JPH08329379A - 信号変換ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】信号変換ユニット２００，２１０にはフィール
ド計器変換モジュールあるいは温度変換モジュールを複
数個と第１種通信モジュールを実装し、上位機器８００
と複数台の信号変換ユニット間は通信路４００によりマ
ルチドロップ形式で結び、さらにアナログ出力ユニット
３００を通信路４００に接続して、アナログ出力ユニッ
ト３００には第２種通信モジュールと複数個のアナログ
出力モジュールを実装し、上位機器と複数台の信号変換
ユニット間で取り交わす通信信号をアナログ出力ユニッ
トでモニタ受信してその中から任意に特定した複数個の
信号変換器の変換結果をアナログ出力する。 【効果】安価で小形化が可能で上位機器の負荷軽減が図
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種プラントのプロセ
ス制御に使用するフィールド計器あるいは温度センサの
信号を上位機器へ出力する信号変換器に係り、特に、フ
ィールド計器および温度変換モジュールと上位機器との
間で間接的にデータ交換が可能となるようにした信号変
換ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】２線式伝送器に代表されるフィールド計
器の信号や、測温抵抗体あるいは熱電対に代表される温
度センサの検出温度信号を上位機器で取扱う場合、信号
をＤＣ１〜５Ｖに代表される統一化されたアナログ信号
に変換する信号変換器を介して上位機器に入力する構成
が一般的である。また、分散形制御システムのように信
号を数多く扱う場合、信号変換器を複数個実装可能なよ
うにした信号変換ユニットを応用し、実装の効率化が図
られている。さらに近年、半導体集積回路技術の向上に
よりフィールド計器あるいは温度変換器はマイクロプロ
セッサを搭載しインテリジェント化されており、測定レ
ンジなどの各種計器管理情報を上位機器から一括管理あ
るいは操作できる機能、あるいは、上位機器がプロセス
変量をディジタル伝送で収集する機能を有している。こ
の機能を実現する手段として、上位機器とフィールド計
器あるいは温度変換器との間で間接的にデータ交換が可
能となるようにディジタル信号で通信するインタフェー
スを信号変換器に設けている。この種の装置の通信方式
の従来例として、特願平1−172749 号および特願平3−9
6700 号明細書などがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、信号
変換器が変換した流量，圧力，レベル，温度などのプロ
セス変量を通信モジュールを介してディジタル信号で通
信出力するか、または、信号変換器からのアナログ出力
を直接上位機器側で取り込む方法が採られていた。

【０００４】しかし、多数存在するプロセス変量の中に
は上位機器のみの監視だけでなく、現場での信号指示や
信号記録が必要になる場合がある。このような要求に対
応するため、信号変換器自身に第２あるいは第３のアナ
ログ出力を設けておき、第２あるいは第３のアナログ出
力を現場に設置した指示計あるいは記録計に接続して要
求を満たしていた。この場合に問題となるのは、多数存
在するプロセス変量の全てについて現場での信号指示や
信号記録が必要になるのではなくその中の一部のプロセ
ス変量についてのみ必要となっている点であり、そのた
めに上記の方法では全ての信号変換器に第２あるいは第
３のアナログ出力を設けることが必要であり、安価で小
形な信号変換ユニットを提供する点で問題があった。

【０００５】また、その他の方法は、通信モジュールを
介してディジタル信号で通信出力するか、または、信号
変換器からのアナログ出力を直接上位機器側で取り込ま
れたプロセス変量を上位機器で信号処理してアナログ出
力し、前記アナログ出力を現場に設置した指示計あるい
は記録計に接続して要求を満たしていた。この場合に問
題となるのは、上位機器の負荷増大になっていた。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、フィールド計器や温度センサと上位機器
との間に介在し、フィールド計器からのアナログ信号を
統一化したアナログ信号に変換するフィールド計器変換
モジュール、または、温度センサの検出温度を統一化し
たアナログ信号に変換する温度変換モジュールからなる
信号変換器を複数個有し、変換したアナログ信号を上位
機器へ出力するようにした信号変換ユニットで構成し、
アナログ信号に重畳したディジタル信号で通信するイン
タフェースを備えたフィールド計器およびディジタル信
号で通信するインタフェースを備えた温度変換モジュー
ルと上位機器との間で間接的にデータ交換が可能となる
ように具備した少なくとも一つの第１種通信モジュール
を有する信号変換ユニットにおいて、上位機器と複数台
の前記信号変換ユニットの第１種通信モジュール間をマ
ルチドロップ形式で接続する通信路で構成し、前記通信
路に接続できる第２種通信モジュールと複数個のアナロ
グ出力モジュールを具備したアナログ出力ユニットを設
け、第２種通信モジュールは第１種通信モジュールと上
位機器間で取り交わす通信信号を受信する回路、受信し
た通信データの中からあらかじめ任意に特定した複数個
の信号変換器の変換結果を識別する手段、識別した前記
変換結果をディジタル信号でアナログ出力モジュールへ
通信するインタフェースを備え、アナログ出力モジュー
ルは第２種通信モジュールと通信するインタフェースと
ディジタル−アナログ変換回路を備えたことである。

