JP3114670B2 - Virtual field equipment - Google Patents

Virtual field equipment

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JP3114670B2
JP3114670B2 JP09284847A JP28484797A JP3114670B2 JP 3114670 B2 JP3114670 B2 JP 3114670B2 JP 09284847 A JP09284847 A JP 09284847A JP 28484797 A JP28484797 A JP 28484797A JP 3114670 B2 JP3114670 B2 JP 3114670B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、2線式伝送路上で
信号伝送を行うフィールド機器に係り、特に、フィール
ドバスヘのシステム移行、および、システム拡張が容易
であるフィールドバス・システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field device for transmitting a signal on a two-wire transmission line, and more particularly to a field bus system in which the system can be easily transferred to a field bus and the system can be easily expanded.

【0002】[0002]

【従来の技術】いわゆるフィールド機器と称される機器
は各種プラントの圧力,温度,流量などの物理量を検出
し、その値を電気信号に変換し、伝送路を介して上位機
器へ伝送したり、また、逆に、上位機器から伝送される
制御信号を受信し、プラントのバルブなどを制御してい
るのが通常である。
2. Description of the Related Art Devices called so-called field devices detect physical quantities such as pressure, temperature, and flow rate of various plants, convert the values into electric signals, and transmit the signals to a host device via a transmission line. On the contrary, it is normal to receive a control signal transmitted from a higher-level device and control a valve or the like of a plant.

【0003】そして、該電気信号の伝送は、信号がアナ
ログ信号の場合に、規格化されており、フィールド機器
と上位機器との間は、4〜20mAのアナログ電流信号
の伝送が行われている。また、一般的にはフィールド機
器と上位機器との間は、アナログ信号での一方向通信が
行われていた。
The transmission of the electric signal is standardized when the signal is an analog signal, and an analog current signal of 4 to 20 mA is transmitted between the field device and the host device. . In general, one-way communication using analog signals is performed between a field device and a higher-level device.

【0004】しかし、近年、半導体集積回路技術の向上
により、マイクロプロセッサ内蔵のフィールド機器が開
発され実用化されてきている。これによれば、前記伝送
路上で一方向のアナログ信号の通信のほかに、双方向の
ディジタル信号の通信を行い、フィールド機器のレンジ
設定,自己診断などを遠隔から指令できるようになって
きている。この種の装置は、例えば、特開昭58−48198
号公報,特開昭59−201535号公報などに開示されてい
る。
However, in recent years, with the improvement of semiconductor integrated circuit technology, field devices incorporating a microprocessor have been developed and put into practical use. According to this, in addition to one-way analog signal communication on the transmission path, two-way digital signal communication is performed, and it is possible to remotely instruct field range setting, self-diagnosis, and the like. . This type of apparatus is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 58-48198.
And Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-201535.

【0005】具体的な例を図4を用いて説明する。同図
は、外部電源を必要とするアナログ電流出力形のフィー
ルド機器に関する装置構成例を示している。フィールド
機器1a,1b,1cは外部電源4から供給される電力
により動作し、検出した物理量に対応した電流を伝送路
に流す定電流源としてアナログ電流信号を出力し、上位
受信機器3は、伝送路に直列に挿入された抵抗を流れる
前記アナログ電流信号(以下、アナログ信号という)を
抵抗の両端の電位差の検出により受信し、フィールド機
器1a,1b,1cの指示値として使用している。上位
通信機器2は、フィールド機器1a,1b,1cと上位
機器3,外部電源4との間に接続され、フィールド機器
1とディジタル信号で双方向の通信を行っている。
A specific example will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an example of a device configuration relating to an analog current output type field device requiring an external power supply. The field devices 1a, 1b, and 1c operate with the power supplied from the external power supply 4, output an analog current signal as a constant current source that causes a current corresponding to the detected physical quantity to flow through the transmission path, and the upper receiving device 3 The analog current signal (hereinafter, referred to as an analog signal) flowing through a resistor inserted in series in a path is detected by detecting a potential difference between both ends of the resistor, and is used as an indicated value of the field devices 1a, 1b, 1c. The upper communication device 2 is connected between the field devices 1a, 1b, 1c and the higher device 3 and the external power supply 4, and performs bidirectional communication with the field device 1 by digital signals.

【0006】この伝送路で信号を伝送する方式として
は、アナログ信号上にディジタル信号をのせて、アナロ
グ信号に影響を与えないようにディジタル信号の通信を
行う方式、アナログ信号とディジタル信号とを切り換え
て信号伝送する方式、およびディジタル信号のみによる
信号伝送方式、とが知られている。
As a method of transmitting a signal through this transmission line, a method of placing a digital signal on an analog signal and communicating the digital signal so as not to affect the analog signal, and switching between an analog signal and a digital signal. A signal transmission method using only digital signals and a signal transmission method using only digital signals are known.

