WO2014064846A1 - アナログ変換装置およびプログラマブルコントローラシステム - Google Patents

アナログ変換装置およびプログラマブルコントローラシステム Download PDF

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伸一郎 落合
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三菱電機株式会社
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    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G—PHYSICS
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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters

Definitions

  • the present invention relates to an analog conversion device and a PLC system mounted on a programmable controller (hereinafter referred to as PLC).
  • PLC programmable controller
  • an A / D conversion unit (A / D conversion device) that converts the analog data value into a digital value is used.
  • a / D conversion sampling cycle of the A / D conversion unit that converts the input analog data value into a digital value, and the control cycle (scan time) of the CPU (Central Processing Unit) unit that controls the entire PLC system ) Is asynchronous and the sampling period is often faster. For this reason, when logging A / D conversion values, it is difficult to perform logging without losing all A / D conversion values in the CPU unit.
  • Patent Document 1 a technique for storing an A / D conversion value in a shared memory that is an area that is always accessible from the CPU unit without requiring a dedicated process has been proposed (for example, see Patent Document 1). Further, a technique for collecting data in a ring buffer format has been proposed as a continuous data collection method (see, for example, Patent Document 2). Furthermore, a technique for collecting data in a common memory in a ring buffer format has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
  • a technique for collecting and referring to continuous data a technique for handling the collected data in time series, and a technique for logging A / D conversion values updated at a faster A / D conversion period (sampling period) are proposed.
  • the CPU unit monitors the specific shared memory for the logging data stored in the ring buffer configuration in the finite internal memory of the A / D conversion unit, and before the logging data is overwritten, the CPU unit The logging data can be continuously acquired by extracting the logging data to the internal register.
  • Patent Document 1 the previous data is overwritten every time data is stored, and it is difficult to collect and refer to continuous data.
  • the latest and oldest data cannot be identified in the memory area of the ring buffer structure, and it is difficult to handle the collected data in time series.
  • the technique described in Patent Document 3 is for realizing logging synchronized with the control cycle of the CPU unit, and an A / D conversion value updated at a higher A / D conversion sampling cycle. Logging was difficult.
  • the present invention has been made in view of the above, and an analog conversion device and a programmable controller capable of acquiring continuous logging data in a faster logging cycle (A / D conversion cycle) without loss of time.
  • the purpose is to obtain a system.
  • an analog conversion device is attached to a programmable controller and converts an analog value input from the outside into a digital value sequentially.
  • a / D conversion means for converting to a value
  • an A / D conversion value storage area for storing the converted digital value
  • a log storage area for logging the digital value stored in the A / D conversion value storage area
  • a first storage means that can be read and accessed from a CPU unit that controls the entire programmable controller, and the log storage area using the digital value stored in the A / D conversion value storage area as logging data.
  • Logging execution means to store in the log storage area after the last interrupt request
  • a fixed-point logging detection means for monitoring whether or not the number of logging data reaches a predetermined number, and when the number of logging data reaches the predetermined number, an interrupt generation request is issued to the CPU unit.
  • Interrupt generating means for performing the processing.
  • the fixed point logging detection means monitors the number of logging data stored in the first storage means, and the interrupt generation means interrupts the CPU unit when the number of logging data reaches a predetermined number. Since the generation request is made, it is possible to eliminate time loss and obtain continuous logging data in a faster logging cycle (A / D conversion cycle).
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a PLC system including an A / D converter (analog unit).
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a read-only parameter.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of a procedure of interrupt generation request generation processing by the A / D conversion unit.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the read-only parameter.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a procedure of cyclic processing when an interrupt is generated by the CPU unit.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a procedure of cyclic processing when an interrupt is generated by the CPU unit.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the processing order when interrupt processing occurs.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a PLC system including an A / D converter (analog unit).
  • the A / D conversion unit 100 is connected to the CPU unit 200 via an inter-unit bus 300, and the A / D conversion unit 100 and the CPU unit 200 constitute a part of a PLC (programmable controller) 1000.
  • the PLC 1000 includes a motion controller unit that performs multi-axis position control by controlling a servo amplifier or the like according to the purpose, and a temperature commanded from the CPU unit 200.
  • a temperature controller unit or the like that outputs a temperature control signal for heating and cooling so as to reach the temperature is mounted via the inter-unit bus 300.
  • units other than the A / D conversion unit 100 and the CPU unit 200 are mounted. Is not mentioned.
  • the A / D conversion unit 100 includes an analog data input interface (I / F) 110 that receives an input of an analog data value, and an A / D conversion unit that converts the received analog data value into a digital value (A / D conversion value). 120, an arithmetic unit 130 that controls the entire A / D conversion unit 100, and a shared memory that stores A / D converted digital values as logging data and shares data values with the CPU unit 200 140 and a bus I / F 160 which is a communication interface for communicating with the CPU unit 200 via the inter-unit bus 300.
  • the arithmetic unit 130, shared memory 140, and bus I / F 160 are connected by an internal bus.
  • an A / D conversion value storage area 141 which is an area for recording an A / D conversion value read by cyclic processing by the CPU unit 200, is secured.
  • the interval at which analog data values are sampled and converted into digital values is usually faster than the cycle of cyclic processing. It is difficult to read and log the written A / D conversion value without missing it.
  • the above-mentioned A / D conversion value is stored in the shared memory 140 in which the A / D conversion unit 100 can write data at high speed and can be read and accessed without the CPU unit 200 performing complicated communication processing.
  • a log storage area 142 which is a recording area for recording the A / D conversion value as the logging data 700, is secured.
  • the logging data 700 recorded in the log storage area 142 is read to the peripheral device 400 via the inter-unit bus 300 and the CPU unit 200.
  • the log storage area 142 has a ring buffer configuration. That is, in the log storage area 142, the logging data 700 is written in chronological order from the top address. When the write address of the logging data 700 reaches the end, the wraparound is performed and the logging data 700 is overwritten from the top address again.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a read-only parameter.
