CN102734532B

CN102734532B - 现场设备

Info

Publication number: CN102734532B
Application number: CN201210082392.1A
Authority: CN
Inventors: 奥田浩二; 名古屋博昭; 村田耕一郎
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2032-03-26
Also published as: US20120249231A1; US8878685B2; CN102734532A; JP2012208805A; JP5656713B2

Abstract

本发明的现场设备，在发生向通信处理部的电源的供给为连通的状态、向运算处理部的电源的供给为切断的状态这样的情况下，能够可靠地将该异常状态通知给外部。设置有绝缘电路(22)，对通过绝缘电路(22)的输出线(L1)分路输入的信号进行翻转的翻转电路(23)，以及选择电路(24)，其将来自绝缘电路(22)的输出线(L1)的信号作为第1输入，将来自翻转电路(23)的被翻转的信号作为第2输入，根据其选择设定状态选择第1输入以及第2输入的某一方，并向通信处理部(17)输出该选择的信号。通过电阻(R22-3)在绝缘电路(22)的输出线(L1)上施加+5V的电压。该+5V的电压由来自第2系统的两线式传输线路(7)、(8)的供给电源生成。

Description

现场设备

技术领域

本发明涉及一种接受通过传输线路送来的电源的供给而动作的定位器等的现场设备。

背景技术

以往，作为承担调节阀的阀开度控制的现场设备的定位器被设计成利用从上位侧系统经由一对电线送来的4～20mA的电流而动作。例如，在由上位侧系统送来4mA的电流的情况下将调节阀的开度设置成0％，在送来20mA的电流的情况下将调节阀的开度设置成100％。

近年来，提出了除具有控制调节阀的阀开度这样的本来的功能之外，还具有阀开度发信功能或向上位侧系统发送调节阀的异常诊断、自己的异常诊断等的结果的功能的定位器(例如，参照专利文献1)。

图6示出以往的具有通信功能的定位器的重要部分的构成图。在该图中，1是定位器，2是上位侧系统，3是调节阀。定位器1通过两系统的两线式传输线路与上位侧系统2连接，所述定位器1具有输入信号检测部12、阀升程检测部13、运算处理部(CPU)14、电空变换部15、A/D变换部16、以及通信处理部(电流输出电路)17。

第1系统的两线式传输线路(第1传输线路)为与上位侧系统2的控制器4相连接的两线式传输线路5、6，通过该两线式传输线路5、6从控制器4向定位器1的输入信号检测部12输入与调节阀3的设定开度相对应的4～20mA的电流信号。

输入信号检测部12由通过两线式传输线路5、6被送来的4～20mA的电流信号生成定位器1的内部电路的动作电源，且将与该电流信号的值相对应的电压信号输送至A/D变换部16。A/D变换部16将来自输入信号检测部12的电压信号变换成数字信号，将该数字信号作为示出调节阀3的设定开度的信号输送至运算处理部14。

另外，输入信号检测部12所生成的动作电源通过开关SW1被供给至除定位器1的通信处理部17以外的内部电路。在该实例中，被输送至作为除通信处理部17以外的内部电路的阀升程检测部13、运算处理部14、电空变换部15、以及A/D变换部16。

另一方面，阀升程检测部13检测调节阀3的实际开度，将对应于该实际开度的电压信号输送至A/D变换部16。A/D变换部16将来自阀升程检测部13的电压信号变换成数字信号，将该数字信号作为示出调节阀3的实际开度的信号输送至运算处理部14。

运算处理部14根据通过A/D变换部16被送来的示出调节阀3的设定开度的信号以及示出实际开度的信号生成对应于调节阀3的实际开度与设定开度的偏差的PWM信号，输出至电空变换部15。电空变换部15将来自运算处理部14的PWM信号变换成气压信号，将该变换了的气压信号供给至调节阀3的驱动部。由此，调节阀3的阀开度(阀升程的位置)被调整，调节阀3的实际开度与设定开度相符。

