JP5074307B2 - フィールド機器 - Google Patents

Description

この発明は、２線式の伝送路を流れる電流の値を所定の電流範囲（例えば、４〜２０ｍＡ）を通常の調整範囲として計測値に応じて調整するフィールド機器に関するものである。

従来より、差圧・圧力発信器、電磁流量計、ポジショナなどの２線式の伝送路を用いるフィールド機器にはＣＰＵを搭載して、機器本来の計測機能や制御機能の他に自己の機器内で生じる異常を診断する異常診断機能を有するものが存在する。

例えば、差圧・圧力発信器は、圧力や差圧を受けるとその大きさに応じたアナログ信号を生じるセンサ部と、このセンサ部からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器から出力されるデジタル信号をサンプリングして圧力・差圧の計測値を求めるＣＰＵと、このＣＰＵが求めたデジタルの計測値を対応する所定の電流範囲（４〜２０ｍＡ）のアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、このＤ／Ａ変換器から出力されるアナログ信号を２線式の伝送路に出力する通信部と、２線式の伝送路から得られる４〜２０ｍＡの電流に基づいて自己の機器内の各部への動作電源を生成する電源部などを有している。

この差圧・圧力発信器は、自己の機器内で生じる各種の異常を検出する機能を備えており、この異常の検出は機器内蔵のＣＰＵや異常診断回路によって行われる。この機能によって異常が検出された場合、ＣＰＵは、計測値を出力する際の４〜２０ｍＡの電流範囲（通常の調整範囲）とは異なるレベルの信号をバーンアウト信号として２線の伝送路へ出力する。これにより、２線の伝送路を流れる電流を監視する上位装置（監視装置）へ、自己の機器内で異常が生じたことが通知される。

なお、バーンアウト信号には通常の調整範囲の上限値を上回るレベルのバーンアウトＨ信号と、通常の調整範囲の下限値を下回るレベルのバーンアウトＬ信号とがあり、機器毎に予めどちらか一方のバーンアウト信号が異常検出時の伝送路への出力信号として選択設定される（例えば、特許文献１，２参照）。

図７にバーンアウト信号を出力する際の一般的な処理動作のフローチャートを示す。この場合、ＣＰＵは、自己の機器内で生じる異常が検出されると（ステップＳ１０１）、バーンアウト信号としてバーンアウトＨ信号が設定されているのか、バーンアウトＬ信号が設定されているのかをチェックする（ステップＳ１０２）。

このバーンアウト信号の選択設定は、例えば工場出荷段階において、ディップスイッチなどによって行われる。なお、現場においても、ディップスイッチなどを操作することによって、選択設定することが可能である。

ここで、バーンアウトＨ信号が設定されていれば、その設定されているバーンアウトＨ信号を伝送路に出力する（ステップＳ１０３（図８参照））。バーンアウトＬ信号が設定されていれば、その設定されているバーンアウトＬ信号を伝送路に出力する（ステップＳ１０４（図９参照））。
実公平６−２５０７３号公報 特開平８−２４７８８１号公報

しかしながら、このような動作を行うフィールド機器では、バーンアウトＬ信号とバーンアウトＨ信号の何れか１つを選択して設定することが可能ではあるが、１つのバーンアウト信号しか設定することができないので、異常が生じたことは分かるが、異常の種類までは分からない。

また、自己の機器内で生じる異常には、その生じた異常に起因して、２０ｍＡを超える出力を出すことができないものがある。例えば、Ｄ／Ａ変換器や電源部に異常が生じた場合、伝送路に２０ｍＡを超える出力を出すことができないことがある。

