CN115145186A - 现场设备 - Google Patents

现场设备 Download PDF

Info

Publication number
CN115145186A
CN115145186A CN202210316165.4A CN202210316165A CN115145186A CN 115145186 A CN115145186 A CN 115145186A CN 202210316165 A CN202210316165 A CN 202210316165A CN 115145186 A CN115145186 A CN 115145186A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
conversion
output
unit
field device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210316165.4A
Other languages
English (en)
Inventor
吉田史弘
胡本俊亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Publication of CN115145186A publication Critical patent/CN115145186A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/32—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
    • G01F1/3209—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/32—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0224—Process history based detection method, e.g. whereby history implies the availability of large amounts of data
    • G05B23/0227—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions
    • G05B23/0235—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions based on a comparison with predetermined threshold or range, e.g. "classical methods", carried out during normal operation; threshold adaptation or choice; when or how to compare with the threshold
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25257—Microcontroller
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25428—Field device
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/33—Director till display
    • G05B2219/33331—Test, diagnostic of field device for correct device, correct parameters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种现场设备，即使在确认现场设备的动作的健全性的期间也能够输出物理量的测量值。现场设备(10)包括：传感器(11)，计测物理量并输出表示计测值的计测信号；转换部(12、15、16)，对计测信号进行预先确定的转换处理；以及处理部(17)，输出与进行了转换处理的计测信号对应的输出信号，处理部(17)在进行了转换处理的计测信号满足预先确定的条件的情况下，开始验证转换部(12、15、16)的动作的健全性，并且在验证转换部(12、15、16)的动作的健全性的期间，将与在验证转换部(12、15、16)的动作的健全性之前取得的进行了转换处理的计测信号对应的信号、或与表示传感器(11)的预先确定的计测值的计测信号对应的信号作为输出信号输出。

Description

现场设备
相关申请的交叉参考
本申请主张2021年3月30日在日本提交的专利申请2021-058313的优先权，为了参照将在先申请的全部内容并入本文。
技术领域
本发明涉及一种现场设备。
背景技术
现场设备是如下装置：在工厂中通过传感器测量物理量，或者将测量的物理量向其他装置传送。现场设备大多安装于工厂的配管等来使用，因此优选能够在安装于配管等的状态下确认其动作的健全性。在专利文献1中记载了一种包括用于验证自身装置的动作的健全性的结构的现场设备。根据专利文献1的结构，能够在安装于配管的状态下确认其动作的健全性。
现有技术文献
专利文献1：日本专利公开公报特开2017-102780号
专利文献1的结构将传感器输出的测量值的信号切换为模拟信号，并且将该模拟信号输入到用于处理测量值的处理系统，由此确认处理系统的动作的健全性。因此，专利文献1的结构在进行健全性的确认的期间不能输出物理量的测量值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种现场设备，即使在确认现场设备的动作的健全性的期间也能够输出物理量的测量值。
根据一些实施方式的现场设备，其包括：传感器，计测物理量并输出表示计测值的计测信号；转换部，对所述计测信号进行预先确定的转换处理；以及处理部，输出与进行了所述转换处理的所述计测信号对应的输出信号，所述处理部在进行了所述转换处理的计测信号满足预先确定的条件的情况下，开始验证所述转换部的动作的健全性，所述处理部在验证所述转换部的动作的健全性的期间，将与在验证所述转换部的动作的健全性之前取得的进行了所述转换处理的计测信号对应的信号、或与表示所述传感器的预先确定的计测值的所述计测信号对应的信号作为所述输出信号输出。由此，处理部在进行了转换处理的计测信号满足预先确定的条件的情况下，开始验证转换部的动作的健全性。在验证转换部的动作的健全性的期间，处理部将在动作验证之前取得的进行了转换处理的计测信号、或与表示所述传感器的预先确定的计测值的所述计测信号对应的信号作为输出信号输出。因此，即使在确认现场设备的动作的健全性的期间也能够输出物理量的测量值。
在一种实施方式的现场设备中，作为所述预先确定的条件在进行了所述转换处理的计测信号的信号电平小于预先确定的阈值的时间持续了预先确定的基准时间的情况下，开始验证所述转换部的动作的健全性。因此，根据传感器计测的物理量被认为是0的时间持续了基准时间，能够自动地开始验证现场设备的动作的健全性。
在一种实施方式的现场设备中，所述处理部在验证所述转换部的动作的健全性的期间，将与表示所述计测值为0的所述计测信号对应的信号作为所述输出信号输出。在传感器计测的物理量为0的状态持续了一定时间的情况下，在进行健全性的验证的比较短的时间内物理量一般不会立即变化。因此，即使在验证现场设备的动作的健全性的期间也能够输出反映了物理量的值。
