JPH0720603U - 計装信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】機能の増加、変更を簡単且つ容易に対応させ
得、且つ複数系統から入力される計装信号を容易に処
理、加工することにある。 【構成】演算に必要な各種データを設定する設定部３２
と、入力信号や各種データの信号状態及び動作状態を表
示する表示部３１と、設定データと入力信号を比較、演
算処理する警報設定機能、入力信号を設定部で設定され
た設定値に従って積分し、その結果を制御回路及び表示
部に出力するＶ／Ｆ変換機能、入力信号を比較、演算処
理した後、他のシステムや中央監視設備に出力するため
のアイソレータ出力機能、比較、演算等の処理データを
本機同士または他の上位機種と送受信する外部伝送機能
及び模擬データによる保守機能を有するＣＰＵ処理部３
４と、このＣＰＵ処理部３４のデータを送受信する伝送
部３３とを備えて計装信号を処理及び加工する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば水処理系統の電気計装制御設備における計装信号を処理及び 加工する計装信号処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば水処理系統においては、複数の排水設備を総合的に監視制御する目的で 各設備の流量、圧力、水位等の各種の計装信号を処理、加工する計装信号処理装 置が用いられている。

【０００３】 図５は従来の計装信号処理装置の構成例を示す回路図である。図５において、 ３９は各種の計装信号が入力される抵抗ユニットで、この抵抗ユニット３９は電 流信号として入力される値の異なる各種の計装信号を電圧信号に変換して信号ラ インＳ及びＳＣ（アース）間に出力する。

【０００４】 また、４０ａ〜４０ｃは信号ラインＳ及びＳＣにそれぞれ接続され、計装信号 の種目に応じて上下限値が設定された複数の警報設定器で、これら各警報設定器 ４０ａ〜４０ｃは信号ラインＳ及びＳＣから入力される電圧信号がその上下限値 から外れるとその出力接点を動作させて警報信号を出力する。

【０００５】 さらに、４１は信号ラインＳ及びＳＣに接続されたＶ／Ｆ変換器で、このＶ／ Ｆ変換器４１は電圧信号を周波数信号、つまり電圧の大きさに応じた幅のパルス 信号に変換し、図示しない中央監視制御装置に出力する。４２は信号ラインＳ及 びＳＣに接続されたワンループコントローラで、排水設備に有する制御弁を開閉 制御する。

【０００６】 他方、４３ａは信号ラインＳ及びＳＣ間の電圧信号を元の電流信号に変換する アイソレータで、このアイソレータで変換された計装信号は図示しない中央監視 制御装置に出力する。

【０００７】 以上は一つの排水設備に対する計装信号の処理回路であるが、他の複数の排水 設備に対応させて上記と同様の計装処理回路（ここでは第２乃至第４の処理回路 ）が設けられ、これら各計装処理回路の電圧信号を演算器４４に加えられ、この 演算器４４により加算されたトータル信号が上記同様のアイソレータ４３ｂを通 して図示しない中央監視制御装置に出力する。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

このように従来の計装信号処理装置においては、計装信号の処理、加工に必要 な機能に応じて単機能パーツ（抵抗ユニット３９、警報設定器４０ａ〜４０ｃ、 Ｖ／Ｆ変換器４１、ワンループコントローラ４２、アイソレータ４３ａ，４３ｂ 、演算器４４）を組合せて目的を達成するようにしていた。

【０００９】 このため、種々の処理を必要とする場合には単体パーツ数が多くなり、これら パーツの取付けスペースや接続に要する配線が多くなるという問題があった。 また、機能パーツを増加する場合には配線変更が必要となるが、その都度電源 を停止しなければならないため、その間計装信号の監視機能が喪失するという問 題があった。

