(57)【要約】【課題】測定データの欠落を回避しながら温度補正の実行が可能なアナログ信号処理装置を提供する。【解決手段】アナログ信号処理装置は、サンプリング周期ごとにアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、所定のオフセット及びゲインにしたがってディジタル値を出力するＡＤ変換部と、温度補正用の基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、所定温度において基準電圧をＡＤ変換部に入力したときの出力である第１基準ディジタル値を記憶する記憶部と、ＡＤ変換部の処理に要するサンプリング単位時間とサンプリング周期との関係が所定の関係を満たすときに所定の温度補正周期ごとに温度補正の実行を指令する温度補正指令部と、その指令に従って、基準電圧をＡＤ変換部に入力し、その出力である第２基準ディジタル値が記憶部から読み出した第１基準ディジタル値に等しくなるようにオフセット及びゲインを補正する温度補正実行部とを備えている。【選択図】図２
2006165737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プログラマブルロジックコントローラーの本体であるＣＰＵユニットに接続されるアナログ信号処理装置であって、
制御対象から入力されるアナログ信号のサンプリング周期を設定するサンプリング周期設定部と、
前記サンプリング周期ごとに前記アナログ信号をＡ／Ｄ変換し、所定のオフセット及びゲインにしたがってディジタル値を出力するＡＤ変換部と、
温度補正用の基準アナログ信号を発生する基準アナログ信号発生部と、
所定の周囲温度において前記基準アナログ信号を前記ＡＤ変換部に入力したときの前記ＡＤ変換部の出力であるディジタル値を第１基準ディジタル値として記憶する記憶部と、
前記ＡＤ変換部の処理に要するサンプリング単位時間と前記サンプリング周期との関係が所定の関係を満たすときに所定の温度補正周期ごとに前記ＡＤ変換部の温度補正の実行を指令する温度補正指令部と、
前記温度補正指令部の指令に従って、前記基準アナログ信号を前記ＡＤ変換部に入力し、前記ＡＤ変換部の出力である第２基準ディジタル値が前記記憶部から読み出した第１基準ディジタル値に等しくなるように前記オフセット及び前記ゲインの少なくとも一方を補正する温度補正実行部と
を備えていることを特徴とするアナログ信号処理装置。
【請求項２】
前記温度補正指令部は、前記サンプリング周期の設定値が前記サンプリング単位時間の３倍以上であれば所定の温度補正周期ごとに前記ＡＤ変換部の温度補正の実行を指令し、前記温度補正実行部は、前記制御対象から入力されるアナログ信号のＡ／Ｄ変換を実行した後の次のサンプリング開始タイミングまでの時間を用いて前記オフセットの温度補正用データ及び前記ゲインの温度補正用データを続けて取得することを特徴とする
請求項１記載のアナログ信号処理装置。
【請求項３】
前記温度補正指令部は、前記サンプリング周期の設定値が前記サンプリング単位時間の２倍以上であれば所定の温度補正周期ごとに前記ＡＤ変換部の温度補正の実行を指令し、前記温度補正実行部は、前記制御対象から入力されるアナログ信号のＡ／Ｄ変換を実行した後の次のサンプリング開始タイミングまでの時間を用いて前記オフセットの温度補正用データ及び前記ゲインの温度補正用データのいずれか一方を取得することを特徴とする
請求項１又は２記載のアナログ信号処理装置。
【請求項４】
前記制御対象から入力されるアナログ信号をＡ／Ｄ変換して得られたディジタル値を所定数だけ順次記憶するデータ収集メモリを備え、前記温度補正指令部は、前記サンプリング周期の設定値が前記サンプリング単位時間の２倍未満であるときに、前記ディジタル値を所定数だけ順次記憶するデータ収集が完了した後に前記ＡＤ変換部の温度補正の実行を指令することを特徴とする
請求項２又は３記載のアナログ信号処理装置。
【請求項５】
前記データ収集メモリに記憶された所定数のディジタル値が転送されるバッファメモリを更に備え、前記ＣＰＵユニットが所定の制御サイクルごとに、又はユーザーの指令にしたがって前記バッファメモリの記憶データを読み出すことができるように構成されていることを特徴とする
請求項４記載のアナログ信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御対象から入力されるアナログ信号を所定の周期でサンプリングするプログラマブルロジックコントローラー用のアナログ信号処理装置に関する。詳しくは、アナログ信号処理装置における温度補正機能の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
プログラマブルロジックコントローラー（以下、ＰＬＣと略記する）において、制御対象から入力されるアナログ信号を所定の周期でサンプリングし、Ａ／Ｄ変換して得られたディジタルデータをＣＰＵユニットに入力するために、アナログ入力ユニットが使用されている。このようなユニットは、例えば特許文献１に示すように、制御対象へのアナログ出力機能を有する場合もあり、アナログ信号処理ユニット又は単にアナログユニットと呼ばれることが多い。本明細書ではアナログ信号処理装置という場合とアナログ入力ユニットという場合がある。
