JPH0827642B2

JPH0827642B2 - センサコントロ−ラ

Info

Publication number: JPH0827642B2
Application number: JP18145487A
Authority: JP
Inventors: 善明今井; 梅吉甲斐; 弘一黒田
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1987-07-21
Filing date: 1987-07-21
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: JPS6425203A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、フィードバック制御や計測制御に適用さ
れるセンサコントローラに関し、詳しく言えば、出力の
判別値を外部のリニア入力により、リモートで設定変更
できるようにしたセンサコントローラに関する。

（ロ）従来の技術フィードバッグ制御や計測制御においては、システム
の物理量（距離・圧力・温度等）を検出するセンサと共
に、このセンサからの信号を処理し、制御信号を出力す
るセンサコントローラが使用される。

従来のセンサコントローラとしては、増幅回路、アナ
ログ／デジタル（A/D）変換器、演算回路、出力回路、
操作キー及び表示器とを備えてなるものが知られてい
る。増幅回路は、センサからの信号を増幅し、A/D変換
器は、この増幅された信号をデジタル信号に変換して、
演算回路にこれを読み込ませる。

演算回路は、センサからの入力を、このセンサが検出
する物理量に換算する入力換算機能と、この換算値を判
別値と比較する比較機能とを有している。判別値の設定
及びセンサ出力の表示器への表示は、センサからの入力
の電気的値（電流値又は電圧値）よりも、これをセンサ
が検出する物理量に換算して行ったほうが便利であるか
ら、入力換算機能が設けられている。

例えば、リニアセンサは、出力電流ｉ（又は出力電
圧）が、検出物理量Ｚと第８図に示すようにリニアな関
係にあるものである。この場合、入力換算は、第８図中
に示すスケール直線PQに基づいて行われる。このスケー
ル直線の式は、Ｐ、Ｑの座標が与えられれば直ちに決定
される。センサの出力電流（又は電圧）の下限値i₁及び
上限値i₂は定められているから（例えばi₁＝4mA、i₂＝2
0mA）、下限値i₁に対応する検出物理量Z₁及び上限値i₂
に対応する検出物理量Z₂が設定されればよい。この検出
物理量Z₁、Z₂は入力変換値として、操作キーからのマニ
ュアル入力により設定される。

一方、比較機能は、センサ入力の換算値と判別値とを
比較する。通常判別値には、目標値と偏差値を適用し、
換算値が目標値±偏差値の範囲内か、あるいはこの範囲
より上又は下にあるかを比較する。

出力回路は、演算回路での比較結果に応じた信号の出
力をする。前記目標値±偏差値の場合には、換算値がこ
の範囲内にある時はPass信号、この範囲より上の時には
Hi信号、この範囲より下の時にはLow信号が、それぞれ
出力される。

前記判別値は、従来入力変換値と同様操作キーにより
マニュアル設定されていたが、判別値を変更する場合
に、センサコントローラの設置現場まで作業員が出向か
ねばならない不便さがあった。この不便さを解決するた
め、外部からのリニア入力により、判別値をリモートで
設定変更できるセンサコントローラが、本願発明者らに
より創出され、すでに出願されている。

この改良センサコントローラは、第２の増幅回路を備
え、外部からのリニア入力は、この第２の増幅回路に増
幅されてA/D変換器に送られる。この外部リニア入力
は、センサと同じ下限値i₁、上限値i₂を有する電流信号
（又は電圧信号）である。

増幅された外部リニア入力は、A/D変換器でデジタル
信号に変換された後、演算回路に取り込まれ、先のスケ
ール直線式（第８図参照）により、検出物理量に換算さ
れて、演算回路に新たな判別値として設定される。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上記従来のセンサコントローラにおいては、センサか
らの入力信号を増幅する増幅回路（以下第１の増幅回路
という）と、第２の増幅回路との間で、特性の差異が生
じる。この差異は、第１の増幅回路と第２の増幅回路と
に、同じ素子を用いて解消できないものである。そこ
で、可変抵抗器を用い、この可変抵抗器の調整により、
両者の特性の差異を補正することとしている。

