JP3893830B2

JP3893830B2 - アナログモジュール

Info

Publication number: JP3893830B2
Application number: JP2000014535A
Authority: JP
Inventors: 元治鈴木; 聡一新井
Original assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2000-01-24
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2020-01-24
Also published as: JP2001203579A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は産業用コントローラに係り、更に詳しくは例えばセンサから与えられるアナログ信号を、コントローラ内で利用しやすい範囲のディジタル信号に変換するためのアナログ入力モジュール、またはその逆の動作を行うアナログ出力モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
アナログモジュールの従来例の構成を図１４に示す。同図はアナログ入力信号をシステム内で利用しやすい範囲のディジタル信号に変換して出力するアナログ入力モジュールの例である。逆の動作を行うアナログモジュールとしてアナログ出力モジュールも用いられるが、本発明ではアナログ入力モジュールを例として本発明の内容を説明する。なお図１４のアナログ入力モジュールでは、入力アナログ信号として、例えば単一のレンジを持つ電圧値が入力されるものとする。
【０００３】
図１５は、図１４のアナログ入力モジュールにおいてアナログ入力信号をディジタル信号に変換した後、その変換値に加工を行い、出力信号を得る場合の変換のパラメータとしてのゲインとオフセットとの説明図である。同図においては、アナログ入力信号として−１０〜＋１０Ｖレンジの電圧に対応して、モジュールからディジタル変換値−５００〜＋５００（digit)が出力さるものとする。
【０００４】
図１４のアナログ入力モジュール５０において、アナログ入力信号は入力部５１を介してＡ／Ｄ変換部５２によってディジタル信号に変換され、変換値加工５３によって、ＥＥＰＲＯＭ５８に格納されている変換用のパラメータとしてのゲイン５９ａおよびオフセット５９ｂを用いて加工され、ディジタル信号としてシステムバス５４に出力される。この変換値加工５３の動作については後述する。
【０００５】
ゲイン設定６０ａは外部スイッチ５６がオンとなった時点で動作し、Ａ／Ｄ変換部５２の出力をゲイン５９ａとしてＥＥＰＲＯＭ５８に書き込み、またオフセット設定６０ｂは外部スイッチ５７がオンとなった時に動作し、Ａ／Ｄ変換部５２の出力をオフセット５９ｂとしてＥＥＰＲＯＭ５８に書き込む。通常の場合、アナログモジュールに対しては、製造者によって工場出荷時にゲイン５９ａ、およびオフセット５９ｂのデフォルト値が書き込まれている。
【０００６】
マイコン５５はアナログ入力モジュール５０全体の動作を制御するものであり、ハードウェアの初期化、モジュール内の変換値処理、ＥＥＰＲＯＭ５８への書込み、およびシステムバス５４へのデータ送出などを制御する。すなわち変換値加工５３、ゲイン設定６０ａ、およびオフセット設定６０ｂの各ブロックはハードウェアではなく、マイコン５５によるソフトウェア処理である。
【０００７】
ゲインとオフセットは、変換値加工５３によって行われる、Ａ／Ｄ変換部５２の出力からシステムバス５４に出力するディジタル信号への変換に用いられるパラメータであるが、このゲインとオフセットをユーザに設定可能とさせる機能がアナログモジュールに与えられている場合がある。
【０００８】
これはアナログモジュールがシステム機器に組み込まれたり、プラントに組み込まれたりして動作する時に、接続相手先との間で入力レンジのフルスケールの分だけ印加電圧や印加電流をふることができない場合があるためであり、その原因は回路上のリーク電流や、接続ケーブルの抵抗などである。
【０００９】
そのような場合に備えて、ユーザがアナログモジュールを動作させる前に、接続先から出力される最小出力値を例えばゲイン、最小出力値をオフセットとして、アナログモジュールに記憶させて動作させるゲイン、オフセット設定機能が必要となる。
【００１０】
次にゲインとオフセットを使用した変換値加工５３の動作について説明する。変換値加工５３は、前述のように実際にはハードウェアではなく、マイコン５５によって行われるソフトウェア処理である。その機能は２つあり、第１の機能はＡ／Ｄ変換部５２の出力に対するゲインとオフセットを使ったフルスケール変換であり、第２の機能はフルスケールを越える範囲での上限値、下限値張り付けの処理である。
