(57)【要約】【課題】電力を供給する伝送線路に接続され、演算処理を実行し外部機器と通信を行うフィールド機器において、伝送線路から供給される電流と演算処理に対する動作クロック周波数を可変して、低消費電力用または高速演算処理用を１種類の構成で実現するフィールド機器を提供すること。【解決手段】電力を供給する伝送線路に接続され、演算処理を実行し外部機器と通信を行うフィールド機器において、前記伝送線路から供給される電流と前記演算処理に対する動作クロック周波数を、少なくとも２段階に可変するための設定データを出力する設定部と、前記設定データに基づき前記伝送線路から供給される電流を可変する電流可変部と、前記設定データに基づき前記演算処理に対する動作クロック周波数を可変する周波数可変部を備えた、ことを特徴とするもの。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を供給する伝送線路に接続され、演算処理を実行し外部機器と通信を行うフィールド機器において、
前記伝送線路から供給される電流と前記演算処理に対する動作クロック周波数を、少なくとも２段階に可変するための設定データを出力する設定部と、
前記設定データに基づき前記伝送線路から供給される電流を可変する電流可変部と、
前記設定データに基づき前記演算処理に対する動作クロック周波数を可変する周波数可変部を備えた、
ことを特徴とするフィールド機器。
【請求項２】
前記設定部は、前記電流可変部に伝送線路から供給される電流を増加させる設定データを出力して第１の所定時間を経過した後に前記周波数可変部に動作クロック周波数を増加させる設定データを出力する、または前記周波数可変部に動作クロック周波数を減少させる設定データを出力して第２の所定時間を経過した後に前記電流可変部に伝送線路から供給される電流を減少させる設定データを出力する、
ことを特徴とする請求項１記載のフィールド機器。
【請求項３】
前記設定部の設定データを記憶する記憶部と、
前記フィールド機器が起動した後に前記記憶部に記憶されたデータを前記設定部の設定データに書き込むための書き込み部を備えた、
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のフィールド機器。
【請求項４】
前記通信はフィールドバス通信である、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のフィールド機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を供給する伝送線路に接続され、演算処理を実行し外部機器と通信を行うフィールド機器に関し、伝送線路から供給される電流と演算処理に対する動作クロック周波数を可変して、低消費電力または高速演算処理を１種類の構成で実現するフィールド機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１において、直流電源とフィールド機器が伝送線路に接続され、直流電源から伝送線路を介し電力を供給されるフィールド機器（例えばバスパワード伝送器）は、伝送線路から電流を引き込む電流引込回路を有し、引き込んだ電流を内部回路に供給する。そして、フィールド機器は、内蔵されたフラッシュＲＯＭなどの不揮発性メモリに記憶されたソフトウエアを、バージョンアップの目的でフィールドバス（ファウンデーションフィールドバスなど）などの通信に従い、書き換えることがある。このとき不揮発性メモリは、ソフトウエアの書き換えに、書き換えを行わないときに比べて、大きな電流を必要とする。そのため電流引込回路は、その書き換えの間、引き込み電流を大きくすることのできる回路（特許文献１  図１、２、３参照）を有している。
【０００３】
また、特許文献２において、直流電源から伝送線路を介し電力を供給されるフィールド機器（例えば二線式信号伝送器）は、不揮発性メモリに記憶されたデータを書き換える間、演算制御部の動作クロック周波数を下げる手段（特許文献２  図１参照）を有している。この手段により、フィールド機器は、演算制御部の消費する電流を低減し、その低減された電流を不揮発性メモリに使用してデータを書き換えることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５４７１４号公報
