CN104678946B - I/o 模块以及过程控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明的一个方式的I/O模块具有：接收部，其与现场仪器电连接，接收从所述现场仪器自主地发送的信息；存储部，其对由所述接收部接收到的信息进行存储；以及比较部，其对由所述接收部新接收到的信息和在所述存储部中所存储的信息进行比较，在由所述接收部新接收到的信息和在所述存储部中所存储的信息不同的情况下，将在所述存储部中所存储的信息改写为由所述接收部新接收到的信息。

Description

I/O模块以及过程控制系统

技术领域

本发明涉及一种I/O模块以及过程控制系统。

本申请基于在2013年11月26日申请的日本特许申请第2013-243536主张优先权，并在此引用其内容。

背景技术

在车间、工厂等中构建的过程控制系统大概构成为如下结构，即，将被称为现场仪器的现场设备(测定器、操作器)、对这些现场设备的动作进行控制的控制器、以及进行现场仪器以及控制器的管理、控制的上位装置经由通信单元连接。在如上所述的过程控制系统中，通过现场仪器得到的过程值(例如，压力、温度、流量等测定值)被控制器收集，在上位装置的管理之下利用控制器进行与所收集的过程值相对应的现场仪器的控制。

过程控制系统作为上述的上位装置，大多是例如具有由车间等的操作人员进行操作的操作监视终端、以及用于掌握过程控制系统的健康性的仪器管理装置的结构。具体而言，上述的操作监视终端是将构成过程控制系统的构成要素(现场仪器、控制器)的动作向操作人员传递，并且基于操作人员的指示进行控制器的控制的终端。上述仪器管理装置是对表示构成过程控制系统的各结构要素的状态的信息、设定信息进行收集，掌握各结构要素的健康性，并根据需要将表示健康性的信息向操作人员、维修人员通知的装置。

在日本特许第3641137号公报、日本特开2013-73503号公报、以及日本特开2013-152612号公报中公开有进行各种车间的监视控制的监视控制系统的一个例子。具体而言，在日本特许第3641137号公报中公开有具有多个局部控制器，并以局部控制器为单位独立实施控制的分散控制系统的一个例子。在日本特开2013-73503号公报中公开有分散监视控制装置的一个例子，该分散监视控制装置能够使以控制装置为单位的控制逻辑的编制与过程输入/输出的设计分开以及独立。在日本特开2013-152612号公报中，公开有能够与运转模式相对应而容易地变更监视装置的监视图像的车间监视控制系统的一个例子。

在上述的过程控制系统中所进行的通信被大致区分为：用于过程控制的通信(以下，称为过程控制通信)；以及用于掌握过程控制系统的健康性的通信(以下，称为健康性掌握通信)。过程控制通信是在控制器和现场仪器之间以固定周期进行的通信，由于需要对过程值进行实时控制，因此设定为比健康性掌握通信更高的优先级。与此相对，健康性掌握通信是经由控制器在仪器管理装置和现场仪器之间进行的轮询方式的通信，设定为比过程控制通信更低的优先级，以使得不会对过程控制通信造成影响。

上述的健康性掌握通信为了不会对过程控制造成影响，不得不与过程控制通信相比增大通信间隔。因此，有时为了对仪器管理装置用于掌握过程控制系统的健康性所必需的数据进行收集，需要较长时间。例如，如果过程控制系统的构成要素的数量为数千～数万左右，则为了对这些构成要素的全部进行通过轮询方式进行的通信，有时需要大于或等于1小时的时间。作为其结果，即使在过程控制系统的结构要素中发生某些异常、变化，有时直至该异常、变化由仪器管理装置掌握为止，也会产生较大的延迟。

通过轮询方式进行的上述的健康性掌握通信，无论有无过程控制系统的结构要素的异常、变化，均被执行。因此，尽管完全未发生异常、变化，仍进行通信，有时会对通信系统造成影响。例如，在设置大量现场仪器的大规模的过程控制系统中，有时由于产生不必要的通信而对通信容量造成压力。

近些年的现场仪器，实现了智能化，大多成为例如具有对自身状态进行诊断的自诊断功能的结构。具有如上所述的功能的现场仪器能够将自诊断结果、表示在现场仪器中产生的异常、变化的信息自主地向上位进行通知。然而，如上所述的自主的通知对控制器而言成为非固定周期的中断，因此有时导致控制器的负载增大，会对过程控制通信造成影响。

