JPH04195500A - フィールドバス・システム - Google Patents
フィールドバス・システムInfo
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- JPH04195500A JPH04195500A JP2322849A JP32284990A JPH04195500A JP H04195500 A JPH04195500 A JP H04195500A JP 2322849 A JP2322849 A JP 2322849A JP 32284990 A JP32284990 A JP 32284990A JP H04195500 A JPH04195500 A JP H04195500A
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- analog signal
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- type field
- field device
- fieldbus
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Program-control systems
- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
- G05B19/4185—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Selective Calling Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、２線式伝送路上で信号伝送を行うフィールド
機器に係り、特に、フィールドバスへのシステム移行、
および、システム拡張が容易であるフィールドバス・シ
ステムに関する。
機器に係り、特に、フィールドバスへのシステム移行、
および、システム拡張が容易であるフィールドバス・シ
ステムに関する。
いわゆるフィールド機器と称される機器は各種プラント
の圧力、温度、流量などの物理量を検出し、その値を電
気信号に変換し、伝送路を介して上位機器へ伝送したり
、また、逆に、上位機器から伝送される制御信号を受信
し、プラントのバルブなどを制御しているのが通常であ
る。
の圧力、温度、流量などの物理量を検出し、その値を電
気信号に変換し、伝送路を介して上位機器へ伝送したり
、また、逆に、上位機器から伝送される制御信号を受信
し、プラントのバルブなどを制御しているのが通常であ
る。
そして、該電気信号の伝送は、信号がアナログ信号の場
合に、規格化されており、フィールド機器と上位機器と
の間は、４〜２０ｍＡのアナログ電流信号の伝送が行わ
れている。また、一般的にはフィールド機器と上位機器
との間は、アナログ信号での一方向通信が行われていた
。
合に、規格化されており、フィールド機器と上位機器と
の間は、４〜２０ｍＡのアナログ電流信号の伝送が行わ
れている。また、一般的にはフィールド機器と上位機器
との間は、アナログ信号での一方向通信が行われていた
。
しかし、近年、半導体集積回路技術の向上により、マイ
クロプロセッサ内蔵のフィールド機器が開発され実用化
されてきている。これによれば、前記伝送路上で一方向
のアナログ信号の通信のほかに、双方向のディジタル信
号の通信を行い、フィールド機器のレンジ設定、自己診
断などを遠隔から指令できるようになってきている。こ
の種の装置は、例えば、特開昭５８−４８１９８号公報
、特開昭５９−２０１５３５号公報などに開示されてい
る。
クロプロセッサ内蔵のフィールド機器が開発され実用化
されてきている。これによれば、前記伝送路上で一方向
のアナログ信号の通信のほかに、双方向のディジタル信
号の通信を行い、フィールド機器のレンジ設定、自己診
断などを遠隔から指令できるようになってきている。こ
の種の装置は、例えば、特開昭５８−４８１９８号公報
、特開昭５９−２０１５３５号公報などに開示されてい
る。
具体的な例を第４図を用いて説明する。同図は、外部電
源を必要とするアナログ電流出力形のフィールド機器に
関する装置構成例を示している。フィールド機器１ａ、
ｌｂ、ｌｃは外部電源４から供給される電力により動作
し、検出した物理量に対応した電流を伝送路に流す定電
流源としてアナログ電流信号を出力し、上位受信機器３
は、伝送路に直列に挿入された抵抗を流れる前記アナロ
グ電流信号（以下、アナログ信号という）を抵抗の両端
の電位差の検出により受信し、フィールド機器ｌａ、
１ｂ、ｌｃの指示値として使用している。上位通信機器
２は、フィールド機器１□、 ｌｂｙ ｌｃと上位機器
３．外部電源４どの間に接続され、フィールド機器１と
ディジタル信号で双方向の通信を行っている。
源を必要とするアナログ電流出力形のフィールド機器に
関する装置構成例を示している。フィールド機器１ａ、
ｌｂ、ｌｃは外部電源４から供給される電力により動作
し、検出した物理量に対応した電流を伝送路に流す定電
流源としてアナログ電流信号を出力し、上位受信機器３
は、伝送路に直列に挿入された抵抗を流れる前記アナロ
グ電流信号（以下、アナログ信号という）を抵抗の両端
の電位差の検出により受信し、フィールド機器ｌａ、
１ｂ、ｌｃの指示値として使用している。上位通信機器
２は、フィールド機器１□、 ｌｂｙ ｌｃと上位機器
３．外部電源４どの間に接続され、フィールド機器１と
ディジタル信号で双方向の通信を行っている。
この伝送路で信号を伝送する方式としては、アナログ信
号上にディジタル信号をのせて、アナログ信号に影響を
与えないようにディジタル信号の通信を行う方式、アナ
ログ信号とディジタル信号とを切り換えて信号伝送する
