JPH0148488B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、電子式指示計をもつたデイジタルコ
ントローラの改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕 デイジタルコントローラは、概念的に従来のア
ナログ形電子式調節計をマイクロプロセツサによ
るDDC（Direct Digital Control）に置き代えた
もので、構造的にはアナログ調節計と同様の単体
ケースに指示操作部とマイクロプロセツサを用い
た制御部とが一体となつて収納されているコント
ローラである。

ところで、従来、この種のデイジタルコントロ
ーラには、可動コイル形指示計をもつたものと、
電子式指示計をもつたものとがある。第１図は従
来の可動コイル形指示計をもつたデイジタルコン
トローラである。このコントローラは、測定値
PVやその他のアナログ信号AIをマルチプレクサ
１によつて選択的に取込んだ後、Ａ―Ｄ変換回路
２によりデイジタル化し、マイクロプロセツサ３
に供給する。マイクロプロセツサ３は、測定値
PVが入ると、プログラムに従つて目標設定値SV
に対して測定値PVが一致するようにPID演算を
行なつて操作出力値MVを求め、これをアツプ・
ダウンカウンタ４を介してＤ―Ａ変換回路５に供
給し、ここでアナログ信号に変換した後、操作端
（図示せず）に供給して駆動する。６は可動コイ
ル形指示計部であつて、この表面側には測定値
PV、目標設定値SVを指示する指示部６ａ、目標
設定値変更用押釦スイツチ６ｂ、自動・手動制御
モード用スイツチ６ｃ、操作出力値指示部６ｄお
よびアツプ・ダウンスイツチ６ｅが設けられ、さ
らに側面側にはデイジタル表示器６ｆが設けられ
ている。前記アツプ・ダウンカウンタ４は、自
動・手動制御モード用スイツチ６ｃおよびアツ
プ・ダウンスイツチ６ｅにより、マイクロプロセ
ツサ３とは独立にオペレータがアツプ・ダウンで
きるようになつている。７はROMおよびRAM
などのメモリ、８はPIDパラメータやアラームの
上下限値などをメモリ７に設定したり、デイジタ
ル表示器６ｆに設定表示したりするキーボード回
路である。９はＤ―Ａ変換回路である。

以上のようなデイジタルコントローラの場合、
マイクロプロセツサ３が故障すると、制御モード
用スイツチ６ｃおよびアツプ・ダウンスイツチ６
ｅからスイツチ回路１０を介してアツプ・ダウン
カウンタ４をアツプ又はダウンさせ、かつ操作出
力指示部６ｄを見ながら手動操作を行える利点が
ある。しかし、可動コイル形指示計は、振動、見
易さおよび精度などの面から電子式のものより劣
るため、最近では発光ダイオードアレイや螢光放
電管等の電子式指示計をもつたデイジタルコント
ローラが多く採用されてきている。

このデイジタルコントローラは、特にデータ指
示手段として、第２図に示すようにバーグラフ駆
動部１１と、発光ダイオード、螢光放電管等で構
成された測定値用バーグラフ１２ａ、目標設定用
バーグラフ１２ｂおよび操作出力値用バーグラフ
１２ｃを持つたバーグラフ表示部１２とを備えた
ものである。第３図は上記バーグラフ駆動部１１
とバーグラフ表示部１２との具体的構成を示す図
である。このバーグラフ駆動部１１は、マイクロ
プロセツサ３にバス１３を介して接続される測定
値用レジスタ１１１ａ、目標設定値用レジスタ１
１１ｂおよび操作出力値用レジスタ１１１ｃと、
各バーグラフ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの縦バーを
選択する選択駆動回路１１２ａ，１１２ｂ，１１
２ｃと、これらの選択駆動回路１１２ａ，１１２
ｂ，１１２ｃおよび各レジスタ１１１ａ，１１１
ｂ，１１１ｃを一定周期ごとに時分割的に動作さ
せる走査制御回路１１３と、この走査制御回路１
１３によつて選択された例えば測定値用レジスタ
１１１ａからのデータがプリセツトされ、かつ同
回路１１３からのクロツクCPでダウンするダウ
ンカウンタ１１４と、走査制御回路１１３からの
セツト信号Ｓでセツトされ、かつダウンカウンタ
１１４の零値によつてリセツトされるフリツプ・
フロツプ１１５と、フリツプ・フロツプ１１５か
ら信号が入つているときに走査制御回路１１３か
らクロツクCPが入ると、信号を出力するアンド
ゲート１１６と、アンドゲート１１６より入力さ
れる信号によつて順次シフトして横バーを選択す
るシフトレジスタ１１７とからなつている。

