JP2002008182A - Optical field bus equipment and optical field bus system using the same - Google Patents
Optical field bus equipment and optical field bus system using the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプラント内
の流量、圧力、温度などの測定量をフィールドに設置さ
れたフィールド機器で測定し遠方の制御室で一括してデ
ータ処理・制御する計装システムに適用して、メンテナ
ンスが容易で好適な光フィールドバス機器およびこの機
器を用いた光フィールドバスシステムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an instrumentation for measuring measured quantities such as flow rate, pressure and temperature in a plant with a field device installed in a field and collectively processing and controlling data in a remote control room. The present invention relates to an optical fieldbus device which is easily applied to a system and is easy to maintain, and an optical fieldbus system using the device.
【0002】[0002]
【従来の技術】図9は従来技術の光フィールドバス機器
の使用例を示す説明図である。図9において、制御室8
に置かれた光フィールドバス上位制御機器11と光フィー
ルドバス機器82(82A,82B,82C・・) との間は、幹線光フ
ァイバ3Aと、光スターカプラ4Aと、支線光ファイバ5A
と、を介して接続されている。また、図10において、光
フィールドバス機器82は、図示省略された電気/光(E/
O) 変換器および光/電気(O/E) 変換器を備えてなる光
ユニット21と、モデム22と、中央処理装置(CPU)23 と、
図示例ではフィールドデータを検出するセンサ部24と、
これらの各部を動作させる1次電池30と、から構成され
る。2. Description of the Related Art FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of use of a conventional optical fieldbus device. In FIG. 9, the control room 8
Between the optical fieldbus host control device 11 and the optical fieldbus devices 82 (82A, 82B, 82C, etc.), the trunk optical fiber 3A, the optical star coupler 4A, and the branch optical fiber 5A.
And are connected through. In FIG. 10, the optical fieldbus device 82 includes an electric / optical (E /
O) an optical unit 21 including a converter and an optical / electrical (O / E) converter, a modem 22, a central processing unit (CPU) 23,
In the illustrated example, a sensor unit 24 that detects field data,
And a primary battery 30 for operating these components.
【0003】かかる構成において、センサ部24で検出さ
れたデータは中央処理装置(CPU) 23で処理され、モデム
22で伝送規約に従ったフォーマットで並列データを直列
データに変換して、光ユニット21でこの電気直列データ
の0,1 信号を光の0,1 信号に変換して、支線光ファイバ
5A、光スターカプラ4A、および, 幹線光ファイバ3Aを介
して上位制御機器11にデータが伝送される。また、逆
に、上位制御機器11から各種の指令やデータが光フィー
ルドバス機器82に伝送され、光ユニット21の光/電気(O
/E) 変換器で光信号を電気の0,1 信号に変換し、モデム
22で予め定められたフォーマットの並列データに変換し
て中央処理装置(CPU) 23に取り込まれる。In such a configuration, data detected by the sensor unit 24 is processed by a central processing unit (CPU) 23 and transmitted to a modem.
22 converts the parallel data into serial data in a format in accordance with the transmission protocol, and the optical unit 21 converts the electrical serial data 0,1 signal into optical 0,1 signal,
Data is transmitted to the host controller 11 via 5A, the optical star coupler 4A, and the trunk optical fiber 3A. Conversely, various commands and data are transmitted from the host control device 11 to the optical fieldbus device 82, and the optical / electrical (O
/ E) The converter converts the optical signal to electrical 0,1 signal and the modem
The data is converted into parallel data in a predetermined format at 22 and is taken into a central processing unit (CPU) 23.
【0004】中央処理装置(CPU) 23では、この受信した
データに基づき所定の制御動作、例えば、センサのレン
ジ変更やパラメータ設定などを行うことができる。ま
た、図示例はセンサ部24で表示しているが、この部分
は、例えば、操作端やローカルコントローラなどとして
使用することもできる。この様な光フィールドバス機器
では、光ファイバ3A,5A によって光フィールドバス機器
82などの端末器を駆動するに十分なエネルギーを供給す
ることが困難なため、この端末器の駆動電源は、従来技
術では1次電池30が使用されている。この1次電池30の
電池容量の制約から、数年に1度、あるいは、1次電池
30のエネルギー量が低下してアラーム通知がなされたと
きに適宜電池を交換するなどのメンテナンス作業を必要
としていた。The central processing unit (CPU) 23 can perform a predetermined control operation based on the received data, for example, changing the range of a sensor or setting parameters. Further, although the illustrated example is displayed by the sensor unit 24, this part can be used as, for example, an operation terminal or a local controller. In such an optical fieldbus device, the optical fiber buses 3A and 5A are used.
Since it is difficult to supply sufficient energy for driving a terminal such as 82, a primary battery 30 is used as a drive power supply for this terminal in the prior art. Due to the limitation of the battery capacity of the primary battery 30, once every several years or
When the amount of energy of the battery 30 was reduced and an alarm was notified, maintenance work such as replacing the battery as needed was required.
【0005】また、図11は従来技術の電気フィールドバ
ス機器92の使用例を示す説明図である。図11において、
制御室9に置かれた電気フィールドバス上位制御機器91
と電気フィールドバス機器92(92A,92B,92C・・) との間
は、2線式電気バス93を介して接続されている。終端抵
抗94は、この2線式電気バス93の伝搬特性インピーダン
スの整合を図り、電気的パルス信号の反射を防ぎ、パル
ス伝達特性を確保するものである。この2線式電気バス
93は、直流電圧に通信信号を重畳する形式のものであ
り、電気フィールドバス機器92は、光フィールドバス機
器82などの様に機器内部に電池30などの蓄電機能を持た
ずに、2線式電気バス93を介して機器外部から供給され
る直流電源からのエネルギーのみで動作するものであ
る。FIG. 11 is an explanatory view showing an example of use of a conventional electric field bus device 92. As shown in FIG. In FIG.
Electric fieldbus host control device 91 placed in control room 9
The electric field bus devices 92 (92A, 92B, 92C,...) Are connected via a two-wire electric bus 93. The terminating resistor 94 matches the propagation characteristic impedance of the two-wire electric bus 93, prevents reflection of the electric pulse signal, and secures the pulse transmission characteristic. This two-wire electric bus
Reference numeral 93 denotes a type in which a communication signal is superimposed on a DC voltage, and an electric fieldbus device 92 has a two-wire system without a storage function such as a battery 30 inside the device like the optical fieldbus device 82. It operates only with energy from a DC power supply supplied from outside the device via the electric bus 93.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述の様に、従来技術
の光フィールドバス機器では、数年に1度、あるいは、
1次電池のエネルギー量が低下する度毎に電池を交換す
る必要があり、煩わしい上に電池交換のためのメンテナ
ンス費用が必要であるなどの問題がある。また、電気フ
ィールドバス機器では電池交換の必要はないものの、複
数の機器に共通の電線(バス)を通じてエネルギーを供
給しているため、電源が独立しておらず、例えば、一台
の機器や支線が短絡故障するなどの電源系統の故障が発
生したとき、同一系統の機器が同時に動作できなくなる
などの問題がある。As described above, in the prior art optical fieldbus device, once every several years, or
It is necessary to replace the battery every time the energy amount of the primary battery is reduced, which is troublesome and requires maintenance cost for battery replacement. Although electric fieldbus devices do not require battery replacement, they supply energy to multiple devices through a common wire (bus), so power supplies are not independent. For example, a single device or branch line When a power supply system failure such as a short-circuit failure occurs, there is a problem that devices of the same system cannot operate simultaneously.
【0007】本発明は光フィールドバス機器が有する耐
ノイズ性、耐雷性、絶縁性や独立性などの特徴を損なわ
ずに、電池交換の必要性が無い光フィールドバス機器お
よびこの機器を用いた光フィールドバスシステムを提供
することにある。The present invention is directed to an optical fieldbus device which does not need to replace batteries without impairing the characteristics of the optical fieldbus device, such as noise resistance, lightning resistance, insulation and independence, and an optical device using this device. A field bus system is provided.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、光ファイバを伝送媒体とし、この伝送媒体に接続さ
れ、光信号を授受して上位制御機器との通信を行う光フ
ィールドバス機器において、外部給電線から電源供給を
受ける電源回路と、2次電池と、電源回路から2次電池
を充電する2次電池充電回路と、電源回路の電圧低下を
検出する低電圧検出手段と、光フィールドバス機器の内
部回路への給電を外部給電線からの給電で動作する電源
回路系から2次電池回路系へと切り替える電源切替回路
と、を備えるものとする。According to the present invention, there is provided an optical field bus device which uses an optical fiber as a transmission medium, is connected to the transmission medium, transmits / receives an optical signal, and communicates with a higher-level control device. , A power supply circuit receiving power supply from an external power supply line, a secondary battery, a secondary battery charging circuit for charging the secondary battery from the power supply circuit, a low voltage detecting means for detecting a voltage drop of the power supply circuit, And a power supply switching circuit for switching power supply to the internal circuit of the fieldbus device from a power supply circuit system operated by power supply from an external power supply line to a secondary battery circuit system.
