專利名稱：模擬輸入系統(tǒng)、模擬輸出系統(tǒng)以及模擬輸入輸出系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種安裝在可編程控制器(PLC)上的模擬輸入系統(tǒng)、模擬輸出系統(tǒng)以及模擬輸入輸出系統(tǒng)。
背景技術：
作為PLC，存在在基本單元上連接大于或等于I個的功能單元而構成的PLC。作為功能單元，準備有執(zhí)行PLC整體控制的CPU單元、在與被控制裝置之間進行輸入輸出的模擬輸入輸出單元、以及進行與其他PLC之間的通信的作為通信裝置的網(wǎng)絡單元等，用戶可以將期望的功能單元組合而構建PLC。在基本單元中內(nèi)置有總線，已安裝在基本單元上的多個功能單元可以經(jīng)由總線彼此發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。
模擬輸入輸出單元使用可以由CPU單元進行讀出/寫入的共用存儲器，進行與CPU 單元之間的數(shù)據(jù)交換。此外，所謂模擬輸入輸出單元是模擬輸入單元和模擬輸出單元的總稱，其中，該模擬輸入單元對從外部設備輸入的模擬值進行Α/D變換，生成向CPU單元傳遞的數(shù)字值，并將生成的數(shù)字值寫入共用存儲器，該模擬輸出單元對由CPU單元生成并寫入共用存儲器中的數(shù)字值進行D/Α變換，生成向外部設備輸出的模擬值。
用戶通過在基本單元中安裝多個模擬輸入輸出單元，從而可以使模擬輸入輸出點數(shù)增加(例如，參照專利文獻1、專利文獻2)。
專利文獻1:日本特開2010-134830號公報
專利文獻2 日本特開2006-165737號公報發(fā)明內(nèi)容
在這里，模擬輸入輸出單元所處理的數(shù)字值，并不是模擬輸入單元所具備的A/D 變換裝置輸出的值、或者向模擬輸出單元所具備的D/Α變換 裝置輸入的值本身，而是通過模擬輸入單元、模擬輸出單元內(nèi)部的運算部進行某種數(shù)值變換后的值。
例如，輸入熱電偶、白金測溫電阻體等的溫度值的模擬輸入單元，基于根據(jù)JIS等標準確定的熱電動勢表或測溫電阻體電阻值表，將Α/D變換裝置的輸出值向溫度值進行數(shù)值變換。
另外，輸入電壓或電流的模擬輸入單元在將0-10V、l-5V、4_20mA等范圍的模擬輸入變換為數(shù)字值后，將變換后的數(shù)字值向0-4000等預先確定的范圍的數(shù)字值進行數(shù)值變換。
另外，模擬輸入輸出單元不僅具有數(shù)值變換的功能，而且還具有下述等在模擬輸入輸出單元內(nèi)必須實現(xiàn)的功能，即基于變換后的數(shù)字值在模擬輸入輸出單元內(nèi)進行平均處理，或者在數(shù)字值超出所設定的范圍時輸出警報。
因此，在將多個模擬輸入輸出單元與基本單元連接而使模擬輸入輸出點數(shù)增加的情況下，必須使所有連接的模擬輸入輸出單元中具有運算部，因此，存在上述這一點成為成本增加的主要原因的課題。
本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于，得到一種模擬輸入系統(tǒng)、模擬輸出系統(tǒng)以及模擬輸入輸出系統(tǒng)，其可以廉價地使模擬輸入點數(shù)或者模擬輸出點數(shù)增加。
為了解決上述課題，實現(xiàn)目的，本發(fā)明的特征在于，具有大于或等于I個的從屬輸入單元和I個主單元，該大于或等于I個的從屬輸入單元分別與連接有CPU單元的總線連接，并且具有A/D變換裝置，其與輸出模擬值的外部設備連接，將所述外部設備輸出的模擬值變換為第I數(shù)字值；第I緩沖存儲器，其對向所述CPU單元傳送的第2數(shù)字值進行緩沖；以及非易失性的存儲裝置，其存儲本單元的固有信息，該主單元與所述總線連接，具有運算部，該運算部將所述Α/D變換裝置輸出的第I數(shù)字值作為輸入而執(zhí)行基于存儲在所述存儲裝置中的固有信息的運算處理，對所述第2數(shù)字值進行計算，該主單元針對所述從屬輸入單元分別執(zhí)行下述處理，即，所述運算部的運算處理、以及將由所述運算處理計算出的第2數(shù)字值向所述第I緩沖存儲器傳送的處理。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明所涉及的模擬輸入系統(tǒng)，可以連接多個作為模擬輸入單元起作用的模擬從屬單元，并且不需要在模擬從屬單元中具有運算部，因此，可以廉價地使模擬輸入點數(shù)增加。


圖1是表示應用本發(fā)明所涉及的實施方式的模擬輸入系統(tǒng)、模擬輸出系統(tǒng)以及模擬輸入輸出系統(tǒng)的PLC的結構的圖。
圖2是對模擬從屬單元所具有的存儲裝置的存儲器構造進行說明的圖。
圖3是對模擬主單元所具有的存儲裝置的存儲器構造進行說明的圖。
圖4是對連接從屬單元表的數(shù)據(jù)構造進行說明的圖。
圖5是對處理輸入信號時的模擬輸入輸出系統(tǒng)的動作進行說明的圖。
