CN114498912A - 现场设备 - Google Patents

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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

本发明提供一种现场设备，该现场设备包括：电流控制部，通过第一电源电压进行动作，输出控制应输出到传输线的电流的控制信号；电流输出部，通过与第一电源电压不同的第二电源电压进行动作，能够将与从电流控制部输出的控制信号对应的大小的电流输出到传输线；以及异常通知部，在第一电源电压具有异常的情况下，将用于使电流输出部输出表示发生了异常的烧断电流的第一信号输出到电流输出部。

Description

现场设备
技术领域
本发明涉及一种现场设备。
本申请对2020年10月26日提交的日本专利申请第2020-178884号主张优先权，并且将其内容并入本文。
背景技术
在工厂或车间等中，构建分布控制系统(DCS：Distributed Control System)，实现高度的自动作业。该分布控制系统是被称为现场设备的实地设备(例如测量器、操作器)和对其进行控制的控制装置经由通信单元连接的系统。作为在这种系统中使用的现场设备的一种，具有将与测量出的过程值(例如压力、流量、温度等)对应的模拟信号经由双线式传输线传输到控制装置的双线式传输器。
在日本专利公开公报特开平9-81883号中公开了现有的双线式传输器。该双线式传输器包括：电流控制部(数字电路)，控制应输出到传输线的电流；以及电流输出部(模拟电路)，将与从电流控制部输出的控制信号对应的大小的电流输出到传输线。另外，在通常时，从电流输出部输出例如4～20mA范围内的电流，在异常时(例如电源异常时)，从电流输出部输出例如3.6mA以下的电流或21.6mA以上的电流(烧断输出)。
并且，日本专利公开公报特开平9-81883号所公开的双线式传输器包括生成使电流控制部动作的第一电源电压的第一电源电路、以及生成使电流输出部动作的第二电源电压的第二电源电路。在此，在第二电源电压因第二电源电路的异常而下降的情况下，从电流控制部输出用于实施烧断输出的控制信号，通过电流输出部进行烧断输出。由此，向与双线式传输器连接的控制装置通知在现场设备中发生了异常。
但是，在第一电源电路中发生了异常的情况下，有时第一电源电压会超过电流控制部能够动作的电压范围，从而导致电流控制部不能正常动作。在这种情况下，存在如下问题：不能向与双线式传输器连接的控制装置通知在现场设备中发生了异常。
发明内容
为了解决上述课题，本发明一种方式的现场设备(1～4)包括：电流控制部(240、240C)，通过第一电源电压(V1)进行动作，输出控制应输出到传输线(L1、L2)的电流的控制信号；电流输出部(260)，通过与所述第一电源电压不同的第二电源电压(V2)进行动作，能够将与从所述电流控制部输出的控制信号对应的大小的电流输出到所述传输线；以及异常通知部(250)，在所述第一电源电压具有异常的情况下，将用于使所述电流输出部输出表示发生了异常的烧断电流的第一信号(P)输出到所述电流输出部。
此外，在本发明一种方式的现场设备中，在所述第二电源电压具有异常的情况下，所述电流控制部将用于使所述电流输出部输出所述烧断电流的第二信号作为所述控制信号输出。
此外，本发明一种方式的现场设备还包括：第一电源监视部(220)，在所述第一电源电压成为预先规定的第一电压范围外的情况下，输出表示所述第一电源电压的异常的第一异常信号；以及第二电源监视部(221)，在所述第二电源电压成为预先规定的第二电压范围外的情况下，输出表示所述第二电源电压的异常的第二异常信号。
此外，在本发明一种方式的现场设备中，所述异常通知部在所述第一异常信号输入且所述第二异常信号未输入的情况下，将所述第一信号输出到所述电流输出部。
此外，在本发明一种方式的现场设备中，所述异常通知部在所述第一异常信号未输入且所述第二异常信号输入的情况下，将所述第二信号输出到所述电流输出部。
或者在本发明一种方式的现场设备中，所述异常通知部在所述第一异常信号输入且所述第二异常信号输入的情况下，将用于使所述电流输出部输出启动电流的第三信号输出到所述电流输出部，所述启动电流是所述现场设备的启动所需的电流。
此外，本发明一种方式的现场设备还包括使所述第二异常信号向所述异常通知部的输入延迟一定时间的启动电路(300)。
此外，本发明一种方式的现场设备还包括传感器模块(100)，所述传感器模块通过与所述第一电源电压和所述第二电源电压不同的第三电源电压进行动作，输出表示传感器(S)的测量结果的传感器值，所述电流控制部将具有与从所述传感器模块输出的传感器值对应的脉冲宽度的PWM(Pulse Width Modulation脉宽调制)信号作为所述控制信号输出，所述电流输出部将与所述PWM信号的脉冲宽度对应的电流输出到所述传输线。
此外，在本发明一种方式的现场设备中，所述第一信号和所述第二信号是具有与根据从所述传感器模块输出的传感器值可取得的脉冲宽度不同的脉冲宽度的信号。
此外，本发明一种方式的现场设备还包括：通信部(230)，进行所述传感器模块与所述电流控制部之间的通信；以及第三电源监视部(500)，在所述第三电源电压具有异常的情况下，使所述通信部的动作停止，所述电流控制部在所述通信部停止了动作的情况下输出所述第二信号。
此外，本发明一种方式的现场设备还包括电源切断部(400)，在所述第一电源电压或所述第二电源电压具有异常的情况下，所述电源切断部至少切断所述第三电源电压向所述传感器模块的供给。
此外，在本发明一种方式的现场设备中，所述异常通知部包括：生成脉冲信号的脉冲信号生成部(252)；以及生成时钟信号的时钟信号生成部(251)，所述第一信号是由所述脉冲信号生成部生成的所述脉冲信号，所述第三信号是由所述时钟信号生成部生成的所述时钟信号。
此外，在本发明一种方式的现场设备中，所述异常通知部包括第一选择器(255)，所述第一选择器选择由所述脉冲信号生成部生成的所述脉冲信号和由所述时钟信号生成部生成的所述时钟信号中的任意一个信号。
