(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-29
(45)【発行日】2023-06-06
(54)【発明の名称】フィールド機器
(51)【国際特許分類】
G05B 19/05 20060101AFI20230530BHJP
G08C 19/02 20060101ALI20230530BHJP
G08C 25/00 20060101ALI20230530BHJP
【ＦＩ】
G05B19/05 N
G08C19/02 A
G08C25/00 F
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020178884
(22)【出願日】2020-10-26
(65)【公開番号】P2022069929
(43)【公開日】2022-05-12
【審査請求日】2022-02-18
(73)【特許権者】
【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100167553
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 久典
(74)【代理人】
【識別番号】100181124
【弁理士】
【氏名又は名称】沖田 壮男
(72)【発明者】
【氏名】吉田 史弘
【審査官】藤崎 詔夫
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－２０８８０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－００３０４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－０６０２８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０８４２５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２５３４８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第５７１９９４２（ＪＰ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｂ １９／０５
Ｇ０８Ｃ １９／０２
Ｇ０８Ｃ ２５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１電源電圧によって動作し、伝送線に出力すべき電流を制御する制御信号を出力する電流制御部と、前記第１電源電圧とは異なる第２電源電圧によって動作し、前記電流制御部から出力される制御信号に応じた大きさの電流を前記伝送線に出力可能な電流出力部と、
前記第１電源電圧に異常があった場合に、異常が生じた旨を示すバーンアウト電流を前記電流出力部に出力させる第１信号を、前記電流出力部に出力する異常通知部と、
前記第１電源電圧が、予め規定された第１電圧範囲外となった場合に、前記第１電源電圧の異常を示す第１異常信号を出力する第１電源監視部と、
前記第２電源電圧が、予め規定された第２電圧範囲外となった場合に、前記第２電源電圧の異常を示す第２異常信号を出力する第２電源監視部と、
を備え、
前記電流制御部は、前記第２電源電圧に異常があった場合に、前記バーンアウト電流を前記電流出力部に出力させる第２信号を、前記制御信号として出力し、
前記異常通知部は、前記第１異常信号が入力され、且つ前記第２異常信号が入力されない場合に、前記第１信号を前記電流出力部に出力する、
フィールド機器。
【請求項2】
第１電源電圧によって動作し、伝送線に出力すべき電流を制御する制御信号を出力する電流制御部と、
前記第１電源電圧とは異なる第２電源電圧によって動作し、前記電流制御部から出力される制御信号に応じた大きさの電流を前記伝送線に出力可能な電流出力部と、
前記第１電源電圧に異常があった場合に、異常が生じた旨を示すバーンアウト電流を前記電流出力部に出力させる第１信号を、前記電流出力部に出力する異常通知部と、
前記第１電源電圧が、予め規定された第１電圧範囲外となった場合に、前記第１電源電圧の異常を示す第１異常信号を出力する第１電源監視部と、
前記第２電源電圧が、予め規定された第２電圧範囲外となった場合に、前記第２電源電圧の異常を示す第２異常信号を出力する第２電源監視部と、
を備え、
前記電流制御部は、前記第２電源電圧に異常があった場合に、前記バーンアウト電流を前記電流出力部に出力させる第２信号を、前記制御信号として出力し、
前記異常通知部は、前記第１異常信号が入力されず、且つ前記第２異常信号が入力された場合に、前記第２信号を前記電流出力部に出力する、
フィールド機器。
【請求項3】
第１電源電圧によって動作し、伝送線に出力すべき電流を制御する制御信号を出力する電流制御部と、
前記第１電源電圧とは異なる第２電源電圧によって動作し、前記電流制御部から出力される制御信号に応じた大きさの電流を前記伝送線に出力可能な電流出力部と、
前記第１電源電圧に異常があった場合に、異常が生じた旨を示すバーンアウト電流を前記電流出力部に出力させる第１信号を、前記電流出力部に出力する異常通知部と、
前記第１電源電圧が、予め規定された第１電圧範囲外となった場合に、前記第１電源電圧の異常を示す第１異常信号を出力する第１電源監視部と、
前記第２電源電圧が、予め規定された第２電圧範囲外となった場合に、前記第２電源電圧の異常を示す第２異常信号を出力する第２電源監視部と、
を備え、
前記電流制御部は、前記第２電源電圧に異常があった場合に、前記バーンアウト電流を前記電流出力部に出力させる第２信号を、前記制御信号として出力し、
前記異常通知部は、前記第１異常信号が入力され、且つ前記第２異常信号が入力された場合に、起動に必要になる電流である起動電流を前記電流出力部に出力させる第３信号を、前記電流出力部に出力する、
フィールド機器。
【請求項4】
第１電源電圧によって動作し、伝送線に出力すべき電流を制御する制御信号を出力する電流制御部と、
前記第１電源電圧とは異なる第２電源電圧によって動作し、前記電流制御部から出力される制御信号に応じた大きさの電流を前記伝送線に出力可能な電流出力部と、
前記第１電源電圧に異常があった場合に、異常が生じた旨を示すバーンアウト電流を前記電流出力部に出力させる第１信号を、前記電流出力部に出力する異常通知部と、
前記第１電源電圧が、予め規定された第１電圧範囲外となった場合に、前記第１電源電圧の異常を示す第１異常信号を出力する第１電源監視部と、
前記第２電源電圧が、予め規定された第２電圧範囲外となった場合に、前記第２電源電圧の異常を示す第２異常信号を出力する第２電源監視部と、
前記異常通知部に対する前記第２異常信号の入力を一定時間遅延させる起動回路と、
を備え、
前記電流制御部は、前記第２電源電圧に異常があった場合に、前記バーンアウト電流を前記電流出力部に出力させる第２信号を、前記制御信号として出力する、
フィールド機器。
【請求項5】
前記異常通知部に対する前記第２異常信号の入力を一定時間遅延させる起動回路を更に備える、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のフィールド機器。
【請求項6】
第１電源電圧によって動作し、伝送線に出力すべき電流を制御する制御信号を出力する電流制御部と、
前記第１電源電圧とは異なる第２電源電圧によって動作し、前記電流制御部から出力される制御信号に応じた大きさの電流を前記伝送線に出力可能な電流出力部と、
前記第１電源電圧に異常があった場合に、異常が生じた旨を示すバーンアウト電流を前記電流出力部に出力させる第１信号を、前記電流出力部に出力する異常通知部と、
前記第１電源電圧及び前記第２電源電圧とは異なる第３電源電圧によって動作し、センサの測定結果を示すセンサ値を出力するセンサモジュールと、
を備え、
前記電流制御部は、前記第２電源電圧に異常があった場合に、前記バーンアウト電流を前記電流出力部に出力させる第２信号を、前記制御信号として出力し、
前記電流制御部は、前記センサモジュールから出力されたセンサ値に応じたパルス幅を有するＰＷＭ信号を前記制御信号として出力し、
前記電流出力部は、前記ＰＷＭ信号のパルス幅に応じた電流を前記伝送線に出力する、
フィールド機器。
【請求項7】
前記第１電源電圧及び前記第２電源電圧とは異なる第３電源電圧によって動作し、センサの測定結果を示すセンサ値を出力するセンサモジュールを更に備えており、前記電流制御部は、前記センサモジュールから出力されたセンサ値に応じたパルス幅を有するＰＷＭ信号を前記制御信号として出力し、
前記電流出力部は、前記ＰＷＭ信号のパルス幅に応じた電流を前記伝送線に出力する、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載のフィールド機器。
