JPS6182235A - 情報を処理するシステム及び方法 - 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】 攬硼４」−１ 発明の分野 本発明は、情報受信および処理システムに関する。

発明の概要 プロセッサ、操作卓（ｏｐｅｒａｔｏｒ　５ｔａｔｉｏ
ｎ　）および相互接続プロセッサを含むシステムが情報
を受信処理するために提供されている。相互接続プロセ
ッサは第１バスによりプロセッサに結合され、相互接続
プロセッサは第２バスにょシ操作単に結合されている。

技術的現状 工業プロセスはしばしばコンピュータベースシステムに
よって制御される。プロセス制御システムはプロセスの
種々の動作パラメータを測定するセンサに結合したＡ−
Ｄ変換器を含むことができる。センサは動作パラメータ
を測定し、測定したパラメータを示すアナログ電気信号
を発生させ、Ａ−Ｄ変換器はアナログ信号をデジタル信
号に変換する。デジタル信号はコンピュータ制御システ
ムに伝送され、このシステムはデジタル信号と操作卓を
介してオペレータによって制御システムに入力された目
標値とを比較し、コンピュータはデジタル制御信号を発
生させる。コンピュータ制御システムはいわゆる比例・
積分・微分型制御装置、即ちＰＩＤ制御装置ｔ？含むこ
とができる。デジタル制御信号は信号をアナログ形に変
換するＤ−Ａ変換器へ伝送され、アナログ信号はプロセ
ス金制御するために伝送される。

上述した型のコンピュータベースプロセス制御システム
は、比較的簡単な工業プロセスを制御するのには効果的
である。しかし複雑な工業プロセスの場合には、複数の
ＰＩＤ制御装置をカスケード方式で相互接続し１つのＰ
ＩＤ制御装置からの信号を少なくとも１つの追加ＰＩＤ
制御装置によって処理する必要があることがしばしばあ
る。ＰＩＤ制御装置の相互接続は制御装置をまとめて物
理的に配線することによって行われるが、この結果比較
的融通性のないシステムとなる。というのは、制御装置
は勿論システムを再構成しなければ変更できない所定の
構成で配線されているからである。

発明の目的 本発明の目的は、オペレータが制御装置’ｔ−容易に且
つ迅速に相互接続できる工業プロセスを制御するため情
報を受信処理するシステムを提供することである。

本発明のもう１つの目的は、オペレータが制御システム
から情報を受取ることができるようにする改良された手
段をもつシステムを提供することである。

本発明のその他の目的および利点は図面および明細書を
参照することによって確認できるものであり、これらの
図面および明細書は、特許請求の範囲およびそれと均等
の物によって定義されている本発明の例として述べであ
るのであって本発明を限定するものではない。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図には情報を表示する画面１２およびオペレータが
情報を入力できる鍵盤１４全壱する操作卓１０を含む本
発明の１実施例が示されている。操作卓１０は従来の操
作卓とすることができ、従ってこ＼では詳述しない。操
作卓はオペレーティングコンピュータ１６に電気的に接
続されており、このコンピュータは本発明においてはイ
ンテル社製のシングルボートコンピュータ、　１ｓＢｃ
８６／３０型又はテジタルエクイツプメント社のＰＤＰ
　１１　／２３　又ｉ’：１：　ＶＡＸ　１１／７３０
のような他の適当なコンピュータとすることができる。

オペレーティングコンピュータ１６は、操作卓１．０か
ら情報金受信し、その情報上処理してシステムのその他
の成分が利用できる形にその情報を変えるように構成さ
れている。コンピュータ１６はまたシステムの他の部分
から情報を受取り、その情報を操作卓１０が利用できる
形に変換するように構成されている。コンピュータ１６
ハ計器バス（ｉｎｓｔｒｕ−ｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｂｕ
ｓ　）　２０および相互接続バス２２に接続されており
、これらのバスは後述するようにシステムの他の成分に
接続されている。計器バス２０はコンピュータ１６から
カードケージ（図示されてい万い）にまで延びている元
ファイバーケーブルを含み、カードケージはシステムの
他の部分が接続されている背面を含む。計器バス２０は
また背面にエツチングされたトレースを含む。相互接続
バス２２はカードケージの背面にエツチングされたトレ
ースである。バス２０および２２のいづれにも従来の型
の直列コンダクタ（導体）を用いることができる。

