(57)【要約】【課題】より多くの台数をフィールドバスケーブルに接続可能なデバイス（現場型計器）、及びかかるデバイスを複数備えた複数デバイスへの電力供給システムを提供する。【解決手段】フィールドバスケーブル７０と、フィールドバスケーブルに接続される複数のデバイス１０と、フィールドバスケーブルを介して各デバイスに電力を供給する電源部９０とを有する複数デバイスへの電力供給システムにおいて、フィールドバスケーブルを介して、各デバイスにループ電流が供給されるようになった複数デバイスへの電力供給システムに接続されるデバイスであって、デバイスに供給されるループ電流の電流値を切替える切替え手段を備えている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に電源部が接続されたフィールドバスケーブルの当該電源部から個別に供給されるループ電流によって作動し、前記フィールドバスケーブルに複数接続されることで一つのフィールドバスセグメントを構成するデバイスであって、
前記デバイスは、当該デバイスに供給されるループ電流の電流値を切替える切替え手段をそれ自身に備えていることを特徴とするフィールドバスケーブルに接続されるデバイス。
【請求項２】
フィールドバスケーブルと、
前記フィールドバスケーブルに接続される複数のデバイスと、
前記フィールドバスケーブルを介して各デバイスに電力を供給する電源部とを有する複数デバイスへの電力供給システムであって、
前記複数デバイスへの電力供給システムは、前記フィールドバスケーブルを介して、各デバイスにループ電流が供給されるようになっており、
前記各デバイスには当該デバイスに供給されるループ電流の電流値を切替える切替え手段が備わっていることを特徴とする複数デバイスへの電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、バス電源供給タイプのフィールドバスケーブルに接続されるデバイス及びこのフィールドバスケーブルに接続された複数のデバイスへの電力供給システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、バス電源供給タイプのフィールドバスにおいて一つのセグメントに複数のデバイス（現場型計器）が接続されて、フィールドバスケーブルに接続された電源からこれらのデバイスに電力を供給することが従来から行われている。これは、いわゆるトランクケーブルを用いてこれを適所に分岐させてデジタル化するいわゆるセグメント方式であり、省配線の観点から普及しつつある。
【０００３】
かかるシステムの具体例を図１に示す。同図で一つのセグメントに接続された複数のデバイス５０は、例えば差圧圧力発信器５１、電磁流量計５２、バルブポジショナ５３、温度計５４等の現場のフィールド機器（現場型計器）から構成される。
【０００４】
なお、一つのセグメントには一つのコンピュータ８０が接続され、当該コンピュータ８０によって当該セグメントを構成するフィールド側の個々のデバイス５０をコントロールルーム側で管理するようになっている。また、ターミネータ６１，６２は電流信号を電圧に変換するためのもので、抵抗とコンデンサとから構成されている。
【０００５】
通常、一つのセグメントは、上述の通り単一のフィールドバスケーブル７０とこれに備わった複数のデバイス５０からなり、その一つのセグメントには一つの電源９０が備わっている。また、電源９０は、そのセグメントの全デバイス５０の消費電流をまかなうようになっている。なお、このようなバス電源供給タイプの各デバイス５０は、ループ電流をある固定値に設定し、その電流で当該デバイス５０の回路が動作するように設計されている。
【０００６】
このとき、例えば電源が全体で３００ｍＡの電流供給能力がある場合について考えてみる。この場合、デバイス５０のループ電流が１０ｍＡならば、デバイス５０をフィールドバスケーブル７０に最大３０台接続できることになる。また、デバイス５０のループ電流が２０ｍＡならば、デバイス５０をフィールドバスケーブル７０に最大１５台接続でき、３０ｍＡならば、デバイス５０をフィールドバスケーブル７０に最大１０台接続できるということになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ひとつのセグメントに対するデバイス５０の接続台数が多い方が製品のスペックとして有利なため、セグメントの各デバイス５０で消費されるループ電流は小さい方が望ましい。
【０００８】
