JP3775282B2 - 測定装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は2次元表示器を用いた測定装置に関し、詳しくは、制御対象に制御信号を出力する調節部と、調節部から出力される制御信号および制御対象から入力される測定信号を測定表示する測定表示部とを含む測定装置における表示画面の改善に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
本願発明の出願人は、制御対象に制御信号を出力する調節部と、調節部から出力される制御信号および制御対象から入力される測定信号を測定表示する測定表示部とを含む測定装置について、特許第2624125号(以下先行特許という)として特許登録を受けている。本願発明は、この先行特許の改良に関するものである。
【0003】
図14は、先行特許の構成例を示すブロック図である。
図において、測定装置10は、測定部11、演算処理部12、メモリ13、信号発生部14、パラメータ入力部15、表示部16などで構成されている。
【0004】
測定部11は、制御対象2の測定信号PVを含む複数のアナログ入力信号をデジタル信号に変換する機能を有する。
【0005】
演算処理部12は、測定部11から出力されるデジタル信号に対して加減乗除,開平,平均などの測定に関連した各種の演算処理を施す機能を有するものであり、例えばマイクロプロセッサを用いる。
【0006】
メモリ13は、測定部11から出力されるデジタル信号および演算処理部12の演算処理結果を格納する。このようなメモリ13としては、光ディスク,磁気ディスク,フロッピー(登録商標)ディスク,大容量半導体メモリなどを用いる。
【0007】
信号発生部14は、制御対象2のヒータ4を操作するための操作信号MVを発生する。このような信号発生部14としては、例えばマイクロプロセッサ,D/A変換器,メモリなどで調節部として構成されたものを用いる。
【0008】
パラメータ入力部15は、測定部11の測定条件,演算処理部12の演算条件,信号発生部14の信号発生条件,後述表示部16の表示条件などの所定のパラメータを入力するためのである。
【0009】
表示部16は、各種のパラメータや操作メニューの他、少なくとも制御対象2の測定信号PVに関連したトレンド波形および制御対象2の操作に関連した操作信号MVのトレンド波形のいずれかをグラフィック表示するものであり、CRT,LED,LCDなどを用いる。
【0010】
このように構成された装置の動作について説明する。まず、表示部16のパラメータ表示を見ながらパラメータ入力部15を操作して、各部に前述の所定のパラメータを入力設定する。これにより、測定部11は制御対象2の測定信号PVを含む複数のアナログ入力信号を測定条件に従ってデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号をメモリ13に格納する。
【0011】
一方、演算処理部12は装置全体の動作を制御するとともに必要に応じて演算条件に従ってメモリ13に格納されているデジタル信号に対して所定の演算処理を施し、演算結果を再度メモリ13に格納する。
【0012】
そして、信号発生部14は測定部11を介して加えられる制御対象2の測定信号PV,パラメータ入力部15を介して設定された制御対象2のヒータ4の温度設定信号SPおよびPID演算パラメータなどの信号発生条件に従ってヒータ4を加熱制御するための操作信号MVを発生し制御対象2のヒータ4を駆動する。なお、信号発生部14に設定されている温度設定信号SPおよび信号発生部14から演算出力される操作信号MVは、必要に応じて逐次メモリ13に格納される。
【0013】
波形表示部16は、前述のような各種のパラメータや操作メニューの他、設定された表示条件に従って、少なくとも制御対象2の測定信号PVに関連したトレンド波形および制御対象2の操作に関連した操作信号MVのトレンド波形のいずれかをメモリ13から読み出して任意の時間軸および測定レンジでグラフィック表示する。ここで、例えば時間軸を対数目盛とすることにより、トレンド波形の時間軸を縮小して表示できる。これにより、長期間にわたるアナログ入力信号の変化の状態を表示画面上のトレンド表示から一目で把握できる。
【0014】
ところで、このような従来の測定装置本体のみで制御できる制御対象の数は測定装置本体に組み込まれている制御系統数により制限されるので、それ以上の制御対象を制御するためには測定装置本体を増設しなければならない。
また、測定装置の波形表示部16はトレンド波形表示を中心にしたものであり、操作に必要な最小限の情報しか表示できない。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の測定装置の問題点に着目したものであって、その目的は、制御できる制御対象の数を測定装置本体に組み込まれている制御系統数により制限されることなく拡張でき、操作に必要なより多くの情報を表示できる測定装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成する請求項1記載の発明は、
