JPH04340198A - 信号伝送装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物理量を２線を介して
受信器に伝送すると共に伝送器の外部から設定値などの
デ−タを設定できる信号伝送装置に係り、特に伝送器に
異常事態が発生したときに速やかにその情報を受信器側
に伝送することが出来るように改良した信号伝送装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】第５図は従来の信号伝送装置の構成を示
すブロック図である。１０はプロセス変数などの物理量
を電気信号に変換して伝送する２線式の伝送器であり、
直流電源１１から負荷１２を介して電力が供給される。 電気信号は伝送線Ｌ１、Ｌ２により電流信号として伝送
され、負荷１２の両端に生じる電圧変化を検出して受信
器でプロセス変数を知る。

【０００３】電流信号は、例えば配管中の圧力に対応し
たレンジに設定された伝送器１０より４〜２０ｍＡの統
一電流ＩＬ　に変換されて伝送される。この場合に、例
えば圧力レンジを変更したり或いはモニタしたいときに
は伝送器１０の外部から操作できれば便利である。この
ため、通信器として機能するハンドヘルドタ−ミナル１
３を伝送線Ｌ１、Ｌ２に接続線Ｌ１´、Ｌ２´を用いて
必要に応じて接続し、かつ伝送器１０にハンドヘルドタ
−ミナル１３との専用のデ−タ通信機能を持たせて、ハ
ンドヘルドタ−ミナル１３から伝送器１０にパラメ−タ
変更などのデジタルデ−タを送信する。また、負荷１２
の両端にはインタ−フエイス１４を含む受信器１５が接
続されている。

【０００４】次に、以上のように構成された各構成要素
について詳細に説明する。このうち、伝送器１０は次の
ように構成されている。ＳＮＲは圧力／差圧などを検出
して電気信号に変換するセンサであり、変換されたアナ
ログ信号はアナログ／デジタル変換器Ａ／Ｄでデジタル
信号に変換されマイクロプロセッサμＰ１を介してメモ
リＭＥＭの中のランダムアクセスメモリ部分に格納され
る。マイクロプロセッサμＰ１はこの格納されたデジタ
ル信号を用いてメモリＭＥＭの例えばリ−ドオンリ−メ
モリ部分に書き込まれた演算手順によりリニアライズな
どの所定の演算を実行し、デジタル／アナログ変換器Ｄ
／Ａを介して出力回路ＯＰＣに出力する。一方、マイク
ロプロセッサμＰ１での所定の演算結果は内蔵のモニタ
ＬＣＤに必要な桁数でデジタル表示される。

【０００５】出力回路ＯＰＣはデジタル／アナログ変換
器Ｄ／Ａでアナログ信号に変換された電圧信号を４〜２
０ｍＡの統一された電流信号ＩＬ　に変換して伝送線Ｌ
１、Ｌ２を介して負荷１２に伝送する。また、出力回路
ＯＰＣは電流信号ＩＬ　の一部を用いて伝送器１０の内
部回路の電源を作る。ＩＦＣはハンドヘルドタ−ミナル
１３とデ−タ通信をするためのインタ−フエイスであり
、伝送線Ｌ１、Ｌ２とマイクロプロセッサμＰ１との間
に接続され、伝送線Ｌ１、Ｌ２からのデジタル信号を並
列デ−タとしてマイクロプロセッサμＰ１に伝送し、逆
にマイクロプロセッサμＰ１からのデ−タを直列信号と
して伝送線Ｌ１、Ｌ２側に伝送する機能を持つ。

【０００６】次に、ハンドヘルドタ−ミナル１３は次の
ように構成されている。ＳＥＲはオペレ−タが操作する
設定器であり、モニタが内蔵されている。伝送器１０の
モデル要求、表示周期の変更、レンジの変更、異常の検
出、或いは電流信号ＩＬ　の値の表示など各種の設定或
いは要求をすることができる。

【０００７】μＰ´はマイクロプロセッサであり、例え
ば設定器ＳＥＲからのデ−タが入力され、メモリＭＥＭ
´に格納された処理手順にしたがってインタ−フエイス
ＩＦＣ´を介して伝送器１０にデジタル信号を送出する
。また、マイクロプロセッサμＰ´は伝送器１０からの
応答デ−タをインタ−フエイスＩＦＣ´を介してメモリ
ＭＥＭ´に取り込み、さらにメモリＭＥＭ´に格納され
た処理手順にしたがって解読し、設定器ＳＥＲのモニタ
に表示する。