【0007】また、最近、複数台のフィールド機器を同
一伝送路上に接続し、双方向のディジタル信号だけで通
信を行うシステムとしてフィールドバス・システムが提
案されている。フィールドバス・システムの代表的な構
成例を図5を用いて説明する。同図は、複数台のフィー
ルド機器と上位機器とが伝送路を介してツリー形に接続
された装置構成例を示している。フィールド機器1
a′,1b′,1c′は、伝送路5′を介して、外部電
源4′から供給される電力により動作し、伝送路5′を
介して、順番に上位機器3′とディジタル信号で双方向
の通信を行い、検出した物理量の送信、制御値の受信な
どの処理を行う。上位通信機器2′は、フィールド機器
1a′,1b′,1c′と上位機器3′,外部電源4′
との間に接続され、フィールド機器1a′,1b′,1
c′などとディジタル信号で双方向の通信を行ってい
る。また、ターミネータ7は、直列に接続した抵抗とコ
ンデンサで構成され、伝送路5′の両端に接続される。
このシステムにおいては、ディジタル信号のみで通信を
行っていることから、伝送路5′に接続されている各機
器は、相互に通信が可能であり、伝送路5′を介してネ
ットワークを構築することが可能である。
Recently, a field bus system has been proposed as a system in which a plurality of field devices are connected on the same transmission path and communication is performed using only bidirectional digital signals. A typical configuration example of the field bus system will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an example of a device configuration in which a plurality of field devices and a host device are connected in a tree shape via a transmission path. Field device 1
a ', 1b', and 1c 'operate by power supplied from an external power supply 4' via a transmission line 5 ', and sequentially transmit digital signals to the host device 3' via the transmission line 5 '. And performs processing such as transmission of the detected physical quantity and reception of the control value. The upper communication device 2 ′ includes field devices 1 a ′, 1 b ′ and 1 c ′, a higher device 3 ′, and an external power supply 4 ′.
And the field devices 1a ', 1b', 1
Two-way communication is performed with digital signals such as c '. The terminator 7 includes a resistor and a capacitor connected in series, and is connected to both ends of the transmission path 5 '.
In this system, since only digital signals are used for communication, the devices connected to the transmission line 5 'can communicate with each other, and a network must be constructed via the transmission line 5'. Is possible.

【0008】図4の既存のシステムから図5のフィール
ドバス・システムへ移行する場合は、伝送路5に接続さ
れる機器は、全てフィールドバス・システムでの通信形
態に対応したものに変更する必要があるが、伝送路5は
そのまま使用することが可能なため、容易にシステムの
移行が行え、かつ、伝送路5上に接続するフィールド機
器の台数が増やせることからシステムの拡張が容易であ
るとされている。
When shifting from the existing system of FIG. 4 to the field bus system of FIG. 5, all devices connected to the transmission line 5 need to be changed to those corresponding to the communication mode of the field bus system. However, since the transmission line 5 can be used as it is, the system can be easily shifted, and the number of field devices connected on the transmission line 5 can be increased, so that the system can be easily expanded. Have been.

【0009】また、システム移行に関して、特開平2−2
54599 号公報に示されるような方法も提案されている。
この例では、各フィールド機器のそれぞれに、通信信号
をディジタルに変換するアダプタを備えたものであり、
システム形態は図4のアナログ形のシステムのままで、
ディジタルの双方向通信を行おうとしたものである。
[0009] Regarding system migration, Japanese Patent Laid-Open No.
A method as disclosed in JP 54599 has also been proposed.
In this example, each of the field devices is provided with an adapter for converting a communication signal into a digital signal.
The system form remains the analog type system of FIG.
It is intended to perform digital two-way communication.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した従来
技術にあっては、既存システムからフィールドバス・シ
ステムへの移行を行う際に、伝送路以外はすべて一度に
変更する必要がある。
However, in the prior art described above, when the existing system is switched to the fieldbus system, it is necessary to change all the components except the transmission path at once.

【0011】このため、フィールドバス・システムを利
用しようとする際には、その当初に過大な設備費が必要
となるという問題がある。特に、既存システムで使用さ
れているフィールド機器を一時継続してそのまま使用
し、徐々にフィールドバス・システムへ移行させるとい
うようなことはできないため、フィールド機器は全て変
更せねばならず、上記当初の設備費は避けられないた
め、コストパフォーマンスの点で既存システムへの適用
が困難であった。
For this reason, when attempting to use the fieldbus system, there is a problem that excessive equipment costs are required at the beginning. In particular, it is not possible to temporarily use the field devices used in the existing system as it is, and to gradually shift to the fieldbus system.Therefore, all the field devices must be changed. Since equipment costs are unavoidable, it has been difficult to apply them to existing systems in terms of cost performance.

