接するユニットの消費電力が第２の電力閾値以下という条件を満たすかを判定する。要するに、環境情報取得部１２ａは、当該温度入力ユニットに隣接するユニットの消費電力が第２の電力閾値以下という条件を満たすかを判定する。第２の電力閾値は第１の電力閾値よりも大きい値である。条件を満たさない場合（Ｓ３２においてＮｏ）、Ｓ３３に進む。条件を満たす場合（Ｓ３２においてＹｅｓ）、Ｓ５１に進む。

Ｓ３３において、精度保証特定部１３は、冷接点補償誤差の保証なしと判定する。

Ｓ４１において、精度保証特定部１３は、記憶部２０を参照し、接続されている熱電対１１１の入力モード、および現在の計測値に基づき、第１の条件を満たすかを判定する。第１の条件としては、例えば、熱電対の入力モードがＪ，Ｅ，Ｋ，Ｎの何れかであり、かつ計測値取得部１１で計測した温度が入力モードに応じた温度閾値（例えば－１００℃）以下という条件などが挙げられる。このように第１の条件としては、入力モードおよび計測値などによって判定しても構わない。温度閾値は、入力モードに応じて異なり得る。条件を満たす場合（Ｓ４１においてＹｅｓ）、Ｓ４３に進む。条件を満たさない場合（Ｓ４１においてＮｏ）、Ｓ４２に進む。

Ｓ４２において、精度保証特定部１３は、記憶部２０を参照し、接続されている熱電対１１１の入力モード、および現在の計測値に基づき、第２の条件を満たすかを判定する。第２の条件としては、例えば、熱電対の入力モードがＷであるという条件などが挙げられる。条件を満たす場合（Ｓ４２においてＹｅｓ）、Ｓ４３に進む。条件を満たさない場合（Ｓ４２においてＮｏ）、Ｓ４４に進む。

Ｓ４３において、精度保証特定部１３は、冷接点補償誤差が第１の誤差範囲と判定する。第１の誤差範囲は、例えば±３．０℃である。

また、Ｓ４４において、精度保証特定部１３は、冷接点補償誤差が第２の誤差範囲と判定する。第２の誤差範囲は、例えば冷接点補償誤差の保証なしなどである（すなわち、第２の誤差範囲は無限大である）。

Ｓ５１において、精度保証特定部１３は、記憶部２０を参照し、接続されている熱電対１１１の入力モード、および現在の計測値に基づき、第１の条件を満たすかを判定する。条件を満たす場合（Ｓ５１においてＹｅｓ）、Ｓ５２に進む。条件を満たさない場合（Ｓ５１においてＮｏ）、Ｓ５３に進む。

Ｓ５２において、精度保証特定部１３は、冷接点補償誤差が第３の誤差範囲と判定する。第３の値は、例えば±７．０℃であり、第１の誤差範囲より広い。

Ｓ５３において、精度保証特定部１３は、記憶部２０を参照し、接続されている熱電対１１１の入力モード、および現在の計測値に基づき、第２の条件を満たすかを判定する。条件を満たす場合（Ｓ５３においてＹｅｓ）、Ｓ５４に進む。条件を満たさない場合（Ｓ５３においてＮｏ）、Ｓ５５に進む。

Ｓ５４において、精度保証特定部１３は、冷接点補償誤差が第４の誤差範囲と判定する。第４の誤差範囲は、例えば±９．０℃であり、第３の誤差範囲より広い。

また、Ｓ５５において、精度保証特定部１３は、冷接点補償誤差が第５の誤差範囲と判定する。第５の誤差範囲は、例えば冷接点補償誤差の保証なしなどであり、第４の誤差範囲より広い。

（温度入力ユニットにおける精度保証範囲の特定例）
ここで、ある温度入力ユニット１ａでの精度保証範囲の特定事例を示す。特定条件としては、通電時間が３０分以上であり、設置方向が正面取付けであり、隣接ユニットの消費電力が１．５Ｗ以下であり、入力モードがＫ熱電対であり、変換時間が２５０ｍｓｅｃであり、測定温度が１００℃であり、周辺温度が３０℃である場合とする。