  • the read-only parameters are the number of logging reading points that are the number of reading of the logging data 700, the current logging reading pointer that is the address from which the logging data 700 is read, and the previous logging that is the reading start position of the logging data 700 at the previous interrupt.
  • a read pointer With this read-only parameter, the interrupt ladder program executed by the CPU unit 200 can be simplified and the execution speed can be increased.
  • the calculation unit 130 includes a logging execution unit 131, a fixed point logging detection unit 132, and an interrupt generation unit 133.
  • the logging execution unit 131 sequentially writes the A / D converted digital value output from the A / D conversion unit 120 into the log storage area 142 of the ring buffer configuration of the shared memory 140 as logging data.
  • the fixed point logging detection unit 132 monitors whether or not the logging data 700 has been stored in the log storage area 142 with the number of logging reading points set by the read-only parameter since the previous interrupt processing was performed. When it is detected that the logging data 700 corresponding to the number of logging read points is stored in the log storage area 142, the start position of the logging data 700 read by the CPU unit 200 this time is acquired as the current logging read pointer of the read-only parameter. As the logging read pointer, the value stored in the current logging read pointer of the read-only parameter (before rewriting) at the present time is acquired. Then, the fixed point logging detection unit 132 writes the acquired current logging read pointer and the previous logging read pointer in the read-only parameter storage area 143.
  • the interrupt generation unit 133 causes the CPU unit 200 to generate an interrupt when the predetermined point logging detection unit 132 detects the storage of a predetermined number of logging data 700. Specifically, when the read-only parameter is stored (written) in the read-only parameter storage area 143 of the shared memory 140 by the fixed point logging detection unit 132, an interrupt generation request is transmitted to the CPU unit 200.
  • the A / D conversion unit 100 performs a process of monitoring whether a predetermined number of logging data 700 has been stored in the log storage area 142 after the previous reading of the logging data. I am doing so.
  • the CPU unit 200 includes an arithmetic unit 210 that executes a user program and controls the CPU unit 200 as a whole, and an internal memory that stores data necessary for executing the user program and input / output values of the user program 220, the bus I / F 230, which is a communication interface for communicating with the A / D conversion unit 100 via the inter-unit bus 300, and the presence / absence of an interrupt from the A / D conversion unit 100 are monitored.
  • a system including PLC 1000 and peripheral device 400 connected to PLC 1000 is referred to as a PLC system.
  • a main ladder program that is a main program executed by the arithmetic unit 210
  • a user program storage area 221 that stores a user program such as an interrupt ladder program that is executed when an interrupt occurs
  • an A / D by an interrupt ladder program A logging data storage area 222 for storing the logging data 700 acquired from the D conversion unit 100 is provided.
  • the CPU unit 200 executes various user units included in the PLC 1000 to execute a user program that is a program for controlling industrial equipment, outputs an execution result, and acquires input values such as values used by the user program. Are repeated in a predetermined cycle. This repeated operation is called cyclic processing.
  • the CPU unit 200 reads the digital value (A / D conversion value) of the observed value from the shared memory 140 as part of the input value acquisition operation included in the cyclic processing.
  • the A / D conversion unit 100 observes various observation values relating to industrial equipment to be controlled by the PLC 1000, for example, analog data from a sensor that outputs a current value or a voltage value by observing a flow rate, pressure, temperature, etc.
  • a value input is received, the received analog data value input is converted into a digital value, and the digital value (A / D conversion value) is written in the shared memory 140 provided therein.
  • the logging execution unit 131 of the A / D conversion unit 100 starts logging of the A / D conversion value.
  • the logging execution unit 131 stores the A / D conversion value output from the A / D conversion unit 120 at the start address of the log storage area 142 for each logging cycle.
  • the logging data is sequentially stored and reaches the last address of the log storage area 142, the logging data 700 is overwritten from the top address again after wrapping around as described above.
  • Such a logging process is well-known, and thus detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of a procedure of interrupt generation request generation processing by the A / D conversion unit.
  • the fixed point logging detector 132 of the arithmetic unit 130 of the A / D conversion unit 100 monitors the log storage area 142 of the shared memory 140 (step S11), and a predetermined number of logging data 700 is stored in the log storage area 142. It is determined whether it has been stored (step S12). Specifically, it is monitored whether the number of logging data 700 specified by the number of logging read points of the read-only parameter has been stored since the previous interrupt occurred. The number of logging data 700 that have been stored since the previous interrupt has been generated is, for example, the logging data 700 that is stored with the position that is the number of logging reading points away from the position specified by the current logging read pointer of the read-only parameter. Measure the number of
  • step S12 If the predetermined number of logging data 700 is not stored in the log storage area 142 (No in step S12), the process returns to step S11.
  • the fixed-point logging detection unit 132 currently reads the read-only parameter storage area 143 of the shared memory 140.
  • the new logging read pointer stored in is used as a new previous logging read pointer, and the above read start position is used as a new current logging read pointer, a new read-only parameter is generated and stored in the read-only parameter storage area 143. (Write) (Step S13).
  • the interrupt generation unit 133 transmits an interrupt generation request to the CPU unit 200 (step S14), and the process returns to step S11.
  • the interrupt generation request is transmitted to the interrupt program execution instruction unit 240 via the internal bus of the A / D conversion unit 100, the bus I / F 160, the inter-unit bus 300, the bus I / F 230 of the CPU unit 200, and the internal bus. .
  • each logging data 700 is stored in an area of a predetermined size, and identifiers (for example, addresses) of 1 to 10,000 are allocated in order from the area where the logging data 700 is stored first. It shall be assumed.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a read-only parameter.
  • FIG. 4A shows an example of a read-only parameter in an initial state where the logging data 700 is not yet stored in the log storage area 142.
  • 1,000 is set as the number of logging read points
  • “1” indicating the storage location of the first logging data is set as the current logging read pointer
  • an invalid numerical value here In this case, “ ⁇ 1” is set.
  • FIG. 4B shows an example of a read-only parameter in a state where 1,000 points of logging data 700 are stored. For example, the state immediately after the processing in step S13 described above is shown.