しかし、通常時は使わない機能で時々使うような、例えばＳ／Ｗのアップデートといったプログラムの変更（フラッシュメモリへのプログラムの書き換え）など、その機能を動作させると消費電流が増えるような機能をデバイス５０で使用する場合がある。このような場合において、プログラムの変更時にデバイス５０に別電源を接続して電流を供給したり、デバイス５０をフィールドバスケーブル７０から外して別電源に接続しなおしてプログラムの変更を行なうようなやり方も考えられる。しかしながら、このような取外しや付加的電源の接続を必要とするようなデバイスでは使い勝手が悪く、現場では使い物にならないと言える。
【０００９】
一方、このような現場での煩雑な作業を省くために、各デバイス５０に電力を供給するためのループ電流を、通常時では必要としない高い電流値に予め余裕をもって設定し、消費電流が増えた時に現場でメンテナンス無しに対処できる方策も考えられる。具体的には、デバイス５０のループ電流が通常２０ｍＡならば、プログラムの変更等を考慮してデバイス５０のループ電流を３０ｍＡに余裕をもって設定しておくような方策である。
【００１０】
しかしながら、例えば最大で３００ｍＡの電流を流せる能力のある電源にフィールドバスケーブル７０が接続されている場合、デバイス５０のループ電流が通常２０ｍＡならば最大１５台のデバイス５０を当該フィールドバスケーブル７０に接続できるにも係わらず、これを３０ｍＡに余裕をもって設定しなおすと、最大で１０台のデバイス５０しか当該フィールドバスケーブル７０に接続できなくなる。即ち、一つのセグメントに対するデバイス５０の接続台数が２／３となって製品のスペック上不利になる。
【００１１】
本発明の目的は、より多くの台数をフィールドバスケーブルに接続可能なデバイス（現場型計器）を提供することと、かかるデバイスを複数備えた複数デバイスへの電力供給システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のデバイスは、一端に電源部が接続されたフィールドバスケーブルの当該電源部から個別に供給されるループ電流によって作動し、前記フィールドバスケーブルに複数接続されることで一つのフィールドバスセグメントを構成するデバイスであって、前記デバイスは、当該デバイスに供給されるループ電流の電流値を切替える切替え手段をそれ自身に備えていることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の請求項２に記載の複数デバイスへの電力供給システムは、フィールドバスケーブルと、前記フィールドバスケーブルに接続される複数のデバイスと、前記フィールドバスケーブルを介して各デバイスに電力を供給する電源部とを有する複数デバイスへの電力供給システムであって、前記複数デバイスへの電力供給システムは、フィールドバスケーブルを介して、各デバイスにループ電流が供給されるようになっており、各デバイスには当該デバイスに供給されるループ電流の電流値を切替える切替え手段が備わっていることを特徴としている。
【００１４】
各デバイスに備わった切替え手段によって当該デバイスに供給されるループ電流の電流値を各デバイスごとに切替えることができる。従って、デバイスのプログラム変更時において現場でデバイスを外して補助電源を接続しなおすような面倒なメンテナンス作業を必要としない。
【００１５】
また、めったに起きないデバイスのプログラム変更に備えて全デバイスのループ電流を予め余裕をもって大きくしておく必要がないので、フィールドバスの一つのセグメントをより多くのデバイスで構成することができるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態にかかるデバイス及び複数デバイスへの電力供給システムについて図面に基づいて説明する。
【００１７】
本発明の一実施形態にかかるデバイス及び複数デバイスへの電力供給システムは、全体構成が図１に示した概略構成図と共通し、個々のデバイスに本発明に特有の工夫点が施されている。
【００１８】
即ち、両端にターミネータ６１，６２を備えたフィールドバスケーブル７０のコントロールルーム側にはコンピュータ８０及び電源９０が接続され、フィールド側には複数のデバイス１０が接続されてフィールドバスセグメントを構成している。
【００１９】
ターミネータ６１，６２は前述の通り、電流信号を電圧に変換するためのもので、抵抗とコンデンサとから構成されている。また、コンピュータ８０は各デバイス１０の動作状況を監視するためのものである。なお、各デバイス１０はいわゆる現場型計器であり、具体的には差圧圧力発信器１１、電磁流量計１２、バルブポジショナ１３、温度計１４等から構成されている。
【００２０】