【００１１】
図１５を用いて具体的な処理例を説明する。まず第１の手順として入力に＋１０Ｖを与えて外部スイッチ５６を押す。この時Ａ／Ｄ変換部５２は＋６００を出力し、この値はゲイン５９ａとしてＥＥＰＲＯＭ５８に書き込まれる。第２の手順として入力に０Ｖを与えて外部スイッチ５７が押される。この時のＡ／Ｄ変換部５２の出力＋１０が、オフセット５９ｂとしてＥＥＰＲＯＭ５８に書き込まれる。これらの手順はアナログモジュール５０を初めて使用する時に一度行えばよいものであり、例えば製造者によって工場出荷時に実行される。
【００１２】
ユーザによる通常の使用時においてアナログ入力電圧として＋５Ｖが与えられるとすると、Ａ／Ｄ変換部５２の出力は＋３０５となる。この出力値に対して次式による変換値加工を行って、システムバス５４への出力Ｘを求めるのが変換値加工５３の機能である。
【００１３】
Ｘ＝（Ａ／Ｄ変換部出力値−オフセット）×分解能／（ゲイン−オフセット）
・・・・・（１）
IF Ｘ＞５００ THEN Ｘ＝５００ ←上限値張り付け
IF Ｘ＜−５００ THEN Ｘ＝−５００ ←下限値張り付け
この処理によって得られた値が、ディジタル出力としてシステムバス５４に与えられる。前述のゲインとオフセットの値を代入し、分解能を５００として（１）式を計算すると、システムバス５４への出力値Ｘとして、２５０（digit)が得られる。
【００１４】
次に図１４のＥＥＰＲＯＭ５８としては、多くの場合アナログモジュールに対するコストとスペースの制約のために値段が安く、小さいパッケージのシリアルＥＥＰＲＯＭが使われることが多い。図１６はそのようなシリアルＥＥＰＲＯＭとマイコンとの接続例を示し、図１７はシリアルＥＥＰＲＯＭに対するアクセスの例を示す。
【００１５】
シリアルＥＥＰＲＯＭとしては、わずか８ピンしかないパッケージの中に２５６ワード×１６ビット（１０２４×１６などメモリ容量は色々ある。）のメモリが格納されており、図１６に示すように^*ＣＳ信号を与えながら、Ｄin端子にリードコマンドやライトコマンドを与えることによって、希望するアドレスのデータを読み出したり、データの書き込みを行うことができる。
【００１６】
図１７に示すように、例えばアドレスの８ビットに対してＤin端子は１本だけであり、コマンドやアドレスは１ビットずつシリアルにＥＥＰＲＯＭに与えられる。Ｄout 端子からのステータスやリードデータも、１ビットずつシリアルに出力される。
【００１７】
図１７に示すようにリード動作時のステータスは通常０であり、引き続いてデータビットが出てくることを示している。ＲＳ２３２Ｃのようなシリアル通信におけるスタートビットと同様なものがステータスである。これに対してライト動作時には、Ｄin端子からコマンド、アドレス、ライトデータが与えられ、そのライト動作に対応するステータスとしてはレディ（完了）か、ビジィ（未完了）のいずれかが出力される。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来のアナログモジュールでは、工場から出荷される時点でその入力対出力特性が精度保証範囲内に収まるように、ゲインとオフセットの値が設定される。しかしながらユーザがある使用環境に対応するためにゲインやオフセットの調整を行うと、ＥＥＰＲＯＭに書き込まれているゲインとオフセットの値は上書きされることにより消えてしまい、別の環境で使用したり、精度を戻したい場合には工場へ送り返してゲインとオフセットの値を設定しなおしてもらうか、あるいはユーザ自身が高精度の電圧発生器や電流発生器を用意して、ゲイン、オフセットの設定をし直さなければならないという問題点があった。
【００１９】
また複数のレンジを入力レンジとして持つアナログモジュール、例えば−１０Ｖ〜＋１０Ｖレンジ、０〜＋１０Ｖレンジ、−５Ｖ〜＋５Ｖレンジ、０〜＋５Ｖレンジ、および＋１Ｖ〜＋５Ｖレンジというように、１台で５つのレンジを持つアナログモジュールも存在する。このようなアナログモジュールにおいては、各レンジ毎にゲインとオフセットの値を持たせると、それらを書き込むために多くのＥＥＰＲＯＭ容量を必要とし、高価なアナログモジュールになってしまうという問題点があった。
【００２０】
更に前述のように、従来のアナログモジュールではコストやスペースの制約から、シリアルＥＥＰＲＯＭが使われることが多く、データのリードやライトに時間がかかるため、高速な変換スピードを持つアナログモジュールができないという問題点があった。
【００２１】
