JPH07296288A - Composite measurement converter - Google Patents

Composite measurement converter

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Publication number
JPH07296288A
JPH07296288A JP8937294A JP8937294A JPH07296288A JP H07296288 A JPH07296288 A JP H07296288A JP 8937294 A JP8937294 A JP 8937294A JP 8937294 A JP8937294 A JP 8937294A JP H07296288 A JPH07296288 A JP H07296288A
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JP
Japan
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signal
circuit
converter
output
field device
Prior art date
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Pending
Application number
JP8937294A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshimitsu Dobashi
利光 土橋
Makoto Kogure
誠 小暮
Hiroshi Noguchi
博史 野口
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP8937294A priority Critical patent/JPH07296288A/en
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  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable a dependable process control to be performed with a relatively simple system by easily using a composite measurement field equipment to conventional system. CONSTITUTION:The device is provided with a capacity element 21 separating the transmission signal from the composite measurement field equipment into analog signal and digital signal superimposed to the analog signal, a circuit amplifying the separated analog signal, circuit 14 performing the I/O insulation, circuit 15 outputting the standard signal, circuit 22 insulating the separated digital signal by the input and output, communication interface circuit 23 converting the transmission signal waveform, microprocessor 24 executing the various arithmetic processings and communication processings, circuit 25 outputting the output from the microprocessor 24 as a standardized signal, and power supply 10 for field equipment.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、フィールド機器が検出
する圧力,流量,温度などのプロセス量を、信号伝送路
を介して受信し、統一された電気信号に変換し出力する
工業用信号変換器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an industrial signal converter for receiving process quantities such as pressure, flow rate and temperature detected by a field device via a signal transmission line, converting them into a unified electric signal and outputting the same. Regarding vessels.

【0002】[0002]

【従来の技術】いわゆる変換器と称する機器は、各種プ
ラントの圧力,流量,流体温度などのプロセス量を、前
記プラントに設置したフィールド機器から伝送路を介し
て受信し、前記プロセス量を統一された電気信号に変換
して、上位機器へ伝送している。
2. Description of the Related Art A device called a converter receives process quantities such as pressure, flow rate, and fluid temperature of various plants from field equipment installed in the plant via a transmission line to unify the process quantities. Converted to electrical signals and transmitted to the host device.

【0003】図3は、変換器を含むシステムの従来構成
例を示している。差圧伝送器1b,圧力伝送器1c,温
度センサ2などのフィールド機器は、それぞれ各種プラ
ントの流量,圧力,流体温度などのプロセス量を検出す
るようになっており、かつ前記プロセス量を電気信号に
変換して出力するようになっている。差圧伝送器1b、
および圧力伝送器1cは、2線式伝送路5aを介してそ
れぞれ別の伝送器信号変換器3bと接続するようになっ
ている。温度センサ2は、例えば前記温度センサ2が測
温抵抗体である場合では、補償導線5bを介して、温度
変換器3cに接続するようになっている。伝送器信号変
換器3b、および温度変換器3cはそれぞれ差圧伝送器
1b,圧力伝送器1c,温度センサ2から受け取った前
記電気信号を規格化された電気信号に変換し、2線式伝
送路5aを介して上位機器4へ伝送している。上位機器
4は、差圧,圧力,流体温度それぞれのプロセス値をも
とに各種演算を行い、かつループ制御やシーケンス制御
などのプロセス制御を実行している。外部電源7は前記
したすべての複数計測フィールド機器1a,差圧伝送器
1b,温度センサ2,伝送器信号変換器3b,温度変換
器3c、および上位機器4が動作するのに必要な駆動電
力を、電源用伝送路5cを介して供給している。
FIG. 3 shows a conventional configuration example of a system including a converter. The field devices such as the differential pressure transmitter 1b, the pressure transmitter 1c, and the temperature sensor 2 are adapted to detect the process amount such as the flow rate, pressure, and fluid temperature of various plants, and to output the process amount as an electric signal. It is designed to be converted into and output. Differential pressure transmitter 1b,
The pressure transmitter 1c is connected to another transmitter signal converter 3b via the two-wire transmission line 5a. For example, when the temperature sensor 2 is a resistance temperature detector, the temperature sensor 2 is connected to the temperature converter 3c via a compensation lead wire 5b. The transmitter signal converter 3b and the temperature converter 3c convert the electric signals received from the differential pressure transmitter 1b, the pressure transmitter 1c, and the temperature sensor 2 into standardized electric signals, respectively, and form a two-wire transmission line. It is transmitted to the higher-level device 4 via 5a. The host device 4 performs various calculations based on the process values of the differential pressure, pressure, and fluid temperature, and also executes process control such as loop control and sequence control. The external power supply 7 supplies the drive power necessary for operating all of the above-described plural measurement field devices 1a, differential pressure transmitter 1b, temperature sensor 2, transmitter signal converter 3b, temperature converter 3c, and host device 4. , Through the power transmission line 5c.