まず、比較の為に従来の精度保証範囲の特定方法を示す。従来は、人が通電時間および設置方向を確認し、専用ツールを使用して隣接ユニットの消費電力・入力モード・測定温度を確認し、温度センサを設置して周辺温度を計測しばらつきを判断する必要がある。これらをマニュアルまたはデータシートを参照しつつ、所定の手順に従って精度保証範囲を特定する必要があるため、非常に煩雑である。

対して、本実施形態では、まず、Ｓ１１において温度入力ユニット１ａの通電開始時からファームウェアによってカウントアップしているタイマを確認し、通電時間が３０分以上で所定時間以上なため、Ｓ１２に処理が進む。Ｓ１２において、設置方向・隣接ユニットの消費電力・入力モード・測定温度の条件から、冷接点補償誤差を特定すると、Ｓ４４に処理が進み、例えば冷接点補償誤差が±１．２℃であったとする。

冷接点補償誤差があるため、Ｓ１４に処理が進み、周辺温度が３０℃であるから、基準温度が２５℃の場合、周辺温度変化分が５℃であり、入力モード・変換時間・測定温度の条件から、基準精度が±１．５℃であり、温度係数が±０．３０℃／℃となる。これら条件から精度保証範囲を特定すると、次のようになる。

精度保証範囲＝±１．５℃＋±０．３０℃／℃×５℃＋±１．２℃＝±４．２℃
ここで、精度保証範囲の計算においては、誤差の数値のため±の誤差範囲の足し合わせになっている。誤差範囲の足し合わせに際しては、誤差の絶対値を足し合わせるものとする。すなわち、プラス側の誤差同士を足し合わせた値を誤差範囲の上限とし、マイナス側の誤差同士を足し合わせた値を誤差範囲の下限とする。

精度保証範囲が±４．２℃（＜第３の閾値）であるため、Ｓ２２に処理が進み、出力部１４によって、Ｒａｎｋ３の表示器が点灯する。これらの工程を自動で行う。

§４ 作用・効果
事前に幾つかのパラメータを記憶部２０に設定しておくことで、所定の手順に従って、パラメータと計測値から、自動でリアルタイムに精度保証範囲が特定できる。

また、精度保証範囲を確認して処理する専用のプログラムを用意することなく、表示器によって精度保証範囲の概算値を確認できるため、定期保守におけるアナログデバイスの状態の確認が容易である。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態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、その説明を繰り返さない。

図５は、実施形態２に係るアナログシステム１００ｂの要部の構成を示すブロック図である。実施形態２では、実施形態１と異なり、人によって記憶部２０に精度保証範囲の特定に必要なパラメータの一部を別途設定することなく、精度保証範囲を特定できる点が異なる。もちろん、入力モードなどの一部のパラメータは別途設定が必要である。

アナログシステム１００ｂは、温度入力ユニット１ａが温度入力ユニット１ｂに、制御部１０ａが制御部１０ｂに、環境情報取得部１２ａが環境情報取得部１２ｂに変化している。また、温度入力ユニット１ｂは、温度センサ１２１と、加速度センサ１２２とを備える。

温度センサ１２１は、アナログユニット内に内蔵もしくは外付けされた温度センサである。温度センサとしては、サーミスタまたは測温抵抗体などの絶対温度を計測するセンサを用いる。アナログユニットの種類によっては、温度センサ１２１がなくてもよい。

加速度センサ１２２は、アナログユニット内に内蔵された加速度センサである。加速度センサは傾斜センサでもよく、アナログユニットの設置方向を判断できる任意のセンサであってよい。

環境情報取得部１２ｂは、環境情報取得部１２ａと異なり、予め人によって設定された設定値を読み込むのではなく、アナログユニットの環境情報を自動で取得する点が異なる。環境情報取得部１２ｂは、アナログユニットの周辺温度に関しては、温度センサ１２１により取得し、アナログユニットの設置方向に関しては、加速度センサ１２２により取得する。