此外，在本发明一种方式的现场设备中，所述第一选择器在所述第一异常信号输入且所述第二异常信号输入的情况下，选择由所述时钟信号生成部生成的所述时钟信号，并且在除此以外的情况下选择由所述脉冲信号生成部生成的所述脉冲信号。
此外，本发明一种方式的现场设备还包括传感器模块(100)，所述传感器模块通过与所述第一电源电压和所述第二电源电压不同的第三电源电压进行动作，输出表示传感器的测量结果的传感器值，所述电流控制部将具有与从所述传感器模块输出的传感器值对应的脉冲宽度的PWM信号作为所述控制信号输出，所述异常通知部还包括第二选择器(256)，所述第二选择器选择由所述第一选择器选择的所述信号和从所述电流控制部输出的所述PWM信号中的任意一个信号。
此外，在本发明一种方式的现场设备中，所述启动电路是迟滞比较器或施密特触发器。
此外，本发明的一种方式的现场设备还包括传输部(200)，所述传输部包括所述电流控制部、所述电流输出部和所述异常通知部，所述传输部从所述传感器模块分离，经由电缆(L3)与所述传感器模块连接，所述传感器模块经由所述电缆向所述通信部输出所述传感器值。
此外，在本发明一种方式的现场设备中，所述电源切断部包括开关(420)，所述开关在所述第一电源电压和所述第二电源电压正常的情况下成为导通状态，在所述第一电源电压或所述第二电源电压中的至少一个异常的情况下成为断开状态。
此外，在本发明一种方式的现场设备中，在所述开关为所述导通状态的情况下，向所述传感器模块供给所述第三电源电压，在所述开关为所述断开状态的情况下，通过所述电源切断部切断所述第三电源电压向所述传感器模块的供给。
此外，本发明一种方式的现场设备还包括：第一电源电路(210)，通过对所述第二电源电压进行降压，生成所述第一电源电压；以及第二电源电路(211)，根据从外部装置供给的电力，生成所述第二电源电压。
按照本发明，具有如下效果：即使在向控制应输出到传输线的电流的电流控制部供给的电源电压发生了异常的情况下，也能够向外部装置通知发生了异常。
本发明的进一步的特征和方式参照附图从以下说明的实施方式的详细说明中变得显而易见。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的现场设备的要部构成的框图。
图2是本发明第一实施方式的现场设备的各种信号的时序图。
图3是表示本发明第一实施方式的现场设备的各种信号的状态的图。
图4是表示本发明第二实施方式的现场设备的要部构成的框图。
图5是表示设置于本发明第二实施方式的现场设备的启动电路的一例的电路图。
图6是表示本发明第三实施方式的现场设备的要部构成的框图。
图7是表示本发明第四实施方式的现场设备的要部构成的框图。
具体实施方式
参照优选的实施方式说明本发明的实施方式。本领域技术人员能够使用本发明的教导来实现本实施方式的多种代替方案，本发明并不限定于本文说明的优选的本实施方式。
本发明的一个方式提供一种现场设备，该现场设备即使在向控制应输出到传输线的电流的电流控制部供给的电源电压发生了异常的情况下，也能够向外部装置通知发生了异常。
下面，参照附图，对本发明实施方式的现场设备进行详细说明。以下，首先说明本发明实施方式的概要，接着说明本发明各实施方式的详细情况。
[概要]
作为现场设备的一种的双线式传输器包括：电流控制部，输出控制应输出到传输线的电流的控制信号；以及电流输出部，将与从电流控制部输出的控制信号对应的大小的电流输出到传输线。在这种双线式传输器中，从电流控制部输出具有与表示传感器的测量结果的传感器值对应的脉冲宽度的PWM(Pulse Width Modulation)信号作为控制信号，与该PWM信号的脉冲宽度对应的电流(例如4～20mA范围内的电流)从电流输出部输出到传输线。
此外，在发生了电源异常等异常的情况下，这种双线式传输器能够输出表示发生了异常的电流(例如3.6mA以下的电流或21.6mA以上的电流)(烧断输出)。在进行烧断输出的情况下，从电流控制部向电流输出部输出具有与根据上述传感器值可取得的脉冲宽度不同的脉冲宽度的信号。
在此，电流控制部是数字电路，通过第一电源电压进行动作。相对于此，电流输出部是模拟电路，通过与第一电源电压不同的第二电源电压进行动作。在第二电源电压下降的情况下，从电流控制部输出用于实施烧断输出的控制信号，通过电流输出部进行烧断输出。由此，向与双线式传输器连接的控制装置通知在现场设备中发生了异常。但是，在第一电源电压下降的情况下，有时电流控制部不能正常动作。在这种情况下，不能向与双线式传输器连接的控制装置通知在现场设备中发生了异常。
此外，在现有的双线式传输器中，仅检测第一电源电压和第二电源电压的下降，不检测第一电源电压和第二电源电压的上升。因此，在第一电源电压上升到高于规定值的情况下，或者在第二电源电压上升到高于规定值的情况下，由于未检测为异常，所以不向与双线式传输器连接的控制装置通知发生了异常。
此外，在现有的双线式传输器中，由于启动时需要大量的电流，所以进行使电流输出部输出启动所需的电流即启动电流的控制。例如，进行使电流输出部输出4～20mA范围内的电流的50％的电流(12mA)作为启动电流的控制。为了可靠地使双线式传输器启动而需要这种控制，因此在改良双线式传输器的情况下也需要维持这种控制。
在本发明的一种实施方式中，包括：电流控制部，通过第一电源电压进行动作，输出控制应输出到传输线的电流的控制信号；电流输出部，通过与第一电源电压不同的第二电源电压进行动作，能够将与从电流控制部输出的控制信号对应的大小的电流输出到传输线；以及异常通知部，在第一电源电压具有异常的情况下，将使电流输出部输出表示发生了异常的烧断电流的第一信号输出到电流输出部。由此，即使在向控制应输出到传输线的电流的电流控制部供给的电源电压发生了异常的情况下，也能够向外部装置通知发生了异常。
[第一实施方式]
<现场设备>
图1是表示本发明第一实施方式的现场设备的要部构成的框图。如图1所示，本实施方式的现场设备1包括传感器模块100和传输部200，经由两根传输线L1、L2与外部装置C连接。另外，外部装置C例如是构成分布控制系统的核心的控制装置。这种现场设备1通过从外部装置C经由两根传输线L1、L2供给电流而动作，通过控制流过两根传输线L1、L2的电流，将表示传感器S的测量结果的传感器值输出到外部装置C。