制御対象に制御信号を出力する調節部と、調節部から出力される制御信号および制御対象から入力される測定信号を測定表示する測定表示部とを含み、シリアル通信線を介して少なくとも1台の調節計が接続される測定装置であって、
制御信号および測定信号を測定表示する測定表示画面に加え、
複数の制御対象を同時に監視するためのコントロールグループ画面と、制御対象を制御するための運転パラメータを変更設定するチューニング画面と、制御対象のアラーム状態を監視するためのオーバービュー画面と、制御対象のアラーム情報を一覧表示するアラームサマリー画面と、制御対象の制御動作履歴を一覧表示する制御動作サマリー画面と、制御対象の動作に関連したデジタル入出力信号の状態を表示するDI/DO状態表示画面と、制御対象をプログラム運転する時のプログラムパターンと測定信号とを同時に表示するプログラム運転状態表示画面と、過去のプログラム運転状態を表示するプログラム運転ヒストリカル表示画面と、プログラム運転時に発生したイベントを一覧表示するプログラムイベントサマリー画面、の少なくともいずれかを含む複数の制御用画面が選択できるようにしたことを特徴とする。
【0017】
これにより、操作目的に応じた制御用画面を選択することで操作目的に応じた適切な情報を得ることができて制御のための設定が効率よく行え、制御できる制御対象の数を測定装置本体に組み込まれている制御系統数により制限されることなくシリアル通信線を介して接続する調節計の台数に応じて拡張できる。
【0018】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の測定装置において、
測定装置に内蔵される調節部に関連する情報と、シリアル通信線を介して接続される調節計に関連する情報とが共通の制御用画面に表示されることを特徴とする。
【0019】
これにより、測定装置に内蔵される調節部に関連する情報とシリアル通信線を介して接続される調節計に関連する情報とを同列に位置づけて表示でき、外部接続される調節計の設置現場に出向くことなく表示内容を把握できる。
【0020】
請求項3記載の発明は、請求項1記載の測定装置において、
コントロールグループ画面は各制御対象を同時に監視するための複数の調節計画面であって、これらの画面は、デジタル値表示画面と、デジタル値表示とバーグラフ表示を横方向または縦方向に組み合わせた画面とが選択できることを特徴とする。
【0021】
これにより、制御用途に適した表示画面を選択表示できる。
【0022】
請求項4記載の発明は、請求項1記載の測定装置において、
プログラム運転状態表示画面は、過去と未来を識別可能に表示することを特徴とする。
【0023】
これにより、プログラム運転状態の過去から未来に至る推移を表示できる。
【0024】
請求項5記載の発明は、請求項1記載の測定装置において、
チューニング画面には、少なくとも、制御パラメータ設定部と、制御信号および測定信号の表示部を設けたことを特徴とする。
【0025】
請求項6記載の発明は、請求項1記載の測定装置において、
チューニング画面を介して、測定装置に内蔵される調節部およびシリアル通信線を介して接続される調節計のそれぞれの制御パラメータを個別に設定することを特徴とする。
【0026】
これらにより、制御調節に用いる各種制御パラメータを、適切に効率よく設定できる。
【0027】
請求項7記載の発明は、請求項1記載の測定装置において、
制御用画面として、複数の画面を任意に組み合わせて分割表示することを特徴とする。
【0028】
これにより、必要に応じて、同一データを異なる表示形態で表示したり、多数のデータを同一の表示形態で分割表示できる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図により説明する。図1は本発明の実施の形態例を示すブロック図であり、図14と共通する部分には同一符号を付けている。図において、測定装置10にはシリアル通信線20を介して複数の温度調節計30a〜30nが接続されている。なお、温度調節計の代わりに用途に応じた調節計を接続することができる。各温度調節計30a〜30nは、それぞれ対応する制御対象40a〜40nとの間で設定信号SPと操作信号MVを含む制御信号や測定信号PVの授受を行う。これら各温度調節計30a〜30nが授受する信号は、シリアル通信線20を介して測定装置10に伝送される。また、測定装置10に内蔵されている調節部にも複数の制御対象2a〜2nが接続されている。
【0032】
