JPS6252321B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアナログ入力信号とアナログ出力信号
の同期制御方法に関する。

計算機によるプロセス直接制御を実施する時
に、プロセスとの入出力データ処理に要求される
条件が、数ミリ秒内のデータ転送、数メガ単位の
データ処理等のように通常のプロセス制御より厳
しい時は、計算機と入出力機器間のデータ処理の
大部分をハードウエア化し制御の高速処理を実現
している。

プロセスの状態量を測定するため一般的にアナ
ログ入出力装置を使用するので、計算機とアナロ
グ入出力装置間のデータ転送部分をハードウエア
化する。また、計算機制御の制御結果を評価する
時に計算機から出力する制御信号と制御対象プロ
セスからの応答信号の同期を取らなければ、制御
精度・バラツキ・追従性等の正確な応答評価を処
理することができない。ところが、計算機とプロ
セス入出力機器間のデータ転送は、ソフトウエア
の介入無しで自動的に大量データを処理してしま
うために、入力と出力データとの同期を何らかの
方法で取らなければならない。

従来のアナログ入力とアナログ出力データ相互
間の同期方式は、計算機から制御プロセス系へ制
御信号を出力すると同時に応答信号を取り込んで
いた。この方式では、計算機がプロセス制御開始
すると同時に大量の入力データを二次記憶装置に
格納しなければならない。ところが、実際のプロ
セス制御では、前準備のためにダミー制御信号を
出力しておき一定時間経過後に制御開始して入力
データを取り込んだり、制御条件を制御実行中に
連続的に変更していくため途中で入力データの取
り込みを中断する等の特殊処理が発生する。

従つて、従来のアナログ入力・出力同期方式で
は、無駄な二次記憶容量が増えたり、計算制御の
実行途中で入力データと出力データの同期が保証
できなくなつてしまつた。

本発明の目的は、アナログ入力・出力装置へ転
送する制御コマンドデータ群の任意位置での入
力・出力データ相互間の同期を取ることを可能と
した同期方法を提供するにある。

以下、本発明の制御方法を具体的に説明する。

高速アナログ入出力機器の動作を第１図のシス
テム構成図で説明する。アナログデータを１の中
央処理装置へ入力する場合（略称AI）、まず中央
処理装置からデータ格納番地・入力語数をパラメ
ータとするアナログ入力制御コマンド信号を、２
のバス制御装置のデータ転送制御により１１のデ
ータバスを通して３のデータ転送装置へ転送す
る。３のデータ転送装置は、以下に述べる方式で
４のデータバフアに取り込まれたアナログデータ
を中央処理装置のソフトウエアが介入しないサイ
クル・スチール方式で主メモリの指定番地へ格納
する。アナログ物理量を測定するために制御プロ
セス系へ配置した９のアナログ入力検出器からの
入力信号は、データ処理系が指定したアナログデ
ータのサンプリングピツチでは検出できない高周
波のノイズを除去する８の低周波帯域フイルタを
通過して、７のサンプル・ホールダーにて入力値
を保持する。１０のアナログ入力制御装置は、６
のマルチプレクサーへサンプル・ホールダーのホ
ールド信号を順次掃引する動作指令を出し、５の
アナログ／デイジタル変換装置へアナログ入力デ
ータをデイジタルデータに変換する指令を出し、
変換後のデイジタルデータを４のデータ・バフア
へ登録する。アナログデータの全点が４のデー
タ・バフアに採取終了した時、１０のアナログ入
力制御装置はデータ転送装置へデータ・バフアか
ら主メモリへのデータ転送を要求する。

次に、アナログデータを制御対象プロセスへ出
力する場合（略称AO）、中央処理装置１はアナ
ログ出力値を主メモリに準備し、２３のデータ転
送装置へアナログ出力制御コマンド信号を転送す
る。アナログ出力用データ転送装置２３は、主メ
モリからアナログ出力値をサイクル・スチール方
式で取り出し、２４のアナログ出力用データ・バ
フアへデータ転送する。３０のアナログ出力制御
装置は、アナログデータの出力ピツチ毎にデータ
転送装置へアナログデータ全点をデータ・バフア
に順次転送する動作指令を出力する。同時に、２
５のアナログ出力用ゲートが開きデータ・バフア
からアナログデータが２６のラツチ・レジスタへ
転送され、次のゲートが開くまで出力値を保持す
る。ラツチ・レジスタのデータは、２７のデイジ
タル／アナログ変換装置によつてアナログ信号と
なり、高周波の出力変化を防ぐ２８の低周波帯域
フイルタを通過して、制御系の出力端に配置した
２９のアナログ出力装置へ転送される。