传感器模块100包括电源电路110、电源监视部120和计算部130，得到表示传感器S的测量结果的传感器值。电源电路110根据从传输部200供给的电力，生成作为传感器模块100的动作电源的电源电压Vs。电源电压Vs供给到构成传感器模块100的电源监视部120和计算部130等各部分。电源监视部120监视由电源电路110生成的电源电压Vs。计算部130取得传感器S的测量结果(例如温度、压力、流量等的测量结果)，对取得的测量结果进行A/D转换(模拟/数字转换)而得到传感器值。
传输部200包括：电源电路210～214、电源监视部220～222、通信部230、电流控制部240、异常通知部250和电流输出部260。这种传输部200根据由传感器模块100得到的传感器值，控制流过两根传输线L1、L2的电流，由此将传感器值输出到外部装置C。此外，在电源电路(例如电源电路210、211)发生了异常的情况下，传输部200将该情况输出到外部装置C。
在将传感器值输出到外部装置C的情况下，传输部200例如进行使流过两根传输线L1、L2的电流收敛在4～20mA范围内的控制。此外，在向外部装置C输出电源电路发生了异常的情况下，传输部200例如输出3.6mA以下的电流或21.6mA以上的电流(烧断电流)。
电源电路210生成成为电流控制部240的动作电压的电源电压V1(第一电源电压)。具体地说，电源电路210通过对电源电路211生成的电源电压即电源电压V2(第二电源电压)进行降压，生成电源电压V1。例如，如果电源电压V2是5.5V，则电源电路210生成3.0V的电源电压V1。电源电路211根据从外部装置C经由传输线L1、L2供给的电力，生成成为电流输出部260的动作电压的电源电压V2。
电源电路212生成成为异常通知部250的动作电压的电源电压V3。具体地说，电源电路212通过对电源电路211生成的电源电压V2进行降压，生成电源电压V3。例如，电源电路212生成2.5V的电源电压V3。电源电路213生成成为设置于现场设备1的未图示的显示器等的动作电压的电源电压V4。具体地说，电源电路213通过对电源电路211生成的电源电压V2进行降压，生成电源电压V4。例如，电源电路213生成5.0V的电源电压V4。
电源电路214生成成为传感器模块100的动作电压的电源电压V5(第三电源电压)。电源电路214通过对电源电路213生成的电源电压V4进行降压，生成电源电压V5。例如，电源电路214生成3.2V的电源电压V5。电源电路214例如具有绝缘变压器，初级侧与电源电路213连接，次级侧与传感器模块100的电源电路110连接。因此，通过从电源电路214向电源电路110供给电源电压V5，生成电源电压Vs。
电源监视部220(第一电源监视部)监视电源电压V1，将表示电源电压V1有无异常的信号M1输出到异常通知部250。在电源电压V1为第一电压范围外的情况下，电源监视部220将表示电源电压V1的异常的信号(第一异常信号)输出到异常通知部250。电源电压V1的异常是指电源电压V1为过电压或低电压的情况。另外，表示上述电源电压V1的异常的信号是低电平的信号。
在此，上述第一电压范围是上限阈值Vth11与下限阈值Vth12之间的范围。在电源电压V1超过了上限阈值Vth11的情况下，电源电压V1是过电压，电源监视部220输出低电平的信号M1。此外，在电源电压V1小于下限阈值Vth12的情况下，电源电压V1是低电压，电源监视部220输出低电平的信号M1。另一方面，在电源电压V1为第一电压范围内的情况下，电源电压V1未发生异常，电源监视部220输出表示电源电压V1为正常的高电平的信号M1。
电源监视部221(第二电源监视部)监视电源电压V2，将表示电源电压V2有无异常的信号M2输出到电流控制部240和异常通知部250。在电源电压V2为第二电压范围外的情况下，电源监视部221将表示电源电压V2异常的信号(第二异常信号)输出到电流控制部240和异常通知部250。电源电压V2的异常是指电源电压V2为过电压或低电压的情况。另外，表示上述电源电压V2的异常的信号是低电平的信号。
在此，上述第二电压范围是上限阈值Vth21与下限阈值Vth22之间的范围。在电源电压V2超过了上限阈值Vth21的情况下，电源电压V2为过电压，电源监视部221输出低电平的信号M2。此外，在电源电压V2小于下限阈值Vth22的情况下，电源电压V2为低电压，电源监视部221输出低电平的信号M2。另一方面，在电源电压V2为第二电压范围内的情况下，电源电压V2未发生异常，电源监视部221输出表示电源电压V2正常的高电平的信号M2。
电源监视部222监视电源电压V4，将表示电源电压V4有无异常的信号输出到电流控制部240和异常通知部250。在电源电压V4为第三电压范围外的情况下，电源监视部222将表示电源电压V4异常的信号输出到电流控制部240和异常通知部250。电源电压V4的异常是指第四电源电压V4为过电压或低电压的情况。另外，表示上述电源电压V4的异常的信号是低电平的信号。
在此，第三电压范围是上限阈值Vth31与下限阈值Vth32之间的范围。在电源电压V4超过了上限阈值Vth31的情况下，电源电压V4为过电压，电源监视部222输出低电平的信号。此外，在电源电压V4小于下限阈值Vth32的情况下，电源电压V4为低电压，电源监视部222输出低电平的信号。另一方面，在电源电压V4为第三电压范围内的情况下，电源电压V4未发生异常，电源监视部222输出表示电源电压V4正常的高电平的信号。另外，上述电源监视部220～222例如是窗口比较器。
通信部230将由传感器模块100的计算部130得到的传感器值发送到电流控制部240。通信部230将计算部130与电流控制部240之间绝缘，并且能够进行从计算部130向电流控制部240的通信。