另外，运算处理部14除了具有进行这样的调节阀3的阀开度控制的功能之外，还具有运算调节阀3的实际开度、进行调节阀3的异常诊断或定位器1自身的异常诊断的功能。

第2系统的两线式传输线路(第2传输线路)为通过电阻10与外部电源9相连接的两线式传输线路7、8，运算处理部14通过通信处理部17与该两线式传输线路7、8相连接。通信处理部17接受通过两线式传输线路7、8被送来的电源的供给而进行动作。由此，与两线式传输线路7、8连接的通信装置11和定位器1之间的通信，即，通信处理部17和通信装置11之间的收发信息成为可能。在该实例中，从通信处理17相对于外部的通信装置11发送运算处理部14所求出的调节阀3的实际开度、调节阀3的异常诊断结果、定位器1自身的自己诊断结果。

如图7所示，在具有这样的通信功能的定位器1中，在运算处理部14和通信处理部17之间设置有绝缘电路18，确保运算处理部14和通信处理部17之间的输入输出的电气绝缘性，以免产生对运算处理部14、通信装置11的处理动作造成影响的噪声。

图8示出了在从运算处理部14向通信处理部17的发送路径上设置的绝缘电路19的一个实例。该绝缘电路19在专利文献2中作为脉冲串信号传送装置被公开。另外，在从通信处理部17向运算处理部14的发送路径上也可以设置同样的绝缘电路20。

在图8中，191为异或电路，192为光电耦合器，193为触发器，R1～R5为电阻，D1为二极管，C1、C2为电容，T1为来自运算处理部14的信号a的输入端子，T2为向通信处理部17的信号e的输出端子。

图9是示出该绝缘电路19的动作的时序图。图9的(a)为来自运算处理部14的信号a(向异或电路191一方的输入信号)，图9的(b)为向异或电路191的另一方的输入信号b，图9的(c)为异或电路191的输出信号c(向触发器193的重设端子的输入信号)，图9的(d)为积分信号d(向触发器193的设置端子(set端子)的输入信号)，图9的(e)为向通信处理部17的信号e(触发器193的Q输出)。

在该绝缘电路19中，从运算处理部14送来作为信号a的脉冲串信号时，作为异或电路191的输出信号c，在该脉冲串信号的上升沿生成宽度较宽的边界信号c，在该脉冲串信号的下降沿生成宽度较窄的边界信号c。并且，该生成的边界信号c通过光电耦合器192作为传送信号c被再生，在该传送信号c被输入至触发器193的重设端的同时，被输入至由电阻R5和电容C2构成的积分电路作为积分信号d被输入至触发器193的设置端子(set端子)。由此，触发器193反复进行设置和重设，得到再生了信号a的信号e作为触发器193的Q输出，再生了该输入信号a的信号e被输送至通信处理部17。

运算处理部14，在将调节阀3的实际开度输送至通信装置11时，将向绝缘电路19的信号a作为与该实际开度相对应的负载比的脉冲串信号。通信处理部17接受来自该运算处理部14的脉冲串信号，将向两线式传输线路7、8输出的电流调整为4～20mA的范围的电流。另外，运算处理部14具有进行调节阀3的异常诊断、定位器1自身的异常诊断的功能，在判断为异常的情况下，将与通常的4～20mA的电流范围不同程度的信号作为跳电信号(警报信号)输出至两线式传输线路7、8。

该跳电信号中有超过通常的电流范围的上限值的程度的跳电H信号和不到通常的电流范围的下限值的程度的跳电L信号，预先设定某一方的跳电信号作为异常检测时的输出信号。例如，如果通信装置11为将超过通常的电流范围的上限值的程度的信号识别为异常，则运算处理部14被设定成将跳电H信号作为警报信号输出。此时，绝缘电路19的触发器193的Q输出根据来自运算处理部14的指令保持于“H”电平(表示跳电H信号的电压电平)。如果通信装置11为将小于通常的电流范围的下限值的程度的信号识别为异常，则运算处理部14被设定成将跳电L信号作为警报信号输出。此时，绝缘电路19的触发器193的Q输出根据来自运算处理部14的指令保持于“L”电平(表示跳电L信号的电压电平)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平1-141202号公报

