JPH07110652A - プログラマブルコントローラの入出力装置の雑音除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プログラマブルコントローラの入出力装置の
雑音除去回路を簡素化する。 【構成】 アナログ／デジタル変換後のデジタル入力信
号に対して、平均処理および移動平均処理を加算器２
１，除算器２２およびＭＰＵ５等により施して雑音を除
去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プログラマブルコント
ローラの入出力装置の雑音除去方法に関し、より詳しく
は制御対象の機器との間で入出力する信号をデジタル／
アナログに相互変換するプログラマブルコントローラの
入出力装置の雑音除去方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プログラマブルコントローラは電
子機器を自動制御するための機器として知られている。
プログラマブルコントローラは制御対象の電子機器から
その機器内の接点の作動状態を示す入力信号を入力し、
この入力信号に基づいて、上記接点の新たな作動内容を
決定する。決定された作動内容を制御対象の電子機器に
伝えるためにプログラマブルコントローラから出力信号
が出力される。プログラマブルコントローラ内では、通
常、制御信号レベルのデジタル信号が取り扱われ、制御
対象機器側ではアナログ信号が取り扱われる。このた
め、プログラマブルコントローラ本体と制御対象機器の
間に、アナログ／デジタル変換を行う入出力ユニットが
設置される。

【０００３】入出力ユニットの入力信号処理系の代表的
なシステム構成を図９に示す。プログラマブルコントロ
ーラ内のバス３を介してプログラマブルコントローラ本
体１、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）２および入出
力ユニット１２が接続されている。プログラマブルコン
トローラ本体１は入力信号に基づきシーケンス演算を行
って、出力信号を決定する。プログラマブルコントロー
ラ本体１はＣＰＵを有し、ＣＰＵにより入出力ユニット
１２との間で入力信号および出力信号の転送処理が行わ
れる。Ｉ／Ｏ２はプログラミング装置と接続し、プログ
ラミング装置からシーケンス演算用のプログラムを入力
する。入出力ユニット１２内ではバスインターフェース
４がバス３に接続され、出力のためにプログラマブルコ
ントローラ本体１のＣＰＵからバス３に出力された複数
点の出力信号はバスインターフェース４を介してＭＰＵ
５に転送される。ＭＰＵ５はプログラマブルコントーラ
本体１から出力信号を一括して受信し、ＲＡＭ７に一時
記憶した後、不図示のアナログ／デジタル変換回路を介
して制御対象機器に出力される。

【０００４】一方、制御対象機器側から送られた複数点
の入力信号はそれぞれオペアンプ１１に入力される。オ
ペアンプ１１で一定電圧のハイ／ローの信号に整形され
た入力信号はノイズフィルタ１０により雑音が除去され
る。この後、マルチプレクサ９により順次に選択された
ノイズ除去後の入力信号は、アナログ／デジタル（Ａ／
Ｄ）変換器８によりデジタル信号に変換され、ＭＰＵ５
を介してＲＡＭ７に一時記憶される。この後、ＭＰＵ５
はプログラマブル本体１側の動作に同期して、プログラ
マブルコントローラ本体１に対してＲＡＭ７の入力信号
をバスインタフェース４を介して引き渡す（図１０参
照）。以上の動作制御はＲＯＭ６に記憶された処理手順
をＭＰＵ５が実行することにより実現される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来この種システムで
は、入力信号の点数（チャンネル数）と同じだけの周波
数特性の良い高価なノイズ除去フィルタが必要であり、
入出力ユニット１２の大型化，コスト低減化に影響を与
えていた。

【０００６】そこで、本発明の目的は、上述の点に鑑み
て、雑音フィルタと同等の雑音除去効果を奏し、装置の
小型化、コスト低減化に寄与することの可能なプログラ
マブルコントローラの入出力装置の雑音除去方法を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、制御対象機器から送られたアナロ
グ入力信号を、入出力装置において雑音を除去すると共
に、アナログ／デジタル変換して、プログラマブルコン
トローラ本体に転送するプログラマブルコントローラの
入出力装置の入出力装置の雑音除去方法において、アナ
ログ／デジタル変換後のデジタル入力信号を複数回サン
プリングし、当該サンプリングされたデジタル入力信号
を第１演算器により平均することで雑音の高周波成分を
除去し、当該処理後のデジタル入力信号をメモリに記憶
しておき、現時点の当該処理後のデジタル入力信号と前
記メモリ上の過去のデジタル入力信号とを第２演算器に
より移動平均することにより雑音の低周波成分を除去す
ることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明では、プログラマブルコントローラ側に
制御対象機器から送られる入力信号がプログラマブルコ
ントローラ本体のシーケンス演算周期の間保持出力され
るというプログラマブルコントローラ固有の信号特徴に
着目し、入力信号に対して、平均処理、移動平均処理を
施すことにより入力信号の中に含まれる雑音成分を除去
する。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１０】本発明に関わる処理を説明する前に、本発
明に関わる雑音除去回路を図２を用いて説明する。な
お、入出力ユニットの構成は図９に示す従来例とほぼ同
様であるが、図９のフィルタ１０の代りにＡ／Ｄ変換器
８の出力側に図２の平均回路（本発明の第１演算器）が
接続されている点が従来例と本実施例の構成の異なる点
である。