【0004】次に、伝送器信号変換器3b、および温度
変換器3cの回路構成例をそれぞれ図4,図5を用いて
説明する。図4は、伝送器信号変換器3bに関する例を
示している。伝送器信号変換器3bは一般的に、フィー
ルド機器に駆動電源を供給し、かつプロセス量に比例し
た、フィールド機器からの出力電流信号4〜20mAを
受けて、入出力間を電気的に絶縁して規格化信号を出力
している。図4において、電源回路10は外部電源7よ
り電源用伝送路5cを介して駆動電力の供給を受け、か
つ伝送器信号変換器3b内の各回路、および差圧伝送器
1b,圧力伝送器1cを駆動するためのフィールド機器
用電源11にそれぞれ適正な駆動電圧を供給している。
伝送器信号変換器3bは、4〜20mAの電流信号に変
換された差圧,圧力などのプロセス量を、2線式伝送路
5aを介して取り込んでいる。伝送器信号変換器3b入
力部の両端には基準抵抗12が接続されており、前記電
流信号を電圧信号に変換している。また伝送器信号変換
器3b入力部には基準抵抗12を介して電圧制御回路1
3が接続されている。電圧制御回路13の入力インピー
ダンスは非常に高く、前記電流信号の一部が基準抵抗1
2を迂回して、基準抵抗12の両端に生ずる電圧信号が
減衰するのを防いでいる。さらに伝送器信号変換器3b
は信号絶縁回路14を含んでいる。信号絶縁回路14は
伝送器信号変換器3bの入出力信号間を電気的に絶縁し
ている。信号絶縁回路14の出力部は出力調整回路15
に接続される。出力調整回路15は伝送器信号変換器3
b内回路要素の電気特性的ばらつきによる信号出力値へ
の影響を補正して、安定した規格化電気信号を出力して
いる。
Next, circuit configuration examples of the transmitter signal converter 3b and the temperature converter 3c will be described with reference to FIGS. 4 and 5, respectively. FIG. 4 shows an example of the transmitter signal converter 3b. The transmitter signal converter 3b generally supplies drive power to the field device and receives an output current signal 4 to 20 mA from the field device, which is proportional to the process amount, and electrically insulates between the input and output. And outputs a standardized signal. In FIG. 4, the power supply circuit 10 is supplied with drive power from the external power supply 7 via the power transmission line 5c, and each circuit in the transmitter signal converter 3b, the differential pressure transmitter 1b, and the pressure transmitter 1c. An appropriate drive voltage is supplied to each of the field device power supplies 11 for driving the.
The transmitter signal converter 3b takes in process amounts such as differential pressure and pressure converted into current signals of 4 to 20 mA via the two-wire transmission line 5a. A reference resistor 12 is connected to both ends of the input part of the transmitter signal converter 3b to convert the current signal into a voltage signal. Further, the voltage control circuit 1 is connected to the input portion of the transmitter signal converter 3b through the reference resistor 12.
3 is connected. The input impedance of the voltage control circuit 13 is very high, and part of the current signal is the reference resistance 1
By bypassing 2, the voltage signal generated across the reference resistor 12 is prevented from being attenuated. Furthermore, transmitter signal converter 3b
Includes a signal isolation circuit 14. The signal insulation circuit 14 electrically insulates the input and output signals of the transmitter signal converter 3b. The output part of the signal isolation circuit 14 is an output adjustment circuit 15.
Connected to. The output adjustment circuit 15 is the transmitter signal converter 3
The influence on the signal output value due to the electrical characteristic variation of the circuit element in b is corrected and a stable standardized electric signal is output.

