JPS61286919A - マイクロコンピユ−タにおける入力インタフエ−ス - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、工場等に設置された生産設備を制御するコン
ピュータに係り、特に、前記生産設備から送られるアナ
ログ信号を、前記コンピュータに入力する入力インタフ
ェースの改良に関する。

（従来の技術） 近年、産業界ではコンピュータの驚異的な発撃に伴って
、コンピュータを用いて工場内の生産設備を効率的に稼
動させる一括制御方式が取り入れられつつある。

一般的に、コンピュータを用いて生産設備を稼動するに
は、前記生産設備に設けた濡洩、圧力、液面、流量等を
検出するセンサ及び分析機器等から送られるアナログ信
号を、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル値に変換し、前記
デジタル値に基づいて予めマイクロコンピュータに記憶
させたブＯグラムを実行させ、前記生産設備に設けたモ
ータやバルブ等を作動させることにより成されるように
なっている。

前記したセンサ等から送られたアナログ信号を、マイク
ロプロセッサ１に入力する装置（以下、入力インタフェ
ースと称する）には、一般的に第５図に示すようなもの
がある。

同図に示す入力インタフェースは、各種のセンサ等から
出力された電圧レベルの異なるアナログ信号を、同一の
電圧レベルに増幅し、各チャンネルの出力レベルを揃え
る多チヤンネルシグナルコンディショナ２と２、前記多
チヤンネルシグナルコンディショナ２から出力されてい
るアナログ信号のうち、所定のチャンネルのアナログ信
号を選択する入力マルチプレクサ３と、前記入力マルチ
プレクサ３で選択されたチャンネルから入力したアナロ
グ信号を、一時保持するサンプルホールド４と、前記サ
ンプルホールド４で一時保持されたアナログ信号を、デ
ジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ５と、前記入力マ
ルチプレクサ３、サンプルホールド４及びＡ／Ｄコンバ
ータ５の動作タイミング及び動作時間を制御し、前記Ａ
／Ｄコンバータ５で変換されたデジタル信号を前記マイ
クロプロセッサ１に出力するコントロール回路６とで構
成されている。

このように構成された入力インターフェースは、以下に
説明するようにして、各種のセンサから出力されたアナ
ログ信号を、マイクロプロセッサ−に入力することにな
る。

まず、前記生産設備に設置したセンサ等から出力された
アナログ信号は、多チヤンネルシグナルコンディショナ
２によって同一レベル（電圧）のアナログ信号に揃えら
れる。

そして、当該アナログ信号は入力マルチプレクサ３に送
られ、マイクロプロセッサ−からコントロールバス１２
を介して送られた制御信号により、コントロール回路６
から信号線７を介して、チャンネル切換信号が、前記入
力マルチプレクサ３に出力され、前記チャンネル切換信
号によって、前記入力マルチプレクサ３から順次チャン
ネルごとのアナログ信号がサンプルホールド４に送られ
る。

前記サンプルホールド４に送られた所定のチャンネルの
アナログ信号は、コントロールバス１２を介して前記マ
イクロプロセッサ−によって制御される前記コントロー
ル回路６から、信号［Ｉ８を介して出力されたサンプル
ホールド信号により、一時保持される。

そして、このようにして前記サンプルホールド４に保持
された所定チャンネルのアナログ信号は、前記コントロ
ール回路６から信号線９を介して出力されたＡ／Ｄ変換
開始信号により、Ａ／Ｄコンバータ５によりてデジタル
値に変換される。そして、前記Ａ／Ｄコンバータ５で当
該アナログ信号のデジタル変換操作が終了すると、前記
Ａ／Ｄコンバータ５から信号線１０を介してＡ／Ｄ変換
完了信号が前記コントロール回路６に出力される。

そして、前記Ａ／Ｄコンバータ５から、前記コントロー
ル回路６を介して、前記アナログ信号のデジタル変換値
が、データバス１１により前記マイクロプロセッサ１に
入力される。

