JP7113677B2

JP7113677B2 - Signal processor and signal processing module

Info

Publication number: JP7113677B2
Application number: JP2018116385A
Authority: JP
Inventors: 光行白江
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2018-06-19
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2022-08-05
Anticipated expiration: 2038-06-19
Also published as: JP2019219876A

Description

本開示は、ＨＡＲＴ通信などのハイブリッド通信（スマート通信）に対応した機器の実現方式に関する。 The present disclosure relates to a method for realizing a device compatible with hybrid communication (smart communication) such as HART communication.

従来から、ＨＡＲＴ（ＨｉｇｈｗａｙＡｄｄｒｅｓｓａｂｌｅＲｅｍｏｔｅＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）通信方式など、４ｍＡ～２０ｍＡのアナログ信号にデジタル信号を重畳して、複数の信号を同時に伝送するハイブリッド通信（スマート通信）方式が知られている（例えば特許文献１～４）。ハイブリッド通信では、例えば送信機器から受信機器に伝送される直流のアナログ信号を、０、１に対応する周波数でそれぞれ変調することによってデジタル信号を重畳する（特許文献４参照）。このため、ハイブリッド通信に機器を対応させるためには、その為の機能を機器に追加する必要がある。従来は、図８に示すように、アナログ信号（電流）を電気的に生成する既存の入出力モジュール（図８のアナログ電流出力生成モジュール）とは別に、重畳するデジタル信号を電気的に生成するモジュール（図８のデジタル信号波形生成モジュール）を設け、さらにマルチプレクサ（図８の入力信号重畳ハードウェア）を設けてアナログ信号とデジタル信号を電気的に重畳し、その合成波を出力する（図８参照）。若しくは、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡコンバータの出力に従ってアナログ信号をモデムで変調して、４ｍＡ～２０ｍＡのアナログ信号に変調波形を合成する。 Conventionally, a hybrid communication (smart communication) method, such as the HART (Highway Addressable Remote Transducer) communication method, which superimposes a digital signal on an analog signal of 4 mA to 20 mA and simultaneously transmits a plurality of signals has been known (for example, patent References 1-4). In hybrid communication, for example, a digital signal is superimposed by modulating a DC analog signal transmitted from a transmitting device to a receiving device with frequencies corresponding to 0 and 1 (see Patent Document 4). Therefore, in order to make a device compatible with hybrid communication, it is necessary to add a function for that purpose to the device. Conventionally, as shown in FIG. 8, a digital signal to be superimposed is electrically generated separately from an existing input/output module (analog current output generation module in FIG. 8) that electrically generates an analog signal (current). A module (digital signal waveform generation module in FIG. 8) is provided, and a multiplexer (input signal superimposition hardware in FIG. 8) is provided to electrically superimpose the analog signal and the digital signal, and output the composite wave (FIG. 8 reference). Alternatively, an analog signal is modulated by a modem in accordance with the output of a DA converter that converts a digital signal into an analog signal, and a modulated waveform is synthesized into an analog signal of 4 mA to 20 mA.

このようなハイブリッド通信は、例えばプラントのプロセス計装において、ハイブリッド通信対応機器間で行われる。プラントには、差圧変換器や温度変換器などの発信器（計測器）や、調節弁といった操作端などとなるフィールド機器が多数設置されている。また、各フィールド機器と制御装置とが個別の信号線でそれぞれ接続されることにより、各計測器によって計測された温度、流量、圧力などの計測値や、操作端への弁開度などの指令値を通信するためのアナログ信号が各信号線を伝送される。そして、フィールド装置と制御装置との通信にハイブリッド通信を適用することにより、信号線に伝送するアナログ信号（測定信号、制御信号）に、例えば保守情報などの機器情報となるデジタル信号を重畳させることで、計測値等と機器情報等とを同時に通信することが可能となる。 Such hybrid communication is performed between devices capable of hybrid communication, for example, in plant process instrumentation. Plants are equipped with a large number of transmitters (measuring instruments), such as differential pressure transducers and temperature transducers, and field devices, such as control valves, which act as operating devices. In addition, by connecting each field device and the control device with individual signal lines, the measured values of temperature, flow rate, pressure, etc. Analog signals for communicating values are transmitted on each signal line. By applying hybrid communication to the communication between the field device and the control device, it is possible to superimpose a digital signal that becomes device information such as maintenance information on analog signals (measurement signals, control signals) transmitted to the signal line. , it is possible to simultaneously communicate measurement values and the like and device information and the like.

特開２０１３－１４９２５６号公報JP 2013-149256 A 特開２０１１－５０１０２号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-50102 特開２０１４－１７８７５４号公報JP 2014-178754 A 特開２０１２－１９９７７９号公報JP 2012-199779 A

従来のような、デジタル信号の生成及びアナログ信号への重畳を行うためのハードウェアを、アナログ信号を生成するためのハードウェアとは別に設ける場合には、その為の部品（ハードウェア）の増加による機器の信頼性の低下及び、コスト増が問題となる。例えば、これらのハードウェアを共通のデバイスに実装するとしても、アナログ電流の入出力を行う部分と、デジタル信号を生成、出力する部分と、これらの信号を重畳する部分とは、それぞれ電気的に接続された個別のハードウェアであるため、上記の課題の解決策とはならない。 If the conventional hardware for generating digital signals and superimposing them on analog signals is provided separately from the hardware for generating analog signals, the number of parts (hardware) increases. There is a problem that the reliability of the equipment is lowered and the cost is increased due to this. For example, even if these hardware are implemented in a common device, the part that inputs and outputs analog current, the part that generates and outputs digital signals, and the part that superimposes these signals are electrically Connected discrete hardware does not solve the above problems.

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、信頼性の向上およびコストの低減がなされたハイブリッド通信用の信号処理装置を提供することを目的とする。 In view of the circumstances described above, at least one embodiment of the present invention aims to provide a signal processing apparatus for hybrid communication with improved reliability and reduced cost.

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る信号処理装置は、
アナログ信号にデジタル信号が重畳されたハイブリッド信号を、通信相手機器が接続された信号線に出力する信号処理装置であって、
前記アナログ信号のアナログ信号値の所定期間における時間推移に対応する直流信号推移データを生成する直流信号推移データ生成部と、
前記デジタル信号のデジタル信号値の前記所定期間における時間推移に対応する交流信号波形データを生成する交流波形データ生成部と、
前記直流信号推移データと前記交流信号波形データとを合成したハイブリッド波形データを生成するハイブリッド波形データ生成部と、
前記ハイブリッド波形データに基づいて、前記信号線の電流を制御する信号制御部と、を備える。 (1) A signal processing device according to at least one embodiment of the present invention,
A signal processing device that outputs a hybrid signal in which a digital signal is superimposed on an analog signal to a signal line connected to a communication partner device,
a DC signal transition data generation unit that generates DC signal transition data corresponding to time transition of the analog signal value of the analog signal in a predetermined period;
an AC waveform data generation unit that generates AC signal waveform data corresponding to the time transition of the digital signal value of the digital signal in the predetermined period;
a hybrid waveform data generation unit that generates hybrid waveform data by synthesizing the DC signal transition data and the AC signal waveform data;
and a signal control unit that controls the current of the signal line based on the hybrid waveform data.

上記（１）の構成によれば、所望のハイブリッド信号を信号線に伝送させるにあたって、信号線に伝送すべきハイブリッド信号の信号値の時間推移を示すハイブリッド波形データを生成し、ハイブリッド波形データに基づいて信号線の電流を制御する。ハイブリッド波形データは、アナログ信号値の時間推移を示すデータ（直流信号推移データ）と、デジタル信号値の時間推移を示すデータ（交流信号波形データ）とを、データ処理によってソフトウェア的に合成（演算）して生成したデータであり、ハイブリッド信号の実際の伝送時に信号線を流れるであろうハイブリッド信号の電流値などの信号値の時間推移を示すものである。 According to the above configuration (1), in transmitting a desired hybrid signal to the signal line, hybrid waveform data indicating the time transition of the signal value of the hybrid signal to be transmitted to the signal line is generated, and based on the hybrid waveform data. control the current in the signal line. Hybrid waveform data combines (calculates) data representing the time transition of analog signal values (DC signal transition data) and data representing the time transition of digital signal values (AC signal waveform data) through software processing. This is data generated by the hybrid signal, and indicates the time transition of the signal value such as the current value of the hybrid signal that will flow through the signal line when the hybrid signal is actually transmitted.

このように、物理的な信号同士の重畳によりハイブリッド信号を生成するのではなく、情報処理によってハイブリッド波形データの数値データを生成し、ハイブリッド波形データに従って信号線の電流を制御することにより、所望のハイブリッド信号を適切に信号線に出力することができる。よって、これまでＨＡＲＴ通信などのハイブリッド通信において従来必須とされてきた信号重畳用のハードウェアを不要とすることができるなど、ハイブリッド通信対応の機器を単一のデバイスで安価に実現可能とすることができると共に、比較的故障が多いとされるハードウェア回路を用いないため、信号処理装置を備える制御装置などの機器の信頼性を飛躍的に向上させることができる。 In this way, instead of generating a hybrid signal by superimposing physical signals, numerical data of hybrid waveform data is generated by information processing, and the current of the signal line is controlled according to the hybrid waveform data to obtain a desired signal. A hybrid signal can be appropriately output to the signal line. Therefore, it is possible to eliminate the need for hardware for signal superimposition, which has hitherto been essential in hybrid communication such as HART communication, so that a device compatible with hybrid communication can be realized with a single device at low cost. In addition, the reliability of equipment such as a control device equipped with a signal processing device can be dramatically improved because a hardware circuit that is relatively prone to failure is not used.

