JP6428803B2 - Field equipment and detectors - Google Patents
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Description
本発明は、センサを備えた検出器が測定信号を物理量に変換し、デジタルデータとして変換器に伝送するフィールド機器に関する。また、本発明は、センサを備えた検出器が測定信号を物理量に変換し、デジタルデータとして出力する検出器に関する。 The present invention relates to a field device in which a detector provided with a sensor converts a measurement signal into a physical quantity and transmits it to a converter as digital data. The present invention also relates to a detector in which a detector provided with a sensor converts a measurement signal into a physical quantity and outputs it as digital data.
従来、センサを備えた検出器と、測定値を計装用統一信号に変換して出力する変換器とが分離したフィールド機器では、演算に必要な電気回路すべてを変換器側に実装し、変換器が、検出器からアナログ伝送された測定信号を物理量に変換し、さらに計装用統一信号に変換して外部に出力する処理を行なっていた。 Conventionally, in a field device where a detector equipped with a sensor and a converter that converts the measured value into a unified signal for instrumentation and outputs it, all the electrical circuits required for calculation are mounted on the converter side. However, the measurement signal analog-transmitted from the detector is converted into a physical quantity, further converted into a unified signal for instrumentation, and output to the outside.
近年では、フィールド機器のインテリジェント化が進んでおり、検出器側で測定信号から物理量である測定値への変換等を行ない、得られた測定値をデジタルデータとして変換器に伝送するスマートセンサと呼ばれるフィールド機器が実用化されている。 In recent years, field devices have become more intelligent, called a smart sensor that performs conversion from measurement signals to measurement values that are physical quantities on the detector side, and transmits the obtained measurement values to the converter as digital data. Field devices are in practical use.
図4は、従来のスマートセンサ500の構成例を示すブロック図である。スマートセンサ500は、検出器510と変換器520とを備えており、ケーブル530で接続されている。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional
検出器510は、第1マイクロプロセッサ511、RAM512、ROM513、センサ514、増幅器515、フィルタ516、A/D変換器517、内部電源518を備えている。本図の例では、A系統、B系統の測定系を備えているものとし、センサ514、増幅器515、フィルタ516、A/D変換器517は、A系統、B系統に対応して2系統設けられている。
The
それぞれの系統において、センサ514が取得したアナログ測定信号は、増幅器515で増幅され、フィルタ516で必要な帯域が取り出された後、A/D変換器517でデジタル変換される。 In each system, an analog measurement signal acquired by the sensor 514 is amplified by an amplifier 515, a necessary band is extracted by a filter 516, and then digitally converted by an A / D converter 517.
そして、第1マイクロプロセッサ511が、RAM512、ROM513を利用して演算を行なうことで物理量である測定値に変換し、得られた測定値をデジタルデータとしてケーブル530を介して変換器520に出力する。
Then, the
変換器520は、第2マイクロプロセッサ521、RAM522、ROM523、4−20mA電流出力回路524、内部電源525を備えている。検出器510から伝送されたデジタルデータは、第2マイクロプロセッサ521が受信し、RAM522、ROM523を利用して所定の処理を行ない、4−20mA電流出力回路524が測定値を計装用統一信号である4−20mA直流電流に変換して外部装置540に出力する。
The
スマートセンサ500は、4−20mA直流電流を出力する信号線を介して外部装置540から電源供給を受けており、変換器520の内部電源525として用いるとともに、ケーブル530を介して検出器510の内部電源518に供給している。
The
検出器510で何らかのトラブルが生じた場合、原因究明等のために、センサ514が出力する測定信号を解析する必要性が生じる。一般に、現場に設置される検出器510は、作業者が立ち入ったり作業したりすることが困難な場所に設置される場合が多い。従って、そのような場合には、第1マイクロプロセッサ511が出力するデジタルデータを用いて解析することとなる。
When some trouble occurs in the
しかしながら、第1マイクロプロセッサ511が出力するデジタルデータは、センサ514が出力した測定信号を、A/D変換器527が離散化(デジタル化)し、第1マイクロプロセッサ511が物理量である測定値に変換したものであるため、測定信号の解析に必ずしも適したものではない。
However, the digital data output from the
そこで、本発明は、センサを備えた検出器が測定信号を物理量に変換し、デジタルデータとして変換器に伝送するフィールド機器において、センサの測定信号の解析を容易に行なえるようにすることを目的とする。また、センサを備えた検出器が測定信号を物理量に変換し、デジタルデータとして外部に出力する変換器において、同様に、センサの測定信号の解析を容易に行なえるようにすることを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to make it possible to easily analyze a measurement signal of a sensor in a field device in which a detector having a sensor converts a measurement signal into a physical quantity and transmits the digital signal to the converter. And Another object of the present invention is to make it possible to easily analyze a sensor measurement signal in a converter in which a detector provided with a sensor converts a measurement signal into a physical quantity and outputs the same as digital data. .