圖6是對處理輸出信號時的模擬輸入輸出系統(tǒng)的動作進行說明的圖。
圖7是對對比例所涉及的技術進行說明的圖。
符號的說明
1、2 PLC
10、60模擬主單元
ll、21a、61 A/D變換裝置
12、22a、22b存儲裝置
13、23a、23b緩沖存儲器
14、24a、24b單元間I/F區(qū)域
15、25a、25b共用存儲器
16、26a、26b、32、64 總線控制部
17、31、63運算部
20a、20b模擬從屬單元
21b D/A變換裝置
30 CPU單元
40基本單元
41 總線
62定時生成部
70a、70b模擬多路單元
71a、71b模擬多路通路切換部
72a、72b模擬信號變換電路
121數(shù)值變換處理表
122連接從屬單元表
221單元類別信息
222第I數(shù)字基準值
223第2數(shù)字基準值具體實施方式
下面，基于附圖，詳細說明本發(fā)明所涉及的模擬輸入系統(tǒng)、模擬輸出系統(tǒng)以及模擬輸入輸出系統(tǒng)的實施方式。此外，本發(fā)明并不受本實施方式限定。
實施方式
圖1是表示應用本發(fā)明所涉及的實施方式的模擬輸入系統(tǒng)、模擬輸出系統(tǒng)以及模擬輸入輸出系統(tǒng)的PLC的結構的圖。
如圖1所示，PLC I具有模擬主單元10、多個(在這里為2個)模擬從屬單元20a、 20b、CPU單元30以及基本單元40。此外，假設模擬從屬單元20a是模擬輸入單元，模擬從屬單元20b是模擬輸出單元。S卩，模擬主單元10以及模擬從屬單元20a構成模擬輸入系統(tǒng)。 另外，模擬主單元10以及模擬從屬單元20b構成模擬輸出系統(tǒng)。另外，模擬主單元10、模擬從屬單元20a、20b構成模擬輸入輸出系統(tǒng)。以下，有時將模擬從屬單元20a、20b總稱為模擬從屬單元20。
基本單元40安裝有模擬主單元10、模擬從屬單元20a、20b以及CPU單元30，具有將上述已安裝的單元之間進行電連接的總線41。
模擬主單元10具有A/D變換裝置11，其將從外部設備輸入的模擬值變換為數(shù)字值；非易失性的存儲裝置12 ;運算部17 ;作為緩沖器使用的共用存儲器15，其主要用于單元間的數(shù)據(jù)傳送；以及總線控制部16，其對經(jīng)由共用存儲器15及總線41的數(shù)據(jù)傳送進行控制。此外，模擬主單元10也可以具有多個模擬值的輸入端子。
另外，模擬從屬單元20a具有A/D變換裝置21a，其將從外部設備輸入的模擬值變換為數(shù)字值；非易失性的存儲裝置22a ;作為緩沖器使用的共用存儲器25a，其主要用于單元間的數(shù)據(jù)傳送；以及總線控制部26a，其經(jīng)由共用存儲器25a及總線41執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送。此外，模擬從屬單元20a也可以具有多個模擬值的輸入端子。
另外，模擬從屬單元20b具有D/A變換裝置21b，其將CPU單元30生成的數(shù)字值變換為向外部設備輸出的模擬值；非易失性的存儲裝置22b ;作為緩沖器使用的共用存儲器25b，其主要用于單元間的數(shù)據(jù)傳送；以及總線控制部26b，其對經(jīng)由共用存儲器25b及總線41的數(shù)據(jù)傳送進行控制。此外，模擬從屬單元20b也可以具有多個模擬值的輸出端子。
在這里，在模擬主單元10所具備的共用存儲器15中預留有緩沖存儲器13以及單元間I/F區(qū)域14。緩沖存儲器13可以被CPU單元30讀寫，對從CPU單元30發(fā)送來的數(shù)據(jù)及向CPU單元30發(fā)送的數(shù)據(jù)進行存儲。單元間I/F區(qū)域14對從模擬從屬單元20a、20b發(fā)送來的數(shù)據(jù)及向模擬從屬單元20a、20b發(fā)送的數(shù)據(jù)進行存儲。
另一方面，在模擬從屬單元20a所具備的共用存儲器25a中也預留有緩沖存儲器 23a以及單元間I/F區(qū)域24a。緩沖存儲器23a可以被CPU單元30讀寫，對從CPU單元30 發(fā)送來的數(shù)據(jù)及向CPU單元30發(fā)送的數(shù)據(jù)進行緩沖。單元間I/F區(qū)域24a可以被模擬主單元10讀寫，對向模擬主單元10發(fā)送的數(shù)據(jù)及從模擬主單元10發(fā)送來的數(shù)據(jù)進行存儲。 另外，單元間I/F區(qū)域24a對變換周期設定值進行存儲，該變換周期設定值記述了取得從外部設備輸入的模擬值并將其變換為數(shù)字值的周期。
