説明

ポジショナ

【課題】高機能を発揮しつつ、供給電流が不足した場合の脆弱性を改善する。
【解決手段】供給電流が取り得る電流の範囲(0〜20mA)を複数の電流範囲に区分し、この電流範囲の区分毎にその必要とする電流のトータル値がその電流範囲の上限値未満でかつ下限値以上となる機能A〜Eの組み合わせを定め、この組み合わせを定めたテーブルTB1をメモリに記憶させておく。供給電流Iの実際値を検出するようにし、供給電流Iの実際値が上記の電流範囲の区分の何れに属しているかを確認し、その属している電流範囲の区分に対して定められている機能の組み合わせをテーブルTB1より読み出し、その読み出した組み合わせの機能の機能回路部の動作を許可し、それ以外の機能回路部の動作を禁止する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、上位側システムより一対の電線を介して電流の供給を受け、この供給電流から自己の動作電源を生成する一方、その供給電流の値に応じて調節弁(バルブ)の開度を制御するポジショナに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、この種のポジショナは、上位側システムより一対の電線を介して送られてくる4〜20mAの電流で動作するように設計されている。例えば、上位側システムより4mAの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。
【0003】
この場合、上位側システムからの供給電流は4mA(下限電流値)から20mA(上限電流値)の範囲で変化するので、ポジショナの内部回路は上位側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(例えば、3.8mA)の電流で動作させなければならない。
【0004】
ポジショナには上位側システムからバルブの設定開度値が入力される。また、開度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、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(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
このような理由から、近年、ポジショナには、バルブの開度制御という本来の機能(バルブ制御機能(基本機能))に加えて、通信機能、自己診断機能、バルブ診断機能、バルブ開度出力機能など他の機能が付加機能として盛り込まれるようになってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2004−151941号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上述したような付加機能を盛り込むことによって、ポジショナは飛躍的に高機能化した反面、全ての付加機能を発揮するために必要な電流も大きくなる。この場合、供給される電流が万が一全ての付加機能を発揮するために必要な電流よりも不足すると、付加機能が正常に働かなくなり、例えば不明なエラーが連続して上位側システムへ送られたり、上位側システムとの間の通信が途絶えたりする、というような問題が生じる虞があった。
【0008】
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、高機能を発揮しつつ、供給電流が不足した場合の脆弱性を改善することが可能なポジショナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
このような目的を達成するために本発明は、上位側システムより一対の電線を介して電流の供給を受け、この供給電流から自己の動作電源を生成する一方、供給電流の値に応じて調節弁の開度を制御するポジショナにおいて、調節弁の開度制御を行う機能を基本機能、この基本機能に対して付加されている他の機能を付加機能とし、基本機能および付加機能のそれぞれの機能毎に設けられた機能回路部と、供給電流が取り得る電流の範囲を複数の電流範囲に区分し、この電流範囲の区分毎にその必要とする電流のトータル値がその電流範囲の上限値未満でかつ下限値以上となる前記機能の組み合わせを定めたテーブルを記憶する手段と、供給電流の実際値を検出する供給電流検出手段と、検出された供給電流の実際値が前記電流範囲の区分の何れに属しているかを確認し、その属している電流範囲の区分に対して定められている機能の組み合わせを前記テーブルより読み出し、この読み出した組み合わせの機能の機能回路部の動作を許可し、それ以外の機能回路部の動作を禁止する手段とを備えることを特徴とする。
【0010】
