JP5499274B2 - 信号変換器 - Google Patents

Description

本発明は、計測信号等の値が意味付けされた入力信号に所定の信号変換処理を施して出力する、主として計装用の信号変換器に関するものである。

従来、各種計測センサーから得られる計測信号を計装用統一信号に変換する信号変換器が知られている(特許文献１参照)。
この種の信号変換器は、一般に制御プラントにおいて制御の対象となる機器の近傍に設置されており、例えば図２に示す如くタンク(11)内の液体を加熱器(13)により加熱して一定温度に保つ制御対象(１)においては、タンク(11)に取り付けられた温度計(12)から得られる温度計測信号が信号変換器(８)に入力される。

信号変換器(８)は、計測信号にＡ／Ｄ変換等の前処理を施す入力回路(17)と、該入力回路(17)から得られる信号に所定の信号変換処理を施す信号変換回路(18)と、該信号変換回路(18)から得られる信号にＤ／Ａ変換等の後処理を施して出力する出力回路(19)とを具えている。これによって、入力信号が所定範囲内(例えばＤＣ４〜２０ｍＡ、ＤＣ１〜５Ｖ)の対応する計装用統一信号に変換されて出力されることになる。
信号変換器(８)から出力される計装用統一信号は、制御プロセッサー(９)へ供給されて、制御対象(１)の加熱器(13)に接続された温度調節器(14)をフィードバック制御するための制御信号が作成される。

特開平１０−２２１１２７号公報

ところで、上述の如き計装系においては、異常や事故の発生時にその原因を究明するべく、図２に示す如く、信号変換器(８)にデータレコーダ(15)を接続して、入力回路(17)から得られる信号を履歴データとして記録することが行なわれる。そして、信号再生指令Ｃに応じて、データレコーダ(15)から再生される履歴データが信号変換回路(18)による信号変換処理を経て出力回路(16)へ供給される。出力回路(16)から得られる信号Ｓはコンピュータ(図示省略)へ供給されて解析が施され、或いは該信号Ｓに基づくシミュレーションが実行されて、原因究明が行なわれる。

しかしながら、従来の信号変換器(８)を用いた計装系において異常や事故の発生原因を究明するためには、信号変換器(８)にデータレコーダ(15)を接続すると共に、データレコーダ(15)に出力回路(16)を接続する必要があるため、構成が複雑となる問題があった。
そこで本発明の目的は、簡易な構成で計装系の異常や事故の発生原因を究明することが可能な信号変換器を提供することである。

本発明に係る信号変換器は、値が意味付けされた入力信号に所定の信号変換処理を施して出力するものであって、記憶手段を内蔵し、外部から信号再生指令が供給されない限り、前記入力信号若しくは前記所定の信号変換処理が施された信号の変化を履歴データとして前記記憶手段に格納し、外部から信号再生指令が供給されたときは、前記記憶手段から一連の履歴データを読み出して出力することを特徴とする。

より具体的には、本発明に係る信号変換器は、値が意味付けされた入力信号に前処理を施す入力回路と、該入力回路から得られる信号に所定の信号変換処理を施す信号変換回路と、該信号変換回路から得られる信号に所定の後処理を施して出力する出力回路とを具えると共に、前記所定の信号変換処理が施された信号を記憶することが可能な記憶手段を内蔵している。
ここで、前記信号変換回路は、
外部から信号再生指令が供給されたか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に応じ、信号再生指令が供給されない限り、前記所定の信号変換処理を実行して、該信号変換処理が施された信号を前記出力回路へ送出すると共に、前記入力信号若しくは前記所定の信号変換処理が施された信号の変化を前記記憶手段に履歴データとして格納し、信号再生指令が供給されたときは、前記記憶手段から一連の履歴データを読み出して、前記所定の信号変換処理の施された信号を前記出力回路へ送出する制御手段
とを具えている。

前記入力回路は、例えばＡ／Ｄ変換回路、オペアンプ、或いは抵抗を電圧に変換する回路、カウンタなどから構成される。又、前記出力回路は、例えばＤ／Ａ変換回路、増幅回路、或いはアナログ信号をパルス信号に変換する回路等から構成される。
前記信号再生指令は、異常や事故の発生時にその原因を究明する必要が生じたとき、オペレータの操作に応じて作成され、或いは外部回路にて作成されて、信号変換回路に供給されるものである。

信号再生指令が発せられない通常動作においては、信号変換回路は、入力回路から供給される信号に所定の信号変換処理を施し、これによって得られる信号は、出力回路へ送出される。又、これと同時に、入力信号若しくは所定の信号変換処理が施された信号が記憶手段に供給される。これによって、記憶手段には、過去の履歴データが一定期間に亘って格納されることになる。
その後、異常や事故が発生した時は、例えばユーザ操作に応じて信号再生指令が信号変換回路に供給され、これによって、信号変換回路は、記憶手段から一連の履歴データを読み出し、必要に応じて信号変換処理を施した後、出力回路へ送出する。