【０００３】
例えば、測定対象（ワーク）までの距離または変位を測定するために変位計が使用され、これがＰＬＣの制御対象に相当する。変位計からのアナログ信号は、アナログ信号処理装置でサンプリングされ、Ａ／Ｄ変換後のディジタルデータがＣＰＵユニットに入力される。ＣＰＵユニットは、アナログ信号処理装置から入力したディジタルデータを処理し、所定の演算を行うことによってワークまでの距離または変位を求める。
【０００４】
このようなアナログ信号処理装置に含まれるＡ／Ｄ変換器（アナログ信号からディジタルデータへの変換器）の変換特性にはばらつきがあるので、その補正が行われる。通常、リニアリティ（直線性）に問題が無い場合は、オフセットとゲインの補正が行われる。例えば、アナログ信号の範囲が０〜１０Ｖのときに、０Ｖ（下限値）に対応するディジタル値と１０Ｖ（上限値）に対応するディジタル値が工場出荷時の検査・調整工程において測定され、記憶される。便宜上、前者をオフセット補正値、後者をゲイン補正値ということにする。
【０００５】
実際の測定でＡ／Ｄ変換器から得られるディジタルデータは、オフセット補正値及びゲイン補正値を用いて補正され、サンプリング周期ごとのディジタルデータが順次出力される。これらのディジタルデータの演算処理によって、例えば測定対象までの距離が求められる。特許文献１には、アナログ信号処理装置のオフセット補正値及びゲイン補正値の設定がＣＰＵユニットにおけるラダー言語による指令で行われることが記載されている。
【０００６】
また、Ａ／Ｄ変換器は、周囲温度によって出力が変動する温度特性を有するので、その温度特性を補償する必要がある。つまり、周囲温度が変化すると、同じアナログ入力電圧であってもＡ／Ｄ変換器から出力されるディジタルデータがわずかに変動し、そのままでは精密な測定を行うことが難しい。温度特性の補償（以下、温度補正という）のためには、基準電圧（基準アナログ信号）をＡ／Ｄ変換器に入力する必要がある。例えば、オフセット補正値及びゲイン補正値に対応する基準電圧をＡ／Ｄ変換器に与え、そのディジタル出力がオフセット補正値及びゲイン補正に一致するように温度補正を行えばよい。
【０００７】
一般に周囲温度は徐々に変化するので、例えば３０秒に一回、上記のような温度補正が行われる。しかし、温度補正のために基準電圧のＡ／Ｄ変換を行っている間は、通常の測定のためのＡ／Ｄ変換を行うことができないので、その間の測定データが欠落することになる。アプリケーションによっては、温度特性に起因する誤差よりもデータ欠落による誤差のほうが問題になる場合がある。そこで、従来のアナログ信号処理装置では、温度補正機能を有効にするか無効にするかを切り替えるためのスイッチを備え、データ欠落を生じさせたくない場合は温度補正機能を無効にして使用していた。
【特許文献１】特開平７−７８００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記のような温度補正機能の有効又は無効の設定はユーザがアプリケーションや使用環境に応じて設定しなければならず、設定を誤ると測定データの信頼性が低下する問題があった。
【０００９】
本発明は、上記のような課題に鑑みて為されたものであり、温度補正を実行するタイミングを自動的に判別し、データ欠落の回避と温度補償による測定精度の向上を両立させたアナログ信号処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によるアナログ信号処理装置の第１の構成は、プログラマブルロジックコントローラーの本体であるＣＰＵユニットに接続されるアナログ信号処理装置において、制御対象から入力されるアナログ信号のサンプリング周期を設定するサンプリング周期設定部と、前記サンプリング周期ごとに前記アナログ信号をＡ／Ｄ変換し、所定のオフセット及びゲインにしたがってディジタル値を出力するＡＤ変換部と、温度補正用の基準アナログ信号を発生する基準アナログ信号発生部と、所定の周囲温度において前記基準アナログ信号を前記ＡＤ変換部に入力したときの前記ＡＤ変換部の出力であるディジタル値を第１基準ディジタル値として記憶する記憶部と、前記ＡＤ変換部の処理に要するサンプリング単位時間と前記サンプリング周期との関係が所定の関係を満たすときに所定の温度補正周期ごとに前記ＡＤ変換部の温度補正の実行を指令する温度補正指令部と、前記温度補正指令部の指令に従って、前記基準アナログ信号を前記ＡＤ変換部に入力し、前記ＡＤ変換部の出力である第２基準ディジタル値が前記記憶部から読み出した第１基準ディジタル値に等しくなるように前記オフセット及び前記ゲインの少なくとも一方を補正する温度補正実行部とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
このような構成を有するアナログ信号処理装置は、データ欠落を回避しながら温度補正を行うことができる条件を温度補正指令部が自動的に判断し、温度補正周期ごとに温度補正の実行を指令するので、ユーザが温度補正機能の有効又は無効の設定を行う必要がない。したがって、設定の誤りに起因して測定データの信頼性が低下するおそれがない。なお、第１基準ディジタル値は、例えば工場出荷時の検査工程等において記憶される。これは、所定のオフセット及びゲインに対応する値である。これに対して、第２基準ディジタル値は、実際の測定中に温度補正のために取得される値である。通常はオフセット及びゲインの温度補正のために２つのデータが取得されるが、いずれか一方のみの温度補正でよい場合は１つのデータを取得すれば足りる。