この発明によれば、例えば、供給電流が取り得る電流の範囲(例えば、0〜20mA)が4つの電流範囲に区分され、第1の区分の電流範囲(例えば、0〜αmA(α<β<γ))には機能の組合せが定められておらず、第2の区分の電流範囲(例えば、α〜βmA)には機能の組み合わせとして通信機能が定められ、第3の区分の電流範囲(例えば、β〜γmA)には機能の組合せとして通信機能と自己診断機能とが定められ、第4の区分の電流範囲(例えば、γ〜20mA)には機能の組合せとして基本機能と付加機能の全てが定められているものとした場合、供給電流が不足し、第4の区分の電流範囲から第3の区分の電流範囲に入ると、通信機能と自己診断機能以外の全ての機能の機能回路部の動作が停止され、通信機能の機能回路部と自己診断機能の機能回路部の動作が継続される。さらに、供給電流が不足し、第3の区分の電流範囲から第2の区分の電流範囲に入ると、自己診断機能の機能回路部の動作が停止され、通信機能の機能回路部の動作のみが継続される。そして、第2の区分の電流範囲から第1の区分の電流範囲に入ると、全ての機能の動作が停止される。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、供給電流が取り得る電流の範囲を複数の電流範囲に区分し、この電流範囲の区分毎にその必要とする電流のトータル値がその電流範囲の上限値未満でかつ下限値以上となる機能の組み合わせを定め、検出された供給電流の実際値がその電流範囲の区分の何れに属しているかを確認し、その属している電流範囲の区分に対して定められている機能の組み合わせを読み出し、この読み出した組み合わせの機能の機能回路部の動作を許可し、それ以外の機能回路部の動作を禁止するようにしたので、不足した供給電流で賄うことが可能な機能回路部の動作のみを継続し、他の機能回路部の動作を停止させるようにして、高機能を発揮しつつ、供給電流が不足した場合の脆弱性を改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明に係るポジショナの一実施の形態の要部を示すブロック図である。
【図2】このポジショナに用いる電流範囲の区分とその電流範囲の区分毎に定められた機能の組み合わせを示すテーブルの一例を示す図である。。
【図3】このポジショナに用いるテーブルの別の例を示す図である。
【図4】このテーブルで用いる優先度と機能との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1はこの発明に係るポジショナの一実施の形態の要部を示すブロック図である。このポジショナ100は、上位側システム200より一対の電線L1,L2を介して電流Iの供給を受け、この供給電流Iから自己の動作電源を生成する一方、供給電流Iの値に応じて図示されていない調節弁(バルブ)の開度を制御する。
【0014】
ポジショナ100は、CPU1と、メモリ2と、電流監視部3と、通信機能回路部4と、自己診断機能回路部5と、バルブ診断機能回路部6と、バルブ開度出力機能回路部7と、バルブ制御機能回路部8と、ツェナーダイオードD1を含む定電圧回路9と、抵抗R1とを備えている。
【0015】
このポジショナ100において、定電圧回路9は、上位側システム200からの電源の供給を受けて定電圧V1を生成し、この生成した定電圧V1をCPU1や通信機能回路部4,自己診断機能回路部5,バルブ診断機能回路部6,バルブ開度出力機能回路部7,バルブ制御機能回路部8に供給する。
【0016】
上位側システム200からの供給電流Iは、CPU1や通信機能回路部4,自己診断機能回路部5,バルブ診断機能回路部6,バルブ開度出力機能回路部7,バルブ制御機能回路部8に流れ込み、合流して抵抗R1を介して上位側システム200へ戻される。電流監視部3は上位側システム200へ戻される電流をポジショナ100への供給電流Iの実際値として検出する。
【0017】
通信機能回路部4は、上位側システム200との間の通信を行う通信機能(機能A(付加機能))を担う回路部として設けられている。自己診断機能回路部5は、ポジショナ自身の異常診断を行う自己診断機能(機能B(付加機能))を担う回路部として設けられている。バルブ診断機能回路部6は、バルブの異常診断を行うバルブ診断機能(機能C(付加機能))を担う回路部として設けられている。バルブ開度出力機能回路部7は、上位側システム200へ実際のバルブの開度を出力するバルブ開度出力機能(機能D(付加機能))を担う回路部として設けられている。バルブ制御機能回路部8は上位側システム200からの指令に従うバルブの開度制御を行うバルブ開度制御機能(機能E(基本機能))を担う回路部として設けられている。
【0018】
CPU1は、メモリ2に格納されているプログラムに従って、通信機能回路部4,自己診断機能回路部5,バルブ診断機能回路部6,バルブ開度出力機能回路部7,バルブ制御機能回路部8の動作のon/offを制御する。メモリ2には、上述したプログラムに加えて、供給電流Iが取り得る電流の範囲(0〜20mA)を複数の電流範囲に区分し、この区分された電流範囲毎にその必要とする電流のトータル値がその区分された電流範囲の上限値未満でかつ下限値以上となる機能A〜Eの組み合わせを定めたテーブルTB1が格納されている。