【0012】また、特開平2−254599 号公報の例では、
フィールド機器と上位機器との通信はディジタル信号で
の双方向通信は可能となるものの、アナログ信号の伝送
も行うため、フィールド機器と上位機器の接続は、常に
1対1の接続となり、図5のようなフィールドバス・シ
ステムの形態には容易に移行できない。従って、フィー
ルド機器同士でネットワークを構築することができず、
またフィールド機器の台数も容易に増やすことができ
ず、システムの拡張性に難があった。
In the example of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-254599,
Although the communication between the field device and the higher-level device can be performed by bidirectional communication using digital signals, the transmission of the analog signal is also performed. Therefore, the connection between the field device and the higher-level device is always a one-to-one connection. Such a form of the field bus system cannot be easily shifted. Therefore, a network cannot be constructed between field devices,
Also, the number of field devices could not be easily increased, and there was difficulty in expandability of the system.

【0013】本発明の目的は、フィールドバス・システ
ムに対応できない既存システムの機器を存続させつつ、
フィールドバス・システムを稼働させることが可能な仮
想フィールド機器を提供することにある。
[0013] An object of the present invention is to keep existing system equipment which cannot cope with a fieldbus system,
It is an object of the present invention to provide a virtual field device capable of operating a fieldbus system.

【0014】[0014]

【発明を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の特徴は、一対の伝送線からなる伝送路を介し
て、プラントにおけるプロセスの物理量の検出・送信
び/又は制御量の受信を行う複数のフィールド機器と、
当該フィールド機器からの物理量データの受信及び/又
フィールド機器への制御信号の送信を行う上位機器の
間でディジタル信号により通信を行うフィールドバス・
システムに接続される仮想フィールド機器であって、当
該仮想フィールド機器は、前記伝送路に接続するための
ディジタル信号接続端子と、アナログ信号形フィールド
機器の入出力信号が送受信される複数のアナログ信号接
続端子と、当該複数のアナログ信号接続端子より送受信
されるアナログ信号を含む入出力信号と、前記ディジタ
ル信号接続端子より送受信される入出力信号との間で、
通信プロトコルの相互変換を行う信号変換手段とを有す
ることである。
A feature of the present invention to achieve the above object is that a physical quantity of a process in a plant is detected and transmitted via a transmission line composed of a pair of transmission lines. Or a plurality of field devices that receive the control amount,
A field bus / communication device using a digital signal to communicate with a higher-level device that receives physical quantity data from the field device and / or transmits a control signal to the field device.
A virtual field device connected to a system, wherein the virtual field device includes a digital signal connection terminal for connecting to the transmission line, and a plurality of analog signal connections through which input / output signals of an analog signal type field device are transmitted and received. Terminal, between input and output signals including analog signals transmitted and received from the plurality of analog signal connection terminals, and between input and output signals transmitted and received from the digital signal connection terminal,
Signal conversion means for performing mutual conversion of communication protocols.

【0015】アナログ電流出力形のフィールド機器の場
合、その出力信号である4〜20mAのアナログ電流信号
は、本提案による仮想フィールド機器内でディジタル信
号に変換され、仮想的に伝送路へ送信される。また、ア
ナログ電流入力形のフィールド機器の場合は、逆に、そ
の入力信号である4〜20mAのアナログ電流信号は、
本提案による仮想フィールド機器内で仮想的に受信さ
れ、ディジタル信号からアナログ電流信号に変換されフ
ィールド機器へ出力される。
In the case of an analog current output type field device, an output signal of the analog current signal of 4 to 20 mA is converted into a digital signal in a virtual field device according to the present invention, and is virtually transmitted to a transmission line. . Conversely, in the case of an analog current input type field device, the input signal of the analog current signal of 4 to 20 mA is
It is virtually received in the virtual field device according to the present proposal, converted from a digital signal to an analog current signal, and output to the field device.

【0016】それによって、既存のアナログ信号形のフ
ィールド機器を使用したままの状態で、フィールドバス
・システムへ移行できるので、少なくとも、上位機器と
外部電源だけをフィールドバス対応にするだけでフィー
ルドバス・システムが実現できる。
[0016] This makes it possible to shift to a fieldbus system while using existing analog signal type field devices, so that at least only the upper device and an external power supply are made compatible with the fieldbus system. The system can be realized.

【0017】さらに、フィールド機器をフィールドバス
対応に交換するときは、その接続を直接、伝送路からの
接続に変更するだけなので、必要に応じて、段階的にフ
ィールドバス・システムへ移行できる。
Furthermore, when a field device is exchanged for a field bus, the connection is only changed directly to the connection from the transmission line. Therefore, the field device can be gradually shifted to the field bus system as needed.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の一
実施例を説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】図1は、本発明を用いたフィールドバス・
システムの装置構成図である。
FIG. 1 shows a field bus using the present invention.
FIG. 2 is a device configuration diagram of the system.

