JP3051788B2 - プログラマブルコントローラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工場やビル、公共施設
などの省力化、効率化を目的とする制御装置に係り、特
に、連続したアナログ信号、例えば、熱、圧力などの入
力信号を取り込んで外部機器に対する出力制御を行なう
プログラマブルコントローラのアナログ量の入力回路に
関する。

【０００２】

【従来の技術】プログラマブルコントローラとは、プロ
グラミング装置によって作成された制御プログラムによ
って、各種の外部負荷、例えば種々の製造設備、工作機
械などに対して所定の指令動作を実行させる装置であっ
て、図６に示すような構成を有している。プログラミン
グ装置８はプログラマブルコントローラ１に対する制御
プログラムを作成し記憶部６に格納する。ＣＰＵ３は、
記憶部６に格納された制御プログラムを順次読み出し、
読み出されたプログラムに従って入力部２から外部入力
データを取り込み、取り込んだ入力データに応じて出力
部４に出力することにより、外部負荷に対する指令制御
を実行する。電源部７は、入力部２、ＣＰＵ３、記憶部
６に駆動パワーを供給する。

【０００３】図７に示すように従来のプログラマブルコ
ントローラにおいては、自然界の物理量、電圧、時間、
温度、流量、圧力などの連続するアナログ量を入力する
センサから取り込むアナログ信号は、センサの種類によ
り、例えば、０Ｖ〜１０Ｖ、１Ｖ〜５Ｖまたは０．５Ｖ
〜１Ｖというように入力範囲が固定されていた。このよ
うにそれぞれの出力レベルをもったセンサに対応した信
号をアナログ入力回路に取り込むためには、それぞれの
センサのアナログ量の入力範囲と同数のアナログ入力回
路１１を必要とし、したがってアナログ入力回路１１を
多数調達する必要があった。

【０００４】同様に、センサが取り込んでいるアナログ
量の信号範囲の一部を細分化し、アナログ量からディジ
タル量への変換分解能を高めるような制御を行なうと
き、例えばあるアナログ信号の範囲について、他よりも
細かい入出力制御を行なうときには、図７に示すよう
に、種々の入力範囲区分のアナログ信号を処理するアナ
ログ入力回路１１を並列に接続し、プログラマブルコン
トローラの入出力モジュール１２を増加して対応する必
要があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、それ
ぞれ前記のような多くの入力範囲を有するアナログ信号
を検知するセンサを接続し、このセンサから入力するた
めには、アナログ量の信号の範囲と同じ入力範囲を持っ
たアナログ入力回路が必要となるから、このようなユー
ザのニーズに合致するようにアナログ入力回路を個々に
選定し、調達することは容易でなく、もし前記のような
ユーザニーズに合致したアナログ入力回路を調達するこ
とができないときには、入力範囲をオーバーラップした
アナログ入力モジュールを選択しなければならなかっ
た。また取り込んでいるアナログ入力信号の一部の範囲
のみを拡大し、細密な制御を行なう場合、部分的に入力
範囲を設定したアナログ入力回路を並列に接続し、プロ
グラマブルコントローラの入出力モジュールを別に追加
しなければならなかった。本発明の目的は、プログラマ
ブルコントローラのＣＰＵに１種類のアナログ入出力モ
ジュールを配設するのみで、多くの入力範囲を有するア
ナログ信号を検知するセンサと接続できること、および
プログラマブルコントローラの作動中に、アナログ入力
の範囲を変えアナログ入力信号の少なくとも一部を拡大
し、細密な制御を実行することが可能なアナログ入力回
路を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、アナログ入力回路にあるアナログ／ディジタル変換
器には、アナログ変更しようとする下位のレベル（デー
タ０）と上位のレベル（フルスケール、つまりデータ最
大値）を決める端子をそれぞれ用意し、この２つの端子
にプログラマブルコントローラの入出力モジュールによ
って送られてくるデータを、ディジタル／アナログ変
換、すなわち、ディジタルから変換したアナログレベル
を与えることにより、ＣＰＵから送られてくるデータの
内容によりアナログ入力の範囲の下位と上位を任意に設
定、つまりアナログ入力範囲を可変とするものである。
すなわち、本発明の目的は、外部負荷からのアナログ信
号を入力する入力部、外部負荷に駆動信号を出力する出
力部、前記外部負荷を駆動する制御プログラムを記憶す
るプログラムメモリ、前記制御プログラムにしたがって
演算を実行するＣＰＵを有し、前記プログラムメモリか
ら読み出した制御プログラムにしたがって前記入力部か
ら入力したアナログデータを取り込み、前記出力部に出
力することにより、前記外部負荷に対する駆動制御を行
なうプログラマブルコントローラにおいて、前記ＣＰＵ
から入力したアナログデータによりフルスケールレベル
とゼロレベルの範囲を任意に設定可能なアナログ出力手
段を有することを特徴とするプログラマブルコントロー
ラによって達成される。

