JPS6035611B2 - 信号変換編集装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はプロセス制御等における入出力信号の変換編集
装置に関し、更に詳しくは、複数個の制御ループを一括
して制御するような分散形総合計装制御システムに用い
られる信号変換編集装置に関するものである。

（従釆の技術） プロセス制御を行なう場合、プロセスから制御装置には
プロセスの状態を表わす入力信号が与えられ、制御装置
からプロセスにはプロセスを所望の状態に維持するため
の出力信号が与えられる。

プロセス側において、フィールドからの計装信号はアナ
ログ信号だけでなく、ディジタル信号もあり、多種多様
な形態をとるが、制御装置側においては、入出力信号は
統一された形態をとる。このためプロセスと制御装置の
間には入出力信号の変モ製機構が必要とされる。このよ
うな変換機構は一般に制御装置に合わせて造られている
ので、制御装置の種類が違うとうまく適合しなくなるの
が普通である。特に、アナログ制御システムとディジタ
ル制御システムとにおいて、一方のための変換機構は他
方には適合しない。ここで、もしどちらの方式の制御装
置にも適合する変≠奥機構が実現すれば、プロセス制御
システムの構成を合理化するのに大きな効果が期待でき
る。プロセス側の入出力信号（計装信号）は一般に電気
信号の形で、各入出力信号に固有の伝送線を通じて伝達
される。

この場合、各信号伝送線は入力信号検出器または出力信
号応動器の設置場所の近いもの同士が１つの多芯ケーブ
ルにまとめられ、制御装置側にもたらされる。したがっ
て同一ケーブルの中に多様な形態の信号が混在している
。プロセスが大規模になると、このようなケーブルが例
えば数百本といったように多数になる。（発明が解決し
ようとする問題点）制御装置（またはその前段のィンタ
フェィス）側では信号入出力端子が、一般に制御装置側
の都合、例えば電圧信号のグループ、抵抗信号のグルー
プ、電流信号のグループといったように信号処理がしや
すいように配列される。

このためケーブル中の各信号伝送線をそれぞれ制御装置
側の所望の入出力端子に接続するためには、信号伝送線
を再編集したうえで接続しなければならない。信号伝送
線は条件の悪いところを引きまわされても大丈夫なよう
に、太い線が用いられるが、このような太い線を再編集
しながら制御装置の入出力端子に接続することは、非常
に労力を要するという問題点がある。このような問題点
はプロセス制御の場合に限らず、プロセスを対象とした
データ処理一般に共通する。本発明の目的は、プロセス
とデータ処理装置との間にあって、両者間の入出力信号
と変換と編集を合理化する装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、アナログ、ディジタルどちらの方
式のデータ処理装置にも適合する入出力信号の変換編集
装置を提供することにある。

（問題点を解決する本発明の手段）前記した問題点を解
決する本発明は、複数の検出手段及び出力信号応動器を
ひとつのグループとしこれらのグループが複数個存在す
るプロセスと、このプロセスの前記複数個のグループに
対応してそれぞれ設けられ当該グループ内の各検出手段
及び出力応動手段のプロセス入出力信号をそれぞれレー
ト信号に変換する複数個の信号変換装置と、これらの複
数個の信号変換装置にそれぞれ接続され前記各信号変換
装置からの複数のプロセス入出力信号の配列を少なくと
もアナログ信号系統とディジタル信号系統とに分離、配
列するディジタル論理回路からなる編集装置と、この編
集装置に接続されたアナログデータ処理装置及びディジ
タルデータ処理装置とを備えて構成されるものである。

（実施例） 以下図面によって本発明を説明する。

第１図は本発明実施例の概念的構成図である。第１図に
おいて、１は入力信号検出器、２は出力信号応動器、３
は入出力信号伝送線で、互いに近くに設置されている検
出器や、出力信号応動器同志、あるいは同じフィールド
‘こあるもの同志を１つのグループとし、１つのケーブ
ルにまとめたもので、ここではひとつのグループについ
てのみ示すが、実際にはこのグループが多数あり、グル
ープ数に対応したケーブル数がある。４は、各ケーブル
３に結合する信号変換装置で、これも、グループ数に対
応した数だけ設けられる。