【0020】同図において、フィールド機器1a,1
b,1cは、出力信号(または、入力信号)が4〜20
mAのアナログ電流信号であり、その信号にディジタル
信号をのせて双方向の通信を行えるものであり、各種プ
ラントにおけるプロセスの圧力,温度,流量などの物理
量を検出してその値を送信したり、または、バルブなど
の制御量を受信したりするものである。仮想フィールド
機器6は、伝送路5を介して外部電源4から供給される
電力により動作し、伝送路5とフィールド機器1a,1
b,1cとの間に配置される。本実施例においては、仮
想フィールド機器6がフィールド側のジャンクション・
ボックス(中継箱)内に設置した例を示すが、これは、
他の、例えば上位機器側に配置することもできる。
In FIG. 1, field devices 1a, 1
b and 1c indicate that the output signal (or input signal) is 4 to 20
It is an analog current signal of mA and can carry out bidirectional communication by putting a digital signal on the signal. It detects physical quantities such as process pressure, temperature and flow rate in various plants and transmits the values. Alternatively, it receives a control amount of a valve or the like. The virtual field device 6 is operated by the power supplied from the external power supply 4 via the transmission line 5, and the transmission line 5 and the field devices 1a, 1
b, 1c. In this embodiment, the virtual field device 6 is connected to the junction on the field side.
An example of installation in a box (relay box) is shown below.
For example, it can be arranged on a higher-level device side.

【0021】この仮想フィールド機器6は、フィールド
機器1a,1b,1cに対する電力を、伝送路5a,5
b,5cを介して供給し、かつ、フィールド機器1a,
1b,1cのアナログ出力信号を受信してディジタル信
号とし、その値を仮想的にフィールド機器1a,1b,
1cの出力信号として、フィールドバス・システム上
で、通信を行う。また、フィールド機器1a,1b,1
cが、前記アナログ電流信号とディジタル信号をのせて
双方向の通信を行うものである場合、仮想フィールド機
器6は、フィールド機器1a,1b,1cとの間で、伝
送路5a,5b,5cを介してアナログ信号だけでなく
ディジタル信号の通信をも行うことになり、フィールド
バスとフィールド機器1a,1b,1cとの間の通信プ
ロトコル変換の役割を果たす。フィールド機器1a,1
b,1cが、前記アナログ電流信号のみである場合、仮
想フィールド機器6は、フィールドバスに対して仮想的
に、フィールド機器1a,1b,1cの代役を果たすよ
うに動作する。例えば、このフィールド機器1cをフィ
ールドバス対応に変更したり、新たにフィールドバス対
応のフィールド機器を追加して、システム変更・拡張す
る場合、フィールドバス対応のフィールド機器1dは、
フィールドバス用の伝送路5上に接続し、直接、伝送路
5を通じて外部電源4から動作電力の供給を受け、か
つ、フィールドバス上に接続された機器(上位機器3,
上位通信機2、など)と通信を行う。ここで、仮想フィ
ールド機器6が消費する電力は、仮想フィールド機器6
の内部回路の他に、フィールド機器1a,1b,1cの
消費電力も含んでいる。したがって、フィールド機器1
cなどの接続を外した場合に仮想フィールド機器6で消
費する電力を制御すれば、フィールドバス対応のフィー
ルド機器1dを追加しても、伝送路5を通じて外部電源
4から供給する動作電力の値は、大きくは変化しない。
The virtual field device 6 supplies electric power to the field devices 1a, 1b, 1c by using the transmission lines 5a, 5c.
b, 5c and the field devices 1a,
1b and 1c are received and converted into digital signals, and the values are virtually used as field devices 1a, 1b,
Communication is performed on the fieldbus system as an output signal of 1c. Further, the field devices 1a, 1b, 1
When c is for carrying out bidirectional communication by carrying the analog current signal and the digital signal, the virtual field device 6 establishes transmission lines 5a, 5b, 5c between the field devices 1a, 1b, 1c. Not only analog signals but also digital signals are communicated via the interface, and plays a role of converting a communication protocol between the field bus and the field devices 1a, 1b, 1c. Field device 1a, 1
When b and 1c are only the analog current signals, the virtual field device 6 operates to virtually substitute for the field devices 1a, 1b and 1c with respect to the field bus. For example, when changing the field device 1c to be compatible with the fieldbus or adding a new fieldbus-compatible field device to change or extend the system, the fieldbus-compatible field device 1d is
Devices connected to the transmission path 5 for the field bus, directly supplied with operating power from the external power supply 4 through the transmission path 5, and connected to the field bus (upper devices 3,
Communication with the host communication device 2, etc.). Here, the power consumed by the virtual field device 6 is
And the power consumption of the field devices 1a, 1b, 1c. Therefore, the field device 1
By controlling the power consumed by the virtual field device 6 when the connection such as “c” is disconnected, the value of the operating power supplied from the external power supply 4 through the transmission path 5 can be obtained even if the field device 1d corresponding to the field bus is added. , Does not change much.

【0022】上位機器3は、仮想フィールド機器6,フ
ィールド機器1d,上位通信機2などのフィールドバス
対応機器と伝送路5を介して、ディジタル信号の通信を
行い、フィールド機器の検出した各種物理量(圧力,温
度,流量など)を受信し、また、プラントの制御情報と
して、バルブなどのフィールド機器へ制御信号を送信し
ている。
The higher-level device 3 communicates digital signals with fieldbus-compatible devices such as the virtual field device 6, the field device 1d, and the higher-level communication device 2 via the transmission path 5, and detects various physical quantities (detected by the field device). Pressure, temperature, flow rate, etc.), and a control signal is transmitted to field devices such as valves as control information of the plant.

