JPH1055205A - 制御機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御機器のハードウェアとしての入力点数に
制約を受けずに、１組のアナログ入力端子で多数の要素
を含んだアナログ設定値を読込ませる。 【解決手段】 複数の制御演算部（１２，１３）を有
し、複数の制御演算部に対応したアナログの設定値
（１）及び測定値（１０，１１）を入力して、その操作
出力を出力する制御機器において、デジタル入力端子か
ら入力される要素判別信号（３）に基づき、複数の制御
演算部のうち何れで制御演算を行うかを判定し、その判
定結果に応じた切換信号を出力する切換信号出力手段
（５，６ａ，６ｂ）と、設定値をアナログ入力端子から
入力し、この入力された設定値を、切換信号に基づいて
対応する何れかの制御演算部に出力する設定値切換手段
（８，９）とを備えた制御機器である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は制御機器、特にア
ナログ信号の読み込みの部分に特徴のある制御機器に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】制御機器においては、アナログ設定値
（ＳＶ：Ｓｅｔ ｐｏｉｎｔ Ｖａｒｉａｂｌｅ）が読
込まれ、アナログ測定値（ＰＶ：Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｖａ
ｒｉａｂｌｅ）と比較演算され、その結果が操作出力
（ＭＶ：ＭａｎｉｐｕｌａｔｅｄＶａｒｉａｂｌｅ）さ
れるようになっている。

【０００３】１台の制御機器で多数の設定値を読込ませ
る場合、ハードウェアとして、設定値ごとに設定値入力
用のアナログ入力端子とその入力を許可するストローブ
信号入力端子とその信号が何の要素かを判別する要素判
別信号入力端子を１組ずつ用意する必要がある。

【０００４】１台の制御機器に２つの設定値を読込ませ
る場合を例にとり、従来の制御機器の構成を図７に示
す。図７は従来の制御機器の一例を示す構成図である。

【０００５】この制御機器は、第１ＰＩＤ演算回路５９
と第２ＰＩＤ演算回路６０との２つの演算部を有し、各
演算回路５９，６０には設定値ＳＶ１，ＳＶ２が設定さ
れている。また、各演算回路５９，６０に測定値５７，
５８が入力され、その設定値に基づいてＰＩＤ演算が行
われ、操作出力６３として出力されるようになってい
る。

【０００６】各演算回路５９，６０に対する設定は、そ
れぞれのアナログ入力端子及びストローブ信号入力端子
から第１，第２切換器５５，５６への入力により行われ
る。すなわち第１アナログ設定値５１を入力する際に
は、許可信号としての第１ストローブ信号５３が第１切
換器５５に入力され、これにより、第１切換器５５の入
力切換えが行われて、第１アナログ設定値５１が設定値
ＳＶ１として第１演算回路５９に設定される。

【０００７】また、第２アナログ設定値５２を入力する
際にも、第１演算回路５９に設定されるのと同様に、第
２ストローブ信号５４が第２切換器５６に入力される。
そして、入力切換えが行われ、第２演算回路６０に設定
値ＳＶ１が設定される。

【０００８】一方、第１ＰＩＤ演算回路５９もしくは第
２ＰＩＤ演算回路６０からの演算結果は要素判別信号入
力端子６２に入力される要素判別信号６１により、判別
され、ＰＩＤ演算回路５９もしくは６０からの出力が上
記操作出力６３として出力されるようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、１台の
制御機器には、ハードウェアの制約条件として決められ
た点数のアナログ入力しか用意することができない。よ
って、個々のシステムにこの制御機器を適用するとアナ
ログ入力端子及びデジタルのストローブ信号入力端子も
しくは要素判別信号入力端子が不足する場合や余る場合
が生じる。

【００１０】ここで、入力端子が不足する場合には、こ
の制御機器が２台以上必要となり、設置場所の増大やコ
ストアップになる。一方、入力端子が余る場合には、ア
ナログ入力端子の１点当たりの単価が上昇することとな
り、不経済で非効率である。