【０００７】

【作用】本発明の実施により、ＣＰＵから送られてくる
アナログ入力範囲の前記下位と上位レベルのデータに基
づき、アナログ入力範囲を設定することができる。すな
わち、プログラマブルコントローラのユーザプログラム
の中から前記下位と上位のレベルデータを選択すること
によりアナログ入力範囲を設定することができ、したが
って、ユーザプログラムの選定内容により、センサから
入力するアナログ信号範囲とアナログ入力回路のアナロ
グ入力範囲を合わせてプログラマブルコントローラのＣ
ＰＵを機能させることができる。さらに、プログラマブ
ルコントローラの運転途中でアナログ入力範囲の一部を
拡大し、この任意の部分について他より細密な制御を実
施することが可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図５により
説明する。図５は、本発明のプログラマブルコントロー
ラの一実施例の全体の構成を示すブロック図である。図
５に示すように、プログラミング装置８はプログラマブ
ルコントローラ１に対する制御プログラムを作成し記憶
部６に格納する。ＣＰＵ３は、記憶部６に格納された制
御プログラムを順次読み出し、読み出されたプログラム
に従って入力部２から外部入力データを取り込み、取り
込んだ入力データに応じて出力部４に出力することによ
り、外部負荷に対する指令制御を実行する。電源部７
は、入力部２、ＣＰＵ３、記憶部６に駆動パワーを供給
する。プログラマブルコントローラ１に入力される入力
センサ１０からのアナログ信号は、まずインタフェース
回路２１を経てアナログ／ディジタル変換器（以下、Ａ
／Ｄ変換器と記す）２２によってディジタル信号に変換
されディジタル信号はＣＰＵ３へ送信される。Ａ／Ｄ変
換器２２は、データレジスタ２３とディジタル／アナロ
グ変換器（以下、Ｄ／Ａ変換器と記す）２４により構成
されるアナログ出力回路に接続されている。本発明の実
施例の特徴は、単一の入出力回路２０と入出力モジュー
ル２７によって多くの入力範囲を有するセンサと接続す
ることができ、プログラマブルコントローラの作動中
に、アナログ入力範囲を変えて細密な制御を実施するこ
とができる点にある。図１は、図５における一実施例の
アナログ入力回路のブロック構成図である。図１におい
て、種々の入力センサ１０から入力しようとするアナロ
グ信号は、入力レベルの範囲の調整がなされる。レベル
調整されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器２２に入力さ
れ、フルスケールレベルを決めるＶＲＥＦ、または、０
データのレベルを決めるＡＧ、のそれぞれのレベルに基
づいてディジタル信号に変換される。ディジタル信号
は、ＣＰＵ３へ送信され演算処理に用いられる。Ａ／Ｄ
変換器２２のＶＲＥＦとＡＧにはそれぞれデータレジス
タ２３とＤ／Ａ変換器２４により構成されるアナログ出
力回路が接続さている。ＣＰＵ３からは、フルスケール
レベルと、０データのレベルを設定するための処理デー
タが送られてきて、それぞれのデータレジスタ２３へ書
き込み保持される。データレジスタ２３のデータは、保
持されたままＤ／Ａ変換器２４へ入力され、このデータ
に対応して変換されたアナログ信号がそれぞれ、Ａ／Ｄ
変換器２２のＶＲＥＦ、ＡＧの端子に送られる。すなわ
ち、ＣＰＵ３からデータレジスタ２３に送られてきたデ
ータは、Ａ／Ｄ変換器２２のフルスケール値と、０デー
タレベル値を決め、アナログ入力範囲を決定している。