另外，在模擬從屬單元20b所具備的共用存儲器25b中，也預留有緩沖存儲器23b 以及單元間I/F區(qū)域24b。緩沖存儲器23b可以被CPU單元30讀寫，對從CPU單元30發(fā)送來的數(shù)據(jù)及向CPU單元30發(fā)送的數(shù)據(jù)進行存儲。單元間I/F區(qū)域24b可以被模擬主單元10讀寫，對向模擬主單元10發(fā)送的數(shù)據(jù)及從模擬主單元10發(fā)送來的數(shù)據(jù)進行存儲。另外，單元間I/F區(qū)域24b對變換周期設定值進行存儲，該變換周期設定值記述了取得從CPU 單元30發(fā)送來的數(shù)字值并將其變換為向外部設備輸出的模擬值的周期。
模擬主單元10所具有的總線控制部16執(zhí)行下述處理，即，本單元10所具有的單元間I/F區(qū)域14和模擬從屬單元20a所具有的單元間I/F區(qū)域24a之間的數(shù)據(jù)傳送、本單元10所具有的單元間I/F區(qū)域14和模擬從屬單元20b所具有的單元間I/F區(qū)域24b之間的數(shù)據(jù)傳送。具體地說，例如，在執(zhí)行從模擬主單元10向模擬從屬單元20a的數(shù)據(jù)傳送時， 總線控制部26a在模擬主單元10已具有總線使用權時，將存儲在模擬主單元10的單元間 I/F區(qū)域14中的數(shù)據(jù)讀出，向模擬從屬單元20a的單元間I/F區(qū)域24a中寫入。另外，在執(zhí)行從模擬從屬單元20a向模擬主單元10的數(shù)據(jù)傳送時，總線控制部16在模擬主單元10已具有總線使用權時，將存儲在模擬主單元20a的單元間I/F區(qū)域24a中的數(shù)據(jù)讀出，并讀出至本單元10的單元間I/F區(qū)域14中。
如上述所示，總線控制部16執(zhí)行模擬主單元10和模擬從屬單元20之間的數(shù)據(jù)傳送。此外，總線控制部16將運算處理(后述的數(shù)值變換處理以及校正處理)前的數(shù)字值從模擬從屬單元20向模擬主單元10傳送，將已完成運算處理的數(shù)字值從模擬主單元10向模擬從屬單元20傳送。此外，假設通過總線控制部16實現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳送所涉及的數(shù)據(jù)傳送源以及數(shù)據(jù)傳送目標的指定，是通過運算部17完成的。
另外，在模擬從屬單元20a中，總線控制部26a可以執(zhí)行存儲裝置22a和單元間I/ F區(qū)域24a之間的數(shù)據(jù)傳送。相同地，在模擬從屬單元20b中，總線控制部26b可以執(zhí)行存儲裝置22b和單元間I/F區(qū)域24b之間的數(shù)據(jù)傳送。對于通過總線控制部26a、26b實現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳送所涉及的數(shù)據(jù)傳送源以及數(shù)據(jù)傳送目標的指定，可以經(jīng)由總線控制部16以及總線41由運算部17指定。
模擬主單元10所具有的運算部17可以針對由模擬從屬單元20a進行Α/D變換而得到的數(shù)字值執(zhí)行運算處理，對向CPU單元30輸入的數(shù)字值進行計算。另外，運算部17針對CPU單元30向模擬從屬單元20b輸出的數(shù)字值進行運算處理，計算與在由模擬從屬單元 20b進行Α/D變換后向外部 設備輸出的模擬值相應的數(shù)字值。
在這里，針對數(shù)字值執(zhí)行的數(shù)值變換處理的算法根據(jù)模擬輸入輸出單元的類別 (單元類別)的不同而不同。對于輸入熱電偶、白金測溫電阻體等的溫度值的這類模擬輸入輸出單元，基于根據(jù)JIS等標準確定的熱電動勢表或測溫電阻體電阻值表，將Α/D變換后的數(shù)字值變換為溫度值。另外，對于輸入電壓或電流的這類模擬輸入輸出單元，將0-10V、 l-5V、4-20mA等的模擬輸入向0-4000等預先確定的范圍的數(shù)字值變換。此外，數(shù)值變換處理的概念包含平均處理、以及在數(shù)字值超過預先設定的范圍時輸出警報的處理。
另外，通常，變換裝置(Α/D變換裝置，D/Α變換裝置)在內(nèi)部生成基準電壓(例如 GND電壓以及測定上限電壓)，基于所生成的基準電壓的模擬信號和輸入輸出的模擬值的比較而進行變換。通常，由于所生成的基準電壓包含誤差，或在構成變換裝置的電路中包含誤差，所以如果直接使用基準電壓而進行變換，則有時無法得到想要的變換值。
因此，在本發(fā)明的實施方式中，將單元類別及對誤差進行校正時作為基準的值等各個單元所固有的信息，預先保存在各個模擬從屬單元20中，在模擬主單元10中，運算部 17基于分別保存的固有信息，執(zhí)行數(shù)值變換處理和校正處理。
圖2是對模擬從屬單元20a中具有的存儲裝置22a的存儲器構造進行說明的圖。 如圖所示，在存儲裝置22a中，預先存儲有記述了單元類別的單元類別信息221、第I數(shù)字基準值222、以及第2數(shù)字基準值223。此外，對于單元類別信息221，只要是可以作為檢索關鍵詞使用而對后述的數(shù)值變換處理表121進行檢索，由此可以選擇模擬從屬單元20所固有的數(shù)值變換處理的信息即可，可以是任意的信息，例如作為單元類別信息221可以采用型號。