【0023】上位通信機2は、伝送路5上の任意の場所
に接続でき、上位通信機2内にあるディスプレイやキー
ボードを操作することにより、仮想フィールド機器6,
フィールド機器1dの出力値のモニタ,調整などの処理
を、伝送路5を介して通信を行い実行する。
The upper communicator 2 can be connected to an arbitrary location on the transmission path 5 and operates a display and a keyboard in the upper communicator 2 so as to operate the virtual field devices 6.
Processing such as monitoring and adjustment of the output value of the field device 1d is performed by communicating via the transmission path 5.

【0024】次に、図2,図3を用いて、仮想フィール
ド機器6の動作について、詳細に説明する。図2は、接
続する既存のフィールド機器8a〜8nが、前記アナロ
グ信号出力形であり、かつ、ディジタル信号をのせて双
方向の通信を行うものである場合の例である。図3は、
同様に接続する既存のフィールド機器9a〜9nが、前
記アナログ信号入力形であり、かつ、ディジタル信号を
のせて双方向の通信を行うものである場合の例である。
Next, the operation of the virtual field device 6 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 2 shows an example of a case where the existing field devices 8a to 8n to be connected are of the analog signal output type and carry out bidirectional communication by carrying digital signals. FIG.
This is an example of a case where the existing field devices 9a to 9n to be connected are of the analog signal input type and perform bidirectional communication by carrying digital signals.

【0025】本実施例では、接続する既存のフィールド
機器がアナログ信号形であり、かつ、ディジタル信号を
のせて双方向の通信を行うものである場合のみについ
て、説明するが、前記アナログ電流信号のみである場合
も、仮想的に仮想フィールド機器6がその代りの処理を
行うだけで、フィールドバス側からは、すべて同一であ
るとみなされる。
In the present embodiment, only the case where the existing field device to be connected is of the analog signal type and carries out bidirectional communication by carrying a digital signal will be described. In this case, the virtual field device 6 performs only the substitute process virtually, and the fieldbus side regards them all as the same.

【0026】図2において、DC−DCコンバータ60
9は、伝送路を介して外部電源より加えられる電圧か
ら、仮想フィールド機器6自身が動作するための電圧V
DD、およびフィールドバス対応でないフィールド機器8
a〜8nへ電力を供給するため、アナログ信号受信器6
12a,612b,…,612nに供給する電圧Ea,
Eb,…,Enを作りだす。ここで、DC−DCコンバ
ータ609はフィールドバス5を介して供給される電力
を一定にするように制御する。この電力の値は、接続さ
れるアナログ信号形フィールド機器8a〜8nの数に応
じて変化する。
In FIG. 2, a DC-DC converter 60
Reference numeral 9 denotes a voltage V for operating the virtual field device 6 itself from a voltage applied from an external power supply via the transmission line.
DD and non-fieldbus compatible field devices 8
a to 8n, the analog signal receiver 6
, 612n, 12a, 612b,.
Eb, ..., En are created. Here, the DC-DC converter 609 controls the power supplied via the field bus 5 to be constant. The value of this power changes according to the number of connected analog signal type field devices 8a to 8n.

【0027】アナログ信号受信器612a,612b,
…,612nは、フィールドバス対応でないフィールド
機器8a〜8nへ電力を供給するための電源と、そのフ
ィールド機器8a〜8nの出力信号である4〜20mA
のアナログ電流信号を検出する受信器で構成されてお
り、その出力信号は、例えば、1〜5Vのアナログ信号
としてマルチプレクサ610へ入力される。マルチプレ
クサ610では、I/Oインターフェイス605からの
指令により、順次、切り換えながらその信号をA/D変
換器604へ取り込み、ディジタル信号にしてRAM602へ
格納する。これらの一連の処理は、ROM603の中にプログ
ラムされたデータをもとに、マイクロプロセッサ601
により制御されている。
The analog signal receivers 612a, 612b,
, 612n are a power supply for supplying power to the field devices 8a to 8n that are not compatible with the field bus, and 4 to 20 mA as output signals of the field devices 8a to 8n.
The output signal is input to the multiplexer 610 as an analog signal of 1 to 5 V, for example. In the multiplexer 610, the signal is taken into the A / D converter 604 while being sequentially switched according to a command from the I / O interface 605, converted into a digital signal, and stored in the RAM 602. These series of processes are performed by the microprocessor 601 based on data programmed in the ROM 603.
Is controlled by