专利文献2：日本特公平6-48827号公报

发明内容

发明要解决的课题

图7所示的定位器1中，由于运算处理部14和通信处理部17从不同的两线式传输线路得到动作电源，因此各自独立地得到电源连通和切断的状态。例如，如果作业人员忘记合上使向定位器1的内部电路的电源供给成为可能的开关SW1的话，会发生以下这样的异常状态，即，即使向通信处理部17的电源的供给为连通状态，向运算处理部14的电源的供给也为切断状态。此时，无法通过外部的通信装置11识别到该异常状态，所以恐怕会产生该定位器1的异常状态被长时间放置不管这样的问题。

以下，对该问题进行具体地说明。在发生了向通信处理部17的电源的供给为连通的状态、向运算处理部14的电源的供给为切断的状态这样的情况时，绝缘电路19的触发器193的Q输出可能被固定在“H”电平，也可能被固定在“L”电平。

此时，设定跳电H信号为异常检测时的输出信号时，虽然在触发器193的Q输出被固定在“H”电平的情况下，能够通过通信装置11识别出定位器1的异常状态，但是在触发器193的Q输出被固定在“L”电平的情况下，则无法通过通信装置11识别出定位器1的异常状态。

反过来，设定跳电L信号为异常检测时的输出信号时，虽然在触发器193的Q输出被固定在“L”电平的情况下，能够通过通信装置11识别出定位器1的异常状态，但是在触发器193的Q输出被固定在“H”电平的情况下，则无法通过通信装置11识别出定位器1的异常状态。

如此，在发生了向通信处理部17的电源的供给为连通的状态、向运算处理部14的电源的供给为切断的状态这样的情况时，由于绝缘电路19的触发器193的Q输出的电平没有被唯一地确定，因此无法可靠地向通信装置11发送向该通信装置11能够识别的方向的跳电信号，恐怕会产生定位器1的异常状态被长时间放置不管这样的问题。

本发明是为了解决以上这样的课题而研发的，其目的在于提供一种现场设备，在发生了向通信处理部的电源的供给为连通的状态、向运算处理部的电源的供给为切断的状态这样的情况时，能够可靠地向外部通知该异常状态。

解决课题的手段

为了达成以上目的的本发明的现场设备，包括，接受通过第1传输线路被送来的电源的供给而动作的运算处理部，接受通过第2传输线路被送来的电源的供给而动作的通信处理部，以及设置于所述运算处理部和所述通信处理部之间的绝缘电路，所述现场设备通过所述绝缘电路将所述运算处理部生成的跳电信号从所述通信处理部输出至所述第2传输线路，所述现场设备还包括：将通过所述绝缘电路的输出线分路输入的信号翻转的翻转电路；和选择电路，所述选择电路将来自所述绝缘电路的输出线的信号作为第1输入，将来自所述翻转电路的被翻转的信号作为第2输入，根据所述选择电路的选择设定状态选择所述第1输入以及所述第2输入的某一方，将该选择的信号输出至所述通信处理部，当向所述通信处理部的电源的供给为连通、向所述运算处理部的电源的供给为切断的状态时，所述绝缘电路将所述输出线的电压电平保持在与预先设定了方向的跳电信号相对应的电压电平。

在本发明中，当向通信处理部的电源的供给为连通、向运算处理部的电源的供给为切断的状态时，绝缘电路的输出线的电压电平被保持在与预先设定了方向的跳电信号相对应的电压电平。例如，在将“H”电平作为与第1方向的跳电信号相对应的电压电平，将“L”电平作为与第2方向的跳电信号相对应的电压电平时，被保持在“H”电平或者“L”电平中的被预先设定的某一方的电压电平。

在此，在将绝缘电路的输出线的电压电平保持在“H”电平的情况下，将选择电路的选择设定状态设定为选择第1输入的状态的话，当向通信处理部的电源的供给为连通、向运算处理部的电源的供给为切断的状态时，必定向通信处理部输出“H”电平，即与第1方向的跳电信号的相对应电压电平。与此相对，如果将选择电路的选择设定状态设定为选择第2输入的状态的话，当向通信处理部的电源的供给为连通、向运算处理部的电源的供给为切断的状态时，在翻转电路被翻转的信号的电压电平被保持在“L”电平，必定向通信处理部输出“L”电平，即与第2方向的跳电信号相对应的电压电平。