发明内容

本发明的一个方式提供一种I/O模块以及过程控制系统，其能够在短时间内取得为了掌握健康性所必需的信息，而不会使通信负载、处理负载增大。

本发明的一个方式的I/O模块可以具有：接收部，其与现场仪器电连接，接收从所述现场仪器自主地发送的信息；存储部，其对在由所述接收部接收到的信息进行存储；以及比较部，其对在由所述接收部新接收到的信息和在所述存储部中存储的信息进行比较，在由所述接收部新接收到的信息和在所述存储部中存储的信息不同的情况下，将在所述存储部中所存储的信息改写为由所述接收部新接收到的信息。

上述I/O模块可以还具有比较结果存储部，该比较结果存储部用于存储所述比较部的比较结果，其中，该比较结果表示在由所述接收部新接收到的信息和在所述存储部中所存储的信息之间是否发生了变化。

上述I/O模块可以还具有比较结果通知部，该比较结果通知部在所述比较部的比较结果表示在由所述接收部新接收到的信息与在所述存储部中所存储的信息之间发生了变化的情况下，进行外部通知。

上述I/O模块可以还具有收集部，该收集部向不自主地发送信息的现场仪器发送信息发送请求，并对作为与所述信息发送请求相对应的响应而从所述现场仪器发送来的信息进行收集。所述比较部对由所述收集部收集到的信息和在所述存储部中所存储的信息进行比较。

在上述I/O模块中，从所述现场仪器自主地发送的信息，可以包含表示所述现场仪器的自诊断结果的第1信息、以及表示在所述现场仪器中发生了异常的第2信息中的至少一者。

在上述I/O模块中，所述比较部可以对从不具有自诊断功能的现场仪器输出的信号和预先规定的基准值进行比较。所述比较结果通知部可以根据所述信号和所述基准值的比较结果，进行表示发生了异常这一情况的外部通知。

在上述I/O模块中，所述信号可以是利用所述现场仪器测定出的过程值。

上述I/O模块可以还具有通信部，该通信部对从所述现场仪器自主地发送的信息进行外部输出，并且仅对所述比较部的比较结果表示在由所述接收部新接收到的信息与在所述存储部中所存储的信息之间发生了变化的、从所述现场仪器自主地发送出的信息进行外部输出。

本发明的一个方式的过程控制系统可以具有：I/O模块和仪器管理装置，其中，该I/O模块与现场仪器电连接。上述I/O模块可以具有：接收部，其接收从所述现场仪器自主地发送的信息；存储部，其对在由所述接收部接收到的信息进行存储；比较部，其对在由所述接收部新接收到的信息和在所述存储部中存储的信息进行比较，在由所述接收部新接收到的信息和在所述存储部中存储的信息不同的情况下，将在所述存储部中所存储的信息改写为由所述接收部新接收到的信息；以及比较结果存储部，其用于存储所述比较部的比较结果，其中，该比较结果表示在由所述接收部新接收到的信息和在所述存储部中所存储的信息之间是否发生了变化。上述仪器管理装置可以根据在所述比较结果存储部中所存储的所述比较部的比较结果，从所述I/O模块取得在所述存储部中所存储的信息。

在上述过程控制系统中，所述I/O模块可以还具有比较结果通知部，该比较结果通知部在所述比较部的比较结果表示在由所述接收部新接收到的信息与在所述存储部中所存储的信息之间发生了变化的情况下，进行向所述仪器管理装置的通知。所述仪器管理装置可以在从所述比较结果通知部发出了通知的情况下，从所述I/O模块取得在所述存储部中所存储的信息。

在上述过程控制系统中，所述I/O模块可以还具有收集部，该收集部向不自主地发送信息的现场仪器发送信息发送请求，并对作为与所述信息发送请求相对应的响应而从所述现场仪器发送来的信息进行收集。所述比较部可以对在由所述收集部收集到的信息和在所述存储部中所存储的信息进行比较。