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記交流波形データ生成部は、前記デジタル信号値の時間推移を形作るビット列の各々のビット値を、前記ビット値の種類に応じて定められた周波数の波形データに置き換えることにより、前記交流信号波形データを生成する。
上記（２）の構成によれば、ビット列を構成する各ビットのビット値を、ビット値の種類（０または１）に対応する波形データで置換することにより、交流信号波形データを生成する。これによって、交流信号波形データを生成することができる。 (2) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
The AC waveform data generator replaces each bit value of a bit string forming the time transition of the digital signal value with waveform data of a frequency determined according to the type of the bit value, thereby generating the AC signal waveform data. to generate
According to the above configuration (2), the AC signal waveform data is generated by replacing the bit value of each bit forming the bit string with the waveform data corresponding to the bit value type (0 or 1). Thereby, AC signal waveform data can be generated.

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）～（２）の構成において、
前記ハイブリッド波形データは電圧値の時間推移を示し、
前記信号制御部は、
トランスを介して前記信号線に接続されており、
前記ハイブリッド波形データに基づいて、前記トランスの入力側の入力電圧を制御する。 (3) In some embodiments, in the configurations of (1) to (2) above,
The hybrid waveform data indicates the time transition of the voltage value,
The signal control unit is
connected to the signal line via a transformer,
An input voltage on the input side of the transformer is controlled based on the hybrid waveform data.

上記（３）の構成によれば、ハイブリッド波形データに従って、トランスに入力する入力電圧を例えばＰＷＭ制御により制御する。信号線を流れる電流は、接続されている負荷（抵抗）の抵抗値の影響を受けるが、電圧を制御することによって、所望の電流を信号線に流すことができる。よって、ハイブリッド信号を信号線に適切に出力することができる。 According to the above configuration (3), the input voltage to be input to the transformer is controlled by PWM control, for example, according to the hybrid waveform data. The current flowing through the signal line is affected by the resistance value of the connected load (resistor), but by controlling the voltage, a desired current can flow through the signal line. Therefore, the hybrid signal can be appropriately output to the signal line.

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記信号制御部は、
前記トランスの前記入力電圧および前記入力側の入力電流の各々の計測値に基づいて、前記トランスの出力側に接続された前記信号線の出力電流推定値を算出する出力電流推定部と、
前記出力電流推定値に基づいて、前記ハイブリッド波形データを補正する補正電圧データを算出する補正電圧データ算出部と、をさらに有し、
前記ハイブリッド波形データおよび前記補正電圧データに基づいて、前記トランスの前記入力電圧を制御する。 (4) In some embodiments, in the configuration of (3) above,
The signal control unit is
an output current estimating unit that calculates an estimated output current value of the signal line connected to the output side of the transformer based on the measured values of the input voltage and the input current of the input side of the transformer;
a correction voltage data calculation unit that calculates correction voltage data for correcting the hybrid waveform data based on the output current estimated value;
The input voltage of the transformer is controlled based on the hybrid waveform data and the corrected voltage data.

上記（４）の構成によれば、トランスの入力側（１次側）の入力電流および入力電圧の計測値に基づいて、トランスで絶縁された信号線を流れる電流値を推定する。また、この推定値である出力電流推定値をフィードバックすることにより、フィードバック前（補正前）のハイブリッド波形データに応じた電流値が信号線を流れるように、トランスの入力電圧を制御する。これによって、ハイブリッド波形データに応じた電流を信号線に流すことができ、ハイブリッド信号を信号線に適切に出力することができる。 According to the above configuration (4), the current value flowing through the signal line insulated by the transformer is estimated based on the measured values of the input current and the input voltage on the input side (primary side) of the transformer. Further, by feeding back the output current estimated value, which is the estimated value, the input voltage of the transformer is controlled so that the current value corresponding to the hybrid waveform data before feedback (before correction) flows through the signal line. As a result, a current corresponding to the hybrid waveform data can be passed through the signal line, and the hybrid signal can be appropriately output to the signal line.

（５）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記信号制御部は、
前記トランスの前記入力側の入力電流の計測値に基づいて、前記通信相手機器に対して一定の電圧を供給するように前記ハイブリッド波形データを補正するための定電圧補正データを算出する定電圧補正データ算出部を、さらに有し、
前記ハイブリッド波形データおよび前記定電圧補正データに基づいて、前記トランスの前記入力電圧を制御する。 (5) In some embodiments, in the configuration of (3) above,
The signal control unit is
Constant voltage correction for calculating constant voltage correction data for correcting the hybrid waveform data so as to supply a constant voltage to the communication partner device based on the measured value of the input current on the input side of the transformer. further comprising a data calculation unit;
The input voltage of the transformer is controlled based on the hybrid waveform data and the constant voltage correction data.

上記（５）の構成によれば、信号処理装置はディストリビュータ（電源供給装置）の機能を有しており、トランスの入力側（１次側）の入力電流をフィードバックすることにより、通信相手機器に対して信号線を介して電源を供給する。これによって、通信相手機器に対して定電圧供給を行うことができる。 According to the above configuration (5), the signal processing device has the function of a distributor (power supply device), and by feeding back the input current on the input side (primary side) of the transformer, Power is supplied to it through the signal line. As a result, a constant voltage can be supplied to the communication partner device.

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）～（５）の構成において、
前記ハイブリッド信号は、ＨＡＲＴ信号である。
上記（６）の構成によれば、単一のデバイスでハードウェアによる重畳なしにＨＡＲＴ通信を行うことができる。 (6) In some embodiments, in the configurations of (1) to (5) above,
The hybrid signal is a HART signal.
According to the configuration (6) above, HART communication can be performed by a single device without superimposition by hardware.

（７）本発明の少なくとも一実施形態に係る信号処理モジュールは、
アナログ信号にデジタル信号が重畳されたハイブリッド信号を、通信相手機器が接続された信号線に出力する信号処理モジュールであって、
集積回路上に形成された、上記（１）～（６）のいずれか１項に記載の信号処理装置を備える。
上記（７）の構成によれば、上記（１）～（６）と同様の効果を奏する。また、信号処理装置がモジュール化されることによって、プラントの制御装置などに容易に組み込むことができる。 (7) A signal processing module according to at least one embodiment of the present invention,
A signal processing module that outputs a hybrid signal in which a digital signal is superimposed on an analog signal to a signal line connected to a communication partner device,
The signal processing device according to any one of (1) to (6) above is formed on an integrated circuit.
According to the configuration of (7) above, the same effects as those of (1) to (6) above are achieved. Further, since the signal processing device is modularized, it can be easily incorporated into a plant control device or the like.

（８）幾つかの実施形態では、上記（７）の構成において、
前記信号処理モジュールはＡＯモジュールである。
上記（８）の構成によれば、上記（７）と同様の効果を奏する。 (8) In some embodiments, in the configuration of (7) above,
Said signal processing module is an AO module.
According to the configuration of (8) above, the same effect as that of (7) above is achieved.

（９）幾つかの実施形態では、上記（７）の構成において、
前記信号処理モジュールはＡＩモジュールである。
上記（９）の構成によれば、上記（７）と同様の効果を奏する。 (9) In some embodiments, in the configuration of (7) above,
Said signal processing module is an AI module.
According to the configuration of (9) above, the same effect as that of (7) above is achieved.

（１０）幾つかの実施形態では、上記（７）～（９）の構成において、
前記信号処理モジュールは、プラントを制御する制御装置に組み込まれている。
上記（１０）の構成によれば、上記（７）と同様の効果を奏する。 (10) In some embodiments, in the configurations of (7) to (9) above,
The signal processing module is incorporated in a controller that controls the plant.
According to the configuration of (10) above, the same effect as that of (7) above is achieved.

（１１）幾つかの実施形態では、上記（７）～（１０）の構成において、
前記集積回路は、ＰＬＤである。
上記（１１）の構成によれば、上記（７）と同様の効果を奏する。 (11) In some embodiments, in the configurations of (7) to (10) above,
The integrated circuit is a PLD.
According to the configuration of (11) above, the same effect as that of (7) above is achieved.

（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係る信号処理装置は、
アナログ信号にデジタル信号が重畳されたハイブリッド信号を、通信相手機器が接続された信号線に出力する信号処理装置であって、
前記アナログ信号のアナログ信号値の所定期間における時間推移に対応する直流信号推移データを生成する直流信号推移データ生成部と、
前記デジタル信号のデジタル信号値の前記所定期間における時間推移に対応する交流信号波形データを生成する交流波形データ生成部と、
前記直流信号推移データと前記交流信号波形データとを合成したハイブリッド波形データを生成するハイブリッド波形データ生成部と、
前記ハイブリッド波形データに基づいて、前記信号線の電圧を制御する信号制御部と、を備える。 (12) A signal processing device according to at least one embodiment of the present invention,
A signal processing device that outputs a hybrid signal in which a digital signal is superimposed on an analog signal to a signal line connected to a communication partner device,
a DC signal transition data generation unit that generates DC signal transition data corresponding to time transition of the analog signal value of the analog signal in a predetermined period;
an AC waveform data generation unit that generates AC signal waveform data corresponding to the time transition of the digital signal value of the digital signal in the predetermined period;
a hybrid waveform data generation unit that generates hybrid waveform data by synthesizing the DC signal transition data and the AC signal waveform data;
and a signal control unit that controls the voltage of the signal line based on the hybrid waveform data.

上記（１２）の構成によれば、ハイブリッド波形データに基づいて、前記信号線の電圧を制御する。これによって、上記（１）と同様の効果を奏する。 With configuration (12) above, the voltage of the signal line is controlled based on the hybrid waveform data. This provides the same effect as (1) above.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、信頼性の向上およびコストの低減がなされたハイブリッド通信用の信号処理装置が提供される。 According to at least one embodiment of the present invention, a signal processing apparatus for hybrid communication with improved reliability and reduced cost is provided.

