JP2019204158A

JP2019204158A - 可搬型端末装置

Info

Publication number: JP2019204158A
Application number: JP2018097057A
Authority: JP
Inventors: 忍伊藤; Shinobu Ito
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2019-11-28

Abstract

【課題】伝送器とデジタル通信を行なう可搬型端末装置の利便性を高める。【解決手段】伝送器に接続された伝送線３２０をクランプ可能な磁性体コア１９１を含み、伝送線３２０を流れる電流に基づく電流信号を出力する電流検出部１１１と、電流信号の交流成分を受信する受信部１６０と、伝送器との通信用デジタル信号を出力する送信部１７０と、送信部１７０と接続し、磁性体コア１９１に巻かれた送信信号印加用巻線１９４と、を備えた可搬型端末装置。【選択図】図２

Description

本発明は、伝送器と双方向デジタル通信を行なう可搬型端末装置に関する。

計装機器として２線式伝送器が広く用いられている。２線式伝送器は、伝送線を介して電源の供給を受け、プロセス変数等の物理量を、例えば４−２０ｍＡのアナログ電流信号に変換して伝送線に伝える。従来から、伝送線に変調通信信号を重畳することによって、２線式伝送器と双方向デジタル通信をするハイブリッド伝送方式が実用化されている。

図４は、ハイブリッド伝送方式に対応した２線式伝送器３１０の接続例を示している。本図において、２線式伝送器３１０は、ループ状の伝送線３２０を介してディストリビュータ３３０から２４ＶＤＣの電源供給を受け、物理量に対応した４−２０ｍＡのアナログ電流信号を伝送線３２０に流す。

２線式伝送器３１０のパラメータを確認したり、設定変更等を行なう場合に、ハンドヘルドターミナルと呼ばれる可搬型端末装置が用いられる。ハンドヘルドターミナル４００は、メモリ４１０、入力部４２０、表示部４３０、受信部４４１と送信部４４２を含んだ通信部４４０、制御部４５０、電源部４６０を備えており、２線式伝送器３１０と双方向のデジタル通信を行なう。

２線式伝送器３１０とハンドヘルドターミナル４００との接続は、ケーブルを介した金属接触が一般的であり、例えば、クリップ式のケーブル等を用いて、２線式伝送器３１０の接続端子に伝送線３２０と並列に接続する。あるいは、ディストリビュータ３３０の接続端子や伝送線３２０の中間端子等に接続する場合もある。

ハンドヘルドターミナル４００を用いて、ループ電流チェック等を行なう場合には、伝送線３２０を流れる電流を測定する必要がある。この場合、例えば、別途電流計等を用意して伝送線３２０を流れる電流の計測を行なう。電流計としては、例えば、非接触型電流計５００が用いられる。非接触型電流計５００は、ホール素子、フラックスゲート等を利用した電流計であり、伝送線３２０をクランプした状態で電流を測定することができる。

特開平５−１７４２８７号公報

従来のハンドヘルドターミナル４００は、２線式伝送器３１０と通信を行なうために、ケーブル等を介して端子と金属接触を行なわなくてはならず、取り付け作業や取り外し作業の手間を要していた。また、作業者の誤配線や誤操作のおそれもあった。さらに、ハンドヘルドターミナル４００を利用してループ電流チェック等を行なう場合には、別途電流計等を用意しなければならず、装置管理が煩雑となっていた。このため、ハンドヘルドターミナル４００の利便性が十分高いとはいえなかった。

そこで、本発明は、伝送器とデジタル通信を行なう可搬型端末装置の利便性を高めることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の可搬型端末装置は、伝送器に接続された伝送線をクランプ可能な磁性体コアを含み、前記伝送線を流れる電流に基づく電流信号を出力する電流検出部と、前記電流信号の交流成分を受信する受信部と、前記伝送器との通信用デジタル信号を出力する送信部と、前記送信部と接続し、前記磁性体コアに巻かれた送信信号印加用巻線と、を備えたことを特徴とする。
ここで、前記電流信号の直流成分に基づいて、前記伝送線を流れる直流電流の電流値を測定する電流測定部を備えていてもよい。
このとき、前記通信用デジタル信号として、所定の電流値の電流を出力させる指示を出力し、前記指示と前記電流測定部の測定結果とに基づいて前記伝送器の出力電流精度診断を行なう精度診断部を備えていてもよい。
また、前記磁性体コアは、第１部材と第２部材とに分割され、ヒンジ機構により前記第１部材に対して前記第２部材が開閉可能とすることができる。

本発明によれば、伝送器とデジタル通信を行なう可搬型端末装置の利便性を高めることができる。

本実施形態の非接触型ハンドヘルドターミナル１００の使用状態を示す図である。ハンドヘルドターミナルの構成を示す図である。２線式伝送器の出力電流精度診断について説明するフローチャートである。ハイブリッド伝送方式に対応した２線式伝送器の接続例を示す図である。