在上述过程控制系统中，从所述现场仪器自主地发送的信息，可以包含表示所述现场仪器的自诊断结果的第1信息、以及表示在所述现场仪器中发生了异常的第2信息中的至少一者。

在上述过程控制系统中，所述比较部可以对从不具有自诊断功能的现场仪器输出的信号和预先规定的基准值进行比较。所述比较结果通知部可以根据所述信号和所述基准值的比较结果，将发生了异常这一情况向所述仪器管理装置通知。

在上述过程控制系统中，所述信号可以是利用所述现场仪器测定出的过程值。

在上述过程控制系统中，所述I/O模块可以还具有通信部，该通信部对从所述现场仪器自主地发送的信息向所述仪器管理装置输出，并且仅对所述比较部的比较结果表示在由所述接收部新接收到的信息与在所述存储部中存储的信息之间发生了变化的、从所述现场仪器自主地发送的信息向所述仪器管理装置输出。

发明的效果

根据本发明的一个方式，将从现场仪器自主地发送至I/O模块，并由接收部接收到的信息在比较部中与在存储部中所存储的信息进行比较，在比较部的比较结果表示在由接收部新接收到的信息与在存储部中所存储的信息不同的情况下，将在存储部中所存储的信息改写为由接收部新接收到的信息。因此，由于无需像现有技术这样对所有的现场仪器进行轮询，因此具有能够在短时间内取得为了掌握健康性所必需的信息，而不会使通信负载、处理负载增大这样的效果。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式涉及的过程控制系统的整体结构的框图。

图2是表示本发明的第1实施方式涉及的I/O模块的要部结构的框图。

图3是表示本发明的第2实施方式涉及的I/O模块的要部结构的框图。

图4是表示本发明的第3实施方式涉及的I/O模块的要部结构的框图。

图5是表示本发明的第4实施方式涉及的I/O模块的要部结构的框图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的几个实施方式涉及的I/O模块以及过程控制系统进行详细的说明。

〔第1实施方式〕

图1是表示本发明的第1实施方式涉及的过程控制系统的整体结构的框图。如图1所示，该第1实施方式的过程控制系统1具有：现场仪器11、I/O模块12、控制器13、操作监视终端14、以及仪器管理装置15。在过程控制系统1中，通过根据来自操作监视终端14的指示等，控制器13对现场仪器11进行控制，从而进行在车间(省略图示)中实现的工业过程的控制。该第1实施方式的过程控制系统1能够利用仪器管理装置15，掌握过程控制系统1的健康性。

现场仪器11和I/O模块12由传送线(例如，在“4～20mA”信号的传送中使用的传送线)L连接，I/O模块12和控制器13由线缆C连接。控制器13、操作监视终端14、以及仪器管理装置15与控制网络N连接。控制网络N例如是将车间的现场和监视室之间连接的网络。

现场仪器11例如是流量计或温度传感器等传感器仪器、流量控制阀或开闭阀等阀仪器、风扇或电动机等致动器仪器、及其他设置在车间现场的仪器。在该第1实施方式中，为了便于理解，以应控制的工业过程中的状态量是流体的流量的情况为例进行说明。因此，在图1中，图示出用于对在车间中设置的多个现场仪器11中的流体流量进行测定的1个传感器仪器11a、和用于对流体的流量进行控制(操作)的1个阀仪器11b。