上記課題を解決するため、本発明のフィールド機器は、測定信号を取得するセンサと、前記測定信号に基づくアナログ信号をデジタル変換するアナログデジタル変換器と、デジタル変換された測定信号を測定値に変換してデジタル信号として出力する第1演算部と、を備えた検出器と、前記デジタル信号を入力し、計装用信号に変換して出力する変換器と、を備えたフィールド機器であって、前記検出器が、前記アナログ信号を前記デジタルデータとともに前記変換器に伝送することを特徴とする。
ここで、前記変換器が、前記伝送されたアナログ信号を測定可能な監視用端子を備えていてもよい。
また、前記検出器が、複数個のセンサと、各センサに対応したアナログデジタル変換器とを備え、各センサに係るアナログ信号を選択的に前記変換器に伝送してもよい。
また、前記検出器が、前記複数個のセンサの各々に対応して前記アナログデジタル変換器から出力される複数個のデジタル信号を選択的にアナログ信号に変換するデジタルアナログ変換器を備え、前記デジタルアナログ変換器から出力されるアナログ信号を前記変換器に伝送してもよい。
また、前記変換器が、前記伝送されたアナログ信号に基づいて測定値を算出し、前記デジタルデータとして伝送された測定値との照合を行なってもよい。
また、前記変換器が、前記アナログ信号に基づく測定値と前記デジタル信号に基づく測定値との相違が所定量を超える場合にアラームを出力してもよい。
また、前記変換器が、前記アナログ信号に基づく測定値と前記デジタル信号に基づく測定値とを照合することにより、前記デジタル信号の健全性を判断してもよい。
また、前記変換器が、伝送された前記アナログ信号の解析処理を行う第2演算部を備えていてもよい。
また、前記変換器が、前記デジタル信号を入力して処理する第2演算部と、前記第2演算部の前段に設けられる絶縁回路と、を備えていてもよい。
また、本発明の検出器は、測定信号を取得するセンサと、前記測定信号に基づくアナログ信号をデジタル変換するアナログデジタル変換器と、デジタル変換された測定信号を測定値に変換してデジタル信号として出力する第1演算部と、を備える検出器であって、前記検出器が、前記デジタル信号とともに前記アナログ信号を外部に出力する、ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a field device of the present invention includes a sensor that acquires a measurement signal, an analog-to-digital converter that digitally converts an analog signal based on the measurement signal, and converts the digitally converted measurement signal into a measurement value A first arithmetic unit that outputs the digital signal, and a converter that receives the digital signal, converts the digital signal into an instrumentation signal, and outputs the instrument signal, A detector transmits the analog signal together with the digital data to the converter.
Here, the converter may include a monitoring terminal capable of measuring the transmitted analog signal.
The detector may include a plurality of sensors and an analog-digital converter corresponding to each sensor, and an analog signal related to each sensor may be selectively transmitted to the converter.
Further, the detector includes a digital-analog converter that selectively converts a plurality of digital signals output from the analog-digital converter corresponding to each of the plurality of sensors into an analog signal, and the digital An analog signal output from the analog converter may be transmitted to the converter.