  • the current logging read pointer in FIG. 4A is set to the previous logging read pointer in FIG. 4B.
  • 1,001 which is a value obtained by adding the number of logging reading points to the previous logging reading pointer, is set as the current logging reading pointer.
  • FIG. 5 and 6 are flowcharts showing an example of a procedure of cyclic processing when an interrupt is generated by the CPU unit.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the processing sequence when interrupt processing occurs.
  • the arithmetic part 210 of the CPU unit 200 executes cyclic processing (step S31).
  • the interrupt program execution instruction unit 240 monitors whether an interrupt generation request has been received from the A / D conversion unit 100. If no interrupt generation request is received, the cyclic processing is repeatedly executed. When receiving an interrupt generation request, the interrupt program execution instructing unit 240 instructs the arithmetic unit 210 to execute the interrupt ladder program. When receiving the instruction to execute the interrupt ladder program, the arithmetic unit 210 interrupts the cyclic processing being executed (step S32) and executes the interrupt ladder program (step S33).
  • FIG. 6 shows a part of the processing of the interrupt ladder program.
  • the arithmetic unit 210 reads a read-only parameter from the read-only parameter storage area 143 of the shared memory 140 of the A / D conversion unit 100 (step S51).
  • step S52 it is determined whether or not the logging data 700 has been missed using the read-only parameter.
  • the activation timing interval is short and an interrupt ladder program activation request may not be accepted, and the logging data 700 may be missed. Therefore, in this example, it is determined whether or not the logging data 700 has been missed.
  • the read position of the previous logging data 700 held on the CPU unit 200 side is compared with the previous logging read pointer in the read-only parameter read in step S52, and the two match. Determine. If the two match, the interrupt ladder program is activated when an interrupt generation request is received, and processing for reading the logging data 700 from the A / D conversion unit 100 has been performed. Indicates that there are no 700 missed items. On the other hand, if the two do not match, when the interrupt generation request is received, the interrupt ladder program is not started for some reason, and the logging data 700 could not be read from the A / D conversion unit 100. This indicates that the logging data 700 has been missed.
  • the arithmetic unit 210 If the logging data 700 is missed (Yes in step S53), the arithmetic unit 210 outputs a warning that there is some abnormality in the PLC 1000 (PLC system) (step S54), and the process ends. .
  • This warning is output to the external device 500 such as a display device via the external device I / F 260, for example.
  • the number of logging data 700 specified by the number of logging read points from the position specified by the current logging read pointer in the read-only parameter is A.
  • Read from the log storage area 142 of the shared memory 140 of the / D conversion unit 100 step S55.
  • the read logging data 700 is written (stored) in the logging data storage area 222 of the internal memory 220 of the CPU unit 200 (step S56).
  • the interrupt ladder program process is thus completed, and the process returns to FIG.
  • the arithmetic unit 210 resumes the interrupted cyclic processing (step S34). As shown in FIG. 7, when the interrupt occurs during the cyclic processing, the cyclic processing is interrupted and the interrupt ladder program is executed. When the processing of the interrupt ladder program ends, the cyclic processing is executed again from the point where it was interrupted.
  • the previous logging read pointer is provided in the read-only parameter so that the logging data 700 can be monitored. However, when the logging data 700 is not monitored, the previous logging read pointer is set. Can be omitted.
  • the logging data 700 accumulated in the internal memory 220 of the CPU unit 200 can be stored in a recording medium such as an external memory via the external device I / F 260.
  • the CPU unit 200 stores the logging data 700 stored in the log storage area 142 by a user program (a program for storing the logging data 700 of the A / D conversion unit 100 in the internal memory 220 of the CPU unit 200).
  • the logging data 700 was read into the internal memory 220 before being overwritten by monitoring the log storage area 142.
  • a fixed-point logging detection unit 132 that monitors on the A / D conversion unit 100 side whether or not a predetermined number of logging data 700 stored in the log storage area 142 of the ring buffer configuration is stored.
  • the A / D conversion unit 100 is provided with an interrupt generation unit 133 that transmits an interrupt generation request to the CPU unit 200 when a predetermined number of logging data 700 is stored.
  • the CPU unit 200 is provided with an interrupt program execution instructing unit 240 that outputs an interrupt request for executing the interrupt ladder program in response to the interrupt generation request to the arithmetic unit 210. This eliminates the need for periodic monitoring processing from the CPU unit 200 to the A / D conversion unit 100 and has the effect of shortening the sequence scan time.
  • the interrupt ladder program created by the user is simplified by using read-only parameters including the reading start position of the logging data 700 and the number to be read.
  • the sequence scan time can be shortened.
  • continuous logging data can be obtained at a faster logging cycle (A / D conversion cycle) than before. Has the effect of being able to.
  • the A / D conversion device and the PLC system according to the present invention are suitable for application to the A / D conversion device and the PLC system mounted on the PLC.