【0005】図5は、温度変換器3cに関する例を示し
ている。温度変換器3cの入力部に接続される温度セン
サ2が、例えば測温抵抗体である場合、入力部インタフ
ェース回路31は補償導線5bを介して、温度センサ2
の抵抗値変化量を取り込み、電気信号に変換している。
バーンアウト検出回路32は温度センサ2の断線を検出
し、かつ温度変換器3cの出力信号をスケールオーバー
させるようになっている。フィルタ回路33はセンサ信
号以外の外乱ノイズなどを除去している。増幅回路34
は比較的微小なセンサ信号を、電気的処理に適正なレベ
ルに増幅している。直線化補正回路35は温度センサ特
有の温度特性を補正して、温度変化に対し直線的に対応
する出力値が得られるようにしている。直線化補正回路
35の出力部は、信号絶縁回路14を介して、出力調整
回路15に接続されている。絶縁回路14、および出力
調整回路15の機能は、図4の説明で述べたとおりであ
る。
FIG. 5 shows an example relating to the temperature converter 3c. When the temperature sensor 2 connected to the input section of the temperature converter 3c is, for example, a resistance temperature detector, the input section interface circuit 31 uses the temperature sensor 2 via the compensation lead wire 5b.
The amount of change in resistance value of is taken in and converted into an electric signal.
The burnout detection circuit 32 detects the disconnection of the temperature sensor 2 and scales the output signal of the temperature converter 3c. The filter circuit 33 removes disturbance noise other than the sensor signal. Amplifier circuit 34
Is amplifying a relatively small sensor signal to a level suitable for electrical processing. The linearization correction circuit 35 corrects the temperature characteristic peculiar to the temperature sensor so that an output value linearly corresponding to the temperature change can be obtained. The output section of the linearization correction circuit 35 is connected to the output adjustment circuit 15 via the signal insulation circuit 14. The functions of the insulating circuit 14 and the output adjusting circuit 15 are as described in the description of FIG.

【0006】計測対象のプロセス量のひとつである差圧
は流体温度と圧力に依存することから、高精度の差圧計
測を行うためには、差圧,圧力,流体温度すべてのプロ
セス量を収集し、各種演算処理を実行して差圧の真値を
算出する必要がある。ところが、前記演算処理は、各種
係数,温度,圧力の複雑な関数計算を有するものであ
り、前記演算処理を従来形フィールド機器、あるいは従
来形信号変換器が有するマイクロプロセッサにより実行
することは、メモリ容量や、演算速度などの点で前記マ
イクロプロセッサの負担が大きく、実現は困難である。
そこで前記演算処理を上位機器において実行するため
に、図3に示すようなシステム構成が必要とされていた
が、1つのプロセス量の検出に、フィールド機器,信号
変換器,2線式伝送路がそれぞれ1つずつ必要となり、
コスト面で問題があった。高精度の差圧計測を、より少
ない機器構成で実現するための手段として、複合計測フ
ィールド機器が考案されている。複合計測フィールド機
器は、温度センサを接続できるインタフェースを有して
おり、かつ差圧,圧力の2つのプロセス量を検出できる
ような複合センサを有している。これにより複合計測フ
ィールド機器は、1台で差圧,圧力,流体温度を検出で
きるようになっている。なおかつ前記複合計測フィール
ド機器は、例えば差圧をアナログ直流電流信号に、圧
力,流体温度を前記アナログ直流電流信号に重畳したデ
ィジタル通信信号にそれぞれ変換し、単一の2線式伝送
路上に出力するようになっている。
Since the differential pressure, which is one of the process quantities to be measured, depends on the fluid temperature and pressure, in order to perform highly accurate differential pressure measurement, all process quantities of differential pressure, pressure and fluid temperature are collected. However, it is necessary to execute various arithmetic processes to calculate the true value of the differential pressure. However, the arithmetic processing has complicated function calculations of various coefficients, temperature, and pressure, and executing the arithmetic processing by a conventional field device or a microprocessor included in a conventional signal converter requires a memory. It is difficult to realize the microprocessor because the load on the microprocessor is heavy in terms of capacity and calculation speed.
Therefore, a system configuration as shown in FIG. 3 was required in order to execute the arithmetic processing in the host device. However, in order to detect one process amount, a field device, a signal converter, and a two-wire type transmission line were used. You need one each,
There was a cost problem. A composite measurement field device has been devised as a means for realizing highly accurate differential pressure measurement with a smaller device configuration. The composite measurement field device has an interface to which a temperature sensor can be connected and also has a composite sensor capable of detecting two process quantities of differential pressure and pressure. As a result, one combined measurement field device can detect differential pressure, pressure, and fluid temperature. Further, the composite measurement field device converts the differential pressure into an analog DC current signal, converts the pressure and the fluid temperature into a digital communication signal superimposed on the analog DC current signal, and outputs the digital communication signal onto a single two-wire transmission path. It is like this.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記上位機
器が前記ディジタル通信信号を直接受信できるような機
能を有していないことから、前記複合計測フィールド機
器が送信するディジタル通信信号をそのまま信号変換器
を介して上位機器に伝送しようとする場合、前記信号変
換器、および前記上位機器それぞれがディジタル通信用
装置を新しく内蔵する必要が生じ、これによりシステム
のコストが高価になってしまう。これを回避して、複合
計測フィールド機器と上位機器とを中継する目的で、デ
ィジタル通信信号をアナログ直流信号に変換する手段を
有する複合計測変換器が必要となる。ところが、アナロ
グ信号と、前記アナログ信号に重畳したディジタル通信
信号とを、同一の伝送路を介して受信し、信号分離,変
換処理を行い、すべての信号に対して入出力間絶縁を施
した上で、信号毎に独立した出力部から規格化アナログ
信号を出力する、というような機能を単一の構造内に有
する信号変換器は、従来の信号変換器の中には存在しな
かった。
However, since the host device does not have a function of directly receiving the digital communication signal, the digital communication signal transmitted by the composite measurement field device is directly converted into a signal converter. In the case of attempting to transmit the signal to the higher-level device via the communication device, it is necessary for the signal converter and the higher-level device to each newly include a digital communication device, which increases the cost of the system. In order to avoid this and relay between the composite measurement field device and the host device, a composite measurement converter having means for converting a digital communication signal into an analog DC signal is required. However, an analog signal and a digital communication signal superimposed on the analog signal are received through the same transmission line, signal separation and conversion processing are performed, and input / output insulation is performed on all signals. Thus, a signal converter having a function of outputting a standardized analog signal from an independent output section for each signal in a single structure has not existed in conventional signal converters.