方式、およびディジタル信号のみによる信号伝送方式、
とが知られている。
号上にディジタル信号をのせて、アナログ信号に影響を
与えないようにディジタル信号の通信を行う方式、アナ
ログ信号とディジタル信号とを切り換えて信号伝送する
方式、およびディジタル信号のみによる信号伝送方式、
とが知られている。
また、最近、複数台のフィールド機器を同一伝送路上に
接続し、双方向のディジタル信号だけで通信を行うシス
テムとしてフィールドバス・システムが提案されている
。フィールドバス・システムの代表的な構成例を第５図
を用いて説明する。
接続し、双方向のディジタル信号だけで通信を行うシス
テムとしてフィールドバス・システムが提案されている
。フィールドバス・システムの代表的な構成例を第５図
を用いて説明する。
同図は、複数台のフィールド機器と上位機器とが伝送路
を介してツリー形に接続された装置構成例を示している
。フィールド機器１ａ′、１ｂ′、１ｃ′は、伝送路５
′を介して、外部電源４′から供給される電力により動
作し、伝送路５′を介して。
を介してツリー形に接続された装置構成例を示している
。フィールド機器１ａ′、１ｂ′、１ｃ′は、伝送路５
′を介して、外部電源４′から供給される電力により動
作し、伝送路５′を介して。
順番に上位機器３′左ディジタル信号で双方向の通信を
行い、検出した物理量の送信、制御値の受信などの処理
を行う。上位通信機器２′は、フィールド機器１□ｔ
’、１．′、１ｃ＋ と上位機器３′。
行い、検出した物理量の送信、制御値の受信などの処理
を行う。上位通信機器２′は、フィールド機器１□ｔ
’、１．′、１ｃ＋ と上位機器３′。
外部電源４′との間に接続され、フィールド機器１１′
、１．、′、１ｃ′ などとディジタル信号で双方向
の通信を行っている。また、ターミネータ７は、直列に
接続した抵抗とコンデンサで構成され、伝送路５′の両
端に接続される。
、１．、′、１ｃ′ などとディジタル信号で双方向
の通信を行っている。また、ターミネータ７は、直列に
接続した抵抗とコンデンサで構成され、伝送路５′の両
端に接続される。
第４図のシステムから第５図のシステムへ移行する場合
は、上位機器とフィールド機器をフィールドバス対応の
ものに変更する必要があるが、伝送路５をそのまま使用
することは可能なため、容易にシステムの移行が行え、
かつ、伝送路５上に接続するフィールド機器の台数が増
やせることからシステムの拡張が容易であるとされてい
る。
は、上位機器とフィールド機器をフィールドバス対応の
ものに変更する必要があるが、伝送路５をそのまま使用
することは可能なため、容易にシステムの移行が行え、
かつ、伝送路５上に接続するフィールド機器の台数が増
やせることからシステムの拡張が容易であるとされてい
る。
しかし、前記した従来技術なあったは、既存システムか
らフィールドバス・システムへの移行を行う際に、伝送
路以外はすべて一度に変更する必要がある。
らフィールドバス・システムへの移行を行う際に、伝送
路以外はすべて一度に変更する必要がある。
このため、フィールドバス・システムを利用しようとす
る際には、その当初に設備費が過大となるという問題が
ある。特に、既存システムに接続されているフィールド
機器を一時そのまま使用して、徐々にフィールドバス・
システムへ移行させることはできないため、上記当初の
設備費は避けられず、コストパフォーマンスの点で既存
システムへの適用が困難であった。
る際には、その当初に設備費が過大となるという問題が
ある。特に、既存システムに接続されているフィールド
機器を一時そのまま使用して、徐々にフィールドバス・
システムへ移行させることはできないため、上記当初の
設備費は避けられず、コストパフォーマンスの点で既存
システムへの適用が困難であった。
本発明の第一の目的は、フィールドバス対応でないフィ
ールド機器から、段階を経て徐々にフィールドバスへ移
行することのできるフィールドバス・システムを提供す
ることにある。
ールド機器から、段階を経て徐々にフィールドバスへ移
行することのできるフィールドバス・システムを提供す
ることにある。
本発明の第二の目的は、フィールドバスで対応できない
既存システムを存続させつつ、フィールドバス・システ
ムを適用可能な仮想フィールド機器を提供することにあ
る。
既存システムを存続させつつ、フィールドバス・システ
ムを適用可能な仮想フィールド機器を提供することにあ
る。
上記目的を達成するために、本発明は、既存のプラント
等に設置されているフィールドバス対応でない複数台の
フィールド機器とフィールドバスとの間に、そのフィー
ルド機器の代りにフィールド機器側での通信を行う代替
制御手段を設置することにより、必要に応じて、フィー
ルド機器を徐徐にフィールドバス対応に変更できるよう
にし、段階を経て既存システムからフィールドバス・シ
ステムへ移行できるようにしたものである。
等に設置されているフィールドバス対応でない複数台の
フィールド機器とフィールドバスとの間に、そのフィー
ルド機器の代りにフィールド機器側での通信を行う代替
制御手段を設置することにより、必要に応じて、フィー
ルド機器を徐徐にフィールドバス対応に変更できるよう
にし、段階を経て既存システムからフィールドバス・シ
ステムへ移行できるようにしたものである。
更には、仮想のフィールド機器を新たに提供し、かかる
仮想のフィールド機器に、フィールドバス用接続端子と
既存フィールド機器用の複数のアナログ信号接続端子を
設け、かつ両端子間にフィールド上から見て既存フィー
ルド機器の信号を代替処理する機器を持たせることによ
り、かかる仮想フィールド機器を既存システムに結合す
るだけフィールドバスへの移行を容易にしたところにあ
る。
