JP2001034875A - 通信・アナログ２出力信号変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】小形プラグイン構造の分散形信号変換器に、通
信出力とアナログ出力の２出力機能を持たせることによ
り、産業プラント計装システムのデータ収集・制御装置
のアナログ入力装置が不要になり、信号線の省配線化が
できると共に、通信機能を持たない計器へも接続がで
き、低コストで柔軟性に富んだシステムの構築が可能と
なる。 【解決手段】小形プラグイン構造の信号変換器に、通信
出力回路とアナログ出力回路を具備し、通信出力機能と
アナログ出力機能を同時に実現させるプログラムを組み
込むことにより、センサから取り込んだ信号に演算を施
し正規化データを算出し、通信出力回路をコントロール
して通信出力させると共に、アナログ出力回路もコント
ロールしてアナログ出力させる。また、これらのプログ
ラムを１つのＭＰＵに組み込み同時に実行させることに
より、小形プラグイン構造の信号変換器に通信とアナロ
グの２出力機能を持たせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は産業プラントの計装
システムに係わり、特に、低コストで柔軟性に富んだシ
ステムに好適な、通信とアナログの異なる信号出力を兼
ね備えた通信・アナログ２出力信号変換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業プラントの計装システムに用いられ
る様々な装置の一つに、温度、流量、圧力などを計測す
るためのセンサ出力信号を受けて、センサ出力信号に応
じた正規化信号に変換する信号変換器がある。

【０００３】この信号変換器は、大きく分けて２つのタ
イプに分類できる。一方は複数台の信号変換器を１つの
ユニットにまとめることにより、多点入力処理可能な集
合形信号変換器、もう一方は１台の信号変換器で１点の
入力のみ処理可能な分散形信号変換器である。

【０００４】集合形変換器は、測定点（センサ取付場
所）が比較的小さな場所に集中している監視・制御シス
テムなどに適している。また、集合形変換器は、システ
ム専用の計装盤に実装されることが多いため、寸法的な
制約をあまり受けないで済むことが多い。

【０００５】これに対して、分散形信号変換器は、測定
点が広い範囲に分布し、しかも一箇所の測定点が少ない
システムに適している。また、測定点数によっては実装
のための計装盤を設けず、既にある設備の空きスペース
を利用したり、小形の分電盤を利用する場合が多く、小
形で容易に取付けが可能なプラグイン構造であることが
必須条件である。ここでは、この分散型信号変換器につ
いて説明する。

【０００６】信号変換器は、旧来、センサ出力信号の増
幅、演算、出力処理を全てアナログ回路で実現してお
り、正規化データの出力信号も全てアナログ信号で扱う
アナログ出力変換器が主流であった。

【０００７】アナログ出力信号変換器を使った産業プラ
ント計装システムの構築例を図２に示す。

【０００８】図２において、６はデータ収集・制御装
置、８１〜８３はアナログ信号入力装置（以下ＡＩ装置
と称す）、７はデータ収集・制御装置６とＡＩ装置８１
〜８３を接続する内部バス、９１〜９５はアナログ信号
接続用配線、１０１〜１０３は信号変換器、１１１〜１
１３はセンサ、１３は指示計、１４は記録計である。

【０００９】センサ１１１〜１１３の出力信号は、信号
変換器１０１〜１０３によって統一したアナログ出力信
号に変換され、アナログ信号接続用配線９１〜９３を介
してＡＩ装置８１〜８３に伝達され、ＡＩ装置でデジタ
ル信号に変換されたのちデータ収集・制御装置６に取り
込まれる。

【００１０】また、信号変換器１０２〜１０３のもう一
方のアナログ出力信号は、アナログ信号接続用配線９４
〜９５を介して指示計１３、記録計１４に伝達され、メ
ータの針や記録用ペンを動作させる。このシステムで
は、信号変換器の数に応じてアナログ出力信号をデータ
収集・制御装置６に取り込むためのＡＩ装置８１〜８３
が必要になり、また、信号変換器のアナログ出力信号１
点毎に１対のアナログ信号用配線９１〜９５が必要であ
った。

【００１１】これらのＡＩ装置とアナログ信号用の配線
を排除し、システムのコストを下げるため、近年、マイ
クロプロセッシングユニット（以下ＭＰＵと称す）と通
信機能を搭載し、正規化データを通信で出力する通信出
力変換器を使ってシステムを構築することが多くなって
きた。この方法を用いたシステムの構成例を図３に示
す。