【００１２】
本発明によるアナログ信号処理装置の第２の構成は、上記第１の構成における具体構成として、前記温度補正指令部は、前記サンプリング周期の設定値が前記サンプリング単位時間の３倍以上であれば所定の温度補正周期ごとに前記ＡＤ変換部の温度補正の実行を指令し、前記温度補正実行部は、前記制御対象から入力されるアナログ信号のＡ／Ｄ変換を実行した後の次のサンプリング開始タイミングまでの時間を用いて前記オフセットの温度補正用データ及び前記ゲインの温度補正用データを続けて取得することを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、測定のために制御対象から入力されるアナログ信号に対応するディジタル値の取得処理がサンプリング周期の１／３以下の時間で終了するときの残り時間を有効に用いてオフセットの温度補正用データ及びゲインの温度補正用データを続けて取得することができる。したがって、測定のために取得されるデータの欠落を回避しながら温度補正を迅速に行うことができる。
【００１４】
本発明によるアナログ信号処理装置の第３の構成は、上記第１又は第２の構成において、前記温度補正指令部は、前記サンプリング周期の設定値が前記サンプリング単位時間の２倍以上であれば所定の温度補正周期ごとに前記ＡＤ変換部の温度補正の実行を指令し、前記温度補正実行部は、前記制御対象から入力されるアナログ信号のＡ／Ｄ変換を実行した後の次のサンプリング開始タイミングまでの時間を用いて前記オフセットの温度補正用データ及び前記ゲインの温度補正用データのいずれか一方を取得することを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、測定のために制御対象から入力されるアナログ信号に対応するディジタル値の取得処理がサンプリング周期の１／２以下の時間で終了するときの残り時間を有効に用いてオフセットの温度補正用データ及びゲインの温度補正用データのいずれか一方を取得することができる。オフセット及びゲインの両方の温度補正を行う場合は２回のサンプリング周期に分けてオフセットの温度補正用データ及びゲインの温度補正用データを取得すればよい。したがって、第２の構成に比べて短いサンプリング周期が設定されたときでも、サンプリング周期がサンプリング単位時間の２倍以上であれば測定のために取得されるデータの欠落を回避しながら温度補正を行うことができる。
【００１６】
本発明によるアナログ信号処理装置の第４の構成は、上記第２又は第３の構成において、前記制御対象から入力されるアナログ信号をＡ／Ｄ変換して得られたディジタル値を所定数だけ順次記憶するデータ収集メモリを備え、前記温度補正指令部は、前記サンプリング周期の設定値が前記サンプリング単位時間の２倍未満であるときに、前記ディジタル値を所定数だけ順次記憶するデータ収集が完了した後に前記ＡＤ変換部の温度補正の実行を指令することを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、サンプリング単位時間とサンプリング周期との関係が所定の関係を満たさない場合、すなわち、サンプリング単位時間の２倍より短いサンプリング周期が設定された場合であっても、所定数のデータ収集が完了した後にＡＤ変換部の温度補正を実行することができる。一般に、データ収集メモリに記憶するディジタル値の数（所定数）には上限があり、サンプリング周期が短くなれば所定数とサンプリング周期との積は小さくなるので、一定の温度補正周期より短くなることが多い。したがって、この場合も、測定のために取得されるデータの欠落を回避しながら温度補正を行うことができる。
【００１８】
本発明によるアナログ信号処理装置の第５の構成は、前記データ収集メモリに記憶された所定数のディジタル値が転送されるバッファメモリを更に備え、前記ＣＰＵユニットが所定の制御サイクルごとに、又はユーザーの指令にしたがって、前記バッファメモリの記憶データを読み出すことができるように構成されていることを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、ＣＰＵユニットが所定の制御サイクルごとに、又はユーザーの指令にしたがって、順次サンプリングされ記憶された所定数のディジタル値を確実にＣＰＵユニットに渡すことができると共に、サンプリング周期をより小さな値に設定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施例に係るアナログ信号処理装置であるアナログ入力ユニットを用いたプログラマブルロジックコントローラー（ＰＬＣ）の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、ＣＰＵユニット１とアナログ入力ユニット２とが接続され、制御対象からのアナログ信号がアナログ入力ユニット２に入力されている。制御対象として、例えば光電センサー、圧力センサー等の各種センサー装置が接続され、その出力信号であるアナログ信号（電圧、電流等）がアナログ入力ユニット２に入力される。