本発明の課題は、上述の問題点に鑑み、任意の時点でゲインとオフセットの値を工場から出荷された時に設定された精度に戻すことができ、またマルチレンジモジュールに対しても工場出荷時において１つのレンジだけに対応してゲインとオフセットを設定するだけでよく、更にデータのリードやライトを高速化できるアナログモジュールを提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理構成ブロック図である。同図はアナログデータをシステム内で利用しやすい範囲のディジタルデータとして処理するためのアナログモジュール、すなわちアナログ入力モジュール、またはアナログ出力モジュールの原理構成ブロック図である。
【００２３】
同図においてアナログモジュール１の内部には、パラメータ記憶手段２およびパラメータコピー手段５が備えられる。パラメータ記憶手段２は、例えば書き換え可能なメモリとしてのＥＥＰＲＯＭであって、ユーザ用領域３とメーカ用領域４とを備えている。
【００２４】
ユーザ用領域３は、入力値を出力値に変換するためのパラメータとして、ユーザにより書き込まれるパラメータを格納するものであり、メーカ用領域４は、例えば工場出荷時にメーカ側から書き込まれたパラメータであって、モジュール内に保持すべきパラメータを格納する領域である。
【００２５】
パラメータコピー手段５は、メーカ用領域４に格納されているパラメータをユーザ用領域３にコピーするものであり、このコピーは任意の時点で実行される。例えばユーザがアナログモジュールの使用開始時点でメーカ用領域に格納されているパラメータを入力値を出力値に変換するために使用するとすれば、そのパラメータがパラメータコピー手段５によってユーザ用領域にコピーされて使用される。
【００２６】
そして例えばある時点で、ユーザがユーザ用領域３に格納されているパラメータ、例えばゲインとオフセットの値とを書き換えてアナログモジュールを使用したとしても、その後任意の時点で再度メーカ用領域４に格納されているパラメータの値をユーザ用領域３にコピーすることによって、再び工場出荷時に設定された精度でアナログモジュールを使用することが可能となる。
【００２７】
本発明の実施形態においては、ユーザによる誤操作としてのメーカ用領域４の書き換えを防止するために、メーカ用領域４に格納されているパラメータの書き換えを外部、例えばシステムバスからゲイン書き込みコマンドを受け取った時にのみ実行するメーカ用領域書き換え制限手段を更に備えることもできる。
【００２８】
また本発明の実施形態においては、入力値の範囲を示すレンジとして複数のレンジに対応するために、外部、例えばユーザからのレンジ変更の指示を受けて、メーカ用領域４に格納されているパラメータを用いて、レンジ変更後に使用すべきパラメータの値を算出し、ユーザ用領域３に格納するパラメータ補正手段を更に備えることもできる。
【００２９】
この場合、この複数のレンジが１つ以上の電圧レンジと１つ以上の電流レンジとから構成され、またメーカ用領域４が電圧用パラメータと電流用パラメータとを格納し、パラメータ補正手段が外部からのレンジ変更の指示を受けて、変更後のレンジが電圧レンジと電流レンジのいずれであるかに対応して、電圧用パラメータと電流用パラメータのいずれかを使用してレンジ変更後に使用すべきパラメータの値を算出することもできる。
【００３０】
また本発明の実施形態において、アナログモジュール１はユーザ用領域３に格納されたパラメータがコピーされて格納される、パラメータ記憶手段２よりも高速に読み出し可能な高速パラメータ記憶手段を更に備えることもできる。
【００３１】
本発明のアナログモジュールは、例えばアナログ／ディジタル入力値をディジタル／アナログ値に変換するアナログ入力／出力モジュールであり、また入力値を出力値に変換するためのパラメータは、例えばそれぞれある入力値に対応するゲイン、オフセットである。
【００３２】
本発明のアナログモジュールは、入力値を出力値に変換するためのパラメータのユーザによる書き換えを実行させないようにしたものとすることもできる。このようなアナログモジュールも、パラメータ記憶手段とパラメータコピー手段とを備える。
【００３３】
パラメータ記憶手段は、入力値を出力値に変換するためのパラメータを格納する変換用パラメータ格納領域と、メーカ側から書き込まれたパラメータであって、モジュール内に保持すべきパラメータを格納するメーカ用領域とを有し、書き換え可能なメモリによって構成される。
【００３４】
パラメータコピー手段は、メーカ用領域に格納されているパラメータを変換用パラメータ格納領域にコピーするものであり、これによって任意の時点でメーカ用領域に格納されているパラメータを、入力値を出力値に変換するために使用することが可能となる。
【００３５】