仮想のフィールド機器に、フィールドバス用接続端子と
既存フィールド機器用の複数のアナログ信号接続端子を
設け、かつ両端子間にフィールド上から見て既存フィー
ルド機器の信号を代替処理する機器を持たせることによ
り、かかる仮想フィールド機器を既存システムに結合す
るだけフィールドバスへの移行を容易にしたところにあ
る。
本提案によるフィールドバス・システムは、伝送路と直
接接続されるが、既存のフィールドバス対応でないフィ
ールド機器は、当該フィールド機器を代替処理するフィ
ールド機器を介して間接的に伝送路へ接続される。これ
により、既存のフィールドバス対応でないフィールド機
器は、動作するための電力を含めて、本提案によるフィ
ールド機器を介して伝送路から供給され、例えば、アナ
ログ電流出力形のフィールド機器の場合、その出力信号
である４〜２０ｍＡのアナログ電流信号は、本提案によ
るフィールド機器内でディジタル信号に変換され、仮想
的に送信される。また、アナログ電流入力形のフィール
ド機器の場合は、逆に、その入力信号である４〜２０ｍ
Ａのアナログ電流信号は、本提案によるフィールド機器
内で仮想的に受信され、ディジタル信号からアナログ電
流信号に変換され出力される。
接接続されるが、既存のフィールドバス対応でないフィ
ールド機器は、当該フィールド機器を代替処理するフィ
ールド機器を介して間接的に伝送路へ接続される。これ
により、既存のフィールドバス対応でないフィールド機
器は、動作するための電力を含めて、本提案によるフィ
ールド機器を介して伝送路から供給され、例えば、アナ
ログ電流出力形のフィールド機器の場合、その出力信号
である４〜２０ｍＡのアナログ電流信号は、本提案によ
るフィールド機器内でディジタル信号に変換され、仮想
的に送信される。また、アナログ電流入力形のフィール
ド機器の場合は、逆に、その入力信号である４〜２０ｍ
Ａのアナログ電流信号は、本提案によるフィールド機器
内で仮想的に受信され、ディジタル信号からアナログ電
流信号に変換され出力される。
それによって、既存のアナログ信号形のフィールド機器
を使用したままの状態で、フィールドバス・システムへ
移行できるので、少なくとも、上位機器と外部電源だけ
をフィールドバス対応にするだけでフィールドバス・シ
ステムが実現できる。
を使用したままの状態で、フィールドバス・システムへ
移行できるので、少なくとも、上位機器と外部電源だけ
をフィールドバス対応にするだけでフィールドバス・シ
ステムが実現できる。
さらに、フィールド機器をフィールドバス対応に交換す
るときは、その接続を直接、伝送路からの接続に変更す
るだけなので、必要に応じて、段階的にフィールドバス
・システムへ移行できる。
るときは、その接続を直接、伝送路からの接続に変更す
るだけなので、必要に応じて、段階的にフィールドバス
・システムへ移行できる。
以下、図面を用いて、本発明の一実施例を説明する。
第１図は、本発明を用いたフィールドバス・システムの
装置構成図である。
装置構成図である。
同図において、フィールド機器１ａ、 ｌｂ、 ｌｃは
、出力信号（または、入力信号）が４〜２０ｍＡのアナ
ログ電流信号、または、出力信号（または、入力信号）
が４〜２０ ｍ Ａのアナログ電流信号であり、その信
号にディジタル信号をのせて双方向の通信を行なえるも
のであり、各種プラントにおけるプロセスの圧力、温度
、流量などの物理量を検品してその値を送信したり、ま
たは、バルブなどの制御量を受信したりするものである
。
、出力信号（または、入力信号）が４〜２０ｍＡのアナ
ログ電流信号、または、出力信号（または、入力信号）
が４〜２０ ｍ Ａのアナログ電流信号であり、その信
号にディジタル信号をのせて双方向の通信を行なえるも
のであり、各種プラントにおけるプロセスの圧力、温度
、流量などの物理量を検品してその値を送信したり、ま
たは、バルブなどの制御量を受信したりするものである
。
仮想フィールド機器６は、伝送路５を介して外部電源４
から供給される電力により動作し、伝送路５とフィール
ド機器１ａ、ｌｂ、ｌｃ との間に配置される６本実施
例においては、仮想フィールド機器６がフィールド側の
ジャンクション・ボックス（中継箱）内に設置した例を
示すが、これは、他の１例えば上位機器側に配置するこ
ともできる。
から供給される電力により動作し、伝送路５とフィール
ド機器１ａ、ｌｂ、ｌｃ との間に配置される６本実施
例においては、仮想フィールド機器６がフィールド側の
ジャンクション・ボックス（中継箱）内に設置した例を
示すが、これは、他の１例えば上位機器側に配置するこ
ともできる。
この仮想フィールド機器６は、フィールド機器ｌａ、ｌ
ｂ、ｌｃに対する電力を、伝送路５．．５．。
ｂ、ｌｃに対する電力を、伝送路５．．５．。
５ｃを介して供給し、かつ、フィールド機器１＆。
１ｉ、、ｌｃのアナログ出力信号を受信してディジタル
信号とし、その値を仮想的にフィールド機器ｌａｉ、ｌ
ｂ、ｌｅの出力信号として、フィールドバス・システム
上で、通信を行う、また、フィールド機器１ａ、 １ｉ
ｓｙ ｌｃが、前記アナログ電流信号とディジタル信号
をのせて双方向の通信を行なうものである場合、仮想フ
ィールド機器６は、フィールド機器１ａ、ｌｂ、ｌｃと
の間で、伝送路５１゜５ｂ、５ｃを介してアナログ信号
だけでなくディジタル信号の通信をも行うことになり、
フィールドバスとフィールド機器１ａ、 １ｂ、ｌｃ
との間の通信プロトコル変換の役割を果たす。フィール
ド機器１ａ、ｌｂ、ｌｃが、前記アナログ電流信号のみ
である場合、仮想フィールド機器６は、フィールドバス
に対して仮想的に、フィールド機器１ａ。
信号とし、その値を仮想的にフィールド機器ｌａｉ、ｌ
ｂ、ｌｅの出力信号として、フィールドバス・システム