【００１１】図２において、符号２１はＤ型フリップフ
ロップであり、Ａ／Ｄ変換器８の出力をクロック毎にサ
ンプリングして、下流側のフリップフロップ２１に保持
出力すると共に加算器２２にも出力する。加算器２２は
フリップフロップ２１の出力とこの出力より１クロック
前の累積出力とを加算する。図２の回路例では１チャン
ネル当り４クロックでサンプリングされた４点のＡ／Ｄ
変換器８の合計出力が除算器２３で平均化される。以
下、図４および図５を参照しながら本発明に関わる雑音
除去処理を説明する。なお。図４および図５はＭＰＵ５
が実行する手順を示す。説明の１例として、入力点数が
１０点、すなわち、入力チャンネルが１０チャンネルあ
る場合を例に説明する。また、本実施例では入力信号を
１点入力するために４回のサンプリングを行うものとす
る。

【００１２】プログラマブルコントローラ本体１がＲＡ
Ｍ７に記憶された１０点分の入力信号を読出した後、Ｍ
ＰＵ５は図４の制御手順を実行する。ＭＰＵ５がチャン
ネルを“１”に初期設定することでマルチプレクサ９は
第１のチャンネル（図９の一番上のアンプ１０）の出力
を図２の平均回路に出力する。図２の平均回路は上述し
たように一定時間内の異なる時点で入力信号の４回のサ
ンプリングを行って平均処理を実行し（図３参照）サン
プリングデータの平均（図３のＱ１）を入力信号として
ＭＰＵ５に引渡す。ＭＰＵ５は受け取った入力信号をＲ
ＡＭ７の第１チャンネル割当て領域に記憶する（図４の
Ｓ２０〜Ｓ３０）。

【００１３】以下、ＭＰＵ５はチャンネルを切替えて、
第２チャンネルの平均出力、第３チャンネルの平均出力
を順次にＲＡＭ５に書込んで行く（図４のＳ２０〜Ｓ４
０→Ｓ５０のループ処理）。全チャンネルの平均出力を
入力すると、ＭＰＵ５は本発明の第２演算器として次
に、図５の制御手順を実行して、各チャンネル毎に、移
動平均処理を行う。移動平均処理とは、現時点から過去
に遡って連続する一定個数（本実施例の図１の例では３
点）のデータの平均を計算する処理のことである。図３
の例では平均出力Ｑ３が得られた過去の平均出力Ｑ１，
Ｑ２および現時点の平均出力Ｑ３の移動平均値が計算さ
れ、この移動平均値が最終的な入力信号の値として決定
される。このようにしてＭＰＵ５によりチャンネル毎に
計算された移動平均値はＲＡＭ７に格納され（図５のＳ
１１０〜Ｓ１５０のループ処理）、プログラマブルコン
トローラ本体１側に引渡される。

【００１４】以上、説明したような平均処理を施すこと
により平均処理を施す前にアナログ入力信号の中に含ま
れる雑音の高周波成分が図６に模式的に示すように低減
化（平滑化）され、さらに移動平均処理により雑音の低
周波成分が図７に模式的に示すように低減される。ま
た、２つの平均処理を組合わせることにより、図８に模
式的に示すように、雑音成分はほとんど除去される。

【００１５】また、簡単な平均演算をＭＰＵ５のソフト
ウェアの演算で実現できるので、雑音除去用の専用のフ
ィルタ回路を設ける必要はなく、製造コネルが著しく高
価になることもない。

【００１６】本実施例の他に次の例を実現できる。

【００１７】１） 本実施例では単純平均化処理を演算
器（加算器および除算器）で実行するようにしている
が、ＭＰＵ５のソフトウェア処理で実現してもよい。こ
の場合、チャンネル毎に単純平均処理および移動平均処
理を続けて実行するようにした方がプログラムステップ
数が短く処理時間が短縮される。

【００１８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明では簡単
な回路構成で入力信号の雑音を除去できるので、装置の
小型化、製造コストの低減化に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例における入力信号のサンプリング
タイミングを示すタイミングチャートである。

【図２】本発明実施例における平均回路の構成を示すブ
ロック図である。

【図３】本発明実施例における移動平均処理タイミング
を示す説明図である。

【図４】本発明実施例におけるＭＰＵ５の処理手順を示
すフローチャートである。

【図５】本発明実施例におけるＭＰＵ５の処理手順を示
すフローチャートである。

【図６】平均処理により得られる雑音除去特性を示す図
である。

【図７】移動処理により得られる雑音除去特性を示す図
である。

【図８】平均処理および移動平均処理により得られる雑
音除去特性を示す図である。

【図９】従来の入出力ユニットのシステム構成を示すブ
ロック図である。

【図１０】従来の入出力ユニットのシステムの動作を説
明するためのタイミングチャートである。

【符号の説明】

１ プログラマブルコントローラ本体 ２ Ｉ／Ｏ ３ バス ４ バスインタフェース ５ ＭＰＵ ６ ＲＯＭ ７ ＲＡＭ ８ Ａ／Ｄ変換器 ９ マルチプレクサ １０ （雑音除去用）フィルタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御対象機器から送られたアナログ入力
   信号を、入出力装置において雑音を除去すると共に、ア
   ナログ／デジタル変換して、プログラマブルコントロー
   ラ本体に転送するプログラマブルコントローラの入出力
   装置の入出力装置の雑音除去方法において、 アナログ／デジタル変換後のデジタル入力信号を複数回
   サンプリングし、 当該サンプリングされたデジタル入力信号を第１演算器
   により平均することで雑音の高周波成分を除去し、 当該処理後のデジタル入力信号をメモリに記憶してお
   き、 現時点の当該処理後のデジタル入力信号と前記メモリ上
   の過去のデジタル入力信号とを第２演算器により移動平
   均することにより雑音の低周波成分を除去することを特
   徴とするプログラマブルコントローラの入出力装置の雑
   音除去方法。