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Abstract

　外部から入力されるアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部１２０と、変換されたデジタル値を格納するＡ／Ｄ変換値格納領域１４１と、Ａ／Ｄ変換値格納領域１４１に格納されたデジタル値をロギングするログ格納領域１４２と、を有し、プログラマブルコントローラ全体を制御するＣＰＵユニット２００から読出アクセス可能な共有メモリ１４０と、Ａ／Ｄ変換値格納領域１４１に格納されているデジタル値をロギングデータ７００としてログ格納領域１４２に格納するロギング実行部１３１と、前回割込み発生要求を行ってから、ログ格納領域１４２に格納されるロギングデータ７００の数が所定の数に達したかを監視する一定点数ロギング検出部１３２と、ロギングデータ７００の数が所定の数に達した場合に、ＣＰＵユニット２００に対して割込み発生要求を行う割込み発生部１３３と、を備える。

Description

アナログ変換装置およびプログラマブルコントローラシステム
　この発明は、プログラマブルコントローラ（以下、ＰＬＣという）に装着されるアナログ変換装置およびＰＬＣシステムに関するものである。
　ＰＬＣにアナログデータ値を入力する場合、アナログデータ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換ユニット（Ａ／Ｄ変換装置）が用いられる。一般的に、入力されるアナログデータ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換ユニットのＡ／Ｄ変換のサンプリング周期と、ＰＬＣシステム全体を制御するＣＰＵ（Central　Processing　Unit）ユニットの制御周期（スキャンタイム）とは非同期であり、かつサンプリング周期の方が高速な場合が多い。このため、Ａ／Ｄ変換値のロギングを行う場合、ＣＰＵユニットにて全てのＡ／Ｄ変換値を取りこぼすことなくロギングを行うことは困難である。
　全てのＡ／Ｄ変換値を取りこぼすことなくロギングを行う方法として、Ａ／Ｄ変換ユニット内でロギング処理を行う方法があるが、収集したデータを参照するためには、ロギング完了後にＣＰＵユニットに該当データを読出す必要がある。従来、この読出し処理において専用の通信処理を複数回実施する必要があり、手間がかかるという問題があった。
　この問題に関し、専用の処理を必要とせず、ＣＰＵユニットから常時アクセス可能なエリアである共有メモリにＡ／Ｄ変換値を格納する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。また、連続したデータの収集方法としてリングバッファ形式にて収集を行う技術が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。さらに、共通メモリにリングバッファ形式にて収集を行う技術が提案されている（たとえば、特許文献３参照）。
　さらにまた、連続したデータを収集および参照する技術、収集したデータを時系列に扱う技術、より高速なＡ／Ｄ変換周期（サンプリング周期）で更新されるＡ／Ｄ変換値をロギングする技術が提案されている（たとえば、特許文献４参照）。具体的には、Ａ／Ｄ変換ユニットの有限な内部メモリにリングバッファ構成にて格納されるロギングデータをＣＰＵユニットが特定の共有メモリを監視して、ロギングデータが上書きされる前に、ＣＰＵユニットの内部レジスタにロギングデータを抜き出すことで、連続的なロギングデータの取得を可能としている。
特開平８－６９３５５号公報 特開２００８－２０３９２号公報 特開２００７－２３３５９３号公報 国際公開第２０１０／１０９５８４号
　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、データ格納のたびに前データが上書きされてしまい、連続したデータの収集、および参照が困難であった。また、特許文献２に記載の技術では、リングバッファ構造のメモリエリアにおいて、最新・最旧データを識別することができず、収集したデータを時系列に扱うことが困難であった。さらに、特許文献３に記載の技術は、ＣＰＵユニットの制御周期に同期したロギングを実現するためのものであり、より高速なＡ／Ｄ変換のサンプリング周期で更新される、Ａ／Ｄ変換値をロギングすることは困難であった。
　また、特許文献４記載の技術では、ロギング処理はＡ／Ｄ変換ユニットが行い、ロギングデータの監視と読出し制御をＣＰＵユニットが実施しているため、時間的なロスが発生し、より高速なロギング周期（Ａ／Ｄ変換周期）において、連続的なロギングデータを取得することが困難であった。
　この発明は上記に鑑みてなされたもので、時間的なロスをなくし、より高速なロギング周期（Ａ／Ｄ変換周期）において、連続的なロギングデータを取得することができるアナログ変換装置およびプログラマブルコントローラシステムを得ることを目的とする。
　上記目的を達成するため、この発明にかかるアナログ変換装置は、プログラマブルコントローラに装着され、外部から入力されるアナログ値を逐次デジタル値に変換するアナログ変換装置において、外部から入力されるアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、変換された前記デジタル値を格納するＡ／Ｄ変換値格納領域と、前記Ａ／Ｄ変換値格納領域に格納された前記デジタル値をロギングするログ格納領域と、を有し、前記プログラマブルコントローラ全体を制御するＣＰＵユニットから読出アクセス可能な第１記憶手段と、前記Ａ／Ｄ変換値格納領域に格納されている前記デジタル値をロギングデータとして前記ログ格納領域に格納するロギング実行手段と、前回割込み発生要求を行ってから、前記ログ格納領域に格納される前記ロギングデータの数が所定の数に達したかを監視する一定点数ロギング検出手段と、前記ロギングデータの数が前記所定の数に達した場合に、前記ＣＰＵユニットに対して割込み発生要求を行う割込み発生手段と、を備えることを特徴とする。