【特許文献２】特許第３５１７８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２におけるフィールド機器は、不揮発性メモリに記憶されたデータを書き換える目的で、その書き換えの間、前記電流引込回路によって、伝送線路から供給される電流を大きくしたり、前記演算制御部の動作クロック周波数を下げる手段によって、動作クロック周波数を下げることを特徴としている。
【０００６】
一方、図７のフィールド機器（差圧伝送器３４など）を含むプラント設備３７は、ホスト装置２４、コントローラ２６、Ｉ／Ｏ装置（入出力装置）２８、直流電源３３、差圧伝送器３４、伝送線路２９、３０などから構成されている。外部機器であるコントローラ２６は、伝送線路、Ｉ／Ｏ装置を介し、フィールド機器と通信を行うことによってプロセス制御を行う。なお、フィールド機器には、差圧伝送器３４のほか、温度伝送器３５、渦流量計３６などがあり、通信には、フィールドバス通信やハート通信などがある。
【０００７】
直流電源３３は、フィールド機器に伝送線路２９、３０を介し電力を供給するが、直流電源３３の出力電流容量に制限があるため、フィールド機器は、供給される電流を小さくし、直流電源への接続台数を多くして、複数のフィールド機器を使用したときに、直流電源の台数を低減したり、低消費電力のプラント設備を実現したい要求がある（以下、この要求に対応するフィールド機器を「低消費電力用」という）。
【０００８】
また、フィールド機器の演算処理時間を短縮し、演算されたプロセス量（差圧値など）を速くコントローラ２６に送信して、速い制御周期を有する高速のプロセス制御を行うため、フィールド機器の演算処理に対する動作クロック周波数を大きくしたい要求がある（以下、この要求に対応するフィールド機器を「高速演算処理用」という）。
【０００９】
そして、低消費電力用フィールド機器は、伝送線路から供給される電流を小さくするため（例えば１０ｍＡ）、動作クロック周波数を小さくし（例えば１ＭＨｚ）、演算処理を行う演算部の消費電力を小さくする必要がある。そのため、速い制御周期を有する高速のプロセス制御を行えないことがある。
【００１０】
一方、高速演算処理用フィールド機器は、動作クロック周波数を大きくするため（例えば８ＭＨｚ）、演算部の消費電力が大きくなり、伝送線路から供給される電流を大きく（例えば１７ｍＡ）する必要がある。そのため、直流電源への接続台数が少なくなってしまうことがある。
【００１１】
例えば差圧伝送器は、その用途に応じて、低消費電力用と高速演算処理用の２種類の構成を必要とし、製造業者やユーザーは、いずれの用途にも対応できるように２種類の差圧伝送器を在庫として持つ必要を生じ、在庫数量の増加や在庫の管理負担が大きくなりうる。また、ユーザーが、低消費電力用と高速演算処理用を誤発注する恐れもある。
【００１２】
そのような場合、１種類の差圧伝送器が、設定によって低消費電力用または高速演算処理用に変更できれば、在庫数量や在庫管理負担の低減、誤発注を防止できるが、前記特許文献１、２では、その目的が異なるため実現できない可能性がある。
【００１３】
本発明の目的は、電力を供給する伝送線路に接続され、演算処理を実行し外部機器と通信を行うフィールド機器において、伝送線路から供給される電流と演算処理に対する動作クロック周波数を可変して、低消費電力用または高速演算処理用を１種類の構成で実現するフィールド機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するために、請求項１の発明は、
電力を供給する伝送線路に接続され、演算処理を実行し外部機器と通信を行うフィールド機器において、
前記伝送線路から供給される電流と前記演算処理に対する動作クロック周波数を、少なくとも２段階に可変するための設定データを出力する設定部と、
前記設定データに基づき前記伝送線路から供給される電流を可変する電流可変部と、
前記設定データに基づき前記演算処理に対する動作クロック周波数を可変する周波数可変部を備えた、
ことを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、
