JP2004226092A

JP2004226092A - Two-wire electromagnetic flowmeter

Info

Publication number: JP2004226092A
Application number: JP2003010912A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Mitsutake; 一郎光武
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-01-20
Also published as: JP4185369B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a two-wire electromagnetic flowmeter that can be used for both an analog transmission system and a field bus system. SOLUTION: An exciting circuit 11 which impresses a magnetic field upon a fluid flowing through a pipeline 22 by using a coil 21 and a signal processing circuit 12 which calculates the flow rate of the fluid from an electromotive force generated in the fluid in the pipeline 22 by the impressed magnetic field are switched and connected by means of switches 14A-14E. In the analog transmission system, the exciting circuit 11 and signal processing circuit 12 are connected in series to signal lines LA and LB by using the switches 14A-14E and, in the field bus system, the circuits 11 and 12 are connected in parallel with the signal lines LA and LB by using the switches 14A-14E. COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２線式電磁流量計に関し、特に電源が供給される一対の信号線を介して計測流量値を伝送する２線式電磁流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁界中を流体が流れることによって、流体の流速に対応した信号起電力が発生することが知られており、電磁流量計はこの原理を応用したものである。一般に、電磁流量計は図５に示すように、管路１２２を流れる流体へコイル１２１で磁界を印加するとともに流体に発生した起電力を検出する検出器１０２と、この検出器１０２へ磁界発生のための励磁電流を励磁回路１１１から供給するとともに、検出器１０２から得られた起電力に基づき信号処理回路１１２で流量を算出し、これを計測流量値として処理装置（制御コントローラ）へ伝送する変換器１０１とから構成される。
電磁流量計は、その多くが処理装置と離れた場所に設置されるため、両者は信号線によって接続されて、その信号線を介して処理装置から電磁流量計へ電源が供給され、電磁流量計から処理装置へ計測流量値が伝送される。
【０００３】
従来より、電磁流量計と処理装置とを結ぶ信号線として１対（２線）の信号線を用い、この信号線を流れる直流電流により電磁流量計に対して電源供給を行うとともに、その直流電流値に基づき計測流量値を処理装置へ伝送する２線式電磁流量計が広く使用されている。
このような２線式電磁流量計では、４〜２０ｍＡのアナログ直流電流値に基づき計測流量値を伝送するアナログ伝送方式が普及しており、この伝送方式によれば、最低４ｍＡという極めて少ない電流で、検出器へ励磁電流を供給する励磁回路と検出器からの信号起電力に基づき流量を算出し計測流量値として出力する信号処理回路とを動作させる必要がある。
【０００４】
従来、このような２線式電磁流量計として、図５に示すように、励磁回路１１１と信号処理回路１１２を信号線ＬＡ，ＬＢに対して直列に接続することにより、動作電流を有効に活用できるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１など参照）。これによれば、励磁回路１１１および信号処理回路１１２のいずれにも最低４ｍＡの電流を供給でき、励磁電流の低減によるＳ／Ｎ比の劣化や間欠励磁による応答性の低下を回避できる。
【０００５】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【特許文献１】
特開平４−３７０７１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電磁流量計を含む各種フィールド機器と処理装置との伝送方式として、工業計器各社共通通信規格であるフィールドバス方式が導入されつつある。しかしながら、上記のような励磁回路と信号処理回路とを直列接続した従来の２線式電磁流量計では、フィールドバス方式に対応できず、良好なＳ／Ｎ比や応答性を得ることができないという問題点があった。
