CN102736580B

CN102736580B - 现场设备

Info

Publication number: CN102736580B
Application number: CN201210082385.1A
Authority: CN
Inventors: 奥田浩二
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2032-03-26
Also published as: JP5604351B2; CN102736580A; JP2012208818A; US20120248896A1

Abstract

本发明所涉及的现场设备能够防止由于以不稳定的状态动作而导致的不良状况的发生。在由动作电源生成电路向主体电路供给动作电源V2的供给线LA上设置切换开关SW1。作为控制切换开关SW1的接通/切断的状态(闭合状态/断开状态)的控制电路部设有电流检测电路和比较判定电路。电流检测电路，以与来自上位侧系统的供给电流I的值相对应的电压Vs为输入，对该电压Vs进行反转放大得到输出电压Vc。比较判定电路以来自电流检测电路的输出电压Vc作为输入，将该输出电压Vc与基准电压Vd进行比较，当输出电压Vc变得比基准电压Vd高时，将切换开关SW1接通。基准电压Vd被预先决定为与使主体电路正常动作所需的供给电流I的下限电流值相对应的值。

Description

现场设备

技术领域

本发明涉及一种根据从上位侧系统经由一对电线供给的电流生成自己的动作电源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％。

这种情况下，由于来自上位侧系统的供给电流在4mA～20mA的范围内变化，因此，定位器的内部电路，通过能够作为从上位侧系统供给的电流值而一直确保的4mA以下的电流来生成自己的动作电源(例如，参照专利文献1)。

图8示出以往的定位器的重要部分的构成。该定位器100从上位侧系统200经由一对电线L1、L2接受电流I的供给，由该供给电流I生成自己的动作电源，另一方面，根据供给电流I的值控制未图示的调节阀的开度。

定位器100包括：具有CPU(运算处理部)1的主体电路(主电路)2、具有齐纳二极管D1的动作电源生成电路3、以及电阻R1。动作电源生成电路3和电阻R1，在使来自上位侧系统200的电流I输入输出的端子T1、T2之间串联连接，动作电源生成电路3和电阻R1的连接点被接地。

该定位器100中，动作电源生成电路3由来自上位侧系统200的电流生成恒电压V1，该生成的恒电压V1作为动作电源V2供给到主体电路2。

另外，也可以是如图9所示的方式，即，将动作电源生成电路3所生成的恒电压V1作为动作电源V2供给到主体电源电路4，在该主体电源电路4变换成与主体电路2相适应的电压V3，将该电压V3作为动作电源供给到主体电路2。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-151941号公报

专利文献2：日本特开平3-212799号公报(专利第2753592号)

发明内容

发明要解决的课题

然而，在图8、图9所示的电路构成中，能够正常动作的供给电流I的电流范围作为定位器100的规格参数而被规定，然而在来自上位侧系统200的电源供给的上升时等，如果供给电流I能够迅速地上升至能够正常动作的电流范围的话则没有问题(参照图10所示的特性I)，但是在供给电流I缓慢变化的情况下(参照图10所示的特性II)，包括CPU1的主体电路2以动作电源生成电路3生成的不充分的电压启动，具有成为半途中断的启动状态、发生违背意愿地打开调节阀等的误动作的顾虑。另外，在电源启动状态下供给电流I下降的情况下，即，包括CPU1的主体电路2的正常启动后，供给电流I下降，变为能够正常动作的电流以下时，也具有发生同样的误动作的顾虑。

另外，在专利文献2中公开了两线式计量器，所述两线式计量器通过两条传送线接受电源(电压)的供给来测量流量等的物理量，根据该测量值传送电流信号。采用该两线式计量器的话，监视端子电压的下降，在检测出端子电压的下降时，对微型处理器指示初始化和警报。然而，即使适用该专利文献2所公开的技术来解决上述的定位器中的问题，由于存在以下那样的情况，也无法容易地解决该问题。

(情况1)

专利文献2中所公开的两线式计量器是电压输入型设备，定位器是电流输入型设备，存在上述这样的动作形式的差异。

(情况2)