【００１０】 本発明は上記のような問題を解消するためになされたもので、計装信号の処理 、加工に必要な複数の機能を集約することにより、機能の増加、変更を簡単且つ 容易に対応させ得、且つ複数系統から入力される計装信号を容易に処理、加工す ることができる計装信号処理装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記の目的を達成するため、電気計装制御設備における計装信号を処 理及び加工する計装信号処理装置において、演算に必要な各種データを設定する 設定部と、入力信号や各種データの信号状態及び動作状態を表示する表示部と、 前記設定部により設定された設定値を保存するメモリ、前記計装信号が入力され ると前記メモリに保存された設定値をもとに演算処理する演算手段及び模擬デー タを発生するテストデータ発生手段を備え、且つ入力値を設定値と動作モードに 従って比較し、その判定結果を前記表示部に出力するとともに、設定値を越える と警報信号を出力する警報設定機能、入力信号を設定値に従って積分し、その結 果を前記表示部に出力するとともに、積分値が設定量より大きいと制御信号を出 力するＶ／Ｆ変換機能、入力信号の演算処理結果を他のシステムまたは上位機種 に出力するアイソレータ出力機能、比較演算等の処理をしたデータを外部に伝送 する外部伝送機能及び保守モードが選択されると前記テストデータ発生手段を起 動して模擬データによるシミュレーションを実行する保守機能を有する演算処理 手段とからなり、計装信号の処理、加工に必要な複数の機能を集約して計装信号 を処理及び加工するようにしたものである。

【００１２】

【作用】

このような構成の計装信号処理装置にあっては、設定部により演算に必要な各 種データが設定された状態で計装信号が演算処理部に取込まれると、警報機能に より設定値をもとに入力信号が比較演算され、その演算結果が表示部に表示させ るともに、設定値を越えていれば警報信号を出力し、同時にＶ／Ｆ変換機能によ り入力信号が設定値に従って積分され、その積分値が設定量よりも大きいか否か が判定され、その判定結果が表示部に表示されるとともに、積分値が設定量より も大きければ制御信号を出力し、さらにアイソレータ出力機能により入力信号の 演算結果を他のシステムまたは上位機種に出力するようにしたので、設定部より 各種設定値をオンラインで可変するだけで計装信号の処理、加工が可能となり、 機能の増加、変更を無停電で必要機能を追加することができる。また、保守モー ドが選択されるとテストデータ発生手段より模擬データを発生させてシミュレー ションが実行されるので、上位の監視設備やシーケンス回路の点検が可能となる 。

【００１３】

【実施例】 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。 図１は本発明による計装信号処理装置の一例を示す外観図である。図１におい て、装置本体の正面には用途記載用の銘板１と入力信号、動作状態を表わす表示 パネル２が設けられている。

【００１４】 また、装置本体の側面には各種設定値、入力信号値を表示するデータ表示器３ 、各種設定値、動作モードを入力するためのデータ設定キーボード４、入力信号 を比較、演算したり、模擬データによる保守機能を実行する処理用ＣＰＵ５及び 電源オフ時に各種データを保存するためのバックアップ用電池６、装置本体の電 源を入切する電源スイッチ７、外部伝送における伝送アドレスを設定する伝送ア ドレス設定スイッチ８がそれぞれ設けられ、さらに外部伝送時に使用する伝送用 コネクタ端子９、入出力切替用ディップスイッチ１０が設けられている。

【００１５】 上記伝送用コネクタ端子９としては、用途に応じて３系統分装備されている。 また、入出力切替用ディップスイッチ１０は計装信号の入力及び出力が電流又は 電圧の何ずれかを指定することにより、そのどちらでも対応できるようになって いる。

【００１６】 一方、装置本体の後方には各計装信号の入力や演算結果を出力するための外部 入出力用コネクタ端子１１が設けられ、この外部入出力用コネクタ端子１１はイ ンターフェースケーブル１２を介して外部信号線、制御線、電源等を接続する外 部入出力用端子台１３と接続できるようになっている。

【００１７】 図２は上記構成の計装信号処理装置における信号処理系を示すブロック図であ る。図２において、２９は図１の外部入出力端子台１３よりインタフェースケー ブル１２、外部入出力用端子１１を介して入力される計装信号、例えば排水の流 量（４〜２０mA）、圧力（１〜５Ｖ）、熱電対、測温抵抗体等の各入力信号が入 力され、これらの入力信号を一元化されたアナログ信号（１〜５Ｖ）に変換する 入力切替回路、３０はこの入力切替回路２９より加えられるアナログ信号をデイ ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路で、このＡ／Ｄ変換回路により変換された ディジタル信号はＣＰＵ処理部３４に入力される。

【００１８】 また、３１はＣＰＵ処理部３４で処理された判定結果、演算結果及び入力値等 を表示する表示部で、この表示部３１は図１の銘板１及び表示パネル２により構 成されている。３３はＣＰＵ処理部３４で処理されたデータを他の計装信号処理 装置又は上位機種のコントローラに伝送する伝送部、３２はオペレータが図１の データ設定キーボード４より各種の設定値を設定してＣＰＵ処理部３４に入力し 、その入力設定値をデータ表示器３により確認可能な設定部である。