フィールドバス方式の１つとして、１対の信号線を介して、９〜３２Ｖの直流電圧が処理装置から電磁流量計へ電源供給し、計測流量値はデジタルデータ伝送により電磁流量計から処理装置へ伝送する方式がある。このようなフィールドバス方式では、電磁流量計での電流消費についてはあまり制限されない代わりに、電圧が最低９Ｖに制限されるため、従来のように励磁回路と信号処理回路とを直列接続した場合は、両回路で使用できる電源電圧が２つに分割されて、比較的低い電源電圧で励磁回路と信号処理回路とを動作させなければならず、励磁電流の低減によるＳ／Ｎ比の劣化や間欠励磁による応答性の低下が問題となる。
【０００７】
これに対して、図６のように、信号線ＬＡ，ＬＢに対して励磁回路１１１と信号処理回路１１２とを並列接続することにより、フィールドバス方式に対応した電磁流量計もある。この構成によれば、励磁回路１１１と信号処理回路１１２の両方に最低９Ｖが供給されるため、良好なＳ／Ｎ比や応答性を得ることができる。ここで、実際に電磁流量計が設置される現場では、従来のアナログ伝送方式の処理装置とフィールドバス方式の処理装置とが混在して使用されているため、両方式の電磁流量計をそれぞれ個別に設置する必要がある。しかしながら、仕様変更に伴って処理装置が変更された場合は、それに合わせて電磁流量計も変更する必要があり、作業およびコストの負担が極めて大きい。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、アナログ伝送方式とフィールドバス方式の両方で使用できる２線式電磁流量計を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明にかかる２線式電磁流量計は、１対の信号線を介して処理装置から供給された電源に基づき動作して、管路を流れる流体の流量を測定するとともに、得られた流量を計測流量値として信号線を介して処理装置へ伝送する２線式電磁流量計において、管路内の流体に対して磁界を印加する励磁回路と、印加された磁界により管路内の流体に生じた起電力から当該流体の流量を算出する信号処理回路と、励磁回路および信号処理回路を信号線に対して直列接続あるいは並列状態のいずれかの接続状態へ切り替える切替手段とを備えるものである。
【０００９】
この際、切替手段では、信号線を流れる電流量の大きさで流量計測値を伝送するとともに、その電流値を動作電源とするアナログ伝送方式で当該２線式電磁流量計を使用する際には、励磁回路および信号処理回路を信号線に対して直列接続の接続状態へ切り替える。
また、切替手段では、信号線を介してデジタルデータ伝送を行うことにより計測流量値を伝送するとともに、信号線を介して供給される電源電圧を動作電源とするフィールドバス方式で当該２線式電磁流量計を使用する際には、励磁回路および信号処理回路を信号線に対して並列接続の接続状態へ切り替える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態にかかる２線式電磁流量計の構成を示すブロック図である。
この電磁流量計は、流体へ磁界を印加するとともに流体に発生した起電力を検出する検出器２と、この検出器２へ磁界発生のための励磁電流を供給するとともに、検出器２から得られた起電力に基づき流量を算出し、これを計測流量値として上位の処理装置（制御コントローラ：図示せず）へ伝送する変換器とから構成される。
【００１１】
検出器２には、管路２２内を流れる流体に対して磁界を印加するコイル２１、および管路２２の内壁に流体と接液するように対向して設けられ、コイル２１から印加された磁界により流体の流速に応じた大きさで発生する起電力を検出する１対の電極２２Ａ，２２Ｂが設けられている。
【００１２】
変換器１には、検出器２のコイル２１に対して磁界発生のための励磁電流を供給する励磁回路１１、検出器２の電極２２Ａ，２２Ｂから検出された起電力に基づき流量を算出するとともに、アナログ伝送方式で用いる場合にその流量に応じたアナログ直流電流を計測流量値として信号線ＬＡ，ＬＢに出力する信号処理回路１２、フィールドバス方式で用いる場合に信号線ＬＡ，ＬＢを用いてデジタルデータ伝送を行うことにより信号処理回路１２で算出された計測流量値をデジタルデータにより伝送するフィールドバス回路１３、およびアナログ伝送方式／フィールドバス方式で用いる場合にこれら励磁回路１１、信号処理回路１２およびフィールドバス回路１３を切り替え接続するスイッチ１４（１４Ａ〜１４Ｅ：切替手段）が設けられている。
【００１３】
具体例としては、図１に示すように、励磁回路１１の一端Ｎ１が信号線ＬＡに接続され、信号処理回路１２の一端Ｎ４が信号線ＬＢに接続されている。またスイッチ１４Ａは、励磁回路１１の他端Ｎ２と信号処理回路１２の他端Ｎ３との間に設けられている。さらにスイッチ１４Ｂは信号線ＬＡと信号処理回路１２の他端Ｎ３との間に設けられ、スイッチ１４Ｃは信号線ＬＢと励磁回路１１の他端Ｎ２との間に設けられている。
またスイッチ１４Ｄは、信号線ＬＡとフィールドバス回路１３の一端Ｎ５との間に設けられ、スイッチ１４Ｅは、信号線ＬＢとフィールドバス回路１３の他端Ｎ６との間に設けられている。
【００１４】
励磁回路１１には、コイル２１と直列に接続されて、信号線ＬＡすなわち一端Ｎ１から供給された電流を励磁電流として定電流でコイル２１へ供給する定電流回路１１Ａ、および一端Ｎ１と他端Ｎ２との間に、すなわちコイル２１と定電流回路１１Ａの直列接続と並列して接続されて、端点Ｎ１−Ｎ２間に定電圧を発生させる定電圧回路１１Ｂとが設けられている。
【００１５】
信号処理回路１２には、検出器２の電極２２Ａ，２２Ｂから検出された起電力に基づき計測流量を算出する流量算出回路１２Ａ、および端点Ｎ３−Ｎ４間に設けられ、アナログ伝送方式で用いる場合にその計測流量に応じたアナログ直流電流を計測流量値として信号線ＬＡ，ＬＢに出力するアナログ出力回路１２Ｂが設けられている。
【００１６】
