JP3057267B2 - 信号伝送方式 - Google Patents

信号伝送方式

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JP3057267B2 JP3101450A JP10145091A JP3057267B2 JP 3057267 B2 JP3057267 B2 JP 3057267B2 JP 3101450 A JP3101450 A JP 3101450A JP 10145091 A JP10145091 A JP 10145091A JP 3057267 B2 JP3057267 B2 JP 3057267B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コントロ−ラと複数の
フイ−ルド計器との間を結ぶバスラインを介して時分割
多重伝送によりデジタル信号を双方に伝送すると共にバ
スラインに直流電圧を重畳してフイ−ルド計器に動作電
力を供給する信号伝送装置に係り、特にフイ−ルド計器
に異常が生じたときに速やかにコントロ−ラにこの異常
を伝送できるように改良した信号伝送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4はこの種の従来の信号伝送装置の構
成を示す構成図である。10は計器室などに設置された
コントロ−ラであり、このコントロ−ラ10はフイ−ル
ドに設置された複数のフイ−ルド計器F1、F2、…F
nに2本のフイ−ルドバス11で並列に接続されてい
る。
【0003】コントロ−ラ10は、各フイ−ルド計器F
1、F2、…Fnにフイ−ルドバス11を介して直流の
動作電力を供給するとともに各フイ−ルド計器F1、F
2、…Fnで検出されたプロセス変数、例えば温度、圧
力、差圧などの信号を所定の手順で収集しながらこれ等
のフイ−ルド計器F1、F2、…Fnで収集されるデ−
タを用いてプラントの運転を制御する。
【0004】一方、各フイ−ルド計器F1、F2、…F
nはプロセス変数を検出してこれをデジタル信号に変換
し、これをフイ−ルドバス11を介してコントロ−ラ1
0に伝送する。
【0005】次に、以上のように構成された信号伝送装
置12におけるデジタル信号の伝送手順について図5を
用いて説明する。図5(a)はコントロ−ラから送出さ
れるコマンドを、図5(b)はフイ−ルド計器F1のレ
スポンスを、図5(c)はフイ−ルド計器F2のレスポ
ンスを、……、図5(n)はフイ−ルド計器Fnのレス
ポンスを、図5(z)はコントロ−ラのスキャン周期を
それぞれ示している。
【0006】まず、コントロ−ラ10からフイ−ルドバ
ス11を介してフイ−ルド計器F1を呼び出すコマンド
信号CMD1を送出すると、フイ−ルド計器F1はこれ
を検知してステイタスや温度などの測定値をレンポンス
RES1としてコントロ−ラ10に返送する。これによ
りコントロ−ラ10はフイ−ルド計器F1で検知したデ
−タを収集する。
【0007】次に、コントロ−ラ10はフイ−ルドバス
11を介してフイ−ルド計器F2を呼び出すコマンド信
号CMD2を送出すると、フイ−ルド計器F2はこれを
検知してステイタスや温度などの測定値をレンポンスR
ES2としてコントロ−ラ10に返送する。これにより
コントロ−ラ10はフイ−ルド計器F2で検知したデ−
タを収集する。
【0008】このようにして、コントロ−ラ10はn個
のフイ−ルド計器Fnまでのデ−タを収集してフイ−ル
ド計器F1に戻る。このスキャン周期は図6(z)に示
すようにTsとなる。コントロ−ラ10は以上のごとく
してプラントの各部のプロセス状態に関するデ−タを収
集し、プラントの運転を制御する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような信号伝送方式は、ステイタスを含めて各フイ−ル
ド計器F1、F2、…Fnを所定のスキャン周期Tsで
スキャンするので、多数のフイ−ルド計器が同一のフイ
−ルドバスに接続されたときはスキャン周期Tsが伸
び、このためフイ−ルド計器が異常を起こしたときには
そのステ−タス信号のコントロ−ラへの即時伝達が実現
できなくなり、これに伴ないどのフイ−ルド計器が異常
を起こしたのかも即時に知ることができない。
【0010】例えば、1台のフイ−ルド計器のデ−タの
伝送に100msを要し、100台のフイ−ルド計器が
接続されたとすれば、1スキャン周期Tsは100ms
×100台=10秒を必要とし、最大で10秒の遅れ時
間を要し、異常の即時把握ができない。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための主な信号伝送方式として、コントロ−ラ
と複数のフイ−ルド計器との間を結ぶバスラインを介し
て時分割多重伝送によりデジタル信号を双方に伝送する
と共に先のバスラインに直流電圧を重畳して先のフイ−
ルド計器に動作電力を供給する信号伝送方式において、
フイ−ルド計器は自己に異常が発生すると先のデジタル
信号の伝送周波数帯域とは異なる周波数帯域内の異常通
知信号を先のバスラインに送出するようにしたものであ
る。
【0012】
【作 用】フイ−ルド計器は、自己に異常が発生すると
時分割多重伝送により双方に伝送するデジタル信号の周
波数帯域とは異なる周波数帯域の周波数を持つ異常通知
信号をバスラインを介してコントロ−ラに伝送する。コ
ントロ−ラはこの異常通知信号をバスラインから取り込