前記設定部は、前記電流可変部に伝送線路から供給される電流を増加させる設定データを出力して第１の所定時間を経過した後に前記周波数可変部に動作クロック周波数を増加させる設定データを出力する、または前記周波数可変部に動作クロック周波数を減少させる設定データを出力して第２の所定時間を経過した後に前記電流可変部に伝送線路から供給される電流を減少させる設定データを出力する、
ことを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１または２のいずれかに記載の発明において、
前記設定部の設定データを記憶する記憶部と、
前記フィールド機器が起動した後に前記記憶部に記憶されたデータを前記設定部の設定データに書き込むための書き込み部を備えた、
ことを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、
前記通信はフィールドバス通信である、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電力を供給する伝送線路に接続され、演算処理を実行し外部機器と通信を行うフィールド機器において、伝送線路から供給される電流と演算処理に対する動作クロック周波数を可変して、低消費電力用または高速演算処理用を１種類の構成で実現するフィールド機器を実現できる。また、製造業者やユーザーは、フィールド機器の在庫数量や在庫管理負担を低減、誤発注を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第１の実施例］
第１の実施例を図１を用いて説明する。図１は、図７に示された差圧伝送器３４などのフィールド機器のブロック図である。
【００２０】
フィールド機器１８は、演算部５、設定部６、電流可変部１０、クロック発生部１１、周波数可変部１２、通信部１５などから構成される。
【００２１】
センサ１は、圧力などの物理量を電気信号に変換し、センサ入力信号処理部２が、その電気信号を増幅、ノイズ除去を行い、ＡＤコンバータ３に出力する。ＡＤコンバータ３は、入力された信号をデジタル値に変換し演算部５に出力する。なお、センサ入力信号処理部２の出力は、センサ駆動部４に入力され、その出力によってセンサ１が駆動され、前記電気信号が誘起される。
【００２２】
演算部５は、前記デジタル値に所定の係数を乗算するなどの演算処理を行い、差圧値などのプロセス量を算出する。演算処理は、分周部１３から演算部５に出力される動作クロックに従い実行され、その処理ステップを進める。
【００２３】
周波数可変部１２は、演算処理に対する動作クロック周波数を可変する。それは、分周部１３、分周比制御部１４から構成され、クロック発生部１１は、発生したクロックを分周部１３に入力する。分周比制御部１４は、設定部６から入力される設定データに基づき、前記クロックの分周比を分周部１３に出力し、分周部１３は、分周比に基づき前記クロックを分周した演算処理に対する動作クロックを、演算部５に出力する。
【００２４】
電流可変部１０は、演算部５の出力に基づき、接続された伝送線路１６、１７から所定の電流を引き込み、フィールド機器の内部回路はこの電流を供給される。通信部１５は、電流可変部１０、伝送線路１６、１７を介し、コントローラ２６と通信を行い、通信のための送受信データを演算部５と受け渡しする。
【００２５】
電流可変部１０は、例えば特許文献１  図１、２、３と同様の構成をしており、設定部６から入力される設定データに基づき、伝送線路１６、１７から引き込む電流を可変する。詳しくは、特許文献１  図１、２のＳＷ１、ＳＷ２を操作、または特許文献１  図３のＤ／Ａコンバータに値を入力することによって電流を可変する。
【００２６】
設定部６は、変換部７、設定データ格納部８、設定データ出力部９から構成され、分周比制御部１４と電流可変部１０に設定データを出力する。通信部１５は、コントローラ２６から受信したデータを変換部７に出力し、変換部７は、そのデータを設定データに変換し設定データ格納部８に格納する。設定データ格納部８は、格納した設定データを設定データ出力部９に出力し、設定データ出力部９は、その設定データを分周比制御部１４と電流可変部１０に出力する。なお、切り換えスイッチ（図示しない）の出力が、変換部７へ入力され設定データに変換されてもよい。
【００２７】
図４に示されたフローチャートを用いて、フィールド機器の動作を説明する。伝送線路から供給される電流と演算処理に対する動作クロック周波数を、２段階に可変する高速演算処理用の高速演算モードと低消費電力用の低消費電力モードについて説明する。