The converter may calculate a measurement value based on the transmitted analog signal and collate with the measurement value transmitted as the digital data.
The converter may output an alarm when the difference between the measured value based on the analog signal and the measured value based on the digital signal exceeds a predetermined amount.
The converter may determine the soundness of the digital signal by comparing the measurement value based on the analog signal with the measurement value based on the digital signal.
Further, the converter may include a second arithmetic unit that performs an analysis process on the transmitted analog signal.
In addition, the converter may include a second arithmetic unit that inputs and processes the digital signal, and an insulating circuit provided in a stage preceding the second arithmetic unit.
In addition, the detector of the present invention includes a sensor that acquires a measurement signal, an analog-digital converter that converts an analog signal based on the measurement signal into a digital signal, and converts the digitally converted measurement signal into a measurement value as a digital signal. A first arithmetic unit that outputs the analog signal together with the digital signal.
本発明によれば、センサを備えた検出器が測定信号を物理量に変換し、デジタル信号として変換器に伝送するフィールド機器において、センサの測定信号の解析を容易に行なえるようになる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the field apparatus which a detector provided with a sensor converts a measurement signal into a physical quantity, and transmits to a converter as a digital signal, it becomes possible to analyze a measurement signal of a sensor easily.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
図1は、本実施形態のスマートセンサ100の構成を示すブロック図である。スマートセンサ100は、検出器110と変換器120とを備えている。検出器110と変換器120とは、相互にケーブル130で接続されている。スマートセンサ100は、検出器110と変換器120とが分離した形態で構成される。そして、スマートセンサ100は、検出器110が測定値をデジタルデータとして変換器120に伝送するフィールド機器であり、渦流量計、電磁流量計、コリオリ流量計、差圧伝送器等とすることができる。本実施形態では、検出器110と変換器120とが離れて設置される。検出器110へのアクセスが変換器120へのアクセスよりも容易ではないものとする。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a
検出器110は、第1マイクロプロセッサ111(第1演算部)、RAM112、ROM113、センサ114、増幅器115、フィルタ116、A/D変換器117、内部電源118を備えている。本図の例では、検出器110は、A系統、B系統の測定系を備えている。そして、検出器110において、センサ114、増幅器115、フィルタ116、A/D変換器117は、A系統、B系統に対応して2系統設けられている。
The
それぞれの系統において、センサ114が取得したアナログ測定信号は、増幅器115で増幅され、フィルタ116で必要な帯域が取り出された後、A/D変換器117でデジタル変換される。 In each system, the analog measurement signal acquired by the sensor 114 is amplified by the amplifier 115, a necessary band is extracted by the filter 116, and then digitally converted by the A / D converter 117.
そして、第1マイクロプロセッサ111が、RAM112、ROM113を利用して演算を行なうことで物理量である測定値に変換し、得られた測定値をデジタルデータとしてケーブル130を介して変換器120に出力する。
Then, the
変換器120は、第2マイクロプロセッサ121(第2演算部)、RAM122、ROM123、4−20mA電流出力回路124、内部電源125、センサA信号監視用端子126を備えている。
The
検出器110から伝送されたデジタルデータを、第2マイクロプロセッサ121が受信する。第2マイクロプロセッサ121は、RAM122、ROM123を利用して、伝送されたデジタルデータに関して所定の処理を行なう。そして、4−20mA電流出力回路124が測定値を計装用統一信号である4−20mA直流電流に変換して外部装置140に出力する。ただし、他の規格の計装用信号を採用してもよい。
The
また、第2マイクロプロセッサ121の前段に、絶縁回路を設けるようにしてもよい。絶縁回路は、例えば、コンデンサ、絶縁トランス、フォトカプラ等を用いることができる。これにより、検出器のアース(接地)が必要とされるフィールド機器においても、機器内部で生じる帰還電流が外部のアース(接地)に流出することを防止できるため、機器内部の帰還電流の正確な制御が可能となり、4−20mA電流出力回路124の電流出力の精度を高めることができる。また、変換器120と検出器110側双方からの耐ノイズ性を高めることができる。
Further, an insulating circuit may be provided before the