図２は、本発明の一実施形態にかかる全てのデバイス１０に個別に設けられ、各デバイス１０のループ電流を切替えるスイッチング回路１００である。スイッチング回路１００は、これが備わったデバイス１０の有する特有の機能を発揮させる制御手段であるＣＰＵ１１０と、ＣＰＵ１１０のスイッチング指令信号により切替えられるアナログスイッチ１０１と、アナログスイッチ１０１の切替えによって抵抗値が変化する２００ｋΩ及び１００ｋΩの直列抵抗１０２，１０３と、直列抵抗の一端に接続されたメディア・アタッチメント・ユニット（以下、「ＭＡＵ」とする）１２０を備えている。
【００２１】
なお、ＭＡＵ１２０は、フィールドバスケーブル７０との関係で構成される通信レイヤにおける物理層（フィジカルレイヤ）の制御を行うためのＩＣである。また、直列抵抗の一端はＭＡＵ１２０のループ電流設定ポート１２１に接続されている。そして、このようなバス電源供給タイプの複数のフィールドバスデバイス１０を備えたシステムにおいて、各デバイス１０に設けたスイッチング回路によってフィールドバスセグメントのうちの各デバイス１０が消費する電流を必要に応じて切替えるようになっている。なお、抵抗１０４は、ＣＰＵ１１０が作動していない場合にアナログスイッチ１０１を閉じて抵抗１０２に２０ｍＡの電流が流れるようにする抵抗である。また、抵抗１０３の一方はグランド１０５で接地されている。
【００２２】
各デバイス１０は図示しないフラッシュメモリをそれ自身備えており、プログラムの書き換え（アップデート）を可能にしている。これは、デバイス１０に何らかのトラブルがあった場合、トラブルの復旧時にソフトウエアをアップデートする必要があるためである。即ち、このようなプログラムの書き換えができないとデバイス自体を交換しなければならないが、本実施形態にかかる各デバイス１０はフラッシュメモリを備えることでプログラムを再度ダウンロードしてその書き換えを可能とし、面倒なデバイス交換を行なわなくて済むようにしている。
【００２３】
なお、プログラムをアップデートするときは、書き込み特有のエネルギーを必要とするので、当該デバイス１０の通常使用時に消費する電流より例えば１０ｍＡ程度余分な消費電流を必要とする。
【００２４】
続いて、各デバイスのループ電流を切替える具体的な方法について説明する。
【００２５】
ここで、各デバイス１０の通常使用時は各デバイス１０においてＣＰＵ１１０からの信号によって各デバイス１０が備えたアナログスイッチ１０１を閉じておき、抵抗値を２００ｋΩとして各デバイス１０のループ電流を２０ｍＡとする。そして、この２０ｍＡのループ電流をＭＡＵ１２０に供給して当該ループ電流を各デバイス１０の通常動作のために使用する。
【００２６】
一方、複数あるデバイス１０のうち、特定のデバイス（ここでは仮にデバイス１３とする）のフラッシュメモリをアップデートする必要が生じた場合、デバイス１３のＣＰＵ１１０が当該デバイス１３に備わったアナログスイッチ１０１を切替えて（開いて）抵抗値を３００ｋΩとし、デバイス１３のループ電流のみ３０ｍＡとする。（残りのデバイス１０のループ電流は全て２０ｍＡである。）そして、この３０ｍＡのループ電流を当該デバイス１３のＭＡＵ１２０に供給し、プログラムの書き換え等を行なう。
【００２７】
なお、ＣＰＵ１１０のスイッチング切替え信号はトランスミッタからのプログラム書き換えコマンドに応じて行なわれ、ダウンロード中に該当するデバイス５３のアナログスイッチ１０１を切替えて通常の２０ｍＡの電流に１０ｍＡの電流を加えてＭＡＵ内のフラッシュメモリの書き換えを行なう。そして、プログラムのダウンロードが終了すると、ＣＰＵ１１０からの指令信号により、アナログスイッチ１０１を元の状態に戻す。
【００２８】
このようなプログラムの書き換えは複数のデバイス１０で同時に行なうことはなく、必要なデバイス毎に１台づつ行なうようになっている。
【００２９】
本実施形態にかかる複数デバイスへの電力供給システムは、上述の通り特定のデバイス毎にアナログスイッチを切替えて必要なデバイスのみ消費電流を一時的に増加させることで、以下のメリットが生じる。
【００３０】
例えば、上述の実施形態のように通常の各デバイス１０のループ電流を２０ｍＡとして、アナログスイッチによる切替えによって特定のデバイス（ここでは仮にデバイス１３とする）のループ電流を３０ｍＡとした場合について考える。フィールドバスケーブル７０の電源９０が３００ｍＡの電流をそのフィールドバスセグメントに供給できるとすると、従来例として紹介した各デバイス５０の全てにおいて３０ｍＡの消費電流を予め設定したタイプの場合、３００／３０＝１０台のデバイスしかそのフィールドバスケーブルに接続できない。
