(57)【要約】【課題】簡単かつ安価な構成で、制約なく、外部設定器を使用して付加機能プログラムのダウンロードを行えるようにする。【解決手段】入力＆電源供給回路１Ａ’に、定電流Ｉｃ１（３．６ｍＡ）を生成する定電流源１Ａ１に加え、定電流Ｉｃ２（１５ｍＡ）を生成する定電流源１Ａ２を設ける。定電流源１Ａ１，１Ａ２の前段に電源切替部１Ａ３を設ける。通常時（バルブ制御時）には、ＳＷ１をオン、ＳＷ２をオフとする。この場合、内部回路１Ｂには、定電流源１Ａ１が生成する定電流Ｉｃ１が動作電源として与えられる。ダウンロード時には、ＳＷ１をオフ、ＳＷ２をオンとし、上位側制御システムに制御信号電流Ｉ０を２０ｍＡに固定するよう依頼する。これにより、内部回路１Ｂには、定電流源１Ａ２が生成する定電流Ｉｃ２が動作電源として与えられる。【選択図】        図２
2004151941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも演算処理部およびこの演算処理部を動作させるためのプログラムを格納した書き換え可能な記憶部を有する内部回路と、上位側システムより一対の電線を介して、下限電流値から上限電流値の範囲の電流を受け、この電流から前記内部回路への動作電源を生成する動作電源生成部と、前記一対の電線との接続部とは別に設けられた外部設定器との接続部とを備えたフィールド機器において、
前記動作電源生成部が生成する動作電源を前記下限電流値未満の第１の動作電源と前記下限電流値以上かつ前記上限電流値以下の第２の動作電源との何れか一方に切り替える動作電源切替手段
を備えたことを特徴とするフィールド機器。
【請求項２】
請求項１に記載されたフィールド機器において、
前記動作電源切替手段は、前記外部設定器との接続部に前記記憶部に格納されているプログラムの書き換えを可能とする外部設定器が接続されたときに、前記動作電源生成部が生成する動作電源を前記第１の動作電源から前記第２の動作電源に切り替えることを特徴とするフィールド機器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたフィールド機器において、
前記外部設定器との接続部に前記記憶部に格納されているプログラムの書き換えを可能とする外部設定器が接続されたときに、前記一対の電線を介する電流の値を前記第２の動作電源以上の所定値とするように、前記上位側システムに依頼する手段を備えたことを特徴とするフィールド機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラントなどで使用されるフィールド機器に関し、より詳細には、一対の電線を介して上位側システムと接続されるバルブポジショナや電磁流量計などのフィールド機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バルブポジショナや電磁流量計などのフィールド機器は、演算処理部およびこの演算処理部を動作させるためのプログラムを格納した記憶部を有する内部回路を備え、上位側システムより送られてくる４〜２０ｍＡの電流で動作するように設計されている。
【０００３】
例えば、バルブの弁開度を制御するバルブポジショナでは、上位側制御システムより４ｍＡの制御信号電流が送られてきた場合にはバルブの弁開度を０％とし、２０ｍＡの制御信号電流が送られてきた場合にはバルブの弁開度を１００％とする。この場合、上位側制御システムからの制御信号電流は４ｍＡ（下限電流値）から２０ｍＡ（上限電流値）の範囲で変化するので、内部回路は上位側制御システムから供給される電流値として常に確保することの可能な４ｍＡ以下の電流で動作させなければならない。
【０００４】
このため、従来においては、図７にバルブポジショナの内部構成の概略を示すように、上位側制御システムからの一対の電線（通信線）Ｌ１，Ｌ２を介する４〜２０ｍＡの制御信号電流Ｉ０を受ける入力＆電源供給回路１Ａに定電流源１Ａ１を設け、この定電流源１Ａ１において制御信号電流Ｉ０から例えば３．６ｍＡの定電流Ｉｃを生成するものとし、この定電流源１Ａ１が生成する定電流Ｉｃを動作電源として内部回路１Ｂへ供給するようにしている。
【０００５】
なお、入力＆電源供給回路１Ａでは、制御信号電流Ｉ０から内部回路１Ｂへの定電流Ｉｃを差し引いた残りの電流Ｉｉ（Ｉｉ＝Ｉ０−Ｉｃ）を抵抗Ｒ１に流し、この抵抗Ｒ１の両端に生じる電圧差（電流Ｉｉに比例した電圧差）を増幅器ＣＰ１で検出し、この増幅器ＣＰ１で検出された電圧差Ｖｓｐを上位側制御システムからの設定開度値として内部回路１Ｂへ与えるようにしている。
【０００６】
