JP2005070997A - 2線式伝送器 - Google Patents

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【課題】 CPUの異常が検出された場合にCPUの動作を確実に停止させ、CPUの消費電流を確実バーンアウト値に維持できる2線式伝送器を実現する。
【解決手段】 CPUの処理出力を入力し電流出力信号に変換する出力部と、前記CPUの異常を監視し異常検出時に前記電流出力信号をバーンアウトさせる操作信号を発生する警報装置を有する2線式伝送器おいて、
前記操作信号により、前記出力部への入力を前記CPUの処理出力からバーンアウト設定出力に切換える第1の切換えスイッチ手段と、
前記操作信号により、前記CPUのクロック周波数を定常周波数より低い周波数に切換える第2の切換えスイッチ手段と、
前記操作信号の発生期間中、前記CPUを強制的にリセットさせる強制リセット手段と、
を有する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、信号処理部にCPUを用いた2線式伝送器におけるCPU異常時のバーンアウトに関する。
2線式伝送器におけるCPU異常時のバーンアウトに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
特開平6−60287号公報
図4は、従来の2線式伝送器の構成例を示す機能ブロック図である。点線の領域Aが対象となる2線式伝送器部分である。1は信号処理の主体となるCPUであり、フィールドのセンサ2による物理量の測定信号をAD変換器3を介して入力し、処理出力OUT1を発生する。
4は、CPU1の異常を監視する監視装置であり、ウォッチドッグタイマ41、警報部42、BOS設定部43よりなる。5は、CPU1のクロック信号CLK1を発生するクロック発生部、6はウォッチドッグタイマ41のクロック信号CLK2を発生するクロック発生部である。
図5は、監視装置4の動作を説明するタイムチャートである。(A)は、CPU1が動作しているときに発生する周期的クリア信号CLRの波形であり、ウォッチドッグタイマ41の動作時間より短い周期を有し、ウォッチドッグタイマ41に入力され、周期的にこれをクリアし再トリガする。
図5(B)は、ウォッチドッグタイマ41より発生するCPU1のリセット信号RSの波形である。このリセット信号RSは、時刻t1よりCLRの入力がない状態がウォッチドッグタイマ41の動作時間Tに達した時刻t2で発生し、以下時間Tの経過ごとに発生してCPU1に供給される。
図5(C)は、警報部42より発生するバーンアウト操作信号BOSの波形である。警報部42はウォッチドッグタイマ41より発生するリセット信号RSを入力してカウントし、カウント値が所定値を超えた時刻t3にバーンアウト操作信号BOSを発生する。
図4に戻り、警報装置4内のBOS設定部43は、2線式伝送器の電流出力Ioutを定常状態のスパン例えば4〜20mAの下限値4mA以下の値(バーンアウト値)に強制的に低下させるためのバーンアウト設定出力OUT2を発生する。
7は、バーンアウト操作信号BOSで操作される切換えスイッチ手段であり、CPU1の処理出力OUT1又はBOS設定部43の設定出力OUT2を選択的に切換えて出力部8に入力させる。通常の動作時では図示のようにOUT1を選択し、BOSの発生時にはOUT2を選択する。
出力部8は、通常の動作時では切換えスイッチ手段7を介してCPU1の処理出力OUT1を入力し、DA変換処理をした後に一対の伝送線10, 10´を介して遠隔地の受信装置11に所定スパン(例えば4〜20mA)の電流出力Ioutを発信する。警報部42よりバーンアウト操作信号BOSが発生した場合はバーンアウト設定出力OUT2を入力し、電流出力Ioutをバーンアウト値(例えば3.5mA)に低下させる。
9は伝送器各部への動作電圧を供給する電源部であり、全消費電流は電流出力Ioutの下限値(4mA)以下とされている。10, 10´は電流出力Ioutを受信装置11に供給する一対の伝送線であり、受信装置11内の受信抵抗11a及び直流電源11bの直列回路に接続されている。
12はフィールドバスであり、受信装置11はこのフィールドバス12を介して上位装置13と通信し、電流出力Ioutがバーンアウト値になったことを伝え、上位装置13は2線式伝送器のCPU異常を検出する。
バーンアウト操作信号BOSは、切換えスイッチ手段7を操作すると共にCPU1に入力される。CPU1はBOSを入力すると異常処理として無限ループを実行するようにプログラムされている。
このような構成をとる従来の2線式伝送器では次のような問題点があった。