【0009】かかる構成により、常時は、外部給電線か
らの供給電源で動作し、低電圧検出手段がこの電源回路
の電圧低下を検出したとき、2次電池からの供給電源で
動作することができる。また、この光フィールドバス機
器は、低電圧検出手段が電源回路の電圧低下を検出した
とき、上位制御機器に電源回路系が切り替わったことを
光信号で通知する通知手段、を備えることができる。With this configuration, the power supply circuit is normally operated by the power supply from the external power supply line, and can be operated by the power supply from the secondary battery when the low voltage detecting means detects a voltage drop of the power supply circuit. . Further, the optical fieldbus device can include a notifying unit that notifies the higher-level control device of the switching of the power supply circuit system by an optical signal when the low voltage detection unit detects a voltage drop of the power supply circuit.
【0010】かかる構成により、制御室にいるオペレー
タは、当該光フィールドバス機器の電源回路系に何らか
の異常が発生したことを知ることができので、原因を調
査して適切な処置を施すことができる。なお、この光フ
ィールドバス機器を用いた光フィールドバスシステム
は、切り替えられた2次電池回路系でもって、正常に光
信号によるデータ伝送を行うことができるので、上述の
電源系統の異常が発生しても光フィールドバスシステム
に何ら影響を与えることなく動作を継続することができ
る。With this configuration, the operator in the control room can know that some abnormality has occurred in the power supply circuit system of the optical fieldbus device, and can investigate the cause and take appropriate measures. . The optical fieldbus system using this optical fieldbus device can normally perform data transmission by an optical signal using the switched secondary battery circuit system, so that the above-described power supply system abnormality occurs. However, the operation can be continued without affecting the optical fieldbus system.
【0011】また、この光フィールドバス機器を用いた
光フィールドバスシステムは、制御室に配備される光フ
ィールドバス上位制御機器と、電源装置と、フィールド
に配備される光フィールドバス機器(以下、バス機器と
略称する)と、上位制御機器とバス機器との間の光信号
を分岐・結合する光スターカプラと、上位制御機器と光
スターカプラとの間の光信号を伝送する幹線光ファイバ
と、光スターカプラとバス機器との間の光信号を伝送す
る支線光ファイバと、電源装置からバス機器に電源を供
給する外部給電線と、を備えて構成することができる。An optical field bus system using the optical field bus device includes an optical field bus host control device provided in a control room, a power supply device, and an optical field bus device provided in the field (hereinafter, bus). An optical star coupler that branches and couples an optical signal between a higher-level control device and a bus device; a main optical fiber that transmits an optical signal between the higher-level control device and the optical star coupler; A branch optical fiber for transmitting an optical signal between the optical star coupler and the bus device, and an external power supply line for supplying power from the power supply device to the bus device can be provided.
【0012】また、光フィールドバスシステムは、制御
室に配備される光フィールドバス上位制御機器と、電源
装置と、フィールドに配備される光フィールドバス機器
と、上位制御機器とバス機器との間の光信号を分岐・結
合する光スターカプラと、上位制御機器と光スターカプ
ラと間の光信号を伝送および電源を供給する光ファイバ
と給電線とからなる幹線複合ケーブルと、光スターカプ
ラとバス機器との間の光信号および電源を供給する光フ
ァイバと給電線とからなる支線複合ケーブルと、を備え
て構成することができる。Further, the optical fieldbus system includes an optical fieldbus higher-level control device provided in a control room, a power supply device, an optical fieldbus device provided in a field, and a higher-level control device and a bus device. An optical star coupler for branching / coupling optical signals, a trunk composite cable composed of an optical fiber and a power supply line for transmitting and supplying an optical signal between the host controller and the optical star coupler, an optical star coupler and a bus device And a branch line composite cable composed of an optical fiber for supplying an optical signal and a power supply therebetween and a power supply line.
【0013】また、光フィールドバスシステムは、制御
室に配備される光フィールドバス上位制御機器と、フィ
ールドに配備される光フィールドバス機器と、上位制御
機器とバス機器との間の光信号を分岐・結合し,外部電
源より電源供給を受け各バス機器への個別電源を供給す
る光スターカプラと、上位制御機器と光スターカプラと
間の光信号を伝送する幹線光ファイバと、光スターカプ
ラとバス機器との間の光信号および電源を供給する光フ
ァイバと給電線とからなる支線複合ケーブルと、を備え
て構成することができる。Further, the optical fieldbus system includes an optical fieldbus host control device provided in a control room, an optical fieldbus device provided in a field, and a light signal between the host control device and the bus device. · Optical star couplers that combine and receive power from an external power supply and supply individual power to each bus device, trunk optical fibers that transmit optical signals between the host control device and the optical star coupler, and optical star couplers It can be configured to include an optical fiber for supplying an optical signal and power to the bus device, and a branch line composite cable including a power supply line.
【0014】また、光フィールドバスシステムにおい
て、制御室に配備される電源装置は、電源供給出力端部
に供給する出力エネルギーを予め本質安全防爆規格で定
められた電圧・電流値以下に制限するエネルギーバリヤ
を備えることができる。かかる構成により、本質安全防
爆規格を満足する光フィールドバスシステムを構成する
ことができる。In the optical fieldbus system, the power supply device disposed in the control room is an energy supply for limiting the output energy supplied to the power supply output end to a voltage or current value specified in advance by an intrinsically safe explosion-proof standard. A barrier can be provided. With this configuration, an optical fieldbus system that satisfies the intrinsically safe explosion-proof standard can be configured.
【0015】また、光フィールドバス機器の外部給電線
からの電源供給を受ける電源回路は、絶縁トランス、あ
るいは、インバータと絶縁トランスと、を備え、外部給
電線と内部回路電源との間を絶縁することができる。か
かる構成により、外部給電線と光フィールドバス機器の
内部回路電源との間を絶縁することができる。特に、セ
ンサ部の電極の一部が構造的に接地ラインに接続されて
いる場合、回路の回り込みを遮断して耐ノイズ性を向上
させることができる。The power supply circuit for receiving power supply from the external power supply line of the optical field bus device includes an insulating transformer or an inverter and an insulating transformer, and insulates between the external power supply line and the internal circuit power supply. be able to. With this configuration, it is possible to insulate between the external power supply line and the internal circuit power supply of the optical fieldbus device. In particular, when a part of the electrode of the sensor unit is structurally connected to the ground line, it is possible to improve the noise resistance by cutting off the circuit.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施例による光
フィールドバスシステムの要部構成図、図2は他の光フ
ィールドバスシステムの要部構成図、図3は他の光フィ
ールドバスシステムの要部構成図、図4は光フィールド
バス機器のブロック図、図5は複合ケーブルの断面図、
図6は光スターカプラの要部構成図、図7は本質安全防
爆によるツェナーバリアのブロック図、図8は絶縁電源
回路図であり、図9、図10に対応する同一部材には同じ
符号が付してある。 (実施形態1)図1および図4において、本発明による
光フィールドバス機器2は、光ファイバ(3A),5A を伝送
媒体とし、この伝送媒体に接続され、光信号を授受して
上位制御機器11との通信を行うものであり、外部給電線
61,(5C) から電源供給を受ける電源回路25と、2次電池
20と、電源回路25から2次電池20を充電する電池充電回
路28と、電源回路25の出力電圧低下を検出する低電圧検
出手段27と、光フィールドバス機器2の内部回路への給
電を外部給電線61,(5C) からの給電で動作する電源回路
25系から2次電池回路20系へと切り替え制御する電源切
替回路26と、を備えて構成される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram of a main part of an optical field bus system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a main part of another optical field bus system, and FIG. FIG. 4 is a block diagram of an optical fieldbus device, FIG. 5 is a cross-sectional view of a composite cable,
6 is a block diagram of a main part of an optical star coupler, FIG. 7 is a block diagram of a zener barrier by intrinsically safe explosion protection, FIG. 8 is an insulated power supply circuit diagram, and the same members corresponding to FIGS. It is attached. (Embodiment 1) In FIGS. 1 and 4, an optical fieldbus device 2 according to the present invention uses an optical fiber (3A), 5A as a transmission medium, is connected to the transmission medium, transmits and receives optical signals, and It communicates with the external power supply line.