关于专利文献2所公开的技术，在两线式计量器从正常启动的状态到发生电源电压的下降那样的异常的情况下能够进行应对，但不能探测是否已正常启动。

本发明的目的在于提供一种能够解决该课题的现场设备。

解决课题的手段

为了达成这样的目的，本发明所涉及的现场设备，包括：动作电源生成电路，所述动作电源生成电路由从上位侧系统经由一对电线供给的电流生成动作电源；包括运算处理部的主电路，所述运算处理部接受来自所述动作电源生成电路的动作电源的供给而进行动作；切换开关，所述切换开关被设置于向所述主电路供给所述动作电源的供给线上；电流检测电路，所述电流检测电路将通过所述一对电线供给的电流的值作为当前的电流值进行检测；以及比较判定电路，所述比较判定电路将与通过所述电流检测电路检测的当前的电流值相对应的值和比较判定值进行比较，所述比较判定值作为与使所述主电路正常动作所需的所述供给电流的下限电流值相对应的值被预先规定，在与所述当前的电流值相对应的值变得比所述比较判定值高的情况下，将所述切换开关设置成闭合状态，在与所述当前的电流值相对应的值变得比所述比较判定值低的情况下，将所述切换开关设置成断开状态。

根据本发明，通过一对电线供给的电流的值作为当前的电流值被检测，将与该被检测的当前的电流值相对应的值和预先决定的比较判定值(与使主电路正常动作所需的供给电流的下限电流值相对应的值)进行比较，在与当前的电流值相对应的值变得比比较判定值高的情况下，将切换开关设置成闭合状态，来自动作电源生成电路的动作电源被供给到主电路。另外，在与当前的电流值相对应的值变得比比较判定值低的情况下，将切换开关设置成断开状态，来自动作电源生成电路的动作电源向主电路的供给被切断。

另外，在本发明中，与当前的电流值相对应的值、与下限电流值相对应的值可以是电流值，也可以是变换成电压值的值。

发明的效果

根据本发明，在来自动作电源生成电路的动作电源的到主电路的供给线上设置切换开关，将通过一对电线供给的电流的值作为当前的电流值进行检测，将与使主电路正常动作所需的供给电流的下限电流值相对应的值作为比较判定值，在与当前的电流值相对应的值变得比比较判定值高的情况下，将切换开关设置成闭合状态，在与当前的电流值相对应的值变得比比较判定值低的情况下，将切换开关设置成断开状态，因此，在当前的电流值比使主电路正常动作所需的下限电流值小的状态下，来自动作电源生成电路的动作电源不会被供给到主电路，从而能够防止由主电路在不稳定的状态下动作而引起的不良状况的发生。

附图说明

图1是本发明所涉及的现场设备的一实施形态的重要部分的构成图(适用于图8所示的方式的适用例)。

图2是示出该现场设备(定位器)所使用的电流检测电路的电路例的图。

图3是示出该现场设备(定位器)所使用的比较判定电路的电路例的图。

图4是本发明所涉及的现场设备的一实施形态的重要部分的构成图(适用于图9所示的方式的适用例)。

图5是示出比较判定电路的其他的电路例的图。

图6是示出具有迟滞的比较判定电路的电路例的图。

图7是示出具有迟滞的比较判定电路的其他的电路例的图。

图8是示出以往的定位器的重要部分的构成的图。

图9是示出以往的定位器的重要部分的构成(使用主体电源电路的例子)的图。

图10是示出电源供给的上升时的供给电流I的变化例的图。

符号说明

1…CPU(运算处理部)、2…主体电路(主电路)、3…动作电源生成电路、4…主体电源电路、5…控制电路部、6…电流检测电路、7，7’，7”…比较判定电路、SW1…切换开关、L1，L2…一对电线、LA…供给线、LB…接地线、T1，T2…端子、OP1，OP2…运算放大器、R1～R5…电阻、D1，Dz…齐纳二极管、100…定位器、200…上位侧系统

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是本发明所涉及的现场设备的一实施形态的重要部分的构成图。在该图中，与图8相同的符号表示与参照图8说明了的构成要件相同或者等同的构成要件，省略其说明。

在本实施形态的定位器100中，在来自动作电源生成电路3的向主体电路2的动作电源V2的供给线LA上设置有切换开关SW1，作为控制该切换开关SW1的接通/切断的状态(闭合状态/断开状态)的控制电路部5设有电流检测电路6和比较判定电路7。

电流检测电路6以及比较判定电路7并联于，由动作电源生成电路3向主体电路2供给动作电源V2的供给线LA中位于切换开关SW1上游侧的线和接地线LB之间。电流检测电路6以及比较判定电路7以比主体电路2所必需的消耗电流还低很多的电流(例如，1mA以下)进行动作。