【０００９】本発明の主要構成は、上記のようにＶＲＥ
Ｆ端子２５、ＡＧ端子２６のレベル値が、従来は固定さ
れたレベル値に設定されており、したがってアナログ入
力範囲は固定となっていたものを、Ｄ／Ａ変換器２４
と、データレジスタ２３からなるアナログ出力回路によ
りアナログ入力範囲を可変にした部分にある。

【００１０】図２は、Ａ／Ｄ変換特性の実施例を示す図
である。本実施例では、アナログ入力範囲が０Ｖ〜１０
Ｖと定められており、この範囲をデータ００〜ＦＦｈ
（１０進では２５５）の範囲のデータとしてＣＰＵ３へ
送られる。プログラマブルコントローラが運転を開始す
ると、まず、ナナログ入力量、例えば、温度のアナログ
入力範囲を０Ｖ〜１０Ｖとユーザプログラム上で初期設
定しアナログ入力処理を行なう。入力処理の後制御条件
が整い、入力範囲３．１Ｖ〜３．７Ｖの部分について細
密な制御を行ないたい場合、（例えば、アナログ温度制
御値で２０℃〜２３℃の間は細かい制御を実行したいと
き）アナログ入力信号が３．１Ｖ〜３．７Ｖの範囲に入
るのを確認したのち、ユーザプログラムにより、アナロ
グ入力範囲の設定を０Ｖ〜１０Ｖから３．１Ｖ〜３．７
Ｖの範囲に変更する。これは、アナログ入力信号が３．
１Ｖ〜３．７Ｖの範囲にある間は、分解能を高めて細分
されたアナログ入力処理が続けられ、この範囲をはずれ
た場合は、もとの０Ｖ〜１０Ｖの範囲に戻るか、条件に
より次のステップへ移動する。さらに、アナログ入力範
囲を６．２Ｖ〜８．７Ｖへ変更するには、前記と同様の
処理を行なうことにより達成される。

【００１１】図３は、上記実施例の動作を行うためのユ
ーザプログラムを示す図、図４は、上記実施例の動作を
行なうユーザプログラムのフローチャートを示す図で、
各アナログ入力範囲を変えていくにあたり、切換条件
と、アナログ入力信号のレベルをチェックしながら変更
してゆく内容を示している。図３、図４において、まず
運転開始時にアナログ入力範囲を０Ｖ〜１０Ｖに設定し
アナログ入力処理を行なう。このときの分解能は１０Ｖ
／２５６ｂｉｔである。次に、制御条件が整い、アナロ
グ入力レベルが３．１Ｖ〜３．７Ｖの範囲内に入ったこ
とを確認したのち、アナログ入力範囲を３．１Ｖ〜３．
７Ｖに変更し０．６Ｖ／２５６ｂｉｔに分解能を高めて
細分化された制御を行なう。さらに、同様の手順によ
り、制御条件が整い、アナログ入力範囲内に入ったこと
を確認したのち、アナログ入力範囲を６．２Ｖ〜８．７
Ｖに変更し、分解能を２．５Ｖ／２５６ｂｉｔに設定し
て処理を行なうことができる。上記制御を実施する入力
範囲は、あらかじめ設定されており、アナログ量の入力
レベルを確認してから分解能を変更するものであるが、
制御状態によりその都度入力設定することも可能であ
る。本実施例は、同様にして種々の入力センサに対して
アナログ入力範囲を初期設定してレベル調整することに
より、複数種のアナログ量の信号範囲を持つセンサと接
続することができ、かつ、プログラマブルコントローラ
の運転中に、アナログ入力の範囲を変えアナログ入力信
号の一部を拡大し、細密な制御を行なうことができる。