61, (5C) Power supply circuit 25 receiving power supply and secondary battery
20, a battery charging circuit 28 for charging the secondary battery 20 from the power supply circuit 25, a low voltage detecting means 27 for detecting a drop in the output voltage of the power supply circuit 25, and an external power supply to the internal circuit of the optical fieldbus device 2. Power supply circuit operated by power supply from power supply line 61, (5C)
And a power supply switching circuit 26 for controlling switching from the 25 system to the secondary battery circuit 20 system.
【0017】かかる構成により、常時は、外部給電線6
1,(5C) からの供給電源で動作し、低電圧検出手段27が
この電源回路25の電圧低下を検出したとき、2次電池20
からの供給電源で動作することができる。また、この光
フィールドバス機器2は、低電圧検出手段27が電源回路
25の電圧低下を検出したとき、上位制御機器11に電源回
路25系が切り替わったことを光信号で通知する通知手段
と、を備えることができる。With this configuration, the external power supply line 6 is normally
When the low-voltage detecting means 27 detects the voltage drop of the power supply circuit 25, it operates with the power supply from 1, (5C).
It can be operated with the power supply from. Also, in this optical fieldbus device 2, the low voltage detecting means 27
When detecting the voltage drop of 25, a notification unit that notifies the higher-level control device 11 of the switching of the power supply circuit 25 by an optical signal can be provided.
【0018】かかる構成により、制御室1にいるオペレ
ータは、当該光フィールドバス機器2の電源回路25系に
何らかの異常が発生したことを知ることができので、原
因を調査して適切な処置を施すことができる。なお、こ
の光フィールドバス機器2を用いた光フィールドバスシ
ステムは、切り替えられた2次電池回路系20でもって、
正常に光信号によるデータ伝送を行うことができるの
で、上述の電源系統(6),61,25 に異常が発生しても、光
フィールドバスシステムに何ら影響を与えることなく動
作を継続させることができる。 (実施形態2)また図1において、光フィールドバス機
器2を用いた光フィールドバスシステムは、制御室1に
配備される光フィールドバス上位制御機器11と、電源装
置6と、フィールドに配備される光フィールドバス機器
2と、上位制御機器11とバス機器2との間の光信号を分
岐・結合する光スターカプラ4と、上位制御機器11と光
スターカプラ4と間の光信号を伝送する幹線光ファイバ
3(3A)と、光スターカプラ4とバス機器2との間の光信
号を伝送する支線光ファイバ5(5A)と、電源装置6から
バス機器2に電源を供給する外部給電線61と、を備えて
構成することができる。With this configuration, the operator in the control room 1 can know that any abnormality has occurred in the power supply circuit 25 of the optical fieldbus device 2, and investigate the cause and take appropriate measures. be able to. Note that the optical fieldbus system using the optical fieldbus device 2 has a switched secondary battery circuit system 20.
Since data transmission by optical signals can be performed normally, even if an abnormality occurs in the power supply system (6), 61, or 25 described above, operation can be continued without affecting the optical fieldbus system. it can. (Embodiment 2) In FIG. 1, an optical fieldbus system using an optical fieldbus device 2 is provided in an optical fieldbus host control device 11 provided in a control room 1, a power supply device 6, and a field. An optical fieldbus device 2, an optical star coupler 4 for branching / coupling an optical signal between the upper control device 11 and the bus device 2, and a trunk line for transmitting an optical signal between the upper control device 11 and the optical star coupler 4 An optical fiber 3 (3A), a branch optical fiber 5 (5A) for transmitting an optical signal between the optical star coupler 4 and the bus device 2, and an external power supply line 61 for supplying power from the power supply device 6 to the bus device 2; And can be configured.
【0019】かかる構成により、光フィールドバス機器
2は、常時は外部給電線61,(5C) からの供給電源で動作
し、低電圧検出手段27がこの電源回路25の電圧低下を検
出したとき、2次電池20からの供給電源で動作すること
ができる。特に、低電圧検出手段27が電源回路25の電圧
低下を検出したとき、上位制御機器11に電源回路25系が
切り替わったことを光信号で通知することによって、制
御室1にいるオペレータは、当該光フィールドバス機器
2の電源回路25系に何らかの異常が発生したことを知る
ことができので、原因を調査して適切な処置を施すこと
ができる。With such a configuration, the optical fieldbus device 2 always operates with the power supply from the external power supply line 61, (5C), and when the low voltage detecting means 27 detects a voltage drop of the power supply circuit 25, It can operate with the power supply from the secondary battery 20. In particular, when the low voltage detection means 27 detects a voltage drop of the power supply circuit 25, the operator in the control room 1 notifies the host control device 11 of the switching of the power supply circuit 25 system by an optical signal, thereby Since it is possible to know that some abnormality has occurred in the power supply circuit 25 of the optical fieldbus device 2, it is possible to investigate the cause and take appropriate measures.
【0020】[0020]
【実施例】(実施例1)図1において制御室1に置かれ
た光フィールドバス上位機器11は、幹線光ファイバ3A、
光スターカプラ4Aおよび支線光ファイバ5Aを介して光フ
ィールドバス機器2(2A,2B,3C ・・) と接続されてお
り、光信号を伝送手段として通信している。また、この
光フィールドバス機器2には、外部給電線61を介して電
源装置6からの電源が接続されており、常時は、この外
部給電線61を介して供給されるエネルギーで動作してい
る。ここで、電源装置6から給電する電源電圧が、例え
ば、DC24V などの直流電圧のとき、外部給電線61は、従
来技術の図10に図示される2線式電気バス93をそのまま
使用することも可能である。また、光フィールドバス機
器2が、例えば、DC24V などの直流電圧からAC100Vの交
流電圧の広範囲の電源を受電して動作できる構成の場合
は、商用電源配線系を外部給電線61として利用すること
ができる。(Embodiment 1) In FIG. 1, an optical fieldbus host device 11 placed in a control room 1 includes a trunk optical fiber 3A,
It is connected to the optical fieldbus device 2 (2A, 2B, 3C,...) Via the optical star coupler 4A and the branch optical fiber 5A, and communicates using optical signals as transmission means. Further, a power supply from the power supply device 6 is connected to the optical fieldbus device 2 via an external power supply line 61, and the optical fieldbus device 2 always operates with energy supplied via the external power supply line 61. . Here, when the power supply voltage supplied from the power supply device 6 is a DC voltage such as 24 V DC, for example, the external power supply line 61 may use the two-wire electric bus 93 shown in FIG. It is possible. If the optical fieldbus device 2 can operate by receiving a wide range of power from a DC voltage such as DC 24 V to an AC voltage AC 100 V, for example, the commercial power supply wiring system can be used as the external power supply line 61. it can.
【0021】次に、本発明による光フィールドバス機器
2を説明する。図4において、光フィールドバス機器2
は、図示例では、部材番号21〜24で図示されるセンサ信
号を情報処理して上位制御機器11と光信号による通信を
行う光フィールドバス機器2としての情報処理部分と、
この情報処理部分の内部回路に電源を給電する部材番号
20、25〜29で図示される電源回路部分と、から構成され
る。Next, an optical fieldbus device 2 according to the present invention will be described. In FIG. 4, the optical fieldbus device 2
In the illustrated example, an information processing portion as the optical fieldbus device 2 that performs information processing of the sensor signals illustrated by the member numbers 21 to 24 and communicates with the host control device 11 by optical signals,
The member number that supplies power to the internal circuit of this information processing part
20, 25-29.
【0022】この情報処理部分は、図10の従来技術の項
で説明した内容と駆動電源回路が1次電池30を用いた点
を除いて同じである。即ち、図示省略された電気/光(E
/O)変換器および光/電気(O/E) 変換器を備えてなる光
ユニット21と、モデム22と、中央処理装置(CPU)23 と、
図示例ではフィールドデータを検出するセンサ部24と、
これらの各部を動作させる電源回路部分20、25〜29から
構成される。This information processing portion is the same as the content described in the section of the prior art in FIG. 10 except that the driving power supply circuit uses the primary battery 30. That is, electricity / light (E
An optical unit 21 including a / O) converter and an optical / electrical (O / E) converter, a modem 22, a central processing unit (CPU) 23,
In the illustrated example, a sensor unit 24 that detects field data,
The power supply circuit section 20, 25 to 29 for operating these sections is constituted.
