JPS5897702A - 調節計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えにプロセス制ａ装置に用−られる調節計
に蘭し、特にコンピュータ機能を内眠し皮調アナの改良
に関するものである。

マイクロプロセッサ等と呼ばれる小形コンビエータがワ
ンチップ化され一つの素子として扱われるに至ル、その
演算機能を調節計の演算処理に応用することが実用化さ
れている。旧来のｗＩＩ４節計をアナログ式調節針と称
するのに対し、この方式の調節計はディジタル式調節針
と称している。

このディジタル式調節針はコンピュータ機能を内蔵する
ことから例えば遠隔操作に対しても柔軟に動作し、また
プロ、セスから取込んだデータ及びプロセスに対する出
力値等を上位装置に伝達し、上位装置との情報交換によ
り高度の制御を実行で龜る優れた機能を持つことができ
る。

アナログ式及びディジタル式を問わず１ｌｌＩＩＢ計が
階りペき必須要素としてはプロセスからの計測値−を取
込んで設定値と比較しその１差値をＰＩＤ演算する演算
制御部と、その演算制御部の出方をサンプルホールドし
てプロセスに出力するホールド回路と、手動操作によル
ホールド回路のホールドｌｌをＩｎすることができる手
動操作手段と、ホールド回路の入力側に演算制御部を接
続する自動モードと手動操作手段を接続する手動モード
に切換るスイッチｑｍ段とがある。ここでディジタル式
−筒針においてＦｉ演算制御部をマイクロプロセッサに
よって構成するものである。

マイクロプロセッサによれば周知のように比較的多くの
種類のデータを高速度で処理することができる。この優
れた機能を利用して既に実用化されているディジタル式
調節計で蝶演算制御部本来のＰＩＤ演算処ｍに加えて、
他の各種の制御をも行わせるようにしている。

その一つとして例えはホールド回路からプロセスに出力
している操作値を演算制御部に取込み、これを記憶して
おくこ、とによシ演算制御部は操作出力を常に璧視する
ことができる。従って手動モードにおいて演算制御部を
介することなく操作出力銀を変化させても、次に自動モ
ードに切換える際にバランスレスバンプレスに切換えが
可能となる。

更に他の制御機能として自動モードと手動モードとに切
換える制御も演算制御部の管理下におくようにしている
。このように自動モードと手動モードに切換える制御を
演算制御部の管理下におくことによりｙｓｍ針自身のモ
ード設定状！ｐが自動−手動のどちらのモードになって
いても遠隔制御により自動−手動モードの切換制御が可
能となシｌ利な機能が得られる利点がある。

然し乍らｇｉ＋＋ｓ計の全ての機能を演算制御部の管理
下におくことにより演算制御部の故障に対しては全く無
防備となシ、一つのマイクロブ闘セッサの故障がプロセ
ス全体の操業停止に波及するおそれがある。調節計本来
の機能としては自動モードの故障に対して手動モードに
よりパンクアップすることが必要な機能であるが、ディ
ジタルｌｌｌ１アナに関する隈シ禾だこの魔の考慮が欠
けてｈる。

この発明のａｌｌの目的はディジタル式Ｉｌ１アナにお
いてマイクロプロセッサが故障した場合に、この故障を
自動的に検出しその検出出力によシ必ず手動モードに切
換えることができるディジタル式−筒針を提供するＫあ
る。

この発明の＠２０目的はマイクロプロセッサと、このマ
イクロプロセッサの故障を検出する手段が同時に故障し
た場合にも必ず手動モードに切換ることかできる１ｌｌ
Ｉｌｊ計を提供するにある。

