JPH06104802A

JPH06104802A - フィールドバス用コミュニケータ

Info

Publication number: JPH06104802A
Application number: JP4249552A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Dobashi; 利光土橋; Makoto Kogure; 誠小暮
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-09-18
Filing date: 1992-09-18
Publication date: 1994-04-15

Abstract

(57)【要約】【構成】本発明は、フィールド機器への動作電力を供給
する電源をコミュニケータに内蔵することにより、たと
え外部電源を含む上位機器が非通電の場合であっても、
コミュニケータがネットワークへの電力供給を代行する
ことにより、ネットワークを通信可能状態にし、コミュ
ニケータとフィールド機器との間で通信をできるように
した。【効果】本発明によるコミュニケータをフィールドバス
上に接続することにより、外部電源遮断の有無にかかわ
らず、常時フィールド機器と通信を行うことができると
いう効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フィールド機器と通信
を行い、フィールド機器の調整，モニタ，設定変更など
を行うコミュニケータに係り、特に上位機器非通電時に
おいて、フィールド計器とコミュニケータとの間でフィ
ールドバス通信を行うのに好適であるコミュニケータに
関する。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】そして、該電気信号の伝送は、伝送信号が
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。

【０００４】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。

【０００５】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、その仕様の統一のための規格化作業が進められ
ている。

【０００６】フィールドバス・システムの代表的な構成
例を図３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１_a，１
_b，１_c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と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。ター
ミネータ６_a，６_b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。ここでコ
ミュニケータ２は、フィールド機器１_a，１_b，１_c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１_a，１_b，１_cとディジタル信号で双方向の通信
を行っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】コミュニケータの主目
的は、フィールド機器と通信を行い、フィールド機器の
調整，モニタ，設定変更などを行うことである。つま
り、上位機器の動作とは直接の関係はない。けれども従
来は、上位側が通電されていなければ、フィールド機器
が動作しないため、フィールド機器の上位処理を行うと
き、関係なくとも上位側を通電しておく必要があった。

【０００８】また、前述したアナログ伝送方式の従来技
術にあっては、その根本的問題として、電源が伝送ルー
プの一部を構成する形で含まれることから、上位機器が
停電等により通電されない場合には、システムの通信機
能はすべて停止し、伝送路、あるいはフィールド機器自
体に異状がなくとも、フィールド機器とコミュニケータ
が通信できないという問題があった。

【０００９】従来形のフィールドバス・システムにおい
ても、外部電源４がネットワークに電力を供給する唯一
のユニットであることに変わりはなく、停電、あるいは
外部電源４のダウンにより通信機能が停止するという問
題は、依然として解決されていなかった。

【００１０】本発明は、ネットワークが機能するのに充
分なだけのパワーを有する電源をコミュニケータに内蔵
させて、その内蔵電源からネットワークに電力を供給す
ることにより、前記の問題を解決するコミュニケータを
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】フィールドバス通信の信
号伝送形態としては、電力供給と信号伝送とを同一の線
路で行うということの他に、もうひとつの特徴として、
マルチドロップ接続であることが挙げられる。すなわ
ち、外部電源を含む上位機器は、基本的にはネットワー
ク上のどの位置に配置されてもよく、ネットワークに接
続されるすべての機器は、伝送路に対し並列に接続され
るという点がある。

【００１２】前述の目的を達成するために、本発明は、
フィールド機器への動作電力を供給する電源をコミュニ
ケータに内蔵することにより、たとえ外部電源を含む上
位機器が非通電の場合であっても、コミュニケータがネ
ットワークへの電力供給を代行することにより、ネット
ワークを通信可能状態にし、コミュニケータとフィール
ド機器との間で通信をできるようにするものである。

【００１３】

【作用】本発明によるコミュニケータの特徴は、コミュ
ニケータ内蔵電源によりネットワークに対して給電動作
を行うものである。前記コミュニケータを従来形のコミ
ュニケータと比較した場合、ネットワーク供給電源を内
蔵することにより、その本体重量が増加するという欠点
がある。また、内蔵電源の容量が限られているため、長
期間、連続して使用した場合には、電源の交換、あるい
は充電などの保守が必要とされる。しかし、本発明によ
るコミュニケータの最大のメリットは、停電等により上
位機器への給電が停止した場合などの非常時における、
システムの保守・管理のための補助手段として、その能
力を最大限に発揮することにある。本発明によるコミュ
ニケータをフィールドバス・システムに適用すれば、シ
ステムが非通電の場合であっても、コミュニケータとフ
ィールド機器との間でフィールドバス通信を行なうこと
が可能となる。これにより、これまでシステムにおける
唯一の電力供給手段であった外部電源への依存度を、大
幅に減少させることができ、システムの信頼性を向上す
ることができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を用いて、本発明の一実施例を説
明する。

【００１５】図１は、本発明を用いたフィールドバス・
システムの装置構成例である。

【００１６】同図において、フィールド機器１_a，
１_b，１_cは、ディジタル信号で双方向の通信を行なう
ものであり、各種プラントにおけるプロセスの圧力，温
度，質量などの物理量を検出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。フィールド機器１_a，１_b，１_cは、伝送路５を介
して外部電源４、あるいはコミュニケータ２′から供給
される電力により動作し、伝送路５の任意の箇所に接続
できる。本実施例においては、フィールド機器１_a，１
_b，１_cがフィールド側のジャンクション・ボックス
（中継箱）に接続した例を示すが、これは、他の、例え
ば伝送路５の中間からであっても問題ない。

