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JP2019008560A - Process control module - Google Patents

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JP2019008560A
JP2019008560A JP2017123776A JP2017123776A JP2019008560A JP 2019008560 A JP2019008560 A JP 2019008560A JP 2017123776 A JP2017123776 A JP 2017123776A JP 2017123776 A JP2017123776 A JP 2017123776A JP 2019008560 A JP2019008560 A JP 2019008560A
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JP
Japan
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signal
power supply
control module
process control
intrinsically safe
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Application number
JP2017123776A
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Japanese (ja)
Inventor
誠 大島
Makoto Oshima
誠 大島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TATEYAMA SEISAKUSHO KK
Original Assignee
TATEYAMA SEISAKUSHO KK
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Publication date
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Abstract

To provide a process control module that independently operates as a mass flow controller system, which is intrinsically safe and explosion-proof, in a process control field of treating, for example, an inflammable gas or liquid.SOLUTION: For the purpose of attaining explosion prevention in a process measuring control system for an inflammable fluid installed in a hazardous place, a process control module installed in a non-hazardous place is included. The process control module is configured such that the features of an intrinsically safe and explosion-proof power supply current repeater A, signal converter B, digital indicator regulator C, and power supply circuit D are integrated into a system and intensively unified in a casing 1.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、マスフローコントローラシステムとして、独立した動作を行うようにした、プロセスコントロールモジュールに関するものである。   The present invention relates to a process control module which performs an independent operation as a mass flow controller system.

一般的に、TIIS国際技術指針及び技術基準認証の各種発信器、TIIS技術基準認証本質安全関連機器及び非本質安全機器は、個別に既に存在する。   In general, various transmitters for TIIS international technical guidelines and technical standards certification, TIIS technical standard certification intrinsic safety related equipment and non-intrinsic safety equipment already exist individually.

ここでTIISとは、日本における防爆電気機械器具の認証を行なう検定機関で、正式名称は、公益社団法人:産業安全技術協会の略称である。   Here, TIIS is a certification body that certifies explosion-proof electrical machinery and equipment in Japan, and its official name is an abbreviation for Japan Industrial Safety Technology Association.

従来においては、特許文献1に示すように、混触防止板付トランスを用いた本質安全防爆用電源と、非危険場所に本質安全防爆用電源の出力電圧を制限した制限電圧区域を設定し、その区域内に設置され、大地或は接地点より絶縁されて前記制限電圧以下で作動する非本質安全回路と、危険場所に設置され、前記非本質安全回路における制限電圧以下で作動する大地或は接地点と絶縁された本質安全回路と、前記非本質安全回路の電力ラインと大地または非本質安全回路を収納するケースとの間に前記制限電圧以上のとき前記本質安全防爆用電源の一次側を電力源から断つ装置を備えた本質安全防爆装置が存在する。   Conventionally, as shown in Patent Document 1, an intrinsically safe explosion-proof power source using a transformer with an incompatibility prevention plate and a limit voltage area in which the output voltage of the intrinsically safe explosion-proof power source is limited in a non-hazardous area are set. A non-intrinsic safety circuit that is installed in the ground and insulated from the ground or grounding point and operates below the limit voltage, and a ground or grounding point that is installed in a hazardous area and operates below the limit voltage in the non-intrinsic safety circuit A power source for the primary side of the intrinsically safe explosion-proof power source when the voltage is equal to or higher than the limit voltage between the isolated intrinsic safety circuit and the power line of the non-intrinsic safety circuit and the case housing the ground or non-intrinsic safety circuit. There is an intrinsically safe explosion-proof device with a device that cuts off.

また、特許文献2に示すように、本質安全回路とその回路を収容する接地点に接地されたケースとの間に、電圧制限特性を有する半導体素子を含む両極電圧制限回路を備えた本質安全防爆装置が存在する。   In addition, as shown in Patent Document 2, an intrinsically safe explosion-proof device having a bipolar voltage limiting circuit including a semiconductor element having a voltage limiting characteristic between an intrinsically safe circuit and a case grounded to a ground point that accommodates the circuit. The device exists.

実公昭60−19493号公報Japanese Utility Model Publication No. 60-19493 実公昭60−8520号公報Japanese Utility Model Publication No. 60-8520

しかしながら、従来においては、TIIS国際技術指針及び技術基準認証本質安全防爆型の各種発信器用に特化した、安全場所に設置する本質安全関連機器及び非本質安全機器をシステムインテグレートしてモジュール化した製品は存在していない。   However, in the past, TIIS international technical guidelines and technical standards certified intrinsically safe products designed for various types of intrinsically safe transmitters, which are modularized by system integration of intrinsically safe equipment and non-intrinsically safe equipment installed in a safe place. Does not exist.

また、上記した特許文献1及び特許文献2に示すように、危険場所に設置されるTIIS国際技術指針/技術基準認証本質安全防爆型各種発信器(例えば、流量計や圧力計等)を顧客が採用するに際し、本質安全防爆システムを構築するためには、危険場所に設置される本質安全防爆機器に適合する安全場所に設置するTIIS技術基準認証本質安全関連機器、非本質安全機器等を個々に準備しケーブルも含めて、本質安全防爆工事を行わなければならない。そのためには、顧客が本質安全防爆計装の知識も把握しておく必要がある。   In addition, as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above, customers can use various TIIS international technical guidelines / technical standards certified intrinsically safe explosion-proof transmitters (for example, flow meters and pressure gauges) installed in hazardous locations. In order to construct an intrinsically safe explosion-proof system when adopting, TIIS technical standard certified intrinsic safety-related equipment, non-intrinsic safety equipment, etc. that are installed in a safe place that is compatible with the intrinsically safe equipment installed in the hazardous area are individually used. Prepare and carry out intrinsically safe construction including cables. For this purpose, the customer needs to have knowledge of intrinsically safe explosion-proof instrumentation.

