JP3969391B2 - アナログユニットシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アナログユニット、特に、そのパラメータの自動校正・調整に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
広くアナログユニットと称されるものは、一般的に、Ａ／Ｄ変換ユニットとＤ／Ａ変換ユニットとに分類される。
Ａ／Ｄ変換ユニットは、電圧若しくは電流を入力し、デジタル出力値に変換するものである。
Ｄ／Ａ変換ユニットは、デジタル値を指定し、その値に対応した電圧若しくは電流を出力するものである。
以下、この明細書中においては、主に、アナログユニットとして、Ａ／Ｄ変換ユニット、すなわちアナログ値からデジタル値へ変換するユニットの場合について説明することとする。
【０００３】
従来は、Ａ／Ｄ変換ユニットの調整時や交換時等において、専門の技術者が１チャンネル毎に手動で校正を行っていた。チャンネルとは、１つのＡ／Ｄ変換ユニット中にある複数のＡ／Ｄ変換回路のうちの１機能単位のことであり、例えばシーケンサ用のＡ／Ｄ変換ユニットの場合には１つのユニットに４乃至８チャンネルのＡ／Ｄ変換回路を有している。
【０００４】
校正が必要なのは、チャンネル毎のＡ／Ｄ変換特性が異なるためである。変換特性が異なる要因は、Ａ／Ｄ変換回路を構成する個々のパーツに特性のバラツキがあるためである。
Ａ／Ｄ変換ユニットの校正とは、電圧若しくは電流等の、或るアナログ値が入力されたときに、特定のデジタル出力値を出力するように調整するものである。
Ａ／Ｄ変換ユニットとして、例えば、０乃至１０Ｖを入力し、０乃至４０００のデジタル値を出力するものを例にする。
まず、第１３図に、従来の、例えばＦＡシステムの一部としてのアナログユニットシステム及びそのシステムにおける信号の流れを示す。以下の説明では、アナログ入力信号が電圧の場合を想定しているが、電流の場合も同様である。
【０００５】
第１３図において、Ａ／Ｄ変換ユニット（以下適宜、ユニットと記す）１０４は、アナログ信号を入力し、デジタル信号を出力するものである。シーケンサ等の中央制御装置５は、Ａ／Ｄ変換ユニット１０４を含むＦＡシステム全体を制御する。中央制御装置５中の一時記憶メモリ６は、制御するシーケンスプログラムを格納するシーケンスプログラムメモリ６ａとその他のデータ（例えばＡ／Ｄ変換ユニット１０４から出力されたデジタル出力値）を格納すなわち記憶するデバイスメモリ６ｂとを有するものである。
【０００６】
Ａ／Ｄ変換ユニット１０４中のＡ／Ｄ変換回路１は、外部よりアナログ信号を入力し、デジタル信号（ＡＤＣコード）へ変換し出力する。
スケーリング手段２は、入力されたＡＤＣコードから処理しやすい形のデジタル値に変換する。例えば、１乃至５Ｖの入力でデジタル出力値を０乃至４０００の範囲で出力したい場合、オフセット電圧として１Ｖの時のＡＤＣコードとゲイン電圧として５Ｖの時のＡＤＣコードと現在入力されている電圧のＡＤＣコードから現在の電圧に相当するデジタル出力値を出力する。
【０００７】
不揮発性メモリ３は、オフセット電圧印加時のＡＤＣコード及びゲイン電圧印加時のＡＤＣコードを記憶し、スケーリング手段２をスケーリング処理実施時に参照する。
【０００８】
通常、Ａ／Ｄ変換ユニット１０４は、第１３図のとおり、Ａ／Ｄ変換回路１及びスケーリング手段２を有し、不揮発性メモリ３にスケーリングする際に用いる仕様上最も低いオフセット電圧を印加した際に出力するＡＤＣコード（以下適宜、オフセット値と記す）と、最も高いゲイン電圧を印加した際に出力するＡＤＣコード（以下適宜、ゲイン値と記す）として、Ａ／Ｄ変換ユニットの生産時に工場で設定する工場オフセット値Ｆｏ，工場ゲイン値Ｆｇと、ユーザが使用する現場で設定するユーザオフセット値Ｕｏ，ユーザゲイン値Ｕｇとを保存し、スケーリング手段２によって、０乃至４０００のデジタル値に出力され、中央制御装置５の一時記憶メモリ６中のデバイスメモリ６ｂに格納され、シーケンスプログラム６ａに従い、システムの何らかの処理時に参照される。
【０００９】
ここで、オフセット電圧，ゲイン電圧について定義しておく。オフセット電圧とは、そのＡ／Ｄ変換ユニットの特定のチャンネルにおいて入力される電圧の一番低い電圧の値で、その入力電圧値に対応してデジタル出力値として最低の値、例えば０乃至４０００にスケーリングされる場合の出力値０が出力される入力電圧のことである。ゲイン電圧は、その特定のチャンネルにおいて入力される一番高い電圧の値で、その入力電圧値に対応してデジタル出力値として最高の値、例えば０乃至４０００にスケーリングされる場合の出力値４０００が出力される入力電圧のことである。
すなわち、入力する電圧の範囲が０乃至５Ｖの場合、オフセット電圧は０Ｖ、ゲイン電圧は５Ｖとなる。
【００１０】
ここで、スケーリング手段２について説明する。スケーリング手段２において、Ａ／Ｄ変換回路１に印加された電圧に比例したＡＤＣコードＩａｄｃを入力値として受け取り、不揮発性メモリ３から、ユーザオフセット値Ｕｏ，ユーザゲイン値Ｕｇを参照する。さらにスケーリングして出力する際の最低値をＳｏ，最大値をＳｇとする。スケーリング手段３から出力されるデジタル出力値Ｓｄは、以下の式で求められる。
【００１１】
【数１】

【００１２】
但し、上記の式（１）においてそれぞれ、Ｕｏはユーザオフセット値、Ｕｇはユーザゲイン値、ＩａｄｃはＡ／Ｄ変換回路より出力される値（ＡＤＣコード）、Ｓｄはスケーリング計算後の値（デジタル出力値）、Ｓｇはスケーリング時の最高値（Ｓｏが０でない場合はＳｇ＋Ｓｏが最高値）、Ｓｏはスケーリング時の最低値である。
一般にスケーリング範囲は０乃至４０００など、最低値は０であるので、式（１）からＳｏの項を除いた以下の式で求める。
【００１３】
【数２】