【0023】かかる構成において、センサ部24で検出さ
れたデータは中央処理装置(CPU) 23で処理され、モデム
22で伝送規約に従ったフォーマットでCPU 23の並列デー
タを電気直列データ(0,1信号) に変換し、光ユニット21
でこの電気(0,1信号) を光の(0,1信号) に変換して、支
線光ファイバ5A、光スターカプラ4A、および, 幹線光フ
ァイバ3Aを介して上位制御機器11にデータが伝送され
る。また、逆に、上位制御機器11からは各種の指令やデ
ータが光フィールドバス機器82に伝送され、光ユニット
21の光/電気(O/E) 変換器で光信号を電気の(0,1信号)
に変換し、モデム22で予め定められたフォーマットの並
列データに変換して中央処理装置(CPU) 23に取り込まれ
る。In such a configuration, the data detected by the sensor unit 24 is processed by the central processing unit (CPU) 23,
22 converts the parallel data of the CPU 23 into electrical serial data (0, 1 signals) in a format in accordance with the transmission
This converts the electricity (0,1 signal) into optical (0,1 signal) and transmits data to the host controller 11 via the branch optical fiber 5A, optical star coupler 4A, and trunk optical fiber 3A. Is done. Conversely, various commands and data are transmitted from the higher-level control device 11 to the optical fieldbus device 82, and the optical unit
21 optical / electrical (O / E) converters convert optical signals into electrical (0,1 signals)
The data is converted into parallel data in a predetermined format by the modem 22, and is taken into the central processing unit (CPU) 23.
【0024】中央処理装置(CPU) 23では、この受信した
データに基づき所定の制御動作、例えば、センサのレン
ジ変更やパラメータ設定などを行うことができる。ま
た、図示例はセンサ部24で表示しているが、この部分
は、例えば、操作端やローカルコントローラなどとして
使用することもできる。また、この光フィールドバス機
器2の動作電源となるエネルギーは、外部給電線 61(図
1)、(5C/図2,3)から供給される。この外部給電線61(5C)
には電源回路25が接続されており、電源回路25は、例え
ば、DC24V あるいはAC100Vなどの供給電源電圧を受け、
内部回路が動作するのに適当な電圧として電源エネルギ
ーを供給するとともに、ノイズ除去や接地回路を介して
回り込み回路、特に、センサ部の電極の一部が構造的に
接地ラインに接続されている場合の回り込みを遮断する
ため、必要に応じて電源回路25の絶縁などの機能を持た
せることができる。The central processing unit (CPU) 23 can perform a predetermined control operation based on the received data, for example, changing the range of a sensor or setting parameters. Further, although the illustrated example is displayed by the sensor unit 24, this part can be used as, for example, an operation terminal or a local controller. The energy used as the operating power for the optical fieldbus device 2 is supplied from an external power supply line 61 (see FIG.
Supplied from 1), (5C / Figs. 2, 3). This external feeder 61 (5C)
Is connected to a power supply circuit 25.The power supply circuit 25 receives a supply power supply voltage such as DC24V or AC100V, for example.
While supplying power energy as a voltage suitable for the operation of the internal circuit, sneak circuits through noise elimination and grounding circuits, especially when some electrodes of the sensor unit are structurally connected to the ground line In order to block the sneaking around, a function such as insulation of the power supply circuit 25 can be provided as needed.
【0025】図8は電源回路25の一実施例を示すもので
あり、例えば、図8の(A) において、交流電源AC100Vが
供給される場合、この交流電圧を整流器REC1で整流し、
容量C1で平滑し、スイッチングレギュレータSWR でパル
ス幅変調し、トランスPTで絶縁し、整流(REC2)・平滑(C
2)して直流出力電圧を得て、この直流出力電圧をスイッ
チングレギュレータSWR にフィードバックすることによ
り内部回路が必要とする電圧に制御することができ、こ
の結果、DC24V などの直流電源電圧からAC100Vなどの交
流電源の広範囲の電源に適合させることができる。FIG. 8 shows an embodiment of the power supply circuit 25. For example, in FIG. 8A, when an AC power supply of 100 V is supplied, this AC voltage is rectified by a rectifier REC1.
Smoothing with capacitance C1, pulse width modulation with switching regulator SWR, insulation with transformer PT, rectification (REC2), smoothing (C
2) Obtain a DC output voltage and feed back this DC output voltage to the switching regulator SWR to control the voltage required by the internal circuit.As a result, the DC power supply voltage such as DC24V can be controlled to AC100V etc. AC power supply can be adapted to a wide range of power supplies.
【0026】また、例えば、DC24V の直流電源の絶縁
は、上述のスイッチングレギュレータSWR 方式で絶縁し
ても良いが、あるいはまた、図8の(B) に図示される回
路でインバータ回路で高周波パルス信号に変調して、ト
ランスPTで絶縁し、整流(REC2)・平滑(C2)して直流出力
電圧を得ることもできる。図4に戻って、光フィールド
バス機器2の内部回路は、この電源回路25の出力からダ
イオード26A を介して電源切り替え回路29に入力し、こ
の電源切り替え回路29を通常はこの電源回路25の出力で
内部回路が駆動される様に選択・切替えることにより、
外部給電線61(5C)からの供給電源で動作させることがで
きる。For example, the insulation of the DC power supply of 24 VDC may be performed by the switching regulator SWR described above, or alternatively, the high frequency pulse signal may be isolated by the inverter circuit in the circuit shown in FIG. It is also possible to obtain a DC output voltage by insulating with a transformer PT, rectifying (REC2) and smoothing (C2). Returning to FIG. 4, the internal circuit of the optical fieldbus device 2 inputs the output of the power supply circuit 25 to the power supply switching circuit 29 via the diode 26A, and normally outputs the power supply switching circuit 29 to the output of the power supply circuit 25. By selecting and switching so that the internal circuit is driven by
It can be operated with the power supply from the external power supply line 61 (5C).
【0027】この電源回路25の出力は、2次電池充電回
路28にも接続されており、通常は電源回路25からの電気
エネルギーが供給されているときは、ダイオード26B を
介して二次電池20に充電し、エネルギーが二次電池20に
蓄積される。この2次電池充電回路28は専用ICなどを使
用することができ周知の技術であるのでここでの説明は
割愛する。ここでダイオード26A,26B は, 例えば、電源
回路25自身あるいは外部給電線61(5C)に短絡・断線など
の故障が発生したとき、二次電池20に蓄積されたエネル
ギーが外部に逆流放出されることを阻止するためのもの
である。The output of the power supply circuit 25 is also connected to a secondary battery charging circuit 28. Normally, when electric energy is supplied from the power supply circuit 25, the secondary battery 20 is connected via a diode 26B. And energy is stored in the secondary battery 20. Since the secondary battery charging circuit 28 can use a dedicated IC or the like and is a well-known technology, the description thereof is omitted here. Here, for example, when a failure such as a short circuit or disconnection occurs in the power supply circuit 25 itself or the external power supply line 61 (5C), the energy stored in the secondary battery 20 is discharged backward to the outside when the diodes 26A and 26B are used. It is to prevent that.
【0028】また、低電圧検出手段27は、例えば、図示
省略しているが、電圧を監視する基準電圧と、この基準
電圧と監視すべき電源回路25の出力電圧とを比較するコ
ンパレータなどを使って構成することができ、電源回路
25からの供給電圧が予め定められた電圧以下になったと
き、電源切替回路29および中央処理装置(CPU)23 に出力
する信号を反転させる。この低電圧検出手段27の出力信
号の反転動作により、電源切替回路29では内部回路への
電源をそれまで電源回路25から直接供給されていたエネ
ルギーから2次電池20に蓄積されているエネルギーに切
替えて連続的に電源エネルギーを供給し続けることがで
きる。The low-voltage detecting means 27 uses, for example, a comparator (not shown) for comparing a reference voltage for monitoring a voltage with an output voltage of the power supply circuit 25 to be monitored. Power supply circuit
When the supply voltage from 25 falls below a predetermined voltage, the signal output to power supply switching circuit 29 and central processing unit (CPU) 23 is inverted. By the inversion operation of the output signal of the low voltage detecting means 27, the power supply switching circuit 29 switches the power supply to the internal circuit from the energy directly supplied to the power supply circuit 25 to the energy stored in the secondary battery 20. Thus, power supply energy can be continuously supplied.