反过来，在将绝缘电路的输出线的电压电平保持在“L”电平的情况下，将选择电路的选择设定状态设定为选择第1输入的状态的话，当向通信处理部的电源的供给为连通、向运算处理部的电源的供给为切断的状态时，必定向通信处理部输出“L”电平，即与第2方向的跳电信号相对应的电压电平。与此相对，如果将选择电路的选择设定状态设定为选择第2输入的状态的话，当向通信处理部的电源的供给为连通、向运算处理部的电源的供给为切断的状态时，在翻转电路被翻转的信号的电压电平被保持在“H”电平，必定向通信处理部输出“H”电平，即与第1方向的跳电信号相对应的电压电平。

发明的效果

根据本发明，设置有对通过绝缘电路的输出线分路输入的信号进行翻转的翻转电路，以及选择电路，所述选择电路将来自绝缘电路的输出线的信号作为第1输入，将来自翻转电路的被翻转的信号作为第2输入，根据选择电路的选择设定状态选择第1输入以及第2输入的某一方，并向通信处理部输出该选择的信号，当向通信处理部的电源的供给为连通、向运算处理部的电源的供给为切断的状态时，将绝缘电路的输出线的电压电平保持在与预先设定了方向的跳电信号相对应的电压电平，因此，在发生向通信处理部的电源的供给为连通的状态、向运算处理部的电源的供给为切断的状态这样的情况时，将从通信处理部输出的跳电信号的方向确定为一个方向，能够可靠地向外部通知该异常状态。

附图说明

图1是示出作为本发明所涉及的现场设备的一个实例的定位器的一实施形态的主要部分的构成的图。

图2是示出在从该定位器的运算处理部向通信处理部的传输线路上设置的发送侧传输电路的构成的图。

图3是示出设置有向运算处理部传送选择电路的选择设定状态的选择设定状态传送单元的实例的图。

图4是示出使用光电耦合器代替绝缘变压器的实例的图。

图5是示出使用隔离IC代替绝缘变压器的实例的图。

图6是现有的具有通信功能的定位器的主要部分的构成图。

图7是示出在该具有通信功能的定位器的运算处理部和通信处理部之间设置绝缘电路的实例的图。

图8是示出在从运算处理部向通信处理部的发送路径上设置专利文献2所公开的脉冲串传送装置作为绝缘电路的实例的图。

图9是示出该绝缘电路的动作的时序图。

符号说明

1…定位器，2…上位侧系统，3…调节阀，4…控制器，5、6…第1系统的两线式传输线路，7、8…第2系统的两线式传输线路，9…外部电源，10…电阻，11…通信装置，12…输入信号检测部，SW1…开关，13…阀升程检测部，14…运算处理部(CPU)，14-1…跳电方向调整功能单元，15…电空变换部，16…A/D变换部，17…通信处理部(电流输出电路)，21…发送侧传输电路，22…绝缘电路，22-1运算放大器，22-2…绝缘变压器，22-3…电阻，CL1…1次侧的线圈，CL2…2次侧的线圈，22-4…光电耦合器，22-5…隔离IC，23…翻转电路，24…选择电路，S1…第1输入端子，S2…第2输入端子，S3…输出端子，L1…输出线，L2…分路线，25…选择设定状态传送单元。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施形态进行详细的说明。

图1是示出作为本发明所涉及的现场设备的一个实例的定位器的一实施形态的主要部分的构成图。在该图中，与图7相同的符号表示与参照图7说明了的构成要件相同或者等同的构成要件，省略其说明。

在本实施形态中，在从运算处理部14向通信处理部17的传送路径上设置发送侧传输电路21作为本实施形态特有的电路。图2示出该发送侧传输电路21的电路构成。

该发送侧传输电路21包括：绝缘电路22；对通过绝缘电路22的输出线L1分路输入的信号进行翻转的翻转电路23；以及选择电路24，其将来自绝缘电路22的输出线L1的信号作为第1输入，将来自翻转电路23的被翻转的信号作为第2输入，根据其选择设定状态选择第1输入以及第2输入中的某一方，并向通信处理部17输出该选择的信号。