みフイ−ルド計器に異常が発生したことを知る。この様
な異常検知方式を用いると、コントロ−ラは通常のデ−
タ収集のスキャンニング周期に関係なく異常を即座に知
ることができるので、プラントの安全確保を容易に実現
することができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図1は本発明の1実施例の構成を示すブロック
図である。13はコントロ−ラであり、このコントロ−
ラ13は計器室などに配置され、フイ−ルドバス11を
介して現場に配置されたf1、f2……などn個のフイ
−ルド計器に並列に接続されている。そして、コントロ
−ラ13は基本的にフイ−ルドバスの伝送制御とプラン
トの運転状態の監視/制御を実行する。また、フイ−ル
ド計器f1、f2……は基本的にはフイ−ルドバス11
から電力を得て測定値をコントロ−ラ13に伝送する。
以下、これらについて更に詳細に説明する。
【0014】コントロ−ラ13は直流電源Eb、異常受
信回路ARC、デジタル送受信回路DFR1、コンピュ
−タCPU1、デスプレイDSP等から構成されてい
る。直流電源Ebは図示しない電源回路を介してフイ−
ルドバス11に接続され、各フイ−ルド計器f1、f2
……にこれ等の計器を動作させるための直流の動作電源
を供給している。さらに、異常受信回路ARCは各フイ
−ルド計器f1、f2……からフイ−ルドバス11を介
して伝送されてくる各フイ−ルド計器f1、f2……の
異常信号ABSを受信する。
【0015】デジタル送受信回路DFR1はフイ−ルド
バス11に並列に接続されて各フイ−ルド計器f1、f
2……にコマンドを送出したり、フイ−ルド計器f1、
f2……で検出された差圧、圧力などの測定値であるデ
ジタルデ−タDDをフイ−ルドバス11を介して受信し
たりする。
【0016】コンピュ−タCPU1は、図示していない
が、RAM(ランダムアクセスメモリ)、ROM(リ−
ドオンリ−メモリ)などのメモリを有しており、異常受
信回路ARCが各フイ−ルド計器f1、f2……から伝
送される異常信号ABSの有無に基づいて出力される異
常信号ASの状態により、デジタル送受信回路DFR1
から送られるデジタルデ−タDDを読込んでメモリに格
納し、このデジタルデ−タDDを用いてプロセスの運転
に必要な演算をメモリに格納されたプログラムにしたが
って実行してデスプレイDSPに出力したり、必要なデ
−タをフイ−ルドバス11に送出したりする。
【0017】一方、フイ−ルドバス11には同様な構成
を有する複数のフイ−ルド計器f1、f2……が接続さ
れている。ここでは、これ等のうちフイ−ルド計器f1
をベ−スとしてその内部構成について説明する。デジタ
ル送受信回路DFR2はフイ−ルドバス11に並列に接
続され、コントロ−ラ13からのコマンドの受信、或い
はコンピュ−タCPU2から出力された測定デ−タの送
信を実行する。
【0018】さらに、異常通知回路AICはフイ−ルド
バス11に並列に接続され、ここからフイ−ルド計器f
1を動作させるための直流電源を確保すると共にコンピ
ュ−タCPU2から異常信号AB1を受信してフイ−ル
ドバス11に測定値などの通常の伝送信号であるデジタ
ルデ−タDDの周波数帯域とは異なる周波数帯域の周波
数を有する異常通知信号ABSを送出する。
【0019】SNRはセンサであり、このセンサSNR
は例えばフイ−ルド計器f1が測定している測定点の圧
力、温度などを電気信号に変換してアナログ/デジタル
変換器A/Dに出力する。アナログ/デジタル変換器A
/Dで変換されたデジタル信号はコンピュ−タCPU2
に出力される。
【0020】コンピュ−タCPU2は、メモリを有して
いるが、この中にセンサSNRで検出された測定差圧な
どを所定のレンジに対応する出力に変換する演算プログ
ラム、あるいはこのフイ−ルド計器f1自体で生じた異
常を診断する異常診断プロクラムなどが格納されてい
る。この場合の異常とは、例えば入力される差圧の大き
さに対してあらかじめ設定したレンジを越える測定入力
があったときとか、メモリの中のRAMの一部が正常で
ないとかの事例をいう。以上の構成は、フイ−ルド計器
f2、……についてもフイ−ルド計器f1と同様であ
る。
【0021】次に、図2に示す信号伝送の手順を示すフ
ロ−図を用いて図1に示す信号伝送装置14の伝送方式
について説明する。通常の状態では、所定のプログラム
にしたがってコンピュ−タCPU1からデジタル送受信
回路DFR1を介してフイ−ルドバス11にコマンド信
号CMD1を送出し、フイ−ルド計器f1はこのコマン
ド信号CMD1をデジタル送受信回路DFR2を介して
受信する。コンピュ−タCPU2はこのコマンド信号C
MD1を解読して、例えばセンサSNRで測定した差圧
デ−タを再度デジタル送受信回路DFR2を介してフイ
−ルドバス11に送出する。
【0022】コントロ−ラ13側のコンピュ−タCPU
1はこの差圧デ−タをレスポンスRES1として受信す
る。次に、同様にしてコマンド信号CMD2を送出して
フイ−ルド計器f2を呼び出し、必要なデ−タを収集す
る。以下、これを各フイ−ルド計器に対して繰り返す。
【0023】しかし、これ等の情報収集の間に、例えば
フイ−ルド計器f1が自己診断プログラムにより所定の
レンジをオ−バする信号が入力されるなどして異常と判
断したときは、コンピュ−タCPU2は異常信号AB1
を異常通知回路AICに出力し、異常通知回路AICは
