JPH06284471A - インターフエイスとこれを用いたフイールド機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の信号伝送器を、新しい計装方式である
フイールドバス対応の信号伝送器として機能するように
機能付加するインターフエイスとこれを用いたフイール
ド機器を提供するにある。 【構成】 フイールドバスから直流電圧の供給を受け測
定すべき物理量をセンサにより電気信号に変換しこれを
信号処理して電流信号として送出する信号伝送器の電源
電圧に先の直流電圧を変換する直流／直流変換手段と、
先の信号伝送器と先の直流／直流変換手段との間に接続
され先の電流信号を電圧信号に変換する電圧変換素子
と、この電圧信号をこれに対応するデジタル信号に変換
して先のフイールドバスに送出する電圧／デジタル変換
手段とを具備するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外部から直流電圧の供
給を受け測定すべき物理量をセンサにより電気信号に変
換しこれを信号処理して電流信号として送出する従来の
信号伝送器を、新しい計装方式であるフイールドバス対
応の信号伝送器として機能するように機能付加するイン
ターフエイスと、これを用いたフイールド機器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来の信号伝送器の構成を示すブ
ロック図である。７は圧力、差圧などの物理量を電気信
号に変換するセンサ８を収納するカプセル、９はこの電
気信号を信号処理して電流信号として伝送する伝送器、
６は端子筐であり、これらのカプセル７、伝送器９及び
端子筐６とで信号伝送器１０を構成している。

【０００３】この信号伝送器１０には直流電源１１から
受信抵抗１２を介して電流信号Ｉ_Lとして電力が供給さ
れる。直流電源１１と受信抵抗１２は受信計器１３に格
納されている。

【０００４】電気信号は伝送線Ｌ₁、Ｌ₂により信号伝送
器１０に電流信号Ｉ_Lとして伝送され、受信計器１３は
受信抵抗１２の両端に生じる電圧変化を検出してプロセ
ス変数を知る。

【０００５】電流信号Ｉ_Lは、例えば配管中の圧力に対
応したレンジに設定された信号伝送器１０により４〜２
０ｍＡの統一電流に変換されて負荷側の受信計器１３に
伝送されると共にモニタに例えば４桁のデジタル表示さ
れる。

【０００６】この場合に、例えば圧力レンジを変更した
り、各種のパラメータを変更したり、或いはモニタした
いときには信号伝送器１０の外部から操作できれば便利
である。

【０００７】このため、ハンドヘルドターミナル１４を
伝送線Ｌ₁´、Ｌ₂´を用いて必要に応じて接続し、かつ
信号伝送器１０にハンドヘルドターミナル１４との専用
のデータ通信機能を持たせて、ハンドヘルドターミナル
１４から信号伝送器１０にパラメータ変更などのデジタ
ルデータを送信する。

【０００８】以上が全体の構成であるが、この全体構成
に対して、信号伝送器１０は次のように構成される。セ
ンサ８により圧力／差圧などを、例えば容量の変化とし
て検出し、これを容量／電圧変換回路Ｃ／Ｖで電気信号
に変換する。

【０００９】変換された電気信号はアナログ／デジタル
変換器ＡＤＣ１でデジタル信号に変換され、マイクロプ
ロセッサμＰ１を介してメモリＭＥＭ１の中のランダム
アクセスメモリ部分に格納される。

【００１０】マイクロプロセッサμＰ１は、この格納さ
れたデジタル信号を用いてメモリＭＥＭ１の例えばリー
ドオンリメモリ部分に書き込まれた演算手順によりリニ
アライズなどの所定の演算を実行し、デジタル／アナロ
グ変換器Ｄ／Ａを介して出力回路ＯＰＣ１に出力する。

【００１１】一方、マイクロプロセッサμＰ１での所定
の演算結果は、内蔵のモニタＬＣＤに必要な桁数でデジ
タル表示される。出力回路ＯＰＣ１はデジタル／アナロ
グ変換器Ｄ／Ａでアナログ信号に変換された電圧信号を
４〜２０ｍＡの統一された電流信号Ｉ_Lに変換して伝送
線Ｌ₁、Ｌ ₂を介して受信計器１３に伝送する。

【００１２】また、出力回路ＯＰＣ１は電流信号Ｉ_Lの
一部を用いて信号伝送器１０の内部回路の電源を作る。
この場合に、例えばモニタＬＣＤには電流信号Ｉ_Lに対
応する値がデジタル表示される。