上で、通信を行う、また、フィールド機器１ａ、 １ｉ
ｓｙ ｌｃが、前記アナログ電流信号とディジタル信号
をのせて双方向の通信を行なうものである場合、仮想フ
ィールド機器６は、フィールド機器１ａ、ｌｂ、ｌｃと
の間で、伝送路５１゜５ｂ、５ｃを介してアナログ信号
だけでなくディジタル信号の通信をも行うことになり、
フィールドバスとフィールド機器１ａ、 １ｂ、ｌｃ
との間の通信プロトコル変換の役割を果たす。フィール
ド機器１ａ、ｌｂ、ｌｃが、前記アナログ電流信号のみ
である場合、仮想フィールド機器６は、フィールドバス
に対して仮想的に、フィールド機器１ａ。
ｌｂ、ｌｃの代役を果たすように動作する０例えば。
このフィールド機器１ｃをフィールドバス対応に変更し
たり、新たにフィールドバス対応のフィールド機器を追
加して、システム変更・拡張する場合、フィールドバス
対応のフィールド機器１ｄは。
たり、新たにフィールドバス対応のフィールド機器を追
加して、システム変更・拡張する場合、フィールドバス
対応のフィールド機器１ｄは。
フィールドバス用の伝送路５上に接続し、直接。
伝送路５を通じて外部電源４から動作電力の供給を受け
、かつ、フィールド機器側に接続された機器（上位機器
３．上位通信機器２．など）と通信を行う。ここで、仮
想フィールド機器６が消費する電力は、仮想フィールド
機器６の内部回路の他に、フィールド機器１ａ、 １．
ｂ、 ｌｃの消費電力も含んでいる。したがって、フィ
ールド機器１ｃなどの接続を外した場合に仮想フィール
ド機器６で消費する電力を制御すれば、フィールドバス
対応のフィールド機器１１を追加しても、伝送路５を通
じて外部電源４から供給する電作電力の値は。
、かつ、フィールド機器側に接続された機器（上位機器
３．上位通信機器２．など）と通信を行う。ここで、仮
想フィールド機器６が消費する電力は、仮想フィールド
機器６の内部回路の他に、フィールド機器１ａ、 １．
ｂ、 ｌｃの消費電力も含んでいる。したがって、フィ
ールド機器１ｃなどの接続を外した場合に仮想フィール
ド機器６で消費する電力を制御すれば、フィールドバス
対応のフィールド機器１１を追加しても、伝送路５を通
じて外部電源４から供給する電作電力の値は。
大きくは変化しない。
上位機器３は、仮想フィールド機器６，１４、上位通信
機器２などのフィールドバス対応機器と伝送路５を介し
て、ディジタル信号の通信を行い、フィールド機器の検
出した各種物理量（圧力、温度、流量など）を受信し、
また、プラントの制御情報として、バルブなどのフィー
ルド機器へ制御信号を送信している。
機器２などのフィールドバス対応機器と伝送路５を介し
て、ディジタル信号の通信を行い、フィールド機器の検
出した各種物理量（圧力、温度、流量など）を受信し、
また、プラントの制御情報として、バルブなどのフィー
ルド機器へ制御信号を送信している。
上位通信機器２は、伝送路５上の任意の場所に接続でき
、上位通信機器２内にあるデイスプレィやキーボードを
操作することにより、フィールド機器６，１櫨の出力値
のモニタ、調整などの処理を、伝送路５を介して通信を
行い実行する。
、上位通信機器２内にあるデイスプレィやキーボードを
操作することにより、フィールド機器６，１櫨の出力値
のモニタ、調整などの処理を、伝送路５を介して通信を
行い実行する。
次に、第２図、第３図を用いて、フィールド機器６の動
作について、詳細に説明する。第２図は、接続する既存
のフィールド機器８＆〜８ｆｌが、前記アナログ信号出
力形であり、かつ、ディジタル信号をのせて双方向の通
信を行なうものである場合の例である。第３図は、同様
に接続する既存のフィールド機器９ａ〜９ｎが、前記ア
ナログ信号入力形であり、かつ、ディジタル信号をのせ
て双方向の通信を行なうものである場合の例である。
作について、詳細に説明する。第２図は、接続する既存
のフィールド機器８＆〜８ｆｌが、前記アナログ信号出
力形であり、かつ、ディジタル信号をのせて双方向の通
信を行なうものである場合の例である。第３図は、同様
に接続する既存のフィールド機器９ａ〜９ｎが、前記ア
ナログ信号入力形であり、かつ、ディジタル信号をのせ
て双方向の通信を行なうものである場合の例である。
本実施例では、接続する既存のフィールド機器がアナロ
グ信号形であり、かつ、ディジタル信号をのせて双方向
の通信を行なうものである場合のみについて、説明する
が、前記アナログ電流信号のみである場合も、仮想的に
フィールド機器６がその代りの処理を行うだけで、フィ
ールドバス側からは、すべて同一であるとみなされる。
グ信号形であり、かつ、ディジタル信号をのせて双方向
の通信を行なうものである場合のみについて、説明する
が、前記アナログ電流信号のみである場合も、仮想的に
フィールド機器６がその代りの処理を行うだけで、フィ
ールドバス側からは、すべて同一であるとみなされる。
第２図において、ＤＣ−ＤＣコンバータ６０９は伝送路
を介して外部電源より加えられる電圧からフィールド機
器６自身が動作するための電圧Ｖｏｏ、および、フィー
ルドバス対応でないフィールド機器８＆〜８３へ電力を
供給するため、アナログ信号受信器６１２ａ、６１２ｂ
＝・・・、６１２．に供給するための電圧Ｅ ａｔ Ｅ
ｂｙ・・・ｙＥｎを作りだす。
を介して外部電源より加えられる電圧からフィールド機
器６自身が動作するための電圧Ｖｏｏ、および、フィー
ルドバス対応でないフィールド機器８＆〜８３へ電力を
供給するため、アナログ信号受信器６１２ａ、６１２ｂ
＝・・・、６１２．に供給するための電圧Ｅ ａｔ Ｅ
ｂｙ・・・ｙＥｎを作りだす。
ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ６０９はフィールドバス
５を介して供給される電力を一定にするように制御し、