第I數(shù)字基準值222、第2數(shù)字基準值223為，將校正器生成的GND電壓、測定上限電壓的模擬信號分別由Α/D變換裝置21a進行變換而得到的數(shù)字值。運算部17參照模擬從屬單元20a中設定的單元類別信息221，選擇模擬從屬單元20用的數(shù)值變換處理，執(zhí)行該選擇的數(shù)值變換處理，計算數(shù)字值。然后，針對數(shù)值變換處理后的數(shù)字值，使用數(shù)字基準值 222、223進行校正處理。
存儲裝置22b的存儲器構造與存儲裝置22a相同。但是，第I數(shù)字基準值222、第 2數(shù)字基準值223為，在由D/Α變換裝置21b進行變換后，分別得到表示GND電壓的模擬值以及表示測定上限電壓的模擬值的數(shù)字值。
此外，基準電壓并不僅限定于GND電壓以及測定上限電壓。通過變更校正處理的算法，由此可以將期望的電壓設為基準電壓。
圖3是對存儲裝置12的存儲器構造進行說明的圖。在存儲裝置12中，預先存儲針對每個單元類別記述有多個數(shù)值變換處理的數(shù)值變換處理表121。對于數(shù)值變換處理表 121，通過將單元類別信息221作為檢索關鍵詞而進行檢索，從而可以取得所對應的數(shù)值變換處理。
另外，模擬主單元10保存連接從屬單元表122，其對與同一總線41連接的模擬從屬單元20a、20b的固有信息(單元類別、第I數(shù)字基準值、第2數(shù)字基準值)進行管理。圖 4是對連接從屬單元表122的數(shù)據(jù)構造進行說明的圖。如圖所示，連接從屬單元表122是針對每個模擬從`屬單元20登錄具有識別ID、單元類別、第I數(shù)字基準值以及第2數(shù)字基準值的記錄而構成的。識別ID是表示與總線41的哪個連接槽連接的識別編號。
構成連接從屬單元表122的各個記錄，是例如在啟動時等通過運算部17而登錄的。具體地說，運算部17對總線控制部16進行控制，從存儲裝置22a、22b將各個固有信息逐次向模擬主單元10的單元間I/F區(qū)域14讀出，將讀出的固有信息逐次登錄在連接從屬單元表122中。此外，也可以是在啟動時，總線控制部16自動地將固有信息從各個模擬從屬單元20讀出，并將讀出的各個固有信息登錄到連接從屬單元表122中。
此外，在這里，作為一個例子，將連接從屬單元表122作為保存在單元間I/F區(qū)域 14中的數(shù)據(jù)而進行說明，但連接從屬單元表122只要在模擬主單元10內(nèi)即可，可以保存在任何的存儲區(qū)域中。
CPU單元30具有總線控制部32，其將存儲在模擬主單元10的緩沖存儲器13及模擬從屬單元20a的緩沖存儲器23a中的數(shù)字值讀出，或者向模擬從屬單元20b的緩沖存儲器23b中寫入數(shù)字值；以及運算部31，其將總線控制部32所讀出的數(shù)字值作為輸入，進行基于用戶程序的運算，對向模擬從屬單元20b中寫入的數(shù)字值進行計算。具體地說，運算部31在每一次執(zhí)行(掃描)預先內(nèi)置的用戶程序時，進行數(shù)字值的輸入輸出。因此，緩沖存儲器13、23a上的數(shù)字值的讀出、以及緩沖存儲器23b上的數(shù)字值的更新，是每隔用戶程序的掃描周期而執(zhí)行的。
此外，變換周期設定值可以與用戶程序的掃描周期相同，也可以是不同的值。
下面，參照圖5及圖6，對本發(fā)明的模擬輸入輸出系統(tǒng)的動作進行說明。圖5是對處理輸入信號時的模擬輸入輸出系統(tǒng)的動作進行說明的圖，圖6是對處理輸出信號時的模擬輸入輸出系統(tǒng)的動作進行說明的圖。
如圖所示，在PLC I啟動時，首先，運算部17對總線控制部16進行控制，將存儲在模擬從屬單元20a的存儲裝置22a中的固有信息讀出，將讀出的固有信息登錄到存儲于單元間I/F區(qū)域14中的連接從屬單元表122中(步驟SI)。另外，運算部17對總線控制部16 進行控制，向模擬從屬單元20a的單元間I/F區(qū)域24a中存儲變換周期設定值(步驟S2)。
此外，步驟S1、步驟S2的動作還針對模擬從屬單元20b執(zhí)行。
在模擬從屬單元20a中，Α/D變換裝置21a進行Α/D變換，將Α/D變換后的數(shù)據(jù) (數(shù)字值)向單元間I/F區(qū)域24a中存儲(步驟S3)。此外，步驟S3的動作按照存儲在單元間I/F區(qū)域24a中的變換周期設定值所記述的變換周期而執(zhí)行，存儲于單元間I/F區(qū)域 24a中的Α/D變換后的數(shù)據(jù)，在每次執(zhí)行Α/D變換時被更新。
在模擬主單元10中，運算部17對總線控制部16進行控制，將存儲在模擬從屬單元20a的單元間I/F區(qū)域24a中的Α/D變換后的數(shù)據(jù)，向模擬主單元10的單元間I/F區(qū)域 14中讀出(步驟S4)。
