JP2008108017A - Communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電流と交流信号とを重畳した通信を行う通信システムに関する。 The present invention relates to a communication system that performs communication in which a direct current and an alternating signal are superimposed.
プロセスオートメーション用制御機器として、HART通信協会が提唱しているHART機器が各社より各種販売されている。HART機器では、古くからの業界標準であったアナログ4−20mA信号に1.2kHzおよび2.2kHzの周波数信号を重畳した信号により外部と通信を行うことができる。 Various HART devices proposed by the HART Communication Association are sold by various companies as process automation control devices. The HART device can communicate with the outside by a signal obtained by superimposing frequency signals of 1.2 kHz and 2.2 kHz on an analog 4-20 mA signal, which has been an industry standard for a long time.
図3は、伝送器などの外部機器からの直流電流信号を受ける電流入力モジュールの構成を示している。外部機器30からの直流電流信号は、通信バス31を介して電流入力モジュール40に入力され、受信抵抗43により電圧信号V0に変換される。その電圧信号V0をAD変換した値をプロセス値として取り扱う。
FIG. 3 shows a configuration of a current input module that receives a DC current signal from an external device such as a transmitter. A DC current signal from the
一方、電流入力モジュール40には、上記の周波数信号を送受信するHART送受信回路41が設けられ、直流信号を遮断するための結合コンデンサ42を介して通信バス31に接続されている。
On the other hand, the
特許文献1には、HART機器を分散型制御システムに接続するためのHART機器通信装置が記載されている。 Patent Document 1 describes a HART device communication apparatus for connecting a HART device to a distributed control system.
しかし、HART送受信回路41や結合コンデンサ42の故障により発生した漏洩電流により、直流電流信号に外乱が与えられた場合、外部機器30の真のプロセス値とは異なる値がプロセス値として認識される。図4は直流電流信号への外乱を例示しており、故障により生じた漏洩電流により直流電流信号がオフセットし、プロセス値が誤認される様子を示している。このような場合には、電流入力モジュール40から誤った入力値(プロセス値)が上位に伝達されてしまう。
However, when a disturbance is given to the DC current signal due to the leakage current generated by the failure of the HART transmission /
本発明の目的は、漏洩電流による外乱を速やかに検出できる通信システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a communication system that can quickly detect disturbance caused by leakage current.
本発明の通信システムは、直流電流と交流信号とを重畳し、通信バスを介して通信を行う通信システムにおいて、前記バスを介して伝送された直流電流を受信する受信手段と、前記交流信号を、前記通信バスを介して送受信する送受信回路と、前記送受信回路からの、前記受信手段へ影響を与える漏洩電流を検出する検出手段と、を備えることを特徴とする。
この通信システムによれば、送受信回路からの漏洩電流を検出するので、漏洩電流に基づく外乱を速やかに検出することができる。
The communication system of the present invention is a communication system in which a direct current and an alternating current signal are superimposed and communication is performed via a communication bus, receiving means for receiving the direct current transmitted through the bus, and the alternating current signal. And a transmission / reception circuit that transmits and receives via the communication bus, and a detection unit that detects a leakage current from the transmission / reception circuit that affects the reception unit.
According to this communication system, since the leakage current from the transmission / reception circuit is detected, a disturbance based on the leakage current can be quickly detected.
前記検出手段は、前記漏洩電流が流れる経路上に配置された抵抗器と、前記抵抗器に発生する電圧に基づいて前記漏洩電流を検知する信号処理部と、を具備してもよい。 The detection unit may include a resistor disposed on a path through which the leakage current flows, and a signal processing unit that detects the leakage current based on a voltage generated in the resistor.
前記受信手段は、前記抵抗器を用いて構成されていてもよい。 The receiving means may be configured using the resistor.
本発明の通信システムによれば、送受信回路からの漏洩電流を検出するので、漏洩電流に基づく外乱を速やかに検出することができる。 According to the communication system of the present invention, since the leakage current from the transmission / reception circuit is detected, a disturbance based on the leakage current can be quickly detected.
以下、図1および図2を参照して、本発明による通信システムの一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of a communication system according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
図1は、一実施形態の通信システムの構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a communication system according to an embodiment.
図1に示すように、本実施形態の通信システムは、通信バス31を介して外部機器30に接続された電流入力モジュール10を備える。
As shown in FIG. 1, the communication system of this embodiment includes a
電流入力モジュール10は、1.2kHzおよび2.2kHzの周波数信号を送受信するHART送受信回路11と、HART送受信回路11および通信バス31間で直流成分を遮断する結合コンデンサ12と、直列接続された受信抵抗器13および受信抵抗器14と、受信抵抗器13および受信抵抗器14により発生する電圧信号V1および電圧信号V2に基づく演算を行う信号処理部20と、を備える。
The
受信抵抗器13、受信抵抗器14および信号処理部20は検出手段として機能する。
The
信号処理部20では、受信抵抗器13および受信抵抗器14により発生する電圧信号V2または電圧信号V1をAD変換し、プロセス値として出力する。
In the
また、信号処理部20では、電圧信号V1および電圧信号V2に基づく演算を実行し、HART送受信回路11や結合コンデンサ12の故障により発生する漏洩電流を検出する。
Further, the
漏洩電流は受信抵抗器14のみに流れ、受信抵抗器13には流れないため、受信抵抗器13の抵抗値をR2、受信抵抗器14の抵抗値をR1、外部機器30が出力する電流信号をI、漏洩電流をIaとすると、
電圧信号V1=(I+Ia)×R1
電圧信号V2=(I+Ia)×R1+I×R2
である。
Since the leakage current flows only to the
Voltage signal V1 = (I + Ia) × R1
Voltage signal V2 = (I + Ia) × R1 + I × R2
It is.
