特許 7499633 信号出力装置およびキャリブレーション方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-06

(45)【発行日】2024-06-14

(54)【発明の名称】信号出力装置およびキャリブレーション方法

(51)【国際特許分類】

   G05B 23/02 20060101AFI20240607BHJP

【ＦＩ】

G05B23/02 V

G05B23/02 E

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020122064

(22)【出願日】2020-07-16

(65)【公開番号】P2022018734

(43)【公開日】2022-01-27

【審査請求日】2023-06-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001461

【氏名又は名称】弁理士法人きさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】原島 昇

(72)【発明者】

【氏名】小宮山 高志

【審査官】田中 友章

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１９２９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０２１５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１６９８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０２３２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１２４０５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ ２３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

機器を制御または操作するための信号を上位装置から受信して、該信号の形式を前記機器が処理可能な形式に変換する信号出力装置であって、
前記信号を前記上位装置から受信する通信部と、
前記形式の変換によって生じる、前記信号が示す信号値の誤差を低減させるための補正値を記憶する記憶部と、
前記通信部が前記上位装置から受信した前記信号を、前記補正値を用いて、前記機器が処理可能な前記形式の信号に変換する演算変換部と、
前記演算変換部による変換後の前記信号を、前記機器に出力する出力部と、
を備え、
前記出力部は、
複数の前記機器と接続された複数の出力端子を有し、
前記演算変換部は、
前記複数の出力端子と、複数の第１伝送経路を介して接続され、
前記記憶部は、
前記機器、該機器と接続されている出力端子、または、該出力端子に接続されている前記第１伝送経路を特定する特定情報を記憶し、
前記演算変換部は、
前記通信部が前記上位装置から受信した前記信号が示す設定値からの、前記形式の変換後における前記信号値の前記誤差と、該誤差を低減させる前記補正値とを演算し、前記記憶部における前記補正値を、演算した前記補正値によって書き換えるものであり、
１以上の前記機器を制御または操作するための、１以上の前記信号を、前記通信部が受信した場合において、前記特定情報に基づいて、前記形式の変換後の前記１以上の信号の各々を、１以上の前記第１伝送経路の各々の側へ出力するための分離部を更に有する、信号出力装置。

【請求項2】

前記記憶部は、
前記機器、該機器と接続されている出力端子、または、該出力端子に接続されている前記第１伝送経路を特定する前記特定情報と、前記機器を制御または操作するための前記信号の前記形式の変換によって生じる前記誤差を低減させる前記補正値と、を関連付けて記憶し、
前記演算変換部は、
前記複数の機器のうちの１以上の前記機器を制御または操作するための、１以上の前記信号を、前記通信部が受信した場合において、前記１以上の機器の各々、該１以上の機器と接続されている１以上の前記出力端子の各々、または、該１以上の出力端子と接続されている１以上の前記第１伝送経路の各々を特定する前記特定情報と関連付けられた前記補正値を用いて、前記１以上の信号の各々を、前記１以上の機器の各々が処理可能な前記形式の前記信号に変換する、請求項１に記載の信号出力装置。

【請求項3】

機器を制御または操作するための信号を上位装置から受信して、該信号の形式を前記機器が処理可能な形式に変換する信号出力装置であって、
前記信号を前記上位装置から受信する通信部と、
前記形式の変換によって生じる、前記信号が示す信号値の誤差を低減させるための補正値を記憶する記憶部と、
前記通信部が前記上位装置から受信した前記信号を、前記記憶部に記憶されている前記補正値を用いて補正する演算部と、前記演算部が補正した前記信号を、前記機器が処理可能な前記形式に変換する第１変換部と、を有する演算変換部と、
前記演算変換部による変換後の前記信号を、前記機器に出力する出力部と、
前記第１変換部による変換後の前記信号を、該第１変換部による変換前の前記形式に変換する第２変換部と、を備え、
前記出力部は、複数の前記機器と接続された複数の出力端子を有し、
前記演算変換部の複数の前記第１変換部は、前記複数の出力端子と、複数の第１伝送経路を介して接続されており、
前記記憶部は、
前記機器、該機器と接続されている前記出力端子、該出力端子に接続されている前記第１伝送経路、または、該出力端子と接続されている前記第１変換部を特定する特定情報と、前記機器を制御または操作するための前記信号の前記形式の変換によって生じる前記誤差を低減させる前記補正値と、を関連付けて記憶し、
前記演算部は、
前記第２変換部による変換後の前記信号が示すフィードバック値の、前記通信部が前記上位装置から受信した前記信号が示す設定値からの前記誤差と、該誤差を低減させる前記補正値とを演算し、前記記憶部における前記補正値を、演算した前記補正値によって書き換え、
前記複数の機器のうちの１以上の前記機器を制御または操作するための、１以上の前記信号を、前記通信部が受信した場合において、前記１以上の機器の各々、該１以上の機器と接続されている１以上の前記出力端子の各々、該１以上の出力端子と接続されている１以上の前記第１伝送経路の各々、または、該１以上の出力端子と接続されている１以上の前記第１変換部の各々を、特定する前記特定情報と関連付けられた前記補正値を用いて、前記１以上の信号の各々を補正し、
前記演算変換部は、更に、
前記演算部による補正後の前記１以上の信号の各々を、前記１以上の第１変換部の各々へ出力するための分離部を有し、
前記第２変換部は、
前記１以上の第１変換部による変換後の前記１以上の信号を、前記１以上の第１変換部による変換前の前記形式に変換し、
前記演算部は、
前記第２変換部による変換後の前記１以上の信号の各々が示すフィードバック値の、前記１以上の第１変換部の各々による変換前の前記１以上の信号の各々が示す前記設定値からの前記誤差と、該誤差を低減させる前記補正値とを演算し、前記記憶部における前記補正値を、演算した前記補正値によって書き換える、信号出力装置。