しかし、昨今の顧客においては、本質安全防爆計装の知識を有して自前でシステム設計や施工を行う能力に乏しいと言わざるを得ない状況である。   However, these days, customers have to know that they have the knowledge of intrinsically safe explosion-proof instrumentation and have the ability to perform system design and construction on their own.

従って、防爆等級的には本質的に安全であると言うことと、コストメリットがある故に、誰しも採用したいという要望は大きいが、日本国内においてはあまり採用されていないのが実情である。   Therefore, it is said that it is intrinsically safe in terms of explosion-proof grade, and because there is a cost advantage, there is a great demand for everyone to adopt it, but the fact is that it is not so much used in Japan.

そこで、本発明は如上のような従来存した諸事情に鑑み創出されたもので、TIIS技術基準認証本質安全関連機器を含む所定の機能を有する各種ユニットを組み合わせてモジュール化し、例えば、可燃性のガスや液体等を扱うプロセス制御分野において、本質安全防爆等のマスフローコントローラシステムとして、独立した動作を行うようにした、プロセスコントロールモジュールを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention was created in view of the existing circumstances as described above, and is modularized by combining various units having predetermined functions including TIIS technical standard certified intrinsic safety related equipment, for example, combustible An object of the present invention is to provide a process control module capable of performing an independent operation as a mass flow controller system for intrinsically safe explosion-proofing in the field of process control for handling gas or liquid.

本発明に係る請求項1の発明は、危険場所に設置された可燃性流体のプロセス計測・制御システム(例えば、マスフローシステム)における防爆のために、非危険場所に設置されたプロセスコントロールモジュールを有し、該プロセスコントロールモジュールは、プロセス計測・制御システムのTIIS国際技術指針/技術基準認証による各種の発信器へ供給する電気的エネルギーを発火限界以下に制限するTIIS技術基準認証の本質安全防爆用パワーサプライ電流リピータと、発信器より本質安全防爆用パワーサプライ電流リピータで受信した信号を信号変換(電気的にアイソレーション)して標準信号を出力する信号変換器と、信号変換器からの標準出力信号を計測値として受信して目標設定信号と計測値が一致するようにコントロールするデジタル指示調節計と、本質安全防爆用パワーサプライ電流リピータ、信号変換器、デジタル指示調節計それぞれに電力を供給する電源供給回路と、の個々の機能をシステムインテグレートしてケーシング内に集約一体化して成ることで、上述した課題を解決した。   The invention of claim 1 according to the present invention has a process control module installed in a non-hazardous area for explosion prevention in a process measurement / control system (for example, a mass flow system) of a flammable fluid installed in a hazardous area. The process control module is an intrinsically safe power for TIIS technical standards that limits the electrical energy supplied to various transmitters under the TIIS international technical guidelines / technical standards certification for process measurement and control systems to below the ignition limit. A signal converter that converts the signal received by the supply current repeater and the power supply current repeater for intrinsically safe explosion-proof from the transmitter (electrical isolation) and outputs a standard signal, and a standard output signal from the signal converter Is used as a measured value and controlled so that the target setting signal matches the measured value. System integration of the individual indicator controller and power supply circuit for supplying power to each of the intrinsically safe explosion-proof power supply current repeater, signal converter, and digital indicator controller and integrating them into the casing. By doing so, the above-mentioned problems were solved.

この請求項1に係るプロセスコントロールモジュールによれば、本質安全防爆用パワーサプライ電流リピータ、信号変換器、デジタル指示調節計、電源供給回路それぞれの個々の機能をシステムインテグレートしてケーシング内に集約一体化して成るので、例えば、可燃性のガスや液体等を扱うプロセス制御分野において、顧客が本質安全防爆計装の知識を十分に把握していなくても、危険場所に設置される本質安全防爆機器(例えば、TIIS国際技術指針認証マスフローメータ)と安全場所に設置されるこのプロセスコントロールモジュールとを、本質安全専用ケーブルで接続することで、TIIS認証本質安全防爆システムの構築が可能となり、更に、非防爆デジタル調節計からの制御信号をTIIS認証耐圧防爆型操作端(例えば、TIIS認証耐圧防爆型電空変換ポジショナー装着の空気駆動調節弁)へ出力することにより独立したTIIS認証防爆型プロセスコントロールシステム(いわゆる本質安全防爆と耐圧防爆のハイブリットシステム)が容易に構築できる。   According to the process control module of the first aspect, the individual functions of the intrinsically safe explosion-proof power supply current repeater, signal converter, digital indicating controller, and power supply circuit are system-integrated and integrated into the casing. For example, in the process control field that handles flammable gases and liquids, even if the customer does not have sufficient knowledge of intrinsically safe explosion-proof instrumentation, intrinsically safe explosion-proof equipment ( For example, a TIIS certified intrinsically safe explosion-proof system can be constructed by connecting a process control module installed in a safe place with a TIIS international technical guideline certified mass flow meter) with an intrinsically safe cable. The control signal from the digital controller is sent to the TIIS certified explosion-proof type operating terminal (for example, TIIS certified explosion-proof type An independent TIIS certified explosion-proof process control system (a so-called hybrid system of intrinsically safe explosion-proof and explosion-proof explosion-proof) can be easily constructed by outputting to an air-driven control valve equipped with an electro-pneumatic conversion positioner.