フィールドバス回路１３には、信号線ＬＡ，ＬＢ（端点Ｎ５−Ｎ６）間に設けられ、フィールドバス方式で用いる場合に上位の処理装置とフィールドバス方式でデータ伝送を行い計測流量値や各種制御データを送受信する伝送回路１３Ａと、この伝送回路１３Ａで受信された上位の処理装置からの制御データに基づき、必要に応じて励磁回路１１や信号処理回路１２を制御する制御回路１３Ｂが設けられている。
【００１７】
次に、図１および図２を参照して、本発明の動作を説明する。図２は図１のスイッチ１４Ａ〜１４Ｅの切り替え状態を示す説明図である。
電磁流量計をアナログ伝送方式で用いる場合、図２に示されているように、スイッチ１４Ａがオン（短絡状態）に切り替えられ、スイッチ１４Ｂ〜１４Ｅがすべてオフ（開放状態）に切り替えられる。
これにより、励磁回路１１の他端Ｎ２と信号処理回路１２の他端Ｎ３とがスイッチ１４Ａを介して接続され、結果として信号線ＬＡ，ＬＢ間に励磁回路１１および信号処理回路１２が直列に接続されることになる。
【００１８】
したがって、従来のアナログ伝送方式と同様に、励磁回路１１および信号処理回路１２のいずれにも最低４ｍＡの電流を供給でき、励磁電流の低減によるＳ／Ｎ比の劣化や間欠励磁による応答性の低下を回避できる。
この場合、フィールドバス回路１３は、スイッチ１４Ｄ，１４Ｅがオフに切り替えられるため、信号線ＬＡ，ＬＢから切り離されて動作しない。
【００１９】
信号処理回路１２の流量算出回路１２Ａでは、所定励磁周波数の励磁信号を励磁回路１１へ出力する。励磁回路１１の定電流回路１１Ａでは、その励磁信号に基づき所定励磁周波数の励磁電流を定電流で検出器２のコイル２１へ供給する。
流量算出回路１２Ａでは、検出器２の電極２２Ａ，２２Ｂに生じた起電力に基づき管路２２内を流れる流体の流量を算出し、計測流量値としてアナログ出力回路１２Ｂへ出力する。アナログ出力回路１２Ｂでは、その計測流量値に応じたアナログ直流電流をアナログ伝送方式で端点Ｎ３，Ｎ４へ出力する。これにより、アナログ伝送方式で計測流量値が信号線ＬＡ，ＬＢを介して上位の処理装置へ送信される。
【００２０】
一方、電磁流量計をフィールドバス方式で用いる場合は、アナログ伝送方式とは逆に、スイッチ１４Ａがオフ（開放状態）に切り替えられ、スイッチ１４Ｂ〜１４Ｅがすべてオン（短絡状態）に切り替えられる。
これにより、励磁回路１１の他端Ｎ２がスイッチ１４Ｃを介して信号線ＬＢと接続されるとともに、信号処理回路１２の他端Ｎ３がスイッチ１４Ｂを介して信号線ＬＡと接続され、結果として信号線ＬＡ，ＬＢ間に励磁回路１１および信号処理回路１２が並列に接続されることになる。
また、信号線ＬＡとフィールドバス回路１３の一端Ｎ５とがスイッチ１４Ｄにより接続されるとともに、信号線ＬＢとフィールドバス回路１３の他端Ｎ６とがスイッチ１４Ｅにより接続される。
【００２１】
この場合、信号処理回路１２の流量算出回路１２Ａでは、所定励磁周波数の励磁信号を励磁回路１１へ出力する。励磁回路１１の定電流回路１１Ａでは、その励磁信号に基づき所定励磁周波数の励磁電流を定電流で検出器２のコイル２１へ供給する。
流量算出回路１２Ａでは、検出器２の電極２２Ａ，２２Ｂに生じた起電力に基づき管路２２内を流れる流体の流量を算出し、計測流量値としてフィールドバス回路１３へ出力する。
【００２２】
フィールドバス回路１３の伝送回路１３Ａでは、流量算出回路１２Ａからの計数流量値を示すデジタルデータをフィールドバス方式で端子Ｎ５−Ｎ６間へ出力する。これにより、フィールドバス方式で計測流量値が信号線ＬＡ，ＬＢを介して上位の処理装置へ送信される。
したがって、従来のフィールドバス方式と同様に、励磁回路１１および信号処理回路１２のいずれにも最低９Ｖの電圧を供給でき、励磁電流の低減によるＳ／Ｎ比の劣化や間欠励磁による応答性の低下を回避できる。
【００２３】
本実施の形態では、このように、管路内の流体に対して次回を印加する励磁回路と、印加された磁界により管路内の流体に生じた起電力から当該流体の流量を算出する信号処理回路とを、スイッチを用いて、信号線に対して直列状態あるいは並列状態のいずれかの接続状態へ切り替えるようにしたので、アナログ伝送方式およびフィールドバス方式のいずれであっても十分な電流または電圧を励磁回路および信号処理回路の両方へ供給でき、安定した計測動作を実現できる。特に、アナログ伝送方式の場合には、励磁回路と信号処理回路とが直列接続されるため、最低でも４ｍＡという十分な電流を両回路へ供給できる。また、フィールドバス方式の場合には、励磁回路と信号処理回路とが並列接続されるため、最低でも９Ｖという十分な電圧をこれら両回路へ供給できる。
【００２４】
したがって、機器を交換することなく同一電磁流量計でアナログ伝送方式とフィールドバス方式の両方に対応することができ、例えば上位の処理装置の伝送方式にあわせてアナログ伝送方式からフィールドバス方式へ伝送方式を切り替える場合でも即座に対応でき、伝送方式の切り替えに要する作業やコストの負担を大幅に軽減できる。
なお、図１では、フィールドバス回路１３と各信号線ＬＡ，ＬＢとの間にそれぞれスイッチ１４Ｄ，１４Ｅを設けて両切りする場合を例として説明したが、スイッチ１４Ｄ，１４Ｅのいずれか一方のみを設け他方を短絡した片切りであってもよい。
【００２５】
次に、図３を参照して、フィールドバス回路をユニット化した場合について説明する。図３はフィールドバス回路をユニット化した場合の実装例を示す説明図である。
電磁流量計をアナログ伝送方式で用いる場合、フィールドバス回路１３は不要であり、フィールドバス方式で用いる場合にはじめて必要となる。したがって、フィールドバス回路１３を別体のフィールドバスユニット１Ｂ、例えば励磁回路１１や信号処理回路１２が搭載されたメインユニット１Ａとは別個の基板ユニットに搭載し、これをメインユニット１Ａへコネクタ１Ｃを介して実装するようにしてもよい。