【請求項4】

前記記憶部は、
前記演算部と一体的に設けられ、前記補正値を記憶する主記憶部と、
前記演算部とは別個に設けられ、前記補正値を記憶する、不揮発性の副記憶部と、
を有し、
前記演算部は、
前記信号出力装置の起動時において、前記副記憶部に記憶された前記補正値を前記主記憶部に読み込み、
前記信号出力装置の運転時には、前記主記憶部に記憶された前記補正値を用いて、前記通信部が受信した前記信号を補正し、
前記補正値の演算毎に、前記主記憶部に記憶されている前記補正値を、演算した前記補正値によって書き換え、
前記運転時において、予め定められた時間が経過した場合には、前記主記憶部に記憶されている前記補正値によって、前記副記憶部に記憶されている前記補正値を書き換える、請求項３に記載の信号出力装置。

【請求項5】

機器を制御または操作するための信号を上位装置から受信して、該信号の形式を前記機器が処理可能な形式に変換する信号出力装置によって実行されるキャリブレーション方法であって、
前記信号出力装置は、
前記形式の変換によって生じる、前記信号が示す信号値の誤差を低減させるための補正値を記憶する記憶部と、
変換後の前記信号を、前記機器に出力する出力部であって、複数の前記機器と接続された複数の出力端子を有する出力部と、を備え、
前記信号出力装置は、前記複数の出力端子と、複数の第１伝送経路を介して接続され、
前記記憶部は、前記複数の機器、該機器と接続されている前記出力端子、または、該出力端子に接続されている前記第１伝送経路を特定する特定情報を記憶しており、
前記信号を前記上位装置から受信するステップと、
前記上位装置から受信した前記信号を、前記記憶部に記憶されている前記補正値を用いて、前記機器が処理可能な前記形式の前記信号に変換するステップと、
変換後の前記信号を、前記機器に出力するステップと、
前記上位装置から受信した前記信号が示す設定値からの、前記形式の変換後における前記信号値の前記誤差、および、該誤差を低減させる前記補正値を演算するステップと、
前記記憶部における前記補正値を、演算した前記補正値によって書き換えるステップと、を含んでおり、
前記出力するステップは、
１以上の前記機器を制御または操作するための、１以上の前記信号を受信した場合において、前記特定情報に基づいて、前記形式の変換後の前記１以上の信号の各々を、１以上の前記第１伝送経路の各々の側へ出力するステップ
を含む、キャリブレーション方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、信号出力装置およびキャリブレーション方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、例えばプラントなどに設置されたフィールド機器と、当該フィールド機器を制御するコントローラなどの上位装置とを仲介する信号出力装置が知られる（例えば、特許文献１参照）。信号出力装置は、例えばデジタル形式の信号を上位装置から受信し、当該信号を、例えばアナログ形式など他形式の信号に変換する。信号出力装置は、変換した信号を、１以上の出力端子を介して、１以上のフィールド機器に出力する。

【0003】

信号出力装置における信号の変換の際において、変換前の信号が示す値から、変換後の信号が示す値がずれてしまう場合がある。このような、変換の際に発生する信号値の誤差を低減させるため、信号出力装置は、当該誤差に対応する補正値を記憶している。そして、信号出力装置は、上位装置から受信した信号の形式を変換する際に、当該補正値を用いて、当該信号の値を補正する。なお、補正値を信号出力装置に記憶させる作業は、当該信号出力装置をプラントなどへの出荷する際などにおいて、エンジニアなどにより行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２―２０８６９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、信号出力装置が信号の変換の際に用いる補正値は、上述のように、出荷時において定められる。しかし、信号出力装置の経時変化、または、信号出力装置の設置環境の変化等によって、誤差は変動し得る。例えば、経時変化によって信号出力装置の部品性能が劣化し、誤差が大きくなり得る。また、温度などの環境変化により、ドリフトが発生し得る。信号出力装置は、一定の補正値を用いて信号値を補正するため、補正後の信号値には、上記経時変化または環境変化等による影響が、誤差として現れる場合があった。