【００２２】
アナログ入力ユニット２は、アナログ回路２１、処理部２２、データ収集メモリ２３、スレーブＡＳＩＣ２４を内蔵している。制御対象からアナログ入力ユニット２に入力されたアナログ信号は、所定のサンプリング周期ごとにアナログ回路２１でＡ／Ｄ変換され、その出力（ディジタルデータ）が処理部２２に与えられる。処理部２２は、そのディジタルデータに演算を行い、サンプリング周期ごとのディジタル値を出力する。この演算には、Ａ／Ｄ変換器のオフセット補正及びゲイン補正が含まれる。
【００２３】
処理部２２から出力されたサンプリング周期ごとのディジタル値は、データ収集メモリ２３に順次記憶される。所定数のディジタル値がデータ収集メモリ２３に記憶された時点で、すなわち、サンプリング周期と所定数との積に相当する時間が経過した時点で、処理部２２はデータ収集メモリ２３に記憶された所定数のディジタル値を読み出してスレーブＡＳＩＣ２４に内蔵されたバッファメモリ２４１に転送する。スレーブＡＳＩＣ２４は、アナログ入力ユニット２側のＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）であり、バッファメモリ２４１と共に、ＣＰＵユニット１とアナログ入力ユニット２とのバス通信を司る通信インターフェイス２４２を含んでいる。
【００２４】
ＣＰＵユニット１には、マスタＡＳＩＣ１１と制御部１２が含まれている。マスタＡＳＩＣ１１は、ＣＰＵユニット１側のＡＳＩＣであり、アナログ入力ユニット２とのバス通信を司る通信インターフェイス１１１とメモリ１１２を含んでいる。制御部１２は、ラダー言語で記述されたシーケンスプログラムに従って、アナログ入力ユニット２との通信制御を含む各種制御を実行する。通常は、その制御サイクル中に１回だけ、アナログ入力ユニット２とのバス通信を行い、アナログ入力ユニット２のスレーブＡＳＩＣ２４のバッファメモリ２４１に記憶されている所定数のディジタル値を読み出す。読み出された所定数のディジタル値は、マスタＡＳＩＣ１１内のメモリ１１２に一旦記憶され、必要に応じて読み出され、制御部１２が実行する各種制御に使用される。
【００２５】
なお、ＣＰＵユニット１がアナログ入力ユニット２とバス通信を行ってバッファメモリ２４１に記憶されているディジタル値を読み出すタイミングとして、制御サイクルに１回の定期的なタイミングの他に、ユーザーの指令にしたがって読み出すタイミングもある。ユーザーは、例えばタッチパネルを用いたプログラム表示器を操作してＣＰＵユニット１に指令を与えることができる。
【００２６】
図２は、アナログ入力ユニット中のアナログ回路及び処理部の内部構成を示すブロック図である。通常、複数のアナログ回路２１が処理部２２に接続され、複数の制御対象から複数のアナログ信号を同時に（並行して）入力できるように構成される。図示の例では、２チャンネルのアナログ回路２１が処理部２２に接続されている。なお、複数のアナログ回路２１は互いに絶縁され、各アナログ回路２１には個別の絶縁された電源が内蔵されている。また、各アナログ回路２１と処理部２２とはフォトカップラ２５で接続され、電気的に両者が絶縁された状態で、アナログ回路２１の出力（ディジタル信号）が処理部２２へ渡される。
【００２７】
アナログ回路２１は、基準電圧発生回路（ＶＲＥＦ）２１１、マルチプレクサ（ＭＰＸ）２１２、増幅器（ＡＭＰ）２１３及びＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）２１４を内蔵している。基準電圧発生回路２１１は、Ａ／Ｄ変換器２１４のばらつき補正及び温度補正のための基準電圧（基準アナログ信号）を発生する基準アナログ信号発生部に相当する。マルチプレクサ２１２は、制御対象からのアナログ信号入力と基準電圧発生回路２１１からの基準電圧とを択一的に切り替える働きを有する。マルチプレクサ２１２から出力されたアナログ電圧信号は増幅器２１３で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器２１４でディジタル信号（データ）に変換され、アナログ回路２１からの出力となる。この出力は、フォトカップラ２５を介して処理部２２に渡される。
【００２８】
処理部２２は、ディジタル値演算部２２１、サンプリング周期設定部２２２、温度補正実行部２２３、温度補正指令部２２４及び記憶部２２５を有する。例えば処理部２２の全体がマイクロコンピュータで構成される場合、上記の各部はマイクロコンピュータのハードウェア及びソフトウェアによって構成される。ディジタル値演算部２２１は、アナログ回路２１のＡ／Ｄ変換器２１４から与えられたディジタルデータにオフセット補正及びゲイン補正を施してサンプリング周期ごとのディジタル値を出力する。したがって、Ａ／Ｄ変換器２１４及びディジタル値演算部２２１が、サンプリング周期ごとにアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、所定のオフセット及びゲインにしたがってディジタル値を出力するＡＤ変換部に相当する。
【００２９】