(1)監視装置4がCPU1の異常を検出してバーンアウト操作信号BOSを発生すると、CPU1はBOSをみて異常処理プログラムを実行するが、そもそもCPU1は異常であるから、異常処理プログラムを実行できない可能性がある。
(2)CPU1の異常は、電流出力Ioutを下げてバーンアウト値とすることで上位装置13に通知されるが、CPU1の暴走により多大の電流を消費すれば電流出力Ioutのバーンアウト値を維持できず、異常通知のエラーにつながるおそれがある。
従って本発明が解決しようとする課題は、CPUの異常が検出された場合にCPUの動作を確実に停止させ、2線式伝送式の消費電流を確実にバーンアウト値に維持できる2線式伝送器を実現することにある。
このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
(1)CPUの処理出力を入力し電流出力信号に変換する出力部と、前記CPUの異常を監視し異常検出時に前記電流出力信号をバーンアウトさせる操作信号を発生する警報装置を有する2線式伝送器おいて、
前記操作信号により、前記出力部への入力を前記CPUの処理出力からバーンアウト設定出力に切換える第1の切換えスイッチ手段と、
前記操作信号により、前記CPUのクロック周波数を定常周波数より低い周波数に切換える第2の切換えスイッチ手段と、
前記操作信号の発生期間中、前記CPUを強制的にリセットさせる強制リセット手段と、
を有することを特徴とする2線式伝送器。
(2)前記警報装置は、前記CPUが正常時に発生する周期的なクリア信号を受信して再トリガされると共に、前記クリア信号が所定期間受信されないときに前記CPUに対してリセット信号を発信するウォッチドックタイマを有することを特徴とする(1)記載の2線式伝送器。
(3)前記警報装置は、前記リセット信号が所定回数発生したときに前記操作信号を発生する警報部を有することを特徴とする(1)又は(2)記載の2線式伝送器。
(4)前記警報装置は、前記バーンアウト設定出力を発生するBOS設定部を有することを特徴とする(1)乃至(3)いずれかに記載の2線式伝送器。
(5)前記第2の切換えスイッチ手段で切換えられる前記CPUのクロック周波数は、前記ウォッチドックタイマのクロック発生部より供給されることを特徴とする(1)乃至(4)のいずれかに記載の2線式伝送器。
(6)前記第2の切換えスイッチ手段で切換えられる前記CPUのクロック周波数は、前記CPUの定常周波数より低い周波数を発生するクロック発生部より供給されることを特徴とする(1)乃至(4)のいずれかに記載の2線式伝送器。
(7)前記第2の切換えスイッチ手段で切換えられる前記CPUのクロック周波数は、周波数ゼロの接地電位であることを特徴とする(1)乃至(4)のいずれかに記載の2線式伝送器。
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
(1)異常検出後、CPU1のクロック周波数が低下するためにCPUの消費電流が低減する。2線式伝送器の回路全体の消費電流がバーンアウト電流値でまかなえる程度にクロック周波数を選んでおけば、確実にバーンアウト動作させることができる。
(2)バーンアウト操作信号BOSが継続している期間はCPU1に強制的なリセットがかかり動作できなくなるため、プログラムの暴走による予期せぬ事故を防ぐことができ、リセットすることによりCPU1の消費電流をさらに低下させる効果がある。
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図1は本発明を適用した2線式伝送器の一実施例を示す機能ブロック図である。図4で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付し説明を省略する。以下、本発明の特徴部につき説明する。
図1において、100はBOSで操作される第1の切換えスイッチ手段である。この切換えスイッチ手段は、図4で説明した切換えスイッチ手段7と同一機能を有し、CPU1の処理出力OUT1又はBOS設定部43の設定出力OUT2を選択的に切換えて出力部8に入力させる。通常の動作時では図示のようにOUT1を選択し、BOSの発生時にはOUT2を選択する。
200は、バーンアウト操作信号BOSで操作される第2の切換えスイッチ手段であり、第1の切換えスイッチ手段100と連動する。通常の動作時では、図示のようにクロック発生部5で発生するCPU1のクロック信号CLK1を選択してCPU1に供給するが、BOS発生時にはウォッチドックタイマ41のクロック発生部6のクロック信号CLK2を選択してCPU1に供給する。
通常、ウォッチドックタイマ41のクロック信号CLK2の周波数は、クロック信号CLK1の周波数に比較してはるかに低い周波数であるから、BOS発生期間中は通常のクロック周波数よりはるかに低い周波数のクロック信号がCPU1に供給されることになり、CPU1の消費電流は大幅に低下する。
