JPS59116897A - デイジタルコントロ−ラ - Google Patents

デイジタルコントロ−ラ

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JPS59116897A
JPS59116897A JP57232526A JP23252682A JPS59116897A JP S59116897 A JPS59116897 A JP S59116897A JP 57232526 A JP57232526 A JP 57232526A JP 23252682 A JP23252682 A JP 23252682A JP S59116897 A JPS59116897 A JP S59116897A
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signal
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microprocessor
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counter
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高田 敬輔
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Toshiba Corp
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Priority to KR1019830006126A priority patent/KR890003470B1/ko
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B15/00Systems controlled by a computer
    • G05B15/02Systems controlled by a computer electric
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Indicating Measured Values (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、電子式指示計をもったディジタルコントロー
ラの改良に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
ディジタルコントローラは、概念的には従来のアナログ
形電子式調節計をマイクロゾロセッサによるDDC(D
irect Dlgltal 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ッサを用いた制
御部とが一体となって収納されている=1ントローラで
ある。
ところで、従来、この種のディジタルコントローラには
、可動コイル形指示計をもったものと、電子式nl示計
をもったものとがある。第1図は従来の可動コイル形指
示計をもったディ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によって選択的に取込んだ後、八−り
変換回路2によりディジタル化し、マイクロプロセッサ
、9に供給する。マイクロプロセッサ3は、測定値pv
が入ると、プログラムに従って目標設定値SVに対して
測定値pvが一致するようにPTD演算を行なって操作
出力値MVを求め、これをアップe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って、この表面側には
測定値Pv1目標設定値SVを指示する指示部6に、目
標設定値変更用押釦スイッチ6b、自動・手動制御モー
ド用スイッチ6e、操作出力値指示部6dおよびアッゾ
ーダウンヌイッテ6eが設けられ、さらに側面側にはデ
ィジタル表示器6fが設けられている。前記アップ・ダ
ウンカウンタ4は、自動・手動制御モード用スイッチ6
cおよびアップ・ダウンスイッチ6eにより、マイクロ
プロセッサ3とは独立にオペレータがアップ・ダウンで
きるようになっている。7けROMおよびRAMなどの
メモリ、8けPID )#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、ディジタル表示器6f
に設定表示したりするキーが−ト回路である。9はD−
A変換回路である。
以上のようなディジタルコントローラの場合、マイクロ
プロセッサ3が故障すると、制御モード用スイッチ6c
およびアップ・ダウンスイッチ6eからスイッチ回路1
0を介してアップ・ダウンカウンタ4をアップ又はダウ
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ったディジタルコントローラが多く
採用されてきている。
このディジタルコントローラは、特にデータ指示手段と
して、第2図に示すようにパーグラフ駆動部11と、発
光ダイオード、螢光放電管等で構成さiまた測定値用パ
ーグラフ12a1目標設定用パーグラフ12bおよび操
