JP5891105B2 - フィールド機器用アダプタおよびフィールド機器 - Google Patents

Description

この発明は、圧力発信器などのフィールド機器用のアダプタおよびフィールド機器に関するものである。

従来より、４〜２０ｍＡの有線計装では、物理量を計測する圧力発信器などのフィールド機器と、このフィールド機器から送られてくる物理量の計測値を受信する上位装置とは、物理的に１対１に接続が決まっているため、どの上位装置のスロットがどの場所の物理量を計測しているのかは明確である。

これに対し、無線計装では、フィールド機器から送られてくる物理量の計測値がどの場所の物理量を計測しているのかを特定することは難しい。このため、例えば、特許文献１に示されたフィールド機器探索システムでは、フィールド機器からの電波を受信し、その電波が伝わってきた経路からそのフィールド機器の位置を推定するようにしている。

特開２００９−１３９３２８号公報

しかしながら、特許文献１に示されたフィールド機器探索システムでは、電波が伝わってきた経路からフィールド機器のおおよその位置は分かるが、近接する配管のどこに取り付いているかまでを判別することはできない。

なお、上述した例は無線計装の場合を示したが、フィールドバスのようなマルチドロップ配線の場合も、フィールドバスに接続された１つのセグメント内は同一に見えるため、セグメント内のフィールド機器の位置を細かく特定することができず、同様の問題を含んでいる。

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、フィールド機器が取り付けられている位置を正確に知ることが可能なフィールド機器用アダプタおよび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、物理量の計測点に取り付けられ、この物理量の計測点に取り付けられている状態において、任意のフィールド機器が着脱可能に取り付けられるフィールド機器用アダプタであって、物理量の計測点の位置情報がセットされる位置情報セット手段と、任意のフィールド機器が取り付けられた場合、この取り付けられたフィールド機器からのセットされている位置情報の読み取りを可能とする位置情報出力手段とを備えることを特徴とする。

本発明のフィールド機器用アダプタは、位置情報セット手段と位置情報出力手段とを備えているが、位置情報セット手段の一例として、位置情報がオン／オフの組み合わせでセットされる複数の接点とすることが考えられる。また、位置情報出力手段の一例として、複数の接点と取り付けられたフィールド機器とを結ぶ導通路とすることが考えられる。

本発明のフィールド機器用アダプタは、物理量の計測点に取り付けられ、位置情報セット手段にはその取り付けられた物理量の計測点の位置情報がセットされる。フィールド機器用アダプタにフィールド機器を取り付けると、フィールド機器用アダプタにセットされている位置情報が、そのフィールド機器の物理量の計測点の位置情報として読み取られる。

本発明のフィールド機器用アダプタに取り付けられるフィールド機器は、取り付けられたフィールド機器用アダプタにセットされている位置情報を読み取る位置情報読取手段と、取り付けられたフィールド機器用アダプタが取り付けられている計測点の物理量を計測する物理量計測手段と、読み取った位置情報および計測した物理量を上位装置に送信する送信手段とを備えるものとする。これにより、フィールド機器から上位装置に、物理量の計測点の位置情報と計測された物理量が送られ、上位装置においてフィールド機器がどこに取り付けられているかを正確に知ることが可能となる。

本発明によれば、任意のフィールド機器が着脱可能に取り付けられるフィールド機器用アダプタに、物理量の計測点の位置情報がセットされる位置情報セット手段と、任意のフィールド機器が取り付けられた場合、この取り付けられたフィールド機器からのセットされている位置情報の読み取りを可能とする位置情報出力手段とを設けたので、フィールド機器用アダプタにフィールド機器を取り付けると、フィールド機器用アダプタにセットされている位置情報がそのフィールド機器の物理量の計測点の位置情報として読み取られるものとなり、この読み取られた位置情報からフィールド機器が取り付けられている位置を正確に知ることが可能となる。

本発明に係るフィールド機器用アダプタの一実施の形態を示す断面図である。 このフィールド機器用アダプタ（配管側ジョイント）の接点基板に形成されている接点を示す図である。 この配管側ジョイントを配管に取り付けた状態を示す図である。 この配管に取り付けた配管側ジョイントに圧力発信器を取り付けた状態を示す図である。 配管側ジョイントに圧力発信器を取り付けた状態における電気回路の概略を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明に係るフィールド機器用アダプタの一実施の形態を示す断面図である。