しかし、この調整作業は計測器を使用し、両増幅回路
の出力を実際に計測しながら行う必要があり、調整に長
時間を有すると共に、調整作業には、熟練を要するとい
う問題点があった。

また、可変抵抗器は経年変化により、抵抗値が変化す
るから、１度調整しても時間の経過と共に、増幅回路の
特性の差異が再び現われてくる問題点があった。

この発明は、上記に鑑みなされたものであり、２つの
増幅回路の特性の補正が容易に行なえ、また、時間の経
過に対しても安定なセンサコントローラの提供を目的と
している。

（ニ）問題点を解決するための手段上記問題点を解決するため、この発明のセンサコント
ローラは、 i:センサよりの入力信号を増幅する第１の増幅器と、 ii:外部からのリニア入力信号を増幅する第２の増幅器
と、 iii:第１の増幅器の出力を、前記センサが検出する物理
量である換算値に換算すると共に、前記第２の増幅器の
出力を判別値に換算する入力換算手段と、 iv:この入力換算手段で得られた換算値と判別値とを比
較する比較手段と、 v:この比較手段の比較結果に応じた信号を出力する出力
手段とを備えてなるものにおいて、 vi:前記センサの少なくとも２つの特定入力の、それぞ
れに対する前記第１の増幅器の出力と、前記外部からの
リニア入力の少なくとも２つの特定入力の、それぞれに
対する前記第２の増幅器の出力とより、前記第１の増幅
器と第２の増幅器との間の特性の差異を補正する補正関
数を決定する補正関数決定手段と、 vii:この補正関数決定手段で決定された補正関数に基づ
いて、前記第１の増幅器の出力及び／又は前記第２の増
幅器の出力を補正する増幅出力補正手段とを特徴的に備
えている。

（ホ）作用この発明のセンサコントローラは、センサについて少
なくとも２つの特定入力、外部リニア入力についても少
なくとも２つの特定入力を入力するだけで、前記補正関
数決定手段が自動的に補正関数を決定し、以後の運転で
は、前記増幅出力補正手段が第１の増幅器と第２の増幅
器との間の特性の差異を補正する。従って補正のための
調整が容易になると共に、この調整に要する時間が短縮
できる。また、一旦補正関数が決定されれば、以後は、
その補正関数より第１の増幅器出力及び／又は第２の増
幅器出力が補正されるため、時間の経過に対しても安定
したものとできる。

（ヘ）実施例この発明の一実施例を第１図乃至第７図に基づいて以
下に説明する。

第６図は、この実施例に係るセンサコントローラ１の
外観斜視図を示している。このセンサコントローラ１
は、ケース２に後述の回路が収納されてなるものであ
る。ケース２の後面は、図示しないセンサ入力端子、外
部設定入力端子、外部設定同期信号入力端子、出力端
子、電源端子等の端子類が設けられている。

ケース２の前面は、パネル３とされている。このパネ
ル３の上半部は表示部3aとされ、下半部は操作キー部3b
とされる。操作キー部3bは、パネル３下端に枢着される
カバー４により、被蓋されている。第６図では、カバー
４が開いた状態を示しているが、カバー４は、閉じた状
態では、その外表面が表示部3aの表面と揃う。

第５図は、パネル３をさらに詳細に示す図である。表
示部3aには、PV表示部５、SV表示部６、外部設定同期信
号表示灯７が設けられている。PV表示部５は、４桁の７
セグメント発光ダイオード（LED）表示器を使用してい
る。SV表示部６は、さらにSP表示部6aとDEV表示部6bと
より構成されており、それぞれ４桁の７セグメントLED
表示器を使用している。外部設定同期信号表示灯７も、
やはりLEDを使用している。なお、表示部５、６には液
晶表示器を使用してもよく、適宜設計変更可能である。

操作キー部3bには、モードSW（スライドスイッチ）
８、MONキー９、CLEARキー10、アップ（↑）キー11、ダ
ウン（↓）キー12、シフト（→）キー13及びWRITE/NEXT
キー14が配置されている。