【００１４】
この式（２）により、入力電圧がオフセット電圧の場合、ＡＤＣコードがＵｏであるため最初の項が０になり、スケーリング時の最低値Ｓｏがデジタル出力値となる。入力電圧がゲイン電圧の場合、ＡＤＣコードがＵｇであるため、最初の項が１となり、Ｓｇがデジタル出力値となる。
すなわち、最初の項はＡＤＣコードがＵｏからＵｇまでの範囲にある場合、０乃至１の値を示し、これをＳｇ倍することにより、線形変換を実現する。
【００１５】
例えば、第１３図に示す装置において、０乃至４０００のデジタル出力値を出力する場合、Ｕｏを８９０，Ｕｇを４０５０とし、入力されるＡＤＣコードが１６８０とすると、出力されるべきデジタル出力値は、上記の式（５）を用いて計算すると、
【００１６】
【数３】

【００１７】
となる。
スケーリング手段２が必要なのは、個々のＡ／Ｄ変換回路１が特性上のバラツキを有し、そのバラツキを吸収するためである。例えば、電圧を印加したとき、出力するＡＤＣコードが０Ｖを印加した場合１００を出力し、１０Ｖを印加した場合８０００を出力するチャンネル１と、０Ｖ印加の場合１０５を出力し、１０Ｖ印加の場合８０２０を出力するチャンネル２とが存在する場合、チャンネル１のオフセット値を１００、ゲイン値を８０００とし、チャンネル２のオフセット値を１０５、ゲイン値を８０２０として、０乃至４０００のスケーリングを施すことにより、どちらのチャンネルもオフセット電圧０Ｖを印加すると、デジタル出力値０が出力され、ゲイン電圧１０Ｖを印加すると、デジタル出力値４０００が出力される。すなわち、スケーリング処理により、個々のＡ／Ｄ変換回路の特性のバラツキを吸収することができる。
【００１８】
このスケーリング処理を施し、バラツキを吸収するためには、個々のＡ／Ｄ変換回路の特性を計測し、ユーザオフセット値，ユーザゲイン値を決定し、保存する必要がある。
さて、ユーザオフセット値及びユーザゲイン値の設定について、第１３図に示すように例えば可変電圧発生装置７からの出力をＡ／Ｄ変換ユニット１０４へ入力する場合を説明する。
【００１９】
ユーザが操作する手順は第１４図に示すとおりである。
まず最初にステップａ１にて、ユーザ指示により中央制御装置５をＳＴＯＰ状態にする。次にステップａ２にて、ユーザ指示によりＡ／Ｄ変換ユニット１０４をオフセット・ゲイン設定モードにする。Ａ／Ｄ変換ユニット１０４がオフセット・ゲイン設定モードになったら、ステップａ３にて、ユーザが可変電圧発生装置７を操作し、オフセット電圧を印加する。
ユニット１０４の内部ではオフセット電圧を受けてＡ／Ｄ変換回路１に入力され、対応したＡＤＣコードを出力する。
次にステップａ４にて、ユーザの指示によりユーザオフセット値の設定をする。ユニット１０４の内部では、現在出力されているＡＤＣコードを、不揮発性メモリ３のユーザオフセット値Ｕｏに対応する領域に書き込む。
【００２０】
次にステップａ５にて、ユーザが可変電圧発生装置７を操作し、ゲイン電圧を印加する。この時、ユニット内部ではゲイン電圧をうけてＡ／Ｄ変換回路１に入力され、対応したＡＤＣコードを出力する。
ユニット１０４の内部では、現在出力されているＡＤＣコードを不揮発性メモリ３のユーザゲイン値Ｕｇに対応する領域に書き込む（ステップａ６）。
以上の操作をＡ／Ｄ変換ユニット１０４内に存在するチャンネル数分繰り返す（ステップａ７）。
【００２１】
全てのチャンネルの設定が終了したら、ユーザ指示によりＡ／Ｄ変換ユニット１０４を通常モードにする（ステップａ８）。通常モードにすることで、ユニット１０４内部では、新たに設定されたユーザオフセット値及びユーザゲイン値を参照してスケーリング処理が行われ、設定したとおりのデジタル出力値を出力可能となる。
そしてステップａ９にて、ユーザ指示により中央制御装置５をＲＵＮ状態にすることにより、システム全体が再稼動する。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来の調整・校正作業は、ユニット調整時においては、チャンネル毎のアナログ・デジタル変換特性が異なるため、専門の技術者が１チャンネル毎に手作業でスイッチ操作により調整する必要があり、操作も煩雑で多くの時間を費やす作業であった。
また、ひとたびＦＡシステム中にユニットを組み込んだ後のＦＡシステム稼動中のユニット交換時等においては、設置現場の近くにユニット調整の専門の技術者がいない場合が多く、一般のユーザが調整・校正を行なう場合、効率が悪く、正確な調整が困難であった。
また、調整・校正中は、ＦＡシステムを、全体的或いはかなり広範囲に亘り停止させる必要があり、ＦＡシステム停止に伴なう損害が大きくなるおそれもあった。
【００２３】