电流控制部240通过电源电压V1进行动作，将具有与从电源监视部221输出的信号M2对应的脉冲宽度的PWM信号(控制信号)输出到异常通知部250。具体地说，在从电源监视部221输出的信号M2为高电平的情况下，电流控制部240输出具有与经由通信部230从计算部130得到的传感器值对应的脉冲宽度的PWM信号。该PWM信号例如用于从电流输出部260向两根传输线L1、L2输出4～20mA范围内的电流。
相对于此，在从电源监视部221输出的信号M2为低电平的情况下(第二异常信号的情况下)，电流控制部240输出具有与根据从计算部130得到的传感器值可取得的脉冲宽度不同的脉冲宽度的PWM信号(第二信号)。该PWM信号用于从电流输出部260向两根传输线L1、L2输出烧断电流(例如3.6mA以下的电流或21.6mA以上的电流)。
电流控制部240可以是数字电路，可以包括处理器和非易失性或易失性的半导体存储器。作为上述处理器例如可以列举CPU(Central Processing Unit中央处理器)、MPU(Micro Processing Unit微处理器)等。作为上述半导体存储器例如可以列举RAM(RandomAccess Memory随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory只读存储器)、闪存器、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory电可擦除可编程只读存储器)等。另外，电流控制部240也可以是MCU(Micro Control Unit微控制单元)等微处理器。
异常通知部250包括时钟信号生成部251、脉冲信号生成部252和信号选择部253，根据从电源监视部220输出的信号M1和从电源监视部221输出的信号M2，切换输出到电流输出部260的信号。具体地说，异常通知部250根据信号M1、M2，将从时钟信号生成部251输出的时钟信号CLK、从脉冲信号生成部252输出的脉冲信号P、或从电流控制部240输出的PWM信号输出到电流输出部260。
时钟信号生成部251生成电流控制部240的动作所需的时钟信号CLK(第三信号)。该时钟信号CLK的脉冲宽度设定为占空比例如为50％。即，时钟信号CLK的脉冲宽度设定为，若时钟信号CLK供给到电流输出部260，则有例如4～20mA范围内的中间电流(12mA)流动。另外，该中间电流是现场设备1的启动所需的电流(启动电流)。时钟信号生成部251将生成的时钟信号CLK输出到信号选择部253和电流控制部240。
脉冲信号生成部252例如包括振荡电路，生成具有与时钟信号CLK不同的脉冲宽度(占空比)的脉冲信号P(第一信号)。例如，脉冲信号生成部252为了将上述烧断电流从电流输出部260输出到两根传输线L1、L2，生成具有与从电流控制部240输出的PWM信号的脉冲宽度相同的脉冲宽度的脉冲信号P。即，脉冲信号生成部252输出脉冲信号P，该脉冲信号P具有与在电流控制部240中根据从计算部130得到的传感器值可取得的脉冲宽度不同的脉冲宽度。脉冲信号生成部252将生成的脉冲信号P输出到信号选择部253。
信号选择部253根据信号M1、M2，从时钟信号CLK、脉冲信号P、PWM信号(从电流控制部240输出的PWM信号)中选择向电流输出部260输出的信号。具体地说，信号选择部253在信号M1为高电平的情况下选择PWM信号。信号选择部253在信号M1为低电平、且信号M2为高电平的情况下选择脉冲信号P。信号选择部253在信号M1、M2均为低电平的情况下选择时钟信号CLK。
具体地说，信号选择部253包括或门254、第一选择器255和第二选择器256。或门254计算从电源监视部220输出的信号M1与从电源监视部221输出的信号M2的逻辑和。第一选择器255基于或门254的计算结果(以下称为“选择信号SL1”)，选择时钟信号CLK和脉冲信号P中的任意一方。具体地说，第一选择器255在选择信号SL1为高电平的情况下选择脉冲信号P，在选择信号SL1为低电平的情况下选择时钟信号CLK。
第二选择器256基于从电源监视部220输出的信号M1(以下将输入到第二选择器256的信号M1称为“选择信号SL2”)，选择由第一选择器255选择的信号和来自电流控制部240的PWM信号中的任意一方。第二选择器256在选择信号SL2为高电平的情况下选择PWM信号，在选择信号SL2为低电平的情况下选择由第一选择器255选择的信号。由第二选择器256选择的信号输入到电流输出部260。
电流输出部260将与由第二选择器256选择的信号对应的大小的电流(以下称为电流信号Iout)输出到两根传输线L1、L2。具体地说，电流输出部260输出与由第二选择器256选择的信号的脉冲宽度(占空比)对应的大小的电流信号Iout。例如，在由第二选择器256选择的信号为从电流控制部240输出的PWM信号、且具有与从计算部130得到的传感器值对应的脉冲宽度的情况下，电流输出部260例如输出4～20mA范围内的电流信号Iout。
此外，例如，在由第二选择器256选择的信号是从电流控制部240输出的PWM信号、且具有与根据从计算部130得到的传感器值可取得的脉冲宽度不同的脉冲宽度的情况下，电流输出部260将烧断电流(例如3.6mA以下的电流或21.6mA以上的电流)作为电流信号Iout输出。同样，在由第二选择器256选择的信号为脉冲信号P的情况下，电流输出部260也将烧断电流作为电流信号Iout输出。此外，在由第二选择器256选择的信号为时钟信号CLK的情况下，电流输出部260将4～20mA范围内的中间电流(12mA)作为电流信号Iout输出。
<现场设备的动作>
接着，说明本发明第一实施方式的现场设备1的动作。以下，依次说明现场设备1启动时的动作(启动时的动作)、电源电压V1和电源电压V2正常时的动作(稳定动作)、电源电压V1发生了异常时的动作(电源电压V1的异常时动作)、以及电源电压V2发生了异常时的动作(电源电压V2的异常时动作)。图2是本发明第一实施方式的现场设备的各种信号的时序图。图3是表示本发明第一实施方式的现场设备的各种信号的状态的图。
《启动时的动作》