サンプリング周期設定部２２２は、ＣＰＵユニット１からの指令にしたがってサンプリング周期を設定する。サンプリング周期は、アプリケーションに応じて適切な時間間隔が設定される。制御対象（測定対象）からのアナログ信号の変化が比較的緩やかなアプリケーションではサンプリング周期を長く設定することができ、逆に制御対象からのアナログ信号が急激に変化するようなアプリケーションでは、サンプリング周期を短く設定する必要がある。但し、ＡＤ変換部の処理に要するサンプリング単位時間より短いサンプリング周期を設定することはできない。ユーザは、ＣＰＵユニット１に接続されるコンピュータ等のユーザーインターフェイスを用いて適切なサンプリング周期を指定することができる。
【００３０】
温度補正実行部２２３、温度補正指令部２２４及び記憶部２２５の働きについて説明する前に、ディジタル値演算部２２１が実行するオフセット補正及びゲイン補正について、図３を参照しながら簡単に説明する。図３は、Ａ／Ｄ変換器２１４のアナログ入力（電圧）Ｖを横軸にとり、ディジタル出力（データ）Ｄを縦軸にとったときのＡ／Ｄ変換特性の例を示すグラフである。式Ｄ＝αＶで表される実線の直線が理想的なＡ／Ｄ変換特性を示し、式Ｄ＝ｄ＋βＶで表される破線の直線が実際のＡ／Ｄ変換器２１４の変換特性を示している。但し、実際には直線ではなく階段状の変換特性となり、Ａ／Ｄ変換器２１４の解像度が高いほど（ビット数が大きいほど）ステップが細かくなる。近似変換特性である直線Ｄ＝ｄ＋βＶにおけるＹ軸上の切片ｄをゼロにする補正がオフセット補正に相当し、傾きβをα（＝Ｄ１／１０）にする補正がゲイン補正に相当する。切片ｄ及び傾きβは主としてＡ／Ｄ変換器２１４のばらつきによって変動する。但し、リニアリティ（直線性）は補償されているとする。
【００３１】
そこで、例えば工場出荷時の検査工程等において、アナログ入力として０Ｖ（下限値）及び１０Ｖ（上限値）を与えたときのディジタル出力ｄ及びＤ２から切片ｄ及び傾きβ（＝（Ｄ２−ｄ）／１０）を求めることができる。これらの値がオフセット補正値及びゲイン補正値として記憶される。ディジタル値演算部２２１は、これらの補正値に基づいて、測定時に得られるＡ／Ｄ変換器２１４の出力のばらつき補正（オフセット補正及びゲイン補正）を実行する。
【００３２】
上記の例における０Ｖ（下限値）及び１０Ｖ（上限値）は、図２における各アナログ回路２１の基準電圧発生回路２１１によって発生される。また、マルチプレクサ２１２の入力は基準電圧発生回路２１１側に切り替えられてオフセット補正値及びゲイン補正値の取得が実行される。処理部２２のディジタル値演算部２２１（又は記憶部２２５）には、複数のアナログ回路２１のオフセット補正値及びゲイン補正値がチャンネルごとに記憶される。なお、オフセット補正及びゲイン補正の具体的な演算方法については説明を省略するが、その概念は図３を用いて説明した通りである。また、記憶されるオフセット補正値及びゲイン補正値についても、上記の例示に限らず、種々の形態が考えられる。
【００３３】
上記のように工場出荷時の検査工程等において行われるオフセット補正値及びゲイン補正値の取得と記憶は、管理された所定温度（例えば室温２５℃）において行われる。そして、Ａ／Ｄ変換器２１４の出力が周囲温度によって変動する温度特性を有するので、その補償（温度補正）を行う必要がある。つまり、所定温度で基準電圧から得られた第１基準ディジタル値を記憶部２２５に記憶しておき、測定時に所定の温度補正周期ごとに基準電圧から得られた第２基準ディジタル値が第１基準ディジタル値に等しくなるように、オフセット補正値及びゲイン補正値を補正することによって温度補正を行う。この温度補正を実行するのが温度補正実行部２２３であり、温度補正の実行を温度補正実行部２２３に指令するのが温度補正指令部２２４である。
【００３４】
なお、第１基準ディジタル値は、前述のばらつき補正のためのオフセット補正値及びゲイン補正値そのものであってよい。但し、温度補正は、オフセット補正値及びゲイン補正値のいずれか一方の補正で足りる場合もある。また、記憶部２２５はディジタル値演算部２２１内に設けられていてもよい。
【００３５】
温度補正のための第２基準ディジタル値の取得は、工場出荷時の検査工程等において行われるオフセット補正値及びゲイン補正値の取得（第１基準ディジタル値の取得）と同様にして行うことができる。すなわち、基準電圧発生回路２１１によって基準電圧を発生し、マルチプレクサ２１２の入力を基準電圧発生回路２１１側に切り替えればよい。そして、オフセット補正値及びゲイン補正値の両方の温度補正を行う場合は、図２を参照して説明した概念にしたがって補正を実行すればよい。
【００３６】
上記のように、マルチプレクサ２１２の入力を基準電圧発生回路２１１側に切り替えて第２基準ディジタル値の取得を行うタイミングでは、制御対象からのアナログ信号のサンプリングはできないので、測定中であれば測定データが欠落するおそれがある。しかし、本実施例のアナログ入力ユニット２では、そのような測定データの欠落を発生させることなく第２基準ディジタル値の取得を行うことができる条件を温度補正指令部２２４が判断し、温度補正の実行を温度補正実行部２２３に指令する。温度補正指令部２２４及び温度補正実行部２２３を含む処理部２２の温度補正に関する処理について、いくつかの実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００３７】