【請求項8】
前記第１信号及び前記第２信号は、前記センサモジュールから出力されたセンサ値に応じて取り得るパルス幅とは異なるパルス幅を有する信号である、請求項６又は請求項７記載のフィールド機器。
【請求項9】
前記センサモジュールと前記電流制御部との間の通信を行う通信部と、前記第３電源電圧に異常があった場合に、前記通信部の動作を停止させる第３電源監視部と、
を備え、
前記電流制御部は、前記通信部が動作を停止した場合に前記第２信号を出力する、
請求項６から請求項８の何れか一項に記載のフィールド機器。
【請求項10】
前記第１電源電圧又は前記第２電源電圧に異常があった場合に、少なくとも前記センサモジュールに対する前記第３電源電圧の供給を遮断する電源遮断部を更に備える、請求項６から請求項９の何れか一項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、フィールド機器に関する。
【背景技術】
【0002】
プラントや工場等においては、分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）が構築されており、高度な自動操業が実現されている。この分散制御システムは、フィールド機器と呼ばれる現場機器（例えば、測定器、操作器）と、これらの制御を行う制御装置とが通信手段を介して接続されたシステムである。このようなシステムで用いられるフィールド機器の一種に、測定したプロセス値（例えば、圧力、流量、温度等）に応じたアナログ信号を、２線式の伝送線を介して制御装置に伝送する２線式伝送器がある。
【0003】
以下の特許文献１には、従来の２線式伝送器が開示されている。この２線式伝送器は、伝送線に出力すべき電流を制御する電流制御部（ディジタル回路）と、電流制御部から出力される制御信号に応じた大きさの電流を伝送線に出力する電流出力部（アナログ回路）とを備える。尚、電流出力部からは、通常時には、例えば、４～２０ｍＡの範囲内の電流が出力され、異常時（例えば、電源異常時）には、例えば、３．６ｍＡ以下の電流又は２１．６ｍＡ以上の電流が出力される（バーンアウト出力）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平９－８１８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上述した特許文献１に開示された２線式伝送器は、電流制御部を動作させる第１電源電圧を生成する第１電源回路と、電流出力部を動作させる第２電源電圧を生成する第２電源回路とを備える。ここで、第２電源回路の異常により第２電源電圧が低下した場合には、電流制御部からバーンアウト出力を実施するための制御信号が出力され、電流出力部によってバーンアウト出力がなされる。これにより、フィールド機器で異常が生じた旨が、２線式伝送器に接続された制御装置に通知される。
【0006】
しかしながら、第１電源回路に異常が生じた場合には、第１電源電圧が電流制御部の動作可能な電圧範囲を超えてしまい、電流制御部が正常に動作しないことがある。このような場合には、フィールド機器で異常が生じた旨を、２線式伝送器に接続された制御装置に通知することができないという問題がある。
【0007】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、伝送線に出力すべき電流を制御する電流制御部に供給される電源電圧に異常が生じた場合であっても、異常が生じた旨を外部装置に通知することができるフィールド機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明の一態様によるフィールド機器（１～４）は、第１電源電圧（Ｖ１）によって動作し、伝送線（Ｌ１、Ｌ２）に出力すべき電流を制御する制御信号を出力する電流制御部（２４０、２４０Ｃ）と、前記第１電源電圧とは異なる第２電源電圧（Ｖ２）によって動作し、前記電流制御部から出力される制御信号に応じた大きさの電流を前記伝送線に出力可能な電流出力部（２６０）と、前記第１電源電圧に異常があった場合に、異常が生じた旨を示すバーンアウト電流を前記電流出力部に出力させる第１信号（Ｐ）を、前記電流出力部に出力する異常通知部（２５０）と、を備える。
【0009】
また、本発明の一態様によるフィールド機器は、前記電流制御部が、前記第２電源電圧に異常があった場合に、前記バーンアウト電流を前記電流出力部に出力させる第２信号を、前記制御信号として出力する。
【0010】
また、本発明の一態様によるフィールド機器は、前記第１電源電圧が、予め規定された第１電圧範囲外となった場合に、前記第１電源電圧の異常を示す第１異常信号を出力する第１電源監視部（２２０）と、前記第２電源電圧が、予め規定された第２電圧範囲外となった場合に、前記第２電源電圧の異常を示す第２異常信号を出力する第２電源監視部（２２１）と、を更に備える。
【0011】
また、本発明の一態様によるフィールド機器は、前記異常通知部が、前記第１異常信号が入力され、且つ前記第２異常信号が入力されない場合に、前記第１信号を前記電流出力部に出力する。
【0012】
また、本発明の一態様によるフィールド機器は、前記異常通知部が、前記第１異常信号が入力されず、且つ前記第２異常信号が入力された場合に、前記第２信号を前記電流出力部に出力する。
【0013】
或いは、本発明の一態様によるフィールド機器は、前記異常通知部が、前記第１異常信号が入力され、且つ前記第２異常信号が入力された場合に、前記フィールド機器の起動に必要になる電流である起動電流を前記電流出力部に出力させる第３信号を、前記電流出力部に出力する。
【0014】
また、本発明の一態様によるフィールド機器は、前記異常通知部に対する前記第２異常信号の入力を一定時間遅延させる起動回路（３００）を更に備える。
【0015】
また、本発明の一態様によるフィールド機器は、前記第１電源電圧及び前記第２電源電圧とは異なる第３電源電圧によって動作し、センサ（Ｓ）の測定結果を示すセンサ値を出力するセンサモジュール（１００）を更に備えており、前記電流制御部が、前記センサモジュールから出力されたセンサ値に応じたパルス幅を有するＰＷＭ信号を前記制御信号として出力し、前記電流出力部が、前記ＰＷＭ信号のパルス幅に応じた電流を前記伝送線に出力する。
【0016】
また、本発明の一態様によるフィールド機器は、前記第１信号及び前記第２信号は、前記センサモジュールから出力されたセンサ値に応じて取り得るパルス幅とは異なるパルス幅を有する信号である。
【0017】
また、本発明の一態様によるフィールド機器は、前記センサモジュールと前記電流制御部との間の通信を行う通信部（２３０）と、前記第３電源電圧に異常があった場合に、前記通信部の動作を停止させる第３電源監視部（５００）と、を備え、前記電流制御部が、前記通信部が動作を停止した場合に前記第２信号を出力する。
【0018】
また、本発明の一態様によるフィールド機器は、前記第１電源電圧又は前記第２電源電圧に異常があった場合に、少なくとも前記センサモジュールに対する前記第３電源電圧の供給を遮断する電源遮断部（４００）を更に備える。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、伝送線に出力すべき電流を制御する電流制御部に供給される電源電圧に異常が生じた場合であっても、異常が生じた旨を外部装置に通知することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の第１実施形態によるフィールド機器の要部構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第１実施形態によるフィールド機器の各種信号のタイミングチャートである。
【図3】本発明の第１実施形態によるフィールド機器の各種信号の状態を示す図である。
【図4】本発明の第２実施形態によるフィールド機器の要部構成を示すブロック図である。
【図5】本発明の第２実施形態によるフィールド機器に設けられる起動回路の一例を示す回路図である。
【図6】本発明の第３実施形態によるフィールド機器の要部構成を示すブロック図である。
【図7】本発明の第４実施形態によるフィールド機器の要部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、図面を参照して本発明の実施形態によるフィールド機器について詳細に説明する。以下では、まず本発明の実施形態の概要について説明し、続いて本発明の各実施形態の詳細について説明する。
【0022】
〔概要〕
