JPH01140309A - 通信機能を有するポジショナ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、通信機能を有するポジショナに関する。

［従来の技術］ 空気圧サーボ機構の一種であるポジショナは、コントロ
ーラからの制御信号に応じて調節弁の弁位置を制御する
機能を有するものであるが、近年マイクロプロセッサを
内蔵し、これにより所定の演算処理を行なって調節弁の
駆動部を制御する１、１号を生成するポジショナも提供
されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来のポジショナは、コントローラから
の一方的な指令に従って動作するものであり、ポジショ
ナや調節弁に異常！に態や調整の必要等が生じた場合、
それをコントローラ側で迅速に検知することは困難であ
った。そこで、現場の機器の状態を監視し、必要に応じ
てコントローラ側に通知する通信機能を備えたポジショ
ナが考えられているが、ポジショナから通信を行なうに
は、通常のコントローラ側からの信す伝送とは別の伝送
路を要すると共に、通信用の電源を供給する電源路も必
要となり、それらの線路数及び付設工数が増大して設備
費も増加するという問題点があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
最少の線路数で双方向通信を実現すると共に遠隔監視や
調整を可能にする通信機能を備えたポジショナを提供す
ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明のポジショナは、コントローラからの制御信号を
人力する入力信号検出部と、調節弁の弁リフトを検出す
る弁リフト検出部と、前記入力信号検出部及び弁リフト
検出部からの検出信号に基づいて所定の演算処理を行な
い、調節弁の駆動部を制御する信号を出力する演算処理
部と、該演算処理部からの駆動部制御信号を空気圧信号
に変換して前記駆動部に供給する電空変換部と、前記演
算処理部から出力される信号に従って所定の通信を行な
う通信処理部とを具備し、該通信処理部は外部に設けら
れる通信装置を接続する通信端子を有し、該通信端子間
の電圧変化により発信又は受信動作を行なうことを特徴
とする。

［作用］ 上記の構成によれば、ｒＡ算処理部から調節弁の状Ｂ縫
（弁リフト）に応じた信号が出力される。

この信号は、通信処理部の通信端子から発信することが
できる。その場合１通信端子に接続された通信装置が通
信端子間の電圧変化を検出することにより、通信処理部
から通信装置への通信が行なわれる。一方１通信装置の
端子電圧が変化した時は１通信処理部がこれを検知し１
通信装置から通信処理部への通信が行なわれる。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例の構成を示す、ポジショナｌは
、コントローラ２からの制御信号に応じて調節弁３の弁
位置を制御するポジショニング機能に加えて後述の通信
機能を有する。そのため。

ポジショナｌは、コントローラ２から２本の線路４．５
から成る２線式伝送路を経て制御信号が入力される入力
信号検出部１１と、調節弁３の弁リフトを検出する弁リ
フト検出部１２と、入力信号検出部１１及び弁リフト検
出部１２からの検出信号に基づいて所定の演算処理を行
ない、調節弁３の駆動部を制御するＰＷＭ信号（弁リフ
トを与えるパルス幅信号）を出力する演算処理部１３と
。

この演算処理部１３から出力されたＰＷＭを空気圧信号
に変換して調節弁３の駆動部に供給する電空変換部１４
と、演算処理部１３から出力される信号に従って所定の
通信を行なう通信処理部１５とを具備する０通信処理部
１５は一対の通信端子１６．１７を有し、両端子間に２
本の線路６及び７から成る２線式伝送路を介して電源（
例えば。

電圧Ｅ＝２４ボルト）８が接続される。この２線式伝送
路はライン抵抗（例えば抵抗値ｒ＝２ｓｏΩ）９を有し
１両線路の間に後述の通信装置ｌＯが接続される。

なお、入力信号検出部１１及び弁リフト検出部１２から
はアナログ信号が出力されるので、これをデジタル信号
に変換して演算処理部１３に入力するＡ／Ｄ変換器１８
が設けられている。

上記の構成において、コントローラ２と入力信号検出部
１１との間では４〜２０ｍＡの直流信号が送受信される
と共に、同じ線路４．５を介してコントローラ２からポ
ジショナｌを作動させるための電力が供給される。入力
信号検出部ｌｌとしては１本出願人の特許出願に係る受
信装置（特開昭Ｇｏ　−２５７８２９号）が用いられる
。