そして、出力回路から出力される信号は、例えばコンピュータへ供給されて解析が施され、或いは該信号に基づくシミュレーションが実行されて、原因究明が行なわれる。

上記本発明の信号変換器においては、従来の信号変換器の構成に対し、記憶手段と該記憶手段に対する格納／読み出し機能を追加するだけで、従来の出力回路を追加接続することなく、計装系の異常や事故の発生時に原因究明のために用いる出力信号が得られる。
例えば記憶手段は半導体メモリによって構成することが出来、記憶手段に対する格納／読み出し機能の追加は、信号変換回路のソフトウエアに僅かな変更を加えるだけで実現することが出来る。
従って、本発明に係る信号変換器によれば、従来の信号変換器を用いた計装系においては必要であったデータレコーダや出力回路が不要となり、従来よりも構成が簡易となる。

上述の如く、本発明に係る信号変換器によれば、簡易な構成で計装系の異常や事故の発生原因を究明することが可能である。

図１は、本発明に係る信号変換器が配備された計装系の構成を表わすブロック図である。 図２は、従来の信号変換器が配備された計装系の構成を表わすブロック図である。 図３は、本発明に係る信号変換器の動作を表わすフローチャートである。 図４は、従来の信号変換器の動作を表わすフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係る信号変換器(２)は、制御の対象となる機器の近傍に設置されており、例えば図１に示す如くタンク(11)内の液体を加熱器(13)により加熱して一定温度に保つ制御対象(１)においては、タンク(11)に取り付けられた温度計(12)から得られる温度計測信号が信号変換器(２)に入力される。

信号変換器(２)は、計測信号に例えばＡ／Ｄ変換等の前処理を施す入力回路(４)と、該入力回路(４)から得られる信号に所定の信号変換処理を施す信号変換回路(５)と、該信号変換回路(５)から得られるデジタル信号に例えばＤ／Ａ変換等の後処理を施して出力する出力回路(６)とを具えている。これによって、入力信号が所定範囲内(例えばＤＣ４〜２０ｍＡ、ＤＣ１〜５Ｖ)の対応する計装用統一信号Ｓに変換されて出力されることになる。

又、信号変換回路(５)にはメモリ(７)が接続されており、信号変換回路(５)によって所定の信号変換処理の施されたデータがメモリ(７)へ供給され、過去一定期間の履歴データとしてメモリ(７)に格納される。
メモリ(７)に格納された履歴データは、後述の如く信号変換回路(５)へ供給される信号再生指令Ｃに応じて読み出され、出力回路(６)へ送出される。
尚、メモリ(７)としては、内蔵型の半導体メモリの他、取り外し可能なハードディスク装置等、各種の記憶装置を採用することが出来る。

そして、出力回路(６)から出力される計装用統一信号Ｓは、制御プロセッサー(３)へ供給されて、制御対象(１)の加熱器(13)に接続された温度調節器(14)をフィードバック制御するための制御信号が作成される。
又、制御対象(１)に何らかの異常や事故が発生したとき、出力回路(６)から得られる計装用統一信号Ｓは、必要に応じてコンピュータ(図示省略)へ供給され、信号解析やシミュレーションが実行されて、原因究明が行なわれる。

図３は、上記信号変換回路(５)が実行する処理を表わしている。
先ずステップＳ１では、信号再生指令Ｃによる信号再生要求があったか否かを判断する。ここでノーと判断されたときは、ステップＳ２に移行して、計装用統一信号を得るための通常の信号処理を実行した後、ステップＳ３にて、信号処理後のデータをメモリに格納する。
その後、ステップＳ１に戻って、信号再生要求有無の判断を繰り返す。

ここで、信号処理後のデータは、過去一定期間に亘って繰り返しメモリに格納されることにより、メモリには、常に過去一定期間に亘る履歴データが蓄積されることになる。

制御対象に何らかの異常や事故が発生したとき、オペレータによる所定の操作に応じて、図１に示す信号変換回路(５)に信号再生指令Ｃが供給される。
この結果、図３のステップＳ１にてイエスと判断されると、ステップＳ４に移行し、メモリから過去一定期間に亘る履歴データを読み出し、出力回路へ送出する。
その後、ステップＳ１に戻って、信号再生要求有無の判断を繰り返す。

これに対し、従来の信号変換器においては図４に示す如く、計装用統一信号を得るための通常の信号処理が繰り返される。

図３に示す信号処理によれば、オペレータによる所定の操作が行なわれない限り、図１に示す信号変換回路(５)にて入力信号に対して通常の信号処理が施され、それによって得られるデータが後段の出力回路(６)へ供給されると共に、メモリ(７)に格納される。
出力回路(６)から得られる計装用統一信号Ｓは、制御プロセッサー(３)へ供給されて、制御対象(１)の加熱器(13)に接続された温度調節器(14)をフィードバック制御するための制御信号が作成される。