图2所示的期间T1是进行现场设备1的启动时的动作的期间。如图2所示，在现场设备1的电源刚接通后，电源电压V1、V2均为低电压。因此，如图3所示，信号M1、M2均为低电平的信号，选择信号SL1、SL2均为低电平的信号。由此，第一选择器255选择时钟信号CLK并输出到第二选择器256。此外，由于选择信号SL2为低电平，所以第二选择器256选择从第一选择器255输出的时钟信号CLK并输出到电流输出部260。其结果，从电流输出部260输出现场设备1的启动电流(例如12mA)。换句话说，从外部装置C经由两根传输线L1、L2供给现场设备1的启动所需的启动电流。另外，如果电源电压V1超过上述下限阈值Vth12(例如2.7V)，则现场设备1的启动完成。
《稳定动作》
图2所示的期间T2是进行现场设备1的稳定动作的期间。如果现场设备1的启动完成，则电源电压V1成为第一电压范围内，电源电压V2成为第二电压范围内。因此，如图3所示，信号M1、M2均成为高电平的信号，选择信号SL1、SL2也成为高电平的信号。在此，在选择信号SL2为高电平的信号的情况下，与第一选择器255的输出无关，第二选择器256输出PWM信号。其结果，根据PWM信号的脉冲宽度，从电流输出部260输出例如4～20mA范围内的电流。由此，能够向外部装置C传输传感器值。
《电源电压V1的异常时动作》
图2所示的期间T3是进行电源电压V1的异常时动作的期间。在电源电路210中发生异常从而电源电压V1低于下限阈值Vth12的情况下，从电源监视部220输出的信号M1成为低电平。但是，电源电路211正常动作，因此信号M2保持高电平的状态。因此，如图3所示，选择信号SL1成为高电平的信号，选择信号SL2成为低电平的信号。因此，第一选择器255选择脉冲信号P并输出到第二选择器256。此外，由于选择信号SL2为低电平，所以第二选择器256选择脉冲信号P并输出到电流输出部260。其结果，从电流输出部260输出烧断电流(例如3.6mA以下的电流)。由此，能够向外部装置C通知在现场设备1中发生的电源电压的异常。另外，该电源电压V1的异常时动作不仅在电源电压V1低于下限阈值Vth12时进行，在电源电压V1超过上限阈值Vth11时也同样进行。
《电源电压V2的异常时动作》
图2所示的期间T4是进行电源电压V2的异常时动作的期间。在电源电路211中发生异常从而电源电压V2低于下限阈值Vth22的情况下，从电源监视部221输出的信号M2成为低电平。但是，电源电路210正常动作，因此信号M1保持高电平的状态。因此，如图3所示，选择信号SL1、SL2均成为高电平的信号。在此，在选择信号SL2为高电平的信号的情况下，与第一选择器255的输出无关，第二选择器256将PWM信号输出到电流输出部260。此外，由于从电源监视部221输出的信号M2为低电平，所以从电流控制部240输出具有与根据从计算部130得到的传感器值可取得的脉冲宽度不同的脉冲宽度的PWM信号。其结果，从电流输出部260输出烧断电流(例如3.6mA以下的电流)。由此，能够向外部装置C通知在现场设备1中发生的电源电压的异常。另外，该电源电压V2的异常时动作不仅在电源电压V2低于下限阈值Vth22时进行，在电源电压V2超过上限阈值Vth21时也同样进行。
如上所述，本实施方式的现场设备1包括：电流控制部240，通过电源电压V1进行动作，输出控制应输出到两根传输线L1、L2的电流的控制信号；电流输出部260，通过电源电压V2进行动作，将与从电流控制部240输出的控制信号对应的大小的电流输出到两根传输线L1、L2；以及异常通知部250，在电源电压V1具有异常的情况下，将用于使电流输出部260输出表示发生了异常的烧断电流的脉冲信号P输出到电流输出部260。由此，即使在供给到电流控制部240的电源电压V1发生了异常的情况下，也能够向外部装置C通知发生了异常。
此外，在本实施方式中，通过电源监视部220将电源电压V1的过电压和低电压作为电源电压V1的异常来进行监视，通过电源监视部221将电源电压V2的过电压和低电压作为电源电压V2的异常来进行监视。由此，不仅在电源电压V1、V2成为低电压的情况下，而且在电源电压V1、V2成为过电压的情况下，也能够向外部装置C通知在现场设备1中发生了异常。
[第二实施方式]
<现场设备>
图4是表示本发明第二实施方式的现场设备的要部构成的框图。另外，在图4中，对与图1所示的结构相同的结构赋予相同的附图标记。如图4所示，本实施方式的现场设备2是将图1所示的现场设备1的传输部200改变为传输部200A的结构。在由于电源电路210的短路等，电源电压V2伴随电源电压V1的下降而下降的情况下，这种现场设备2也能够向外部装置C通知在现场设备2中发生了异常。
在此，在上述第一实施方式的现场设备1中，在电源电压V1、V2为低电压、且信号M1、M2均为低电平的信号的情况下，从电流输出部260输出启动电流。因此，如果由于电源电路210的短路等，电源电压V2伴随电源电压V1的下降而下降，则尽管发生了电源异常，也从电流输出部260输出启动电流而不输出烧断电流。本实施方式的现场设备2通过设置传输部200A来代替现场设备1的传输部200，在由于电源电路210的短路等，电源电压V2伴随电源电压V1的下降而下降的情况下，输出烧断电流。
传输部200A在图1所示的传输部200中追加启动电路300，将启动电路300的输出与或门254中的一个输入端(信号M2输入的输入端)连接。启动电路300是输入由电源电路211生成的电源电压V2的具有迟滞特性的电路。启动电路300在电源电压V2超过上限阈值Vth41的情况下生成高电平的信号，在电源电压V2低于上限阈值Vth42的情况下生成低电平的信号。该启动电路300例如是迟滞比较器或施密特触发器等。另外，由电源监视部221生成的信号M2输出到电流控制部240。
图5是表示设置于本发明第二实施方式的现场设备的启动电路的一例的电路图。图5例示的启动电路300是非反相式的迟滞比较器。图5所示的启动电路300包括比较器310和电阻R1～R3。在比较器310的非反相输入端连接有电阻R1，在比较器310的非反相输入端与接地之间连接有电阻R2，在比较器310的非反相输入端与输出端之间连接有电阻R3。向比较器310的反相输入端输入基准电压(例如2.5V)，向比较器310的非反相输入端输入经由电阻R1的电源电压V2。启动电路300的迟滞宽度由电阻R1～R3的各电阻值、基准电压等规定。