このフィールド機器用アダプタ（以下、配管側ジョイントと呼ぶ）１は、円盤上の台座部１−１と、この台座部１−１の中央部より下面側に伸びるパイプ部１−２とを備えている。台座部１−１およびパイプ部１−１は金属製とされており、台座部１−１の外周部１ａおよびパイプ部１−２の下端部１ｂにはネジ部が形成されている。また、台座部１−１の下面１ｃには、パイプ部１−２の周囲にリング状の溝１ｄが形成されており、このリング状の溝１ｄの底面に接点基板１−３が固定されている。

接点基板１−３には、図２に示すように、接点Ｓ１〜Ｓ４が形成されており、接点Ｓ１〜Ｓ４の一端は台座部１−１をＧＮＤとして共通に接続されている。接点Ｓ１〜Ｓ４の他端は、リードピンＬＰ１〜ＬＰ４に接続されている。このリードピンＬＰ１〜ＬＰ４は、接点基板１−３の回路上に半田接続され、台座部１−１に形成された貫通孔１ｅ１〜１ｅ４を通して、台座部１−１の上面１ｆよりもさらに上方に突出している。台座部１−１の上面１ｆには後述するセンサ側ジョイント４（図４）との組み合わせに際する位置決め用のスタッド１ｇが複数設けられている。また、台座部１−１の上面１ｆの中央部にはパイプ部１−２の開口が臨む段差孔１ｈが形成されている。

図３にこの配管側ジョイント１を配管１００に取り付けた状態を示す。配管１００には、圧力の計測点として定められた各箇所に、配管側ジョイント１の取付部１００ａが設けられている。この配管側ジョイント１の取付部１００ａに、配管側ジョイント１のパイプ部１−２の下端部１ｂに形成されたネジ部を螺合して、配管側ジョイント１を取り付ける。この際、接点基板１−３に形成されている接点Ｓ１〜Ｓ４のオン／オフの組み合わせで、配管側ジョイント１を取り付けた圧力の計測点の位置情報をセットする。この例では、接点基板１−３に４つの接点Ｓ１〜Ｓ４を形成しているので、最大１６ポイントの位置情報をセットすることが可能である。

この配管１００に取り付けられた配管側ジョイント１に図４に示すように任意の圧力発信器２００を取り付ける。圧力発信器２００は、ＣＰＵ２１を内蔵する圧力発信器本体２と、この圧力発信器本体２にフレキシブルケーブル３を介して電気的に接続されたセンサ側ジョイント４とから構成されている。センサ側ジョイント４は、センサボディ４１と、このセンサボディ４１の外周に遊嵌されたユニオンナット４２と、センサボディ４１に溶接されてユニオンナット４２の脱落を防ぐストッパ４３とから構成されている。センサボディ４１，ユニオンナット４２およびストッパ４３は金属製とされている。

センサボディ４１には、圧力センサ４４が設けられており、この圧力センサ４４のセンサダイアフラム（図示せず）と受圧ダイアフラム４５との間に圧力伝達媒体として封入液４６が封入されている。圧力センサ４４のセンサダイアフラム上には歪み抵抗ゲージが形成されており、この歪抵抗ゲージの抵抗値変化に応じた信号が圧力センサ４４から出力される。この圧力センサ４４から出力される信号は、中継基板４７に接続されたフレキシブルケーブル３を介して、圧力発信器本体２に送られる。また、センサボディ４１には、ソケットコンタクトＳＣ１〜ＳＣ４が埋設されており、ソケットコンタクトＳＣ１〜ＳＣ４の端部は中継基板４７の回路上に半田接続されている。ソケットコンタクトＳＣ１〜ＳＣ４とセンサボディ４１との間は絶縁が図られている。

このセンサボディ４１をユニオンナット４２によって配管側ジョイント１に組み付ける。すなわち、リードピンＬＰ１〜ＬＰ４をソケットコンタクトＳＣ１〜ＳＣ４に挿入し、位置決め用のスタッド１ｇによって位置合わせを行わせながら、センサボディ４１と配管側ジョイント１とを組み合わせ、ユニオンナット４２を配管側ジョイント１の台座部１−１の外周部１ａに螺合することによって、センサボディ４１を配管側ジョイント１に組み付ける。この際、受圧ダイアフラム４５の周囲には、パイプ部１−２を介する配管１００からの流体が漏れ出ないようにＯリング４８を介在させる。

図５に配管側ジョイント１に圧力発信器２００を取り付けた状態における電気回路の概略を示す。この例では、配管側ジョイント１の台座部１−１およびパイプ部１−２を金属性として、センサ側ジョイント４のセンサボディ４１，ユニオンナット４２およびストッパ４３を金属性として、電気的にＧＮＤ接続を兼ねさせている。

