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JP7564012B2 - Field Devices - Google Patents

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JP7564012B2
JP7564012B2 JP2021023051A JP2021023051A JP7564012B2 JP 7564012 B2 JP7564012 B2 JP 7564012B2 JP 2021023051 A JP2021023051 A JP 2021023051A JP 2021023051 A JP2021023051 A JP 2021023051A JP 7564012 B2 JP7564012 B2 JP 7564012B2
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Description

本発明は、2線式伝送路を介して上位装置へデータを伝送するフィールド機器に関するものである。 The present invention relates to a field device that transmits data to a higher-level device via a two-wire transmission line.

圧力発信器、電磁流量計、ポジショナなどの2線式の伝送路を用いるフィールド機器は、電源の異常、クロック信号の異常、センサ信号の異常、出力電流の異常などを検知した場合に、通常の出力信号(4~20mA)とは異なるバーンアウト信号を出力する(特許文献1、特許文献2参照)。フィールド機器は、搭載されたCPUによるバーンアウト設定により、通常信号より大きい電流(バーンアウトHIGH)をバーンアウト信号として出力するか、または通常信号より小さい電流(バーンアウトLOW)をバーンアウト信号として出力する。 Field devices that use a two-wire transmission line, such as pressure transmitters, electromagnetic flowmeters, and positioners, output a burnout signal that is different from the normal output signal (4 to 20 mA) when they detect an abnormality in the power supply, clock signal, sensor signal, or output current (see Patent Documents 1 and 2). Depending on the burnout setting by the onboard CPU, the field device outputs a current that is larger than the normal signal (burnout HIGH) as the burnout signal, or a current that is smaller than the normal signal (burnout LOW) as the burnout signal.

図3に特許文献1に開示されたフィールド機器の構成を示し、図4に特許文献2に開示されたフィールド機器の構成を示す。図3のフィールド機器1000において、CPU103は、センサ部101、A/D変換器102、CPU103、D/A変換器104、通信部105および電源部106の出力を監視し、これら各部の異常を自己の機器内で生じる各種の異常として検出すると、通信部105から伝送路Lへバーンアウト信号を出力させる。 Figure 3 shows the configuration of the field device disclosed in Patent Document 1, and Figure 4 shows the configuration of the field device disclosed in Patent Document 2. In the field device 1000 in Figure 3, the CPU 103 monitors the outputs of the sensor unit 101, the A/D converter 102, the CPU 103, the D/A converter 104, the communication unit 105, and the power supply unit 106, and when it detects an abnormality in each of these units as an abnormality occurring within the device itself, it outputs a burnout signal from the communication unit 105 to the transmission line L.

図4のフィールド機器1001において、D/A変換器114において異常が生じ、A/D変換器118から入力されるデジタル信号によって示される値と本来の計測値との間に閾値以上のずれが生じると、CPU113は、A/D変換器118からのデジタル信号によって示される値を異常と判断し、信号選択器116を切り替える。これにより、信号選択器116においてバーンアウト信号源119からのバーンアウト信号(電圧信号)が選択され、この選択されたバーンアウト信号がV/I変換器115へ送られ、V/I変換器115によって電流信号に変換されて、伝送路Lに出力される。 In the field device 1001 in FIG. 4, if an abnormality occurs in the D/A converter 114 and a deviation of a threshold value or more occurs between the value indicated by the digital signal input from the A/D converter 118 and the actual measured value, the CPU 113 determines that the value indicated by the digital signal from the A/D converter 118 is abnormal and switches the signal selector 116. As a result, the signal selector 116 selects the burnout signal (voltage signal) from the burnout signal source 119, and the selected burnout signal is sent to the V/I converter 115, which converts it into a current signal and outputs it to the transmission line L.

しかしながら、特許文献1に開示された図3の構成では、通信部105の異常を異常検出部103-3で検出できない可能性があった。その理由は、通信部105の出力が負の電位になることから、一般的な電気回路では通信部105の異常を検出できないためである。また、通信部105の異常を検出できたとしても、通信部105が故障しているとバーンアウト信号を出力することができないという課題があった。 However, in the configuration of FIG. 3 disclosed in Patent Document 1, there was a possibility that the abnormality detection unit 103-3 would not be able to detect an abnormality in the communication unit 105. This is because the output of the communication unit 105 becomes a negative potential, and therefore an abnormality in the communication unit 105 cannot be detected by a general electric circuit. In addition, even if an abnormality in the communication unit 105 could be detected, there was a problem in that a burnout signal could not be output if the communication unit 105 was broken.

また、特許文献2に開示された図4の構成では、V/I変換器115の異常を検出することができないという課題があり、さらにV/I変換器115が故障しているとバーンアウト信号を出力することができないという課題があった。 The configuration of FIG. 4 disclosed in Patent Document 2 has the problem that it is not possible to detect an abnormality in the V/I converter 115, and further has the problem that it is not possible to output a burnout signal if the V/I converter 115 is broken.