図2に示すようにフイルドバス11を介してコントロ−
ラ13に通常の周波数とは異なる周波数を有する異常通
知信号ABSを出力する。
【0024】コントロ−ラ13の異常受信回路ARCは
この異常通知信号ABSを受信するとコンピュ−タCP
U1に異常が発生したという異常信号ASを通知する。
これによりコンピュ−タCPU1はメモリに格納された
所定のプログラムにしたがって図2に示すように通常の
スキャンを停止してフイ−ルド計器f1から出力される
IDコ−ドを待つ。
【0025】一方、フイ−ルド計器f1の異常通知回路
AICは図2に示すように異常通知信号ABSを出力し
てから一定時間の後に自己を示すIDコ−ドを出力す
る。
【0026】そこで、コンピュ−タCPU1は、このI
Dコ−ドを受信することにより、どのフイ−ルド計器が
事故を起こしたかを知り、メモリに格納された所定のプ
ログラムにしたがって運転の安全を確保するため、ル−
プのバックアップ、フイ−ルド計器の切り離しなどの処
置を実行する。
【0027】図3は本発明の他の異常信号伝送方式の例
を説明する説明図である。この場合は図3に示すように
フイ−ルド計器f1、f2、……、fnが通常のデジタ
ル通信に使用する周波数帯域fn とは異なる周波数帯域
の中で、フイ−ルド計器f1、f2、……fnごとに異
なった周波数fA1、fA2、……fAnを有する異常通知信
号ABSを有するようにしたものである。
【0028】この様な伝送方式をとると、異常通知信号
ABSの周波数fA1、fA2、……f Anを検出するとID
コ−ドの送出を待つまでもなく、コントロ−ラ13はど
のフイ−ルド計器が異常を起こしたかを直ちに判別する
ことができる。
【0029】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに本発明によれば、コントロ−ラは各フイ−ルド計器
を所定のスキャン周期で順にスキャンしてデジタル信号
の送受をしていても、フイ−ルド計器は自己に異常が発
生すると通常のデジタル信号の伝送周波数帯域とは異な
る周波数帯域内の異常通知信号をバスラインに送出する
ので、コントロ−ラは通常のスキャン周期とは無関係に
フイ−ルド計器の異常を即時に知ることができる。この
ためコントロ−ラは速やかにプラントの安全確保などの
対策を講じることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による信号伝送方式で伝送する信号伝送
装置の構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示す実施例の信号伝送手順を示す説明図
である。
【図3】図1に示す実施例で異常のあったフイ−ルド計
器を識別するための関係を説明する説明図である。
【図4】従来の信号伝送装置の構成を示すブロック図で
ある。
【図5】図4に示す信号伝送装置の信号伝送手順を示す
説明図である。
【符号の説明】
10、13 コントロ−ラ 11 フイ−ルドバス 12、14 信号伝送装置 F1、F2、Fn、f1、f2 フイ−ルド計器 CPU1、CPU2 コンピュ−タ ARC 異常受信回路 DFR1、DFR2 デジタル送受信回路 AIC 異常通知回路 SNR センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G08C 25/00,15/00,19/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コントロ−ラと複数のフイ−ルド計器との
    間を結ぶバスラインを介して時分割多重伝送によりデジ
    タル信号を双方に伝送すると共に前記バスラインに直流
    電圧を重畳して前記フイ−ルド計器に動作電力を供給す
    る信号伝送方式において、前記フイ−ルド計器は自己に
    異常が発生すると前記デジタル信号の伝送周波数帯域と
    は異なる周波数帯域内の異常通知信号を前記バスライン
    に送出することを特徴とする信号伝送方式。
  2. 【請求項2】異常を起こした前記フイ−ルド計器は前記
    異常通知信号を送出してから所定時間の後に自己を識別
    するIDコ−ドを出力し、前記コントロ−ラは前記異常
    通知信号を識別した時点から時分割スキャンを停止して
    前記IDコ−ドを受信し異常なフイ−ルド計器を識別す
    ることを特徴とする請求項1に記載された信号伝送方
    式。
  3. 【請求項3】前記異常通知信号はフイ−ルド計器ごとに
    異なった周波数帯域に設定された固有の異常通知周波数
    を有し、前記コントロ−ラはこの異常通知周波数から異
    常を起こした前記フイ−ルド計器を特定することを特徴
    とする請求項1に記載された信号伝送方式。
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US6782325B2 (en) * 2002-09-30 2004-08-24 Micro Motion, Inc. Programmable coriolis flow meter electronics for outputting information over a single output port

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