【0006】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、信号を変換する際に生じる誤差を低減させるための補正値を最適化する信号出力装置およびキャリブレーション方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る信号出力装置は、機器を制御または操作するための信号を上位装置から受信して、該信号の形式を前記機器が処理可能な形式に変換する信号出力装置であって、前記信号を前記上位装置から受信する通信部と、前記形式の変換によって生じる、前記信号が示す信号値の誤差を低減させるための補正値を記憶する記憶部と、前記通信部が前記上位装置から受信した前記信号を、前記補正値を用いて、前記機器が処理可能な前記形式の信号に変換する演算変換部と、前記演算変換部による変換後の前記信号を、前記機器に出力する出力部と、を備え、前記出力部は、複数の前記機器と接続された複数の出力端子を有し、前記演算変換部は、前記複数の出力端子と、複数の第１伝送経路を介して接続され、前記記憶部は、前記機器、該機器と接続されている出力端子、または、該出力端子に接続されている前記第１伝送経路を特定する特定情報を記憶し、前記演算変換部は、前記通信部が前記上位装置から受信した前記信号が示す設定値からの、前記形式の変換後における前記信号値の前記誤差と、該誤差を低減させる前記補正値とを演算し、前記記憶部における前記補正値を、演算した前記補正値によって書き換えるものであり、１以上の前記機器を制御または操作するための、１以上の前記信号を、前記通信部が受信した場合において、前記特定情報に基づいて、前記形式の変換後の前記１以上の信号の各々を、１以上の前記第１伝送経路の各々の側へ出力するための分離部を更に有するものである。
また、本発明に係る信号出力装置は、機器を制御または操作するための信号を上位装置から受信して、該信号の形式を前記機器が処理可能な形式に変換する信号出力装置であって、前記信号を前記上位装置から受信する通信部と、前記形式の変換によって生じる、前記信号が示す信号値の誤差を低減させるための補正値を記憶する記憶部と、前記通信部が前記上位装置から受信した前記信号を、前記記憶部に記憶されている前記補正値を用いて補正する演算部と、前記演算部が補正した前記信号を、前記機器が処理可能な前記形式に変換する第１変換部と、を有する演算変換部と、前記演算変換部による変換後の前記信号を、前記機器に出力する出力部と、前記第１変換部による変換後の前記信号を、該第１変換部による変換前の前記形式に変換する第２変換部と、を備え、前記出力部は、複数の前記機器と接続された複数の出力端子を有し、前記演算変換部の複数の前記第１変換部は、前記複数の出力端子と、複数の第１伝送経路を介して接続されており、前記記憶部は、前記機器、該機器と接続されている前記出力端子、該出力端子に接続されている前記第１伝送経路、または、該出力端子と接続されている前記第１変換部を特定する特定情報と、前記機器を制御または操作するための前記信号の前記形式の変換によって生じる前記誤差を低減させる前記補正値と、を関連付けて記憶し、前記演算部は、前記第２変換部による変換後の前記信号が示すフィードバック値の、前記通信部が前記上位装置から受信した前記信号が示す設定値からの前記誤差と、該誤差を低減させる前記補正値とを演算し、前記記憶部における前記補正値を、演算した前記補正値によって書き換え、前記複数の機器のうちの１以上の前記機器を制御または操作するための、１以上の前記信号を、前記通信部が受信した場合において、前記１以上の機器の各々、該１以上の機器と接続されている１以上の前記出力端子の各々、該１以上の出力端子と接続されている１以上の前記第１伝送経路の各々、または、該１以上の出力端子と接続されている１以上の前記第１変換部の各々を、特定する前記特定情報と関連付けられた前記補正値を用いて、前記１以上の信号の各々を補正し、前記演算変換部は、更に、前記演算部による補正後の前記１以上の信号の各々を、前記１以上の第１変換部の各々へ出力するための分離部を有し、前記第２変換部は、前記１以上の第１変換部による変換後の前記１以上の信号を、前記１以上の第１変換部による変換前の前記形式に変換し、前記演算部は、前記第２変換部による変換後の前記１以上の信号の各々が示すフィードバック値の、前記１以上の第１変換部の各々による変換前の前記１以上の信号の各々が示す前記設定値からの前記誤差と、該誤差を低減させる前記補正値とを演算し、前記記憶部における前記補正値を、演算した前記補正値によって書き換える、ものである。

【0008】

本発明に係るキャリブレーション方法は、機器を制御または操作するための信号を上位装置から受信して、該信号の形式を前記機器が処理可能な形式に変換する信号出力装置によって実行されるキャリブレーション方法であって、前記信号出力装置は、前記形式の変換によって生じる、前記信号が示す信号値の誤差を低減させるための補正値を記憶する記憶部と、変換後の前記信号を、前記機器に出力する出力部であって、複数の前記機器と接続された複数の出力端子を有する出力部と、を備え、前記信号出力装置は、前記複数の出力端子と、複数の第１伝送経路を介して接続され、前記記憶部は、前記複数の機器、該機器と接続されている前記出力端子、または、該出力端子に接続されている前記第１伝送経路を特定する特定情報を記憶しており、前記信号を前記上位装置から受信するステップと、前記上位装置から受信した前記信号を、前記記憶部に記憶されている前記補正値を用いて、前記機器が処理可能な前記形式の前記信号に変換するステップと、変換後の前記信号を、前記機器に出力するステップと、前記上位装置から受信した前記信号が示す設定値からの、前記形式の変換後における前記信号値の前記誤差、および、該誤差を低減させる前記補正値を演算するステップと、前記記憶部における前記補正値を、演算した前記補正値によって書き換えるステップと、を含んでおり、前記出力するステップは、１以上の前記機器を制御または操作するための、１以上の前記信号を受信した場合において、前記特定情報に基づいて、前記形式の変換後の前記１以上の信号の各々を、１以上の前記第１伝送経路の各々の側へ出力するステップを含むものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る信号出力装置およびキャリブレーション方法によれば、信号出力装置は、上位装置からの信号の形式を変換する度に、変換前の当該信号が示す設定値からの、変換後の当該信号が示す信号値の誤差と、当該誤差を低減させる補正値と、を演算する。そして、信号出力装置は、演算した補正値によって、記憶部に記憶していた補正値を書き換える。これにより、信号出力装置は、信号を変換する際に生じる誤差を低減させるための補正値を最適化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態に係る信号出力装置の構成例を示すブロック図である。

【図2】従来の信号出力装置によって発生する誤差の時間的推移を例示する図である。

【図3】実施の形態に係る信号出力装置の機能を詳細に説明するための図である。

【図4】実施の形態に係る信号出力装置によるキャリブレーション処理を例示するフローチャートである。

【図5】実施の形態に係るキャリブレーション処理を行う信号出力装置において発生する誤差の時間的推移を例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

実施の形態．
図１は、実施の形態に係る信号出力装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態に係る信号出力装置１は、複数のフィールド機器２、および上位装置３と接続されている。そして、信号出力装置１は、複数のフィールド機器２の各々と、上位装置３との間の通信を仲介する。

【0012】

フィールド機器２は、例えばプラントなどに設置される、モータ、攪拌機、およびバルブ等の機器である。以下では、フィールド機器２を機器２と記載する場合もある。

【0013】

上位装置３は、機器２を制御するためのコントローラ、機器２を操作するための機器操作装置、または、当該コントローラと当該機器操作装置とを組み合わせた設備等である。上位装置３は、機器２を制御または操作するための信号を、信号出力装置１を介して機器２に出力する。

【0014】

実施の形態においては、上位装置３が出力する信号の形式と、機器２が処理する信号の形式とが異なっている。信号出力装置１は、上位装置３から受信した信号を、機器２が処理可能な形式へ変換し、変換した信号を機器２へ出力する。実施の形態では、上位装置３は、デジタル形式の信号を出力するものとする。そして、機器２は、アナログ形式の信号を処理するものとする。この場合において信号出力装置１は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。

