(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＬＣディジタル出力信号を制御する方法であって、
前記ＰＬＣディジタル出力信号を受信するステップと、
前記受信されたＰＬＣディジタル出力信号にシグモイド関数を適用して前記ＰＬＣディジタル出力信号の傾きを補間するステップと、を含み、
前記シグモイド関数の出力は、目標値には比例し、補間回数には逆比例し、
前記ＰＬＣディジタル出力信号の傾きは、前記補間回数の増加に従って緩やかになることを特徴とする、ＰＬＣ制御方法。
【請求項２】
前記補間ステップは、前記補間回数、前記目標値、及びスキャンタイムのうち、少なくとも１つを設定して前記ＰＬＣディジタル出力信号の傾きを補間することを特徴とする、請求項１に記載のＰＬＣ制御方法。
【請求項３】
ユーザ入力によって少なくとも１つのチャンネルを選択するステップをさらに含み、
前記補間ステップは、前記選択されたチャンネルでディジタル−アナログ変換及び補間が許容される場合に限って遂行されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＰＬＣ制御方法。
【請求項４】
前記シグモイド関数が適用されたＰＬＣディジタル出力信号のオフセットゲインを調整するために線形補正関数を適用して補間するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のＰＬＣ制御方法。
【請求項５】
ＰＬＣディジタル出力信号を制御する装置であって、
実際に出力される信号の値を演算する演算部と、
シグモイド関数を適用して信号を補間する補間部と、
ディジタル信号をアナログ信号に変換する変換部と、
前記ＰＬＣディジタル出力信号が実際に出力される値で演算されるように前記演算部を制御し、前記演算部で演算された前記ＰＬＣディジタル出力信号に前記シグモイド関数が適用されるように前記補間部を制御して、前記変換部をして前記補間部で補間された前記ＰＬＣディジタル出力信号をＰＬＣアナログ出力信号に変換するように制御する制御部と、を含み、
前記シグモイド関数の出力は、目標値には比例し、補間回数には逆比例し、
前記ＰＬＣディジタル出力信号の傾きは、前記補間回数の増加に従って緩やかになることを特徴とする、ＰＬＣ制御装置。
【請求項６】
前記補間部は、前記補間回数、前記目標値、及びスキャンタイムのうち、少なくとも１つを設定して前記演算部で演算された前記ＰＬＣディジタル出力信号を補間することを特徴とする、請求項５に記載のＰＬＣ制御装置。
【請求項７】
前記ＰＬＣアナログ出力信号を外部機器に転送するチャンネル部と、
複数のチャンネルのうち、少なくとも１つのチャンネルを選択するユーザ入力を受信するユーザ入力部と、をさらに含み、
前記制御部は、前記チャンネル部で前記ユーザ入力に従う少なくとも１つのチャンネルを選択し、前記選択されたチャンネルでディジタル−アナログ変換及び補間が許容されるか否かを判断して、前記選択されたチャンネルで前記ディジタル−アナログ変換及び前記補間が許容される場合に限って、前記演算部、前記補間部、及び前記変換部を制御することを特徴とする、請求項５又は６に記載のＰＬＣ制御装置。
【請求項８】
前記補間部は、前記シグモイド関数が適用されたＰＬＣディジタル出力信号のオフセットゲインを調整するために線形補正関数をさらに適用して補間することを特徴とする、請求項５に記載のＰＬＣ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＬＣ出力信号を制御するための装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業現場の自動化設備はリレーなどを含んだ機械的な装備から構成される。機械的な装備から構成された自動化設備を変更するためには、設備の内部回路の配線を変更しなければならない困難性がある。このような困難性を克服するために汎用制御機器であるＰＬＣ（Programmable Logic Controller）を用いる。
【０００３】
