JPH03229124A - 圧力伝送器 - 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、圧力センサで測定圧力を測定しこの測定圧力
に対応する出力信号に変換して出力する圧力伝送器に係
り、特に簡単な構成でこの圧力伝送器の寿命の予測をす
ることが出来るように改良された圧力伝送器に関する。

〈従来の技術〉 最近の圧力などのプロセス変量を信号変換する圧力伝送
器はほとんど半導体素子を内蔵する電子回路で構成され
、さらに、圧力伝送器にもインテリジェント化の要求が
あり、マイクロプロセッサを内蔵するようになってきて
いる。

これ等の小形化された圧力伝送器はプロセスの配管、タ
ンクなどが設置されている近くに設置されるので、温度
、湿度、振動などの厳しい環境条件にさらされている。

従って、電子部品の小形化、高密度のパターン化された
半導体が多用される圧力伝送器は耐環境性能に対しては
ますます不利な状況になってきつつある。このため、圧
力伝送器が設置される環境条件を把握しておくことは圧
力伝送器の信頼性設計を進める上で重要な要素となって
いる。

従って、従来はあらかじめ想定される圧力などを予測す
るか、或いは過去のデータを参照して経験的に圧力伝送
器の耐環境条件を設定して圧力伝送器を設計しているの
が現状である。

しかしながら、この様な従来のデータ収集方法では環境
条件の変化、回路部品の耐環境性の変化、或いは設置さ
れるプロセス変換器に特殊な環境条件などに対応するデ
ータを得ることが出来ず、また圧力伝送器の設置環境に
基づく事故が発生した場合にはこの事故に対応する環境
条件などのデータが正確に得られず事故対策が困難を極
めるという問題がある。

そこで、この問題を解決するために本出願人より特開昭
６４−６６５１７号として本提案に類似して提案された
「プロセス変換器のデータ収集方法」がある、以下に、
この提案の概要について第５図を用いて説明する。

第５図に示す方法は配管の中のプロセス変量である流量
を測定するために配管に取り付けられたオリフィスの差
圧を測定する差圧変換器に環境センサを内蔵した場合の
１例を示す。

１０は静電容量式の差圧センサであり、この差圧センサ
１０は移動電極に対向された１対の固定電極により互い
に相補的に変化する可変容量Ｃ１、Ｃ２を形成している
。移動電極に加えられた差圧による変位は差圧センサ１
０でこの変位に対応した可変容量ＣＩ　、Ｃ２の変化に
変換され、さらに容量／デユティ変換器１１でデユティ
信号りに変換される。そして、この変換されたデユティ
信号りはプロセッサ１２に出力される。

プロセッサ１２は、メモリのアドレスを解読するアドレ
スデコーダ１３、記憶内容を電気的に書き変え可能な読
みだし専用のメモリであるＥＥＰＲＯＭ　１４　、消去
可能で再書き込み可能な読みだし専用メモリであるＥＰ
ＲＯＭ１５、液晶表示素子１６を駆動するＬＣＤドライ
バ１７などと制御バス１８、データバス１９、アドレス
バス２０を介して接続され、また水晶発振器２１からタ
イミングパルスも入力されている。

２２は温度センサ、２３は湿度センサ、２４は振動セン
サであり、これ等は全体として環境センサ２５として機
能し、プロセス変換器の内部の特定の素子、或いは周囲
の環境などの環境変量である温度、湿度、振動などを感
知する。この環境センサ２５からの各環境変量はアナロ
グ／デジタル変換器２６でデジタル信号に変換されてプ
ロセッサ１２に入力され、プロセッサ１２の制御の基に
アドレスデコーダ１３によりアドレスが解読されてＥＥ
ＰＲＯＭ１４、或いはＥＰＲＯＭ１５などの所定のメモ
リ領域にデータバス１９を介して格納される。

これ等の環境データは必要に応じてプロセッサ１２によ
り各種の加工がなされる０例えば、０１日の内の最高温
度、最低温度、最高湿度、最低湿度、最高振動数、最低
振動数、最高加速度、最低振動数の算定、 ■これ等のデータのプロセス変換器を設置した後からの
履歴データの記録、 ■これ等の影響が加わった累積時間の算定、などの加工
がなされる。

また、環境条件が仕様の範囲を越えているときには必要
に応じてデータをＥＥＰＲＯＭ１４、或いはＥＰＲＯＭ
１５などの所定のメモリ領域に書き込むと共に警報を出
すこともできる。