すなわち、異常検出時の伝送路への出力信号としてバーンアウトＨ信号が設定されている場合、Ｄ／Ａ変換器や電源部の異常を検出しても、２０ｍＡを上回るバーンアウトＨ信号を出力することができず、伝送路を流れる電流の値が４〜２０ｍＡの通常の調整範囲内でドリフトしてしまうことがある（図１０参照）。このため、上位の監視装置に自己の機器内での異常を通知することができないという事例が発生し、異常通知を確実に行うことができない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、異常の種類を絞り込ませることが可能な、また異常通知を確実に行うことが可能なフィールド機器を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、２線式の伝送路を流れる電流の値を所定の電流範囲を通常の調整範囲として計測値に応じて調整するフィールド機器において、自己の機器内で生じる各種の異常を検出する異常検出手段と、通常の調整範囲の上限値を上回るレベルの信号を第１のバーンアウト信号（バーンアウトＨ信号）、通常の調整範囲の下限値を下回るレベルの信号を第２のバーンアウト信号（バーンアウトＬ信号）とし、異常の種別毎にその異常の種別に対応して設定登録される第１および第２のバーンアウト信号を記憶するメモリ手段と、異常検出手段によって異常が検出された場合、その検出された異常の種別を判別し、この判別した異常の種別に対応して設定登録されているバーンアウト信号をメモリ手段より読み出し、この読み出したバーンアウト信号を伝送路に出力するバーンアウト信号出力手段とを設けたものである。

この発明では、メモリ手段に、異常の種別毎にその異常の種別に対応するバーンアウトＨ信号およびバーンアウトＬ信号が設定登録される。例えば、センサ部の異常、Ａ／Ｄ変換器の異常、ＣＰＵの異常についてはバーンアウトＨ信号が設定登録され、Ｄ／Ａ変換器の異常、通信部の異常、電源部の異常についてはバーンアウトＬ信号が設定登録される。バーンアウト信号出力手段は、異常が検出されると、その検出された異常の種別を判別し、この判別した異常の種別に対応して設定登録されているバーンアウト信号をメモリ手段より読み出し、この読み出したバーンアウト信号を伝送路に出力する。例えば、センサ部の異常が検出された場合、そのセンサ部の異常に対応して登録されているバーンアウトＨ信号をメモリ手段より読み出し、伝送路に出力する。

ここで、上述したように、センサ部の異常、Ａ／Ｄ変換器の異常、ＣＰＵの異常についてはバーンアウトＨ信号を、Ｄ／Ａ変換器の異常、通信部の異常、電源部の異常についてはバーンアウトＬ信号をメモリ手段に設定登録するものとすれば、自己の機器内で発生する複数種類の異常がバーンアウトＨ信号かバーンアウトＬ信号の２種類に振り分けて出力されるものとなる。これにより、上位装置において、異常の種類を絞り込むことが可能となり、その異常に対する対策がとり易くなる。

また、差圧・圧力発信器などでは、Ｄ／Ａ変換器、通信部、電源部などに異常を生じると、バーンアウトＨ信号を出力することが困難となる。このようなバーンアウトＨ信号を出力することができない可能性のある種別の異常について、バーンアウトＬ信号を設定登録するようにすれば、その異常に対しては必ずバーンアウトＬ信号が出力されることになり、確実に異常を知らせることができるようになる。

また、メモリ手段に、所定の１種類の異常についてその異常の種別に対応してバーンアウトＨ信号およびバーンアウトＬ信号の何れ一方を設定登録し、所定の１種類を除く他の異常についてはバーンアウトＨ信号およびバーンアウトＬ信号の他方を設定登録するようにしてもよい。例えば、センサ部の異常についてバーンアウトＨ信号を設定登録するようにし、センサ部の異常を除く他の異常（Ａ／Ｄ変換器の異常、ＣＰＵの異常、Ｄ／Ａ変換器の異常、通信部の異常、電源部の異常）についてはバーンアウトＬ信号を設定登録するようにする。このようにすると、センサ部の異常が生じた場合、上位装置において、他の異常種別の可能性を排除して一義的に異常種別を特定することが可能となる。これにより、最も警戒を要する異常が生じたときに、速やかに適切な措置をとることができるようになる。

本発明において、メモリ手段より読み出したバーンアウト信号がバーンアウトＨ信号であった場合、バーンアウトＨ信号を実際に出力することができるか否かをチェックし、バーンアウトＨ信号を実際に出力することができなかった場合、代わりにバーンアウトＬ信号を出力するようにしてもよい。この場合、バーンアウトＨ信号を出力するように設定登録された異常が生じると、電力不足などでバーンアウトＨ信号を出力することができないような場合でも、代わりにバーンアウトＬ信号を出力することで、少なくとも自己の機器内で異常が生じたことを上位装置に知らせることができる。