図2は本発明に基づく測定装置10における表示部16の制御用表示画面例図であり、各制御対象を制御ループ単位で同時に監視するための複数の調節計画面であるコントロールグループ画面のうちのデジタル値表示のみで構成された「コントローラ画面」を示している。コントロールグループ画面は、図2に示すデジタル値表示画面の他に、図3に示すようにデジタル値表示とバーグラフ表示を縦方向に組み合わせた画面と図4に示すようにデジタル値表示とバーグラフ表示を横方向に組み合わせた画面とが、制御用途に応じて選択できる。図2のデジタル値表示画面は温度調節計の表示画面をイメージしたものであり、図3の縦方向に組み合わせた画面は一般的な調節計の表示画面をイメージしたものであり、図4の横方向に組み合わせた画面はこれら温度調節計と調節計の表示画面の組み合わせをイメージしたものである。これら画面の選択は、図13に示すように表示画面にポップアップ表示される操作メニューのサブメニューから行うことができる。具体的には操作メニューで「CONTROL」を選択してそのサブメニューを表示させ、所望の画面を選択指定する。
【0033】
このようなコントロールグループ画面における制御ループの割付は、ユーザーが任意に行える。1ループ当たりの表示情報は、測定信号PV、設定信号SP、操作出力信号OUT、モード状態、アラーム状態、スタート/ストップ状態、リモート/ローカル状態である。操作は、画面の下部に表示されているファンクションキー項目を選択することにより実行できる。具体的には、モードの切り替え、リモート/ローカル切り替え、スタート/ストップ、SP、OUTの変更が行える。測定装置10の内蔵調節部14と外部に接続される調節計30に対して同じインターフェースで同じ機能を提供する。
【0034】
図5は制御対象を制御するための運転パラメータを変更設定するチューニング画面例である。内蔵調節部だけではなく、外付けされる調節計に対しても同じ機能をサポートする。所望の制御対象ループ画面の呼び出しは、コントロールグループ画面で指定のループを選択することにより行う。オートチューニングもここから実行することができる。
【0035】
チューニング画面は、以下の表示を行う。
・PV,SP,OUTのトレンド表示
・フェースプレートの表示
・オートチューニング状態表示・現在のSP番号表示
・現在のPID番号の表示
・現在操作しようとしているPIDグループ番号の表示
【0036】
チューニング画面の下部に表示されているファンクションキー項目を選択することにより、以下の操作が実行できる。
・運転パラメータ変更
・モードの変更
・RUN/STOPの変更
・REMOTE/LOCALの変更
・SP番号の変更
・操作するPIDグループ番号の変更
・オートチューニングの実行
【0037】
図6は制御対象のアラーム状態を監視するオーバービュー画面であり、内蔵調節部および外付けされる調節計の各ループ毎にアラーム状態を表示する。所望の制御ループを選択すると、そのループのチューニング画面またはそのループが含まれるコントロールグループ画面が呼び出されて表示される。
【0038】
図6のオーバービュー画面においては、各ループ毎に以下の項目の情報が表示される。
・タグ名
・タグコメント
・モード状態
・PV値
・SP値
・OUT値
・RUN/STOP状態
・REMOTE/LOCAL状態
・アラーム状態(緑:OFF、赤:ON)
【0039】
図6のオーバービュー画面から、以下の各項目に対する操作が実行できる。
・モードの切り替え
・SP値の変更
・OUT値の変更
・スタート/ストップ切り替え
・リモート/ローカル切り替え
・チューニング画面への展開
・コントロールグループへの展開
【0040】
図7は制御対象のアラーム情報を一覧表示するアラームサマリー画面例であり、記録のアラームと制御のアラームが共存する形で表示する。なお、制御のアラームのみの表示も可能である。
【0041】
図7のアラームサマリー画面においては、以下の項目の情報が表示される。
・現在のアラーム状態(マークで表示)
・タグ名+タグコメント
・アラームレベル+アラーム種類
・アラーム発生時刻
・アラーム収束時刻
なお、本実施例では、アラームの種類を以下のような省略表記としている。
測定値上限 PVH
測定値下限 PVL
偏差上限 DVH
偏差下限 DVL
偏差上下限 DVO
上下偏差内 DVI
設定値上限 SPH
設定値下限 SPL
出力上限 OTH
出力下限 OTL
上記以外 ETC
【0042】
図7のアラームサマリー画面においては、以下の操作が実行できる。
・表示アラームの切り替え。操作メニューから行う。「全て」「制御のみ」の2種類。
・アラームの発生したループを含む時刻のヒストリカルトレンド表示への展開
【0043】
図8は制御対象の制御動作履歴を一覧表示する制御動作サマリー画面例である。この画面では、以下の項目を表示する。
・「タグ名+タグコメント」または「プログラム名」
・各ループの動作モード(AUTO/MAN/CAS)
・各ループのRUN/STOP状態
・各ループのREMOTE/LOCAL状態
・プログラム運転のRUN/RESET
・プログラム運転のHOLD ON/HOLD OFF