したがって、漏洩電流がない場合には、電圧信号V2/電圧信号V1の値(電圧信号V1と電圧信号V2の比)が、(R1+R2)/R1となる。しかし、漏洩電流がある場合には、電圧信号V1と電圧信号V2の比に誤差が生じ、上記の値からずれる。このため、漏洩電流を速やかに検出することができる。漏洩電流が検出されるとプロセス値の出力を停止することにより、上位側への誤ったプロセス値の出力を回避できる。 Therefore, when there is no leakage current, the value of voltage signal V2 / voltage signal V1 (ratio of voltage signal V1 to voltage signal V2) is (R1 + R2) / R1. However, if there is a leakage current, an error occurs in the ratio between the voltage signal V1 and the voltage signal V2, which deviates from the above value. For this reason, the leakage current can be detected promptly. When the leakage current is detected, the output of the process value is stopped, so that an erroneous process value output to the upper side can be avoided.
図2は、別の構成例を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing another configuration example.
図2の例では、電流入力モジュール10Aは、1.2kHzおよび2.2kHzの周波数信号を送受信するHART送受信回路11と、HART送受信回路11および通信バス31間で直流成分を遮断する結合コンデンサ15と、結合コンデンサ15と直列に接続された検出抵抗器16と、直流電流を電圧に変換する受信抵抗器17と、検出抵抗器16および受信抵抗器17により発生する電圧信号V3および電圧信号V4に基づく演算を行う信号処理部20Aと、を備える。
In the example of FIG. 2, the
検出抵抗器16および信号処理部20Aは検出手段として機能する。また、受信抵抗器17は検出手段として機能する。
The
信号処理部20Aでは、受信抵抗器17により発生する電圧信号V3をAD変換し、プロセス値として出力する。
In the
また、信号処理部20Aでは、検出抵抗器16に発生する電圧信号V3−電圧信号V4をモニタし、漏洩電流を検出する。正常時には電圧信号V3−電圧信号V4がゼロであるため、電圧信号V3−電圧信号V4の値に基づいて漏洩電流の発生を迅速に検出することができる。漏洩電流が検出されるとプロセス値の出力を停止することにより、上位側への誤ったプロセス値の出力を回避できる。
In the
以上説明したように、上記実施形態の通信システムによれば、漏洩電流に基づく電圧変動を検知して漏洩電流を検出しているので、故障検出に関する自己診断機能を向上させることができる。また、誤った情報の出力を防止することができる。 As described above, according to the communication system of the above-described embodiment, since the leakage current is detected by detecting the voltage fluctuation based on the leakage current, the self-diagnosis function regarding the failure detection can be improved. Also, erroneous information output can be prevented.
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、直流電流と交流信号とを重畳したバスを介して通信を行う通信システムに対し、広く適用することができる。 The scope of application of the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can be widely applied to communication systems that perform communication via a bus in which a direct current and an alternating signal are superimposed.
11 HART送受信回路(送受信回路)
13,14,16 受信抵抗器(受信手段、検出手段)
17 検出抵抗器(検出手段)
20 信号処理部(検出手段)
31 通信バス
11 HART transceiver circuit (transceiver circuit)
13, 14, 16 Receiving resistor (receiving means, detecting means)
17 Detection resistor (detection means)
20 Signal processor (detection means)
31 Communication bus
Claims (3)
前記バスを介して伝送された直流電流を受信する受信手段と、
前記交流信号を、前記通信バスを介して送受信する送受信回路と、
前記送受信回路からの、前記受信手段へ影響を与える漏洩電流を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする通信システム。 In a communication system in which direct current and alternating current signals are superimposed and communication is performed via a communication bus,
Receiving means for receiving a direct current transmitted via the bus;
A transmission / reception circuit for transmitting and receiving the AC signal via the communication bus;
Detecting means for detecting leakage current from the transmitting / receiving circuit that affects the receiving means;
A communication system comprising:
前記抵抗器に発生する電圧に基づいて前記漏洩電流を検知する信号処理部と、
を具備することを特徴とする請求項1に記載の通信システム。 The detection means includes a resistor disposed on a path through which the leakage current flows,
A signal processing unit for detecting the leakage current based on a voltage generated in the resistor;
The communication system according to claim 1, further comprising:
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