(57)【要約】【課題】計器のモディフィケーション、整合チェック、バージョンアップへの対応が容易な機能モジュールを備えたデジタル指示調節計を実現する。【解決手段】  メインＣＰＵが実装された主基板と、この主基板に形成された拡張スロットと、この拡張スロットに対して着脱可能に装着された機能モジュールと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインＣＰＵが実装された主基板と、
この主基板に形成された拡張スロットと、
この拡張スロットに対して着脱可能に装着された機能モジュールと、
を備えることを特徴とするデジタル指示調節計。
【請求項２】
前記機能モジュールは、それ自身で独立した機能を有し、前記主基板と共通のプロトコルでデータ交換を行うことを特徴とする請求項１に記載のデジタル指示調節計。
【請求項３】
前記機能モジュールは、そのモジュール情報を自身が備える記憶手段に保持することを特徴とする請求項１または２に記載のデジタル指示調節計。
【請求項４】
前記主基板は、前記機能モジュールが前記拡張スロットに装着された状態で外部装置からのコマンドにより型式情報が付与され、この型式情報が前記主基板の記憶手段に保持されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のデジタル指示調節計。
【請求項５】
前記主基板は、定常動作状態においてその型式情報を前記機能モジュールの構成と照合し、不一致の場合にエラーを検出することを特徴とする請求項４に記載のデジタル指示調節計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル指示調節計の実装構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パネルマウント型の温調計で代表されるデジタル指示調節計は、入力処理部、制御演算部、出力処理部、通信処理部、操作・表示部、データベース等の機能要素が１個の筐体に格納されたコンパクトな構成をとる。
【０００３】
図５は、従来のデジタル指示調節計の主基板の実装例を示す構成図である。主基板１に実装された１チップマイコン２の周辺に、各種周辺機能を備える要素３ａ乃至３ｉが近接配置され所定のインターフェースで結合されている。
【０００４】
従来のデジタル指示調節計の回路構成は、限定された機能を最適最小に実現されることが主眼となっている。そのため、各種周辺機能の一部が１チップマイコンあるいはゲートアレー機能等の資源に依存しており、各周辺機能要素とのインターフェースは、デバイスＩ／Ｏポート接続であったり、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）等のシリアルバスであったりで、各種機能要素の都合に合わされており、統一性がない。
【０００５】
部品配置は実装性が優先され、一枚の主基板上に周辺機能が全て実装される。表示部、操作部等が別基板に渡る場合は、コネクタあるいはワイヤーで接続されるが、機能の拡張性やメンテナンス性等はあまり考慮されていない。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１４３２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
デジタル指示調節計の従来の実装構造では、次のような問題がある。
（１）計器の型式や機能にバリエーションがある場合には、部品の実装有無や、基板アセンブリの変更等で対応している。そのため、計器完成後の仕様変更や機能追加等への対応が困難である。また、計器修理も、故障部分のみの修理対応は困難であり、コンプリート交換を余儀なくされている。
【０００８】
（２）アナログ回路を有する周辺機能の個体差を補正するための校正（調整）値は、主基板側の１チップマイコンあるいはそれに付随するメモリに格納されており、周辺要素の交換や変更を実施できたとしても、完成形において、再度、計器校正（調整）作業を必要とする。また、計器型式と実際に実装されている周辺機能の一致性の自動確認も考慮されていない。
【０００９】
（３）さらに、製品そのもののバージョンアップや新機能追加等の際も、その機会毎に新規基板アセンブリの設計を余儀なくされ、その結果、アセンブリ種類が増加し、開発工数や生産性にも悪影響を及ぼす場合がある。
【００１０】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、計器のモディフィケーション、整合チェック、バージョンアップへの対応が容易な機能モジュールを備えたデジタル指示調節計の実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）メインＣＰＵが実装された主基板と、
この主基板に形成された拡張スロットと、
この拡張スロットに対して着脱可能に装着された機能モジュールと、
を備えることを特徴とするデジタル指示調節計。
【００１２】
（２）前記機能モジュールは、それ自身で独立した機能を有し、前記主基板と共通のプロトコルでデータ交換を行うことを特徴とする（１）に記載のデジタル指示調節計。
【００１３】
（３）前記機能モジュールは、そのモジュール情報を自身が備える記憶手段に保持することを特徴とする（１）または（２）に記載のデジタル指示調節計。
【００１４】
（４）前記主基板は、前記機能モジュールが前記拡張スロットに装着された状態で外部装置からのコマンドにより型式情報が付与され、この型式情報が前記主基板の記憶手段に保持されることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のデジタル指示調節計。
【００１５】
（５）前記主基板は、定常動作状態においてその型式情報を前記機能モジュールの構成と照合し、不一致の場合にエラーを検出することを特徴とする（４）に記載のデジタル指示調節計。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）計器の機能追加、仕様変更、修理対応等のモディフィケーション対応が容易になる。
（２）計器仕様と実装着モジュール構成との整合性チェック機能が可能になる。