このようなアナログモジュールにおいて、入力値の範囲を示すレンジとして複数のレンジに対応するために、外部からのレンジ変更の指示を受けて、メーカ用領域に格納されているパラメータを用いてレンジ変更後に使用すべきパラメータの値を算出し、変換用パラメータ格納領域に格納するパラメータ補正手段と、外部からの書込みコマンドを受け取った時にのみメーカ用領域に格納されているパラメータの書き換えを実行する、メーカ用領域書き換え手段とを更に備えることもできる。
【００３６】
以上説明したように本発明によれば、一般に工場出荷時に設定されたパラメータ、例えばゲインやオフセットの値をユーザが書き換えてしまっても、任意の時点でその値を再び使用することが可能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の第１の実施形態におけるアナログ入力モジュールの構成を示すブロック図である。同図において、図１４の従来例と同じ動作をする部分については説明を省略する。なお図２でユーザ設定領域２０と製造者設定領域２１とが太線で示されているが、これは請求項に対応した強調を示す。他の図でも同様である。
【００３８】
図２において図１４と異なる点は、ＥＥＰＲＯＭ１９の中にユーザ設定領域２０、および製造者設定領域２１が設けられ、ユーザ設定領域２０にはゲイン２０ａとオフセット２０ｂとが格納され、また製造者設定領域２１にもゲイン２１ａおよびオフセット２１ｂが格納される点が基本的な相違である。
【００３９】
この相違に対応して、ユーザ設定領域２０に対してゲイン、オフセットを設定するためのゲイン設定２３ａ、オフセット設定２３ｂ、製造者設定領域２１にゲイン、オフセットを設定するためのゲイン設定２４ａ、オフセット設定２４ｂ、およびユーザ設定領域２０に対する入力をゲイン設定２３ａ、オフセット設定２３ｂ側に接続するか、製造者設定領域２１に格納されているゲインとオフセットをコピーするために、製造者設定領域側に接続するかを切り替えるスイッチ２２ａ，２２ｂが備えられる。
【００４０】
またユーザ設定領域２０、製造者設定領域２１に対するゲイン、オフセットの書き込みを制御するモードとしての３つのモードを切り替えるモードスイッチ１６が備えられる。ゲイン用押しボタンスイッチ１７、オフセット用押しボタンスイッチ１８は図１４の従来例における外部スイッチ５６，５７に相当し、これらのスイッチが押された時に、Ａ／Ｄ変換部１２の出力値としてのゲイン、オフセットがＥＥＰＲＯＭ１９に格納される。
【００４１】
図２のアナログ入力モジュール１０において、ＥＥＰＲＯＭ１９の内部には前述のようにゲイン、オフセットの値を設定するためのユーザ設定領域２０と製造者設定領域２１とが設けられ、また３つのポジションを持ったモードスイッチ１６が備えられる。モードスイッチの３つのモード０，１、および２は押しボタンスイッチ１７、および１８が押された時に次ような意味を持つ。先ずモード０では、ユーザによってゲインとオフセットの設定が実行される。アナログモジュール１０の内部では、ユーザ設定領域２０にゲイン２０ａ、オフセット２０ｂが書き込まれる。
【００４２】
モード１では、製造者設定領域２１に格納されているゲイン２１ａ、オフセット２１ｂの値が、それぞれスイッチ２２ａ，２２ｂを介してユーザ設定領域２０にコピーされる。
【００４３】
モード２では、製造者によってゲインとオフセットの設定が実行される。アナログモジュール１０の内部では、製造者設定領域２１にゲインとオフセットが書き込まれる。なおここでは３つのポジションを持つロータリースイッチがモードスイッチ１６として使用されているが、この３つのモードを持たせることができれば、ロータリースイッチ以外の他の種類のスイッチを使用することもできる。
【００４４】
図２において、ユーザがゲインとオフセットの値をアナログ入力モジュール１０の工場出荷時に書き込まれた値、すなわち製造者設定領域２１に格納されている値と異なる値に設定したい場合には、モードスイッチ１６を０の位置にして、ゲイン用押しボタンスイッチ１７とオフセット用押しボタンスイッチ１８を、アナログ入力電圧の指定された値に対して押すことによって、Ａ／Ｄ変換部１２の出力としてのゲイン、オフセットの値がゲイン設定２３ａ、オフセット設定２３ｂ、スイッチ２２ａ，２２ｂを介してユーザ設定領域２０に書き込まれる。工場出荷時のゲインとオフセットの値を使用したい場合には、モードスイッチ１６を１の位置として、２つの押しボタンスイッチ１７，１８を押すことにより、製造者設定領域２１からゲインとオフセットの値が読み出され、ユーザ設定領域２０に格納される。
【００４５】