【００２６】
この際、図３に示すように、フィールドバスユニット１Ｂ側にジャンパＪ（実装通知手段）を設け、フィールドバスユニット１Ｂの実装有無をメインユニット１Ａ側で自動的に検出し、各スイッチをアナログ伝送方式からフィールドバス方式へ切り替え制御するようにしてもよい。
具体的には、フィールドバスユニット１Ｂ側のジャンパＪをコネクタ１Ｃの２つの端子へ接続しておく。一方、メインユニット１Ａ側では、上記端子の一方を接地電位に接続し、他方を電源電圧Ｖｃｃへプルアップするとともに信号処理回路１２のＣＰＵの入力ポートＩＮへ接続する。これにより、フィールドバスユニット１Ｂが実装されていない場合、入力ポートＩＮは電源電圧Ｖｃｃの電位となり、フィールドバスユニット１Ｂが実装されている場合、入力ポートＩＮはジャンパＪを介して接地されることになる。
【００２７】
したがって、ＣＰＵでは、入力ポートＩＮがＨＩＧＨレベルすなわち電源電圧Ｖｃｃの電位であれば、フィールドバスユニット１Ｂが実装されていないと判断し、アナログ伝送方式で動作させるため、出力ポートＯＵＴからの制御信号により、スイッチ１４Ａをオン状態とし、他のスイッチ１４Ｂ〜１４Ｅをオフ状態へ制御する。これにより、前述したように、励磁回路１１および信号処理回路１２が信号線ＬＡ，ＬＢに対して直列に接続される。
一方、入力ポートＩＮがＬＯＷレベルすなわち接地電位であれば、フィールドバスユニット１Ｂが実装されていると判断し、フィールドバス方式で動作させるため、出力ポートＯＵＴからの制御信号により、スイッチ１４Ａをオフ状態とし、他のスイッチ１４Ｂ〜１４Ｅをオン状態へ制御する。これにより、前述したように、励磁回路１１および信号処理回路１２が信号線ＬＡ，ＬＢに対して並列に接続される。
【００２８】
このように、フィールドバスユニット１Ｂにコネクタ１Ｃの所定の端子へ所定の実装信号を出力する実装通知手段を設け、メインユニット１Ａ側でコネクタ１Ｃの当該端子からの実装信号の有無に応じて、スイッチ１４を制御するようにしたので、フィールドバスユニット１Ｂの実装有無に応じて自動的にスイッチ１４が切り替えられてアナログ伝送方式／フィールドバス方式に対応した接続構成となる。これにより、フィールドバスユニット１Ｂの実装／着脱時に必要なスイッチ１４の切り替え設定作業が不要となり、未設定や誤設定による不具合を完全に回避できる。
なお、実装通知手段としては、上記のようなコネクタ１Ｃの２つの端子を接続するジャンパＪに限定されるものではなく、所定の実装信号、例えば所定の電位や電流をメインユニット１Ａ側へ出力するものであればいずれでもよい。また、スイッチ１４Ｄ，１４Ｅをコネクタ１Ｃの端子で代用してもよい。
【００２９】
図４にスイッチ１４の構成例を示す。
図３で示したように、各スイッチ１４を回路で制御する場合には、図４（ａ）のアナログスイッチ、図４（ｂ）のトランジスタ、あるいは図４（ｃ）の電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）などを使用できる。一方、各ステッチ１４を手動で切り替える場合は、図４（ｄ）のディップスイッチなどの機械式スイッチを用いればよい。特に、フィールドバス回路が実装されている状態でアナログ伝送方式を採用する場合、機械式スイッチは有用である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、管路内の流体に対して磁界を印加する励磁回路と、印加された磁界により管路内の流体に生じた起電力から当該流体の流量を算出する信号処理回路とを、スイッチを用いて、信号線に対して直列接続あるいは並列状態のいずれかの接続状態へ切り替えるようにしたので、アナログ伝送方式およびフィールドバス方式のいずれであっても十分な電流または電圧を励磁回路および信号処理回路の両方に供給でき、安定した計測動作を実現できる。
したがって、機器を交換することなく同一電磁流量計でアナログ伝送方式とフィールドバス方式の両方に対応することができ、上位の処理装置の伝送方式に合わせてアナログ伝送方式からフィールドバス方式へ伝送方式を切り替える場合でも即座に対応でき、伝送方式の切り替えに要する作業やコストの負担を大幅に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる２線式電磁流量計の構成を示すブロック図である。
【図２】スイッチの切り替え状態を示す説明図である。
【図３】フィールドバス回路をユニット化した場合の実装例を示す説明図である。
【図４】スイッチの構成例を示す説明図である。
【図５】従来の２線式電磁流量計（アナログ伝送方式）を示すブロック図である。
【図６】従来の２線式電磁流量計（フィールドバス方式）を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…変換器、１Ａ…メインユニット、１Ｂ…フィールドバスユニット、１Ｃ…コネクタ、１１…励磁回路、１１Ａ…定電流回路、１１Ｂ…定電圧回路、１２…信号処理回路、１２Ａ…流量算出回路、１２Ｂ…アナログ出力回路、１３…フィールドバス回路、１３Ａ…伝送回路、１３Ｂ…制御回路、１４Ａ〜１４Ｅ…スイッチ、２…検出器、２１…コイル、２２…管路、２２Ａ，２２Ｂ…電極、ＬＡ，ＬＢ…信号線、Ｎ１〜Ｎ６…端点。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a two-wire electromagnetic flow meter, and more particularly to a two-wire electromagnetic flow meter that transmits a measured flow value via a pair of signal lines supplied with power.
