JPH0668688B2 - デ−タ読込装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明はフィードバック制御等を行う制御装置に用いら
れ、サンプリング周期毎にデータを読込むデータの読込
装置に関するものである。

従来技術とその問題点 温度や圧力等の制御装置においては、制御対象内にセン
サを設けセンサより得られるプロセス量によって操作量
を決定し、制御対象に操作を加えるフィードバック制御
装置が広く用いられている。このような制御装置にあっ
ては、プロセス量はセンサ出力が微少であるため高い増
幅率を持つ増幅器によって増幅し、Ａ／Ｄ変換器を用い
てデジタル量に変換して制御装置に読込むことが多い。
しかるにセンサ出力が微少な場合、外来の雑音の影響が
大きく増幅器にローパスフィルタ等を挿入したり、デジ
タルデータを読込んだ後デジタルフィルタによってノイ
ズの影響を軽減するようにしていた。しかしながらこの
ようなフィルタによってノイズの影響を完全に除去する
ことは極めて困難であるので、ノイズの影響を軽減する
ためにＰＩＤ制御においては微分操作量は理論値よりも
少なくして操作を行うことがあった。このような補正を
行えば正しい操作量によって制御を行うことができず、
制御対象を適切に制御することができないという問題点
があった。

発明の目的 本発明はこのような従来のデータ読込装置の問題点に鑑
みて成されたものであって、雑音が重畳されたプロセス
データをノイズを除去して読込むことができるデータ読
込装置を提供するものである。

発明の構成と効果 本発明は連続して変化する入力データを所定のサンプリ
ング周期で読み込むデータ読込装置であって、入力デー
タの１サンプリング周期について入力データの変化を許
容する範囲を許容幅Ｋとして設定する設定手段と、各サ
ンプリング周期毎に読み込まれた所定数の入力データ
と、設定手段により設定された許容幅Ｋを記憶する領域
を有する記憶手段と、与えられた入力データ及び１サン
プリング周期前の読み込まれた入力データの差と１サン
プリング周期の許容幅Ｋとを比較する第１の比較手段
と、第１の比較手段により許容幅Ｋを越えていることが
検出されたときに与えられた入力データ及び２サンプリ
ング周期前の読み込まれた入力データの差と、２サンプ
リング期間の許容幅２Ｋとを比較する第２の比較手段
と、第１の比較手段により許容幅Ｋより小さいとき、及
び第２の比較手段による許容幅２Ｋより小さいときにサ
ンプリングされた入力データを読み込む制御手段と、を
具備することを特徴とするものである。

このような特徴を有する本発明によれば、まず設定手段
によって入力信号に応じて１サンプリング周期について
の入力データの変化を許容する許容幅Ｋを設定する。そ
して入力時には各サンプリングデータの間に記憶された
変化許容幅以上のデータが入力されても、このデータを
保留して次のサンプリング期間の入力を待ち受けてい
る。そのためある瞬間に雑音が加わり異常なデータがサ
ンプリングされた場合にもそのデータは読込まれず、サ
ンプリング周期に応じて定まる変化許容幅内のデータの
みが読込まれる。従って変化許容幅を越える雑音が重畳
された場合にその影響を除去することが可能となる。こ
の許容幅Ｋは任意に設定することができるため、入力対
象に応じた最適値が設定できる。又ほとんどの場合には
第１の比較手段だけで比較処理が終了するため、入力を
高速で取込むことができるという効果も得られる。又Ｐ
ＩＤ制御装置においても微分操作量を減少させる必要は
なく、適切なフィードバック制御を行うことが可能であ
る。

実施例の説明 第１図は本発明によるアナログデータ読込装置を含む制
御装置の一例を示すブロック図である。

本図において制御対象１にはセンサ２が接続され制御対
象のプロセス値、たとえば温度や圧力等が電気信号に変
換される。そしてその出力は増幅器３によって増幅され
てＡ／Ｄ変換器４に与えられる。Ａ／Ｄ変換器４は所定
の周期で与えられるＡ／Ｄ変換信号に従って増幅された
アナログ量であるプロセス値をデジタルデータに変換す
るものであって、その出力を制御部５の中央演算装置
（以下ＣＰＵという）６に与える。制御部５はＣＰＵ６
の他にその演算処理手順を記憶するリードオンリメモリ
（以下ＲＯＭという）７とプロセス値や入力信号読込み
時に用いられるデータを一時記憶するランダムアクセス
メモリ（以下ＲＡＭという）８から成る記憶手段が接続
されており、所定の手順に従って制御対象を制御するも
のである。制御部５には出力手段としてヒータやモータ
等から成り制御対象を直接制御する出力操作部９が接続
され、又設定値や現在値を表示する表示器１０が接続さ
れている。更に本発明においてはＣＰＵ６に入力プロセ
ス値の変化の許容幅を設定する許容幅設定部１１が設け
られている。