特許文献1、特許文献2に開示された構成では、いずれも通信部またはV/I変換器から予め定められたバーンアウト信号を伝送路を介して上位装置へ送信できることが前提条件である。しかしながら、通信部またはV/I変換器にバーンアウト信号を出力できないほどの故障が生じている場合には上位装置へバーンアウト信号を出力できない可能性があった。 In both of the configurations disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, a prerequisite is that a predetermined burnout signal can be transmitted from the communication unit or the V/I converter to a higher-level device via a transmission line. However, if a malfunction occurs in the communication unit or the V/I converter to the extent that it is not possible to output a burnout signal, there is a possibility that the burnout signal cannot be output to the higher-level device.

特開2009-266070号公報JP 2009-266070 A 特開2010-123025号公報JP 2010-123025 A

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、V/I変換部に異常がある場合でも確実にバーンアウト信号を出力することができるフィールド機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a field device that can reliably output a burnout signal even if there is an abnormality in the V/I conversion section.

本発明は、2線式伝送路を介して上位装置へデータを伝送するフィールド機器において、上位装置へ伝送するデータに応じた出力電流に対応する信号を出力するように構成された信号発生部と、前記2線式伝送路を流れる出力電流が、前記信号発生部からの信号に応じた、所定の電流範囲の電流になるように調整するように構成されたV/I変換部と、前記V/I変換部の出力電流に比例した電圧を検出し、検出した電圧の値が正常値と異なるときに、バーンアウト制御信号を出力するように構成された異常検出部と、前記バーンアウト制御信号が出力されたときに、前記V/I変換部の出力電流の代わりに、前記所定の電流範囲外の電流をバーンアウト信号として出力するように構成されたバーンアウト信号出力部とを備えることを特徴とするものである。 The present invention is characterized in that, in a field device that transmits data to a host device via a two-wire transmission line, the field device comprises a signal generating unit configured to output a signal corresponding to an output current according to the data to be transmitted to the host device, a V/I conversion unit configured to adjust the output current flowing through the two-wire transmission line to a current within a predetermined current range according to the signal from the signal generating unit, an abnormality detection unit configured to detect a voltage proportional to the output current of the V/I conversion unit and output a burnout control signal when the detected voltage value differs from a normal value, and a burnout signal output unit configured to output a current outside the predetermined current range as a burnout signal instead of the output current of the V/I conversion unit when the burnout control signal is output.

また、本発明のフィールド機器の1構成例は、少なくとも前記信号発生部と前記V/I変換部の一部と前記異常検出部とが集積回路に搭載され、前記V/I変換部は、前記信号発生部から出力された信号を電流信号に変換するように構成された電圧電流変換アンプと、前記電圧電流変換アンプから出力された電流信号を前記所定の電流範囲の出力電流に変換するように構成されたトランジスタと、前記2線式伝送路を流れる出力電流のループに直列に挿入された抵抗とを含み、前記V/I変換部のうち前記電圧電流変換アンプが前記集積回路に搭載され、前記トランジスタと前記抵抗とが前記集積回路の外部に設けられ、前記異常検出部は、前記抵抗に生じた、前記出力電流に比例した電圧を検出し、前記バーンアウト信号出力部は、前記集積回路に搭載された第1のバーンアウト信号出力部と、前記第1のバーンアウト信号出力部と同じ動作の冗長回路として前記集積回路の外部に設けられた第2のバーンアウト信号出力部とから構成されることを特徴とするものである。
また、本発明のフィールド機器の1構成例において、前記V/I変換部は、前記信号発生部から出力された信号を電流信号に変換するように構成された電圧電流変換アンプと、前記電圧電流変換アンプから出力された電流信号を前記所定の電流範囲の出力電流に変換するように構成されたトランジスタとを含むことを特徴とするものである。
また、本発明のフィールド機器の1構成例において、前記V/I変換部は、前記2線式伝送路を流れる出力電流のループに直列に挿入された抵抗を含み、前記異常検出部は、前記抵抗に生じた、前記出力電流に比例した電圧を検出することを特徴とするものである。
In one configuration example of the field device of the present invention, at least the signal generating unit, a part of the V/I converting unit, and the abnormality detecting unit are mounted on an integrated circuit, the V/I converting unit includes a voltage-to-current converting amplifier configured to convert a signal output from the signal generating unit into a current signal, a transistor configured to convert the current signal output from the voltage-to-current converting amplifier into an output current within the predetermined current range, and a resistor inserted in series into a loop of an output current flowing through the two-wire transmission line, the voltage-to-current converting amplifier of the V/I converting unit is mounted on the integrated circuit, the transistor and the resistor are provided outside the integrated circuit, the abnormality detecting unit detects a voltage generated across the resistor which is proportional to the output current, and the burnout signal output unit is comprised of a first burnout signal output unit mounted on the integrated circuit and a second burnout signal output unit provided outside the integrated circuit as a redundant circuit having the same operation as the first burnout signal output unit.
In addition, in one configuration example of the field device of the present invention, the V/I conversion unit includes a voltage-to-current conversion amplifier configured to convert the signal output from the signal generating unit into a current signal, and a transistor configured to convert the current signal output from the voltage-to-current conversion amplifier into an output current within the predetermined current range.
In one configuration example of the field device of the present invention, the V/I conversion unit includes a resistor inserted in series in a loop of the output current flowing through the two-wire transmission line, and the abnormality detection unit detects a voltage generated across the resistor that is proportional to the output current.