【0019】
図2にテーブルTB1の一例を示す。このテーブルTB1では、通信機能回路部4(機能A)が必要とする電流をIA、自己診断機能回路部5(機能B)が必要とする電流をIB、バルブ診断機能回路部6(機能C)が必要とする電流をIC、バルブ開度出力機能回路部7(機能D)が必要とする電流をID、バルブ制御機能回路部8(機能E)が必要とする電流をIEとした場合、Ith1=IA、Ith2=IA+IB、Ith3=IA+IB+IC、Ith4=IA+IB+IC+ID、Ith5=3.8mAとして、供給電流Iが取り得る電流の範囲(0〜20mA)を6つの電流範囲に区分している。そして、区分1の電流範囲(0〜Ith1)に対しては機能の組み合わせを「無し」とし、区分2の電流範囲(Ith1〜Ith2)に対しては機能Aを機能の組み合わせとして定め、区分3の電流範囲(Ith2〜Ith3)に対しては機能Aと機能Bとを機能の組み合わせとして定め、区分4の電流範囲(Ith3〜Ith4)に対しては機能Aと機能Bと機能Cとを機能の組み合わせとして定め、区分5の電流範囲(Ith4〜Ith5)には機能Aと機能Bと機能Cと機能Dとを機能の組み合わせとして定め、区分6の電流範囲(Ith5〜20mA)に対しては機能Aと機能Bと機能Cと機能Dと機能Eとを機能の組み合わせとして定めている。
【0020】
なお、バルブ制御機能回路部8は、弁開度が0%の場合には0mA、弁開度が100%の場合には16mAの電流を必要とするので、このバルブ制御時の最大電流である16mAをバルブ制御機能回路部8(機能E)が必要とする電流IEとする。また、この実施の形態では、供給電流Iの不足時に残す重要な機能として、機能A,B,C,D,Eの順にその優先度が高いものであるとする。
【0021】
また、この実施の形態において、区分1の電流範囲(0〜Ith1)には機能の組み合わせが定められていないので、区分2の電流範囲(Ith1〜Ith2)が機能の組み合わせが定められた区分のうちその電流値が最も小さい区分となる。この区分2の電流範囲には機能の組み合わせとして機能A(通信機能)が定められている。
【0022】
〔正常動作時:4mA≦I≦20mA〕
今、上位側システム200からの供給電流Iが4mA≦I≦20mAの範囲内で変化し、正常動作を行っているものとする。この場合、CPU1は、供給電流Iの実際値が区分6の電流範囲(Ith5〜20mA)に属していることを確認し、その属している区分6の電流範囲の機能の組み合わせとして「A+B+C+D+E」をテーブルTB1より読み出し、この読み出した組み合わせの機能の機能回路部の動作を許可し、それ以外の機能回路部の動作を禁止する。
【0023】
この場合、全ての機能が読み出されるので、動作を禁止する機能回路部はなく、全ての機能の機能回路部の動作が許可される。したがって、CPU1は、通信機能回路部4,自己診断機能回路部5,バルブ診断機能回路部6,バルブ開度出力機能回路部7,バルブ制御機能回路部8の全ての機能回路部の動作を継続させる。
【0024】
〔供給電流IがIth5を下回った場合〕
このような状態から、供給電流Iが不足し、Ith5=3.8mAを下回ると、CPU1は、供給電流Iの実際値が区分5の電流範囲(Ith4〜Ith5)に属していることを確認し、その属している区分5の電流範囲の機能の組み合わせとして「A+B+C+D」をテーブルTB1より読み出し、この読み出した組み合わせの機能の機能回路部の動作を許可し、それ以外の機能回路部の動作を禁止する。
【0025】
この場合、CPU1は、「A+B+C+D」の機能以外の機能回路部として、バルブ制御機能回路部8の動作を禁止する。これにより、バルブ制御機能回路部8の動作が停止され、通信機能回路部4,自己診断機能回路部5,バルブ診断機能回路部6,バルブ開度出力機能回路部7の動作が継続される。
【0026】
この場合、通信機能回路部4,自己診断機能回路部5,バルブ診断機能回路部6,バルブ開度出力機能回路部7が必要とする電流のトータル値はIA+IB+IC+IDであり、区分5の電流範囲の下限値Ith4はIth4=IA+IB+IC+IDとして定められているので、不足した供給電流Iでも通信機能回路部4,自己診断機能回路部5,バルブ診断機能回路部6,バルブ開度出力機能回路部7の動作を正常に継続させることができる。
【0027】
〔供給電流IがIth4を下回った場合〕
このような状態から、さらに供給電流Iが不足し、Ith4を下回ると、CPU1は、供給電流Iの実際値が区分4の電流範囲(Ith3〜Ith4)に属していることを確認し、その属している区分4の電流範囲の機能の組み合わせとして「A+B+C」をテーブルTB1より読み出し、この読み出した組み合わせの機能の機能回路部の動作を許可し、それ以外の機能回路部の動作を禁止する。