作出力値用パーグラフ12aを持ったパーグラフ表示部
12とを備λ、たものである。第3図は上記パーグラフ
駆動部11とパーグラフ表示部12との具体的構成を示
す図である。このパーグラフ駆IJh部11は、マイク
ロプロセッサ3にパヌ13を介して接続される測定値用
レジスタ111 m。
目標設定値用レジスタ1llbおよび操作出力値用レジ
スタ111Cと、各パーグラフ J 2 a+12b、
12aの縦パーを選択する選択駆動回路112 a 1
112b * 112 eと、これらの選択駆動回路)
12*、112b、112eお5− よび各レジスタ111 a 、 11 l b 、 1
lla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113によって選択さ
れた例えば測定値用レジスタ111aからのデータがプ
リセットされ、かつ同回路113からのクロックCPで
ダウンするダウンカウンタ114と、走査制御回路11
3からのセット信号Sでセットされ、かつダウンカウン
タ114の零値によってリセットされる7リツゾ・70
ツブ115と、フリップ・フロップ115から信号が入
っているときに走査制御回路113からクロックCPが
入ると、信号を出力するアンドダート116と、アンド
ゲート116より入力される信号によって順次シフトし
て横ノ々−を選択するシフトレジスタ117とからなっ
ている。
前記パーグラフ表示部12は、縦パーと横パーとをマト
リッ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。
6− 従って、この電子式指示手段は、一定周期ごトニマイク
ロプロセッサ3からパス13を通って各レジ2りJ 1
1 a lJ J 1 b * 111 eにそれぞれ
データが格納され、走査制御回路113のスキャンによ
って各レジスタ111*。
111 b # 111 e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L、−y”−pニ比例
した数だけ各/?−グラフ12h、12b。
12eの発光ダイオードT、EDを点灯させるものであ
る。
しかし、Jソ上のようなディジタルコントローラは、マ
イクロゾロセ、す3が故障すると、パーグラフ表示部J
2の表示データを更新することができず、従って、覗1
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、この制御手段がなく、このためプ
ロセス創製システムにとって信頼性を低下させる原因と
なっており、その解決が望まれていた。
〔発明の目的〕
本発明は、電子式指示計をもったディジタルコントロー
ラにおいて、マイクロプロセッサが故障した場合でもパ
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、グランドの安全操業に寄与させうるディジタ
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、測定値と目標設定値とに基づいてマイクロプ
ロセッサが操作出力値を求め、測定値および目標設定値
はマイクロプロセッサを介してパーグラフ駆動部の対応
するレジスタに格納し、前記操作出力値はマイクロプロ
セッサを介さずに手動制御可能なアップ・ダウンカウン
タに保持させるとともに、このカウンタの出力に応じて
ノJ?ルス幅又はノやルス周波数の・やルスに変換し、
この変換パルスとあるタイミング用選択信号との条件で
アップカウンタがクロックを計数して操作出力値とし、
前記各レジスタおよびアップカウンタの内容を順次読出
してパーグラフに表示するディ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ディジタルコ
ントローラの一実施例を示す構成図である。このコント
ローラは、測定値Pvその他のアナログ信号AI−AN
を取り込むデータ入力系20、マイクロプロセッサ21
、メモリ22、キーーーード回路23、操作データ出力
系24、パーグラフ駆動部25および電子式指示計部2
6とからなり、これらは相互にパス21によって接続さ
れている。前記データ入力系20は、マイクロプロセッ
サ21からの指令に基づいて測定値pSやその他必要な
アナログ信号Al〜ANを選択的に取り込むマルチプレ
クサ201およびこのマルチプレクサ201によって取
り込んだ信号をディジタル化してマイクロプロ七ッサ2
ノに与えるA−D変換回路202が設けられている。マ
イクロプロセッサ21は、八−り変換回路202から入
力される測定値pvに対し、メモリ22から目標設定値
SVを9− 読出して例えばPII)演算によって測定値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
れを操作データ出力系24へ送出するものである。メモ
リ22け、予め定められている例えば目標設定値Svや
マイクロプロセッサ21の演算に必要な常数等を記憶す
るROMおよび更新データを逐次書込むRAMなどを備
えている。前記キーが−ド回路23はPID/臂ラメー
うやアラームの上下限値などをメモリ22に書込んだり