スマートセンサ100は、4−20mA直流電流を出力する信号線を介して外部装置140から電源供給を受けている。スマートセンサ100は、供給された電力を変換器120の内部電源125として用いるとともに、ケーブル130を介して検出器110の内部電源118に供給している。なお、電磁流量計やコリオリ流量計のような4線式フィールド機器の変換器は、商用電源から電源供給を受けてもよい。
The
また、本実施形態では、検出器110におけるA系統のフィルタA116aが出力するアナログデータ(アナログ信号)を、ケーブル130を介して変換器120に伝送する。このため、ケーブル130は、デジタルデータ系(デジタル信号系)、アナログ信号系、電源供給系の3系統の電線を含むことになる。
In this embodiment, analog data (analog signal) output from the
つまり、変換器120は、デジタル通信用の信号線で検出器110に接続され、センサ信号を変換して得られるデジタルデータによる数値を取得することができる。この数値は、センサ信号に対応する物理量を変換して得られたデータであると言える。また、変換器120は、上記のデジタル通信用の信号線とは別に、少なくとも1本のアナログ信号のための信号線で検出器110に接続される。このアナログ信号は、少なくとも1つのセンサ取得信号を、検出器110から変換器120に伝送するためのものである。変換器120は、このアナログ信号線によって、センサ信号の監視を行うことができる。
That is, the
ここで言うデジタルデータ(デジタル信号)とは、検出器110側で信号処理したプロセス値や診断値の瞬時値に由来した信号をデジタル化した信号である。このデジタル信号は、例えば、それらの情報を変換器120側にシリアル通信あるいはパラレル通信により伝送させる信号、もしくは、検出器110側等の回路の正常/異常などの状態を二値化(例えば、ハイ(High)もしくはロー(Low)の二値)した信号である。また、デジタルデータは、必要に応じて適宜符号化されて検出器110側から変換器120側に伝送される場合もある。
なお、ここで、診断値とは、センサA114aやセンサB114bの状態診断の値である。診断値は、センサの正常あるいは異常を示すための基となる値である。
The digital data (digital signal) referred to here is a signal obtained by digitizing a signal derived from an instantaneous value of a process value or a diagnostic value subjected to signal processing on the
Here, the diagnostic value is a value of state diagnosis of the
また、アナログ信号とは、さまざまなフィールド機器の検出器110側で信号処理した、プロセス値や診断値の瞬時値をアナログ的に示す信号である。アナログ信号は、例えば電圧レベルにより、表す数値に対応付けられる。
Further, the analog signal is a signal that indicates an instantaneous value of a process value or a diagnostic value that is analog-processed on the
例えば、渦流量計の場合、アナログ信号は、センサから出力された信号そのもの(チャージアンプ(増幅器)後の信号)である。もしくは、アナログ信号は、センサ信号が存在する帯域のみ通過(フィルタ)させた信号である。もしくは、アナログ信号は、センサ信号を増幅させた後に所定のコンパレートレベルで比較した結果を表すパルス信号等の渦流量計で測定する流速を示す周波数の現在値を表す信号である。もしくは、上記のアナログ信号は、渦流量計の補正のための温度に関わるアナログ信号(温度測定回路からの電圧出力)や、圧力に関わるアナログ信号(圧力測定回路からの電圧出力)でも良い。また、上記の様々なアナログ信号を時分割で切り替えて検出器110側から変換器120側に伝送するようにしても良い。
For example, in the case of a vortex flowmeter, the analog signal is the signal itself output from the sensor (the signal after the charge amplifier (amplifier)). Alternatively, the analog signal is a signal that is passed (filtered) only in a band where the sensor signal exists. Or an analog signal is a signal showing the present value of the frequency which shows the flow velocity measured with a vortex flowmeter, such as a pulse signal showing the result compared after amplifying a sensor signal at a predetermined comparison level. Alternatively, the analog signal may be an analog signal related to temperature for correction of the vortex flowmeter (voltage output from the temperature measurement circuit) or an analog signal related to pressure (voltage output from the pressure measurement circuit). Further, the above various analog signals may be switched in a time division manner and transmitted from the
例えば、電磁流量計の場合、アナログ信号は、センサから出力された信号そのもの(チャージアンプ後の信号)である。もしくは、アナログ信号は、センサ信号が存在する帯域のみ通過させた信号である。もしくは、アナログ信号は、診断回路で取得したアナログ信号(電極電位信号、電極間インピーダンス、励磁電流に関わる信号)などでも良い。 For example, in the case of an electromagnetic flow meter, the analog signal is the signal itself output from the sensor (the signal after the charge amplifier). Alternatively, the analog signal is a signal that passes only the band where the sensor signal exists. Alternatively, the analog signal may be an analog signal (signal related to electrode potential signal, interelectrode impedance, excitation current) acquired by a diagnostic circuit.