在一种实施方式的现场设备中，所述处理部基于输出预先确定的波形的模拟信号的模拟信号产生电路的输出输入到所述转换部的状态下的从所述转换部输出的信号的波形，验证所述转换部的动作的健全性。因此，能够通过简单的处理，验证现场设备的动作的健全性。此外，来自模拟信号产生电路的模拟信号也可以不是固定频率的信号，而是频率以特定模式变动的信号。由此，即使在现场设备的电路偶然由于故障而以与模拟信号的频率相同的频率振荡的情况下，也能够防止无法区分因这种故障而引起的振荡信号和基于模拟信号的信号的事态，能够提高验证的可靠度。
在一种实施方式的现场设备中，所述处理部基于将预先确定的频率的信号作为所述模拟信号输出的所述模拟信号产生电路的输出输入到所述转换部的状态下的从所述转换部输出的信号的频率，验证所述转换部的动作的健全性。因此，能够通过简单的处理，验证现场设备的动作的健全性。
在一种实施方式的现场设备中，所述处理部基于将所述转换部的输入从所述传感器的输出切换到所述模拟信号产生电路的输出而从所述转换部输出的所述信号，验证所述转换部的动作的健全性。因此，仅通过切换向转换部的输入，就能够验证转换部的动作的健全性，能够通过简单的处理，验证现场设备的动作的健全性。
在一种实施方式的现场设备中，所述处理部在通过验证所述转换部的动作的健全性而检测到异常的情况下，将表示该情况的信号作为所述输出信号输出。因此，通过根据这种异常检测的信号的输出来通知用户，用户能够容易地知道故障。
在一种实施方式的现场设备中，所述转换处理包括放大所述计测信号的处理、限制所述计测信号的频率带宽的处理、以及对所述计测信号进行模拟数字转换的处理中的至少任意一个。因此，根据现场设备，能够验证执行放大计测信号的处理、限制计测信号的频率带宽的处理、以及对计测信号进行模拟数字转换的处理中的至少任意一部分的动作。
在一种实施方式的现场设备中，所述传感器计测在流体中产生的涡旋作为所述物理量。因此，现场设备能够应用于涡街流量计。
在一种实施方式的现场设备中，包括：第一、第二所述传感器；第一转换部，对从所述第一传感器输出的第一所述计测信号进行预先确定的第一所述转换处理；以及第二转换部，对从所述第二传感器输出的第二所述计测信号进行预先确定的第二所述转换处理，在通过所述第一转换部进行了所述第一转换处理的所述第一计测信号的信号电平与通过所述第二转换部进行了所述第二转换处理的所述第二计测信号的信号电平之比满足预先确定的所述条件的情况下，所述处理部开始验证所述第一转换部和所述第二转换部的动作的健全性。因此，根据计测信号的电平比偏离在正常动作时能够取得的值，能够在怀疑发生故障的时刻自动地验证现场设备的动作的健全性。
根据本发明，即使在确认现场设备的动作的健全性的期间也能够输出物理量的测量值。
附图说明
图1是表示比较例的现场设备的构成的图。
图2是表示第一实施方式的现场设备的构成例的图。
图3是表示现场设备中的输入输出信号的时间推移的一例的图。
图4是表示现场设备的动作例的流程图。
图5是表示第二实施方式的现场设备的构成例的图。
图6A是表示模拟信号产生电路的输出的一例的图。
图6B是表示模拟信号产生电路的输出的一例的图。
附图标记说明
10现场设备，11传感器，12缓冲电路，13模拟信号产生电路，14开关，15放大/带宽限制电路，16A/D转换电路，17处理部，171动作验证部，18存储器，19操作显示部，20D/A转换电路，21输出电路，22输入电路，23A/D转换电路，30现场设备，90现场设备，91传感器，92缓冲电路，93放大/带宽限制电路，94A/D转换电路，95处理部，96存储器，97操作显示部，98D/A转换电路，99输出电路。
具体实施方式
<比较例>
图1是表示比较例的现场设备90的构成的图。现场设备90包括：传感器91、缓冲电路92、放大/带宽限制电路93、A/D(Analog-to-Digital模拟到数字)转换电路94、处理部95、存储器96、操作显示部97、D/A(Digital-to-Analog数字到模拟)转换电路98和输出电路99。
传感器91测量流量、温度或压力等物理量并取得测量值。传感器91取得的物理量的测量值是模拟信号，临时存储于缓冲电路92。在放大/带宽限制电路93中对存储于缓冲电路92的测量值进行放大和频率带宽的限制的处理。放大/带宽限制电路93中的处理的输出在A/D转换电路94中通过A/D转换被转换为数字信号并向处理部95输出。处理部95将与测量值相关的数据存储于存储器96，或者根据在操作显示部97中由用户(工厂的操作员等)选择的操作对测量值进行适当的信号处理。进行了处理部95中的处理的信号在D/A转换电路98中通过D/A转换被转换为模拟信号，并且经由输出电路99向外部输出。
由于比较例的现场设备90不包括用于验证自身装置的动作的健全性的结构，所以为了验证其动作的健全性，需要从工厂的配管等拆下现场设备90。因此，现场设备90在进行健全性确认的期间不能输出物理量的测量值。
<本发明的实施方式>
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。各附图中，对相同或相当的部分标注相同的附图标记。在本实施方式的说明中，对相同或相当的部分适当省略或简化说明。
(第一实施方式)
图2是表示第一实施方式的现场设备10的构成例的图。现场设备10包括：传感器11、缓冲电路12、模拟信号产生电路13、开关14、放大/带宽限制电路15、A/D转换电路16、处理部17、存储器18、操作显示部19、D/A转换电路20、输出电路21、输入电路22和A/D转换电路23。
现场设备10是设置于在工业工厂、资源工厂、发电工厂或与上下水道相关的工厂等各种工厂内配置的设备上的现场设备。在本实施方式中，说明现场设备10是计测在流体中产生的涡旋来测量涡旋流量的涡街流量计的情况的例子，但是现场设备10的种类不限于涡街流量计。例如，现场设备10也可以是电磁流量计、科里奥利流量计和超声波流量计等各种流量计、差压/压力传输器、温度传输器、电平计、包括控制各种设备的动作的控制功能的操作器、振动计、噪音计、温度计、腐蚀检测器、现场指示计、电空转换器、光纤温度传感器和小型压力传感器等。
传感器11是对设置有现场设备10的设备中的物理量进行计测的计测部。由于本实施方式的现场设备10是涡街流量计，所以传感器11包括产生卡门涡旋的涡旋产生体、以及对由卡门涡旋施加于涡旋产生体的压力进行计测的压电元件等压力传感器。传感器11对由于卡门涡旋而变化的压力的频率(周期)进行计测，将计测的频率的正弦波信号作为表示流体速度的计测信号向缓冲电路12输出。计测信号一般是正弦波。
缓冲电路12是用于将从传感器11输出的计测信号交接给放大/带宽限制电路15的缓冲电路。缓冲电路12是对从传感器11输出的计测信号的阻抗进行转换并将阻抗转换后的计测信号向放大/带宽限制电路15输出的转换电路。
放大/带宽限制电路15是如下转换电路：转换从缓冲电路12输出的阻抗转换后的计测信号的信号电平，限制频率带宽的范围并向A/D转换电路16输出。放大/带宽限制电路15包括放大从缓冲电路12输出的计测信号的放大功能、以及限制计测信号的频率带宽的带宽限制功能。更具体地说，放大/带宽限制电路15将从缓冲电路12输出的计测信号的信号电平(例如信号振幅)，电平转换(放大)为能够充分获得A/D转换电路16中的模拟数字转换的数字值的分辨率的电平。此外，放大/带宽限制电路15使用低通滤波器(LPF：Low-PassFilter)、高通滤波器(HPF：High-Pass Filter)和带通滤波器(BPF：Band-Pass Filter)等，限制从缓冲电路12输出的计测信号的频率带宽。由此，除去计测信号中包含的不需要的噪声成分。除去噪声成分后的计测信号向A/D转换电路16输出。在以下的说明中，放大/带宽限制电路15输出的计测信号被称为“模拟计测信号”。