フィールド機器の一種である２線式伝送器には、伝送線に出力すべき電流を制御する制御信号を出力する電流制御部と、電流制御部から出力される制御信号に応じた大きさの電流を伝送線に出力する電流出力部とを備えるものがある。このような２線式伝送器では、センサの測定結果を示すセンサ値に応じたパルス幅を有するＰＷＭ信号が、電流制御部から制御信号として出力され、このＰＷＭ信号のパルス幅に応じた電流（例えば、４～２０ｍＡの範囲内の電流）が電流出力部から伝送線に出力される。
フィールド機器の一種である２線式伝送器には、伝送線に出力すべき電流を制御する制御信号を出力する電流制御部と、電流制御部から出力される制御信号に応じた大きさの電流を伝送線に出力する電流出力部とを備えるものがある。このような２線式伝送器では、センサの測定結果を示すセンサ値に応じたパルス幅を有するＰＷＭ信号が、電流制御部から制御信号として出力され、このＰＷＭ信号のパルス幅に応じた電流（例えば、４～２０ｍＡの範囲内の電流）が電流出力部から伝送線に出力される。
【0023】
また、このような２線式伝送器は、電源異常等の異常が生じた場合に、異常が生じた旨を示す電流（例えば、３．６ｍＡ以下の電流又は２１．６ｍＡ以上の電流）を出力することが可能である（バーンアウト出力）。バーンアウト出力がなされる場合には、電流制御部から電流出力部に対して、上述したセンサ値に応じて取り得るパルス幅とは異なるパルス幅を有する信号が出力される。
【0024】
ここで、電流制御部はディジタル回路であり、第１電源電圧で動作する。これに対し、電流出力部はアナログ回路であり、第１電源電圧とは異なる第２電源電圧で動作する。第２電源電圧が低下した場合には、電流制御部からバーンアウト出力を実施するための制御信号が出力され、電流出力部によってバーンアウト出力がなされる。これにより、フィールド機器で異常が生じた旨が、２線式伝送器に接続された制御装置に通知される。しかしながら、第１電源電圧が低下した場合には、電流制御部が正常に動作しないことがある。このような場合には、フィールド機器で異常が生じた旨を、２線式伝送器に接続された制御装置に通知することができない。
【0025】
また、従来の２線式伝送器では、第１電源電圧及び第２電源電圧の低下のみを検出しており、第１電源電圧及び第２電源電圧の上昇を検出していない。このため、第１電源電圧が規定値よりも上昇した場合や、第２電源電圧が規定値よりも上昇した場合には、異常として検出されないため、２線式伝送器に接続された制御装置に異常が生じた旨が通知されない。
【0026】
加えて、従来の２線式伝送器では、起動時に多くの電流が必要となることから、起動に必要になる電流である起動電流を電流出力部に出力させる制御が行われている。例えば、４～２０ｍＡの範囲の電流の５０％の電流（１２ｍＡ）を起動電流として電流出力部に出力させる制御が行われている。このような制御は、２線式伝送器を確実に起動させるために必要であることから、２線式伝送器を改良する場合においても維持される必要がある。
【0027】
本発明の一実施形態では、第１電源電圧によって動作し、伝送線に出力すべき電流を制御する制御信号を出力する電流制御部と、第１電源電圧とは異なる第２電源電圧によって動作し、電流制御部から出力される制御信号に応じた大きさの電流を伝送線に出力可能な電流出力部と、第１電源電圧に異常があった場合に、異常が生じた旨を示すバーンアウト電流を電流出力部に出力させる第１信号を、記電流出力部に出力する異常通知部と、を備えるようにしている。これにより、伝送線に出力すべき電流を制御する電流制御部に供給される電源電圧に異常が生じた場合であっても、異常が生じた旨を外部装置に通知することができる。
【0028】
〔第１実施形態〕
〈フィールド機器〉
図１は、本発明の第１実施形態によるフィールド機器の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態のフィールド機器１は、センサモジュール１００及び伝送部２００を備えており、２本の伝送線Ｌ１，Ｌ２を介して外部装置Ｃに接続されている。尚、外部装置Ｃは、例えば、分散制御システムの核をなす制御装置である。このようなフィールド機器１は、外部装置Ｃから２本の伝送線Ｌ１，Ｌ２を介して電流が供給されることで動作し、２本の伝送線Ｌ１，Ｌ２を流れる電流を制御することでセンサＳの測定結果を示すセンサ値を外部装置Ｃに出力する。
〈フィールド機器〉
図１は、本発明の第１実施形態によるフィールド機器の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態のフィールド機器１は、センサモジュール１００及び伝送部２００を備えており、２本の伝送線Ｌ１，Ｌ２を介して外部装置Ｃに接続されている。尚、外部装置Ｃは、例えば、分散制御システムの核をなす制御装置である。このようなフィールド機器１は、外部装置Ｃから２本の伝送線Ｌ１，Ｌ２を介して電流が供給されることで動作し、２本の伝送線Ｌ１，Ｌ２を流れる電流を制御することでセンサＳの測定結果を示すセンサ値を外部装置Ｃに出力する。
【0029】
センサモジュール１００は、電源回路１１０、電源監視部１２０、及び演算部１３０を備えており、センサＳの測定結果を示すセンサ値を得る。電源回路１１０は、伝送部２００から供給される電力からセンサモジュール１００の動作電源である電源電圧Ｖｓを生成する。電源電圧Ｖｓは、センサモジュール１００を構成する電源監視部１２０及び演算部１３０等の各部に供給される。電源監視部１２０は、電源回路１１０で生成される電源電圧Ｖｓを監視する。演算部１３０は、センサＳの測定結果（例えば、温度、圧力、流量等の測定結果）を取得し、取得した測定結果をＡ／Ｄ変換（アナログ／ディジタル変換）してセンサ値を得る。
【0030】
伝送部２００は、電源回路２１０～２１４、電源監視部２２０～２２２、通信部２３０、電流制御部２４０、異常通知部２５０、及び電流出力部２６０を備える。このような伝送部２００は、センサモジュール１００で得られたセンサ値に応じて、２本の伝送線Ｌ１，Ｌ２を流れる電流を制御することでセンサ値を外部装置Ｃに出力する。また、伝送部２００は、電源回路（例えば、電源回路２１０，２１１）の異常が生じた場合に、その旨を外部装置Ｃに出力する。
【0031】
伝送部２００は、センサ値を外部装置Ｃに出力する場合には、例えば、２本の伝送線Ｌ１，Ｌ２に流れる電流が、４～２０ｍＡの範囲内に収まるように制御する。また、伝送部２００は、電源回路の異常が生じた旨を外部装置Ｃに出力する場合には、例えば、３．６ｍＡ以下の電流又は２１．６ｍＡ以上の電流（バーンアウト電流）を出力する。
【0032】
電源回路２１０は、電流制御部２４０の動作電圧となる電源電圧Ｖ１（第１電源電圧）を生成する。具体的に、電源回路２１０は、電源回路２１１が生成した電源電圧である電源電圧Ｖ２（第２電源電圧）を降圧することにより電源電圧Ｖ１を生成する。例えば、電源電圧Ｖ２が５．５Ｖであるとすると、電源回路２１０は、３．０Ｖなる電源電圧Ｖ１を生成する。電源回路２１１は、外部装置Ｃから伝送線Ｌ１，Ｌ２を介して供給された電力から、電流出力部２６０の動作電圧となる電源電圧Ｖ２を生成する。
【0033】
電源回路２１２は、異常通知部２５０の動作電圧となる電源電圧Ｖ３を生成する。具体的、電源回路２１２は、電源回路２１１が生成した電源電圧Ｖ２を降圧することにより電源電圧Ｖ３を生成する。例えば、電源回路２１２は、２．５Ｖなる電源電圧Ｖ３を生成する。電源回路２１３は、フィールド機器１に設けられた不図示の表示器等の動作電圧となる電源電圧Ｖ４を生成する。具体的に、電源回路２１３は、電源回路２１１が生成した電源電圧Ｖ２を降圧することにより電源電圧Ｖ４を生成する。例えば、電源回路２１３は、５．０Ｖなる電源電圧Ｖ４を生成する。
【0034】
電源回路２１４は、センサモジュール１００の動作電圧となる電源電圧Ｖ５（第３電源電圧）を生成する。電源回路２１４は、電源回路２１３が生成した電源電圧Ｖ４を降圧することにより電源電圧Ｖ５を生成する。例えば、電源回路２１４は、３．２Ｖなる電源電圧Ｖ５を生成する。電源回路２１４は、例えば、絶縁トランスを有しており、一次側が電源回路２１３に接続され、二次側がセンサモジュール１００の電源回路１１０に接続されている。従って、電源回路２１４から電源回路１１０に電源電圧Ｖ５が供給されることで、電源電圧Ｖｓが生成される。
【0035】
電源監視部２２０（第１電源監視部）は、電源電圧Ｖ１を監視しており、電源電圧Ｖ１の異常の有無を示す信号Ｍ１を異常通知部２５０に出力する。電源監視部２２０は、電源電圧Ｖ１が第１電圧範囲外となった場合に、電源電圧Ｖ１の異常を示す信号（第１異常信号）を異常通知部２５０に出力する。電源電圧Ｖ１の異常とは、電源電圧Ｖ１が過電圧又は低電圧の場合である。尚、上記の電源電圧Ｖ１の異常を示す信号は、Ｌｏｗレベルの信号であるとする。