例えば、コリオリ流量計もしくは超音波流量計の場合、アナログ信号は、センサから出力された信号そのもの(チャージアンプ後の信号)である。もしくは、アナログ信号は、センサ信号が存在する帯域のみ通過させた信号となる。もしくは、アナログ信号は、診断回路で取得したアナログ信号などでも良い。 For example, in the case of a Coriolis flowmeter or an ultrasonic flowmeter, the analog signal is the signal itself (the signal after the charge amplifier) output from the sensor. Alternatively, the analog signal is a signal that passes only the band in which the sensor signal exists. Alternatively, the analog signal may be an analog signal acquired by a diagnostic circuit.
変換器120に伝送されたアナログ信号は、センサA信号監視用端子126を介して、変換器120の外部から取り出せるようになっている。アナログ信号は、さらに第2マイクロプロセッサ121が取り込むようにしてもよい。
The analog signal transmitted to the
伝送されたアナログ信号は、センサA114aの測定信号を増幅器A115aが増幅し、フィルタA116aを通過したものであるため、センサの測定信号と見なすことができる。このため、変換器120に設けられたセンサA信号監視用端子126からアナログ信号を取り出すことで、センサの測定信号の解析を容易に行なうことができるようになる。なお、作業者が、変換器120のカバーを開けて、変換器内部にあるセンサA信号監視用端子126に外部測定器の測定入力部を接続し、アナログ信号を測定して解析を行なってもよい。
The transmitted analog signal can be regarded as a sensor measurement signal because the
変換器120に伝送されたアナログ信号は、センサの測定信号の解析以外にも用いることができる。例えば、アナログ信号をセンサA信号監視用端子126から取り込んだ装置が、あるいは、アナログ信号を取り込んだ第2マイクロプロセッサ121が、アナログ信号の測定信号に基づいて測定値を算出し、検出器110から送られたデジタルデータの測定値と照合することもできる。また、デジタル信号とアナログ信号のそれぞれの信号から変換した物理量の相違が所定の範囲(例えば、1%などといった許容誤差範囲)を超えるときに、アラームを出力するように変換器120を構成してもよい。上記の許容誤差は、例えば、測定精度などに基づいて予め決める。つまり、第2マイクロプロセッサ121は、アナログ信号に基づく測定値とデジタル信号に基づく測定値との相違が所定量を超える場合にアラームを出力する。この所定量は、上記のように得られた物理量に対する比率であってもよい。また、この所定量は、上記のように得られた物理量の絶対的な値であってもよい。これにより、安全計装における手法の異なる二重化した信号(アナログ信号とデジタル信号)による診断を行える。つまり、測定値の信頼性を高めたり、フィールド機器の異常動作の検出率を高めたりすることができる。
The analog signal transmitted to the
また、アナログ信号をセンサA信号監視用端子126から取り込んだ装置が、あるいは、アナログ信号を取り込んだ第2マイクロプロセッサ121が、アナログ信号の測定信号に基づく測定値とデジタルデータの測定値と照合して、伝送されたデジタル信号の健全性(健全であるか否か)を判断してもよい。例えば外部からのノイズ等によって、デジタル信号の表す測定値が大きな誤差を含む場合もあるが、上記のような健全性の判断により、こういったノイズ等の不健全な事象を検出することができる。
In addition, a device that captures an analog signal from the sensor A
ここで、アナログ信号とデジタル信号の比較の同時性を担保するために、変換器120側で、デジタル信号の取得タイミングとアナログ信号の取得タイミングを一致させる。例えば、デジタル信号が1演算周期前のデータを表す場合、アナログ信号も1演算周期前のデータになるように、サンプリングし保存する。そのために、適宜、遅延回路を設けたり、データを保存するためのメモリを設けたりする。
もしくは演算周期が無視できる程度の時間における積算値で比較しても良い。つまり、演算周期に比べて、積算値を取る期間を充分に長くする。この場合は、演算周期の調停を取る必要がなくなり、実現手段がより簡単となる。
Here, in order to ensure the simultaneity of comparison between the analog signal and the digital signal, the acquisition timing of the digital signal and the acquisition timing of the analog signal are matched on the