さらに、プロセッサ１２は容量／デユティ変換器１１か
らのデユティ信号りを用いて差圧センサ１０の変位に対
応したパルス幅信号ＰＷなどに変調して出力回路２７に
出力し、或いはデユティ信号りに対して必要に応じて環
境変量を環境条件の変動の補正データとして使用して精
度の向上を図って、出力口＃Ｉ２７に出力する。

出力回路２７は、受信端Ａ側に設けられた外部電源Ｅか
らそれぞれ受信抵抗ＲＬ、端子Ｔ１、Ｔ２、伝送線！１
．１２、端子Ｔ、−、Ｔ２−を介してプロセス変換器Ｂ
側に伝送された電流信号ＩＬを用いてプロセス変換器Ｂ
の回路電源を作ると共に差圧センサ１０で検出された流
量に対応したパルス幅信号ＰＷを電流信号ＩＬに変換し
て受信抵抗ＲＬに伝送する。

一方、伝送線１＋　、ｌｘには必要に応じてプロセス変
換器Ｂとの通信を行うハンドベルトターミナル２９が接
続できるようになっている。

このハンドベルトターミナル２９は、伝送線！１．１２
出力回路２７、通信インターフェイス３０を介してプロ
セッサ１２にアクセスして、例えばプロセス変換器Ｂの
スパンを設定したり、或いはＢＥＰＲＯＭ１４、ＥＰＲ
ＯＭ１５の中に格納されている環境変量を読み出したり
する。この他に必要に応じて電流信号ＩＬを読み取る機
能なども持っている。

受信抵抗ＲＬで検出された流量信号は受信装置２８で受
信され、或いは流量制御などに用いられる。

さらに、受信抵抗ＲＬの両端には通信インターフェイス
３０、出力回路２７を介して伝送される環境変量などの
データも要求により伝送され、このときはこれ等のデー
タをコンピュータなどの受信装置２８で受信し、必要に
応じてデータ解析を行う資料とすることも出来る。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような環境データの収集方法を採用
すると、例えば差圧センサなどの他に他のセンサを別置
する構成であるので、全体として伝送器の形態が大きく
なり小形化が困難となる上にコストも上昇するという問
題がある。

く課題を解決するための手段〉 そこで、本発明ではプラントで良く使用される圧力伝送
器の寿命がここに印加される過大圧力に依存する度合い
が大きいことに着目して、センサを別に設けることなく
圧力センサから出力される圧力信号を用いて簡単な構成
でこの寿命の予測ができるようにしたものである。

その主な構成として、圧力センサから測定圧力に対応す
る圧力信号が入力されこの圧力信号を信号処理部で信号
処理して測定圧力に対応する出力信号に変換する圧力伝
送器において、信号処理部で得た出力信号を所定値と比
較してその比較結果を出力する比較手段と、この比較結
果により圧力情報を記憶する記憶手段と、この記憶手段
の内容を表示する表示手段とを具備するようにしたもの
である。

く作　用〉 比較手段により信号処理部で得た出力信号を所定値と比
較してその比較結果を出力し、この比較結果に基づいて
記憶手段に圧力情報を記憶して、この記憶手段の圧力情
報の内容を表示手段で表示する。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について図を用いて具体的に説明
する。第１図は本発明の１実施例の構成を示すブロック
図である。

３１は圧力センサであり、測定圧力をこれに対応する圧
力信号に変換する。変換された圧力信号はプリアンプ３
２で増幅され、この増幅信号はアナログ／デジタル変換
器（Ａ／Ｄ変換器）３３でデジタル信号に変換されてマ
イクロプロセッサ部３４に出力される。

このマイクロプロセッサ部３４の中には、プロセッサ３
４Ｐの他にアナログ／デジタル変換器３３の出力である
デジタル信号をこれに対応する出力信号に変換するため
の信号処理などに必要な各種の演算プロクラムが格納さ
れたリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）３５が内蔵されて
いる。このプロセッサの制御の下にこの演算プログラム
により演算された出力信号はデジタル／アナログ変換部
３６に出力される。デジタル／アナログ変換部３６はこ
の出力を電流信号などのアナログ信号１゜に変換し、こ
の変換されたアナログ信号ＩＯは例えば２本の伝送線で
４〜２０ｍＡなどの電流信号として負胃に伝送される。