【０００８】

【作用】上位機器と複数台の信号変換ユニットの第１種
通信モジュール間をマルチドロップ形式で接続する通信
路で構成しているので、通信路には上位機器と複数台の
第１種通信モジュール間で取り交わされる全ての通信信
号が流れる。通信路に接続した第２種通信モジュールは
通信路上の全ての通信信号を受信できる。また、第２種
通信モジュールはあらかじめ任意に特定した複数個の信
号変換器、例えば、ユニット番号とスロット番号を複数
個指定することで特定した複数個の信号変換器の通信信
号を識別する機能を設けておく。識別した通信信号の中
からさらに信号変換器の変換結果を識別し、変換結果デ
ータを信号変換器別にアナログ出力モジュールへ通信出
力することによって、アナログ出力モジュールは任意に
特定した信号変換器の変換結果をディジタル値で得るこ
とができる。アナログ出力モジュールはディジタル値で
得た任意に特定した信号変換器の変換結果からディジタ
ル−アナログ変換回路により統一化したアナログ信号に
変換して出力する。アナログ信号を現場に設置した指示
計あるいは記録計に接続すれば、任意に特定したプロセ
ス変量を現場で指示・記録が可能となる。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照し、以下説明
する。

【００１０】図１は本発明の信号変換ユニットのシステ
ム適用の説明図である。

【００１１】図１において、フィールド計器１００およ
び１２０は、差圧伝送器や電磁流量計などに代表され、
圧力，流量などの物理量を内蔵センサにより検出する計
器であり、一般には検出した物理量をＤＣ４〜２０ｍＡ
の統一化したアナログ電流信号で出力する。温度センサ
１１０および１３０は、例えば、測温抵抗体あるいは熱
電対などの素子である。フィールド計器１００，１２０
はそれぞれフィールド伝送路１０，１２を介して、信号
変換ユニット２００，２１０に実装するフィールド計器
変換モジュールにそれぞれ接続する。同様に、温度セン
サ１１０，130はそれぞれフィールド伝送路１１，１３
を介して、信号変換ユニット２００，２１０に実装する
温度変換モジュールにそれぞれ接続する。信号変換ユニ
ット２００，２１０のそれぞれに実装している第１種通
信モジュールはマルチドロップ形式で接続した通信路４
００を介して上位機器であるマルチコントローラ800と
結ぶ。さらにマルチコントローラ８００はデータハイウ
ェイ８１０を介してオペレータズコンソール８２０と結
ぶ。フィールド計器１００，１２０のアナログ信号およ
び温度センサ１１０，１３０の検出信号は、信号変換ユ
ニット２００，２１０のフィールド計器変換モジュール
や温度変換モジュールなどの信号変換モジュールにより
統一化したディジタル値に変換し、ディジタル値は同じ
く信号変換ユニット２００，２１０の第１種通信モジュ
ールとマルチコントローラ８００の間で取り交わす通信
信号の中で送られ、マルチコントローラ８００に取り込
まれる。さらにディジタル値はマルチコントローラ８０
０はデータハイウェイ810を介してオペレータズコンソ
ール８２０に送られて、オペレータズコンソール８２０
ではオペレータが認知しやすい表現で画面上に表示して
いる。

【００１２】ここで本発明の特徴は、マルチドロップ形
式で接続した通信路４００にアナログ出力ユニット３０
０に実装した第２種通信モジュールを接続し、同じくア
ナログ出力ユニット３００に実装した複数個のアナログ
出力モジュールからフィールド伝送路１１，１３を介し
て、現場などに設置した指示計１４０あるいは記録計１
５０に接続している点である。