内部回路１Ｂには、演算処理部１ａや記憶部１ｂ、バルブの実開度を検出するポジションセンサＰＳなどが設けられている。記憶部１ｂとしては書き換え不可能なＲＯＭを使用している。演算処理部（ＣＰＵ）１ａは、ＲＯＭ１ｂに格納されているプログラムに従って動作し、入力＆電源供給回路１Ａからの設定開度値ＶｓｐとポジションセンサＰＳからの実開度値Ｖｐｖとに基づくバルブの弁開度の制御を行う。
【０００７】
近年、バルブポジショナには、バルブの弁開度制御という本来の機能に加えて、バルブの異常診断や自己の異常診断などの付加機能を盛り込ませたいという要求がある。バルブポジショナには上位側制御システムからバルブの設定開度値が入力される。また、ポジションセンサを介してバルブの実開度値も得られる。したがって、バルブポジショナでは、バルブの設定開度値と実開度値との関係を自己のＣＰＵを使用して演算することによって、バルブの異常診断や自己の異常診断などが可能である。このような異常診断機能をバルブポジショナに設ければ、別途異常診断装置を設けなくてもよく、低コストでシステムの機能アップを図ることが可能となる。
【０００８】
図７において、内部回路１Ｂに設けられているＲＯＭ１ｂは書き換え不可能なメモリであり、バルブの異常診断や自己の異常診断などの付加機能を追加したい場合には、ＲＯＭ１ｂを付加機能プログラムの入ったものに交換しなければならない。ＲＯＭ１ｂ単独での交換が不可能な場合はＲＯＭ１ｂが搭載された回路基板ごと交換せざるを得ない。この場合、ＲＯＭ１ｂやＲＯＭ１ｂを搭載した回路基板は、安全のために防爆ケース内に収納されていることが多く、交換作業の際には、まず防爆ケースを開けてから交換した後、再度防爆ケースを密閉しなければならない。この作業が非常に煩わしい。
【０００９】
最近ではフラッシュＲＯＭのように一括してデータを書き換え可能なＲＯＭがある。ＲＯＭ１ｂの代わりにフラッシュＲＯＭをバルブポジショナに搭載するものとし、このフラッシュＲＯＭに対して外部からプログラムをダウンロードできるように構成すれば、面倒な交換作業を行うことなく、自由に付加機能を追加することができる。また、追加した付加機能について、簡単にバージョンアップを図ることができる。
【００１０】
ここで、バルブポジショナに搭載されたフラッシュＲＯＭに対して外部からプログラムをダウンロードする方法として一般的に考えられるのは、通信線Ｌ１，Ｌ２を使用する方法である。すなわち、通信線Ｌ１，Ｌ２を介し、オンラインでフィールドバス通信を用いて付加機能プログラムをフラッシュＲＯＭに書き込む方法である（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−６２９３３号公報（第９頁、段落〔００８１〕、図９）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フィールドバス通信を用いて付加機能プログラムをオンラインでダウンロードする方法では、フィールドバス通信専用の特殊なインターフェースをバルブポジショナに搭載する必要があり、バルブポジショナの大幅なコストアップが避けられない。
【００１３】
これに対し、図７には示さなかったが、バルブポジショナは通信線Ｌ１，Ｌ２との接続用の端子とは別にハンドヘルドコミュニケータ（ＳＦＣ）と呼ばれる外部設定器との接続用の端子を備えており、バルブポジショナの内部にはＳＦＣとＣＰＵ１ａとの間のデータ通信を仲介するＳＦＣインターフェイスが設けられている。
【００１４】
ここで、バルブポジショナにＳＦＣを接続し、ＳＦＣインターフェイスを介してＣＰＵ１ａとの間でデータ通信を行えば、バルブポジショナに搭載されているフラッシュＲＯＭにオフラインで付加機能プログラムを書き込むことが可能なように思われる。このような方法を採ることができれば、既存のＳＦＣインターフェースを利用することができるので、バルブポジショナの価格アップは招かない。
【００１５】
しかしながら、実際には、ＳＦＣを使用しての付加機能プログラムのダウンロードは困難である。付加機能プログラムをフラッシュＲＯＭへ書き込む場合、その書き込み動作に大量の電流を必要とし、このため内部回路１Ｂには１０ｍＡ程度の電流供給が必要となる。定電流源１Ａ１が生成する定電流Ｉｃは、入力＆電源供給回路１Ａの回路構成から分かるように、４ｍＡ以上とすることができない。このため、内部回路１Ｂへの動作電源が不足し、ＳＦＣを使用して付加機能プログラムをダウンロードすることができない。
【００１６】
なお、通信レートを大幅に下げるとか、内部回路１Ｂにおいて他の機能への電流供給をストップするとかすれば、ダウンロードが可能になるかもしれない。しかし、前者はダウンロード時間が大幅に長くなるし、後者は特別な仕組みが必要となってしまい、種々の制約が発生する。