本実施例は２枚のプリント回路基板上に作られタマイク
ロコンピュータシステムでアリマイクロコンピュータ２
６およびそれに関連したエレクトロニクス全含む相互接
続プロセッサ２４ヲ含む。ブリント回路基板は背面に接
続され相互接続プロセッサ２４とシステムの他の素子と
の間の連絡ができるように設計されている。

相互接続プロセッサ２４は情報を受取り、その情報の数
学的および論理的操作を行い、情報をシステム内の他の
場所に転送するように設計されている。第１図において
、相互接続プロセッサ２４は概略的に示されており、プ
ロセッサの基本的機能を示している。抵抗、コンデンサ
、演算増幅器などの個々の電子部品は示してないが、そ
れはこれらの部品は熟練作業員によって決定できるから
であるという点を認識すべきである。プロセッサ２４ハ
数理および論理演算を行うことができるマイクロコンピ
ュータ２６を含む。本実施例では、マイクロコンピュー
タ２６ハインテル８０３１型マイクロプロセッサである
。マイクロコンピュータは、直列信号全受信しそれを並
列信号に変換するデジタル電子デバイスである汎用非同
期受信機／送信機又はＵＡＲＴ　３０に・結合されてい
る。　ＵＡＲＴ　３０は相互接続バス２２に接続し、バ
ス２２から信号を受信し、バス２２へ信号を伝送するこ
とができる。マイクロコンピュータ２６はまた情報を記
憶するため消去可能プムアクセスメモリＮＯＶＲＡＭ　
３４およびランダムアクセスメモリＲＡＭから追加メモ
リを供給されるが、ンヒ０ユータは第２　ＵＡＲＴ　３
８に結合されており、この第２　ＵＡＲＴ　３８は第１
　ＵＡＲＴ　３０と同じであるが、但し前者は計器バス
２０に結合されている。

相互接続プロセッサ２４は操作卓１０ｉ介してオペレー
タによって構成することができる。従って、オペレータ
はマイクロコンピュータ全プログラムし、一連の予め選
択された機能から選択したいろいろな機能を行うことが
できる。例えば、オペレータは情報をシステムの別の部
分から受取り、予め選択された方法でその情報を操作し
て新しい情報を作り、その新しい情報をシステムの異な
る部分へ送伝するように相互接続プロセッサ２４を構成
することができる。

システムの他の部分からデータを受取るために、相互接
続プロセッサ２４はシステムの他の部分に周期的にボー
ル要求（ｐｏｌｌ　ｒｅｑｕｅｓｔ　）　’ｆｚ送り、
各部分はそのような要求をうけるとプロセス状態又はデ
ータで応答する。

相互接続プロセッサ２４はデータの数学的および論理的
操作を含む情報処理機能を行うことができる。例えば、
プロセッサ２４は測定した温度、圧力および流量などの
パラメータに関するデータをシステムの他の部分から収
集し、相互接続プロセッサ２４に記憶された所定のアル
ゴリズムによって測定データからオペレーティングデー
タを計算することができる。次にオペレーティングブー
タラＵＡＲＴ　３０および相互接続バス２２ヲ介してシ
ステムの他の部分へ転送することができ、又はデータ１
ＵＡＲＴ　３Ｂおよび計器バス２０ヲ介して操作卓へ転
送することができる。

を含む連続制御プロセッサ４０ヲ含む。マイクロコンピ
コ−タ４２はインテル８０３１型としてプリント回路−
″、−ｊ 基板はまた迫力口のエレクトロニクスを含むこトカ罫好
ましい。第１図においては、連続制御プロセッサ４（）
は概略的に示されており、プロセッサの基本的機能を示
している。１つの連続制御プロセッサ４０が示されてい
るが、実際には少なくとも１つの追加の連続制御プロセ
ッサ４０（図示されていない）が相互接続バス２２およ
び計器バス２０に接続されている。

