JP2014209675A - Pulse output device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パルス出力装置に関し、特に、パルス駆動側とパルス出力側とが絶縁されているパルス出力装置において、パルス信号が正確に出力されているどうかを検査する技術に関する。 The present invention relates to a pulse output device, and more particularly to a technique for inspecting whether a pulse signal is accurately output in a pulse output device in which a pulse drive side and a pulse output side are insulated.
信号線を介して測定信号等を受信側機器に出力するフィールド機器において、測定値を示す４−２０ｍＡのアナログ信号を出力する方式や、測定値に応じたパルス信号を出力する方式が広く用いられている。パルス信号を出力する方式では、測定値を周波数に変換し、その周波数でパルスを出力したり、測定値の積算値があらかじめ設定された値に達する毎にパルスを出力することで、受信側機器に測定信号を伝達する。 In field devices that output a measurement signal or the like to a receiving device via a signal line, a method of outputting a 4-20 mA analog signal indicating a measurement value or a method of outputting a pulse signal corresponding to the measurement value is widely used. ing. In the method of outputting a pulse signal, the measurement value is converted into a frequency, and a pulse is output at that frequency, or a pulse is output each time the integrated value of the measurement value reaches a preset value, so that the receiving device Transmit measurement signal to.
例えば、特許文献１に示すように、パルス信号を出力する方式を採用しているフィールド機器が備えるパルス出力装置において、パルス信号が正確に出力されているどうかを検査するが知られている。 For example, as shown in Patent Document 1, it is known to check whether a pulse signal is accurately output in a pulse output device provided in a field device that employs a method of outputting a pulse signal.
図４は、パルス信号が正確に出力されているどうかを検査する従来のパルス出力装置の構成を示すブロック図である。本図において、ＣＰＵ３１０は、測定値等に基づく演算値をパルス数算出部３１２で単位時間当たりのパルス数に変換する。変換された単位時間当たりのパルス数はパルス出力部３１１に送られるとともにＲＡＭ３１３に記録される。 FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional pulse output device for inspecting whether a pulse signal is accurately output. In this figure, a CPU 310 converts a calculation value based on a measurement value or the like into a pulse number per unit time by a pulse number calculation unit 312. The converted number of pulses per unit time is sent to the pulse output unit 311 and recorded in the RAM 313.
パルス出力部３１１は、変換された単位時間当たりのパルス数にしたがってパルス信号を生成し、Ｔｒのオンオフを制御する。これにより、パルス信号が図示しない受信側機器に出力される。 The pulse output unit 311 generates a pulse signal according to the converted number of pulses per unit time, and controls on / off of the Tr. As a result, the pulse signal is output to a receiving device (not shown).
パルス出力部３１１が生成したパルス信号は、外部回路３２０のパルス用カウンタ３２１にも入力され、単位時間当たりのパルス数がカウントされる。カウントされた単位時間当たりのパルス数は、レジスタ３２２に格納され、通信部３２３によってＣＰＵ３１０の照合部３１４に送信される。 The pulse signal generated by the pulse output unit 311 is also input to the pulse counter 321 of the external circuit 320, and the number of pulses per unit time is counted. The counted number of pulses per unit time is stored in the register 322 and transmitted to the verification unit 314 of the CPU 310 by the communication unit 323.
照合部３１４は、ＲＡＭ３１３に記録された単位時間当たりのパルス数と通信部３２３から送信された単位時間当たりのパルス数のカウント値とを比較し、両者が一致しているかどうかを判断する。そして、一致していない場合には、パルス信号が正確に出力されていないものとして、異常通知部３１５を介してアラーム発生等の外部への異常通知を行なう。 The collation unit 314 compares the number of pulses per unit time recorded in the RAM 313 with the count value of the number of pulses per unit time transmitted from the communication unit 323, and determines whether or not they match. If they do not match, it is assumed that the pulse signal has not been output correctly, and an abnormality notification such as an alarm is sent to the outside via the abnormality notification unit 315.
パルス信号を出力する方式のフィールド機器では、パルス出力装置内において、パルス信号を生成する回路と、パルス信号を出力する回路とが電気的に絶縁されていることが多い。この場合、パルス信号を生成する１次側回路の電源と、パルス信号を出力する２次側回路の電源も絶縁され、多くの場合、２次側回路はフィールド機器の外部から電源を供給される。また、パルス信号を生成する１次側回路からパルス信号を出力する２次側回路へは絶縁トランス等の絶縁伝送器を介してパルス信号が伝達される。 In a field device that outputs a pulse signal, a circuit that generates a pulse signal and a circuit that outputs a pulse signal are often electrically insulated in the pulse output device. In this case, the power source of the primary side circuit that generates the pulse signal and the power source of the secondary side circuit that outputs the pulse signal are also insulated. In many cases, the secondary side circuit is supplied with power from outside the field device. . In addition, the pulse signal is transmitted from the primary side circuit that generates the pulse signal to the secondary side circuit that outputs the pulse signal via an insulating transmitter such as an insulating transformer.