この受信装置は、２線式伝送路に対して第１の可変イン
ピーダンス素子及び受信用のインピーダンス素子を直列
に挿入し、前記伝送路の線間電圧ＶＬを一定化（例えば
１０ボルトに）する方向に第１の可変インピーダンス素
子のインピーダンスを制御する一方、第２の可変インピ
ーダンス素子とインピーダンス素子との直列回路を並列
接続し、そのインピーダンス素子を流れる電流Ｉｃを一
定化（例えば４ｍＡに）する方向に第２の可変インピー
ダンス素子のインピーダンスを制御するように構成し、
第２の可変インピーダンス素子と並列に負荷回路を接続
したものである。この構成によれば、線路電流ＩＬが４
〜２０ｍＡの場合、第１の可変インピーダンス素子と受
信用インピーダンス素子の直列回路を流れる電流ＩＳを
Ｏ−１８ｍ　Ａの信号成分のみとし、この電流Ｉｓによ
り示される信号の受信に影響を与えることなく、負荷回
路に対し最大４ｍＡの電源電流を安定して供給すること
ができる。

かくして、コントローラ２から電源電流と共に供給され
た信号は、負荷回路により、例えば１〜３Ｖの電圧信号
として入力信号検出部１１から出力され、Ａ／Ｄ変換器
１８によりデジタル信号に変換されて演算処理部１３に
供給される。

一方、弁リフト検出部１２は、調節弁３のステム変位を
１〜３Ｖの電気（３号に変換する公知の検出回路から成
り、その検出信号も上記のＡ／Ｄ変換器１８によりデジ
タル信号に変換されて演算処理部１３に入力される。

演算処理部１３は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）で構
成される。これは、Ａ／Ｄ変換器１８を介して供給され
るデジタル信号、すなわち入力信号検出部１１からの目
標値信号と弁リフト検出部１２からの弁リフト信号の偏
差をとり、それに応じた弁リフト制御信号（ＰＷＭ）を
つくる従来のポジショナとしてのｖｔ算切動作行なうと
共に、通信処理部１５による通信動作を制御するように
プログラムされる。そのため、演算処理部１３は。

通信処理部１５に対する信号として、上記のＰＷＭ信号
と、デジタル通信用のパルス信号Ｔ！と。

後述のスイッチＳ１及びＳ３の状態を切り換えるための
切換信号ＳＸとを出力する。なお、通信処理部１５から
は、後述のデジタル通信による受信信号Ｒ１が演算処理
部１３に入力される。

電空変換部１４は、演算処理部１３からデジタル信号と
して出力される弁リフト制御信号を空気圧信号に変換す
る公知の変換回路で構成される。

次に第２図に示すように１通信処理部１５は、１記演算
処理部１３から送られるＰＷＭ信号とパルス信号Ｔｘの
どちらかを入力するスイッチＳ１と、その入力信号に応
じてオン又はオフ状態となるスイッチＳ２と、演算処理
部１３からの切換信号Ｓｔによってオン又はオフ状態に
切り換えられるスイッチＳ３とを有する。切換信号Ｓ！
は、スイッチＳ１をパルス信号Ｔ！の入力側に設定する
ときスイッチＳ３をオフとし、スイッチＳ１をＰＷＭ信
号の入力側に設定するときスイッチＳ３をオンとする。

通信処理部１５は第２図に示した回路で構成され、この
回路は発信回路部、受信回路部及び電源回路部に分けら
れる。

発信回路部は、上記のスイッチＳ２とＳ３を抵抗ｒ２を
介して直列接続すると共にスイッチＳ３に平滑コンデン
サＣ１を接続し、これらと並列に抵抗ｒ１及びｒ３を接
続し１両抵抗ｒｌ　、　ｒ３の接続点と抵抗ｒ２．スイ
ッチＳ３の接続点とを接続して形成した入力回路と、＋
側（非反転）入力端子を抵抗ｒ１とｒ３の間に接続する
と共に一側（反転）入力端子を２Ｊｌｉ準電位（アース
）とした演算増幅器（オペアンプ）Ａｌ　と、その出力
端子にへ一スを接続したトランジスタＱｌと、そのエミ
ッタ端子（基準電位）に接続した抵抗ｒ４とを含んでい
る。