【００１７】
また、ＲＯＭ１ｂの代わりに分割してデータの書き込みが行われるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）を使用すれば、定電流源１Ａ１が生成する定電流Ｉｃが４ｍＡ以下でも、例えば数バイト程度の短いデータであれば、書き込みは可能である。これはｍｓオーダの短い時間であれば、回路内部のコンデンサに充電されている電荷で電流の不足分を補えるからである。しかし、付加機能プログラムのダウンロードには通常数十秒〜数分必要であるので、コンデンサでこの長い時間、電荷を補充することは無理である。
【００１８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡単かつ安価な構成で、制約なく、外部設定器を使用して付加機能プログラムのダウンロードを行うことが可能なフィールド機器を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明は、少なくとも演算処理部およびこの演算処理部を動作させるためのプログラムを格納した書き換え可能な記憶部を有する内部回路と、上位側システムより一対の電線を介して、下限電流値から上限電流値の範囲の電流を受け、この電流から内部回路への動作電源を生成する動作電源生成部と、一対の電線との接続部とは別に設けられた外部設定器との接続部とを備えたフィールド機器において、動作電源生成部が生成する動作電源を下限電流値未満の第１の動作電源と下限電流値以上かつ上限電流値以下の第２の動作電源との何れか一方に切り替える動作電源切替手段を設けたものである。
この発明によれば、動作電源生成部が生成する動作電源すなわち内部回路への動作電源を、通常時には下限電流値未満の第１の動作電源（例えば、３．６ｍＡ）とし、外部設定器を使用してのプログラムの書き換え時には下限電流値以上かつ上限電流値以下の第２の動作電源（例えば、１５ｍＡ）に切り替えることができる。
【００２０】
なお、外部設定器を使用してのプログラムの書き換え時には、人為的あるいは自動的に、上位側システムからの一対の電線を介する電流の値を第２の動作電源以上の所定値（例えば、２０ｍＡ）とする。
例えば、人為的に行う場合、上位側システムのオペレータに依頼し、一対の電線を介する電流の値を第２の動作電源以上の所定値にしてもらう。又は、上位側システムとフィールド機器を接続する一対の電線を外して携帯用の定電流源から直接所定の電流をフィールド機器に供給する。
例えば、自動的に行う場合、外部設定器との接続部にプログラムの書き換えを可能とする外部設定器が接続されたときに、一対の電線を介する電流の値を第２の動作電源以上の所定値とするように上位側システムへ指令を送る。
【００２１】
また、第１の動作電源と第２の動作電源との切り替えも、人為的あるいは自動的に行うようにすることが可能である。
例えば、人為的に行う場合、切替スイッチを設け、この切替スイッチを手動操作することによって、外部設定器を使用してのプログラムの書き換え時に、第１の動作電源から第２の動作電源に切り替える。
例えば、自動的に行う場合、外部設定器との接続部にプログラムの書き換えを可能とする外部設定器が接続されたときに、動作電源切替手段へ指令を送り、第１の動作電源から第２の動作電源に切り替える。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態１〕
図１は本発明に係るフィールド機器の一実施の形態としてバルブポジショナを用いたバルブ制御システムの概略を示す図である。同図において、１はバルブポジショナ、２は上位側制御システム、３はバルブ、Ｌ１，Ｌ２は上位側制御システム２とバルブポジショナ１との間を接続する一対の電線（通信線）である。
【００２３】
この通信線Ｌ１，Ｌ２を介して上位側制御システム２よりバルブポジショナ１へ４〜２０ｍＡの制御信号電流Ｉ０が与えられる。例えば、制御信号電流Ｉ０を４ｍＡとしたときにはバルブ３の弁開度を０％、制御信号電流Ｉ０を２０ｍＡとしたときにはバルブ３の弁開度を１００％とする設定開度値が与えられる。
【００２４】
バルブポジショナ１は、入力＆電源供給回路１Ａ’と、内部回路１Ｂと、電空変換部１Ｃとを備えている。入力＆電源供給回路１Ａ’は、図２にその内部構成の概略を示すように、第１の定電流源１Ａ１と第２の定電流源１Ａ２と電源切替部１Ａ３と抵抗Ｒ１と増幅器ＣＰ１とを備えている。
【００２５】