・プログラム運転のWAIT ON/WAIT OFF
そして、この画面から、任意の指定時刻のヒストリカルトレンド画面を展開表示できる。
【0044】
図9は制御対象の動作に関連したデジタル入出力信号の状態を表示するDI/DO状態表示画面例である。具体的には、デジタル入出力信号DI/DOの状態を、例えば緑=OFF、赤=ONで表示する。この画面では、操作機能はない。
【0045】
図10は制御対象をプログラム運転する時のプログラムパターンと測定信号とを同時に表示するプログラム運転状態表示画面例である。この画面では、プログラム運転時の設定信号SPのプロファイルと現在の測定信号PVを重ね合わせて表示するとともに、その他プログラム運転に関する情報(セグメント番号、パターン番号、イベント状態など)を表示する。なお、設定信号SPのプロファイルについては、現在の時刻線を明示して過去は例えば実線で表示して未来は破線で表示することにより、現在時刻の前後における推移が明確に識別できるようにしている。
【0046】
図10では、具体的に以下の各項目データを表示する。
・プロファイル
・PV値のトレンド
・PV値&単位(デジタル値)
・SP値&単位(デジタル値)
・OUT値&単位(デジタル値)
・タイムイベント発生/収束状態(波形内にフラグで表示)
・PVイベント発生/収束状態(波形内にフラグで表示)
・パターン番号&パターン名
・現在のセグメント番号/トータルセグメント番号
・セグメント経過時間/セグメント時間
・トータル時間
・Wait状態
・Hold状態
【0047】
ここで、プログラム運転表示画面の波形表示部分について説明する。
波形表示部分の時間軸は測定時刻基準で、波形更新周期も測定周期に依存した形になっている。そのため、セグメントタイムを基準に描画されているプロファイル波形と測定時刻を基準に描画されているPV値波形との関係が複雑になる。しかし、基本的な概念は、「PV値は常に連続で測定は常に続いている」ということである。
【0048】
そのために、ホールド、ウェイトなどの場合に、セグメントタイムは停止しているがPV値は更新している状態になるが、これらについて以下に説明する。
【0049】
○ホールド時
セグメントタイムの進行は停止。PV値の測定と進行は継続。
・ホールド中
・セグメントタイム停止のためプロファイルの進行は一時停止。
・PV値は測定を継続しているのでそのまま進行を続ける。
・ホールド解除時
・過去のプロファイルについてはそれまで測定したSP値を元に再描画。従ってホールド時の部分は停止状態ではなくホールド中の経過時間も含めた形で描画される。
・過去のPV値は測定通りに再描画する。
・未来のプロファイルについてはパターン設定を元に再描画。ホールド中にプロファイルが変更
された場合にも対応可能。ホールド経過時間も考慮して描画する。
【0050】
○ウェイト時
セグメントタイムの進行は停止。PV値の測定と進行は継続。
・ウェイト中
・セグメントタイム停止のためプロファイルの進行は一時停止。
・PV値は測定を継続しているのでそのまま進行を続ける。
・ウェイト解除時
・過去のプロファイルについてはそれまで測定したSP値を元に再描画。従ってウェイト時の部分は停止状態ではなくウェイト中の経過時間も含めた形で描画される。
・過去のPV値は測定したPV値を元に再描画する。
・未来のプロファイルについてはパターン設定を元に再描画。ウェイト経過時間も考慮した形で描画する。
【0051】
○アドバンス時
セグメントタイムは残りセグメントタイム分一気に進行。PV値の測定は継続。
・残りセグメントタイム分進行するため、残りセグメントタイム分プロファイルを進める。
・PV値は測定を継続しているのでそのまま描画する。
【0052】
図10の画面から以下の操作機能が実行できる。
・プログラム運転、開始/停止
・パターン番号の変更
・Advance機能の実行
・Hold機能の実行
・Hold状態時のSP値変更
・Hold状態時のセグメント時間変更
【0053】
なお、必要に応じて、過去のプログラム運転状態をプログラム運転ヒストリカル表示画面として表示できる。プログラム運転のヒストリカル表示は以下のようにする。
・メモリサマリ画面で「終了時刻」の部分に「プログラム名:番号」を表示する
・そのブロックに対してヒストリカル表示を行う
なお、表示するときのグループは、プログラム運転時のグループとする。
【0054】
図11はプログラム運転時に発生したイベントを一覧表示するプログラムイベントサマリー画面例図である。この画面では、以下の項目を表示する。
・現在のイベント状態
・イベント名(PVイベントの場合には、タグ名+タグコメント+アラームの種類も表示)
タイムイベント:「TIME01」などと表示。
PVイベント: 「PVE01:IN_LOOP01.PVL」などと表示。
・イベント発生時刻
・イベント収束時刻
【0055】