[0002]
[Prior art]
It is known that when a fluid flows in a magnetic field, a signal electromotive force corresponding to the flow velocity of the fluid is generated, and an electromagnetic flowmeter applies this principle. In general, as shown in FIG. 5, an electromagnetic flow meter applies a magnetic field to a fluid flowing through a conduit 122 by a coil 121 and detects an electromotive force generated in the fluid. To supply an excitation current for the excitation from the excitation circuit 111, calculate the flow rate in the signal processing circuit 112 based on the electromotive force obtained from the detector 102, and transmit this as a measured flow value to the processing device (control controller). And a vessel 101.
Since most of the electromagnetic flow meters are installed at a location away from the processing device, both are connected by a signal line, and power is supplied from the processing device to the electromagnetic flow meter via the signal line, and the electromagnetic flow meter is The measured flow value is transmitted to the processing device from.
[0003]
2. Description of the Related Art Conventionally, a pair of (two) signal lines are used as signal lines connecting an electromagnetic flow meter and a processing device, and power is supplied to the electromagnetic flow meter by a direct current flowing through the signal line, and the direct current is supplied to the electromagnetic flow meter. A two-wire electromagnetic flowmeter that transmits a measured flow value to a processing device based on a value is widely used.
In such a two-wire electromagnetic flow meter, an analog transmission system for transmitting a measured flow value based on an analog DC current value of 4 to 20 mA has become widespread. According to this transmission system, an extremely small current of at least 4 mA is used. It is necessary to operate an excitation circuit that supplies an excitation current to the detector and a signal processing circuit that calculates a flow rate based on a signal electromotive force from the detector and outputs the calculated flow rate value.
[0004]
Conventionally, as such a two-wire electromagnetic flowmeter, as shown in FIG. 5, an exciting circuit 111 and a signal processing circuit 112 are connected in series to signal lines LA and LB, so that an operating current is effectively used. There has been proposed one that can be used (for example, see Patent Document 1). According to this, a current of at least 4 mA can be supplied to both the excitation circuit 111 and the signal processing circuit 112, and it is possible to avoid deterioration of the S / N ratio due to reduction of the excitation current and deterioration of responsiveness due to intermittent excitation.
[0005]
The applicant has not found any prior art documents related to the present invention other than the prior art documents specified by the prior art document information described in this specification by the time of filing.
[Patent Document 1]
JP-A-4-370715
[Problems to be solved by the invention]
2. Description of the Related Art In recent years, as a transmission system between various field devices including an electromagnetic flow meter and a processing device, a field bus system which is a common communication standard for industrial instrument companies is being introduced. However, a conventional two-wire electromagnetic flowmeter in which the above-described excitation circuit and signal processing circuit are connected in series cannot cope with the fieldbus system, and cannot obtain a good S / N ratio and responsiveness. There was a problem.
As one of the field bus systems, a DC voltage of 9 to 32 V is supplied to the electromagnetic flow meter from the processing device via a pair of signal lines, and the measured flow value is transmitted from the electromagnetic flow meter to the processing device by digital data transmission. There is a transmission method. In such a fieldbus system, the current consumption in the electromagnetic flowmeter is not so limited, but the voltage is limited to at least 9 V. Therefore, when the excitation circuit and the signal processing circuit are connected in series as in the related art, The power supply voltage that can be used in both circuits is divided into two, and the excitation circuit and the signal processing circuit must be operated with a relatively low power supply voltage. The problem is that the response is reduced by the excitation.
[0007]
On the other hand, as shown in FIG. 6, there is also an electromagnetic flow meter compatible with the field bus system by connecting the excitation circuit 111 and the signal processing circuit 112 in parallel to the signal lines LA and LB. According to this configuration, at least 9 V is supplied to both the excitation circuit 111 and the signal processing circuit 112, so that a good S / N ratio and responsiveness can be obtained. Here, at the site where the electromagnetic flowmeter is actually installed, the conventional analog transmission type processing device and the fieldbus type processing device are used in a mixed manner. It is necessary to install in. However, when the processing device is changed in accordance with the specification change, the electromagnetic flow meter also needs to be changed in accordance with the change, and the burden of work and cost is extremely large.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a two-wire electromagnetic flowmeter that can be used in both an analog transmission system and a fieldbus system.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, a two-wire electromagnetic flow meter according to the present invention operates based on a power supply supplied from a processing device via a pair of signal lines, and controls a flow rate of a fluid flowing through a pipeline. And an excitation circuit for applying a magnetic field to the fluid in the pipeline in a two-wire electromagnetic flowmeter for measuring the measured flow rate and transmitting the obtained flow rate as a measured flow rate value to a processing device via a signal line. A signal processing circuit for calculating the flow rate of the fluid from the electromotive force generated in the fluid in the pipeline by the magnetic field, and the excitation circuit and the signal processing circuit to a connection state of either serial connection or parallel connection to the signal line. Switching means for switching.