図４に示した従来のパルス出力装置は、絶縁される前の１次側回路のパルス信号の異常を検出する。しかし、絶縁伝送器を介してパルス信号を伝達するフィールド機器のパルス出力装置では、１次側回路でパルス信号が正確に生成されていると判定されていても、２次側回路からパルス信号が正確に出力されているとは限られない。例えば、２次側回路に電源が供給されていない場合、２次側回路から受信側機器への伝送路に異常がある場合、１次側回路から２次側回路への絶縁伝送器に異常がある場合、２次側回路のスイッチング素子に異常がある場合等である。 The conventional pulse output device shown in FIG. 4 detects an abnormality in the pulse signal of the primary circuit before being insulated. However, in a pulse output device of a field device that transmits a pulse signal via an insulated transmitter, even if it is determined that the pulse signal is accurately generated in the primary circuit, the pulse signal is output from the secondary circuit. It is not always output correctly. For example, when power is not supplied to the secondary circuit, there is an abnormality in the transmission path from the secondary circuit to the receiving device, and there is an abnormality in the isolated transmitter from the primary circuit to the secondary circuit. In some cases, there is an abnormality in the switching element of the secondary circuit.
近年、機能安全向上への要求が高まっているが、このような絶縁伝送後のパルス出力異常は、従来のように生成されたパルス信号をカウントするだけでは検出することができない。このため、パルス信号を生成する回路と、パルス信号を出力する回路とが電気的に絶縁されたパルス出力装置において、パルス信号の出力異常を検出可能とすることが望まれている。 In recent years, there has been an increasing demand for functional safety improvement, but such a pulse output abnormality after insulation transmission cannot be detected by simply counting the pulse signals generated as in the prior art. For this reason, it is desired to be able to detect an output abnormality of a pulse signal in a pulse output device in which a circuit that generates a pulse signal and a circuit that outputs a pulse signal are electrically insulated.
そこで、本発明は、パルス信号を生成する回路と、パルス信号を出力する回路とが電気的に絶縁されたパルス出力装置において、パルス信号が正確に出力されているどうかを検査できるようにすることを目的とする。 Therefore, the present invention enables inspection of whether a pulse signal is accurately output in a pulse output device in which a circuit that generates a pulse signal and a circuit that outputs a pulse signal are electrically insulated. With the goal.
上記課題を解決するため、本発明のパルス出力装置は、出力すべきパルス信号を生成するパルス生成部と、前記パルス生成部により生成されたパルス信号に基づく伝送信号を絶縁伝送する絶縁伝送部と、絶縁伝送された前記伝送信号に基づく出力用パルス信号により、電源が供給される信号経路のスイッチングを行なうスイッチング素子と、前記信号経路上に設けられた第１の絶縁型信号伝送素子を含み、前記信号経路に電流が流れているか否かを検出するパルス電流検出部と、前記パルス電流検出部の検出結果と、前記パルス生成部により生成されたパルス信号とに基づいて、前記信号経路に出力すべきパルス信号が出力されているか否かを判定するパルス監視部と、を備えたことを特徴とする。
ここで、前記スイッチング素子と並列に接続された定電流素子と第２の絶縁型信号伝送素子とを含み、前記定電流素子に電流が流れているか否かを検出する電源検出部と、前記電源検出部の検出結果に基づいて、前記電源が供給されているか否かを判定する電源監視部と、をさらに備えるようにしてもよい。
また、前記パルス生成部により生成されたパルス信号と前記パルス電流検出部の検出結果との排他的論理和を出力するＸＯＲ回路と、前記ＸＯＲ回路の出力信号に基づいて前記信号経路に接続された信号線に関する異常を検出する遅れ時間監視部と、をさらに備えるようにしてもよい。
In order to solve the above problems, a pulse output device of the present invention includes a pulse generation unit that generates a pulse signal to be output, and an insulation transmission unit that performs insulation transmission of a transmission signal based on the pulse signal generated by the pulse generation unit. A switching element that performs switching of a signal path to which power is supplied by an output pulse signal based on the transmission signal that has been insulated and transmitted, and a first insulated signal transmission element that is provided on the signal path, Output to the signal path based on a pulse current detector that detects whether or not current is flowing in the signal path, a detection result of the pulse current detector, and a pulse signal generated by the pulse generator And a pulse monitoring unit for determining whether or not a pulse signal to be output is output.