【００１９】 さらに、３４はＣＰＵ処理部で、このＣＰＵ処理部３４は設定部３２により設 定された設定値を保存し、電源停止時には図１のバックアップ用電池６により一 定時間保持されるメモリと、Ａ／Ｄ変換回路３０より入力される各種の計装デー タを設定値をもとに演算処理する演算手段と、テストデータ発生手段とを備え、 詳細を後述する警報設定機能、Ｖ／Ｆ変換機能、加減演算機能アイソレータ出力 機能、外部伝送機能及び保守機能を有している。

【００２０】 一方、３５はＡ／Ｄ変換回路３０より入力されたディジタル信号をＣＰＵ処理 部３４の演算手段により演算処理した後、前記ディジタル信号をアナログ信号に 変換するＤ／Ａ変換回路、３６はこのＤ／Ａ変換回路３５より出力されるアナロ グ信号を元の計装信号に戻して出力する出力切替回路、また３７はＣＰＵ処理部 ３４の演算手段による演算結果や判定結果が入力される制御回路、３８は制御回 路３７の制御出力により励磁され、図示しない中央監視制御装置に異常表示信号 を出力したり、例えばポンプ設備に対して停止信号を出力するリレー出力回路で ある。

【００２１】 以上は１系統の排水設備に対する計装信号をＣＰＵ処理部３４に入力する場合 であるが、他の３系統の排水設備の計装信号も上記同様に入力切替回路２９、Ａ ／Ｄ変換回路３０を通してＣＰＵ処理部３４にそれぞれ入力され、加減演算機能 によりその合計値を求め、各系統の処理信号とこれらのトーラル信号が図示しな い中央監視制御装置に出力されるようになっている。

【００２２】 次に上記のように構成された計装信号処理装置の作用について述べる。 いま、図１に示す外部入出力端子台１３と外部入出力用端子１１とがインタフ ェースケーブル１２により接続され、１系統の排水設備の計装センサから流量、 圧力、熱電対、測温抵抗体等の計装信号が入力切替回路２９に入力されると、そ の入力信号は一元化された例えば１〜５Ｖのアナログ信号として出力され、この アナログ信号はＡ／Ｄ変換回路３０によりディジタル信号に変換され、ＣＰＵ処 理部３４に送られる。

【００２３】 一方、ＣＰＵ処理部３４に対しては予め設定部３２により各種設定値が設定さ れ、メモリに保存されている。この場合、各種設定値の設定はオペレータがデー タ設定キーボード４によりデータを入力し、データ表示器３でその値を確認しな がら行われる。

【００２４】 ＣＰＵ処理部３４では、Ａ／Ｄ変換回路３０よりディジタル信号が入力される と警報設定機能、Ｖ／Ｆ変換機能、加減演算機能、アイソレータ出力機能、外部 伝送機能及び保守機能により次のような処理を実行する。 （１）警報設定機能 ディジタル信号化された入力値を設定部３２により設定された設定値と動作モ ードに従って比較し、その判定結果を表示部３１及び制御回路３７に出力する。 この場合、設定は入力１系統につきそれぞれ独立した６点まで可能であり、それ らをここではＡ設定乃至Ｆ設定と呼ぶ。

【００２５】 また、各設定は０〜１００％の間で設定する動作値と上限、下限、励磁、非励 磁を設定する動作モードとを持っている。例えばＡ設定が５０％で、動作モード が上限励磁であった場合、入力値が５０％以上になるとリレー駆動信号が制御回 路３７に出力し、同時に表示部３１に設定値Ａ動作表示信号を出力する。 （２）Ｖ／Ｆ変換機能 ディジタル信号化された入力値を設定部３２により設定された設定値に従って 積分し、その結果を制御回路３７及び表示部３１に出力する。即ち、設定値とし て例えば入力値の工学レンジが０〜２００ｍ³ ／ｈ、積分率が２００ｃ／ｈとな っていた時、入力信号が１００％であれば１ｍ³ ／ｐのパルス信号が制御回路３ ７に出力され、同時にパルス出力動作表示信号が表示部３１に出力される。 （３）加減演算機能 ４系統の入力信号を信号どうし又は内部定数を使って加減剰余演算を行う。こ の場合、演算式は設定部３２により設定でき、その演算結果は後述するアイソレ ータ出力機能によってＤ／Ａ変換回路３５に出力される。 （４）アイソレータ出力機能 ディジタル変換された入力信号を比較、演算処理した後、他のシステムや図示 しない中央監視制御装置に出力する。 （５）外部伝送機能 比較、演算等の処理をしたデータを伝送部３３を介して他の計装信号処理装置 又は上位機種コントローラとの間で送受信する。 （６）保守機能 設定部３２から各入力系統毎に保守モードを選択することにより、実入力デー タから内部模擬データによる処理へ移すことが可能である。