本発明によれば、異常の種別毎にその異常の種別に対応してバーンアウトＨ信号およびバーンアウトＬ信号をメモリ手段に設定登録するようにし、異常が検出された場合、その検出された異常の種別を判別し、この判別した異常の種別に対応して設定登録されているバーンアウト信号をメモリ手段より読み出し、この読み出したバーンアウト信号を伝送路に出力するようにしたので、自己の機器内で発生する複数種類の異常をバーンアウトＨ信号かバーンアウトＬ信号の２種類に振り分けて出力するようにして、異常の種類を絞り込ませることが可能となる。

また、本発明によれば、バーンアウトＨ信号を出力することができない可能性のある種別の異常について、バーンアウトＬ信号を設定登録するようにすることによって、その異常に対しては必ずバーンアウトＬ信号を出力するようにして、異常通知を確実に行うようにすることが可能となる。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態１〕
図１はこの発明に係るフィールド機器の一実施の形態の概略を示すブロック図である。
同図において、１００は本発明に係るフィールド機器、２００はこのフィールド機器１００に２線式の伝送路Ｌ（Ｌ１，Ｌ２）を介して接続された上位装置（監視装置）である。この例では、フィールド機器１００を差圧・圧力発信器としている。

フィールド機器１００は、圧力や差圧を受けるとその大きさに応じたアナログ信号を生じるセンサ部１と、このセンサ部１からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２と、このＡ／Ｄ変換器２から出力されるデジタル信号をサンプリングして圧力・差圧の計測値を求めるＣＰＵ３と、このＣＰＵ３が求めたデジタルの計測値を対応する所定の電流範囲（４〜２０ｍＡ）のアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器４と、このＤ／Ａ変換器４から出力されるアナログ信号を２線式の伝送路Ｌに出力する通信部５と、２線式の伝送路Ｌから得られる４〜２０ｍＡの電流に基づいて自己の機器内の各部への動作電源Ｖｃｃを生成する電源部６と、異常の種別毎にその異常の種別に対応して設定登録されるバーンアウトＨ信号およびバーンアウトＬ信号を記憶するメモリ７と、ＲＯＭ８と、ＲＡＭ９とを備えている。

なお、このフィールド機器１００の構成において、メモリ７はＲＯＭ８やＲＡＭ９の中にあってもよい。ここでは、説明を分かり易くするため、ＲＯＭ８やＲＡＭ９とは独立してメモリ７を設けた例を示している。

また、この実施の形態において、異常の種別毎にその異常の種別に対応して設定登録されるバーンアウトＨ信号およびバーンアウトＬ信号は、テーブルＴＢ１としてメモリ７に格納されるものとする。

また、この実施の形態において、テーブルＴＢ１には、センサ部１の異常、Ａ／Ｄ変換器２の異常、ＣＰＵ３の異常に対応してバーンアウトＨ信号が設定登録され、Ｄ／Ａ変換器４、通信部５、電源部６の異常に対応してバーンアウトＬ信号が設定登録されているものとする。このテーブルＴＢ１に設定登録された内容は自由に変更することが可能である。このテーブルＴＢ１を記憶するメモリ７が本発明におけるメモリ手段に対応する。

このフィールド機器１００において、ＣＰＵ３は、メモリ７やＲＡＭ９にアクセスしながら、ＲＯＭ８に格納されたプログラムに従って動作する。ＲＯＭ８には、Ａ／Ｄ変換器２からのデジタル信号をサンプリングして圧力・差圧の計測値を求めて監視装置２００へ通知する計測値処理プログラムに加え、本実施の形態特有のプログラムとして、自己の機器内で生じる各種の異常を検出して監視装置２００へ通知する異常診断プログラムが格納されている。

なお、図１では、ＣＰＵ３における機能ブロックして、計測値演算部３−１，伝送制御部３−２，異常検出部３−３を示しているが、この計測値演算部３−１，伝送制御部３−２，異常検出部３−３はＣＰＵ３でのプログラムに従う処理機能として実現される。