【0015】

なお、上位装置３が出力する信号の形式と、機器２が処理する信号の形式とが異なる場合としては、他にも、上位装置３が出力する信号のコードの種類と、機器２が処理する信号のコードの種類とが異なる場合などが挙げられる。この場合には、信号出力装置１は、コードの種類を変換するものなどでもよい。

【0016】

信号出力装置１は、通信部１０、演算変換部１１、出力部１２、記憶部１３、および再変換部１４を備える。通信部１０は、上位装置３から信号を受信する。当該信号はデジタル信号である。なお、実施の形態において、上位装置３が信号出力装置１に一度に送信する信号は、複数の機器２のうちのいずれか１つを制御または操作するための信号であるとする。ただし、上位装置３が一度に送信する信号は、２以上の機器２の各々を制御または操作するための信号を多重化した信号であってもよい。

【0017】

演算変換部１１は、通信部１０が受信したデジタル形式の信号を、アナログ形式の信号に変換する。出力部１２は、複数の出力端子１２０を有する。出力端子１２０は、機器２と信号出力装置１とを接続するための端子である。実施の形態においては、１つの出力端子１２０は、１つの機器２に接続されるものとする。演算変換部１１によってアナログ形式へ変換された信号は、当該信号の出力先となる機器２へ、当該機器２と接続されている出力端子１２０を介して出力される。機器２は、入力された信号に従って動作する。

【0018】

ここで、信号出力装置１の部品性能もしくは使用年数、または、信号出力装置１の設置環境等によって、信号出力装置１から機器２へ出力される信号が示す値が、信号出力装置１が上位装置３から受信した信号が示す値とは異なるものになってしまう場合がある。例えば、演算変換部１１における、各機器２へ出力する信号の形式を変換するための回路等の性能によっては、信号出力装置１が機器２に出力する信号値が、上位装置３からの信号値とは、ずれてしまっている場合がある。上位装置３からの信号値とは異なる信号値が機器２に出力された場合には、当該機器２は、ユーザの意図しない動作を行ってしまう虞がある。このため、信号出力装置１による形式変換において、変換前後の信号値が一致することが望ましい。

【0019】

実施の形態における演算変換部１１は、形式の変換によって発生する、信号値の誤差を抑制する。なお、当該誤差は、変換後の信号値の、変換前の信号値からのずれに相当する。このような誤差の抑制のため、記憶部１３には、誤差に応じた補正値が記憶されている。当該補正値としては、例えば、絶対値が、誤差の絶対値と同一、または、当該誤差の絶対値に近い値であって、正負が、当該誤差とは反対の値が挙げられる。演算変換部１１は、当該補正値を用いて、形式の変換によって生じる誤差を低減させる。なお、実施の形態においては、演算変換部１１は、デジタル信号の信号値を、補正値を用いて補正してから、アナログ信号へと変換するものとする。ただし、演算変換部１１は、デジタル信号をアナログ信号に変換後、当該アナログ信号の信号値を、補正値を用いて補正するものであってもよい。また、実施の形態においては、形式の変換は、各出力端子１２０に出力される信号毎に行われるとする。以下、演算変換部１１について、更に詳しく説明する。

【0020】

演算変換部１１は、演算部１１０、分離部１１１、および、第１変換部１１２を有する。演算部１１０は、通信部１０が上位装置３から受信した信号が示す値を補正する。以下では、通信部１０が上位装置３から受信した信号が示す値を設定値と記載する場合もある。上位装置３からの信号には、機器２を特定する情報など、当該信号の出力先を特定するための情報が含まれている。以下では、信号の出力先を特定するための情報を特定情報と記載する。記憶部１３は、信号の出力先毎の、補正値を記憶する。具体的には、記憶部１３は、信号の出力先を示す特定情報と、当該信号の値を補正するための補正値とを関連付けて記憶する。実施の形態においては、同じ出力先を示す、記憶部１３における特定情報と、上位装置３からの信号に含まれる特定情報とは、一致するものとする。ただし、記憶部１３における当該特定情報と、上位装置３からの信号における当該特定情報は、信号出力装置１において対応付けられていれば、異なる内容であってもよい。

【0021】

演算部１１０は、上位装置３からのデジタル信号に含まれる特定情報が示す出力先を示す、記憶部１３における特定情報と関連付けられた補正値を用いて、当該デジタル信号の信号値を補正する。演算部１１０は、補正後の信号を分離部１１１に出力する。

【0022】

分離部１１１は、演算部１１０によって補正された信号を、特定情報に基づいて、出力先に応じた伝送経路に導くものである。出力先に応じた当該伝送経路を、以下では、第１伝送経路１５と記載する。分離部１１１は、複数の第１伝送経路１５の各々によって、複数の第１変換部１１２の各々に信号を出力する。また、複数の第１変換部１１２の各々は、複数の第１伝送経路１５の各々によって、複数の出力端子１２０の各々の側に信号を出力する。分離部１１１は、演算部１１０による補正後の信号を、当該信号の出力先の機器２と接続されている出力端子１２０と、第１伝送経路１５を介して接続されている第１変換部１１２へ出力する。

【0023】

第１変換部１１２は、分離部１１１から入力された、補正後のデジタル信号を、アナログ信号へ変換する。変換後の信号は、当該第１変換部１１２と接続されている出力端子１２０を通じて、機器２へ出力される。

【0024】

なお、上記特定情報は、信号の出力先を特定する情報であるが、例えば、各機器２、各出力端子１２０、各第１伝送経路１５、または各第１変換部１１２等を特定する情報である。分離部１１１は、演算部１１０による補正後の信号を、特定情報を用いることによって、当該信号の出力先へと適切に出力できる。