[0009]
At this time, the switching means transmits the flow rate measurement value in the magnitude of the amount of current flowing through the signal line, and when the two-wire electromagnetic flow meter is used in an analog transmission method using the current value as an operating power source. Then, the excitation circuit and the signal processing circuit are switched to the connection state of serial connection to the signal line.
The switching means transmits the measured flow rate value by performing digital data transmission via a signal line, and uses a two-wire type electromagnetic field bus system in which a power supply voltage supplied via the signal line is used as an operation power supply. When using the flow meter, the excitation circuit and the signal processing circuit are switched to a connection state of parallel connection to the signal line.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a two-wire electromagnetic flow meter according to one embodiment of the present invention.
This electromagnetic flow meter applies a magnetic field to a fluid and detects an electromotive force generated in the fluid, and supplies an exciting current for generating a magnetic field to the detector 2 and is obtained from the detector 2. And a converter that calculates a flow rate based on the generated electromotive force and transmits the calculated flow rate value to a higher-level processing device (control controller: not shown).
[0011]
The detector 2 is provided with a coil 21 for applying a magnetic field to the fluid flowing through the pipe 22 and an inner wall of the pipe 22 opposed to the inner wall of the pipe 22 so as to be in contact with the fluid. And a pair of electrodes 22A and 22B for detecting an electromotive force generated at a magnitude corresponding to the flow velocity of the fluid.
[0012]
The converter 1 includes an excitation circuit 11 for supplying an excitation current for generating a magnetic field to the coil 21 of the detector 2, and calculates a flow rate based on the electromotive force detected from the electrodes 22 A and 22 B of the detector 2. A signal processing circuit 12 for outputting an analog DC current corresponding to the flow rate as a measured flow rate value to the signal lines LA and LB when used in the analog transmission method, and a digital signal using the signal lines LA and LB when used in the field bus method. A field bus circuit 13 for transmitting the measured flow rate value calculated by the signal processing circuit 12 by performing data transmission by digital data, and an excitation circuit 11, a signal processing circuit 12 and a A switch 14 (14A to 14E: switching means) for switching and connecting the field bus circuit 13 is provided. That.
[0013]
As a specific example, as shown in FIG. 1, one end N1 of the excitation circuit 11 is connected to the signal line LA, and one end N4 of the signal processing circuit 12 is connected to the signal line LB. The switch 14A is provided between the other end N2 of the excitation circuit 11 and the other end N3 of the signal processing circuit 12. Further, the switch 14B is provided between the signal line LA and the other end N3 of the signal processing circuit 12, and the switch 14C is provided between the signal line LB and the other end N2 of the excitation circuit 11.
The switch 14D is provided between the signal line LA and one end N5 of the field bus circuit 13, and the switch 14E is provided between the signal line LB and the other end N6 of the field bus circuit 13.
[0014]
The exciting circuit 11 is connected in series to the coil 21 and supplies a constant current circuit 11A that supplies a current supplied from the signal line LA, that is, one end N1 to the coil 21 as an exciting current as a constant current, and one end N1 and the other end N2. , That is, in parallel with the series connection of the coil 21 and the constant current circuit 11A, and a constant voltage circuit 11B for generating a constant voltage between the end points N1 and N2.
[0015]
The signal processing circuit 12 is provided between the end points N3 and N4 and a flow rate calculation circuit 12A that calculates a measured flow rate based on the electromotive force detected from the electrodes 22A and 22B of the detector 2, and is used in an analog transmission system. An analog output circuit 12B is provided for outputting an analog DC current corresponding to the measured flow rate to the signal lines LA and LB as a measured flow rate value.
[0016]
The field bus circuit 13 is provided between the signal lines LA and LB (end points N5 to N6). When the field bus circuit 13 is used in the field bus system, the field bus circuit 13 performs data transmission with a higher-level processing device by the field bus system to measure flow rate values and various control data. And a control circuit 13B for controlling the excitation circuit 11 and the signal processing circuit 12 as necessary based on control data received from the higher-level processing device and received by the transmission circuit 13A. .
[0017]
Next, the operation of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the switching state of the switches 14A to 14E in FIG.
When the electromagnetic flowmeter is used in the analog transmission system, as shown in FIG. 2, the switch 14A is turned on (short-circuit state), and the switches 14B to 14E are all turned off (open state).
Thus, the other end N2 of the excitation circuit 11 and the other end N3 of the signal processing circuit 12 are connected via the switch 14A, and as a result, the excitation circuit 11 and the signal processing circuit 12 are connected in series between the signal lines LA and LB. Will be done.
[0018]
Therefore, similarly to the conventional analog transmission system, a current of at least 4 mA can be supplied to both the excitation circuit 11 and the signal processing circuit 12, and the S / N ratio is degraded due to the reduction in the excitation current and the response is reduced due to the intermittent excitation. Can be avoided.