以上説明した高速アナログ入出力処理におい
て、制御プロセス系へ出力するアナログデータと
それに追従するアナログ入力データとは、中央処
理装置が指定するサンプリングピツチ及び出力ピ
ツチ毎に入出力データ相互間の同期を取る必要が
有り、２０のアナログ入力・出力同期装置はアナ
ログ入力回路へサンプル値のホールド指令・主メ
モリとのデータ入力指令等を出力し、アナログ出
力回路へ制御データの出力指令・主メモリからの
データ出力指令等を出力する。

次に、本発明であるアナログ入力・出力同期方
式及び同期装置について、第２図の同期回路・第
３図の同期タイム・チヤート・第４図の同期処理
フローで説明する。まず、プロセス制御を開始す
る前にアナログ入力・出力回路へ初期条件を設定
する。第４図処理フローのイニシヤルタスクの
AI・AO初期条件設定処理により、AI・AOデー
タ転送装置の初期化から始まり、低周波帯域フイ
ルタ回路の遮断周波数選択、第２図同期回路の３
１のAOカウント値記憶装置・３７のAIカウント
値記憶装置へのサンプリングピツチS₆・出力ピツ
チ値S₁の設定、３２のAOカウンタ初期化装置・
３８のAIカウンタ初期化装置による３３のAO用
カウンタ・３９のAI用カウンタの初期化等の順
次実行し、AI・AOデバイス側の処理終了割込信
号によりデバイス初期化制御を終了する。

第４図のAOスタート処理タスクが、AOデー
タ・データ格納番地・出力語数等の制御コマンド
データを主メモリに準備してAOスタート指令信
号を出力するとAOデバイス起動開始となる。第
２図のAOスタート制御コマンドS₂₂は、フリツ
プ・フロツプ回路により状態信号となる。３５の
同期クロツクパルスとAOスタート指令信号（S₂₂
による信号）との“AND”条件が成立した時、
３３のAO用カウンタ回路のカウント値を計上す
る。前述のカウンタ初期化処理によつて、第１番
目のパルスをカウンタへ計上するタイミングでカ
ウンタがオーバフローし、３４のAOオーバフロ
ー割込発生装置からオーバフロー信号S₂₇を出力
する。次からは、３１のカウンタ・プリセツト値
とAOカウンタ値が一致する毎にオーバフロー信
号S₂₇が発生する。このオーバフロー信号がトリ
ガーとなり、主メモリのAOデータがAO装置へ
順次出力される。

同じく第４図のAIスタート処理タスクが、AI
データ・データ格納番号・入力語数等の制御コマ
ンドデータを主メモリ準備してAIスタート指令
信号を出力するとAIデバイス起動待ちとなる。
第２図のAIスタート指令信号S₂₄は、フリツプ・
フロツプ回路により状態信号となる。もしも、
AIスタート切替信号S₂₅により３６のAIスタート
切替装置がAIスタート指令のみでAI開始する側
に選択されていた場合、AIスタート指令（S₂₄か
らの信号）と３５の同期クロツクパルスとの
“AND”条件が成立したら３９のAI用カウンタ回
路のカウント値を計上する。ところが、AIスタ
ート切替装置が後述する同期コマンド信号“入”
待ち側に選択されていた場合、AIスタート指令
信号S₂₄はAOとの同期待ちの状態となる。

以上説明したように、制御系へアナログデータ
を出力しておき、アナログデータの入力条件が全
て整つた時AI−AOの同期処理を開始する。すな
わち計算機におけるアナログ出力コマンドの実行
により実際にアナログ信号が出力されるタイミン
グでアナログ入力信号の取込みを開始するから、
制御信号に対するプロセス状態信号の変化との関
連を正確に把握することができる。本発明の同期
方法は、AO制御コマンドデータの一部を使用し
て制御データの同期を指定する。すなわち第４図
の例から明らかなようにAOコマンドデータの一
部にAO制御コマンド同期コマンドを用い、AO
の起動に同期してAI起動がおこなわれることが
わかるであろう。