そこで、この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、ユニット調整時等において、ＦＡシステム等のシステムの停止を一部に限定し、システム全体を停止させず、専門知識がなくても簡単な操作で、ユーザ（オペレータ）がユニットの実際に使用されるユーザオフセット値及びユーザゲイン値の調整・校正を自動的かつ迅速に行い、短時間でユニットの実際に使用されるユーザオフセット値及びユーザゲイン値の調整ができ、また、ユニット交換時等においても、新しいユニットの調整・校正を自動的且つ迅速に行って、システム全体としての稼動効率を上げることに貢献出来るアナログユニットを提供することを目的とするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、第一の工場設定値と第一のユーザ設定値とを記憶する記憶手段と、前記第一の工場設定値と同種パラメータである第二の工場設定値と前記記憶手段から読み出された前記第一の工場設定値及び前記第一のユーザ設定値とに基き第二のユーザ設定値を算出する演算手段と、この演算手段により算出された第二のユーザ設定値を用いてアナログ値とデジタル値との変換を行う変換手段とを備えたアナログユニットシステムを提供するものである。
【００２５】
また、この発明は、第一の工場設定値と第一のユーザ設定値とを記憶する第一の記憶手段を有する第一のアナログユニットと、前記第一の記憶手段から読み出された前記第一の工場設定値と前記第一のユーザ設定値とを記憶する第二の記憶手段と、前記第一の工場設定値と同種パラメータである第二の工場設定値と前記第二の記憶手段から読み出された前記第一の工場設定値及び前記第一のユーザ設定値とに基き第二のユーザ設定値を算出する演算手段と、この演算手段により算出された前記第二のユーザ設定値を記憶する第三の記憶手段を有する第二のアナログユニットとを備えたアナログユニットシステムを提供するものである。
【００２６】
また、この発明は、第二のアナログユニットが複数台存在するアナログユニットシステムを提供するものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の好適な実施の形態を、図を用いて説明する。第１図は、この発明の第一の実施の形態によるアナログユニットシステムを示すブロック図である。図中の主な構成要件について簡単に説明する。
Ａ／Ｄ変換回路１はアナログ入力信号をＡＤＣコードに変換する。スケーリング手段２はＡＤＣコードをデジタル出力値に変換する。
不揮発性メモリ３はスケーリング手段２で参照されるユーザオフセット値，ユーザゲイン値，工場オフセット値，工場ゲイン値を格納する。
退避レンジ選択手段９は、退避が指示された場合、どのレンジを退避するかを選択する。復元レンジ選択手段１０は、復元が指示された場合、どの入力レンジを復元するかを選択する。
【００２８】
入力レンジとは、Ａ／Ｄ変換ユニットの１つのチャンネルにおいて、使用できるアナログ値の範囲のことであり、オフセット電圧，ゲイン電圧によって示す。例えば、０乃至５Ｖレンジという入力レンジの場合、オフセット値は０Ｖ，ゲイン値が５Ｖとなる。
オフセット補正式選択手段１１は、復元が指示された場合、どのオフセット補正式を使用するかを選択する。ゲイン補正式選択手段１２は、復元が指示された場合、どのゲイン補正式を使用するかを選択する。
第一のオフセット補正算出手段１３ａ及び第二のオフセット補正算出手段１３ｂは、復元が指示された場合、それぞれ、そのユニットのそのチャンネルにあったユーザオフセット値Ｕｏｒを、継承元の工場オフセット値Ｆｏ，工場ゲイン値Ｆｇ，ユーザオフセット値Ｕｏと、不揮発性メモリ３に格納されている工場オフセット値Ｆｏｒ，工場ゲイン値Ｆｇｒから補正算出する。
【００２９】
第一のゲイン補正算出手段１４ａ及び第二のゲイン補正算出手段１４ｂは、復元が指示された場合、それぞれ、そのユニットのそのチャンネルにあったユーザゲイン値Ｕｇｒを復元元の工場オフセット値Ｆｏ，工場ゲイン値Ｆｇ，ユーザゲイン値Ｕｇと、不揮発性メモリ３に格納されている工場オフセット値Ｆｏｒ，工場ゲイン値Ｆｇｒから補正算出する。
この実施の形態によるＡ／Ｄ変換ユニット４は、従来のＡ／Ｄ変換ユニット１０４と同様に、Ａ／Ｄ変換回路１，スケーリング手段２，不揮発性メモリ３を有し、デジタル出力値はシーケンサ等の中央制御装置５の一時記憶メモリ６中のデバイスメモリ６ｂに格納される。
なお、不揮発性メモリ３には、ユニット固有情報３ａがユニットに１つ、レンジ設定情報３ｂが１チャンネルに選択設定できるレンジ数分、工場オフセット値Ｆｏ，工場ゲイン値Ｆｇ，ユーザオフセット値Ｕｏ，ユーザゲイン値Ｕｇが、入力レンジ数×チャンネル数分だけ記録される。
【００３０】
ユニット固有情報３ａは、例えば、機種Ａに関しては１、機種Ｂに関しては２、というように同一機種には同じ数値を割り当て、異なる機種には異なる数値を割り当てて、中央制御装置５及びシステム上に存在するユニットの機種を特定するための情報である。
レンジ設定情報３ｂは、１つのチャンネルに選択設定できる入力レンジの数だけ固有の数値を割り当てる。通常は０又は１から始まるシリアルナンバーである。このシリアルナンバーを例えば、０乃至１０Ｖレンジを０、１乃至５Ｖレンジを１、０乃至５Ｖレンジを２と割り当てる。
この実施の形態によるＡ／Ｄ変換ユニット４において、ユーザオフセット値及びユーザゲイン値が設定済みであるユニットＡと未設定のユニットＢとを用意する。
【００３１】
第２図は、ユーザレンジ退避の手順を示すフローチャートである。なお、説明の簡略化のため第２図のフローチャートは、レンジＮｏ．，チャンネル数の更新等、当然処理されるべき事項はフローチャートより省略してある。