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、本発明の可搬型端末装置の実施形態である非接触型のハンドヘルドターミナル１００の使用状態を示す図である。図中の２線式伝送器３１０とディストリビュータ３３０は、従来と同様である。

上述のように、２線式伝送器３１０は、アナログ電流信号にデジタル信号を重畳して双方向通信を行なうハイブリッド伝送方式に対応している。２線式伝送器３１０は、ループ状の伝送線３２０を介してディストリビュータ３３０から２４ＶＤＣの電源供給を受け、物理量に対応した４−２０ｍＡのアナログ電流信号を伝送線３２０に流す。

非接触型のハンドヘルドターミナル１００は、伝送線３２０をクランプする機構を備えており、２線式伝送器３１０と非接触で双方向のデジタル通信を行なうことができる。また、ハンドヘルドターミナル１００は、伝送線３２０を流れる電流を非接触で測定することができる。

図２は、ハンドヘルドターミナル１００の構成を示す図である。本図に示すように、ハンドヘルドターミナル１００は、ＣＰＵ等で構成された制御部１１０、メモリ１２０、操作キー等を含んだ入力部１３０、液晶ディスプレイ等の表示部１４０、アナログ電流信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１５０、ハイブリッド伝送のデジタル信号を受信する受信部１６０、ハイブリッド伝送のデジタル信号を送信する送信部１７０、電源部１８０、非接触交信部１９０、コンデンサＣ１を備えている。

制御部１１０は、ハンドヘルドターミナル１００における各種処理の制御を行なう。例えば、ハイブリッド伝送におけるデジタル信号の送受信制御を行なう。本実施形態において、制御部１１０は、電流測定部１１１、精度診断部１１２を備えている。電流測定部１１１は、Ａ／Ｄ変換部１５０の出力信号に基づいて伝送線３２０を流れる電流を測定し、精度診断部１１２は、２線式伝送器３１０が出力する４−２０ｍＡのアナログ電流信号の精度を診断する。精度診断部１１２が行なう２線式伝送器３１０の出力電流精度診断の詳細については後述する。

非接触交信部１９０は、磁性体コア１９１、ホール素子１９２、増幅器１９３、送信信号印加用巻線１９４を備えている。磁性体コア１９１とホール素子１９２と増幅器１９３とで電流検出部を構成している。

磁性体コア１９１は、開閉機構を備えており、伝送線３２０をクランプ可能に構成されている。具体的には、第１磁性体部材１９１ａと、第２磁性体部材１０１ｂに分割され、第１磁性体部材１９１ａの一端に設けられたヒンジ部１９１ｄにより、第２磁性体部材１９１ｂが開閉できるようになっている。これにより、容易に伝送線３２０をクランプすることができる。

第１磁性体部材１９１ａには、送信信号印加用巻線１９４が巻かれており、第２磁性体部材１０１ｂにスリット１９１ｃが形成されている。ただし、送信信号印加用巻線１９４、スリット１９１ｃ、ヒンジ部１９１ｄの配置箇所については一例であり、本図の例に限られない。

スリット１９１ｃにはホール素子１９２が配置されている。ホール素子１９２が検出した磁束密度に対応する電圧は、増幅器１９３で増幅される。このため、増幅器１９３は、伝送線３２０を流れる電流に対応した信号を出力することになる。

なお、電流検出方式は一例であり、ホール素子１９２に代え、フラックスゲート等の磁電変換素子を用いてもよいし、ゼロフラックス方式等の非接触電流検出方式を採用してもよい。

増幅器１９３が出力する信号は、コンデンサＣ１とＡ／Ｄ変換部１５０とに導かれる。受信部１６０は、コンデンサＣ１を介して信号の交流成分を受信し、制御部１１０に信号の交流成分を入力する。この交流成分は、ハイブリッド伝送のデジタル信号に相当するため、受信部１６０は、２線式伝送器３１０が出力するデジタル信号を受信して、制御部１１０に伝送することができる。

Ａ／Ｄ変換部１５０に入力された信号は、デジタル変換され制御部１１０に入力される。この信号に含まれる直流成分は、４−２０ｍＡのアナログ電流信号に相当する。この直流成分に基づいて、制御部１１０の電流測定部１１１は、伝送線３２０を流れる４−２０ｍＡアナログ電流信号の電流値を測定する。測定結果は、メモリ１２０に記録したり、表示部１４０に表示することができる。

送信信号印加用巻線１９４は、送信部１７０に接続され、磁性体コア１９１に巻かれている。送信部１７０が出力するハイブリッド伝送のデジタル信号に基づいて、磁性体コア１９１内で磁束が変化する。この磁束の変化により、磁性体コア１９１がクランプしている伝送線３２０に起電力が発生し、ハイブリッド伝送のデジタル信号が２線式伝送器３１０に伝わることになる。

次に、制御部１１０の精度診断部１１２が行なう２線式伝送器３１０の出力電流精度診断について図３のフローチャートを参照して説明する。出力電流精度診断は、２線式伝送器３１０に所定の電流値を出力させるように指示したときに、実際に出力される電流値の精度を判定する処理である。