接続されるアナログ信号形フィールドバス８ａ〜８、の
数により前記電力値は、変化する。
５を介して供給される電力を一定にするように制御し、
接続されるアナログ信号形フィールドバス８ａ〜８、の
数により前記電力値は、変化する。
アナログ信号受信器６１２ａ、６１２ｂ、・・・。
６１２ｎは、フィールドバス対応でないフィールド機器
８□〜８ｎへ電力を供給するための電源と、そのフィー
ルド機器８１〜８ｎの出力信号である４〜２０ｍＡのア
ナログ電流信号を検出する受信器で構成されており、そ
の出力信号は、例えば、１〜５ｖのアナログ信号として
マルチプレクサ６１０へ入力される。マルチプレクサ６
１０では、工１０インターフェイス６０５からの指令に
より、順次、切り換えながらその信号をＡ／Ｄ変換器６
０４へ取り込み、ディジタル信号にしてＲＡＭ６０２へ
格納する。これらの一連の処理は、ＲＯＭ６０３の中に
プログラムされたデータをもとに、マイクロプロセッサ
６０１により制御されている。
８□〜８ｎへ電力を供給するための電源と、そのフィー
ルド機器８１〜８ｎの出力信号である４〜２０ｍＡのア
ナログ電流信号を検出する受信器で構成されており、そ
の出力信号は、例えば、１〜５ｖのアナログ信号として
マルチプレクサ６１０へ入力される。マルチプレクサ６
１０では、工１０インターフェイス６０５からの指令に
より、順次、切り換えながらその信号をＡ／Ｄ変換器６
０４へ取り込み、ディジタル信号にしてＲＡＭ６０２へ
格納する。これらの一連の処理は、ＲＯＭ６０３の中に
プログラムされたデータをもとに、マイクロプロセッサ
６０１により制御されている。
また、変復調器６１３ｍ、６１３ｂ、・・・、６１３ｆ
ｌは、接続された既存のフィールド機器の前記アナログ
信号に重畳、もしくは、前記アナログ信号と切り換える
形でディジタル信号の双方向通信を行うためのインター
フェイス回路である。前記ディジタル信号は、送受信回
路６０７がらの呂カを、その対応した変復調器６１３ａ
、６１３ｂ、・・・。
ｌは、接続された既存のフィールド機器の前記アナログ
信号に重畳、もしくは、前記アナログ信号と切り換える
形でディジタル信号の双方向通信を行うためのインター
フェイス回路である。前記ディジタル信号は、送受信回
路６０７がらの呂カを、その対応した変復調器６１３ａ
、６１３ｂ、・・・。
６１３ｎへ出力するように、Ｉ１０インターフェイス６
０５からの指令で、マルチプレクサ６１１によって選択
された変復調器６１３ａ、６１３ｂ。
０５からの指令で、マルチプレクサ６１１によって選択
された変復調器６１３ａ、６１３ｂ。
・・・、６１３．１により変調された信号として出力さ
れる。前記変復調器６１３ａ−６１３ｂ、・・−，６１
３゜が出力する信号は、例えば、周波数変調のようにデ
ィジタル信号の１′１” ｉｔ Ｑ ＃に対応する２
種類の周波数信号のほか、振幅変調のように信号の大き
さで“１”、“Ｏｎに対応するもの、位相変調のように
２種類の位相が、” ｌ ｌｌ 、 Ｉｔ Ｑ”に対
応するもの等が用いられる。また、逆に、接続された既
存のフィールド機器８ａ〜ａｌｌから出力されるディジ
タル信号は、前記変復調器６１３ａ、６１１゜・・・、
６１３．で復調され、送受信回路６０７を通じて受信さ
れる。
れる。前記変復調器６１３ａ−６１３ｂ、・・−，６１
３゜が出力する信号は、例えば、周波数変調のようにデ
ィジタル信号の１′１” ｉｔ Ｑ ＃に対応する２
種類の周波数信号のほか、振幅変調のように信号の大き
さで“１”、“Ｏｎに対応するもの、位相変調のように
２種類の位相が、” ｌ ｌｌ 、 Ｉｔ Ｑ”に対
応するもの等が用いられる。また、逆に、接続された既
存のフィールド機器８ａ〜ａｌｌから出力されるディジ
タル信号は、前記変復調器６１３ａ、６１１゜・・・、
６１３．で復調され、送受信回路６０７を通じて受信さ
れる。
ここで、既存のアナログ信号形のフィールド機器８．〜
８ａとフィールド機器６との間の通信で使わ九る変調信
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アナログ
信号に重畳させて通信することにより、前記アナログ信
号受信器６ｔ２ａ。
８ａとフィールド機器６との間の通信で使わ九る変調信
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アナログ
信号に重畳させて通信することにより、前記アナログ信
号受信器６ｔ２ａ。
６１２ｂ、・・・、６１２ｒＩには、その影響を与えな
いものとすることができる。
いものとすることができる。
この既存のアナログ信号形のフィールド機器８ａ〜ａｌ
ｌとフィールド機器６との間の通信は、基本的にはフィ
ールドバス５との通信により、アナログ信号形のフィー
ルド機器８８〜８ｎと通信を行う必要性が生じた時のみ
実行され、通常は、使用されない。そのとき、フィール
ド機器６は、フィールドバス５と既存のアナログ信号形
のフィールド機器８１〜８１１との間で、プロトコル変
換の役割を果たしている。
ｌとフィールド機器６との間の通信は、基本的にはフィ
ールドバス５との通信により、アナログ信号形のフィー
ルド機器８８〜８ｎと通信を行う必要性が生じた時のみ
実行され、通常は、使用されない。そのとき、フィール
ド機器６は、フィールドバス５と既存のアナログ信号形
のフィールド機器８１〜８１１との間で、プロトコル変
換の役割を果たしている。
フィールドバス５との通信も同様に、変復調器６０８が
ディジタル信号の双方向通信を行うためのインターフェ
イス回路となり、送受信回路６０７からの出力である送
信信号を、例えば、マンチェスタコードのような符号化
処理を行いフィールドバスへ出力する。また、フィール
ドバスからの受信信号は、変復１１ＷＩ６０８にて復号