また、本発明のフィールド機器の1構成例において、前記異常検出部は、前記出力電流に比例した電圧をデジタル値に変換するように構成された第1のA/D変換部と、前記出力電流に比例した電圧がとるべき正常値のデジタル値と前記第1のA/D変換部の出力値とを比較して、値が異なるときに前記バーンアウト制御信号を出力するように構成された判定部とから構成されることを特徴とするものである。
また、本発明のフィールド機器の1構成例において、前記異常検出部は、前記信号発生部のアナログ出力信号をデジタル値に変換するように構成された第2のA/D変換部をさらに備え、前記判定部は、前記信号発生部のアナログ出力信号がとるべき正常値のデジタル値と前記第2のA/D変換部の出力値とを比較して、値が異なるときに前記バーンアウト制御信号を出力することを特徴とするものである。
また、本発明のフィールド機器の1構成例は、上位装置へ伝送するデータに応じた出力電流の設定値に基づいて、前記正常値のデジタル値を前記異常検出部に出力するように構成されたCPUをさらに備えることを特徴とするものである。
In one configuration example of the field device of the present invention, the abnormality detection unit is characterized by being composed of a first A/D conversion unit configured to convert the voltage proportional to the output current into a digital value, and a judgment unit configured to compare a digital value of a normal value that the voltage proportional to the output current should have with an output value of the first A/D conversion unit, and output the burnout control signal when the values differ.
In one configuration example of the field device of the present invention, the abnormality detection unit further includes a second A/D conversion unit configured to convert the analog output signal of the signal generating unit into a digital value, and the judgment unit compares a digital value of a normal value that the analog output signal of the signal generating unit should have with the output value of the second A/D conversion unit, and outputs the burnout control signal when the values differ.
Moreover, one configuration example of the field device of the present invention is characterized in that it further comprises a CPU configured to output a digital value of the normal value to the abnormality detection section based on a set value of an output current corresponding to data to be transmitted to a higher-level device.

本発明によれば、V/I変換部の異常を検出することができ、V/I変換部に異常がある場合でも、確実にバーンアウト信号を出力することができる。 According to the present invention, it is possible to detect an abnormality in the V/I conversion unit, and even if there is an abnormality in the V/I conversion unit, it is possible to reliably output a burnout signal.

図1は、本発明の第1の実施例に係るフィールド機器の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a field device according to a first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第2の実施例に係るフィールド機器の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a field device according to a second embodiment of the present invention. 図3は、従来のフィールド機器の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a conventional field device. 図4は、従来のフィールド機器の別の構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing another configuration of a conventional field device.