　この発明によれば、一定点数ロギング検出手段が、第１記憶手段に格納されるロギングデータの数を監視し、ロギングデータの数が所定の数に達すると割込み発生手段がＣＰＵユニットに対して割込み発生要求を行うようにしたので、時間的なロスをなくし、より高速なロギング周期（Ａ／Ｄ変換周期）において、連続的なロギングデータを取得することができるという効果を有する。
図１は、Ａ／Ｄ変換装置（アナログユニット）を含むＰＬＣシステムの構成を模式的に示すブロック図である。 図２は、読出専用パラメータの一例を示す図である。 図３は、Ａ／Ｄ変換ユニットによる割込み発生要求生成処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図４は、読出専用パラメータの一例を示す図である。 図５は、ＣＰＵユニットによる割込み発生時のサイクリック処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図６は、ＣＰＵユニットによる割込み発生時のサイクリック処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図７は、割込み処理発生時の処理順序を模式的に示す図である。
　以下に添付図面を参照して、この発明にかかるアナログ変換装置およびプログラマブルコントローラシステムの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
　図１は、Ａ／Ｄ変換装置（アナログユニット）を含むＰＬＣシステムの構成を模式的に示すブロック図である。Ａ／Ｄ変換ユニット１００は、ユニット間バス３００を介してＣＰＵユニット２００に接続されており、Ａ／Ｄ変換ユニット１００およびＣＰＵユニット２００はＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）１０００の一部を構成している。ＰＬＣ１０００には、Ａ／Ｄ変換ユニット１００、ＣＰＵユニット２００のほかに、目的に合わせ、サーボアンプなどを制御して多軸の位置制御を実行するモーションコントローラユニットや、ＣＰＵユニット２００から指令された温度に到達するように加熱・冷却するための温度制御信号を出力する温度コントローラユニットなどがユニット間バス３００を介して装着されるが、ここではＡ／Ｄ変換ユニット１００、ＣＰＵユニット２００以外のユニットについては言及しない。
　Ａ／Ｄ変換ユニット１００は、アナログデータ値の入力を受け付けるアナログデータ入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１１０と、受け付けたアナログデータ値をデジタル値（Ａ／Ｄ変換値）に変換するＡ／Ｄ変換部１２０と、Ａ／Ｄ変換ユニット１００全体の制御を実行する演算部１３０と、Ａ／Ｄ変換されたデジタル値をロギングデータとして記憶し、ＣＰＵユニット２００との間でデータ値が共有される共有メモリ１４０と、ユニット間バス３００を介してＣＰＵユニット２００と通信を行うための通信インタフェースであるバスＩ／Ｆ１６０と、を備えている。演算部１３０、共有メモリ１４０、バスＩ／Ｆ１６０間は、内部バスで夫々接続されている。
　共有メモリ１４０には、ＣＰＵユニット２００によるサイクリック処理により読出されるＡ／Ｄ変換値を記録する領域であるＡ／Ｄ変換値格納領域１４１が確保されている。上記したように、通常、アナログデータ値をサンプリングしてデジタル値に変換する間隔（サンプリング間隔）は、サイクリック処理の周期より高速であるため、ＣＰＵユニット２００がＡ／Ｄ変換値格納領域１４１に書込まれたＡ／Ｄ変換値を取りこぼすことなく読出ししてロギングすることは難しい。Ａ／Ｄ変換ユニット１００がデータを高速に書込むことができ、かつＣＰＵユニット２００が煩雑な通信処理を実行することなく読出しアクセスすることができる共有メモリ１４０に、上記したＡ／Ｄ変換値格納領域１４１の他に、Ａ／Ｄ変換値をロギングデータ７００として記録するための記録領域であるログ格納領域１４２を確保している。なお、ログ格納領域１４２に記録されているロギングデータ７００は、ユニット間バス３００、ＣＰＵユニット２００を介して周辺装置４００に読出される。
　ログ格納領域１４２はリングバッファ構成となっている。すなわち、ログ格納領域１４２は、ロギングデータ７００が先頭アドレスから順番に時系列順に書込まれる。そして、ロギングデータ７００の書込みアドレスが最後尾に到達したとき、ラップアラウンドして再び先頭アドレスからロギングデータ７００が上書き書込みされる。
　また、共有メモリ１４０には、後述する割込み発生時にロギングデータ７００を読出す読出専用パラメータを格納する読出専用パラメータ格納領域１４３が確保されている。図２は、読出専用パラメータの一例を示す図である。読出専用パラメータは、ロギングデータ７００を読出す数であるロギング読出点数と、ロギングデータ７００の読出元のアドレスである今回ロギング読出ポインタと、前回割込み時のロギングデータ７００の読出開始位置である前回ロギング読出ポインタと、を含む。この読出専用パラメータによって、ＣＰＵユニット２００で実行される割込みラダープログラムの簡素化および実行速度の高速化を図ることができる。
　演算部１３０は、ロギング実行部１３１と、一定点数ロギング検出部１３２と、割込み発生部１３３と、を備える。ロギング実行部１３１は、Ａ／Ｄ変換部１２０が出力するＡ／Ｄ変換されたデジタル値を逐次ロギングデータとして共有メモリ１４０のリングバッファ構成のログ格納領域１４２に書込む。
　一定点数ロギング検出部１３２は、前回割込み処理が行われてから読出専用パラメータで設定されたロギング読出点数のロギングデータ７００のログ格納領域１４２への格納が完了したかを監視する。ロギング読出点数分のロギングデータ７００がログ格納領域１４２に格納されたことを検出すると、読出専用パラメータの今回ロギング読出ポインタとして、今回ＣＰＵユニット２００が読出すロギングデータ７００の開始位置を取得し、前回ロギング読出ポインタとして、現時点で（書き換え前の）読出専用パラメータの今回ロギング読出ポインタに格納されている値を取得する。そして、一定点数ロギング検出部１３２は、取得した今回ロギング読出ポインタと前回ロギング読出ポインタとを、読出専用パラメータ格納領域１４３に書込む。