ＰＬＣはユーザが入力したディジタル信号をアナログ信号に変換した後、アナログ信号を外部機器に転送することによって、外部機器を制御することができる。
【０００４】
図１は一般的なＰＬＣ応答特性に関するグラフである。
【０００５】
図１を参照すると、ＰＬＣディジタル信号出力１０１は、特定時点１０７でその値が急激に変わる。これによって、ＰＬＣディジタル信号出力１０１を変換したＰＬＣアナログ信号出力１０３は、特定時点１０７にその値が急激に変わる。
【０００６】
一方、ＰＬＣアナログ信号出力１０３が外部機器に伝達されれば、外部機器での負荷応答１０５はＰＬＣアナログ信号出力１０３の値が急激に変わる特定時点１０７に、過度応答１０９になることができる。外部機器は負荷の過度応答１０９によって誤動作したり、甚だしい場合、破損する問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、外部機器の過度な応答を防止するために外部機器に提供されるＰＬＣ出力信号を補間することができるＰＬＣ制御装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態に従うＰＬＣ制御方法は、ＰＬＣディジタル出力信号を制御する方法において、上記ＰＬＣディジタル出力信号を受信するステップ、及び上記受信されたＰＬＣディジタル出力信号に非線形補正関数を適用して上記ＰＬＣディジタル出力信号の傾きを補間するステップを含む。
【０００９】
本発明の実施形態に従うＰＬＣ制御装置は、ＰＬＣディジタル出力信号を制御する装置において、実際に出力される信号の値を演算する演算部、非線形補正関数を適用して信号を補間する補間部、ディジタル信号をアナログ信号に変換する変換部、及び上記ＰＬＣディジタル出力信号が実際に出力される値で演算されるように上記演算部を制御し、上記演算部で演算された上記ＰＬＣディジタル出力信号に上記非線形補正関数が適用されるように上記補間部を制御して、上記変換部をして上記補間部で補間された上記ＰＬＣディジタル出力信号をＰＬＣアナログ出力信号に変換するように制御する制御部を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、外部機器に提供されるＰＬＣ出力信号を補間して外部機器の過度応答を防止するＰＬＣ制御装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一般的なＰＬＣ応答特性に関するグラフである。
【図２】本発明の実施形態に従うＰＬＣ制御装置の構成図である。
【図３】本発明の実施形態に従うＰＬＣ出力制御装置の構成図である。
【図４】本発明の実施形態に従うＰＬＣ出力制御方法を説明するための順序図である。
【図５】本発明の実施形態に従う出力を説明するためのグラフである。
【図６】本発明の実施形態に従うＰＬＣ応答特性を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
図２は、本発明の実施形態に従うＰＬＣ制御装置の構成図である。
【００１４】
図２を参照すると、本発明の実施形態に従うＰＬＣ制御装置２００は、ユーザ入力部２０１、制御部２０３、演算部２０５、補間部２０７、変換部２０９、及びチャンネル部２１１を含む。
【００１５】
ユーザ入力部２０１は、アナログ出力チャンネルを選択するユーザ入力を受信する。
【００１６】
チャンネルは、ＰＬＣ出力信号を外部機器１０に転送する通路を意味する。ユーザはユーザ入力部２０１を用いて複数のチャンネルのうち、少なくとも１つのチャンネルを転送通路に設定することができる。
【００１７】
制御部２０３は、ユーザが選択したチャンネルを介して外部機器１０に出力する信号を制御する。
【００１８】
制御部２０３は、ユーザ入力部２０１が受信したユーザ入力に従って少なくとも１つのチャンネルを選択することができる。例えば、制御部２０３は複数のチャンネルのうち、少なくとも１つのチャンネルを選択する信号を後述するチャンネル部２１１に送信することができる。
【００１９】