【００１１】本発明は、このような実情を考慮してなさ
れたもので、制御機器のハードウェアとしての入力点数
に制約を受けずに、１組のアナログ入力端子で多数の要
素を含んだアナログ設定値を読込ませることを可能とし
た制御機器を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に対応する発明は、複数の制御演算部を有
し、複数の制御演算部に対応したアナログの設定値及び
測定値を入力して、その操作出力を出力する制御機器に
おいて、デジタル入力端子から入力される要素判別信号
に基づき、複数の制御演算部のうち何れで制御演算を行
うかを判定し、その判定結果に応じた切換信号を出力す
る切換信号出力手段と、設定値がアナログ入力端子から
入力され、この入力された設定値を、切換信号に基づい
て対応する何れかの制御演算部に出力する設定値切換手
段とを備えた制御機器である。

【００１３】また、請求項２に対応する発明は、請求項
１に対応する発明において、設定値切換手段に設定値を
入力するアナログ入力端子数を１とし、この１点と各測
定値に対応するアナログ入力端子数ｎ点とを合せたｎ＋
１点のアナログ入力端子で、ｎ個の独立した制御演算を
可能とする制御機器である。

【００１４】さらに、請求項３に対応する発明は、請求
項２に対応する発明において、デジタル入力端子数をｎ
点以下とする制御機器である。次に、請求項４に対応す
る発明は、請求項１〜３に対応する発明において、マイ
クロコンピュータを内蔵し、切換信号出力手段及び設定
値切換手段をマイクロコンピュータによる処理で実現さ
せる制御機器である。 （作用）したがって、まず、請求項１に対応する発明の
制御機器においては、複数の制御演算部が設けられ、こ
の複数の制御演算部に対応したアナログの設定値及び測
定値が入力され、その操作出力が出力されている。

【００１５】ここで、何れの制御演算部において制御演
算を実行するかを特定する必要がある。そこで、切換信
号出力手段により、デジタル入力端子から入力される要
素判別信号に基づき、複数の制御演算部のうち何れで制
御演算を行うかが判定され、その判定結果に応じた切換
信号が出力される。

【００１６】そして、設定値切換手段により、アナログ
入力端子から入力された設定値が、切換信号に基づいて
対応する何れかの制御演算部に出力される。したがっ
て、少なくとも１点のアナログ入力端子で複数の制御演
算部への複数種類の設定値を設定することが可能にな
る。

【００１７】また、請求項２に対応する発明の制御機器
においては、請求項１に対応する発明と同様に作用する
他、設定値切換手段に設定値を入力するアナログ入力端
子数を１とし、この１点と各測定値に対応するアナログ
入力端子数ｎ点とを合せたｎ＋１点のアナログ入力端子
で、ｎ個の独立した制御演算を可能としたものである。

【００１８】さらに、請求項３に対応する発明の制御機
器においては、請求項２に対応する発明と同様に作用す
る他、デジタル入力端子数をｎ点以下とする制御機器で
ある。

【００１９】次に、請求項４に対応する発明の制御機器
においては、請求項１〜３に対応する発明と同様に作用
する他、切換信号出力手段及び設定値切換手段がマイク
ロコンピュータによる処理で実現される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。 （発明の第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施
の形態に係る制御機器の一例を示す構成図である。

【００２１】同図に示す制御機器は、アナログ入力３
点、ディジタル入力２点、アナログ出力１点を具備した
マイクロコンピュータ内蔵の制御機器である。この制御
機器は、入力取込切換器４と、ＮＯＴ回路５と、第１Ａ
ＮＤ回路６ａと、第２ＡＮＤ回路６ｂと、遅延回路７
と、設定値切換器８と、設定値切換器９と、第１ＰＩＤ
演算回路１２と、第２ＰＩＤ演算回路１３と、出力切換
器１４とによって構成されている。

【００２２】また、上記各切換器４，８，９，１４、第
１，第２ＡＮＤ回路６ａ，６ｂ、遅延回路７、ＮＯＴ回
路５、第１，第２ＰＩＤ演算回路１２，１３はソフトウ
ェアで実現された機能モジュールである。