现场仪器11具有对自身的状态进行诊断的自诊断功能，并将利用自诊断功能得到的表示诊断结果的信息(状态信息：第1信息)、表示在现场仪器11中产生的异常的信息(报警信息：第2信息)自主地发送至上位仪器(I/O模块)。状态信息以及报警信息均是利用自诊断功能得到的诊断结果的信息。详细而言，状态信息是表示现场仪器11当前的状态的信息，另一方面，报警信息是在现场仪器11将自身的状态变化向上位仪器积极地通知的情况下使用的信息。状态信息可以包含表示现场仪器11的当前状态的多种信息的一览。或者，状态信息可以包含将多种信息概括而成的信息。另一方面，报警信息是表示检测出状态变化的信息。报警信息与状态信息的形式不同。报警信息可以包含状态信息。另外，报警信息可以包含将检测出了何种状态变化概括而成的信息。上位仪器可以以命令/响应方式取得状态信息。或者，在现场仪器11无论有无自身的状态变化均定期地将状态信息向上位仪器发送的情况下，也可以是上位仪器通过接收从现场仪器11定期发送的状态信息，从而取得这些状态信息。另一方面，报警信息在现场仪器11检测出自身的状态变化时，从现场仪器11自主地发送。上位仪器可以通过对从现场仪器11自主地发送的报警信息进行接收，从而取得这些报警信息。现场仪器11例如能够进行HART(注册商标)等混合通信。在HART(注册商标)中，状态信息相当于作为Command#48的响应数据而得到的信息。上位仪器可以以命令/响应方式取得该信息。在HART仪器成为突发模式的情况下，HART仪器可以将该信息自主地向上位仪器发送。上位仪器可以通过对从HART仪器自主地发送的信息进行接收，从而取得状态信息。另一方面，报警信息在HART仪器的事件通知(Event Notification)有效的情况下，相当于作为在HART仪器每次状态变化时自主地发送的Command#119的响应数据而得到的信息。HART仪器反复发送Command#119的响应数据直至从上位仪器通过命令/响应方式的通信进行ACK操作为止。混合通信是通过使数字信号叠加至模拟信号，从而能够同时对模拟信号和数字信号进行通信的通信方式。例如，传感器仪器11a利用模拟信号发送测定出的过程值(流体的流量)，利用数字信号发送上述的状态信息、报警信息。

I/O模块12设置在现场仪器11和控制器13之间，能够连接多个现场仪器11，对在所连接的现场仪器11和控制器13之间输入/输出的信号进行处理。例如进行将从现场仪器11得到的信号(“4～20mA”信号等模拟信号、以及叠加至模拟信号的数字信号)变换为控制器13能够接收的信号的处理。该I/O模块12也能够是将多个现场仪器11连接至控制器13，并对在现场仪器11中输入/输出的信号和在控制器13中输入/输出的信号进行中继的模块。对于I/O模块12的详细内容将在后面叙述。

控制器13根据来自操作监视终端14的指示等，在其与现场仪器11之间进行过程控制通信，进行现场仪器11的控制。具体而言，控制器13通过取得由某个现场仪器11(例如，传感器仪器11a)测定出的过程值，运算出其它现场仪器11(例如，阀仪器11b)的操作量并进行发送，从而控制其它现场仪器11(例如，阀仪器11b)。

操作监视终端14例如是被车间等的操作人员操作而用于过程的监视的终端。具体而言，操作监视终端14从控制器13取得现场仪器11的输入/输出数据，将构成过程控制系统1的现场仪器11、控制器13的动作向操作人员传递，并且基于操作人员的指示而进行控制器13的控制。

仪器管理装置15取得构成过程控制系统1的现场仪器11、控制器13的状态信息、报警信息，掌握现场仪器11、控制器13的健康性，并根据需要将表示健康性的信息向操作人员、维修人员通知。仪器管理装置15在要取得现场仪器11的状态信息、报警信息的情况下，基本上不与现场仪器11进行直接通信，而通过命令/响应方式取得在I/O模块12中所存储的状态信息、报警信息。这是为了使仪器管理装置15能够在短时间内取得现场仪器11的状态信息、报警信息，而不增大控制网络N的通信负载、控制器13的处理负载。

图2是表示本发明的第1实施方式涉及的I/O模块的要部结构的框图。如图2所示，I/O模块12具有：通信部21a、21b、模拟/数字变换部(A/D变换部)22、数字/模拟变换部(D/A变换部)23、通信部24、自主信号接收部25(接收部)、缓存部26(存储部、比较结果存储部)、以及比较部27。在图2中对图示进行了简化，但通信部21a、21b、A/D变换部22、以及D/A变换部23与所连接的现场仪器11相对应而设置。

通信部21a与传感器仪器11a连接，通信部21b与阀仪器11b连接。这些通信部21a以及21b在其与传感器仪器11a以及阀仪器11b各自之间，分别例如依照HART(注册商标)等通信标准进行通信。A/D变换部22设置在通信部21a和通信部24之间，将由通信部21a接收到的信号(模拟信号)变换为数字信号并输出至通信部24。D/A变换部23设置在通信部21b和通信部24之间，将来自通信部24的信号(数字信号)变换为模拟信号并输出至通信部21b。通信部24经由线缆C而与控制器13连接，与控制器13之间进行通信。在I/O模块12内，A/D变换部22、D/A变换部23、以及缓存部26与通信部24连接。以下，将通信部24向除I/O模块12之外的装置进行的输出称为“外部输出”。