前記バーグラフ表示部１２は、縦バーと横バー
とをマトリツクス状に配置しその交叉部に例えば
発光ダイオードLED等を接続してなる構成であ
る。

従つて、この電子式指示手段は、一定周期ごと
にマイクロプロセツサ３からバス１３を通つて各
レジスタ１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃにそれぞ
れデータが格納され、走査制御回路１１３のスキ
ヤンによつて各レジスタ１１１ａ，１１１ｂ，１
１１ｃのデータをシリアルに出力してシフトレジ
スタ１１７に格納し、データに比例した数だけ各
バーグラフ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの発光ダイオ
ードLEDを点灯させるものである。

しかし、以上のようなデイジタルコントローラ
は、マイクロプロセツサ３が故障すると、バーグ
ラフ表示部１２表示データを更新することができ
ず、従つて、現在の測定値、操作出力値を見るこ
とができない不具合がある。また、手動制御は緊
急時に操作端を操作する唯一の制御手段である
が、このような制御手段が備えておらず、プロセ
ス計装システムの信頼性を低下させていた。

そこで、以上のような不具合を解決するため
に、第２図に対し個別に電子式指示計用Ａ―Ｄ変
換回路を備えることも考えられるが、これはコス
トアツプにつながるとともに、測定値PVはその
Ａ―Ｄ変換値を直接表示することが難かしい。な
ぜならば、熱電対におけるリニアライズ信号の測
定や差圧式流量測定の場合には開平演算後の結果
を表示させたい場合もあるが、すべてのコントロ
ーラがＡ―Ｄ変換値を直接表示するわけではない
ので、専用のＡ―Ｄ変換回路を常備する効果がう
すい。

〔発明の目的〕

本発明は、電子式指示計をもつたデイジタルコ
ントローラにおいて、マイクロプロセツサが故障
した場合でもバーグラフ表示部の表示機能を維持
でき、かつ手動制御も可能とし、プラントの安全
操業に寄与させうるデイジタルコントローラを提
供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、Ａ―Ｄ変換回路とマイクロプロセツ
サとの間に双方向性バツフアを設け、マイクロプ
ロセツサの正常時には双方向性バツフアを動作さ
せてＡ―Ｄ変換回路とマイクロプロセツサとを接
続し、マイクロプロセツサの停止時にはフエール
信号を出して双方向性バツフアを切り離すととも
にそのフエール信号をバーグラフ駆動部で受けて
バーグラフ駆動部がＡ―Ｄ変換回路のデータを読
取るようにするデイジタルコントローラである。

さらに、本発明は、上記発明に、マイクロプロ
セツサで得た操作出力値をアツプ・ダウンするア
ツプ・ダウンカウンタを手動にて操作しうる構成
としたデイジタルコントローラである。