Here, a power source detection unit that includes a constant current element connected in parallel with the switching element and a second insulation type signal transmission element, and detects whether or not a current flows through the constant current element, and the power source You may make it further provide the power supply monitoring part which determines whether the said power supply is supplied based on the detection result of a detection part.
In addition, an XOR circuit that outputs an exclusive OR of the pulse signal generated by the pulse generator and the detection result of the pulse current detector, and the signal path is connected based on the output signal of the XOR circuit And a delay time monitoring unit that detects an abnormality related to the signal line.
本発明によれば、パルス信号を生成する回路と、パルス信号を出力する回路とが電気的に絶縁されたパルス出力装置において、パルス信号が正確に出力されているどうかを検査できるようになる。 According to the present invention, in a pulse output device in which a circuit that generates a pulse signal and a circuit that outputs a pulse signal are electrically insulated, it is possible to inspect whether or not the pulse signal is output accurately.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るフィールド機器のパルス出力装置の構成を示すブロック図である。本図に示すようにフィールド機器のパルス出力装置１００は、測定値等を示す出力データに応じたパルス信号を外部に出力する回路であり、制御部１１０、トランジスタＴｒ１、絶縁トランスＴ１、平滑部１２０、パルス電流検出部１３０、外部電源検出部１４０、ＸＯＲ回路を備えている。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a pulse output device for a field device according to the present embodiment. As shown in the figure, a pulse output device 100 of a field device is a circuit that outputs a pulse signal corresponding to output data indicating a measured value or the like to the outside, and includes a control unit 110, a transistor Tr1, an insulating transformer T1, and a smoothing unit 120. , A pulse current detection unit 130, an external power supply detection unit 140, and an XOR circuit.
パルス出力装置１００のパルス出力端には、絶縁トランスＴ１の２次側回路の電源として用いられる外部電源Ｅが信号線２００を介して接続されている。パルス出力装置１００のパルス出力は電流で動作規定されるため、信号線２００には、パルス出力装置１００が出力するパルス電流を検出するための電流検出抵抗ＲＬが接続されており、外部カウンタ２１０によって単位時間当たりのパルス数がカウントされる。 An external power source E used as a power source for the secondary circuit of the isolation transformer T1 is connected to the pulse output terminal of the pulse output device 100 via a signal line 200. Since the pulse output of the pulse output device 100 is regulated by current, the signal line 200 is connected to a current detection resistor RL for detecting the pulse current output from the pulse output device 100. The number of pulses per unit time is counted.
外部電源Ｅ、外部カウンタ２１０は、パルス出力装置１００を含んだフィールド機器外の装置であり、受信側装置として不特定の装置がユーザにより信号線２００を介して接続される。ただし、２次側回路の電源を１次側回路の電源と独立させてフィールド機器内に備えるようにしてもよい。 The external power supply E and the external counter 210 are devices outside the field device including the pulse output device 100, and an unspecified device is connected as a receiving device via the signal line 200 by the user. However, the power supply for the secondary circuit may be provided in the field device independently of the power supply for the primary circuit.
パルス出力装置１００の制御部１１０は、ＣＰＵ、ロジックＩＣ等を用いて構成することができ、パルス生成部１１１、駆動部１１２、パルス監視部１１３、外部電源監視部１１４、遅れ時間監視部１１５、異常通知部１１６を備えている。 The control unit 110 of the pulse output device 100 can be configured using a CPU, a logic IC, or the like, and includes a pulse generation unit 111, a drive unit 112, a pulse monitoring unit 113, an external power supply monitoring unit 114, a delay time monitoring unit 115, An abnormality notification unit 116 is provided.
パルス生成部１１１は、制御部１１０内部あるいは外部で生成された出力データをあらかじめ定められた規則にしたがってパルス信号ＶＰに変換して出力する。出力データは、例えば、測定値とすることができ、パルス生成部１１１は、測定値を周波数に変換し、その周波数でパルス信号ＶＰを生成したり、測定値の積算値があらかじめ設定された値に達する毎にパルス信号ＶＰを生成する。パルス信号ＶＰは、駆動部１１２に出力されるとともに、パルス監視部１１３およびＸＯＲ回路に出力される。 The pulse generation unit 111 converts output data generated inside or outside the control unit 110 into a pulse signal VP according to a predetermined rule and outputs the pulse signal VP. The output data can be, for example, a measured value, and the pulse generator 111 converts the measured value into a frequency and generates a pulse signal VP at that frequency, or a value in which the integrated value of the measured value is set in advance. The pulse signal VP is generated every time the signal reaches The pulse signal VP is output to the drive unit 112 and is also output to the pulse monitoring unit 113 and the XOR circuit.