<现场设备的动作>
即使输入到非反相输入端的电源电压V2下降，从比较器310输出的信号也不会立即成为低电平，而是在经过与启动电路300的迟滞宽度对应的时间之后成为低电平。由此，即使由于电源电路210的短路等，电源电压V2伴随电源电压V1的下降而下降，从启动电路300输出的信号(输入到或门254的一个输入端的信号)也在一定时间内维持高电平。由此，能够从电流输出部260输出烧断电流。
另外，现场设备2的动作(启动时的动作、稳定动作、电源电压V1的异常时动作、电源电压V2的异常时动作)基本上与第一实施方式的现场设备1相同。因此，在此省略详细说明。
如上所述，本实施方式的现场设备2与第一实施方式的现场设备1的不同点在于设置有启动电路300，而基本结构与第一实施方式的现场设备1相同。因此，在本实施方式中，即使在供给到电流控制部240的电源电压V1发生了异常的情况下，也能够向外部装置C通知发生了异常。此外，不仅在电源电压V1、V2成为低电压的情况下，而且在电源电压V1、V2成为过电压的情况下，也能够向外部装置C通知在现场设备2中发生了异常。此外，在本实施方式中，即使由于电源电路210的短路等，电源电压V2伴随电源电压V1的下降而下降，也能够从电流输出部260输出烧断电流。
[第三实施方式]
<现场设备>
图6是表示本发明第三实施方式的现场设备的要部构成的框图。另外，在图6中，对与图1所示的结构相同的结构赋予相同的附图标记。如图6所示，本实施方式的现场设备3是将图1所示的现场设备1的传输部200改变为传输部200B的结构。这种现场设备3降低输出烧断电流时的消耗电量。
在此，在上述第一实施方式的现场设备1中，在电源电压V1、V2具有异常的情况下，输出烧断电流(例如3.6mA以下的电流)。输出烧断电流的期间，现场设备1必须以与烧断电流(例如3.6mA以下的电流)对应的电力来动作，因此也需要考虑电力不足的情况。本实施方式的现场设备3通过设置传输部200B来代替现场设备1的传输部200，降低现场设备3的消耗电量。
传输部200B是在图1所示的传输部200中追加了电源切断部400的结构。在电源电压V1、V2中的任意一个具有异常的情况下，电源切断部400切断向烧断信号的输出所不需要的电子部件(例如传感器模块100)的电源供给。如图6所示，电源切断部400包括与门410和开关420。
与门410计算从电源监视部220输出的信号M1与从电流控制部240输出的信号H的逻辑与。信号H是如下信号：与从电源监视部221输出的信号M2同样在电源电压V2正常的情况下为高电平，在电源电压V2具有异常的情况下为低电平。开关420连接在电源电路213与电源电路214之间，根据来自与门410的信号，成为导通状态或断开状态。具体地说，在来自与门410的信号为高电平的情况下成为导通状态，在来自与门410的信号为低电平的情况下成为断开状态。在开关420为导通状态的情况下，将电源电路213与电源电路214之间电连接，在开关420为断开状态的情况下，切断电源电路213与电源电路214之间的电连接。
<现场设备的动作>
在电源电路210和电源电路211正常动作的情况下(例如进行稳定动作的情况下)，从电源监视部220输出的信号M1和从电源监视部221输出的信号M2均为高电平。由此，向与门410输入高电平的信号M1和高电平的信号H，从与门410向开关420输出高电平的信号。由此，开关420成为导通状态，进行从电源电路213向电源电路214的电源电压V4的供给。
在电源电路210中发生了异常而电源电路211正常动作的情况下(进行电源电压V1的异常时动作的情况下)，从电源监视部220输出的信号M1为低电平，从电源监视部221输出的信号M2为高电平。由此，向与门410输入低电平的信号M1和高电平的信号H，从与门410向开关420输出低电平的信号。由此，开关420成为断开状态，切断从电源电路213向电源电路214的电源电压V4的供给。
在这种情况下，从电源监视部220输出的信号M1是低电平，从电源监视部221输出的信号M2是高电平，因此从脉冲信号生成部252输出的脉冲信号P输入到电流输出部260(参照图3)。其结果，从电流输出部260输出烧断电流(例如3.6mA以下的电流)。由此，在向外部装置C通知在现场设备3中发生的电源电压V1的异常的情况下，通过切断从电源电路213向电源电路214的电源电压V4的供给，抑制现场设备3的消耗电力。
在电源电路210正常动作而在电源电路211中发生了异常的情况下(进行电源电压V2的异常时动作的情况下)，从电源监视部220输出的信号M1是高电平，从电源监视部221输出的信号M2是低电平。由此，向与门410输入高电平的信号M1和低电平的信号H，从与门410向开关420输出低电平的信号。由此，开关420成为断开状态，切断从电源电路213向电源电路214的电源电压V4的供给。
在这种情况下，从电源监视部220输出的信号M1是高电平，从电源监视部221输出的信号M2是低电平，因此从电流控制部240输出具有与根据从计算部130得到的传感器值可取得的脉冲宽度不同的脉冲宽度的PWM信号(参照图3)。其结果，从电流输出部260输出烧断电流(例如3.6mA以下的电流)。由此，在向外部装置C通知在现场设备3中发生的电源电压V1的异常的情况下，通过切断从电源电路213向电源电路214的电源电压V4的供给，抑制现场设备3的消耗电力。
在电源电路210和电源电路211中发生了异常的情况下(包括进行启动时的动作的情况)，从电源监视部220输出的信号M1和从电源监视部221输出的信号M2均为低电平。由此，向与门410输入低电平的信号M1和低电平的信号H，从与门410向开关420输出低电平的信号。由此，开关420成为断开状态，切断从电源电路213向电源电路214的电源电压V4的供给。
