JPS605998B2 - 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。

（従来の技術） プロセス制御を行う場合、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換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。とくに、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
置にも適合する変去勢機構が実現すれば、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、各層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志が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
フヱイス）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廻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った。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在って、両者間の入出力信
号の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。

（問題点を解決するための手段）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パルス
幅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は出力債号応勢器、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、あるし、は同じフィール
ドにあるもの同志を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−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−プ数に対
応した数だけ設けられる。

５はケ−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、肌
Ｖ、０、風Ａ、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型的である。流量操作弁２に与え
られる出力信号の形態はれＡ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
。中間信号としてはパルス幅信号が採用される。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、パルス幅変換ユニ
ット４０１、抵抗・パルス幅変換ユニット４０２、電流
・パルス幅変換ユニット４０３、電圧・パルス幅変換ユ
ニット４０４、およびパルス幅・電流変換ユニット４０
６を例示してある。電圧をパルス幅信号に変換する回路
は積分形のＡ／○変換器の主要な構成単位として公知で
あり、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。したがって低電圧、抵抗、電流、およ
び電圧をそれぞれ統一レンジのパルス幅信号に変換する
各変換ユニット４０１〜４０４は容易に実現できる。ま
たパルス幅信号を露流に変換するには、定電圧電源をパ
ルス幅信号によってオン・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、パルス幅・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、パルス幅信号段に絶縁手段を
設けることは容易である。このため各層号変換ユニット
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４０１〜４０５は例えばそれ
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の対応する端子に薮競する
ことは容易である。各変換ユニット４０１〜４０５のパ
ルス幅回路端はコネクタに集約され、ケーブル５を通じ
て編集装置６に接続される。

パルス幅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はディ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廻すのではなく、ディジタ
ル論理回路によって行われる。編集装置６における伝送
信号はパルス幅信号であるから、ディジタル論理回路に
よる取扱いが容易である。編集装置６の主な構成要素は
第２図および第３図にそれぞれ示すようなデータセレク
夕（ＩＣ）またはマトリクス回路である。これらは複数
の入力信号径路の中から所望のものを選び出して次段に
接続する働きをする。このような回路を用いれば、信号
径路の結びつけ、分岐、合流が容易に行えるので、信号
伝送線の編集が容易に行える。パルス幅信号はその性質
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、パルス幅信号を
ディジタル信号に変換するには、第４図ａのように、パ
ルス幅信号ＰＷの値をクロツクパルスＣＬＫでカウンタ
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
ロックパルス・カウンタ１２の計数値と比較器１３で比
較すれば、比較器１３はパルス幅変換信号ＰＷを生じる
。また、パルス幅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１４の電圧をパルス幅信
号ＰＷによってオン・オフ制御される直並列スイッチ１
５，１５′を通じて平滑回路１６に与えるか、第５図ｂ
のように、定電圧電源１７の電圧をパルス幅信号ＰＷに
よってオン・オフ制御されるスイッチ１８を通じて積分
器１９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の回路はパルス幅信号が一定
周期で繰返すものである場合に適し、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幅
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等を用いればよい。このように
パルス幅信号はディジタル信号「アナログ信号どちらと
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１０に接続すること
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良いほうに
設ける。このように構成されたプロセス入出力信号変換
編集装置は、種々の形態の入出力信号を中間信号として
のパルス幅信号の形態に統一し、パルス幅信号の状態で
ディジタル論理手段により編集を行って、プロセスと制
御装置の間を流通させる。

（発明の効果）このような本発明によれば、次のような
効果を持つ。

（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えるので、
ファン・ィン、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、冗長比により信頼性を高める
ことが容易である。

（ｃ｝ パルス幅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’ パルス幅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闇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要と
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、間違いが少なく保守等が容易になる。

‘ｆ｝ １次信号を中間信号に変換する変換ユニットと
して、積分形のパルス幅変換器を用いれば、容易にノイ
ズに強い装置とすることができる。

【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……出力信号応動器、３
，５，７，８・・・・・・ケーブル、４・・・・・・信
号変換装置、６・・・・・・編集装置、９…・・・ディ
ジタル制御装置、１０・・・…アナログ制御装置。 努 ′ １２ 多ｚ図 弟Ｊ図 豹４図 努Ｊ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パルス幅信号に変
   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変換編集装置。