自主信号接收部25对在由通信部21a接收到的信号以及由通信部21b接收到的信号中的、从传感器仪器11a以及阀仪器11b自主地发送出的信号中所包含的信息(例如，状态信息、报警信息等)分别进行接收。缓存部26例如具有易失性或非易失性的存储器，对从传感器仪器11a以及阀仪器11b自主地发送出的状态信息、报警信息等单独地进行存储。缓存部26存储表示比较部27的比较结果的标志信息F。该标志信息F是分别地表示从传感器仪器11a以及阀仪器11b自主地发送出的状态信息、报警信息等是否发生变化的信息。

比较部27对由自主信号接收部25接收到的信号中所包含的信息(状态信息、报警信息等)与缓存部26中所存储的信息(状态信息、报警信息等)进行比较。比较部27在比较结果中产生差异的情况下，即，由自主信号接收部25接收到的信号中所包含的信息和缓存部26中所存储的信息不同的情况下，将缓存部26中所存储的信息改写为由自主信号接收部25新接收到的信息，并且使该比较结果作为标志信息F存储至缓存部26。例如，在来自传感器仪器11a的状态信息产生变化的情况下，比较部27将缓存部26中所存储的传感器仪器11a的状态信息改写为新接收到的传感器仪器11a的状态信息，并且将关于传感器仪器11a的标志信息F的值设定为表示传感器仪器11a的状态信息等发生变化这一情况的值“1”。另一方面，在来自传感器仪器11a的状态信息没有产生变化的情况下，比较部27不对缓存部26中所存储的传感器仪器11a的状态信息进行改写，将关于传感器仪器11a的标志信息F的值设定为表示传感器仪器11a的状态信息等没有发生变化这一情况的值“0”。

下面，对上述结构中的过程控制系统的动作进行说明。在通常时，在控制器13和现场仪器11之间以固定周期进行过程控制通信，定期地进行现场仪器11的控制。具体而言，首先，从控制器13向传感器仪器11a发送表示过程值的发送请求的命令，通过命令/响应方式进行取得由传感器仪器11a测定出的过程值的动作。由传感器仪器11a测定出的过程值通过模拟信号发送至I/O模块12，并利用I/O模块12的A/D变换部22变换为数字信号，然后发送至控制器13。

然后，控制器13根据所取得的过程值，运算阀仪器11b的操作量，并将运算出的操作量发送至阀仪器11b，从而进行控制阀仪器11b的动作。在控制器13中运算出的阀仪器11b的操作量通过数字信号发送至I/O模块12，并利用I/O模块12的D/A变换部23变换为模拟信号，然后发送至阀仪器11b。

在进行以上动作的间隙，在传感器仪器11a、阀仪器11b中通过自诊断功能对自身状态进行诊断，并将表示其诊断结果的信息(状态信息)自主地向上位的I/O模块12发送。在由于某种原因而在传感器仪器11a、阀仪器11b中发生了异常的情况下，也将表示发生异常这一情况的信息(报警信息)自主地向上位的I/O模块12发送。

从传感器仪器11a自主地发送出的信息或从阀仪器11b自主地发送出的信息，经由通信部21a或通信部21b而由自主信号接收部25接收。然后，由自主信号接收部25接收到的信息和在缓存部26中所存储的信息在比较部27中被进行比较。假设在该比较部27的比较结果表示由自主信号接收部25中新接收到的信息和在缓存部26中所存储的信息相同的情况下，由自主信号接收部25接收到的信息被废弃(不使用由自主信号接收部25接收到的信息进行处理)。

与此相对，在比较部27的比较结果表示由自主信号接收部25新接收到的信息和在缓存部26中所存储的信息不同的情况下，比较部27将在缓存部26中所存储的信息改写为由自主信号接收部25新接收到的信息。并且，使该比较结果作为标志信息F而存储至缓存部26。例如，在传感器仪器11a的状态信息产生了变化的情况下，将在缓存部26中所存储的传感器仪器11a的状态信息改写为新的状态信息，并将关于传感器仪器11a的标志信息F的值设定为“1”。在每次从传感器仪器11a或阀仪器11b自主地发送状态信息、报警信息时进行以上的动作。