【0029】また、中央処理装置(CPU)23 は、低電圧検
出手段27の出力信号が反転すると、内部回路への電源が
外部給電線61(5C)から2次電池20に切り替わったことを
検知することができる。中央処理装置(CPU)23 は、この
電源の切り替わりを検知することによって、モデム部22
および光ユニット21の電気/光(E/O) 変換器を介して光
フィールドバスシステムとして定められた伝送プロトコ
ルに合致した光信号として支線光ファイバ5Aに出力し、
電源系統に故障が発生していることを光フィールドバス
上位制御機器11に対して通知することができる。 (実施例2)図2および図3を用いて、本発明の他の実
施例として光フィールドバス機器2を用いた光フィール
ドバスシステムを説明する。When the output signal of the low voltage detecting means 27 is inverted, the central processing unit (CPU) 23 detects that the power supply to the internal circuit has been switched from the external power supply line 61 (5C) to the secondary battery 20. can do. The central processing unit (CPU) 23 detects the switching of the power supply, thereby
And output to the branch optical fiber 5A as an optical signal conforming to a transmission protocol defined as an optical fieldbus system via an electric / optical (E / O) converter of the optical unit 21,
It is possible to notify the optical fieldbus host control device 11 that a failure has occurred in the power supply system. (Embodiment 2) An optical fieldbus system using an optical fieldbus device 2 will be described as another embodiment of the present invention with reference to FIGS.
【0030】図2において、制御室1に配備される光フ
ィールドバス上位制御機器11と、電源装置6と、フィー
ルドに配備される光フィールドバス機器2(2A,2B,2C ・
・)と、上位制御機器11とバス機器2との間の光信号を
分岐・結合する光スターカプラ4(4B)と、上位制御機器
11と光スターカプラ4Bとの間の光信号の伝送および電源
の供給をする光ファイバ3Aと給電線3Cとからなる幹線複
合ケーブル3Bと、光スターカプラ4Bとバス機器2との間
の光信号および電源を供給する光ファイバ5Aと給電線5C
とからなる支線複合ケーブル5Bと、を備えて構成するこ
とができる。In FIG. 2, an optical fieldbus host control device 11 provided in the control room 1, a power supply 6, and an optical fieldbus device 2 (2A, 2B, 2C.
.), An optical star coupler 4 (4B) for branching / coupling an optical signal between the host control device 11 and the bus device 2, and a host control device
An optical fiber signal between the optical star coupler 4B and the bus device 2, and a trunk composite cable 3B composed of an optical fiber 3A and a power supply line 3C for transmitting an optical signal and supplying power between the optical star coupler 11B and the optical star coupler 4B. Optical fiber 5A to supply power and power supply line 5C
And a branch line composite cable 5B.
【0031】図1との相違点は、図1の外部給電線61の
配線部分が、図2では幹線複合ケーブル3Bおよび支線複
合ケーブル5Bで構成され、光ファイバ3A,5A と給電線3
C,5Cとを一体化した点にある。かかる構成により、複合
ケーブル3B,5B で光ファイバ3A,5A と給電線3C,5C とが
一体化されているので、ケーブルの配線ルートが一体化
され、ケーブルの敷設およびこのケーブルの点検が外部
給電線61(5C)を有さない従来技術と同等レベルに取り扱
うことができる。The difference from FIG. 1 is that the wiring part of the external power supply line 61 in FIG. 1 is composed of the trunk composite cable 3B and the branch composite cable 5B in FIG. 2, and the optical fibers 3A, 5A and the power supply line 3 are connected.
C and 5C are integrated. With this configuration, since the optical fibers 3A, 5A and the feeder lines 3C, 5C are integrated by the composite cables 3B, 5B, the cable routing is integrated, and the cable laying and inspection of the cables are performed by an external power supply. It can be handled at the same level as the conventional technology without the electric wire 61 (5C).
【0032】図5において、図示例は、光ファイバケー
ブルの中に制御線や連絡回線用としてメタル通信線を複
合した市販されているメタル複合ケーブルの断面図を例
示する。図5の(A) には、複合ケーブルの機械的強度を
持たせるテンションメンバ53の外周部分に光ファイバ心
線51および通信線52が配備され、緩衝層54と押え巻55と
シース56とを備えてなる層型複合ケーブルの例を図示す
る。図5の(B) には、複合ケーブルのテンションメンバ
53の外周部分に光ファイバユニット51A および通信線52
A が配備され、押え巻55とシース56とを備えてなるユニ
ット型複合ケーブルの例を図示する。また、図5の(C)
には、複合ケーブルのテンションメンバ53の外周部分に
スペーサ57を介して光ファイバ心線51を配備し、この外
周部に通信線52A を配備して、押え巻55とシース56とを
備えてなるスペーサ型複合ケーブルの例を図示する。In FIG. 5, the illustrated example is a cross-sectional view of a commercially available metal composite cable in which a metal communication line is combined with a control line or a communication line in an optical fiber cable. In FIG. 5A, an optical fiber core wire 51 and a communication wire 52 are provided on an outer peripheral portion of a tension member 53 for imparting mechanical strength of a composite cable, and a buffer layer 54, a presser winding 55, and a sheath 56 are connected. An example of a layered composite cable provided is illustrated. FIG. 5B shows the tension member of the composite cable.
Optical fiber unit 51A and communication line 52
A illustrates an example of a unit-type composite cable provided with A and including a presser winding 55 and a sheath 56. In addition, FIG.
The optical fiber core 51 is provided on an outer peripheral portion of a tension member 53 of the composite cable via a spacer 57, a communication line 52A is provided on the outer peripheral portion, and a holding coil 55 and a sheath 56 are provided. An example of a spacer type composite cable is illustrated.
【0033】また、図3において、制御室1に配備され
る光フィールドバス上位制御機器11と、フィールドに配
備される光フィールドバス機器2(2A,2B,2C ・・) と、
上位制御機器11とバス機器2との間の光信号を分岐・結
合し,外部電源より電源供給を受け各バス機器2への個
別電源を供給する光スターカプラ4Cと、上位制御機器11
と光スターカプラ4Cと間の光信号を伝送する幹線光ファ
イバ3Aと、光スターカプラ4Cとバス機器2との間の光信
号および電源を供給する光ファイバ5Aと給電線5Cとから
なる支線複合ケーブル5Bと、を備えて構成することがで
きる。In FIG. 3, an optical fieldbus host control device 11 provided in the control room 1 and an optical fieldbus device 2 (2A, 2B, 2C,...) Provided in the field,
An optical star coupler 4C that branches and combines an optical signal between the host control device 11 and the bus device 2 and receives power from an external power source and supplies individual power to each bus device 2;
A main line optical fiber 3A for transmitting an optical signal between the optical star coupler 4C and a branch line composite comprising an optical fiber 5A for supplying an optical signal and power between the optical star coupler 4C and the bus device 2 and a power supply line 5C. And a cable 5B.
【0034】かかる構成により、光フィールドバス機器
2への給電は外部電源63から光スターカプラ4Cに、例え
ば、AC100 の商用電源とかあるいはDC24V の直流電源か
らの電気エネルギが供給される。光スターカプラ4Cは、
この外部電源63から供給される電気エネルギを用いて、
例えばAC100 の商用電源の場合、変圧器で絶縁・降圧
し、整流平滑して光フィールドバス機器2に適合した電
圧(例えば、DC24V)を形成して、各光フィールドバス機
器2に個別給電することができる。この光スターカプラ
4Cに内蔵される電源回路部64は、上述の単純な絶縁直流
回路、あるいは先の実施例1で図8の(A) に図示される
光フィールドバス機器2で述べた様な電源回路25と同様
の回路で構成することができる。With this configuration, when supplying power to the optical fieldbus device 2, electric energy is supplied from the external power supply 63 to the optical star coupler 4C, for example, from a commercial power supply of AC100 or a DC power supply of DC24V. Optical star coupler 4C
Using the electric energy supplied from the external power supply 63,
For example, in the case of a commercial power supply of AC100, the voltage is insulated and stepped down by a transformer, rectified and smoothed to form a voltage (for example, 24 V DC) suitable for the optical fieldbus device 2, and each optical fieldbus device 2 is individually supplied with power. Can be. This optical star coupler
The power supply circuit unit 64 incorporated in the 4C includes the above-described simple insulated DC circuit or the power supply circuit 25 described in the optical fieldbus device 2 shown in FIG. A similar circuit can be used.