[第1の実施例]
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施例に係るフィールド機器の構成を示すブロック図である。フィールド機器100は、計測対象の物理量(例えば圧力)に応じたアナログ信号を出力するセンサ1と、センサ1から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部2と、A/D変換部2から出力されたデジタル信号をサンプリングして物理量の計測データを求めるCPU(Central Processing Unit)3と、CPU3が求めた計測データに対応する出力電流Iが得られるデジタル変調信号を出力する変調信号発生部4と、変調信号発生部4から出力されたデジタル変調信号をアナログ信号に変換するD/A変換部5と、2線式伝送路Lを流れる出力電流Iが、D/A変換部5からの信号に応じた、所定の電流範囲(4~20mA)の電流になるように調整するV/I変換部6と、V/I変換部6の出力電流Iに比例した電圧を検出し、検出した電圧の値が正常値と異なるときに、バーンアウト制御信号VCを出力する異常検出部7と、バーンアウト制御信号VCが出力されたときに、V/I変換部6の出力電流の代わりに所定の電流範囲外の電流をバーンアウト信号として出力するバーンアウト信号出力部8と、フィールド機器100の電源電圧を生成する基準電圧発生部9とを備えている。変調信号発生部4とD/A変換部5とは、信号発生部11を構成している。
[First embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a field device according to a first embodiment of the present invention. The field device 100 comprises a sensor 1 that outputs an analog signal corresponding to a physical quantity (e.g., pressure) to be measured, an A/D converter 2 that converts the analog signal output from the sensor 1 into a digital signal, and a CPU (Central Processing Unit) that samples the digital signal output from the A/D converter 2 to obtain measurement data of the physical quantity. The field device 100 includes a CPU (CPU 3), a modulation signal generating section 4 for outputting a digital modulation signal to obtain an output current I corresponding to the measurement data obtained by the CPU 3, a D/A conversion section 5 for converting the digital modulation signal output from the modulation signal generating section 4 into an analog signal, a V/I conversion section 6 for adjusting the output current I flowing through the two-wire transmission line L to be within a predetermined current range (4 to 20 mA) according to the signal from the D/A conversion section 5, an abnormality detection section 7 for detecting a voltage proportional to the output current I of the V/I conversion section 6 and outputting a burnout control signal VC when the detected voltage value is different from a normal value, a burnout signal output section 8 for outputting a current outside the predetermined current range as a burnout signal instead of the output current of the V/I conversion section 6 when the burnout control signal VC is output, and a reference voltage generating section 9 for generating a power supply voltage for the field device 100. The modulation signal generating section 4 and the D/A conversion section 5 constitute a signal generating section 11.

V/I変換部6は、基準電圧発生部60と、反転入力端子が基準電圧発生部60の出力端子に接続された電圧電流変換アンプ61と、ベース端子が後述するスイッチSW1を介して電圧電流変換アンプ61の出力端子に接続され、コレクタ端子がフィールド機器100の正側出力端子T1に接続されたトランジスタQ1と、一端がD/A変換部5の出力端子に接続され、他端が電圧電流変換アンプ61の非反転入力端子に接続された抵抗R1と、一端が抵抗R1の他端に接続され、他端がフィールド機器100の負側出力端子T2に接続された抵抗R2と、一端が負側出力端子T2に接続され、他端がグラウンドに接続された抵抗R3と、一端がトランジスタQ1のエミッタ端子に接続され、他端がグラウンドに接続された抵抗R4とから構成される。 The V/I conversion unit 6 is composed of a reference voltage generation unit 60, a voltage-current conversion amplifier 61 whose inverting input terminal is connected to the output terminal of the reference voltage generation unit 60, a transistor Q1 whose base terminal is connected to the output terminal of the voltage-current conversion amplifier 61 via a switch SW1 described later and whose collector terminal is connected to the positive output terminal T1 of the field device 100, a resistor R1 whose one end is connected to the output terminal of the D/A conversion unit 5 and whose other end is connected to the non-inverting input terminal of the voltage-current conversion amplifier 61, a resistor R2 whose one end is connected to the other end of the resistor R1 and whose other end is connected to the negative output terminal T2 of the field device 100, a resistor R3 whose one end is connected to the negative output terminal T2 and whose other end is connected to ground, and a resistor R4 whose one end is connected to the emitter terminal of the transistor Q1 and whose other end is connected to ground.

異常検出部7は、D/A変換部5から出力されたアナログ信号VAをデジタル値に変換するA/D変換部70と、抵抗R4に生じた、出力電流Iに比例した電圧VBをデジタル値に変換するA/D変換部71と、D/A変換部5が出力すべき正常な出力信号VAのデジタル値とA/D変換部70の出力値が異なるとき、または出力電流Iに比例した電圧VBがとるべき正常値のデジタル値とA/D変換部71の出力値が異なるときに、バーンアウト制御信号VCを出力する判定部72とから構成される。 The abnormality detection unit 7 is composed of an A/D conversion unit 70 that converts the analog signal VA output from the D/A conversion unit 5 into a digital value, an A/D conversion unit 71 that converts the voltage VB proportional to the output current I generated across resistor R4 into a digital value, and a judgment unit 72 that outputs a burnout control signal VC when the digital value of the normal output signal VA that the D/A conversion unit 5 should output differs from the output value of the A/D conversion unit 70, or when the digital value of the normal value that the voltage VB proportional to the output current I should take differs from the output value of the A/D conversion unit 71.

バーンアウト信号出力部8は、電圧電流変換アンプ61の出力端子とトランジスタQ1のベース端子との間に挿入されたスイッチSW1と、トランジスタQ1のベース端子とグラウンドとの間に挿入されたスイッチSW2と、抵抗R1,R2の接続点とグラウンドとの間に挿入されたスイッチSW3とから構成される。 The burnout signal output unit 8 is composed of a switch SW1 inserted between the output terminal of the voltage-current conversion amplifier 61 and the base terminal of the transistor Q1, a switch SW2 inserted between the base terminal of the transistor Q1 and ground, and a switch SW3 inserted between the connection point of the resistors R1 and R2 and ground.