A/D转换电路16是如下转换电路：对从放大/带宽限制电路15输出的模拟计测信号(模拟信号)进行模拟数字转换，生成与传感器11计测的计测信号的信号电平的大小对应的数字值的数字信号(以下称为“数字计测信号”)。生成的数字计测信号向处理部17输出。
处理部17是控制现场设备10的各构成要素的控制部。处理部17在来自传感器11的计测信号的信号电平(例如信号振幅)超过了某个阈值时识别流体的存在，对其频率进行计数。另一方面，在放大/带宽限制电路15中选择最适合于这种信号频率的带通滤波器。因此，处理部17对输入的数字计测信号进行傅里叶变换，计算各频谱(Spectral SignalProcessing功能，频谱信号处理功能)。该频率与流量成比例。处理部17将与频率成比例的数字信号作为表示流量的信号向D/A转换电路20输出。另外，处理部17自身也可以包括从数字计测信号中提取特定的频率成分的数字滤波器。此外，处理部17也可以根据输入的数字计测信号，选择适合于流量的测量的带通滤波器来使用。由此，处理部17能够准确地测量流体的流量。
处理部17例如由中央处理装置(CPU：Central Processing Unit)等构成。处理部17根据用于实现现场设备10的功能的应用程序和数据，控制现场设备10的各构成要素的动作。此外，处理部17根据执行的应用程序，进行用于提示设置有现场设备10的设备的动作状态的预先确定的运算处理。例如，处理部17也可以进行如下运算处理：将从A/D转换电路16输出的数字计测信号转换为表示代表设备的动作状态的4mA～20mA的范围的值的数字信号。运算处理后的数字信号向D/A转换电路20输出。此外，处理部17也可以进行生成显示数据的运算处理，该显示数据用于使操作显示部19显示运算处理的结果、即设置的设备的动作状态。运算处理后的显示数据向操作显示部19输出。由此，处理部17控制操作显示部19的显示数据的显示。此外，处理部17也可以进行用于将运算处理后的数字信号通过在工厂内专门构建的通信网络例如发送到控制装置的控制，所述控制装置在工厂中对设备的运转进行控制。
此外，处理部17包括动作验证部171，该动作验证部171控制用于验证现场设备10的构成要素的动作的健全性的处理。处理部17根据从操作显示部19输入的验证执行指示信号来启动动作验证部171，验证现场设备10的构成要素的动作的健全性。在本实施方式中，构成为通过开关14在传感器11的输出与模拟信号产生电路13的输出之间进行切换而向缓冲电路12输入。动作验证部171向开关14输出SW(开关)控制信号，对开关14的连接进行控制，以使缓冲电路12的输入在传感器11的输出与模拟信号产生电路13的输出之间切换。在本实施方式中，验证缓冲电路12、放大/带宽限制电路15和A/D转换电路16的动作的健全性。在此，动作的健全性是指验证对象能够正常地执行所希望的动作。
动作验证部171也可以在验证现场设备10的构成要素的动作时执行动作验证程序，按照执行的动作验证程序来控制现场设备10的构成要素的动作。另外，动作验证程序是用于验证现场设备10的构成要素的动作的应用程序。动作验证程序存储于处理部17所具备的存储部或存储器18。动作验证部171将根据所执行的动作验证程序而实施的各构成要素的动作的健全性的验证的结果(验证结果)，按每个验证项目输出。此外，动作验证部171输出对所有验证项目的验证结果进行了最终判定的结果、即现场设备10的健全性的最终验证结果。处理部17将动作验证部171输出的构成要素中各自的每个验证项目的验证结果、以及健全性的最终验证结果(以下在不区别地表示各自的验证结果的情况下也简称为“验证结果”)存储于存储器18。在现场设备10的构成要素的验证项目中例如也可以包含传感器11的动作的健全性、以及缓冲电路12、放大/带宽限制电路15和A/D转换电路16的动作的健全性。
处理部17可以将动作验证部171输出的健全性的最终验证结果作为显示数据向操作显示部19输出，并且控制操作显示部19的显示数据的显示。处理部17可以将动作验证部171验证各构成要素的动作时的状态(例如进度、经过时间、结束预定时间和结束通知等的状态)作为显示数据显示于操作显示部19。处理部17也可以将动作验证部171输出的各构成要素中的各验证项目的验证结果依次作为显示数据显示于操作显示部19。在这种情况下，处理部17也可以根据从被用户操作的操作显示部19输入的验证结果的切换指示，对在操作显示部19中显示的验证结果的验证项目进行切换。另外，在后面说明与动作验证程序对应的各构成要素的动作的控制、以及与现场设备10的健全性的验证方法相关的详细情况。
存储器18是存储处理部17执行的应用程序以及执行中途的数据的存储部。存储器18例如由ROM(Read Only Memory只读存储器)、RAM(Random Access Memory随机存取存储器)或闪存器等各种存储器构成。存储器18根据来自处理部17的控制，进行数据的存储(写入)和数据的输出(读出)。
此外，存储器18也可以存储动作验证部171按照动作验证程序实施的现场设备10的各构成要素的验证结果、以及现场设备10整体的健全性的验证结果。在存储器18中也可以存储动作验证部171执行的动作验证程序。
操作显示部19是人机接口(HMI：Human Machine Interface)，该人机接口包括用于显示从处理部17输出的显示数据的显示部、以及由用户操作的操作部。显示部例如是液晶显示器(LCD：Liquid Crystal Display)等显示设备。显示部通过显示从处理部17输出的显示数据等，向用户提示设置的设备的动作状态、现场设备10的健全性的最终验证结果、实施了动作验证的各构成要素的验证结果、以及进行动作验证时的当前状态(状态)等信息。操作部例如是包括按钮或键盘类等的操作设备。操作部接收用户进行的操作，将表示接收到的用户的操作的信息、即表示用户指示现场设备10的动作的指示信号向处理部17输出。如果用户进行指示执行现场设备10的健全性的验证的操作，则操作部将与该操作对应的验证执行指示信号向处理部17输出。
另外，操作部不限定于基于按钮或键盘类的结构，例如也可以由在显示部内具备的按压传感器构成。即，操作显示部19也可以构成为组合了显示部和操作部的触摸面板。在这种情况下，操作显示部19在显示部中显示各种信息而向用户进行提示，操作部检测用户基于在显示部中显示的信息而进行的各种触摸(点击和轻拂等)操作，接收对现场设备10的动作的指示。操作显示部19将接收到的表示用户的操作的信息向处理部17输出。
D/A转换电路20对从处理部17输出的运算处理后的数字信号进行数字模拟转换，生成表示传感器11计测的计测信号的信号电平的大小的模拟信号(例如4mA～20mA的范围的直流模拟信号)。D/A转换电路20将生成的模拟信号向输出电路21输出。另外，D/A转换电路20可以在进行数字模拟转换时，例如进行PWM(Pulse Width Modulation脉宽调制)调制等并输出PWM信号等。
输出电路21将从D/A转换电路20输出的模拟信号作为输出信号，例如向在工厂中控制设备的运转的控制装置等现场设备10的外部输出。输出电路21例如输出4mA～20mA的范围的直流模拟信号作为表示传感器11计测的计测信号的信号电平的输出信号。另外，在现场设备10中，也可以根据来自处理部17所具备的动作验证部171的控制，将输出电路21输出的输出信号经由未图示的开关而输入到输入电路22。