【０００８】次に、負荷１２に接続されるインタ−フエ
イス１４を含む受信器１５について説明する。伝送器１
０からは電流信号ＩＬ　と共にデジタル信号も負荷１２
に伝送される。これ等のアナログ信号とデジタル信号の
混合された混合信号はインタ−フエイス１４のシグナル
コンデイショナＳＣで分離され、高速リアルタイム性が
要求されるＰＶ値としてのアナログ信号はマイクロプロ
セッサμＰ２の制御の下にアナログの入出力カ−ドＩ／
Ｏを介して収集され、デジタル信号はマイクロプロセッ
サμＰ２の制御の下に通信カ−ドＣＭＮを介して収集さ
れる。そして、必要に応じて上位システムであるコント
ロ−ラなどに出力される。

【０００９】また、逆に上位システムからは受信器１５
の通信カ−ドＣＭＮ、シグナルコンデイショナＳＣ、負
荷１２、伝送線Ｌ１、Ｌ２を介して伝送器１０にデジタ
ル信号を送出し、双方向通信を実現している。．

【００
１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような信号伝送装置は、伝送器１０とインタ−フエイス
１４を含む受信器１５、或いはハンドヘルドタ−ミナル
１３側とは双方向通信が可能なように構成されてはいる
が、通信の内容は受信器１５側の要求によって決められ
る。従って、受信器側から正常／異常の問いを出さない
と伝送器１０の状態が判断できず、また伝送器１０側で
異常を検知しても受信器１５側にこれを伝えることがで
きない。このため、特に伝送器１０がコントロ−ルル−
プに組み込まれているようなときは、この伝送器１０で
緊急事態が発生してもこれを受信器１５側に瞬時に知ら
せることができず、事故を大きくするという問題がある
。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するために、伝送器はセンサで測定すべき物理量を
電気信号に変換しこれをマイクロプロセッサを含む信号
演算手段により信号処理して２本の伝送線を介してアナ
ログの電流信号として受信器に伝送しこの受信器は必要
に応じてコマンドを伝送線を介して伝送器に伝送しこれ
により伝送器は電流信号に先のコマンドに対応するデジ
タル信号を重畳して先の受信器に伝送する信号伝送装置
に係り、伝送器は自己の異常を監視し異常を検知したと
きには検知信号を出力する監視手段と、異常が発生した
ときの異常コ−ドを発生する異常コ−ド発生部と、検知
信号により異常コ−ドに切り換えてこの異常コ−ドを出
力する切換手段とを具備し、前記伝送器は電流信号にこ
の異常コ−ドを重畳して先の伝送線を介して先の受信器
に伝送するようにしたものである。

【００１２】

【作　　用】伝送器側は、監視手段によりこの伝送器の
異常を監視し異常を検知したときには検知信号を出力し
、そして異常コ−ド発生部により異常が発生したときの
異常コ−ドを発生し、更に切換手段により先の検知信号
により先の異常コ−ドに切り換えてこの異常コ−ドを出
力する。そして、伝送器は先の伝送線を介して電流信号
にこの異常コ−ドを重畳して受信器に伝送する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図１は本発明における伝送器の１実施例の構成
を示すブロック図である。なお、図５に示す従来の信号
伝送装置と同一の機能を有する部分には同一の符号を付
して適宜にその説明を省略する。１６はセンサ部であり
、ここで例えば圧力信号などを受けて電極間の距離を変
えて容量変化とし、これを電気信号に変換して出力して
いる。１７はセンサ部１６からの電気信号を増幅するプ
リアンプ、１８は例えばセンサ部１６の近傍の温度を測
定して電気信号に変換する温度センサである。

【００１４】１９はプリアンプ１７、温度センサ１８か
らの電気信号を受け、これをデジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器、２０はＡ／Ｄ変換器１９からの信号が入力
されるマイクロプロセッサ、２１はマイクロプロセッサ
２０からの演算出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変
換器である。