然后，運算部17針對向單元間I/F區(qū)域14讀出的Α/D變換后的數(shù)據(jù)執(zhí)行下述處理將登錄至連接從屬單元表122中的模擬從屬單元20a的單元類別信息221作為檢索關鍵詞，對存儲在存儲裝置12中的數(shù)值變換處理表121進行檢索，通過檢索而取得的數(shù)值控制處理；以及使用登錄在連接從屬單元表122中的模擬從屬單元20a的第I數(shù)字基準值222 及第2數(shù)字基準值223進行的校正處理(步驟S5)。然后，運算部17對總線控制部16進行控制，將執(zhí)行數(shù)值變換處理及校正處理而得到的數(shù)據(jù)(數(shù)字值)向模擬從屬單元20a的單元間I/F區(qū)域24a中存儲(步驟S6)。
在模擬從屬單元20a中，總線控制部26a將通過步驟S6的處理而存儲在單元間I/ F區(qū)域24a中的執(zhí)行了數(shù)值變換處理以及校正處理后的數(shù)據(jù)向緩沖存儲器13a傳 送(步驟 S7)。
在CPU單元30中，總線控制部32將模擬從屬單元20a的緩沖存儲器23a中存儲的執(zhí)行了數(shù)值變換處理以及校正處理后的數(shù)據(jù)讀出(步驟S8)。
總線控制部32所讀出的數(shù)據(jù)被發(fā)送至運算部31，用于用戶程序的運算。
然后，總線控制部32將由運算部31通過用戶程序的運算而計算出的數(shù)字值的數(shù)據(jù)，向模擬從屬單元20b的緩沖存儲器23b中存儲(步驟S9)。
在模擬從屬單元20b中，總線控制部26b將通過步驟S8的處理而存儲在緩沖存儲器23b中的數(shù)據(jù)向單元間I/F區(qū)域24b中傳送(步驟S10)。
在模擬主單元10中，運算部17對總線控制部16進行控制，將通過步驟S9的處理而存儲在單元間I/F區(qū)域24b中的數(shù)據(jù)，向模擬主單元10的單元間I/F區(qū)域14讀出(步驟 SI I)。
然后，運算部17針對通過步驟SlO的處理而向單元間I/F區(qū)域14讀出的數(shù)據(jù)，執(zhí)行下述處理使用已登錄在連接從屬單元表122中的模擬從屬單元20b的第I數(shù)字基準值 222以及第2數(shù)字基準值223進行的校正處理；以及將已登錄在連接從屬單元表122中的模擬從屬單元20b的單元類別信息221作為檢索關鍵詞，對數(shù)值變換處理表121進行檢索， 通過檢索而取得的數(shù)值控制處理(步驟S12)。然后，運算部17對總線控制部16進行控制， 將執(zhí)行校正處理以及數(shù)值變換處理而得到的數(shù)據(jù)(數(shù)字值)向模擬從屬單元20b的單元間 I/F區(qū)域24b中存儲(步驟S13)。
在模擬從屬單元20b中，D/Α變換裝置21b將通過步驟S13的處理而存儲在單元間I/F區(qū)域24b中的數(shù)據(jù)讀出，對讀出的數(shù)據(jù)進行D/A變換，將所得到的模擬值向外部設備輸出(步驟S14)。
此外，對于步驟S4 步驟S7的動作，例如按照與存儲在單元間I/F區(qū)域24a中的變換周期設定值所記述的變換周期相同的周期而反復執(zhí)行。另外，步驟S8 步驟S9的動作按照用戶程序的掃描周期而反復執(zhí)行。另外，對于步驟SlO 步驟S13的動作，例如按照與存儲在單元間I/F區(qū)域24b中的變換周期設定值所記述的變換周期相同的周期而反復執(zhí)行。另外，對于步驟S14的動作，按照存儲在單元間I/F區(qū)域24b中的變換周期設定值所記述的變換周期而反復執(zhí)行。
此外，在本發(fā)明的實施方式中，假設模擬輸入系統(tǒng)具有I個作為模擬輸入單元起作用的模擬從屬單元20a而進行了說明，但即使在模擬輸入系統(tǒng)具有多個作為模擬輸入單元起作用的模擬從屬單元的情況下，模擬主單元10當然也可以通過上述實施方式中說明的結構，針對各個模擬從屬單元執(zhí)行數(shù)字值的運算處理。相同地，即使在模擬輸出系統(tǒng)具有多個作為模擬輸出單元起作用的模擬從屬單元的情況下，模擬主單元10也可以針對各個模擬從屬單元執(zhí)行數(shù)字值的運算處理。相同地，即使在模擬輸入輸出系統(tǒng)具有多個作為模擬輸入單元起作用的模擬從屬單元或者作為模擬輸出單元起作用的模擬從屬單元的情況下，模擬主單元10也可以針對各個模擬從屬單元執(zhí)行數(shù)字值的運算處理。
下面，說明與本發(fā)明的實施方式進行比較的技術(以下稱為對比例所涉及的技術)。圖7是對對比例所涉及的技術進行說明的圖。此外，以下，對于與本發(fā)明的實施方式相同的構成要素，標注相同的標號，省略重復的說明。
如圖7所示，根據(jù)對比例所涉及的技術，PLC 2具有CPU單元30、基本單元40以及模擬輸入輸出系統(tǒng)，該模擬輸入輸出系統(tǒng)由模擬主單兀60、模 擬多路單兀70a以及模擬多路單元70b構成?；締卧?0具有總線41，總線41將CPU單元30和模擬主單元60電連接。CPU單元30具有運算部31以及總線控制部32。