まず、フィールド機器100の通常時の動作について説明する。CPU3は、A/D変換部2からのデジタル信号をサンプリングして例えば圧力の計測データを求める。そして、CPU3は、計測データに応じた出力電流Iの電流設定値に対応するデジタル変調信号を出力するよう変調信号発生部4に対して指示する。CPU3は、図示しないメモリに格納されたプログラムに従って本実施例で説明する処理を実行する。 First, the normal operation of the field device 100 will be described. The CPU 3 samples the digital signal from the A/D conversion unit 2 to obtain measurement data, for example, pressure. The CPU 3 then instructs the modulation signal generation unit 4 to output a digital modulation signal corresponding to the current setting value of the output current I according to the measurement data. The CPU 3 executes the processing described in this embodiment according to a program stored in a memory (not shown).

変調信号発生部4は、CPU3から指示されたデジタル変調信号を出力する。D/A変換部5は、変調信号発生部4から出力されたデジタル変調信号をアナログ信号に変換する。 The modulation signal generating unit 4 outputs a digital modulation signal instructed by the CPU 3. The D/A conversion unit 5 converts the digital modulation signal output from the modulation signal generating unit 4 into an analog signal.

上位装置200には、直流電圧源VSUPが設けられており、2線式伝送路Lを介してフィールド機器100に駆動電圧を供給している。また、上位装置200には、負荷抵抗RLが設けられており、フィールド機器100と上記直流電圧源VSUPとで形成されるループに直列に挿入されている。 The host device 200 is provided with a DC voltage source VSUP, which supplies a drive voltage to the field device 100 via a two-wire transmission line L. The host device 200 is also provided with a load resistor RL, which is inserted in series into the loop formed by the field device 100 and the DC voltage source VSUP.

V/I変換部6の電圧電流変換アンプ61は、D/A変換部5から出力されたアナログ信号を電流信号に変換する。
通常時には、後述する異常検出部7からバーンアウト制御信号VCが出力されていないので、バーンアウト信号出力部8のスイッチSW1はオン、スイッチSW2,SW3はオフとなっている。トランジスタQ1は、電圧電流変換アンプ61からの電流を4~20mAの範囲の出力電流Iに変換する。以上の通常時の動作は従来と同様である。
The voltage-to-current conversion amplifier 61 of the V/I conversion unit 6 converts the analog signal output from the D/A conversion unit 5 into a current signal.
Under normal circumstances, since no burnout control signal VC is output from an abnormality detection unit 7, which will be described later, the switch SW1 of the burnout signal output unit 8 is on and the switches SW2 and SW3 are off. The transistor Q1 converts the current from the voltage-to-current conversion amplifier 61 into an output current I in the range of 4 to 20 mA. The above normal operation is the same as in the conventional system.

次に、フィールド機器100の異常時の動作について説明する。異常検出部7のA/D変換部70は、D/A変換部5の出力信号VAをデジタル値に変換する。CPU3は、計測データに応じた出力電流Iの電流設定値に基づいて、D/A変換部5が出力すべき正常な出力信号VAのデジタル値を判定部72に出力する。 Next, the operation of the field device 100 when an abnormality occurs will be described. The A/D conversion unit 70 of the abnormality detection unit 7 converts the output signal VA of the D/A conversion unit 5 into a digital value. The CPU 3 outputs to the judgment unit 72 the digital value of the normal output signal VA that should be output by the D/A conversion unit 5 based on the current setting value of the output current I corresponding to the measurement data.

変調信号発生部4とD/A変換部5とが正常な場合は、CPU3から出力された正常な出力信号VAのデジタル値とA/D変換部70の出力値とが一致する。一方、値が不一致の場合には、変調信号発生部4またはD/A変換部5のうち少なくとも一方が異常と判断できる。判定部72は、正常な出力信号VAのデジタル値とA/D変換部70の出力値とが異なる場合、バーンアウト制御信号VCを出力する。 When the modulation signal generating unit 4 and the D/A conversion unit 5 are normal, the digital value of the normal output signal VA output from the CPU 3 matches the output value of the A/D conversion unit 70. On the other hand, when the values do not match, it can be determined that at least one of the modulation signal generating unit 4 or the D/A conversion unit 5 is abnormal. When the digital value of the normal output signal VA differs from the output value of the A/D conversion unit 70, the judgment unit 72 outputs a burnout control signal VC.