この際、制御部２０３は選択されたチャンネルに既に設定された値が存在する場合、該当既に設定された値を初期化することもできる。例えば、制御部２０３は選択されたチャンネルの初期化命令信号をチャンネル部２１１に送信することができる。
【００２０】
また、制御部２０３は選択されたチャンネルのディジタル−アナログ変換を許容するか否かを確認することができる。例えば、制御部２０３はチャンネル部２１１に選択されたチャンネルのディジタル−アナログ変換を許容するか否かを問い合わせることができる。
【００２１】
選択されたチャンネルでディジタル−アナログ変換が禁止された場合、制御部２０３はデータを初期化した後、ＰＬＣ出力信号制御を終了することができる。例えば、制御部２０３はチャンネル部２１１から選択されたチャンネルのディジタル−アナログ変換禁止信号を受信した場合、ＰＬＣ出力信号制御を終了することができる。この際、初期化されるデータはＰＬＣ出力信号制御のために入力されるか、既に設定されたデータを意味することができ、これに限定されるものではない。
【００２２】
一方、選択されたチャンネルでディジタル−アナログ変換が許容された場合、制御部２０３はＰＬＣ出力信号制御を進行することができる。例えば、制御部２０３はチャンネル部２１１から選択されたチャンネルのディジタル−アナログ変換許容の信号を受信した場合、ＰＬＣ出力信号制御を続けることができる。制御部２０３はＰＬＣ出力信号制御のためにＰＬＣディジタル出力信号を後述する演算部２０５に伝達することができる。
【００２３】
演算部２０５はＰＬＣディジタル出力信号の値を演算する。ＰＬＣディジタル出力信号はＰＬＣ制御装置２００が外部機器１０に実際に伝達するディジタル出力信号を意味することができる。
【００２４】
演算部２０５は、アナログ分解能によってＰＬＣディジタル出力信号の値を演算することができる。
【００２５】
例えば、演算部２０５はアナログ分解能が１２ビットの場合、ＰＬＣディジタル出力信号の値を０〜４０００の範囲で演算し、アナログ分解能が１４がビットの場合、ＰＬＣディジタル出力信号の値を０〜１６０００の範囲で演算することができる。
【００２６】
この際、ＰＬＣディジタル出力信号の範囲はディジタル出力信号とアナログ出力信号との類似度を意味することができる。例えば、ＰＬＣディジタル出力信号値の範囲が広いほど、ディジタル出力とアナログ出力との類似度が高まることができる。
【００２７】
補間部２０７は演算部２０５で演算されたＰＬＣディジタル出力信号を補間（interpolation）する。補間部２０７の補間結果、グラフの上に表れたＰＬＣディジタル出力信号のエッジがＳ型の曲線形態に変わることができる。
【００２８】
補間部２０７は選択されたチャンネルの補間を許容するか否かを確認することができる。例えば、補間部２０７はチャンネル部２１１に選択されたチャンネルの補間を許容するか否かを問い合わせることができる。
【００２９】
選択されたチャンネルで補間が許容された場合、補間部２０７は演算されたＰＬＣディジタル出力信号は補間することができる。例えば、補間部２０７はチャンネル部２１１から選択されたチャンネルの補間許容の信号を受信した場合、ＰＬＣディジタル出力信号を補間することができる。
【００３０】
補間部２０７は、シグモイド関数（Sigmoid function）を用いてディジタル出力信号を補間することができる。また、補間部２０７は線形補正関数を用いてシグモイド関数で補間されたＰＬＣディジタル出力信号のオフセットゲインを別途に調整することもできる。
【００３１】
また、補間部２０７は予め設定された補間回数、目標値、及びスキャンタイムのうち、少なくとも１つによってＰＬＣディジタル出力信号を補間することができる。例えば、補間回数はユーザ入力によって設定されることができ、補間回数が多いほどＰＬＣディジタル出力信号がより緩やかに補間できる。
【００３２】
変換部２０９は、補間されたＰＬＣディジタル出力信号をＰＬＣアナログ出力信号に変換する。
【００３３】