【００２３】入力取込切換器４は、アナログ入力端子か
らのアナログ設定値１及びデジタル入力端子からのスト
ローブ信号２が入力されるよう構成され、ストローブ信
号２が”０”のときには選択状態となりアナログ設定値
１を設定値切換器８及び設定値切換器９に出力する。

【００２４】ＮＯＴ回路５は、デジタル入力端子からの
要素判別信号３が入力され、その信号を反転して第２Ａ
ＮＤ回路６ｂ及び遅延回路７に出力する。なお、この要
素判別信号３は外部からの入力でなく、この制御機器内
部で生成するようにしてもよい。

【００２５】次に、第１ＡＮＤ回路６ａ及び第２ＡＮＤ
回路６ｂは、アナログ入力端子から入力される設定値が
何れのＰＩＤ演算回路１２，１３に設定されるべきかを
判定する論理回路の主要部をなしている。

【００２６】第１ＡＮＤ回路６ａは、ストローブ信号２
及び要素判別信号３が入力されるよう構成されており、
ストローブ信号２及び要素判別信号３が共に”０”の場
合には、設定値切換器８を選択状態”０”にし、それ以
外のときには非選択状態にする。また、ストローブ信号
２が”０”の場合は入力取込切換器４が選択状態になる
ときでもある。

【００２７】したがって、設定値切換器８に、第１ＡＮ
Ｄ回路６ａから選択状態”０”が入力され、かつ、入力
取込切換器４からアナログ設定値１が入力されている場
合には、設定値切換器８は、アナログ設定値１を設定値
ＳＶ１として第１ＰＩＤ演算回路１２に設定する。

【００２８】第２ＡＮＤ回路６ｂは、ストローブ信号２
及びＮＯＴ回路５からの要素判別信号３の反転出力が入
力されるよう構成されており、ストローブ信号２及びＮ
ＯＴ回路出力が共に”０”の場合には、設定値切換器９
を選択状態”０”にし、それ以外のときには非選択状態
にする。また、ストローブ信号２が”０”の場合は入力
取込切換器４が選択状態になるときでもある。

【００２９】したがって、設定値切換器９に、第２ＡＮ
Ｄ回路６ｂから選択状態”０”が入力され、かつ、入力
取込切換器４からアナログ設定値１が入力されている場
合には、設定値切換器９は、アナログ設定値１を設定値
ＳＶ２として第２ＰＩＤ演算回路１３に設定する。

【００３０】第１ＰＩＤ演算回路１２は、設定値切換器
８からの設定値ＳＶ１とアナログ入力端子からの第１測
定値１０とが入力されるように構成されており、これら
の入力値に基づいてＰＩＤ制御の演算を実行しその結果
を出力切換器１４に出力する。

【００３１】第２ＰＩＤ演算回路１３は、設定値切換器
９からの設定値ＳＶ２とアナログ入力端子からの第２測
定値１１とが入力されるように構成されており、これら
の入力値に基づいてＰＩＤ制御の演算を実行しその結果
を出力切換器１４に出力する。

【００３２】遅延回路７は、要素判別信号３の反転出力
が入力され、当該反転出力を遅延して出力切換器１４に
入力するようになっている。出力切換器１４は、遅延回
路７からの入力が”１”のときは第１ＰＩＤ演算回路１
２からの出力を選択し、”０”のときは第２ＰＩＤ演算
回路１３からの出力を選択して操作出力１５として出力
するようになっている。

【００３３】上記に説明した制御機器の論理回路から、
設定値ＳＶ１又はＳＶ２にそれぞれ対応する信号Ａまた
は信号Ｂに対し、図２に示す真理値表が得られる。図２
は本実施の形態の論理回路における真理値表を示す図で
ある。

【００３４】次に、以上のように構成された本発明の実
施の形態に係る制御機器の動作について説明する。ま
ず、アナログ設定値１には、設定値ＳＶとして同図に示
す信号Ａまたは信号Ｂのいずれかが入力される。