【００１５】２２、２３はマイクロプロセッサ２０にバ
スを介して接続されるメモリであり、ＲＯＭ及びＲＡＭ
が用いられている。２４はマイクロプロセッサの動作異
常を監視する監視手段であり、例えばウオッチドックタ
イマが用いられている。２５は通信用のトランスミッタ
／レシ−バ（ＵＡＲＴ）であり、送信のときはマイクロ
プロセッサ２０からの並列デ−タを直列デ−タに変換し
、受信のときは直列デ−タを並列デ−タに変換する。

【００１６】２６はコ−ド発生部であり、マイクロプロ
セッサ２０が異常のときに異常コ−ドＡＢＳをシリアル
デ−タとして出力する。２７はコ−ド発生部２６からの
異常コ−ドＡＢＳとトランスミッタ／レシ−バ２５から
の信号のいずれかを監視手段２４からの監視信号ＩＳＳ
にしたがって切り換えてモデム２８に出力する切換スイ
ッチである。モデム２８は図２（ａ）に示す通信用の“
１”、“０”（“１”はパルスがあるとき、“０”はパ
ルスがないときの例）のシリアルデ−タを図２（ｂ）に
示すバ−スト波に変調して出力したり、受信用のバ−ス
ト波のシリアルデ−タを“１”、“０”のシリアルデ−
タに復調したりする。この場合のバ−スト波は正負のパ
ルスの数が同じになるようにして受信器でフイルタリン
グをしたときに直流分が発生してアナログ信号に重畳し
、誤差が発生しないようにしている。

【００１７】２９は電圧／電流（Ｖ／Ｉ）変換部であり
、Ｄ／Ａ変換器２１で変換されたアナログの電圧信号を
４〜２０ｍＡの電流信号ＩＬ　に変換したり、通信信号
を電流信号ＩＬ　に重畳したりして出力端３０から伝送
線Ｌ１、Ｌ２を介して負荷１２に伝送する。３１は電源
部であり、直流電源１１から伝送線Ｌ１、Ｌ２を介して
電流信号ＩＬ　として電力の供給を受けてこれ等の内部
回路の動作に必要な回路電源Ｖｃｃ、基準電圧などを作
るとともに停復電の信号を各回路に供給する。

【００１８】次に、以上のように構成された伝送器３２
の動作について図３、図４を用いて説明する。図３は図
１に示す実施例の動作を説明する波形図、図３（ａ）は
電源の立上りの様子を示す波形図、図３（ｂ）は復電管
理信号ＲＰＳの波形を示す波形図、図３（ｃ）は出力制
御信号ＯＣＴの波形を示す波形図、図３（ｄ）はリセッ
ト信号ＷＲＳの波形を示す波形図、図３（ｅ）はリセッ
ト信号ＭＲＳの波形を示す波形図、図３（ｆ）は切換ス
イッチの位置を示す状態を示す状態図、図３（ｇ）は電
流信号ＩＬ　に異常コ−ドＡＢＳが重畳された状態を示
す波形図をそれぞれ示している。また、図４は伝送器３
２と受信器１５に対応する受信器１５´（図示せず）と
の間の正常時と異常時の通信信号の順序を説明する説明
図である。

【００１９】電源がオンにされると図３（ａ）に示すよ
うに電源部３１がこれを検知して最小駆動電圧異常にな
った時点で図３（ｂ）に示すように復電管理信号ＲＰＳ
を監視手段２４に出力する。監視手段２４はこの復電管
理信号ＲＰＳを受け取るとマイクロプロセッサ２０のリ
セット信号ＭＲＳを図３（ｅ）に示すようにロ−レベル
からハイレベルに変更してマイクロプロセッサ２０の動
作を開始させる。

【００２０】マイクロプロセッサ２０は所定の初期処理
を実行した後、通常の入出力演算を開始すると図３（ｄ
）に示すように監視手段２４に一定周期Ｔ１でロ−レベ
ルのリセット信号ＷＲＳを出力する。このリセット信号
ＷＲＳはマイクロプロセッサ２０が正常な動作を継続し
ている間は一定周期Ｔ１で出力される。