ユーザオフセット値及びユーザゲイン値が設定済みのＡ／Ｄ変換ユニット４ａ（ユニットＡ）からＡＤＣコードであるユーザオフセット値，ユーザゲイン値等のユーザレンジ設定を、中央制御装置５の一時記憶メモリ６に退避、すなわち移動して記憶させるために、第２図において、まずステップｂ１にて、ユーザは、中央制御装置５経由でユーザレンジ退避要求をする。この際、例えばＡ／Ｄ変換ユニット４ａにある数値を格納できるデバイス（Ａ／Ｄ変換ユニット及び中央制御装置５が双方とも読み出し，書き込みが可能なメモリ）に対して、退避するチャンネル及びレンジＮｏ．を引数として格納する。次にステップｂ２にて、Ａ／Ｄ変換ユニット４は、退避処理の開始のタイミングをとるため、中央制御装置５からユーザレンジ退避のトリガを受け取る。次にステップｂ３にて、まずユニット固有情報３ａを中央制御装置５の一時記憶メモリ６に退避する。この処理は、ユーザレンジ復元時に誤った別の機種のユニットを装着した際にエラーで誤ったユーザレンジを書き込むことを防ぐために行う。
【００３２】
次にステップｂ４にて、退避レンジ選択手段９により、ステップｂ１の手順で格納されている退避するチャンネル及びレンジＮｏ．を参照して退避するレンジを選択し、中央制御装置５の一時記憶メモリ６に退避する。退避するデータは、該当するレンジの工場オフセット値Ｆｏ，工場ゲイン値Ｆｇ，ユーザオフセット値Ｕｏ，ユーザゲイン値Ｕｇ及びレンジＮｏ．である。レンジＮｏ．を退避データに含めるのは、ユニットの持つ全ての入力レンジデータを退避せず、実際に必要な入力レンジのみに限定して、転送データ量を最小限にするためである。
次にステップｂ５にて、必要な入力レンジ数分退避したか否かを判断する。必要な入力レンジ相当のデータのみ退避するためである。まだ必要な入力レンジが残っていたらステップｂ４からの処理を継続する。
次にステップｂ６にて、必要なチャンネル数分退避したか否かを判別する。まだチャンネル数分実行していなかったらステップｂ４からの処理を継続する。次にステップｂ７にて、Ａ／Ｄ変換ユニット４ａは、中央制御装置５に対してユーザレンジ退避処理終了のステータスを返す。
【００３３】
最後にステップｂ８にて、ユーザは中央制御装置５からユーザレンジ退避完了のステータスをみてユーザレンジ退避の完了を確認する。
以上の処理によって、ユーザレンジの退避が実行され、中央制御装置５のデバイスメモリ６ｂに、Ａ／Ｄ変換ユニット４ａからのユニット固有情報，レンジ情報１乃至ｎ，及びユーザレンジを復元するために必要な情報が格納される。
【００３４】
第３図は、ユーザレンジ復元の手順を示すフローチャートである。なお、説明の簡略化のため、第３図のフローチャートは、レンジＮｏ．，チャンネル数の更新等、当然処理されるべき事項はフローチャートより省略してある。ここで、ユーザレンジを未設定のＡ／Ｄ変換ユニットに設定・記憶させることを、復元と呼ぶこととする。
以下の説明において、ユーザレンジを復元されるＡ／Ｄ変換ユニット４ｂ（ユニットＢ）の不揮発性メモリ３に格納される工場オフセット値Ｆｏｒ，工場ゲイン値Ｆｇｒ，ユーザオフセット値Ｕｏｒ，ユーザゲイン値Ｕｇｒは、退避されている、すなわち予め一時記憶メモリ６等に記憶されているデータと区別するため、全て末尾にｒを付加する。
なお、工場オフセット値Ｆｏｒ，工場ゲイン値Ｆｇｒは、Ａ／Ｄ変換ユニット４ｂに予め固有に設定されているものである。
【００３５】
ユーザオフセット値及びユーザゲイン値が設定されてないＡ／Ｄ変換ユニット４ｂにユーザオフセット値を復元するために、第３図において、まず、ステップｃ１にて、ユーザは、中央制御装置５経由でユーザレンジ復元要求をする。この際、例えばＡ／Ｄ変換ユニット４ｂにある数値を格納できるデバイス（Ａ／Ｄ変換ユニット４ｂ及び中央制御装置５が双方とも読み出し，書き込みが可能なメモリ）に対して、退避したデータを引数にする。次にステップｃ２にて、Ａ／Ｄ変換ユニット４ｂは、復元処理の開始のタイミングをとるため、シーケンサなどの中央制御装置５からユーザレンジ復元のトリガを受け取る。次にステップｃ３にて、まずＡ／Ｄ変換ユニット４ｂが中央制御装置５の一時記憶メモリ６に予め記憶されているユニット固有情報３ａを読み出す。次にステップｃ４にて、Ａ／Ｄ変換ユニット４ｂが、同様に退避してデバイスメモリ６ｂ内に記憶されているユニット固有情報とＡ／Ｄ変換ユニット４ｂ側に記憶されているユニット固有情報とを読み出し比較することにより、双方のユニット固有情報が一致するか否かを判断する。もしも双方のユニット固有情報が異なる場合は、異なる機種のユニットのユーザレンジを復元しようとしているので、この場合はステップｃ１８へ移り、Ａ／Ｄ変換ユニット４ｂは中央制御装置５に対してユーザレンジ復元処理終了のエラーステータスを返すことを実行し、続いてステップｃ１９にて、ユーザは中央制御装置５からユーザレンジ復元完了のステータスをみて復元処理の完了を確認する。
【００３６】
異なる機種のユニット装着時の場合は、復元処理を実行せずに完了となるので、必要ならば、ユーザは復元すべき正しいＡ／Ｄ変換ユニットをシステムに装着後、ユーザレンジ復元の手順を最初（ステップｃ１）からやり直す。