ここで、図７に示した従来の入力＆電源供給回路１Ａと比較して分かるように、本実施の形態の入力＆電源供給回路１Ａ’は、第２の定電流源１Ａ２および電源切替部１Ａ３を追加したのみの簡単かつ安価な構成とされている。
なお、本実施の形態では、第１の定電流源１Ａ１と第２の定電流源１Ａ２とによって動作電源生成部が構成され、電源切替部１Ａ３が動作電源切替手段を構成している。
【００２６】
電源切替部１Ａ３は、連動して動作する第１の切替スイッチＳＷ１と第２の切替スイッチＳＷ２とから構成され、通常時（バルブ制御時）は第１の切替スイッチＳＷ１がオン、第２の切替スイッチＳＷ２がオフとされている。図２は通常時の状態を示している。
【００２７】
定電流源１Ａ１は、上位側制御システム２からの切替スイッチＳＷ１を介しての４〜２０ｍＡの制御信号電流Ｉ０を受け、この制御信号電流Ｉ０から内部回路１Ｂへの第１の動作電源（Ｉｃ）として３．６ｍＡの定電流Ｉｃ１を生成する。
【００２８】
定電流源１Ａ２は、上位側制御システム２からの切替スイッチＳＷ２を介しての２０ｍＡに固定された制御信号電流Ｉ０を受け、この制御信号電流Ｉ０から内部回路１Ｂへの第２の動作電源（Ｉｃ）として１５ｍＡの定電流Ｉｃ２を生成する。上位側制御システム２からの切替スイッチＳＷ２を介しての２０ｍＡに固定された制御信号電流Ｉ０の供給については後述する。
【００２９】
なお、入力＆電源供給回路１Ａ’では、切替スイッチＳＷ１がオン、切替スイッチＳＷ２がオフとされている通常時、制御信号電流Ｉ０から定電流源１Ａ１が生成する内部回路１Ｂへの定電流Ｉｃ１＝３．６ｍＡを差し引いた残りの電流Ｉｉ（Ｉｉ＝Ｉ０−Ｉｃ１）を抵抗Ｒ１に流し、この抵抗Ｒ１の両端に生じる電圧差（電流Ｉｉに比例した電圧差）を増幅器ＣＰ１で検出し、この増幅器ＣＰ１で検出された電圧差Ｖｓｐを上位側制御システム２からの設定開度値として内部回路１Ｂへ与えるようにしている。
【００３０】
また、切替スイッチＳＷ１をオフ、切替スイッチＳＷ２をオンとしての後述するプログラムのダウンロード時、制御信号電流Ｉ０から定電流源１Ａ２が生成する内部回路１Ｂへの定電流Ｉｃ２（１５ｍＡ）を差し引いた残りの電流Ｉｉ（Ｉｉ＝Ｉ０−Ｉｃ２）を抵抗Ｒ１に流すようにしている。
【００３１】
内部回路１Ｂは、制御部１Ｂ１とＡ／Ｄ変換部１Ｂ２とポジションセンサＰＳとＳＦＣインターフェース１Ｂ３とを備え、制御部１Ｂ１は演算処理部（ＣＰＵ）１ａや記憶部１ｂを備えている。本実施の形態では、記憶部１ｂとして、フラッシュＲＯＭを用いている。フラッシュＲＯＭ１ｂにはＣＰＵ１ａを動作させるためのプログラムが格納されている。
【００３２】
ＳＦＣインターフェース１Ｂ３は、ＳＦＣ４とＣＰＵ１ａとの間のデータ通信を仲介するインターフェイスであり、バルブポジショナには標準品として搭載されている。このため、バルブポジショナ１は、通信線Ｌ１，Ｌ２との接続用の端子Ｐ１，Ｐ２とは別にＳＦＣ４との接続用の端子Ｐ３，Ｐ４を備えており、この端子Ｐ３，Ｐ４に必要に応じてＳＦＣ４が接続される。一般に、ＳＦＣ４は、パラメータの変更などに用いられている。
【００３３】
ポジションセンサＰＳは、バルブ３の開度をフィードバックレバー（図示せず）の回転角度位置（弁開度位置）として検出するセンサで、その検出した弁開度位置に応じた電圧値Ｖｐｖを実開度値としてＡ／Ｄ変換部１Ｂ２へ送る。Ａ／Ｄ変換部１Ｂ２は、入力＆電源供給回路１Ａ’からの設定開度値（アナログ値）ＶｓｐとポジションセンサＰＳからの実開度値（アナログ値）Ｖｐｖとの差を求め、その差をデジタル値に変換して制御部１Ｂ１へ送る。
【００３４】
制御部１Ｂ１のＣＰＵ１ａは、フラッシュＲＯＭ１ｂに格納されているプログラムに従って動作し、Ａ／Ｄ変換部１Ｂ２からの設定開度値ＶｓｐとポジションセンサＰＳからの実開度値Ｖｐｖとの差を零とするように電空変換部１Ｃへコイル駆動電流ＩＭを流す。電空変換部１Ｃは、制御部１Ｂ１からのコイル駆動電流ＩＭを空気圧（電空変換信号）に変換し、バルブ３へ供給する。バルブ３は、バルブポジショナ１からの電空変換信号を受ける操作器３Ａを備えており、この操作器３Ａを介して弁３Ｂの開度が制御される。
【００３５】
入力＆電源供給回路１Ａ’から内部回路１Ｂに動作電源として供給される定電流Ｉｃは、制御部１Ｂ１，Ａ／Ｄ変換部１Ｂ２，ポジションセンサＰＳおよびＳＦＣインターフェイス１Ｂ３へ分岐して与えられ、制御部１Ｂ１，Ａ／Ｄ変換部１Ｂ２，ポジションセンサＰＳおよびＳＦＣインターフェイス１Ｂ３で使用された電流Ｉｃは合流して入力＆電源供給回路１Ａ’へ戻される。
【００３６】
〔通常時〕