５はケーブル、６は各ケーブル５を介してグループ数に
対応した複数個の信号変換装置４にそれぞれ接続された
編集装置で、ディジタル論理回路で構成されている。

７，８はケーブル、９はケーブル７を介して編集装置に
接続されるディジタル制御装置、１０はケーブル８を介
して編集装置６に接続されるアナログ制御装置である。

入力信号検出器１としては被検出信号の種類に応じて様
々のものがあるが、ここでは、上から熱電対１０１、側
温抵抗器１０２、差圧変換器１０３、電圧変換器１０４
を例示してある。これらはそれぞれ検出信号として、ｍ
Ｖ，Ｑ，ｍＡ、およびＶの単位で表わされる形態の異な
った信号を生じる。出力信号応動器２は制御装置側から
の出力信号に従ってプロセスの所定箇所を操作するもの
で、操作対象に応じて種々のものがあるが、ここに示す
ような流量操作弁が典形的である。流量操作弁２に与え
られる出力信号の形態はｍＡ領域の直流電流が普通であ
る。信号変換装置４は形態の異なる各入力信号を同一形
態でかつレンジが統一された中間信号に変換するととも
に、中間信号の形で与えられた制御装置の出力を、出力
信号応敷器２に適した形態の信号に変換するものである
。中間信号としてはしート信号が採用される。レート信
号とは時間当りの変化回数に情報をもつ信号であり、た
とえばパルス数信号が周波数信号などである。以下の説
明ではパルス数信号を例にとる。信号変換装置４は入出
力信号の形態に応じて様々な変換ユニットで構成される
。ここでは、低電圧・パルス数変換ユニット４０１、抵
抗．パルス数変換ユニット４０２、電流・パルス数変換
ユニット４０３、電圧・パルス数変換ユニット４０４、
およびパルス数・電流変換ユニット４０５を例示してあ
る。電圧をパルス数信号に変換する回路は、積分形のＡ
／Ｄ変換器の主要な構成単位として公知な電圧／パルス
幅変換器とこの変換器の出力をクロックパルスによって
断続するチョッパの組合せ、またはＶ／Ｆコンバータを
利用して実現できる。また電流や抵抗を統一レンジの電
圧に変換することは容易である。したがって低鰭圧、抵
抗、電流、および電圧をそれぞれ統一レンジのパルス数
信号に変換する各変換ユニット４０１〜４０４は容易に
実現できる。またパルス数信号を電流に変換するには、
定電圧電源をパルス数信号によってオン・オフし、その
とき得られる断続電流を平滑すればよいから、パルス数
・電流変換ユニット４０５は容易に実現できる。これら
各変換ユニット４０１〜４０５において、パルス数信号
段に絶縁手段を設けることは容易である。このため各信
号変換ユニット４０１〜４０５を絶縁形の変換ユニット
とすることができ、これによってプロセス側と制御装置
側とを容易に絶縁できる。各変換ユニット４０１〜４０
５はたとえばそれぞれ１枚のプリント板上に構成され、
ケーブル３内の信号配列に合わせて配列される。このた
め、ケーブル３内の各信号線を信号変換装置４の対応す
る端子に接続することは容易である。各変換ユニット４
０１〜４０５のパルス数回路端はコネク外こ集約され、
ケーブル５を通じて編集装置６に接続される。

パルス数信号のレベルはディジタル論理回路における信
号のレベルと同等でよいから、コネクタおよびケーブル
５はデイジタル論理装置における通常のものでよい。編
集装置６はケーブル７，８を通じてそれぞれ次段のディ
ジタル制御装置９およびアナログ制御装置１０に接続さ
れる。編集装置６は信号変換装置４と制御装置９，１０
の間に流通する個々の信号について、その伝達径路を分
離、配列して編集するものである。

伝達径路の編集は導線を引きまわすのではなく、ディジ
タル論理回路によって行なわれる。編集装置６における
伝送信号はパルス数信号であるから、ディジタル論理回
路による取扱いが容易である。集装置６のおもな構成要
素は第２図および第３にそれぞれ示すようなデータセレ
クタ（ＩＣ）またはマトリクス回路である。これらは複
数の入信号径路の中から所望のものを選び出して次段に
接続する働きとする。このような回路を用し、ば、信号
径路の結びつけ、分岐、合流が容易になえるので、信号
伝送線の編集が容易に行なえる。パルス数信号はその性
質からディジタル信号との相互変換、およびアナログ信
号との相互変換が容易である。