プロセッサ４０は数理および論理演算を行うことができ
る。マイクロコンピュータ４２は、直列信号を受信しそ
れを直列信号に変換するデジタル電子デバイスである汎
用非同期受信機又は送信機又はＵＡＲＴ　４４に結合さ
れている。ＵＡＲＴ　４４は背面を介して相互接続バス
２２に接続され、バス２２から信号を受信１／　、バス
２２へ信号を伝送する。マイクロコンピュータはまた情
報を記憶するために消去可能プログラマブル固定メモリ
ＥＰＲＯＭ４６に結合されており、系ンビーータ・１２
はまた非揮発性うンダムアクセスメモリＮＯＶＲＡＭ　
４８およびランダムアクセスメモリＲＡＭ５０から追加
メモリを供給されるが、これらのＮＯＶＲＡＭ　４８お
よびＲＡＭ５０はいづれもマイクロコンピュータ４２に
結合されている。マイクロコンピュータ４２は第２　Ｕ
ＡＲＴ　５２に結合されており、この第２　ＵＡＲＴ　
５２は第１　ＵＡＲＴ　４４と同じであるが、但し前者
は背面を介して計器バス２０に結合されている。

連続制御プロセッサ４０はまた２つのＤ−Ａ変換器ＤＡ
Ｃ５４，２つのＡ−Ｄ変換器ＡＤＣおよび１つの接触火
カー出力テバイスＣｌ０５８ｉ含む。ＤＡＣ５４゜ＡＤ
Ｃ５６およびＣｌ０５８の各々はマイクロコンピュータ
４２と連絡するために結合されている。ＡＤＣ５６は熱
電対又は流量計のような測定装置からアナログ電気信号
を受信し、そのアナログ信号をマイクロコンピュータが
解釈できるデジタル信号に変換する従来のデバイスであ
る。ＤＡＣ５４はマイクロコンピュータからデジタル電
気信号を受信し、デジタル信号をサーボ機構デバイスへ
伝送できサーボ機構デバイスが利用できるアナログ信号
へ変換する従来のデバイスである。Ｃｌ０５８は測定装
置から４つのデジタル電気信号を受信し、それらの信号
をマイクロコンピュータが受入れることができる形で伝
送し、デジタル電気信号を弁調節装置のようなデジタル
サーボ機構が受入れることができる形で４つのデバイス
へ伝送する従来のデバイスである。ＤＡＣ５４、ＡＤＣ
５６およびＣｌ０５８は背面に結合されており、背面は
制御されつつあるプロセスに関連したセンサおよびサー
ボ機構デバイスに接続されている。

システムが最初に始動されると、オペレータは操作卓ｌ
Ｏを介して情報をオペレーティングコンピュータ１６に
入力し、コンピュータ１６は連続制御プロセッサ４０へ
伝送される信号を発生させ、先づ連続制御プロセッサ４
０を構成する。即ち、オペレータハマイクロコンピュー
タ４２ヲプログラムする。

連続制御プロセッサ４０は、ループとして指定された制
御プロセスの一部を制御できる従来のデバイスである単
一ループ制御装置として機能するように構成できる。連
続制御プロセッサ４０は、従来のＰＩＤ　（比例・積分
・微分）制御装置のような種々の型の単一ループ制御装
置又はその他の型の制御装置の１つとして動作するよう
に構成できる。