通常時、すなわち通常のバルブ制御時には、入力＆電源供給回路１Ａ’における切替スイッチＳＷ１はオン、切替スイッチＳＷ２はオフとされている。これにより、上位側制御システム２からの４〜２０ｍＡの範囲で変化する制御信号電流Ｉ０が切替スイッチＳＷ１を介して定電流源１Ａ１へ与えられ、この制御信号電流Ｉ０から定電流源１Ａ１が生成する定電流Ｉｃ１（３．６ｍＡ）が内部回路１Ｂへ第１の動作電源（Ｉｃ）として与えられる。また、制御信号電流Ｉ０から定電流源１Ａ１が生成する定電流Ｉｃ１を差し引いた残りの電流Ｉｉが抵抗Ｒ１に流れ、この抵抗Ｒ１の両端に生じる電圧差が増幅器ＣＰ１で検出され、設定開度値Ｖｓｐとして内部回路１Ｂへ与えられる。
【００３７】
〔ダウンロード時〕
ダウンロード時、すなわちＳＦＣ４を端子Ｐ３，Ｐ４に接続してオフラインで付加機能プログラムのダウンロードを行う場合、手動操作によって、入力＆電源供給回路１Ａ’における切替スイッチＳＷ１をオフ、切替スイッチＳＷ２をオンに切り替える。また、上位側制御システム２のオペレータに依頼し、通信線Ｌ１，Ｌ２を介する制御信号電流Ｉ０の値を１５ｍＡ以上、この例では２０ｍＡに固定してもらう。
【００３８】
これにより、上位側制御システム２からの２０ｍＡの制御信号電流Ｉ０が切替スイッチＳＷ２を介して定電流源１Ａ２へ与えられ、この制御信号電流Ｉ０から定電流源１Ａ２が生成する定電流Ｉｃ２（１５ｍＡ）が内部回路１Ｂへ第２の動作電源（Ｉｃ）として与えられる。これにより、内部回路１ＢにおいてフラッシュＲＯＭ１ｂへの付加機能プログラムの書き込みに必要な電流が確保され、通信レートを大幅にさげるなどの制約なく、ＳＦＣ４を使用して付加機能プログラムをバルブポジショナ１にダウンロードすることができるようになる。
【００３９】
なお、この場合、制御信号電流Ｉ０から定電流源１Ａ２が生成する定電流Ｉｃ２を差し引いた残りの電流Ｉｉが抵抗Ｒ１に流れ、増幅器ＣＰ１で検出された抵抗Ｒ１の両端に生じる電圧差が内部回路１Ｂへ与えられるが、内部回路１Ｂではこの電圧差を上位側制御システム２からの設定開度値としては取り扱わない。
【００４０】
〔実施の形態２〕
上述した実施の形態１では、第１の切替スイッチＳＷ１と第２の切替スイッチＳＷ２とから構成される電源切替部１Ａ３を動作電源切替手段とした。これに対し、実施の形態２では、図３に示すように、スイッチＳＷ３から構成される電源切替部１Ａ４を動作電源切替手段として設ける。このようにすると、スイッチの個数が減り、コストダウンとなる。
【００４１】
なお、第１の定電流源１Ａ１には３．６ｍＡの定電流Ｉｃ１を生成させるが、第２の定電流源１Ａ５には、１５ｍＡではなく、１１．４ｍＡの定電流Ｉｃ２を生成させるようにする。
【００４２】
〔通常時〕
通常のバルブ制御時には、スイッチＳＷ３をオフとしておく。これにより、上位側制御システム２からの４〜２０ｍＡの範囲で変化する制御信号電流Ｉ０が抵抗Ｒ２を介して定電流源１Ａ１へ与えられ、この制御信号電流Ｉ０から定電流源１Ａ１が生成する定電流Ｉｃ１（３．６ｍＡ）が内部回路１Ｂへ第１の動作電源（Ｉｃ）として与えられる。
【００４３】
〔ダウンロード時〕
ＳＦＣ４を端子Ｐ３，Ｐ４に接続してオフラインで付加機能プログラムのダウンロードを行う場合、手動操作によって。スイッチＳＷ３をオンとする。また、上位側制御システム２のオペレータに依頼し、通信線Ｌ１，Ｌ２を介する制御信号電流Ｉ０の値を２０ｍＡに固定してもらう。
【００４４】
これにより、上位側制御システム２からの２０ｍＡの制御信号電流Ｉ０が抵抗Ｒ３側に分流し、定電流源１Ａ１が生成する定電流Ｉｃ１（３．６ｍＡ）と定電流源１Ａ５が生成する定電流Ｉｃ２（１１．４ｍＡ）とを加算した電流（Ｉｃ１＋Ｉｃ２＝１５ｍＡ）が内部回路１Ｂへ第２の動作電源（Ｉｃ）として与えられる。
【００４５】
〔実施の形態３〕
実施の形態１では、ダウンロード時、切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２を手動操作によって切り替えるものとした。また、実施の形態２では、ダウンロード時、スイッチＳＷ３を手動操作によってオンとするようにした。この場合、スイッチ操作を忘れることもあり、不確実である。
【００４６】
そこで、実施の形態３では、ＳＦＣ４が端子Ｐ３，Ｐ４に接続されたことをＣＰＵ１ａで認識し、ＣＰＵ１ａから入力＆電源供給回路１Ａ’（図２）の電源切替部１Ａ３へ指令を送り、切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン／オフを切り替える。また、ＳＦＣ４が端子Ｐ３，Ｐ４に接続されたことをＣＰＵ１ａで認識し、ＣＰＵ１ａから入力＆電源供給回路１Ａ”（図３）の電源切替部１Ａ４へ指令を送り、スイッチＳＷ３をオンとする。これにより、ＳＦＣ４を接続すると、動作電源が第１の動作電源から第２の動作電源に自動的に切り替えられ、ダウンロードの準備が確実に行われる。