図４は実施例１に係る温度補正用データの取得タイミングを説明する図である。この実施例において、温度補正指令部２２４は、サンプリング周期Ｔｓの設定値がサンプリング単位時間Ｔａ（例えば１００マイクロ秒）の３倍以上であれば所定の温度補正周期Ｔｔ（例えば３０秒）ごとに温度補正の実行（第２基準ディジタル値の取得）を指令する。温度補正実行部２２３は、１番目のサンプリング単位時間Ｔａで通常の測定データ（制御対象からのアナログ信号に対応するディジタル値）ＤＡＴＡ１を取得し、続く２番目のサンプリング単位時間Ｔａである期間Ｐ１でオフセット温度補正用データを取得し、３番目のサンプリング単位時間Ｔａである期間Ｐ２でゲイン温度補正用データを取得する。こうして、測定データの欠落を発生させることなく第２基準ディジタル値であるオフセット温度補正用データ及びゲイン温度補正用データを取得することができる。
【００３８】
図５は、実施例１における温度補正実行部２２３及び温度補正指令部２２４を含む処理部２２による処理の例を示すフローチャートである。ステップ＃１０１においてサンプリング単位時間Ｔａの経過を待ってステップ＃１０２に進む。あるいは、サンプリング単位時間Ｔａごとに発生する割り込み要求にしたがって、ステップ＃１０２以降の処理が実行されるようにしてもよい。ステップ＃１０２ではサンプリング周期Ｔｓが経過したか否かが判断される。サンプリング周期Ｔｓが経過した場合は次のステップ＃１０３で通常の測定データが取得され、続くステップ＃１０４で温度補正を含むオフセット補正及びゲイン補正が実行され、サンプリング周期ごとのディジタル値が出力される。
【００３９】
ステップ＃１０２でサンプリング周期Ｔｓが経過していない場合、すなわち、サンプリング周期Ｔｓにおける２番目以降のサンプリング単位時間Ｔａの場合は、ステップ＃１０５に進んで温度補正周期Ｔｔが経過したか否かがチェックされる。温度補正周期Ｔｔが経過したときは、次のステップ＃１０６で期間Ｐ１（２番目のサンプリング単位時間Ｔａ）であるか否かがチェックされる。期間Ｐ１である場合は、次のステップ＃１０７でオフセット温度補正用データが取得される。ステップ＃１０６において期間Ｐ１でなかった場合は、次のステップ＃１０８で期間Ｐ２（３番目のサンプリング単位時間Ｔａ）であるか否かがチェックされる。期間Ｐ２である場合は、次のステップ＃１０９でゲイン温度補正用データが取得される。ステップ＃１０８において期間Ｐ２でなかった場合（すわわち、それより後の期間である場合）は、ステップ＃１０９がスキップされる。また、ステップ＃１０５において温度補正周期Ｔｔが経過していないときは、ステップ＃１０６からステップ＃１０９の処理がスキップされる。なお、サンプリング周期Ｔｓ内の期間Ｐ１であるか期間Ｐ２であるか、又はそれより後の期間であるかの判断は、カウンタ又はフラグを用いて行うことができる。
【００４０】
ステップ＃１０４、ステップ＃１０７又はステップ＃１０９の処理に続いて、ステップ＃１１０において所定数のデータ収集が完了したか否かがチェックされる。所定数のデータ収集が完了するまで、ステップ＃１０１からステップ＃１１０の処理が繰り返される。なお、図１を参照して説明したように、サンプリング周期ごとに取得された所定数のディジタル値はデータ収集メモリ２３に順次記憶され、その後、データ収集メモリ２３から読み出された所定数のディジタル値はスレーブＡＳＩＣ２４のバッファメモリ２４１に転送される。
【００４１】
上記のように、本実施例によれば、温度補正指令部２２４は、サンプリング周期Ｔｓの設定値がサンプリング単位時間Ｔａの３倍以上であれば温度補正周期Ｔｔごとに温度補正用データ（第２基準ディジタル値の取得）を指令する。温度補正実行部２２３は、温度補正指令部２２４からの指令に従って、通常のデータ取得が終了した後のサンプリング周期Ｔｓにおける残り時間を有効に用いて、オフセット温度補正用データ及びゲイン温度補正用データを続けて取得することができる。したがって、測定データの欠落を回避しながら温度補正を迅速に行うことができる。
【実施例２】
【００４２】
図６は実施例２に係る温度補正用データの取得タイミングを説明する図である。この実施例において、温度補正指令部２２４は、サンプリング周期Ｔｓの設定値がサンプリング単位時間Ｔａの２倍以上であれば所定の温度補正周期Ｔｔごとに温度補正の実行（第２基準ディジタル値の取得）を指令する。温度補正実行部２２３は、１番目のサンプリング単位時間Ｔａで通常の測定データ（制御対象からのアナログ信号に対応するディジタル値）ＤＡＴＡ１を取得し、２番目のサンプリング単位時間Ｔａである期間Ｑ１でオフセット温度補正用データを取得する。そして、次のサンプリング周期Ｔｓにおいて、１番目のサンプリング単位時間Ｔａで通常の測定データＤＡＴＡ２を取得し、２番目のサンプリング単位時間Ｔａである期間Ｑ２でゲイン温度補正用データを取得する。つまり、２回のサンプリング周期Ｔｓに分けてオフセット温度補正用データ及びゲイン温度補正用データを取得する。
【００４３】