【００１７】上位機器３は、フィールド機器１_a，
１_b，１_c、コミュニケータ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。

【００１８】コミュニケータ２′は、伝送路５上の任意
の場所に接続でき、本体上のディスプレイやキーボード
を操作することにより、フィールド機器１_a，１_b，１
_c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。

【００１９】また、外部電源４が給電を停止したときに
は、コミュニケータ２′内の電源切替回路がその異常を
検出して、コミュニケータ２′内蔵電源より電力を供給
することにより、コミュニケータ２′とフィールド機器
１_a，１_b，１_cとの間でフィールドバス通信を行うこ
とができる。

【００２０】ターミネータ６_a，６_b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。このターミネータは、伝送路５上に接続される
フィールド機器などの通信周波数帯域での入力インピー
ダンスと比べて、かなり小さい値にすることにより、フ
ィールド機器の接続箇所、および接続台数などの条件に
よる通信信号への影響を小さく押さえている。なお、タ
ーミネータ６_a，６_bの仕様は、規格で決められている
ものである。

【００２１】前記コミュニケータ２′を実現するための
具体例として、電源切替回路の一実施例を図２において
説明する。本回路は、コミュニケータ入力部に位置し、
バスとの間に接続される。「＋」ライン１０と「−」ラ
イン１１との間には高抵抗Ｒ１がアナログスイッチＳＷ
１を介して、高抵抗Ｒ２と直列に接続されている。ま
た、高抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点は演算増幅器ＯＰ１の
「−」端子に接続されている。一方、電源１２はアナロ
グスイッチＳＷ２を介して、「＋」ライン１０と「−」
ライン１１との間に接続されている。抵抗Ｒ３，ダイオ
ードＤ１と演算増幅器ＯＰ１の電源端子は電源１２とそ
れぞれ並列に接続され、抵抗Ｒ３，ダイオードＤ１の接
続点は演算増幅器ＯＰ１の「＋」端子に接続されてい
る。

【００２２】演算増幅器ＯＰ１の出力端子は発光ダイオ
ードＤ２，抵抗Ｒ４を介して「−」ライン１１に接続さ
れるとともに、アナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２の制御
端子にも接続されている。

【００２３】次に本発明の動作を説明する。アナログス
イッチＳＷ１は、その初期状態においては、高抵抗Ｒ２
側に接続されており、「＋」ライン１０と「−」ライン
１１との間のバス電圧を高抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧して演
算増幅器ＯＰ１の「−」端子に入力するようになってい
る。一方、電源１２の電源電圧を抵抗Ｒ３、およびダイ
オードＤ１で分圧したものを基準電圧Ｖ_REFとして演算
増幅器ＯＰ１の「＋」端子に入力している。演算増幅器
ＯＰ１は、２入力値の比較，出力を行う。

【００２４】ここで、演算増幅器ＯＰ１により、コミュ
ニケータ接続箇所におけるバス電圧値が基準電圧Ｖ_REF
よりも大きく、フィールド機器の動作に十分な電圧が供
給されていると判断される場合には、演算増幅器ＯＰ１
は“Ｌ”を出力する。このとき、アナログスイッチＳＷ
２は開放されたままで、コミュニケータは、それが接続
されているバスからの供給電力により動作することにな
る。アナログスイッチＳＷ１も、高抵抗Ｒ２側に接続さ
れたまま、初期状態を維持する。

【００２５】一方、バス電圧値が基準電圧Ｖ_REFよりも
小さい場合には、コミュニケータの接続地点における外
部電源の遮断と判断して、演算増幅器ＯＰ１は“Ｈ”を
出力する。このとき、アナログスイッチＳＷ２は短絡さ
れ、フィールド機器の動作電力は電源１２より供給され
る。またアナログスイッチＳＷ１は、伝送路１′に短絡
されることにより、演算増幅器ＯＰ１は“Ｈ”を出力し
続けることになる。

【００２６】本実施例によれば、コミュニケータの接続
箇所における、バス電圧値の大小に応じて電源ソースを
切り替えることにより、外部電源遮断の有無にかかわら
ず、常時フィールド機器と通信を行うことができるとい
う効果がある。

【００２７】

【発明の効果】以上、説明したことから明らかなよう
に、本発明によるコミュニケータをフィールドバス上に
接続することにより、外部電源遮断の有無にかかわら
ず、常時フィールド機器と通信を行うことができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を用いたフィールドバス・システムの装
置構成例を示す図である。

【図２】電源切替回路の一実施例を示す図である。

【図３】従来形フィールドバス・システムの代表的な構
成例を示す図である。

【符号の説明】

１，１_a，１_b，１_c…フィールド機器、２，２′…コ
ミュニケータ、３…上位機器、４…外部電源、５…伝送
路、６_a，６_b…ターミネータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の伝送線を用いてフィールド機器の電
力供給、及び上位機器，フィールド機器，コミュニケー
タ間で相互通信を行い、前記伝送線上の任意の箇所にコ
ミュニケータを接続する、フィールドバスシステムにお
いて、前記コミュニケータが内蔵する電源から前記伝送
線を介して、フィールド機器へ電力供給する手段を備え
たことを特徴とするフィールドバス用コミュニケータ。
【請求項２】請求項１において、コミュニケータの接続
時に、前記伝送線の線間電圧が前記フィールド機器の動
作電圧以下のときのみ、前記コミュニケータが内蔵する
電源から前記伝送線を介して、フィールド機器へ電力供
給する手段を備えたことを特徴とするフィールドバス用
コミュニケータ。