化されて、送受信回路６０７へ入力される。
ディジタル信号の双方向通信を行うためのインターフェ
イス回路となり、送受信回路６０７からの出力である送
信信号を、例えば、マンチェスタコードのような符号化
処理を行いフィールドバスへ出力する。また、フィール
ドバスからの受信信号は、変復１１ＷＩ６０８にて復号
化されて、送受信回路６０７へ入力される。
このような構成において、仮想フィールド機器６は、フ
ィールドバス５上の独自のアドレスを持たずに、接続さ
れた複数台のアナログ信号形フィールド機器８＆〜８ｎ
のアドレスをＲＡＭ６０２に記憶しておき、フィールド
バス５からの通信データ内のアドレスと一致する場合、
仮想的に、仮想フィールド機器６が各アナログ信号形フ
ィールド機器８ａ〜８ｎの処理を行う。ここで、各アナ
ログ信号形フィールド機器８ａ〜８ｎの出力値は、定期
的に、Ａ／Ｄ変換器６０４でＡ／Ｄ変換されＲＡＭ６０
２に記憶してあり、また、各アナログ信号形フィールド
機器８１〜８．、の設定値等も、事前に、フィールドバ
ス５との通信によりＲＡＭ６０２に記憶しであるので、
フィールドバス５から出力値の送信を要求された場合は
、各アナログ信号形フィールド機器８ａ〜８Ｉｌと通信
することなく、フィールド機器６が、代替処理を行う。
ィールドバス５上の独自のアドレスを持たずに、接続さ
れた複数台のアナログ信号形フィールド機器８＆〜８ｎ
のアドレスをＲＡＭ６０２に記憶しておき、フィールド
バス５からの通信データ内のアドレスと一致する場合、
仮想的に、仮想フィールド機器６が各アナログ信号形フ
ィールド機器８ａ〜８ｎの処理を行う。ここで、各アナ
ログ信号形フィールド機器８ａ〜８ｎの出力値は、定期
的に、Ａ／Ｄ変換器６０４でＡ／Ｄ変換されＲＡＭ６０
２に記憶してあり、また、各アナログ信号形フィールド
機器８１〜８．、の設定値等も、事前に、フィールドバ
ス５との通信によりＲＡＭ６０２に記憶しであるので、
フィールドバス５から出力値の送信を要求された場合は
、各アナログ信号形フィールド機器８ａ〜８Ｉｌと通信
することなく、フィールド機器６が、代替処理を行う。
そして、フィールドバス５からの要求で、各アナログ信
号形フィールド機器８ａ〜８ｎと通信を行う必要がある
場合は、前述の通り、仮想フィールド機器６は、フィー
ルドバス５と既存のアナログ信号形のフィールド機器８
ａ〜８＋１との間で、プロトコル変換の役割を果たす。
号形フィールド機器８ａ〜８ｎと通信を行う必要がある
場合は、前述の通り、仮想フィールド機器６は、フィー
ルドバス５と既存のアナログ信号形のフィールド機器８
ａ〜８＋１との間で、プロトコル変換の役割を果たす。
次に、第３図により、仮想フィールド機＠６に接続する
フィールドバス対応でないフィールド機器９８〜９ｎが
、アナログ信号入力形である場合の実施例を説明する。
フィールドバス対応でないフィールド機器９８〜９ｎが
、アナログ信号入力形である場合の実施例を説明する。
第２図の実施例と同様に、ＤＣ−ＤＣコンバータ６０９
は伝送路を介して外部電源より加えられる電圧からフィ
ールド機器６自身が動作するための電圧ｖＤＤ、および
、フィールドバス対応でないフィールド機器９ａ〜９ｎ
へ電力を供給するため、アナログ信号送信器６１５ａ。
は伝送路を介して外部電源より加えられる電圧からフィ
ールド機器６自身が動作するための電圧ｖＤＤ、および
、フィールドバス対応でないフィールド機器９ａ〜９ｎ
へ電力を供給するため、アナログ信号送信器６１５ａ。
６１５ｂ、・・・、６１５イに供給するための電圧Ｅ＆
′。
′。
Ｅ−′、・・・ｇ 、／ を作りだす。アナログ信号送
信器６１５ａ、６１５ｂ、−，６１５１１は、フィール
ドバス対応でないフィールド機器９８〜９１１へ電力を
供給するための電源と、そのフィールド機器９ａ〜９ｎ
の入力信号である４〜２０ｒｎＡのアナログ電流信号を
出力する送信器で構成されており、その入力信号は１例
えば、１〜５ｖのアナログ信号としてマルチプレクサ６
１０を介してＤ／Ａ変換器６１４から入力される。マル
チプレクサ６１０の切り換え信号は、マイクロプロセッ
サ６０１の指令により、Ｉ１０インターフェイス６０５
から入力される。アナログ信号送信器６１５ａ、６１５
ｂ。
信器６１５ａ、６１５ｂ、−，６１５１１は、フィール
ドバス対応でないフィールド機器９８〜９１１へ電力を
供給するための電源と、そのフィールド機器９ａ〜９ｎ
の入力信号である４〜２０ｒｎＡのアナログ電流信号を
出力する送信器で構成されており、その入力信号は１例
えば、１〜５ｖのアナログ信号としてマルチプレクサ６
１０を介してＤ／Ａ変換器６１４から入力される。マル
チプレクサ６１０の切り換え信号は、マイクロプロセッ
サ６０１の指令により、Ｉ１０インターフェイス６０５
から入力される。アナログ信号送信器６１５ａ、６１５
ｂ。
・・・、６１５．の中には、サンプルホールド回路とダ
ンピング回路が内蔵されており、Ｄ／Ａ変換器６１４か
らの入力値更新は、フィールドバスからの更新要求があ
った場合に実施される。
ンピング回路が内蔵されており、Ｄ／Ａ変換器６１４か
らの入力値更新は、フィールドバスからの更新要求があ
った場合に実施される。
本実施例において、アナログ信号入力形のフィールド機
器９ａ〜９．１との通信、および、フィールドバス５と
の通信は、第２図の実施例で説明した内容と、すべて同
一である。
器９ａ〜９．１との通信、および、フィールドバス５と
の通信は、第２図の実施例で説明した内容と、すべて同
一である。
第２図では、接続する既存のフィールド機器がアナログ
信号出力形の例を、第３図ではアナログ信号入力形の例
をしめしたが、この構成は、両者が混在しても同様に、
適用することができる。
信号出力形の例を、第３図ではアナログ信号入力形の例