【0028】
この場合、CPU1は、「A+B+C」の機能以外の機能回路部として、バルブ制御機能回路部8,バルブ開度出力機能回路部7の動作を禁止する。これにより、バルブ制御機能回路部8に加えて、バルブ開度出力機能回路部7の動作が停止され、通信機能回路部4,自己診断機能回路部5,バルブ診断機能回路部6の動作が継続される。
【0029】
この場合、通信機能回路部4,自己診断機能回路部5,バルブ診断機能回路部6が必要とする電流のトータル値はIA+IB+ICであり、区分4の電流範囲の下限値Ith3はIth3=IA+IB+ICとして定められているので、不足した供給電流Iでも通信機能回路部4,自己診断機能回路部5,バルブ診断機能回路部6の動作を正常に継続させることができる。
【0030】
〔供給電流IがIth3を下回った場合〕
このような状態から、さらに供給電流Iが不足し、Ith3を下回ると、CPU1は、供給電流Iの実際値が区分3の電流範囲(Ith2〜Ith3)に属していることを確認し、その属している区分3の電流範囲の機能の組み合わせとして「A+B」をテーブルTB1より読み出し、この読み出した組み合わせの機能の機能回路部の動作を許可し、それ以外の機能回路部の動作を禁止する。
【0031】
この場合、CPU1は、「A+B」の機能以外の機能回路部として、バルブ制御機能回路部8,バルブ開度出力機能回路部7,バルブ診断機能回路部6の動作を禁止する。これにより、バルブ制御機能回路部8,バルブ開度出力機能回路部7に加えて、バルブ診断機能回路部6の動作が停止され、通信機能回路部4,自己診断機能回路部5の動作が継続される。
【0032】
この場合、通信機能回路部4,自己診断機能回路部5が必要とする電流のトータル値はIA+IBであり、区分3の電流範囲の下限値Ith2はIth2=IA+IBとして定められているので、不足した供給電流Iでも通信機能回路部4,自己診断機能回路部5の動作を正常に継続させることができる。
【0033】
〔供給電流IがIth2を下回った場合〕
このような状態から、さらに供給電流Iが不足し、Ith2を下回ると、CPU1は、供給電流Iの実際値が区分2の電流範囲(Ith1〜Ith2)に属していることを確認し、その属している区分2の電流範囲の機能の組み合わせとして「A」をテーブルTB1より読み出し、この読み出した組み合わせの機能の機能回路部の動作を許可し、それ以外の機能回路部の動作を禁止する。
【0034】
この場合、CPU1は、「A」の機能以外の機能回路部として、バルブ制御機能回路部8,バルブ開度出力機能回路部7,バルブ診断機能回路部6,自己診断機能回路部5の動作を禁止する。これにより、バルブ制御機能回路部8,バルブ開度出力機能回路部7,バルブ診断機能回路部6に加えて、自己診断機能回路部5の動作が停止され、通信機能回路部4のみの動作が継続される。
【0035】
この場合、通信機能回路部4が必要とする電流のトータル値はIAであり、区分2の電流範囲の下限値Ith1はIth1=IAとして定められているので、不足した供給電流Iでも通信機能回路部4の動作を正常に継続させることができる。
【0036】
〔供給電流IがIth1を下回った場合〕
このような状態から、さらに供給電流Iが不足し、Ith1を下回ると、CPU1は、供給電流Iの実際値が区分1の電流範囲(0〜Ith1)に属していることを確認し、テーブルTB1よりその属している区分1の電流範囲の機能の組み合わせを読み出し、この読み出した組み合わせの機能の機能回路部の動作を許可し、それ以外の機能回路部の動作を禁止する。
【0037】
この場合、CPU1は、区分1の電流範囲(0〜Ith1)には機能の組み合わせが定められていないので、全ての機能回路部の動作を禁止する。これにより、バルブ制御機能回路部8,バルブ開度出力機能回路部7,バルブ診断機能回路部6,自己診断機能回路部5に加えて、通信機能回路部4の動作も停止され、全ての機能回路部の動作が停止される。
【0038】
このようにして、本実施の形態では、供給電流Iが不足すると、不足した供給電流で賄うことが可能が機能回路部の動作のみが継続され、他の機能回路部の動作が停止されるものとなり、高機能を発揮しつつ、供給電流が不足した場合の脆弱性が改善されるものとなる。
【0039】
また、本実施の形態では、優先度の低い機能回路部から順次停止されて行き、優先度の高い重要な機能回路部に十分な電流を供給して動作が継続されるので、供給電流が低下した状況下でも優先度の高い重要な機能を確実に実行させることが可能となる。
【0040】
また、本実施の形態では、優先度の最も高い機能回路部を通信機能回路部4としているので、すなわちテーブルTBにおいて機能の組み合わせが定められた区分の電流範囲のうちその電流値が最も小さい区分にその機能の組み合わせとして機能A(通信機能)を定めているので、供給電流Iが不足しても、最後まで通信機能が確保されるものとなり、上位側システム200に異常発生を通知するようにしたり、それまでポジショナ100が内部の記憶部に蓄えておいたデータを上位側システム200に送るようにしたりすることが可能となる。