【００２６】 このデータの切替は演算手段の前段で行うので、外部から模擬データを入力し た場合と全く同じ状態を再現できる。即ち、保守モードにおいて、例えば模擬デ ータ５０％を設定した場合、比較、演算処理は通常モードと同じように機能する ため、実入力に対応した比較、演算結果が制御回路３７，表示部３１，伝送部３ ３及びＤ／Ａ変換回路３５にそれぞれ出力される。

【００２７】 以上はＣＰＵ処理部３４に有する各機能であるが、これら各機能の実行処理は 図３に示すフローチャートのようになる。即ち、図３において、実行処理が開始 されると、まずステツプＳ１により通常モードかテストモードかが判定され、通 常モードであればステップＳ２にてデータを入力する。

【００２８】 ステップＳ３にて警報設定機能が実行されるとステップＳ４で入力データと設 定値Ａとを比較し、ステップＳ５により警報レベルを越えているか否かを判定す る。その判定結果が警報レベルを越えていれば出力し、越えていなければステッ プＳ６に進む。

【００２９】 ステップＳ６では入力データと設定値Ｂとを比較し、ステップＳ７により警報 レベルを越えているか否かを判定する。その判定結果が警報レベルを越えていれ ば出力し、越えていなければ上記ステップＳ３に戻り前述同様の処理が繰返され る。

【００３０】 また、Ｖ／Ｆ変換機能が実行されるとステップＳ８にて入力データを設定値に 従って積分し、その積分値がステップＳ９により設定量より大きいか否かを判定 し、大きければ出力すると共に積算値をクリアしてステップＳ８に戻り、大きく なければステップＳ８による入力データの積分を繰返す。

【００３１】 さらに、ステップＳ１０により加減演算機能が実行されると、ステップＳ１１ にて他の３系統から取込まれる入力データと加算してＤ／Ａ変換回路３５に出力 される。

【００３２】 一方、実行処理の開始によりステップＳ１にてテストモードであると判定され ると、ステップＳ１２にてテストデータ発生キー入力によりテストデータ発生手 段よりテストデータが出力され、前述同様に警報設定機能、Ｖ／Ｆ変換機能及び 加減演算機能による処理が実行される。

【００３３】 かくして、ＣＰＵ処理部３４で比較、演算処理されたディジタル信号はＤ／Ａ 変換回路３５により例えば１〜５Ｖのアナログ信号に変換され、さらに出力切替 回路３６により電圧（１〜５mV DC）又は電流（４〜２０mA DC）信号に変換さ れ図１の外部入出力用端子１１、インタフェースケーブル１２及び外部入出力用 端子台１３を介して外部へ出力される。

【００３４】 また、ＣＰＵ処理部３４で入力データと設定値との比較演算結果が制御回路３ ７に渡されると、この制御回路３７では入力系統、機能グループを判別し、該当 するリレーをピックアップする。そして、リレー出力回路３８にリレー駆動信号 を出力し、該当するリレーを動作させる。このリレー接点出力は図１の外部入出 力用端子１１、インタフェースケーブル１２及び外部入出力用端子台１３を介し て外部機器へ出力される。

【００３５】 次に表示部３１によるＣＰＵ処理部３４で処理された各種データの信号状態及 び動作状態について図４により詳細に説明する。 図４において、１５〜２０は設定値動作表示ＬＥＤであり、各設定値、動作モ ードによってリレー駆動した場合に該当部分のＬＥＤが点灯する。２１はパルス 出力動作表示ＬＥＤであり、各設定値によってパルス出力した場合に点灯する。 ２２はシュミレーション実行表示ＬＥＤであり、保守モードによってシュミレー ション実行中に該当ＬＥＤが点灯する。２３は入力異常表示ＬＥＤで、計装セン サからの入力信号が図１に示す入出力切替用ディップスイッチ１０によって指定 された入力モードにおける正常範囲を逸脱した場合に該当ＬＥＤが点灯する。２ ４は処理部異常表示ＬＥＤで、ＣＰＵ処理部３４の異常又は本体内部の異常発生 時に該当ＬＥＤが点灯する。