をしめしたが、この構成は、両者が混在しても同様に、
適用することができる。
本実施例によれば、既存のアナログ信号形フィールド機
器とフィールドバス対応のフィールド機器が、同じ制御
システム上で共存できるという効果がある。また、必要
最低限の変更のみで、フイ−ルドバス・システムが実現
できるという効果がある。
器とフィールドバス対応のフィールド機器が、同じ制御
システム上で共存できるという効果がある。また、必要
最低限の変更のみで、フイ−ルドバス・システムが実現
できるという効果がある。
以上、説明したことから明らかなように、既存フィール
ド機器を代替処理する手段をフィールド機器側に設置す
ることにより、既存の制御システムに使用されているフ
ィールドバス対応でないフィールド機器を使用したまま
、フィールドバス・システムに移行できるという効果が
ある。
ド機器を代替処理する手段をフィールド機器側に設置す
ることにより、既存の制御システムに使用されているフ
ィールドバス対応でないフィールド機器を使用したまま
、フィールドバス・システムに移行できるという効果が
ある。
さらに、前記フィールドバス対応でない機器を、フィー
ルドバス対応のものに置き換えるときに、その接続を変
更するだけで、容易に置き換えができ、かつ、フィール
ドバス対応機器への交換が、フィールド機器側の他の機
器側の設定を変更することなく行え、徐々に制御システ
ムを、移行できるという効果もある。
ルドバス対応のものに置き換えるときに、その接続を変
更するだけで、容易に置き換えができ、かつ、フィール
ドバス対応機器への交換が、フィールド機器側の他の機
器側の設定を変更することなく行え、徐々に制御システ
ムを、移行できるという効果もある。
第１図は本発明によるフィールドバス・システムの一実
施例を示す装置構成図、第２図は本発明による仮想フィ
ールド機器の一実施例を示すブロック図、第３図は、本
発明による仮想フィールド機器の別の実施例を示すブロ
ック図、第４図は従来のフィールド機器の装置構成の一
例を示す図、第５図は最近考えられているフィールドバ
ス・システムの一例を示す図である。 ｌａ、ｌｂ、ｌｃ・・・アナログ信号形フィールド機器
。 １ ｋ’ ＋ ｌｂ’ ｌ １ｃ／ ｇ ｌｄ’ ”’
フィールドバス対応フィールド機器、２・・・上位通信
機、３，３′・・上位機器、４，４′・・・外部電源、
５２５ ａ’ １５ ｂ’ ＋５ｃ′・・・伝送路、６
・・・仮想フィールド機器、７・・・ターミネータ、８
＆〜８゜・・・アナログ信号出力形フィールド機器、９
＆〜９ｎ・・・アナログ信号入力形フ第１図 １１ｄ 第４図 第５図 １８′
施例を示す装置構成図、第２図は本発明による仮想フィ
ールド機器の一実施例を示すブロック図、第３図は、本
発明による仮想フィールド機器の別の実施例を示すブロ
ック図、第４図は従来のフィールド機器の装置構成の一
例を示す図、第５図は最近考えられているフィールドバ
ス・システムの一例を示す図である。 ｌａ、ｌｂ、ｌｃ・・・アナログ信号形フィールド機器
。 １ ｋ’ ＋ ｌｂ’ ｌ １ｃ／ ｇ ｌｄ’ ”’
フィールドバス対応フィールド機器、２・・・上位通信
機、３，３′・・上位機器、４，４′・・・外部電源、
５２５ ａ’ １５ ｂ’ ＋５ｃ′・・・伝送路、６
・・・仮想フィールド機器、７・・・ターミネータ、８
＆〜８゜・・・アナログ信号出力形フィールド機器、９
＆〜９ｎ・・・アナログ信号入力形フ第１図 １１ｄ 第４図 第５図 １８′
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、伝送路上に接続されたフィールド機器と上位機器と
の間でフィールドバスを介して信号伝送するものにおい
て、上記フィールド機器はアナログ信号形フィールド機
器であって、当該アナログ信号形フィールド機器と上記
フィールドバスとの間に接続し、上記アナログ信号形フ
ィールド機器のアナログ信号を処理して上記フィールド
バス上で当該アナログ信号形フィールド機器の代替処理
を行う手段を備えたことを特徴とするフィールドバス・
システム。 ２、請求項１において、前記アナログ信号形フィールド
機器はアナログ信号に重畳したディジタル信号で通信す
る機能を備え、前記代替処理手段は、上記ディジタル信
号を変復調し通信する手段と上記アナログ信号を送信又
は受信する手段とを備えたことを特徴とするフィールド
バス・システム。 ３、請求項１において、前記アナログ信号形フィールド
機器はアナログ信号とディジタル信号とを時分割で処理
する機能を備え、前記代替処理手段は、上記ディジタル
信号を変復調し通信する手段と上記アナログ信号を送信
又は受信する手段とを備えたことを特徴とするフィール
ドバス・システム。 ４、請求項１において、複数の前記アナログ信号形フィ
ールド機器を配置し、前記代替処理手段は、上記複数の
アナログ信号形フィールド機器との交信を順次切替える
手段、当該各アナログ信号形フィールド機器側のアナロ
グ信号とディジタル信号との間で信号変換する手段、上
記信号変換されたディジタル信号を記憶する手段、およ
び当該記憶手段を上記フィールドバス上で制御する手段
とを備えたことを特徴とするフィールドバス・システム
。 ５、請求項４において、前記代替手段を構成する前記記
憶手段は、前記各アナログ信号形フィールド機器に対す
る設定値、および各アナログ信号形フィールド機器のア
ドレスを記憶し、前記上位機器は、前記フィールドバス
を介して、上記設定値の設定変更、及び上記アドレスに
よる各機器の指定を行うようにしたことを特徴とするフ
ィールドバス・システム。 ６、請求項１において、前記代替手段は、前記上位機器
側から供給される電力を受電し、自己電源に変換する手
段および前記アナログ信号形フィールド機器の電源に変
