(57)【要約】【課題】プラントの違い、ケーブルルートの違い等に影響されず、的確にノイズ信号の減衰または除去を行う。【解決手段】プラントのプロセス現場Ｐに設置された温度検出器１の出力であるアナログ温度信号をＡ／Ｄ変換して得られたディジタル温度信号５０１と、前記ディジタル温度信号に含まれるディジタルノイズ信号と逆位相の逆位相ディジタルノイズ信号５０３とを合成して前記ディジタル温度信号に含まれるディジタルノイズ信号をキャンセルするアクティブノイズキャンセル処理部５を備え、前記アクティブノイズキャンセル処理部５によってノイズ信号が減衰あるいは除去されたディジタル温度信号５０４を出力するプラント制御システムの温度検出システムである。【選択図】図１
2010103760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントのプロセス現場に設置された温度検出器の出力であるアナログ温度信号をＡ／Ｄ変換して得られたディジタル温度信号と、前記ディジタル温度信号に含まれるディジタルノイズ信号と逆位相の逆位相ディジタルノイズ信号とを合成して前記ディジタル温度信号に含まれるディジタルノイズ信号をキャンセルするアクティブノイズキャンセル処理部を備え、前記アクティブノイズキャンセル処理部によってノイズ信号が減衰あるいは除去されたディジタル温度信号を出力するプラント制御システムの温度検出システム。
【請求項２】
プラントのプロセス現場に設置され設置個所の温度を検出してアナログ温度信号を出力する温度検出器、この温度検出器に温度信号線によって接続され前記アナログ温度信号をディジタル温度信号に変換しこのディジタル温度信号を出力する第１のＡ／Ｄコンバータ、前記温度信号線と同じ配線ルートに配線されたノイズ信号伝送線、このノイズ信号伝送線に入力端が接続され前記ノイズ信号伝送線のアナログノイズ信号をディジタルノイズ信号に変換しこのディジタルノイズ信号を出力する第２のＡ／Ｄコンバータ、この第２のＡ／Ｄコンバータの出力端に接続され前記ディジタルノイズ信号と逆位相の逆位相ディジタルノイズ信号を生成する逆位相信号生成部、および前記第１のＡ／Ｄコンバータの出力と前記逆位相信号生成部の出力とを合成してノイズ信号が減衰あるいは除去されたディジタル温度信号を出力する信号合成部を備えたプラント制御システムの温度検出システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のプラント制御システムの温度検出システムにおいて、前記逆位相ディジタルノイズ信号との前記合成を複数回繰り返すことによりノイズ信号が減衰あるいは除去されたディジタル温度信号を出力することを特徴とするプラント制御システムの温度検出システム。
【請求項４】
請求項１〜請求項３に記載のプラント制御システムの温度検出システムにおいて、ディジタル温度信号と逆位相ディジタルノイズ信号とを合成して得られたディジタル温度信号出力を移動平均処理して出力することを特徴とするプラント制御システムの温度検出システム。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一に記載のプラント制御システムの温度検出システムにおいて、ローパスフィルタでフィルタ処理した前記アナログ温度信号を前記Ａ／Ｄ変換することを特徴とするプラント制御システムの温度検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラントのプロセス現場に設置された温度検出器の出力であるアナログ温度信号をＡ／Ｄ変換して得られたディジタル温度信号を出力するプラント制御システムの温度検出システム、特に温度信号に含まれるノイズの減衰または除去に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ノイズの減衰または除去に関する技術は、例えば特許文献１等がある。
【０００３】