绝缘电路22包括将来自运算处理部14的信号作为输入的运算放大器22-1、绝缘变压器22-2、以及电阻22-3。在该绝缘电路22中，来自运算放大器22-1的输出电流流入绝缘变压器22-2的1次侧的线圈CL1，在绝缘变压器22-2的2次侧的线圈CL2和电阻R22-3的连接点P1上生成通过该输出电流感应得到的电压。另外，在电阻R22-3的另一端施加+5V的电压。该+5V的电压由来自第2系统的两线式传输线路7、8的供给电源生成。另外，在运算放大器22-1上施加有电压VD作为其动作电源，该电压VD由来自第1系统的两线式传输线路5、6的供给电源生成。

翻转电路23被连接在从绝缘电路22的输出线L1分路的分路线L2和选择电路24的第2输入端子S2之间，将来自分路线L2的信号翻转输出至选择电路24的第2输入端子S2。在翻转电路23上施加有+5V的电压作为其动作电源。该+5V的电压由来自第2系统的两线式传输线路7、8的供给电源生成。

选择电路24具有第1输入端子S1、第2输入端子S2、以及输出端子S3，来自绝缘电路22的输出线L1的信号被输入至第1输入端子S1，来自翻转电路23的信号被输入至第2输入端子S2。选择电路24为手动操作开关，设定为第1选择设定状态时，第1输入端子S1和输出端子S3之间被连接，设定为第2选择设定状态时，第2输入端子S2和输出端子S3之间被连接。来自输出端子S3的输出信号被送至通信处理部17。

[将异常时的输出信号设定为跳电H信号的情况下]

在将异常时的输出信号设定为跳电H信号的情况下，即，通信装置11为将超过通常的电流范围的上限值的程度的信号识别为异常的装置的情况下，在该发送侧传输电路21，将选择电路24的选择设定状态设定为第1选择设定状态。即，手动操作选择电路24，设定为使第1输入端子S1和输出端子S3之间连接的状态(选择第1输入的状态)。

由此，作业人员忘记合上使向定位器1的内部电路的电源供给成为可能的开关SW1等，在发生向通信处理部17的电源的供给为连通的状态(继续施加+5V的电压的状态、向运算处理部14的电源的供给为切断的状态(VD＝0V)这样的情况时，绝缘电路22的输出线L1的电压电平被保持在“H”电平，通过被设定为第1选择设定状态的选择电路24，示出“H”电平、即跳电H信号的电压电平必定被输出至通信处理部17。

[将异常时的输出信号设定为跳电L信号的情况下]

在将异常时的输出信号设定为跳电L信号的情况下，即，通信装置11为将小于通常的电流范围的下限值的程度的信号识别为异常的装置的情况下，在该发送侧传输电路21，将选择电路24的选择设定状态设定为第2选择设定状态。即，手动操作选择电路24，设定为使第2输入端子S2和输出端子S3之间连接的状态(选择第2输入的状态)。

由此，作业人员忘记合上使向定位器1的内部电路的电源供给成为可能的开关SW1等，在发生向通信处理部17的电源的供给为连通的状态(继续施加+5V的电压的状态)、向运算处理部14的电源的供给为切断的状态(VD＝0V)这样的情况时，绝缘电路22的输出线L1的电压电平被保持在“H”电平，通过翻转电路23翻转的信号的电压电平被保持在“L”电平，通过被设定为第2选择设定状态的选择电路24，示出“L”电平即跳电L信号的电压电平必定被输出至通信处理部17。

这样一来，在本实施形态中，在发生向通信处理部17的电源的供给为连通的状态、向运算处理部14的电源的供给为切断的状态这样的情况时，将从通信处理部17输出的跳电信号的方向确定为一个方向，能够可靠地向外部的通信装置11通知该异常状态。

另外，在上述的实施形态中，在发生向通信处理部17的电源的供给为连通的状态、向运算处理部14的电源的供给为切断的状态这样的情况时，绝缘电路22的输出线L1的电压电平保持在“H”电平，但是也可以保持在“L”电平。

在将绝缘电路22的输出线L1的电压电平保持在“L”电平的情况下，如果将选择电路24的选择设定状态设定为第1选择设定状态(选择第1输入的状态)的话，当向通信处理部17的电源的供给为连通、向运算处理部14的电源的供给为切断的状态时，必定向通信处理部17输出示出“L”电平，即跳电L信号的电压电平。