如上所述，本实施方式的现场设备3与第一实施方式的现场设备1的不同点在于设置有电源切断部400，基本结构与第一实施方式的现场设备1相同。因此，在本实施方式中，即使在供给到电流控制部240的电源电压V1发生了异常的情况下，也能够向外部装置C通知发生了异常。此外，不仅在电源电压V1、V2成为低电压的情况下，而且在电源电压V1、V2成为过电压的情况下，也能够向外部装置C通知在现场设备3中发生了异常。此外，在本实施方式中，能够降低输出烧断电流时的现场设备3的消耗电量。
[第四实施方式]
<现场设备>
图7是表示本发明第四实施方式的现场设备的要部构成的框图。另外，在图7中，对与图1所示的结构相同的结构赋予相同的附图标记。如图7所示，本实施方式的现场设备4是将图1所示的现场设备1的传输部200改变为从传感器模块100分离的传输部200C的结构。在电源电路214的次级侧中的电源电压具有异常的情况下，这种现场设备4能够向外部装置C通知在现场设备4中发生了异常。
如图7所示，现场设备4的传感器模块100与传输部200C分离，它们经由两根电缆L3连接。传输部200C是在图1所示的传输部200中追加电源监视部500并将电流控制部240改变为电流控制部240C的结构。电源监视部500(第三电源监视部)监视电源电压V5，在电源电压V5成为第五电压范围外的情况下使通信部230的动作停止。电源电压V5的异常是指电源电压V5为过电压或低电压的情况。
在此，上述第五电压范围是上限阈值Vth51与下限阈值Vth52之间的范围。在电源电压V5超过了上限阈值Vth51的情况下，电源电压V5为过电压，电源监视部500使通信部230的动作停止。此外，在电源电压V5小于下限阈值Vth52的情况下，电源电压V5为低电压，电源监视部500使通信部230的动作停止。
电流控制部240C在图1所示的电流控制部240中设置了检测通信部230的通信状态的功能。例如，电流控制部240C使用CRC(Cyclic Redundancy Check循环冗余检查)功能，确认通信部230是否正常动作。在检测到通信部230的通信错误的情况下，电流控制部240C判断为通信部230未正常动作。在判断为通信部230未正常动作的情况下，电流控制部240C输出具有与根据从计算部130得到的传感器值可取得的脉冲宽度不同的脉冲宽度的PWM信号(第二信号)。
<现场设备的动作>
在现场设备4设置于工厂或车间等的情况下，传感器模块100有时配置在与传输部200C不同的位置。在这种情况下，传输部200C与传感器模块100经由电缆L3连接。在此，在电源电压V5发生了异常的情况下，电源监视部500使通信部230停止。由此，电流控制部240C判断为通信部230未正常动作，并且输出具有与根据从计算部130得到的传感器值可取得的脉冲宽度不同的脉冲宽度的PWM信号。其结果，从电流输出部260输出烧断电流(例如3.6mA以下的电流)。由此，即使在电源电路214的次级侧中的电源电压具有异常的情况下，也能够向外部装置C通知在现场设备4中发生了异常。
在此，在电源电压V5发生了异常的情况下，传感器模块100也可以经由通信部230向电流控制部240C通知异常的发生。例如，在电源监视部500检测到电源电压V5的异常的情况下，传感器模块100也可以进行通知。但是，在这种情况下，传感器模块100必须经由电缆L3从电源监视部500接收表示有无异常的信号，根据电缆L3的长度，有时从发生异常到向电流控制部240C通知异常需要相当长的时间。此外，电缆L3容易成为噪声的侵入路径。因此，由于该噪声，有时无法正确地进行从电源监视部500向传感器模块的异常通知，不能向外部装置C通知电源电压V5的异常。
因此，在向传感器模块100供给的电源电压发生了异常的情况下，本实施方式的现场设备4产生以模拟方式对通信部230的通信进行中断从而使通信部230停止等通信错误。由此，能够可靠地向外部装置C通知电源电压V5的异常。
如上所述，本实施方式的现场设备4仅在第一实施方式的现场设备1中设置了电源监视部500并将电流控制部240改变为电流控制部240C，基本结构与第一实施方式的现场设备1相同。因此，在本实施方式中，即使在供给到电流控制部240的电源电压V1发生了异常的情况下，也能够向外部装置C通知发生了异常。此外，不仅在电源电压V1、V2成为低电压的情况下，而且在电源电压V1、V2成为过电压的情况下，也能够向外部装置C通知在现场设备4中发生了异常。此外，在本实施方式中，即使在电源电路214的次级侧中的电源电压具有异常的情况下，也能够向外部装置C通知在现场设备4中发生了异常。
以上，对本发明实施方式的现场设备进行了说明，本发明不限于上述实施方式，能够在本发明的范围内自由地变更。例如，能够适当组合上述第一～第四实施方式。例如，第三实施方式的现场设备3和第四实施方式的现场设备4也可以包括第二实施方式的现场设备2所具有的启动电路300。
此外，在上述实施方式中，说明了电源电压V1是第一电源电压，电源电压V2是第二电源电压。但是，第二电源电压只要与第一电源电压不同即可。例如，第二电源电压可以是比第一电源电压高的电压。作为一例，第二电源电压可以是电源电压V4。
此外，在上述实施方式中，说明了现场设备1～4是与传感器S分体的。但是，现场设备1～4也可以具有传感器S。例如，现场设备1～4也可以是涡街流量计、温度传感器、流量控制阀或开闭阀等阀设备、风扇或电动机等致动器设备、其他设置于工厂的现场的设备。
在此，作为设置现场设备1～4的工厂，除了化学等工业工厂以外，还具有对气田或油田等井口及其周边进行管理控制的工厂、对水力、火力、原子能等发电进行管理控制的工厂、对太阳光或风力等环境发电进行管理控制的工厂、以及对上下水或水坝等进行管理控制的工厂等。另外，应当注意的是上述工厂只是例示，并不限于上述工厂。
在本说明书中“前、后、上、下、右、左、垂直、水平、纵、横、行和列”等表示方向的术语是指本发明的装置中的这些方向。因此，本发明的说明书中的这些术语应当在本发明的装置中相对地解释。
“构成”这样的术语是为执行本发明的功能的构成，或者为表示装置的结构、要素、部分而使用。