本発明の一実施形態に係る信号処理装置の構成を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically showing the configuration of a signal processing device according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態に係る信号処理装置を備えるＡＯモジュールの構成を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically showing the configuration of an AO module provided with a signal processing device according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態に係る信号処理装置を備えるＡＩモジュールの構成を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly composition of AI module provided with a signal processor concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る信号処理装置を備える制御装置（ＤＣＳ）の構成を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly composition of a control device (DCS) provided with a signal processor concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る直流信号推移データを説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining DC signal transition data according to one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態に係る交流信号波形データを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the alternating current signal waveform data based on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るハイブリッド波形データを説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining hybrid waveform data according to an embodiment of the present invention; FIG. 従来のハイブリッド通信対応の機器構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a device configuration for conventional hybrid communication;

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。 Several embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, and are merely illustrative examples. do not have.
For example, expressions denoting relative or absolute arrangements such as "in a direction", "along a direction", "parallel", "perpendicular", "center", "concentric" or "coaxial" are strictly not only represents such an arrangement, but also represents a state of relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "identical", "equal", and "homogeneous", which express that things are in the same state, not only express the state of being strictly equal, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, expressions that express shapes such as squares and cylinders do not only represent shapes such as squares and cylinders in a geometrically strict sense, but also include irregularities and chamfers to the extent that the same effect can be obtained. The shape including the part etc. shall also be represented.
On the other hand, the expressions "comprising", "comprising", "having", "including", or "having" one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.

図１は、本発明の一実施形態に係る信号処理装置１の構成を概略的に示す図である。図２は、本発明の一実施形態に係る信号処理装置１を備えるＡＯモジュールの構成を概略的に示す図である。図３は、本発明の一実施形態に係る信号処理装置１を備えるＡＩモジュールの構成を概略的に示す図である。図４は、本発明の一実施形態に係る信号処理装置１を備える制御装置８（ＤＣＳ）の構成を概略的に示す図である。図５は、本発明の一実施形態に係る直流信号推移データＤａを説明するための図である。図６は、本発明の一実施形態に係る交流信号波形データＤｄを説明するための図である。また、図７は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド波形データＤを説明するための図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a signal processing device 1 according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of an AO module that includes the signal processing device 1 according to one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of an AI module that includes the signal processing device 1 according to one embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of a control device 8 (DCS) including the signal processing device 1 according to one embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram for explaining DC signal transition data Da according to one embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram for explaining AC signal waveform data Dd according to one embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram for explaining hybrid waveform data D according to one embodiment of the present invention.

図１～図４に示すように、信号処理装置１は、アナログ信号（図５参照）にデジタル信号（図６参照）が重畳されたハイブリッド信号Ｈ（図７参照）を、通信相手機器９が接続された信号線９１に出力する装置である。ハイブリッド信号Ｈは、直流（ＤＣ）を用いて伝送されるアナログ信号を、デジタル値の０値および１値に対してそれぞれ定められた特定の周波数で周波数変調した信号であり、信号線９１を伝送される。よって、通信相手機器９は、信号線９１を伝送されたハイブリッド信号Ｈを受信し、ハイブリッド信号Ｈの周波数成分を除去することにより信号線９１を伝送されたアナログ信号を受信し、他方、ハイブリッド信号Ｈの周波数成分から信号線９１を伝送されたデジタル信号を受信する。 As shown in FIGS. 1 to 4, the signal processing device 1 generates a hybrid signal H (see FIG. 7) in which a digital signal (see FIG. 6) is superimposed on an analog signal (see FIG. 5). It is a device that outputs to the connected signal line 91 . The hybrid signal H is a signal obtained by frequency-modulating an analog signal transmitted using a direct current (DC) at specific frequencies respectively determined for 0 and 1 digital values, and is transmitted through the signal line 91. be done. Therefore, the communication partner device 9 receives the hybrid signal H transmitted through the signal line 91, removes the frequency component of the hybrid signal H, receives the analog signal transmitted through the signal line 91, and receives the hybrid signal H. It receives the digital signal transmitted through the signal line 91 from the H frequency component.

例えば、プラントには、温度、流量、圧力などを計測する各種の計測器（センサ）や、調節弁（バルブ）といった操作端などであるフィールド機器が多数設置される。また、各フィールド機器は、分散制御システム（ＤＣＳ：ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ）などのプラントを制御する制御装置８に対して、個別の信号線９１で接続される。そして、上述したアナログ信号は、計測器から制御装置８に送信される計測値や、制御装置８から操作端に送信される指令値（バルブに対して送信される弁開度指令値など）の情報（以下、アナログ主情報Ｔａ）の通信に用いられる。より具体的には、例えば４ｍＡの電流が０％、２０ｍＡの電流が１００％というように、アナログ信号の４ｍＡ～２０ｍＡの電流値にアナログ主情報Ｔａを対応付け（マッピングし）、アナログ主情報Ｔａをアナログ信号に載せて通信する。 For example, in a plant, various measuring instruments (sensors) for measuring temperature, flow rate, pressure, etc., and a large number of field devices such as control valves (valves) are installed. In addition, each field device is connected by an individual signal line 91 to a control device 8 that controls a plant such as a distributed control system (DCS). The analog signal described above is a measurement value sent from the measuring device to the control device 8, and a command value sent from the control device 8 to the operation terminal (a valve opening command value sent to the valve, etc.). It is used for communication of information (hereinafter referred to as analog main information Ta). More specifically, the analog main information Ta is associated (mapped) with the current values of 4 mA to 20 mA of the analog signal such that the current of 4 mA is 0% and the current of 20 mA is 100%. are placed on analog signals for communication.

他方、デジタル信号は、計測値を計測した計測器を識別するための番号など、デジタル信号の送信元機器に関する機器情報やプロセス値などの情報（以下、デジタル付加情報Ｔｄ）の通信に用いられる。具体的には、デジタル付加情報Ｔｄを示すビット列Ｂを構成する各ビットのビット値を、ビット値の種類（０または１）に応じて予め定められた周波数に対応付けることで、デジタル付加情報Ｔｄをデジタル信号に載せて通信する。 On the other hand, the digital signal is used for communication of information (hereinafter referred to as digital additional information Td) such as device information and process values related to the source device of the digital signal, such as a number for identifying the measuring device that measured the measured value. Specifically, by associating the bit value of each bit constituting the bit string B indicating the digital additional information Td with a predetermined frequency according to the type of bit value (0 or 1), the digital additional information Td can be obtained. Communicate using digital signals.

図１～図４に示す実施形態では、信号処理装置１は、ハイブリッド通信の一種であるＨＡＲＴ通信を行うように構成されている。ＨＡＲＴ通信では、デジタル値の０を２２００Ｈｚ、１値を１２００Ｈｚとして、４ｍＡ～２０ｍＡの直流（ＤＣ）のアナログ信号を変調したＨＡＲＴ信号が信号線９１に伝送される。 In the embodiments shown in FIGS. 1 to 4, the signal processing device 1 is configured to perform HART communication, which is a type of hybrid communication. In HART communication, a HART signal obtained by modulating a direct current (DC) analog signal of 4 mA to 20 mA with a digital value of 0 at 2200 Hz and a digital value of 1200 Hz is transmitted to the signal line 91 .

以下、信号処理装置１と通信相手機器９とがＨＡＲＴ通信を行う場合を例に本発明を説明する。
図１～図４に示すように、信号処理装置１は、直流信号推移データ生成部２と、交流波形データ生成部３と、ハイブリッド波形データ生成部４と、信号制御部５と、備える。これらの信号処理装置１が備える機能部について、それぞれ説明する。 Hereinafter, the present invention will be described by taking as an example the case where the signal processing device 1 and the communication partner device 9 perform HART communication.
As shown in FIGS. 1 to 4, the signal processing device 1 includes a DC signal transition data generator 2, an AC waveform data generator 3, a hybrid waveform data generator 4, and a signal controller 5. The functional units included in these signal processing apparatuses 1 will be described.

なお、上記の信号処理装置１は、制御装置８またはフィールド機器（通信相手機器９）の少なくとも一方が備える。また、信号処理装置１は、例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）といったＰＬＤ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ）など、設計者が任意の論理回路を構成可能な集積回路を用いて実現しても良い。例えば、ＦＰＧＡ上に図示しないＣＰＵ（プロセッサ）や、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリを形成し、メモリにロードされたプログラムの命令に従ってＣＰＵが動作（データの演算など）することで、信号処理装置１が備える上記の各機能部を実現しても良い。 At least one of the control device 8 and the field device (communication partner device 9) includes the signal processing device 1 described above. Further, the signal processing apparatus 1 may be realized using an integrated circuit such as a PLD (Programmable Logic Device) such as an FPGA (Field-Programmable Gate Array), which allows a designer to construct an arbitrary logic circuit. For example, a CPU (processor) (not shown) and memory such as ROM and RAM are formed on the FPGA, and the CPU operates (data calculation, etc.) according to the instructions of the program loaded in the memory. Each of the functional units described above may be realized.

直流信号推移データ生成部２は、上述したアナログ信号の信号値（以下、アナログ信号値Ｎａ）の所定期間における時間推移に対応する直流信号推移データＤａを生成する。上記の所定期間は任意の期間であり、アナログ主情報Ｔａ（計測値や指令値など）あるいはデジタル付加情報Ｔｄ（機器情報など）の全体を通信するのに必要な期間であっても良いし、アナログ主情報Ｔａあるいはデジタル付加情報Ｔｄの一部を通信するのに必要な時間であっても良い。所定期間が後者の場合には、情報の全体の通信が完了するまで、直流信号推移データＤａを生成および後述する処理を繰り返すことになる。 The DC signal transition data generator 2 generates DC signal transition data Da corresponding to the time transition of the above-described analog signal value (hereinafter referred to as analog signal value Na) over a predetermined period. The above-mentioned predetermined period is an arbitrary period, and may be a period necessary for communicating the entire analog main information Ta (measured values, command values, etc.) or digital additional information Td (equipment information, etc.), It may be the time required to communicate part of the analog main information Ta or the digital additional information Td. If the predetermined period is the latter, generation of the DC signal transition data Da and processing described later are repeated until communication of the entire information is completed.