駆動部１１２は、パルス信号ＶＰに基づいて駆動信号ＶＴｒを出力し、絶縁トランスＴ１の１次側に接続されたトランジスタＴｒ１のオンオフを制御する。絶縁トランスＴ１の１次側の他端は電源に接続されており、トランジスタＴｒ１のオンオフにより、絶縁トランスＴ１の１次側には、パルス信号ＶＰに応じた電流Ｉ１が流れる。 The driving unit 112 outputs a driving signal VTr based on the pulse signal VP, and controls on / off of the transistor Tr1 connected to the primary side of the insulating transformer T1. The other end of the primary side of the isolation transformer T1 is connected to a power source, and a current I1 corresponding to the pulse signal VP flows through the primary side of the isolation transformer T1 by turning on and off the transistor Tr1.
なお、出力データによってはパルス信号ＶＰの周期が長くなることがあり、パルス信号ＶＰのまま絶縁トランスＴ１で２次側回路に伝送させようとすると、大型の絶縁トランスＴ１が必要になり、パルス出力装置１００の大型化、高コスト化を招くことになる。そこで、駆動部１１２は、絶縁トランスＴ１の大型化を防ぐため、パルス信号ＶＰの周波数より高い周波数でパルス信号ＶＰを変調して駆動信号ＶＴｒを生成し、トランジスタＴｒ１のオンオフを制御するようにしている。 Depending on the output data, the cycle of the pulse signal VP may be long. If the pulse signal VP is transmitted as it is to the secondary circuit using the insulation transformer T1, a large insulation transformer T1 is required, and the pulse output The apparatus 100 is increased in size and cost. Therefore, in order to prevent the insulation transformer T1 from becoming large, the drive unit 112 generates the drive signal VTr by modulating the pulse signal VP at a frequency higher than the frequency of the pulse signal VP, and controls on / off of the transistor Tr1. Yes.
絶縁トランスＴ１の２次側に絶縁伝送された駆動信号ＶＴｒに基づく信号は、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１で構成された平滑部１２０で平滑化され、パルス信号ＶＰに準じたパルス信号ＶＱとなる。なお、絶縁伝送器として、絶縁トランスＴ１に代えて、フォトＭＯＳリレー、フォトカプラ等の光を利用した絶縁素子を用いた場合には、パルス信号ＶＰの高周波数変調は不要となり、平滑部１２０も不要となる。 A signal based on the drive signal VTr insulated and transmitted to the secondary side of the insulation transformer T1 is smoothed by a smoothing unit 120 including a diode D1, a resistor R1, and a capacitor C1, and a pulse signal VQ according to the pulse signal VP Become. When an insulating element using light such as a photo MOS relay or a photocoupler is used as an insulating transmitter instead of the insulating transformer T1, high frequency modulation of the pulse signal VP is not required, and the smoothing unit 120 is also provided. It becomes unnecessary.
パルス信号ＶＰに準じたパルス信号ＶＱは、スイッチング素子であるＦＥＴＱ１のオンオフを制御する。ＦＥＴＱ１には、信号線２００を介して外部電源Ｅが印加されているため、信号線２００には、パルス信号ＶＱに応じたパルス電流Ｉ２が流れる。このパルス電流Ｉ２が電流検出抵抗ＲＬにて電圧に変換され、外部カウンタ２１０でカウントされることにより、受信側装置にパルス信号が伝達されることになる。 A pulse signal VQ according to the pulse signal VP controls on / off of the FET Q1, which is a switching element. Since the external power source E is applied to the FET Q1 through the signal line 200, a pulse current I2 corresponding to the pulse signal VQ flows through the signal line 200. The pulse current I2 is converted into a voltage by the current detection resistor RL and counted by the external counter 210, whereby a pulse signal is transmitted to the receiving side device.
本実施形態では、パルス生成部１１１が生成したパルス信号ＶＰに準じたパルス信号ＶＱが正常に受信側装置に出力されているかどうかを検査するために、パルス電流検出部１３０が設けてられている。 In the present embodiment, a pulse current detector 130 is provided in order to check whether or not the pulse signal VQ according to the pulse signal VP generated by the pulse generator 111 is normally output to the receiving device. .