第４図は、この実施例センサコントローラ１の回路構
成を説明するブロック図である。16は、センサからの入
力信号を増幅する増幅回路（第１の増幅器）である。こ
の実施例では、増幅回路16には、４〜20mAのリニア電流
出力のセンサが接続できるようにされている。もちろ
ん、これに代えて１〜5Vのリニア電圧出力、その他の出
力仕様のセンサが接続できるようにしてもよく、適宜設
計変更可能である。

一方、増幅回路（第２の増幅器）17は、目標値を外部
から設定するための外部リニア入力を増幅するためのも
のである。この増幅回路17は、増幅回路16と同じ素子に
より構成され、４〜20mAの外部リニア入力が接続され
る。外部リニア入力の電流値は、マニュアルで調整して
もよく、また、他の制御機器が自動的に調整してもよ
い。

18は、A/D変換器であり、増幅回路16の出力及び増幅
回路17の出力を、それぞれデジタル信号に変換する。

演算回路19は、A/D変換器18よりデジタル変換された
増幅回路16及び増幅回路17の出力を読み込む。演算回路
19は、補正式（補正関数）を決定する機能、増幅回路17
の出力を補正する機能、増幅回路16の出力を、センサの
検出物理量である換算値に換算すると共に、補正された
増幅回路17の出力を目標値Spに換算する機能、換算値を
目標値Sp±偏差値Devと比較する機能等を含んでいる。
また、演算回路19には、表示部3a、操作キー3b、出力回
路20及び外部設定同期信号端子INRが接続されている。

出力回路20は、演算回路19での換算値と目標値Spとの
比較結果に応じて３種類の信号を出力する構成とされて
いる。すなわち換算値が目標値Sp＋偏差値Devより大き
い場合にはHi信号を、換算値がSp＋Dev以下、Sp−Dev以
上である場合にはPass信号を、換算値がSp−Dev未満の
場合にはLow信号を出力する。

次に、この実施例センサコントローラ１の動作を説明
する。

第３図は、このセンサコントローラ１のメインフロー
を示している。まず、動作の概要を説明すると、ステッ
プ（以下STという）２よりST8は、SETモードでの処理で
あり、この処理はさらに、入力変換値の設定処理（ST
2）、目標値Sp及び偏差値Devの初期設定処理（ST5）、
校正処理（補正式の決定、ST8）に分けられる。これに
対して、ST10〜12の処理は、RUNモードにおける処理で
あり、ST11は、目標値Spを外部リニア入力により設定変
更する処理、ST12は通常運転処理である。以下、これら
の動作を順に説明していく。

電源が投入されると、先ずモードSW8がSET側か否かを
判定する（ST1）。この判定がNOの場合には、RUNモード
となり、ST10の判定へ進む。一方、S1の判定がYESの場
合には、SETモードに入り、ST2の処理へ進む。

ST2では、入力変換値の設定が行われる。この実施例
センサコントローラ１は、リニアな出力のセンサが接続
され、スケール直線式（一次の補間式）を用いてセンサ
からの入力をこのセンサの検出物理量に換算する。従っ
て、センサ入力下限値に対する検出物理量Z₁及びセンサ
入力上限値に対する検出物理量Z₂の値を、入力変換値と
して設定する。入力変換値Z₁、Z₂は、それぞれキー11〜
14を操作して、１桁ずつ設定していく。この時、SP表示
部6a、DEV表示部6bに、それぞれ入力変換値Z₁、Z₂が表
示される。

次のST3では、再びモードSW8がSET側か否かを判定す
る。この判定がNO場合には、SETモードを終了し、ST10
の判定へ進む。ST3の判定がNOの場合には、SETモードが
継続され、ST4の判定へ進む。

ST4の判定では、MONキー９がオンされているか否かが
判定される。この判定がNOの場合にはST2へ戻り、入力
変換値Z₁、Z₂設定処理が続行される。ST4の判定がYESの
場合には、ST5の処理へ進む。

