JPH0422226B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えばプロセス計装システムなどに
利用される断線検出回路に係り、特にセンサー側
の断線のしかかりを確実に検出する断線検出回路
に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

プロセス計装システムの１つである例えばター
ビンの振動監視システムでは、タービン本体が異
常を起したとき、それを速やかに検出して適切な
対策またはタービンを停止させる必要があり、も
し異常な状態で運転を続行すると大事故につなが
り、非常に危険である。また、逆にタービン本体
が正常にもかかわらずタービンを停止すれば、そ
の間発電がストツプし、社会的影響につながると
か、電力を得られないという大きな損失が生じて
くる。

そこで、従来、振動監視システムでは、センサ
ー側の断線を検出するために第１図に示すような
断線検出回路が用いられている。この回路は、定
電流回路１で得た定電流を信号線２を介してセン
サー３へ供給し、このときセンサー３の内部直流
抵抗によつて生じた電圧降下を信号電圧として差
動増幅器４の一方入力端に供給している。この差
動増幅器４は、信号電圧と可変抵抗５で設定され
た基準電圧とを比較し、これら両電圧の大小関係
に応じてスイツチング素子６をオン・オフ制御
し、この素子６のオン・オフによつてリレー７を
作動させて外部へセンサー側（信号線２およびセ
ンサー３）の断線有無の検出信号を出力してい
る。具体的に述べると、センサー側の非断線時、
信号電圧が基準電圧よりも小さくなり、このため
差動増幅器４の出力端から負電圧が出力されてス
イツチング素子６がオフ状態となる。この結果、
リレー７は非励磁となり、同リレー７の接点８が
開放されて外部へは断線無しの信号が出力され
る。

次に、センサー側の断線時、センサー３の内部
直流抵抗が増加し、信号電圧が基準電圧よりも大
きくなる。このため、差動増幅器４の出力端から
正電圧が出力されてスイツチング素子６がオンと
なり、これに伴なつてリレー７が励磁され、同リ
レー７の接点８が閉成されて外部へは断線有りの
信号が出力される。なお、電源V_Dとしては15V
電圧のものが使用されている。

しかし、上記回路は、センサー側の断線有無の
信号を出力するだけのものであり、通常センサー
側に記録計（図示せず）などが接続されている
が、これとは無関係である。このため、センサー
側の断線時に記録計などに入力される信号変換値
がOmVDCであるが、振動検出値が零のときも同
様に記録計などにOmVDCが入力される。従つ
て、記録計などがOmVDCを指示しているとき、
それがセンサー側の断線かそれとも振動検出値が
零なのか区別することができず、非常に不便を余
儀なくされ、かつプラントの安全性からも問題が
あつた。また、センサー側では、完全な断線のほ
か、断線前の断線しかかり状態もあり得る。この
場合、上記回路構成のものでは、記録計が間欠的
な断線検出によつて生ずる電流変化を正常なプロ
セス状態変化信号として記録したり、リレー７お
よび接点８を介して間欠的に警報が発生されプラ
ントに悪影響を与える問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記のような不具合を解決するために
なされたもので、断線検出以外の機能を持つた記
録計などの出力機器に断線検出とプロセス検出値
とを区別可能に入力せしめてプロセス状態を迅速
かつ確実に監視し得、また断線のしかかりを誤動
作することなく断線検出と判断し、プラントの安
全性をより高め得る断線検出回路を提供すること
にある。

〔発明の概要〕

本発明は、正常時にセンサー側に定電流を供給
し、かつセンサー側の断線または断線しかかり時
にそれを検出して所定時間断線保持信号を出力
し、その断線保持期間の間、センサーから出力機
器へ供給する電圧を零検出値に相応する出力電圧
よりも低く設定する断線検出回路である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について第２図を参照
して説明する。同図において１１は例えば圧力、
温度、流量、振動等の状態変化を検出するセンサ
ーであつて、具体的には抵抗、コイルなどによつ
て構成されたものである。このセンサー１１の一
端は接地され、同センサー１１の他端側には信号
線１２を介して定電流出力制御回路１３と信号変
換回路１４が接続されている。この定電流出力制
御回路１３は、コレクタ側に正電圧電源＋V_D、
エミツタ側に負電圧電源−V_Dが印加されている
NPN形トランジスタ１３１と、このトランジス
タ１３１のベース側と負電圧電源−V_Dとの間に
介挿され、その分圧点V_Aの電位がセンサー側正
常時のときよりも断線時のときに負電圧電源−
V_D側へ降下してトランジスタ１３１をオフとす
るような抵抗値を有する抵抗１３２，１３３を備
えた抵抗分圧回路とで構成され、非断線時には分
圧点V_Aよりセンサー側へ定電流を供給するもの
である。なお、トランジスタ１３１はNPN形の
ものを用いたが、PNP形のものでもよく、この
場合にはコレクタおよびエミツタに印加される電
源の極性は逆になる。また、トランジスタ１３１
以外の半導体スイツチング素子を用いてもよい。