〔発明の実施例〕 第４図は本発明に係る電子式指示計をもつたデ
イジタルコントローラの一実施例を示す構成図で
ある。同図において２１は後述するマルチプレク
サからの選択信号を受けて測定値PVやその他の
アナログ信号AI〜ANおよび操作出力値MVであ
るフイードバツク信号を取込むマルチプレクサで
あつて、このマルチプレクサ２１によつて取込ま
れた信号はＡ―Ｄ変換回路２２によつてデイジタ
ル信号に変換される。２３は双方向性バツフア回
路であつて、これはマイクロプロセツサ２４の正
常時にバーグラフ駆動側データバス２５およびプ
ロセツサ側データバス２６とを接続してＡ―Ｄ変
換回路２２とマイクロプロセツサ２４との間のデ
ータ伝送等を可能にするとともに、マイクロプロ
セツサ２４の故障時にはフエール信号FSによつ
て切り離されるようになつている。マイクロプロ
セツサ２４は、Ａ―Ｄ変換回路２２で変換された
デイジタル測定値を読取つた後、メモリ２７のプ
ログラムに従つてPID演算を行なつて測定値PV
が目標設定値SVに一致するような操作出力値
MVを求め、これをデータバス２６を介してアツ
プ・ダウンカウンタ２８にプリセツトする。２９
はアツプ・ダウンカウンタ２８の出力をアナログ
信号に変換するＡ―Ｄ変換回路であつて、この回
路２９のアナログ操作出力値MVは操作端（図示
せず）へ駆動信号として与えられ、またマイクロ
プレクサ２１へ送される。なお、アツプ・ダウン
カウンタ２８は、自動・手動制御モード用スイツ
チ３０１、アツプ・ダウンスイツチ３０２によ
り、マルチプレクサ２４とは独立にオペレータが
手動でアツプ・ダウンすると、その出力値がマル
チプレクサ２１を介してマイクロプロセツサ２４
に読込まれて同マイクロプロセツサ２４より双方
向性バツフア回路２３を介してバーグラフ駆動部
３１に与えられ、いわゆる手動制御が可能な状態
となる。３２はPIDパラメータやアラームの上下
限値などをメモリ２２に書込んだり、デイジタル
表示器（図示せず）に設定表示したりする。前記
バーグラフ駆動部３１は測定値PV、目標設定値
SVおよび操作出力値MVを選択的に取り出して
電子式指示計部３０に供給する機能をもつてい
る。この電子式指示計部３０は、測定値用バーグ
ラフ３０３ａ、目標設定値用バーグラフ３０３
ｂ、操作出力値用バーグラフ３０３ｃよりなるバ
ーグラフ表示部３０３の外に、目標設定値変更用
押釦スイツチ３０４、自動・手動制御モード用ス
イツチ３０１、アツプ・ダウンスイツチ３０２、
さらにはデイジタル表示器（図示していないが、
第１図および第２図のデイジタル表示器に相当す
る）が設けられている。３３はマイクロプロセツ
サ２４又はマイクロプロセツサ２４の故障時にバ
ーグラフ駆動部３１から発生されるハイおよびロ
ーを繰返す選択信号MSをマルチプレクサ２１に
与えるゲート回路部、３４はマイクロプロセツサ
２４又はマイクロプロセツサ２４の故障時に発生
されるスタート信号STをＡ―Ｄ変換回路２２に
与えてＡ―Ｄ変換動作を開始させるオアゲート、
３５はＡ―Ｄ変換終了後に同じくマイクロプロセ
ツサ２４又はバーグラフ駆動部３１から発生され
るリード信号RDをＡ―Ｄ変換回路２２に与えて
Ａ―Ｄ変換データをマイクロプロセツサ２４又は
バーグラフ駆動部３１で読取られるオアゲートで
ある。