ところで、プラント制御システムにおいては、プロセスから様々なアナログ信号をアナログ信号入力カードで取り込むが、信号を取り込むためのケーブルのルートによってはノイズ信号が重畳する可能性がある。図６に示すように、特に、プロセスの温度測定において熱電対１等を用いた場合、熱電対１等からのアナログ信号１０１の電圧レベルは数十ｍＶと低いため、ノイズ信号の影響を非常に受けやすい。このため、アナログ信号入力カード（アナログ信号入力装置）にはコンデンサ、抵抗等のハードウェアで構成したローパスフィルタ４７を搭載して、ノイズ信号の減衰あるいは除去を行っている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０２７００４号公報（図１及びその説明）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のアナログ信号入力カード（アナログ信号入力装置）では、ノイズ除去を行うローパスフィルタをハードウェアで構成しているため、除去対象とするノイズ信号周波数は固定設定となってしまい、プラントの違い、ケーブルルートの違い等でノイズ信号周波数が大きく異なった場合には、ノイズ減衰あるいは除去ができない可能性があった。
【０００６】
この発明は、前述のような実情に鑑みてなされたもので、プラントの違い、ケーブルルートの違い等に影響されず、的確にノイズ信号の減衰または除去を行うことを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るプラント制御システムの温度検出システムは、プラントのプロセス現場に設置された温度検出器の出力であるアナログ温度信号をＡ／Ｄ変換して得られたディジタル温度信号と、前記ディジタル温度信号に含まれるディジタルノイズ信号と逆位相の逆位相ディジタルノイズ信号とを合成して前記ディジタル温度信号に含まれるディジタルノイズ信号をキャンセルするアクティブノイズキャンセル処理部を備え、前記アクティブノイズキャンセル処理部によってノイズ信号が減衰あるいは除去されたディジタル温度信号を出力するものである。
【０００８】
また、この発明に係るプラント制御システムの温度検出システムは、プラントのプロセス現場に設置され設置個所の温度を検出してアナログ温度信号を出力する温度検出器、この温度検出器に温度信号線によって接続され前記アナログ温度信号をディジタル温度信号に変換しこのディジタル温度信号を出力する第１のＡ／Ｄコンバータ、前記温度信号線と同じ配線ルートに配線されたノイズ信号伝送線、このノイズ信号伝送線に入力端が接続され前記ノイズ信号伝送線のアナログノイズ信号をディジタルノイズ信号に変換しこのディジタルノイズ信号を出力する第２のＡ／Ｄコンバータ、この第２のＡ／Ｄコンバータの出力端に接続され前記ディジタルノイズ信号と逆位相の逆位相ディジタルノイズ信号を生成
する逆位相信号生成部、および前記第１のＡ／Ｄコンバータの出力と前記逆位相信号生成部の出力とを合成してノイズ信号が減衰あるいは除去されたディジタル温度信号を出力する信号合成部を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は、プラントのプロセス現場に設置された温度検出器の出力であるアナログ温度信号をＡ／Ｄ変換して得られたディジタル温度信号と、前記ディジタル温度信号に含まれるディジタルノイズ信号と逆位相の逆位相ディジタルノイズ信号とを合成して前記ディジタル温度信号に含まれるディジタルノイズ信号をキャンセルするアクティブノイズキャンセル処理部を備え、前記アクティブノイズキャンセル処理部によってノイズ信号が減衰あるいは除去されたディジタル温度信号を出力するので、プラントの違い、ケーブルルートの違い等に影響されず、的確にノイズ信号の減衰または除去を行うことができる効果がある。
【００１０】
また、この発明は、プラントのプロセス現場に設置され設置個所の温度を検出してアナログ温度信号を出力する温度検出器、この温度検出器に温度信号線によって接続され前記アナログ温度信号をディジタル温度信号に変換しこのディジタル温度信号を出力する第１のＡ／Ｄコンバータ、前記温度信号線と同じ配線ルートに配線されたノイズ信号伝送線、このノイズ信号伝送線に入力端が接続され前記ノイズ信号伝送線のアナログノイズ信号をディジタルノイズ信号に変換しこのディジタルノイズ信号を出力する第２のＡ／Ｄコンバータ、この第２のＡ／Ｄコンバータの出力端に接続され前記ディジタルノイズ信号と逆位相の逆位相ディジタルノイズ信号を生成する逆位相信号生成部、および前記第１のＡ／Ｄコンバータの出力と前記逆位相信号生成部の出力とを合成してノイズ信号が減衰あるいは除去されたディジタル温度信号を出力する信号合成部を備えているので、プラントの違い、ケーブルルートの違い等に影響されず、的確にノイズ信号の減衰または除去を行うことができるプラント制御システムの具体的な温度検出システムを提供することが可能となる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を、プラント制御システムの温度検出システムのシステム構成の一例を示す図１により説明する。