変換部２０９は補間部２０７で補間されたＰＬＣディジタル出力信号をＰＬＣアナログ出力信号に変換するため、エッジがＳ型の曲線形態に変化されたＰＬＣアナログ出力信号を出力することができる。変換部２０９で変換されたＰＬＣアナログ出力信号は増幅されてチャンネル部２１１に伝達できる。
【００３４】
チャンネル部２１１は、変換部２０９から転送されたＰＬＣアナログ出力信号を外部機器１０に伝達する。
【００３５】
したがって、ＰＬＣ制御装置２００は外部機器１０にＳ型補間が完了したＰＬＣアナログ出力信号を転送することができる。
【００３６】
図３は、本発明の実施形態に従うＰＬＣ出力制御装置の構成図である。
【００３７】
図３を参照すると、ＰＬＣ出力制御装置は、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）３０１、及びアナログ出力回路３０３を含むことができる。図３に図示されたＰＬＣ出力制御装置は、図２を参照して説明したＰＬＣ制御装置の一実施形態でありうる。この際、図３に図示されたＰＬＣ出力制御装置はＰＬＣの一部であることもあり、ＰＬＣと別個の装置であることもあり、これに限定されるものではない。
【００３８】
ＭＰＵ３０１は、ディジタル信号を生成してアナログ出力回路３０３に伝達することができる。
【００３９】
アナログ出力回路３０３は、補間部３０５、フォトカプラ（photo coupler）３０７、ＤＡコンバータ３０９、増幅部３１１、３１３、及びチャンネル３１９を含む。アナログ出力回路３０３はＭＰＵ３０１から伝達を受けたディジタル信号をアナログ信号に変換し、各々電圧及び電流に増幅した後、チャンネル３１９を介してアナログ電圧及びアナログ電流を出力する。ＰＬＣは外部機器にアナログ電圧及びアナログ電流を転送することによって、外部機器の動作を制御することができる。
【００４０】
補間部３０５は伝えられたディジタル信号を補間することができる。ディジタル信号は急激な傾きを有するステップ関数（step function）形態に出力される。即ち、特定時点でその値が０から目標値に、または目標値から０に急変する形態が一般的なディジタル信号の波形である。補間部３０５は予め定まった時間範囲内でディジタル出力が０から目標値に、または目標値から０に徐々に変わることができるように補間して、ディジタル信号の傾きを緩やかにすることができる。
【００４１】
フォトカプラ３０７は、ＭＰＵ３０１とアナログ出力回路３０３とを電気的に絶縁することができる。したがって、ＭＰＵ３０１から生成されたディジタル信号はフォトカプラ３０７を通じて絶縁された状態でＤＡコンバータ３０９に伝達できる。
【００４２】
ＤＡコンバータ３０９は傾きが緩やかに補間されたディジタル信号をアナログ信号に変換することができる。
【００４３】
増幅部３１１、３１３は、ＤＡコンバータ３０９から出力されたアナログ信号のサイズを外部機器を駆動できる程度のサイズに増幅する。増幅部３１１、３１３は、電圧増幅器及び電流増幅器を含むことができる。電圧増幅部３１１はアナログ電圧信号を増幅するＯＰ−ＡＭＰを含むことができる。電流増幅部３１３はアナログ電流信号を増幅するＯＰ−ＡＭＰを含むことができる。
【００４４】
１つのチャンネル３１９を介して外部機器駆動用アナログ電圧信号３１５及び外部機器駆動用アナログ電流信号３１７が出力される。ユーザは外部機器によってアナログ出力チャンネル３１９を設定することができる。ユーザが第１チャンネルＣＨ１を設定すれば、第１チャンネルＣＨ１がアナログ信号変換を許容した場合に限って、アナログ出力回路３０３がディジタル信号をアナログ信号に変換することができる。
【００４５】
図４は、本発明の実施形態に従うＰＬＣ出力制御方法を説明するための順序図である。
【００４６】
図４を参照すると、ユーザ選択によってＰＬＣディジタル出力を外部機器駆動のためのＰＬＣアナログ出力に変換するためのチャンネル３１９が設定できる。ＭＰＵ３０１は、ユーザが設定したチャンネル３１９を含むアナログ出力回路３０３を選択する（Ｓ４０１）。ＭＰＵ３０１は、選択されたアナログ出力回路３０３に新しい値を入力するために既設定された値を初期化することができる。