【００１３】ＩＦＣ１はハンドヘルドターミナル１４と
データ通信をするためのインターフエイスであり、伝送
線Ｌ₁、Ｌ₂とマイクロプロセッサμＰ１との間に接続さ
れ、伝送線Ｌ₁、Ｌ₂からのデジタル信号を出力回路ＯＰ
Ｃ１を介して並列データとしてマイクロプロセッサμＰ
１に伝送し、逆にマイクロプロセッサμＰ１からのデー
タを直列信号として出力回路ＯＰＣ１を介して伝送線Ｌ
₁、Ｌ₂側に伝送する機能をもつ。

【００１４】次に、ハンドヘルドターミナル１４は、次
のように構成されている。ＳＥＲはオペレータが操作す
る設定器であり、モニタが内蔵され、信号伝送器１０の
ゼロ調とスパン調とを切換えるモード変更、モデル要
求、表示分解能の変更、レンジの変更、異常の検出、或
いは電流信号Ｉ_Lの値の表示など各種の設定或いは要求
をすることができる。

【００１５】μＰ２はマイクロプロセッサであり、例え
ば設定器ＳＥＲからのデータが入力され、メモリＭＥＭ
２に格納された処理手順に従ってインターフエイスＩＦ
Ｃ２を介して信号伝送器１０にデジタル信号を送出す
る。

【００１６】また、マイクロプロセッサμＰ２は、信号
伝送器１０からの応答データをインターフエイスＩＦＣ
２を介してメモリＭＥＭ２に取り込み、さらにメモリＭ
ＥＭ２に格納された処理手順に従ってこれを解読し、設
定器ＳＥＲのモニタに表示する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、現在の
計装の主流は、センサ８で検出した物理量を４〜２０ｍ
Ａの電流信号Ｉ_Lとして受信計器１３側に伝送する信号
伝送器１０を用いるものとなっている。

【００１８】しかし、近年、受信計器１３側に上位機種
としてのデジタル計装が採用されつつあり、これに伴い
フイールド機器においてもフイールドバスとしてデジタ
ル出力形の伝送器が出現し初めている。

【００１９】したがって、将来、上位機種がデジタル伝
送（フイールドバス）形となったときは、このような信
号伝送器１０は使用出来なくなる可能性がある。そこ
で、一般に、既設の信号伝送器１０などの現場形の信号
伝送器は長寿命設計となっているので、たとえデジタル
出力形の伝送器が出現しても信号伝送器１０の一部、例
えば内部のアンプなどを交換することによって対応する
ことが考えられる。

【００２０】しかしながら、アンプ交換などをすると信
号処理に当たって特性の補正をしなければならないなど
の面倒があり、さらに現場の設置状況によっては、アン
プ交換などが困難になることが多い。そこで、本発明
は、以上の問題を解決することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための主な構成として、フイールドバスから直
流電圧の供給を受け測定すべき物理量をセンサにより電
気信号に変換しこれを信号処理して電流信号として送出
する信号伝送器の電源電圧に先の直流電圧を変換する直
流／直流変換手段と、先の信号伝送器と先の直流／直流
変換手段との間に接続され先の電流信号を電圧信号に変
換する電圧変換素子と、この電圧信号をこれに対応する
デジタル信号に変換して先のフイールドバスに送出する
電圧／デジタル変換手段とを具備するようにしたもので
ある。

【００２２】また、この構成に加えて、先のフイールド
バスと先の信号伝送器との間の通信形式を変更する通信
インターフエイスを有するインターフエイスとしたもの
である。さらに、このインターフエイスは先の信号伝送
器に一体に結合されるように構成するようにしたもので
ある。

【００２３】

【作 用】直流／直流変換手段は、フイールドバスから
直流電圧の供給を受け測定すべき物理量をセンサにより
電気信号に変換しこれを信号処理して電流信号として送
出する信号伝送器の電源電圧に先の直流電圧を変換す
る。

【００２４】電圧変換素子は、先の信号伝送器と先の直
流／直流変換手段との間に接続され先の電流信号を電圧
信号に変換する。電圧／デジタル変換手段はこの電圧信
号をこれに対応するデジタル信号に変換して先のフイー
ルドバスに送出する。このほかに、通信形式を変更する
通信インターフエイスをフイールドバスと先の信号伝送
器との間に配置して、双方向の通信を可能とする。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図１は本発明の１実施例の構成を示すブロック
図である。なお、図９に示す従来の構成と同一の機能を
有する部分には同一の符号を付して適宜にその説明を省
略する。