【0008】本発明の目的は、上記の条件をすべて満た
す複合計測変換器を実現することである。
An object of the present invention is to realize a composite measuring transducer that satisfies all the above conditions.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、以下のように構成される。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

【0010】複合計測フィールド機器からの送信信号
を、アナログ信号と前記アナログ信号に重畳したディジ
タル信号とに分離する容量性素子と,分離したアナログ
信号を増幅する回路と,入出力間絶縁を行う回路と,規
格化信号を出力する回路、および、分離したディジタル
信号を入出力間絶縁するための回路と,伝送信号波形を
変換する通信インタフェース回路と,各種演算,通信処
理を実行するマイクロプロセッサと,マイクロプロセッ
サからの出力を統一信号として出力する回路と,フィー
ルド機器用電源とを備える。
A capacitive element for separating a transmission signal from the composite measurement field device into an analog signal and a digital signal superimposed on the analog signal, a circuit for amplifying the separated analog signal, and a circuit for performing input / output insulation. A circuit for outputting a standardized signal, a circuit for isolating a separated digital signal between input and output, a communication interface circuit for converting a transmission signal waveform, a microprocessor for executing various calculations and communication processes, A circuit for outputting the output from the microprocessor as a unified signal and a power supply for field equipment are provided.

【0011】[0011]

【作用】上記構成の変換器によれば、複合計測フィール
ド機器からの送信信号は、容量性素子によりアナログ信
号とディジタル信号とに分離される。分離された前記2
種類の信号は、機能的に独立した回路系によりそれぞれ
処理される。アナログ信号は増幅回路,絶縁回路,復調
回路を経て、統一信号として出力される。ディジタル信
号は、絶縁回路,通信インタフェース回路を経て、マイ
クロプロセッサに入力され、各種演算処理ののち復調回
路を通り、統一信号として出力される。また、ディジタ
ル通信信号が、複数のプロセス信号を含む場合では、マ
イクロプロセッサと復調回路との間に多重出力制御回路
を配し、これをマイクロプロセッサで制御する。さらに
復調回路をプロセス信号数分増設することにより、複数
のプロセス信号が統一信号として、それぞれ独立した出
力端より、同時に出力される。
According to the converter having the above structure, the transmission signal from the composite measurement field device is separated into the analog signal and the digital signal by the capacitive element. The two separated
Each type of signal is processed by a functionally independent circuit system. The analog signal is output as a unified signal through an amplifier circuit, an insulation circuit, and a demodulation circuit. The digital signal is input to the microprocessor through the insulating circuit and the communication interface circuit, is subjected to various kinds of arithmetic processing, and is then output as a unified signal through the demodulation circuit. Further, when the digital communication signal includes a plurality of process signals, a multiple output control circuit is arranged between the microprocessor and the demodulation circuit and this is controlled by the microprocessor. Further, by adding demodulation circuits by the number of process signals, a plurality of process signals are simultaneously output as independent signals from independent output terminals.

【0012】[0012]

【実施例】以下、図面を用いて、本発明の一実施例を説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1は、複合計測フィールド機器の出力が
4〜20mAのアナログ電流信号からなり、このアナロ
グ電流信号に重畳されたディジタル信号によって、複合
計測変換器、またはコミュニケータとの間で通信を行う
場合の構成図を示す。
FIG. 1 shows that the output of the composite measurement field device consists of an analog current signal of 4 to 20 mA, and the digital signal superimposed on this analog current signal enables communication with the composite measurement converter or communicator. The block diagram when performing is shown.