【００３６】 また、２５〜２８は入力値表示ＬＥＤで、バーグラフ状のＬＥＤ表示器であり 、フルスパンを０〜１００％とし、入力値に相当する高さまでＬＥＤが点灯し、 入力値の％を目視できるようになっている。

【００３７】 これら各表示ＬＥＤは、４系統の入力それぞれに一つずつ配置される構成とな っている。 このように本実施例では、演算に必要な各種データを設定する設定部３２と、 入力信号や各種データの信号状態及び動作状態を表示する表示部３１と、設定デ ータと入力信号を比較、演算処理する警報設定機能及びＶ／Ｆ変換機能、加減演 算機能、アイソレータ出力機能、外部伝送機能及び模擬データによる保守機能を 有するＣＰＵ処理部３４と、このＣＰＵ処理部３４のデータを送受信する伝送部 ３３を備えて計装信号を処理及び加工するようにしたものである。

【００３８】 従って、計装回路における単機能パーツの削減が可能であり、それに伴う必要 スペースの縮小化、接続のための配線の削減が可能となる。また、各種設定値を オンラインで設定部３２から任意に設定できるので、機能変更、追加に対して無 停電で必要機能を追加することができる。さらに、保守モードにおけるシュミレ ーション動作で計装センサ側の立ち上げ、運転を待たずにシーケンス計装回路の 試験が可能になり、また点検時にわざわざセンサ側に発生器等の模擬信号出力装 置を設けなくても装置本体に接続されている上位監視設備やシーケンス回路の点 検が可能である。 他方、伝送機能によって上位監視設備や装置本体同士のデータの送受信が簡単 に実施でき、データ活用におけるメリットの向上を図ることができる。

【００３９】

【考案の効果】

以上述べたように本考案によれば、計装信号の処理、加工に必要な複数の機能 を集約することにより、機能の増加、変更を簡単且つ容易に対応させ得、且つ複 数系統から入力される計装信号を容易に処理、加工することができる計装信号処 理装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による計装信号処理装置の一実施例を示
す外観図。

【図２】同実施例における信号処理系を示すブロック
図。

【図３】同実施例の作用を説明するためのフローチャー
ト。

【図４】同実施例における表示部に表示される各種デー
タの信号状態及び動作状態を説明するための表示構成
図。

【図５】従来の計装信号処理装置の一例を示す回路構成
図。

【符号の説明】

１……銘板、２……表示パネル、３……データ表示器、
４……データ設定キーボード、５……処理用ＣＰＵ、６
……バックアップ用電池、７……電源スイッチ、８……
伝送アドレス設定スイッチ、９……伝送用コネクタ端
子、１０……入出力切替用ディップスイッチ、１１……
外部入出力用コネクタ端子、１２……インターフェース
ケーブル、１３……外部入出力用端子台、２９……入力
切替回路、３０……Ａ／Ｄ変換回路、３１……表示部、
３２……設定部、３３……伝送部、３４……ＣＰＵ処理
部、３５……Ｄ／Ａ変換回路、３６……出力切替回路、
３７……制御回路、３８……リレー出力回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気計装制御設備における計装信号を処
   理及び加工する計装信号処理装置において、演算に必要
   な各種データを設定する設定部と、入力信号や各種デー
   タの信号状態及び動作状態を表示する表示部と、前記設
   定部により設定された設定値を保存するメモリ、前記計
   装信号が入力されると前記メモリに保存された設定値を
   もとに演算処理する演算手段及び模擬データを発生する
   テストデータ発生手段を備え、且つ入力値を設定値と動
   作モードに従って比較し、その判定結果を前記表示部に
   出力するとともに、設定値を越えると警報信号を出力す
   る警報設定機能、入力信号を設定値に従って積分し、そ
   の結果を前記表示部に出力するとともに、積分値が設定
   量より大きいと前記電気計装制御設備に制御信号を出力
   するＶ／Ｆ変換機能、入力信号の演算結果を他のシステ
   ムまたは上位機種に出力するアイソレータ出力機能、比
   較演算等の処理をしたデータを外部に伝送する外部伝送
   機能及び保守モードが選択されると前記テストデータ発
   生手段を起動して模擬データによるシミュレーションを
   実行する保守機能を有する演算処理手段とからなり、計
   装信号の処理、加工に必要な複数の機能を集約して計装
   信号を処理及び加工することを特徴とする計装信号処理
   装置。