另外，在现场设备10通过在工厂内专门构建的通信网络进行通信的情况下，输出电路21也可以将从处理部17或未图示的通信部输出的通信信号叠加于输出信号并输出。在从处理部17或未图示的通信部输出的通信信号中也可以包含在操作显示部19所具备的显示部中显示的信息、即设置的设备的动作状态、现场设备10的健全性的最终验证结果、实施了动作验证的各构成要素的验证结果、以及进行动作验证时的当前状态(状态)等信息。输出电路21也可以包括通信部或通信部所具备的发送功能而构成。
输入电路22例如将从在工厂中控制设备的运转的控制装置、或所连接的作业终端装置等现场设备10的外部输入的输入信号(模拟信号)向A/D转换电路23输出。另外，输入到输入电路22的输入信号也与输出电路21输出的输出信号同样，例如是4mA～20mA的范围的直流模拟信号。作为与输入电路22连接的作业终端装置例如可以考虑支持用户的作业的个人计算机(PC：Personal Computer)、或包括便携信息终端(PDA：Personal DigitalAssistant个人数字助理)的功能的所谓的平板终端等便携终端设备。
另外，在现场设备10通过在工厂内专门构建的通信网络进行通信的情况下，输入电路22可以是如下构成：将叠加在输入信号上输入的通信信号分离并向处理部17或未图示的通信部输出。此外，在叠加在输入信号上输入的通信信号中可以包含表示执行现场设备10的健全性的验证的、与从操作显示部19向处理部17输出的验证执行指示信号相当的指示的信息。输入电路22可以包括通信部或通信部所具备的接收功能而构成。
A/D转换电路23对从输入电路22输出的输入信号(模拟信号)进行模拟数字转换，生成与输入信号的信号电平的大小对应的数字值的数字信号。A/D转换电路23将生成的数字信号向处理部17输出。由此，处理部17执行与A/D转换电路23输出的数字信号、即向现场设备10输入的输入信号所表示的信息对应的动作和运算处理。
另外，根据现场设备10的构成，也可以不包括输入电路22和A/D转换电路23。
模拟信号产生电路13在根据来自动作验证部171的控制来验证现场设备10的构成要素的动作时，将相当于传感器11输出的计测信号的模拟的计测信号向开关14输出。该模拟的计测信号被称为“模拟信号”。在验证现场设备10的构成要素的动作的情况下，动作验证部171将ON的SW控制信号向开关14输出，使开关14将缓冲电路12和模拟信号产生电路13连接。在这种情况下，模拟信号产生电路13经由开关14将模拟信号向缓冲电路12输出。即，在验证现场设备10的构成要素的动作时，模拟信号产生电路13代替传感器11向缓冲电路12输出动作验证所需的信号电平的计测信号。并且，模拟信号产生电路13根据来自动作验证部171的控制，将模拟信号的信号电平的大小调整为覆盖构成要素的动作范围的大小。由此，现场设备10能够在构成要素的整个动作范围内验证现场设备10的构成要素的动作、即提高现场设备10的健全性的验证中的覆盖度。
如上所述，开关14根据从动作验证部171输入的SW控制信号，切换向缓冲电路12输出的计测信号。更具体地说，在现场设备10进行对设置的设备的动作状态进行计测的通常的计测动作的情况下，从动作验证部171向开关14输入OFF的SW控制信号，开关14将缓冲电路12的输入与传感器11连接。在这种情况下，从传感器11输出的计测信号向缓冲电路12输入。另一方面，在现场设备10进行验证健全性的验证动作的情况下，动作验证部171向开关14输入ON的SW控制信号。在输入这种ON的SW控制信号的期间，开关14将缓冲电路12的输入切换为模拟信号产生电路13。此外，动作验证部171使模拟信号产生电路13输出模拟信号。因此，在验证动作期间，向缓冲电路12输入从模拟信号产生电路13输出的模拟信号。
根据这种构成，在现场设备10中，通过处理部17所具备的动作验证部171执行的动作验证程序，在现场设备10单体中，验证现场设备10自身的健全性。换句话说，现场设备10不使用设备检查终端等外部设备，也能够验证健全性。
本实施方式的现场设备10是涡街流量计，因此模拟信号产生电路13将模拟了传感器11的压力传感器计测的由于卡门涡旋而变化的压力变化的正弦波信号作为模拟信号输出。更具体地说，模拟信号产生电路13例如通过低通滤波器等滤波电路生成正弦波信号，而且将生成的正弦波信号通过分压电路分压为预先确定的电压值，生成具有模拟各种流体速度的频率的正弦波信号作为模拟信号。模拟信号产生电路13将生成的模拟信号向开关14输出。另外，对压力的变化进行了模拟的频率的时钟信号(矩形波信号)例如能够通过利用处理部17所具备的未图示的计时电路对处理部17动作的时钟信号进行分频而生成。时钟信号是时钟电路振荡的原始振荡时钟的信号、或对原始振荡时钟进行了分频的分频时钟的信号等。即，模拟信号产生电路13基于从处理部17输入的时钟信号(矩形波信号)，能够生成正弦波的模拟信号。另外，在现场设备10是涡街流量计或振动式的压力传输器的情况下，可以认为模拟压力变化的时钟信号(矩形波信号)的频率例如是数Hz～数十kHz。
另外，上述传感器11的结构、模拟信号产生电路13的结构、输出的模拟信号等是一例，可以根据现场设备10的种类采用各种结构和模拟信号。例如，在现场设备10为电磁流量计的情况下，模拟信号产生电路13生成具有模拟各种流体速度的直流电压的电压信号作为模拟信号。
图3是表示本实施方式的现场设备10中的输入输出信号的时间推移的一例的图。在图3中，“传感器信号”表示传感器11输出的计测信号的信号电平的时间推移。“SW控制信号”表示从动作验证部171向开关14输出的SW控制信号的信号电平的时间推移。“模拟信号”表示从模拟信号产生电路13经由开关14向缓冲电路12输出的模拟信号的信号电平的时间推移。“A/D转换电路输入”表示从A/D转换电路16向处理部17输入的信号的信号电平的时间推移。“输出电路输出”表示从输出电路21向外部输出的信号的信号电平的时间推移。
在图3的例子中，传感器信号的信号电平到时刻t1为止超过0，但是时刻t1以后成为0。这表示在时刻t1以前观测到流体的流量而在时刻t1以后流量成为0的状态。动作验证部171将配管内的流量为0、来自传感器11的计测信号的信号电平不超过某个阈值的状态(即配管内的流量为0的状态持续的状态)视为流量0。应视为流量0的信号电平的阈值基于在传感器11中可能产生的噪声而预先设定。
在流量0持续了基准时间td的情况下，动作验证部171输出ON的SW控制信号。基准时间td是预先确定的设定值。在图3中，从自时刻t1起经过了基准时间td的时刻t2开始在一定期间，从动作验证部171输出ON的SW控制信号。在输出ON的SW控制信号的期间，开关14将缓冲电路12的输入的连接从传感器11切换到模拟信号产生电路13。此外，动作验证部171使模拟信号产生电路13输出模拟信号。由此，在动作验证中，向缓冲电路12输入模拟信号。
动作验证部171在向开关14输出ON的SW控制信号的期间，使模拟信号产生电路13输出特定的频率f1(>0)的模拟信号。传感器11输出的计测信号是正弦波。相对于此，模拟信号产生电路13的信号也可以是正弦波或方波。图3将纵轴记载为DC(直流)电平，但是对模拟信号表示正弦波或方波的振幅。模拟信号产生电路13输出特定的频率f1[Hz]的模拟信号。如图3所示，模拟信号的周期与图3中SW控制信号设定为ON的期间相比足够短。参照图6A和图6B，在后面说明模拟信号的信号波的详细情况。在A/D转换电路16中对模拟信号进行模拟数字转换，在动作验证部171中判定模拟信号的频率。