电流检测电路6以在电阻R1的电流I的流出侧生成的电压Vs作为输入，即，将与从上位侧系统200经由一对的电线L1、L2供给的电流I的值相对应的电压Vs作为输入，对该电压Vs进行反转放大作为输出电压Vc。该输出电压Vc表示供给电流I的当前的电流值。

图2示出电流检测电路6的电路例。该电流检测电路6包括运算放大器OP1、电阻R2、以及电阻R3，电阻R2的一端与运算放大器OP1的反转输入端相连接，电阻R3连接在运算放大器OP1的反转输入端和输出端之间，使运算放大器OP1的非反转输入端接地。由此，电流检测电路6作为反转放大器来动作。

在该电流检测电路6的电路例中，电压Vs通过电阻R2被输入到运算放大器OP1的反转输入端，从运算放大器OP1的输出端得到对电压Vs进行反转放大了的电压Vc。另外，这时，由于电压Vs为接地电压以下，所以在电流检测电路6被反转。另外，由于电压Vs是微小电压，所以在电流检测电路6放大为稳定检测，故较为理想。

比较判定电路7以来自电流检测电路6的输出电压Vc作为输入，将该输出电压Vc与基准电压(比较判定电压)Vd进行比较，根据其比较结果来切换切换开关SW1的接通/切断的状态。比较判定电路7中的基准电压Vd被预先决定为与使主体电路2正常动作所需的供给电流I的下限电流值相对应的值。在该例中，例如，下限电流值被设定为2mA以下。

图3示出比较判定电路7的电路例。该比较判定电路7包括运算放大器OP2、齐纳二极管Dz，被设置成向运算放大器OP2的反转输入端供给通过齐纳二极管Dz生成的基准电压Vd。

在该比较判定电路7的电路例中，来自电流检测电路6的输出电压Vc被供给到运算放大器OP2的非反转输入端，与被供给到运算放大器OP2的反转输入端的基准电压Vd进行比较。在输出电压Vc变得比基准电压Vd高的情况下，运算放大器OP2将其输出电压Vo从“L”电平反转成“H”电平，将切换开关SW1接通。另外，在输出电压Vc变得比基准电压Vd低的情况下，将其输出电压Vo从“H”电平反转成“L”电平，将切换开关SW1切断。

(来自上位侧系统的电源供给的上升时)

现在，假定为在来自上位侧系统200的电源供给的上升时，供给电流I缓慢变化。这种情况下，电流检测电路6以及比较判定电路7，当来自动作电源生成电路3的电压V1变为自己的动作电压以上时开始动作。另外，切换开关SW1被切断。

当电流检测电路6开始动作时，检测在电阻R1的电流I的流出侧产生的电压Vs，对该电压Vs进行反转放大，作为输出电压Vc送往比较判定电路7。

比较判定电路7将来自电流检测电路6的输出电压Vc与基准电压Vd进行比较，当输出电压Vc超过基准电压Vd时将其输出电压Vo从“L”电平反转成“H”电平，将切换开关SW1接通。由此，来自动作电源生成电路3的电压V1作为动作电源V2开始被供给到主体电路2。

在这种情况下，由于基准电压Vd是与使主体电路2正常动作所需的供给电流I的下限电流值相对应的值，所以在供给电流I变为使主体电路2正常动作所需的电流值以上的状态下，即，在动作电源生成电路3生成的动作电源V2变为使主体电路2正常动作所需的电压值以上的状态下，切换开关SW1被接通。

由此，包括CPU1的主体电路2不会以不充分的电压启动，从而不会有成为半途中断的启动状态、发生违背意愿地打开调节阀等的误动作的顾虑。

(在电源启动状态下供给电流下降的情况)

包括CPU1的主体电路2的正常启动后，在供给电流I下降、变为能够正常动作的电流以下的情况下，比较判定电路7将其输出电压Vo从“H”电平反转成“L”电平，将切换开关SW1切断。由此，来自动作电源生成电路3的动作电源V2的向主体电路2的供给被切断，避免不稳定状态下的包括CPU1的主体电路2的动作，从而对误动作的发生防患于未然。