Or you may compare by the integrated value in time to the extent that a calculation period can be disregarded. That is, the period for taking the integrated value is made sufficiently longer than the calculation cycle. In this case, it is not necessary to adjust the calculation cycle, and the realization means becomes simpler.
算出された測定値と、送られたデジタルデータの測定値とが整合しない場合、例えば、恒常的な不一致であれば、ケーブル130が劣化している、一時的な不一致であれば、飛来ノイズが原因となっているというような診断も可能である。
If the calculated measurement value and the measurement value of the transmitted digital data do not match, for example, if there is a permanent mismatch, the
また、センサA信号監視用端子126から取り込んだアナログ信号に対してFFT等による周波数解析を行なうことで、配管振動や商用電源等の周辺環境に起因する周期的なノイズを検出することができる。具体的には、例えば、第2マイクロプロセッサ121がセンサA信号監視用端子126から読み取ったアナログ信号の周波数解析を行うことによりこれを実現できる。また、周波数解析に限らず、その他の様々な解析処理を行うことにより、検出対象の挙動を検知することができる。
In addition, by performing frequency analysis by FFT or the like on the analog signal taken in from the sensor A
なお、本実施形態は、上述した態様に限られず、種々の変形を行なうことができる。例えば、上述の実施形態では、A系統のセンサの測定信号をアナログ信号として変換器120に伝送していたが、他の系統のセンサの測定信号をアナログ信号として変換器120に伝送してもよいし、全系統についてセンサの測定信号をアナログ信号として変換器120に伝送してもよい。
In addition, this embodiment is not restricted to the aspect mentioned above, A various deformation | transformation can be performed. For example, in the above-described embodiment, the measurement signal of the A system sensor is transmitted to the
[第2実施形態]
図2は、本実施形態のスマートセンサ200の構成を示すブロック図である。スマートセンサ200は、検出器210と変換器220とを備えており、ケーブル130で接続されている。本実施形態の特徴として、検出器210は、セレクタ119を備えている。つまり、検出器210は、セレクタ119を設けて、フィルタA116aの出力データと、フィルタB116bの出力データとを切り替えて、変換器120に設けられたセンサ信号監視用端子127に伝送するようにしてもよい。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the
セレクタ119の切換動作については、第2マイクロプロセッサ121が第1マイクロプロセッサ111に切換指示を与え、第1マイクロプロセッサ111が切換制御を行なうようにすればよい。
Regarding the switching operation of the
[第3実施形態]
図3は、本実施形態のスマートセンサ300の構成を示すブロック図である。スマートセンサ300は、検出器310と変換器320とを備えており、ケーブル130で接続されている。本実施形態においては、図示するように、第1マイクロプロセッサ111がA/D変換器A117aおよびA/D変換器B117bから入力したデジタルのセンサ測定信号を、いずれかを選択してD/A変換器151でアナログ信号に変換して、変換器120に設けられたセンサ信号監視用端子127に伝送する。
[Third Embodiment]
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the
以上、第1実施形態から第3実施形態までを説明した。なお、図1,図2,図3の検出器(それぞれ、110、210、310)では、A/D変換器を2つ設けていたが、A/D変換器を1つとして、フィルタA116a、フィルタB116bからのアナログ信号を、マルチプレクサ(不図示)を用いて選択的に入力してもよい。つまり、この場合、複数個のアナログ信号のいずれかに基づいて変換されたデジタル信号を、検出器が、変換器に伝送する。
The first embodiment to the third embodiment have been described above. 1, 2 and 3 (110, 210 and 310, respectively) are provided with two A / D converters. However, the