如图3所示，从A/D转换电路16向处理部17的输入信号在缓冲电路12的输入与传感器11连接的期间，表示为与传感器11输出的计测信号的波形类似的波形。如果输出ON的SW控制信号，缓冲电路12的输入与输出模拟信号的模拟信号产生电路13连接，则来自A/D转换电路16的输入信号表示为与模拟信号的波形类似的波形。
在流体流动的状态、即计测信号的信号电平超过应判定为流量0的阈值的状态下，动作验证部171不实施诊断。这是因为处理部17有时不能区分来自传感器11的信号和来自模拟信号产生电路13的信号。另一方面，在配管内的流量为0时，传感器11的输出的频率为0Hz，因此如果将模拟信号的频率f1设定为非0Hz，则动作验证部171能区分来自传感器11的输出和来自模拟信号产生电路13的输出。在此，处理部17的动作验证部171也可以在来自A/D转换电路16的输入信号的电平小于预先确定的阈值时，判定为由传感器11计测的流量为0。在此，在来自A/D转换电路16的输入信号基于传感器11的输出的情况下，动作验证部171将与该信号电平对应的信号保持原样地向D/A转换电路20输出。另一方面，在来自A/D转换电路16的输入信号基于模拟信号产生电路13的输出的情况下，动作验证部171与模拟信号的波形无关而将信号电平0的信号向D/A转换电路20输出。这是因为在从时刻t1到t2的期间由传感器11计测的流量是0。处理部17在t2以后将表示相同状态的流量0的信号向D/A转换电路20输出，由此即使在确认现场设备10的动作的健全性的期间也能够继续输出物理量的测量值。由此，在向缓冲电路12输入模拟信号的情况下，从处理部17向D/A转换电路20输出的信号的电平固定为特定的值(在此的例子中是作为之前的测量值的“0”)的处理被称为输出电路的屏蔽。通过输出电路的屏蔽，输出电路21的输出如图3所示在流量超过0的期间反映传感器11的输出信号的波形，在流量为0、模拟信号产生电路13与缓冲电路12连接的期间与模拟信号的波形无关而固定为0。另外，输出电路的屏蔽不限于固定为输出电路21的输出的信号电平“0”的情况，也可以固定为其他的之前的测量值。例如，在流量的随着时间的变动小的情况下(例如在每单位时间的流量的变动小于预先确定的阈值的情况下)，处理部17也可以通过正的之前的测量值来进行屏蔽。此外，处理部17也可以与健全性验证之前的流量的测量值无关，而在健全性验证的期间通过传感器11的预先确定的计测值(例如流量0)进行屏蔽。
由此，在本实施方式中，在模拟信号产生电路13连接到缓冲电路12之后，在由动作验证部171进行判断的期间，将输出电路21的输出固定为相当于流量0的输出。即使在这种情况下，由于配管内的流量为0的状态持续，所以输出电路21的输出反映了应当由传感器11测量的物理量。因此，根据本实施方式，在确认现场设备10的动作的健全性的期间也能够输出物理量的测量值。
此外，动作验证部171在模拟信号产生电路13连接到缓冲电路12的期间(即SW控制信号为ON的期间)，基于从A/D转换电路16输入的信号的频率，验证缓冲电路12、放大/带宽限制电路15和A/D转换电路16的健全性。即，动作验证部171在模拟信号产生电路13连接到缓冲电路12的期间，如果从A/D转换电路16输入的信号的频率是f1则判断为正常，如果不是f1则判断为异常。在图3的例子中，尽管从时刻t3起在一定期间内SW控制信号为ON，而从A/D转换电路16输入的信号的信号电平也为0。在这种情况下，动作验证部171判断为在缓冲电路12、放大/带宽限制电路15和A/D转换电路16中的至少一个中存在异常。
在作为这种验证的结果而判断为正常的情况下，动作验证部171使SW控制信号返回到OFF，将传感器11的输出连接到缓冲电路12。此外，动作验证部171解除输出电路21的输出固定的屏蔽。另一方面，在判断为异常的情况下，动作验证部171使输出电路21的输出烧断，或者向上位的设备通知状态异常。烧断是指在现场设备10的构成要素中发现异常的情况下，通过输出标准(例如4mA～20mA)外的信号(例如3.6mA以下或21.6mA以上)来通知异常。在图3的例子中，尽管在时刻t3使SW控制信号为ON，但来自A/D转换电路16的输入为0，因此动作验证部171检测到异常。因此，动作验证部171在时刻t4使输出电路21输出小于3.6mA的信号来进行烧断。由此，在尽管输入了模拟信号但没有进行与其对应的输出的情况下，动作验证部171能够检测到异常，并且向其他装置等通知该情况。
图4是表示现场设备10的动作例的流程图。图4的各步骤基于处理部17的控制来执行。作为以下处理的前提，说明SW控制信号是OFF，通过开关14将传感器11与缓冲电路12连接，进行物理量的测量的情况。
在步骤S1中，处理部17判定来自A/D转换电路16的输入信号的电平小于预先确定的阈值的时间是否持续了td。该阈值是应当将计测信号的信号电平判定为流量0的上限值。处理部17在输入信号的电平小于阈值的时间持续了td的情况下(在步骤S1中为是)前进至步骤S2，否则(在步骤S1中为否)继续步骤S1的处理。另外，本实施方式的现场设备10在流量为0的情况下验证动作的健全性，但是代替于此，也可以在流量持续一定时间输出特定的值的情况下验证健全性。
在步骤S2中，处理部17以特定的值(例如之前的测量值)屏蔽输出电路21的输出。在传感器11的测量值为0时进行健全性的验证的情况下，例如，处理部17也可以将健全性验证的之前的信号电平“0”的固定值向D/A转换电路20输出。如上所述，处理部17也可以输出与表示传感器11的预先确定的计测值的计测信号对应的信号，来代替与在对转换部的动作的健全性进行验证之前取得的进行了转换处理的计测信号对应的信号。
在步骤S3中，处理部17向开关14输出ON的SW控制信号，将缓冲电路12的输入从传感器11切换到模拟信号产生电路13。
在步骤S4中，处理部17进行控制，以从模拟信号产生电路13输出频率f1的模拟信号。另外，如图3所示，处理部17也可以在缓冲电路12的输入从传感器11切换到模拟信号产生电路13之前，使模拟信号产生电路13输出模拟信号。
在步骤S5中，处理部17判定从A/D转换电路16输入的信号的频率f是否与模拟信号的频率f1相同。在频率f与模拟信号的频率f1相同的情况下(在步骤S5中为是)前进至步骤S6，否则(在步骤S5中为否)前进至步骤S9。如果缓冲电路12、放大/带宽限制电路15和A/D转换电路16正常动作，则从A/D转换电路16输入的信号的频率f应当与模拟信号的频率f1一致。因此，S6以下的处理相当于未检测到异常时的处理，S9的处理相当于检测到异常时的处理。
在步骤S6中，处理部17将模拟信号的频率变更为0[Hz]。例如，处理部17可以将模拟信号产生电路13的输出固定为0。
在步骤S7中，处理部17向开关14输出OFF的SW控制信号，将缓冲电路12的输入从模拟信号产生电路13切换到传感器11。
在步骤S8中，处理部17解除输出电路21的输出的屏蔽。由此，从输出电路21输出与由传感器11计测的测量值对应的信号。
另一方面，在步骤S9中，处理部17进行烧断并向其他装置进行警告。并且，处理部17结束流程图的处理。
如上所述，现场设备10包括：传感器11，计测物理量并输出表示计测值的计测信号；转换部，对计测信号进行预先确定的转换处理；以及处理部17，输出与进行了转换处理的计测信号对应的输出信号。在此，本实施方式的转换部包括缓冲电路12、放大/带宽限制电路15和A/D转换电路16。在进行了转换处理的计测信号满足预先确定的条件的情况下，处理部17开始验证转换部的动作的健全性。处理部17在验证转换部的动作的健全性的期间，将与在动作验证之前取得的进行了转换处理的计测信号对应的信号、或与表示传感器11的预先确定的计测值的计测信号对应的信号作为输出信号输出。因此，根据现场设备10，在确认现场设备10的动作的健全性的期间也能够输出物理量的测量值。