300は、強制リセット手段である。このリセット手段の機能は、ウォッチドッグタイマ41からのリセット信号RS及びバーンアウト操作信号BOSを入力するORゲート機能であり、どちらか一方又は双方が存在するときにCPU1はリセットされる。従って、ウォッチドッグタイマ41からのリセット信号RSが存在しない期間でもBOSが発生していればCPU1は強制的にリセットされ、このリセットでCPU1の消費電流をさらに低下させることができる。
以上説明した図1の実施例では、バーンアウト操作信号BOS発生中に第2の切換えスイッチ手段200により切換えるCPU1のクロックは、ウォッチドッグタイマ41のクロック発生部6のクリック信号CLK2を利用することを特徴としている。
図2は、本発明の他の実施例を示す機能ブロック図であり、バーンアウト操作信号BOS発生中に第2の切換えスイッチ手段200により切換えるCPU1のクロックは、別途設けたクロック発生部400よりのクロック信号CLK3を利用することを特徴としている。この構成によれば、低下させるCPU1のクロック周波数を任意に設定できるメリットがある。
図3は、本発明の更に他の実施例を示す機能ブロック図であり、バーンアウト操作信号BOS発生中に第2の切換えスイッチ手段200により切換えるCPU1のクロックは、周波数ゼロの接地電位としてクロック供給を停止させた点を特徴としている。この構成によれば周波数を下げるためのクロック発生部が不要となり、コスト低減に貢献することができる。
本発明を適用した2線式伝送器の一実施例を示す機能ブロック図である。 本発明の他の実施例を示す機能ブロック図である。 本発明の更に他の実施例を示す機能ブロック図である。 従来の2線式伝送器の構成例を示す機能ブロック図である。 監視装置の動作を説明するタイムチャートである。
符号の説明
A 2線式伝送器
1 CPU
2 センサ
3 AD変換器
4 監視装置
41 ウォッチドッグタイマ
42 警報部
43 BOS設定部
5 クロック発生部
6 クロック発生部
8 出力部
9 電源部
10, 10´ 伝送線
11 受信装置
12 フィールドバス
13 上位装置
100 第1の切換えスイッチ手段
200 第2の切換えスイッチ手段
300 強制リセット手段

Claims (7)

  1. CPUの処理出力を入力し電流出力信号に変換する出力部と、前記CPUの異常を監視し異常検出時に前記電流出力信号をバーンアウトさせる操作信号を発生する警報装置を有する2線式伝送器おいて、
    前記操作信号により、前記出力部への入力を前記CPUの処理出力からバーンアウト設定出力に切換える第1の切換えスイッチ手段と、
    前記操作信号により、前記CPUのクロック周波数を定常周波数より低い周波数に切換える第2の切換えスイッチ手段と、
    前記操作信号の発生期間中、前記CPUを強制的にリセットさせる強制リセット手段と、
    を有することを特徴とする2線式伝送器。
  2. 前記警報装置は、前記CPUが正常時に発生する周期的なクリア信号を受信して再トリガされると共に、前記クリア信号が所定期間受信されないときに前記CPUに対してリセット信号を発信するウォッチドックタイマを有することを特徴とする請求項1記載の2線式伝送器。
  3. 前記警報装置は、前記リセット信号が所定回数発生したときに前記操作信号を発生する警報部を有することを特徴とする請求項1又は2記載の2線式伝送器。
  4. 前記警報装置は、前記バーンアウト設定出力を発生するBOS設定部を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の2線式伝送器。
  5. 前記第2の切換えスイッチ手段で切換えられる前記CPUのクロック周波数は、前記ウォッチドックタイマのクロック発生部より供給されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の2線式伝送器。
  6. 前記第2の切換えスイッチ手段で切換えられる前記CPUのクロック周波数は、前記CPUの定常周波数より低い周波数を発生するクロック発生部より供給されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の2線式伝送器。
  7. 前記第2の切換えスイッチ手段で切換えられる前記CPUのクロック周波数は、周波数ゼロの接地電位であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の2線式伝送器。
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