模擬主單元60具有A/D變換裝置61，其將模擬值變換為數(shù)字值；運算部63，其具有定時生成部62 ;以及總線控制部64。另外，模擬多路單元70a具有模擬多路通路切換部 71a和模擬信號變換電路72a。相同地，模擬多路單元70b具有模擬多路通路切換部71b和模擬信號變換電路72b。
模擬多路單元70a、70b分別具有多個通路的輸入端子。向各個輸入端子輸入根據(jù)規(guī)格確定的范圍的模擬值。在模擬主單元60中，定時生成部62生成對選擇模擬多路單元 70a、70b所具有的所有輸入端子中的一個的選擇信號進行切換的定時。運算部63按照由定時生成部62生成的定時進行切換，以利用選擇信號使所有輸入端子均等地被選擇。在模擬多路單元70a中，模擬多路通路切換部71a從選擇信號所指定的輸入端子取得模擬值，將取得的模擬值向模擬信號變換電路72a輸入。模擬信號變換電路72a將所輸入的模擬值變換為可以由模擬主單元60進行Α/D變換的范圍的模擬值，并將變換后的模擬值向模擬主單元 60的Α/D變換裝置61輸入。
相同地，在模擬多路單元70b中，模擬多路通路切換部71b從由選擇信號指定的輸入端子取得模擬值，將取得的模擬值向模擬信號變換電路72b輸入。模擬信號變換電路72b 將所輸入的模擬值變換為可以由模擬主單元60進行A/D變換的范圍的模擬值，并將變換后的模擬值向模擬主單元60的Α/D變換裝置61輸入。
Α/D變換裝置61將所輸入的模擬值變換為數(shù)字值，將變換后的數(shù)字值向運算部63 輸入。運算部63針對所輸入的數(shù)字值執(zhí)行數(shù)值變換處理，將數(shù)值變換處理后的數(shù)字值向總線控制部64輸入。CPU單元30的總線控制部32讀出輸入至總線控制部64的數(shù)字值。
在這里，根據(jù)對比例所涉及的技術，存在下述問題，S卩，對于從外部設備輸入的模擬值的取得周期，與輸入點數(shù)的增加相對應地，取得周期變長。另外，由于模擬多路單元 70a、70b向模擬主單兀60輸入模擬值,所以模擬值的信號的建立/消除需要時間,選擇信號的切換間隔變長，其結果，存在模擬值的取得周期進一步變長的問題。與此相對，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，由于在單元之間傳送數(shù)字值的數(shù)據(jù)，所以信號的建立/消除所花費的時間與對比例所涉及的技術相比較短。另外，由于可以按照針對每個模擬從屬單元20設定的變換周期而執(zhí)行模擬值的取得及模擬值的輸出，所以模擬值的取得周期及模擬值的輸出周期不依賴于模擬輸入輸出點數(shù)。
另外，根據(jù)對比例所涉及的技術，模擬多路單元70a、70b由模擬電路構成，在與模擬主單元60之間進行模擬信號的發(fā)送/接收。通常，在模擬電路中，電阻或運算放大器等部件的波動對Α/D變換值、D/Α變換值造成影響，因此，必須對由它們引起的誤差進行 校正。因此，在模擬多路單元70a、70b中，必須對向模擬主單元60發(fā)送的模擬值中包含的誤差進行修正。因此，根據(jù)對比例所涉及的技術，用戶在構建PLC 2時，必須對每個輸入端子的誤差進行校正，存在用戶負擔大的問題。此外，作為模擬值的誤差的校正方法，通常采用利用可變電阻對輸入輸出的模擬值的大小進行調(diào)整的方法。與此相對，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，預先在各個模擬從屬單元20中設定校正用的數(shù)字值的基準值，針對數(shù)字值進行校正，因此， 用戶不需要進行用于校正誤差的調(diào)整。
另外，根據(jù)對比例所涉及的技術，由于模擬多路單元70a、70b輸出模擬值，所以無法對單元的固有信息進行通知。因此，存在下述問題，即，用戶必須針對每個模擬多路單元70a、70b的單元類別，準備所對應的模擬主單元60。與此相對，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，在模擬主單元10和模擬從屬單元20之間發(fā)送/接收數(shù)字值，可以從模擬從屬單元20向模擬主單元10作為固有信息而傳送單元類別信息221，模擬主單元10可以基于接收到的單元類別信息221，從多個數(shù)值變換處理中選擇相應于對象單元類別的數(shù)值變換處理，因此，僅針對多個單元類別的模擬從屬單元20準備I個模擬主單元10即可。
另外，根據(jù)對比例所涉及的技術，與輸入至模擬多路單元70a、70b的模擬值分別對應的數(shù)字值，分別存儲在總線控制部64所具有的共用存儲器的預先針對每個輸入端子分配的地址中。因此，存在下述問題，即，用戶必須對模擬主單元60的共用存儲器的哪里被分配給多路單元70a、70b進行確認，并生成用戶程序。與此相對，根據(jù)本發(fā)明的實施方式， 模擬從屬單元20分別具有可由CPU單元30讀寫的緩沖存儲器(緩沖存儲器23a、緩沖存儲器23b)，分別使用該緩沖存儲器執(zhí)行與CPU單元30之間的數(shù)據(jù)交換，因此，不需要在模擬主單元10所具有的緩沖存儲器13中分配每個模擬從屬單元20的區(qū)域。