一方、ステップｃ４において、中央制御装置５側に記憶されているユニット固有情報とＡ／Ｄ変換ユニット４ｂ側に記憶されている固有情報とが一致し、正しい場合、ステップｃ５へ進み、復元レンジ選択手段１０により、復元する入力レンジを選択し、中央制御装置５の一時記憶メモリ６から該当する入力レンジ対応のＦｏ，Ｆｇ，Ｕｏ，Ｕｇを取り出し、また、Ａ／Ｄ変換ユニット４ｂの不揮発性メモリ３から該当するレンジのＦｏｒ及びＦｇｒを取り出す。
次にステップｃ６にて、オフセット補正式選択手段１１は、工場オフセット値Ｆｏ，工場ゲイン値Ｆｇ，ユーザオフセット値Ｕｏ，ユーザゲイン値Ｕｇを参照し、第一のオフセット補正算出手段１３ａまたは第二のオフセット補正算出手段１３ｂのどちらを使うか、適切な方を選択する。
【００３７】
この処理は、得られるユーザオフセット値Ｕｏｒに含まれる誤差を最小にするため、最適なオフセット補正算出手段をオフセット補正式選択手段１１が選択する。誤差を最小にするため、どちらのオフセット補正算出手段を選択するかについては後に詳述する。
次にステップｃ７にて、第一のオフセット補正算出手段１３ａを使用するか否かをオフセット補正式選択手段１１が判断し、使用するのであればステップｃ８へ進み、第一のオフセット補正算出手段１３ａによりＵｏｒを求める。第一のオフセット補正算出手段１３ａを使用しない場合は、ステップｃ９へ進み、第二のオフセット補正算出手段１３ｂによりＵｏｒを求める。ユーザオフセット値Ｕｏｒの求め方については後述する。
次にステップｃ１０にて、ゲイン補正式選択手段１２により第一のゲイン補正算出手段１４ａまたは第二のゲイン補正算出手段１４ｂのどちらを使うか、適切な方をゲイン補正選択手段１２が選択する。この処理は、ステップｃ６での処理と同様に、ユーザゲイン値Ｕｇｒに含まれる誤差を最小にするため、最適なゲイン補正手段を選択する。
次にステップｃ１１にて、第一のゲイン補正算出手段１４ａを使用するか否かをゲイン補正式選択手段１２が判断し、第一のゲイン補正算出手段１４ａを使用するならばステップｃ１２へ進み、第一のゲイン補正算出手段１４ａによりＵｇｒを求めることとなる。一方、第一のゲイン補正算出手段１４ａを使用しないのならばステップｃ１３へ進み、第二のゲイン補正算出手段１４ｂによりＵｇｒを求めることとなる。ユーザゲイン値Ｕｇｒの求め方については後述する。
【００３８】
次にステップｃ１４にて、求めたＵｏｒ，ＵｇｒをＡ／Ｄ変換ユニット４ｂの不揮発性メモリ３中の該当するアドレスに書き込む。
次にステップｃ１５にて、必要な入力レンジ数分復元したか否かをＡ／Ｄ変換ユニット４ｂが判断し、まだ必要な入力レンジが残っていたらステップｃ５からの処理を継続する。
必要な入力レンジ全てを処理済みの場合、必要なチャンネル数分復元したか否か、をＡ／Ｄ変換ユニット４ｂが判断し（ステップｃ１６）、まだ必要なチャンネルが残っていたら、この場合もステップｃ５からの処理を継続する。
全て終了したら、ステップｃ１７にて、Ａ／Ｄ変換ユニット４ｂは、中央制御装置５に対してユーザレンジ復元処理終了のステータスを返す。
次にステップｃ１９にて、ユーザは中央制御装置５からユーザレンジ復元完了のステータスをみてユーザレンジ復元の完了を確認する。
以上の一連の処理によって、ユーザレンジの復元が実行され、Ａ／Ｄ変換ユニット４ｂの不揮発性メモリ３に、ユーザオフセットＵｏｒ，ユーザゲインＵｇｒが格納され、以降、このＵｏｒ，Ｕｇｒを参照し、スケーリング手段２が処理される。
【００３９】
次に、ユーザオフセット値Ｕｏｒ及びユーザゲイン値Ｕｇｒの、具体的な算出方法を説明する。
第２図の手順に示した方法で、中央制御装置５に退避されたＡ／Ｄ変換ユニット４ａ（ユニットＡ）の工場オフセット値Ｆｏ，工場ゲイン値Ｆｇ，ユーザオフセット値Ｕｏ，ユーザゲイン値Ｕｇを用意する。さらにＡ／Ｄ変換ユニット４ｂ（ユニットＢ）より、工場オフセット値Ｆｏｒ，工場ゲイン値Ｆｇｒを用意する。
Ｆｏ，Ｆｇ，Ｕｏ，Ｕｇは、中央制御装置５のデバイスメモリ６ｂに存在するので、例えばＡ／Ｄ変換ユニット内の、記憶デバイス（Ａ／Ｄ変換ユニット及び中央制御装置５が双方とも読み出し，書き込みが可能なメモリ）に対して、書き込みを行うことで、Ａ／Ｄ変換ユニットに与える。
Ｆｏｒ，Ｆｇｒは、ユーザレンジ復元を実行するＡ／Ｄ変換ユニット中の不揮発性メモリ３に格納されているので、それを参照する。
【００４０】
Ａ／Ｄ変換ユニット４ａ（ユニットＡ）の工場オフセット値Ｆｏ，工場ゲイン値ＦｇとＡ／Ｄ変換ユニット４ｂ（ユニットＢ）の工場オフセット値Ｆｏｒ，工場ゲイン値Ｆｇｒとは、工場出荷時に設定される同一のレンジ設定であるため、同一の電圧を印加した場合、最終的にスケーリング手段２から出力されるデジタル出力値は、同一の値が出力される。すなわち、オフセット電圧をユニットＡに印加すると、Ａ／Ｄ変換回路１から出力されるＡＤＣコードはＦｏとなり、オフセット電圧をユニットＢに印加するとＦｏｒとなる。同様にゲイン電圧を印加すると、ユニットＡではＦｇ、ユニットＢではＦｇｒのＡＤＣコードが出力される。
工場設定のオフセット値，ゲイン値とユーザ設定のオフセット値，ゲイン値との比率は継承元のユニットＡと継承先のユニットＢとで等しいので
【００４１】
【数４】