図３は第２の実施形態におけるアナログ入力モジュールの説明図である。同図においてアナログ入力モジュールの構成は図２におけると同様であるが、システムバス１４からの書込みコマンドが、製造者設定領域２１にゲインとオフセットの値を設定するためのゲイン設定２４ａ、オフセット設定２４ｂに与えられる点が異なっている。
【００４６】
第１の実施形態における図２のアナログ入力モジュール１０においては、ユーザが誤ってモードスイッチ１６を２の位置にして、製造者設定領域２１にゲインとオフセットの値を書き込むことも可能であり、このようなユーザの誤操作によって製造者によって書き込まれたゲインとオフセットの値が消されてしまうことのないように、アナログ入力モジュールの高信頼度化が図られる。
【００４７】
システムバス１４からユーザに公開されていないゲイン書込み用のコマンド、オフセット書込み用のコマンドを受けられるようにして、そのコマンドが入力され、かつモードスイッチ１６が２の位置にある時にのみ、ＥＥＰＲＯＭ１９の製造者設定領域２１にゲイン、またはオフセットの書込みが可能なように、ゲイン設定２４ａ、オフセット設定２４ｂが制御される。すなわち、モードスイッチ１６が２の位置にある時は、押しボタンスイッチ１７、および１８のオン／オフが無効とされ、ユーザが誤ってこれらのボタンを押してゲインとオフセットの値を設定しようとしても、製造者設定領域２１に対するゲインとオフセットの書込みは行われない。
【００４８】
製造者がゲインとオフセットの値を設定したい場合には、モードスイッチ１６を２の位置にして、かつシステムバス１４からユーザに非公開のコマンドを送り、あらかじめ定められたアナログ入力電圧を与えて２つの押しボタンスイッチ１７，１８を押すことによって、製造者設定領域２１にゲイン、オフセットの値が書き込まれる。
【００４９】
図４は第３の実施形態におけるアナログ入力モジュールの説明図である。同図を第２の実施形態における図３と比較すると、システムバス１４側から書込みコマンドに加えて動作レンジ設定のコマンドが与えられ、その動作レンジの設定値は、ユーザ設定領域２０の中にゲイン２０ａ、オフセット２０ｂに加えて動作レンジ２０ｃとして格納される。また動作レンジの設定が変更される時、ゲイン補正２５ａ、オフセット補正２５ｂによって、製造者設定領域２１に格納されているゲイン２１ａ、オフセット２１ｂ、および変更後の動作レンジ２０ｃが読み出され、レンジ変更後に使用されるべきゲインとオフセットの値が計算されて、ユーザ設定領域２０にゲイン２０ａ、オフセット２０ｂとして格納される。
【００５０】
第３の実施形態においては、アナログ入力モジュール１０は複数のアナログ入力動作レンジを切り替えて使用することができるマルチレンジアナログ入力モジュールである。ユーザが動作レンジを変更したい時、例えば０〜１０Ｖレンジから０〜５Ｖレンジに変更したい場合などには、ユーザ設定領域２０に格納されるべきゲイン２０ａ、オフセット２０ｂの値としてはゲイン補正２５ａ、オフセット補正２５ｂによって補正計算が行われた結果が書き込まれる。この補正計算は実際にはマイコン１５によって実行されるものであるが、その計算については後述する。
【００５１】
製造者が製造者設定領域２１に対してゲイン２１ａ、オフセット２１ｂを書き込む時に、対応する入力レンジを常に一定、例えば０〜１０Ｖレンジとしておくことによって、製造者設定領域２１にゲイン、オフセットを設定した時の動作レンジをアナログ入力モジュール１０に記憶させておく必要はない。
【００５２】
図５は第３の実施形態における動作レンジ設定コマンドの流れの説明図である。動作レンジ設定コマンドはユーザによって発行され、システムバス１４を経由して受信されるコマンドである。図５はコントローラの全体図であるが、ここではＣＰＵモジュール３０に実装されているアプリケーションプログラム３１によって動作レンジ設定コマンドが発行されている。
【００５３】
アナログ入力モジュール１０の内部のマイコン１５はシステムバス１４からのコマンドを解釈し、動作レンジ設定コマンドであればＥＥＰＲＯＭのユーザ設定領域２０の動作レンジ２０ｃに設定すべき動作レンジを格納し、更に製造者設定領域２１に格納されているゲイン、オフセットの値を読み出し、変更後の動作レンジに合わせた補正を行って、ユーザ設定領域２０にゲイン２０ａ、オフセット２０ｂとして格納する。なお動作レンジが変更されてもＡ／Ｄ変換部１２の変換特性（図１５の直線の傾き）は一定である。
【００５４】