また、本発明に係る請求項2の発明は、本質安全防爆用パワーサプライ電流リピータは、プロセス計測・制御システム(例えば、マスフローシステム)のTIIS国際技術指針/技術基準認証による各種の発信器へ本質安全電源を供給し、発信器からの電流信号を受け取ると共に、バリア回路で非危険場所側から危険場所にある発信器へ供給する電気的エネルギーを発火限界以下に制限することで、同じく、上述した課題を解決した。   Further, the invention of claim 2 according to the present invention is that the power supply current repeater for intrinsically safe explosion-proof is essential to various transmitters based on TIIS international technical guidelines / technical standard certification for process measurement and control systems (for example, mass flow system). By supplying safety power, receiving a current signal from the transmitter, and limiting the electrical energy supplied from the non-hazardous area to the transmitter in the hazardous area by the barrier circuit below the ignition limit, Solved the problem.

この請求項2に係るプロセスコントロールモジュールによれば、TIIS国際技術指針/技術基準認証本質安全防爆型各種発信器とのループ構成に特化したコントロールモジュールであることから、顧客が自前で本質安全システム設計の施工をしなければならない問題を一挙に解決することができる。   Since the process control module according to claim 2 is a control module specialized in the loop configuration with various TIIS international technical guidelines / technical standard certified intrinsically safe explosion-proof transmitters, the customer can use the intrinsically safe system on their own. It is possible to solve all the problems that must be done in designing at once.

さらに、本発明に係る請求項3の発明は、信号変換器は、本質安全防爆用パワーサプライ電流リピータからの信号を非本質安全機器の回路へ供給する前に更なる安全対策として電気的にアイソレーションすると共に標準信号を出力することで、同じく、上述した課題を解決した。   Further, the invention of claim 3 according to the present invention is such that the signal converter is electrically isolated as a further safety measure before supplying the signal from the power supply current repeater for intrinsically safe explosion-proof to the circuit of the non-intrinsically safe equipment. In addition, the above-mentioned problem was solved by outputting the standard signal as well as the standard signal.

この請求項3に係るプロセスコントロールモジュールによれば、信号変換器と本質安全防爆用パワーサプライ電流リピータとの間の絶縁状態を確実に維持することができ、次の機器(デジタル指示調節計)への出力に対する更なる安全性を確保することができる。   According to the process control module of the third aspect, the insulation state between the signal converter and the intrinsically safe power supply current repeater for explosion-proof can be reliably maintained, and the next device (digital indicating controller) can be maintained. It is possible to secure further safety against the output.

さらに、本発明に係る請求項4の発明は、電源供給回路は、ノーヒューズブレーカを介してモジュール内の各構成部へ電源を供給することで、同じく、上述した課題を解決した。   Furthermore, the invention of claim 4 according to the present invention solves the above-described problem by supplying power to each component in the module via the no-fuse breaker.

この請求項4に係るプロセスコントロールモジュールによれば、本質安全防爆用パワーサプライ電流リピータの一次電源側にヒューズを装着することにより、本安電源装置の保護を二重にすることができる。   According to the process control module of the fourth aspect, the protection of the safety power supply device can be doubled by mounting the fuse on the primary power supply side of the intrinsically safe explosion-proof power supply current repeater.

さらに、本発明に係る請求項5の発明は、デジタル指示調節計には、リモートローカル切替スイッチ機能を備え、リモートへの切り替え位置で、目標値設定はデジタル指示調節計からの設定から外部設定に切り替わって外部設定信号を受信し、この外部設定信号に対してプロセス計測・制御システム(プロセスコントロールシステムとして、例えば、マスフローシステム)における操作端の調節(例えば、流量調節)が行われることで、同じく、上述した課題を解決した。   Further, according to a fifth aspect of the present invention, the digital indicating controller is provided with a remote local changeover switch function, and the target value setting is changed from the setting from the digital indicating controller to the external setting at the remote switching position. Switching to receive an external setting signal, and adjusting the operation end (for example, flow rate adjustment) in a process measurement / control system (for example, a mass flow system as a process control system) is performed on the external setting signal. The problem described above has been solved.

この請求項5に係るプロセスコントロールモジュールによれば、デジタル指示調節計におけるリモートローカル切替スイッチ機能のリモートへの切り替えにより、例えば、上位機器であるDCS、PLC、PC等からの外部設定信号をデジタル指示調節計で受信することで、危険場所に設置されるTIIS認証耐圧防爆型操作端(例えば、TIIS認証耐圧防爆型電空ポジショナーを装着した空気作動型調節弁)のリモートコントロールが可能となる。   According to the process control module of the fifth aspect of the present invention, for example, by externally switching the remote local changeover switch function in the digital indicating controller, an external setting signal from a higher-level device such as DCS, PLC, PC, etc. is digitally indicated. By receiving the signal from the controller, it is possible to remotely control a TIIS certified explosion-proof operating terminal (for example, an air-operated control valve equipped with a TIIS certified explosion-proof electropneumatic positioner) installed in a hazardous area.

さらに、本発明に係る請求項6の発明は、デジタル指示調節計からは、計測値信号がDCS、データロガー、PLC、PCを含む上位機器へ出力されるものとしたことで、同じく、上述した課題を解決した。   Further, in the invention of claim 6 according to the present invention, the measured value signal is output from the digital indicating controller to a host device including DCS, data logger, PLC, and PC. Solved the problem.

この請求項6に係るプロセスコントロールモジュールによれば、デジタル指示調節計による計測値信号を上位機器において常時監視することで、危険場所に設置される本質安全機器(例えば、本質安全防爆各種発信器)の防爆対策を、予め施すことができる。   According to the process control module according to claim 6, an intrinsically safe device (for example, various types of intrinsically safe explosion-proof transmitters) installed in a hazardous area by constantly monitoring the measured value signal from the digital indicating controller in the host device. Explosion-proof measures can be taken in advance.