【００２１】監視手段２４はマイクロプロセッサ２０が
一定周期Ｔ１でリセット信号ＷＲＳを出力している間は
、出力制御信号ＯＣＴを図３（ｃ）に示すようにロ−レ
ベルに保持する。そして、ロ−レベルの間はマイクロプ
ロセッサ２０は正常に動作していると判断され図３（ｆ
）に示すように切換スイッチ２７の接点はａ側に接続さ
れて下位の伝送器３２と上位の受信器１５´との間で図
４に示すように通信が行われる。この通信は、上位の受
信器１５´からコマンドＣＭＤを伝送器３２に伝送し、
これを伝送器３２が受信し、伝送器３２はこのコマンド
ＣＭＤに対応するレスポンスＲＥＳを受信器１５´に送
出することにより実行される。そして、正常な状態では
、これを繰り返している。

【００２２】しかし、マイクロプロセッサ２０が異常に
なると図３（ｄ）に示すようにマイクロプロセッサ２０
からリセット信号ＷＲＳが監視手段２４に出力されなく
なり、この結果、図３（ｃ）に示す出力制御信号ＯＣＴ
がハイレベルになり、切換スイッチ２７がｂ側に切り換
えられる。このため、図３（ｇ）に示すような異常コ−
ドＡＢＳが電流信号ＩＬ　に重畳され、図４に示すよう
に出力端３０を介して負荷１２に異常コ−ドＡＢＳが出
力され続ける。これは異常状態が継続するかぎり継続さ
れる。受信器１５´はこの異常コ−ドＡＢＳを識別して
受信し伝送器３２から出力されているデ−タが正しくな
いことを早期に知ることができる。

【００２３】なお、今までの説明では、マイクロプロセ
ッサ２０が異常になったときを例として説明したが、マ
イクロプロセッサ２０は正常でも、例えば温度センサ１
８からの温度デ−タが異常のとき、或いは測定レンジを
オ−バする信号が入力されたときにも異常コ−ドを出力
するようにしても良い。また、ＵＡＲＴ２５はマイクロ
プロセッサ２０とデスクリ−トな構成として説明したが
、マイクロプロセッサ２０の中にＵＡＲＴ２５の機能が
内蔵されている市販のマイクロプロセッサを使用する場
合には、改めてＵＡＲＴ２５を設ける必要はない。

【００２４】

【発明の効果】以上、実施例により具体的に説明したよ
うに本発明によれば、伝送器に異常が生じたときには受
信器から診断コマンドを送出しなくても自動的に伝送器
から異常コ−ドを受信器に送出するように構成したので
、上位の受信器はいち速く伝送器の異常を検知すること
ができ、プラントのダウンなどの異常事態を早期に回避
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の伝送器の１実施例の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】図１に示すモデムで扱う信号波形を示す波形図
である。

【図３】図１に示す伝送器の動作を説明する波形図であ
る。

【図４】通信方向の順序を説明する説明図である。

【図５】従来の信号伝送装置の構成を示す構成図である
。

【符号の説明】

１０　　伝送器 １１　　直流電源 １２　　負荷 １３　　ハンドヘルドタ−ミナル １５、１５´　　受信器 １６　　センサ部 ２０　　マイクロプロセッサ ２４　　監視手段 ２５　　ＵＡＲＴ ２６　　コ−ド発生部 ２８　　モデム ２９　　Ｖ／Ｉ変換部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伝送器はセンサで測定すべき物理量を電気
   信号に変換しこれをマイクロプロセッサを含む信号演算
   手段により信号処理して２本の伝送線を介してアナログ
   の電流信号として受信器に伝送しこの受信器は必要に応
   じてコマンドを前記伝送線を介して前記伝送器に伝送し
   これにより前記伝送器は前記電流信号に前記コマンドに
   対応するデジタル信号を重畳して前記受信器に伝送する
   信号伝送装置において、前記伝送器は自己の異常を監視
   し異常を検知したときには検知信号を出力する監視手段
   と、異常が発生したときの異常コ−ドを発生する異常コ
   −ド発生部と、前記検知信号により前記異常コ−ドに切
   り換えてこの異常コ−ドを出力する切換手段とを具備し
   、前記伝送器は前記電流信号にこの異常コ−ドを重畳し
   て前記伝送線を介して前記受信器に伝送することを特徴
   とする信号伝送装置。