【００３５】アナログ設定値１に信号Ａを入力する場
合、ＤＩ１のストローブ信号２がアクティブになると信
号Ａは、入力取込切換器４によって入力されその値は保
持される。

【００３６】次に、その入力信号がＡであることを判別
するためにＤＩ２の要素判別信号３が信号Ａ選択をアク
ティブにし、ＤＩ１のストローブ信号２とＤＩ２の要素
判別信号３とのロジックによって設定値切換器８が値を
入力し保持する。

【００３７】そして、その信号Ａは、入力されるべき第
１ＰＩＤ演算回路１２に設定値ＳＶ１として入力され
る。そして、第１測定値１０とのＰＩＤ演算結果は、再
度ＤＩ２の要素判別信号３が遅延回路７によってオンオ
フディレイされる出力切換器１４に入力され、アナログ
出力が切換えられる。

【００３８】信号Ｂを入力する場合も信号Ａを入力する
場合と同様の工程となり、信号Ｂは入力取込切換器４、
設定値切換器９を介して第２ＰＩＤ演算回路１３に入力
される。そして、第２測定値１１とのＰＩＤ演算結果
が、出力切換器１４に入力され、操作出力１５としてさ
れる。

【００３９】上述したように、本発明の実施の形態に係
る制御機器は、アナログ入力端子とストローブ信号入力
端子１組とアナログ入力端子に入力される設定値が何で
あるか判別するための要素判別信号を用い、さらに要素
判別信号を多数判別するために、ＡＮＤ回路６ａ，６ｂ
やＮＯＴ回路５等のソフトウェアで組んだ論理回路を付
加するようにしたので、制御機器のハードウェアとして
の入力点数に制約を受けずに、１組のアナログ入力端子
で多数の要素を含んだアナログ設定値を読込ませること
ができる。

【００４０】また、上記例は、アナログ設定値が２点の
場合を示しているが、この入力点数に変更があった場合
でも、ハードウェアとしての入力端子数を変更すること
なく、すなわちアナログ設定値に関しては少なくともア
ナログ入力端子１点とストローブ信号入力（ディジタル
入力）端子１点が有ればよい。多数の要素を含むときの
アナログ設定値の切換えは要素判別信号によりソフトウ
ェア（機能モジュール）の組替えにより、容易に変更が
可能である。

【００４１】言い換えると、アナログ設定値の入力に
は、アナログ入力端子１点とストローブ信号入力（ディ
ジタル入力）端子１点によって、多数の要素を含んだア
ナログ設定値を読込ませることができ、アナログ設定値
の点数が増加しても、すなわち、ハードウェアを変更せ
ずにソフトウェアを容易に変更するだけで実現できると
いう効果がある。

【００４２】ゆえに、アナログ設定値の入力点数が異な
る多くのシステムに無駄なく柔軟に対応できるという効
果がある。 （発明の第２の実施の形態）第１の実施形態における図
１の構成は、アナログ設定値が２点の場合について説明
したものである。本実施形態は、アナログ設定値がｎ点
（ただし、アナログ入力端子数ｍ点の場合は、（ｍ−
１）点以下となる。ここで、ｍ，ｎは自然数）の場合に
ついて説明するものである。

【００４３】図３は本発明の第２の実施の形態に係る制
御機器の一例を示す構成図である。この制御機器は、ｎ
種類のアナログ信号、すなわち測定値２７が入力できる
ようになっており、測定値２７に対してＰＩＤ制御演算
を行って操作出力ΔＭＶを出力する装置である。

【００４４】図３に示すように、制御機器は、入力取込
切換器２６と、ストローブ信号２２（ＤＩ１）及びｎ−
１個の要素判別信号２３（ＤＩ２〜ＤＩｎ）が入力され
ｎ個の切換信号２５（（１）〜（ｎ））を出力するデコ
ーダ回路２４と、設定値切換器３１と、ＰＩＤ演算回路
２８と、出力切換器３２とによって構成されている。