【００４７】
〔実施の形態４〕
実施の形態１〜３では、ダウンロード時、上位側制御システム２のオペレータに依頼し、通信線Ｌ１，Ｌ２を介する制御信号電流Ｉ０の値を２０ｍＡに固定してもらうようにした。この場合、上位側制御システム２のオペレータと一々連絡をららなければならず、面倒である。また、上位側制御システム２のオペレータの不在時には、作業にとりかかることができない。
【００４８】
そこで、実施の形態４では、ＳＦＣ４が端子Ｐ３，Ｐ４に接続されたことをＣＰＵ１ａで認識し、ＣＰＵ１ａから上位側制御システム２へ、制御信号電流Ｉ０の値を２０ｍＡとするように指令を送る。これにより、ＳＦＣ４を接続すると、制御信号電流Ｉ０の値が自動的に２０ｍＡとされ、上位側制御システム２のオペレータと一々連絡をとらなくてもよく、また上位側制御システム２のオペレータが不在であっても作業にとりかかることができるようになる。
【００４９】
但し、実施の形態４を実現する場合には、バルブポジショナ１と上位側制御システム２との間に通信線Ｌ１，Ｌ２とは別の通信線が必要となる。図１に示したシステムではこの通信線が設けられていないが、バルブポジショナの種類によっては、上位側制御システム２へ実開度値などの情報を送る機能を有するものもあり、この機能を有するバルブポジショナ（以下、高機能バルブポジショナと呼ぶ）を用いるシステムであれば実施の形態４を実現することが可能である。
【００５０】
高機能バルブポジショナと上位側制御システム２との間には、上位側制御システム２から設定開度値を送る通信線Ｌ１，Ｌ２とは別の通信線が設けられ、この通信線に流れる電流を４〜２０ｍＡの範囲で変化させることにより、高機能バルブポジショナから上位側制御システム２へ実開度値などの情報を送るようにしている。
【００５１】
図４は高機能バルブポジショナを用いたバルブ制御システムの概略を示す図である。高機能バルブポジショナ１’には、図１に示したＳＦＣインターフェース１Ｂ３に代えて、Ｄ／Ａ変換機能を備えたコミュニケーションインターフェイス１Ｂ４とアイソレータ１Ｂ５が設けられている。コミュニケーションインターフェイス１Ｂ４は、ＳＦＣ４とのインターフェイス機能も備えており、上位側制御システム２およびＳＦＣ４とＣＰＵ１ａとの間のデータ通信を仲介する。
【００５２】
このため、高機能バルブポジショナ１’は、通信線Ｌ１，Ｌ２との接続用の端子Ｐ１，Ｐ２とは別に上位側制御システム２およびＳＦＣ４との接続用の端子Ｐ３，Ｐ４を備えており、この端子Ｐ３，Ｐ４に上位側制御システム２への通信線Ｌ３，Ｌ４が接続されている。また、端子Ｐ３，Ｐ４に、必要に応じてＳＦＣ４が接続される。
【００５３】
通常のバルブ制御時、ＣＰＵ１ａは、アイソレータ１Ｂ５を介してコミュニケーションインターフェイス１Ｂ４にバルブの実開度値などの情報を送る。コミュニケーションインターフェイス１Ｂ４は、ＣＰＵ１ａからのバルブの実開度値などの情報をアナログ値に変換し、すなわち４〜２０ｍＡの範囲の電流に変換し、通信線Ｌ３，Ｌ４を介して上位側制御システム２へ送る。
【００５４】
高機能バルブポジショナ１’を用いたバルブ制御システムでは、上述したように通信線Ｌ１，Ｌ２とは別の通信線Ｌ３，Ｌ４が設けられるので、この通信線Ｌ３，Ｌ４を利用することによって実施の形態４を実現することができる。すなわち、ＳＦＣ４が端子Ｐ３，Ｐ４に接続されたことをＣＰＵ１ａで認識し、ＣＰＵ１ａから上位側制御システム２へ通信線Ｌ３，Ｌ４を介して指令を送り、通信線Ｌ１，Ｌ２を介する制御信号電流Ｉ０の値を２０ｍＡに固定させることができる
【００５５】
〔実施の形態５：電磁流量計〕
本発明は、バルブポジショナに限定されるものではなく、電磁流量計などのフィールド機器にも同様にして適用することが可能である。電磁流量計においても、上位側測定システムより一対の電線を介して、下限電流値（４ｍＡ）から上限電流値（２０ｍＡ）の範囲の電流を受け、この電流から内部回路への動作電源を生成する。但し、電磁流量計の場合、上位側測定システムから供給される電流を測定値に応じて４〜２０ｍＡの電流に調整し、一対の電線を介して計測信号電流Ｉ０として上位側測定システムへ返す。
【００５６】
図５に本発明に係るフィールド機器の他の実施の形態として電磁流量計を用いた流量測定システムの概略を示す。同図において、５は電磁流量計、６は上位側測定システム、Ｌ１，Ｌ２は上位側測定システム６と電磁流量計５との間を接続する一対の電線（通信線）である。通信線Ｌ２には負荷抵抗ＲＬが挿入されている。