次に、第５図は特にバーグラフ駆動部３１を詳
細に示す図である。つまり、バーグラフ駆動部３
１は、マイクロプロセツサ２４から出力される選
択信号Sa，Sb，Sc又は走査制御回路３１１から
の選択信号S′a，S′cによつてマイクロプロセツサ
２４からの測定値データ、目標設定値データおよ
び操作出力値データが書込まれる測定値用レジス
タ３１２ａ、目標設定値用レジスタ３１２ｂ、操
作出力値用レジスタ３１２ｃと、走査制御回路３
１１から所定の周期ごとに時分割的に供給される
選択信号によつて各レジスタ３１２ａ，３１２
ｂ，３１２ｃのデータがプリセツトされ、かつ同
回路３１１からのクロツクCPでダウン計数する
ダウンカウンタ３１３と、走査制御回路３１１か
らのセツト信号でセツトされ、かつダウンカウン
タ３１３の零値でリセツトされるフリツプ・フロ
ツプ３１４と、このフリツプ・フロツプ３１４か
ら信号が入つているときに走査制御回路３１１か
らクロツクCPが入ると、そのクロツクCPに従つ
て順次出力するアンドゲート３１５と、アンドゲ
ート３１５から出力される信号に基づいて順次シ
フトされてバーグラフ表示部３０３の横バーに選
択駆動信号を与えるシフトレジスタ３１６と、走
査制御回路３１１からの選択信号に基づいてバー
グラフ表示部３０３の縦バーに選択駆動信号を与
える選択駆動回路３１７ａ〜３１７ｃとで構成さ
れている。なお、バーグラフ表示部３０３の具体
的構成は例えば第３図のように複数本の横バーと
複数本の縦バーとがマトリツクス状に配置され、
その交叉部に発光ダイオードが接続されてなる構
成である。

次に、以上のように構成されたデイジタルコン
トローラの作用を説明する。マイクロプロセツサ
２４よりゲート回路部３３を介して測定値用、そ
の他のアナログ信号および操作出力値用の選択信
号がマルチプレクサ２１に入ると、このマルチプ
レクサ２１はその選択信号に応じて例えばプロセ
ス測定値PV、その他のアナログ信号AI〜ANお
よび操作出力値MVを順次サンプリングしてＡ―
Ｄ変換回路２２に供給する。このＡ―Ｄ変換回路
２２はマイクロプロセツサ２４よりオアゲート３
４を介して入力されるスタート信号STによつて
Ａ―Ｄ変換動作を開始する。そして、Ａ―Ｄ変換
終了後、同じくマイクロプロセツサ２４よりオア
ゲート３５を介してリード信号RDが入力される
と、Ａ―Ｄ変換回路２２のデイジタル変換データ
はデータバス２５、双方向性バツフア回路２３お
よびデータバス２６を介してマイクロプロセツサ
２４によつて読取られる。ここで、マイクロプロ
セツサ２４は、メモリ２７から目標設定値SVを
読出し、Ａ―Ｄ変換回路２２から入力される測定
値PVが目標設定値SVに一致するようにPID演算
を行なつて操作出力値MVを求めるとともに、こ
れらの測定値PVおよび操作出力値MVをメモリ
２２を書込む。さらに、マイクロプロセツサ２４
はプログラムに従つて順次各レジスタ３１２ａ，
３１２ｂ，３１２ｃに選択信号Sa〜Scを与えて
測定値データをレジスタ３１２ａに、目標設定値
データをレジスタ３１２ｂに、操作出力値データ
をレジスタ３１２ｃにそれぞれ書込んでいく。そ
して、これらの各レジスタ３１２ａ〜３１２ｃの
内容は走査制御回路３１１の選択信号によつてダ
ウンカウンタ３１３にプリセツトされ、その後、
走査制御回路３１１から出力されるクロツクCP
がダウンカウンタ３１３およびアンドゲート３１
５に送出される。ここで、ダウンカウンタ３１３
はクロツクCPが入るごとにダウン計数し、零と
なつたときにフリツプ・フロツプ３１４をリセツ
トする。一方、アンドゲート３１５は、ダウンカ
ウンタ３１３によつてリセツトされるまでの間、
クロツクCPが入ると、そのクロツクCPに従つて
信号を出力し、これを順次シフトレジスタ３１６
に入力する。このシフトレジスタ３１６はアンド
ゲート３１５から信号が入るごとに、バーグラフ
表示部３０３の横バーに選択駆動信号を与える。
その結果、測定値用バーグラフ３０３ａには測定
値PVに対応したセグメント数だけ発光ダイオー
ドを点灯させることができ、同様に目標設定値用
バーグラフ３０３ｂに目標設定値SVを、操作出
力値用バーグラフ３０３ｃに操作出力値MVを表
示することができる。なお、各レジスタ３１２
ａ，３１２ｂ，３１２ｃには例えばマイクロプロ
セツサ２４より0.1〜0.5秒に一回ずつロードされ
ることにより、測定値データ、目標設定値データ
および操作出力値データが更新されるようになつ
ている。