此外，权利要求中表现为“方法加功能”的术语应当包括为了执行本发明所包含的功能而能够利用的所有结构。
“单元”这样的术语用于表示构成要素、单元、硬件或为执行期望的功能而编程的软件的一部分。硬件的典型例子是设备、电路，但是并不限于此。
以上，说明了本发明的优选实施例，但是本发明并不限于这些实施例。在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够进行结构的附加、省略、置换及其他变更。本发明不由上述说明限定，仅由所附的权利要求书限定。

Claims (20)

1.一种现场设备，其特征在于包括：
电流控制部，通过第一电源电压进行动作，输出控制应输出到传输线的电流的控制信号；
电流输出部，通过与所述第一电源电压不同的第二电源电压进行动作，能够将与从所述电流控制部输出的控制信号对应的大小的电流输出到所述传输线；以及
异常通知部，在所述第一电源电压具有异常的情况下，将用于使所述电流输出部输出表示发生了异常的烧断电流的第一信号输出到所述电流输出部。
2.根据权利要求1所述的现场设备，其特征在于，在所述第二电源电压具有异常的情况下，所述电流控制部将用于使所述电流输出部输出所述烧断电流的第二信号作为所述控制信号输出。
3.根据权利要求2所述的现场设备，其特征在于还包括：
第一电源监视部，在所述第一电源电压成为预先规定的第一电压范围外的情况下，输出表示所述第一电源电压的异常的第一异常信号；以及
第二电源监视部，在所述第二电源电压成为预先规定的第二电压范围外的情况下，输出表示所述第二电源电压的异常的第二异常信号。
4.根据权利要求3所述的现场设备，其特征在于，所述异常通知部在所述第一异常信号输入且所述第二异常信号未输入的情况下，将所述第一信号输出到所述电流输出部。
5.根据权利要求3所述的现场设备，其特征在于，所述异常通知部在所述第一异常信号未输入且所述第二异常信号输入的情况下，将所述第二信号输出到所述电流输出部。
6.根据权利要求3所述的现场设备，其特征在于，所述异常通知部在所述第一异常信号输入且所述第二异常信号输入的情况下，将用于使所述电流输出部输出启动电流的第三信号输出到所述电流输出部，所述启动电流是所述现场设备的启动所需的电流。
7.根据权利要求3至6中任意一项所述的现场设备，其特征在于，还包括使所述第二异常信号向所述异常通知部的输入延迟一定时间的启动电路。
8.根据权利要求2至6中任意一项所述的现场设备，其特征在于，
还包括传感器模块，所述传感器模块通过与所述第一电源电压和所述第二电源电压不同的第三电源电压进行动作，输出表示传感器的测量结果的传感器值，
所述电流控制部将具有与从所述传感器模块输出的传感器值对应的脉冲宽度的PWM信号作为所述控制信号输出，
所述电流输出部将与所述PWM信号的脉冲宽度对应的电流输出到所述传输线。
9.根据权利要求8所述的现场设备，其特征在于，所述第一信号和所述第二信号是具有与根据从所述传感器模块输出的传感器值可取得的脉冲宽度不同的脉冲宽度的信号。
10.根据权利要求8所述的现场设备，其特征在于还包括：
通信部，进行所述传感器模块与所述电流控制部之间的通信；以及
第三电源监视部，在所述第三电源电压具有异常的情况下，使所述通信部的动作停止，
所述电流控制部在所述通信部停止了动作的情况下输出所述第二信号。
11.根据权利要求8所述的现场设备，其特征在于，还包括电源切断部，在所述第一电源电压或所述第二电源电压具有异常的情况下，所述电源切断部至少切断所述第三电源电压向所述传感器模块的供给。
12.根据权利要求6所述的现场设备，其特征在于，
所述异常通知部包括：
生成脉冲信号的脉冲信号生成部；以及
生成时钟信号的时钟信号生成部，
所述第一信号是由所述脉冲信号生成部生成的所述脉冲信号，
所述第三信号是由所述时钟信号生成部生成的所述时钟信号。
13.根据权利要求12所述的现场设备，其特征在于，所述异常通知部包括第一选择器，所述第一选择器选择由所述脉冲信号生成部生成的所述脉冲信号和由所述时钟信号生成部生成的所述时钟信号中的任意一个信号。
14.根据权利要求13所述的现场设备，其特征在于，所述第一选择器在所述第一异常信号输入且所述第二异常信号输入的情况下，选择由所述时钟信号生成部生成的所述时钟信号，并且在除此以外的情况下选择由所述脉冲信号生成部生成的所述脉冲信号。
15.根据权利要求13所述的现场设备，其特征在于，
还包括传感器模块，所述传感器模块通过与所述第一电源电压和所述第二电源电压不同的第三电源电压进行动作，输出表示传感器的测量结果的传感器值，
所述电流控制部将具有与从所述传感器模块输出的传感器值对应的脉冲宽度的PWM信号作为所述控制信号输出，
所述异常通知部还包括第二选择器，所述第二选择器选择由所述第一选择器选择的所述信号和从所述电流控制部输出的所述PWM信号中的任意一个信号。
16.根据权利要求7所述的现场设备，其特征在于，所述启动电路是迟滞比较器或施密特触发器。
17.根据权利要求10所述的现场设备，其特征在于，
还包括传输部，所述传输部包括所述电流控制部、所述电流输出部和所述异常通知部，
所述传输部从所述传感器模块分离，经由电缆与所述传感器模块连接，
所述传感器模块经由所述电缆向所述通信部输出所述传感器值。
18.根据权利要求11所述的现场设备，其特征在于，所述电源切断部包括开关，所述开关在所述第一电源电压和所述第二电源电压正常的情况下成为导通状态，在所述第一电源电压或所述第二电源电压中的至少一个异常的情况下成为断开状态。
19.根据权利要求18所述的现场设备，其特征在于，
在所述开关为所述导通状态的情况下，向所述传感器模块供给所述第三电源电压，
在所述开关为所述断开状态的情况下，通过所述电源切断部切断所述第三电源电压向所述传感器模块的供给。
20.根据权利要求1所述的现场设备，其特征在于还包括：
第一电源电路，通过对所述第二电源电压进行降压，生成所述第一电源电压；以及
第二电源电路，根据从外部装置供给的电力，生成所述第二电源电压。
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