図７は、実施例２における温度補正実行部２２３及び温度補正指令部２２４を含む処理部２２による処理の例を示すフローチャートである。ステップ＃２０１からステップ＃２０４までの処理は図５のステップ＃１０１からステップ＃１０４までの処理と同じである。ステップ＃２０５において温度補正周期Ｔｔが経過したか否かがチェックされ、温度補正周期Ｔｔが経過したときは次のステップ＃２０６で、期間Ｑ１（図６参照）であるか否かがチェックされる。期間Ｑ１である場合は、次のステップ＃２０７でオフセット温度補正用データが取得され、期間Ｑ１でない（それより後である）場合はステップ＃２０７がスキップされる。
【００４４】
ステップ＃２０５において温度補正周期Ｔｔが経過していないときは、次のステップ＃２０８で、期間Ｑ２（図６参照）であるか否かがチェックされる。期間Ｑ２である場合は、次のステップ＃２０９でゲイン温度補正用データが取得され、期間Ｑ２でない（それより後である）場合はステップ＃２０９がスキップされる。
【００４５】
ステップ＃２０４、ステップ＃２０７又はステップ＃２０９の処理に続いて、ステップ＃２１０において所定数のデータ収集が完了したか否かがチェックされる。所定数のデータ収集が完了するまで、ステップ＃２１０からステップ＃２１０の処理が繰り返される。所定数のディジタル値がデータ収集メモリ２３に順次記憶され、その後、スレーブＡＳＩＣ２４のバッファメモリ２４１に転送される点は実施例１と同様である。
【００４６】
上記のように、本実施例によれば、温度補正指令部２２４は、サンプリング周期Ｔｓの設定値がサンプリング単位時間Ｔａの２倍以上であれば温度補正周期Ｔｔごとに温度補正用データ（第２基準ディジタル値の取得）を指令する。温度補正実行部２２３は、温度補正指令部２２４からの指令に従って、通常のデータ取得が終了した後のサンプリング周期Ｔｓ内の残り時間を有効に用いて、オフセット温度補正用データ及びゲイン温度補正用データを２回のサンプリング周期Ｔｓに分けて取得することができる。したがって、測定データの欠落を回避しながら温度補正を行うことができる。
【００４７】
なお、オフセット及びゲインのいずれか一方の温度補正で足りる場合は、第２基準ディジタル値の取得を１回のサンプリング周期Ｔｓ（図６における期間Ｑ１）で済ませることができる。また、本実施例を実施例１と組み合わせることも可能である。つまり、温度補正指令部２２４は、サンプリング周期Ｔｓの設定値がサンプリング単位時間Ｔａの３倍以上であれば実施例１に基づいて第２基準ディジタル値の取得を指令し、サンプリング周期Ｔｓの設定値がサンプリング単位時間Ｔａの３倍未満で２倍以上であれば実施例２に基づいて第２基準ディジタル値の取得を指令するようにしてもよい。
【実施例３】
【００４８】
図８は、実施例３に係る温度補正用データの取得タイミングを説明する図である。この実施例において、温度補正指令部２２４は、データ収集数（所定数）ｎとサンプリング周期Ｔｓとの積ｎ×Ｔｓが温度補正周期Ｔｔより小さいときは、所定数の測定データの記憶（データ収集）が完了した後に温度補正の実行（第２基準ディジタル値の取得）を指令する。温度補正実行部２２３は、温度補正指令部２２４からの指令にしたがい、所定数ｎ個の測定データの取得に引き続いて、２個のサンプリング単位時間Ｔａである期間Ｒ１及びＲ２を用いてオフセット温度補正用データ及びゲイン温度補正用データを取得する。つまり、次のデータ収集が開始されるまでの間に温度補正用データ（第２基準ディジタル値）を取得しておく。
【００４９】
図９は、実施例３における温度補正実行部２２３及び温度補正指令部２２４を含む処理部２２による処理の例を示すフローチャートである。ステップ＃３０１からステップ＃３０４までの処理は図５のステップ＃１０１からステップ＃１０４までの処理と同様である。但し、ステップ＃３０２においてサンプリング周期Ｔｓが経過していない場合は、何もしないでステップ＃３０１に戻る。
【００５０】
ステップ＃３０５において所定数のデータ収集が完了したか否かがチェックされる。所定数のデータ収集が完了するまで、ステップ＃３０１からステップ＃３０５の処理が繰り返される。所定数のデータ収集が完了すれば、次のステップ＃３０６においてオフセット温度補正用データが取得され、続くステップ＃３０７においてゲイン温度補正用データが取得される。所定数のディジタル値がデータ収集メモリ２３に順次記憶され、その後、スレーブＡＳＩＣ２４のバッファメモリ２４１に転送される点は実施例１と同様である。
【００５１】
この実施例は、サンプリング単位時間Ｔａの２倍より短いサンプリング周期Ｔｓが設定された場合に有効である。この場合は、測定データを取得した後のサンプリング周期Ｔｓにおける残り時間が短いので、実施例１や実施例２の方法では温度補正用データを取得することができない。しかし、データ収集メモリ２３に記憶されるディジタル値（測定データ）の数（所定数）ｎには上限があり、サンプリング周期Ｔｓが短くなれば所定数ｎとサンプリング周期Ｔｓとの積ｎ×Ｔｓは小さくなるので、一定の温度補正周期Ｔｔより短くなることが多い。例えば、ｎ＝１００００、Ｔｓ＝２００マイクロ秒のときに、ｎ×Ｔｓ＝２０秒となり、これは前述の温度補正周期Ｔｔの例３０秒より短くなる。この場合に、所定数ｎ個の測定データの取得に引き続いて、次のデータ収集が開始されるまでの間に温度補正用データを取得しておくことが可能である。したがって、この場合もデータ欠落を生じることなく温度補正を実行することができる。