以下にこの発明の一実施例を図面を用いて詳細にａ男す
る。

第１図にディジタル弐１１１節針の全体の構成を示す。

図中１は調節針全体を示す。２は調節計１の入力端子板
、３はプロセスへの操作出力信号の出力端子を示す。入
力端子板２には複数の入力端子２ａ〜２ｎが設けられる
。入力端子２ｍはプロセス入力端子、２ｂはＩｆ！１設
定僅設定力端子、２Ｃは第２設定値の入力端子、・・・
・・・２ｎは第ｎ設定値の入力端子てめる。これら複数
の入力端子２ａ〜２ｎは入力マルチプレクサ４に接続さ
れ、その中の何れか一つを選択して履次＾−Ｄコンバー
タ６に接続される。Ａ−Ｄコンバー、夕５では各入力端
子２１〜２ｔｌＫ与えられる各アナログ信号を＾−り変
換しそのＡ−Ｄ変換値をマイクロプロセッサによって構
成される演算制御装置６ＩＩｃｊ１２込む。演算制御装
置６では入力されたプロセス入力値と設定値とを基に所
定の演算処理を実行して各種の出力信号を出力する。出
力信号としてはプロセスへの操作出力信号でＴｏり、そ
の他にプロセス入力値を表わす信号、設定像を表わす信
号である。これらの各信号は演算制御部６から時分割さ
れて出力され、その時分割信号はＤ−＾コンバータ７に
よルアナログ信号に変換されて出力マルチプレフナ８に
よりホールド回路９，１０．ＩＩＫ秦夛分けられる。従
ってホールド回路９．１０．１ＩＫａ操作出力値及びプ
ロセス入力値、設定値がそれぞれホールドされる。ホー
ルド回路９０ホールド電圧ｄ　Ｖ　−Ｉ、＋ｙバーｆｉ
　３２　Ｋ供給され、この■−■コンバータ１２によシ
プロセス標準信号である４〜２０１ｎ＾の電流信号にＲ
＊され出力指示計１３１通じて出力端子３からプロセス
に出力される。

ホールド回路ｌＯ及び１１にホールドされたプロセス入
力電圧及び設定値はそれぞれプロセス入力指示計】）４
１と設定値指示計１１４１ｓに供給されプロセス入力値
と設定値とを指示する。

１５は従来から設けられているモード設定スイッチ、１
６は手動操作手段である。モード設定スイッチ１５の接
点出力信号は演算制御部６に取込まれ、その設定状１１
に応じて出力マルチプレクサ８のスイッチ１７と、手動
操作手段】６（！−ホールド回路９０間に接続されたス
イッチ１８が制御される。つまシモード設定スイッチ１
５が自動モードに設定されてｂる場合にはスイッチ］７
は出力マルチプレクサ８の動作に従って指定された周期
毎にオンに操作され演算制御部６から出力される操作出
力値をホールド回路９に間欠的に送給する状ｌｐをＩｍ
持する。このときスイッチ１８はオフに９１に挿される
。

モード設定スイッチ１５−が手動モードに設定されると
スイッチ１７はオフに制御される。但しこのとき演算部
」１ＬＩ１６が正常動作中であれば出力マルテルりｔ８
の他のスイッチは所定の周期でオン、オフ操作され、よ
ってプロセス入力値及び設定値は指示計１３と１４に指
示される。一方スイッチ１８は演算制御部６の指示によ
ｐオンに操作され、手動操作手段１６がホールド回路９
に接続される。手動操作手段１６は例えば二つの押釦１
６ｍと１６ｂを有し、その一方１６ｍを操作すると例え
ば圧電Ｒ偉から圧電Ｒがホールド回路９に与えられホー
ルド電圧を１ＰＩｌえば正方向に変化させる。また押１
１１ＪＩ６ｂｔ−操作すると負電Ｒ＃ｌから賞電流がホ
ールド回路９に与えられ、ホールド電圧を負方向に変化
させることができる。よって出力端子３からプロセスに
出力される操作信号の儀を弔動くより自由に任意の飯に
変えることができ、プロセスを手動によ多自由に操作す
ることができるように構成されている。尚ホールド回路
９の出力電圧ＭＶｊは入力マルチプレクサ４の一つの入
力端子に供給され、手動そ−ドにおいて操作出方髄管変
史した場合でもその変更機の値を演算制御部６に取込み
、これを記憶するようＫ１１１ｇ　Ｌ、その結果手動モ
ードから自動モードに切換える場合にバランスレスバン
プレスに切換を行えるようにしている。