出力させる電流値は、例えば、４ｍＡ間隔で、４、８、１２、１６、２０ｍＡの５通りからなるパターンとすることができる。もちろん、これに限られず、２ｍＡ間隔の９通りからなるパターンとしたり、８ｍＡ間隔の３通りからなるパターン等としてもよい。本実施形態では、出力電流値パターンを任意に設定できるようにしている（Ｓ１０１）。ただし、出力電流値パターンは固定であってもよい。

Ｎ＝１として（Ｓ１０２）、出力電流値パターンのＮ番目の電流値の出力を２線式伝送器３１０に指示する（Ｓ１０３）。この指示は、送信部１７０から指示内容を示すデジタル信号を出力することで、ハイブリッド伝送により２線式伝送器３１０に伝えることができる。

そして、電流測定部１１１が、伝送線３２０を流れる電流を測定する（Ｓ１０４）。この電流は、ハンドヘルドターミナル１００からの指示に基づいて２線式伝送器３１０が出力する電流である。

精度診断部１１２は、２線式伝送器３１０に指示した電流値と電流測定部１１１が測定した電流値とを対応付けてメモリ１２０に記録する（Ｓ１０５）。
処理（Ｓ１０３）以降の処理は、Ｎを増分させて（Ｓ１０７）、出力電流パターンに含まれるすべての電流値について繰り返す（Ｓ１０６）。

そして、精度診断部１１２は、メモリ１２０に記録された電流値に基づいて、２線式伝送器３１０の出力電流値の精度判定を行なう（Ｓ１０８）。すなわち、指示した電流値と実際に出力された電流値とを比較することで、２線式伝送器３１０の出力電流値の精度判定を行なう。精度判定は、パターンに含まれるそれぞれの電流値について行なうようにする。本実施形態ではパターン終了後に一括して精度判定を行なうようにしているが、電流値測定毎に精度判定を行なってもよい。

精度判定は、例えば、２線式伝送器３１０に指示した電流値と電流測定部１１１が測定した電流値との差分を算出し、その差分値が所定の基準値よりも大きい場合に、異常と判定することができる。差分値の指示電流値に対する割合で判定を行なってもよい。

精度判定を行なうと、判定結果を出力する（Ｓ１０９）。判定結果の出力は、例えば、指示した電流値と実際に出力された電流値とを表示部に表示することで行なうことができる。そして、異常が判定された電流値について、例えば、アラーム表示を行なうようにする。これにより、出力精度の低い電流値を容易に把握することができ、２線式伝送器３１０が出力する４−２０ｍＡ電流のゲインやゼロ点が適切であるかを診断することができる。

このように、本実施形態のハンドヘルドターミナル１００では、２線式伝送器３１０と非接触で双方向通信を行なうことができる。これにより、２線式伝送器３１０との金属接触が不要となる。また、伝送線３２０を流れるループ電流を非接触で測定することができる。これにより、ループ電流測定のために別途測定装置を用いる必要がなくなる。また、ハンドヘルドターミナル１００単体で２線式伝送器３１０の出力電流精度診断を行なうことができる。このように、本実施形態のハンドヘルドターミナル１００は、従来と比して利便性が向上している。

なお、本発明の可搬型端末装置は、ハイブリッド伝送方式に限られず、フィールドバス方式の伝送器と通信を行なうハンドヘルドターミナルにも適用することができる。

１００…ハンドヘルドターミナル、１１０…制御部、１１１…電流測定部、１１２…精度診断部、１２０…メモリ、１３０…入力部、１４０…表示部、１５０…Ａ／Ｄ変換部、１６０…受信部、１７０…送信部、１８０…電源部、１９０…非接触交信部、１９１…磁性体コア、１９２…ホール素子、１９３…増幅器、１９４…送信信号印加用巻線、３１０…２線式伝送器、３２０…伝送線、３３０…ディストリビュータ

Claims

伝送器に接続された伝送線をクランプ可能な磁性体コアを含み、前記伝送線を流れる電流に基づく電流信号を出力する電流検出部と、
前記電流信号の交流成分を受信する受信部と、
前記伝送器との通信用デジタル信号を出力する送信部と、
前記送信部と接続し、前記磁性体コアに巻かれた送信信号印加用巻線と、
を備えたことを特徴とする可搬型端末装置。
前記電流信号の直流成分に基づいて、前記伝送線を流れる直流電流の電流値を測定する電流測定部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の可搬型端末装置。
前記通信用デジタル信号として、所定の電流値の電流を出力させる指示を出力し、
前記指示と前記電流測定部の測定結果とに基づいて前記伝送器の出力電流精度診断を行なう精度診断部を備えたことを特徴とする請求項２に記載の可搬型端末装置。
前記磁性体コアは、第１部材と第２部材とに分割され、ヒンジ機構により前記第１部材に対して前記第２部材が開閉可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の可搬型端末装置。