如以上說明所示，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，構成為，模擬從屬單元20a具有Α/D變換裝置21a，其對從外部設備輸入的模擬值進行Α/D變換；非易失性的存儲裝置22a，其預先存儲本單元20a的固有信息(單元類別信息221、第I數(shù)字基準值222、第2數(shù)字基準值 223)；以及緩沖存儲器23a，其用于在與CPU單元30之間進行數(shù)據(jù)傳送，模擬主單元10具有運算部17，該運算部17將Α/D變換裝置21a輸出的數(shù)字值作為輸入而執(zhí)行基于固有信息的運算處理(數(shù)值變換處理以及校正處理)，該模擬主單元10將運算處理后的數(shù)字值向緩沖存儲器23a傳送，因此，可以連接多個作為模擬輸入單元起作用的模擬從屬單元，并且不需要在模擬從屬單元中具有運算部，因此，可以廉價地使模擬輸入點數(shù)增加。
另外，構成為，模擬從屬單元20b具有D/A變換裝置21b，其通過D/Α變換而求出向外部設備輸出的模擬值；非易失性的存儲裝置22b，其預先存儲本單元20b的固有信息 (單元類別信息221、第I數(shù)字基準值222、第2數(shù)字基準值223);以及緩沖存儲器23b，其用于在與CPU單元30之間進行數(shù)據(jù)傳送，模擬主單元10具有運算部17，該運算部17將從 CPU單元30向緩沖存儲器23b寫入的數(shù)字值作為輸入而執(zhí)行基于固有信息的運算處理(數(shù)值變換處理以及校正處理)，對向D/Α變換裝置21b輸入的數(shù)字值進行計算，該模擬主單元 10將運算處理后的數(shù)字值向模擬從屬單元20b傳送，因此，可以連接多個作為模擬輸出單元起作用的模擬從屬單元，并且不需要在模擬從屬單元中具有運算部，因此，可以廉價地使模擬輸出點數(shù)增加。
另外，由于運算部17針對模擬從屬單元20a，將Α/D變換裝置21a輸出的數(shù)字值作為輸入而執(zhí)行基于模擬從屬單元20a的固有信息的運算處理，針對模擬從屬單元20b，將從CPU單元30向緩沖存儲器23b寫入的數(shù)字值作為輸入而執(zhí)行基于模擬從屬單元20b的固有信息的運算處理，所以可以連接多個作為模擬輸入單元起作用的模擬從屬單元或者作為模擬輸出單元起作用的模擬從屬單元，并且不需要在模擬從屬單元中具有運算部，因此， 可以廉價地使模擬輸入輸出點數(shù)增加。
工業(yè)實用性
如上述所示，本發(fā)明所涉及的模擬輸入系統(tǒng)、模擬輸出系統(tǒng)以及模擬輸入輸出系統(tǒng)，優(yōu)選應用于安裝在PLC中的模擬輸入系統(tǒng)、模擬輸出系統(tǒng)以 及模擬輸入輸出系統(tǒng)。
權利要求
1.一種模擬輸入系統(tǒng)，其特征在于，具有大于或等于I個的從屬輸入單元和I個主單元，該大于或等于I個的從屬輸入單元分別與連接有CPU單元的總線連接，并且具有Al D變換裝置，其與輸出模擬值的外部設備連接，將所述外部設備輸出的模擬值變換為第I數(shù)字值；第I緩沖存儲器，其對向所述CPU單元傳送的第2數(shù)字值進行緩沖；以及非易失性的存儲裝置，其存儲本單元的固有信息，該主單元與所述總線連接，具有運算部，該運算部將所述A/D變換裝置輸出的第I數(shù)字值作為輸入而執(zhí)行基于存儲在所述存儲裝置中的固有信息的運算處理，對所述第2數(shù)字值進行計算，該主單元針對所述從屬輸入單元分別執(zhí)行下述處理，即，所述運算部的運算處理、以及將由所述運算處理計算出的第2數(shù)字值向所述第I緩沖存儲器傳送的處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的模擬輸入系統(tǒng)，其特征在于，所述運算處理包含針對每個從屬輸入單元預先設定的數(shù)值變換處理，所述固有信息是識別針對本從屬輸入單元設定的數(shù)值變換處理的識別信息。
3.根據(jù)權利要求1所述的模擬輸入系統(tǒng)，其特征在于，所述運算處理包含針對每個從屬輸入單元的校正處理，所述固有信息是由本從屬輸入單元所具有的A/D變換裝置對校正器輸出的模擬基準值進行變換而得到的，是預先求出的數(shù)字基準值，所述運算部使用所述數(shù)字基準值執(zhí)行校正處理。
4.根據(jù)權利要求1所述的模擬輸入系統(tǒng)，其特征在于，所述大于或等于I個的從屬輸入單元分別具有可以由所述主單元經(jīng)由所述總線進行讀寫的第2緩沖存儲器，所述主單元經(jīng)由所述第2緩沖存儲器執(zhí)行下述處理，即，取得所述A/D變換裝置輸出的第I數(shù)字值及所述存儲裝置存儲的固有信息的處理、以及傳送所述第2數(shù)字值的處理。