In this case, since the switches 14D and 14E are turned off, the field bus circuit 13 does not operate by being disconnected from the signal lines LA and LB.
[0019]
The flow rate calculation circuit 12A of the signal processing circuit 12 outputs an excitation signal of a predetermined excitation frequency to the excitation circuit 11. The constant current circuit 11A of the excitation circuit 11 supplies an excitation current having a predetermined excitation frequency to the coil 21 of the detector 2 as a constant current based on the excitation signal.
The flow rate calculation circuit 12A calculates the flow rate of the fluid flowing through the pipe 22 based on the electromotive force generated at the electrodes 22A and 22B of the detector 2, and outputs the calculated flow rate value to the analog output circuit 12B. The analog output circuit 12B outputs an analog DC current corresponding to the measured flow rate value to the end points N3 and N4 by an analog transmission method. As a result, the measured flow rate value is transmitted to the host processor via the signal lines LA and LB in the analog transmission method.
[0020]
On the other hand, when the electromagnetic flow meter is used in the field bus system, the switch 14A is turned off (open state) and the switches 14B to 14E are all turned on (short circuit state), contrary to the analog transmission system.
Thereby, the other end N2 of the excitation circuit 11 is connected to the signal line LB via the switch 14C, and the other end N3 of the signal processing circuit 12 is connected to the signal line LA via the switch 14B. The excitation circuit 11 and the signal processing circuit 12 are connected in parallel between LA and LB.
The signal line LA and one end N5 of the field bus circuit 13 are connected by a switch 14D, and the signal line LB and the other end N6 of the field bus circuit 13 are connected by a switch 14E.
[0021]
In this case, the flow rate calculation circuit 12A of the signal processing circuit 12 outputs an excitation signal having a predetermined excitation frequency to the excitation circuit 11. The constant current circuit 11A of the excitation circuit 11 supplies an excitation current having a predetermined excitation frequency to the coil 21 of the detector 2 as a constant current based on the excitation signal.
The flow rate calculation circuit 12A calculates the flow rate of the fluid flowing through the pipe 22 based on the electromotive force generated at the electrodes 22A and 22B of the detector 2, and outputs the calculated flow rate value to the field bus circuit 13.
[0022]
The transmission circuit 13A of the field bus circuit 13 outputs digital data indicating the counted flow rate value from the flow rate calculation circuit 12A to between the terminals N5 and N6 by a field bus method. As a result, the measured flow rate value is transmitted to the host processing device via the signal lines LA and LB in the fieldbus system.
Therefore, as in the conventional field bus system, a voltage of at least 9 V can be supplied to both the excitation circuit 11 and the signal processing circuit 12, and the S / N ratio is degraded due to the reduction in the excitation current and the response is reduced due to the intermittent excitation. Can be avoided.
[0023]
In the present embodiment, as described above, the excitation circuit for applying the next time to the fluid in the pipeline and the signal for calculating the flow rate of the fluid from the electromotive force generated in the fluid in the pipeline due to the applied magnetic field The processing circuit and the switch are switched to a connection state of either a serial state or a parallel state with respect to the signal line by using a switch. Voltage can be supplied to both the excitation circuit and the signal processing circuit, and a stable measurement operation can be realized. In particular, in the case of the analog transmission method, since the excitation circuit and the signal processing circuit are connected in series, a sufficient current of at least 4 mA can be supplied to both circuits. In the case of the field bus system, since the excitation circuit and the signal processing circuit are connected in parallel, a sufficient voltage of at least 9 V can be supplied to both circuits.
[0024]
Therefore, the same electromagnetic flowmeter can support both the analog transmission system and the fieldbus system without exchanging the equipment. For example, the transmission system can be changed from the analog transmission system to the fieldbus system in accordance with the transmission system of the host processor. Even when switching, the work and cost burden required for switching the transmission method can be greatly reduced.
Although FIG. 1 illustrates an example in which switches 14D and 14E are provided between the field bus circuit 13 and each of the signal lines LA and LB to perform double cutting, only one of the switches 14D and 14E is provided. It may be one-sided with the other short-circuited.
[0025]
Next, a case where the field bus circuit is unitized will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of implementation when the field bus circuit is unitized.
When the electromagnetic flow meter is used in the analog transmission system, the field bus circuit 13 is unnecessary, and is required only when the electromagnetic flow meter is used in the field bus system. Therefore, the fieldbus circuit 13 is mounted on a separate fieldbus unit 1B, for example, a board unit separate from the main unit 1A on which the excitation circuit 11 and the signal processing circuit 12 are mounted, and the connector 1C is connected to the main unit 1A. Alternatively, it may be implemented via
[0026]
At this time, as shown in FIG. 3, a jumper J (mounting notifying means) is provided on the field bus unit 1B side, the presence / absence of the mounting of the field bus unit 1B is automatically detected on the main unit 1A side, and each switch is transmitted by analog transmission. Switching from the system to the field bus system may be controlled.
Specifically, the jumper J on the field bus unit 1B side is connected to two terminals of the connector 1C. On the other hand, on the main unit 1A side, one of the terminals is connected to the ground potential, the other is pulled up to the power supply voltage Vcc, and connected to the input port IN of the CPU of the signal processing circuit 12. Thus, when the field bus unit 1B is not mounted, the input port IN has the potential of the power supply voltage Vcc. When the field bus unit 1B is mounted, the input port IN is grounded via the jumper J. Become.