また、直流信号推移データＤａは、アナログ主情報Ｔａが変換されたアナログ信号値Ｎａの時間軸に沿った変化（時間推移）を示すデータである。より具体的には、アナログ信号の電流値の時間軸に沿った変化（時間推移）、あるいは、そのアナログ信号の電流値の時間推移を信号線９１に伝送するために必要となる電圧値の時間推移を示すデータである。直流信号推移データＤａが電圧値の時間推移を示すデータである場合には、例えば、アナログ信号の電流値の時間推移を、信号線９１の負荷を考慮するなどしながら、電圧値の時間推移に変換するなどする。 Further, the DC signal transition data Da is data indicating a change (time transition) along the time axis of the analog signal value Na obtained by converting the analog main information Ta. More specifically, the change (time transition) of the current value of the analog signal along the time axis, or the voltage value time required to transmit the time transition of the current value of the analog signal to the signal line 91 This is data showing transition. When the DC signal transition data Da is data indicating the time transition of the voltage value, for example, the time transition of the current value of the analog signal is adjusted to the time transition of the voltage value while considering the load of the signal line 91. convert, etc.

換言すれば、直流信号推移データＤａは、時刻情報と、アナログ信号の電流値あるいはアナログ信号の電流値に対応する電圧値であるアナログ信号値Ｎａとが対応付けられた時間別データの所定期間分の集合である。よって、直流信号推移データＤａを、横軸を時間軸、縦軸をアナログ信号値Ｎａとしたグラフにプロットすると、図５に示すような、アナログ信号値Ｎａの時間推移を示すグラフが得られる。 In other words, the DC signal transition data Da is a predetermined period of time data in which time information is associated with an analog signal current value or an analog signal value Na that is a voltage value corresponding to the analog signal current value. is a set of Therefore, when the DC signal transition data Da is plotted on a graph with the horizontal axis as the time axis and the vertical axis as the analog signal value Na, a graph showing the temporal transition of the analog signal value Na as shown in FIG. 5 is obtained.

つまり、直流信号推移データ生成部２は、通信相手機器９に対して上記の所定期間にアナログ主情報Ｔａを通信した際に、信号線９１を伝送されると想定されるアナログ信号値Ｎａの時間推移（直流信号推移データＤａ）を数値データとして生成する。 That is, when the analog main information Ta is communicated to the communication partner device 9 during the above-described predetermined period, the DC signal transition data generation unit 2 generates the time of the analog signal value Na assumed to be transmitted through the signal line 91. A transition (DC signal transition data Da) is generated as numerical data.

図１～図４に示す実施形態では、直流信号推移データ生成部２には、アナログ主情報Ｔａが入力されるように構成されている。ただし、本実施形態に本発明は限定されない。他の幾つかの実施形態では、４ｍＡ～２０ｍＡのアナログ信号そのものが入力されるように構成されても良い。この場合には、直流信号推移データ生成部２は、複数の時刻において、入力されたアナログ信号の電流値およびその時刻を複数の時刻で記憶することにより、直流信号推移データＤａを生成する。 In the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, the DC signal transition data generator 2 is configured to receive analog main information Ta. However, the present invention is not limited to this embodiment. In some other embodiments, the 4mA to 20mA analog signal itself may be configured to be input. In this case, the DC signal transition data generator 2 generates the DC signal transition data Da by storing the current value of the input analog signal and the times at a plurality of times.

交流波形データ生成部３は、上述したデジタル信号の信号値（以下、デジタル信号値Ｎｄ）の所定期間（同上）における時間推移に対応する交流信号波形データＤｄを生成する。交流信号波形データＤｄは、デジタル付加情報Ｔｄを構成する少なくとも一部のビット列の各ビット値を、そのビット値に対応した所定の振幅および周期を有する周波数で変換した際のデジタル信号値Ｎｄの時間推移を示すデータである。より具体的には、デジタル信号の電流値の時間推移、あるいは、そのデジタル信号の電流値の時間推移を信号線９１に伝送するために必要となる電圧値の時間推移を示すデータである。交流信号波形データＤｄが電圧値の時間推移を示すデータである場合には、例えば、デジタル信号の電流値の時間推移を、信号線９１の負荷を考慮するなどしながら、電圧値の時間推移に変換するなどする。 The AC waveform data generation unit 3 generates AC signal waveform data Dd corresponding to the time transition of the signal value of the above-described digital signal (hereinafter referred to as digital signal value Nd) in a predetermined period (same as above). The AC signal waveform data Dd is the time of the digital signal value Nd when each bit value of at least a part of the bit string that constitutes the digital additional information Td is converted at a frequency having a predetermined amplitude and period corresponding to the bit value. This is data showing transition. More specifically, it is data indicating the time transition of the current value of the digital signal or the time transition of the voltage value required to transmit the time transition of the current value of the digital signal to the signal line 91 . When the AC signal waveform data Dd is data indicating the time transition of the voltage value, for example, the time transition of the current value of the digital signal is adjusted to the time transition of the voltage value while considering the load of the signal line 91. convert, etc.

換言すれば、交流信号波形データＤｄは、時刻情報と、デジタル信号の電流値あるいはアデジタル信号の電流値に対応する電圧値であるデジタル信号値Ｎｄとが対応付けられた時間別データの所定期間分の集合である。よって、交流信号波形データＤｄを、横軸を時間軸、縦軸をデジタル信号値Ｎｄとしたグラフにプロットすると、図６に示すような、デジタル信号値Ｎｄの時間推移を示すグラフが得られる。 In other words, the AC signal waveform data Dd is a predetermined period of time-based data in which time information is associated with a digital signal value Nd, which is a voltage value corresponding to the current value of the digital signal or the current value of the digital signal. is a set of minutes. Therefore, if the AC signal waveform data Dd is plotted on a graph with the horizontal axis as the time axis and the vertical axis as the digital signal value Nd, a graph showing the temporal transition of the digital signal value Nd as shown in FIG. 6 can be obtained.

より詳細には、デジタル信号は、ビット値（デジタル値）に応じた周波数波形の信号であるため、デジタル信号値Ｎｄの時間推移は波状に変動する。交流波形データ生成部３は、このような波状に変動するデジタル信号値Ｎｄの時間推移を形作るビット列Ｂの各々のビット値を、ビット値の種類に応じて定められた周波数の波形データＤｗに置き換えることで、交流信号波形データＤｄを生成する。ＨＡＲＴ通信では、ビット値の０に対応する周波数は２２００Ｈｚであり、ビット値の１に対応する周波数は１２００Ｈｚである。よって、上記の波形データＤｗは、これらの各周波数を形作る時間別データの集合であり、デジタル付加情報Ｔｄの少なくとも一部を構成するビット列の各ビットを、対応する波形データＤｗで置き換えることで、交流信号波形データＤｄが生成できる（図６参照）。 More specifically, since the digital signal is a signal with a frequency waveform corresponding to the bit value (digital value), the time transition of the digital signal value Nd fluctuates in a wavelike manner. The AC waveform data generation unit 3 replaces each bit value of the bit string B that forms the temporal transition of the digital signal value Nd that fluctuates like this with waveform data Dw of a frequency determined according to the type of bit value. Thus, AC signal waveform data Dd is generated. In HART communication, the frequency corresponding to a bit value of 0 is 2200 Hz, and the frequency corresponding to a bit value of 1 is 1200 Hz. Therefore, the above waveform data Dw is a set of time-based data forming each of these frequencies. AC signal waveform data Dd can be generated (see FIG. 6).

つまり、交流波形データ生成部３は、通信相手機器９に対して上記の所定期間に送信するビット列Ｂについて、そのビット列Ｂをデジタル信号に変換した場合に信号線９１を伝送されると想定されるデジタル信号値Ｎｄの時間推移（交流信号波形データＤｄ）を数値データとして生成する。 In other words, it is assumed that the AC waveform data generation unit 3 converts the bit string B to a digital signal for the bit string B to be transmitted to the communication partner device 9 during the predetermined period, and transmits the signal line 91. A time transition (AC signal waveform data Dd) of the digital signal value Nd is generated as numerical data.

図１～図４に示す実施形態では、交流波形データ生成部３には、上述したビット列Ｂが入力されるように構成されている。また、交流波形データ生成部３は、ビット値の種類毎の波形データＤｗをＲＯＭなどの不揮発性メモリに記憶しておき、入力されたビット列Ｂを各ビットのビット値に応じた波形データＤｗに置換することにより、交流信号波形データＤｄを生成するようになっている。 In the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, the AC waveform data generator 3 is configured to receive the bit string B described above. The AC waveform data generator 3 stores the waveform data Dw for each type of bit value in a nonvolatile memory such as a ROM, and transforms the input bit string B into the waveform data Dw corresponding to the bit value of each bit. By replacing, AC signal waveform data Dd is generated.