この発明においては演算制御部６の異常を監視する手段
を設ける。１９はその監視回路である。

この異常監視回路１９は例えばリトリガブルモノマルチ
バイブレータによって構成することができ、演算制御部
６から一定周期毎にトリガ信号を受け、そのトリガ信号
が継続して与えられている間は演算制御ｓ６が正常動作
しているものとし、トリガ信号が跡肥え九とき演算制御
部６が故障したと判定するようにし、故障を検出すると
スイッチ１７をオフに操作し、演算制御部６とホールド
回路９とを切離し、ホールド回路９のホールド値を故障
前の値に保持するように動作する。尚このとき必要に応
じてスイッチ１Ｂをオンに制御し手動操作手段１６によ
り操作出力値を手動で変えることができる状勝に切換る
ように構成することもできる。

このようにこの発明によるディジタル式−節針社演算制
御部６が故障した場合は異常蚊視（ロ）路１９が異常を
検出し、その検出出力によ〕演算制御部６とホールド回
路９との関係を切離し操作出力が演算制御部６の異常に
より大きく暴走しなｈようにしている＠ 然し乍らここで演算制御部６の故障と共に異常監視回路
１９も同時に故障を起した場合には演算制御ｌ１ｌｌｉ
ｌ１６とホールド回路９の切離し動作が実行されない仁
ととなる。この可能性は演算制御部６と異常監視回路１
９が同一の電源系統によ多動作している暖り、その電源
系の故障によル起ル得るものである。異常監視回路１９
の電源を演算制御部６の電源と分離することはコストア
ップにつながシ実際上得策ではない。また仮Ｋｍ視回路
１９の電源を演算制御部６の電源と別系統に分離したと
しても監視回路１９自体が全く故障しない保証はない。

従って単に演１１１！Ｎｌ１１部６の故障を検出して自
動的に手動モードに切換るだけの１ｌｌＩｊｌＩ計では
プロセスの信頼性は演算部ａＳａと異常監視囲路１９の
信頼性に依存していることとな夛、比較的ｊｌ＃な電子
部品によって構成される電子回路網にプロセスの信頼性
を依存させることは望ましいことではない。

このためこの発明においては漣に電子部品よ）信頼性の
高い部品を使って演算制御部６及び監視回路１９の故障
に対するバックアップ手段を付加するようにしたもので
ある。

図中２０はそのバックアップ手段を構成す−るモード切
換スイッチを示す。この発ｌｊ１においてはこのモード
切換スイッチ２０を操作することにより演算制御部６及
び監視回路１９の状勝に関係なくスイッチ手段１７と１
８を強制的に手動モードに切換ることができる。

従ってこの発゛明によれに演算制御部６と監視回路１９
が同時に故障しても、モード切換スイッチ２０を操作す
れば必ずスイッチ１７をオフに、ま九スイッチ１８をオ
ンに操作することができる。

よって最後の手段として手動操作が可能となルプロセス
の信頼性を高めることができる。

然もこの実権ｆＩにおいては少なく左もホールド回路９
とＶ−Ｉコンバータ１２に対して電力を供給する電源と
、その他の回路に対して電力を供給する電源とを分離す
るように構成した場合を示す。

図中２１はホールド回路９とＶ−Ｉコンバー／１２の電
ｌＩｌを示し、２２はその他の回路に電力を供給する電
源を示す。

このようにホールド回路９とＶ−Ｉコンバータ１２の電
１［２１を他の回路の電源と分離する仁とにより電源２
１の信頼性を高めることができる。

つま）給電される回路数を少なくすることにより、例え
ば短絡事故に遭遇する確率を下げる仁とができる。よっ
て電６Ａ２１から電力の供給を受ける回路をホールド回
路９とＶ−Ｉコンバータ１２だけに限定することによシ
ミ源２１とホールド回路９及びｖ−１コンバータ１２の
信頼性を高める仁とができる。この結果他の回路に短絡
事故が発生してもその影響を受けることがないため操作
出力を出し続けることができる確率を高めることがで１
＆（全体の信頼性を向上することができる。