【0014】同図において、概略を示すと、外部電源7
は他のすべての機器が動作するのに必要な駆動電力を、
電源用伝送路5cを介して供給している。複合計測フィ
ールド機器1aは、複合計測変換器3aを介して外部電
源7から供給される電力によって動作するようになって
いる。複合計測フィールド機器1aは、複合センサを有
し、前記複合センサは各種プラントにおける流体の差
圧,圧力などの物理量を検出するようになっている。ま
た、複合計測フィールド機器1aは、外部入力端子を有
し、前記外部入力端子には、補償導線5bを介して、温
度センサ2を接続するようになっている。温度センサ2
は、温度センサ2が設置されている部位の流体温度を検
出し、かつ電気信号に変換して補償導線5bに出力する
ようになっている。複合計測フィールド機器1aは、前
記複合センサ、および温度センサ2からの電気信号に対
して種々の処理を行い、かつ前記電気信号のうち、差圧
をアナログ直流電流信号に、圧力,流体温度を前記アナ
ログ直流電流信号に重畳したディジタル通信信号にそれ
ぞれ変換し、単一の2線式伝送路5aを介して、複合計
測変換器3aに出力するようになっている。複合計測変
換器3aは、2線式伝送路5aの間に基準抵抗を備え、
前記基準抵抗の間の電圧を検知することにより、複合計
測フィールド機器1aからの物理量を受信するようにな
っている。かつ、複合計測変換器3aは通信器を内蔵し
ており、前記ディジタル信号によって複合計測フィール
ド機器1aとの間で通信を行い、圧力,流体温度の収集
を行うようになっている。ここで、通信器の出力信号
は、正負の方向に同じ振幅の方形波、またはサイン波の
小信号であれば、ディジタル信号を出力して通信を行っ
ても、伝送路上の出力電流値は瞬時的な変化が生じるだ
けで、アナログ信号を検出する複合計測変換器3a側の
指示値には影響を与えないものとなる。複合計測変換器
3aの出力端は、複数のプロセス量と少なくとも同数個
存在し、かつ前記出力端と同数の2線式伝送路5aを介
して、上位機器4と接続するようになっている。複合計
測変換器3aは、複数のプロセス量をそれぞれ規格化ア
ナログ直流信号に変換し、2線式伝送路5aへ出力する
ようになっている。また、2線式伝送路5a上の複合計
測フィールド機器1aと、複合計測変換器3aとの間に
ハンドヘルドコミュニケータ6が接続できるようになっ
ている。ハンドヘルドコミュニケータ6は、前記ディジ
タル信号によって、複合計測フィールド機器1aと通信
を行い、例えば、複合計測フィールド機器1aの入出力
信号のモニタ, 校正等の処理を行うようになっている。
In the figure, the outline is shown in FIG.
Is the drive power required to operate all other equipment,
It is supplied via the power transmission line 5c. The composite measurement field device 1a is designed to be operated by the electric power supplied from the external power supply 7 via the composite measurement converter 3a. The composite measurement field device 1a has a composite sensor, and the composite sensor is adapted to detect a physical quantity such as differential pressure or pressure of fluid in various plants. Further, the composite measurement field device 1a has an external input terminal, and the temperature sensor 2 is connected to the external input terminal via a compensation lead wire 5b. Temperature sensor 2
Is configured to detect the fluid temperature of the portion where the temperature sensor 2 is installed, convert the fluid temperature into an electrical signal, and output the electrical signal to the compensation lead wire 5b. The composite measurement field device 1a performs various processes on the electric signals from the composite sensor and the temperature sensor 2, and among the electric signals, the differential pressure is an analog direct current signal, and the pressure and the fluid temperature are the aforesaid. Each is converted into a digital communication signal superimposed on the analog DC current signal, and is output to the composite measurement converter 3a via the single two-wire transmission line 5a. The composite measurement converter 3a includes a reference resistance between the two-wire transmission lines 5a,
By detecting the voltage between the reference resistors, the physical quantity from the composite measurement field device 1a is received. Moreover, the composite measurement converter 3a has a built-in communication device, and communicates with the composite measurement field device 1a by the digital signal to collect pressure and fluid temperature. Here, if the output signal of the communication device is a small signal of square wave or sine wave with the same amplitude in the positive and negative directions, even if a digital signal is output for communication, the output current value on the transmission line is instantaneous. However, it does not affect the indication value on the side of the composite measurement converter 3a that detects an analog signal. The composite measurement converter 3a has at least the same number of output terminals as the plurality of process quantities, and is connected to the host device 4 via the same number of 2-wire transmission lines 5a as the output terminals. The composite measurement converter 3a is configured to convert each of the plurality of process quantities into a standardized analog DC signal and output the standardized analog DC signal to the two-wire transmission line 5a. Further, the handheld communicator 6 can be connected between the composite measurement field device 1a on the two-wire type transmission line 5a and the composite measurement converter 3a. The handheld communicator 6 communicates with the composite measurement field device 1a by the digital signal, and performs processing such as monitoring of input / output signals of the composite measurement field device 1a and calibration.