このように、センサ等から送られたアナログ信号は、入
力マルチプレクサ３のチャンネル切換え、サンプルホー
ルド４、Ａ／Ｄコンバータ５のコントロール手順を経て
、順次各チャンネルのＡ／Ｄ変換データをマイクロプロ
セッサ１に取り込むようになっている。

次に、前記多チャンネルシグナルコンデショナ２の概略
の回路図が第６図に示されている。

前述したように、多チヤンネルシグナルコンディショナ
２は、各チャンネルから入力される電圧レベルの異なる
アナログ信号を、略同−の電圧レベルに揃えるためのも
のである。このために同図に示すように、前記多チヤン
ネルシグナルコンディショナ２には、ここに入力された
アナログ信号をＡ／Ｄコンバータ５の入力範囲を越えず
、精度よく変換するために、入力電圧レベルを下げるア
ッテネータ１５や、非直線性の特性を有するセンサ等の
入出力特性を直線化すると共にその出力を増幅する前置
増幅器、いわゆるリニアライザー１６が設けられている
。

そして、一般的に、前記アッテネータ１５や前記リニア
ライザ１６の減衰率及び増幅率の調整は、高精度の可変
抵抗器を用いて行なっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかして、このように構成された従来の入力インタフェ
ースにあっては、入力マルチプレクサ３に送るアナログ
信号の電圧レベルを揃えるために、規格品に近い部品で
構成されたアッテネータ１５やリニアライザ１６用をい
ており、前記アッテネータ１５の減衰率及び前記リニア
ライザ１６の増幅率の最終的な１ｉｌＩは、全て高精度
可変抵抗器により行なわなければならなかった。

、そして、前記アッテネータ１５及び前記リニアライザ
１６を構成する部品の精度、特に、前記高精度可変抵抗
器の精度の如何によっては、前記アナログ信号のデジタ
ル変換精度が大きく左右されるために、前記高精度可変
抵抗器を使用するにあたっての最適量の選別管理に相当
な時開を要し、また、高精度可変抵抗器といえども機械
的接点を有する部品であるので、経年変化等により、調
整抵抗値が若干変化することは避けられない等の問題点
を有することになる。

さらに、多チヤンネルシグナルコンディショナ２に入力
されるアナログ信号の電圧は、チャンネル毎に異なって
いるので、各チャンネル毎に適合した特性を有するアッ
テネータ１５やリニアライザ１６を用いなければならず
、部品点数が多くなる等、多くの問題点があった。

本発明は、以上に列挙したような従来の問題点を解決す
るためになされたものであり、マイクロコンピュータに
、Ａ／Ｄ変換に関するプログラムを記憶させ、このプロ
グラムを処理して、Ａ／Ｄ変換値を算出させることによ
り、信頼性が高く、かつ、コストの安い入力インタフェ
ースを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明では、予め設定され
た基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、当該基準電
圧発生手段及び検出端から送られたアナログ信号を入力
するアナログ信号入力手段と、当該アナログ信号入力手
段から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変換手段と、前記基準電圧発生手段から出力さ
れた基準電圧のデジタル値を記憶する基準電圧Ａ／Ｄ値
記憶手段と、前記検出端から出力されてＡ／Ｄ変換され
たデジタル信号を当該基準電圧Ａ／Ｄ値記憶手段のデー
タに基づいて補正するＡ／Ｄ変換値補正手段とを設けた
ことを特徴とする。

（作用） 第１図に基づいて本発明の入力インタフェースの作用を
説明する。

まず、基準電圧発生手段２０で検出端１７から出力がな
い時に相当する（０％）の電圧が出力され、この電圧の
デジタル値が基準電圧Ａ／／Ｄ値記憶手段２１に記憶さ
れる。