与以上的动作无关地，以恒定周期(比过程控制通信的周期长的周期)或不定周期，在仪器管理装置15和I/O模块12之间进行通信，进行取得在I/O模块12的缓存部26中所存储的信息(状态信息、报警信息)的动作。具体而言，经由控制器13，从仪器管理装置15向I/O模块12发送表示状态信息等的取得请求的命令，通过命令/响应方式而进行取得在I/O模块12的缓存部26中所存储的状态信息等的动作。

在从仪器管理装置15向I/O模块12发送出表示状态信息等的取得请求的命令的情况下，在I/O模块12中，参照在缓存部26中所存储的标志信息F，仅将值为“1”的状态信息等向仪器管理装置15发送。例如，在关于传感器仪器11a的标志信息F的值为“1”，且关于阀仪器11b的标志信息F的值为“0”的情况下，在缓存部26中所存储的传感器仪器11a的状态信息等被发送，但阀仪器11b的状态信息等不进行发送。通过取得现场仪器11(传感器仪器11a、阀仪器11b)的状态信息等，从而利用仪器管理装置15掌握现场仪器11的健康性。

如上所述，在该第1实施方式中，由I/O模块12的自主信号接收部25接收从现场仪器11自主地发送的信息(状态信息、报警信息)，将接收到的信息和在缓存部26中所存储的信息在比较部27中进行比较。在该比较结果表示由自主信号接收部25新收到的信息和在缓存部26中所存储的信息不同的情况下，将在缓存部26中所存储的信息改写为由自主信号接收部25新接收到的信息，并且对表示比较部27的比较结果的标志信息F进行存储。

由此，仪器管理装置15如果访问I/O模块12，就能够得到为了掌握过程控制系统1的健康性所必要的信息，无需如现有技术这样，对所有的现场仪器11进行轮询，因此能够在短时间内取得必要的信息。作为其结果，能够在比现有更早的定时掌握在过程控制系统1中所发生的异常、变化。

在该第1实施方式中，参照标志信息F，由仪器管理装置15取得仅内容发生了变化的状态信息等，因此能够降低通信负载。在该第1实施方式中，从现场仪器11自主地发送的信息由I/O模块12进行接收，而不是由控制器13进行接收。因此，不会在控制器13中发生非固定周期的中断，因此也能够降低控制器13的处理负载。

〔第2实施方式〕

图3是表示本发明的第2实施方式涉及的I/O模块的要部结构的框图。在图3中对于与图2所示的模块同样的模块标注相同的标号。本第2实施方式中的过程控制系统1的整体结构与图1所示的结构相同。

如图3所示，该第2实施方式的I/O模块12a是在图2所示的I/O模块12的结构(通信部21a、21b、A/D变换部22、D/A变换部23、通信部24、自主信号接收部25、缓存部26、以及比较部27)中追加通知部31(比较结果通知部)而得到的结构。通知部31将比较部27的比较结果作为输入。在比较部27的比较结果表示由自主信号接收部25新接收到的信息和在缓存部26中所存储的信息不同的情况下，通知部31经由通信部24、控制器13向仪器管理装置15通知该情况。以下，将通知部31向除I/O模块12之外的装置进行的通知称为“外部通知”。

前述的第1实施方式的I/O模块12，在比较部27的比较结果表示由自主信号接收部25新接收到的信息和在缓存部26中所存储的信息不同的情况下，只进行在缓存部26中所存储的信息的改写以及标志信息F的变更。因此，仪器管理装置15为了取得在I/O模块12的缓存部26中所存储的状态信息等，需要以恒定周期或不定周期与I/O模块12进行通信。

与此相对，本第2实施方式的I/O模块12a在从现场仪器11自主地发送的状态信息等发生了变化的情况下，将该情况向仪器管理装置15进行通知。因此，仪器管理装置15仅在从I/O模块12a发出通知的情况下，与I/O模块12a进行通信即可，因此与第1实施方式相比能够削减无用的通信。如果从I/O模块12a向仪器管理装置15发出通知，则在控制器13中发生非固定周期的中断，因此与第1实施方式相比，控制器13的处理负载稍稍增加。因此，该第2实施方式在控制器13的处理能力存在富余，且想要尽早掌握过程控制系统1的健康性的情况下是有用的。