【0025】

実施の形態における記憶部１３は、主記憶部１３０および副記憶部１３１を含む。主記憶部１３０は、演算部１１０が処理を行う際に主に用いるものであって、例えば、演算部１１０と一体的に設けられている。一方、副記憶部１３１は、不揮発性の記憶装置を含むものであって、例えば、演算部１１０とは別個に設けられている。当該主記憶部１３０および副記憶部１３１についての詳細は後述する。

【0026】

上述したように、記憶部１３には、第１変換部１１２による形式の変換によって生じる、信号値の誤差を低減させるための補正値が記憶されている。従来の信号出力装置においては、記憶部に記憶された補正値は、エンジニア等によって変更されない限り、一定値であった。しかし、第１変換部等の経時変化により、同じ値を示すデジタル信号であっても、変換結果が、過去のものとずれていってしまう場合がある。これにより、機器２に出力されるアナログ信号が示す値の、設定値からの誤差が、時間の経過と共に増大していく場合があった。以下、図２を参照し、従来の信号出力装置による形式変換において発生する誤差と、当該誤差を解消するために行われる処理とについて説明する。

【0027】

図２は、従来の信号出力装置によって発生する誤差の時間的推移を例示する図である。図２における横軸は、信号出力装置の出荷時を起点とする経過時間を示す。また、縦軸は、第１変換部による変換によって生じる信号値の誤差を示す。従来の信号出力装置は、出荷時において、エンジニア等によって、一定の補正値が記憶部へと記憶される。なお、当該補正値は、当該信号出力装置の第１変換部の性能、または、当該信号出力装置の設置環境等に応じて定められている。

【0028】

図２に示すように、従来の信号出力装置は、出荷後において、時間の経過と共に部品の性能が低下することによって、第１変換部による変換によって生じる誤差が増大し得る。このような増大した誤差を再び小さくするため、従来では、エンジニアによって、補正値の修正作業と、修正後の補正値の記憶部への保存作業とが行われていた。なお、補正値の修正作業と、修正後の補正値の保存作業とを、以下ではキャリブレーション作業と記載する場合もある。キャリブレーション作業は、予め定められた使用期間が経過した場合、または、誤差が閾値を超えたことが検知された場合等において行われる。図２において、時刻ｔ１、時刻ｔ２、および時刻ｔ３は、キャリブレーション作業が行われた時刻を示している。図２に示すように、誤差は、キャリブレーション作業が行われる毎に小さくなるが、キャリブレーション作業が行われるまでは、時間の経過と共に増大していく。

【0029】

キャリブレーション作業が適切なタイミングで行われなければ、信号出力装置は、増大した誤差によって、設定値とは異なる値に変換された信号を、機器に出力する虞がある。これにより、機器が、ユーザの意図しない動作を実行する可能性が生じる。

【0030】

ここで、キャリブレーション作業は、各第１変換部および各第１伝送経路等の経時変化に応じて行われる必要がある。そのため、キャリブレーション作業は、全ての出力先の各々を示す特定情報に関連付けられた補正値に対して行われる必要がある。従って、信号の出力先の数が多い場合には、一度のキャリブレーション作業による負担が大きくなる。そして、出力先の数が大きい上に、キャリブレーション作業の頻度が高い場合には、エンジニアの作業負担が更に増大する。

【0031】

実施の形態に係る信号出力装置１は、出力先毎に、第１変換部１１２の変換によって生じる誤差を読み取り、記憶部１３に記憶された補正値を修正するものである。すなわち、当該信号出力装置１は、キャリブレーション作業を自動的に実行するものである。なお、信号出力装置１によって自動的に行われるキャリブレーション作業を、キャリブレーション処理と記載する場合もある。信号出力装置１は、キャリブレーション処理によって、記憶部１３に記憶される補正値を最適化する。そして、信号出力装置１は、エンジニアによる必要なキャリブレーション作業の頻度の増大を抑え、エンジニアの作業負担を低減させながら、誤差の増大を抑制する。

【0032】

図３は、実施の形態に係る信号出力装置の機能を詳細に説明するための図である。以下、図１および図３を参照して、実施の形態に係る信号出力装置１について詳述する。信号出力装置１における再変換部１４は、演算変換部１１における第１変換部１１２が、デジタル形式からアナログ形式へ変換した信号を取得し、当該信号を再びデジタル形式へ変換する。そして、再変換部１４は、デジタル形式に変換後の当該信号を、演算変換部１１における演算部１１０へ出力する。

【0033】

再変換部１４は、重畳部１４０および第２変換部１４１を有する。重畳部１４０は、複数の第２伝送経路１６の各々を介して、複数の第１変換部１１２の各々が変換した信号を取得する。そして、重畳部１４０は、取得した信号を、第２変換部１４１に出力する。第２変換部１４１は、第１変換部１１２がアナログ形式へ変換した信号を、デジタル形式の信号に変換する。

【0034】

演算部１１０は、第２変換部１４１による変換後のデジタル信号を取得する。以下では、第２変換部１４１による変換後のデジタル信号の値を、フィードバック値と記載する場合もある。演算部１１０は、フィードバック値の設定値からの差分である誤差と、当該誤差を低減させる補正値とを演算する。なお、誤差を低減させる補正値とは、第１変換部１１２による変換によって生じる誤差の大きさを小さくさせる値を指す。当該補正値の一例としては、正負が当該誤差とは反対の値であって、絶対値が当該誤差の絶対値と一致する値が挙げられる。上述したように、実施の形態では、信号に特定情報が含まれるため、演算部１１０は、出力先毎に、フィードバック値と設定値とを用いて、補正値を演算することができる。演算部１１０は、記憶部１３における、当該信号に含まれる特定情報と関連付けられている補正値を、演算した補正値に書き換える。これにより、キャリブレーション作業が自動化され、補正値が自動的に最適化される。