【００１３】次に詳細な信号の流れを図２の本発明の一
実施例の構成ブロック図を用いて説明する。信号変換ユ
ニット２００は信号変換モジュール２０２によりフィー
ルド計器１００のアナログ信号を統一化したディジタル
値に変換する。同様に、信号変換モジュール２０３によ
り温度センサ１１０の検出信号を統一化したディジタル
値に変換する。信号変換ユニット２００にはこの種の信
号変換モジュールを２０２，２０３，・・・２０４のよ
うに複数個実装している。さらに、信号変換モジュール
が変換したディジタル値を第１種通信モジュール２０１
が下位通信伝送路２０５を介して収集する。信号変換ユ
ニット２１０についても同様である。マルチコントロー
ラ８００は信号変換ユニット２００，２１０のそれぞれ
の第１種通信モジュール２０１，２１１を含む複数台の
第１種通信モジュールが収集した変換ディジタル値をマ
ルチドロップ形式の通信路４００を介して、例えば、ポ
ーリング通信方式で収集する。したがって、変換ディジ
タル値を収集する過程で、通信路４００には全ての通信
信号が流れる。アナログ出力ユニット３００には第２種
通信モジュール３１０を実装し、通信路４００と接続す
る。第２種通信モジュール３１０は通信路４００に流れ
る全ての通信信号を受信できるように構成する。また、
第２種通信モジュール３１０はあらかじめ任意に特定し
た複数個の変換ディジタル値を識別する機能を持ち、識
別した複数個の変換ディジタル値をアナログ出力ユニッ
ト３００内の下位通信伝送路３５０を介してそれぞれ個
別にアナログ出力モジュール３２０，３３０，３４０へ
送る。アナログ出力モジュール３２０，３３０，３４０
は受信した変換ディジタル値を統一化したアナログ信
号、例えば、ＤＣ１〜５ＶやＤＣ４〜２０ｍＡに変換
し、フィールド伝送路１１，１３を介して、現場などに
設置した指示計１４０あるいは記録計１５０に接続す
る。

【００１４】次にアナログ出力ユニット３００の構成お
よび動作を図３のブロック図を用いて説明する。

【００１５】第２種通信モジュール３１０は上位通信イ
ンタフェース３１１とマイクロプロセッサを中核として
構成した論理演算回路３１２と下位通信インタフェース
313と書替え可能な不揮発性メモリ３１４で構成してい
る。上位通信インタフェース３１１は上位機器との間で
取り交わす通信信号をディジタルの“１”，“０”レベ
ルで信号処理する。一般にはビットシリアルの形態で定
められた伝文フォーマットを同期化処理，伝送誤り検出
など処理後、マイクロプロセッサで取り扱いやすいよう
にビットパラレルの形態に変換する受信処理と、ビット
パラレルの形態の伝文に同期用ビット，伝送誤り検出用
ビットなどを付加し、規定したビットシリアルの形態の
伝文フォーマットに変換する送信処理である。ただし、
通信路４００に流れる全ての通信信号をモニタ受信でき
れば本発明の目的には充分なので受信回路のみで構成
し、特に送信回路を必要としないが、その他の目的に使
用するために送信回路を設けてもよい。論理演算回路３
１２は第２種通信モジュール３１０の動作を統括的に制
御する。下位通信インタフェース３１３は下位通信伝送
路３５０を介して複数個のアナログ出力モジュール３２
０，３３０との間で取り交わすディジタル通信信号を処
理する。不揮発性メモリ３１４にはあらかじめ任意に特
定した複数個の変換ディジタル値を識別するために必要
なキーコードを格納しておく。このキーコードは、例え
ば、特定したい信号変換ユニットに付けたユニット番号
とそのユニットに実装した信号変換モジュールのスロッ
ト番号などである。なお、本実施例では、キーコードの
格納デバイスとして、電源の停電時にバックアップする
ことを目的として不揮発性メモリを使用した例を記載し
たが、ディップスイッチ設定などを使用しても実現でき
る。

【００１６】アナログ出力モジュール３２０は下位通信
インタフェース３２１とマイクロプロセッサを中核とし
て構成した論理演算回路３２２とディジタル−アナログ
変換回路を中核として構成したアナログ出力部３２３で
構成している。下位通信インタフェース３２１は第２種
通信モジュール３１０の下位通信インタフェース313と
相対して下位通信伝送路３５０を介して取り交わすディ
ジタル通信信号を処理する。論理演算回路３２２はアナ
ログ出力モジュール３２０の動作を統括的に制御する。
アナログ出力部３２３は変換ディジタル値を統一化した
アナログ信号、例えば、ＤＣ１〜５ＶやＤＣ４〜２０ｍ
Ａに変換してフィールド伝送路１４に送出する。アナロ
グ出力モジュール３３０についても同様の構成である。