此外，作为预先确定的条件在进行了转换处理的计测信号的信号电平小于预先确定的阈值的时间持续了预先确定的基准时间td的情况下，现场设备10的处理部17开始验证转换部的动作的健全性。因此，根据现场设备10，根据传感器11计测的物理量被认为是0的时间持续了基准时间td，能够开始验证现场设备10的动作的健全性。由此，即使用户没有为了验证动作的健全性而进行装置的运转停止等，现场设备10也能够自动地判别对测量不产生影响的状况，并验证动作的健全性。
此外，现场设备10的处理部17在验证转换部的动作的健全性的期间，将与表示计测值为0的计测信号对应的信号作为输出信号输出。在传感器11计测的物理量为0的状态持续了一定时间的情况下，一般来说物理量不会立即变化。因此，根据现场设备10，在验证现场设备10的动作的健全性的期间也能够输出反映了物理量的值。
此外，现场设备10的处理部17基于在输出预先确定的波形的模拟信号的模拟信号产生电路13的输出输入到转换部的状态下的从转换部输出的信号的波形，验证转换部的动作的健全性。作为这种预先确定的波形的模拟信号的一例，处理部17将预先确定的频率f1的模拟信号输入到转换部，基于从转换部输出的信号的频率，验证转换部的动作的健全性。例如，处理部17也可以在从转换部输出的信号的频率与频率f1不同的情况下检测异常。因此，根据现场设备10，能够通过简单的处理，检测现场设备10的动作的异常。
此外，现场设备10的处理部17基于将转换部的输入从传感器11的输出切换到模拟信号产生电路13的输出而从转换部输出的信号，验证转换部的动作的健全性。因此，根据现场设备10，仅通过切换向转换部的输入，就能够验证转换部的动作的健全性，能够通过简单的处理，验证现场设备10的动作的健全性。
此外，在通过验证转换部的动作的健全性而检测到异常的情况下，现场设备10的处理部17输出表示该情况的信号(例如烧断的信号)。表示检测到异常的信号例如可以是使操作显示部19进行表示异常检测的显示、或向其他装置通知异常检测的信号。因此，根据现场设备10，用户能够容易地知道故障。例如，用户能够顺畅地进行以后的与制造商侧的对应。
如上所述，本实施方式的现场设备10能够诊断缓冲电路12、放大/带宽限制电路15和A/D转换电路16的健全性，确定故障的部位。即，现场设备10不需要拆下转换器或检测器、或者单独使用测试器或外部设备进行诊断，能够在安装于配管的状态或安装有传感器11的状态下，进行其动作验证。此外，在怀疑构成要素发生不良情况的情况下，现场设备10能够区分传感器11中的不良情况与缓冲电路12、放大/带宽限制电路15和A/D转换电路16中的不良情况，因此也能够减轻发生不良情况时的用户的负担。
(第二实施方式)
在第一实施方式中，说明了传感器11、缓冲电路12、放大/带宽限制电路15和A/D转换电路16均存在一个的现场设备10的构成例。但是，现场设备10的构成不限定于此，传感器11、缓冲电路12、放大/带宽限制电路15和A/D转换电路16也可以存在多个。作为这种例子，在本实施方式中，说明传感器11、缓冲电路12、放大/带宽限制电路15和A/D转换电路16均各存在两个的现场设备30的构成例。图5是表示第二实施方式的现场设备30的构成例的图。在图5中，与第一实施方式相同的构成标注相同的附图标记，并且省略详细说明。
现场设备30包括：传感器11a、11b、缓冲电路12a、12b、模拟信号产生电路13、开关14a、14b、放大/带宽限制电路15a、15b、A/D转换电路16a、16b、处理部17、存储器18、操作显示部19、D/A转换电路20、输出电路21、输入电路22和A/D转换电路23。现场设备30可以基于传感器11a的计测信号和传感器11b的计测信号，在噪声较多的环境下将噪声抵消。或者现场设备30也可以将传感器11a的计测信号和传感器11b的计测信号分别作为单一的信号来利用。
在这种构成中，开关14a基于从动作验证部171输入的SW控制信号，将缓冲电路12a的输入在传感器11a的输出信号和模拟信号产生电路13的输出信号之间进行切换。开关14b基于从动作验证部171输入的SW控制信号，将缓冲电路12b的输入在传感器11b的输出信号和模拟信号产生电路13的输出信号之间进行切换。
在满足以下(1)或(2)的条件的状态持续了基准时间td的情况下，现场设备30的处理部17将SW控制信号从OFF切换到ON，从模拟信号产生电路13向缓冲电路12a、12b输出模拟信号。模拟信号是预先确定的波形的信号(例如预先确定的频率的信号)。
(1)来自传感器11a、11b的计测信号的任意一个是可视为0的信号电平。
(2)各传感器11a、11b的计测信号的电平比(例如(传感器11a的信号电平)/(传感器11b的信号电平))超过预先确定的阈值，或者低于预先确定的另一个阈值。
(1)的条件与第一实施方式同样，例如，能够根据来自传感器11a、11b的计测信号的任意一个信号电平未超过预先确定的阈值来进行检测。在满足(1)的条件的状态持续了基准时间td的情况下，进行计测信号为0的传感器11a或传感器11b中的任意一个的诊断，并且在进行与处于诊断中的传感器11a或传感器11b中的任意一个的计测信号对应的输出信号的输出的情况下，进行上述的输出电路21的屏蔽。即，处理部17在验证转换部的动作的健全性的期间，将与在验证动作的健全性之前取得的进行了转换处理的计测信号对应的信号、或与表示传感器11a或传感器11b的预先确定的计测值的计测信号对应的信号作为输出信号输出。由此，现场设备10即使在确认现场设备30的动作的健全性的期间，也能够输出物理量(例如在流体中产生的涡旋)的测量值。
(2)的条件对应于包括传感器11a、缓冲电路12a、放大/带宽限制电路15a和A/D转换电路16a的第一测量系统、以及包括传感器11b、缓冲电路12b、放大/带宽限制电路15b和A/D转换电路16b的第二测量系统中的任意一个发生故障。(2)的条件中的阈值基于传感器11a、11b的计测信号的电平比在正常动作时能够取得的值的范围来确定。由此，在满足(2)的条件的状态持续了基准时间td的情况下，现场设备30将模拟信号输出到缓冲电路12a、12b来进行动作验证。因此，现场设备30在根据计测信号的电平比偏离在正常动作时能够取得的值而怀疑发生故障的时刻，能够自动地验证现场设备30的动作的健全性。此外，在进行与处于健全性的验证中的传感器11a或传感器11b中的任意一个的计测信号对应的输出信号的输出的情况下，处理部17通过进行上述的输出电路21的屏蔽，即使在确认动作的健全性的期间也能够输出物理量的测量值。
另外，动作验证部171也可以将与认为输出了信号电平可视为0的计测信号的传感器11a或传感器11b中的任意一个对应的缓冲电路12a或缓冲电路12b中的任意一个的输入，切换到模拟信号产生电路13的输出，进行动作验证。例如，在(传感器11a的信号电平)/(传感器11b的信号电平)超过预先确定的第一阈值的情况下，可以认为传感器11b的信号电平非常小。因此，在这种情况下，动作验证部171可以切换开关14b，将模拟信号产生电路13的输出与缓冲电路12b的输入连接。此外，例如，在(传感器11a的信号电平)/(传感器11b的信号电平)低于预先确定的第二阈值(第二阈值<第一阈值)的情况下，可以认为传感器11a的信号电平非常小。因此，在这种情况下，动作验证部171可以切换开关14a，将模拟信号产生电路13的输出与缓冲电路12a的输入连接。