ハイブリッド波形データ生成部４は、直流信号推移データＤａと交流信号波形データＤｄとを演算（四則演算）により合成したハイブリッド波形データＤを生成する。具体的には、ハイブリッド波形データＤは、直流信号推移データＤａを構成する各データと、交流信号波形データＤｄを構成する各データとを時間軸を合わせて演算（加算など）することにより得られる波形データとなる。換言すれば、ハイブリッド波形データＤも、時刻情報と、アナログ信号値Ｎａおよびデジタル信号値Ｎｄの演算結果（ハイブリッド信号値Ｎ）とが対応付けられた時間別データの所定期間分の集合となる。よって、ハイブリッド信号値Ｎを、横軸を時間軸、縦軸をハイブリッド信号値Ｎとしたグラフにプロットすると、例えば図７に示すような、ハイブリッド信号値Ｎの時間推移を示すグラフが得られる。 The hybrid waveform data generator 4 generates hybrid waveform data D by combining the DC signal transition data Da and the AC signal waveform data Dd by arithmetic operation (four arithmetic operations). Specifically, the hybrid waveform data D is obtained by calculating (adding, etc.) each data constituting the DC signal transition data Da and each data constituting the AC signal waveform data Dd with their time axes aligned. Waveform data. In other words, the hybrid waveform data D is also a set of time-based data for a predetermined period in which time information and the calculation result (hybrid signal value N) of the analog signal value Na and the digital signal value Nd are associated with each other. Therefore, when the hybrid signal value N is plotted on a graph with the horizontal axis as the time axis and the vertical axis as the hybrid signal value N, a graph showing the time transition of the hybrid signal value N is obtained, for example, as shown in FIG.

つまり、ハイブリッド波形データＤは、所望のアナログ主情報Ｔａおよびデジタル付加情報Ｔｄを通信するためのハイブリッド信号Ｈが信号線９１を伝送された場合に信号線９１を実際に流れることになる信号値（電流値）の時間推移が、信号線９１にハイブリッド信号Ｈが流れる前に、情報処理により作成したデータに相当する。 That is, the hybrid waveform data D is a signal value ( current value) corresponds to data created by information processing before the hybrid signal H flows through the signal line 91 .

信号制御部５は、ハイブリッド波形データＤに基づいて、信号線９１の電流を制御する。後述するように、ハイブリッド波形データＤに基づいて電圧を決定し、電圧を制御することにより、信号線９１の電流を制御しても良い。信号制御部５は、信号線９１の電流値の時間推移がハイブリッド波形データＤで示される信号値の時間推移に対応するように、信号線９１に加える電圧の制御を通して、信号線９１に流す電流を制御する。より具体的には、ハイブリッド波形データＤが電流値の時間推移を示す場合には、その電流値が信号線９１を流れるように電流または電圧を制御し、ハイブリッド波形データＤが電圧値の時間推移を示す場合には、ハイブリッド波形データＤで示される電圧値に従って、電圧を制御する。これによって、ハイブリッド波形データＤに対応した電流を信号線９１に流すことができる。 The signal control unit 5 controls the current of the signal line 91 based on the hybrid waveform data D. FIG. As will be described later, the current of the signal line 91 may be controlled by determining the voltage based on the hybrid waveform data D and controlling the voltage. The signal control unit 5 controls the voltage applied to the signal line 91 so that the time transition of the current value of the signal line 91 corresponds to the time transition of the signal value indicated by the hybrid waveform data D. to control. More specifically, when the hybrid waveform data D indicates the time transition of the current value, the current or voltage is controlled so that the current value flows through the signal line 91, and the hybrid waveform data D indicates the time transition of the voltage value. , the voltage is controlled according to the voltage value indicated by the hybrid waveform data D. As a result, a current corresponding to the hybrid waveform data D can be passed through the signal line 91 .

上記の構成によれば、所望のハイブリッド信号Ｈを信号線９１に伝送させるにあたって、信号線９１に伝送すべきハイブリッド信号Ｈの信号値の時間推移を示すハイブリッド波形データＤを生成し、ハイブリッド波形データＤに基づいて信号線９１の電流を制御する。ハイブリッド波形データＤは、アナログ信号値Ｎａの時間推移を示すデータ（直流信号推移データＤａ）と、デジタル信号値Ｎｄの時間推移を示すデータ（交流信号波形データＤｄ）とを、データ処理によってソフトウェア的に合成（演算）して生成したデータであり、ハイブリッド信号Ｈの実際の伝送時に信号線を流れるであろうハイブリッド信号の電流値などの信号値の時間推移を示すものである。 According to the above configuration, in transmitting the desired hybrid signal H to the signal line 91, the hybrid waveform data D representing the time transition of the signal value of the hybrid signal H to be transmitted to the signal line 91 is generated. Based on D, the current of the signal line 91 is controlled. The hybrid waveform data D converts data representing the time transition of the analog signal value Na (DC signal transition data Da) and data representing the time transition of the digital signal value Nd (AC signal waveform data Dd) into software-like data processing. This data is generated by synthesizing (computing) the hybrid signal H, and indicates the time transition of the signal value such as the current value of the hybrid signal that will flow through the signal line when the hybrid signal H is actually transmitted.

このように、物理的な信号同士の重畳によりハイブリッド信号を生成するのではなく、情報処理によってハイブリッド波形データの数値データを生成し、ハイブリッド波形データに従って信号線の電流を制御することにより、所望のハイブリッド信号を適切に信号線に出力することができる。よって、これまでＨＡＲＴ通信において従来必須とされてきた信号重畳用のハードウェアを不要とすることができるなど、ハイブリッド通信対応の機器を単一のデバイスで安価に実現可能とすることができると共に、比較的故障が多いとされるハードウェア回路を用いないため、信号処理装置を備える制御装置８などの機器の信頼性を飛躍的に向上させることができる。 In this way, instead of generating a hybrid signal by superimposing physical signals, numerical data of hybrid waveform data is generated by information processing, and the current of the signal line is controlled according to the hybrid waveform data to obtain a desired signal. A hybrid signal can be appropriately output to the signal line. Therefore, it is possible to eliminate the need for signal superimposition hardware, which has been conventionally essential in HART communication. Since it does not use a hardware circuit that is relatively prone to failure, it is possible to dramatically improve the reliability of equipment such as the control device 8 including the signal processing device.

次に、図２～図４を用いて、信号処理装置１をさらに詳細に説明する。
図２～図４に示す実施形態では、信号処理装置１は、制御装置８などを構成するためのモジュール（信号処理モジュール）としてモジュール化されている。より具体的には、図２に示す実施形態が信号処理装置１をＡＯ（ＡｎａｌｏｇＯｕｔｐｕｔ）モジュールとしてモジュール化されている。図３に示す実施形態が信号処理装置１をＡＩ（ＡｎａｌｏｇＩｎｐｕｔ）モジュールとしてモジュール化されている。また、信号処理装置１がディストリビュータ（電源供給装置）の役割を担っており、通信相手機器９に対して信号線９１により定電圧を供給するようになっている。また、図４に示す実施形態が信号処理装置１を備える入出力モジュール（ＩＯＭ）が、制御装置８に組み込まれている。 Next, the signal processing device 1 will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 4. FIG.
In the embodiments shown in FIGS. 2 to 4, the signal processing device 1 is modularized as modules (signal processing modules) for configuring the control device 8 and the like. More specifically, in the embodiment shown in FIG. 2, the signal processing device 1 is modularized as an AO (Analog Output) module. In the embodiment shown in FIG. 3, the signal processing device 1 is modularized as an AI (Analog Input) module. Further, the signal processing device 1 plays the role of a distributor (power supply device), and supplies a constant voltage to the communication partner device 9 through the signal line 91 . Also, an input/output module (IOM), in which the embodiment shown in FIG.

幾つかの実施形態では、ハイブリッド波形データＤは電圧値の時間推移を示すデータである。また、図２～図４に示すように、信号制御部５は、トランス６（変圧器）を介して信号線９１に接続されている。そして、信号制御部５は、ハイブリッド波形データＤに基づいて、トランス６の入力側の入力電圧Ｖａ（１次側電圧）を制御するように構成される。図２～図４に示すように、信号処理装置１と通信相手機器９とがトランス６によって分離されることにより絶縁されている。そして、信号制御部５は、トランス６の入力側（１次側）の入力電圧Ｖａをハイブリッド波形データＤで示される電圧値に設定することにより、トランス６と通信相手機器９とを接続する信号線９１に、伝送すべきハイブリッド信号Ｈを伝送するように構成される。 In some embodiments, the hybrid waveform data D is data indicating the time transition of the voltage value. Further, as shown in FIGS. 2 to 4, the signal control section 5 is connected to the signal line 91 via the transformer 6 (transformer). The signal control unit 5 is configured to control the input voltage Va (primary side voltage) on the input side of the transformer 6 based on the hybrid waveform data D. FIG. As shown in FIGS. 2 to 4, the signal processing device 1 and the communication partner device 9 are separated by the transformer 6 and insulated. Then, the signal control unit 5 sets the input voltage Va on the input side (primary side) of the transformer 6 to the voltage value indicated by the hybrid waveform data D, thereby generating a signal for connecting the transformer 6 and the communication partner device 9 . On line 91 it is arranged to transmit the hybrid signal H to be transmitted.