第２図はＲＡＭ８の記憶内容を示すメモリマップであ
る。本図においてＲＡＭ８は入力値を一時保持する入力
バッファ領域Ｂuf、３つの読込データを受付順に順次記
憶する読込値領域Ｄｎ，Ｄn-1，Ｄn-2、そして入力差を
記憶する入力差領域Ｓ１，Ｓ２、入力バッファに得られ
た値のうち受付けてＣＰＵ６に伝送する入力データを保
持する入力受付データ領域Ｄａ、更に許容幅設定部１１
から入力される変化許容幅Ｋを記憶する変化許容幅領域
が設けられている。

第３図は本発明のデータ入力装置を用いた自動制御装置
のフロントパネルを示す図である。パネル面上部の「Ｐ
Ｖ」は現在値を表示する表示部，「ＳＶ」は設定値を表
示する表示部でありプロセス量に応じた単位を表す表示
器を有している。又その下部の「ＲＵＮ／ＳＴＯＰ」ス
イッチは通常の動作モードと時間進行を停止し制御出力
を停止するストップモードとを切り換える出力操作スイ
ッチ、「ＡＵＴＯ／ＭＡＮＵＡＬ」スイッチはフィード
バック自動制御と手動による出力設定を切換えるスイッ
チ、「↑」，「↓」，「→」スイッチは夫々パラメータ
の値を上げ，下げ及び桁下げする数値制御スイッチであ
り、「ＷＲＩＴＥ／ＮＥＸＴ」スイッチは表示データを
設定してＲＡＭ８に記憶させるスイッチである。そして
前述した変化許容幅Ｋは数値制御スイッチにより数値を
設定し、「ＷＲＩＴＥ」キーを押下することによって制
御装置に入力される。

次に本実施例の動作についてフローチャートと波形図を
参照しつつ説明する。第４図はこの自動制御装置の全体
の動作を示すフローチャート、第５図は入力プロセス値
の読込処理を示すフローチャートであり、第６図はプロ
セス値の変化の一例を示すグラフである。これらのフロ
ーチャートにおいて引出線を用いて示す番号はＣＰＵ６
の動作ステップである。まず動作を開始すると、第４図
のルーチン12において初期処理が行われる。この初期処
理において、制御対象１の熱容量等の条件に基づいて許
容幅設定部１１より変化の許容幅Ｋを設定する。この変
化許容幅Ｋは所定のサンプリング周期Ｔ毎に変化する増
幅器３の入力変化量の最大限を示すものであって、それ
以下の変化のみをプロセス値の変化量として受け付け、
許容幅を越える場合には雑音がプロセス信号に重畳され
たとして処理するものである。この初期処理が終了すれ
ば主ルーチンに移りステップ13においてＡ／Ｄ変換信号
を伝えてＡ／Ｄ変換器４を起動する。そしてステップ14
においてＡ／Ｄ変換の終了を待ち受け、Ａ／Ｄ変換が終
わればルーチン15において入力データの受付処理を行
い、ルーチン16に進んでＰＩＤ制御による制御量を決定
する。そしてルーチン17において出力操作部９より操作
量を出力し、ステップ18に進んでサンプリング周期Ｔの
終了を待ち受ける。そしてサンプリングが終了すればス
テップ13に戻って以後サンプリング周期毎に同様の処理
を繰り返す。そうすれば所定のサンプリング周期Ｔ毎に
プロセス値がＡ／Ｄ変換されてＲＡＭ８の入力バッファ
Ｂufに保持され、受付処理が行われる。

さて今時刻t1において得られたプロセス値がＲＡＭ８の
入力バッファＢufに記憶されているものとする。そして
ルーチン15の入力プロセス値の読込処理が開始される
と、第５図に示すフローチャートにおいて既に記憶して
あるデジタルプロセス値を順次ずらせる。即ちＤｎ領域
に記憶してあるプロセス値をＤn-1領域に移し、Ｄn-1領
域のデータをＤn-2領域に移す（ステップ21）。そして
Ａ／Ｄ変換された最新のデジタルデータを入力バッファ
ＢufからＤｎ領域に移す（ステップ22）。そうすれば第
６図に示すように時刻t1のデータＤ１がＤｎ領域に、過
去２回のデータが夫々Ｄn-1，Ｄn-2領域にストアされ
る。そしてステップ23に進んでＤｎとＤn-1の差を演算
して入力差領域Ｓ１にストアし、ステップ24に進んでＳ
１の絶対値と許容幅Ｋとを比較する。ここで第６図の時
刻t1時点のように入力差Ｓ１の絶対値をＫより小さけれ
ばステップ25に進んで現在のプロセス値Ｄｎのデータを
受付データとしてＤａ領域にストアし、更にそのデータ
をＣＰＵ６に伝送する。（ステップ26）。しかし入力差
Ｓ１が許容幅Ｋよりも大きければステップ27に進んでＤ
ｎとＤn-2との差を演算して入力差Ｓ２領域にストアす
る。そしてこのＳ２が１サンプリング周期Ｔの許容幅Ｋ
の２倍、即ち２Ｋ以上であるかどうかをチェックする
（ステップ28）。これが２Ｋ以内であればサンプリング
周期の２倍の周期内の許容幅内にあると考えられるの
で、ステップ29に進んでＤｎの値を受付データＤａとす
ると共にデジタル値ＤｎをＤn-1領域にもストアし、Ｄ
ｎとＤn-1とを等しくしてステップ26に進んでデータ伝
送を行う。しかしステップ28においてＳ２の絶対値が２
Ｋ以上である場合にはプロセスデータに雑音が引き続い
て重畳されているので、ステップ26において１サンプリ
ング周期前に読取り既にＲＡＭ８に保持されている受付
データＤａをそのままＣＰＵ６に伝送する。