図６は第３の実施形態におけるゲインとオフセットの補正計算の説明図である。同図においてアナログ入力モジュール１０は５つの入力レンジを持ち、製造者設定領域２１には、その中で０〜＋１０Ｖの入力レンジに対応したゲインの値がＡ、オフセットの値がＢとして格納されているものとする。ユーザが他の入力レンジに変更した時には、ユーザ設定領域に設定されるべきゲイン２０ａ、２０ｂの値として、図６に従って計算された値がゲイン補正２５ａ、オフセット補正２５ｂによって書き込まれる。ＡとＢの値が、図１５で説明したように例えば６００，１０であるとすると、図６において下の３つのレンジに対応するゲインの値は３０５となり、また一番下のレンジに対応するオフセットの値は６９となる。
【００５５】
図７はマイコン１５によって実行されるゲイン補正とオフセット補正のフローチャートである。同図において処理が開始されると、まずステップＳ１で動作レンジ設定コマンドが受け取られ、ステップＳ２で新しい動作レンジがユーザ設定領域２０に対して動作レンジ２０ｃとして書き込まれ、ステップＳ３で製造者設定領域２１の内部のゲイン２１ａ、オフセット２１ｂ、すなわちＡ，Ｂが読み出される。
【００５６】
そしてステップＳ４でユーザ設定領域２０に書き込むべきゲインの値がＡ，Ｂから算出され、ステップＳ５で算出されたゲインの値がユーザ設定領域２０にゲイン２０ａとして書き込まれる。続いてステップＳ６でユーザ設定領域に書き込むべきオフセットの算出が行われ、ステップＳ７で算出されたオフセットがオフセット２０ｂとして書き込まれ、処理を終了する。
【００５７】
図８〜図１０はマルチレンジアナログモジュールにおける入出力特性の例である。まず図８において、−１０Ｖ〜＋１０Ｖレンジの入出力特性は図１５におけるシステムバスへの出力値と同じである。−５Ｖ〜＋５Ｖレンジでは、図６で説明したようにゲインの値は３０５となり、例えば入力値としての＋５Ｖに対応する出力値は前述の（１）式によって５００となり、この値は上限値となる。
【００５８】
図９は０〜＋５Ｖ、および０〜＋１０Ｖレンジに対する入出力特性である。これらのレンジに対しては分解能が１，０００となり、上限値は１，０００、下限値は０となる。
【００５９】
図１０は＋１〜＋５Ｖレンジに対する入出力特性を示す。このレンジに対しては分解能が１，０００、ゲインが前述のように３０５、オフセットが６９となり、＋１Ｖに対する出力値は下限値０、＋５Ｖに対する出力値は上限値の１，０００となる。
【００６０】
図１１は第４の実施形態におけるアナログ入力モジュールの説明図である。この第４の実施形態においては、ユーザによるゲインとオフセットの設定は禁止される。従って図２で説明したモードスイッチ１６、２つの押しボタンスイッチ１７，１８はアナログ入力モジュール１０から外され、製造者設定領域へのゲインとオフセットの設定は、図３におけると同様に、例えば製造者、またはサービスマンによってシステムバス１４を介して書込みコマンドが送られることによって実行される。
【００６１】
製造者設定領域２１に格納されたゲインとオフセットの値は、そのままユーザ設定領域２０におけるゲイン２０ａ、オフセット２０ｂとしてコピーされて使用されることも可能である。またユーザが動作レンジを変更した時には、第３の実施形態におけると同様にゲインとオフセットの補正計算が行われ、ユーザ設定領域２０に書き込まれる。前述と同様に製造者がゲイン、オフセットを製造者設定領域２１に書き込む時の動作レンジを常に一定、例えば０〜１０Ｖレンジで行うようにすれば、アナログ入力モジュールにその動作レンジを記憶させる必要はない。
【００６２】
図１１においてはユーザがユーザ設定領域のゲイン２０ａ、オフセット２０ｂの値を書き込むことはできず、ユーザがレンジを変更しても工場出荷時の製造者によって書き込まれたゲイン２１ａ、オフセット２１ｂを用いて補正計算が行われ、その結果が変換値の加工に使用されるため、ユーザによるレンジの変更が行われても常に工場出荷時の高精度状態でアナログ入力モジュールを使用することが可能となる。
【００６３】
図１２は第５の実施形態におけるアナログ入力モジュールの説明図である。第５の実施形態としては、アナログ入力として電圧入力と電流入力との両方を使用できるアナログ入力モジュールが用いられる。図１２においてアナログ入力は入力部１１の内部のオペアンプ１１ａを介してＡ／Ｄ変換部１２に与えられるが、オペアンプ１１ａへの入力としては実質的に１ＭΩの両端に与えられる電圧入力、または２５０Ωの両端に加えられる電流入力とのいずれかが用いられる。
【００６４】
電圧入力と電流入力との両方に対応するために、製造者設定領域２１の内部に電圧レンジ用ゲイン２１ｃ、電流レンジ用ゲイン２１ｄ、電圧レンジ用オフセット２１ｅ、および電流レンジ用オフセット２１ｆの格納領域が設けられる。
【００６５】