、ディジタル表示器(図示せず)に設定表示したりする
。操作データ出力系24は、マイクロプロセッサ21で
得られた操作出力値MYがプリセットされるアップ・ダ
ウンカウンタ241と、このアラ表ダウンカウンタ24
1の出力値に基づいて固定周期内でパルス幅の可変され
た被ノ4ルス幅変調信号Seを得るパルス幅質調回路2
42と、この被ノやルヌ幅変調信号Seのノ4ルス幅を
アナログ的な電圧信号に変換するパルス幅−電圧変換回
路243とを備え、同回路243から出力された信号を
用10− いて操作端(図示せず)を制御するものである。
そして、このアップ・ダウンカウンタ241け、自動拳
手動制御モード用ヌイッチ261およびアップ・ダウン
スイッチ262により、マイクロプロセッサ21とは独
立にオペレータの手動制御によりアップ・ダウンされる
ようになっている。オだ、パーグラフ駆動部25は、ノ
9ルス幅変調回路242から出力される被ノヤルス幅変
調信号Sof増込み、さらにパス27から測定値データ
、1]標設定飴データを取込んで電子式指示計部26に
与えるものである。この電子式指示計部26は、測定値
用パーグラフ263m。
目標設定値用パーグラフ26.9b、操作出力値用パー
グラフ263cを有するパーグラフ表示部263の外に
、目標設定値肇更用押釦スイッチ264、自動・手動制
御モード用スイッチ261、アップ・ダウンスイッチ2
62、さらにはディジタル表示器(図示していないが、
第1図および第2図のディジタル表示器6fに相当する
)が設けられている。
第5図はパーグラフ駆動部26とパーグラフ表示部26
3の具体的構成例を示す図である。
即ち、パーグラフ駆動部25け、走査制御回路251と
、制御線J 1 、.92介してマイクロプロセッサ2
ノから送られてくる選択信号S a +sbに基づいて
パス27上の測定値データおよび目標設定値データがそ
れぞれ格納される測定値用レジスタ252 a、 目標
設定値用レジスタ252bと、被ノクルス幅変調信号S
cと走査制御回路25ノからパルス幅変調回路242の
固定周期と等しい周期の量制御線33を介して送られて
くる信号とでアップ動作信号を出力するアンドゲート回
路253と、このアップ動作信号に基づいて走査制御回
路25ノから出力されるクロックCPJをアップ計数す
る操作出力値用アップカウンタ254とを備えている。
255は走査制御回路251によって選択された例えば
測定値レジスタ252aからのデータがプリセットされ
、かつ同回路251からのクロ、りCF2でダウン計数
するダウンカウンタ、256は走査制御101路251
からのセット信号でセ。
トされ、かつダウンカウンタ255の零値でリセットさ
れるフリラグ・70ツブ、257はフリッfa70ッf
256から信号が入っているときに走査制御回路251
よりクロックCP2が入ると、そのクロックCP2に従
って信号を順次出力するアンドf−ト、25Bはアンド
グー)2.’i7から出力される信号に基づいて順次シ
フトされてノ4−グラフ表示部263の横ノ々−に選択
駆動信号を与えるシフトレジスタ、259a〜2δ9c
は走査制御回路251からの選択信号に基づいてパーグ
ラフ表示部263の縦パーに選択駆動信号を与える選択
駆動回路である。なお、パーグラフ表示部263け、例
えば複数本の横パーと複数本の縦パーとがマトリックス
状に配設され、その交叉部に発光ダイオードが接続され
た構成となっている。
次に、以上のように構成されたディジタルコントローラ
の作用を説明する。マイクロプロセッサ21からの指令
に基づいてマルチプレクサ13− 201は例えばプロセス測定値pvその他のアナログ信
号Al〜ANを順次サンプリングし、後続のA−D変換
回路202に供給する。A−Dlr換回路202/dマ
ルチゾレクサ20ノからのアナログ値をディジタル化し
た後、マイクロプロセッサ21に供給する。ここで、マ
イクロプロセッサ21は、メモリ22から目標設定値S
Vを読出し、A−D変換回路202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
行なって繰作出力値MVを求めるとともに、これらの測
定値SVおよび操作出力値MVをメモリ22に書込む。
さらに、マイクロプロセッサ21は、制御線、9 J 
、 J 2を介してパーグラフ駆動部25のレジスタ2
52 a +252bに選択信号を送ってそれぞれのレ
ジスタ252IL、2A2bに測足値pv、目標設定値
SVを書込む。一方、演算によって得た操作出力値MV
は操作データ出力系24のアップ・ダウンカウンタ24
1によってアップ又はダウン計数されてプリセットし、
その引数値が74ル14− ス幅変n)旧11路242に供給される。このノやルス
幅変調回貼242け、アッシーダウンカウンタ241の
出力値に応じて固定周期T内でノ4ルス幅が変化する被
パルス幅変調信号Seを得、これをパーグラフ駆動部2
5のアンドゲート253およびp4ルス幅−市1圧変換
回路243に供給する。ここで、同回路242けパルス
幅に応じたアナログ市川に変換した後、これを操作出力
値MVとして操作端に供給し制御を行なう。なお、)4
 /l/ 7幅変tll’、Irriljti1524