このＣＰＵ３内の機能ブロックにおいて、計測値演算部３−１は、Ａ／Ｄ変換器２からのデジタル信号をサンプリングして圧力・差圧の計測値を求め、デジタルの計測値としてＤ／Ａ変換器４へ出力する。

異常検出部３−３は、センサ部１，Ａ／Ｄ変換器２，ＣＰＵ３，Ｄ／Ａ変換器４，通信部５および電源部６の出力を監視し、これら各部の異常を自己の機器内で生じる各種の異常として検出する。なお、ＣＰＵ３については、計測値演算部３−１からの出力を監視することによって、ＣＰＵ３自身の異常を診断する。この異常検出部３−３が本発明における異常検出手段に対応する。

伝送制御部３−２は、メモリ７に格納されているテーブルＴＢ１の内容に従って、異常検出部３−３での異常検出時の伝送路Ｌへの出力信号をバーンアウトＨ信号とするのかバーンアウトＬ信号とするのかを決定し、通信部５へ指示する。この伝送制御部３−２が本発明におけるバーンアウト信号出力手段に対応する。

図２に伝送制御部３−２において実行される処理動作を示す。この処理動作において、伝送制御部３−２は、異常検出部３−３で異常が検出されると（ステップＳ２０１）、その異常の種別を判別する（ステップＳ２０２）。

そして、メモリ７に格納されているテーブルＴＢ１にアクセスし、このテーブルＴＢ１からステップＳ２０２で判別した異常の種別に応ずるバーンアウト信号を読み出す（ステップＳ２０３）。

例えば、異常の種別がセンサ部１の異常であった場合、センサ部１の異常に対応して設定登録されているバーンアウトＨ信号をテーブルＴＢ１から読み出し、異常の種別がＤ／Ａ変換器４の異常であった場合、Ｄ／Ａ変換器４の異常に対応して設定登録されているバーンアウトＬ信号をテーブルＴＢ１から読み出す。

そして、この読み出したバーンアウト信号がバーンアウトＬ信号であるのかバーンアウトＨ信号であるのかをチェックし（ステップＳ２０４）、バーンアウトＬ信号であれば、その異常に対する伝送路Ｌへの出力信号をバーンアウトＬ信号とする（ステップＳ２０５）。バーンアウトＨ信号であれば、その異常に対する伝送路Ｌへの出力信号をバーンアウトＨ信号とする（ステップＳ２０６）。

この処理動作におけるバーンアウト信号の出力状態のタイムチャートを図３に示す。このタイムチャートからも分かるように、この処理動作において、センサ部１の異常、Ａ／Ｄ変換器２の異常、ＣＰＵ３の異常が生じた場合、メモリ７に格納されているテーブルＴＢ１の内容に従ってバーンアウトＨ信号が出力され、Ｄ／Ａ変換器４の異常、通信部５の異常、電源部６の異常が生じた場合、メモリ７に格納されているテーブルＴＢ１の内容に従ってバーンアウトＬ信号が出力される。

このように、本実施の形態では、自己の機器内で発生する複数種類の異常がバーンアウトＨ信号かバーンアウトＬ信号の２種類に振り分けて出力されるものとなる。これにより、上位装置２００において、異常の種類を絞り込むことが可能となり、その異常に対する対策がとり易くなる。

また、本実施の形態では、Ｄ／Ａ変換器４の異常、通信部５の異常、電源部６の異常が生じた場合、バーンアウトＬ信号が出力される。すなわち、バーンアウトＨ信号を出力することができない可能性のある種別の異常が生じた場合、メモリ７に格納されているテーブルＴＢ１の内容に従って、必ずバーンアウトＬ信号が出力される。これにより、バーンアウトＨ信号を出力することができない可能性のある種別の異常についても、その異常を確実に上位装置２００に知らせることができるようになる。