【００３１】
一方、本実施形態にかかる複数のデバイス１０をフィールドバスケーブル７０に繋いだシステムの場合、プログラムの書き換え等のためにアナログスイッチ１０１の切替えによってデバイス１３一台分の消費電流（３０ｍＡ）を確保し、他のデバイスは全て通常動作用の消費電流（２０ｍＡ）を供給するだけで済む。従って、フィールドバスケーブル７０の電源９０が３００ｍＡの電流をそのフィールドバスセグメントに供給できるとすると、（３００−３０）／２０＋１＝１４．５台、即ち、同じフィールドバスケーブルで１４台のデバイスを接続できることになる。その為、かかるバス電源供給タイプのフィールドバスデバイス１０のシステムにおいて従来例に較べてスペック上有利なシステムを実現することができる。
【００３２】
なお、本発明にかかるバス電源供給タイプのフィールドバスデバイスにおいては、各デバイスの消費電流がより少ない方がスペック上の利点が明らかになる。ここで、フィールドバスセグメントを構成する各デバイス１０’の消費電流がそれぞれ１０ｍＡであるとし、プログラム書き換え時に上述のアナログスイッチ切替えによって当該デバイス１３’の消費電流のみを２０ｍＡに変更する場合について考える。
【００３３】
この場合、従来例として紹介した各デバイス５０’の全てにおいて２０ｍＡの消費電流を予め設定した場合は、３００／２０＝１５台だけそのフィールドバスケーブル７０にデバイスを接続できる。
【００３４】
一方、本実施形態にかかる複数のデバイス１０’をフィールドバスケーブル７０に繋いだシステムの場合、プログラムの書き換え等のためにアナログスイッチ１０１の切替えによってデバイス１３’一台分の消費電流（２０ｍＡ）を確保して、他のデバイス１０’は全て通常動作用の消費電流（１０ｍＡ）を供給するだけで済む。従って、フィールドバスケーブル７０の電源９０が３００ｍＡの電流をそのフィールドバスセグメントに供給できるとすると、（３００−２０）／１０＋１＝２９台、即ち、同じフィールドバスケーブル７０で２９台のデバイスを接続できることになり、かかるバス電源供給タイプのフィールドバスデバイスのシステムにおいて従来例に較べてスペック上かなり有利なシステムを実現することができる。
【００３５】
なお、上述の実施形態におけるデバイス消費電流切替え用のスイッチング回路としてアナログスイッチ１０１を用いた例を紹介したが、必ずしもこれに限定されずプッシュボタンやスライドスイッチ等のＨ／Ｗスイッチによって切替えるようにしても良い。かかるＨ／Ｗスイッチを現場でメンテナンス時に切替えるようにしても、従来のようにデバイス自体を現場で取り外してフラッシュメモリ書き換え用の電源を新たに繋ぎなおす等の面倒な作業を行なわなくて済むので、メンテナンスの効率を格段に向上させることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載のデバイス及び請求項２に記載の複数デバイスへの電力供給システムは、各デバイスに備わった切替え手段によって当該デバイスに供給されるループ電流の電流値を切替えることができる。従って、デバイスのプログラム変更時において現場でデバイスを外してプログラム書換え用電源を接続しなおすような面倒なメンテナンス作業を必要としない。
【００３７】
また、めったに起きないデバイスのプログラム変更に備えて全デバイスのループ電流を、余裕をもって大きくしておく必要がなく、フィールドバスの一つのセグメントをより多くのデバイスで構成することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるバス電源供給タイプのフィールドバスデバイスのシステム及び従来のバス電源供給タイプのフィールドバスデバイスのシステムを表した概略図である。
【図２】図１に示した本実施形態にかかるバス電源供給タイプのフィールドバスデバイスの各デバイスに備わったアナログスイッチ回路を示した概略図である。
【符号の説明】
１０，１０’    デバイス
１１    差圧圧力発信器
１２    電磁流量計
１３    バルブポジショナ
１４    温度計
５０，５０’    デバイス
５１    差圧圧力発信器
５２    電磁流量計
５３    バルブポジショナ
５４    温度計
６１，６２    ターミネータ
７０    フィールドバスケーブル
８０    コンピュータ
９０    電源
１０１    アナログスイッチ
１０２，１０３    抵抗
１１０    ＣＰＵ
１２０    ＭＡＵ
【図１】
2004341790.tif 000003
【図２】
2004341790.tif 000004