パルス電流検出部１３０は、パルス信号ＶＱの信号経路上に配置されたフォトカプラＰＣ１により、信号経路上を流れるパルス電流を検出し、検出結果を信号Ｖ３として制御部１１０のパルス監視部１１３に入力する。具体的には、第１の絶縁型信号伝送素子として機能するフォトカプラＰＣ１の発光側をパルス信号ＶＱの伝送路に接続し、動作電源を印加した受光側を、インバータを介してパルス監視部１１３に接続している。第１の絶縁型信号伝送素子として、フォトカプラＰＣ１に代えてフォトＭＯＳリレー等を用いるようにしてもよい。 The pulse current detection unit 130 detects the pulse current flowing on the signal path by the photocoupler PC1 arranged on the signal path of the pulse signal VQ, and inputs the detection result as the signal V3 to the pulse monitoring unit 113 of the control unit 110. To do. Specifically, the light emitting side of the photocoupler PC1 functioning as the first insulation type signal transmission element is connected to the transmission path of the pulse signal VQ, and the light receiving side to which the operation power is applied is connected to the pulse monitoring unit 113 via an inverter. Connected to. As the first insulation type signal transmission element, a photo MOS relay or the like may be used instead of the photo coupler PC1.
パルス監視部１１３は、パルス生成部１１１が生成したパルス信号ＶＰの単位時間当たりのパルス数と、パルス電流検出部１３０が検出したパルス電流の単位時間当たりのパルス数とを比較し、両者が一致しているかどうかを判断する。そして、一致していない場合には、パルス信号ＶＱが正確に出力されていないものとして、異常通知部１１６を介してアラーム発生等の外部への異常通知を行なう。 The pulse monitoring unit 113 compares the number of pulses per unit time of the pulse signal VP generated by the pulse generation unit 111 with the number of pulses per unit time of the pulse current detected by the pulse current detection unit 130. Determine whether you are doing it. If they do not match, it is determined that the pulse signal VQ has not been output correctly, and an abnormality notification such as an alarm is issued to the outside via the abnormality notification unit 116.
また、本実施形態では、外部電源Ｅが正常に供給されているかどうかを検査するために、外部電源検出部１４０が設けられている。外部電源検出部１４０は、ＦＥＴＱ１と並列に接続された定電流ダイオードＣＲＤとフォトカプラＰＣ２により、外部電源Ｅが供給されているかどうかを検出し、検出結果を信号Ｖ５として制御部１１０の外部電源監視部１１４に入力する。 In the present embodiment, an external power supply detection unit 140 is provided to check whether the external power supply E is normally supplied. The external power supply detection unit 140 detects whether the external power supply E is supplied by the constant current diode CRD and the photocoupler PC2 connected in parallel with the FET Q1, and monitors the external power supply of the control unit 110 as a detection result as a signal V5. To the unit 114.
具体的には、定電流ダイオードＣＲＤと第２の絶縁型信号伝送素子として機能するフォトカプラＰＣ２の発光側とを接続し、動作電源を印加した受光側を、インバータを介して外部電源監視部１１４に接続している。このため、外部電源Ｅが正常に供給されていれば、外部電源監視部１１４に入力される信号Ｖ５はＨｉｇｈ状態となり、外部電源Ｅが正常に供給されていなければ、外部電源監視部１１４に入力される信号Ｖ５はＬｏｗ状態となる。第２の絶縁型信号伝送素子として、フォトカプラＰＣ２に代えてフォトＭＯＳリレー等を用いるようにしてもよい。 Specifically, the constant current diode CRD and the light emitting side of the photocoupler PC2 functioning as the second insulation type signal transmission element are connected, and the light receiving side to which the operating power is applied is connected to the external power supply monitoring unit 114 via the inverter. Connected to. Therefore, if the external power supply E is normally supplied, the signal V5 input to the external power supply monitoring unit 114 is in a high state. If the external power supply E is not normally supplied, the signal V5 is input to the external power supply monitoring unit 114. The signal V5 to be turned into a Low state. As the second insulating signal transmission element, a photo MOS relay or the like may be used instead of the photo coupler PC2.