上記の操作は、アナログ信号入力手段３に接続されてい
る全てのチャンネルについて行なわれる。

次に前記基準電圧発生手段２０で検出端１７から入力さ
れる最高電圧（１００％）に相当する電圧が出力され、
この電圧のデジタル値が前記基準電圧Ａ／Ｄ値記憶手段
２１に記憶される。この操作も全てのチャンネルについ
て行なわれる。

そして、このように収集され、基準電圧Ａ／Ｄ値記憶手
段２１に記憶されたデータによって、検出端１７から出
力され、Ａ／Ｄ変換手段５によりてＡ／Ｄ変換されたア
ナログ信号が、Ａ／Ｄ変換値補正手段２２によって各チ
ャンネル毎に補正される。

従って、検出端１７の計測データの精度は、アナログ信
号入力手段３及びＡ／Ｄ変換手段５を構成するハード部
品の精度に影響されることがなくなり、精度のよい検出
端１７の計測データをコンピュータに入力できることに
なる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を、図面に基づいて詳細に説明す
る。

第２図は、本発明に係る入力インタフェースの概略構成
図である。

同図に示す入力インタフェースは、各種のセンサ等から
出力されたアナログ信号のうち、所定のチャンネルのア
ナログ信号を選択する入力マルチプレクサ３と、前記入
力マルチプレクサ３で選択されたチャンネルから入力し
たアナログ信号を、一時保持するサンプルホールド４と
、前記サンブルホールド４で一時保持されたアナログ信
号を、デジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ５と、前
記入力マルチプレクサ３、サンプルホールド４及びＡ／
Ｄコンバータ５の動作タイミング及び動作時間を制御し
、前記Ａ／Ｄコンバータ５で変換されたデジタル信号を
前記マイクロプロセッサ１に出力するコントロール回路
６と、前記マイクロプロセッサ１から前記入力マルチプ
レクサ３に基準電圧を出力すべき命令が出された時に、
前記入力マルチプレクサ３に基準電圧を出力する基準電
圧発生回路２０とで構成されている。

そして、このように構成された本発明に係る入力インタ
フェースの動作フローチャートが、第３図及び第４図に
示されている。

次に、この動作フローチャートに基づいて、本発明に係
る入力インタフェースのＡ／Ｄ変換過程を説明する。

ＴＥＰ１ まず、入力インタフェースのハードの組み上がった直後
、又は生産設備の稼動中に、当該入力インタフェースの
初期設定が要求されると、マイクロプロセッサ−からコ
ントロールバス１２を介して、基準電圧を発生すべき命
令が出力され、基準電圧発生回路２０から入力マルチプ
レクサ３の各入力端子に基準となる０％に相当する基準
電圧が印加される。

ＴＥＰ２ 人力マルチプレクサ３の調整チャンネル数Ｃ０ＬＩＮＴ
を、端末機によりセットする。

ＴＥＰ３ 調整開始チャンネルの初期値を１にセットする。

ＴＥＰ４ マイクロプロセッサ−のコントロールバス１２を介して
制御されるコントロール回路６から、入力マルチプレク
サ３に信号線７を介してチャンネル切換信号が出され、
５ＴＥＰ１で設定された第１チヤンネルの０％に相当す
る基準電圧に対するＡ／Ｄ変換データＡＤｏが、コント
ロール回路６からデータバス１１を介してマイクロプロ
セッサ−に入力される。このＡ／Ｄ変換データＡＤｏは
、データバス１９を介してＲＡＭ１８の所定番地に格納
される。

ＴＥＰ５ ＳＴＥＰ４でＲＡＭ１８に格納されたＡ／Ｄ変換データ
ＡＤｏに基づいて、マイクロプロセッサ１で０−ＡＤｏ
−８を演算し、基準電圧に対する入力インタフェースの
誤差を算出する。この値Ｂも、データバス１９を介して
ＲＡＭ１８の所定番地に格納される。