【００２８】
通信部１５が前記モードを受信した後（ステップＳ１）、変換部７が受信したモードを受け取り、現在のモードと受信したモードを比較する（ステップＳ２）。両方が一致していれば、この処理は終了する。不一致であって、変換部７が、受信したモードを高速演算モードであると判定（ステップＳ３）したとき、一例として、供給される電流を１７ｍＡ、動作クロック周波数を８ＭＨｚに設定するための設定データを生成し、それらを設定データ格納部８へ格納する（ステップＳ４）。
【００２９】
次に（ステップＳ５は後述）、設定データ出力部９は、設定データ格納部８に格納された設定データを受け取り、設定データを分周比制御部１４と電流可変部１０に出力し（ステップＳ６）、供給される電流は１７ｍＡに、動作クロック周波数は８ＭＨｚに可変される（ステップＳ７）。
【００３０】
変換部７が、受信したモードを低消費電力モードであると判定（ステップＳ３）したとき、一例として、供給される電流を１０ｍＡ、動作クロック周波数を１ＭＨｚに設定するための設定データを生成し、それらを設定データ格納部８へ格納する（ステップＳ８）。
【００３１】
次に（ステップＳ９は後述）、設定データ出力部９は、設定データ格納部８に格納された設定データを受け取り、設定データを分周比制御部１４と電流可変部１０に出力し（ステップＳ１０）、供給される電流は１０ｍＡに、動作クロック周波数は１ＭＨｚに可変される（ステップＳ１１）。
【００３２】
本実施例によって、電力を供給する伝送線路に接続され、演算処理を実行し外部機器と通信を行うフィールド機器において、伝送線路から供給される電流と演算処理に対する動作クロック周波数を可変して、低消費電力用または高速演算処理用を１種類の構成で実現するフィールド機器を実現できる。また、製造業者やユーザーは、フィールド機器の在庫数量や在庫管理負担を低減、誤発注を防止できる。なお、２段階のほか、それ以上の複数段階で可変してもよく、それによってさらに多くの、供給される電流と動作クロック周波数の組み合わせを行え、様々な用途に対応することができる。
【００３３】
［第２の実施例］
第２の実施例を図２を用いて説明する。図２は、図７に示された差圧伝送器３４などのフィールド機器のブロック図であり、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。
【００３４】
設定部６は、図１の構成のほかに制御部１９を有する。制御部１９は、設定データ格納部８と設定データ出力部９に接続され、図５に示されたフローチャートを用いて、フィールド機器の動作を説明する。なお、図５のステップＳ１２からＳ１６は、図４のステップＳ１からＳ５と、図５のステップＳ２２、Ｓ２３は、図４のステップＳ８、Ｓ９と同じである。
【００３５】
高速演算モードであれば、制御部１９は、設定データ格納部８に格納された設定データを受け取り、そのうちの供給される電流を１７ｍＡに設定するための設定データを設定データ出力部９に出力し、設定データ出力部９は、受け取ったデータを電流可変部１０に出力する（ステップＳ１７）。その後、所定時間（例えば１秒）を待ち（ステップＳ１８）、供給される電流は１７ｍＡに可変される（ステップＳ１９）。
【００３６】
次に、制御部１９は、動作クロック周波数を８ＭＨｚに設定するための設定データを設定データ出力部９に出力し、設定データ出力部９は、受け取ったデータを分周比制御部１４に出力し（ステップＳ２０）、動作クロック周波数は８ＭＨｚに可変される（ステップＳ２１）。
【００３７】
このように、動作クロック周波数を大きくすることにより、演算部の消費電力は大きくなるので、動作クロック周波数を大きくする前に供給される電流を大きくすることで、安定した可変動作を行うことができる。
【００３８】
また、低消費電力モードであれば、制御部１９は、設定データ格納部８に格納された設定データを受け取り、そのうちの動作クロック周波数を１ＭＨｚに設定するための設定データを設定データ出力部９に出力し、設定データ出力部９は、受け取ったデータを分周比制御部１４に出力する（ステップＳ２４）。その後、所定時間（例えば０．５秒）を待ち（ステップＳ２５）、動作クロック周波数は１ＭＨｚに可変される（ステップＳ２６）。
【００３９】