【0015】複合計測変換器3aの動作を図2を用いて
説明する。電源回路10は外部電源7より電源用伝送路
5cを介して駆動電力の供給を受け、かつ複合計測変換
器3a内の各回路、およびフィールド機器用電源11に
それぞれ適正な駆動電圧を供給している。フィールド機
器用電源11は、2線式伝送路5aを介して複合計測変
換器3aと直列に接続されており、複合計測変換器3a
に駆動電源を供給するようになっている。基準抵抗12
も、複合計測変換器3aと直列に接続されており、差圧
を示す4〜20mAのアナログ電流信号を電圧信号に変
換するようになっている。電圧制御回路13は、前記ア
ナログ電流信号の一部が基準抵抗12を迂回して、基準
抵抗12の両端に生ずる電圧信号が減衰するのを防いで
いる。電圧制御回路13の出力端は、信号絶縁回路14
に接続され、入出力間の信号を電気的に絶縁するように
なっている。信号絶縁回路14の一例としては、フォト
カプラにより構成したフライングキャパシタ回路があ
る。信号絶縁回路14の出力端は出力調整回路15と接
続されている。出力調整回路15は、正確な規格化信号
を出力するための信号補正機能を行うようになってい
る。出力調整回路15の出力部は2線式伝送路5aに接
続され、規格化信号を出力するようになっている。
The operation of the composite measurement converter 3a will be described with reference to FIG. The power supply circuit 10 is supplied with drive power from the external power supply 7 via the power transmission line 5c, and supplies appropriate drive voltage to each circuit in the composite measurement converter 3a and the field device power supply 11. There is. The field device power supply 11 is connected in series with the composite measurement converter 3a via a two-wire transmission line 5a, and the composite measurement converter 3a
It is designed to supply drive power to. Reference resistance 12
Is also connected in series with the composite measurement converter 3a, and is adapted to convert an analog current signal of 4 to 20 mA indicating a differential pressure into a voltage signal. The voltage control circuit 13 prevents a part of the analog current signal from bypassing the reference resistor 12 and attenuating the voltage signal generated across the reference resistor 12. The output end of the voltage control circuit 13 is connected to the signal isolation circuit 14
It is designed to electrically insulate signals between input and output. An example of the signal insulation circuit 14 is a flying capacitor circuit configured by a photo coupler. The output end of the signal insulation circuit 14 is connected to the output adjustment circuit 15. The output adjustment circuit 15 performs a signal correction function for outputting an accurate standardized signal. The output section of the output adjustment circuit 15 is connected to the two-wire transmission line 5a and outputs a standardized signal.

【0016】一方、前記アナログ信号に重畳したディジ
タル通信信号として複合計測変換器3aに入力される圧
力,流体温度は、基準抵抗12と並列に接続された容量
性素子21により、前記アナログ信号から分離して取り
出され、入力部絶縁回路22を介して通信インタフェー
ス回路23に入力されるようになっている。通信インタ
フェース回路23は前記ディジタル通信信号を波形変換
処理して、通信インタフェース回路23の出力部に接続
されているマイクロプロセッサ24ヘシリアル通信伝送
するようになっている。マイクロプロセッサ24は、通
信インタフェース回路23を介して複合計測フィールド
機器1aとサイクリックにディジタル通信を行い、複合
計測データを収集するほか、入力信号規格化処理,パル
ス幅変調出力処理などを実行するようになっている。ま
た図1のように、2線式伝送路5a上にハンドヘルドコ
ミュニケータ6を接続し、複合計測フィールド機器1a
と通信を行う場合、マイクロプロセッサ24は、2線式
伝送路5aの通信トラフィック状態を絶えず監視してい
て、ハンドヘルドコミュニケータ6の通信信号を検出す
ると、ただちに排他制御を行い、前記サイクリック通信
処理を中断するので、ハンドヘルドコミュニケータ6は
何ら問題なく、複合計測フィールド機器1aと通信でき
る。PTM(プログラマブルタイマモジュール)25
は、マイクロプロセッサ24により制御され、マイクロ
プロセッサ24によりパルス幅変調された、複数のプロ
セス量を含むディジタル信号をそれぞれ分割して、プロ
セス信号数分用意された出力部より、同時に出力するよ
うになっている。PTM25の出力部には、これと同数
の復調回路26が接続されており、パルス幅変調された
プロセス量をアナログ電圧信号に変換するようになって
いる。かつ復調回路26は信号絶縁回路を有しており、
入出力間の電気的絶縁を行うようになっている。復調回
路26の出力部はそれぞれ固有の2線式伝送路5aに接
続され、各プロセス量の規格化信号が同時に出力される
ようになっている。
On the other hand, the pressure and fluid temperature inputted to the composite measuring converter 3a as a digital communication signal superimposed on the analog signal are separated from the analog signal by the capacitive element 21 connected in parallel with the reference resistor 12. It is then taken out and input to the communication interface circuit 23 via the input section insulating circuit 22. The communication interface circuit 23 performs a waveform conversion process on the digital communication signal and serially transmits it to the microprocessor 24 connected to the output section of the communication interface circuit 23. The microprocessor 24 cyclically digitally communicates with the composite measurement field device 1a via the communication interface circuit 23 to collect the composite measurement data, as well as execute an input signal standardization process, a pulse width modulation output process, and the like. It has become. Further, as shown in FIG. 1, the handheld communicator 6 is connected to the two-wire type transmission line 5a, and the combined measurement field device 1a
When communicating with the microprocessor 24, the microprocessor 24 constantly monitors the communication traffic state of the two-wire transmission line 5a, and when it detects the communication signal of the handheld communicator 6, it immediately performs exclusive control to perform the cyclic communication process. The handheld communicator 6 can communicate with the composite measurement field device 1a without any problem. PTM (Programmable Timer Module) 25
Are controlled by the microprocessor 24, and the digital signals pulse-width-modulated by the microprocessor 24 and containing a plurality of process quantities are respectively divided, and are simultaneously output from the prepared output units for the number of process signals. ing. The same number of demodulation circuits 26 as this are connected to the output section of the PTM 25 so as to convert the pulse width modulated process amount into an analog voltage signal. And the demodulation circuit 26 has a signal isolation circuit,
It is designed to provide electrical isolation between input and output. The output section of the demodulation circuit 26 is connected to each unique two-wire transmission path 5a so that the standardized signals of the respective process quantities are output at the same time.