[0027]
Therefore, if the input port IN is at the HIGH level, that is, the potential of the power supply voltage Vcc, the CPU determines that the field bus unit 1B is not mounted, and operates in the analog transmission mode. , The switch 14A is turned on, and the other switches 14B to 14E are turned off. Thus, as described above, the excitation circuit 11 and the signal processing circuit 12 are connected in series to the signal lines LA and LB.
On the other hand, if the input port IN is at the LOW level, that is, the ground potential, it is determined that the field bus unit 1B is mounted, and the switch 14A is turned off by the control signal from the output port OUT in order to operate in the field bus system. And switches the other switches 14B to 14E to the ON state. Thereby, as described above, the excitation circuit 11 and the signal processing circuit 12 are connected in parallel to the signal lines LA and LB.
[0028]
As described above, the fieldbus unit 1B is provided with the mounting notifying means for outputting a predetermined mounting signal to a predetermined terminal of the connector 1C, and the main unit 1A switches according to the presence or absence of the mounting signal from the corresponding terminal of the connector 1C. 14 is controlled, the switch 14 is automatically switched in accordance with the presence or absence of the field bus unit 1B, and a connection configuration corresponding to the analog transmission system / field bus system is obtained. This eliminates the need for the switch setting work required when mounting / detaching the fieldbus unit 1B, and can completely avoid problems due to unset or incorrect settings.
The mounting notification means is not limited to the jumper J connecting the two terminals of the connector 1C as described above, and outputs a predetermined mounting signal, for example, a predetermined potential or current to the main unit 1A. Any one may be used. Further, the switches 14D and 14E may be replaced by terminals of the connector 1C.
[0029]
FIG. 4 shows a configuration example of the switch 14.
As shown in FIG. 3, when each switch 14 is controlled by a circuit, the analog switch shown in FIG. 4A, the transistor shown in FIG. 4B, or the field-effect transistor (FET) shown in FIG. ) Can be used. On the other hand, when switching each stitch 14 manually, a mechanical switch such as a dip switch in FIG. 4D may be used. In particular, when the analog transmission method is adopted in a state where the field bus circuit is mounted, the mechanical switch is useful.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides an excitation circuit that applies a magnetic field to a fluid in a pipeline, and a signal that calculates a flow rate of the fluid from an electromotive force generated in the fluid in the pipeline due to the applied magnetic field. The processing circuit and the switch are switched to one of a serial connection state and a parallel connection state with respect to the signal line by using a switch. Voltage can be supplied to both the excitation circuit and the signal processing circuit, and a stable measurement operation can be realized.
Therefore, the same electromagnetic flowmeter can support both the analog transmission method and the fieldbus method without replacing the equipment, and the transmission method can be changed from the analog transmission method to the fieldbus method in accordance with the transmission method of the host processor. Even in the case of switching, it is possible to respond immediately, and the work and cost burden required for switching the transmission method can be greatly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a two-wire electromagnetic flow meter according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a switching state of a switch.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of implementation when a field bus circuit is unitized.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a switch.
FIG. 5 is a block diagram showing a conventional two-wire electromagnetic flow meter (analog transmission system).
FIG. 6 is a block diagram showing a conventional two-wire electromagnetic flowmeter (fieldbus system).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Converter, 1A ... Main unit, 1B ... Field bus unit, 1C ... Connector, 11 ... Excitation circuit, 11A ... Constant current circuit, 11B ... Constant voltage circuit, 12 ... Signal processing circuit, 12A ... Flow rate calculation circuit, 12B ... Analog output circuit, 13 ... Field bus circuit, 13A ... Transmission circuit, 13B ... Control circuit, 14A-14E ... Switch, 2 ... Detector, 21 ... Coil, 22 ... Pipe, 22A, 22B ... Electrode, LA, LB ... signal lines, N1 to N6 ... end points.

Claims

It operates based on a power supply supplied from a processing device via a pair of signal lines, measures the flow rate of the fluid flowing through the pipeline, and uses the obtained flow rate as a measured flow rate value through the signal line to perform the processing. In a two-wire electromagnetic flow meter that transmits to the device,
An excitation circuit for applying a magnetic field to the fluid in the pipeline,
A signal processing circuit that calculates the flow rate of the fluid from the electromotive force generated in the fluid in the pipeline by the applied magnetic field,
Switching means for switching the excitation circuit and the signal processing circuit to one of a serial connection state and a parallel connection state with respect to the signal line.

The two-wire electromagnetic flowmeter according to claim 1,
The switching means transmits the flow rate measurement value with the magnitude of the amount of current flowing through the signal line, and when using the two-wire electromagnetic flow meter in an analog transmission system using the current value as an operation power source, A two-wire electromagnetic flowmeter, wherein the excitation circuit and the signal processing circuit are switched to a connection state of serial connection to the signal line.

The two-wire electromagnetic flowmeter according to claim 1,
The switching unit transmits the measured flow rate value by performing digital data transmission via the signal line, and uses a two-wire system based on a field bus system using a power supply voltage supplied via the signal line as an operation power supply. When the electromagnetic flowmeter is used, the excitation circuit and the signal processing circuit are switched to a connection state of parallel connection to the signal line.