【００４２】
の関係が成り立つ。
ここから、Ｕｏｒ，Ｕｇｒを求めると
【００４３】
【数５】

【００４４】
となる。
すなわち、与えられたパラメータＦｏ，Ｆｇ，Ｕｏ，Ｕｇ，Ｆｏｒ，Ｕｏｒから式（５），（６）の示す補正式により、継承先ユニットすなわちユニットＢ固有のユーザオフセット値及びユーザゲイン値を求めることができる。
または、次の関係も成り立つので
【００４５】
【数６】

【００４６】
ここから、Ｕｏｒ，Ｕｇｒを求めた次式でもＵｏｒ，Ｕｇｒを求めることができる
【００４７】
【数７】

【００４８】
ユーザオフセット値Ｕｏｒを求めるためには式（５）と式（９）のどちらを用いても求めることができる。また、ユーザゲイン値Ｕｇｒを求めるためには、式（６）と式（１０）のどちらを用いても求めることができる。
上記の式（５），式（６），式（９），式（１０）について、説明する。
第４図は、オフセット電圧，ゲイン電圧とオフセット値，ゲイン値との関係をグラフで示したものである。
縦軸にＡＤＣコード、横軸にアナログ入力信号をとったグラフである。ここではアナログ入力信号に電圧を例にとる。電圧の増加に伴いＡＤＣコードは線形に増加する。
工場出荷時において、工場オフセット電圧を印加し、そのときのＡＤＣコードを工場オフセット値Ｆｏとする。また工場ゲイン電圧を印加したときのＡＤＣコードを工場ゲイン値Ｆｇとする。この図の場合は、工場オフセット電圧を０Ｖ、工場ゲイン電圧を１０Ｖとしている。
【００４９】
また、ユーザが現地でユーザオフセット電圧を印加した際のＡＤＣコードをユーザオフセット値Ｕｏ、ユーザゲイン電圧を印加した際のＡＤＣコードをユーザゲイン値Ｕｇとしている。ユニットＡに関してはＦｏ，Ｆｇ，Ｕｏ，Ｕｇとし、ユニットＢにはＦｏｒ，Ｆｇｒ，Ｕｏｒ，Ｕｇｒとする。さらにユニットＡで設定したＵｏ，Ｕｇに相当するユニットＢの値Ｕｏｒ，Ｕｇｒを求めるには、工場設定のオフセット値，ゲイン値とユーザ設定のオフセット値，ゲイン値との比率は継承元のユニットＡと継承先のユニットＢとで等しいので
【００５０】
【数８】

【００５１】
ＵｏｒとＵｇｒとを求めると
【００５２】
【数９】

【００５３】
また、別の比例関係から下記の式でもＵｏｒ，Ｕｇｒが求められる。
【００５４】
【数１０】

【００５５】
すなわち、前述の式（５），式（６），式（９），式（１０）が求められる。
第５図に、２台のユニット間におけるオフセット値及びゲイン値の関係を示す。第５図はユニット間で工場オフセット電圧，工場ゲイン電圧，ユーザオフセット電圧，ユーザゲイン電圧を印加した際に、求められるＡＤＣコードはユニットによって、バラツキをもった値となる。しかし、その相対的な位置関係は保たれる。求めるべきユーザオフセット値Ｕｏｒ，ユーザゲイン値Ｕｇｒは、この相対的位置関係から求めることができる。
さて、ユーザオフセット値Ｕｏｒを求めるためには式（５）と式（９）のどちらを用いても求めることができ、ユーザゲイン値Ｕｇｒを求めるためには、式（６）と式（１０）のどちらを用いても求めることができると先ほど述べた。
しかし、Ａ／Ｄ変換回路１から求められたＡＤＣコードには、元々回路固有の誤差が含まれている。この誤差はＡ／Ｄ変換回路を構成する個々のパーツに特性のバラツキに起因する。この誤差の影響を最小限にするために、どちらの式を使って演算するか選択することが重要である。
【００５６】
式（５），式（６），式（９），式（１０）の誤差を論ずる前に、元々ＡＤＣコードに含まれる誤差がスケーリング時にどう影響するのか述べる。
前述の式（１）において、Ａ／Ｄ変換回路１から求められるＡ／ＤＣコードには誤差δ（デルタ）が含まれる。よって式（１）を下記のようにδを付加した式に変える。
【００５７】
【数１１】

【００５８】
δａ，δｂ，δｃは、それぞれＩａｄｃ，Ｕｏ，Ｕｇに含まれている誤差を示す。誤差同士は引くことができないので単純に加算していくと
【００５９】
【数１２】

【００６０】
δａ≒δｂ≒δｃ→δとおくと
【００６１】
【数１３】

【００６２】
０＞＞δより、分母のδを省略すると、
【００６３】
【数１４】

【００６４】
すなわち、「｛（Ｉａｄｃ−Ｕｏ）｝／（Ｕｇ−Ｕｏ）＊Ｓｇ＋Ｓｏ」の項が真の値で、「２δ／（Ｕｇ−Ｕｏ）＊Ｓｇ」がスケーリング処理後に伝播した誤差となる。
オフセット補正式である式（５）を同様に評価すると、
【００６５】
【数１５】

【００６６】
δｄ，δｅ，δｆ，δｈは、それぞれＵｏ，Ｆｏ，Ｆｇｒ，Ｆｏｒ，Ｆｇに含まれている誤差を示す。誤差としてδｄ≒δｅ≒δｆ≒δｈ→δとおき、同様の操作をすると、
【００６７】
【数１６】

【００６８】
０＞＞δより、分母のδを省略する。δ２も省略すると、
【００６９】
【数１７】

【００７０】
Ｆｇｒ−Ｆｏｒ≒Ｆｇ−Ｆｏより
【００７１】
【数１８】

【００７２】
すなわち、「（Ｕｏ−Ｆｏ）＊（Ｆｇｒ−Ｆｏｒ）／（Ｆｇ−Ｆｏ）＋Ｆｏｒ」の項が真の値で、「２｜δ（Ｕｏ−Ｆｏ）／（Ｆｇ−Ｆｏ）｜＋３｜δ｜」がオフセット値補正時に伝播した誤差となる。
同様に、式（９）は、
【００７３】
【数１９】

【００７４】
式（１６）と式（１７）のそれぞれ２｜δ（Ｕｏ−Ｆｏ）／（Ｆｇ−Ｆｏ）｜，２｜δ（Ｆｇ−Ｕｏ）／（Ｆｇ−Ｆｏ）｜のみ取り出し、横軸にＵｏ、縦軸にδをとり、模式化したグラフが第６図である。
第６図より、誤差を最小にするには、Ｕｏの値が、（Ｆｇ＋Ｆｏ）／２より小さいときは式（１６）、そうでなければ式（１７）を使用するとよいことが判る。
この選択をＡ／Ｄ変換ユニット４中のオフセット補正式選択手段１１に行なわせる。
Ｕｇｒを求める場合も、Ｕｏｒを求める場合と同様に、
【００７５】
【数２０】