本発明は、TIIS技術基準認証本安関連機器を含む所定の機能を有する各種ユニットを組み合わせてモジュール化し、可燃性流体である、例えば、爆発性のガスや液体等を扱うプロセス制御分野において、本質安全防爆等のマスフローコントロールシステムとして独立した動作を行うようにしたプロセスコントロールモジュールとして成るので、顧客側のメリットとして工事時間の短縮、工事コストの低減及びトータル保証が期待できる。   The present invention is a combination of various units having a predetermined function including TIIS technical standard certified safety related equipment, modularized, and is essential in the field of process control handling flammable fluids such as explosive gases and liquids. As a process control module that operates independently as a mass flow control system for safety explosion-proof, etc., it is expected to shorten construction time, construction cost and total guarantee as a merit for customers.

また、危険場所に設置されるTIIS認証本質安全防爆型機器及び耐圧防爆型機器(例えば、本質安全防爆型流量発信器と耐圧防爆型操作端)と安全場所に設置されるこのプロセスコントロールモジュールとを、本安回路にあっては本質安全専用ケーブル及び耐圧防爆型操作端にあっては一般計装ケーブルで接続することで、TIIS認証防爆コントロールシステム(いわゆる、本質安全防爆と耐圧防爆のハイブリットシステム)として容易に構築できる。   In addition, TIIS certified intrinsically safe explosion-proof equipment and explosion-proof equipment (for example, intrinsically safe explosion-proof flow transmitter and explosion-proof operating terminal) installed in hazardous areas and this process control module installed in safe areas TIIS certified explosion-proof control system (so-called hybrid system of intrinsically safe explosion-proof and explosion-proof) by connecting with intrinsic safety dedicated cable for this safety circuit and general instrumentation cable for explosion-proof type operation end. Can be easily constructed.

本実施形態における、プロセスコントロールモジュールの内部機器の配線例の概略を示す回路ブロックの構成図である。It is a block diagram of the circuit block which shows the outline of the example of wiring of the internal apparatus of a process control module in this embodiment. プロセスコントロールモジュールにおける、デジタル指示調節計(コントローラ)の表示例を示す正面図である。It is a front view which shows the example of a display of the digital indication controller (controller) in a process control module. 非危険場所にあるプロセスコントロールモジュールと、危険場所にあるマスフローメータ及び調節弁との接続態様を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the connection aspect of the process control module in a non-hazardous area, the mass flow meter and control valve in a hazardous area. プロセスコントロールモジュールの正面図である。It is a front view of a process control module. プロセスコントロールモジュールの側面図である。It is a side view of a process control module.

以下に、図面を参照して、本発明の一実施の形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<実施の形態>
本発明に係るプロセスコントロールモジュールは、図1に示すように、後述するTIIS技術基準認証本質安全防爆用パワーサプライ電流リピータA(以下、本安パワーサプライ電流リピータAと称す)、信号変換器B、デジタル指示調節計C、電源供給回路D等の個々の機能をシステムインテグレートしてケーシング1内に集約一体化して成る。
<Embodiment>
As shown in FIG. 1, the process control module according to the present invention includes a power supply current repeater A (hereinafter referred to as a safety power supply current repeater A), a signal converter B, Individual functions such as the digital indicating controller C and the power supply circuit D are system-integrated and integrated into the casing 1.

そして、危険場所に設置された、例えば、爆発性ガスや可燃性液体等の可燃性流体の流量を計測するTIIS認証国際技術指針/技術基準認証マスフローメータ、及びその流量を制御するTIIS認証耐圧防爆型電空ポジショナーを装着した空気作動型調節弁3とプロセスコントロールシステムを接続することで、マスフローメータにおいてはそれに供給する電気的エネルギーを発火限界以下に制限し、耐圧防爆型操作端においてはガス発火をそのケース内に留めることにより、危険場所での爆発を未然に防止するものである。   And, for example, TIIS certified international technical guidelines / technical standards certified mass flow meters that measure the flow rate of flammable fluids such as explosive gases and flammable liquids installed in hazardous areas, and TIIS certified explosion-proof explosion proofs that control the flow rate By connecting the air-operated control valve 3 equipped with an electro-pneumatic positioner and the process control system, the electric energy supplied to the mass flow meter is limited to below the ignition limit, and the gas ignition is performed at the explosion-proof operation end. By staying in the case, explosion in a hazardous area is prevented in advance.

尚、本発明に係るプロセスコントロールモジュールは、TIIS技術基準認証本質安全保持器(本安電源/電流リピータ)を内蔵しているので、技術基準認証本安マスフローメータ2の流量発信器2Aと直接接続することができる。従って、本器は、必ず非危険場所に設置される。   The process control module according to the present invention has a built-in TIIS technical standard certified intrinsic safety holder (genuine power source / current repeater), so it is directly connected to the flow rate transmitter 2A of the technical standard certified regular mass flow meter 2. can do. Therefore, this instrument must be installed in a non-hazardous area.

<モジュールの外観構成>
プロセスコントロールモジュールを構成するケーシング1は、本安パワーサプライ電流リピータA、統一信号4〜20mA用の信号変換器B(アイソレーション)、外部出力4〜20mAのPID制御(フィードバック制御)によるデジタル指示調節計C(コントローラ)、電源供給回路D等の各種の機能を内蔵した矩形ボックス型に形成し、このケーシング1を、例えば、DIN19インチラック(又はパネル)に取り付けて非危険場所へ設置されるラックマウント型モジュールとなっている(図4及び図5参照)。
<Appearance structure of module>
Casing 1 constituting the process control module is a power supply current repeater A, a signal converter B (isolation) for a unified signal 4 to 20 mA, and a digital instruction adjustment by PID control (feedback control) for an external output 4 to 20 mA. Formed in a rectangular box shape incorporating various functions such as C (controller), power supply circuit D, etc., and this casing 1 is attached to a DIN 19-inch rack (or panel), for example, and installed in a non-hazardous area It is a mount type module (see FIGS. 4 and 5).