例えば第６図に示すプロセス値の変化パターンの場合に
は、時刻t3までのプロセス値は全て変化許容幅Ｋ内に入
っているのでステップ21からステップ24，25を介してＡ
／Ｄ変換して得られたデータをそのまま受付データとし
てＣＰＵ６にデータ伝送する。しかし時刻t4に得られた
データＤ４は変化許容幅Ｋを越えているのでステップ27
において時刻t4のデータとそれより２サンプリング期間
前の時刻t2のデータＤ２とを比較する。第６図の場合に
はその入力差Ｓ２が２Ｋ以上であるので時刻t4では時刻
t3の受付データＤ３を受付データ領域Ｄａにそのまま保
持し、時刻t4の受付データＤ４としてＣＰＵ６に伝送す
る。そして次のサンプリング周期後の読込み時の時刻t5
では、直前のプロセスデータＤ４の変化が大きく入力差
Ｓ１が大きいためステップ24では変化許容幅を越えてし
まう。しかしながら時刻t5より２サンプリング周期前の
読込データＤ３との差Ｓ２は２サンプリング周期の変化
許容幅２Ｋの範囲内に入っている。従ってステップ27，
28からステップ29に進んでそのときの入力データＤｎ
（即ちＤ５）を受付データＤａとし、Ｄｎの値（Ｄ５）
をＤn-1領域にも書込んで時刻t4で得られたデータＤ４
を除いた後、ステップ26に進んでデータ伝送を行う。又
時刻t7ではＡ／Ｄ変換器４より得られた入力データＤ７
が変化許容幅Ｋを越えているが、時刻t8で得られるデー
タＤ８は２サンプリング周期前の読込データＤ６との許
容幅が２ｋ以内である。従って時刻t7では真のプロセス
値はＤ６とＤ７の間にあり、例えば図示のようにＤ7rで
あると考えられるので、正常なデータとして受付けて図
示のように入力データとしてプロセス制御を行う。

このように本発明では１サンプリング周期での許容幅を
設定しそれに基づいてその変化内の入力を正しいデータ
として受付けているので、センサよりノイズ等によって
あるサンプリング期間で異常なプロセスデータが与えら
れた場合にもそのデータに基づいて操作を行うことはな
く、誤りのない制御を行うことが可能となる。

尚本実施例は２サンプリング周期前までの読込データを
記憶すると共に２サンプリング周期間の許容幅をチェッ
クしているが、更に以前のサンプリング周期までの許容
幅を用いて入力データの受付を行うようにすることもで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるデータ読込装置を含むフィードバ
ック制御装置の一例を示すブロック図、第２図はデータ
読込装置に用いられるＲＡＭ８の記憶内容を示すメモリ
マップ、第３図はそのフロントパネルを示す図、第４図
はこの自動制御装置の全体の動作を示すフローチャー
ト、第５図はデータ読込時の動作を示すフローチャー
ト、第６図は入力プロセス値の変化と受付データの一例
を示すフラフである。 １……制御対象、２……センサ、３……増幅器、４……
Ａ／Ｄ変換器、５……制御部、６……ＣＰＵ、７……Ｒ
ＯＭ、８……ＲＡＭ、９……出力操作部、１０……表示
器、１１……許容幅設定部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続して変化する入力データを所定のサン
   プリング周期で読み込むデータ読込装置において、 入力データの１サンプリング周期について入力データの
   変化を許容する範囲を許容幅Ｋとして設定する設定手段
   と、 各サンプリング周期毎に読み込まれた所定数の入力デー
   タと、前記設定手段により設定された許容幅Ｋを記憶す
   る領域を有する記憶手段と、 与えられた入力データ及び１サンプリング周期前の読み
   込まれた入力データの差と１サンプリング周期の許容幅
   Ｋとを比較する第１の比較手段と、 前記第１の比較手段により許容幅Ｋを越えていることが
   検出されたときに与えられた入力データ及び２サンプリ
   ング周期前の読み込まれた入力データの差と、２サンプ
   リング期間の許容幅２Ｋとを比較する第２の比較手段
   と、 前記第１の比較手段により許容幅Ｋより小さいとき、及
   び前記第２の比較手段による許容幅２Ｋより小さいとき
   にサンプリングされた入力データを読み込む制御手段
   と、を具備することを特徴とするデータ読込装置。