【0028】また、変復調器613a,613b,…,
613nは、接続された既存のフィールド機器の前記ア
ナログ信号に重畳、もしくは、前記アナログ信号と切り
換える形でディジタル信号の双方向通信を行うためのイ
ンターフェイス回路である。前記ディジタル信号は、送
受信回路607からの出力を、その対応した変復調器6
13a,613b,…,613nへ出力するように、I
/Oインターフェイス605からの指令で、マルチプレ
クサ611によって選択された変復調器613a,613
b,…,613nにより変調された信号として出力され
る。前記変復調器613a,613b,…,613nが
出力する信号は、例えば、周波数変調のようにディジタ
ル信号の“1”,“0”に対応する2種類の周波数信号
のほか、振幅変調のように信号の大きさで“1”,
“0”に対応するもの、位相変調のように2種類の位相
が、“1”,“0”に対応するもの等が用いられる。ま
た、逆に、接続された既存のフィールド機器8a〜8n
から出力されるディジタル信号は、前記変復調器613
a,613b,…,613nで復調され、送受信回路60
7を通じて受信される。
Further, the modems 613a, 613b,.
Reference numeral 613n denotes an interface circuit for performing bidirectional communication of digital signals by superimposing on the analog signal of a connected existing field device or switching the analog signal. The digital signal is output from the transmission / reception circuit 607 to the corresponding modulator / demodulator 6.
13a, 613b,..., 613n
The modems 613a and 613 selected by the multiplexer 611 according to a command from the I / O interface 605.
, 613n are output as modulated signals. The signals output from the modulators / demodulators 613a, 613b,..., 613n include, for example, two types of frequency signals corresponding to digital signals “1” and “0” as in frequency modulation, and signal as in amplitude modulation. The size of "1",
One corresponding to “0”, one corresponding to two types of phases such as phase modulation, corresponding to “1” and “0”, and the like are used. Conversely, the connected existing field devices 8a to 8n
Is output from the modem 613
a, 613b,..., 613n.
7 is received.

【0029】ここで、既存のアナログ信号形のフィール
ド機器8a〜8nと仮想フィールド機器6との間の通信
で使われる変調信号は、正負の方向に同じ振幅の方形
波、またはサイン波の小信号であれば、ディジタル信号
を出力してアナログ信号に重畳させて通信することによ
り、前記アナログ信号受信器612a,612b,…,
612nには、その影響を与えないものとすることがで
きる。
Here, the modulation signal used in the communication between the existing analog signal type field devices 8a to 8n and the virtual field device 6 is a small square or sine wave signal having the same amplitude in the positive and negative directions. , The digital signal is output and superimposed on the analog signal for communication, whereby the analog signal receivers 612a, 612b,.
612n may be left unaffected.

【0030】この既存のアナログ信号形のフィールド機
器8a〜8nと仮想フィールド機器6との間の通信は、
基本的にはフィールドバス5との通信により、アナログ
信号形のフィールド機器8a〜8nと通信を行う必要性
が生じた時のみ実行され、通常は、使用されない。その
とき、仮想フィールド機器6は、フィールドバスの伝送
路5と既存のアナログ信号形のフィールド機器8a〜8
nとの間で、プロトコル変換の役割を果たしている。
The communication between the existing analog signal type field devices 8a to 8n and the virtual field device 6 is as follows.
Basically, it is executed only when it becomes necessary to communicate with the analog signal type field devices 8a to 8n by communication with the field bus 5, and is not normally used. At this time, the virtual field device 6 is connected to the field bus transmission line 5 and the existing analog signal type field devices 8a to 8a.
n, and plays a role of protocol conversion.

【0031】フィールドバスの伝送路5との通信も同様
に、変復調器608がディジタル信号の双方向通信を行
うためのインターフェイス回路となり、送受信回路60
7からの出力である送信信号を、例えば、マンチェスタ
コードのような符号化処理を行いフィールドバスへ出力
する。また、フィールドバスからの受信信号は、変復調
器608にて復号化されて、送受信回路607へ入力さ
れる。
Similarly, in the communication with the transmission path 5 of the field bus, the modulator / demodulator 608 is an interface circuit for performing bidirectional communication of digital signals, and the transmission / reception circuit 60
7 is subjected to encoding processing such as Manchester code, for example, and output to the field bus. Further, a reception signal from the field bus is decoded by the modem 608 and input to the transmission / reception circuit 607.