与此相对，如果将选择电路24的选择设定状态设定为第2选择设定状态(选择第2输入的状态)的话，当向通信处理部17的电源的供给为连通、向运算处理部14的电源的供给为切断的状态时，在翻转电路23被翻转的信号的电压电平被保持在“H”电平，必定向通信处理部17输出示出“H”电平，即跳电H信号的电压电平。

图3中示出以下这样的实例，即，运算处理部14生成的跳电信号的方向，和在发生向通信处理部17的电源的供给为连通的状态、向运算处理部14的电源的供给为切断的状态这样的情况时通过选择电路24被输出的跳电信号的方向，都一直被调整。

在该实例中，相对于发送侧传输电路21设置有选择设定状态传送单元25，将选择电路24的选择设定状态传送给运算处理部14。此时，运算处理部14通过跳电方向调整功能单元14-1，根据由选择设定状态传送单元25传送的选择电路24的选择设定状态，在自己生成的跳电信号的方向，与向通信处理部17的电源的供给为连通、向运算处理部14的电源的供给为切断的状态时选择电路24向通信处理部17输出的跳电信号的方向不同时，将自己生成的跳电信号的方向调整为与选择电路24输出的跳电信号相同的方向。

另外，选择设定状态传送单元25可以是与选择电路24的开关操作连动、向运算处理部14传送选择电路24的选择设定状态的连动开关，也可以是通过按照选择电路24的开关操作而进行的手动操作来通知选择电路24的选择设定状态的独立的开关。另外，也可以是以下这样的功能模块，即，自动地检测选择电路24的选择设定状态，通过与绝缘电路22分别设置的其它的绝缘电路将该检测结果通知给运算处理装置14。

另外，在上述的实施形态中，使用绝缘变压器22-1作为绝缘电路22的主要构成要件，但也可以如图4所示那样使用光电耦合器22-4。另外，也可以如图5所示那样使用隔离IC22-5。

产业上的利用可能性

本发明的作为控制调节阀(阀)的开度的定位器等的现场设备，能够被利用于过程控制等各种各样的领域。

Claims

1.一种现场设备，其包括，接受通过第1传输线路被送来的电源的供给而动作的运算处理部，接受通过第2传输线路被送来的电源的供给而动作的通信处理部，以及设置于所述运算处理部和所述通信处理部之间的绝缘电路，所述现场设备通过所述绝缘电路将所述运算处理部生成的跳电信号从所述通信处理部输出至所述第2传输线路，

所述现场设备的特征在于，包括：

将通过所述绝缘电路的输出线分路输入的信号翻转的翻转电路；和

选择电路，所述选择电路将来自所述绝缘电路的输出线的信号作为第1输入，将来自所述翻转电路的被翻转的信号作为第2输入，根据所述选择电路的选择设定状态选择所述第1输入以及所述第2输入的某一方，将该选择的信号输出至所述通信处理部，

当向所述通信处理部的电源的供给为连通、向所述运算处理部的电源的供给为切断的状态时，所述绝缘电路将所述输出线的电压电平保持在与预先设定了方向的跳电信号相对应的电压电平，

所述现场设备进一步包括：

将所述选择电路的选择设定状态传送给所述运算处理部的选择设定状态传送单元，

所述运算处理部具有调整单元，在所述运算处理部自己生成的跳电信号的方向，与向所述通信处理部的电源的供给为连通、向所述运算处理部的电源的供给为切断的状态时所述选择电路向所述通信处理部输出的跳电信号的方向不同时，所述调整单元将所述运算处理部自己生成的跳电信号的方向调整为与所述选择电路输出的跳电信号相同的方向。

2.如权利要求1所述的现场设备，其特征在于，所述预先设定了方向的跳电信号包含第1方向的跳电信号和第2方向的跳电信号，所述绝缘电路把“H”电平作为与所述第1方向的跳电信号相对应的电压电平，把“L”电平作为与所述第2方向的跳电信号相对应的电压电平，当向所述通信处理部的电源的供给为连通、向所述运算处理部的电源的供给为切断的状态时，将所述输出线的电压电平保持在与预先设定了方向的跳电信号相对应的电压电平。