外部電源Ｅが供給されているときに定電流ダイオードＣＲＤが流す定電流は、フォトカプラＰＣ２が動作可能な電流値であり、かつ電流検出抵抗ＲＬで電圧に変換されたときに、外部カウンタ２１０がパルスとして検出しない程度の小さい電流値とする。 The constant current that the constant current diode CRD flows when the external power supply E is supplied is a current value at which the photocoupler PC2 can operate, and when the external counter 210 is converted into a voltage by the current detection resistor RL, The current value is small enough not to be detected as a pulse.
一般には、パルス電流として５〜１００ｍＡが設定されるため、定電流ダイオードＣＲＤが流す定電流として１００〜２００μＡを設定すると、フォトカプラＰＣ２が動作可能であり、かつパルス電流に対して無視できる電流値とすることができる。また、定電流ダイオードＣＲＤが流す定電流を小さい電流値とすることで、外部電源監視部１１４を設けたことによる消費電力への影響も低減することができる。 In general, since 5 to 100 mA is set as the pulse current, if 100 to 200 μA is set as the constant current flowing through the constant current diode CRD, the photocoupler PC2 can operate and can be ignored with respect to the pulse current. It can be. Further, by setting the constant current flowing through the constant current diode CRD to a small current value, the influence on the power consumption due to the provision of the external power supply monitoring unit 114 can be reduced.
外部電源検出部１４０を設けることより、パルス信号ＶＱが正常に受信側装置に出力されていない場合に、異常通知部１１６は、その原因が外部電源Ｅにあるかどうかを判定することができる。異常通知部１１６は、この判定内容に応じて異常通知の態様を変更するようにしてもよい。 By providing the external power supply detection unit 140, when the pulse signal VQ is not normally output to the reception side device, the abnormality notification unit 116 can determine whether or not the cause is the external power supply E. The abnormality notification unit 116 may change the abnormality notification mode according to the determination content.
また、本実施形態では、パルス出力装置１００に接続される信号線２００の経時劣化や接触不良等を検出するために、パルス生成部１１１が生成したパルス信号ＶＰとパルス電流検出部１３０が検出したパルス電流Ｉ２との時間的なずれを検出するＸＯＲ回路を設けている。ＸＯＲ回路は、パルス生成部１１１の出力であるパルス信号ＶＰとパルス電流検出部１３０の出力である信号Ｖ３とを入力し、排他的論理和の演算結果を信号Ｖｘとして制御部１１０の遅れ時間監視部１１５に出力する。 Further, in the present embodiment, the pulse signal VP generated by the pulse generation unit 111 and the pulse current detection unit 130 are detected in order to detect deterioration with time, poor contact, etc. of the signal line 200 connected to the pulse output device 100. An XOR circuit that detects a time lag with respect to the pulse current I2 is provided. The XOR circuit receives the pulse signal VP output from the pulse generation unit 111 and the signal V3 output from the pulse current detection unit 130, and monitors the delay time of the control unit 110 using the exclusive OR operation result as the signal Vx. Output to the unit 115.
２次側のパルス電流Ｉ２は、１次側のパルス電流Ｉ１に対して、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１を含んだ平滑部１２０の時定数分の遅れに加え、電流検出抵抗ＲＬや、信号線２００が含む抵抗成分、容量成分等に起因する遅れが生じている。 In addition to the delay of the time constant of the smoothing unit 120 including the resistor R1 and the capacitor C1, the pulse current I2 on the secondary side is compared to the pulse current I1 on the primary side by the current detection resistor RL and the signal line 200. There is a delay due to the resistance component, the capacitance component, and the like.
この遅れによるずれ幅は、ＸＯＲ回路の信号Ｖｘの幅として出力されるが、信号線２００の経時劣化や接触不良等により抵抗成分、容量成分等が変化すると、ずれ幅も変化する。そこで、遅れ時間監視部１１５は、正常時のずれ幅を記録しておき、そのずれ幅の変化が所定の基準値以上になった場合に、信号線２００に異常が生じたものとして異常通知部１１６を介してアラーム発生等の外部への異常通知を行なう。所定の基準値は任意に定めることができるが、例えば、正常時のずれ幅に対して１０数％〜数１０％程度とすることができる。 The shift width due to this delay is output as the width of the signal Vx of the XOR circuit, but the shift width also changes when the resistance component, the capacitance component, or the like changes due to deterioration of the signal line 200 or poor contact. Accordingly, the delay time monitoring unit 115 records the deviation width at the normal time, and when the change in the deviation width is equal to or greater than a predetermined reference value, the abnormality notification section assumes that an abnormality has occurred in the signal line 200. An abnormality notification to the outside such as the occurrence of an alarm is performed via 116. The predetermined reference value can be arbitrarily determined. For example, the predetermined reference value can be set to about several tens% to several tens% with respect to the normal deviation.