【0035】図6において、光スターカプラ4(4A,4B,4
C)は、ミキシングロッド41と、光端子(43A〜43I)に光信
号を伝搬する光ファイバ(42A〜42I)と、電気端子(45A〜
45I)と、上述の電源回路部64と、電源回路部64からの電
圧を配電する配線44と、を備えて構成される。かかる構
成において、図示例のミキシングロッド41は反射型光導
波路を用い、例えば、光端子43A から入射した光信号
は、光ファイバ42A を経由してミキシングロッド41の一
方の端面に入射し、ミキシングロッド41内を伝搬し、他
方の端面で反射して一方の端面に戻ってくる。ミキシン
グロッド41の長さを適切に選択すると、この一方の端面
に戻ってくる光信号はほぼ均一に分散され、各光ファイ
バ(42A〜42I)に均等に光信号が配分され、光端子(43A〜
43I)に光信号を伝搬することができる。ミキシングロッ
ド41の他方の端面を例えば拡散反射鏡で構成すると、こ
のミキシングロッド41の長さはより短縮することがで
き、光端子(43A〜43I)のいずれの端子から入射した光信
号を均一に分散させて、各光端子(43A〜43I)から出力す
ることができる。また、ミキシングロッド41は、反射型
光導波路以外に、透過型光導波路を用いて構成すること
もできる。今、光端子43A を上位制御機器11と接続する
光端子とすると、他の光端子(43B〜43I)を光フィールド
バス機器2 (2A〜2H) への接続する光端子とすることが
できる。In FIG. 6, the optical star coupler 4 (4A, 4B, 4
C) is a mixing rod 41, an optical fiber (42A-42I) for transmitting an optical signal to an optical terminal (43A-43I), and an electric terminal (45A-
45I), the power supply circuit section 64 described above, and the wiring 44 for distributing the voltage from the power supply circuit section 64. In such a configuration, the mixing rod 41 of the illustrated example uses a reflection type optical waveguide. For example, an optical signal incident from the optical terminal 43A is incident on one end face of the mixing rod 41 via the optical fiber 42A, and The light propagates through 41, is reflected on the other end face, and returns to one end face. When the length of the mixing rod 41 is properly selected, the optical signal returning to the one end face is almost uniformly dispersed, the optical signal is evenly distributed to each optical fiber (42A to 42I), and the optical terminal (43A ~
43I). If the other end face of the mixing rod 41 is formed of, for example, a diffuse reflection mirror, the length of the mixing rod 41 can be further reduced, and the optical signal incident from any of the optical terminals (43A to 43I) can be uniformly reduced. The light can be dispersed and output from each of the optical terminals (43A to 43I). Further, the mixing rod 41 can be configured using a transmission optical waveguide in addition to the reflection optical waveguide. Now, assuming that the optical terminal 43A is an optical terminal for connecting to the host control device 11, the other optical terminals (43B to 43I) can be optical terminals for connecting to the optical fieldbus device 2 (2A to 2H).
【0036】また、電気端子45A を外部電源63からの電
源の受電端子とし、例えば、商用電源を受電するとき
は、光フィールドバス機器2の電源に適合する電圧に変
換する電源回路部64が接続され、この出力電圧が配線44
で各電気端子(45B〜45I)に分電される。なお、電気端子
45A への入力電圧が、例えば、DC24V で光フィールドバ
ス機器2の電源もDC24V のときは、当然、電源回路部64
が省略され、直接配線44で各電気端子(45B〜45I)に分電
される。The electric terminal 45A is used as a power receiving terminal of a power supply from the external power supply 63. For example, when a commercial power supply is received, a power supply circuit section 64 for converting to a voltage suitable for the power supply of the optical fieldbus device 2 is connected. This output voltage is
Is distributed to each of the electric terminals (45B to 45I). In addition, electric terminal
When the input voltage to the 45A is, for example, 24 VDC and the power of the optical fieldbus device 2 is also 24 VDC, the power supply circuit section 64 is naturally provided.
Are omitted, and power is directly distributed to the respective electric terminals (45B to 45I) by the wiring 44.
【0037】この図3による光スターカプラ4Cを用いた
光フィールドバスシステムでは、例えば、制御室1と、
光フィールドバス機器2が設置される場所との距離が遠
隔であり、Km単位で離れており、図1のシステムの外部
給電線61が落雷などの影響を受け易い地域では、図3に
よる光スターカプラ4Cを用いた光フィールドバスシステ
ムを用い、比較的フィールドに近い所から商用電源の給
電を受け、落雷警報時には、この商用電源の給電を開路
することにより、落雷の影響をさけ、かつ、上位制御機
器11との通信は、光フィールドバス機器2に内蔵される
2次電池20からの給電を受けて、光信号による通信制御
を行うことにより、システムを中断することなくシステ
ムの稼働を継続することができる。 (実施例3)制御室1に配備される電源装置6は、光ス
ターカプラ4A,4B の電源供給出力端部(45B〜45I)に供給
する出力エネルギーを予め本質安全防爆規格で定められ
た電圧・電流値以下に制限するエネルギーバリヤ62を備
えることができる。In the optical field bus system using the optical star coupler 4C according to FIG.
In an area where the optical fieldbus device 2 is installed at a distance from the remote location and separated by Km, and where the external power supply line 61 of the system shown in FIG. 1 is easily affected by lightning strikes, the optical star bus shown in FIG. Using an optical fieldbus system using a coupler 4C, receiving power from commercial power supply from a place relatively close to the field, and opening a power supply for this commercial power supply during a lightning strike, avoiding the effects of lightning strikes, and Communication with the control device 11 is performed by receiving power from the secondary battery 20 built in the optical fieldbus device 2 and performing communication control by an optical signal, thereby continuing the operation of the system without interrupting the system. be able to. (Embodiment 3) The power supply device 6 provided in the control room 1 applies output energy supplied to the power supply output terminals (45B to 45I) of the optical star couplers 4A and 4B to a voltage determined in advance by an intrinsically safe explosion-proof standard. An energy barrier 62 for limiting the current value to a current value or less can be provided.
【0038】フィールドの設置環境が爆発性危険ガスが
停滞する可能性がある場所に電気機器が設置されるとき
は、防爆処置が施される。一般的に計測・制御の分野で
は、特に、フィールドに設置される機器は、低エネルギ
で動作できる様に構成されている。従って、この様な場
合、本質安全防爆システムが適用され、フィールドに設
置される機器は本質安全防爆適合機器を用い、安全場所
に設置される電源装置6からこのフィールドの設置され
るバス機器2A〜2C・・への給電は、エネルギバリヤ62
(一般的には、ツェナーバリヤ)を介して行われる。When electric equipment is installed in a place where the explosive hazardous gas may stagnate in the field installation environment, explosion-proof measures are taken. Generally, in the field of measurement and control, in particular, devices installed in a field are configured to operate with low energy. Therefore, in such a case, the intrinsically safe explosion-proof system is applied, and the equipment installed in the field uses intrinsically safe explosion-proof equipment, and the power supply device 6 installed in a safe place and the bus equipment 2A- The power supply to 2C
(Generally a zener barrier).
【0039】この様なエネルギバリヤ62の一例を図7に
図示する。図7において、エネルギバリヤ62は、ヒュー
ズF と、少なくとも2個のツェナーダイオード67と、2
個の電流制限回路65とから構成される。0V回路側は本質
安全防爆接地が行われる。ヒューズF は、例えば、AC55
0VまたはDC430Vの電圧が印加されても、ヒューズF が先
に断路し、ツェナーダイオード67が溶断しない様に協調
性のある部材を使用し、この様な状態においても、電流
制限回路65で電流値を制限し、危険場所へのエネルギ制
限を行うものである。An example of such an energy barrier 62 is shown in FIG. In FIG. 7, the energy barrier 62 includes a fuse F, at least two Zener diodes 67,
And a current limiting circuit 65. Intrinsically safe explosion-proof grounding is performed on the 0V circuit side. The fuse F is, for example, AC55
Even if a voltage of 0 V or DC 430 V is applied, use a cooperative member so that the fuse F is disconnected first and the Zener diode 67 is not blown.In such a state, the current limiting circuit 65 To limit the energy to dangerous places.