ST5では、目標値Sp及び偏差値Devの初期設定が行われ
る。この時も、キー11〜14を操作することにより、目標
値Sp及び偏差値Devが設定される。この時には、SP表示
部6aに目標値Spが、DEV表示部6bに偏差値Devがそれぞれ
表示される。なお、この発明は、入力変換値Z₁、Z₂の設
定及び目標値Sp、偏差値Devの初期設定を要部とするも
のではなく、また周知の技術であるので詳細は省略す
る。

次にST6、ST7の判定は、先に述べたST3、ST4の判定と
同じである。すなわちモードSW8がRUN側に切換えられれ
ば、SETモードを終了してST10へ進み、MONキー９がオン
されれば、次のST8の処理へ進む。いずれでもない場合
は、ST5の目標値Sp、偏差値Devの設定処理が続行され
る。

ST8では、校正処理、すなわち増幅回路16、17間の特
性の差異を補正する補正式の決定処理が行われる。この
処理は、センサ入力の下限値x₁、上限値x₂のそれぞれに
おける増幅回路16の出力y_s1、y_s2及び外部リニア入力の
下限値x₁、上限値x₂のそれぞれにおける増幅回路17の出
力y_L1、y_L2を読み込み（第７図参照）、センサ入力、外
部リニア入力のそれぞれに対するスケール直線L_S、L_Lを
求め、さらにL_SとL_Lの間における補正式を設定するもの
である。以下詳細を、第１図及び第７図を主に参照しな
がら説明する。

先ず、センサ（図示せず）出力が下限値x₁となるよう
にセットされる。この状態で、TEACHキー15がオンされ
ると（ST801）、増幅回路16の出力y_s1が、A/D変換器12
より演算回路19に読み込まれる（ST802）。

次に、センサ出力が上限値x₂となるようセットされ
る。この状態で、TEACHキー15がオンされると（ST80
3）、増幅回路16の出力y_s2が、A/D変換器18より演算回
路19に読み込まれる（ST804）。

ST805では、上記出力y_s1、y_s2が、センサ入力のA/D変
換値として、演算回路19に設定される。

続いて、外部リニア入力が下限値x₁となるようセット
される。この状態で、TEACHキー15がオンされると（ST8
06）、増幅回路17の出力y_L1が、A/D変換器18より演算回
路19に読み込まれる（ST807）。

次に、外部リニア入力が上限値x₂となるようセットさ
れる。この状態で、TEACHキー15がオンされると（ST80
8）、増幅回路17の出力y_L2が、A/D変換器18より演算回
路19に読み込まれる（ST809）。

ST810では、上記出力y_L1、y_L2が、外部リニア入力のA
/D変換値として、演算回路19に設定される。

次のST811では、センタ入力及び外部リニア入力のそ
れぞれに対するスケール直線L_S、L_Lの式が決定される。
直線L_Sは、点Ａ（x₁、y_s1）と点Ｂ（x₂、y_S2）を結ぶ直
線の式として表わされる。

y_s＝ａ・x_s＋ｂ ……（１）ａ＝（y_s2＋y_s1）／（x₂−x₁）ｂ＝y_s1−ａ・x₁ 一方、直線L_Lは、点Ｃ（x₁、y_L1）と点Ｄ（x₂、y_L2）
を結ぶ直線の式として表わされる。

y_L＝ｃ・x_L＋ｄ ……（２）ｃ＝（y_L2−y_L1）／（x₂−x₁）ｄ＝y_L1−ｃ・x₁ ST812では、増幅回路17の出力y_sを補正する式（３）
が、上記（１）（２）式より決定される。

ST812の処理が終了すると、ST9の判定へ進む（第１参
照）。ST9では、モードSW8がSET側か否かを判定し、こ
の判定がNOの場合にはST8へ戻る。ST9の判定がYESの場
合には、SETモードを終了して、ST10の判定へ進む。

ST10では、外部設定同期信号がオンか否かが判定され
る。この判定がYESの場合には、ST11に進む。同時に、
外部設定同期信号表示灯７が点灯する。一方、ST10の判
定NOの場合にはST12に進む。