なお、検出器110(あるいは、210、310)から変換器120(あるいは、220、320)に伝送するセンサ測定信号は、所定の汎用フォーマットに変換して伝送してもよい。例えば、1−5Vの電圧信号に変換することで、センサA信号監視用端子126からアナログ信号の取り出しおよび解析に汎用的な装置を利用することができるようになる。
The sensor measurement signal transmitted from the detector 110 (or 210, 310) to the converter 120 (or 220, 320) may be converted into a predetermined general-purpose format and transmitted. For example, by converting to a voltage signal of 1-5 V, a general-purpose device can be used for taking out and analyzing an analog signal from the sensor A
図1,図2,図3に示した第1マイクロプロセッサ111の機能は、A/D変換値の取得、A/D変換値の演算、これら値の第2マイクロプロセッサ121へのデータ伝送(シリアル通信 もしくはパラレル通信)、第2マイクロプロセッサ121からのデータ伝送(シリアル通信 もしくはパラレル通信)コマンドに基づく処理である。こういった機能は、マイクロプロセッサだけでなく、ASIC(ゲートアレイ)でも実現できる。ASICで実現する場合、上に列挙した機能のみを持つようにすればよいため、マイクロプロセッサで実現する場合と比べて、使用するメモリ、ペリフェラル(タイマ、シリアル通信、汎用I/O)を少なくすることができる。これにより、本実施形態あるいはその変形例を、より低消費電力、より低コスト、あるいはより省面積で実現することが可能となる。
The functions of the
また、スマートセンサ100、200、300のそれぞれにおいては、外部装置140から電力を供給する構成としていたが、変形例として、次にようにしてもよい。即ち、検出器110、210、310のそれぞれにおいて、内部電源118が、変換器120、220、320側からの電力供給を受けずに、電源として機能するようにする。これにより、変換器が不要な構成で外部装置に対して信号を出力させる検出器を構成することができる。つまり、この例における検出器は、測定信号を取得するセンサと、前記測定信号に基づくアナログ信号をデジタル変換するアナログデジタル変換器と、デジタル変換された測定信号を測定値に変換してデジタル信号として出力する第1演算部と、を備える検出器であって、前記検出器が、前記デジタル信号とともに前記アナログ信号を外部に出力する。
In each of the
100…スマートセンサ、110…検出器、111…第1マイクロプロセッサ、114…センサ、115…増幅器、116…フィルタ、117…A/D変換器、118…内部電源、119…セレクタ、120…変換器、121…第2マイクロプロセッサ、124…4−20mA電流出力回路、125…内部電源、126…センサA信号監視用端子、127…センサ信号監視用端子、130…ケーブル、140…外部装置、151…D/A変換器、200…スマートセンサ、210…検出器、220…変換器、300…スマートセンサ、310…検出器、320…変換器
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記測定信号に基づくアナログ信号をデジタル変換するアナログデジタル変換器と、
デジタル変換された測定信号を測定値に変換してデジタル信号として出力する第1演算部と、
を備えた検出器と、
前記デジタル信号を入力し、計装用信号に変換して出力する変換器と、
を備えたフィールド機器であって、
前記検出器が、前記デジタル信号とともに前記アナログ信号を前記変換器に伝送することを特徴とするフィールド機器。 A sensor for obtaining a measurement signal;
An analog-to-digital converter for digitally converting an analog signal based on the measurement signal;
A first computing unit that converts the digitally converted measurement signal into a measurement value and outputs the measurement value as a digital signal;
A detector with
A converter that inputs the digital signal, converts it into an instrumentation signal, and outputs it,
A field device comprising:
The field device characterized in that the detector transmits the analog signal together with the digital signal to the converter.