【0036】
ここで、上記の第１電圧範囲とは、上限閾値Ｖｔｈ１１と下限閾値Ｖｔｈ１２との間の範囲である。電源監視部２２０は、電源電圧Ｖ１が上限閾値Ｖｔｈ１１を超えた場合には、電源電圧Ｖ１が過電圧であるとしてＬｏｗレベルの信号Ｍ１を出力する。また、電源監視部２２０は、電源電圧Ｖ１が下限閾値Ｖｔｈ１２未満である場合には、電源電圧Ｖ１が低電圧であるとしてＬｏｗレベルの信号Ｍ１を出力する。一方、電源監視部２２０は、電源電圧Ｖ１が第２電圧範囲内である場合には電源電圧Ｖ１に異常が発生していないとして、電源電圧Ｖ１が正常であることを示すＨｉｇｈレベルの信号Ｍ１を出力する。
【0037】
電源監視部２２１（第２電源監視部）は、電源電圧Ｖ２を監視しており、電源電圧Ｖ２の異常の有無を示す信号Ｍ２を電流制御部２４０及び異常通知部２５０に出力する。電源監視部２２１は、電源電圧Ｖ２が第２電圧範囲外となった場合には電源電圧Ｖ２の異常を示す信号（第２異常信号）を電流制御部２４０及び異常通知部２５０に出力する。電源電圧Ｖ２の異常とは、電源電圧Ｖ２が過電圧又は低電圧の場合である。尚、上記の電源電圧Ｖ２の異常を示す信号は、Ｌｏｗレベルの信号であるとする。
【0038】
ここで、上記の第２電圧範囲とは、上限閾値Ｖｔｈ２１と下限閾値Ｖｔｈ２２との間の範囲である。電源監視部２２１は、電源電圧Ｖ２が上限閾値Ｖｔｈ２１を超えた場合には、電源電圧Ｖ２が過電圧であるとしてＬｏｗレベルの信号Ｍ２を出力する。また、電源監視部２２１は、電源電圧Ｖ２が下限閾値Ｖｔｈ２２未満である場合には、電源電圧Ｖ２が低電圧であるとしてＬｏｗレベルの信号Ｍ２を出力する。一方、電源監視部２２１は、電源電圧Ｖ２が第２電圧範囲内である場合には電源電圧Ｖ２に異常が発生していないとして、電源電圧Ｖ２が正常であることを示すＨｉｇｈレベルの信号Ｍ２を出力する。
【0039】
電源監視部２２２は、電源電圧Ｖ４を監視しており、電源電圧Ｖ４の異常の有無を示す信号を電流制御部２４０及び異常通知部２５０に出力する。電源監視部２２２は、電源電圧Ｖ４が第３電圧範囲外となった場合には電源電圧Ｖ４の異常を示す信号を電流制御部２４０及び異常通知部２５０に出力する。電源電圧Ｖ４の異常とは、第４電源電圧ｖ４が過電圧又は低電圧の場合である。尚、上記の電源電圧Ｖ４の異常を示す信号は、Ｌｏｗレベルの信号であるとする。
【0040】
ここで、第３電圧範囲とは、上限閾値Ｖｔｈ３１と下限閾値Ｖｔｈ３２との間の範囲である。電源監視部２２２は、電源電圧Ｖ４が上限閾値Ｖｔｈ３１を超えた場合には、電源電圧Ｖ４が過電圧であるとしてＬｏｗレベルの信号を出力する。また、電源監視部２２２は、電源電圧Ｖ４が下限閾値Ｖｔｈ３２未満である場合には、電源電圧Ｖ４が低電圧であるとしてＬｏｗレベルの信号を出力する。一方、電源監視部２２２は、電源電圧Ｖ４が第２電圧範囲内である場合には電源電圧Ｖ４に異常が発生していないとして、電源電圧Ｖ４が正常であることを示すＨｉｇｈレベルの信号を出力する。尚、上述した電源監視部２２０～２２２は、例えば、ウィンドウコンパレータである。
【0041】
通信部２３０は、センサモジュール１００の演算部１３０で得られたセンサ値を電流制御部２４０に送信する。通信部２３０は、演算部１３０と電流制御部２４０との間を絶縁しながら、演算部１３０から電流制御部２４０への通信を可能にする。
【0042】
電流制御部２４０は、電源電圧Ｖ１によって動作し、電源監視部２２１から出力される信号Ｍ２に応じたパルス幅を有するＰＷＭ信号（制御信号）を異常通知部２５０に出力する。具体的に、電流制御部２４０は、電源監視部２２１から出力される信号Ｍ２がＨｉｇｈレベルである場合には、通信部２３０を介して演算部１３０から得られたセンサ値に応じたパルス幅を有するＰＷＭ信号を出力する。このＰＷＭ信号は、例えば、４～２０ｍＡの範囲内の電流を電流出力部２６０から２本の伝送線Ｌ１，Ｌ２に出力させるようにするためのものである。
【0043】
これに対し、電流制御部２４０は、電源監視部２２１から出力される信号Ｍ２がＬｏｗレベルの場合（第２異常信号の場合）には、演算部１３０から得られたセンサ値に応じて取り得るパルス幅とは異なるパルス幅を有するＰＷＭ信号（第２信号）を出力する。このＰＷＭ信号は、バーンアウト電流（例えば、３．６ｍＡ以下の電流又は２１．６ｍＡ以上の電流）を電流出力部２６０から２本の伝送線Ｌ１，Ｌ２に出力させるようにするためのものである。
【0044】
電流制御部２４０は、ディジタル回路であり、プロセッサ及び不揮発性又は揮発性の半導体メモリを備えていても良い。上記のプロセッサとしては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等が挙げられる。上記の半導体メモリとしては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等が挙げられる。尚、電流制御部２４０は、ＭＣＵ（Micro Control Unit）等のマイクロコントローラであってもよい。
【0045】
異常通知部２５０は、クロック信号生成部２５１、パルス信号生成部２５２、及び信号選択部２５３を備えており、電源監視部２２０から出力される信号Ｍ１及び電源監視部２２１から出力される信号Ｍ２に応じて、電流出力部２６０に出力する信号を切り替える。具体的に、異常通知部２５０は、信号Ｍ１，Ｍ２に応じて、クロック信号生成部２５１から出力されるクロック信号ＣＬＫ、パルス信号生成部２５２から出力されるパルス信号Ｐ、又は電流制御部２４０から出力されるＰＷＭ信号を電流出力部２６０に出力する。
【0046】
クロック信号生成部２５１は、電流制御部２４０の動作に必要となるクロック信号ＣＬＫ（第３信号）を生成する。このクロック信号ＣＬＫのパルス幅は、デューティ比が、例えば５０％となるように設定されている。つまり、クロック信号ＣＬＫのパルス幅は、クロック信号ＣＬＫが電流出力部２６０に供給されたならば、例えば、４～２０ｍＡの範囲内の中間電流（１２ｍＡ）が流れるように設定されている。尚、この中間電流は、フィールド機器１の起動に必要になる電流（起動電流）である。クロック信号生成部２５１は、生成したクロック信号ＣＬＫを信号選択部２５３及び電流制御部２４０に出力する。
【0047】
パルス信号生成部２５２は、例えば、発振回路を備えており、クロック信号ＣＬＫとは異なるパルス幅（デューティ比）を有するパルス信号Ｐ（第１信号）を生成する。例えば、パルス信号生成部２５２は、前述したバーンアウト電流を電流出力部２６０から２本の伝送線Ｌ１，Ｌ２に出力させるために、電流制御部２４０から出力されるＰＷＭ信号のパルス幅と同じパルス幅を有するパルス信号Ｐを生成する。つまり、パルス信号生成部２５２は、電流制御部２４０において、演算部１３０から得られたセンサ値に応じて取り得るパルス幅とは異なるパルス幅を有するパルス信号Ｐを出力する。パルス信号生成部２５２は、生成したパルス信号Ｐを信号選択部２５３に出力する。
【0048】
信号選択部２５３は、信号Ｍ１，Ｍ２に応じて、クロック信号ＣＬＫ、パルス信号Ｐ、及びＰＷＭ信号（電流制御部２４０から出力されるＰＷＭ信号）の中から電流出力部２６０に出力する信号を選択する。具体的に、信号選択部２５３は、信号Ｍ１がＨｉｇｈレベルである場合にはＰＷＭ信号を選択する。信号選択部２５３は、信号Ｍ１がＬｏｗレベルであって、信号Ｍ２がＨｉｇｈレベルである場合にはパルス信号Ｐを選択する。信号選択部２５３は、信号Ｍ１，Ｍ２が共にＬｏｗレベルである場合にはクロック信号ＣＬＫを選択する。
【0049】
具体的に、信号選択部２５３は、ＯＲゲート２５４、第１セレクタ２５５、及び第２セレクタ２５６を備える。ＯＲゲート２５４は、電源監視部２２０から出力される信号Ｍ１と電源監視部２２１から出力される信号Ｍ２との論理和を演算する。第１セレクタ２５５は、ＯＲゲート２５４の演算結果（以下、「選択信号ＳＬ１」という）に基づいて、クロック信号ＣＬＫとパルス信号Ｐとの何れか一方を選択する。具体的に、第１セレクタ２５５は、選択信号ＳＬ１がＨｉｇｈレベルである場合にはパルス信号Ｐを選択し、選択信号ＳＬ１がＬｏｗレベルである場合にはクロック信号ＣＬＫを選択する。
【0050】
第２セレクタ２５６は、電源監視部２２０から出力される信号Ｍ１（以下、第２セレクタ２５６に入力される信号Ｍ１を「選択信号ＳＬ２」という）に基づいて、第１セレクタ２５５で選択された信号と電流制御部２４０からのＰＷＭ信号との何れか一方を選択する。第２セレクタ２５６は、選択信号ＳＬ２がＨｉｇｈレベルである場合にはＰＷＭ信号を選択し、選択信号ＳＬ２がＬｏｗレベルである場合には、第１セレクタ２５５で選択された信号を選択する。第２セレクタ２５６で選択された信号が、電流出力部２６０に入力される。