Ｉ！にこの実喝例で蝶ホールド回路９の出力をドリフト
補償回路２３ｔ−介して自身の入力側に帰還させるよう
に構成した場合を示す。このようにドリフト補償回路２
３を設けることによ）手動モードが長期にわたって続い
ても、操作出力値がドリフトすることがなく安定に初期
値を保つ仁とかで−きるようにしている。

第２１１にこの発明の要部の具体的なｌＩ！檜例を示す
。図中第１図と対応する部分には同一符号を付している
。監視回路１９は演算制御４１部６が正常に動作してい
るときはＬ論理を出力している。この監視回路１９の出
力はインバータ２４により極性反転されてアンドゲート
２５の一方の入力端子に供給される。アンドゲート２５
の他方の入力端子には演算制御部６の端子６ｍか６出力
マルチプレクサ８のスイッチ１７をオンにさせるタイ電
ング毎にＨ１ｌＩ珊のパルスが与えら、れる。よって演
算制御部６が正常に動作している状廖ではアンドゲート
２５から出力！ルテプレクサ８においてスイッチ１７に
割当られ九タイξング毎にＨ論理のＩ（ルスが出力され
、このパルスが電圧比較１）２６に供給され電圧比較暢
２６から）ｉｌｍｌｍｌのパルスを出力させる。このパ
ルス出力は出力マルチプレフナ８のスイッチ１７の制御
端子に供給する。この例ではスイッチ１７をＮチャンネ
ルディプレッジ曹ンジャンタシ欝ンＦ８Ｔを用い友場合
を示す゛。従ってＨ論理のパルスが与えられる毎にスイ
ッチ１７はオンに制御され、そのオンのタイミングにシ
いてＤ−＾変換器７でＤ−Ａ変換され友操作出力値をホ
ールド回路９に与え、その値をホールドさせる。

自動モードにおいてはモード設定スイッチＩｓμ例えば
オフに保持され演算制御部６にＨ輪重を与える。演算制
御部６はそのＨ論理を読込む仁とによ多端子６ｂに例え
ばＨｌｉｌｊｌを出力する。この端子６ｂの出力を電圧
比較１１２７に与え、この電圧比較＠２７からｋｌ＠埋
を出力させる。このＨ論理出力をスイッチ１Ｂの制御１
１１１１子に与える。スイッチ１８はとの例ではＰチャ
ンネルエンハンスメント螢スＦｇＴｔ−用いた場合を示
す。従って電圧比較１１２７からＨ＊ｊｌが与えられる
ことによりこのスイッチ１８はオフに制御される。モー
ド設定スイッチ１５をオンに操作した場合には演算制御
部６にＬ論理が与えられ、これを演算制御部６が読込む
ととくよシ端子６ｍに出力されるパルスは停止しスイッ
チ１７はオフの状１１に保持される。

これと共に端子６ｂにはＬｌｌ理が出力され、とのＬ論
理出力によ）電圧比較器２７からＬｌｌ場が出力されス
イッチ１８をオンに制御する。よって手動モードに切換
られる〇 一方自動そ−ドにおいて演算制御部６が故障すると監視
回路１９はＨｌｌｌｋＩｌを出力する。このためアンド
ゲート２５の出力はＬｗｊＩＩ埋とをシスイッチ１７は
オフに制御される。よって演算制御部６とホールド回路
９Ｆｉ切離された状廖に維持され、ホールド回路９は故
障前の値を保持しそのホールド偏を操作信号として出し
続ける。