【００４５】入力取込切換器２６は、デジタル入力端子
からストローブ信号２２（ＤＩ１）が入力されると、ア
ナログ入力端子からのアナログ設定値２１を取り込み設
定値切換器３１に入力するようになっている。

【００４６】設定値切換器３１は、ｎ個の切換器から構
成されており、各切換器には図３に示すように、それぞ
れ上記デコード回路２４からの切換信号２５、すなわち
切換信号（１）〜（ｎ）が入力され、選択された切換器
からの出力を設定値ＳＶ（１）〜ＳＶ（ｎ）のいずれか
としてＰＩＤ演算回路２８に入力する。

【００４７】このときの真理値表を図４に示す。図４は
本実施の形態の論理回路における真理値表を示す図であ
る。ストローブ信号２２（ＤＩ１）にｎ−１個の要素判
別信号２３（ＤＩ２〜ＤＩｎ）を加えたｎ個の信号に対
し、デコーダ回路２４は同図に示すようなｎ個の切換信
号２５（（１）〜（ｎ））を出力する。この切換信号２
５により選択された切換器が設定値切換器３１の出力と
してＰＩＤ演算回路２８内の対応する演算回路に入力さ
れる。

【００４８】ＰＩＤ演算回路２８は、ｎ個の演算回路
（ＰＩＤ１〜ＰＩＤｎ）から構成されており、各切換器
には図３に示すように、それぞれ測定値２７（ＰＶ
（１）〜ＰＶ（ｎ））が入力されている。また、切換信
号２５により選択された設定値切換器３１内の切換器か
ら設定値ＳＶが入力されるようになっている。

【００４９】このＰＩＤ演算回路２８は、測定値２７
（ＰＶ）及び入力された設定値ＳＶに基づき演算回路に
おいてＰＩＤ演算を実行しその結果を出力する。出力切
換器３４は、ＰＩＤ演算回路２８の演算回路（ＰＩＤ１
〜ＰＩＤｎ）からの出力及び切換信号２５が入力される
ように構成されており、切換信号２５で選択された設定
値ＳＶに対応する演算回路ＰＩＤからの出力を選択し、
最終的な操作出力３０（ΔＭＶ）として出力するように
なっている。

【００５０】また、上記各切換器２６，３１，３４、デ
コーダ回路２４、ＰＩＤ演算回路２８はソフトウェアで
実現された機能モジュールである。以上のように構成さ
れた本発明の実施の形態に係る制御機器は、ストローブ
信号２２及び要素判別信号２３がデコーダ回路２４で切
換信号２５に変換されて、各部の切換動作が行われる
他、第１の実施形態の場合と同様に動作する。

【００５１】上述したように、本発明の実施の形態に係
る制御機器は、アナログ入力端子とストローブ信号入力
端子１組とアナログ入力端子に入力される設定値が何で
あるか判別するための要素判別信号を用い、さらに要素
判別信号を多数判別するために、デコーダ回路２４等の
ソフトウェアで組んだ論理回路を付加するようにしたの
で、上記発明の実施の形態に係る制御機器と同様の効果
を奏することができる。

【００５２】また、ハードウェアとしてアナログ入力端
子とストローブ信号入力端子はアナログ設定値数に関係
なく１点ずつ１組で済み、アナログ設定値の入力点数
は、要素判別信号によって自由に設定できる。ただし、
要素判別信号入力数は、２ⁿ （ｎは要素判別信号の入力
端子数）個であるが、制御機器に備わっているアナログ
入力端子数がｍ（自然数）点の場合は、（ｍ−１）点以
下となる。

【００５３】また、本実施の形態において、ストローブ
信号と要素判別信号の合計入力点数をＰＩＤ演算回路２
８内の演算回路数と同じｎ点とした。しかし、ストロー
ブ信号と要素判別信号の組合せ情報により、ｎ点以下の
点数で各演算回路を特定できる場合には、上記ストロー
ブ信号と要素判別信号の合計入力点数をｎ点以下として
もよい。