その後、異常や事故の発生時にオペレータによる所定の操作が行なわれると、図１に示す信号変換回路(５)に信号再生指令Ｃが供給され、これに応じて信号変換回路(５)による通常の信号処理は中断され、メモリ(７)に格納されている過去一定期間の履歴データが読み出され、後段の出力回路(６)へ供給される。
出力回路(６)から得られる計装用統一信号Ｓはコンピュータ(図示省略)へ供給されて解析が施され、或いは該信号Ｓに基づくシミュレーションが実行されて、異常や事故の原因究明が行なわれる。

本発明に係る信号変換器(２)によれば、図１に示す如く、信号変換器(２)にメモリ(７)を内蔵すると共に、信号変換回路(５)の動作に前述の僅かな変更を加えるだけで、異常や事故の原因究明のために用いる出力信号が得られる。
従って、本発明に係る信号変換器(２)によれば、図２に示す従来の構成におけるデータレコーダ(15)や出力回路(16)の接続は不要となり、従来よりも構成が簡易となる。

尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、入力回路(４)から得られる信号は、信号変換回路(５)による信号処理を施すことなくメモリ(７)に格納し、その後、メモリ(７)から読み出した信号に、必要に応じて信号変換回路(５)による信号処理を施した上、出力回路(６)へ送出する構成を採用することも可能である。

又、信号再生指令Ｃに応じて出力回路(６)から得られる信号Ｓは、制御プロセッサー(３)へ供給して、制御プロセッサー(３)によって事故解析やシミュレーションを実行することも可能である。

更に本発明は、各種センサーが出力するセンサー信号を計装用統一信号に変換する信号変換器に限らず、ある統一信号を別形態の統一信号に変換する信号変換器や、入力信号を異なる種類の何らかの物理・化学量信号(統一信号／非統一信号に拘わらず、電圧、電流、パルス、空気圧等の信号)に変換する変換器等、各種の信号形態、信号の大きさ等に関して所定の処理を施す各種の信号変換器に実施することが出来る。

(１) 制御対象
(11) タンク
(12) 温度計
(13) 加熱器
(14) 温度調節器
(２) 信号変換器
(３) 制御プロセッサー
(４) 入力回路
(５) 信号変換回路
(６) 出力回路
(７) メモリ

Claims (4)

1. 値が意味付けされた入力信号に所定の信号変換処理を施して、前記入力信号を所定範囲内の対応する計装用統一信号に変換し、制御の対象となる機器をフィードバック制御するために前記計装用統一信号を出力する信号変換器において、記憶手段を内蔵し、外部から信号再生指令が供給されない通常動作においては、前記計装用統一信号を前記フィードバック制御するために出力し、かつ、前記入力信号若しくは前記所定の信号変換処理が施された信号の変化を履歴データとして前記記憶手段に格納し、外部から前記信号再生指令が供給されたときは、前記計装用統一信号を前記フィードバック制御するために出力し、かつ、前記記憶手段から一連の前記履歴データを読み出して出力することを特徴とする信号変換器。
2. 値が意味付けされた入力信号に前処理を施す入力回路と、該入力回路から得られる信号に所定の信号変換処理を施す信号変換回路と、該信号変換回路から得られる信号に所定の後処理を施して、これによって得られる所定範囲内の対応する計装用統一信号を、制御の対象となる機器をフィードバック制御するために出力する出力回路とを具えた信号変換器において、記憶手段を内蔵し、前記信号変換回路は、
   外部から信号再生指令が供給されたか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段の判断結果に応じ、外部から信号再生指令が供給されない通常動作においては、前記所定の信号変換処理を実行して、該信号変換処理が施された前記計装用統一信号を前記フィードバック制御するために前記出力回路へ送出すると共に、前記入力信号若しくは前記信号変換処理が施された信号の変化を前記記憶手段に履歴データとして格納し、外部から前記信号再生指令が供給されたときは、前記計装用統一信号を前記フィードバック制御するために出力し、かつ、前記記憶手段から一連の前記履歴データを読み出して、前記所定の信号変換処理の施された信号を前記出力回路へ送出する制御手段
   とを具え、前記信号再生指令が供給されたとき、前記出力回路から得られる計装用統一信号が外部へ供給されることを特徴とする信号変換器。
3. 前記値が意味付けされた入力信号は、前記制御の対象となる機器から得られる計測信号であって、出力される前記計装用統一信号に基づいて前記制御の対象となる機器がフィードバック制御されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の信号変換器。
4. 前記記憶手段は、取り外しが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乃至請求項３の何れかに記載の信号変換器。

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