2 H1第6 図に示f ! ウに固定局jtJI T
内において測定値pvと目標設定値SVとが等しいとき
には′1”と0″の時間長が1:1となるようにしく同
図(b))、測定値pvが目標設定値SVより小さいと
きにけ″1″の時間長が′θ″の時間長よシも短かくし
く同図(−) ) 、目標設定値SVが大きいときには
′1”の時間長がN□ITよりも大きい第6図(c)の
ような被ノやルス幅変調信号Seを作成する。
そして、Jυ上のようにして得られた被パルス幅変調信
号S11けアンドゲート253に送られるが、このアン
)’)IA−)253の他方入力端には第7図に示すよ
うに制御線33を介してパルス幅変調回路242と同じ
周期Tをもった選択信号SIが供給される。このとき、
走査制御回路251から同時にクロックCPJが出力さ
れている。このクロックCPIのクロック周期は例えば
T/100とする。この結果、アップカウンタ254は
被/4’ルヌ幅変調信号Scの1″と制御線33の選択
信号81  とアンド条件が成立して間のみ、クロック
CPIをアップ計数し、これを操作出力値MVとする。
第7図AFiアッゾカウンタ254のアップ計数状態を
示している。
而して、以上のようにして各レジスタ;!52& 52
52bおよびアップカウンタ254に測定値Pv1 目
標設定値SVおよび操作出力値MVが格納された後、走
査制御回路25ノから選択信号を例えばレジスタ252
 a −M択駆動回路259h、252b−259b、
254−259cの順序で時分割に選択する。この結果
、例えば測定値用レジスタ252色が選択されると、そ
のレジスタ252mの内容がダウンカウンタ255にプ
リセットされ、その後、走査制御回路251から出力さ
れるクロックCP2がダウンカウンタ255およびアン
ドゲート257に送出される。ここで、ダウンカウンタ
255けクロックCP2が入るごとにダウン計数し、零
となっ念ときに71Jツデ・フロップ256をリセット
する。一方、アンドゲート257は、ダウンカウンタ2
55によってリセットされる賛での間、クロックCP2
が入ると、そのクロックCP2に従って信号を出力し、
これを順次シフトレジスタ258に入力する。このシフ
トレジスタ258はアンドゲート−257から信号が入
るごとに、パーグラフ表示部253の横パーに選択駆動
信号を与える。その結果、測定値用・ぐ−グラフ263
1には測定値pvに対応した七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る。目標設定値SVおよ
び操作出力値MVについても同様の動作を行なってパー
グラフ表示部263に表示する。例えば第4図17− および第5図において10ビツトのアップカウンタ25
4のθ〜1023カウントに対し、0〜5,12Vの操
作出力値MVを出力する都合、1カウントki 5 m
Vに相当する。一方、パーグラフ表示部263の表示の
O’1〜100cIDは、操作出力値MVの1〜5vに
相当するため、アップカウンタ254の内容け0係表示
時に1v分のパルスのカウント値が入っている。この場
合にはアップカウンタ254からダウンカウンタ255
にデータをロードする中間に0係のゲタ分を減するロジ
ックを挿入すればよく、あるいけ第8図のように各・々
−グラフ263**263b、263cに対するシフト
レジスタ258の出力端を予めずらすように接続してお
けばよい。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
第4図ではアップ・ダウンカウンタ241の出力側にi
4ルス幅変調回路242および/IPルヌ幅−幅圧電圧
変換回路243けたが、例えば第9図のように操作出力
0〜100係に18− 対して0〜foの周波数を出力するノfルス周波数スケ
ーラ242Aと、このスケーラ242Aの周波数をアナ
ログ電圧に変換する周波数−電圧変換回路243Aとを
設けても、第4図と同様の機能を発揮しえるものである
〔発明の効果〕
以上詳記したように本発明によれば、マイクロプロセ、
すで演算によって得た操作出力値をマイクロプロセッサ
を介さずにアップ・ダウンカウンタに1(込んで表示す
るので、マイクロプロセッサが故障しても操作出力値を
表示できるとともに、外部からも手動でアップ・ダウン
の操作が可能であるので手動制御もできる利点がある。
寸た、操作出力値の格納されているアップ番ダウンカウ
ンタの出力に応じてパルス幅又は周波数に変換して出力
するので、従来のパーグラフ駆動部にわずかの回路を付
加するだけでよく、このためハード構成を簡素化でき、
かつ絶縁が?’i’ 、14となるディジタルコントロ
ーラヲ提供できZ)。
【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ったディジタル
コントローラの構成図、第2図は従来の電子式指示計を
もったディジタルコントローラの構成図、第3図は第2
図に示すディジタ/I/ ニア y )ローラのパーグ
ラフ駆動部およびパーグラフ表示部を具体化した構成図
、第4図ないし第7図は本発明に係る電子式指示計をも
ったディジタルコントローラの一実施例を説明するため