【００５４】このようにすればより少ない入力端子数で
独立した多数の制御演算を行うことができる。さらに、
要素判別信号２３は制御機器内で生成するようにしてよ
い。このようにすればより一層少ない入力端子数で独立
した多数の制御演算を行うことができる。 （発明の第２の実施の形態の変形例）図３に示す上記第
２の実施形態において、出力切換器３４の部分を図５に
示すようにトーナメント方式の複数段の出力切換器によ
り構成するようにしてもよい。

【００５５】図５において第１段の第１出力切換器３２
における各切換器に入力される切換信号は各要素判別信
号の反転入力信号２９であり、最終段の最終出力切換器
３３に入力される切換信号は、図６に示すような回路か
ら得られる信号である。

【００５６】この制御機器において他の構成は図３に示
す装置と同様であり、また同様な効果を奏することがで
きる。また、本変形例では要素判別信号２３の点数を切
換信号数ｎよりも少ないｍ−１点としている。このよう
に少ない本数にできるのは、ｍ−１点で２^m-1 個の切換
情報を表すことができるからである。なお、本発明は、
上記各実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。

【００５７】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、要
素判別信号に基づき、アナログ入力端子からの設定値を
対応する制御演算部に入力できるようにしたので、制御
機器のハードウェアとしての入力点数に制約を受けず
に、１組のアナログ入力端子で多数の要素を含んだアナ
ログ設定値を読込ませることができる制御機器を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る制御機器の一
例を示す構成図。

【図２】同実施の形態の論理回路における真理値表を示
す図。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る制御機器の一
例を示す構成図。

【図４】同実施の形態の論理回路における真理値表を示
す図

【図５】同実施の形態の変形例の構成を示す図。

【図６】同実施の形態の変形例の一部構成を示す図。

【図７】従来の制御機器の一例を示す構成図。

【符号の説明】

１…アナログ設定値 ２…ストローブ信号 ３…要素判別信号 ４…入力取込切換器 ５…ＮＯＴ回路 ６ａ，６ｂ…ＡＮＤ回路 ７…遅延回路 ８…設定値切換器 ９…設定値切換器 １０…第１測定値 １１…第２測定値 １２…第１ＰＩＤ演算回路 １３…第２ＰＩＤ演算回路 １４…出力切換器 １５…操作出力 ２１…アナログ設定値 ２２…ストローブ信号 ２３…要素判別信号 ２４…デコーダ回路 ２５…切換信号 ２６…入力取出切換器 ２７…測定値 ２８…ＰＩＤ演算回路 ２９…要素判別信号の反転入力信号 ３０…操作出力 ３４…出力切換器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の制御演算部を有し、前記複数の制
   御演算部に対応したアナログの設定値及び測定値を入力
   して、その操作出力を出力する制御機器において、 デジタル入力端子から入力される要素判別信号に基づ
   き、前記複数の制御演算部のうち何れで制御演算を行う
   かを判定し、その判定結果に応じた切換信号を出力する
   切換信号出力手段と、 前記設定値がアナログ入力端子から入力され、この入力
   された設定値を、前記切換信号に基づいて対応する何れ
   かの前記制御演算部に出力する設定値切換手段とを備え
   たことを特徴とする制御機器。
2. 【請求項２】 前記設定値切換手段に設定値を入力する
   アナログ入力端子数を１とし、この１点と前記各測定値
   に対応するアナログ入力端子数ｎ点とを合せたｎ＋１点
   のアナログ入力端子で、ｎ個の独立した制御演算を可能
   とすることを特徴とする請求項１記載の制御機器。
3. 【請求項３】 前記デジタル入力端子数をｎ点以下とす
   ることを特徴とする請求項２記載の制御機器。
4. 【請求項４】 マイクロコンピュータを内蔵し、前記切
   換信号出力手段及び前記設定値切換手段を前記マイクロ
   コンピュータによる処理で実現させることを特徴とする
   請求項１乃至３のうち何れか一項記載の制御機器。