【0051】
電流出力部２６０は、第２セレクタ２５６で選択された信号に応じた大きさの電流（以下、電流信号Ｉｏｕｔという）を２本の伝送線Ｌ１，Ｌ２に出力する。具体的に、電流出力部２６０は、第２セレクタ２５６で選択された信号のパルス幅（デューティ比）に応じた大きさの電流信号Ｉｏｕｔを出力する。例えば、第２セレクタ２５６で選択された信号が、電流制御部２４０から出力されたＰＷＭ信号であって、演算部１３０から得られたセンサ値に応じたパルス幅を有するものである場合には、電流出力部２６０は、例えば、４～２０ｍＡの範囲の電流信号Ｉｏｕｔを出力する。
【0052】
また、例えば、第２セレクタ２５６で選択された信号が、電流制御部２４０から出力されたＰＷＭ信号であって、演算部１３０から得られたセンサ値に応じて取り得るパルス幅とは異なるパルス幅を有するものである場合には、電流出力部２６０は、バーンアウト電流（例えば、３．６ｍＡ以下の電流又は２１．６ｍＡ以上の電流）を電流信号Ｉｏｕｔとして出力する。同様に、第２セレクタ２５６で選択された信号が、パルス信号Ｐである場合にも、電流出力部２６０は、バーンアウト電流を電流信号Ｉｏｕｔとして出力する。また、第２セレクタ２５６で選択された信号が、クロック信号ＣＬＫである場合には、電流出力部２６０は、４～２０ｍＡの範囲内の中間電流（１２ｍＡ）を電流信号Ｉｏｕｔとして出力する。
【0053】
〈フィールド機器の動作〉
次に、本発明の第１実施形態によるフィールド機器１の動作について説明する。以下では、フィールド機器１の起動時の際の動作（起動時の動作）、電源電圧Ｖ１及び電源電圧Ｖ２が正常である際の動作（定常動作）、電源電圧Ｖ１に異常が発生した際の動作（電源電圧Ｖ１の異常時動作）、及び電源電圧Ｖ２に異常が発生した際の動作（電源電圧Ｖ２の異常時動作）について順に説明する。図２は、本発明の第１実施形態によるフィールド機器の各種信号のタイミングチャートである。図３は、本発明の第１実施形態によるフィールド機器の各種信号の状態を示す図である。
次に、本発明の第１実施形態によるフィールド機器１の動作について説明する。以下では、フィールド機器１の起動時の際の動作（起動時の動作）、電源電圧Ｖ１及び電源電圧Ｖ２が正常である際の動作（定常動作）、電源電圧Ｖ１に異常が発生した際の動作（電源電圧Ｖ１の異常時動作）、及び電源電圧Ｖ２に異常が発生した際の動作（電源電圧Ｖ２の異常時動作）について順に説明する。図２は、本発明の第１実施形態によるフィールド機器の各種信号のタイミングチャートである。図３は、本発明の第１実施形態によるフィールド機器の各種信号の状態を示す図である。
【0054】
《起動時の動作》
図２に示す期間Ｔ１は、フィールド機器１の起動時の動作が行われる期間である。図２に示す通り、フィールド機器１の電源投入直後において、電源電圧Ｖ１，Ｖ２は共に低電圧である。このため、図３に示す通り、信号Ｍ１，Ｍ２は共にＬｏｗレベルの信号となり、選択信号ＳＬ１，ＬＳ２も共にＬｏｗレベルの信号となる。これにより、第１セレクタ２５５は、クロック信号ＣＬＫを選択して第２セレクタ２５６に出力する。また、第２セレクタ２５６は、選択信号ＳＬ２がＬｏｗレベルであるため、第１セレクタ２５５から出力されるクロック信号ＣＬＫを選択して電流出力部２６０に出力する。その結果、電流出力部２６０からは、フィールド機器１の起動電流（例えば、１２ｍＡ）が出力される。言い換えると、外部装置Ｃから２本の伝送線Ｌ１，Ｌ２を介して、フィールド機器１の起動に必要な起動電流が供給される。尚、電源電圧Ｖ１が前述した下限閾値Ｖｔｈ１２（例えば、２．７Ｖ）を上回ると、フィールド機器１の起動が完了する。
図２に示す期間Ｔ１は、フィールド機器１の起動時の動作が行われる期間である。図２に示す通り、フィールド機器１の電源投入直後において、電源電圧Ｖ１，Ｖ２は共に低電圧である。このため、図３に示す通り、信号Ｍ１，Ｍ２は共にＬｏｗレベルの信号となり、選択信号ＳＬ１，ＬＳ２も共にＬｏｗレベルの信号となる。これにより、第１セレクタ２５５は、クロック信号ＣＬＫを選択して第２セレクタ２５６に出力する。また、第２セレクタ２５６は、選択信号ＳＬ２がＬｏｗレベルであるため、第１セレクタ２５５から出力されるクロック信号ＣＬＫを選択して電流出力部２６０に出力する。その結果、電流出力部２６０からは、フィールド機器１の起動電流（例えば、１２ｍＡ）が出力される。言い換えると、外部装置Ｃから２本の伝送線Ｌ１，Ｌ２を介して、フィールド機器１の起動に必要な起動電流が供給される。尚、電源電圧Ｖ１が前述した下限閾値Ｖｔｈ１２（例えば、２．７Ｖ）を上回ると、フィールド機器１の起動が完了する。
【0055】
《定常動作》
図２に示す期間Ｔ２は、フィールド機器１の定常動作が行われる期間である。フィールド機器１の起動が完了すると、電源電圧Ｖ１が第１電圧範囲内となり、且つ、電源電圧Ｖ２が第２電圧範囲内となる。このため、図３に示す通り、信号Ｍ１，Ｍ２は共にＨｉｇｈレベルの信号となり、選択信号ＳＬ１，ＳＬ２もＨｉｇｈレベルの信号となる。ここで、選択信号ＳＬ２がＨｉｇｈレベルの信号である場合には、第１セレクタ２５５の出力に拘わらず、第２セレクタ２５６は、ＰＷＭ信号を出力する。その結果、電流出力部２６０からは、ＰＷＭのパルス幅に応じて、例えば、４～２０ｍＡの範囲内の電流が出力される。これにより、外部装置Ｃに対してセンサ値を伝送することができる。
図２に示す期間Ｔ２は、フィールド機器１の定常動作が行われる期間である。フィールド機器１の起動が完了すると、電源電圧Ｖ１が第１電圧範囲内となり、且つ、電源電圧Ｖ２が第２電圧範囲内となる。このため、図３に示す通り、信号Ｍ１，Ｍ２は共にＨｉｇｈレベルの信号となり、選択信号ＳＬ１，ＳＬ２もＨｉｇｈレベルの信号となる。ここで、選択信号ＳＬ２がＨｉｇｈレベルの信号である場合には、第１セレクタ２５５の出力に拘わらず、第２セレクタ２５６は、ＰＷＭ信号を出力する。その結果、電流出力部２６０からは、ＰＷＭのパルス幅に応じて、例えば、４～２０ｍＡの範囲内の電流が出力される。これにより、外部装置Ｃに対してセンサ値を伝送することができる。
【0056】
《電源電圧Ｖ１の異常時動作》
図２に示す期間Ｔ３は、電源電圧Ｖ１の異常時動作が行われる期間である。電源回路２１０に異常が発生して、電源電圧Ｖ１が下限閾値Ｖｔｈ１２を下回った場合には、電源監視部２２０から出力される信号Ｍ１はＬｏｗレベルとなる。但し、電源回路２１１は正常に動作しているため、信号Ｍ２はＨｉｇｈレベルのままである。そのため、図３に示す通り、選択信号ＳＬ１がＨｉｇｈレベルの信号となり、選択信号ＳＬ２がＬｏｗレベルの信号となる。従って、第１セレクタ２５５は、パルス信号Ｐを選択して第２セレクタ２５６に出力する。また、第２セレクタ２５６は、選択信号ＳＬ２がＬｏｗレベルであるため、パルス信号Ｐを選択して電流出力部２６０に出力する。その結果、電流出力部２６０からは、バーンアウト電流（例えば、３．６ｍＡ以下の電流）が出力される。これにより、フィールド機器１で生じた電源電圧の異常を外部装置Ｃに通知することができる。尚、この電源電圧Ｖ１の異常時動作は、電源電圧Ｖ１が下限閾値Ｖｔｈ１２を下回った場合だけでなく、電源電圧Ｖ１が上限閾値Ｖｔｈ１１を上回った場合も同様に行われる。
図２に示す期間Ｔ３は、電源電圧Ｖ１の異常時動作が行われる期間である。電源回路２１０に異常が発生して、電源電圧Ｖ１が下限閾値Ｖｔｈ１２を下回った場合には、電源監視部２２０から出力される信号Ｍ１はＬｏｗレベルとなる。但し、電源回路２１１は正常に動作しているため、信号Ｍ２はＨｉｇｈレベルのままである。そのため、図３に示す通り、選択信号ＳＬ１がＨｉｇｈレベルの信号となり、選択信号ＳＬ２がＬｏｗレベルの信号となる。従って、第１セレクタ２５５は、パルス信号Ｐを選択して第２セレクタ２５６に出力する。また、第２セレクタ２５６は、選択信号ＳＬ２がＬｏｗレベルであるため、パルス信号Ｐを選択して電流出力部２６０に出力する。その結果、電流出力部２６０からは、バーンアウト電流（例えば、３．６ｍＡ以下の電流）が出力される。これにより、フィールド機器１で生じた電源電圧の異常を外部装置Ｃに通知することができる。尚、この電源電圧Ｖ１の異常時動作は、電源電圧Ｖ１が下限閾値Ｖｔｈ１２を下回った場合だけでなく、電源電圧Ｖ１が上限閾値Ｖｔｈ１１を上回った場合も同様に行われる。
【0057】
《電源電圧Ｖ２の異常時動作》