次に、上記構成のパルス出力装置１００の動作について図２のタイミング図を参照して説明する。パルス生成部１１１が出力データに基づいてパルス波形ＶＰを出力すると、駆動部１１２が、高周波数で変調して駆動波形ＶＴｒを出力する。駆動波形ＶＴｒによりＴｒ１がオンオフするため、絶縁トランスＴ１の１次側に、駆動波形ＶＴｒと同じ波形の電流Ｉ１が流れる。 Next, the operation of the pulse output device 100 configured as described above will be described with reference to the timing chart of FIG. When the pulse generation unit 111 outputs the pulse waveform VP based on the output data, the drive unit 112 modulates at a high frequency and outputs the drive waveform VTr. Since Tr1 is turned on / off by the drive waveform VTr, a current I1 having the same waveform as the drive waveform VTr flows on the primary side of the insulating transformer T1.
絶縁トランスＴ１の２次側に伝送された波形は、平滑部１２０で平滑化され、波形ＶＱとなり、ＦＥＴＱ１を駆動し、パルス電流Ｉ２を流す。ここで、ＦＥＴＱ１がオンのとき、パルス電流Ｉ２は（Ｅ−ＶＦ−ＶＤＳ）／ＲＬとなり、ＦＥＴＱ１がオフのとき、パルス電流Ｉ２は０となる。ただし、ＶＦは、フォトカプラＰＣ１の順方向電圧降下、ＶＤＳは、ＦＥＴＱ１のドレイン−ソース電圧である。 The waveform transmitted to the secondary side of the insulating transformer T1 is smoothed by the smoothing unit 120 to become a waveform VQ, which drives the FET Q1 and flows the pulse current I2. Here, when the FET Q1 is on, the pulse current I2 is (E-VF-VDS) / RL, and when the FET Q1 is off, the pulse current I2 is zero. However, VF is a forward voltage drop of the photocoupler PC1, and VDS is a drain-source voltage of the FET Q1.
パルス電流Ｉ２は、パルス電流検出部１３０により検出され信号Ｖ３としてパルス監視部１１３に入力され、正常であるかどうかが判定される。また、信号Ｖ３は、パルス波形ＶＰとともにＸＯＲ回路に入力される。ＸＯＲ回路が出力する信号Ｖｘは、パルス波形ＶＰと信号Ｖ３とのずれ時間ｄＴ１を示し、遅れ時間監視部１１５に入力される。 The pulse current I2 is detected by the pulse current detection unit 130 and input to the pulse monitoring unit 113 as the signal V3, and it is determined whether or not it is normal. The signal V3 is input to the XOR circuit together with the pulse waveform VP. A signal Vx output from the XOR circuit indicates a shift time dT1 between the pulse waveform VP and the signal V3, and is input to the delay time monitoring unit 115.
また、外部電源Ｅが供給されているときは、図３に示すように、外部電源検出部１４０が出力する信号Ｖ５がＨｉｇｈ状態となるが、外部電源Ｅが供給されないと、信号Ｖ５はＬｏｗ状態となる。このため、外部電源監視部１１４は、外部電源Ｅが供給されているかどうかを判定することができる。 When the external power supply E is supplied, the signal V5 output from the external power supply detection unit 140 is in a high state as shown in FIG. 3, but if the external power supply E is not supplied, the signal V5 is in a low state. It becomes. For this reason, the external power supply monitoring unit 114 can determine whether or not the external power supply E is supplied.
以上説明したように、本実施形態のフィールド機器のパルス出力装置１００によれば、２次側の信号経路に、フォトカプラＰＣ１を含んだパルス電流検出部１３０を設け、検出結果を１次側の制御部１１０に入力しているため、パルス信号が受信側装置に正確に出力されているどうかを検査できる。 As described above, according to the pulse output device 100 of the field device of the present embodiment, the pulse current detector 130 including the photocoupler PC1 is provided in the secondary signal path, and the detection result is sent to the primary side. Since the signal is input to the control unit 110, it can be checked whether or not the pulse signal is accurately output to the receiving device.
また、本実施形態のフィールド機器のパルス出力装置１００は、外部電源検出部１４０を設けているため、外部電源Ｅが正常に供給されているかどうかを検査することができる。 In addition, since the pulse output device 100 of the field device according to the present embodiment includes the external power supply detection unit 140, it is possible to check whether or not the external power supply E is normally supplied.