そのため、実施形態２では、人が予め設定していた精度保証範囲の特定に必要なパラメータを自動取得するため、アナログユニットをただ取り付けし起動するだけで、精度保証範囲の判定が可能になり、容易に使用できる。また、環境情報が変化した場合でも、設定変更なく自動で対応することができる利点がある。

さらに、出力部１４によって、アナログユニットの上位機器であるＰＬＣに精度保証範囲を通知することによって、ＰＬＣ内でのプログラムによって精度保証範囲に基づく任意の処理を行うことができる。例えば、精度保証範囲が所定の範囲より大きくなり、悪化した場合に、温度入力ユニット１ｂの情報を取得したＰＬＣが生産を自動で中止し、アナログシステム１００ｂの状態を確認するように、管理者に通知することなどが可能になる。

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。

図６は、実施形態３に係るアナログシステム１００ｃの要部の構成を示すブロック図である。実施形態３では、実施形態１と異なり、精度保証範囲の特定をアナログユニットで行うのではなく、当該アナログユニットのマスタにあたるＰＬＣで行う点が異なる。

アナログシステム１００ｃは、ＰＬＣ２ｃと、温度入力ユニット３ｃと、熱電対１１１とを備える。ＰＬＣ２ｃは、制御部１０ｃと、記憶部２０と、表示器１４１とを備える。制御部１０ｃは、環境情報取得部１２ａと、精度保証特定部１３と、出力部１４と、ユニット通信部１５ｃとを備える。

ユニット通信部１５ｃは、温度入力ユニット３ｃと通信して、熱電対１１１のアナログ量のデジタル値を取得する。また、併せて、ユニット通信部１５ｃは、温度入力ユニット３ｃの不揮発メモリから、入力モード・変換時間を取得する。

温度入力ユニット３ｃは、計測値取得部１１を備える。温度入力ユニット３ｃは熱電対１１１のアナログ量を、デジタル値に変換し、ユニット通信部１５ｃに通信する。また併せて、温度入力ユニット３ｃの不揮発メモリから、入力モード・変換時間を取得し、通信する。

ＰＬＣ２ｃは、温度入力ユニット３ｃから測定温度・入力モード・変換時間を取得し、環境情報取得部１２ａが、設置方向・隣接ユニットの消費電力・周辺温度を記憶部２０から取得し、実施形態１と同様の処理にて、精度保証範囲を特定する。

そのため、実施形態１と異なり、アナログユニットの変更がなく、マスタにあたるＰＬＣのプログラム修正だけで精度保証範囲を特定できるようになるため、既存のシステムを改修するのに適する。

さらに、ＰＬＣ内で精度保証範囲を特定するため、ＰＬＣ２ｃの制御部１０ｃは、特定した精度保証範囲に基づいて、ユーザ独自のプログラムを実行することができる。ＰＬＣ２ｃの制御部１０ｃは、生産を自動で中止し、アナログシステム１００ｂの状態を確認するように、管理者に通知することなどが可能になる。

〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。

図７は、実施形態４に係るアナログシステム１００ｄの要部の構成を示すブロック図である。実施形態４では、実施形態１と異なり、精度保証範囲の特定をアナログユニットで行うのではなく、当該アナログユニットのマスタのＰＬＣで行い、精度保証範囲の特定に必要なパラメータをアナログユニットから全て取得する点が異なる。

アナログシステム１００ｄは、ＰＬＣ２ｄと、温度入力ユニット３ｄと、熱電対１１１とを備える。ＰＬＣ２ｄは、制御部１０ｄと、記憶部２０と、表示器１４１とを備える。制御部１０ｄは、精度保証特定部１３と、出力部１４と、ユニット通信部１５ｄを備える。

ユニット通信部１５ｄは、ユニット通信部１５ｃと異なり、実施形態１では環境情報取得部が取得していたパラメータを、温度入力ユニット３ｄから併せて取得する点が異なる。取得したパラメータを精度保証特定部１３に出力する。