【００１２】図３において、６はデータ収集・制御装
置、１５は通信装置、７はデータ収集・制御装置６と通
信装置１５を接続する内部バス、１６は通信回線、１０
１〜１０３信号変換器、１７１〜１７２は通信信号をア
ナログ信号に変換して出力するアナログ出力装置、９４
〜９５はアナログ信号接続用配線、１１１〜１１３はセ
ンサ、１３は指示計、１４は記録計である。

【００１３】センサ１１１〜１１３の出力信号は、信号
変換器１０１〜１０３によって正規化データに変換され
たのち、通信出力信号として通信回線１６を介して通信
装置１５で受信され内部バス７を介してデータ収集・制
御装置６に取り込まれる。

【００１４】この方法だと、信号変換器の接続先となる
装置に、信号変換器の数に関係なく１つの通信装置を具
備すればよく、また、配線も正規化データの点数に関係
なく１対の通信回線を接続するだけで済むなどのメリッ
トがある。

【００１５】しかし、この方法では、信号変換器に接続
する全ての装置に通信機能を具備する必要があるため、
通信機能を具備していない指示計、記録計等の装置を混
在させたシステムを構築することは不可能である。これ
を補うため、信号変換器とは別に、通信回線１６に伝送
された信号変換器の通信出力信号を受信し統一したアナ
ログ信号に変換するアナログ出力装置１７１〜１７２を
設け、指示計１３、記録計１４を動作させるようにシス
テムを構築していた。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】信号変換器の出力を通
信々号にすることは、産業プラント計装システムの省配
線、低コスト化に有効な手段である。

【００１７】しかしながら、信号変換器の出力を通信信
号にした場合、接続先となる全ての装置に通信回路が必
要となり、通信機能を具備していない指示計、記録計等
の装置を混在させたシステムを構築するためには、通信
出力信号を受信し統一したアナログ信号に変換するアナ
ログ出力装置が必要であった。これにより、アナログ信
号出力１点当りのコストが高くなるなどの問題があっ
た。

【００１８】本発明の目的は、小形プラグイン構造の分
散形信号変換器に、通信出力とアナログ出力の２出力機
能を持たせることにより、産業プラント計装システムの
データ収集・制御装置のＡＩ装置の排除、信号線の省配
線化ができると共に、通信機能を持たない指示計、記録
計などの機器への接続ができて、低コストで柔軟性に富
んだシステムに好適な通信・アナログ２出力信号変換器
の提供にある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、小形プラグイン構造の信号変換器に、通信出力回路
とアナログ出力回路を具備し、通信出力機能とアナログ
出力機能を同時に実現させるプログラムを組み込んだこ
とにある。

【００２０】すなわち、センサから取り込んだ信号に演
算を施し正規化データを算出し、通信出力回路をコント
ロールして通信出力させると共に、アナログ出力回路も
コントロールしてアナログ出力させるプログラムを１つ
のＭＰＵに組み込み、同時に実行させることにより小形
プラグイン構造の信号変換器に通信とアナログの２出力
機能を持たせることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１，
図４を用いて詳しく説明する。

【００２２】図１は本通信・アナログ２出力信号変換器
の構成図、図４は本通信・アナログ２出力信号変換器を
用いた産業プラント計装システムの構築例である。

【００２３】図１において、１はセンサ出力信号を増幅
するアナログ入力回路、２はアナログ信号をデジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換回路、３はメモリ・Ｉ／Ｏ内蔵
形のワンチップＭＰＵ、４は通信出力回路、５はデジタ
ル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換回路であ
る。

【００２４】センサから出力される微弱な電気信号は、
アナログ入力回路１で電気的に増幅された後、Ａ／Ｄ変
換回路２でアナログ信号／デジタル信号に変換されＭＰ
Ｕ３に取り込まれる。ＭＰＵ３に取り込まれたデジタル
信号は、ＭＰＵ３に組み込まれたプログラムによって演
算処理が施され正規化データが算出される。

【００２５】また、ＭＰＵ３に組み込まれたプログラム
は通信回路４をコントロールして正規化データを通信回
線へ送出する。さらに、ＭＰＵ３に組み込まれたプログ
ラムはＤ／Ａ回路５をコントロールして、正規化データ
を統一したアナログ信号に変換しアナログ出力する。

【００２６】このように、１つのＭＰＵで入力から出力
まで全ての処理を実行することにより、小形プラグイン
構造の通信・アナログ２出力信号変換器を実現してい
る。

【００２７】図４において、６はデータ収集・制御装
置、１５は通信装置、７はデータ収集・制御装置６と通
信装置１５を接続する内部バス、１６は通信回線、１０
１〜１０３は信号変換器、９４〜９５はアナログ信号接
続用配線、１１１〜１１３はセンサ、１３は指示計、１
４は記録計である。