【００４７】
ＭＰＵ３０１は、選択されたチャンネル３１９が含まれたアナログ出力回路３０３でディジタル−アナログ変換が許容されるか否かを判断することができる（Ｓ４０３）。アナログ出力回路３０３でディジタル−アナログ変換が許容されない場合、ＭＰＵ３０１はアナログ出力回路３０３の既設定されたデータを初期化し、ディジタル−アナログ変換過程を終了することができる（Ｓ４０５）。
【００４８】
アナログ出力回路３０３で、ディジタル−アナログ変換が許容される場合、アナログ出力回路３０３はＤＡコンバータ３０９がディジタル−アナログ変換を遂行する時に必要とするレジスタ設定値を算出することができる（Ｓ４０７）。
【００４９】
次に、アナログ出力回路３０３は実際に出力するディジタル出力値を演算することができる（Ｓ４０９）。アナログ出力回路３０３は、アナログ分解能が１２ビットの場合にはディジタル出力値を０〜４０００の範囲で演算し、アナログ分解能が１４ビットの場合にはディジタル出力値を０〜１６０００の範囲で演算する。
【００５０】
次に、アナログ出力回路３０３は選択されたチャンネル３１９がディジタル出力補間を許容するか否かを判断することができる（Ｓ４１１）。チャンネル３１９が補間を許容しない場合、ディジタル出力はフォトカプラ３０７を通じてＤＡコンバータ３０９に伝えられる（Ｓ４１５）。
【００５１】
チャンネル３１９が補間を許容する場合、ディジタル出力は補間部３０５に伝えられて、補間部３０５はディジタル出力を補間演算する（Ｓ４１３）。補間部３０５は非線形補間演算及び線形補間演算を実行することによって、ＰＬＣディジタル出力をＳ形態に補間することができる。Ｓ型補間はステップ関数形態の急激な傾きを有する出力をＳ形態の緩やかな傾きを有する出力に補間することを意味する。非線形補間演算を遂行するためにシグモイド関数（Sigmoid function）が用いられ、線形補間演算を遂行するために線形補正関数が用いられる。線形補正関数はシグモイド関数で具現できないオフセットゲイン調整のために用いられる。
【００５２】
例えば、シグモイド応用関数は数式１の通りである。
【００５３】
【数１】
0005763706.tif 000002
【００５４】
数式１はシグモイド関数の係数を変形したシグモイド応用関数である。
【００５５】
補間回数（α）はシグモイド応用関数をグラフの上で表す時、直線を用いて曲線に近いグラフを描くために、直線を描く回数を意味する。補間回数（α）が大きいほど、曲線により近いディジタル出力を算出することができる。
【００５６】
目標値（β）は最終ディジタル出力値を意味する。補間回数（α）及び目標値（β）はユーザが使用目的によって設定することができる。
【００５７】
スキャンタイム（ｔ）は０から目標値まで至ることにかかる時間を意味する。
【００５８】
Ｐ１（ｔ）は非線形補間演算が実行されたディジタル出力を意味する。数式１を見ると、Ｐ１（ｔ）はスキャンタイム（ｔ）が無限帯に増加しても目標値（β）を出力できなくて収束する特性を有する。したがって、補間部３０５は目標値（β）を出力するために線形補正関数を利用しなければならない。
【００５９】
例えば、線形補正関数は数式２の通りである。
【００６０】
【数２】
0005763706.tif 000003
【００６１】
Ｐ２（ｔ）は非線形補間演算が実行されたディジタル出力Ｐ１（ｔ）を線形補間演算したディジタル出力を意味する。数式２はオフセットゲイン調整のための式であるので１次方程式形態に表現され、ユーザが予めしきい値を設定することができる。Ｐ１（ｔ）を数式２に代入して計算した結果、しきい値以下では初期値であるオフセット値を、しきい値以上では目標値（β）を出力することができる。線形補間演算の結果、Ｐ２（ｔ）はスキャンタイム（ｔ）が経過すれば、目標値（β）を出力することができる。
【００６２】
次に、補間演算が実行された最終ディジタル出力または補間演算が実行されないディジタル出力がフォトカプラ３０７を通じてＤＡコンバータ３０９に伝えられる（Ｓ４１５）。
【００６３】