【００５７】
電磁流量計５において、５Ａは入力＆電源供給回路、５Ｂは内部回路、５Ｃは計測電流調整部、５Ｄは測定管、５Ｅは測定管５Ｄ内を流れる導電性を有する流体の流れ方向に対してその磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイル、５Ｆは励磁コイル５Ｅへの励磁電流Ｉｅｘの方向を周期的に切り替える励磁電流方向切替部、５ａ，５ｂは励磁コイル５Ｅの発生磁界と直交して測定管５Ｄ内に配置された検出電極、５ｃは接地電極である。
【００５８】
入力＆電源供給回路５Ａは、図６にその内部構成の概略を示すように、定電流源５Ａ１，５Ａ２および５Ａ３と電源切替部５Ａ４とを備えている。この実施の形態では、定電流源５Ａ１を第１の定電流源、定電流源５Ａ２を第２の定電流源として内部回路５Ｂへの動作電源を生成する動作電源生成部が構成されており、電源切替部５Ａ４が動作電源切替手段を構成している。
【００５９】
電源切替部５Ａ４は、連動して動作する第１の切替スイッチＳＷ１と第２の切替スイッチＳＷ２とから構成され、通常時は第１の切替スイッチＳＷ１がオン、第２の切替スイッチＳＷ２がオフとされている。
【００６０】
定電流源５Ａ１は、上位側測定システム６からの切替スイッチＳＷ１を介しての４〜２０ｍＡの電流Ｉ０を受け、この電流Ｉ０から内部回路５Ｂへの第１の動作電源として２ｍＡの定電流Ｉｃ１を生成する。
定電流源５Ａ２は、上位側測定システム６からの切替スイッチＳＷ２を介しての２０ｍＡの電流Ｉ０を受け、この電流Ｉ０から内部回路５Ｂへの第２の動作電源として１５ｍＡの定電流Ｉｃ２を生成する。
【００６１】
なお、入力＆電源供給回路５Ａでは、切替スイッチＳＷ１がオン、切替スイッチＳＷ２がオフとされている通常時、上位側測定システム６からの電流Ｉ０から定電流源５Ａ１が生成する内部回路５Ｂへの定電流Ｉｃ１＝２ｍＡを差し引いた残りの電流Ｉｉ（Ｉｉ＝Ｉ０−Ｉｃ１）を定電流源５Ａ３に供給する。定電流源５Ａ３は、定電流源５Ａ１からの電流Ｉｉから励磁電流方向切替部５Ｆへの励磁電流Ｉｅｘ＝１．６ｍＡを生成し、定電流源５Ａ１からの電流Ｉｉから励磁電流Ｉｅｘを差し引いた残りの電流Ｉｂが計測電流調整部５Ｃへ送られる。
【００６２】
内部回路５Ｂは、流量測定部５Ｂ１とＤ／Ａ変換部５Ｂ２とＳＦＣインターフェース５Ｂ３とを備え、流量測定部５Ｂ１はＣＰＵ５ａやフラッシュＲＯＭ５ｂを備えている。ＣＰＵ５ａは、フラッシュＲＯＭ５ｂに格納されているプログラムに従って動作し、励磁電流方向切替部５Ｆへ指令を送って励磁コイル５Ｅへの励磁電流Ｉｅｘの方向を周期的に切り替えるとともに、検出電極５ａ，５ｂ間に得られる信号起電力を検出し、この検出される信号起電力に基づいて計測値（０〜１００％）を求め、この求めた計測値をＤ／Ａ変換部５Ｂ２へ与える。Ｄ／Ａ変換部５Ｂ２は、流量測定部５Ｂ１からの計測値（デジタル値）をアナログ値に変換し、計測電流調整部５Ｃへ送る。計測電流調整部５Ｃは、入力＆電源供給回路５Ａからの電流（計測電流）ＩｂをＤ／Ａ変換部５Ｂ２からの計測値に応じて調整する。
【００６３】
入力＆電源供給回路５Ａから内部回路５Ｂに動作電源として供給される定電流Ｉｃは、流量測定部５Ｂ１，Ｄ／Ａ変換部５Ｂ２およびＳＦＣインターフェイス５Ｂ３へ分岐して与えられ、流量測定部５Ｂ１，Ｄ／Ａ変換部５Ｂ２およびＳＦＣインターフェイス５Ｂ３で使用された電流Ｉｃは計測電流Ｉｂおよび励磁電流Ｉｅｘと合流して入力＆電源供給回路５Ａへ戻され、計測信号電流Ｉ０として上位側測定システム６へ返される。
【００６４】
〔通常時〕
通常時、すなわち通常の流量測定時には、入力＆電源供給回路５Ａにおける切替スイッチＳＷ１はオン、切替スイッチＳＷ２はオフとされている。これにより、上位側測定システム６からの４〜２０ｍＡの範囲で変化する電流Ｉ０が切替スイッチＳＷ１を介して定電流源５Ａ１へ与えられ、この電流Ｉ０から定電流源５Ａ１が生成する定電流Ｉｃ１（２ｍＡ）が内部回路１Ｂへ動作電源（Ｉｃ）として与えられる。また、上位側測定システム６からの電流Ｉ０から定電流源５Ａ１が生成する定電流Ｉｃ１を差し引いた残りの電流Ｉｉが定電流源５Ａ３に供給され、この電流Ｉｉから定電流源５Ａ３が生成する励磁電流Ｉｅｘ（１．６ｍＡ）が励磁電流方向切替部５Ｆを介して励磁コイル５Ｅへ供給される。また、電流Ｉｉから励磁電流Ｉｅｘ＝１．６ｍＡを差し引いた残りの電流Ｉｂが計測電流調整部５Ｃへ送られる。
【００６５】
〔ダウンロード時〕