【００２８】温度、圧力、流量などのセンサ１１１〜１
１３の出力信号は信号変換器１０１〜１０３に取り込ま
れ、演算処理が施されて正規化データに変換された後、
通信回線１６を介して通信装置１５に取り込まれ、内部
バス７を介してデータ収集・制御装置６に取り込まれ
る。

【００２９】この場合、通信回線１６の通信ラインは１
対の渡り配線で実現できるため、配線工事の無駄がな
く、工事費も最小限に抑えることができる。

【００３０】また、前記正規化データは、通信信号出力
と共にアナログ信号としても出力されるため、アナログ
出力信号配線９４〜９５を介して指示計１３や記録計１
４などのアナログ計器を動作させることができる。これ
により、通信を使った産業プラント計装システムの省配
線、低コストのメリットを生かしながら、通信機能を持
たないアナログ計器を混在させることが可能となった。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、信号変換器以外に特別
に機器を設けることなく、通信回線を使った産業プラン
ト計装システムを構築することができ、また、通信機能
を持たないアナログ計器を混在させることも可能になっ
た。

【００３２】これにより、産業プラント計装システムの
データ収集・制御装置のＡＩ装置を排除することがで
き、ＡＩ装置の変換誤差が無くなるためデータの高精度
化を図ることができる。

【００３３】また、信号線の省配線化ができシステムの
低コスト化を実現できる。さらに、通信機能を持たない
指示計、記録計などの機器への接続ができ、通信回線や
システムのメインとなるデータ収集・制御装置が故障な
どにより停止した場合でも、指示計、記録計によりセン
サ出力信号をモニタできるなど柔軟性に富んだシステム
の構築が可能となり、工業計測上極めて有益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の通信・アナログ２出力信号変換器の構
成図である。

【図２】アナログ信号出力変換器のみを使った産業プラ
ント計装システムの構築例である。

【図３】通信出力信号変換器とアナログ出力装置を使っ
た従来の産業プラント計装システムの構築例である。

【図４】本発明の通信・アナログ２出力信号変換器を使
った産業プラント計装システムの構築例である。

【符号の説明】

１…アナログ入力回路、２…アナログ信号／デジタル信
号変換回路、３…メモリ、Ｉ／Ｏ内蔵マイクロプロセッ
シングユニット、４…通信回路、５…デジタル信号／ア
ナログ信号変換回路、６…データ収集・制御装置、７…
内部バス、８１〜８３…アナログ入力装置（ＡＩ装
置）、９１〜９５…アナログ信号用配線、１０１〜１０
３…信号変換器、１１１〜１１３…センサ、１３…指示
計、１４…記録計、１５…通信装置、１６…通信回線、
１７１〜１７２…アナログ出力装置。

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 裕幸 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 石嶋 康男 茨城県東茨城郡内原町三湯字訳山500番地 日立那珂エレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 野口 信三 茨城県東茨城郡内原町三湯字訳山500番地 日立那珂エレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 大野 耕治 茨城県東茨城郡内原町三湯字訳山500番地 日立那珂エレクトロニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 2F073 AA12 AA19 AB05 AB12 BB04 BC01 CC02 CC03 CD01 CD11 FG01 FG04 5H004 GA31 GA32 GA34 GB01 HB01 HB02 HB03 JB19 MA39 MA42 MA43 MA51

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 産業プラントの計装システムにおける温
   度、流量、圧力を計測するためのセンサ出力信号を受け
   て、センサ出力信号を電気的に増幅するアナログ入力回
   路と、増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換す
   るアナログ／デジタル変換回路と、デジタル変換された
   信号を所定の演算を施し正規化データに変換するマイク
   ロプロセッシングユニットと、正規化データを通信回線
   を介してデータ出力する（通信出力信号と云う）ための
   通信回路と、正規化データを統一したアナログ信号（以
   下アナログ出力信号と称す）に変換し出力するデジタル
   ／アナログ変換回路を具備し、これらを小形プラグイン
   構造に収納した信号変換器であって、 通信出力信号を用いることにより、産業プラント計装シ
   ステムのデータ収集・制御装置に信号変換器のアナログ
   出力信号を取り込むためのアナログ信号入力装置を排除
   し、アナログ出力信号を用いて指示計・記録計等のアナ
   ログ計器へのデータ出力を行う、通信出力信号とアナロ
   グ出力信号とを兼ね備えたことを特徴とする通信・アナ
   ログ２出力信号変換器。