図２に示す期間Ｔ４は、電源電圧Ｖ２の異常時動作が行われる期間である。電源回路２１１に異常が発生して、電源電圧Ｖ２が下限閾値Ｖｔｈ２２を下回った場合には、電源監視部２２１から出力される信号Ｍ２はＬｏｗレベルとなる。但し、電源回路２１０は正常に動作しているため、信号Ｍ１はＨｉｇｈレベルのままである。そのため、図３に示す通り、選択信号ＳＬ１，ＳＬ２は共にＨｉｇｈレベルの信号となる。ここで、選択信号ＳＬ２がＨｉｇｈレベルの信号である場合には、第１セレクタ２５５の出力に拘わらず、第２セレクタ２５６は、ＰＷＭ信号を電流出力部２６０に出力する。また、電源監視部２２１から出力される信号Ｍ２がＬｏｗレベルのため、電流制御部２４０からは、演算部１３０から得られたセンサ値に応じて取り得るパルス幅とは異なるパルス幅を有するＰＷＭ信号が出力される。その結果、電流出力部２６０からは、バーンアウト電流（例えば、３．６ｍＡ以下の電流）が出力される。これにより、フィールド機器１で生じた電源電圧の異常を外部装置Ｃに通知することができる。尚、この電源電圧Ｖ２の異常時動作は、電源電圧Ｖ２が下限閾値Ｖｔｈ２２を下回った場合だけでなく、電源電圧Ｖ２が上限閾値Ｖｔｈ２１を上回った場合も同様に行われる。
図２に示す期間Ｔ４は、電源電圧Ｖ２の異常時動作が行われる期間である。電源回路２１１に異常が発生して、電源電圧Ｖ２が下限閾値Ｖｔｈ２２を下回った場合には、電源監視部２２１から出力される信号Ｍ２はＬｏｗレベルとなる。但し、電源回路２１０は正常に動作しているため、信号Ｍ１はＨｉｇｈレベルのままである。そのため、図３に示す通り、選択信号ＳＬ１，ＳＬ２は共にＨｉｇｈレベルの信号となる。ここで、選択信号ＳＬ２がＨｉｇｈレベルの信号である場合には、第１セレクタ２５５の出力に拘わらず、第２セレクタ２５６は、ＰＷＭ信号を電流出力部２６０に出力する。また、電源監視部２２１から出力される信号Ｍ２がＬｏｗレベルのため、電流制御部２４０からは、演算部１３０から得られたセンサ値に応じて取り得るパルス幅とは異なるパルス幅を有するＰＷＭ信号が出力される。その結果、電流出力部２６０からは、バーンアウト電流（例えば、３．６ｍＡ以下の電流）が出力される。これにより、フィールド機器１で生じた電源電圧の異常を外部装置Ｃに通知することができる。尚、この電源電圧Ｖ２の異常時動作は、電源電圧Ｖ２が下限閾値Ｖｔｈ２２を下回った場合だけでなく、電源電圧Ｖ２が上限閾値Ｖｔｈ２１を上回った場合も同様に行われる。
【0058】
以上の通り、本実施形態のフィールド機器１は、電源電圧Ｖ１によって動作し、２本の伝送線Ｌ１，Ｌ２に出力すべき電流を制御する制御信号を出力する電流制御部２４０と、電源電圧Ｖ２によって動作し、電流制御部２４０から出力される制御信号に応じた大きさの電流を２本の伝送線Ｌ１，Ｌ２に出力する電流出力部２６０と、電源電圧Ｖ１に異常があった場合に、異常が生じた旨を示すバーンアウト電流を電流出力部２６０に出力させるパルス信号Ｐを、電流出力部２６０に出力する異常通知部２５０と、を備えている。これにより、電流制御部２４０に供給される電源電圧Ｖ１に異常が生じた場合であっても、異常が生じた旨を外部装置Ｃに通知することができる。
【0059】
また、本実施形態では、電源監視部２２０によって電源電圧Ｖ１の過電圧及び低電圧を電源電圧Ｖ１の異常として監視し、電源監視部２２１によって電源電圧Ｖ２の過電圧及び低電圧を電源電圧Ｖ２の異常として監視している。これにより、電源電圧Ｖ１，Ｖ２が低電圧になった場合のみならず、電源電圧Ｖ１，Ｖ２が過電圧になった場合にも、フィールド機器１で異常が生じた旨を外部装置Ｃに通知することができる。
【0060】
〔第２実施形態〕
〈フィールド機器〉
図４は、本発明の第２実施形態によるフィールド機器の要部構成を示すブロック図である。尚、図４においては、図１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付してある。図４に示す通り、本実施形態のフィールド機器２は、図１に示すフィールド機器１の伝送部２００を伝送部２００Ａに変えた構成である。このようなフィールド機器２は、電源回路２１０の短絡等により、電源電圧Ｖ１の低下に伴って電源電圧Ｖ２が低下した場合であっても、フィールド機器１で異常が生じた旨を外部装置Ｃに通知することができるようにするものである。
〈フィールド機器〉
図４は、本発明の第２実施形態によるフィールド機器の要部構成を示すブロック図である。尚、図４においては、図１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付してある。図４に示す通り、本実施形態のフィールド機器２は、図１に示すフィールド機器１の伝送部２００を伝送部２００Ａに変えた構成である。このようなフィールド機器２は、電源回路２１０の短絡等により、電源電圧Ｖ１の低下に伴って電源電圧Ｖ２が低下した場合であっても、フィールド機器１で異常が生じた旨を外部装置Ｃに通知することができるようにするものである。
【0061】
ここで、前述した第１実施形態のフィールド機器１では、電源電圧Ｖ１，Ｖ２が低電圧であって、信号Ｍ１，Ｍ２が共にＬｏｗレベルの信号である場合には、電流出力部２６０から起動電流が出力される。このため、電源回路２１０の短絡等により、電源電圧Ｖ１の低下に伴って電源電圧Ｖ２が低下してしまうと、電源異常が生じているにも拘わらず、電流出力部２６０からは起動電流が出力され、バーンアウト電流は出力されない。本実施形態のフィールド機器２は、フィールド機器１の伝送部２００に代えて伝送部２００Ａを設けることで、電源回路２１０の短絡等により、電源電圧Ｖ１の低下に伴って電源電圧Ｖ２が低下した場合には、バーンアウト電流が出力されるようにしたものである。
【0062】
伝送部２００Ａは、図１に示す伝送部２００に起動回路３００を追加し、起動回路３００の出力を、ＯＲゲート２５４の一方の入力端（信号Ｍ２が入力されていた入力端）に接続したものである。起動回路３００は、電源回路２１１で生成された電源電圧Ｖ２を入力するヒステリシスを有する回路である。起動回路３００は、電源電圧Ｖ２が上限閾値Ｖｔｈ４１を上回った場合には、Ｈｉｇｈレベルの信号を生成し、電源電圧Ｖ２が上限閾値Ｖｔｈ４２を下回った場合にはＬｏｗレベルの信号を生成する。この起動回路３００は、例えば、ヒステリシスコンパレータやシュミットトリガ等である。尚、電源監視部２２１で生成された信号Ｍ２は、電流制御部２４０に出力される。
【0063】
図５は、本発明の第２実施形態によるフィールド機器に設けられる起動回路の一例を示す回路図である。図５に例示する起動回路３００は、非反転式のヒステリシスコンパレータである。図５に示す起動回路３００は、コンパレータ３１０及び抵抗Ｒ１～Ｒ３を備える。コンパレータ３１０の非反転入力端には抵抗Ｒ１が接続されており、コンパレータ３１０の非反転入力端とグランドとの間には抵抗Ｒ２が接続されており、コンパレータ３１０の非反転入力端と出力端との間には抵抗Ｒ３が接続されている。コンパレータ３１０の反転入力端には、基準電圧（例えば、２．５Ｖ）が入力され、コンパレータ３１０の非反転入力端には、抵抗Ｒ１を介した電源電圧Ｖ２が入力される。起動回路３００のヒステリシス幅は、抵抗Ｒ１～Ｒ３の各抵抗値や基準電圧等によって規定される。
【0064】
〈フィールド機器の動作〉
コンパレータ３１０から出力される信号は、非反転入力端に入力される電源電圧Ｖ２が低下しても、直ちにはＬｏｗレベルとはならず、起動回路３００のヒステリシス幅に応じた時間が経過した後にＬｏｗレベルとなる。よって、電源回路２１０の短絡等により、電源電圧Ｖ１の低下に伴って電源電圧Ｖ２が低下しても、起動回路３００から出力される信号（ＯＲゲート２５４の一方の入力端に入力される信号）は、一定時間はＨｉｇｈレベルが維持される。これにより、電流出力部２６０からバーンアウト電流を出力させることができる。
コンパレータ３１０から出力される信号は、非反転入力端に入力される電源電圧Ｖ２が低下しても、直ちにはＬｏｗレベルとはならず、起動回路３００のヒステリシス幅に応じた時間が経過した後にＬｏｗレベルとなる。よって、電源回路２１０の短絡等により、電源電圧Ｖ１の低下に伴って電源電圧Ｖ２が低下しても、起動回路３００から出力される信号（ＯＲゲート２５４の一方の入力端に入力される信号）は、一定時間はＨｉｇｈレベルが維持される。これにより、電流出力部２６０からバーンアウト電流を出力させることができる。
【0065】
尚、フィールド機器２の動作（起動時の動作、定常動作、電源電圧Ｖ１の異常時動作、電源電圧Ｖ２の異常時動作）は、基本的には、第１実施形態のフィールド機器１と同様である。このため、ここでの詳細な説明は省略する。
【0066】
以上の通り、本実施形態のフィールド機器２は、第１実施形態のフィールド機器１に起動回路３００を設けた点が異なるだけで、基本的な構成は、第１実施形態のフィールド機器１と同様である。このため、本実施形態においても、電流制御部２４０に供給される電源電圧Ｖ１に異常が生じた場合であっても、異常が生じた旨を外部装置Ｃに通知することができる。また、電源電圧Ｖ１，Ｖ２が低電圧になった場合のみならず、電源電圧Ｖ１，Ｖ２が過電圧になった場合にも、フィールド機器１で異常が生じた旨を外部装置Ｃに通知することができる。加えて、本実施形態では、電源回路２１０の短絡等により、電源電圧Ｖ１の低下に伴って電源電圧Ｖ２が低下しても、電流出力部２６０からバーンアウト電流を出力させることができる。