この配管側ジョイント１と圧力発信器２００との取り付け状態において、圧力発信器本体２のＣＰＵ２１は、配管側ジョイント１の接点基板１−３に形成されている接点Ｓ１〜Ｓ４のオン／オフの組み合わせを、リードピンＬＰ１〜ＬＰ４、ソケットコンタクトＳＣ１〜ＳＣ４、フレキシブルケーブル３の経路（導通路）で読み取る。すなわち、配管側ジョイント１にセットされている位置情報を、圧力発信器２００の圧力の計測点の位置情報として読み取る。

また、圧力発信器本体２のＣＰＵ２１は、圧力センサ４４から出力される信号をフレキシブルケーブル３を介して取り込み、配管側ジョイント１が取り付けられている計測点の圧力値を求める。

そして、圧力発信器本体２のＣＰＵ２１は、この読み取った計測点の位置情報および計測された圧力値を上位装置（図示せず）に送信する。この場合、無線で上位装置へ送信するようにしてもよいし、フィールドバスを介して上位装置に送信するようにしてもよい。

上位装置には、配管側ジョイント１の配管１００への取り付け時に、その取り付けた位置と接点基板１−３に形成されている接点Ｓ１〜Ｓ４のオン／オフの組み合わせで設定した位置情報との関係が設定されている。これにより、上位装置は、圧力発信器２００から送られてくる位置情報に基づき、その圧力発信器２００が取り付けられている位置を正確に知ることができる。

本実施の形態では、配管側ジョイント１に計測点の位置情報がセットされているので、圧力発信器２００に計測点の位置情報を一々セットする必要がない。例えば、圧力発信器２００を交換したいような場合、新しい圧力発信器２００に計測点の位置情報をセットしなくても、その圧力発信器２００を配管側ジョイント１に取り付ければ、配管側ジョイント１から計測点の位置情報が読み出されて上位装置に通知されるものとなる。これにより、圧力発信器２００の交換作業が簡単となる。

なお、上述した実施の形態では、接点基板１−３に形成されている接点の数を４つとしたが、その数は４つに限られるものではことは言うまでもない。また、必ずしも接点のオン／オフの組み合わせで位置情報をセットしなくてもよく、シリアル通信をするメモリを埋め込めばタグ情報で認識させることも可能である。また、接触する接点信号を例にとって説明したが、非接触タグでもよい。

また、上述した実施の形態では、フィールド機器として圧力発信器を例にとって説明したが、温度計、流量計などのフィールド機器であってもよい。温度計の場合、温度が本発明いう物理量となり、流量計の場合、流量が本発明でいう物理量となる。
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１…フィールド機器用アダプタ（配管側ジョイント）、１−１…台座部、１−２…パイプ部、１−３…接点基板、２…圧力発信器本体、３…フレキシブルケーブル、４…センサ側ジョイント、２１…ＣＰＵ、４１…センサボディ、４２…ユニオンナット、４３…ストッパ、４４…圧力センサ、４５…受圧ダイアフラム、４６…封入液、４７…中継基板、Ｓ１〜Ｓ４…接点、ＬＰ１〜ＬＰ４…リードピン、ＳＣ１〜ＳＣ４…ソケットコンタクト、１００…配管、２００…圧力発信器。

Claims (3)

1. 物理量の計測点に取り付けられ、この物理量の計測点に取り付けられている状態において、任意のフィールド機器が着脱可能に取り付けられるフィールド機器用アダプタであって、
   前記物理量の計測点の位置情報がセットされる位置情報セット手段と、
   前記任意のフィールド機器が取り付けられた場合、この取り付けられたフィールド機器からの前記セットされている位置情報の読み取りを可能とする位置情報出力手段と
   を備えることを特徴とするフィールド機器用アダプタ。
2. 請求項１に記載されたフィールド機器用アダプタにおいて、
   前記位置情報セット手段は、
   前記位置情報がオン／オフの組み合わせでセットされる複数の接点であり、
   前記位置情報出力手段は、
   前記複数の接点と前記取り付けられたフィールド機器とを結ぶ導通路である
   ことを特徴とするフィールド機器用アダプタ。
3. 請求項１又は２に記載されたフィールド機器用アダプタに着脱可能に取り付けられるフィールド機器であって、
   取り付けられたフィールド機器用アダプタにセットされている位置情報を読み取る位置情報読取手段と、
   取り付けられたフィールド機器用アダプタが取り付けられている計測点の物理量を計測する物理量計測手段と、
   前記読み取った位置情報および前記計測した物理量を上位装置に送信する送信手段と
   を備えることを特徴とするフィールド機器。

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