　割込み発生部１３３は、一定点数ロギング検出部１３２で所定の数のロギングデータ７００の格納が検出された場合にＣＰＵユニット２００に対して割込みを発生させる。具体的には、一定点数ロギング検出部１３２によって、共有メモリ１４０の読出専用パラメータ格納領域１４３に読出専用パラメータが格納される（書込まれる）と、ＣＰＵユニット２００へ割込み発生要求を送信する。
　このように、この実施の形態では、前回ロギングデータの読出しを行ってから、ログ格納領域１４２に所定の数のロギングデータ７００が格納されたかを監視する処理をＡ／Ｄ変換ユニット１００側で行うようにしている。
　ＣＰＵユニット２００は、ユーザプログラムの実行やＣＰＵユニット２００全体の制御を実行する演算部２１０と、ユーザプログラムの実行に必要となるデータやユーザプログラムの入出力値を格納するためのメモリである内部メモリ２２０と、ユニット間バス３００を介してＡ／Ｄ変換ユニット１００と通信を行うための通信インタフェースであるバスＩ／Ｆ２３０と、Ａ／Ｄ変換ユニット１００からの割込みの有無を監視し、割込みを受けた場合に演算部２１０に対して割込みプログラムの実行を指示する割込みプログラム実行指示部２４０と、ユーザプログラムの設定や内部メモリ２２０のデータの状態を表示するためのパーソナルコンピュータなどの周辺装置４００、表示器などの外部機器５００をそれぞれ接続するためのインタフェースである周辺装置Ｉ／Ｆ２５０および外部機器Ｉ／Ｆ２６０と、を備えている。なお、ＰＬＣ１０００およびＰＬＣ１０００に接続された周辺装置４００を含むシステムをＰＬＣシステムと呼ぶ。
　内部メモリ２２０には、演算部２１０が実行するメインプログラムであるメインラダープログラムや、割込み発生時に実行される割込みラダープログラムなどのユーザプログラムを格納するユーザプログラム格納領域２２１と、割込みラダープログラムによってＡ／Ｄ変換ユニット１００から取得したロギングデータ７００を格納するロギングデータ格納領域２２２と、が設けられている。
　つぎに、ＰＬＣおよびＰＬＣシステムの動作について説明する。ＣＰＵユニット２００は、ＰＬＣ１０００が備える種々なユニットを動作させて産業用機器を制御するためのプログラムであるユーザプログラムの実行と、実行結果の出力と、ユーザプログラムが使用する値などの入力値の取得と、を所定の周期で繰り返す。この繰り返しの動作は、サイクリック処理と呼ばれる。ＣＰＵユニット２００は、サイクリック処理に含まれる入力値の取得動作の一環として、共有メモリ１４０から観測値のデジタル値（Ａ／Ｄ変換値）を読出す。
　一方、Ａ／Ｄ変換ユニット１００は、ＰＬＣ１０００の制御対象とする産業用機器などに関する種々の観測値、たとえば流量、圧力、温度などを観測して電流値や電圧値として出力するセンサからのアナログデータ値の入力を受け付け、受け付けたアナログデータ値の入力をデジタル値に変換し、内部に備える共有メモリ１４０にデジタル値（Ａ／Ｄ変換値）を書込む。
　そして、Ａ／Ｄ変換ユニット１００のロギング実行部１３１は、Ａ／Ｄ変換部１２０によるＡ／Ｄ変換が開始されると、Ａ／Ｄ変換値のロギングを開始する。ロギング実行部１３１は、ロギング周期ごとに、Ａ／Ｄ変換部１２０が出力したＡ／Ｄ変換値をログ格納領域１４２の先頭アドレスに格納する。ロギングデータが順に格納され、ログ格納領域１４２の最後尾のアドレスに到達した場合には、上記したようにラップアラウンドして再び先頭アドレスからロギングデータ７００が上書き書込みされる。なお、このようなロギング処理は、公知であるので、詳細な説明を省略する。
　以下に、この実施の形態によるＣＰＵユニット２００がロギングデータを読み込む具体的な処理について説明する。図３は、Ａ／Ｄ変換ユニットによる割込み発生要求生成処理の手順の一例を示すフローチャートである。
　まず、Ａ／Ｄ変換ユニット１００の演算部１３０の一定点数ロギング検出部１３２は、共有メモリ１４０のログ格納領域１４２を監視し（ステップＳ１１）、ログ格納領域１４２に所定の数のロギングデータ７００が格納されたかを判定する（ステップＳ１２）。具体的には、前回割込みが発生してから読出専用パラメータのロギング読出点数で指定される数のロギングデータ７００が格納されたかを監視する。前回割込みが発生してからのロギングデータ７００の格納数は、たとえば読出専用パラメータの今回ロギング読出ポインタで指定される位置からロギング読出点数離れた位置を読出し開始位置にして、格納されるロギングデータ７００の数を計測する。
　ログ格納領域１４２に所定の数のロギングデータ７００が格納されていない場合（ステップＳ１２でＮｏの場合）には、ステップＳ１１へと処理が戻る。また、ログ格納領域１４２に所定の数のロギングデータ７００が格納された場合（ステップＳ１２でＹｅｓの場合）には、一定点数ロギング検出部１３２は、現時点で共有メモリ１４０の読出専用パラメータ格納領域１４３に格納されている今回ロギング読出ポインタを、新たな前回ロギング読出ポインタとし、上記読出し開始位置を新たな今回ロギング読出しポインタとして、新たな読出専用パラメータを生成し、読出専用パラメータ格納領域１４３に格納する（書込む）（ステップＳ１３）。
　その後、割込み発生部１３３は、ＣＰＵユニット２００へ割込み発生要求を送信し（ステップＳ１４）、処理がステップＳ１１へと戻る。割込み発生要求は、Ａ／Ｄ変換ユニット１００の内部バス、バスＩ／Ｆ１６０、ユニット間バス３００、ＣＰＵユニット２００のバスＩ／Ｆ２３０、内部バスを介して割込みプログラム実行指示部２４０へと送信される。
　ここで、具体例を挙げて説明する。ログ格納領域１４２には、１０，０００点分のロギングデータが格納できるものとし、ロギングデータ７００が１，０００点分たまると、割込みを発生させるものとする。また、この例では、各ロギングデータ７００は、所定の大きさの領域に格納されるものとし、最初にロギングデータ７００が格納される領域から順に１～１０，０００の識別子（たとえばアドレス）が割り振られているものとする。
　図４は、読出専用パラメータの一例を示す図である。図４（ａ）では、ログ格納領域１４２にまだロギングデータ７００が格納されていない初期状態での読出専用パラメータの一例を示している。ここでは、ロギング読出点数として、１，０００が設定され、今回ロギング読出ポインタとして、１つ目のロギングデータの格納位置を示す「１」が設定され、前回ロギング読出ポインタとして、無効な数値（ここでは、「－１」）が設定される。