【0017】したがって、本実施例によれば、複数のプ
ロセス信号を、単一の伝送路を介して問題なく受信し、
しかも信頼性の高い各プロセス量の規格化信号を上位機
器に送信することが可能となる。
Therefore, according to this embodiment, a plurality of process signals can be received via a single transmission line without any problem.
Moreover, it becomes possible to transmit a highly reliable standardized signal of each process amount to the host device.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複合計測フィールド機器を従来のシステムに容易に導入
することができ、かつ比較的簡単なシステム構成で、よ
り信頼性の高いプロセス制御を行うことが可能となる。
また、従来は温度センサの接続対象である温度変換器
が、フィールド機器群から比較的遠隔地に位置していた
のに対し、本発明によれば、温度センサに極めて近接し
た位置に設置可能な複合計測フィールド機器に、温度セ
ンサを接続すればよく、これにより、高価な補償導線の
敷設はごく短距離で済み、ケーブルコストの大幅な低減
が可能となるという別の利点がある。
As described above, according to the present invention,
The composite measurement field device can be easily introduced into the conventional system, and the process control with higher reliability can be performed with a relatively simple system configuration.
Further, conventionally, the temperature converter to which the temperature sensor is connected is located relatively far from the field device group, but according to the present invention, it can be installed in a position extremely close to the temperature sensor. It is only necessary to connect a temperature sensor to the composite measuring field device, which has the additional advantage that an expensive compensating lead wire needs to be installed in a very short distance, and the cable cost can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるプロセス測定系の構成例を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a process measurement system according to the present invention.

【図2】複合計測変換器の回路構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration example of a composite measurement converter.

【図3】従来のプロセス測定系の構成例を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a conventional process measurement system.

【図4】伝送器信号変換器の構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a transmitter signal converter.