【００１２】
図１に例示してあるように、本実施の形態のプラント制御システムの温度検出システムは、プラントのプロセス現場Ｐに設置され設置個所の温度を検出してアナログ温度信号１０１を出力する温度検出器１と、この温度検出器１に温度信号線ＴＳＷによって接続され前記アナログ温度信号をディジタル温度信号５０１に変換しこのディジタル温度信号５０１を出力する第１のＡ／Ｄコンバータ４２と、前記温度信号線ＴＳＷと同じ配線ルートに配線されたノイズ信号伝送線ＮＳＷと、このノイズ信号伝送線ＮＳＷに入力端が接続され前記ノイズ信号伝送線のアナログノイズ信号４０１をディジタルノイズ信号５０２に変換しこのディジタルノイズ信号５０２を出力する第２のＡ／Ｄコンバータ４４と、この第２のＡ／Ｄコンバータ４４の出力端に接続され前記ディジタルノイズ信号５０２と逆位相の逆位相ディジタルノイズ信号５０３を生成する逆位相信号生成部５１と、前記第１のＡ／Ｄコンバータ４２の出力５０１と前記逆位相信号生成部５１の出力５０３とを合成してノイズ信号が減衰あるいは除去されたディジタル温度信号５０４を出力する信号合成部５２を備えている。
なお、前記第１のＡ／Ｄコンバータ４２および前記第２のＡ／Ｄコンバータ４４の各々の前段には、ノイズ信号３０１を含むアナログ温度信号２０１を増幅するアンプ４１，４３が接続されている。
【００１３】
図１の事例では、プロセス現場Ｐに設置した熱電対などの温度検出器１から、信号ケーブル２内の温度信号線ＴＳＷを介して、アナログ入力カードなどのアナログ入力装置４でアナログ信号２０１を取り込む。発電プラントなどのプラント監視制御システムでは、プロセス現場Ｐからアナログ入力装置４までに数十〜数百メートルの距離がありその間に各種設備や電力機器が存在するので、アナログ信号２０１には長尺な信号ケーブル２の途中でノイズ信号３０１が重畳される。
【００１４】
アナログ入力装置４の内部では、ノイズ信号３０１を含むアナログ信号２０１は、アンプ４１、第１のＡ／Ｄコンバータ４２を経由してディジタル化されて、アクティブノイズキャンセル処理部５に入力される。
【００１５】
また、アナログ入力装置４からは基準電圧４０を、信号ケーブル２内のノイズ信号伝送線ＮＳＷを介してプロセス現場まで送り、その折り返し信号４０１を取り込む。基準電圧折り返し信号４０１は、前記アナログ入力装置４に入力される温度検出器１からの前記アナログ信号２０１と同じく、長尺な信号ケーブル２の途中でノイズ信号３０１が重畳され、アンプ４３、第２のＡ／Ｄコンバータ４４を経由してディジタル化されたディジタルノイズ信号がアクティブノイズキャンセル処理部５に入力される。
【００１６】
アクティブノイズキャンセル処理部５で、ノイズが信号処理上影響の無いレベルまで減衰あるいは除去されたディジタル温度信号（ディジタル温度データ）５０４は、上位ＣＰＵへの通信処理を通信処理部４５で行って、ＣＰＵカードなどの上位ＣＰＵ６へ送信される。
【００１７】
次にノイズ除去の動作について説明する。
プロセス現場の温度検出器１で測定して得られたアナログ温度信号１０１は、ノイズ信号３０１が重畳され、アナログ入力装置４に取り込まれるときにはアナログ温度信号２０１のように、ノイズ信号３０１を含むアナログ温度信号となっている。
【００１８】
一方、基準電圧折り返し信号４０１は、ノイズ信号３０１そのものの信号としてアナログ入力装置４に取り込まれる。
【００１９】
アクティブノイズキャンセル処理部５では、ディジタル化された基準電圧折り返し信号（ディジタルノイズ信号）５０２からその逆位相の逆位相ディジタルノイズ信号５０３を逆位相信号生成部５１で生成し、温度検出器１の出力がディジタル化されたディジタル温度信号５０１と逆位相ディジタルノイズ信号５０３とを信号合成する。その結果、ディジタル温度信号５０１からノイズ信号が除去されたあるいは所定レベルまで減衰されたディジタル温度信号５０４を生成して出力することができる。
【００２０】