　図４（ｂ）では、１，０００点のロギングデータ７００が格納された状態での読出専用パラメータの一例を示しており、たとえば上記したステップＳ１３の処理を行った直後の状態を示している。ここでは、図４（ａ）の今回ロギング読出ポインタが、図４（ｂ）の前回ロギング読出ポインタに設定される。また、今回ロギング読出ポインタとして、前回ロギング読出ポインタにロギング読出点数を付加した値である１，００１が設定される。
　図５と図６は、ＣＰＵユニットによる割込み発生時のサイクリック処理の手順の一例を示すフローチャートである。また、図７は、割込み処理発生時の処理順序を模式的に示す図である。ＣＰＵユニット２００の演算部２１０は、サイクリック処理を実行する（ステップＳ３１）。
　このサイクリック処理中に、割込みプログラム実行指示部２４０は、Ａ／Ｄ変換ユニット１００から割込み発生要求を受信したかを監視する。割込み発生要求を受信しない場合には、サイクリック処理が繰り返し実行される。また、割込み発生要求を受信した場合には、割込みプログラム実行指示部２４０は、演算部２１０に対して割込みラダープログラムの実行を指示する。演算部２１０は、割込みラダープログラムの実行の指示を受けると、実行中のサイクリック処理を中断し（ステップＳ３２）、割込みラダープログラムを実行する（ステップＳ３３）。
　ここで、図６を参照して割込みラダープログラムの処理の一例について説明する。なお、この図６は、割込みラダープログラムの処理の一部を示したものである。まず、割込みラダープログラムを実行すると、演算部２１０は、Ａ／Ｄ変換ユニット１００の共有メモリ１４０の読出専用パラメータ格納領域１４３から読出専用パラメータを読み込む（ステップＳ５１）。
　ついで、読出専用パラメータを用いてロギングデータ７００の取りこぼしがないかを判定する（ステップＳ５２）。割込みラダープログラムを使用する場合、起動タイミング間隔が短く割込みラダープログラムの起動要求が受け付けられず、ロギングデータ７００を取りこぼししてしまう場合がある。そこで、この例では、ロギングデータ７００の取りこぼしがないかの判定を行っている。
　具体的には、ＣＰＵユニット２００側で保持している前回のロギングデータ７００の読出位置と、ステップＳ５２で読み込んだ読出専用パラメータ中の前回ロギング読出ポインタと、を比較し、両者が一致しているかを判定する。両者が一致している場合には、割込み発生要求を受けたときに、割込みラダープログラムが起動して、ロギングデータ７００をＡ／Ｄ変換ユニット１００から読出す処理を行っていたこと、すなわちロギングデータ７００の取りこぼしがないことを示す。一方、両者が一致していない場合には、割込み発生要求を受けたときに、何らかの原因で割込みラダープログラムが起動せず、ロギングデータ７００をＡ／Ｄ変換ユニット１００から読出せなかったこと、すなわちロギングデータ７００の取りこぼしがあったことを示す。
　ロギングデータ７００の取りこぼしがあった場合（ステップＳ５３でＹｅｓの場合）には、演算部２１０は、ＰＬＣ１０００（ＰＬＣシステム）に何らかの異常があるものとして警告を出力し（ステップＳ５４）、処理が終了する。この警告は、たとえば、外部機器Ｉ／Ｆ２６０を介して表示器などの外部機器５００に出力される。
　ロギングデータ７００の取りこぼしがない場合（ステップＳ５３でＮｏの場合）には、読出専用パラメータ中の今回ロギング読出ポインタで指定される位置から、ロギング読出点数で指定される数分のロギングデータ７００をＡ／Ｄ変換ユニット１００の共有メモリ１４０のログ格納領域１４２から読出す（ステップＳ５５）。そして、読出したロギングデータ７００をＣＰＵユニット２００の内部メモリ２２０のロギングデータ格納領域２２２に書込む（格納する）（ステップＳ５６）。以上で割込みラダープログラムの処理が終了し、処理が図５へと戻る。
　その後、演算部２１０は、中断したサイクリック処理を再開する（ステップＳ３４）。この割込み処理の順序は、図７に示されるように、サイクリック処理が実行されている最中に割込みが発生すると、サイクリック処理が中断し、割込みラダープログラムが実行される。そして、割込みラダープログラムの処理が終了すると、再びサイクリック処理が中断した箇所から実行される。
　なお、上述した説明では、ロギングデータ７００の取りこぼしを監視できるように、読出専用パラメータに前回ロギング読出ポインタを設けたが、ロギングデータ７００の取りこぼしの監視を行わない場合には、前回ロギング読出ポインタを省略することができる。
　また、ＣＰＵユニット２００の内部メモリ２２０に蓄積したロギングデータ７００を外部機器Ｉ／Ｆ２６０を介して外部メモリなどの記録媒体に保存することができる。
　従来では、Ａ／Ｄ変換ユニット１００から連続的なロギングデータ７００を取得する場合、ロギング実行部１３１によりリングバッファ形式でログ格納領域１４２にロギングされるデータを上書きされる前に、ＣＰＵユニット２００の内部メモリ２２０に読出す必要があった。そこで、従来技術では、ログ格納領域１４２に格納されるロギングデータ７００をユーザプログラム（Ａ／Ｄ変換ユニット１００のロギングデータ７００をＣＰＵユニット２００の内部メモリ２２０に格納するプログラム）によって、ＣＰＵユニット２００がログ格納領域１４２を監視することで上書きされる前にロギングデータ７００を内部メモリ２２０に読出していた。
　一方、この実施の形態では、リングバッファ構成のログ格納領域１４２に格納されるロギングデータ７００が、所定の数格納されたかを、Ａ／Ｄ変換ユニット１００側で監視する一定点数ロギング検出部１３２と、所定の数のロギングデータ７００が格納された場合に、ＣＰＵユニット２００に対して割込み発生要求を送信する割込み発生部１３３と、をＡ／Ｄ変換ユニット１００に設け、Ａ／Ｄ変換ユニット１００からの割込み発生要求を受けて割込みラダープログラムを実行させる割込み要求を演算部２１０に対して出力する割込みプログラム実行指示部２４０をＣＰＵユニット２００に設けた。これによって、ＣＰＵユニット２００からＡ／Ｄ変換ユニット１００への定期的な監視処理が不要となり、シーケンススキャンタイムを短縮することができるという効果を有する。