【0040】本発明によれば、各光フィールドバス機器
が個別に2次電池の電源とこの2次電池への充電回路
と、電源系統の切り替え回路と、を保有しているので、
従来技術における1次電池から給電を受ける光フィール
ドバス機器と同様に電源の独立性が高い。本発明では、
仮に幹線光ファイバに破損事故が発生したときでも、マ
スタ機能を有する機器、例えば、ローカルコントローラ
が光フィールドバス機器側に配備してシステムが構成さ
れておれば、フィールドバス機器だけでPID制御動作
が可能であり、上位制御機器の介在を受けることなく制
御が可能であり、所謂、自立分散制御を安定的に構築す
ることができる。According to the present invention, since each optical fieldbus device individually has a power supply for the secondary battery, a charging circuit for the secondary battery, and a switching circuit for the power supply system,
The independence of the power supply is high as in the case of the optical fieldbus device receiving power supply from the primary battery in the prior art. In the present invention,
Even in the event of a breakage in the trunk optical fiber, if a device having a master function, for example, a local controller is arranged on the optical fieldbus device side and the system is configured, the PID control operation can be performed only by the fieldbus device. It is possible, and control can be performed without intervention of a higher-level control device, so that so-called independent distributed control can be stably constructed.
【0041】また、電源の供給と通信を共通の電線から
行う電気式フィールドバスシステムは、通常の動作状態
では自立分散が可能であるが、電源装置が故障した場合
や、バスの電線が短絡故障を生じた場合は、複数の機器
が同時に動作不能となるため、譬え、フィールドバス機
器側にマスタ機能を有する機器が存在していても、その
機能を果たすことができない。こう言う意味において、
本発明の光フィールドバスシステムは、自立分散性の高
いシステムを構築することができる。In an electric field bus system in which power is supplied and communication is performed from a common electric wire, the electric field bus system can be independently dispersed in a normal operation state. When the error occurs, a plurality of devices cannot operate at the same time. Therefore, even if a device having a master function exists on the field bus device side, the device cannot perform the function. In this sense,
The optical fieldbus system of the present invention can construct a system with high autonomous dispersion.
【0042】また、電気式フィールドバスシステムで
は、通信線と電源線が共通であるため、通常、通信系も
電源系も2重化されていない。また、弊社の光フィール
ドバス機器は、通信線(幹線)の2重化は容易に実施で
きるも、基本的には、1次電池1個で動作しているた
め、電池電圧低下のアラーム発生後の電池交換が何らか
の理由により遅れた場合、最悪の事態では、運転動作停
止に陥る可能性がある。In the electric field bus system, since the communication line and the power supply line are common, the communication system and the power supply system are not usually duplicated. In addition, our optical fieldbus equipment can easily duplicate the communication line (main line), but basically operates with only one primary battery. If the battery replacement is delayed for some reason, in the worst case, the operation may be stopped.
【0043】つまり、いずれの場合も、電源の2重化が
できていない。本発明では、上述の自立分散化も別の言
葉に言い換えると、電源の2重化を実施し、より高い高
信頼性制御システムの構築が可能な光フィールドバス機
器およびこの機器を用いた光フィールドバスシステムの
提供ができることにある。That is, in any case, the power supply is not duplicated. In the present invention, in other words, the above-mentioned autonomous decentralization is realized by duplicating the power supply, and enabling the construction of a higher-reliability control system with an optical field bus device and an optical field bus device using this device. The ability to provide a bus system.
【0044】[0044]
【発明の効果】本発明によれば、外部給電線と、光フィ
ールドバス機器に電池充電回路と、2次電池と、低電圧
検出手段と、を備えることにより、常時は外部給電線か
らのエネルギー供給によって動作し、外部給電線からエ
ネルギーの供給が得られなくなったとき、2次電池を電
源として切り替えて動作するので、耐ノイズ性、耐雷
性、絶縁性、自立分散・独立性などの光フィールドバス
機器が有する特徴を損なわずに電池交換の必要性が無い
光フィールドバス機器およびこの機器を用いた光フィー
ルドバスシステムを実現することができる。According to the present invention, by providing the external power supply line, the battery charging circuit, the secondary battery, and the low voltage detecting means in the optical field bus device, the energy from the external power supply line is always provided. It operates by power supply, and when the supply of energy from the external power supply line is no longer available, it operates by switching to a secondary battery as a power supply, so it has an optical field such as noise resistance, lightning resistance, insulation, autonomous dispersion and independence It is possible to realize an optical fieldbus device that does not need to replace batteries without impairing the features of the bus device and an optical fieldbus system using this device.
【0045】また光フィールドバス機器は、上位制御機
器に対して電池で動作していることを通知することがで
きるので、電源系に故障が発生したことをオペレータは
即座に知ることができる上、電源供給系が復旧するまで
の間もシステムとして動作継続が可能であり、信頼性の
高い計装システムを構築することが可能となる。また、
電気フィールドバス機器と置き換え使用する場合は、既
に敷設されている2線式電気バス線をそのまま電源線と
して使用できるので電源線を新たに敷設する必要も無く
経済的である。The optical fieldbus device can notify the host control device that it is operating on a battery, so that the operator can immediately know that a failure has occurred in the power supply system. The operation can be continued as a system until the power supply system is restored, and a highly reliable instrumentation system can be constructed. Also,
When used in place of an electric field bus device, the already laid two-wire electric bus line can be used as a power line as it is, so there is no need to lay a new power line and it is economical.
【図1】本発明の一実施例による光フィールドバスシス
テムの要部構成図FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of an optical fieldbus system according to an embodiment of the present invention.
【図2】他の光フィールドバスシステムの要部構成図FIG. 2 is a configuration diagram of a main part of another optical field bus system.
【図3】他の光フィールドバスシステムの要部構成図FIG. 3 is a configuration diagram of a main part of another optical field bus system.
【図4】光フィールドバス端末機のブロック図FIG. 4 is a block diagram of an optical fieldbus terminal.
【図5】複合ケーブルの断面図FIG. 5 is a sectional view of a composite cable
【図6】光スターカプラの要部構成図FIG. 6 is a configuration diagram of a main part of an optical star coupler.
【図7】本質安全防爆によるツェナーバリアのブロック
図FIG. 7 is a block diagram of an intrinsically safe explosion-proof zener barrier.
【図8】絶縁電源を構成する回路図であり、(A) はスイ
ッチングレギュレータによる回路図、(B) はインバータ
による回路図FIG. 8 is a circuit diagram of an insulated power supply, (A) is a circuit diagram of a switching regulator, and (B) is a circuit diagram of an inverter.
【図9】従来技術による光フィールドバスシステムの要
部構成図FIG. 9 is a configuration diagram of a main part of an optical fieldbus system according to the related art.
【図10】光フィールドバス端末機のブロック図FIG. 10 is a block diagram of an optical fieldbus terminal.
【図11】電気フィールドバスシステムの要部構成図FIG. 11 is a configuration diagram of a main part of an electric field bus system.