連続制御プロセッサ４０の制御装置機能を構成するため
には、オペレータは制御機能のパラメータを指定する情
報を操作卓１０に入力し、情報をオペレーティングコン
ピュータ１６カラマイクロコンピユータ４２へ伝送する
。例えば、プロセッサ４０ヲ従来のＰＩＤ制御装置とし
て構成する場合には、オペレータは比例利得、積分利得
および微分利得などのパラメータを指定しなければなら
ない。複雑なシステムでは、１つのプロセッサ４０の出
力を第２プロセッサ４０へ伝送し、第２プロセッサ４０
の出力から制御されたプロセスを制御する必要がしばし
ばある。これはカスケード型制御と呼ばれ、ある場合に
は３つ以上のプロセッサを用い、各プロセッサの出力を
直列方式で別のプロセッサへ伝送するとともに、第１プ
ロセッサは制御されたプロセスから情報を受取り、直列
のうちの最後のプロセッサがプロセスを制御することに
よって行われる。

カスケード型制御が行われる場合には、情報は相互接続
バス２２を介して連続制御プロセッサ間で伝送される。

同様に、ＤＡＣ５６はシステムが動作を始める前にオペ
レータによって構成されなければならない。

ＡＤＣ’ｉ構成するためには、オペレータはＡＤＣが受
取るアナログデータおよびその他の従来のパラメータの
範囲を識別しなければならない。

動作期間中周期的にプロセッサ４０は一部のオペレーテ
ィングパラメータを動作卓１０に報告する。

例えば、アナログ入力のパーセント（％）値の変化全不
感帯限界と比較することができる。チ値が不感帯限界（
ｄｅａｄ　ｂａｎｄ　１１ｍ１ｔ）を超えると、メツセ
ージが操作卓１０へ伝送される。

また、動作期間中に連続制御プロセッサ４ｏは供給され
た構成データによりＡＤＣ５６およびＣＩＯからプロセ
ス入力値を読出し、処理し、リミットチェックし、報告
する。超過した限界又はデバイス故障は操作卓１０へ報
告される。測定されたプロセスオペレーティングパラメ
ータは規則的な間隔で、又はユーザが指定した大きさの
変化が検出された時にのみ操作卓１０へ報告することが
できる。連続制御プロセッサ４０はまたそれが受取るプ
ロセス値の限界をチェックし、特定の偏差を報告するこ
とができる。オペレータは接続制御プロセッサ４０ヘテ
ストされる限界を供給する。

連続制御プロセッサ４００制御信号は、マイクロプロセ
ッサからのデジタル信号を被制御プロセスの一部をなす
サーボ機構のようなデバイスを動作させるのに用いられ
るアナログ型信号に変換するＤＡＣ５４によって伝送さ
れる。システムのオペレータはＤＡＣ５４の種々のオペ
レーティングパラメータを構成することができる。

本実施例は２枚のプリント回路基板上に作られインテル
８０３１型マイクロプロセッサであることが好ましいマ
イクロコンピュータを含むアナログ入力プロセッサ６０
ヲ含む。プロセッサ６０はエンジニアリング値を読出し
、処理し、リミットチェックし、報告することができる
。プロセス読取り値は連続的に、又は例外的に再び操作
卓１０へ報告するように構成することができる。

第１図において、アナログ入カプロセッサ印は概略的に
示されており、プロセッサの基本的機能を示す。１つの
アナログ入カプロセッサ印が示されているが、一部の応
用例では追ヵロのアナログ入力プロセッサ６０ヲ相互接
続バス２２および計器バス２０に結合することができる
。プロセッサ印は数理相互接続バス２２に接続してバス
２２から信号を受信し、バス２２へ信号を伝送できる汎
用非同期受信機／送信機又はＵＡＲＴ　６４に結合して
いる。マイクロコンピュータ６２はまた消去可能プログ
ラマブル固定メモリｌＰＲＯＭ６（１、非揮発性うンダ
ムアクセスメ２　ＵＡＲＴ　７２に結合されており、こ
の第２　ＵＡＲＴ　７２は第１ＵＡＲＴ６４と同じであ
るが、但し前者は計器バス２０に結合されている。

アナログ入力プロセッサ６０はマイクロ」ンヒ０ニータ
ロ２に結合した８つのＡＤＯ８７４を含む。アナログ入
力プロセッサ６０は操作卓１０’ｉ介してオペレータが
構成することができる。従ってオペレータはマイクロコ
ンピュータ６２ヲプログラムし、一連の予め選択された
機能から選択された種々の機能を行うことができる。