なお、図11の画面から、イベントの発生した時刻のプログラム運転ヒストリカル画面を展開表示できる。
【0056】
図12は、複数の制御画面を組み合わせて分割表示した例であり、4分割画面にそれぞれ異なる表示形態の4つの画面MIXを表示した例を示している。なお、画面の組み合わせは、図13に示すように表示画面にポップアップ表示される操作メニューのサブメニューから行うことができる。
【0057】
図13において、「4PANEL」のサブメニューには、
・MIX
・ALL TREND
・ALL DIGITAL
・ALL BAR
が選択指定できるようになっていて、所望の画面形態を選択して実行することにより、指定された画面形態が表示される。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、制御できる制御対象の数を測定装置本体に組み込まれている制御系統数により制限されることなく拡張できるとともに、操作に必要なより多くの情報を表示できる測定装置を実現でき、各種の分野における制御測定に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態例を示すブロック図である。
【図2】本発明に基づく測定装置10における表示部16の制御用表示画面例図である。
【図3】表示画面の他の形態例図でデジタル値表示とバーグラフ表示を縦方向に組み合わせた例である。
【図4】表示画面の他の形態例図でデジタル値表示とバーグラフ表示を横方向に組み合わせた例である。
【図5】表示画面の他の形態例図でチューニング画面例である。
【図6】表示画面の他の形態例図でオーバービュー画面例である。
【図7】表示画面の他の形態例図でアラームサマリー画面例である。
【図8】表示画面の他の形態例図で制御動作サマリー画面例である。
【図9】表示画面の他の形態例図でDI/DO状態表示画面例である。
【図10】表示画面の他の形態例図でプログラム運転状態表示画面例である。
【図11】表示画面の他の形態例図でプログラムイベントサマリー画面例である。
【図12】表示画面の他の形態例図で複数の制御画面を組み合わせて分割表示した例である。
【図13】表示画面にポップアップ表示される操作メニューとサブメニューの例である。
【図14】先行特許の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
10 測定装置
20 シリアル通信線
30 温度調節計
40 制御対象

Claims (7)

  1. 制御対象に制御信号を出力する調節部と、調節部から出力される制御信号および制御対象から入力される測定信号を測定表示する測定表示部とを含み、シリアル通信線を介して少なくとも1台の調節計が接続される測定装置であって、
    制御信号および測定信号を測定表示する測定表示画面に加え、
    複数の制御対象を同時に監視するためのコントロールグループ画面と、制御対象を制御するための運転パラメータを変更設定するチューニング画面と、制御対象のアラーム状態を監視するためのオーバービュー画面と、制御対象のアラーム情報を一覧表示するアラームサマリー画面と、制御対象の制御動作履歴を一覧表示する制御動作サマリー画面と、制御対象の動作に関連したデジタル入出力信号の状態を表示するDI/DO状態表示画面と、制御対象をプログラム運転する時のプログラムパターンと測定信号とを同時に表示するプログラム運転状態表示画面と、過去のプログラム運転状態を表示するプログラム運転ヒストリカル表示画面と、プログラム運転時に発生したイベントを一覧表示するプログラムイベントサマリー画面、の少なくともいずれかを含む複数の制御用画面が選択できるようにしたことを特徴とする測定装置。
  2. 測定装置に内蔵される調節部に関連する情報と、シリアル通信線を介して接続される調節計に関連する情報とが共通の制御用画面に表示されることを特徴とする請求項1記載の測定装置。
  3. コントロールグループ画面は各制御対象を同時に監視するための複数の調節計画面であって、これらの画面は、デジタル値表示画面と、デジタル値表示とバーグラフ表示を横方向または縦方向に組み合わせた画面とが選択できることを特徴とする請求項1記載の測定装置。
  4. プログラム運転状態表示画面は、過去と未来を識別可能に表示することを特徴とする請求項1記載の測定装置。
  5. チューニング画面には、少なくとも、制御パラメータ設定部と、制御信号および測定信号の表示部を設けたことを特徴とする請求項1記載の測定装置。
  6. チューニング画面を介して、測定装置に内蔵される調節部およびシリアル通信線を介して接続される調節計のそれぞれの制御パラメータを個別に設定することを特徴とする請求項1記載の測定装置。
  7. 制御用画面として、複数の画面を任意に組み合わせて分割表示することを特徴とする請求項1記載の測定装置。
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