また、トランジスタQ1のエミッタ端子とグラウンドとの間に設けられた抵抗R4には、出力電流Iに比例した電圧VBが生じる。A/D変換部71は、電圧VBをデジタル値に変換する。CPU3は、計測データに応じた出力電流Iの電流設定値に基づいて、電圧VBがとるべき正常値のデジタル値を判定部72に出力する。 A voltage VB proportional to the output current I is generated across resistor R4, which is provided between the emitter terminal of transistor Q1 and ground. A/D conversion unit 71 converts voltage VB into a digital value. CPU 3 outputs a digital value of the normal value that voltage VB should take to determination unit 72, based on the current setting value of output current I corresponding to the measurement data.

V/I変換部6が正常な場合は、CPU3から出力された電圧VBの正常値とA/D変換部71の出力値とが一致する。一方、値が不一致の場合には、V/I変換部6が異常と判断できる。判定部72は、電圧VBの正常値とA/D変換部71の出力値とが異なる場合、バーンアウト制御信号VCを出力する。 When the V/I conversion unit 6 is normal, the normal value of the voltage VB output from the CPU 3 matches the output value of the A/D conversion unit 71. On the other hand, when the values do not match, it can be determined that the V/I conversion unit 6 is abnormal. When the normal value of the voltage VB and the output value of the A/D conversion unit 71 differ, the determination unit 72 outputs a burnout control signal VC.

バーンアウト制御信号VCが出力されることにより、バーンアウト信号出力部8のスイッチSW1はオフ、スイッチSW2,SW3はオンとなる。これにより、V/I変換部6の機能がオフになり、通常の出力電流Iの下限値(4mA)を下回る電流値のバーンアウト信号が出力される。具体的には、スイッチSW1がオフ、スイッチSW2,SW3がオンになることにより、トランジスタQ1がオフになるので、基準電圧発生部9に内部消費電流分の電流が流れ、その消費電流は抵抗R3のグラウンドからフィールド機器100の負側出力端子T2に流れる。フィールド機器100の消費電流を4mA未満にしておくことで、トランジスタQ1のオフ時に、その消費電流がバーンアウト信号(4mA未満)となる。 When the burnout control signal VC is output, the switch SW1 of the burnout signal output unit 8 is turned off and the switches SW2 and SW3 are turned on. This turns off the function of the V/I conversion unit 6, and a burnout signal with a current value below the lower limit of the normal output current I (4 mA) is output. Specifically, when the switch SW1 is turned off and the switches SW2 and SW3 are turned on, the transistor Q1 is turned off, and a current equivalent to the internal current consumption flows through the reference voltage generating unit 9, and this current consumption flows from the ground of the resistor R3 to the negative output terminal T2 of the field device 100. By keeping the current consumption of the field device 100 below 4 mA, when the transistor Q1 is off, the current consumption becomes a burnout signal (below 4 mA).

こうして、本実施例では、変調信号発生部4とD/A変換部5とV/I変換部6の異常を検出することができる。また、本実施例では、V/I変換部6とは別にバーンアウト信号出力部8を設けたことにより、V/I変換部6に異常がある場合でも、確実にバーンアウト信号を出力することができる。 In this way, in this embodiment, it is possible to detect abnormalities in the modulation signal generating unit 4, the D/A conversion unit 5, and the V/I conversion unit 6. In addition, in this embodiment, by providing a burnout signal output unit 8 separately from the V/I conversion unit 6, it is possible to reliably output a burnout signal even if there is an abnormality in the V/I conversion unit 6.

[第2の実施例]
次に、本発明の第2の実施例について説明する。図2は本発明の第2の実施例に係るフィールド機器の構成を示すブロック図である。本実施例のフィールド機器100aは、センサ1と、A/D変換部2と、CPU3と、変調信号発生部4と、D/A変換部5と、V/I変換部6と、異常検出部7と、バーンアウト信号出力部8,8aと、基準電圧発生部9とを備えている。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Fig. 2 is a block diagram showing the configuration of a field device according to the second embodiment of the present invention. The field device 100a of this embodiment includes a sensor 1, an A/D conversion section 2, a CPU 3, a modulated signal generation section 4, a D/A conversion section 5, a V/I conversion section 6, an abnormality detection section 7, burnout signal output sections 8, 8a, and a reference voltage generation section 9.

バーンアウト信号出力部8aは、電圧電流変換アンプ61の出力端子とトランジスタQ1のベース端子との間に挿入されたスイッチSW4と、トランジスタQ1のベース端子とグラウンドとの間に挿入されたスイッチSW5と、抵抗R1,R2の接続点とグラウンドとの間に挿入されたスイッチSW6とから構成される。 The burnout signal output unit 8a is composed of a switch SW4 inserted between the output terminal of the voltage-current conversion amplifier 61 and the base terminal of the transistor Q1, a switch SW5 inserted between the base terminal of the transistor Q1 and ground, and a switch SW6 inserted between the connection point of the resistors R1 and R2 and ground.