【0067】
〔第３実施形態〕
〈フィールド機器〉
図６は、本発明の第３実施形態によるフィールド機器の要部構成を示すブロック図である。尚、図６においては、図１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付してある。図６に示す通り、本実施形態のフィールド機器３は、図１に示すフィールド機器１の伝送部２００を伝送部２００Ｂに変えた構成である。このようなフィールド機器３は、バーンアウト電流を出力する際の消費電量を低減するようにするものである。
〈フィールド機器〉
図６は、本発明の第３実施形態によるフィールド機器の要部構成を示すブロック図である。尚、図６においては、図１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付してある。図６に示す通り、本実施形態のフィールド機器３は、図１に示すフィールド機器１の伝送部２００を伝送部２００Ｂに変えた構成である。このようなフィールド機器３は、バーンアウト電流を出力する際の消費電量を低減するようにするものである。
【0068】
ここで、前述した第１実施形態のフィールド機器１では、電源電圧Ｖ１，Ｖ２に異常があった場合には、バーンアウト電流（例えば、３．６ｍＡ以下の電流）が出力される。バーンアウト電流が出力されている間は、バーンアウト電流（例えば、３．６ｍＡ以下の電流）に応じた電力でフィールド機器１が動作しなければならず、電力が不足することも考えられる。本実施形態のフィールド機器３は、フィールド機器１の伝送部２００に代えて伝送部２００Ｂを設けることで、フィールド機器３の消費電量を低減するようにしたものである。
【0069】
伝送部２００Ｂは、図１に示す伝送部２００に電源遮断部４００を追加した構成である。電源遮断部４００は、電源電圧Ｖ１，Ｖ２の何れかに異常があった場合に、バーンアウト信号の出力に不必要な電子部品（例えば、センサモジュール１００）への電源供給を遮断する。図６に示す通り、電源遮断部４００は、ＡＮＤゲート４１０及びスイッチ４２０を備える。
【0070】
ＡＮＤゲート４１０は、電源監視部２２０から出力される信号Ｍ１と、電流制御部２４０から出力される信号Ｈとの論理積を演算する。信号Ｈは、電源監視部２２１から出力される信号Ｍ２と同様に、電源電圧Ｖ２が正常である場合にはＨｉｇｈレベルであり、電源電圧Ｖ２に異常があった場合にはＬｏｗレベルとなる信号である。スイッチ４２０は、電源回路２１３と電源回路２１４との間に接続されており、ＡＮＤゲート４１０からの信号に応じて、オン状態又はオフ状態になる。具体的には、ＡＮＤゲート４１０からの信号がＨｉｇｈレベルである場合にはオン状態になり、Ｌｏｗレベルである場合にはオフ状態になる。スイッチ４２０がオン状態である場合には、電源回路２１３と電源回路２１４との間が電気的に接続され、スイッチ４２０がオフ状態である場合には、電源回路２１３と電源回路２１４との間の電気的な接続が遮断される。
【0071】
〈フィールド機器の動作〉
電源回路２１０及び電源回路２１１が正常に動作している場合（例えば、定常動作が行われている場合）には、電源監視部２２０から出力される信号Ｍ１及び電源監視部２２１から出力される信号Ｍ２は共にＨｉｇｈレベルである。よって、ＡＮＤゲート４１０には、Ｈｉｇｈレベルの信号Ｍ１とＨｉｇｈレベルの信号Ｈが入力され、ＡＮＤゲート４１０からスイッチ４２０に対してＨｉｇｈレベルの信号が出力される。これにより、スイッチ４２０はオン状態になり、電源回路２１３から電源回路２１４への電源電圧Ｖ４の供給が行われる。
電源回路２１０及び電源回路２１１が正常に動作している場合（例えば、定常動作が行われている場合）には、電源監視部２２０から出力される信号Ｍ１及び電源監視部２２１から出力される信号Ｍ２は共にＨｉｇｈレベルである。よって、ＡＮＤゲート４１０には、Ｈｉｇｈレベルの信号Ｍ１とＨｉｇｈレベルの信号Ｈが入力され、ＡＮＤゲート４１０からスイッチ４２０に対してＨｉｇｈレベルの信号が出力される。これにより、スイッチ４２０はオン状態になり、電源回路２１３から電源回路２１４への電源電圧Ｖ４の供給が行われる。
【0072】
電源回路２１０に異常が発生し、電源回路２１１が正常に動作している場合（電源電圧Ｖ１の異常時動作が行われる場合）には、電源監視部２２０から出力される信号Ｍ１はＬｏｗレベルとなり、電源監視部２２１から出力される信号Ｍ２はＨｉｇｈレベルである。よって、ＡＮＤゲート４１０には、Ｌｏｗレベルの信号Ｍ１とＨｉｇｈレベルの信号Ｈが入力され、ＡＮＤゲート４１０からスイッチ４２０に対してＬｏｗレベルの信号が出力される。これにより、スイッチ４２０はオフ状態になり、電源回路２１３から電源回路２１４への電源電圧Ｖ４の供給が遮断される。
【0073】
この場合において、電源監視部２２０から出力される信号Ｍ１はＬｏｗレベルであり、電源監視部２２１から出力される信号Ｍ２はＨｉｇｈレベルであるから、パルス信号生成部２５２から出力されるパルス信号Ｐが電流出力部２６０に入力される（図３参照）。その結果、電流出力部２６０からは、バーンアウト電流（例えば、３．６ｍＡ以下の電流）が出力される。このように、フィールド機器１で生じた電源電圧Ｖ１の異常が外部装置Ｃに通知される場合に、電源回路２１３から電源回路２１４への電源電圧Ｖ４の供給が遮断されることにより、フィールド機器３の消費電力が抑制される。
【0074】
電源回路２１０が正常に動作しており、電源回路２１１に異常が発生した場合（電源電圧Ｖ２の異常時動作が行われる場合）には、電源監視部２２０から出力される信号Ｍ１はＨｉｇｈレベルであり、電源監視部２２１から出力される信号Ｍ２はＬｏｗレベルとなる。よって、ＡＮＤゲート４１０には、Ｌｏｗレベルの信号Ｍ１とＨｉｇｈレベルの信号Ｈが入力され、ＡＮＤゲート４１０からスイッチ４２０に対してＬｏｗレベルの信号が出力される。これにより、スイッチ４２０はオフ状態になり、電源回路２１３から電源回路２１４への電源電圧Ｖ４の供給が遮断される。
【0075】
この場合において、電源監視部２２０から出力される信号Ｍ１はＨｉｇｈレベルであり、電源監視部２２１から出力される信号Ｍ２はＬｏｗレベルであるから、電流制御部２４０からは、演算部１３０から得られたセンサ値に応じて取り得るパルス幅とは異なるパルス幅を有するＰＷＭ信号が出力される（図３参照）。その結果、電流出力部２６０からは、バーンアウト電流（例えば、３．６ｍＡ以下の電流）が出力される。このように、フィールド機器１で生じた電源電圧Ｖ１の異常が外部装置Ｃに通知される場合に、電源回路２１３から電源回路２１４への電源電圧Ｖ４の供給が遮断されることにより、フィールド機器３の消費電力が抑制される。
【0076】
電源回路２１０及び電源回路２１１に異常が発生した場合（起動時の動作が行われる場合を含む）には、電源監視部２２０から出力される信号Ｍ１及び電源監視部２２１から出力される信号Ｍ２は共にＬｏｗレベルとなる。よって、ＡＮＤゲート４１０には、Ｌｏｗレベルの信号Ｍ１とＬｏｗレベルの信号Ｈが入力され、ＡＮＤゲート４１０からスイッチ４２０に対してＬｏｗレベルの信号が出力される。これにより、スイッチ４２０はオフ状態になり、電源回路２１３から電源回路２１４への電源電圧Ｖ４の供給が遮断される。
【0077】
以上の通り、本実施形態のフィールド機器３は、第１実施形態のフィールド機器１に電源遮断部４００を設けた点が異なるだけで、基本的な構成は、第１実施形態のフィールド機器１と同様である。このため、本実施形態においても、電流制御部２４０に供給される電源電圧Ｖ１に異常が生じた場合であっても、異常が生じた旨を外部装置Ｃに通知することができる。また、電源電圧Ｖ１，Ｖ２が低電圧になった場合のみならず、電源電圧Ｖ１，Ｖ２が過電圧になった場合にも、フィールド機器１で異常が生じた旨を外部装置Ｃに通知することができる。加えて、本実施形態では、バーンアウト電流が出力される場合におけるフィールド機器３の消費電量を低減することができる。
【0078】
〔第４実施形態〕
〈フィールド機器〉
図７は、本発明の第４実施形態によるフィールド機器の要部構成を示すブロック図である。尚、図７においては、図１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付してある。図７に示す通り、本実施形態のフィールド機器４は、図１に示すフィールド機器１の伝送部２００を、センサモジュール１００から分離された伝送部２００Ｃに変えた構成である。このようなフィールド機器４は、電源回路２１４の二次側における電源電圧の異常があった場合に、フィールド機器４で異常が生じた旨を外部装置Ｃに通知することができるようにするものである。