〔実施の形態２〕
上述した実施の形態１では、伝送制御部３−２において、メモリ７に格納されているテーブルＴＢ１の内容に従って、異常検出部３−３での異常検出時の伝送路Ｌへの出力信号をバーンアウトＨ信号とするのかバーンアウトＬ信号とするのかを決定し、通信部５へ指示するものとした。

これに対し、実施の形態２では、バーンアウト信号の決定に際して、テーブルＴＢ１より読み出したバーンアウト信号がバーンアウトＨ信号であった場合、このバーンアウトＨ信号を実際に出力することができるか否かをチェックし、バーンアウトＨ信号を実際に出力することができなかった場合、代わりにバーンアウトＬ信号を出力するようにする。

図４にこの場合に伝送制御部３−２において実行される処理動作を示す。この処理動作において、伝送制御部３−２は、異常検出部３−３で異常が検出されると（ステップＳ３０１）、その異常の種別を判別する（ステップＳ３０２）。

そして、メモリ７に格納されているテーブルＴＢ１にアクセスし、このテーブルＴＢ１からステップＳ３０２で判別した異常の種別に応ずるバーンアウト信号を読み出す（ステップＳ３０３）。

そして、この読み出したバーンアウト信号がバーンアウトＬ信号であるのかバーンアウトＨ信号であるのかをチェックし（ステップＳ３０４）、バーンアウトＬ信号であれば、その異常に対する伝送路Ｌへの出力信号をバーンアウトＬ信号とする（ステップＳ３０５）。

これに対し、ステップＳ３０４でのバーンアウト信号がバーンアウトＨ信号であれば、バーンアウトＨ信号を実際に出力することができるか否かをチェックする（ステップＳ３０６）。この場合、通信部５に対して伝送路Ｌへの信号の出力を禁止したうえ、計測値演算部３−１へバーンアウトＨ信号に応じた電流値の出力指示を与え、この出力指示に対するＤ／Ａ変換器４の出力値を観察することによって、バーンアウトＨ信号を実際に出力することができるか否かをチェックする。

ステップＳ３０６において、バーンアウトＨ信号を実際に出力することができなかった場合、伝送制御部３−２は、その異常に対する伝送路Ｌへの出力信号をバーンアウトＬ信号とする（ステップＳ３０５）。すなわち、通信部５へ指示を与え、伝送路ＬにバーンアウトＬ信号を出力する。

ステップＳ３０６において、バーンアウトＨ信号を実際に出力することができた場合、伝送制御部３−２は、テーブルＴＢ１におけるバーンアウト信号の設定登録の通り、伝送路Ｌへの出力信号をバーンアウトＨ信号とする（ステップＳ３０７）。

この処理動作におけるバーンアウト信号の出力状態のタイムチャートを図５に示す。このタイムチャートからも分かるように、この処理動作において、バーンアウトＨ信号を実際に出力することができない異常が生じた場合、バーンアウトＬ信号が出力されることになる。

この実施の形態２では、バーンアウトＨ信号を実際に出力することができるか否かを確認することにより、例えば電力不足でバーンアウトＨ信号を出力することができいような場合でも、代わりバーンアウトＬ信号が出力されるものとなる。これにより、少なくとも自己の機器内で異常が生じたことを上位装置２００に知らせることができ、異常通知の確実性が増す。

〔実施の形態３〕
上述した実施の形態１や２では、メモリ７内のテーブルＴＢ１に、センサ部１の異常、Ａ／Ｄ変換器２の異常、ＣＰＵ３の異常に対応してバーンアウトＨ信号を設定登録し、Ｄ／Ａ変換器４、通信部５、電源部６の異常に対応してバーンアウトＬ信号を設定登録するものとしたが、図６に示すように、例えば、センサ部１の異常についてはバーンアウトＨ信号を、センサ部１の異常を除く他の異常についてはバーンアウトＬ信号を設定登録するようにしてもよい。

このようにすると、センサ部１の異常が生じた場合、上位装置２００において、他の異常種別の可能性を排除して一義的に異常種別を特定することが可能となる。これにより、最も警戒を要する異常が生じたときに、速やかに適切な措置をとることができるようになる。