そして、このケーシング1の背面には、図3に示すように、制御信号4〜20mAで駆動できる操作端、例えば、空圧作動型ダイアフラムアクチュエータ5、TIIS認証耐圧防爆型電空ポジショナー6等を含む空気作動型調節弁3と接続可能となる接続端子7を設けている。また、危険場所に設置されるTIIS国際規格に整合した技術基準認証本安マスフローメータ2の流量発信器2Aは、本安専用ケーブルにてケーシング1の背面の本安用ケーブル取込用ブラケット8を通して本安パワーサプライ/電流リピータAの本安側端子(1)及び(2)へ直接接続されている。   The back surface of the casing 1 includes an operation end that can be driven by a control signal of 4 to 20 mA, such as a pneumatically operated diaphragm actuator 5, a TIIS certified explosion-proof electropneumatic positioner 6 and the like, as shown in FIG. A connection terminal 7 that can be connected to the air operated control valve 3 is provided. Moreover, the flow rate transmitter 2A of the certified safety mass flow meter 2 in conformity with the TIIS international standard installed in the hazardous area is passed through the safety cable take-in bracket 8 on the back of the casing 1 with a safety cable. It is directly connected to the main safety side terminals (1) and (2) of the main safety power supply / current repeater A.

ケーシング1には、回路の安全を期すため、本安回路と非本安回路間を電気的にアイソレーションする信号変換器Bを備え、この信号変換器Bは、統一信号化の目的で安全保持器及びデジタル指示調節計Cの間に設置する。   The casing 1 includes a signal converter B that electrically isolates the safety circuit and the non-safety circuit for safety of the circuit. This signal converter B is kept safe for the purpose of making a unified signal. Between the instrument and the digital indicating controller C.

尚、信号変換器Bは、発信器2Aからの信号レベルにより仕様が変更される。   The specifications of the signal converter B are changed depending on the signal level from the transmitter 2A.

図2及び図4に示すように、ケーシング21の正面にはデジタル指示調節計Cが装備されており、その表面には表示部11を有している。   As shown in FIGS. 2 and 4, a digital indicating controller C is provided on the front surface of the casing 21, and a display unit 11 is provided on the surface thereof.

その具体的な仕様としては、5桁14セグメントアクティブカラーLCD(白/赤)による測定値表示用のPV表示部12、5桁11セグメントカラーLCD(橙)による設定値表示用のデータ表示部13の他に、12セグメントカラーLCD(橙と白)によるバーグラフ表示部14、グループ表示部15、記号表示部16、イベント表示部17、キーナビゲーション表示部18、パラメータ表示レベル部19、ステータス表示部20、セキュリティ表示部21、ラダー運転表示部22、第2ループ表示部23、マニュアルセットエンターキー24を備えている。   As its specific specification, a PV display section 12 for displaying a measured value by a 5-digit 14-segment active color LCD (white / red) 12 and a data display section 13 for displaying a set value by a 5-digit 11-segment color LCD (orange). In addition, a bar graph display unit 14, a group display unit 15, a symbol display unit 16, an event display unit 17, a key navigation display unit 18, a parameter display level unit 19, a status display unit using a 12 segment color LCD (orange and white) 20, a security display unit 21, a ladder operation display unit 22, a second loop display unit 23, and a manual set enter key 24 are provided.

<モジュール内部の回路構成>
図1に示すように、本安パワーサプライ電流リピータAは、交流から目的の電力を出力するためのACアダプタEを備えている。この本安パワーサプライ電流リピータAの電源供給及び信号入力端子「1、2」が、流量発信器2Aを備えたTIIS国際規格に整合した技術基準認証本安マスフローメータ2に接続される。また、本安パワーサプライ電流リピータAの出力信号は、端子「11、12」から信号変換器Bの入力信号端子「1、4」に接続されている。
<Circuit configuration inside the module>
As shown in FIG. 1, the main power supply current repeater A includes an AC adapter E for outputting target power from alternating current. The power supply and signal input terminals “1, 2” of this cheap power supply current repeater A are connected to a technical standard certified secure mass flow meter 2 that conforms to the TIIS international standard equipped with a flow rate transmitter 2A. The output signal of the main power supply current repeater A is connected from the terminals “11, 12” to the input signal terminals “1, 4” of the signal converter B.

信号変換器Bの(+)端子「9」がデジタル指示調節計Cの計測値(PV値)用の端子「203」に接続され、信号変換器Bの(−)端子「12」がデジタル指示調節計Cの計測値(PV値)用の端子「204」に接続されている。   The (+) terminal “9” of the signal converter B is connected to the terminal “203” for the measured value (PV value) of the digital indicating controller C, and the (−) terminal “12” of the signal converter B is digitally indicated. It is connected to a terminal “204” for a measurement value (PV value) of the controller C.

デジタル指示調節計Cは、計測値(PV値)用の端子「205」及び「206」から監視センタサーバSの上位機器へ接続され、目標値設定(SP値)用の端子「305」及び「306」が監視センタサーバSの上位機器へ接続されている。   The digital indicating controller C is connected from the terminals “205” and “206” for measurement values (PV values) to the host device of the monitoring center server S, and is connected to terminals “305” and “target values setting (SP value)”. 306 ”is connected to the upper device of the monitoring center server S.

デジタル指示調節計Cの制御出力信号用の端子「207」及び「208」は、TIIS耐圧防爆型操作端である空圧調節弁3に接続される。   Terminals “207” and “208” for the control output signal of the digital indicating controller C are connected to the pneumatic control valve 3 which is a TIIS explosion-proof operation end.