受信回路部は、上記のトランジスタＱ１及び抵抗ｒ４に
加えて、トランジスタＱ１のコレクタに結合コンデンサ
Ｃ２を介して一側入力端子を接続したオペアンプＡ２と
、同じ入力端子に接続したダイオードＤ及び抵抗ｒ５と
、オペアンプＡ２の＋側入力端子に接続した抵抗ｒ６及
びｒ７とを含み、オペアンプＡ２の出力を受信信号Ｒ１
として演算処理部１３に供給するように接続されている
。

更に、電源回路部は、上記２つのオペアンプＡ１及びＡ
２に供給する電源電圧Ｖｐ　　（例えば５ポルト）を作
る第１の電源安定化回路ＶＲ，と、各オペアンプＡＩ　
、Ａ２の＋側入力端子に接続した分圧抵抗ｒ１及びｒ３
．ｒＱ及びｒ７に印加する定電圧Ｖｒ　　（例えば２．
５ボルト）を作る第２の電源安定化回路ＶＲ２とから成
る。

かくして、通信処理部１５は、トランジスタＱ１のコレ
クタ端子と、そのエミッタに接続した抵抗ｒ４の一端と
を、それぞれ前述の通信端子１６゜１７に接続し１両端
子間に伝送線路６．７を介して通信装置ｌＯが接続され
る。

通信装置１０は、通信処理部１５との間でデジタル通信
を行なう５ＦＣ（スマート・フィールド・コミュニケー
タ）と称する通信インタフェースであり、第３図に示す
ように構成される。すなわち、通信装置１０は、ＣＰＵ
２１と、これに接続したキーボード２２、デイスプレィ
２３及び送受信回路２４と、この送受信回路２４からの
切換信号によってオン／オフするスイッチ２５と、この
スイッチ２５と直列接続された電流源２６と、送受信回
路２４と電流源２６の間に接続されたフィルタ２７とで
構成され、使用時には、電流源２６側の端子２８とスイ
ッチ２５側の端子２９が上記２線式伝送線路６．７にそ
れぞれ接続される。

次に上記実施例の動作、特に通信動作を説明する。

まず、通信端子１６．１７が開放状態のとき、すなわち
これらの通信端子に線路６．７と通信製Ｗ１１Ｏを接続
しないとき、通信処理部１５は動作せず、電力も消費し
ない、この場合、ポジショナ１に対しては、コントロー
ラ２から４〜２０ｍＡのＺＶＡ式伝送線路４及び５によ
ってＯ〜１８ｍＡの信号と共に最大４ｍＡの電源′ｉ［
流が供給される。これにより、ポジショナ１は従来と同
様のボジショニング機能を果すことができる。

これに対し、通信端子１６．１７に線路６．７を接続し
てライン抵抗ｒ及び電源Ｅを付加すると共に通信装置１
０を接続することにより、通信処理部１５に電力が供給
され１次のような通信動作を行なうことができる。

まず、演算処理部１３からの切換信号Ｓ！により、スイ
ッチＳ１がＰＷＭ信号の入力端に設定された時、スイッ
チＳ３はオン状態となり、スイッチＳ２は、ｒＡ算処理
部１３から出力されたＰＷＭ信号に応じてオン又は才２
状態となる。その結果オペアンプＡ１の出力が変化し、
トランジスタＱ１の状態が変化して通信端子１６．１７
間に電圧変化を生じさせる。このとき、通信装置ｌＯの
送受信回路２４はスイッチ２５をオフ状態とする。従っ
て、上記の電圧変化は、線路６．７に接続した通信装置
１０の端子２８．２９間の電圧変化として現われ、これ
を通信装置１０のＣＰＵ２１が送受信回路２４を介して
検出する。これにより、通信処理部１５かも通信装置１
０への通信が行なわれる。