【0041】
なお、上述した実施の形態では、電流範囲の区分毎に機能A〜Eの組み合わせを定めたテーブルTB1を用いるようにしたが、図3に示すような電流範囲毎の機能A〜Eの組み合わせを優先度に基づいて選出可能とするテーブルTB2を用いるようにしてもよい。この場合、優先度は、図4に示すように、機能A,B,C,D,Eの順に優先度1,2,3,4,5として定める。
【0042】
このテーブルTB2によれば、供給電流Iの実際値が区分6の電流範囲(Ith5〜20mA)に属していれば、優先度5以上の機能として機能A〜Eの全てが選出され、供給電流Iの実際値が区分5の電流範囲(Ith4〜Ith5)に属していれば、優先度4以上の機能として機能A〜Dの組み合わせが選出される。同様にして、供給電流Iの実際値が区分4の電流範囲(Ith3〜Ith4)に属していれば、優先度3以上の機能として機能A,B,Cの組み合わせが選出され、供給電流Iの実際値が区分3の電流範囲(Ith2〜Ith3)に属していれば、優先度2以上の機能として機能A,Bの組み合わせが選出され、供給電流Iの実際値が区分2の電流範囲(Ith1〜Ith2)に属していれば、優先度1以上の機能として機能Aのみが選出される。本発明でいうテーブルにはこのようなテーブルTB2も含まれるものである。
【0043】
また、上述した実施の形態では、供給電流Iが不足して行くにつれて、機能回路部を1つずつ停止させて行くようにしたが、必ずしも1つずつ停止させて行くようにしなくてもよい。また、停止する機能回路部の組み合わせも自由であり、例えば、供給電流Iが取り得る電流の範囲(0〜20mA)を0〜Ith1までの区分1の電流範囲、Ith1〜Ith4までの区分2の電流範囲、Ith4〜Ith5までの区分3の電流範囲、Ith5〜20mAまでの区分4の電流範囲に区分し、供給電流Iの実際値が区分2の電流範囲に入った場合、通信機能回路部4のみを残して、他の機能回路部の動作を全て停止させるようにするなどとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0044】
本発明のポジショナは、調節弁(バルブ)の開度を制御する機器として、プロセス制御など様々な分野で利用することが可能である。
【符号の説明】
【0045】
1…CPU、2…メモリ、3…電流監視部、4…通信機能回路部、5…自己診断機能回路部、6…バルブ診断機能回路部、7…バルブ開度出力機能回路部、8…バルブ制御機能回路部、9…定電圧回路、D1…ツェナーダイオード、R1…抵抗、100…ポジショナ、200…上位側システム、L1,L2…一対の電線、TB1,TB2…テーブル。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
上位側システムより一対の電線を介して電流の供給を受け、この供給電流から自己の動作電源を生成する一方、前記供給電流の値に応じて調節弁の開度を制御するポジショナにおいて、
前記調節弁の開度制御を行う機能を基本機能、この基本機能に対して付加されている他の機能を付加機能とし、前記基本機能および前記付加機能のそれぞれの機能毎に設けられた機能回路部と、
前記供給電流が取り得る電流の範囲を複数の電流範囲に区分し、この電流範囲の区分毎にその必要とする電流のトータル値がその電流範囲の上限値未満でかつ下限値以上となる前記機能の組み合わせを定めたテーブルを記憶する手段と、
前記供給電流の実際値を検出する供給電流検出手段と、
前記検出された供給電流の実際値が前記電流範囲の区分の何れに属しているかを確認し、その属している電流範囲の区分に対して定められている機能の組み合わせを前記テーブルより読み出し、この読み出した組み合わせの機能の機能回路部の動作を許可し、それ以外の機能回路部の動作を禁止する手段と
を備えることを特徴とするポジショナ。
【請求項2】
請求項1に記載されたポジショナにおいて、
前記付加機能として前記上位側システムとの通信を行う通信機能回路部を備え、
前記テーブルには、前記機能の組合せが定められた電流範囲の区分のうちその電流値が最も小さい区分にその機能の組合せとして通信機能が定められている
ことを特徴とするポジショナ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−207745(P2012−207745A)
【公開日】平成24年10月25日(2012.10.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−74841(P2011−74841)
【出願日】平成23年3月30日(2011.3.30)
【出願人】(000006666)アズビル株式会社 (1,808)
【Fターム(参考)】