電源供給回路Dは、商用電源(100Vac)より交流から目的の電力を出力するための3つの分電端子「A」、「B」、「C」を有し、分電端子「A」は上記信号変換器Bの(U+)端子「13」及び(V−)端子「14」に接続され、分電端子「B」は上記デジタル指示調節計Cの指令信号用の3つの端子「110」、「111」、「112」に接続され、分電端子「C」はホットライン側にヒューズを通して上記ACアダプタEに接続されている。   The power supply circuit D has three distribution terminals “A”, “B”, and “C” for outputting target power from an alternating current from a commercial power supply (100 Vac), and the distribution terminal “A” The signal converter B is connected to the (U +) terminal “13” and the (V−) terminal “14”, and the distribution terminal “B” has three terminals “110” for command signals of the digital indicating controller C, “111” and “112” are connected, and the distribution terminal “C” is connected to the AC adapter E through a fuse on the hot line side.

<モジュール構成品の各機能>
(1)本安パワーサプライ電流リピータAは、TIIS国際技術指針/技術基準認証の各種発信器(ここでは、図1及び図3に示す)に、本安電源(+24Vdc)を供給し、発信器6からの計測信号を受信する。ここで、バリアー回路で非危険場所側から危険場所にある技術基準認証本安マスフローメータ2の流量発信器2Aへ供給する電気的エネルギーを発火限界以下に制限する。
<Functions of module components>
(1) The Honan power supply current repeater A supplies the Honan power supply (+ 24Vdc) to various transmitters (here, shown in FIGS. 1 and 3) of the TIIS international technical guidelines / technical standards certification. The measurement signal from 6 is received. Here, the electric energy supplied from the non-hazardous area side to the flow rate transmitter 2A of the safety standard mass flow meter 2 in the hazardous area is limited to the ignition limit or less by the barrier circuit.

(2)信号変換器Bは、本安パワーサプライ電流リピータAからの信号を、非本安機器であるデジタル指示調節計Cへ供給する前に、更なる安全対策として、電気的に絶縁(アイソレ−ション)すると共に、標準信号を次のデジタル指示調節計Cへ出力する。 (2) The signal converter B is electrically insulated (isolated) as a further safety measure before supplying the signal from the safe power supply current repeater A to the digital indicating controller C which is a non-safety device. And a standard signal is output to the next digital indicating controller C.

(3)デジタル指示調節計Cは、信号変換器Bからの標準出力信号(4…20mA)を計測値(PV値)として受信し、表示部11の指示計で表示すると共に目標設定信号(SP値:例えば、毎分50リットル等の設定)と比較し、偏差がある場合は、フィードバック制御(PID制御)機能により偏差を無くすための制御出力信号を操作端へ供給し、目標設定信号(SP値)と計測信号(PV値)が一致するようにコントロールする。この制御出力信号で、耐圧防爆型操作端である空圧調節弁3を駆動することができる。 (3) The digital indicating controller C receives the standard output signal (4... 20 mA) from the signal converter B as a measured value (PV value), displays it on the indicator of the display unit 11, and sets the target setting signal (SP Value: for example, 50 liters per minute), and if there is a deviation, a control output signal for eliminating the deviation is supplied to the operation end by a feedback control (PID control) function, and a target setting signal (SP Value) and measurement signal (PV value) are controlled to match. With this control output signal, it is possible to drive the air pressure adjustment valve 3 which is a pressure-proof explosion-proof operation end.

例えば、操作端が空圧調節弁3の場合は、上記制御出力信号により開閉弁を調節することにより、ガスの流量を増減させ、目標設定信号(SP値)と計測信号(PV値)が一致するようコントロールする。   For example, when the operation end is the air pressure control valve 3, the gas flow rate is increased or decreased by adjusting the on-off valve by the control output signal, and the target setting signal (SP value) and the measurement signal (PV value) coincide. Control to do.

尚、デジタル指示調節計Cには、流量上下限警報出力機能(図示せず)を有している。   The digital indicating controller C has a flow rate upper / lower limit alarm output function (not shown).

(4)電源供給回路Dは、ノーヒューズブレーカVを介して、ケーシング1内の各構成機器(A,B,C)へ電源を供給する。更に、本安パワーサプライ電流リピータAの一次電源側に、ヒューズを配置して保護している。但し、一次ソース電源は、250Vac又は250Vdc以下でなければならない。 (4) The power supply circuit D supplies power to each component device (A, B, C) in the casing 1 via the no-fuse breaker V. Further, a fuse is disposed on the primary power supply side of the main power supply current repeater A for protection. However, the primary source power supply must be 250 Vac or 250 Vdc or less.

以下に、本実施形態におけるプロセスコントロールモジュールをガス流量制御用のマスフローコントロールシステムに適用した場合の動作説明について、図3に基づき詳細に説明する。   In the following, the operation description when the process control module in the present embodiment is applied to a mass flow control system for gas flow rate control will be described in detail with reference to FIG.

まず、本安パワーサプライ電流リピータAから、24Vdcの本安電源を本安マスフローメータ2ヘ供給する。   First, a 24 Vdc main power supply is supplied from the main power supply current repeater A to the main mass flow meter 2.

本安パワーサプライ電流リピータAは、本安マスフローメータからの出力信号(計測値:15…20mA)を受信する。   The main power supply current repeater A receives an output signal (measurement value: 15... 20 mA) from the main safety mass flow meter.

本安パワーサプライ電流リピータAで、本安/非本安間を電気的に絶縁してから、本安マスフローメータからの出力信号(計測値:15…20mA)と同一の信号を作り出す、いわゆるシグナルプロセッシングを行い、この信号(15…20mA)を信号変換器Bへ出力する。   So-called signal processing that produces the same signal as the output signal (measured value: 15 ... 20 mA) from the main safety mass flow meter after electrically isolating the main safety / non-main safety with the main power supply current repeater A The signal (15... 20 mA) is output to the signal converter B.