〈フィールド機器〉
図７は、本発明の第４実施形態によるフィールド機器の要部構成を示すブロック図である。尚、図７においては、図１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付してある。図７に示す通り、本実施形態のフィールド機器４は、図１に示すフィールド機器１の伝送部２００を、センサモジュール１００から分離された伝送部２００Ｃに変えた構成である。このようなフィールド機器４は、電源回路２１４の二次側における電源電圧の異常があった場合に、フィールド機器４で異常が生じた旨を外部装置Ｃに通知することができるようにするものである。
【0079】
図７に示す通り、フィールド機器４のセンサモジュール１００と伝送部２００Ｃとは分離されており、これらは、２本のケーブルＬ３を介して接続されている。伝送部２００Ｃは、図１に示す伝送部２００に電源監視部５００を追加し、電流制御部２４０を電流制御部２４０Ｃに変えた構成である。電源監視部５００（第３電源監視部）は、電源電圧Ｖ５を監視しており、電源電圧Ｖ５が第５電圧範囲外となった場合には通信部２３０の動作を停止させる。電源電圧Ｖ５の異常とは、電源電圧Ｖ５が過電圧又は低電圧の場合である。
【0080】
ここで、上記の第５電圧範囲とは、上限閾値Ｖｔｈ５１と下限閾値Ｖｔｈ５２との間の範囲である。電源監視部５００は、電源電圧Ｖ５が上限閾値Ｖｔｈ５１を超えた場合には、電源電圧Ｖ５が過電圧であるとして通信部２３０の動作を停止させる。また、電源監視部５００は、電源電圧Ｖ５が下限閾値Ｖｔｈ５２未満である場合には、電源電圧Ｖ５が低電圧であるとして通信部２３０の動作を停止させる。
【0081】
電流制御部２４０Ｃは、図１に示す電流制御部２４０に、通信部２３０の通信状態を検出する機能を設けたものである。例えば、電流制御部２４０Ｃは、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check：巡回冗長検査）機能を用いて通信部２３０が正常に動作しているか否かを確認する。電流制御部２４０Ｃは、通信部２３０の通信エラーを検出した場合には通信部２３０が正常に動作していないと判定する。電流制御部２４０Ｃは、通信部２３０が正常に動作していないと判定した場合には、演算部１３０から得られたセンサ値に応じて取り得るパルス幅とは異なるパルス幅を有するＰＷＭ信号（第２信号）を出力する。
【0082】
〈フィールド機器の動作〉
フィールド機器４がプラントや工場等に設置される場合において、センサモジュール１００は伝送部２００Ｃとは異なる位置に配置される場合がある。この場合には、伝送部２００Ｃとセンサモジュール１００とは、ケーブルＬ３を介して接続される。ここで、電源電圧Ｖ５の異常が発生した場合には、電源監視部５００は、通信部２３０を停止させる。すると、電流制御部２４０Ｃは、通信部２３０が正常していないと判定して、演算部１３０から得られたセンサ値に応じて取り得るパルス幅とは異なるパルス幅を有するＰＷＭ信号を出力する。その結果、電流出力部２６０からは、バーンアウト電流（例えば、３．６ｍＡ以下の電流）が出力される。このようにして、電源回路２１４の二次側における電源電圧の異常があった場合でも、フィールド機器４で異常が生じた旨を外部装置Ｃに通知することができる。
フィールド機器４がプラントや工場等に設置される場合において、センサモジュール１００は伝送部２００Ｃとは異なる位置に配置される場合がある。この場合には、伝送部２００Ｃとセンサモジュール１００とは、ケーブルＬ３を介して接続される。ここで、電源電圧Ｖ５の異常が発生した場合には、電源監視部５００は、通信部２３０を停止させる。すると、電流制御部２４０Ｃは、通信部２３０が正常していないと判定して、演算部１３０から得られたセンサ値に応じて取り得るパルス幅とは異なるパルス幅を有するＰＷＭ信号を出力する。その結果、電流出力部２６０からは、バーンアウト電流（例えば、３．６ｍＡ以下の電流）が出力される。このようにして、電源回路２１４の二次側における電源電圧の異常があった場合でも、フィールド機器４で異常が生じた旨を外部装置Ｃに通知することができる。
【0083】
ここで、電源電圧Ｖ５の異常が発生した場合には、センサモジュール１００が通信部２３０を介して電流制御部２４０Ｃに異常の発生を通知してもよい。例えば、電源監視部５００が電源電圧Ｖ５の異常を検知した場合には、センサモジュール１００が通知してもよい。但し、この場合には、センサモジュール１００は、ケーブルＬ３を介して電源監視部５００から異常の有無を示す信号を受信しなければならず、ケーブルＬ３の長さによっては異常の発生から、電流制御部２４０Ｃへの異常の通知までに相当な時間を要す場合がある。また、ケーブルＬ３は、ノイズの侵入経路になりやすい。そのため、そのノイズによって電源監視部５００からセンサモジュールへの異常の通知が正しく行われず、電源電圧Ｖ５の異常を外部装置Ｃに通知することができない場合がある。
【0084】
そこで、本実施形態のフィールド機器４は、センサモジュール１００へ供給される電源電圧に異常が発生した場合には、通信部２３０の通信にアナログ的に割り込み、通信部２３０を停止させる等の通信エラーを発生させる。これにより、電源電圧Ｖ５の異常を確実に外部装置Ｃに通知することができる。
【0085】
以上の通り、本実施形態のフィールド機器４は、第１実施形態のフィールド機器１に電源監視部５００を設け、電流制御部２４０を電流制御部２４０Ｃに変えただけで、基本的な構成は、第１実施形態のフィールド機器１と同様である。このため、本実施形態においても、電流制御部２４０に供給される電源電圧Ｖ１に異常が生じた場合であっても、異常が生じた旨を外部装置Ｃに通知することができる。また、電源電圧Ｖ１，Ｖ２が低電圧になった場合のみならず、電源電圧Ｖ１，Ｖ２が過電圧になった場合にも、フィールド機器１で異常が生じた旨を外部装置Ｃに通知することができる。加えて、本実施形態では、電源回路２１４の二次側における電源電圧の異常があった場合でも、フィールド機器４で異常が生じた旨を外部装置Ｃに通知することができる。
【0086】
以上、本発明の実施形態によるフィールド機器について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した第１～第４実施形態を、適宜組み合わせ可能である。例えば、第３実施形態のフィールド機器３及び第４実施形態のフィールド機器４は、第２実施形態のフィールド機器２が有する起動回路３００を備えていても良い。
【0087】
また、上述した実施形態では、電源電圧Ｖ１が第１電源電圧であり、電源電圧Ｖ２が第２電源電圧であるものとして説明した。しかしながら、第２電源電圧は、第１電源電圧と異なっていればよい。例えば、第２電源電圧は、第１電源電圧よりも高い電圧であってもよい。一例として、第２電源電圧は、電源電圧Ｖ４でもよい。
【0088】
また、上述した実施形態では、フィールド機器１～４が、センサＳとは別体であるものとして説明した。しかしながら、フィールド機器１～４は、センサＳを有してもよい。例えば、フィールド機器１～４は、渦流量計、温度センサ、流量制御弁や開閉弁等のバルブ機器、ファンやモータ等のアクチュエータ機器、その他のプラントの現場に設置される機器であって良い。
【0089】
ここで、フィールド機器１～４が設置されるプラントとしては、化学等の工業プラントの他、ガス田や油田等の井戸元やその周辺を管理制御するプラント、水力・火力・原子力等の発電を管理制御するプラント、太陽光や風力等の環境発電を管理制御するプラント、上下水やダム等を管理制御するプラント等がある。尚、上記のプラントは、あくまでも例示であり、上記のプラントに制限される訳ではない点に注意されたい。
【符号の説明】
【0090】
１～４ フィールド機器
１００ センサモジュール
２２０，２２１ 電源監視部
２３０ 通信部
２４０，２４０Ｃ 電流制御部
２５０ 異常通知部
２６０ 電流出力部
３００ 起動回路
４００ 電源遮断部
５００ 電源監視部
Ｌ１，Ｌ２ 伝送線
Ｖ１，Ｖ２ 電源電圧
Ｐ パルス信号
Ｓ センサ
１００ センサモジュール
２２０，２２１ 電源監視部
２３０ 通信部
２４０，２４０Ｃ 電流制御部
２５０ 異常通知部
２６０ 電流出力部
３００ 起動回路
４００ 電源遮断部
５００ 電源監視部
Ｌ１，Ｌ２ 伝送線
Ｖ１，Ｖ２ 電源電圧
Ｐ パルス信号
Ｓ センサ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】