ダウンロード時、すなわちＳＦＣ４を端子Ｐ３，Ｐ４に接続してオフラインで付加機能プログラムのダウンロードを行う場合、手動操作によって、入力＆電源供給回路５Ａにおける切替スイッチＳＷ１をオフ、切替スイッチＳＷ２をオンに切り替える。また、上位側測定システム６のオペレータに依頼し、通信線Ｌ１，Ｌ２を介する電流Ｉ０の値を２０ｍＡに固定してもらう。
【００６６】
これにより、上位側測定システム６からの２０ｍＡの電流Ｉ０が切替スイッチＳＷ２を介して定電流源５Ａ２へ与えられ、この電流Ｉ０から定電流源５Ａ２が生成する定電流Ｉｃ２（１５ｍＡ）が内部回路１Ｂへ動作電源（Ｉｃ）として与えられる。これにより、内部回路５ＢにおいてフラッシュＲＯＭ５ｂへの付加機能プログラムの書き込みに必要な電流が確保され、通信レートを大幅に下げるなどの制約なく、ＳＦＣ４を使用して付加機能プログラムを電磁流量計５にダウンロードすることができるようになる。
【００６７】
なお、図５に示したシステムにおける電磁流量計５においても、バルブポジショナ１の変形例として説明した実施の形態２〜４と同様に構成できることは言うまでもない。また、上述した各実施の形態では、書き換え可能な記憶部としてフラッシュＲＯＭを用いたが、ＥＥＰＲＯＭなどを用いてもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように本発明によれば、動作電源生成部が生成する動作電源を下限電流値未満の第１の動作電源と下限電流値以上かつ上限電流値以下の第２の動作電源との何れか一方に切り替える動作電源切替手段を設けたので、動作電源生成部が生成する動作電源すなわち内部回路への動作電源を、通常時には下限電流値未満の第１の動作電源（例えば、３．６ｍＡ）とし、外部設定器を使用してのプログラムの書き換え時には下限電流値以上かつ上限電流値以下の第２の動作電源（例えば、１５ｍＡ）に切り替えることができ、簡単かつ安価な構成で、制約なく、外部設定器を使用して付加機能プログラムのダウンロードを行うことができるようになる。
【００６９】
また、外部設定器との接続部にプログラムの書き換えを可能とする外部設定器が接続されたときに、動作電源生成部が生成する動作電源を第１の動作電源から第２の動作電源に自動的に切り替えるようにすることにより、また一対の電線を介する電流の値を第２の動作電源以上の所定値とするように上位側システムに自動的に依頼を送るようにすることにより、ダウンロードの準備が確実に行われるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフィールド機器の一実施の形態としてバルブポジショナを用いたバルブ制御システムの概略を示す図である。
【図２】このバルブ制御システムに用いられるバルブポジショナの内部構成の概略を示す図である。
【図３】このバルブポジショナにおける入力＆電源供給回路の他の構成例を示す図である。
【図４】上位側制御システムへ実開度値などの情報を送る機能を有するバルブポジショナ（高機能バルブポジショナ）を用いたバルブ制御システムの概略を示す図である。
【図５】本発明に係るフィールド機器の他の実施の形態として電磁流量計を用いた流量測定システムの概略を示す図である。
【図６】この流量測定システムに用いられる電磁流量計の内部構成の概略を示す図である
【図７】従来のバルブポジショナの内部構成の概略を示す図である。
【符号の説明】
１…バルブポジショナ、１Ａ’…入力＆電源供給回路、１Ａ１，１Ａ２…定電流源、１Ａ３…電源切替部、ＳＷ１，ＳＷ２…切替スイッチ、Ｒ１…抵抗、ＣＰ１…増幅器、１Ｂ…内部回路、１Ｂ１…制御部、１ａ…ＣＰＵ、１ｂ…フラッシュＲＯＭ、１Ｂ２…Ａ／Ｄ変換部、１Ｂ３…ＳＦＣインターフェイス、ＰＳ…ポジションセンサ、１Ｃ…電空変換部、２…上位側制御システム、３…バルブ、４…ＳＦＣ、Ｌ１，Ｌ２…通信線、Ｐ１〜Ｐ４…端子、１Ａ”…入力＆電源供給回路、１Ａ４…電源切替部、１Ａ５…定電流源、１’…高機能バルブポジショナ、１Ｂ４…コミュニケーションインターフェイス、１Ｂ５…アイソレータ、Ｌ３，Ｌ４…通信線、５…電磁流量計、５Ａ…入力＆電源供給回路、５Ａ１，５Ａ２，５Ａ３…定電流源、５Ａ４…電源切替部、５Ｂ…内部回路、５Ｂ１…流量測定部、５ａ…ＣＰＵ、５ｂ…フラッシュＲＯＭ、５Ｂ２…Ａ／Ｄ変換部、５Ｂ３…ＳＦＣインターフェイス、５Ｃ…計測電流調整部、５Ｄ…測定管、５ａ，５ｂ…検出電極，５ｃ…接地電極、５Ｅ…励磁コイル、５Ｆ…励磁電流方向切替部、６…上位側測定システム。
【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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