図１２においてユーザからレンジを変更するためのレンジ設定コマンドがシステムバス１４を介して入力されると、変更後のレンジが電流レンジであるか電圧レンジであるかによって、電圧レンジ用ゲイン、電圧レンジ用オフセット、あるいは電流レンジ用ゲイン、電流レンジ用オフセットのいずれかが読み出され、変更後の動作レンジに合わせた補正計算がなされ、ユーザ設定領域２０のゲイン２０ａ、オフセット２０ｂの値として書き込まれる。
【００６６】
図１３は第６の実施形態におけるアナログ入力モジュールの説明図である。同図においては、例えば第５の実施形態における図１２と比較すると、ＥＥＰＲＯＭ１９内のユーザ設定領域２０と変換値加工１３との間に、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３２が備えられている点が異なっている。
【００６７】
図１３においては、例えばアナログ入力モジュール１０の使用開始時に、ＥＥＰＲＯＭ１９からユーザ設定領域２０に格納されているゲイン、オフセット、および動作レンジが読み出されてＲＡＭ３２に格納されることによって、通常の場合の変換値加工は、例えば製造者によって設定されたゲイン、オフセットの値を用いて実行される。ＲＡＭ３２としてはワンチップマイコンに内蔵されているものを使用してもよく、またマイコンとは別個にＲＡＭデバイスを置いてもよい。
【００６８】
図１３においては、Ａ／Ｄ変換部１２から出力された値に対する変換値加工１３において、読み出しに時間のかかるＥＥＰＲＯＭ１９からゲインとオフセットの値を読み出すのではなく、高速に読出しの可能なＲＡＭ３２からゲインとオフセットの値を読み出すことができ、処理を高速化することができる。
【００６９】
以上の説明においては、アナログ入力信号をシステム内で利用しやすい範囲のディジタル信号に変換するアナログ入力モジュールを用いて発明の内容を説明したが、本発明はアナログ入力モジュールに限定されるものではなく、逆にディジタル信号をアナログ信号に変換するアナログ出力モジュールに適用することも当然可能である。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によればユーザが使用環境に合わせてゲインとオフセットの値を勝手に変更した後であっても、工場出荷時に設定されたゲインとオフセットの値に戻すことができ、アナログ入力モジュールの精度を保つことが可能になる。またユーザが外部スイッチの誤操作をしても、工場出荷時に設定されたゲインやオフセットの値を壊すことなく、工場出荷時の精度でアナログ入力モジュールを使用することができ、信頼性を高めることができる。
【００７１】
マルチレンジモジュールに対してユーザがレンジの変更を行う時にも、自動的に工場出荷時と同じ精度を保つことができる。また製造者は全てのレンジにおいてゲインとオフセットを設定することなく、１つのレンジだけに対応して設定しておくだけで、全てのレンジに対して精度を確保することができる。
【００７２】
また外部スイッチを設けないアナログモジュールを使用すれば、価格を安くすることができ、かつ動作レンジを変更してもゲインとオフセットの自動設定が可能となるアナログモジュールが提供される。電圧レンジと電流レンジの両方を備えているアナログモジュールにおいてどちらのレンジを使用する場合でも、ユーザがゲイン、オフセットを使用環境に合わせて設定することもでき、またその後に工場出荷時の値に戻すこともできる。更に変換に使用するゲインやオフセットの値を高速のメモリに格納しておくことによって、高速な変換が可能となり、アナログモジュールの実用性の向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理構成ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるアナログ入力モジュールの説明図である。
【図３】第２の実施形態におけるアナログ入力モジュールの説明図である。
【図４】第３の実施形態におけるアナログ入力モジュールの説明図である。
【図５】第３の実施形態における動作レンジ設定コマンドの流れを説明する図である。
【図６】マルチレンジアナログモジュールにおけるゲインとオフセットの算出法の説明図である。
【図７】第３の実施形態におけるゲインとオフセットの補正処理のフローチャートである。
【図８】マルチレンジアナログモジュール入出力特性（その１）を示す図である。
【図９】マルチレンジアナログモジュール入出力特性（その２）を示す図である。
【図１０】マルチレンジアナログモジュール入出力特性（その３）を示す図である。
【図１１】第４の実施形態におけるアナログ入力モジュールの説明図である。
【図１２】第５の実施形態におけるアナログ入力モジュールの説明図である。
【図１３】第６の実施形態におけるアナログ入力モジュールの説明図である。