信号変換器Bは、この信号(15…20mA)を入力として受信し、更に電気的に絶縁した後に、標準信号(4…20mA)へ信号変換を行い、次のデジタル指示調節計Cへ出力する。   The signal converter B receives this signal (15... 20 mA) as an input, further electrically isolates it, converts the signal into a standard signal (4... 20 mA), and outputs it to the next digital indicating controller C. .

デジタル指示調節計Cは、信号変換器Bからの出力信号(4…20mA)を計測値(PV値)として受信し、表示部11に計測値を表示させると同時に、表示部11のSP(目標設定)に目標とする流量を設定する。   The digital indicating controller C receives the output signal (4... 20 mA) from the signal converter B as a measured value (PV value), displays the measured value on the display unit 11, and simultaneously displays the SP (target) of the display unit 11. Set the target flow rate in (Setting).

すると、調節計内蔵コントローラ(図示省略)が、計測信号(PV値)と目標設定信号(SP値)を自動で比較する。   Then, the controller built-in controller (not shown) automatically compares the measurement signal (PV value) and the target setting signal (SP value).

空圧調節弁3の開度は、プロセス条件変化(圧力、温度変動等)や電気信号への電気的ノイズの影響により(これを外乱という)常に揺らぎが生じ、このため計測信号(PV値)と目標設定信号(SP値)との偏差が生じる。   The opening of the air pressure control valve 3 always fluctuates due to changes in process conditions (pressure, temperature fluctuation, etc.) and the influence of electrical noise on the electrical signal (this is called disturbance), and therefore the measurement signal (PV value) And a target setting signal (SP value).

偏差がある場合、その偏差をゼロにするように操作端(ここでは電気信号を空気圧力に変換し、例えば、この空気圧力によって膨張乃至収縮するダイヤフラムを介して、ニードル開閉弁4を開閉動作させることで流量の増減調節を行う空圧調節弁3)へ制御信号を出力し、空圧調節弁3の開度を調節することにより流量を増減させて、結果として計測値が目標値に同期するよう調節が行われる。   If there is a deviation, the operation end (in this case, an electric signal is converted into air pressure so that the deviation is zero, and the needle on-off valve 4 is opened and closed through a diaphragm that expands or contracts by the air pressure, for example. Thus, the control signal is output to the air pressure control valve 3) that adjusts the flow rate, and the flow rate is increased or decreased by adjusting the opening of the air pressure control valve 3. As a result, the measured value is synchronized with the target value. Adjustments are made.

デジタル指示調節計Cには、リモートローカル切替スイッチ機能があり、リモートに切り替えると、SP(目標値設定)はデジタル指示調節計Cからのローカル設定からリモートによる外部設定に切り替わり、外部設定信号を受信し、この外部設定信号に対して流量調節が行われる。   The digital indicating controller C has a remote local changeover switch function. When switched to remote, the SP (target value setting) is switched from the local setting from the digital indicating controller C to the external setting by remote and receives the external setting signal. The flow rate is adjusted with respect to the external setting signal.

また、デジタル指示調節計Cからは、計測値信号が上位機器である、例えば、分散制御システム(DCS:distributed−control−systemはシステムを構成する各機器ごとにネットワークで接続された制御装置があり、相互に通信し監視し合う)、データロガー、PLC(programmable−logic−controllerは、リレー回路の代替装置として開発された制御装置である三菱電機の商品名)、PC等の監視センタサーバS側へ出力される。   Further, from the digital indicating controller C, the measurement value signal is a higher-level device, for example, a distributed control system (DCS: distributed-control-system has a control device connected to each device constituting the system via a network. Data logger, PLC (programmable-logic-controller is a product name of Mitsubishi Electric, which is a control device developed as an alternative device for a relay circuit), and the monitoring center server S side of a PC, etc. Is output.

監視センタサーバS側では、この外部出力信号を監視し、これに対処した外部設定信号が作り出され、デジタル指示調節計C内蔵コントローラに設定信号をデジタル調節計へ直接供給する(リモートコントロール時ローカル設定はバイパスされる)。   On the monitoring center server S side, this external output signal is monitored, and an external setting signal corresponding to this is generated, and the setting signal is directly supplied to the digital indicating controller C built-in controller (local setting at the time of remote control) Is bypassed).

本発明は、現在はTIIS国際技術指針及び技術基準認証本質安全型各種発信器、例えば流量計、圧力計等で主に海外製品に特化したプロセスコントロールモジュールであるが、製品のラインアップとして、TIIS防爆指針認証本質安全防爆型各種発信器等、主に国産機器対応の製品を追加可能である。   The present invention is a process control module specializing mainly in overseas products with various TIIS international technical guidelines and technical standards certified intrinsically safe transmitters such as flow meters, pressure gauges, etc. TIIS explosion-proof guideline certified intrinsically safe explosion-proof transmitters and other products that are mainly compatible with domestic equipment can be added.

そして、用途は現在の産業分野と変わらないが本質安全防爆計測制御システム利用領域の拡大も可能であり、防爆を目的とする手法として幅広く利用されるものである。   Although the application is not different from the current industrial field, the use area of the intrinsically safe explosion-proof measurement control system can be expanded, and it is widely used as a technique for explosion-proof purposes.