ＴＥＰ６ 設定チャンネルを１・たけインクリメントする。

ＴＥＰ７ ＳＴＥＰ２で入力した調整チャンネル数ＣｏＵＮＴと５
ＴＥＰ６でセットされた設定チャンネルＣＨとを比較す
る。この比較の結果、ＣＨ≦Ｃ０ＬＪＮＴであれば、５
ＴＥＰ４に戻り、５ＴＥＰ７までの処理がＣＨ＞Ｃ０Ｕ
ＮＴになるまで繰り返される。ＣＨ＞Ｃ０ＵＮＴの条件
が成立すると５ＴＥＰ８に進む。

ＴＥＰ８ 入力マルチプレクサ３の、全ての調整チャンネルの０％
に相当する基準電圧に対する各チャンネル毎の誤差Ｂが
ＲＡＭに格納されると、５ＴＥＰ１と同様に、マイクロ
プロセッサ１からコントロールバス１２を介して、基準
電圧を発生すべき命令が出力され、基準電圧発生回路２
０から入力マルチプレクサ３の各入力端子に基準となる
１００％に相当する基準電圧が印加される。

ＴＥＰ９ 調整開始チャンネルの初期値を１にセットする。

ＴＥＰ１０ ＳＴＥＰ４と同様に、第１チヤンネルの１００％に相当
する基準電圧に対するＡ／Ｄ変換データＡ　Ｄ　ｔｏｏ
が、コントロール回路６からデータバス１１を介してマ
イクロプロセッサ１に入力される。

このＡ／Ｄ変換データＡ　Ｄ　＋ｏｏは、データバス１
９を介してＲＡＭ１８の所定番地に格納される。

ＴＥＰ１１ ＳＴＥＰ５及び５ＴＥＰ１０でＲＡＭ１８に格納され、
５ＴＥＰ９で設定されたチャンネルに対応する誤差Ｂ及
びＡ／Ｄ変換データＡ　Ｄ　ＩＱ（ｌに基づいて、１０
０／　（Ａ　Ｄ＋ｏｏ±Ｂ）＝Ａの演算がマイクロプロ
セッサ１により行なわれ、アナログ入力値１％当りのデ
ジタル値が求められる。この値Ａは、データバス１９を
介してＲＡＭ１８の所定番地に格納される。

５ＴＥＰＩ　２ 設定チャンネルを１だけインクリメントする。

ＴＥＰ１３ ＳＴＥＰ２で入力した調整チャンネル数ＣｏＵＮＴと５
ＴＥＰ１２でセットされた設定チャンネルＣＨとを比較
し、５ＴＥＰ１０から５ＴＥＰ１２までの処理は、ＣＨ
＞　ＣＯＵ　、Ｎ　Ｔになるまで繰り返される。ＣＨ＞
Ｃ０ＬＩＮＴの条件が成立すると、このプログラムは終
了する。

第３図に示したプログラムにより、入力インタフェース
の各チャンネルごとの０％及び１００％に相当する基準
電圧に対する誤差Ｂ１及び１％当りのデジタル値ＡがＲ
ＡＭ１８に記憶されることになる。

次に、前記したデータに基づいて、入力インタフェース
から入力されるアナログ信号のＡ／Ｄ変換プログラムの
フローチャートが第４図に示されている。

ＴＥＰ２０ 人力マルチプレクサ３に入力されるアナログ信号の入力
チャンネル数Ｃ０ＬＩＳＴをセットする。

ＴＥＰ２１ 人力マルチプレクサ３に入力するチャンネルを１にセッ
トする。

ＴＥＰ２２ 人力マルチプレクサ３において、５ＴＥＰ２１で指定さ
れたチャンネルのゲートを開く。

ＴＥＰ２３ ＳＴＥＰ２２で開かれたゲートからアナログ信号を入力
し、前記アナログ信号は、Ａ／Ｄコンバータ５によプて
デジタル信号に変換される。

このデジタル信号ＡＤは、コントロール回路６からデー
タパスコ１を介してマイクロプロセッサ１に入力される
。

ＴＥＰ２４ 当該処理チャンネルに対応したＲＡＭ１８に記憶されて
いるＡ及びＢのデータを取り出し、５ＴＥＰ２３で入力
し、Ａ／Ｄ変換したデジタル信号ＡＤを補正する。この
補正は、（ＡＤ＋８）・Ａを計算することにより成され
、入力インタフェースのハードを構成する部品による誤
差を取り除いた、正確な、アナログ入力に対するＡ／Ｄ
変換値が得られる。