図２～図４に示す実施形態では、直流信号推移データ生成部２は、アナログ主情報Ｔａを生成する他のモジュールなどから入力されるアナログ主情報Ｔａに基づいて、信号線９１に流れる電流の直流成分を、アナログ主情報Ｔａに対応（変換）した電流値とするのに必要な、トランス６の入力側の入力電圧Ｖａの時間推移を示す直流信号推移データＤａを生成するようになっている。また、交流波形データ生成部３は、デジタル付加情報Ｔｄを生成する他のモジュールなどから入力されるデジタル付加情報Ｔｄに基づいて、信号線９１に流れる電流の交流成分（周波数成分）を、デジタル付加情報Ｔｄを構成する少なくとも一部のビット列Ｂに対応（変換）した電流値とするのに必要な、トランス６の入力側の入力電圧Ｖａの時間推移を示す交流信号波形データＤｄを生成するようになっている。そして、ハイブリッド波形データ生成部４において、これらの直流信号推移データＤａおよび交流信号波形データＤｄを加算し、トランス６の入力側に入力する入力電圧Ｖａの時間推移を示すハイブリッド波形データＤを生成するようになっている。 In the embodiment shown in FIGS. 2 to 4, the DC signal transition data generator 2 changes the current flowing through the signal line 91 based on the analog main information Ta input from other modules that generate the analog main information Ta. The DC signal transition data Da indicating the time transition of the input voltage Va on the input side of the transformer 6, which is necessary to convert the DC component into a current value corresponding to (converted) the analog main information Ta, is generated. . In addition, the AC waveform data generation unit 3 digitally adds the AC component (frequency component) of the current flowing through the signal line 91 based on the digital additional information Td input from another module that generates the digital additional information Td. The AC signal waveform data Dd indicating the time transition of the input voltage Va on the input side of the transformer 6, which is necessary to obtain a current value corresponding (converted) to at least a part of the bit string B constituting the information Td, is generated. It's becoming Then, the hybrid waveform data generator 4 adds the DC signal transition data Da and the AC signal waveform data Dd to generate hybrid waveform data D indicating the temporal transition of the input voltage Va input to the input side of the transformer 6. It's like

また、図２～図４に示す実施形態では、信号制御部５は、ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により、トランス６の入力電圧をするようなっている。具体的には、信号制御部５は、ハイブリッド波形データＤを構成する複数の時間別データの各々の時間毎の電圧値に従って、デューティー比を制御するためのコンデンサへの通電のオン、オフを行うスイッチ（トランス１次側電圧制御スイッチ）のオン時間を決定し、所定の周期毎にオン時間だけスイッチをオンにする。これによって、所定の周期毎の入力電圧Ｖａの制御を、デューティー比の制御により行うことが可能となる。なお、スイッチのオン時間が長いほどデューティー比が大きくなり、電圧が高くなる。また、所定の周期毎の始めにスイッチをオフにすることで、所定の周期毎の入力電圧Ｖａを所望の電圧にすることが可能となる。 Further, in the embodiments shown in FIGS. 2 to 4, the signal control section 5 controls the input voltage of the transformer 6 by PWM (Pulse Width Modulation) control. Specifically, the signal control unit 5 turns on and off the energization of the capacitor for controlling the duty ratio according to the voltage value for each time of each of the plurality of time-specific data constituting the hybrid waveform data D. The on-time of the switch (transformer primary side voltage control switch) is determined, and the switch is turned on for the on-time at each predetermined cycle. This makes it possible to control the input voltage Va for each predetermined cycle by controlling the duty ratio. Note that the longer the ON time of the switch, the higher the duty ratio and the higher the voltage. Also, by turning off the switch at the beginning of each predetermined cycle, it is possible to set the input voltage Va to a desired voltage for each predetermined cycle.

上記の構成によれば、ハイブリッド波形データＤに従って、トランス６に入力する入力電圧を例えばＰＷＭ制御により制御する。信号線９１を流れる電流は、接続されている負荷（抵抗）の抵抗値の影響を受けるが、電圧を制御することによって、所望の電流を信号線９１に流すことができる。よって、ハイブリッド信号Ｈを信号線９１に適切に出力することができる。 According to the above configuration, according to the hybrid waveform data D, the input voltage to be input to the transformer 6 is controlled by PWM control, for example. The current flowing through the signal line 91 is affected by the resistance value of the connected load (resistor), but a desired current can flow through the signal line 91 by controlling the voltage. Therefore, the hybrid signal H can be appropriately output to the signal line 91 .

また、上述した実施形態において、幾つかの実施形態では、図２～図４に示すように、信号制御部５は、トランス６の入力側の入力電圧Ｖａおよび入力側の入力電流Ｉａの各々の計測値に基づいて、トランス６の出力側に接続された信号線９１の出力電流Ｉｂの推定値（出力電流推定値Ｉｅ）を算出する出力電流推定部６１を、さらに有しても良い。この際、図２、図４に示すように、信号制御部５は、出力電流推定値Ｉｅに基づいて、ハイブリッド波形データＤを補正する補正電圧データＣを算出する補正電圧データ算出部６２と、をさらに有しても良い。この場合、信号制御部５は、ハイブリッド波形データＤおよび補正電圧データＣに基づいて、トランス６の入力電圧を制御する。 In some of the above-described embodiments, as shown in FIGS. 2 to 4, the signal control unit 5 controls the input voltage Va on the input side of the transformer 6 and the input current Ia on the input side. It may further include an output current estimator 61 that calculates an estimated value (output current estimated value Ie) of the output current Ib of the signal line 91 connected to the output side of the transformer 6 based on the measured value. At this time, as shown in FIGS. 2 and 4, the signal control unit 5 includes a correction voltage data calculation unit 62 that calculates correction voltage data C for correcting the hybrid waveform data D based on the output current estimated value Ie, may further have In this case, the signal control unit 5 controls the input voltage of the transformer 6 based on the hybrid waveform data D and the correction voltage data C.

上述したように、トランス６の入力電圧Ｖａ（１次側電圧）を制御することにより、トランス６と通信相手機器９との間の信号線９１に所望の電流を流す場合、入力側の入力電圧Ｖａに対して、この信号線９１を流れる電流値（２次側電流）の電流値は、信号線９１に接続される負荷（合成抵抗）に応じたものとなる。そして、この負荷自体も変動する場合もあるが、信号処理装置１は、トランス６により通信相手機器９側から絶縁されているため、トランス６の入力側に接続された信号処理装置１から信号線９１の電流値を直接得ることはできない。よって、トランス６の入力側の入力電圧Ｖａおよび入力電流Ｉａに基づいてトランス６の出力側の出力電流Ｉｂを推定し、その推定値をトランス６の入力電圧Ｖａにフィードバックすることにより、信号線９１の電流値がハイブリッド波形データＤに対応した電流値になるように制御する。 As described above, when controlling the input voltage Va (primary side voltage) of the transformer 6 to cause a desired current to flow through the signal line 91 between the transformer 6 and the communication partner device 9, the input voltage Va on the input side is With respect to Va, the current value (secondary current) flowing through the signal line 91 corresponds to the load (combined resistance) connected to the signal line 91 . Although this load itself may also fluctuate, since the signal processing device 1 is insulated from the communication partner device 9 side by the transformer 6, the signal line from the signal processing device 1 connected to the input side of the transformer 6 is 91 current values cannot be obtained directly. Therefore, by estimating the output current Ib on the output side of the transformer 6 based on the input voltage Va and the input current Ia on the input side of the transformer 6 and feeding back the estimated value to the input voltage Va of the transformer 6, the signal line 91 is controlled so that the current value of is a current value corresponding to the hybrid waveform data D.

図２～図４に示す実施形態では、ローパスフィルタなどとなる、第１の交流信号除去フィルタ７４ａを通過させることによって、トランス６の入力側の入力電流Ｉａから交流成分を除去した直流成分の電流をＡＤＣ７１（ＡｎａｌｏｇＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）に入力するように構成している。ＡＤＣ７１は、アナログ信号をデジタル信号に変換する機能部であり、ＡＤＣ７１からは、アナログ信号がデジタル信号に変換されて、出力される。同様に、第２の交流信号除去フィルタ７４ｂを通過させることによって、トランス６の入力側の入力電圧Ｖａから交流成分を除去した電圧、および、第２の交流信号除去フィルタ７４ｂを通過させない入力電圧Ｖａを通過させないことによって交流成分を含む電圧の両方をＭＣＵ７２（ＭｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＵｎｉｔ）に入力するように構成している。ＭＣＵ７２は、アナログ信号をデジタル信号に変換すると共に、交流信号除去フィルタを電圧値の周波数（デジタル信号値Ｎｄ）から、デジタル付加情報Ｔｄを判別する。なお、図２～図４に示す実施形態では、ＡＤＣ７１は、トランス６の入力側の入力電流Ｉａの数値データを出力し、ＭＣＵ７２は、トランス６の入力側の入力電圧Ｖａの数値データを出力する。 In the embodiments shown in FIGS. 2 to 4, the DC component current is obtained by removing the AC component from the input current Ia on the input side of the transformer 6 by passing through the first AC signal removal filter 74a, which is a low-pass filter or the like. is input to an ADC 71 (Analog Digital Converter). The ADC 71 is a functional unit that converts an analog signal into a digital signal. The ADC 71 converts the analog signal into a digital signal and outputs the digital signal. Similarly, the voltage obtained by removing the AC component from the input voltage Va on the input side of the transformer 6 by passing through the second AC signal removing filter 74b, and the input voltage Va not passing through the second AC signal removing filter 74b. , so that both voltages including AC components are input to the MCU 72 (Microcontroller Unit). The MCU 72 converts the analog signal into a digital signal and determines the digital additional information Td from the frequency of the voltage value (digital signal value Nd) of the AC signal removal filter. 2 to 4, the ADC 71 outputs numerical data of the input current Ia on the input side of the transformer 6, and the MCU 72 outputs numerical data of the input voltage Va on the input side of the transformer 6. .

また、図２～図４に示す実施形態では、ＡＤＣ７１から出力される入力電流Ｉａの電流値、および、ＭＣＵ７２から出力される入力電圧Ｖａの電圧値が、上記の出力電流推定部６１に入力するようになっている。出力電流推定部６１は、ＡＤＣ７１およびＭＣＵ７２の各々から入力されるトランス６の入力側の入力電流Ｉａおよび入力電圧Ｖａの各々に基づいて、トランス６の出力側となる信号線９１を流れる出力電流推定値Ｉｅを算出する。 2 to 4, the current value of the input current Ia output from the ADC 71 and the voltage value of the input voltage Va output from the MCU 72 are input to the output current estimator 61. It's like The output current estimator 61 estimates the output current flowing through the signal line 91 on the output side of the transformer 6 based on the input current Ia and the input voltage Va on the input side of the transformer 6 that are input from the ADC 71 and the MCU 72, respectively. Calculate the value Ie.