前記信号変換回路１４は、センサー１１からの
アナログ検出信号のみを通すコンデンサ１４１
と、このコンデンサ１４１の出力側に接続されコ
ンデンサ１４１を経て入力される信号を積分増幅
して出力する積分増幅器１４２と、この増幅出力
を整流する整流回路１４３とを備え、センサー側
が正常であつて、かつ、センサーによる状態変化
信号の検出値が零のとき予め所定の電圧例えば
1V程度の信号に変換して出力するようになつて
いる。

さらに、前記定電流出力制御回路１３を構成す
るトランジスタ１３１のコレクタ側には抵抗１５
を介して正電圧電源＋V_Dが印加され、またトラ
ンジスタ１３１のコレクタ側には逆流防止機能を
もつたダイオード１６を介してオフデイレイタイ
マ回路１７が接続されている。このオフデイレイ
タイマ回路１７は、第３図のようにワンシヨツト
マルチ１７１、保持時間を決定する時定数回路１
７２、ダイオード１６からの出力とワンシヨツト
マルチ１７１の出力とのオア信号を出力するオア
（OR）ゲート１７３を有し、このオアゲート１
７３の出力端は出力電圧制御回路１８に接続され
ている。この出力電圧制御回路１８は、オアゲー
ト１７３からのオア信号を充電するコンデンサ１
８１、ベース電流制限抵抗１８２およびオア信号
を受けてオン動作する例えばNPN形トランジス
タ１８３を有し、このトランジスタ１８３のコレ
クタ側が信号変換回路１４の出力端に接続され、
断線または断線のしかかり時にオフデイレイタイ
マ回路１７から出力される信号を受けてトランジ
スタ１８３がオンし、これによつて整流回路１４
３の出力端を当該トランジスタ１８３を介して接
地ラインに落とすような構成となつている。な
お、信号変換回路１４の出力端には図示されてい
ないがコンピユータ、記録計、指示計などの出力
機器が接続されている。

次に、以上のように構成された回路の作用を説
明する。センサー１１および信号線１２の非断線
時、分圧点V_Aが所定の電圧となつてトランジス
タ１３１がオン状態となつている。トランジスタ
１３１がオン状態のとき、同トランジスタ１３１
のベース側より分圧点V_Aおよび信号線１２を通
つてセンサー１１へ断線検出用の定電流が供給さ
れる。このとき、センサー１１で検出したプロセ
ス状態変化信号は信号変換回路１４のコンデンサ
１４１を通つて積分増幅器１４２で積分増幅さ
れ、さらに整流回路１４３で直流電圧に変換され
て出力機器へ送られる。この場合、プロセス状態
変化信号が零のとき、予め整流回路１４３から所
定の電圧例えば1Vを出力するように設定されて
いる。

ところで、センサー側が第４図Ａに示すような
動作状態にあつたとする。図中、イは正常（非断
線）、ロは断線、ハは断線のしかかりでチヤタリ
ング現象を起している状態を示している。先ず、
センサー側が正常である時、定電流出力制御回路
１３のトランジスタ１３１が第４図Ｑ１に示すタ
イミングでオン状態となつている。このとき、定
電流出力制御回路１３は正電圧電源＋V_Dを受け
てセンサー側へ定電流を送出するが、オフデイレ
イタイマ回路１７へは信号を出力しない。従つ
て、トランジスタ１８３は第４図Ｑ２のようにオ
フ状態となつている。つまり、トランジスタ１８
３は信号変換回路１４の出力端から切離された状
態となつている。この状態を第４図Ｂにより示し
ている。

次に、センサー側が第４図Ａのロに示すように
断線したとすると、分圧点V_Aの電圧が負電圧電
源−V_D側に近づき、これによつてトランジスタ
１３１がオフとなる。このため、ダイオード１６
に正電圧電源＋V_Dが加わり、そのダイオード１
６の出力端に所定の電圧が現われ、これがオフデ
イレイタイマ回路１７に供給される。このダイオ
ード１６の出力端に現われた電圧は直接オアゲー
ト１７３を経て第４図Ｓ２のように出力され、ト
ランジスタ１８３のベースに加えられる。ここ
で、トランジスタ１８３は第４図Ｑ２の如くオン
状態となり、信号変換回路１４の出力端がオン状
態のトランジスタ１８３を介して接地されるの
で、零検出値に相応する所定の電圧（例えば1V）
よりも低い電圧を出力する。従つて、出力機器は
信号変換回路１４の出力端の電圧が所定の電圧よ
りも低くなつたことを検出してセンサー側が断線
であると判断する。