次に、マイクロプロセツサ２４が故障した場合
について述べる。マイクロプロセツサ２４が故障
すると、同プロセツサ２４から例えばハイレベル
のフエール信号FSが出、このフエール信号FSに
よつて双方向性バツフア回路２３が切り離され、
かつ同信号FSがバーグラフ駆動部３１にも入力
される。そうすると、同バーグラフ駆動部３１か
ら例えば0.1〜0.5秒に一回ずつゲート回路部３３
を介してマルチプレクサ２１に選択信号MSが送
られ、さらにスタート信号STがＡ―Ｄ変換回路
２２に供給される。この結果、Ａ―Ｄ変換回路２
２はマルチプレクサ２１によつて取込んだ測定値
PVおよび操作出力値MVを順次Ａ―Ｄ変換する。
さらに、バーグラフ駆動部３１は、Ａ―Ｄ変換終
了後、リード信号RDをＡ―Ｄ変換回路２２に供
給し、測定値PVおよび操作出力値MVを読込ん
で該当レジスタ３１２ａ，３１２ｃに格納する。
各レジスタ３１２ａ〜３１２ｃの内容は上述した
動作と同様の手段によりバーグラフ表示部３０３
の各バーグラフ３０３ａ〜３０３ｃに点灯する。
従つて、本デイジタルコントローラは、マイクロ
プロセツサ２４が停止中であつてもバーグラフ駆
動部３１によつて測定値PVおよび操作出力値SV
を読込むことができ、さらに自動・手動制御モー
ド用スイツチ３０１、アツプ・ダウンスイツチ３
０２によつて手動操作が可能であり、プロセスの
安全操業に大きく貢献することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
はない。例えばＡ―Ｄ変換回路２２がシリアルク
ロツクデータSCPを出力するものでは、測定値用
レジスタ３１２ａおよび操作出力値用レジスタ３
１２ｃの代りにアツプカウンタ３１２′ａ，３１
２′ｃを設け、走査制御回路３１１から各アツプ
カウンタ３１２′ａ，３１２′ｃに対し制御線４
１，４２を介してアツプモード信号を入力してア
ツプモードとし、Ａ―Ｄ変換回路２２のシリアル
クロツクSCPをアツプ計数して測定値データ、操
作出力値データとすることができる。この場合に
はマイクロプロセツサ２４がバス２５を抑えて停
止した故障モードに対しては非常に有効な手段で
ある。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、Ａ―Ｄ変
換回路とマイクロプロセツサとの間に双方向性バ
ツフア回路を設け、かつこれにわずかのゲート回
路を付加するだけで、マイクロプロセツサの故障
時でもバーグラフ駆動部から直接マルチプレクサ
およびＡ―Ｄ変換回路を制御して測定値データ、
操作出力値データをバーグラフ表示部に表示でき
る。自動・手動制御モード用スイツチおよびアツ
プ・ダウンスイツチによりアツプ・ダウンカウン
タをアツプ又はダウンさせることができるので、
マイクロプロセツサの故障時に手動制御が可能と
なり、プラントの安全操業に大きく貢献させるこ
とができる。また、バスを分離する手段をとつた
場合、マイクロプロセツサの停止時にバスを抑え
た故障モードに対しても有効で非常に信頼性を上
げることができるデイジタルコントローラを提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の可動コイル形指示計をもつたデ
イジタルコントローラの構成図、第２図は従来の
電子式指示計をもつたデイジタルコントローラの
構成図、第３図は第２図に示すデイジタルコント
ローラのバーグラフ駆動部およびバーグラフ表示
部を具体化した構成図、第４図および第５図は本
発明に係る電子式指示計をもつたデイジタルコン