【００１２】以上のように、本実施例によれば、例え
ば、温度変化をセンサから入力し送風量の調整制御を行
なうとき、種々の入力範囲を有する温度センサを単一の
アナログ入力回路によって接続することが可能となり、
また、例えば工作機械の加工送り制御を加工途中で変更
したいとき、あるいは、位置決め制御の途中で精密な送
りによる位置決めを行なうときなどに、ＣＰＵの入出力
モジュールを追加したり差し替えたりすることなく単一
の入出力モジュールを備えることによって、随時に最適
の制御を実施することができ、プログラマブルコントロ
ーラの製造原価低減にも極めて有効である。

【００１３】

【発明の効果】本発明の実施により、種々の入力範囲を
有するセンサからの入力信号に対してプログラマブルコ
ントローラは、一種類のアナログ入力回路を保有するこ
とにより対応することができ、これにより、ＣＰＵに種
々のアナログ入力信号範囲を個別に備えた多数種の入出
力モジュールを装備する必要がない。また、プログラマ
ブルコントローラを運転している途中で、ユーザプログ
ラムによりアナログ入力範囲を変更することができ、任
意の部分のレベルについて、アナログ入力範囲を細分化
することにより、随時、分解能を高めた細密な制御を実
行できるなどの顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプログラマブルコントローラの一実施
例のアナログ入力回路のブロック構成図である。

【図２】本発明のプログラマブルコントローラのＡ／Ｄ
変換特性の実施例を示す図である。

【図３】図１に示す実施例の動作を行うためのユーザプ
ログラムを示す図である。

【図４】図１に示す実施例の動作を行なうユーザプログ
ラムのフローチャートを示す図である。

【図５】本発明のプログラマブルコントローラの一実施
例の全体構成を示すブロック図である。

【図６】従来のプログラマブルコントローラの構成を示
すブロック図である。

【図７】従来のプログラマブルコントローラのアナログ
入力を示すブロック図（ａ）とＡ／Ｄ変換図（ｂ）であ
る。

【符号の説明】

１…プログラマブルコントローラ ２…入力部 ３…ＣＰＵ ４…出力部 ５…システム記憶部 ６…記憶部 ７…電源部 ８…プログ
ラミング装置 ９…外部負荷 １０…入力セ
ンサ １１、２０…アナログ入力回路 １２、２７…入出
力モジュール ２１…アナログインタフェース ２２…Ａ／
Ｄ変換器 ２３…データレジスタ ２４…Ｄ／
Ａ変換器 ２５…ゼロレベル端子 ２６…フル
スケールレベル端子

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力センサからアナログインタフェースを
   介してアナログ信号を入力するアナログ入力回路を有
   し、ＣＰＵから入出力モジュールへの指令により外部負
   荷の駆動制御を行なうプログラマブルコントローラにお
   いて、 前記アナログ入力回路は、 フルスケールレベルのアナログ信号に対応するＶＲＥＦ
   入力端子、及び、ゼロデータレベルのアナログ信号に対
   応するＡＧ入力端子と、入力したアナログ信号をディジ
   タル信号として出力するディジタル信号出力端子とを有
   するＡ／Ｄ変換器と、 ＣＰＵから直列に、データレジスタとＤ／Ａ変換器と前
   記ＶＲＥＦ入力端子に順次接続される第１のアナログ回
   路と、 ＣＰＵから直列に、データレジスタとＤ／Ａ変換器と前
   記ＡＧ入力端子に接続される第２のアナログ回路と、を
   備え、 前記ディジタル信号出力端子と前記第１のアナログ回路
   と前記第２のアナログ回路とはそれぞれ前記ＣＰＵに接
   続され、 前記ＣＰＵは、フルスケールレベルを設定する処理デー
   タを前記第１のアナログ回路のデータレジスタに書込
   み、ゼロデータレベルを設定する処理データを前記第２
   のアナログ回路のデータレジスタに書込むことにより、 前記Ａ／Ｄ変換器は、前記フルスケールレベルとゼロデ
   ータレベルによって定められたアナログ入力範囲に基づ
   いて、前記アナログインタフェースの出力を処理し、前
   記ディジタル信号出力端子を介して前記ＣＰＵに出力す
   るように構成された ことを特徴とするプログラマブルコ
   ントローラ。