次に、センサー側の断線しかかりの場合には第
４図Ａのハで示すようにチヤタリング現象が生じ
ている。このため、トランジスタ１３１は第４図
Ｑ１のようにオン、オフを繰返すことになるが、
特にトランジスタ１３１のオン移行時にオフデイ
レイタイマ回路１７の時定数回路１７２のCRに
よつてワンシヨツトマルチ１７１の出力端より所
定時間オン信号（第４図Ｓ１参照）を出力し、オ
アゲート１７３を経てトランジスタ１８３をオン
状態とするため、出力電圧制御回路１８として
は、チヤタリング時にセンサー側断線有りと判断
し、信号変換回路１４の出力電圧を低下させる。
よつて、出力機器ではチヤタリング時にプロセス
検出値の変化であると誤判断することがない。

従つて、以上のような構成によれば、センサー
側の断線時に出力電圧制御回路１８を用いて信号
変換回路１４の出力電圧を正常時の零検出電圧よ
りも低くなるように制御するので、特別にリレー
などの断線表示手段を用いることなく出力機器に
断線状態を表示させることができ、また出力機器
に直接断線および正常時の検出値を表示可能とな
れば、迅速かつ確実にプロセス状態を監視するこ
とができ、プロセス操業の安定化に寄与する。ま
た、信号変換回路１４においては、その入力端に
コンデンサ１４１を設けたことにより、センサー
側に断線検出系と信号変換系と共通接続してもセ
ンサー１１の検出信号のみを確実に取り込んで信
号変換できる。さらに、センサー側の断線しかか
り状態によつてチヤタリング現象を起している場
合でも、オフデイレイタイマ回路１７のCR時定
数回路１７２により所定時間出力電圧制御回路１
８のトランジスタ１８３をオン制御するため、信
号変換回路１４の出力端を断線状態の電圧に保持
でき、これによりプロセスが大事故に至らないう
ちに未然に適切な措置を講ずることができる。

なお、上記実施例ではリレーを除去した回路構
成としたが、信号変換回路１４の出力側に出力機
器とともに断線警報を発するためのリレーを接続
してもよいものである。また、同一機能を有する
ものであれば、トランジスタ１３１，１８１に代
えて他の半導体スイツチング素子を用いてもよい
ものである。また、時定数回路１７２として可変
形のものを用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、コンピユ
ータ、記録計、指示計などの出力機器にセンサー
側の断線および零検出値の信号を入力できるた
め、出力機器で断線と零検出値とを区別して処理
又は記録させ得、迅速かつ確実にプロセスの状態
を監視でき、プラントの安全性に大きく貢献させ
ることができる。また、従来、断線のしかかり、
すなわちチヤタリング状態の時、断線検知が動作
しなかつたり、誤動作によつて異常過大信号を出
力したりする場合があつたが、本回路では断線有
りと判断するので誤動作もなく、プラントの安全
面、および損失面を最少限に押えられる点で非常
に有益である断線検出回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来回路の構成図、第２図は本発明に
係る断線検出回路の一実施例を示す構成図、第３
図は第２図のオフデイレイタイマ回路の一具体例
を示す図、第４図は本発明回路の動作を説明する
タイミングチヤートである。 １１……センサー、１２……信号線、１３……
定電流出力制御回路、１４……信号変換回路、１
６……ダイオード、１７……オフデイレイタイマ
回路、１８……出力電圧制御回路、１７１……ワ
ンシヨツトマルチ、１７２……時定数回路、１７
３……オアゲート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電気的、物理的な状態変化信号を検出するセ
   ンサーと、このセンサーに信号線を介して接続さ
   れ、センサー側へ定電流を与えるとともにこのセ
   ンサー側の断線状態を検出して不動作信号を出力
   する定電流出力制御回路と、前記センサー側に接
   続され、所要の信号に変換してその変換信号を出
   力機器へ送出する信号変換回路と、前記定電流出
   力制御回路の不動作信号を受けてセンサー側が断
   線であると判断し、一定期間断線保持信号を出力
   する手段と、この手段によつて得られた断線保持
   信号を受けて動作し、前記信号変換回路の出力端
   を前記状態変化信号の零検出値に相応する出力電
   圧よりも低い電圧に設定する出力電圧制御回路と
   を備えたことを特徴とする断線検出回路。