この発明によ）付加したモード切換スイッチ２０は常時
紘オフに保持さ、れプルアップ抵抗器２８を通じてダイ
オード２９と３０のカソードに正偽電圧を与え、ダイオ
ード２９．３０をオフの状態に保持しておく、異常時に
スイッチ２０ｔ−オンに操作するとダイオード２９．３
０のカソードが共通電位に接続され電圧比較９２６と２
７にＬ論理の入力信号管与える。このＬ論理の入力信号
によルミ圧比較１）２６及び２７はＬ論理を出力し、こ
れによルスイッチ１７をオフに、ま友スイッチ１８をオ
ンに制御する。従って通常使用するモード設定スイッチ
１５によル手動モードに設定できないような事態が発生
してもモード切換スイッチ２０を操作することによシ必
ず手動モードに設定することができる。よって演算制御
部６及び警視回路１９が同時に故障しても必ず手動操作
によシプロセスを操作することができ４！頼性の高い調
節計を得ることができる。尚電圧比較１ｓ２６．２７は
ホーにドＢ路９．！：Ｖ、−Ｉコンバータ１２の電源か
ら電力を与え、他の回路が故障しても電圧比較８１Ｆ２
６゜２７の動作が確保できるようにすれはより−４層信
輔性の鳥い調節計を得ることができる。

以上１１１２明したようにこの発明によれは通常は従来
のディジタル式１ｉＩｌｊＩ計と同僚の動作を行わせる
ことができる。これに対し演算１ＩＩＩＩＩＩ１部６が
故障した場合にはホールド回路９を演算創′御１部６１
から自動的に切離すことができる。よって演算制御部６
の故障に気が付かないまま放置されても、プロセスに送
られる操作値が目標伽から大きくずれるよ”うな暴走事
故が起きるおそれがない。然も轡に演算制御部６と監視
回路１９が同時に故障したとしてもスイッチ２０を操作
するととにｊｊ＋必ｆ手動モードに切換ることができる
。よって漣に一層ｇＩＩＩＩＩ性の高い調節計を提供で
きる。またスイッチ２０によって手動モードに切排る回
路は簡単な回路構成であるためこの回路が故障する確皐
は低い。

よってこの回路の信頼性は高く、鉤アナ自体の信頼性は
元よｐプロセス全体の信頼性をも高めることができる。

【図面の簡単な説明】

＠１図はこの発明の一実権例を示すブロック図、第２１
鉱この発明の要部の＾体的な実織例を示すＩＩ絖図であ
る。 ４：入カマルテプレクサ、５：Ａ−Ｄコンバータ、６：
１演算制御部、７：Ｄ−＾コンバータ、８：出力マルチ
プレクサ、９：ホールド回路、１２：ｖ−Ｉコンバータ
、１５：モード設定スイッチ、１６：手動操作手段、１
７．１８：スイッチ手段、１９：監視回路、２０：モー
ド切換スイッチ。 特許出願人　　株式会社北辰電機製作所代簿人　単針　
卓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ０）　複数のアナログ信号を適宜選択する入力マルチプ
   レクサと、この入力マルチプレクサからの入力能に対応
   したディジタル値に変換する＾Ｄコンバータと、このＡ
   Ｄコンバータからのディジタル傷号を受けて定められ九
   ｙＬＩＬ処理を行う演算制御部と、ヒの演算制御部の出
   力をＤＡ変換するＤＡコンバータと、このＤＡコンバー
   タの出力をサンプルホールドするホールド回路と、その
   ホールド回路の入力側に手動操作＋段の出力を供給する
   手動操作モード及び上記ＤＡコンバータの出力を供給す
   る自動操作モードとに切換るスイッチ手段と、このスイ
   ッチ手段を上記演算制御部を介して自動モードと手動モ
   ードとに切換操作するモード設定スイッチと、上記スイ
   ッチ手段を上記演算制御部を介することなく直接人為的
   に切換操作するととができるモード切換スイッチとを具
   備して成る調節計。