そのため、温度入力ユニット３ｄは、計測値取得部１１と、環境情報取得部１２ｄと、温度センサ１２１と、加速度センサ１２２とを備える。温度入力ユニット３ｄは、計測値取得部１１が、熱電対１１１のアナログ量を、デジタル値に変換し、ユニット通信部に通信し、入力モード・変換時間を温度入力ユニット３ｄの不揮発メモリから取得し通信する。また併せて、環境情報取得部１２ｄは、温度センサ１２１と、加速度センサ１２２とから取得した、周辺温度と設置方向をユニット通信部１５ｄに通信する。

したがって、ＰＬＣ２ｄは、温度入力ユニット３ｄから測定温度・入力モード・変換時間・周辺温度・設置方向を取得し、実施形態１と同様の処理にて、精度保証範囲を特定する。

そのため、実施形態１と異なり、アナログユニットのパラメータ設定が不要で、マスタにあたるＰＬＣのプログラム作成のみで精度保証範囲の機能を実装できるため、簡便にシステムを構築でき、容易に立ち上げができる利点がある。

〔実施形態５〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。

図８は、実施形態５に係るアナログシステム１００ｅの要部の構成を示すブロック図である。実施形態５では、実施形態１と異なり、アナログユニットとして温度入力ユニットを用いるのではなく、ロードセル入力ユニット４を用いる点が異なる。ロードセル入力ユニット４は、圧力を検出するロードセルを接続するアナログユニットである。

アナログシステム１００ｅは、アナログシステム１００ａと異なり、温度入力ユニット１ａの代わりにロードセル入力ユニット４を、熱電対１１１の代わりにロードセル１１２を、制御部１０ａの代わりに制御部１０ｅを、計測値取得部１１の代わりに計測値取得部１１ｅにより構成されている。計測値取得部１１ｅは、計測値取得部１１と基本の機能は同じであるが、熱電対入力ではなく、ロードセル入力である点が異なる。

図９は、実施形態５に係るロードセル入力ユニット４での精度保証範囲の特定手順を示すフローチャートである。

Ｓ６１において、精度保証特定部１３は、ロードセル入力ユニット４の通電時間が所定時間以上かを確認する。所定時間以上の場合（Ｓ６１においてＹｅｓ）、Ｓ６２に進む。所定時間未満の場合（Ｓ６１においてＮｏ）、Ｓ６３に進む。

Ｓ６２において、精度保証特定部１３は、記憶部２０を参照し、接続されているロードセル１１２の入力モードが６線式かを確認する。６線式でない場合（Ｓ６２においてＮｏ）、Ｓ６３に進む。６線式である場合（Ｓ６２においてＹｅｓ）、Ｓ６４に進む。

Ｓ６３において、精度保証特定部１３は、全精度項目で保証なしと判定する。ロードセル入力ユニットでの精度項目としては、ゼロドリフト・ゲインドリフト・非直線性が挙げられる。計測値と実際の圧力との線形近似における切片および傾きの周囲温度変化によるずれ幅がそれぞれ、ゼロドリフトおよびゲインドリフトにあたり、非直線性は、線形近似と構成曲線との乖離を表す指標である。出力部１４は、表示器１４１にＲａｎｋ０の表示を点灯させる。

Ｓ６４において、精度保証特定部１３は、環境情報取得部１２ａによって取得するアナログユニットの周辺温度が所定温度範囲内、かつロードセル入力ユニット４のデジタルフィルタの設定が所定値、かつフルスケール設定が所定値（所定範囲）かを確認する。条件を満たさない場合（Ｓ６４においてＮｏ）、Ｓ６５に進む。条件を満たす場合（Ｓ６４においてＹｅｓ）、Ｓ６６に進む。

Ｓ６５において、精度保証特定部１３は、一部の精度項目で保証ありと判定する。保証ありの精度項目としては、ゼロドリフトおよびゲインドリフトである。非直線性に関しては、精度保証範囲が定まらない。出力部１４は、表示器１４１にＲａｎｋ１の表示を点灯させる。