３７は比較演算部であり、データの一時格納のためのメ
モリエリア３７Ｍを有し、マイクロプロセッサ部３４の
中のプロセッサの制御の下にリードオンリーメモリ３５
に格納された比較演算プロダラムによりランダムアクセ
スメモリ（ＲＡＭ＞３８に格納されているデータと比較
して比較演算を実行する。

３８は比較演算部での演算結果を格納するランダムアク
セスメモリである。この演算結果はＬＣＤなどで構成さ
れた表示器３９に表示され、またランダムアクセスメモ
リ３８に格納されている内容はスイッチ４０によりリセ
ットすることによりゼロまたは初期状態にされる。

次に、以上のように構成された実施例の動作について第
２図に示すフローチャート図を用いて説明する。

マイクロプロセッサｓ３４のプロセッサ３４Ｐで演算さ
れたデジタルの圧力データχ１は一定時間ごとに比較演
算部３７のメモリエリア３７Ｍの所定のエリアＡ１に格
納される。一方、ランダムアクセスメモリ３８の所定の
エリアＣ１に格納されている前回の圧力データｙ１はメ
モリエリア３７Ｍの所定のエリアＢ、に移される。

そこで、プロセッサ３４Ｐはリードオンリメモリ３５に
格納されている比較演算プログラムにしたがってこれ等
のエリアＡ、とＢ、に格納されている圧力データχ、と
ｙ、と８の大小を比較し、最新データである圧力データ
χ、のほうが大きいときはランダムアクセスメモリ３８
のエリアＣ１に格納して圧力データを更新し、さらにタ
イマをリセットして再び計数を開始させ、所定時間に達
したときはプロセッサ３４Ｐにより再度圧力データχ１
がメモリエリアＡ、に取り込まれる。また、圧力データ
ν、に対して圧力データχ、のほうが小さいときは直接
タイマをリセットする。

以上の動作を繰返して所定の時間ごとに圧力デ〜りが更
新され、結果としてランダムアクセスメモリ３８のエリ
アＣ１に格納された圧力データは最大圧力として表示器
３９に表示される。

従って、現在までに圧力センサに印加された圧力のうち
最大圧力が寿命算定のための履歴データとして残される
。

第３図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図で
ある。

圧力センサ３１からアナログ／デジタル変換器３３まで
は第１図に示す構成と同一である。アナログ／デジタル
変換器３３の出力であるデジタル信号はマイクロプロセ
ッサ４１に入力される。このマイクロプロセッサ４１に
はあらかじめ測定圧力の範囲を越える過大圧値ＲＥＦが
所定値として設定されている。

デジタル比較器４２はその反転入力端（−）にこの過大
圧値ＲＥＦが、非反転入力端（＋）にはマイクロプロセ
ッサ４１で信号処理された圧力信号ＯＵＴがそれぞれ印
加され、圧力信号ＯＵＴと過大圧値ＲＥＦの大小が検出
される。

この比較出力ＣＯはそれぞれカウンタ４３．４４のクロ
ック端ＣＬＫとイネイブル端ＥＮに出力される。カウン
タ４３は過大圧力が印加された回数を計数し、カウンタ
４４は過大圧力が加わった累計時間を計数する。カウン
タ４３．４４のクリア端ＣＬＫにはマイクロプロセッサ
４１からクリア信号ＣＬＫが印加されている。そして、
カウンタ４４のクロック端ＣＬＫにはタロツク信号ＣＬ
Ｋが印加されている。カウンタ４３と４４の出力端Ｑか
らはそれぞれ計数値ＣＴＩとＣ７０がランダムアクセス
メモリ４５に出力される。

ランダムアクセスメモリ４５はマイクロプロセッサ４１
からの制御信号ＣＮＴにより書き込み読出しなどの制御
がされそのアドレス指定はアドレス信号ＡＤＤによりな
される。書き込まれたデータはマイクロプロセッサ４１
により読出データＲＤＤとして読み出されＬＣＤなどで
構成された表示器４６に過大圧力、その加わった累計時
間などが表示される。

次に、以上のように構成された実施例の動作について第
４図に示す波形図を用いて説明する。

まず、マイクロプロセッサ４１からクリア信号ＣＬＫを
出力してカウンタ４３．４４の内容をクリアしておく。

この後、デジタル比較器４２は圧力信号ＯＵＴと過大圧
値ＲＢＦとを比較し、ＯＵＴ＞ＲＥＦが成立するときに
はハイレベル“Ｈ”を、逆のときはローレベル“Ｌ”の
比較出力ＣＯを出す、つまリ、第４図（イ）のハイレベ
ル“Ｈ”では過大圧力が印加された状態になっているこ
とを示している。