【００１７】次に通信上のデータの流れを図４の通信動
作のフローチャートを用いて説明する。例として、上位
機器と通信路を介して接続した信号変換ユニットがユニ
ット１，ユニット２，ユニット３の３台あるものとし、
それぞれのユニットにはスロット１〜スロットＮのＮ個
の信号変換モジュールがあるものとする。また、この信
号変換モジュールの中で現場で信号指示・記録の必要な
信号がユニット１のスロット１の信号変換モジュールと
ユニット２のスロット２の信号変換モジュールとユニッ
ト３のスロット２の信号変換モジュールの変換信号であ
るとする。通信路上には、上位機器がポーリング通信方
式で各ユニットの変換ディジタル値を収集するために、
上位機器からユニット１への要求テキストを通信路上に
送出する。この要求テキストにユニット１が応答し、各
スロットの変換ディジタル値を順に通信路上に送出す
る。このような一連の通信動作をユニット順に上位機器
と各信号変換ユニット間で繰り返し取り交わすことによ
って上位機器が変換ディジタル値を収集する。ここで、
上位機器が送出する要求テキストには、各ユニットが自
分に対しての要求か否かを識別できるようにするため、
ユニット番号を付加してある。したがって、通信路上の
全てのテキストをアナログ出力ユニットの第２種通信モ
ジュールがモニタ受信すれば、どの変換ディジタル値が
特定したデータであるかを識別できる。識別した変換デ
ィジタル値をそれぞれ個別にアナログ出力モジュールへ
転送すれば、上記で説明したように任意に特定した変換
ディジタル値を統一化したアナログ信号に変換し得るこ
とができ、現場における信号指示・記録が可能となる。

【００１８】本発明の実施例によれば、信号変換モジュ
ールに第２あるいは第３の変換アナログ出力を設けるこ
となく、また、上位機器が一切関知することなく、任意
に特定した信号を現場などで信号指示・記録ができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば上位機器と複数台の信号
変換ユニット間は通信路によりマルチドロップ形式で結
び、さらにアナログ出力ユニットを通信路に接続して、
アナログ出力ユニットには第２種通信モジュールと複数
個のアナログ出力モジュールを実装することで構成し、
上位機器と複数台の信号変換ユニット間で取り交わす通
信信号をアナログ出力ユニットでモニタ受信してその中
から任意に特定した複数個の信号変換器の変換結果をア
ナログ出力できるようにしたので、現場での信号指示・
記録が必要なシステムに対して、信号変換器自身に余分
な第２，第３のアナログ出力を設けることなく対応でき
るため、安価で小形化が可能な信号変換ユニットを提供
できる。

【００２０】また、現場信号指示・記録用のアナログ出
力に対して上位機器が一切関知する必要がないので、上
位機器の負荷軽減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の信号変換ユニットのシステム適用の説
明図。

【図２】本発明の一実施例のブロック図。

【図３】本発明の一実施例のアナログ出力ユニットのブ
ロック図。

【図４】本発明の一実施例の通信フローチャート。

【符号の説明】

１０，１１，１２，１３，１４，１５…フィールド伝送
路、１００，１２０…フィールド計器、１１０，１３０
…温度センサ、１４０…指示計、１５０…記録計、２０
０，２１０…信号変換ユニット、３００…アナログ出力
ユニット、400…通信路、８００…マルチコントロー
ラ、８１０…データハイウェイ、８２０…オペレータズ
コンソール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フィールド計器や温度センサと上位機器と
   の間に介在し、フィールド計器からのアナログ信号を統
   一化したアナログ信号に変換するフィールド計器変換モ
   ジュール、または、温度センサの検出温度を統一化した
   アナログ信号に変換する温度変換モジュールからなる信
   号変換器を複数個有し、変換したアナログ信号を上位機
   器へ出力するようにした信号変換ユニットで構成し、ア
   ナログ信号に重畳したディジタル信号で通信するインタ
   フェースを備えたフィールド計器およびディジタル信号
   で通信するインタフェースを備えた温度変換モジュール
   と上位機器との間で間接的にデータ交換が可能となるよ
   うに具備した少なくとも一つの第１種通信モジュールを
   有する信号変換ユニットにおいて、上位機器と複数台の
   前記信号変換ユニットの第１種通信モジュール間をマル
   チドロップ形式で接続する通信路で構成し、前記通信路
   に接続できる第２種通信モジュールと複数個のアナログ
   出力モジュールを具備したアナログ出力ユニットを設
   け、第２種通信モジュールは第１種通信モジュールと上
   位機器間で行われる通信内容をモニタする手段，モニタ
   した通信データの中からあらかじめ任意に特定した複数
   個の信号変換器の変換結果を識別する手段，識別した前
   記変換結果をディジタル信号でアナログ出力モジュール
   へ通信するインタフェースを備え、アナログ出力モジュ
   ールは第２種通信モジュールと通信するインタフェース
   とディジタル−アナログ変換回路を備えたことを特徴と
   する信号変換ユニット。