Ｓ６６において、精度保証特定部１３は、全精度項目で保証ありと判定する。出力部１４は、表示器１４１にＲａｎｋ２の表示を点灯させる。

このように、ロードセル入力ユニット４のように、アナログユニットとして多数の精度保証範囲をもつ場合であっても、全ての精度保証範囲を自動で特定できる。また、項目ごとに精度保証範囲の特定手順が異なっていてもよく、一部の項目のみ、精度保証範囲が特定できない場合があってもよい。

〔実施形態６〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態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、その説明を繰り返さない。

図１０は、実施形態６に係るアナログシステム１００ｆの要部の構成を示すブロック図である。実施形態６では、実施形態１と異なり、アナログユニットとして温度入力ユニットではなく、アナログ出力ユニット５を使用する場合において精度保証範囲を求める点が異なる。アナログ出力ユニット５は、デジタル値に対応するアナログ電圧または電流を出力するアナログユニットである。

アナログシステム１００ｆは、アナログシステム１００ａと異なり、温度入力ユニット１ａの代わりに、アナログ出力ユニット５を、熱電対１１１の代わりにアナログデバイス１１３により構成されている。アナログ出力ユニット５の構成は、温度入力ユニット１ａの構成と異なり、制御部１０ａの代わりに制御部１０ｆを、計測値取得部１１の代わりにアナログ値出力部１１ｆを備える。

アナログ値出力部１１ｆは、内部にＤＡ（Digital-Analog）変換機を備え、入力されたデジタル値をアナログ信号に変換し、アナログデバイス１１３にアナログ信号を出力する。変換したアナログ信号は、電圧または電流である。また、アナログ値出力部１１ｆは、デジタル値を精度保証特定部１３に出力してもよく、この場合、デジタル値を用いて精度保証範囲を計算してもよい。

図１１は、実施形態６に係るアナログ出力ユニットでの精度保証範囲の特定手順を示すフローチャートである。

Ｓ７１において、環境情報取得部１２ａは、周辺温度が所定温度範囲内かを確認する。所定温度範囲内ではない場合（Ｓ７１においてＮｏ）、Ｓ７２に進む。所定温度範囲内の場合（Ｓ７１においてＹｅｓ）、Ｓ７３に進む。

Ｓ７２において、精度保証特定部１３は、精度保証範囲が第１の範囲であると判定する。また、出力部１４は、表示器１４１にＲａｎｋ１の表示を点灯させる。

Ｓ７３において、精度保証特定部１３は、精度保証範囲が第２の範囲であると判定する。第２の範囲は、第１の範囲に収まる範囲である。すなわち、第２の範囲の精度が第１の範囲の精度よりも高いといえる。出力部１４は、表示器１４１にＲａｎｋ２の表示を点灯させる。

このようにアナログ出力ユニット５のように、アナログユニットとして、アナログ入力だけではなく、アナログ出力する場合においても、精度保証範囲を自動で特定できる。

〔実施形態７〕
本発明の一態様のユースケースを紹介する。本実施形態は、実施形態１に基づき、炉によって温度管理をする生産装置において、温度制御に温度入力ユニットを用いた場合の想定事例である。

（想定事例）
ある時期より、当該生産装置で不良品が多発するようになった。

不良原因を追究する為に、炉内の温度を別の温度測定用の計測機で測定したところ、当該温度入力ユニットが示す温度と異なる温度になっていた。当該温度入力ユニットと、温度測定用の計測機との温度の誤差が、装置の設計精度よりも悪くなっていた。

また、温度測定用の計測機で、温度入力ユニットの周辺温度を測定したところ、生産装置の納入時よりも温度が上昇していることがわかった。そのため、精度保証範囲が悪化し、炉が意図した通りに制御できておらず、製造物の品質が劣化していた。温度入力ユニットの周辺温度の上昇原因を調べたところ、納入時期と季節が異なり、環境温度が上昇していたことが原因だった。

本発明を実施していなかった場合、炉内の温度が想定通り制御できていないことがわかったとしても、真の不良原因である、温度入力ユニットの精度保証範囲の低下にたどり着くまでに、デバイスおよびユニット交換などの多くの試行を重ね、多くの工数が必要になる。その間、不良品は出続けることになるため、損失も大きくなる。