〔第3实施方式〕

图4是表示本发明的第3实施方式涉及的I/O模块的要部结构的框图。在图4中对于与图2所示的模块同样的模块也标注相同的标号。该第3实施方式的I/O模块12b能够与不具有自主地进行通信的功能的现场仪器11(图4中的阀仪器11c)连接。

如图4所示，该第3实施方式的I/O模块12b是在图2所示的I/O模块12的结构(通信部21a、21b、A/D变换部22、D/A变换部23、通信部24、自主信号接收部25、缓存部26、以及比较部27)中追加轮询部32(收集部)而得到的结构。具体而言，I/O模块12b是在通信部21a和比较部27之间设置有自主信号接收部25，在通信部21b和比较部27之间设有轮询部32的结构。在通信部21b上连接有不具有自主地进行通信的功能的阀仪器11c。

轮询部32经由通信部21b而与阀仪器11c进行通信(例如，恒定周期的通信)，以命令/响应方式取得阀仪器11c的状态信息等。即，轮询部32将表示状态信息等的发送请求的命令经由通信部21b而发送至现场仪器11c，对作为与该命令相对应的响应(回应)而从阀仪器11c发送来的信息(状态信息、报警信息)经由通信部21b进行收集。

在图4所示的结构中，从传感器仪器11a自主地发送并由I/O模块12b的自主信号接收部25接收到的信息(状态信息等)，在比较部27中与在缓存部26中所存储的信息进行比较。与此相对，传感器仪器11c的状态信息等通过命令/响应方式被收集至轮询部32，并在比较部27中与在缓存部26中所存储的信息进行比较。

如以上所述，该第3实施方式的I/O模块12b由轮询部32收集不具有自主地进行通信的功能的阀仪器11c的状态信息等，并在比较部27中与在缓存部26中所存储的信息进行比较。在比较部27的比较结果表示由轮询部32新接收到的信息与在缓存部26中所存储的信息不同的情况下，与第1、第2实施方式同样地，进行在缓存部26中所存储的信息的改写、标志信息F的变更。因此，能够在与现有技术相比更短的时间内取得为了掌握过程控制系统1的健康性所必需的大量信息。

〔第4实施方式〕

图5是表示本发明的第4实施方式涉及的I/O模块的要部结构的框图。在图5中对与图3所示的模块同样的模块标注相同的标号。该第4实施方式的I/O模块12c能够与不具有自诊断功能的现场仪器11(图5中的传感器仪器11d)连接。

如图5所示，该第4实施方式的I/O模块12c是取代图3所示的I/O模块12a的比较部27而设置比较部33，利用比较部33检测从A/D变换部22输出的数字信号的变化的结构。自主信号接收部25设置在通信部21b和比较部33之间，通信部21a和比较部33不连接。在通信部21a上连接有不具有自诊断功能的传感器仪器11d。

比较部33与图3所示的比较部27同样地，对由自主信号接收部25接收到的信息(阀仪器11b的状态信息等)与在缓存部26中所存储的信息(阀仪器11b的过去的状态信息等)进行比较。比较部33与图3所示的比较部27的不同点在于，将从A/D变换部22输出的数字信号与在缓存部26中预先所储存的基准值V进行比较。上述的基准值V是用于对从传感器仪器11d输出的信号的异常进行检测的预先规定的异常检测阈值。即，在从A/D变换部22输出的数字信号的值超过基准值V的情况下，从传感器仪器11d输出的信号变为异常。

在上述结构中，从阀仪器11b自主地发送，并由I/O模块12c的自主信号接收部25接收到的信息(状态信息等)，在比较部33中与在缓存部26中所存储的信息(阀仪器11b的过去的状态信息等)进行比较。与此相对，从传感器仪器11d发送，并利用A/D变换部22变换为数字信号的过程值，在比较部33中与在缓存部26中所存储的基准值V进行比较。在比较部33的比较结果表示由自主信号接收部25新接收到的信息和在缓存部26中所存储的信息不同的情况下，或表示从A/D变换部22输出的数字信号的值超过基准值V的情况下，将表示该情况的信号从通知部31经由通信部24、控制器13而向仪器管理装置15通知。