すなわち、パルス数信号をディジタル信号に変換するに
は、第４図ａのように、パルス数信号をカウンタ１１に
より計測すればディジタル変換信号ＤＩＧが得られ、第
４図ｂのように、ディジタル信号ＤＩＧの値をクロツク
パルス・カウンター２の計数値と比較器１３で比較し、
比較器１３の出力で開閉されるアンドゲート１４を通じ
てクロックパルスを出力すれば、パルス数信号が得られ
る。またパルス数信号をアナログ信号に変換するには、
第５図ａのように、定電圧電源１５の電圧をパルス数信
号によってオン・オフ制御されるスイッチ１６を通じて
平滑回路１７に与えるか、第５図ｂのように、定電圧電
源１８の電圧をパルス数信号によってオン・オフ制御さ
れるスイッチ１９を通じて積分器２０に与えるようにす
れば、アナログ変換信号ＡＮＡが得られる。なお第５図
ａの回路はパルス数信号が一定周期で繰り返し与えられ
る場合に通し、ｂの回路は一定周期とは限らない場合に
適する。アナログ信号をパルス数信号に変換するには、
前述のような積分形Ａ／Ｄ変換器におけるパルス幅変換
器やＶ／Ｆコンバータを用いればよい。このようにパル
ス数信号はディジタル信号、アナログ信号どちらも相互
変換が容易であるから、編集装置６はディジタル制御装
置９およびアナログ制御装置１川こ接続することができ
る。信号変換用のィンタフェィスは編集装置６側または
制御装置９，１０側のどちらか都合のよいほうに設ける
。このように構成されたアナログ入出力信号変換編集装
置は、種々の形態の入出力信号を中間信号としてのレー
ト信号の形態に統一しレート信号の状態でディジタル論
理手段により編集を行なって、プロセスと制御装置の間
を流通させる。（発明の効果）このような本発明装置に
よれば、次のような効果をもつ。

‘ａ｝ 信号伝達径路の編集がディジタル論理回路によ
って行なえるので、編集装置は小形で整然としたものと
なり、従来のように錯綜した配線は不要となる。

‘ｂ｝ ディジタル論理回路によって編集が行なえるの
で、ファン・イン、ファン・アウトが容易であり、この
ため多重化が容易であるから、冗長化により信頼性を高
めることが容易である。

‘ｃ｝ レート信号を中間信号としたので、本方式によ
る装置はアナログ、ディジタルどちらの方式のデータ処
理装置にも適合できる。‘ｄー レート信号を中間信号
としたので、中間信号伝達系の所望の段で絶縁を行なう
ことが容易であり、このためプロセスとデータ処理装置
の間の絶縁が容易である。

｛ｅ｝ プロセス信号変換ユニットを個々の信号ごとに
設ければ、マルチプレクサ、デマルチプレクサが不午異
となり、プロセス側ィンタフェィス部において、アナロ
グ信号系統とディジタル信号系統を判然と分離して配列
できるので、まちがいが少なく保守等が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の概念的構成図、第２図から第５
図までは第１図の装置において用いられる単位機能回路
の図である。 １・・・…入力信号検出器、２……出力信号応鰯器、３
，５，７，８・・・・・・ケ−ブル、４・・・・・・信
号変換装置、６・・・・・・編集装置、９・・・・・・
ディジタル制御装置、１０・・・・・・アナ。 グ制御装置。第１図第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の検出手段及び出力信号応動器をひとつのグル
   ープとしこれらのグループが複数個存在するプロセスと
   、このプロセスの前記複数個のグループに対応してそれ
   ぞれ設けられ当該グループ内の各検出手段及び出力応動
   手段のプロセス入出力信号をそれぞれレート信号に変換
   する複数個の信号変換装置と、これらの複数個の信号変
   換装置にそれぞれ接続され前記各信号変換装置からの複
   数のプロセス入出力信号の配列を少なくともアナログ信
   号系統とデイジタル信号系統とに分離、配列するデイジ
   タル論理回路からなる編集装置と、この編集装置に接続
   されたアナログデータ処理装置及びデイジタルデータ処
   理装置とを備えた信号編集装置。