此外，作为(2)的传感器11a、11b的计测信号电平比，动作验证部171也可以计算傅里叶变换后的最大功率谱的比。由此，动作验证部171不仅基于信号电平还基于频率成分，确认缓冲电路12a、12b、放大/带宽限制电路15a、15b和A/D转换电路16a、16b的健全性，能够进行可靠度更高的诊断。例如，动作验证部171可以将如下状态判断为异常：传感器11a侧在频带1中观测到最大频谱，而传感器11b侧在频带2中观测到最大频谱。
此外，也可以变更开关14a、14b的种类，将传感器11a的信号与缓冲电路12b连接，或者将传感器11b的信号与缓冲电路12a连接。即，也可以是将缓冲电路12a的输入不仅能够在传感器11a和模拟信号产生电路13之间、还能够在传感器11b之间切换，并且将缓冲电路12b的输入不仅能够在传感器11b和模拟信号产生电路13之间、还能够在传感器11a之间切换。由此，不仅能够识别从缓冲电路12a、12b到A/D转换电路16a、16b的异常，还能够识别传感器11a、11b侧的故障。即，从缓冲电路12a、12b到A/D转换电路16a、16b的异常与第一实施方式同样，能够基于将模拟信号输入到缓冲电路12a、12b时的A/D转换电路16a、16b的输出的频率是否适合于模拟信号来识别。此外，例如，在缓冲电路12a的输入与传感器11a连接的情况以及与传感器11b连接的情况下，对A/D转换电路16a的输出进行比较，在两者大幅度不同的情况下，能够判别在传感器11a、11b中的任意一个中发生故障。另外，在检测到异常的情况下，处理部17在将表示该情况的信号作为输出信号输出的方面与第一实施方式相同。
(其他实施方式)
在第一、第二实施方式中，说明了基于将预先确定的频率的信号作为模拟信号输出的模拟信号产生电路13的输出输入到转换部的状态下的、从转换部输出的信号的频率，验证转换部的动作的健全性的例子。但是，来自模拟信号产生电路13的模拟信号也可以不是固定频率的信号，而是频率以特定模式变动的信号。通过将模拟信号作为频率以特定模式变动的信号，能够提高诊断的可靠度。图6A和图6B是表示模拟信号产生电路13的输出的一例的图。
图6A表示频率固定的模拟信号的一例。图6B表示以预先确定的特定模式的波形变动的模拟信号的一例。如图6A所示，在模拟信号的频率固定的情况下，在现场设备10、30的电路偶然发生了以与该频率相同的频率振荡的故障时，有时不能区分因这种故障引起的振荡信号和基于模拟信号的信号。在这种情况下，现场设备10、30有可能不能检测到缓冲电路12、放大/带宽限制电路15和A/D转换电路16的动作的异常。相对于此，在模拟信号的波形以预先确定的特定模式变动的情况下，现场设备10、30的电路由于故障而以与该模式相同的波形发出信号的可能性极低，因此能够防止由于电路发出的信号而不能验证动作的健全性。因此，作为模拟信号使用具有预先确定的复杂模式的波形的信号，根据与该波形是否一致来验证动作的健全性，由此能够提高验证的可靠度。另外，信号的波形是否一致的判定也可以通过对波形直接进行比较或者对信号的频谱进行比较来进行。
这种模拟信号例如可以通过对于现场设备10、30分析过去识别的各类型的故障模式，选择能够与通过基于故障的振荡而观察到的信号的波形区別的信号来确定。或者在已知根据现场设备10、30的利用方式，根据液相中的气泡混入、配管冲击或配管振动等而产生特定波形的信号的情况下，也可以通过选择能够与这种信号的波形区別的信号来确定模拟信号。
此外，动作验证部171输出ON的SW控制信号并根据模拟信号进行动作验证的条件不仅是在流量0的状态持续了一定时间的情况下，还可以以如下方式设定。
·在特定的时刻或特定的期间使SW控制信号为ON(例如在预先知道流量为0的时刻使SW控制信号为ON)。
·根据特定的诊断警报的产生使SW控制信号为ON。
·根据来自外部的状态信号的输入使SW控制信号为ON(例如根据表示在工厂中停止了流体的释放的状态信号的输入，使SW控制信号为ON)。
由此，能够在用户所希望的时刻验证现场设备10、30的动作的健全性。
本发明不限定于上述实施方式。例如，框图中所记载的多个块可以被合并，或者一个块也可以被分割。流程图中所记载的多个步骤也可以根据执行各步骤的装置的处理能力或者根据需要以并行或不同的顺序执行来代替按照描述以时间序列执行。此外，能够进行不脱离本发明宗旨的范围内的变更。

Claims (10)

1.一种现场设备，其特征在于包括：
传感器，计测物理量并输出表示计测值的计测信号；
转换部，对所述计测信号进行预先确定的转换处理；以及
处理部，输出与进行了所述转换处理的所述计测信号对应的输出信号，
所述处理部在进行了所述转换处理的计测信号满足预先确定的条件的情况下，开始验证所述转换部的动作的健全性，
所述处理部在验证所述转换部的动作的健全性的期间，将与在验证所述转换部的动作的健全性之前取得的进行了所述转换处理的计测信号对应的信号、或与表示所述传感器的预先确定的计测值的所述计测信号对应的信号作为所述输出信号输出。
2.根据权利要求1所述的现场设备，其特征在于，作为所述预先确定的条件在进行了所述转换处理的计测信号的信号电平小于预先确定的阈值的时间持续了预先确定的基准时间的情况下，所述处理部开始验证所述转换部的动作的健全性。
3.根据权利要求2所述的现场设备，其特征在于，所述处理部在验证所述转换部的动作的健全性的期间，将与表示所述计测值为0的所述计测信号对应的信号作为所述输出信号输出。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的现场设备，其特征在于，所述处理部基于输出预先确定的波形的模拟信号的模拟信号产生电路的输出输入到所述转换部的状态下的从所述转换部输出的信号的波形，验证所述转换部的动作的健全性。
5.根据权利要求4所述的现场设备，其特征在于，所述处理部基于将预先确定的频率的信号作为所述模拟信号输出的所述模拟信号产生电路的输出输入到所述转换部的状态下的从所述转换部输出的信号的频率，验证所述转换部的动作的健全性。
6.根据权利要求4或5所述的现场设备，其特征在于，所述处理部基于将所述转换部的输入从所述传感器的输出切换到所述模拟信号产生电路的输出而从所述转换部输出的所述信号，验证所述转换部的动作的健全性。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的现场设备，其特征在于，所述处理部在通过验证所述转换部的动作的健全性而检测到异常的情况下，将表示该情况的信号作为所述输出信号输出。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的现场设备，其特征在于，所述转换处理包括放大所述计测信号的处理、限制所述计测信号的频率带宽的处理、以及对所述计测信号进行模拟数字转换的处理中的至少任意一个。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的现场设备，其特征在于，所述传感器计测在流体中产生的涡旋作为所述物理量。
10.根据权利要求1所述的现场设备，其特征在于包括：
第一、第二所述传感器；
第一转换部，对从所述第一传感器输出的第一所述计测信号进行预先确定的第一所述转换处理；以及
第二转换部，对从所述第二传感器输出的第二所述计测信号进行预先确定的第二所述转换处理，
在通过所述第一转换部进行了所述第一转换处理的所述第一计测信号的信号电平与通过所述第二转换部进行了所述第二转换处理的所述第二计测信号的信号电平之比满足预先确定的所述条件的情况下，所述处理部开始验证所述第一转换部和所述第二转换部的动作的健全性。