さらに、本実施形態のフィールド機器のパルス出力装置１００は、ＸＯＲ回路と遅れ時間監視部１１５により、生成されたパルス信号と実際に出力されたパルス信号とのずれを検出しているため、パルス出力装置１００に接続される信号線２００の経時劣化や接触不良等を検出することができる。 Furthermore, since the pulse output device 100 of the field device according to the present embodiment detects a difference between the generated pulse signal and the actually output pulse signal by the XOR circuit and the delay time monitoring unit 115, the pulse output device 100 It is possible to detect deterioration with time or poor contact of the signal line 200 connected to the apparatus 100.
１００…パルス出力装置、１１０…制御部、１１１…パルス生成部、１１２…駆動部、１１３…パルス監視部、１１４…外部電源監視部、１１５…遅れ時間監視部、１１６…異常通知部、１２０…平滑部、１３０…パルス電流検出部、１４０…外部電源検出部、２００…信号線、２１０…外部カウンタ、３１１…パルス出力部、３１２…パルス数算出部、３１３…ＲＡＭ、３１４…照合部、３１５…異常通知部、３２０…外部回路、３２１…パルス用カウンタ、３２２…レジスタ、３２３…通信部、ＣＲＤ…定電流ダイオード、Ｄ１…ダイオード、Ｅ…外部電源、ＰＣ１…フォトカプラ、ＰＣ２…フォトカプラ、Ｒ１…抵抗、ＲＬ…電流検出抵抗、Ｔ１…絶縁トランス、Ｔｒ１…トランジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Pulse output device 110 ... Control part 111 ... Pulse generation part 112 ... Drive part 113 ... Pulse monitoring part 114 ... External power supply monitoring part 115 ... Delay time monitoring part 116 ... Abnormality notification part 120 ... Smoothing unit, 130 ... pulse current detection unit, 140 ... external power supply detection unit, 200 ... signal line, 210 ... external counter, 311 ... pulse output unit, 312 ... pulse number calculation unit, 313 ... RAM, 314 ... collation unit, 315 ... anomaly notification unit, 320 ... external circuit, 321 ... pulse counter, 322 ... register, 323 ... communication unit, CRD ... constant current diode, D1 ... diode, E ... external power supply, PC1 ... photocoupler, PC2 ... photocoupler, R1 ... resistor, RL ... current detection resistor, T1 ... insulation transformer, Tr1 ... transistor
Claims (3)
前記パルス生成部により生成されたパルス信号に基づく伝送信号を絶縁伝送する絶縁伝送部と、
絶縁伝送された前記伝送信号に基づく出力用パルス信号により、電源が供給される信号経路のスイッチングを行なうスイッチング素子と、
前記信号経路上に設けられた第１の絶縁型信号伝送素子を含み、前記信号経路に電流が流れているか否かを検出するパルス電流検出部と、
前記パルス電流検出部の検出結果と、前記パルス生成部により生成されたパルス信号とに基づいて、前記信号経路に出力すべきパルス信号が出力されているか否かを判定するパルス監視部と、
を備えたことを特徴とするパルス出力装置。 A pulse generator for generating a pulse signal to be output;
An insulating transmission unit that insulates and transmits a transmission signal based on the pulse signal generated by the pulse generation unit;
A switching element that performs switching of a signal path to which power is supplied by an output pulse signal based on the transmission signal that is insulated and transmitted;
A pulse current detector that includes a first insulation type signal transmission element provided on the signal path and detects whether or not a current flows in the signal path;
A pulse monitoring unit that determines whether a pulse signal to be output to the signal path is output based on a detection result of the pulse current detection unit and a pulse signal generated by the pulse generation unit;
A pulse output device comprising:
前記電源検出部の検出結果に基づいて、前記電源が供給されているか否かを判定する電源監視部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のパルス出力装置。 A power supply detection unit that includes a constant current element connected in parallel with the switching element and a second insulation type signal transmission element, and detects whether or not a current flows through the constant current element;
A power monitoring unit that determines whether or not the power is supplied based on a detection result of the power detection unit;
The pulse output device according to claim 1, further comprising:
前記ＸＯＲ回路の出力信号に基づいて前記信号経路に接続された信号線に関する異常を検出する遅れ時間監視部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のパルス出力装置。 An XOR circuit that outputs an exclusive OR of the pulse signal generated by the pulse generator and the detection result of the pulse current detector;
A delay time monitoring unit that detects an abnormality related to a signal line connected to the signal path based on an output signal of the XOR circuit;
The pulse output device according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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