A…本安パワーサプライ電流リピータ
B…信号変換器
C…デジタル指示調節計
D…電源供給回路
S…監視センタサーバ
V…ノーヒューズブレーカ
E…ACアダプタ
1…ケーシング(モジュール)
2…技術基準認証本安マスフローメータ
2A…流量発信器
3…空圧調節弁
5…空圧作動型ダイヤフラムアクチュエータ
6…TIIS認証耐圧防爆型電空ポジショナー
7…接続端子
8…本安ケーブル引込用ブラケット
11…表示部
12…PV表示部
13…データ表示部
14…バーグラフ表示部
15…グループ表示部
16…記号表示部
17…イベント表示部
18…キーナビゲーション表示部
19…パラメータ表示レベル部
20…ステータス表示部
21…セキュリティ表示部
22…ラダー運転表示部
23…第2ループ表示部
24…マニュアルセットエンターキー
A ... Genuine power supply current repeater B ... Signal converter C ... Digital indicating controller D ... Power supply circuit S ... Monitoring center server V ... No-fuse breaker E ... AC adapter 1 ... Casing (module)
2 ... Technical standard certified genuine mass flow meter 2A ... Flow rate transmitter 3 ... Pneumatic control valve 5 ... Pneumatically operated diaphragm actuator 6 ... TIIS certified explosion-proof electropneumatic positioner 7 ... Connection terminal 8 ... Bulk for pulling in secure cable DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Display part 12 ... PV display part 13 ... Data display part 14 ... Bar graph display part 15 ... Group display part 16 ... Symbol display part 17 ... Event display part 18 ... Key navigation display part 19 ... Parameter display level part 20 ... Status Display unit 21 ... Security display unit 22 ... Ladder operation display unit 23 ... Second loop display unit 24 ... Manual set enter key

Claims (6)

危険場所に設置された可燃性流体のプロセス計測・制御システムにおける防爆のために、非危険場所に設置されたプロセスコントロールモジュールを有し、
該プロセスコントロールモジュールは、
プロセス計測・制御システムのTIIS国際技術指針/技術基準認証による各種の発信器へ供給する電気的エネルギーを発火限界以下に制限するTIIS技術基準認証の本質安全防爆用パワーサプライ電流リピータと、
発信器より本質安全防爆用パワーサプライ電流リピータで受信した信号を信号変換して標準信号を出力する信号変換器と、
信号変換器からの標準出力信号を計測値として受信して目標設定信号と計測値が一致するようにコントロールするデジタル指示調節計と、
本質安全防爆用パワーサプライ電流リピータ、信号変換器、デジタル指示調節計それぞれに電力を供給する電源供給回路と、
の個々の機能をシステムインテグレートしてケーシング内に集約一体化して成ることを特徴とするプロセスコントロールモジュール。
In order to prevent explosion in the process measurement and control system for flammable fluids installed in hazardous areas, it has a process control module installed in non-hazardous areas.
The process control module
TIIS technical standard certification intrinsically safe explosion-proof power supply current repeater that limits the electrical energy supplied to various transmitters based on TIIS international technical guidelines / technical standard certification of process measurement and control systems,
A signal converter that converts the signal received by the intrinsically safe explosion-proof power supply current repeater from the transmitter and outputs a standard signal;
A digital indicating controller that receives a standard output signal from the signal converter as a measurement value and controls the target setting signal and the measurement value to match,
Power supply circuit for supplying power to each of the intrinsically safe explosion-proof power supply current repeater, signal converter, and digital indicating controller;
A process control module that integrates and integrates individual functions of the system into a casing.
本質安全防爆用パワーサプライ電流リピータは、プロセス計測・制御システムのTIIS国際技術指針/技術基準認証による各種の発信器へ本質安全電源を供給し、発信器からの電流信号を受け取ると共に、バリア回路で非危険場所側から危険場所にある発信器へ供給する電気的エネルギーを発火限界以下に制限する請求項1に記載のプロセスコントロールモジュール。   Intrinsically safe power supply current repeater supplies intrinsically safe power to various transmitters based on TIIS international technical guidelines / technical standards certification for process measurement and control systems, receives current signals from transmitters, and uses barrier circuits. The process control module according to claim 1, wherein the electric energy supplied from the non-hazardous area side to the transmitter in the hazardous area is limited to an ignition limit or less. 信号変換器は、本質安全防爆用パワーサプライ電流リピータからの信号を非本質安全機器の回路へ供給する前に更なる安全対策として電気的にアイソレーションすると共に標準信号を出力する請求項1に記載のプロセスコントロールモジュール。   2. The signal converter as claimed in claim 1, wherein the signal converter electrically isolates and outputs a standard signal as a further safety measure before supplying the signal from the intrinsically safe explosion-proof power supply current repeater to the circuit of the non-intrinsic safety device. Process control module. 電源供給回路は、ノーヒューズブレーカを介してモジュール内の各構成部へ電源を供給すると共に、本質安全防爆用パワーサプライ電流リピータの一次電源側にヒューズを配置し保護している請求項1に記載のプロセスコントロールモジュール。   The power supply circuit supplies power to each component in the module via a no-fuse breaker, and a fuse is disposed on the primary power source side of the intrinsically safe power supply current repeater for protection. Process control module. デジタル指示調節計には、リモートローカル切替スイッチ機能を備え、リモートへの切り替え位置で、目標値設定はデジタル指示調節計からの設定から外部設定に切り替わって外部設定信号を受信し、この外部設定信号に対してプロセス計測・制御システムにおける操作端の調節が行われる請求項1に記載のプロセスコントロールモジュール。   The digital indicating controller has a remote local changeover switch function. At the remote switching position, the target value setting is switched from the setting from the digital indicating controller to the external setting, and the external setting signal is received. The process control module according to claim 1, wherein an operation end in the process measurement / control system is adjusted. デジタル指示調節計からは、計測値信号がDCS、データロガー、PLC、PCを含む上位機器へ出力されるものとした請求項1に記載のプロセスコントロールモジュール。   The process control module according to claim 1, wherein a measurement value signal is output from a digital indicating controller to a host device including a DCS, a data logger, a PLC, and a PC.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115007009A (en) * 2022-04-08 2022-09-06 广东空天科技研究院 A fully automatic mixing and preparing mechanism for fuel propellant

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