換する手段を有することを特徴とするフィールドバス・
システム。 ７、請求項６において、前記電源変換手段は、前記代替
手段によって代替されるアナログ信号形フィールド機器
の数に応じて当該変換電力を可変する手段を有すること
を特徴とするフィールドバス・システム。 ８、フィールドバスとのディジタル信号接続端子と、各
アナログ信号形フィールド機器と接続する複数のアナロ
グ信号接続端子と、該アナログ信号接続端子を順次選択
し、当該アナログ信号とディジタル信号との間で信号変
換する手段と、各アナログ信号接続端子に対応するディ
ジタル信号を記憶する手段と、当該記憶手段と上記ディ
ジタル信号接続端子との間の信号を制御する手段とを備
えたことを特徴とする仮想フィールド機器。 ９、請求項８において、前記ディジタル信号接続端子に
接続され、当該端子側から給電される電力を、上記アナ
ログ信号接続端子に接続される負荷への電源及び自己の
電源に変換する電力変換手段を備えたことを特徴とする
仮想フィールド機器。 １０、請求項８において、前記記憶手段は前記アナログ
信号接続端子に接続される機器を示すアドレスを記憶し
、前記制御手段は、前記ディジタル信号接続端子からの
アドレス指定に応じて、前記記憶手段に記憶された対応
機器のディジタル信号を読み出し又は書き込み制御する
ことを特徴とする仮想フィールド機器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2322849A JP2753389B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | フィールドバス・システム |
| CN91111170A CN1091286C (zh) | 1990-11-28 | 1991-11-20 | 现场总线系统和虚拟现场设备 |
| US08/369,299 US5717385A (en) | 1990-11-28 | 1995-01-06 | Field bus system and virtual field apparatus |
| US08/932,917 US20010045882A1 (en) | 1990-11-28 | 1997-09-18 | Field bus system and virtual field apparatus |
| US10/265,316 US20030030537A1 (en) | 1990-11-28 | 2002-10-07 | Field bus system and virtual field apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2322849A JP2753389B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | フィールドバス・システム |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10858197A Division JP3165069B2 (ja) | 1990-11-28 | 1997-04-25 | フィールドバス・システム及び仮想フィールド機器 |
| JP09284847A Division JP3114670B2 (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 仮想フィールド機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04195500A true JPH04195500A (ja) | 1992-07-15 |
| JP2753389B2 JP2753389B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=18148286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2322849A Expired - Fee Related JP2753389B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | フィールドバス・システム |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2753389B2 (ja) |
| CN (1) | CN1091286C (ja) |
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| JP2013029978A (ja) * | 2011-07-28 | 2013-02-07 | Yokogawa Electric Corp | フィールドバスアダプタ及びその使用方法 |
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- 1991-11-20 CN CN91111170A patent/CN1091286C/zh not_active Expired - Fee Related
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- 2002-10-07 US US10/265,316 patent/US20030030537A1/en not_active Abandoned
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| CN1061862A (zh) | 1992-06-10 |
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