の図であって、第4図は全体構成図、第5図はパーグラ
フ駆動部とパーグラフ表示部の具体的構成例を示す図、
第6図は第4図に示すノ4ルヌ幅変調回路の動作説明図
、第7図はパーグラフ駆動部の動作説−図、第8図およ
び第9図はそれぞれ本発明の詳細な説明する構成図であ
る。 20・・・データ入力系、21・・・マイクロプロセッ
サ、22・・・メモリ、23・・・キーデー2回路、2
4・・・操作データ出力系、25・・・パーグラフ駆動
部、26・・・電子式指示計部、24ノ・・・アップ・
ダウンカウンタ、242・・・パルス幅変調回路、24
2A・・り量ルヌ周波数スケーラ、243・・・パルス
幅−電圧変換回路、243A・・・周波数−電圧変換回
路、25ノ・・・走査制御回路、252 as252b
・・・レジスタ、253・・・アンドゲート、2・54
・・・アップカウンタ、255・・・ダウンカウンタ、
256・・・フリ、ゾ・フロ、プ、257・・・アンド
f−)、2513・・・シフトレジスタ、259a〜2
59c・・・選択駆動回路、263a〜263c・・・
パーグラフ。 出願入代JIP人 弁′P1!士 鈴 江 武 彦21
− 第1図 特許庁長官   若 杉 和 夫 殿 ■、事件の表示 %願昭57−232526号 2、発明の名称 ディジタルコントローラ 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (307)  東京芝浦軍気株式会社 4、代理人 6、補正の対象 明細書、図面 57 7、補正の内容 (1)  明細書第9頁第13行目の「測定値P8Jと
あるを「測定値PVJと訂正する。 (2)  明細書第14頁第19行目ないし同頁部20
行目の「によってアップ・・・・・・計数されてプリセ
ットし、」とあるを「にプリセットされ」と訂正する。 (3)明細書第15頁第9行目ないし同頁第18行目の
「なお、ノクルス幅・・・・・・を作成する。」とある
を下記のように訂正する。 記 なお、パルス幅変調回路242の出力信号はたとえば第
6図に示すように出力O%、50%、100%がそれぞ
れ(a) I (b) I (e)に対応している。出
力50%では固定周期Tにおいて5V(論理rHJ)と
OV(論理rLJ)(7)時間比は1 : 1 (50
%:50%)である。 (4)  明細書第17頁第20行目ないし第18負第
8行目の「例えば第4図・・・・・・入っている。」と
ある全下記のように訂正する。 3−2 「また、前述の説明は、パルス幅変調回路242の出力
信号を、第6図の形態であるとして説明した。しかしア
ップダウンカウンタ254の例えば()〜1000カウ
ントに比例してパルス幅変に周回路242の出力が発生
し、さらにノ4ルス幅−電圧変換回路243により操作
出力MYがO〜5vに変換されるような場合、通常ディ
ジタルコントローラが適用される計測制御分野では操作
出力MYの1〜5vに対して()〜100チ指示となる
ため、lv分の余分なカウントがアップカウンタ254
に計数されてしまう。つまり、第7図に示したSc  
をダイレクトに計数すると、IV分の余分なカウントを
することとなる。 (5)明細IF第18)¥$10行目(7)rO%J、
!=6るを「1%」と訂正する。 (6)図面第2図、第4図、第5図および第9図を別紙
のように訂正する。 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ゾロセヌからの測定値イバ号を受け、この測定値信号が
    目標設定値に追従するように演算を行なうマイクロプロ
    セッサと、とのマイクロプロセッサから出力された測定
    値信号および目標惨設定値とがそれぞれ格納される第1
    および第2のレジスタと、前記マイクロプロセッサで演
    算によって求められた操作出力値信号をアップ争ダウン
    計数する手動制御再伸、なアップ・ダウンカウンタと、
    このアップ・ダウンカウンタの出力に応じた・母ルス幅
    のパルス又はパルス周波数のノやルヌにf=Iflする
    ・(ルス信号変換手段と、この変換手段によって出力さ
    れたパルスをアナログ的な操作出力値信号に葡換して操
    作端に供給するアナログ信月変換手段と、タイミング制
    御を行なう走査制御回路と、前記)4ルス信号変換手段
    によってイ:1られftノ4ルスと前記走査制御回路の
    選択信号とのアンド条件の間該走査制御回路からのクロ
    ックを計数して操作出力値とするアップカウンタと、前
    記走査制御回路の走査によって第1、第2のレジスタお
    よび前記アップカウンタの内容を選択的に読出して測定
    値用バーグラフ、目標設定値パーグラフおよび操作出力
    値用ノ々−グラフを点灯せしめる点灯表示手段とを備え
    たことを特徴とするディジタルコントローラ。
JP57232526A 1982-12-23 1982-12-23 デイジタルコントロ−ラ Granted JPS59116897A (ja)

Priority Applications (6)

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