本実施例では、A/D変換部2とCPU3と変調信号発生部4とD/A変換部5とV/I変換部6の一部と異常検出部7とを集積回路10で実現する例を示している。この場合、バーンアウト信号出力部8も集積回路10に搭載することが考えられる。バーンアウト信号出力部8を集積回路10に搭載した場合、D/A変換部5やV/I変換部6だけでなく、バーンアウト信号出力部8にも異常が発生することが有り得る。 In this embodiment, an example is shown in which the A/D conversion unit 2, CPU 3, modulation signal generation unit 4, D/A conversion unit 5, part of the V/I conversion unit 6, and abnormality detection unit 7 are realized in an integrated circuit 10. In this case, it is considered that the burnout signal output unit 8 is also mounted on the integrated circuit 10. When the burnout signal output unit 8 is mounted on the integrated circuit 10, an abnormality may occur not only in the D/A conversion unit 5 and the V/I conversion unit 6, but also in the burnout signal output unit 8.

そこで、本実施例では、バーンアウト信号出力部8の冗長回路として、集積回路10の外部にバーンアウト信号出力部8aを設ける。バーンアウト信号出力部8aのスイッチSW4の動作はバーンアウト信号出力部8のスイッチSW1の動作と同じであり、スイッチSW5,SW6の動作はスイッチSW2,SW3の動作と同じである。 Therefore, in this embodiment, a burnout signal output unit 8a is provided outside the integrated circuit 10 as a redundant circuit for the burnout signal output unit 8. The operation of switch SW4 of the burnout signal output unit 8a is the same as the operation of switch SW1 of the burnout signal output unit 8, and the operation of switches SW5 and SW6 is the same as the operation of switches SW2 and SW3.

こうして、本実施例では、集積回路10内のV/I変換部6とバーンアウト信号出力部8に異常がある場合でも、確実にバーンアウト信号を出力することができる。 Thus, in this embodiment, even if there is an abnormality in the V/I conversion unit 6 and the burnout signal output unit 8 in the integrated circuit 10, the burnout signal can be reliably output.

本発明は、フィールド機器に適用することができる。 This invention can be applied to field devices.

1…センサ、2,70,71…A/D変換部、3…CPU、4…変調信号発生部、5…D/A変換部、6…V/I変換部、7…異常検出部、8,8a…バーンアウト信号出力部、9,60…基準電圧発生部、10…集積回路、11…信号発生部、61…電圧電流変換アンプ、72…判定部、100,100a…フィールド機器、200…上位装置、Q1…トランジスタ、R1~R4…抵抗、SW1~SW6…スイッチ。 1...sensor, 2, 70, 71...A/D conversion section, 3...CPU, 4...modulation signal generation section, 5...D/A conversion section, 6...V/I conversion section, 7...abnormality detection section, 8, 8a...burnout signal output section, 9, 60...reference voltage generation section, 10...integrated circuit, 11...signal generation section, 61...voltage-current conversion amplifier, 72...determination section, 100, 100a...field device, 200...host device, Q1...transistor, R1-R4...resistors, SW1-SW6...switches.

Claims (7)