前記伝送されたアナログ信号を測定可能な監視用端子を備えている、
ことを特徴とする請求項1に記載のフィールド機器。 The converter is
A monitoring terminal capable of measuring the transmitted analog signal;
The field device according to claim 1, wherein:
複数個のセンサと、各センサに対応したアナログデジタル変換器とを備え、
各センサに係るアナログ信号を選択的に前記変換器に伝送する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のフィールド機器。 The detector is
A plurality of sensors and an analog-digital converter corresponding to each sensor are provided.
Selectively transmitting an analog signal associated with each sensor to the converter;
The field device according to claim 1 or 2, characterized in that.
前記複数個のセンサの各々に対応して前記アナログデジタル変換器から出力される複数個のデジタル信号を選択的にアナログ信号に変換するデジタルアナログ変換器を備え、
前記デジタルアナログ変換器から出力されるアナログ信号を前記変換器に伝送する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のフィールド機器。 The detector is
A digital-to-analog converter that selectively converts a plurality of digital signals output from the analog-to-digital converter corresponding to each of the plurality of sensors into analog signals,
Transmitting an analog signal output from the digital-analog converter to the converter;
The field device according to claim 1 or 2 , characterized in that.
前記伝送されたアナログ信号に基づいて測定値を算出し、前記デジタル信号として伝送された測定値との照合を行なう、
ことを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載のフィールド機器。 The converter is
Calculate a measurement value based on the transmitted analog signal, and collate with the measurement value transmitted as the digital signal,
The field device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
前記アナログ信号に基づく測定値と前記デジタル信号に基づく測定値との相違が所定量を超える場合にアラームを出力する、
ことを特徴とする請求項5に記載のフィールド機器。 The converter is
An alarm is output when a difference between the measured value based on the analog signal and the measured value based on the digital signal exceeds a predetermined amount;
The field device according to claim 5.
前記アナログ信号に基づく測定値と前記デジタル信号に基づく測定値とを照合することにより、前記デジタル信号の健全性を判断する、
ことを特徴とする請求項5または請求項6に記載のフィールド機器。 The converter is
Determining the soundness of the digital signal by collating the measured value based on the analog signal with the measured value based on the digital signal;
The field device according to claim 5 or 6, characterized by the above.
伝送された前記アナログ信号の解析処理を行う第2演算部を備える、
ことを特徴とする請求項1から7までのいずれか1項に記載のフィールド機器。 The converter is
A second arithmetic unit that performs an analysis process on the transmitted analog signal;
The field device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that:
前記デジタル信号を入力して処理する第2演算部と、
前記第2演算部の前段に設けられる絶縁回路と、
を備えることを特徴とする請求項1から7までのいずれか1項に記載のフィールド機器。 The converter is
A second arithmetic unit that inputs and processes the digital signal;
An insulation circuit provided in a preceding stage of the second arithmetic unit;
The field device according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
前記測定信号に基づくアナログ信号をデジタル変換するアナログデジタル変換器と、
デジタル変換された測定信号を測定値に変換してデジタル信号として出力する第1演算部と、
を備える検出器であって、
前記検出器が、前記デジタル信号とともに前記アナログ信号を外部に出力する、
ことを特徴とする検出器。 A sensor for obtaining a measurement signal;
An analog-to-digital converter for digitally converting an analog signal based on the measurement signal;
A first computing unit that converts the digitally converted measurement signal into a measurement value and outputs the measurement value as a digital signal;
A detector comprising:
The detector outputs the analog signal together with the digital signal to the outside.
A detector characterized by that.
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