【００２６】１５はインターフエイスであり、端子筐６
とフイールドバス１６との間に挿入接続されている。イ
ンターフエイス１５のフイールドバス１６側には第１端
子Ｔ ₁、Ｔ₂、端子筐６側には第２端子Ｔ₃、Ｔ₄が設けら
れている。

【００２７】第１端子Ｔ₂には受信抵抗１２の一端が接
続され、その他端と第１端子Ｔ₁は直流／直流コンバー
タＤＣ／ＤＣの第１入力端に、この第２入力端は第２端
子Ｔ₃、Ｔ₄にそれぞれ接続されている。

【００２８】そして、直流／直流コンバータＤＣ／ＤＣ
は、例えばスイッチングレギュレータなどで構成され、
フイールドバス１６から電力の供給を受け、信号伝送器
１０とインターフエイス１５の動作に必要な電源を生成
する。

【００２９】受信抵抗１２の両端に電流信号Ｉ_Lによっ
て発生した電圧は、アナログ／デジタル変換器ＡＤＣ２
によりデジタル信号に変換され、マイクロコンピュータ
μＰ３に取り込まれる。

【００３０】マイクロコンピュータμＰ３は、このデジ
タル信号の内容を解読し、通信インターフエイスＩＦＣ
３に送出する。この通信インターフエイスＩＦＣ３はマ
イクロコンピュータμＰ３から送出される並列データを
フイールドバス１６の通信形式に適合する形式のデジタ
ル信号に変換して第２端子Ｔ₃、Ｔ₄を介してフイールド
バス１６に送出する。

【００３１】一方、上位システムからフイールドバス１
６を介してデジタル信号として伝送された通信データ
は、通信インターフエイスＩＦＣ３を介してマイクロコ
ンピュータμＰ３に取り込まれる。

【００３２】マイクロコンピュータμＰ３は、この内容
を解読して、通信インターフエイスＩＦＣ４を介して受
信抵抗１２の両端に、信号伝送器１０の通信形式に適合
するように形式を換えて電圧信号として送出する。

【００３３】この場合に、受信抵抗１２の両端の電圧変
化は第１端子Ｔ₁、Ｔ₂の両端の電圧変化となるので、信
号伝送器１０はこの電圧変化を出力回路ＯＰＣ１と通信
インターフエイスＩＦＣ１を介してマイクロコンピュー
タμＰ１に読み込む。マイクロコンピュータμＰ１はそ
の内容に応じたコマンドを実行する。

【００３４】以上のようにして、従来から設置されてい
た４〜２０ｍＡの電流出力形式の信号伝送器１０と新し
い計装方式のフイールドバス１６との間にインターフエ
イス１５を挿入することにより、従来形式の信号伝送器
をフイールドバスにも対応させることができる。

【００３５】図２は本発明の第２の実施例の構成を示す
ブロック図である。この場合は、マイクロコンピュータ
を搭載しない形式の信号伝送器の場合の構成を示したも
のである。したがって、双方向通信の機能は存在しな
い。電流信号を対応するフイールドバス１６に適合する
デジタル信号に変換するだけである。

【００３６】センサ８を収納するカプセル７から圧力な
どによって変化する容量変化が伝送器１７に送られる。
伝送器１７はこの容量を電圧に変換する容量／電圧変換
回路Ｃ／Ｖと、変換された電圧を４〜２０ｍＡの電流信
号に変換して伝送線Ｌ₁、Ｌ₂に送出する電圧／電流変換
回路Ｖ／Ｉなどで構成されている。そして、これらのカ
プセル７、伝送器１７、端子筐６などで信号伝送器１８
を構成している。

【００３７】信号伝送器１８とフイールドバス１６との
間には、インターフエイス１９が挿入接続されている。
インターフエイス１９は、受信抵抗１２、直流／直流コ
ンバータＤＣ／ＤＣ、アナログ／デジタル変換器ＡＤＣ
２、通信インターフエイスＩＦＣ３、マイクロコンピュ
ータμＰ３などで構成され、これ等の機能は図１に示す
ものとほぼ同一である。