本システムを動作させる場合には、オペレータは先づ情
報を操作卓１０に入力して相互接続プロセッサ２４．連
続制御プロセッサ４０およびアナログ入力プロセッサ６
０ヲプログラムすることによってシステムを構成する。

プロセスのオペレーテインクパラメータを測定するセン
サはデータ全連続制御プロセッサ４０およびアナログ入
カプロセッサ印へ伝送する。連続制御プロセッサ４０は
成る場合には個々にプロセスの一部の部分を制御するが
、他の場合には連続制御プロセッサは相互接続ブロサ２
４によって相互接続される。連続制御プロセッサ４０の
相互接続は相互接続バス２２上の信号をマイクロコンピ
ュータ２６のプログラミングにより信号を受信すると動
作する相互接続プロセッサ２４へ伝送することによって
行われ、次にそれらの信号は相互接続バス全弁して第２
の連続制御プロセッサ４０へ伝送される。プロセッサ１
１０のそれ以上のカスヶーデイングももし必要ならば同
じ方法で行うことができる。

プロセスが制御されつつある間に、情報は計器バス２０
ヲ介して連続制御プロセッサ４０およびアナログ人力プ
ロセッサ６０から操作卓へ伝送される。

伝送された情報は、実際の測定したデータ、測定したデ
ータの統計的解析又は種々のセットの実際のデータの比
較における頌向を示すことができる連続制御プロセッサ
４０および相互接続プロセッサ２４が発生させたデータ
ならびにプロセスを監視するセンサから受取った実際の
データを含むことができる。限界外の条件を示すプロセ
ス警報およびセンサ故障のようなことを示す維持番報な
どのその他の情報を討幕パス２０を介して伝送すること
ができる。また、操作卓１０は連続制御プロセッサ４０
内のＰＩＤ制御装置にプログラムされるセットポイント
およびその他のパラメータについての情報を受取ること
ができる。情報を所定の間隔で操作卓へ伝送することも
でき、又はオペレータはこの場だけの方式で特定の情報
を要求することもできる。

従って、情報が操作卓１０へ送られ操作卓１０から受取
られつつある間に、情報は３つの型のプロセッサの間を
流れなければならないことが判る。これら２つの異なる
種類の情報を運ぶために２本の別々のバスを用いると、
情報は他方の情報と衝突することなく迅速に流れること
ができる。このことは、システムが両方の型の情報を伝
送するのに１本のバスを用いた場合よシもはるかに早い
速度で動作できるようにする。

相互接続バス２２は、オペレータが相互接続プロセッサ
に内在するマイクロコンピュータをプログラムするだけ
で連続制御プロセッサを容易に且つ迅速に相互接続でき
るようにする点も認識すべきである。プロセッサ内のワ
イヤを物理的に接続する必要はない。このような接続は
時間が多くか＼り機械的故障を起こしやすくなる。更に
、実際にはオペレーティングコンピュータ１６ｉプロセ
ッサからかなり離れて配置することができる。しかし、
たとえプロセッサとコンピュータ１６との間の連絡が途
切れたとしても、相互接続した制御プロセッサはプロセ
スの制御を続けることができる。

第２図をみると、第１図に示したシステムよシや＼複雑
なシステムが示されている。第２図のシステムにおいて
は、２つの相互接続プロセッサ２４が示されており、そ
の１つは４つの連続制御プロセッサ４０および１つのア
ナログ入力プロセッサ６゜に接続され、もう一方の相互
接続プロセッサ２４は３つの連続制御プロセッサ４０お
よび１つのアナログ入カプロセッサ印に接続されている
。実際には、システム内の各相互接続プロセッサに関連
した連続制御プロセッサおよびアナログ入力プロセッサ
の数は特定の応用例に適合するように決められる。