【0035】

実施の形態における演算部１１０は、各特定情報に関連付けられた補正値を演算する毎に、当該演算部１１０と一体的に設けられた主記憶部１３０における、当該各特定情報に関連付けられた補正値を、演算した当該補正値に書き換える。そして、演算部１１０は、信号出力装置１が運転を継続する間は、主記憶部１３０における当該補正値を用いて、設定値を補正する。また、演算部１１０は、主記憶部１３０における、各特定情報と関連付けられた補正値を、信号出力装置１の電源遮断時の際のバックアップとして、定期的に、副記憶部１３１に、当該各特定情報と関連付けて保存する。演算部１１０は、信号出力装置１が起動した場合には、副記憶部１３１から主記憶部１３０に補正値を読み込む。

【0036】

図３を参照して具体的に説明する。ここでは、特定情報を自然数Ｋによって示す。通信部１０が、特定情報Ｋを含む信号を受信すると、演算部１１０は、主記憶部１３０において特定情報Ｋと関連付けられている補正値によって、当該信号が示す設定値を補正する。補正後の設定値を示す信号は、分離部１１１によって、特定情報Ｋに対応する第１変換部１１２に出力され、アナログ形式に変換される。アナログ形式に変換された当該信号は、第２変換部１４１においてデジタル形式に変換される。演算部１１０は、デジタル形式に変換された信号が示すフィードバック値の、設定値からの誤差を演算し、当該誤差に基づく補正値を演算する。演算部１１０は、主記憶部１３０において、特定情報Ｋと関連付けられている補正値を、演算した補正値によって書き換える。予め定められた時間の経過後、演算部１１０は、主記憶部１３０における、各特定情報に関連付けられている補正値を、副記憶部１３１に、当該各特定情報に関連付けて保存する。演算部１１０は、信号出力装置１が、シャットダウンし、再び起動した場合において、副記憶部１３１において各特定情報と関連付けられて保存されている補正値を、主記憶部１３０に読み込む。

【0037】

演算部１１０は、上述のキャリブレーション処理に加え、第１変換部１１２などの回路の異常を判定する。具体的には、演算部１１０は、設定値からのフィードバック値の誤差の大きさが閾値以上か否かを判定する。当該誤差の大きさが閾値以上である場合には、演算部１１０は、第１変換部１１２などの回路に異常があると判定する。そして、演算部１１０は、上位装置３に当該異常を通知するよう通信部１０を制御する。なお、当該異常は、上述のような経時変化、または、回路の故障等によってもたらされ得る。上位装置３への当該異常の通知によって、ユーザは、キャリブレーション作業、または、信号出力装置１における部品のメンテナンスもしくは交換等が必要であることを検知することができる。

【0038】

実施の形態における信号出力装置１は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリと、通信インターフェース回路と、マルチプレクサと、デマルチプレクサと、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）と、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）等とを用いて構成することができる。通信部１０の機能は、通信インターフェース回路によって実現することができる。演算部１１０の機能は、ＦＰＧＡによって実現することができる。分離部１１１の機能は、デマルチプレクサによって実現することができる。第１変換部１１２の機能は、ＤＡＣによって実現することができる。主記憶部１３０の機能は、ＦＰＧＡに含まれるレジスタによって実現することができる。副記憶部１３１の機能は、不揮発性の上記メモリによって実現することができる。重畳部１４０の機能は、マルチプレクサによって実現することができる。第２変換部１４１の機能は、ＡＤＣによって実現することができる。

【0039】

なお、信号出力装置１は、上記ＦＰＧＡに代えて、上記メモリを内部に含むＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro Processing Unit）等のプロセッサを用いて構成することもできる。そして、当該プロセッサが、当該メモリに記憶されている、キャリブレーションプログラムなどの各種プログラムを実行することによって、演算部１１０の機能を実現してもよい。この場合において、主記憶部１３０の機能は、プロセッサの内部の当該メモリによって実現することができる。そして、副記憶部１３１の機能は、プロセッサの外部などに設けられた上記不揮発性のメモリの他、ストレージまたはＨＤＤ（Hard Disk Drive）等によって実現することができる。

【0040】

以下、図４を参照して、実施の形態に係る信号出力装置１によるキャリブレーション処理の流れについて説明する。図４は、実施の形態に係る信号出力装置によるキャリブレーション処理を例示するフローチャートである。ステップＳ１において信号出力装置１が起動すると、ステップＳ２において演算部１１０は、副記憶部１３１に保存されている補正値を、主記憶部１３０に読み込む。ステップＳ３において通信部１０は、上位装置３からデジタル形式の信号を受信する。ステップＳ４において演算部１１０は、通信部１０が受信した信号が示す設定値を、主記憶部１３０に記憶されている補正値を用いて補正する。当該補正値は、主記憶部１３０において、当該信号の出力先を示す特定情報と関連付けられているものである。

【0041】

ステップＳ５において分離部１１１は、特定情報に従って、当該信号の送信先の機器２と、出力端子１２０等を介して接続されている第１変換部１１２に、補正後の当該信号を出力する。ステップＳ６において当該第１変換部１１２は、分離部１１１から取得した当該信号を、アナログ形式の信号に変換する。

【0042】

ステップＳ７において第１変換部１１２は、アナログ形式に変換後の当該信号を、出力端子１２０の側と、重畳部１４０の側へ出力する。アナログ形式の当該信号は、出力端子１２０を介して機器２に出力されると共に、重畳部１４０から第２変換部１４１へ出力される。

【0043】

ステップＳ８において第２変換部１４１は、当該信号の形式を、アナログ形式からデジタル形式に変換する。そして、第２変換部１４１は、デジタル形式に変換後の当該信号を演算部１１０に出力する。ステップＳ９において演算部１１０は、デジタル形式に変換後の当該信号が示すフィードバック値の、設定値からの誤差を演算し、当該誤差に基づいて補正値を演算する。そして、演算部１１０は、演算した補正値によって、主記憶部１３０における元の補正値を書き換える。