【図5】温度変換器の構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a temperature converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a…複合計測フィールド機器、1b…差圧伝送器、1
c…圧力伝送器、2…温度センサ、3a…複合計測変換
器、3b…伝送器信号変換器、3c…温度変換器、4…
上位機器、5a…2線式伝送路、5b…補償導線、5c
…電源用伝送路、6…ハンドヘルドコミュニケータ、7
…外部電源、11…フィールド機器用電源、12…基準
抵抗、21…容量性素子。
1a ... Combined measurement field device, 1b ... Differential pressure transmitter, 1
c ... Pressure transmitter, 2 ... Temperature sensor, 3a ... Complex measurement converter, 3b ... Transmitter signal converter, 3c ... Temperature converter, 4 ...
Host device, 5a ... 2-wire type transmission line, 5b ... Compensation lead wire, 5c
… Transmission line for power supply, 6… Handheld communicator, 7
... external power source, 11 ... field device power source, 12 ... reference resistance, 21 ... capacitive element.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】測定すべき物理量(例えば温度,圧力,流
量など)を検出し、前記物理量に対応する電気信号に変
換して2線式伝送路に出力するフィールド機器と、前記
2線式伝送路を介して、前記電気信号の受信および規格
化電気信号への変換を行い、かつ前記規格化電気信号を
前記2線式伝送路とは別の2線式伝送路を介して上位機
器へ送信する信号変換器と、前記信号変換器が送信する
規格化電気信号をもとにプロセス制御を実行する上位機
器とからなるシステムにおいて、信号変換器の入出力回
路が、複合計測フィールド機器から送信される、主プロ
セス量を表すアナログ直流電流信号と、前記アナログ直
流電流信号に重畳した、少なくとも1つの副プロセス量
を表す情報を含むディジタル通信信号とを類別するため
の信号分離回路を含んでおり、かつ、前記信号分離回路
により抽出された前記ディジタル信号から、1つあるい
はそれ以上の副プロセス量を取り出して、前記副プロセ
ス量に対して各種演算を実行したのち、前記副プロセス
量の個数分だけのそれぞれ連続,独立した変調信号を同
時に出力する演算回路を含んでおり、かつ、前記演算回
路が出力する前記変調信号を統一されたアナログ直流電
圧信号に変換し出力するための、前記プロセス量の個数
と少なくとも同数に用意した出力回路を含んでいること
を特徴とする複合計測変換器。
1. A field device which detects a physical quantity to be measured (for example, temperature, pressure, flow rate, etc.), converts it into an electric signal corresponding to the physical quantity, and outputs the electric signal to a two-wire transmission path, and the two-wire transmission. Via the line, receives the electric signal and converts it into a standardized electric signal, and sends the standardized electric signal to a host device via a two-wire transmission line different from the two-line transmission line. In a system consisting of a signal converter for performing the process control based on the standardized electric signal transmitted by the signal converter, the input / output circuit of the signal converter is transmitted from the composite measurement field device. A signal separation circuit for classifying an analog DC current signal representing a main process amount and a digital communication signal superposed on the analog DC current signal and containing information representing at least one sub-process amount. In addition, one or more sub-process amounts are extracted from the digital signal extracted by the signal separation circuit, various calculations are performed on the sub-process amount, and then the sub-process amount of the sub-process amount is calculated. The above-mentioned means for converting the modulated signals output by the arithmetic circuit into a unified analog DC voltage signal and outputting the modulated signals, each of which includes an arithmetic circuit for simultaneously outputting the continuous and independent modulated signals of the same number. A composite measurement converter including at least as many output circuits as the number of process quantities.
【請求項2】前記演算回路はマイクロプロセッサによっ
て形成されており、例えば、フィールド機器に対するデ
ータ要求を行うことなどを目的として、前記マイクロプ
ロセッサが前記フィールド機器に対し、通信インタフェ
ース回路を介してディジタル通信信号を2線式伝送路上
に送出することと、前記ディジタル通信信号に対する応
答として、前記フィールド機器より、2線式伝送路を介
して送られる、データ情報を含むディジタル通信信号
を、前記マイクロプロセッサが前記通信インタフェース
回路を介して受信することと、前記マイクロプロセッサ
が前記ディジタル通信信号に含まれる情報を基に各種演
算処理や上位機器への送信処理を実行することを特徴と
する請求項1記載の複合計測変換器。
2. The arithmetic circuit is formed by a microprocessor, and for the purpose of, for example, making a data request to the field device, the microprocessor communicates digitally with the field device via a communication interface circuit. The microprocessor sends a digital communication signal including data information, which is sent from the field device through the two-wire transmission path, as a response to the digital communication signal, by transmitting the signal on the two-wire transmission path. 2. The reception according to the communication interface circuit, and the microprocessor executes various arithmetic processing and transmission processing to a higher-level device based on information included in the digital communication signal. Complex measurement converter.
【請求項3】請求項1又は2において、前記信号分離回
路により抽出したアナログ直流電流信号と、前記マイク
ロプロセッサが出力する、1つまたはそれ以上の副プロ
セス量に1対1に対応するディジタル変調信号とのすべ
ての経路上に、前記信号を電気的に入出力間絶縁するた
めの信号絶縁回路をそれぞれ設けたことを特徴とする複
合計測変換器。
3. The digital modulation according to claim 1, wherein the analog DC current signal extracted by the signal separation circuit and one or more sub-process quantities output by the microprocessor are in a one-to-one correspondence. A composite measurement converter characterized in that a signal isolation circuit for electrically isolating the signal between the input and the output is provided on all paths with the signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2023086052A (en) * 2021-12-09 2023-06-21 株式会社オーバル Pressure- and flame-proof wireless signal converter

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