CN202210316165.4A 2021-03-30 2022-03-29 现场设备 Pending CN115145186A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-058313 2021-03-30
JP2021058313A JP2022155008A (ja) 2021-03-30 2021-03-30 フィールド機器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115145186A true CN115145186A (zh) 2022-10-04

Family

ID=80933879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210316165.4A Pending CN115145186A (zh) 2021-03-30 2022-03-29 现场设备

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11959783B2 (zh)
EP (1) EP4068029B1 (zh)
JP (1) JP2022155008A (zh)
CN (1) CN115145186A (zh)

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0674987A (ja) * 1992-05-12 1994-03-18 Fujitsu Ten Ltd 電子機器用自己診断回路
JP3095044B2 (ja) 1992-07-20 2000-10-03 株式会社大林組 制振装置
JPH1114663A (ja) * 1997-06-27 1999-01-22 Mitsubishi Electric Corp 物理量センサ
JP4239122B2 (ja) * 1999-01-14 2009-03-18 大阪瓦斯株式会社 超音波渦流量計
JP2002175112A (ja) 2000-12-08 2002-06-21 Yokogawa Electric Corp 制御システム
JP2002188411A (ja) * 2000-12-22 2002-07-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 異常診断装置
US7079021B2 (en) * 2001-04-05 2006-07-18 Fisher Controls International Llc. System to manually initiate an emergency shutdown test and collect diagnostic data in a process control environment
US7073393B2 (en) * 2004-11-01 2006-07-11 Rosemount Inc. Magnetic flowmeter with built-in simulator
JP4205096B2 (ja) * 2005-12-06 2009-01-07 住友化学株式会社 自己診断装置
DE102008033336B4 (de) * 2008-07-16 2017-05-04 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Verfahren zur Überprüfung eines Messgerätes
JP5769130B2 (ja) * 2011-06-16 2015-08-26 横河電機株式会社 信号入力回路の診断方法および装置
JP2013236254A (ja) 2012-05-09 2013-11-21 Toshiba Corp プロセス信号監視装置
US9341505B2 (en) 2014-05-09 2016-05-17 Rosemount Inc. Anomaly fluid detection
JP6361641B2 (ja) * 2015-12-03 2018-07-25 横河電機株式会社 フィールド機器
CN107218955B (zh) * 2016-03-22 2021-04-20 横河电机株式会社 现场设备以及检测器
JP6780595B2 (ja) * 2017-07-18 2020-11-04 横河電機株式会社 機器情報提供装置、機器情報提供方法、機器情報提供プログラム及び記録媒体

Also Published As

Publication number Publication date
EP4068029B1 (en) 2024-03-06
US20220316925A1 (en) 2022-10-06
US11959783B2 (en) 2024-04-16
JP2022155008A (ja) 2022-10-13
EP4068029A1 (en) 2022-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6361641B2 (ja) フィールド機器
JP5468080B2 (ja) プロセス制御のための近似的な計算を実行しうるプロセス制御システム
JP2017091258A (ja) フィールド機器、フィールド機器システム、および診断方法
US6938635B2 (en) Level switch with verification capability
JP4858255B2 (ja) シミュレーションにより異常診断支援を行うフィールド機器
JP5394446B2 (ja) Ｄｃバイアス電流を用いた接続不良セルフ・モニタリング用のシステム、方法、および装置
CN115145186A (zh) 现场设备
JP7359949B2 (ja) 圧電変換器の状態監視
CN110631646B (zh) 支持流动不稳定性检测的漩涡流量计
JP5998504B2 (ja) 流量計および流量計の診断方法
JP2008262375A (ja) 異常診断結果出力機能を有するフィールド機器と異常診断結果出力方法
KR102070728B1 (ko) 전자 기기
EP3988950B1 (en) Diagnostic device, diagnostic method, and field device
JP6339927B2 (ja) 電磁流量計のテスト方法およびテストシステム
JP2017215232A (ja) 電磁流量計および誤配線検出方法
JP2018139152A (ja) フィールド機器、フィールド機器システム、および診断方法
JP2008070292A (ja) 渦流量計の詰まり予知診断方法
JP2015190951A (ja) 積算量出力機器、積算量入力機器、積算パルス伝送装置、および積算パルス伝送装置のエラー検出方法
KR200234111Y1 (ko) 소형다기능진동측정기
CN105588683A (zh) 一种测量压力升降速度装置的设计方法
JP2005345427A (ja) 流量計測装置
JP2009174980A (ja) 配管内気泡検出装置
JPH09128669A (ja) 画面式表示器の動作状態監視装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination