JPH0219482B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、マイクロプロセツサ応用のプログラ
マブルコントローラに関し、さらに詳しくは、ユ
ーザが組むユーザプログラムにより補助演算およ
び制御演算が行われるコントローラに関する。

＜従来の技術＞ 最近のプロセスは、省エネルギー、省資源およ
び公害防止などの点で従来にまして高い精度の制
御が要求されている。この為プロセス制御の分野
においてもコントローラとして、アナログの制御
演算方式にかわつて、マイクロプロセツサ応用の
デイジタル制御演算方式のものが実用化されてい
る。

しかもマイクロプロセツサ応用のコントローラ
は、１つのハードウエアでPID演算、バツチ付
PID演算、サンプル値PI演算等の種々の制御演算
をユーザが作るユーザプログラムにより実行で
き、さらに制御演算の他に種々の補助演算もユー
ザプログラムにより実行できる利点がある。

第１図は、マイクロプロセツサ応用のコントロ
ーラの一例を示す構成図である。

プロセス量の検出器（図示せず）からの測定値
および温度圧力補正の為の温度、圧力等のアナロ
グ入力Ei１〜Ei５は、入力マルチプレクサ１によ
つて順次Ａ／Ｄ変換器２に入力され、デイジタル
量に変換され、マイクロプロセツサ（以下CPU
という）３に取り込まれる。一方シーケンス処理
あるいは種々の動作切換えのために必要なデイジ
タル入力Di１〜Di３は、デイジタル入力インタ
ーフエイス４を介してバス５経由で、CPU３に
取り込まれる。

また、上位コンピユータあるいはオペレータコ
ンソールとの通信は、通信インターフエイス６を
介して同様に行われる。また、全面パネル７の表
示器IM，OM、設定値増減釦SP、操作出力増減
釦MR、運転モード切換え釦SMとの正面パネル
インターフエイス８、および各種の制御パラメー
タ、可変パラメータの設定あるいは入出力値の表
示等を行うキーボード／デイスプレイ装置９との
インターフエイス１０などもバス５に接続されて
いる。

メモリ部１１に格納されたプログラムによつて
種々の演算を行つた結果は、Ｄ／Ａ変換器１２で
アナログ出力に変換され、その後出力サンプルホ
ールド回路１３に次の更新時間までホールドされ
る。また、コントローラの出力は、バルブ（図示
せず）の操作のために通常電流出力であるので、
サンプルホールド回路１３で１つは電圧／電流変
換器１４を通じて出力される。

各種のステータス出力は、デイジタル出力イン
ターフエイス１５を介して出力される。CPU３
の異常時はウオツチドツクタイマ１６によつて検
出され、フエイル信号Failとして出力される。

第２図は、この様な構成のマイクロプロセツサ
応用のコントローラを機能的に示したブロツク図
である。

第２図において、Ａ／Ｄ変換器等を介して取り
込まれた入力は、メモリ部内の入力レジスタ２０
にデイジタル信号として格納される。この時内部
データ形式への変換などの入力処理が施される。
入力レジスタ２０に格納されたデータは、補助演
算部２１で線形化、温度補正およびフイルタリン
グなどの各種の演算が施されて、測定値PVとな
つて、制御演算部２２に与えられる。

制御演算部２２では、測定値PVと設定値SVと
の偏差にPID演算等の所定の制御演算等を施す。
補助演算部２１および制御演算部２２は、ユーザ
プログラムによつて各種の演算を実行する。制御
演算部２２からの操作出力MVは、出力レジスタ
２３に格納される。出力レジスタ２３に格納され
たデータがＤ／Ａ変換器等を介して出力される。

そして、一般にはコントローラの機能を構成す
るのに必要な演算ブロツクを種々用意し、それぞ
れに機能番号を付けておき、ユーザが作るユーザ
プログラムによつてこれらの演算ブロツクを機能
番号によつて次々に指定することで、組み合わ
せ、所定の制御演算を実行するように構成してあ
る。

例えば、PID制御演算を行う場合には、測定値
PVと設定値SVの偏差に制御演算を施すPID演算
ブロツクと、PID演算ブロツクの出力の上限およ
び下限を制限するリミツタブロツクと、リミツタ
ブロツクの出力と手動操作器の出力とを切換えて
操作出力MVとする手動・自動切換スイツチなど
の組み合わせ、および手動・自動の切換えをバラ
ンスレスバンプレスに行うためのトラツキング処
理や、内部設定と外部設定との切換えに伴う処理
や、PV，SV，MVの表示に関する処理をユーザ
プログラムによつて指定して、全体としてコント
ローラの機能を行うようにしている。

＜発明が解決しようとする課題＞ この様に制御演算の種々の機能を演算ブロツク
に要素化し、これらを組み合わせて構成される従
来のコントローラは、制御演算部としていろいろ
な変形応用ができる反面、制御に関する詳しい知
識がないとプログラムが組み立てられない難点が
あつた。

そこで、発明者らは「特開昭57−13506号公報
（特公昭64−1802）」に開示されているようなコン
トローラを提案した。

このコントローラは、シングルループ制御を行
うための機能を標準化したシングルループ制御フ
アンクシヨンと、カスケード制御を行うための機
能を標準化したカスケード制御フアンクシヨンお
よび選択制御を行うための機能を標準化した選択
制御フアンクシヨンを設けると共に、ユーザプロ
グラムの１命令によつてこれらの複数個の制御フ
アンクシヨンのいずれか一つを選択する命令を設
け、制御フアンクシヨンを選択するユーザプログ
ラムの１命令によつてこれらの制御演算機能の一
つを決定できるようにしたものである。

ところでこの場合、例えばシングルループ制御
の中にも、通常のPID演算、バツチ付PID演算、
サンプル値PI演算等がある。したがつて、これ
らの選択を、制御に関する詳しい知識がなくとも
プログラムが組み立てられるという特長を生かし
ながら簡単に行えることが望まれる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもの
で、従来のアナログコントローラの形式を選択す
るのと同じ感覚でプログラムを組むことが可能で
あつて、しかも制御演算としてPID演算、バツチ
付PID演算、サンプル値付PI演算を簡単に設定で
きるマイクロプロセツサ応用のコントローラを提
供することを目的とする。

＜課題を解決する手段＞ 前記した目的を達成する本発明は、 ユーザが組むユーザプログラムにより補助演算
および制御演算が行われるマイクロプロセツサ応
用のコントローラにおいて、 測定値PVを入力し、操作出力MVを出力する
制御演算機能の全体を一つの制御フアンクシヨン
として標準化した制御演算フアンクシヨン要素
と、 この制御演算フアンクシヨン要素内に設けら
れ、測定値PVと設定値SVの偏差信号に所定の制
御演算を施す制御演算要素と、 この制御演算要素内にそれぞれ別々の制御演算
を行う機能として設けられた、PID演算、バツチ
付PID演算、サンプル値PI演算の各処理を行う機
能ブロツクと、 この制御演算要素の制御演算機能として前記
PID演算、バツチ付PID演算、サンプル値PI演算
のいずれを選択するかの情報が格納されるレジス
タと、 前記制御演算要素内に設けられ、前記レジスタ
に格納された情報に基づいてPID演算、バツチ付
PID演算、サンプル値PI演算のいずれかの処理を
行う機能ブロツクを選択する機能ブロツク選択手
段と を備えて構成される。

＜作用＞ ユーザはプログラムを組み上げるに際して、制
御演算フアンクシヨンを１命令で指定すると共
に、レジスタにPID演算、バツチ付PID演算、サ
ンプル値PI演算のいずれかの処理を行うかの情
報をレジスタに設定する。

制御演算フアンクシヨンは、測定値PVを入力
し、レジスタに設定された情報に基づいて所定の
制御演算動作を行い、その演算結果を操作出力
MVとして出力するコントローラとしての動作を
行う。

＜実施例＞ 第３図は、本発明のコントローラの制御演算部
の一例を示す機能ブロツク図である。

図において、Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれレジスタ
で、Ｒ１には測定値PVが、Ｒ２には設定値SV
が、Ｒ３には操作出力MVが、Ｒ４には、制御演
算機能を選択する情報SSがそれぞれ格納されて
いる。

CFは測定値PVを入力し、操作出力MVを出力
する制御演算機能の全体を一つの制御フアンクシ
ヨンとして標準化した制御演算フアンクシヨン要
素で、この制御フアンクシヨンは、ユーザプログ
ラムの１命令で選択されるものである。

CEはこの制御演算フアンクシヨン要素CF内に
設けられ、測定値PVと設定値SVの偏差信号に所
定の制御演算を施す制御演算要素である。この制
御演算要素CE内には、各種の制御演算を行う機
能として、PID演算、バツチ付PID演算、サンプ
ル値PI演算の各処理を行う機能ブロツクがそれ
ぞれ別々に設けられている。