実際には、１つの相互接続プロセッサは最高１６までの
連続制御プロセッサとアナログ人力プロセッサのいかな
る組合せも支持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例の概略図である。 第２図は、もう１つの実施例の概略図である。 第１図において、 １０は操作卓、１２は画面（スクリーン）、１４はキー
ボード（鍵盤）、１６はオペシーティン／コンピュータ
、２０は計器バス、２２は相互接続バス、２４はａ　方
接Ｍプロセッサ、２６はマイクロコンピュータ、はＵＡ
ＲＴ　、舅はＤＡＣ，５６はＡＤＣ，５８はＣｌ０５６
０はアナログ入力プロセッサ、６２はマイクロコンピュ
ータ。 ！許出願人　　　メジャレツクス・コーポレーション代
理人弁理士　玉　蟲　久　五　部 昭和６０年特許願第０４０２３４号 ２１発明の名称 情報を処理するシステム及び方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　　　メシャレノクス・コーポレーション代表者　
ハル・ホーナー ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ａ）情報を受取り、その情報を処理し、情報を伝送
   するプロセッサ手段と、 ｂ）情報を第１バス手段を介して前記プロセッサ手段か
   ら受取るように結合され、情報を第２バス手段を介して
   操作卓手段から受取り、前記情報を処理し、情報を伝送
   するように結合されている相互接続プロセッサ手段と、 ｃ）前記プロセッサ手段から情報を受取り、オペレータ
   から情報を受取り情報を表示するように結合されている
   操作卓およびコンピュータ手段と、を具えることを特徴
   とする 情報を受取り処理するシステム。 ２、前記プロセッサ手段は、第１バス手段および第２バ
   ス手段に結合され、前記の各バス手段を介して情報を受
   取り情報を伝送する特許請求の範囲第１項によるシステ
   ム。 ３、操作卓手段は、前記第２バス手段に結合され前記バ
   ス手段を介して情報を伝送し受取り、前記操作卓は前記
   第１バス手段に直接には結合されていない特許請求の範
   囲第１項によるシステム。 ４、前記プロセッサ手段は連続制御プロセッサである特
   許請求の範囲第１項によるシステム。 ５、前記プロセッサ手段は、更に少なくとも１つの第２
   連続制御プロセッサを含み、相互接続プロセッサ手段は
   前記第１および第２連続制御プロセッサのカスケーディ
   ングを可能にするように作られ配置されている前記特許
   請求の範囲第４項によるシステム。 ６、前記プロセッサ手段は情報を前記第１バス手段を介
   して前記相互接続プロセス手段から受取るために結合さ
   れた少なくとも１つの第１連続制御プロセッサを含む特
   許請求の範囲第１項によるシステム。 ７、前記プロセッサ手段は、アナログ入力プロセッサで
   ある特許請求の範囲第１項によるシステム。 ８、連続制御プロセッサ手段を更に含む前記特許請求の
   範囲第７項によるシステム。 ９、前記連続制御手段は、被制御プロセスのループから
   情報を受取る手段を有する１つのループ制御装置を含む
   前記特許請求の範囲第８項によるシステム。 １０、ａ）操作卓と、 ｂ）第１連続制御プロセッサと、 ｃ）第２連続制御プロセッサと、 ｄ）相互接続プロセッサと、 ｅ）前記第１および第２連続制御プロセッサを前記相互
   接続プロセッサと接続する相互接続バスと、 ｆ）前記操作卓および前記相互接続プロセッサを前記第
   １および第２連続制御プロセッサと接続する計装バスと
   、を含む 情報を受取り処理するシステム。 １１、ａ）情報を第１バス手段によつて入力プロセッサ
   から操作卓へ伝送し、 ｂ）情報を第２バス手段によつて第１連続制御プロセッ
   サから相互接続プロセッサへ伝送し、ｃ）情報を第２バ
   ス手段によつて相互接続プロセッサから第２連続制御プ
   ロセッサへ伝送することを含む、 操作卓、第１連続制御プロセッサ、第２連続制御プロセ
   ッサおよび相互接続プロセッサを含むシステムを動作さ
   せるプロセス。