【００７６】
式（１８）と式（１９）のそれぞれ、２｜δ（Ｕｇ−Ｆｏ）／（Ｆｇ−Ｆｏ）｜，２｜δ（Ｆｇ−Ｕｇ）／（Ｆｇ−Ｆｏ）｜のみ取り出し、横軸にＵｏ、縦軸にδを取り、模式化したグラフが第７図である。
第７図より、誤差を最小にするには、Ｕｇの値が、（Ｆｇ＋Ｆｏ）／２より小さいときは式（１８）、そうでなければ式（１９）を使用するとよいことが判る。
この選択をＡ／Ｄ変換ユニット４中のゲイン補正式選択手段１２に行なわせる。
上述の理論に基いて、継承先ユニットは、Ｕｏｒ，Ｕｇｒのパラメータを使うことで、継承元のパラメータであるＵｏ，Ｕｇとの微小なずれを自動で補正し、１チャンネルずつ手動で校正した場合と同様の効果を得られる。
【００７７】
これまでに述べたユーザレンジの退避及び復元の仕組みを用いて、同一システム（例えば、ＦＡシステム）上に複数のＡ／Ｄ変換ユニットが存在し、そのうちの１つのユーザオフセット値及びユーザゲイン値設定済みのユニットから、別の複数台の未設定のユニットに対して、ユーザオフセット値，ユーザゲイン値の設定をコピーする場合について簡単に説明する。
第８図は、その実施の形態をブロック図化したものである。シーケンサなどの中央制御装置５を１つ用意し、Ａ／Ｄ変換ユニットを同一システム上に複数台用意する。第８図では、予めユーザレンジ設定済みのＡ／Ｄ変換ユニット４ｃ（ユニットＣ）と、未設定のＡ／Ｄ変換ユニット４ｄ，４ｅ，４ｆ（ユニットＤ，Ｅ，Ｆ）とが同一システム上に存在する。ユニットＣよりユーザレンジを中央制御装置５に一旦退避し、そのユーザレンジのデータを、ユニットＤ，Ｅ，Ｆに復元させる。
【００７８】
第９図は、第８図に示したシステムにおけるユーザオフセット値及びユーザゲイン値の設定手順を示すフローチャートである。
第９図のフローチャートにおいて、まず、ステップｄ１にて、ユーザはユニットＣよりユーザレンジ設定を退避要求を中央制御装置５に指示する。
次にステップｄ２にて、復元の対象となるユニットＤを設定する。復元の対象となるユニットの設定は、例えば中央制御装置５内部のデバイスメモリ６ｂ上に割り当てて、シーケンスプログラムにより設定する。この復元の対象となるユニットを次々と更新することで、複数のＡ／Ｄ変換ユニットの復元処理を行う。
【００７９】
次にステップｄ３にて、復元の対象となるＡ／Ｄ変換ユニットに中央制御装置５に退避されているユーザレンジ設定を復元するように中央制御装置５に指示する。復元対象のユニットとシーケンサなどの中央制御装置５の内部において、ユーザレンジ復元のブロック図（第８図）の通りの動作が実施される。
次にステップｄ４にて、１ユニット完了したことをユーザは完了ステータスから確認する。
次にステップｄ５にて、全てのユニット（この場合、ユニットＤ，Ｅ，Ｆ）について設定したか否か、をシーケンスプログラムが判断する。まだ設定が未処理のユニットがあれば、ステップｄ６へ進み、復元の対象となるユニットを更新する。そして更新された復元対象のユニットに対して再びステップｄ３からの処理を実行する。
ステップｄ５での判断で、全てのユニットを設定したと判断した場合、ユーザレンジ復元処理を終了する。
一連の処理は、中央制御装置５のシーケンスプログラムによって自動化可能である。
【００８０】
第８図に示したシステムは、主にセットメーカが自社製品のシステムに複数台のＡ／Ｄ変換ユニットを装着する際に同一のユーザレンジ設定を大量に実施する場合を想定したものである。従来のユーザレンジ設定の手順と比較し、複数台のＡ／Ｄ変換ユニットに対して同時に一括してユーザレンジ設定を行うことができ、ユーザレンジ設定作業の時間短縮、省力化を図ることができる。これは、Ａ／Ｄ変換ユニットの台数が多い、システムが大規模なものになるにつれて、その効果は大きいものとなる。
【００８１】
実施の形態２．
ＦＡシステム上に、Ａ／Ｄ変換ユニットが１台あり、このＡ／Ｄ変換ユニットをシステム動作中に抜き取り、別のＡ／Ｄ変換ユニットに換装する際に、抜き取り前のＡ／Ｄ変換ユニットからユーザレンジ設定を退避しておき、抜き取り後、別のＡ／Ｄ変換ユニットを装着する際にユーザレンジ設定を復元する場合の例を示す。
第１０図は、当該システムをブロック図で表したものである。シーケンサなどの中央制御装置５とユーザレンジ設定の退避，復元の対象となるそれぞれのＡ／Ｄ変換ユニット４を同一システム上に用意する。第１０図では、予めユーザレンジ設定済みのＡ／Ｄ変換ユニット４ｇ（ユニットＧ）が存在し、システム稼動中にユニットＧを抜き取り、別のＡ／Ｄ変換ユニット４ｈ（ユニットＨ）に換装する。その際にユニットＧに存在するユーザレンジ設定のためのデータを中央制御装置５に退避し、ユニットＨ装着時において復元する。
【００８２】
第１１図は、この実施の形態におけるシステム稼動中におけるユニットＧからユニットＨへの交換手順を示すフローチャートである。
第１１図のフローチャートにおいて、まずステップｅ１にて、ユーザはユニットＧのユーザレンジ設定を退避要求を中央制御装置５に指示する。
この処理によって、ユニットＧに設定されているユーザレンジ設定を中央制御装置５に退避する。
次にステップｅ２にて、ユーザは中央制御装置５に対し、ユニットＧのユニット交換を指示する。
次にステップｅ３にて、ユニットＧはユニット交換の指示を受けて動作を停止し、ユニット抜き取りＯＫステータスを中央制御装置５に伝える。ユニットＧは、次のステップの抜き取りに備えて、この段階で動作を停止する。
次にステップｅ４にて、ユーザはシーケンサなどの中央制御装置５に返ってきたユニット抜き取りＯＫステータスを受け取る。
【００８３】
その後、ユーザは、ユニットＧの外部配線をはずし、ユニットＧそのものを抜き取る（ステップｅ５）、その後、ユニットＨをシステムに装着し、ユニットＨの外部配線をする（ステップｅ６）。さらに中央制御装置５に対し、ユニットＨのユニット装着（ユニット起動）要求を指示する（ステップｅ７）。
次にステップｅ８にて、ユニットＨはウェイト状態で立ち上がり制御開始要求が中央制御装置５から発行されるまでＡ／Ｄ変換処理を待機させる。