ＤＡコンバータ３０９は伝達を受けたディジタル出力信号をアナログ出力信号に変換する（Ｓ４１７）。
【００６４】
電圧増幅部３１１は変換されたアナログ出力電圧を外部機器を駆動することに適合したサイズの電圧に増幅し、電流増幅部３１３は変換されたアナログ出力電流を外部機器を駆動することに適合したサイズの電流に増幅する（Ｓ４１９）。
【００６５】
次に、アナログ出力回路３０３がチャンネル３１９を介してアナログ出力電圧または電流を出力した結果、ＰＬＣはチャンネルに連結された外部機器を制御することができる（Ｓ４２１）。
【００６６】
図５は、本発明の実施形態に従う出力を説明するためのグラフである。
【００６７】
図５を参照すると、アナログ出力Ｐ（ｔ）は補間演算が実行されたディジタル出力信号をアナログ信号に変換したものである。図５の直線グラフは補間演算が実行されたディジタル出力信号を意味し、曲線グラフはアナログ出力信号を意味する。アナログ出力信号の最終値はβであり、ｔはアナログ出力信号の出力値が０から目的値まで至ることにかかるスキャンタイムである。例えば、補間回数（α）が４の場合、アナログ出力Ｐ（ｔ）はｔ／４地点でβ／８であり、ｔ／２地点でβ／２、３ｔ／４地点で７β／８、ｔ地点でβである。即ち、スキャンタイムを４等分すれば、アナログ出力Ｐ（ｔ）のグラフ形態はスキャンタイムの１番目、４番目の区間ではより緩やかな傾きを有して変化し、スキャンタイムの２番目、３番目の区間ではより急激な傾きを有して変化するＳ形態である。このように、Ｓ型補間が完了したアナログ出力信号を外部機器に印加した時、以後の図６のような効果が表れる。
【００６８】
図６は、本発明の実施形態に従うＰＬＣ応答特性を説明するための図である。
【００６９】
図６を参照すると、ＭＰＵ３０１から伝えられたディジタル出力６０１はステップ関数形態であって、出力変化時点６０９でその値が０から１６０００になるが、補間部３０５を通じて補間されたディジタル出力６０３はＳ形態であって、出力変化時点６０９から傾きが変わりながらその値が初期値である０または目標値である１６０００に至る。また、補間されたディジタル出力６０３を変換したアナログ電流出力６０５やはりＳ形態であって、出力変化時点６０９から傾きが変わりながらその値が徐々に初期値０または目標値２０ｍＡに変化する。
【００７０】
結果的に、アナログ出力６０５の伝達を受ける負荷はＳ形態の応答を出力することができる。本発明に従うアナログ出力回路３０３は外部機器が図面符号６１１のような過度応答でない、緩やかな形態の応答を出力できるように制御できるため、より安定性のある制御機器を提供することができる。また、本発明に従うアナログ出力回路３０３は外部機器に入力される電圧や電流のサイズを徐々に変化させて、外部機器の誤動作または破損を予防することができる。
【００７１】
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎないものであって、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で多様な修正及び変形が可能である。
【００７２】
したがって、本発明に開示された実施形態は、本発明の技術思想を限定するためのものでなく、説明するためのものであり、このような実施形態によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７３】
３０１    ＭＰＵ
３０３    アナログ出力回路
３０５    補間部
３０７    フォトカプラ
３０９    ＤＡコンバータ
３１１    電圧増幅部
３１３    電流増幅部
３１５    アナログ電圧信号
３１７    アナログ電流信号
３１９    チャンネル
【図１】
0005763706.tif 000004
【図２】
0005763706.tif 000005
【図３】
0005763706.tif 000006
【図４】
0005763706.tif 000007
【図５】
0005763706.tif 000008
【図６】
0005763706.tif 000009