（３）将来の設計変更やバージョンアップに対しても柔軟に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用したデジタル指示調節計の一実施形態を示す斜視図である。メインＣＰＵ（ＭＣＵ）が実装された主基板１００に対して、電源部等が実装された固定基板２０１，２０２が固定配置されている。
【００１８】
周辺機能要素は、夫々独立した機能モジュール３０１乃至３０６上に実装され、主基板１００に対して着脱可能に装着配置される。各機能モジュールは、主基板の資源には依存することなく、それ自身で独立した機能を実現するための資源を備えており、必要に応じて機能モジュール毎に１チップＥＣＵ（Extend CPU）が搭載される。
【００１９】
主基板１００には、予め拡張スロットが所定個数形成され、この拡張スロットに機能モジュールが任意に装着接続できる。同様に、計器筐体も機能モジュール装脱着が可能になるような構造をとる。
【００２０】
メインＣＰＵと各機能モジュール間は、汎用のシリアルインターフェースである、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）やＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）バスを介してデータのやりとりを行う。
【００２１】
一般的なデジタル指示調節計においては、主基板１００のうち機能モジュールが装着される面とは反対側の面には、表示器や操作キー（図示せず）が配置されており、主基板１００に固定基板２０１，２０２及び目的に応じた機能モジュールが装着された状態で一体型の計器として動作する。
【００２２】
各機能モジュールは、モジュール情報を記憶手段に保持している。ここで、モジュール情報とは、例えば、モジュールＩＤ、バージョンＮｏ、校正値、入出力の種類、入出力のレンジ、通信条件（ボーレートやパリティ等）等である。
具体的には、アナログ回路を有する機能モジュール（アナログモジュール）においては、その校正値等のモジュール情報を、機能モジュール毎に搭載されたＥＣＵあるいはＥＥＰＲＯＭに書き込む機能をもつ。
【００２３】
機能モジュール種別の型式情報は、機能モジュールが備えるＥＣＵ内蔵ＲＯＭへ、ＥＣＵを搭載しない機能モジュールについては、ＥＥＰＲＯＭを搭載して型式情報を予め書き込んでおき、メインＣＰＵ側からこの型式情報を読み出すことにより判別する。
【００２４】
出荷時の調整モードにおいて、拡張スロットに装着された機能モジュールを外部装置からのコマンド（パネルからのキー操作、あるいは、通信コマンド）によって、組み合わせ型式の型式情報を付与し、この型式情報を主基板の記憶手段に保持させる。
【００２５】
また、通常運転時は、装着された機能モジュールの型式情報を取得し、主基板側で保持されている型式情報との照合を実行し、不一致時にエラーを出力して指定の拡張スロットに正しい機能モジュールが装着されていることを確認する。
【００２６】
図２は、本発明が適用される機能モジュールの一実施形態を示す機能ブロック図である。
機能モジュール３００は、アナログ入力モジュールであり、主基板１００に実装されたメインＣＰＵ１０１とシリアルインターフェースＳＰＩの拡張スロット１０２を介して着脱可能に装着されている。
【００２７】
機能モジュール３００側に搭載されるＥＣＵによって、Ａ／Ｄ変換回路が制御され、所定のＡＤ変換を実施する。ＡＤ変換の感度はモジュール単位で調整し、その校正値をＥＣＵに付随するメモリに格納することにより、主基板側の資源に依存することなく、モジュール間の独立性を確保することが可能となる。これにより、アナログモジュールの交換や追加後の計器としての再調整が必要なくなる。
【００２８】
この機能モジュール３００からのデータ収集の形態は、主基板側のメインＣＰＵからのＡ／Ｄ変換指令によりＡＤ変換を実施し、測定データをメインＣＰＵに返す、または、機能モジュール３００側のＥＣＵで常にＡＤ変換を実行し、メインＣＰＵ側から定期的にポーリングを行ってデータを取得する形態を取ることができる。
【００２９】
図３はメインＣＰＵと機能モジュールを含む周辺機能要素との接続例を示す機能ブロック図である。本発明が適用される機能モジュールは、通信拡張用ＵＡＲＴスロット１０２ａ及び拡張機能用ＳＰＩスロット１０２ｂに接続される通信ボードや入出力ボードである。
【００３０】
図４は、本発明を適用したデジタル指示調節計の他の実施形態を示す機能ブロック図である。この実施形態では、メインＣＰＵ１０１を含む主基板１００を機能モジュールとみなし、周辺機能要素の機能モジュール３０１〜３０４と共に、バックボード４００に形成された拡張スロットに着脱可能に装着する。この構成により、メインＣＰＵの機能拡張やメンテナンス性の向上を図ることが可能となる。
【００３１】
以上説明した実施形態では、デジタル指示調節計を代表するものとして温調計への適用例を説明したが、本発明は流量、圧力等の他のプロセス量を対象とするデジタル指示調節一般に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を適用したデジタル指示調節計の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明が適用される機能モジュールの一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図３】メインＣＰＵと機能モジュールを含む周辺機能要素との接続例を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明を適用したデジタル指示調節計の他の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図５】従来のデジタル指示調節計の主基板の実装例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１００  主基板
１０１  メインＣＰＵ
１０２  拡張スロット
２０１，２０２  固定基板
３００〜３０６  機能モジュール
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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