トローラの一実施例を説明するための図であつ
て、第４図は全体構成図、第５図は特にバーグラ
フ駆動部の具体的構成例を示す図、第６図は本発
明の他の実施例を示す構成図である。 ２１…マルチプレクサ、２２…Ａ―Ｄ変換回
路、２３…双方向性バツフア回路、２４…マイク
ロプロセツサ、２５，２６…データバス、２７…
メモリ、２８…アツプ・ダウンカウンタ、２９…
Ｄ―Ａ変換回路、３０…電子式指示計部、３１…
バーグラフ駆動部、３３〜３５…ゲート、３０３
ａ〜３０３ｃ…バーグラフ、３１１…走査制御回
路、３１２ａ〜３１２ｃ…レジスタ、３１２′ａ，
３１２′ｃ…アツプカウンタ、３１３…ダウンカ
ウンタ、３１４…フリツプ・フロツプ、３１５…
ゲート、３１６…シフトレジスタ、３１７ａ〜３
１７ｃ…選択駆動回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくともプロセス測定値および操作出力値
   を選択的に取込むデータ取込み回路と、このデー
   タ取込み回路によつて取込んだプロセス測定値お
   よび操作出力値をデイジタルデータに変換するＡ
   ―Ｄ変換回路と、このＡ―Ｄ変換回路の出力側に
   設けられた双方向性バツフアと、正常時に双方向
   性バツフアを動作させてＡ―Ｄ変換回路から測定
   値データを読取つてこの測定値データが目標設定
   値に追従するような演算を行なつて操作出力値を
   求め、停止時にはフエール信号を出して前記双方
   向性バツフアを切り離すマイクロプロセツサと、
   このマイクロプロセツサの正常時には該マイクロ
   プロセツサによつて送られてくる少なくとも測定
   値データおよび操作出力値データを記憶してバー
   グラフ表示部を点灯駆動させ、またマイクロプロ
   セツサからフエール信号を受けると自ら前記デー
   タ取込み回路およびＡ―Ｄ変換回路を制御して測
   定値データおよび操作出力値を取込んでバーグラ
   フ表示部を点灯駆動するバーグラフ駆動部とを備
   えたことを特徴とするデイジタルコントローラ。 ２ 少なくともプロセス測定値および操作出力値
   を選択的に取込むデータ取込み回路と、このデー
   タ取込み回路によつて取込んだプロセス測定値お
   よび操作出力値をデイジタルデータに変換するＡ
   ―Ｄ変換回路と、このＡ―Ｄ変換回路の出力側に
   設けられた双方向性バツフアと、正常時に双方向
   性バツフアを動作させてＡ―Ｄ変換回路から測定
   値データを読取つてこの測定値データが目標設定
   値に追従するような演算を行なつて操作出力値を
   求め、停止時にはフエール信号を出して前記双方
   向性バツフアを切り離すマイクロプロセツサと、
   このマイクロプロセツサの正常時には該マイクロ
   プロセツサによつて送られてくる少なくとも測定
   値データおよび操作出力値データを記憶してバー
   グラフ表示部を点灯駆動させ、またマイクロプロ
   セツサからフエール信号を受けると自ら前記デー
   タ取込み回路およびＡ―Ｄ変換回路を制御して測
   定値データおよび操作出力値を取込んでバーグラ
   フ表示部を点灯駆動するバーグラフ駆動部と、前
   記マイクロプロセツサの演算によつて得られた操
   作出力値に基づいてアツプ・ダウン計数してその
   出力を操作出力値として操作端および前記データ
   取込み回路に供給し、かつ外部から手動によつて
   アツプ・ダウン操作可能なアツプ・ダウンカウン
   タとを備えたことを特徴とするデイジタルコント
   ローラ。