另外，虽然图1示出了作为适用于图8所示的方式的例子，然而本发明也同样能够适用于图9所示的方式。图4示出适用于图9所示的方式的例子。在适用于图9所示的方式的情况下，切换开关SW1设置于由动作电源生成电路3向主体电路2供给动作电源V2的供给线LA中主体电源电路4的前段的线上。

另外，图3所示的比较判定电路7中，是将通过齐纳二极管Dz生成的基准电压Vz供给到运算放大器OP2的反转输入端，将来自电流检测电路6的输出电压Vc供给到运算放大器OP2的非反转输入端，然而也可以如图5所示的那样，将通过齐纳二极管Dz生成的基准电压Vz供给到运算放大器OP2的非反转输入端，将来自电流检测电路6的输出电压Vc供给到运算放大器OP2的反转输入端。

在图5所示的比较判定电路7的电路例中，在输出电压Vc变得比基准电压Vd高的情况下，运算放大器OP2将其输出电压Vo从“H”电平反转成“L”电平，将切换开关SW1接通。另外，在输出电压Vc变得比基准电压Vd低的情况下，将其输出电压Vo从“L”电平反转成“H”电平，将切换开关SW1切断。

另外，在图1的比较判定电路7中，是将来自电流检测电路6的输出电压Vc与一个基准电压(比较判定值)Vz进行比较，然而也可以设置第1基准电压(第1比较判定值)VhI、以及被设定成仅比该第1基准电压Vh1低规定值的第2基准电压(第2比较判定值)Vlo作为基准电压，在来自电流检测电路6的输出电压Vc变得比第1基准电压VhI高的情况下将切换开关SW1接通，在来自电流检测电路6的输出电压Vc变得比第2基准电压Vlo低的情况下将切换开关SW1切断。如此，对比较判定值设置迟滞，从而能够防止切换开关SW1的接通/切断的跳动。

图6示出对比较判定值设置迟滞的情况下的比较判定电路7’的具体例。该比较判定电路7’中，将电阻R4的一端与运算放大器OP2的非反转输入端连接，将电阻R5连接于运算放大器OP2的非反转输入端和输出端之间，将齐纳二极管Dz生成的基准电压Vz供给到运算放大器OP2的反转输入端。

在该比较判定电路7’的具体例中，监测来自电流检测电路6的输出电压Vc，将该输出电压Vc与基于基准电压Vz的比较电压VhI和Vlo进行比较，从0V上升时，在超过比较电压VhI的情况下将输出电压Vo从“L”电平反转成“H”电平。另外，从高电压下降时，在输出电压Vc为比较电压Vlo以下的情况下，将输出电压Vo从“H”电平反转成“L”电平。图7示出进行与图6所示的动作相反的动作的比较判定电路7”的具体例。

产业上的利用可能性

本发明的作为控制调节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：

动作电源生成电路，所述动作电源生成电路由从上位侧系统经由一对电线供给的电流生成动作电源；

包括运算处理部的主电路，所述运算处理部接受来自所述动作电源生成电路的动作电源的供给而进行动作；

所述现场设备的特征在于，包括：

切换开关，所述切换开关被设置于向所述主电路供给所述动作电源的供给线上；

电流检测电路，所述电流检测电路将通过所述一对电线供给的电流的值作为当前的电流值进行检测；以及

比较判定电路，所述比较判定电路将与通过所述电流检测电路检测的当前的电流值相对应的值和比较判定值进行比较，所述比较判定值作为与使所述主电路正常动作所需的所述供给电流的下限电流值相对应的值被预先规定，在与所述当前的电流值相对应的值变得比所述比较判定值高的情况下，将所述切换开关设置成闭合状态，在与所述当前的电流值相对应的值变得比所述比较判定值低的情况下，将所述切换开关设置成断开状态。

2.如权利要求1所述的现场设备，其特征在于，所述比较判定电路具有第1比较判定值和被设定成比该第1比较判定值仅低规定值的第2比较判定值作为所述比较判定值，在与所述当前的电流值相对应的值变得比所述第1比较判定值高的情况下，将所述切换开关设置成闭合状态，在与所述当前的电流值相对应的值变得比所述第2比较判定值低的情况下，将所述切换开关设置成断开状态。

3.如权利要求1或2所述的现场设备，其特征在于，所述主电路的运算处理部根据通过所述一对电线供给的电流的值控制调节阀的开度。