【0032】このような構成において、仮想フィールド
機器6は、フィールドバスの伝送路5上の独自のアドレ
スを持たずに、接続された複数台のアナログ信号形フィ
ールド機器8a〜8nのアドレスをRAM602に記憶してお
き、フィールドバスの伝送路5からの通信データ内のア
ドレスと一致する場合、仮想的に、仮想フィールド機器
6が各アナログ信号形フィールド機器8a〜8nの処理
を行う。ここで、各アナログ信号形フィールド機器8a
〜8nの出力値は、定期的に、A/D変換器604でA
/D変換されRAM602に記憶してあり、また、各アナログ
信号形フィールド機器8a〜8nの設定値等も、事前
に、フィールドバスの伝送路5との通信によりRAM602に
記憶してあるので、フィールドバスの伝送路5から出力
値の送信を要求された場合は、各アナログ信号形フィー
ルド機器8a〜8nと通信することなく、仮想フィール
ド機器6が、代替処理を行う。そして、フィールドバス
の伝送路5からの要求で、各アナログ信号形フィールド
機器8a〜8nと通信を行う必要がある場合は、前述の
通り、仮想フィールド機器6は、フィールドバスの伝送
路5と既存のアナログ信号形のフィールド機器8a〜8
nとの間で、プロトコル変換の役割を果たす。
In such a configuration, the virtual field device 6 does not have a unique address on the transmission path 5 of the field bus, but stores the addresses of the plurality of connected analog signal type field devices 8a to 8n in the RAM 602. If it is stored and matches the address in the communication data from the transmission path 5 of the field bus, the virtual field device 6 virtually processes the analog signal type field devices 8a to 8n. Here, each analog signal type field device 8a
88n are output to the A / D converter 604 at regular intervals.
/ D converted and stored in the RAM 602, and the setting values of the analog signal type field devices 8a to 8n are also stored in the RAM 602 in advance through communication with the fieldbus transmission line 5, so that the When transmission of an output value is requested from the transmission line 5 of the bus, the virtual field device 6 performs an alternative process without communicating with the analog signal type field devices 8a to 8n. If it is necessary to communicate with each of the analog signal type field devices 8a to 8n in response to a request from the field bus transmission line 5, as described above, the virtual field device 6 Analog signal type field devices 8a to 8
and n performs a protocol conversion.

【0033】次に、図3により、仮想フィールド機器6
に接続するフィールドバス対応でないフィールド機器9
a〜9nが、アナログ信号入力形である場合の実施例を
説明する。図2の実施例と同様に、DC−DCコンバー
タ609は伝送路を介して外部電源より加えられる電圧
から仮想フィールド機器6自身が動作するための電圧V
DD、および、フィールドバス対応でないフィールド機器
9a〜9nへ電力を供給するため、アナログ信号送信器
615a,615b,…,615nに供給する電圧E
a′,Eb′,…,En′を作りだす。アナログ信号送
信器615a,615b,…,615nは、フィールド
バス対応でないフィールド機器9a〜9nへ電力を供給
するための電源と、そのフィールド機器9a〜9nの入
力信号である4〜20mAのアナログ電流信号を出力す
る送信器で構成されており、その入力信号は、例えば、
1〜5Vのアナログ信号としてマルチプレクサ610を
介してD/A変換器614から入力される。マルチプレ
クサ610の切り換え信号は、マイクロプロセッサ60
1の指令により、I/Oインターフェイス605から入
力される。アナログ信号送信器615a,615b,
…,615nの中には、サンプルホールド回路とダンピ
ング回路が内蔵されており、D/A変換器614からの
入力値更新は、フィールドバスからの更新要求があった
場合に実施される。
Next, referring to FIG.
Device that is not compatible with fieldbus 9
An embodiment in which a to 9n are analog signal input types will be described. As in the embodiment of FIG. 2, the DC-DC converter 609 uses the voltage V for operating the virtual field device 6 itself from the voltage applied from the external power supply via the transmission line.
DD , and a voltage E supplied to the analog signal transmitters 615a, 615b,..., 615n in order to supply power to the field devices 9a to 9n which are not compatible with the field bus.
a ′, Eb ′,..., En ′. The analog signal transmitters 615a, 615b,..., 615n include a power supply for supplying power to the field devices 9a to 9n that are not compatible with the field bus, and a 4 to 20 mA analog current signal which is an input signal of the field devices 9a to 9n. , And the input signal is, for example,
An analog signal of 1 to 5 V is input from the D / A converter 614 via the multiplexer 610. The switching signal of the multiplexer 610 is transmitted to the microprocessor 60
The instruction is input from the I / O interface 605 in response to the instruction 1. The analog signal transmitters 615a, 615b,
, 615n contain a sample-hold circuit and a damping circuit, and the input value from the D / A converter 614 is updated when there is an update request from the field bus.

【0034】本実施例において、アナログ信号入力形の
フィールド機器9a〜9nとの通信、および、フィール
ドバスの伝送路5との通信は、図2の実施例で説明した
内容と、すべて同一である。
In this embodiment, the communication with the analog signal input type field devices 9a to 9n and the communication with the field bus transmission line 5 are all the same as those described in the embodiment of FIG. .

【0035】図2では、接続する既存のフィールド機器
がアナログ信号出力形の例を、図3ではアナログ信号入
力形の例をしめしたが、この構成は、両者が混在しても
同様に、適用することができる。
FIG. 2 shows an example in which the existing field devices to be connected are of the analog signal output type, and FIG. 3 shows an example of the analog signal input type. can do.

【0036】本実施例によれば、既存のアナログ信号形
フィールド機器とフィールドバス対応のフィールド機器
が、同じ制御システム上で共存できるという効果があ
る。また、必要最低限の変更のみで、フィールドバス・
システムが実現できるという効果がある。
According to this embodiment, there is an effect that existing analog signal type field devices and field devices compatible with the field bus can coexist on the same control system. In addition, with only the minimum necessary changes,
There is an effect that the system can be realized.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上、説明したことから明らかなよう
に、既存フィールド機器の代替処理を行う仮想フィール
ド機器をフィールドバス上に設置することにより、既存
の制御システムに使用されているフィールドバス対応で
ないフィールド機器を使用したまま、フィールドバス・
システムに移行できるという効果がある。
As is apparent from the above description, by installing a virtual field device on the field bus for performing a process of replacing the existing field device, it is not compatible with the field bus used in the existing control system. While using the field device,
The effect is that the system can be migrated.