そして、図２、図４に示す実施形態では、出力電流推定部６１は、補正電圧データ算出部６２に入力することにより、トランス６の出力側の電流値としての出力電流推定値Ｉｅをフィードバックするようになっている。補正電圧データ算出部６２は、入力された出力電流推定値Ｉｅが、直流信号推移データＤａで示す値にするために必要な電圧値を有する補正電圧データＣを算出し、直流信号推移データＤａを補正電圧データＣで補正した補正後の直流信号推移データＤａを、交流波形データ生成部３に入力するようになっている。 2 and 4, the output current estimation unit 61 feeds back the output current estimation value Ie as the current value on the output side of the transformer 6 by inputting it to the correction voltage data calculation unit 62. It's like The corrected voltage data calculation unit 62 calculates the corrected voltage data C having a voltage value necessary for the input output current estimated value Ie to be the value indicated by the DC signal transition data Da, and calculates the DC signal transition data Da. The corrected DC signal transition data Da corrected by the corrected voltage data C is input to the AC waveform data generator 3 .

なお、図２、図４に示す実施形態では、ハイブリッド波形データ生成部４に入力される直流信号推移データＤａを補正電圧データＣで補正（調整）し、補正後の直流信号推移データＤａをハイブリッド波形データ生成部４に入力するように構成しているが、他の幾つかの実施形態では、ハイブリッド波形データ生成部４に補正電圧データＣを入力しても良い。この場合、ハイブリッド波形データ生成部４は、直流信号推移データＤａと、交流信号波形データＤｄと、補正電圧データＣとを合成したハイブリッド波形データＤを生成する。また、図２～図３に示す実施形態では、異常検知のために、出力電流推定値Ｉｅをアナログ主情報Ｔａの入力先（例えば、ＤＣＳのＣＰＵモジュール８２などの上位装置）にリードバックするようにしている。 In the embodiment shown in FIGS. 2 and 4, the DC signal transition data Da input to the hybrid waveform data generator 4 is corrected (adjusted) with the correction voltage data C, and the corrected DC signal transition data Da is converted to the hybrid waveform data Da. Although it is configured to be input to the waveform data generation section 4, in some other embodiments, the correction voltage data C may be input to the hybrid waveform data generation section 4. FIG. In this case, the hybrid waveform data generator 4 generates hybrid waveform data D by synthesizing the DC signal transition data Da, the AC signal waveform data Dd, and the correction voltage data C. FIG. In the embodiments shown in FIGS. 2 and 3, the output current estimated value Ie is read back to the input destination of the analog main information Ta (for example, a host device such as the DCS CPU module 82) for abnormality detection. I have to.

上記の構成によれば、トランス６の入力側（１次側）の入力電流Ｉａおよび入力電圧Ｖａの計測値に基づいて、トランス６で絶縁された信号線９１を流れる電流値を推定する。また、この推定値である出力電流推定値Ｉｅをフィードバックすることにより、フィードバック前（補正前）のハイブリッド波形データＤに応じた電流値が信号線９１を流れるように、トランス６の入力電圧Ｖａを制御する。これによって、ハイブリッド波形データＤに応じた電流を信号線９１に流すことができ、ハイブリッド信号Ｈを信号線９１に適切に出力することができる。 According to the above configuration, the current value flowing through the signal line 91 insulated by the transformer 6 is estimated based on the measured values of the input current Ia and the input voltage Va on the input side (primary side) of the transformer 6 . Further, by feeding back the output current estimated value Ie, which is the estimated value, the input voltage Va of the transformer 6 is adjusted so that the current value corresponding to the hybrid waveform data D before feedback (before correction) flows through the signal line 91. Control. As a result, a current corresponding to the hybrid waveform data D can be passed through the signal line 91 , and the hybrid signal H can be appropriately output to the signal line 91 .

また、幾つかの実施形態では、図３に示すように、上述した信号制御部５は、トランス６の入力側（１次側）の入力電流Ｉａの計測値に基づいて、通信相手機器９に対して一定の電圧を供給するようにハイブリッド波形データＤを補正するための定電圧補正データＣｖを算出する定電圧補正データ算出部６３を、さらに有しても良い。この場合、信号制御部５は、ハイブリッド波形データＤおよび定電圧補正データＣｖに基づいて、トランス６の入力電圧Ｖａを制御する。上述したようなトランス６による絶縁によって、トランス６の入力側（１次側）から、その出力側（２次側）の電圧値を直接得ることはできない。よって、トランス６の入力電流Ｉａの計測値に基づいて出力電圧Ｖｂを推定し、フィードバック制御に用いる。 Further, in some embodiments, as shown in FIG. 3, the above-described signal control unit 5 sends a On the other hand, a constant voltage correction data calculator 63 for calculating constant voltage correction data Cv for correcting the hybrid waveform data D so as to supply a constant voltage may be further provided. In this case, the signal control section 5 controls the input voltage Va of the transformer 6 based on the hybrid waveform data D and the constant voltage correction data Cv. Due to the insulation provided by the transformer 6 as described above, the voltage value on the output side (secondary side) cannot be obtained directly from the input side (primary side) of the transformer 6 . Therefore, the output voltage Vb is estimated based on the measured value of the input current Ia of the transformer 6 and used for feedback control.

具体的には、トランス６の１次側の巻線の巻き数をＭａ、２次側の巻線の巻き数をＭｂとすると、入力電圧Ｖａと出力電圧Ｖｂとは、Ｖａ／Ｖｂ＝Ｍａ／Ｍｂとなる。よって、トランス６の１次側の負荷（合成抵抗）をＲａとすると、Ｖｂ＝Ｍｂ／Ｍａ×Ｉａ×Ｒａで算出可能となるとなる。図３に示す実施形態では、出力電圧Ｖｂの計測値と推定値との差が０なるように定電圧補正データＣｖを算出し、直流信号推移データＤａを補正する。 Specifically, if the number of turns of the winding on the primary side of the transformer 6 is Ma and the number of turns of the winding on the secondary side is Mb, the input voltage Va and the output voltage Vb are Va/Vb=Ma/ Mb. Therefore, when the load (combined resistance) on the primary side of the transformer 6 is Ra, it becomes possible to calculate Vb=Mb/Ma*Ia*Ra. In the embodiment shown in FIG. 3, the constant voltage correction data Cv is calculated so that the difference between the measured value and the estimated value of the output voltage Vb becomes 0, and the DC signal transition data Da is corrected.

ただし、本実施形態に本発明は限定されない。他の幾つかの実施形態では、ハイブリッド波形データ生成部４に定電圧補正データＣｖを入力しても良い。この場合、ハイブリッド波形データ生成部４は、直流信号推移データＤａと、交流信号波形データＤｄと、補定電圧補正データＣｖとを合成したハイブリッド波形データＤを生成する。 However, the present invention is not limited to this embodiment. In some other embodiments, the constant voltage correction data Cv may be input to the hybrid waveform data generator 4 . In this case, the hybrid waveform data generator 4 generates hybrid waveform data D by synthesizing the DC signal transition data Da, the AC signal waveform data Dd, and the compensation voltage correction data Cv.

上記の構成によれば、信号処理装置１はディストリビュータ（電源供給装置）の機能を有しており、トランス６の入力側（１次側）の入力電流Ｉａをフィードバックすることにより、通信相手機器９に対して信号線９１を介して電源を供給する。これによって、通信相手機器に対して定電圧供給を行うことができる。 According to the above configuration, the signal processing device 1 has the function of a distributor (power supply device), and by feeding back the input current Ia on the input side (primary side) of the transformer 6, the communication partner device 9 is supplied with power through the signal line 91 . As a result, a constant voltage can be supplied to the communication partner device.

次に、図４について説明する。
図４に示す実施形態では、信号処理装置１を備える入出力モジュール８１（ＩＯＭ）が制御装置８（ＤＣＳ）に組み込まれている。１つのＣＰＵモジュール８２（図４のＣＰＵ）には、制御ネットワーク８３を介して、１以上（通常は複数）の入出力モジュール８１（図４のＩＯＭ）が接続されている。ＣＰＵモジュール８２は、制御装置８の全体の演算機能を担っており、演算部８２ａにおいて各入出力モジュール８１からの１以上の入力に基づいて出力を演算し、その演算結果を対象となる入出力モジュール８１などに出力する。図４に示す実施形態では、信号処理装置１と同一または異なるＦＰＧＡ上に構築された入出力インターフェース部８４を介して制御ネットワークからのデータの送受信が行われるようになっている。 Next, FIG. 4 will be described.
In the embodiment shown in FIG. 4, an input/output module 81 (IOM) comprising the signal processing device 1 is incorporated in the control device 8 (DCS). One or more (usually plural) input/output modules 81 (IOMs in FIG. 4) are connected to one CPU module 82 (CPU in FIG. 4) via a control network 83 . The CPU module 82 is responsible for the overall computing function of the control device 8, and computes the output based on one or more inputs from each input/output module 81 in the computation unit 82a, and the computation result is used as the target input/output. Output to the module 81 or the like. In the embodiment shown in FIG. 4, data is transmitted and received from the control network via an input/output interface unit 84 built on the same or different FPGA as the signal processing device 1 .