次にステップｅ９にて、ユーザはステップｅ８での立ち上がりを確認後、ユニットＧから退避要したユーザ設定レンジデータを装着したユニットＨに対しレンジ設定復元要求を中央制御装置５に対し指示する。
この処理により、ユニットＨは、ユーザレンジ設定が完了となる。
次にステップｅ１０にて、ユニットＨは、中央制御装置５からユーザレンジ設定復元要求をうけ、復元する。
【００８４】
次にステップｅ１１にて、ユーザはユニットＨに対し、中央制御装置５経由で制御開始を指示する。
最後にステップｅ１２にて、ユニットＨは中央制御装置５経由でユーザからの制御開始要求をうけ、Ａ／Ｄ変換処理を開始する。
この実施の形態では、例えばＡ／Ｄ変換ユニットを含むＦＡシステムを実際に使用している現場のユーザが、システム全体を停止させることなく特定のＡ／Ｄ変換ユニットのみを交換する場合を想定している。従来のユーザレンジ設定の手順と比較し、システム全体を停止させる必要がないため、ＦＡシステム全体としての稼動効率を上げることが出来る。
【００８５】
実施の形態３．
例えばＦＡシステム上にＡ／Ｄ変換ユニットが複数台あり、当該ＦＡシステム全体を停止することなく場合に応じてレンジ設定を切り替え、即座に動作可能な実施の形態を示す。
第１２図は、当該システムをブロック図で表したものである。
中央制御装置５とユーザレンジ設定退避，復元の対象となる複数台のＡ／Ｄ変換ユニット４ｊ，４ｋ，４ｌ（ユニットＪ，Ｋ，Ｌ）を同一システム上に用意する。この実施の形態では、ケース１乃至ｎまでの入力レンジのデータをデバイスメモリ６ｂに予め格納している。この入力レンジのデータをシステム上に存在するユニットＪ，Ｋ，Ｌに記憶させて動作を行わせるようにする。
例えば、ケース１では−１Ｖ乃至１０Ｖという入力レンジを用い、ケース２では−１Ｖ乃至５Ｖというような、標準で設定されない入力レンジのデータを用意し、使う直前にＡ／Ｄ変換ユニットに設定する。
【００８６】
従来の方式では、その都度システム全体を停止させ、オフセット値，ゲイン値の設定を行なうか、各々のＡ／Ｄ変換ユニットに格納されている入力レンジの範囲内でのみ切り替えて使用するのに対し、この実施の形態のものでは、データの記憶手段としてシーケンサなどの中央制御装置５内のデバイスメモリ６ｂを使用することができる。このため、多数の入力レンジのデータ保存・切り替えが可能である。また、複数のＡ／Ｄ変換ユニットに対する同時・一括の入力レンジのデータ設定が可能である。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明のアナログユニットシステムは、ユーザ設定値の調整・校正を自動的に行なうことを可能としたものである。
【００８８】
【産業上の利用可能性】
以上のように、この発明にかかるアナログユニットシステムは、多数台のアナログユニットを組み込んだＦＡシステム等において、所望のアナログユニットのみを交換する場合等において用いられるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１図は、この発明の第一の実施の形態によるアナログユニットシステムを示すブロック図である。
【図２】 第２図は、この発明の第一の実施の形態によるユーザレンジ退避の手順を示すフローチャートである。
【図３】 第３図は、この発明の第一の実施の形態によるユーザレンジ復元の手順を示すフローチャートである。
【図４】 第４図は、入力されるオフセット電圧，ゲイン電圧とオフセット値，ゲイン値との関係を示したグラフである。
【図５】 第５図は、２台のユニット間におけるオフセット値及びゲイン値の関係を示す図である。
【図６】 第６図は、２種類の数式がそれぞれ含む誤差を比較するために模式化したグラフである。
【図７】 第７図は、２種類の数式がそれぞれ含む誤差を比較するために模式化したグラフである。
【図８】 第８図は、この発明の第一の実施の形態による複数のＡ／Ｄ変換ユニットを含むアナログユニットシステムを示すブロック図である。
【図９】 第９図は、第８図に示したシステムにおけるオフセット値及びゲイン値の設定手順を示すフローチャートである。
【図１０】 第１０図は、この発明の第二の実施の形態による複数のＡ／Ｄ変換ユニットを含むアナログユニットシステムを示すブロック図である。
【図１１】 第１１図は、この発明の第二の実施の形態によるＡ／Ｄ変換ユニットの交換手順を示すフローチャートである。
【図１２】 第１２図は、この発明の第三の実施の形態による複数のＡ／Ｄ変換ユニットを含むアナログユニットシステムを示すブロック図である。
【図１３】 第１３図は、従来のアナログユニットシステムを示すブロック図である。
【図１４】 第１４図は、従来のオフセット値及びゲイン値の設定手順を示すフローチャートである。

Claims (3)

1. 第一の工場設定値と第一のユーザ設定値とを記憶する記憶手段と、
   前記第一の工場設定値と同種パラメータである第二の工場設定値と前記記憶手段から読み出された前記第一の工場設定値及び前記第一のユーザ設定値とに基き第二のユーザ設定値を算出する演算手段と、
   この演算手段により算出された第二のユーザ設定値を用いてアナログ値とデジタル値との変換を行う変換手段とを備えたアナログユニットシステム。
2. 第一の工場設定値と第一のユーザ設定値とを記憶する第一の記憶手段を有する第一のアナログユニットと、
   前記第一の記憶手段から読み出された前記第一の工場設定値と前記第一のユーザ設定値とを記憶する第二の記憶手段と、
   前記第一の工場設定値と同種パラメータである第二の工場設定値と前記第二の記憶手段から読み出された前記第一の工場設定値及び前記第一のユーザ設定値とに基き第二のユーザ設定値を算出する演算手段と、
   この演算手段により算出された前記第二のユーザ設定値を記憶する第三の記憶手段を有する第二のアナログユニットとを備えたアナログユニットシステム。
3. 第二のアナログユニットが複数台存在することを特徴とする請求項第２項記載のアナログユニットシステム。

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