2線式伝送路を介して上位装置へデータを伝送するフィールド機器において、
上位装置へ伝送するデータに応じた出力電流に対応する信号を出力するように構成された信号発生部と、
前記2線式伝送路を流れる出力電流が、前記信号発生部からの信号に応じた、所定の電流範囲の電流になるように調整するように構成されたV/I変換部と、
前記V/I変換部の出力電流に比例した電圧を検出し、検出した電圧の値が正常値と異なるときに、バーンアウト制御信号を出力するように構成された異常検出部と、
前記バーンアウト制御信号が出力されたときに、前記V/I変換部の出力電流の代わりに、前記所定の電流範囲外の電流をバーンアウト信号として出力するように構成されたバーンアウト信号出力部とを備えることを特徴とするフィールド機器。
In a field device that transmits data to a host device via a two-wire transmission line,
a signal generating unit configured to output a signal corresponding to an output current according to data to be transmitted to a higher-level device;
a V/I conversion unit configured to adjust an output current flowing through the two-wire transmission line so that the output current falls within a predetermined current range in accordance with a signal from the signal generation unit;
an abnormality detection unit configured to detect a voltage proportional to an output current of the V/I conversion unit and output a burnout control signal when the detected voltage value is different from a normal value;
a burnout signal output unit configured to output a current outside the specified current range as a burnout signal instead of the output current of the V/I conversion unit when the burnout control signal is output.
請求項1記載のフィールド機器において、
少なくとも前記信号発生部と前記V/I変換部の一部と前記異常検出部とが集積回路に搭載され、
前記V/I変換部は、
前記信号発生部から出力された信号を電流信号に変換するように構成された電圧電流変換アンプと、
前記電圧電流変換アンプから出力された電流信号を前記所定の電流範囲の出力電流に変換するように構成されたトランジスタと、
前記2線式伝送路を流れる出力電流のループに直列に挿入された抵抗とを含み、
前記V/I変換部のうち前記電圧電流変換アンプが前記集積回路に搭載され、前記トランジスタと前記抵抗とが前記集積回路の外部に設けられ、
前記異常検出部は、前記抵抗に生じた、前記出力電流に比例した電圧を検出し、
前記バーンアウト信号出力部は、
前記集積回路に搭載された第1のバーンアウト信号出力部と、
前記第1のバーンアウト信号出力部と同じ動作の冗長回路として前記集積回路の外部に設けられた第2のバーンアウト信号出力部とから構成されることを特徴とするフィールド機器。
2. The field device of claim 1,
At least the signal generating unit, a part of the V/I converting unit, and the abnormality detecting unit are mounted on an integrated circuit,
The V/I conversion unit is
a voltage-current conversion amplifier configured to convert the signal output from the signal generating unit into a current signal;
a transistor configured to convert a current signal output from the voltage-to-current conversion amplifier into an output current within the predetermined current range;
a resistor inserted in series in a loop of an output current flowing through the two-wire transmission line;
the voltage-to-current conversion amplifier of the V/I conversion unit is mounted on the integrated circuit, and the transistor and the resistor are provided outside the integrated circuit;
the abnormality detection unit detects a voltage generated across the resistor, the voltage being proportional to the output current;
The burnout signal output unit is
a first burnout signal output unit mounted on the integrated circuit;
a second burnout signal output section provided outside the integrated circuit as a redundant circuit having the same operation as the first burnout signal output section.
請求項記載のフィールド機器において、
前記V/I変換部は、
前記信号発生部から出力された信号を電流信号に変換するように構成された電圧電流変換アンプと、
前記電圧電流変換アンプから出力された電流信号を前記所定の電流範囲の出力電流に変換するように構成されたトランジスタとを含むことを特徴とするフィールド機器。
2. The field device of claim 1 ,
The V/I conversion unit is
a voltage-current conversion amplifier configured to convert the signal output from the signal generating unit into a current signal;
a transistor configured to convert the current signal output from the voltage-to-current conversion amplifier into an output current within the predetermined current range.
請求項1または3記載のフィールド機器において、
前記V/I変換部は、前記2線式伝送路を流れる出力電流のループに直列に挿入された抵抗を含み、
前記異常検出部は、前記抵抗に生じた、前記出力電流に比例した電圧を検出することを特徴とするフィールド機器。
4. The field device according to claim 1,
the V/I conversion unit includes a resistor inserted in series in a loop of an output current flowing through the two-wire transmission line,
The field device is characterized in that the abnormality detection unit detects a voltage generated across the resistor that is proportional to the output current.
請求項2または4記載のフィールド機器において、
前記異常検出部は、
前記出力電流に比例した電圧をデジタル値に変換するように構成された第1のA/D変換部と、
前記出力電流に比例した電圧がとるべき正常値のデジタル値と前記第1のA/D変換部の出力値とを比較して、値が異なるときに前記バーンアウト制御信号を出力するように構成された判定部とから構成されることを特徴とするフィールド機器。
5. The field device according to claim 2 ,
The abnormality detection unit
A first A/D conversion unit configured to convert a voltage proportional to the output current into a digital value;
a judgment unit configured to compare a digital value of a normal value that a voltage proportional to the output current should take with an output value of the first A/D conversion unit, and output the burnout control signal when the values differ.
請求項5記載のフィールド機器において、
前記異常検出部は、前記信号発生部のアナログ出力信号をデジタル値に変換するように構成された第2のA/D変換部をさらに備え、
前記判定部は、前記信号発生部のアナログ出力信号がとるべき正常値のデジタル値と前記第2のA/D変換部の出力値とを比較して、値が異なるときに前記バーンアウト制御信号を出力することを特徴とするフィールド機器。
6. The field device according to claim 5,
the abnormality detection unit further includes a second A/D conversion unit configured to convert the analog output signal of the signal generation unit into a digital value;
the determination unit compares a digital value of a normal value that the analog output signal of the signal generating unit should have with the output value of the second A/D conversion unit, and outputs the burnout control signal when the values differ.
請求項5または6記載のフィールド機器において、
上位装置へ伝送するデータに応じた出力電流の設定値に基づいて、前記正常値のデジタル値を前記異常検出部に出力するように構成されたCPUをさらに備えることを特徴とするフィールド機器。
7. The field device according to claim 5,
A field device further comprising a CPU configured to output a digital value of the normal value to the abnormality detection unit based on a set value of an output current corresponding to data to be transmitted to a higher-level device.
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