【0044】

ステップＳ１０において演算部１１０は、予め定められた時間が経過したか否かを判定する。予め定められた時間が経過していない場合には（ステップＳ１０：ＮＯ）、信号出力装置１は、処理をステップＳ３に戻す。予め定められた時間が経過した場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１１において演算部１１０は、主記憶部１３０に保存されている補正値を、副記憶部１３１に保存する。その後、信号出力装置１は、処理をステップＳ３に戻す。信号出力装置１による当該キャリブレーション処理は、電源が遮断しない間、継続される。

【0045】

図５は、実施の形態に係るキャリブレーション処理を行う信号出力装置において発生する誤差の時間的推移を例示する図である。図５に示すように、実施の形態に係る信号出力装置１における形式変換によって生じる誤差は、キャリブレーション処理によって、図２に例示したような、時間に伴う増加が抑制される。このため、実施の形態においては、誤差が閾値以上となりにくくなり、エンジニアによるキャリブレーション作業の負担軽減が実現される。

【0046】

以上、実施の形態に係る信号出力装置１は、機器２を制御または操作するための信号を上位装置３から受信して、当該信号の形式を機器２が処理可能な形式に変換するものであって、通信部１０、記憶部１３、演算変換部１１、および出力部１２を備える。通信部１０は、信号を上位装置３から受信する。記憶部１３は、形式の変換によって生じる、信号が示す信号値の誤差を低減させるための補正値を記憶する。演算変換部１１は、通信部１０が上位装置３から受信した信号を、当該補正値を用いて、機器２が処理可能な形式の信号に変換する。出力部１２は、演算変換部１１による変換後の信号を、機器２に出力する。演算変換部１１は、通信部１０が上位装置３から受信した信号が示す設定値からの、形式の変換後における当該信号が示す信号値の誤差と、当該誤差を低減させる補正値とを演算する。そして、演算変換部１１は、記憶部１３における補正値を、演算した補正値によって書き換える。これにより、形式の変換によって生じる誤差が、信号出力装置１の経時変化等によって変動しても、信号出力装置１は、当該誤差を低減させるために用いる補正値を最適化することができる。従って、信号出力装置１は、継続的に誤差を低減しながら、エンジニアによるキャリブレーション作業の負担を低減することができる。

【0047】

実施の形態における出力部１２は、複数の機器２と接続された複数の出力端子１２０を有する。演算変換部１１は、複数の出力端子１２０と、複数の第１伝送経路１５を介して接続される。記憶部１３は、機器２、当該機器２と接続されている出力端子１２０、または、当該出力端子１２０に接続されている第１伝送経路１５を特定する特定情報を記憶する。演算変換部１１は、複数の機器２のうちの１以上の機器２を制御または操作するための、１以上の信号を、通信部１０が受信した場合において、当該特定情報に基づいて、形式の変換後の当該１以上の信号の各々を、当該１以上の第１伝送経路１５の各々の側へ出力するための分離部１１１を更に有する。これにより、信号出力装置１は、１以上の機器２を出力先とする、１以上の信号を一度に上位装置３から受信した場合において、当該１以上の信号の各々を、適切な出力先へと出力することができる。

【0048】

実施の形態における記憶部１３は、機器２、当該機器２と接続されている出力端子１２０、または、当該出力端子１２０に接続されている第１伝送経路１５を特定する特定情報と、当該機器２を制御または操作するための信号の形式の変換によって生じる誤差を低減させる補正値と、を関連付けて記憶する。演算変換部１１は、複数の機器２のうちの１以上の機器２を制御または操作するための、１以上の信号を、通信部１０が受信した場合において、当該１以上の機器２の各々、当該１以上の機器２と接続されている１以上の出力端子１２０の各々、または、当該１以上の出力端子１２０と接続されている１以上の第１伝送経路１５の各々を特定する特定情報と関連付けられた補正値を用いて、当該１以上の信号の各々を、当該１以上の機器２の各々が処理可能な形式の信号に変換する。これにより、信号出力装置１は、１以上の機器２を出力先とする、１以上の信号を一度に上位装置３から受信した場合において、当該１以上の機器２の各々へ出力される信号値の、設定値からの誤差を低減させることができる。

【0049】

実施の形態における演算変換部１１は、演算部１１０および第１変換部１１２を有する。演算部１１０は、通信部１０が受信した信号を、記憶部１３に記憶されている補正値を用いて補正する。第１変換部１１２は、演算部１１０が補正した信号を、機器２が処理可能な形式に変換する。実施の形態に係る信号出力装置１は、更に第２変換部１４１を備える。第２変換部１４１は、第１変換部１１２による変換後の信号を、第１変換部１１２による変換前の形式に変換する。演算部１１０は、第２変換部１４１による変換後の信号が示すフィードバック値の、設定値からの誤差と、当該誤差を低減させる補正値とを演算する。そして、演算部１１０は、記憶部１３における補正値を、演算した補正値によって書き換える。第２変換部１４１が、第１変換部１１２の変換後の信号を元の形式に変換するため、演算部１１０は、第２変換部１４１による変換後の信号が示すフィードバック値の、設定値からの誤差を、上位装置３からの信号の形式によって演算可能になる。演算部１１０は、記憶部１３に記憶されている補正値を用いて、信号を補正すると共に、フィードバック値を用いて補正値を演算し、演算した補正値によって、記憶部１３に記憶されている補正値を書き換える。これにより、形式の変換によって生じる誤差が、信号出力装置１の経時変化等によって変動しても、信号出力装置１は、当該誤差を低減させるために用いる補正値を最適化することができる。従って、信号出力装置１は、継続的に誤差を低減しながら、エンジニアによるキャリブレーション作業の負担を低減することができる。