以上のように本実施の形態１では、プロセス現場からの温度信号とその送信媒体である信号ケーブルの延在ルートで重畳されるノイズ信号を含むディジタル化されたディジタル温度信号と、ディジタル化されたノイズ信号と逆位相の逆位相ディジタルノイズ信号とを信号合成することにより、ノイズ信号を除去あるいは所定レベルまで減衰することができるという効果がある。
【００２１】
以上のように、本実施の形態１には、プラント制御システムにおいて、プロセス現場の熱電対からのアナログ信号を取り込み、ディジタル化された熱電対からの信号と、ディジタル化されたノイズ信号の逆位相信号とを信号合成することにより、ノイズ信号を除去することができるアクティブノイズキャンセル処理部を搭載したアナログ入力カード（アナログ入力装置）を例示してあり、換言すれば、プラントのプロセス現場に設置された温度検出器の出力であるアナログ温度信号をＡ／Ｄ変換して得られたディジタル温度信号と、
前記ディジタル温度信号に含まれるディジタルノイズ信号と逆位相の逆位相ディジタルノイズ信号とを合成して前記ディジタル温度信号に含まれるディジタルノイズ信号をキャンセルするアクティブノイズキャンセル処理部を備え、前記アクティブノイズキャンセル処理部によってノイズ信号が減衰あるいは除去されたディジタル温度信号を出力するプラント制御システムの温度検出システムを例示してあり、更に具体的には、プラントのプロセス現場に設置され設置個所の温度を検出してアナログ温度信号を出力する温度検出器、この温度検出器に温度信号線によって接続され前記アナログ温度信号をディジタル温度信号に変換しこのディジタル温度信号を出力する第１のＡ／Ｄコンバータ、前記温度信号線と同じ配線ルートに配線されたノイズ信号伝送線、このノイズ信号伝送線に入力端が接続され前記ノイズ信号伝送線のアナログノイズ信号をディジタルノイズ信号に変換しこのディジタルノイズ信号を出力する第２のＡ／Ｄコンバータ、この第２のＡ／Ｄコンバータの出力端に接続され前記ディジタルノイズ信号と逆位相の逆位相ディジタルノイズ信号を生成する逆位相信号生成部、および前記第１のＡ／Ｄコンバータの出力と前記逆位相信号生成部の出力とを合成してノイズ信号が減衰あるいは除去されたディジタル温度信号を出力する信号合成部を備えたプラント制御システムの温度検出システムを例示してある。
【００２２】
実施の形態２．
前記実施の形態１では、プラントのプロセス現場の温度を温度検出器１で検出して得られたアナログ温度信号をディジタル化したディジタル温度信号５０１に、ディジタル化された基準電圧折り返し信号５０２の逆位相信号（逆位相ディジタルノイズ信号）５０３を信号合成することでノイズ信号を除去あるいは減衰するケースを例示したが、ディジタル温度信号５０１と逆位相ディジタルノイズ信号５０３に時間的誤差があると、ノイズ信号がいくらか残ってしまう。そこで、本実施の形態２では、図２に例示してあるようにノイズ逆位相信号５０３との信号合成を複数回繰り返すことにより、ノイズ除去の効果を上げることができる。
【００２３】
つまり、本実施の形態２は、前述の実施の形態１に加え、前記逆位相ディジタルノイズ信号との前記合成を複数回繰り返すことによりノイズ信号がより効果的に減衰あるいは除去されたディジタル温度信号を出力することが可能なプラント制御システムの温度検出システムの事例である。
【００２４】
実施の形態３．
本実施の形態３は、前述の実施の形態２に更に改良を加え、前述の実施の形態２でノイズ除去されたディジタル温度信号に、移動平均処理を追加して行うものであり、具体的には、図３に例示してあるように、アクティブノイズキャンセル処理部５によるディジタル温度信号のアクティブノイズキャンセル処理の後段で、移動平均処理部４６によるディジタル温度信号の移動平均処理を併せて実施することにより、さらにノイズ除去の効果を上げることができるプラント制御システムの温度検出システムの事例である。
【００２５】
つまり、本実施の形態３は、前述の実施の形態２に更に改良を加え、前記逆位相ディジタルノイズ信号との前記合成を複数回繰り返すことによりノイズ信号が減衰あるいは除去されたディジタル温度信号を移動平均処理部４６で移動平均処理して出力するプラント制御システムの温度検出システムの事例である。
【００２６】
なお、移動平均処理とは、処理周期毎に直近のn個のデータの平均値を求めることであ
り、これによりノイズの影響による突発的なデータの大きな変化を平滑化することができる。