【００５２】
なお、所定数ｎとサンプリング周期Ｔｓとの積ｎ×Ｔｓが温度補正周期Ｔｔより長い場合には、やはり、所定数ｎ個の測定データの取得の完了を待って、次のデータ収集が開始されるまでの間に温度補正用データを取得しておくことが可能である。要するに、サンプリング単位時間Ｔａの２倍より短いサンプリング周期Ｔｓが設定された場合に、所定数ｎ個の測定データの取得の完了を待って、次のデータ収集が開始されるまでの間に温度補正用データを取得しておけばよい。また、この実施例３を実施例１及び実施例２のいずれか又は両方と組み合わせて実施してもよい。
【実施例４】
【００５３】
図１０は、本発明の実施例４に係るアナログ入力ユニットにおける温度補正用データの取得タイミングを説明する図である。この実施例は、データ収集機能を有していないアナログ入力ユニットに本発明を適用した場合である。データ収集機能を有していないアナログ入力ユニットの場合は、実施例１におけるサンプリング単位時間Ｔａに等しい間隔でＡ／Ｄ変換（データ取得）が行われ、得られたディジタル値（測定データ）がバッファメモリに書き込まれる。この場合のバッファメモリは最新の１個の測定データのみを記憶している。つまり、サンプリング単位時間Ｔａごとに新しい測定データに更新される。
【００５４】
一方、ＣＰＵユニットはサンプリング単位時間Ｔａより長い間隔Ｔｃでバス通信を行い、アナログ入力ユニットのバッファメモリに記憶されている最新の測定データを読み出す。図１０の例では、バス通信の間隔Ｔｃがサンプリング単位時間Ｔａの丁度３倍に設定されている。このとき、バス通信が行われる直前のサンプリング単位時間Ｔａで取得されバッファメモリに書き込まれた測定データがＣＰＵユニットに読み出される。したがって、それより前の２個のサンプリング単位時間Ｔａに相当する期間Ｐ１及びＰ２を用いて温度補正用データを取得することができる。この場合、ＣＰＵユニットから見てデータの欠落は発生しない。
【００５５】
この実施例では、期間Ｐ１及びＰ２を用いてオフセット温度補正用データ及びゲイン温度補正用データを続けて取得することができるが、実施例２と同様に、オフセット温度補正用データ及びゲイン温度補正用データを２回に分けて取得するようにしてもよい。その場合は、バス通信の間隔Ｔｃがサンプリング単位時間Ｔａの２倍以上であれば、ＣＰＵユニットから見てデータの欠落が発生することなく、温度補正用データを取得することが可能になる。また、オフセット及びゲインのいずれか一方の温度補正で足りる場合は、サンプリング単位時間Ｔａ１個分の期間だけで温度補正用データを取得することができる。
【００５６】
以上、本発明の実施例及び変形例を説明したが、本発明はこれらの実施例や変形例に示した構成に限らず、種々の形態で実施することができる。例えば、図１のブロック図に示した実施例１の構成では、データ収集メモリ２３とバッファメモリ２４１が個別に設けられ、バッファメモリ２４１がスレーブＡＳＩＣ２４に含まれているが、収集メモリとバッファメモリとを共通の記憶装置の異なる記憶領域として構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例に係るアナログ信号処理装置を用いたプログラマブルロジックコントローラーの概略構成を示すブロック図である。
【図２】アナログ入力ユニット中のアナログ回路及び処理部の内部構成を示すブロック図である。
【図３】オフセット補正及びゲイン補正について説明するためのグラフである。
【図４】実施例１に係る温度補正用データの取得タイミングを説明する図である。
【図５】実施例１における処理部による処理の例を示すフローチャートである。
【図６】実施例２に係る温度補正用データの取得タイミングを説明する図である。
【図７】実施例２における処理部による処理の例を示すフローチャートである。
【図８】実施例３に係る温度補正用データの取得タイミングを説明する図である。
【図９】実施例３における処理部による処理の例を示すフローチャートである。
【図１０】実施例４に係る温度補正用データの取得タイミングを説明する図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  ＣＰＵユニット
２  アナログ入力ユニット（アナログ信号処理装置）
２２  処理部
２３  データ収集メモリ
２１１  基準電圧発生回路（基準アナログ信号発生部）
２１４  Ａ／Ｄ変換器（ＡＤ変換部）
２２１  ディジタル値演算部（ＡＤ変換部）
２２２  サンプリング周期設定部
２２３  温度補正実行部
２２４  温度補正指令部
２２５  記憶部
２４１  バッファメモリ
【図１】
2006165737.tif 000003
【図２】
2006165737.tif 000004
【図３】
2006165737.tif 000005
【図４】
2006165737.tif 000006
【図５】
2006165737.tif 000007
【図６】
2006165737.tif 000008
【図７】
2006165737.tif 000009
【図８】
2006165737.tif 000010
【図９】
2006165737.tif 000011
【図１０】
2006165737.tif 000012