これらの複数の機能ブロツクは、その前に設け
られているスイツチ手段により、レジスタＲ４に
格納されている情報に基づいていずれかの機能ブ
ロツクが選択される。

すなわち、例えば、レジスタＲ４に格納された
情報が「０」であると、スイツチ手段は接点１側
に接続されPID演算機能を選択する。また、レジ
スタＲ４に格納された情報が「１」であると、ス
イツチ手段は接点２側に接続され、バツチ付PID
演算機能を選択し、情報が「２」であるとスイツ
チ手段は接点３側に接続され、チンプル値PI演
算機能を選択する。

LMはリミツタで、演算機能ブロツクCEから
の出力の上限値及び下限値を制御する。SW１は
自動・手動切換えスイツチで、リミツタLMの出
力と手動操作器MRの出力を換えて操作出力MV
とするものである。

自動運転モードＡと手動運転モードＭは、正面
パネル７に設けられている運転モード切換え釦
SMのＡまたはＭを押すことによつて切換えられ
る。

この切換えをバランスレスバンプレスに行うた
めに、手動運転時にはスイツチSW２により操作
出力MVがトラツキング信号として制御演算機能
ブロツクCEに与えられる。

また、測定値PVと設定値SVとは、正面パネル
７の表示器IMで表示され、操作出力MVも表示
器OMで表示される。さらに設定値SVは、過外
部からも設定できるように、内部設定と外部設定
とを切換えるスイツチSW３が設けられており、
スイツチSW３は運転モード切換え釦SMの押し
釦Ｃを押すことによつて外部設定側に切換わる。

内部設定時には、設定値増減釦SPで設定値SV
を変更できる。

第４図は、制御フアンクシヨンCFで行われる
主要な動作を示すフローチヤートである。この動
作を行わせるためのプログラムは、あらかじめ標
準化されており、ユーザが作るユーザプログラム
の中で、１命令で指定できるようになつている。

ここでユーザプログラムの１命令で指定できる
とは、例えばユーザがプログラムを作るときに用
いるプログラマに、この制御フアンクシヨンCF
を指定する専用のキーを設けておき、そのキーを
操作することで、簡単に指定できるということで
ある。

そして、このフローの中で行う演算機能は、レ
ジスタ４に格納する情報で指定できる。

＜効果＞ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、
従来のアナログコントローラと同じ感覚で、全体
の動作をおこなわせるプログラムを作ることがで
き、しかもPID演算、バツチ付PID演算、サンプ
ル値PI演算の各処理を行う機能ブロツクを簡単
に指定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はマイクロプロセツサ応用のコントロー
ラのハードウエアの一例を示すブロツク図、第２
図は従来のコントローラの機能的な構成を示すブ
ロツク図、第３図は本発明のコントローラの一例
を示す機能ブロツク図、第４図は主要な動作を示
すフローチヤートである。 ２……Ａ／Ｄ変換器、３……マイクロプロセツ
サ、５……バス、７……正面パネル、１１……メ
モリ部、CF……制御演算フアンクシヨン、CE…
…演算演算要素、IM，OM……表示器、LM……
リミツタ、SW１〜SW３……スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ユーザが組むユーザプログラムにより補助演
   算および制御演算が行われるマイクロプロセツサ
   応用のコントローラにおいて、 測定値PVを入力し、操作出力MVを出力する
   制御演算機能の全体を一つの制御フアンクシヨン
   として標準化し、当該制御フアンクシヨンを前記
   ユーザプログラムの１命令で使用できるように構
   成した制御演算フアンクシヨン要素CFと、 この制御演算フアンクシヨン要素CF内に設け
   られ、測定値PVと設定値SVの偏差信号に所定の
   制御演算を施す制御演算要素CEと、 この制御演算要素CE内にそれぞれ別々の制御
   演算を行う機能として設けられたPID演算、バツ
   チ付PID演算、サンプル値PI演算の各処理を行う
   機能ブロツクと、 前記制御演算要素の制御演算機能として前記
   PID演算、バツチ付PID演算、サンプル値PI演算
   のいずれを選択するかの情報が格納されるレジス
   タＲ４と、 前記制御演算要素CE内に設けられ、前記レジ
   スタＲ４に格納された情報に基づいてPID演算、
   バツチ付PID演算、サンプル値PI演算のいずれか
   の処理を行う機能ブロツクを選択する機能ブロツ
   ク選択手段と を備えたことを特徴とするコントローラ。