また、入出力モジュール８１は、コマンド（図４のＨＡＲＴコマンド）を通信するためのデジタル信号を含むハイブリッド信号Ｈを出力し、そのコマンドに対する応答を受信するようになっている。より詳細には、入出力モジュール８１は、上記のコマンドをデジタル付加情報ＴｄとしてＣＰＵモジュール８２などから受信すると、フィールド機器（通信相手機器９と）に対して出力指示値を通信するアナログ信号にコマンドを通信するデジタル信号が重畳されたがハイブリッド信号Ｈを通信相手機器９が接続される信号線９１に伝送する。 The input/output module 81 also outputs a hybrid signal H including a digital signal for communicating a command (HART command in FIG. 4) and receives a response to the command. More specifically, when the input/output module 81 receives the above command as the digital additional information Td from the CPU module 82 or the like, the input/output module 81 converts the command into an analog signal for communicating the output instruction value to the field device (with the communication partner device 9). is superimposed thereon, and the hybrid signal H is transmitted to the signal line 91 to which the communication partner device 9 is connected.

一方、通信相手機器９では、信号線９１を介してコマンドを通信するハイブリッド信号Ｈを受信すると、コマンドの内容に応じて応答データ（デジタル付加情報Ｔｄ）を含むハイブリッド信号Ｈを信号線９１に出力する。この際、通信相手機器９も、上述した信号処理装置１（モジュール）を備えていても良く、通信相手機器９は、既に説明したのと同様にハイブリッド信号Ｈを出力する。こうして伝送される通信相手機器９からのハイブリッド信号Ｈは、制御装置８の入出力モジュール８１に入力される。入出力モジュール８１は、トランス６の出力側（この場合はＭＣＵ７２が存在する側）の電圧に基づいてデジタル信号を読み取る。また、デジタル信号で通信された応答データを、ＣＰＵモジュール８２に送信する。 On the other hand, when the communication partner device 9 receives the hybrid signal H for communicating the command via the signal line 91, it outputs the hybrid signal H including the response data (digital additional information Td) to the signal line 91 according to the contents of the command. do. In this case, the communication partner device 9 may also include the signal processing device 1 (module) described above, and the communication partner device 9 outputs the hybrid signal H in the same manner as described above. The hybrid signal H from the communication partner device 9 thus transmitted is input to the input/output module 81 of the control device 8 . The input/output module 81 reads a digital signal based on the voltage on the output side of the transformer 6 (the side where the MCU 72 exists in this case). Also, it transmits the response data communicated by the digital signal to the CPU module 82 .

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications of the above-described embodiments and modes in which these modes are combined as appropriate.

１信号処理装置
２直流信号推移データ生成部
３交流波形データ生成部
４ハイブリッド波形データ生成部
５信号制御部
６トランス
６１出力電流推定部
６２補正電圧データ算出部
６３定電圧補正データ算出部
７１ＡＤＣ
７２ＭＣＵ
７４ａ第１の交流信号除去フィルタ
７４ｂ第２の交流信号除去フィルタ
８制御装置
８１入出力モジュール
８２ＣＰＵモジュール
８２ａ演算部
８３制御ネットワーク
８４入出力インターフェース部
９通信相手機器
９１信号線

Ｄハイブリッド波形データ
Ｄａ直流信号推移データ
Ｄｄ交流信号波形データ
Ｄｗ波形データ
Ｈハイブリッド信号
Ｎａアナログ信号値
Ｎｄデジタル信号値
Ｎハイブリッド信号値
Ｔａアナログ主情報
Ｔｄデジタル付加情報
Ｂビット列
Ｃ補正電圧データ
Ｃｖ定電圧補正データ
Ｉａ入力電流
Ｖａ入力電圧
Ｖｂ出力電圧
Ｉｂ出力電流
Ｉｅ出力電流推定値 1 signal processing device 2 DC signal transition data generation unit 3 AC waveform data generation unit 4 hybrid waveform data generation unit 5 signal control unit 6 transformer 61 output current estimation unit 62 correction voltage data calculation unit 63 constant voltage correction data calculation unit 71 ADC
72 MCUs
74a First AC signal removal filter 74b Second AC signal removal filter 8 Control device 81 Input/output module 82 CPU module 82a Operation unit 83 Control network 84 Input/output interface unit 9 Communication partner device 91 Signal line

D Hybrid waveform data Da DC signal transition data Dd AC signal waveform data Dw Waveform data H Hybrid signal Na Analog signal value Nd Digital signal value N Hybrid signal value Ta Analog main information Td Digital additional information B Bit string C Correction voltage data Cv Constant voltage correction Data Ia Input current Va Input voltage Vb Output voltage Ib Output current Ie Output current estimated value

Claims

A signal processing device that outputs a hybrid signal in which a digital signal is superimposed on an analog signal to a signal line connected to a communication partner device,
a DC signal transition data generation unit that receives the analog signal as an input signal and generates DC signal transition data corresponding to a time transition of an analog signal value of the analog signal in a predetermined period;
an AC waveform data generation unit that receives the digital signal as an input signal and generates AC signal waveform data corresponding to the time transition of the digital signal value of the digital signal in the predetermined period;
a hybrid waveform data generation unit that generates hybrid waveform data by synthesizing the DC signal transition data and the AC signal waveform data;
and a signal control unit that controls the current of the signal line based on the hybrid waveform data, and is realized by an integrated circuit .

The AC waveform data generator replaces each bit value of a bit string forming the time transition of the digital signal value with waveform data of a frequency determined according to the type of the bit value, thereby generating the AC signal waveform data. 2. The signal processing apparatus according to claim 1, wherein the signal processing apparatus generates:

The hybrid waveform data indicates the time transition of the voltage value,
The signal control unit is
connected to the signal line via a transformer,
3. The signal processing apparatus according to claim 1, wherein an input voltage on the input side of said transformer is controlled based on said hybrid waveform data.

A signal processing device that outputs a hybrid signal in which a digital signal is superimposed on an analog signal to a signal line connected to a communication partner device,
a DC signal transition data generation unit that generates DC signal transition data corresponding to time transition of the analog signal value of the analog signal in a predetermined period;
an AC waveform data generation unit that generates AC signal waveform data corresponding to the time transition of the digital signal value of the digital signal in the predetermined period;
a hybrid waveform data generation unit that generates hybrid waveform data by synthesizing the DC signal transition data and the AC signal waveform data;
a signal control unit that controls the current of the signal line based on the hybrid waveform data;
The AC waveform data generator replaces each bit value of a bit string forming the time transition of the digital signal value with waveform data of a frequency determined according to the type of the bit value, thereby generating the AC signal waveform data. to generate
The hybrid waveform data indicates the time transition of the voltage value,
The signal control unit is
connected to the signal line via a transformer,
controlling the input voltage on the input side of the transformer based on the hybrid waveform data;
The signal control unit is
an output current estimating unit that calculates an estimated output current value of the signal line connected to the output side of the transformer based on the measured values of the input voltage and the input current of the input side of the transformer;
a correction voltage data calculation unit that calculates correction voltage data for correcting the hybrid waveform data based on the output current estimated value;
A signal processing device that controls the input voltage of the transformer based on the hybrid waveform data and the corrected voltage data.

A signal processing device that outputs a hybrid signal in which a digital signal is superimposed on an analog signal to a signal line connected to a communication partner device,
a DC signal transition data generation unit that generates DC signal transition data corresponding to time transition of the analog signal value of the analog signal in a predetermined period;
an AC waveform data generation unit that generates AC signal waveform data corresponding to the time transition of the digital signal value of the digital signal in the predetermined period;
a hybrid waveform data generation unit that generates hybrid waveform data by synthesizing the DC signal transition data and the AC signal waveform data;
a signal control unit that controls the current of the signal line based on the hybrid waveform data;
The AC waveform data generator replaces each bit value of a bit string forming the time transition of the digital signal value with waveform data of a frequency determined according to the type of the bit value, thereby generating the AC signal waveform data. to generate
The hybrid waveform data indicates the time transition of the voltage value,
The signal control unit is
connected to the signal line through a transformer,
controlling the input voltage on the input side of the transformer based on the hybrid waveform data;
The signal control unit is
Constant voltage correction for calculating constant voltage correction data for correcting the hybrid waveform data so as to supply a constant voltage to the communication partner device based on the measured value of the input current on the input side of the transformer. further comprising a data calculation unit;
A signal processing device that controls the input voltage of the transformer based on the hybrid waveform data and the constant voltage correction data.

6. The signal processing device according to claim 1, wherein said hybrid signal is a HART signal.

A signal processing module that outputs a hybrid signal in which a digital signal is superimposed on an analog signal to a signal line connected to a communication partner device,
A signal processing module comprising the signal processing device according to any one of claims 1 to 6 formed on an integrated circuit.

8. The signal processing module of claim 7, wherein the signal processing module is an AO module.

8. The signal processing module of claim 7, wherein the signal processing module is an AI module.

10. The signal processing module according to any one of claims 7 to 9, wherein the signal processing module is incorporated in a control device that controls a plant.

The signal processing module according to any one of claims 7 to 10, wherein said integrated circuit is a PLD.

A signal processing device that outputs a hybrid signal in which a digital signal is superimposed on an analog signal to a signal line connected to a communication partner device,
a DC signal transition data generation unit that receives the analog signal as an input signal and generates DC signal transition data corresponding to a time transition of an analog signal value of the analog signal in a predetermined period;
an AC waveform data generation unit that receives the digital signal as an input signal and generates AC signal waveform data corresponding to the time transition of the digital signal value of the digital signal in the predetermined period;
a hybrid waveform data generation unit that generates hybrid waveform data by synthesizing the DC signal transition data and the AC signal waveform data;
and a signal control unit that controls the voltage of the signal line based on the hybrid waveform data, and is realized by an integrated circuit .