カウンタ４３は比較出力ＣＯがローレベル“し”からハ
イレベル“Ｈ”への立上りに同期してハイレベル″Ｈ”
に立上り、次に比較信号ＣＯがローレベヘル″し”にな
った後に、ハイレベル“Ｈ”に立上ることによりカウン
タ４３の最小出力はロレベル“し”になる（第４図（ロ
））、シたがって、カウンタ４３は過大圧力が印加され
た回数を計数することとなる。

一方、カウンタ４４は比較出力ＣＯがハイレベル“Ｈ”
に立上る（第４図（イ））ことによりイネイブル状態と
なり、第４図（ハ）に示すクロック信号ＣＬＫの立上り
に同期してその立上りごとに過大圧が印加されている限
り計数する。したがって、カウンタ４４の計数内容は過
大圧が加わった時間が計数される。これ等のカウンタ４
３．４４の計数値ＣＴ、とＣＴ、はランダムアクセスメ
モリ４５に出力され格納される。格納された計数値ＣＴ
、とＣＴ２はマイクロプロセッサ４１からの制御信号に
より読出データＲＤＤとして読み出され表示器４６に過
大圧力、その加わった累計時間などが表示される。

なお、第３図に示す実施例では過大圧の印加された時間
は累計時間で測定しているが、デジタル比較器４２の比
較信号ＣＯをマイクロプロセッサ４１に入力し、比較信
号ＣＯがハイレベル“Ｈ”からローレベル″Ｌ”に変わ
る度にカウンタ４４の内容をランダムアクセスメモリ４
５に書き込み、その後カウンタ４４の内容をリセットし
てやることにより１回の過大圧が加わった時間を検出す
ることもできる。

以上、各実施例は必要に応じて全体的に構成をハードウ
ェアをベースとし、或いはソフトウェアをベースとする
いずれの構成でも実現することができる。

また、第５図に示すような通信手段を本発明に付加する
こともできる。

〈発明の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように本発明によ
れば、環境センサなどを別個に設ける必要もなく圧力信
号と所定値を用いて所定の比較判断をするようにしたの
で、簡単な構成でローコストで自己の寿命を推定できる
履歴データを自動的に確保することができ、保守の改善
に役立たせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の構成を示すブロック図、第
２図は第１図に示す実施例の動作を説明する波形図、第
３図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図、第
４図は第３図に示す実施例の動作を説明する波形図、第
５図は従来のプロセス変換器のデータ収集方法を示すブ
ロック図である。 ｌＯ・・・差圧センサ、１１・・・容量／デユティ変換
器、１２・・・プロセッサ、１３・・・アドレスデコー
ダ、１４・・・ＥＥＰＲＯＭ、１５・・・ＥＰＲＯＭ、
２２・・・温度センサ、２３・・・湿度センサ、２４・
・・振動センサ、２５・・・環境センサ、２６・・・ア
ナログ／デジタル変換器、２７・・・出力回路、２９・
・・ハンドベルトターミナル、３０・・・通信インター
フェイス、３１・・・圧力センサ、３４・・・マイクロ
プロセッサ、３７・・・比較演算部、３８・・・ランダ
ムアクセスメモリ、３９・・・表示器、４１・・・マイ
クロプロセッサ、４２・・・デジタル比較器、４３．４
４・・・カウンタ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧力センサから測定圧力に対応する圧力信号が入
   力されこの圧力信号を信号処理部で信号処理して前記測
   定圧力に対応する出力信号に変換する圧力伝送器におい
   て、前記信号処理部で得た前記出力信号を所定値と比較
   してその比較結果を出力する比較手段と、この比較結果
   により圧力情報を記憶する記憶手段と、この記憶手段の
   内容を表示する表示手段とを具備することを特徴とする
   圧力伝送器。
2. （２）前記所定値として前回測定された圧力信号を用い
   、前記圧力情報として前回測定された圧力値より大きい
   圧力値が採用されたことを特徴とする第１項記載の圧力
   伝送器。
3. （３）前記所定値として前記圧力信号の測定範囲を越え
   る過大圧力値が、前記圧力情報として前記過大圧力信号
   が前記圧力センサに印加された圧力印加回数と前記過大
   圧力信号が印加された累計時間とすることを特徴とする
   前記第１請求項記載の圧力伝送器。