【００３８】図３は、以上のカプセル７、伝送器９、１
７、端子筐６、インターフエイス１４、１９などの結合
状態を示す斜視図である。カプセル７はカバーフランジ
２０Ａ、２０Ｂでサンドイッチ状にボルトによって狭持
されている。この上部に円柱状のケースに収納された伝
送器９、１７が固定されている。

【００３９】伝送器９、１７のカバーの側面からは円筒
状の支持筒２１を介して円柱状の端子筐６がネジ結合さ
れている。この端子筐６の側面からは配管２２を介して
円柱状のケースに収納されたインターフエイス１４、１
９が固定されている。

【００４０】このようにして、従来の構成であるカプセ
ル７、伝送器９、１７、端子筐６で構成された信号伝送
器９、１８の端子筐６の側面に設けられた配管２２の結
合部にインターフエイス１４、１９の配管結合部を結合
することにより、インターフエイス１４、１９を一体と
したフイールドバス対応の信号伝送器を構成することが
できる。

【００４１】図４は図３における端子筐とインターフエ
イスのカバーを取外したときの内部の様子を示す斜視図
である。端子筐６とインターフエイス１４、１９の各ケ
ースの中には端子が見える。これ等の端子は電線で接続
されている。特に、インターフエイス１４、１９の場合
は第２端子Ｔ₃、Ｔ₄も見える。

【００４２】図５の場合は端子筐６の収納構成を図３に
示す場合と異なる形式にしたものである。伝送器９、１
７と結合された支持筒２１は、端子筐２３とネジ結合さ
れている。

【００４３】端子筐２３は、図６に示すように上側のケ
ース２４と下側のケース２５とに分離されており、この
中に図７に示す端子板２６とこれにネジ２７Ａ、２７Ｂ
で結合された図８に示すインターフエイス１４、１９を
収納する内器２８とが収納されている。内器２８には第
２端子Ｔ₃、Ｔ₄が固定されている。

【００４４】

【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに本発明によれば、フイールドバスから直流電圧の供
給を受け信号伝送器の電源電圧に変換し信号伝送器から
は電流信号をデジタル信号に変換してフイールドバスに
送出するインターフエイスをフイールドバスと信号伝送
器との間に設けるようにしたので、既設の従来の伝送形
式の信号変換器を容易に新しいフイールドバスに対応さ
せることができる。したがって、新規に信号伝送器を設
置するよりも信号伝送器自体の費用も安く済み、設置工
事が簡単となる。しかも、従来の信号伝送器を既設のま
まで再調整の必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明の他の実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図３】図１、図２に示す構成の結合状態を示す斜視図
である。

【図４】図３に示す端子筐などの蓋を開けた状態を示す
斜視図である。

【図５】図１、図２に示す構成の他の結合状態を示す斜
視図である。

【図６】図５に示す端子筐の縦断面を示す縦断面図であ
る。

【図７】図６に示す端子板の状態を示す斜視図である。

【図８】図６に示す内器の状態を示す斜視図である。

【図９】従来の信号伝送器の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１０、１８ 信号伝送器 １２ 受信抵抗 １３ 受信計器 １４ ハンドヘルドターミナル １５ インターフエイス １６、１９ フイールドバス μＰ１〜μＰ３ マイクロコンピュータ ＩＦＣ１〜ＩＦＣ４ 通信インターフエイス ＤＣ／ＤＣ 直流／直流コンバータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フイールドバスから直流電圧の供給を受け
   測定すべき物理量をセンサにより電気信号に変換しこれ
   を信号処理して電流信号として送出する信号伝送器の電
   源電圧に前記直流電圧を変換する直流／直流変換手段
   と、前記信号伝送器と前記直流／直流変換手段との間に
   接続され前記電流信号を電圧信号に変換する電圧変換素
   子と、この電圧信号をこれに対応するデジタル信号に変
   換して前記フイールドバスに送出する電圧／デジタル変
   換手段とを具備することを特徴とするインターフエイ
   ス。
2. 【請求項２】前記フイールドバスと前記信号伝送器との
   間の通信形式を変更する通信インターフエイスを有する
   ことを特徴とする前記請求項１記載のインターフエイ
   ス。
3. 【請求項３】前記インターフエイスが前記信号伝送器に
   一体に結合されたことを特徴とする前記請求項１又は２
   記載のフイールド機器。