【図１４】アナログ入力モジュールの従来例の説明図である。
【図１５】アナログ入力モジュールにおけるゲインとオフセットの説明図である。
【図１６】マイコンとシリアルＥＥＰＲＯＭの接続を説明する図である。
【図１７】シリアルＥＥＰＲＯＭのアクセス例を示す図である。
【符号の説明】
１アナログモジュール
２パラメータ記憶手段
３ユーザ用領域
４メーカ用領域
５パラメータコピー手段
１０アナログ入力モジュール
１１入力部
１２Ａ／Ｄ変換部
１３変換値加工
１４システムバス
１５マイコン
１６モードスイッチ
１７ゲイン用押しボタンスイッチ
１８オフセット用押しボタンスイッチ
１９ＥＥＰＲＯＭ
２０ユーザ設定領域
２１製造者設定領域
３０ＣＰＵモジュール
３１アプリケーションプログラム
３２ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）

Claims

アナログデータをシステム内で利用しやすい範囲のディジタルデータとして処理するためのアナログモジュールにおいて、
入力値を出力値に変換するためのパラメータであってユーザによって書き込まれるパラメータを格納するユーザ用領域と、メーカ側から書き込まれたパラメータであってモジュール内に保持すべきパラメータを格納するメーカ用領域とを有するパラメータ記憶手段と、
該メーカ用領域に格納されているパラメータをユーザ用領域にコピーするパラメータコピー手段とを備え、任意の時点でメーカ用領域に格納されているパラメータを前記入力値を出力値に変換するために使用可能とすることを特徴とするアナログモジュール。
前記アナログモジュールにおいて、
前記パラメータ記憶手段が書き換え可能なメモリによって構成されることを特徴とする請求項１記載のアナログモジュール。
前記アナログモジュールにおいて、
前記メーカ用領域に格納されているパラメータの書き換えを、外部からの書き込みコマンドを受け取った時のみに実行するメーカ用領域書き換え制限手段を更に備えることを特徴とする請求項２記載のアナログモジュール。
前記アナログモジュールにおいて、
前記入力値の範囲を示すレンジとして複数のレンジに対応するために、外部からのレンジ変更の指示を受けて、前記メーカ用領域に格納されているパラメータを用いてレンジ変換後に使用すべきパラメータの値を算出し、前記ユーザ用領域に格納するパラメータ補正手段を更に備えることを特徴とする請求項２記載のアナログモジュール。
前記複数のレンジが１つ以上の電圧レンジと１つ以上の電流レンジとから成ると共に、前記メーカ用領域が電圧用パラメータと電流用パラメータとを格納し、
前記パラメータ補正手段が、前記外部からのレンジ変更の指示を受けて変更後のレンジが電圧レンジと電流レンジのいずれであるかに対応して、該電圧用パラメータと電流用パラメータとのいずれかを使用してレンジ変更後に使用すべきパラメータの値を算出することを特徴とする請求項４記載のアナログモジュール。
前記アナログモジュールにおいて、
前記ユーザ用領域に格納されたパラメータがコピーされて格納され、前記パラメータ記憶手段よりも高速に読出し可能な高速パラメータ記憶手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載のアナログモジュール。
前記入力値を出力値に変換するためのパラメータがそれぞれある入力値に対応するゲイン、オフセットであることを特徴とする請求項１記載のアナログモジュール。
アナログデータをシステム内で利用しやすい範囲のディジタルデータとして処理するためのアナログモジュールにおいて、
入力値を出力値に変換するためのパラメータを格納する変換用パラメータ格納領域と、メーカ側から書き込まれたパラメータであってモジュール内に保持すべきパラメータを格納するメーカ用領域とを有し、書き換え可能なメモリによって構成されるパラメータ記憶手段と、
該メーカ用領域に格納されているパラメータを変換用パラメータ格納領域にコピーするパラメータコピー手段とを備え、任意の時点でメーカ用領域に格納されているパラメータを前記入力値を出力値に変換するために使用可能とすることを特徴とするアナログモジュール。
前記アナログモジュールにおいて、
前記入力値の範囲を示すレンジとして複数のレンジに対応するために、外部からのレンジ変更の指示を受けて前記メーカ用領域に格納されているパラメータを用いてレンジ変更後に使用すべきパラメータの値を算出し、前記変換用パラメータ格納領域に格納するパラメータ補正手段と、
前記メーカ用領域に格納されているパラメータの書き換えを、外部からの書き込みコマンドを受け取った時のみに実行するメーカ用領域書き換え手段とを更に備えることを特徴とする請求項８記載のアナログモジュール。