1、8、9 制御室 11 光フィールドバス上位制御機器 2,2A,2B,2C 光フィールドバス機器 20 2次電池 21 光ユニット 22 モデム部 23 中央処理装置 24 センサ部 25 電源回路 26A,26B ダイオード 27 低電圧検出手段 28 2次電池充電回路 29 電源切替回路 3 幹線ケーブル 3A 幹線光ファイバ 3B 幹線複合ケーブル 3C,5C 給電線 30 1次電池 4,4A,4B,4C 光スターカプラ 41 ミキシングロッド 42A 〜42I 光ファイバ 43A 〜43I 光端子 44 配線 45A 〜45I 電気端子 5 支線ケーブル 5A 支線光ファイバ 5B 支線複合ケーブル 51,51A 光ファイバ心線 52,52A 通信線 53 テンションメンバ 54 緩衝層 55 押え巻 56 シース 57 スペーサ 6 電源装置 61 外部給電線 62 ツェナーバリヤ 63 外部電源 64 電源回路部 65 電流制限回路 67 ツェナーダイオード F ヒューズ PT 変圧器 SWR スイッチングレギュレータ INV インバータ REC1,REC2 整流回路 C1,C2 容量 91 電気フィールドバス上位制御機器 92 電気フィールドバス機器 93 2線式電気バス 94 終端抵抗 1, 8, 9 Control room 11 High-level control device for optical field bus 2, 2A, 2B, 2C Optical field bus device 20 Secondary battery 21 Optical unit 22 Modem unit 23 Central processing unit 24 Sensor unit 25 Power supply circuit 26A, 26B Diode 27 Low voltage detection means 28 Secondary battery charging circuit 29 Power supply switching circuit 3 Trunk cable 3A Trunk optical fiber 3B Trunk composite cable 3C, 5C Power supply line 30 Primary battery 4,4A, 4B, 4C Optical star coupler 41 Mixing rod 42A to 42I Optical fiber 43A to 43I Optical terminal 44 Wiring 45A to 45I Electric terminal 5 Branch cable 5A Branch optical fiber 5B Branch cable composite cable 51,51A Optical fiber core 52,52A Communication line 53 Tension member 54 Buffer layer 55 Presser winding 56 Sheath 57 Spacer 6 Power supply 61 External power supply line 62 Zener barrier 63 External power supply 64 Power supply circuit 65 Current limiting circuit 67 Zener diode F Fuse PT Transformer SWR Switching regulator INV Inverter REC1, REC2 Rectifier circuit C1, C2 Capacity 91 Electric fieldbus host control device 92 Electric fieldbus device 93 2-wire electric bus 94 Terminating resistor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F073 AA19 AB01 BB06 BC04 CC03 CC07 DD06 EE12 EF09 FG01 FG02 FH02 FH17 2H001 BB01 DD04 FF02 MM08 5G369 AA16 BA08 EA04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F073 AA19 AB01 BB06 BC04 CC03 CC07 DD06 EE12 EF09 FG01 FG02 FH02 FH17 2H001 BB01 DD04 FF02 MM08 5G369 AA16 BA08 EA04
Claims (7)
に接続され、光信号を授受して上位制御機器との通信を
行う光フィールドバス機器において、 外部給電線から電源供給を受ける電源回路と、2次電池
と、電源回路から2次電池を充電する2次電池充電回路
と、電源回路の電圧低下を検出する低電圧検出手段と、
光フィールドバス機器の内部回路への給電を外部給電線
からの給電で動作する電源回路系から2次電池回路系へ
と切り替える電源切替回路と、を備え、 常時は、外部給電線からの供給電源で動作し、低電圧検
出手段がこの電源回路の電圧低下を検出したとき、2次
電池からの供給電源で動作する、 ことを特徴とする光フィールドバス機器。An optical field bus device connected to an optical fiber as a transmission medium for transmitting and receiving an optical signal to communicate with a higher-level control device, comprising: a power supply circuit for receiving power supply from an external power supply line; A secondary battery, a secondary battery charging circuit for charging the secondary battery from the power supply circuit, a low voltage detecting means for detecting a voltage drop of the power supply circuit,
A power supply switching circuit for switching power supply to the internal circuit of the optical field bus device from a power supply circuit system operated by power supply from an external power supply line to a secondary battery circuit system, and always supplies power from the external power supply line. And an optical field bus device which operates with a power supply from a secondary battery when the low voltage detecting means detects a voltage drop of the power supply circuit.
おいて、 低電圧検出手段が電源回路の電圧低下を検出したとき、
上位制御機器に電源回路系が切り替わったことを光信号
で通知する通知手段、を備える、 ことを特徴とする光フィールドバス機器。2. The optical fieldbus device according to claim 1, wherein when the low voltage detecting means detects a voltage drop of the power supply circuit,
An optical fieldbus device comprising: a notifying unit that notifies a higher-level control device that the power supply circuit system has been switched by an optical signal.
ルドバス機器を用いた光フィールドバスシステムにおい
て、 制御室に配備される光フィールドバス上位制御機器と、
電源装置と、フィールドに配備される光フィールドバス
機器(以下、バス機器と略称する)と、上位制御機器と
バス機器との間の光信号を分岐・結合する光スターカプ
ラと、上位制御機器と光スターカプラとの間の光信号を
伝送する幹線光ファイバと、光スターカプラとバス機器
との間の光信号を伝送する支線光ファイバと、電源装置
からバス機器に電源を供給する外部給電線と、を備え
る、 ことを特徴とする光フィールドバスシステム。3. An optical fieldbus system using the optical fieldbus device according to claim 1 or 2, wherein: an optical fieldbus host control device provided in a control room;
A power supply device, an optical fieldbus device (hereinafter abbreviated as “bus device”) provided in the field, an optical star coupler for branching / coupling an optical signal between the upper control device and the bus device, and an upper control device. A trunk optical fiber for transmitting an optical signal between the optical star coupler, a branch optical fiber for transmitting an optical signal between the optical star coupler and the bus device, and an external power supply line for supplying power from the power supply device to the bus device And an optical fieldbus system comprising:
ルドバス機器を用いた光フィールドバスシステムにおい
て、 制御室に配備される光フィールドバス上位制御機器と、
電源装置と、フィールドに配備される光フィールドバス
機器と、上位制御機器とバス機器との間の光信号を分岐
・結合する光スターカプラと、上位制御機器と光スター
カプラと間の光信号を伝送および電源を供給する光ファ
イバと給電線とからなる幹線複合ケーブルと、光スター
カプラとバス機器との間の光信号および電源を供給する
光ファイバと給電線とからなる支線複合ケーブルと、を
備える、 ことを特徴とする光フィールドバスシステム。4. An optical fieldbus system using the optical fieldbus device according to claim 1 or 2, wherein an optical fieldbus host control device disposed in a control room;
A power supply device, an optical fieldbus device provided in the field, an optical star coupler for branching / coupling an optical signal between the higher-level control device and the bus device, and an optical signal between the higher-level control device and the optical star coupler. A trunk composite cable composed of an optical fiber for supplying transmission and power and a power supply line, and a branch composite cable composed of an optical fiber for supplying an optical signal and power between the optical star coupler and the bus device and a power supply line. An optical field bus system, comprising:
ルドバス機器を用いた光フィールドバスシステムにおい
て、 制御室に配備される光フィールドバス上位制御機器と、
フィールドに配備される光フィールドバス機器と、上位
制御機器とバス機器との間の光信号を分岐・結合し,外
部電源より電源供給を受け各バス機器への個別電源を供
給する光スターカプラと、上位制御機器と光スターカプ
ラと間の光信号を伝送する幹線光ファイバと、光スター
カプラとバス機器との間の光信号および電源を供給する
光ファイバと給電線とからなる支線複合ケーブルと、を
備える、 ことを特徴とする光フィールドバスシステム。5. An optical fieldbus system using the optical fieldbus device according to claim 1 or 2, wherein: an optical fieldbus higher-level control device provided in a control room;
An optical fieldbus device deployed in the field, and an optical star coupler that branches and combines optical signals between a higher-level control device and the bus device, receives power from an external power supply, and supplies individual power to each bus device. A trunk optical fiber for transmitting an optical signal between the host control device and the optical star coupler, and a branch line composite cable comprising an optical fiber for supplying an optical signal and power between the optical star coupler and the bus device, and a power supply line. An optical field bus system, comprising:
記載の光フィールドバスシステムにおいて、 制御室に配備される電源装置は、電源供給出力端部に供
給する出力エネルギーを予め本質安全防爆規格で定めら
れた電圧・電流値以下に制限するエネルギーバリヤを備
える、 ことを特徴とする光フィールドバスシステム。6. The optical fieldbus system according to claim 3, wherein the power supply device disposed in the control room is configured to supply the output energy supplied to the power supply output terminal with intrinsic safety in advance. An optical field bus system, comprising: an energy barrier that limits the voltage and current values to values less than or equal to explosion-proof standards.
ルドバス機器において、外部給電線からの電源供給を受
ける電源回路は、絶縁トランス、あるいは、インバータ
と絶縁トランスと、を備え、外部給電線と内部回路電源
との間を絶縁する、 ことを特徴とする光フィールドバス機器。7. An optical field bus device according to claim 1, wherein the power supply circuit for receiving power supply from the external power supply line includes an insulation transformer or an inverter and an insulation transformer. An optical field bus device, which insulates between an electric wire and an internal circuit power supply.
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---|---|---|---|
JP2000191326A JP2002008182A (en) | 2000-06-26 | 2000-06-26 | Optical field bus equipment and optical field bus system using the same |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008210384A (en) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Siemens Ag | Asi network for explosion-hazard area |
JPWO2021229646A1 (en) * | 2020-05-11 | 2021-11-18 |
-
2000
- 2000-06-26 JP JP2000191326A patent/JP2002008182A/en active Pending
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