対して、本発明の一態様を実施していた場合、表示器１４１を確認し、精度保証範囲が納入時期よりも低下していることが一見してわかる。そのため、なぜ精度保証範囲が低下したかという観点で原因調査を行うことができるため、真因に容易に到達できる。すなわち、低工数でトラブル解決ができる。

また、精度保証範囲をプログラムによって常時監視していた場合、季節の変わり目の段階で、不良品を出す前に精度保証範囲が悪化してきたことを示す警告を出すことができ、真因に容易に到達できる。そのため、不良品の発生を抑制でき、低工数でトラブルを未然に防ぐことができる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
温度入力ユニット１ａ・１ｂ、ＰＬＣ２ｃ・２ｄ、ロードセル入力ユニット４、またはアナログ出力ユニット５の制御ブロック（特に計測値取得部１１・１１ｅ、アナログ値出力部１１ｆ、環境情報取得１２ａ・１２ｂ、精度保証特定部１３、および出力部１４）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、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、温度入力ユニット１ａ・１ｂ、ＰＬＣ２ｃ・２ｄ、ロードセル入力ユニット４、またはアナログ出力ユニット５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コンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサ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。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、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、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。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、本発明の一態様は、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。

〔付記事項〕
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。

１ａ、１ｂ、３ｃ、３ｄ 温度入力ユニット（情報処理装置）
２ｃ、２ｄ ＰＬＣ（情報処理装置）
４ ロードセル入力ユニット（情報処理装置）
５ アナログ出力ユニット（情報処理装置）
１０ａ～１０ｆ 制御部
１１、１１ｅ 計測値取得部
１１ｆ アナログ値出力部
１２ａ、１２ｂ、１２ｄ 環境情報取得部（取得部）
１３ 精度保証特定部
１４ 出力部
１５ｃ、１５ｄ ユニット通信部
２０ 記憶部
１００ａ～１００ｆ アナログシステム
１１１ 熱電対
１１２ ロードセル
１１３ アナログデバイス
１２１ 温度センサ
１２２ 加速度センサ
１４１ 表示器（表示装置）

Claims (13)

1. アナログユニットが取り扱うアナログ信号と、前記アナログ信号に関する所定の情報とに基づき前記アナログ信号の精度保証範囲を特定する精度保証特定部と、
   前記所定の情報を記憶した記憶部と、を備える情報処理装置。
2. 前記所定の情報は、前記精度保証範囲を特定するための手順を含む請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記所定の情報は、前記アナログ信号を取り扱うデバイスに関する情報である請求項１または２に記載の情報処理装置。
4. 前記所定の情報は、前記アナログユニットの環境情報を含む請求項１から３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
5. 前記情報処理装置は、前記環境情報を取得する取得部をさらに備える請求項４に記載の情報処理装置。
6. 前記環境情報は、前記アナログユニットの周辺温度を含む請求項４または５に記載の情報処理装置。
7. 前記環境情報は、前記アナログユニットの設置方向を含む請求項４から６のいずれか１項に記載の情報処理装置。
8. 前記情報処理装置は、前記精度保証範囲を出力する出力部をさらに備える請求項１から７のいずれか１項に記載の情報処理装置。
9. 前記出力部は、精度保証範囲のレベルを表示装置に表示する請求項８に記載の情報処理装置。
10. 前記アナログ信号は、熱電対からの入力である請求項１から９のいずれか１項に記載の情報処理装置。
11. 前記アナログ信号は、ロードセルからの入力である請求項１から９のいずれか１項に記載の情報処理装置。
12. アナログユニットが取り扱うアナログ信号に関する所定の情報を記憶部から取得する取得ステップと、
    前記アナログ信号と、前記所定の情報とに基づき前記アナログ信号の精度保証範囲を特定する精度保証特定ステップと、を含む情報処理装置の制御方法。
13. 請求項１に記載の情報処理装置としてコンピュータを機能させるための情報処理装置のプログラムであって、前記精度保証特定部としてコンピュータを機能させるための情報処理装置のプログラム。

Images