ST11では、目標値Spの設定変更処理が行われる。この
処理の詳細を、第２図を主に参照しながら説明する。

まず、外部リニア入力、すなわち増幅回路17の出力y_L
が、演算回路19に読み込まれる（ST111）。この出力y_L
は、前記（３）式により補正される（ST112）。

補正された出力y_s′は、入力換算処理が施され（ST11
3）、この換算された値が、目標値Spとして変更設定さ
れる（ST114）。この入力換算は、以下の（４）式によ
り行われる。

Sp＝ｐ・y_L′＋ｑ ……（４）ｐ＝（z₂−z₁）／（y_S2−y_s1）ｑ＝y_s1−ｐ・z₁ ST114の処理が終了すれば、再びST10の判定へ戻る。
この判定がNOであれば、ST12の通常運転へ進む。

通常運転処理は、先ず演算回路19がA/D変換器18より
増幅回路16の出力、すなわちセンサ入力を読み込む。こ
のy_sは、上記（４）と同じ式（４′）により、センサの
検出物理量である換算値Ｚに換算される。

Ｚ＝ｐ・y_s＋ｑ ……（４′）そして、この換算値Ｚを目標値Sp±偏差値Devと比較
する。出力回路20は、演算回路19での比較結果に応じた
信号を出力する。この出力のタイミングは図示しない内
蔵タイマ、あるいは外部からの同期信号（前記外部設定
同期信号とは異なる）により制御される。

RUNモードにおいて、外部設定同期信号入力がない場
合には、ST12→ST1→ST10→ST12の順で処理が繰り返さ
れる。外部設定同期信号がオンとなった場合に、ST11の
処理が行われることとなる。

なお、上記実施例においては、外部リニア入力側の増
幅回路17の出力y_Lに補正を施すこととしているが、逆に
センサ入力側の増幅回路16の出力y_sに補正を施してもよ
く、適宜設計変更可能である。

（ト）発明の効果以上説明したように、この発明のセンサコントローラ
は、２つの増幅回路の特性の補正するために必要な調整
作業が容易に行え、熟練を要しない利点を有すると共
に、調整の時間が短縮できる利点を有している。また、
時間が経過しても、増幅回路間の特性の差異が現われ
ず、安定である利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るセンサコントロー
ラの校正処理を説明するフロー図、第２図は、同センサ
コントローラの目標値設定変更処理を説明するフロー
図、第３図は、同センサコントローラの全体の動作を説
明するフロー図、第４図は、同センサコントローラの回
路構成を説明するブロック図、第５図は、同センサコン
トローラの正面図、第６図は、同センサコントローラの
外観斜視図、第７図は、同センサコントローラのセンサ
入力及び外部リニア入力と増幅回路出力との関係を示す
図、第８図は、リニアセンサ出力と検出物理量との関係
を説明する図である。 16・17:増幅回路,19:演算回路 20:出力回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭56−111411（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−76403（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−174703（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】センサよりの入力信号を増幅する第１の増
幅器と、外部からのリニア入力信号を増幅する第２の増
幅器と、前記第１の増幅器の出力を、前記センサが検出
する物理量である換算値に換算すると共に、前記第２の
増幅器の出力を判別値に換算する入力換算手段と、この
入力換算手段で得られた換算値と判別値とを比較する比
較手段と、この比較手段の比較結果に応じた信号を出力
する出力手段とを備えてなるセンサコントローラにおい
て、前記センサの少なくとも２つの特定入力の、それぞれに
対する前記第１の増幅器の出力と、前記外部からのリニ
ア入力の少なくとも２つの特定入力の、それぞれに対す
る前記第２の増幅器の出力とより、前記第１の増幅器と
第２の増幅器との間の特性の差異を補正する補正関数を
決定する補正関数決定手段と、この補正関数決定手段で
決定された補正関数に基づいて、前記第１の増幅器の出
力及び／又は前記第２の増幅器の出力を補正する増幅出
力補正手段とを備えたことを特徴とするセンサコントロ
ーラ。