次に、制御部１９は、供給される電流を１０ｍＡに設定するための設定データを設定データ出力部９に出力し、設定データ出力部９は、受け取ったデータを電流可変部１０に出力し（ステップＳ２７）、供給される電流は１０ｍＡに可変される（ステップＳ２８）。
【００４０】
このように、動作クロック周波数を小さくし演算部の消費電力を小さくしてから、供給される電流を小さくすることで、安定した可変動作を行うことができる。
【００４１】
本実施例によって、伝送線路から供給される電流と演算処理に対する動作クロック周波数を可変するときに、安定した可変動作を行うことができる。
【００４２】
［第３の実施例］
第３の実施例を図３を用いて説明する。図３は、図７に示された差圧伝送器３４などのフィールド機器のブロック図であり、図２と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。
【００４３】
フィールド機器２３は、図２の構成のほかに記憶部２１、書き込み部２２を有する。記憶部２１、書き込み部２２、設定データ格納部８はそれぞれ接続され、図４、５、６に示されたフローチャートを用いて、フィールド機器の動作を説明する。
【００４４】
設定データ格納部８に格納された設定データは、高速演算モードか低消費電力モードかを示す可変モードデータとともに、記憶部２１に記憶される（図４のステップＳ５、Ｓ９、図５のステップＳ１６、Ｓ２３）。
【００４５】
図６に示された、フィールド機器の起動処理において、起動した後、書き込み部２２は記憶部２１に記憶されたデータを、設定データ格納部８に書き込む（ステップＳ２９）。
【００４６】
制御部１９が、設定データ格納部８に書き込まれたデータを受け取り、可変モードデータを高速演算モードと判定すれば（ステップＳ３０）、フィールド機器は図５のステップＳ１７からＳ２１と同様の動作を行う（ステップＳ３１からＳ３５）。また、低消費電力モードと判定すれば、図５のステップＳ２４からＳ２８と同様の動作を行う（ステップＳ３６からＳ４０）。
【００４７】
本実施例によって、直流電源３３の出力電圧が、０ボルト付近に低下そして復帰することで、フィールド機器が再起動するときでも、フィールド機器は前記起動処理により、高速演算モードまたは低消費電力モードの動作を継続できる。また、フィールド機器は起動した後、低消費電力モードの動作を行ってから、ステップＳ２９以降を行うことによって、直流電源３３が過負荷になるのを防止することができる。
【００４８】
なお、第１から第３の実施例は、ファウンデーションフィールドバス、プロフィバス通信などのフィールドバス通信のほか、マルチドロップ型のハート通信でも行うことができる。また、演算部５、設定部６、分周比制御部１４、通信部１５、書き込み部２２は、それぞれマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）で行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】フィールド機器の具体例を示すブロック図である。
【図２】フィールド機器の他の具体例を示すブロック図である。
【図３】フィールド機器の他の具体例を示すブロック図である。
【図４】フィールド機器の電流、周波数可変処理の動作を示すフローチャートの例である。
【図５】フィールド機器の電流、周波数可変処理の動作を示す他のフローチャートの例である。
【図６】フィールド機器の起動処理の動作を示すフローチャートの例である。
【図７】従来のフィールド機器を含むプラント設備の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  センサ
２  センサ入力信号処理部
３  ＡＤコンバータ
４  センサ駆動部
５  演算部
６  設定部
７  変換部
８  設定データ格納部
９  設定データ出力部
１０  電流可変部
１１  クロック発生部
１２  周波数可変部
１３  分周部
１４  分周比制御部
１５  通信部
１６、１７  伝送線路
１８  フィールド機器
【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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【図７】
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