【0038】さらに、前記フィールドバス対応でない機
器を、フィールドバス対応のものに置き換えるときに、
その接続を変更するだけで、容易に置き換えができ、か
つ、フィールドバス対応機器への交換が、フィールドバ
ス上の他の機器側の設定を変更することなく行え、徐々
に制御システムを、移行できるという効果もある。
Further, when replacing a device which is not compatible with the field bus with a device which is compatible with the field bus,
By simply changing the connection, replacement can be easily performed, and replacement with a fieldbus compatible device can be performed without changing the settings of other devices on the fieldbus, so that the control system can be gradually shifted There is also an effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるフィールドバス・システムの一実
施例を示す装置構成図。
FIG. 1 is an apparatus configuration diagram showing one embodiment of a field bus system according to the present invention.

【図2】本発明による仮想フィールド機器の一実施例を
示すブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of a virtual field device according to the present invention.

【図3】本発明による仮想フィールド機器の別の実施例
を示すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the virtual field device according to the present invention.

【図4】従来のフィールド機器の装置構成の一例を示す
図。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a device configuration of a conventional field device.

【図5】フィールドバス・システムの一例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an example of a field bus system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b,1c…アナログ信号形フィールド機器、1
a′,1b′,1c′,1d…フィールドバス対応フィ
ールド機器、2…上位通信機、3,3′…上位機器、
4,4′…外部電源、5,5a,5b,5c…伝送路、
6…仮想フィールド機器、7…ターミネータ、8a〜8
n…アナログ信号出力形フィールド機器、9a〜9n…
アナログ信号入力形フィールド機器。
1a, 1b, 1c ... analog signal type field device, 1
a ', 1b', 1c ', 1d: Fieldbus-compatible field devices, 2: High-order communication device, 3, 3': High-order device,
4, 4 '... external power supply, 5, 5a, 5b, 5c ... transmission line,
6 virtual field device, 7 terminator, 8a-8
n: Analog signal output type field device, 9a to 9n ...
Analog signal input type field device.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一対の伝送線からなる伝送路を介して、
ラントにおけるプロセスの物理量の検出・送信及び/又
制御量の受信を行う複数のフィールド機器と、当該フ
ィールド機器からの物理量データの受信及び/又はフィ
ールド機器への制御信号の送信を行う上位機器の間でデ
ィジタル信号により通信を行うフィールドバス・システ
ムに接続される仮想フィールド機器であって、 当該仮想フィールド機器は、前記伝送路に接続するため
のディジタル信号接続端子と、 アナログ信号形フィールド機器の入出力信号が送受信さ
れる複数のアナログ信号接続端子と、 当該複数のアナログ信号接続端子より送受信されるアナ
ログ信号を含む入出力信号と、前記ディジタル信号接続
端子より送受信される入出力信号との間で、通信プロト
コルの相互変換を行う信号変換手段とを有することを特
徴とする仮想フィールド機器。
1. A through the transmission path including the pair of transmission lines, flop
A plurality of field devices to receive the detection and transmission and / or control the amount of physical quantity of the process in the plant, receiving and / or Fi of physical quantity data from the field device
A virtual field device connected to a fieldbus system that communicates by digital signals between higher-level devices that transmit control signals to the transmission device, the virtual field device being connected to the transmission path. A digital signal connection terminal, a plurality of analog signal connection terminals through which input / output signals of an analog signal type field device are transmitted / received, an input / output signal including an analog signal transmitted / received through the plurality of analog signal connection terminals, and the digital signal A virtual field device comprising: signal conversion means for mutually converting a communication protocol between input / output signals transmitted and received from a connection terminal.
【請求項2】請求項1において、 前記各アナログ信号接続端子で入出力すべき信号に対応
するデータを記憶する記憶手段を備えたことを特徴とす
る仮想フィールド機器。
2. The virtual field device according to claim 1, further comprising storage means for storing data corresponding to a signal to be input / output at each analog signal connection terminal.
【請求項3】請求項2において、 前記記憶手段は、前記データを記憶する際に、前記アナ
ログ信号接続端子に接続される機器を示すアドレスを付
して記憶し、フィールドバス・システムからの要求に応
じて、前記記憶手段に記憶された対応機器のデータを読
み出し又は書き込み制御することを特徴とする仮想フィ
ールド機器。
3. The storage device according to claim 2, wherein the storage means stores an address indicating a device connected to the analog signal connection terminal when storing the data, and stores the request from a fieldbus system. A virtual field device for controlling reading or writing of data of the corresponding device stored in the storage means according to.
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