【００２７】
実施の形態４．
前述の実施の形態２では、温度検出器１からのアナログ信号をそのままアンプ４１へ入
力していたが、本実施の形態４は、図４に示すように、ローパスフィルタ４７によるノイズ除去を前述の実施の形態２に追加したプラント制御システムの温度検出システムの事例である。
【００２８】
つまり、本実施の形態４は、ローパスフィルタ４１によるアナログ温度信号のフィルタ処理、前述の実施の形態２におけるアクティブノイズキャンセル処理部５によるディジタル温度信号のアクティブノイズキャンセル処理を併せて実施することにより、さらにノイズ除去の効果を上げることができるプラント制御システムの温度検出システムの事例である。
【００２９】
実施の形態５．
本実施の形態５は、前述の実施の形態４でノイズ除去されたディジタル温度信号に、図５に示すように、移動平均処理部４６による移動平均処理を追加して行うプラント制御システムの温度検出システムの事例である。
【００３０】
つまり、本実施の形態５は、ローパスフィルタ４１によるアナログ温度信号のフィルタ処理、このフィルタ処理の後段におけるアクティブノイズキャンセル処理部５によるディジタル温度信号の繰り返しアクティブノイズキャンセル処理、およびこのアクティブノイズキャンセル処理の後段における移動平均処理部４６によるディジタル温度信号の移動平均処理、を併せて実施することにより、さらにノイズ除去の効果を上げることができるプラント制御システムの温度検出システムの事例である。
【００３１】
なお、図１〜図６の各図において、同一符合は同一または相当部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の実施の形態１を示す図で、プラント制御システムの温度検出システムの一例を示すシステム構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２を示す図で、プラント制御システムの温度検出システムの他の例を示すシステム構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３を示す図で、プラント制御システムの温度検出システムの更に他の例を示すシステム構成図である。
【図４】この発明の実施の形態４を示す図で、プラント制御システムの温度検出システムの更に他の例を示すシステム構成図である。
【図５】この発明の実施の形態５を示す図で、プラント制御システムの温度検出システムの更に他の例を示すシステム構成図である。
【図６】従来のプラント制御システムの温度検出システムの例を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    温度検出器（熱電対）、  ２    ケーブル、  ３    ノイズ、
４    アナログ入力装置（アナログ入力カード）、
５    アクティブノイズキャンセル処理部、  ６    ＣＰＵカード、
４０    基準電圧、  ４１    アンプ、  ４２    第１のＡ／Ｄコンバータ、
４３    アンプ、  ４４    第２のＡ／Ｄコンバータ、
４５    上位ＣＰＵへの通信処理部、  ４６    移動平均処理部、
４７    ローパスフィルタ、  ５１    逆位相信号生成部、  ５２    信号合成部、
１０１    温度検出器（熱電対）の出力であるアナログ温度信号、
２０１    アナログ入力装置（アナログ入力カード）で取り込むアナログ温度信号、
２０２    ローパスフィルタでノイズ減衰あるいは除去されたアナログ温度信号、
３０１    アナログノイズ信号、
４０１    アナログ入力装置（アナログ入力カード）で取り込む基準電圧折り返し信号、
５０１    Ａ／Ｄ変換されたディジタル温度信号、
５０２    Ａ／Ｄ変換された基準電圧折り返し信号、
５０３    ディジタルノイズ信号と逆位相の逆位相ディジタルノイズ信号、
５０４    ノイズ信号が減衰あるいは除去されたディジタル温度信号、
Ｐ    プラントのプロセス現場、  ＴＳＷ    温度信号線、
ＮＳＷ    ノイズ信号伝送線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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