第４図のAI−AO同期タスクが、AO制御コマ
ンドデータで同期指定した時、第２図の同期コマ
ンド信号S₂₃はフリツプ・フロツプにより状態信
号となる。AOの出力タイミングと一致するAO
オーバフロー割込信号S₂₇と同期コマンド信号S₂₃
の“AND”条件が成立した論理信号とAIの同期
待ち信号S₂₄との“AND”条件が成立し、且つAI
スタート切替信号S₂₅が同期待ち側を選択してい
ればAIのスタート条件が成立する。このAIスタ
ート指令信号と３５の同期クロツクパルスの
“AND”条件が成立した時、３９のAI用カウンタ
回路のカウント値を計上する。前述のカウント初
期化処理によつて、第１番目のパルスをカウンタ
へ計上するタイミングでカウンタがオーバフロー
し、４０のAIオーバフロー割込発生装置からオ
ーバフロー信号S₂₈を出力する。次からは、３７
のカウンタ・プリセツト値とAIカウンタ値が一
致する毎にオーバフロー信号S₂₈が発生する。こ
のAO出力タイミングと一致するオーバフロー信
号がトリガーとなり、AI装置が測定したAIデー
タを主メモリへ入力される。

以上説明したように、AO制御コマンドデータ
列の任意位置でAIデータとの同期を指定するこ
とが可能である。第３図は、AI−AO同期処理の
タイムチヤートであり中央処理装置からの
WRITEコマンドデータW₁，W₂，W₃とREADコ
マンドデータR₁，R₂，R₃が同期している。すな
わち第３図で同期クロツク信号は第２図の同期ク
ロツクパルス発生器３５の信号に、AO同時出力
信号とAI同時サンプリング信号は第２図の信号
S₂₇，S₂₈に、それぞれ対応している。

また、アナログ入力制御コマンドデータ列の任
意位置にAOデータとの同期を指定するには以上
に説明してきた本発明の実施例のアナログ入力と
アナログ出力を全て入れ替える事によつて実現で
きる。

本発明によれば、計算機がプロセス制御するた
めにアナログ入力・出力装置へ転送する制御コマ
ンドデータ群の任意位置で入力・出力データ相互
間の同期を取ることが可能となつたため、前準備
用のダミー制御信号を一定時間出力し実際の制御
開始と共に入出力データの同期を取つたり、制御
途中で制御条件を変更するために計算機の入出力
データ処理を一時中断後再開する等の不連続処理
を削除することが可能となつた。同時に、計算機
からの制御信号とプロセスの応答信号とは完全に
同期を取れるので、プロセス制御の応答評価を正
しく処理できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における高速アナログ入出力装
置のシステム構成図、第２図は本発明におけるア
ナログ入力・出力同期回路、第３図は本発明にお
ける同期処理のタイムチヤート、第４図は本発明
における同期処理フローである。 １……中央処理装置、２……バス制御装置、３
……AI用データ転送装置、４……AI用データバ
ツフア、５……Ａ／Ｄ変換装置、６……マルチプ
レクサ、７……サンプルホルダー、８……AI用
ローパスフイルタ、９……AI検出装置、１０…
…AI制御装置、１１……データバス、２０……
AI−AO同期装置、２３……AO用データ転送装
置、２４……AO用データバツフア、２５……
AO用ゲート、２６……AO用ラツチレジスタ、
２７……Ｄ／Ａ変換装置、２８……AO用ローパ
スフイルタ、２９……AO装置、３０……AO制
御装置、３１……AOカウント値記憶装置、３２
……AOカウンタ初期化装置、３３……AO用カ
ウンタ、３４……AOオーバフロー割込発生装
置、３５……同期クロツク、３６……AIスター
ト切替装置、３７……AIカウント値記憶装置、
３９……AI用カウンタ、４０……AIオーバフロ
ー割込発生装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ デイジタル計算機から制御対象プロセスへ出
   力されるアナログ制御信号と、該プロセスからの
   プロセス状態信号として該計算機に取込まれるア
   ナログ入力信号とを、該計算機と該プロセス間で
   入出力転送する場合の同期制御方法において、 該計算機から該制御対象プロセスへのアナログ
   制御信号を出力する際に該計算機からのデイジタ
   ル信号から変換されたアナログ信号が出力開始さ
   れるタイミングで該制御対象プロセスのアナログ
   状態信号の該計算機への取込み信号を発生させ、 該取込み信号に基づいて該プロセスのアナログ
   状態信号のサンプリングを開始し、 該アナログ出力信号に同期して該プロセスの状
   態信号を計算機に入力することを特徴とするアナ
   ログ入出力信号の同期制御方法。