　また、ＣＰＵユニット２００がロギングデータ７００を読出す際に、ロギングデータ７００の読出開始位置と読出す数とを含む読出専用パラメータを使用することで、ユーザが作成する割込みラダープログラムが簡素化され、シーケンススキャンタイムを短縮することができるという効果を有する。
　さらに、以上のようにＣＰＵユニット２００とＡ／Ｄ変換ユニット１００とを使用したＰＬＣシステムにおいて、従来より高速なロギング周期（Ａ／Ｄ変換周期）で、連続的なロギングデータの取得を実現することができるという効果を有する。
　以上のように、この発明にかかるＡ／Ｄ変換装置およびＰＬＣシステムは、ＰＬＣに装着されるＡ／Ｄ変換装置およびＰＬＣシステムに適用して好適である。
　１００　Ａ／Ｄ変換ユニット、１１０　アナログデータ入力Ｉ／Ｆ、１２０　Ａ／Ｄ変換部、１３０　演算部、１３１　ロギング実行部、１３２　一定点数ロギング検出部、１３３　割込み発生部、１４０　共有メモリ、１４１　Ａ／Ｄ変換値格納領域、１４２　ログ格納領域、１４３　読出専用パラメータ格納領域、１６０，２３０　バスＩ／Ｆ、２００　ＣＰＵユニット、２１０　演算部、２２０　内部メモリ、２２１　ユーザプログラム格納領域、２２２　ロギングデータ格納領域、２４０　割込みプログラム実行指示部、２５０　周辺装置Ｉ／Ｆ、２６０　外部機器Ｉ／Ｆ、３００　ユニット間バス、４００　周辺装置、５００　外部機器、７００　ロギングデータ。

Claims (7)

  1. 　プログラマブルコントローラに装着され、外部から入力されるアナログ値を逐次デジタル値に変換するアナログ変換装置において、
    　外部から入力されるアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
    　変換された前記デジタル値を格納するＡ／Ｄ変換値格納領域と、前記Ａ／Ｄ変換値格納領域に格納された前記デジタル値をロギングするログ格納領域と、を有し、前記プログラマブルコントローラ全体を制御するＣＰＵユニットから読出アクセス可能な第１記憶手段と、
    　前記Ａ／Ｄ変換値格納領域に格納されている前記デジタル値をロギングデータとして前記ログ格納領域に格納するロギング実行手段と、
    　前回割込み発生要求を行ってから、前記ログ格納領域に格納される前記ロギングデータの数が所定の数に達したかを監視する一定点数ロギング検出手段と、
    　前記ロギングデータの数が前記所定の数に達した場合に、前記ＣＰＵユニットに対して割込み発生要求を行う割込み発生手段と、
    　を備えることを特徴とするアナログ変換装置。
  2. 　前記第１記憶手段は、つぎに読出されるロギングデータの格納位置を示す今回ロギング読出ポインタ、および読出す前記ロギングデータの数であるロギング読出点数を含む読出専用パラメータを格納する読出専用パラメータ格納領域をさらに有し、
    　前記一定点数ロギング検出手段は、前回割込み発生要求を行ってから、前記ログ格納領域に格納される前記ロギングデータの数が前記ロギング読出点数に達したかを監視し、前記ロギングデータの数が前記ロギング読出点数に達した場合に、前記読出専用パラメータ格納領域に格納されている前記今回ロギング読出ポインタに、前記ロギング読出点数を付加した格納位置を新たな前記今回ロギング読出ポインタとして、前記読出専用パラメータ格納領域に書込むことを特徴とする請求項１に記載のアナログ変換装置。
  3. 　請求項２に記載のアナログ変換装置と、前記ＣＰＵユニットとがユニット間バスを介して接続されるプログラマブルコントローラシステムにおいて、
    　前記ＣＰＵユニットは、
    　前記アナログ変換装置からの前記割込み発生要求を受信すると、演算手段に割込みプログラムの実行を指示する割込みプログラム実行指示手段と、
    　ユーザプログラムにしたがって処理を行い、前記割込みプログラム実行指示手段から前記割込みプログラムの実行の指示を受けると、前記アナログ変換装置の前記第１記憶手段の前記ログ格納領域から前記ロギングデータを読出す割込みプログラムを実行する演算手段と、
    　前記演算手段によって読出された前記ロギングデータを記憶する第２記憶手段と、
    　を備えることを特徴とするプログラマブルコントローラシステム。
  4. 　前記ＣＰＵユニットの前記演算手段は、前記読出専用パラメータ領域中の前記読出専用パラメータを用いて、前記アナログ変換装置の前記ログ格納領域から前記ロギングデータを読出すことを特徴とする請求項３に記載のプログラマブルコントローラシステム。
  5. 　前記読出専用パラメータは、前回割込み発生要求時のロギングデータの読出位置である前回ロギング読出ポインタをさらに含み、
    　前記アナログ変換装置の前記一定点数ロギング検出手段は、前記ロギングデータの数が前記ロギング読出点数に達した場合に、その時点で前記読出専用パラメータ格納領域に格納されている前記今回ロギング読出ポインタを新たな前記前回ロギング読出ポインタとし、現時点で格納されている前記今回ロギング読出ポインタに前記ロギング読出点数を加算した位置を新たな前記今回ロギング読出ポインタとして、前記読出専用パラメータ格納領域に書込み、
    　前記ＣＰＵユニットの前記演算手段は、前記割込みプログラム実行指示手段から前記割込みプログラムの実行の指示を受けると、前記アナログ変換装置の前記ログ格納領域中の前回読出した位置と、前記前回ロギング読出ポインタとを比較して、一致していない場合に、警告を出力することを特徴とする請求項３に記載のプログラマブルコントローラシステム。
  6. 　第３記憶手段を有する情報処理端末をさらに備え、
    　前記ＣＰＵユニットは、前記第２記憶手段に格納された前記ロギングデータを前記情報処理端末の前記第３記憶手段に格納することを特徴とする請求項３に記載のプログラマブルコントローラシステム。
  7. 　外部記憶装置をさらに備え、
    　前記ＣＰＵユニットは、前記第２記憶手段に格納された前記ロギングデータを前記外部記憶装置に格納することを特徴とする請求項３に記載のプログラマブルコントローラシステム。
     
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