5.一種模擬輸出系統(tǒng)，其特征在于，具有大于或等于I個的從屬輸出單元和I個主單元，該大于或等于I個的從屬輸出單元分別與連接有CPU單元的總線連接，并且具有D/ A變換裝置，其與接受模擬值的輸入的外部設備連接，將第I數(shù)字值變換為向所述外部設備輸出的模擬值；第I緩沖存儲器，其對從所述CPU單元傳送來的第2數(shù)字值進行緩沖；以及非易失性的存儲裝置，其存儲本單元的固有信息，該主單元與所述總線連接，具有運算部，該運算部將向所述第I緩沖存儲器中緩沖的第2數(shù)字值作為輸入而執(zhí)行基于存儲在所述存儲裝置中的固有信息的運算處理，對所述第 I數(shù)字值進行計算，該主單元針對從屬輸出單元分別執(zhí)行下述處理，即，所述運算部的運算處理、以及將由所述運算處理計算出的第I數(shù)字值向從屬輸出單元傳送的處理。
6.根據(jù)權利要求5所述的模擬輸出系統(tǒng),其特征在于，所述運算處理包含針對每個從屬輸出單元預先確定的數(shù)值變換處理，所述固有信息是識別針對本從屬輸出單元預先確定的數(shù)值變換處理的識別信息。
7.根據(jù)權利要求5所述的模擬輸出系統(tǒng)，其特征在于，所述運算處理包含每個從屬輸出單元的校正處理，所述固有信息是預先求出的數(shù)字基準值，根據(jù)該數(shù)字基準值在由本從屬輸出單元所具有的D/A變換裝置進行變換后能夠得到規(guī)定的模擬基準值，所述運算部使用所述數(shù)字基準值執(zhí)行校正處理。
8.根據(jù)權利要求5所述的模擬輸出系統(tǒng)，其特征在于，所述大于或等于I個的從屬輸出單元分別具有可以由所述主單元經(jīng)由所述總線進行讀寫的第2緩沖存儲器，所述主單元經(jīng)由所述第2緩沖存儲器執(zhí)行下述處理，即，取得所述CPU單元向所述第I 緩沖存儲器中緩沖的第2數(shù)字值及所述存儲裝置所存儲的固有信息的處理、以及傳送所述第I數(shù)字值的處理。
9.一種模擬輸入輸出系統(tǒng)，其特征在于，具有大于或等于I個的從屬輸入單元、大于或等于I個的從屬輸出單元以及I個主單元，該大于或等于I個的從屬輸入單元分別與連接有CPU單元的總線連接，并且具有A/D 變換裝置，其與輸出模擬值的第I外部設備連接，將所述第I外部設備輸出的模擬值變換為第I數(shù)字值；第I緩沖存儲器，其對向所述CPU單元傳送的第2數(shù)字值進行緩沖；以及非易失性的存儲裝置，其存儲本單元的固有信息，該大于或等于I個的從屬輸出單元分別與所述總線連接，并且具有D/A變換裝置，其與接受模擬值的輸入的第2外部設備連接，將第3數(shù)字值變換為向所述第2外部設備輸出的模擬值；第2緩沖存儲器，其對從所述CPU單元傳送來的第4數(shù)字值進行緩沖；以及非易失性的存儲裝置，其存儲本單元的固有信息，該主單元與所述總線連接，具有運算部，該運算部針對所述從屬輸入單元，將所述A/D 變換裝置輸出的第I數(shù)字值作為輸入而執(zhí)行基于存儲在所述存儲裝置中的固有信息的第I 運算處理，對所述第2數(shù)字值進行計算，針對所述從屬輸出單元，將向所述第2緩沖存儲器中緩沖的第4數(shù)字值作為輸入而執(zhí)行基于存儲在所述存儲裝置中的固有信息的第2運算處理，對所述第3數(shù)字值進行計算，該主單元針對所述從屬輸入單元分別執(zhí)行下述處理，即， 所述運算部的第I運算處理、以及將由所述第I運算處理計算出的第2數(shù)字值向所述第I 緩沖存儲器傳送的處理，針對從屬輸出單元分別執(zhí)行下述處理，即，所述運算部的第2運算處理、以及將由所述第2運算處理計算出的第3數(shù)字值向從屬輸出單元傳送的處理。
全文摘要
為了可以廉價地使模擬輸入點數(shù)增加，模擬輸入系統(tǒng)具有大于或等于1個的模擬從屬單元(20a)和1個模擬主單元(10)，該大于或等于1個的模擬從屬單元(20a)分別與連接有CPU單元(30)的總線(41)連接，具有A/D變換裝置(21a)，其將外部設備輸出的模擬值變換為第1數(shù)字值；緩沖存儲器(23a)，其對向上述CPU單元(30)傳送的第2數(shù)字值進行緩沖；以及非易失性的存儲裝置(22a)，其存儲本單元(20a)的固有信息，該模擬主單元(10)與上述總線(41)連接，具有運算部(17)，該運算部(17)將上述第1數(shù)字值作為輸入而執(zhí)行基于存儲在上述存儲裝置(22a)中的固有信息的運算處理，對上述第2數(shù)字值進行計算，該模擬主單元(10)針對模擬從屬單元(20a)分別執(zhí)行下述處理，即，上述運算處理、以及將上述計算出的第2數(shù)字值向上述緩沖存儲器(23a)傳送的處理。
文檔編號H03M1/12GK103039007SQ20118000431
公開日2013年4月10日 申請日期2011年8月1日 優(yōu)先權日2011年8月1日
發(fā)明者星川賢, 高瀨茂明 申請人:三菱電機株式會社