なお、図６に示した例では、センサ部１の異常についてのみバーンアウトＨ信号を設定登録するようにしたが、例えば電源部６の異常についてのみバーンアウトＬ信号を設定登録するようにしてもよい。この場合、電源部６の異常を除く他の異常については、バーンアウトＨ信号を設定登録するようにする。

上述した実施の形態では、伝送制御部３−２や異常検出部３−３での処理をＣＰＵ３でのプログラムに従う処理機能として実現するようにしたが、伝送制御部３−２や異常検出部３−３と同様の処理機能を有する異常診断回路を別途設けるようにしてもよい。

本発明に係るフィールド機器の一実施の形態（実施の形態１）の概略を示すブロック図である。 このフィールド機器における伝送制御部の処理動作を示すフローチャートである。 この伝送制御部の処理動作におけるバーンアウト信号の出力状態を示すタイムチャートである。 この伝送制御部の処理動作の別の例（実施の形態２）を示すフローチャートである。 この伝送制御部の処理動作におけるバーンアウト信号の出力状態を示すタイムチャートである。 センサ部の異常についてのみバーンアウトＨ信号として設定登録するようにしたフィールド機器（実施の形態３）の概略を示すブロック図である。 従来のフィールド機器におけるバーンアウト信号を出力する際の一般的な処理動作のフローチャートである。 この一般的な処理動作におけるバーンアウトＨ設定時のバーンアウト信号の出力状態を示すタイムチャートである。 この一般的な処理動作におけるバーンアウトＬ設定時のバーンアウト信号の出力状態を示すタイムチャートである。 従来のフィールド機器におけるバーンアウトＨ設定時の問題を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１…センサ部、２…Ａ／Ｄ変換器、３…ＣＰＵ、３−１…計測値演算部、３−２…伝送制御部、３−３…異常検出部、４…Ｄ／Ａ変換器、５…通信部、６…電源部、７…メモリ、ＴＢ１…テーブル、８…ＲＯＭ、９…ＲＡＭ、１００…フィールド機器（差圧・圧力発信器）、２００…上位装置（監視装置）、Ｌ（Ｌ１，Ｌ２）…２線式の伝送路。

Claims (4)

1. ２線式の伝送路を流れる電流の値を所定の電流範囲を通常の調整範囲として計測値に応じて調整するフィールド機器において、
   自己の機器内で生じる各種の異常を検出する異常検出手段と、
   前記通常の調整範囲の上限値を上回るレベルの信号を第１のバーンアウト信号、前記通常の調整範囲の下限値を下回るレベルの信号を第２のバーンアウト信号とし、前記異常の種別毎にその異常の種別に対応して設定登録される前記第１および第２のバーンアウト信号を記憶するメモリ手段と、
   前記異常検出手段によって異常が検出された場合、その検出された異常の種別を判別し、この判別した異常の種別に対応して設定登録されているバーンアウト信号を前記メモリ手段より読み出し、この読み出したバーンアウト信号を前記伝送路に出力するバーンアウト信号出力手段と
   を備えることを特徴とするフィールド機器。
2. 請求項１に記載されたフィールド機器において、
   前記メモリ手段は、
   前記第１のバーンアウト信号を出力することができない可能性のある種別の異常についてその異常の種別に対応して設定登録される前記第２のバーンアウト信号を記憶する
   ことを特徴とするフィールド機器。
3. 請求項１に記載されたフィールド機器において、
   前記メモリ手段は、
   所定の１種類の異常についてその異常の種別に対応して設定登録される前記第１および第２のバーンアウト信号の何れか一方を記憶し、前記所定の１種類を除く他の異常については前記第１および第２のバーンアウト信号の他方を記憶する
   ことを特徴とするフィールド機器。
4. 請求項１〜３の何れ１項に記載されたフィールド機器において、
   前記バーンアウト信号出力手段は、
   前記メモリ手段より読み出したバーンアウト信号が前記第１のバーンアウト信号であった場合、前記第１のバーンアウト信号を実際に出力することができるか否かをチェックし、前記第１のバーンアウト信号を実際に出力することができなかった場合、代わりに前記第２のバーンアウト信号を出力する
   ことを特徴とするフィールド機器。

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