ＴＥＰ２５ 人力マルチプレクサ３に入力するチャンネルを１だけイ
ンクリメントする。

ＴＥＰ２６ ＳＴＥＰ２０で設定したアナログ信号の入力チャンネル
数Ｃ０ＵＮＴと、入力マルチプレクサ３に入力するチャ
ンネルＣＨを比較し、５ＴＥＰ２２から５ＴＥＰ２５ま
での処理は、ＣＨ＞Ｃ０ＬＪＮＴになるまで繰り返され
る。ＣＨ＞Ｃ０ＬＪＮＴの条件が成立すると、このプロ
グラムは終了する。

以上説明したように、本発明は、生産設備等に設けられ
たセンサ等から出力される信号のＡ／Ｄ麦換麦稈過程い
て生ずる各チャンネルごとのハードウェア上の誤差を、
マイクロコンピュータに記憶させたプログラムによって
補正して、極めて精度の高いデジタル信号を得るもので
ある。

なお、上記実施例では、前記センサ等から送られてくる
信号は、線形性を有することを前提として本発明を説明
したが、一般的には、センサの特性は非線形を有してい
る。

従って、このような特性を有するセンサから出力される
アナログ信号をＡ／Ｄ変換するには、予め各チャンネル
に接続されているセンサの特性曲線をマイクロコンピュ
ータのＲＯＭに記憶させておき、このデータに基づいて
、入力されるアナログ信号を補正すればよい。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明にあっては、入力イン
タフェースのハードを構成する部品によって生ずるＡ／
Ｄ変換誤差を、マイクロコンピュータのプログラムによ
って補正するようにしだので、前記入力イン−タフエー
スのハードを構成する部品の精度や、その精度を揃える
ために要する部品の選別作業が不要となり、また入力レ
ベルを揃えるためのシグナルコンディショナも不要とな
るので、コストが安く、経時的に安定したＡ／、Ｄ変換
精度を有する入力インタフェースを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る入力インタフェースのブロック図
、第２図は本発明に係る入力インタフェースの概略構成
図、第３図及び第４図は、本発明に係る入力インタフェ
ースから取り込んだデータを処理するためのプログラム
のフローチャート、第５図は従来の入力インタフェース
の概略構成図、第６図は第５図に示した入力インタフェ
ースのアナログ信号処理部の詳細図である。 ７．８，９．１０・・・信号線、１１・・・データバス
、１２・・・コントロールバス、１５・・・アッテネー
タ、１６・・・増幅器。 特許出願人　　　　日本触媒化学工業株式会社第２ｒＸ
Ｊ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 予め設定された基準電圧を発生する基準電圧発生手段（
   ２０）と、当該基準電圧発生手段（２０）及び検出端（
   １７）から送られたアナログ信号を入力するアナログ信
   号入力手段（３）と、当該アナログ信号入力手段（３）
   から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する
   Ａ／Ｄ変換手段（５）と、前記基準電圧発生手段（２０
   ）から出力された基準電圧のデジタル値を記憶する基準
   電圧Ａ／Ｄ値記憶手段（２１）と、前記検出端（１７）
   から出力されてＡ／Ｄ変換されたデジタル信号を当該基
   準電圧Ａ／Ｄ値記憶手段（２１）のデータに基づいて補
   正するＡ／Ｄ変換値補正手段（２２）とを設けたことを
   特徴とするマイクロコンピュータにおける入力インタフ
   ェース。