【0050】

実施の形態における出力部１２は、複数の機器２と接続された複数の出力端子１２０を有する。演算変換部１１は、複数の出力端子１２０と、複数の第１伝送経路１５を介して接続された、複数の第１変換部１１２を有する。記憶部１３は、機器２、当該機器２と接続されている出力端子１２０、当該出力端子１２０に接続されている第１伝送経路１５、または、当該出力端子１２０と接続されている第１変換部１１２を特定する特定情報と、機器２を制御または操作するための信号の形式の変換によって生じる誤差を低減させる補正値と、を関連付けて記憶する。演算部１１０は、複数の機器２のうちの１以上の機器２を制御または操作するための、１以上の信号を、通信部１０が受信した場合において、当該１以上の機器２の各々、当該１以上の機器２と接続されている１以上の出力端子１２０の各々、当該１以上の出力端子１２０と接続されている１以上の第１伝送経路１５の各々、または、当該１以上の出力端子１２０と接続されている１以上の第１変換部１１２の各々を、特定する特定情報と関連付けられた補正値を用いて、当該１以上の信号の各々を補正する。演算変換部１１は、更に、演算部１１０による補正後の当該１以上の信号の各々を、当該１以上の第１変換部１１２の各々へ出力するための分離部１１１を有する。第２変換部１４１は、当該１以上の第１変換部１１２による変換後の当該１以上の信号を、当該１以上の第１変換部１１２による変換前の形式に変換する。演算部１１０は、第２変換部１４１による変換後の当該１以上の信号の各々が示すフィードバック値の、当該１以上の第１変換部１１２の各々による変換前の当該１以上の信号の各々が示す設定値からの誤差と、当該誤差を低減させる補正値とを演算する。そして、演算部１１０は、記憶部１３における補正値を、演算した補正値によって書き換える。これにより、信号出力装置１は、１以上の機器２を出力先とする、１以上の信号を一度に上位装置３から受信した場合において、当該１以上の信号の各々の形式変換後の誤差を低減させるための補正値を、一括して最適化できる。従って、信号出力装置１は、エンジニアによるキャリブレーション作業の負担を軽減することができる。また、信号出力装置１は、当該１以上の信号の各々を、誤差を低減させて、適切な出力先へと出力することができる。

【0051】

実施の形態における記憶部１３は、主記憶部１３０、および、不揮発性の副記憶部１３１を有する。主記憶部１３０は、演算部１１０と一体的に設けられ、補正値を記憶する。副記憶部１３１は、演算部１１０とは別個に設けられ、補正値を記憶する。演算部１１０は、信号出力装置１の起動時において、副記憶部１３１に記憶された補正値を主記憶部１３０に読み込む。また、演算部１１０は、信号出力装置１の運転時には、主記憶部１３０に記憶された補正値を用いて、通信部１０が受信した信号を補正する。演算部１１０は、補正値の演算毎に、主記憶部１３０に記憶されている補正値を、演算した補正値によって書き換える。また、演算部１１０は、信号出力装置１の運転時において、予め定められた時間が経過した場合には、主記憶部１３０に記憶されている補正値によって、副記憶部１３１に記憶されている補正値を書き換える。信号出力装置１は、運転時には、主記憶部１３０に記憶された補正値を用いて信号を補正し、補正値の演算の度に、当該主記憶部１３０における補正値を書き換えるため、信号の補正処理とキャリブレーション処理の迅速化が実現できる。また、信号出力装置１は、電源遮断時に備え、誤差を最小限にする補正値のバックアップを副記憶部１３１に保存することができる。従って、信号出力装置１は、当該バックアップを用いることによって、起動の際において最小限の誤差の信号を機器２に出力することができる。また、副記憶部１３１における情報を書き換える回数に上限がある場合において、副記憶部１３１における補正値が、当該補正値の演算毎ではなく、予め定められた時間の経過毎に書き換えられることにより、副記憶部１３１における情報の書き換えの回数を抑えることができる。よって、補正値の演算毎に、副記憶部１３１における補正値を書き換える場合に比べ、信号出力装置１は、副記憶部１３１の書き換えの回数の上限に達する時間、すなわち副記憶部１３１の寿命を延ばすことができる。

【0052】

上記実施の形態においては、演算部１１０は、第１変換部１１２による形式変換前に、デジタル信号が示す設定値の補正を行うものであったが、第１変換部１１２による形式変換後に、アナログ信号が示す設定値の補正を行うものでもよい。

【0053】

上記実施の形態に係る信号出力装置１は、１つの第２変換部１４１を備えるものであった。そして、当該第２変換部１４１は、複数の第１変換部１１２から出力された信号をまとめて出力する重畳部１４０に接続されるものであった。しかし、信号出力装置１は、複数の第１変換部１１２と接続された複数の第２変換部１４１を備えるものでもよい。そして、当該複数の第２変換部１４１の各々は、複数の第１変換部１１２の各々が変換した、多重化信号における各信号を、デジタル形式に変換し、演算部１１０に出力するものでもよい。

【0054】

上記実施の形態では、第１変換部１１２は複数の出力端子１２０の各々に対して設けられていたが、第１変換部１１２は１つであってもよい。この場合には、演算部１１０は、第１変換部１１２を介して、分離部１１１と接続される。また、第１伝送経路１５は、分離部１１１と各出力端子１２０とを結ぶ経路となる。この場合において演算部１１０は、補正後の信号を第１変換部１１２へ出力し、分離部１１１は、第１変換部１１２による形式変換後の当該信号を、適切な出力先へ導く。なお、第１変換部１１２は、１つの信号をアナログ形式に変換してもよいし、多重化信号における各信号をまとめて変換してもよい。この場合において、再変換部１４には、重畳部１４０が含まれなくともよく、第２変換部１４１が第１変換部１１２からの信号を取得して、再度デジタル形式に変換してもよい。

【符号の説明】

【0055】

１ 信号出力装置、２ 機器（フィールド機器）、３ 上位装置、１０ 通信部、１１ 演算変換部、１２ 出力部、１３ 記憶部、１４ 再変換部、１５ 第１伝送経路、１６ 第２伝送経路、１１０ 演算部、１１１ 分離部、１１２ 第１変換部、１２０ 出力端子、１３０ 主記憶部、１３１ 副記憶部、１４０ 重畳部、１４１ 第２変換部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】