次に、演算処理部１５からの切換信号Ｓｔにより、スイ
ッチＳ１がパルス信号Ｔ！の入力側に設定された時、ス
イッチＳ３はオフ状態で、スイッチＳ２は、演算処理部
１３から出力されたパルス信号に応じてオン又はオフ状
態となる。これにより、オペアンプＡ１の出力が変化し
、トランジスタＱ１の状態が変化して通信端子１６．１
７間に電圧変化を生じさせる。この電圧変化は線路６゜
７を介して通信装置ｌＯの端子２８．２９間にデジタル
信号として印加され、これを通信製５’ｔｌＯのＣＰＵ
２１が送受信回路２４を介して検出する。

これにより、通信処理部１５から通信装置１０へのデジ
タル通信が行なわれる。　　　。

一方、通信製′？ｉｌＯのＣＰＵ２１が送受信回路２４
を介してスイッチ２５をオン／オフさせることにより、
端子２８．２９間の電流源２６による電流をパルス状に
変化させると１通信処理部１５の端子１６．１７間の電
圧変化が生じ、コンデンサＣ２で直流分が除去されてオ
ペアンプＡ２の一側入力端子に加えられる。これに応じ
て、オペアンプＡ２の出力が変化し、受信信号ＲＸとし
て演算処理ｉ１３に入力される。かくして、ポジショナ
１の受信動作が行なわれる。

上記のように、実施例のポジショナ１は１通信装置１０
の使用により双方向通信を行なうことができ、通信時の
デジタル信号はアナログ信号に重畳されて送られる。ま
た１通信をしないときは、通信処理部１５での電力消費
がないため、従来と同様にポジショナとしての機能を果
すことができる。

以上、図示の実施例について説明したが、本発明はこれ
に限られるものではなく、その構成要素は、同様の機能
を有するものであれば、任意の回路を使用することかで
さる。

［発明の効果］ 本発明のポジショナは、上記のように構成されるから、
通信端子と外部電源との間に接続される通信装置の使用
により、通信用の電源供給と双方向通信とを最少の線路
で可能にすると共に、コントローラ側からの遠隔監視や
調整を実現することができる。また、通信しない時は通
信処理部での電力消費がないので、通常のポジショナと
しての電力消費だけで済むという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を示す図。 第２図は実施例の入力信号検出部の回路構成を示す図、 第３図は実施例のポジショナに接続される通信装置の構
成を示す図である。 ｌ−一一一ボジショナ、 ２−一一一コントローラ、 ３−一一一調整弁、 ４〜７−−−−伝送線路。 ８−一一一電源、 ９−一一一ライン抵抗、 １０−−−一通信装置、 １１−−−一人力信号検出部、 １２−−−一方リフト検出部、 １３−−−一通信処理部。 １４−−−一電空変換部、 １５−−−一通信処理部、 １６．１７−−−−通信端子、 １８−−−−Ａ　／　Ｄ変換器、 ２１−−−−ＣＰ　Ｕ、 ２２−−−−キーボード、 ２３−−−−デイスプレィ、 ２４−−−一送受信回路。 ２５−−−−スイッチ、 ２６−−−−電流源、 ２７−−−−フイルタ、 ２８．２９−−−一端子。 特許出願人　山武ハネウェル株式会社 代　理　人　弁理士　堀　　　進 同　　　弁理士　堀　　和子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 コントローラからの制御信号を入力する入力信号検出部
   と、 調節弁の弁リフトを検出する弁リフト検出部と、前記入
   力信号検出部及び弁リフト検出部からの検出信号に基づ
   いて所定の演算処理を行ない、前記調節弁の駆動部を制
   御する信号を出力する演算処理部と、 該演算処理部からの駆動部制御信号を空気圧信号に変換
   して前記駆動部に供給する電空変換部と、前記演算処理
   部から出力される信号に従って所定の通信動作を行なう
   通信処理部と を具備し、該通信処理部は外部に設けられる通信装置を
   接続する通信端子を有し、該通信端子間の電圧変化によ
   り発信又は受信動作を行なうことを特徴とする、通信機
   能を有するポジショナ。