如以上所述，该第4实施方式的I/O模块12c对从不具有自诊断功能的传感器仪器11d输出、并变换为数字信号的过程值，与在缓存部26中所存储的基准值V进行比较。在比较部33的比较结果表示由自主信号接收部25新接收到的信息和在缓存部26中所存储的信息不同的情况下，或表示从A/D变换部22输出的数字信号的值超过基准值V的情况下，将该情况向仪器管理装置15通知。因此，仪器管理装置15能够在与现有相比更短的时间内取得不具有自诊断功能的现场仪器11的异常。

以上，对本发明的几个实施方式涉及的I/O模块以及过程控制系统进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式，能够在本发明的范围内自由地变更。例如，在上述实施方式中，将标志信息F存储至缓存部26，但也可以在与缓存部26分别设置的存储器中存储标志信息F。在上述实施方式中，为了易于理解，以自主信号接收部25、缓存部26、以及比较部27均设置1个的结构为例进行了说明，但也可以是针对所连接的现场仪器11的每一个(即，针对每个信道)设置该自主信号接收部25、缓存部26、以及比较部27。

在连接有能够对自主地进行通信的功能的有效/无效进行切换的现场仪器11的情况下，也可以在I/O模块中设置使所连接的现场仪器11的上述功能自动设为有效的功能。由此，能够简化在操作者将现场仪器连接至I/O模块时所必需的设定操作。

Claims (6)

1.一种过程控制系统，其具有：

I/O模块，其能够与多个现场仪器电连接；

控制器，其与所述I/O模块连接，经由所述I/O模块在与所述多个现场仪器之间以固定周期进行通信；以及

仪器管理装置，其与所述控制器连接，经由所述控制器从所述I/O模块获取从所述多个现场仪器得到的信息，

在该过程控制系统中，

所述I/O模块具有：

接收部，其接收从所述多个现场仪器自主地以非固定周期发送且包含第1信息和第2信息中的至少一者的信息，该第1信息表示所述多个现场仪器各自的自诊断结果，该第2信息表示在所述多个现场仪器的各自中发生了异常；

存储部，其对由所述接收部接收到的所述多个现场仪器各自的信息进行存储；

比较部，其对由所述接收部新接收到的所述多个现场仪器各自的信息和在所述存储部中所存储的所述多个现场仪器各自的信息进行比较，在由所述接收部新接收到的信息和在所述存储部中所存储的信息不同的情况下，将在所述存储部中所存储的信息改写为由所述接收部新接收到的信息；以及

比较结果存储部，其用于存储标志信息，该标志信息是分别表示在由所述接收部新接收到的所述多个现场仪器各自的信息和在所述存储部中所存储的所述多个现场仪器各自的信息之间是否发生了变化的信息，

所述比较部在由所述接收部新接收到的信息和在所述存储部中存储的信息不同的情况下，将在所述比较结果存储部中存储的所述标志信息设定为表示在所述存储部中存储的所述信息发生了变化的值，

所述I/O模块参照在所述比较结果存储部中存储的所述标志信息，仅将所述标志信息表示在所述存储部中存储的所述信息发生了变化的状态下的所述信息向所述仪器管理装置发送。

2.根据权利要求1所述的过程控制系统，其中，

所述I/O模块还具有比较结果通知部，该比较结果通知部在所述比较部的比较结果表示在由所述接收部新接收到的信息与在所述存储部中所存储的信息之间发生了变化的情况下，经由所述控制器进行向所述仪器管理装置的通知，

所述仪器管理装置在从所述比较结果通知部发出了通知的情况下，经由所述控制器从所述I/O模块取得在所述存储部中所存储的信息。

3.根据权利要求1或2所述的过程控制系统，其中，

所述I/O模块还具有收集部，该收集部向与所述I/O模块电连接且不自主地发送信息的现场仪器发送信息发送请求，并从所述现场仪器对作为与所述信息发送请求相对应的响应而从所述现场仪器发送来的信息进行收集，

所述比较部对由所述收集部收集到的信息和在所述存储部中所存储的信息进行比较。

4.根据权利要求2所述的过程控制系统，其中，

所述比较部对从与所述I/O模块电连接且不具有自诊断功能的现场仪器输出的信号和预先规定的基准值进行比较，

所述比较结果通知部根据所述信号和所述基准值的比较结果，将发生了异常这一情况经由所述控制器向所述仪器管理装置通知。

5.根据权利要求4所述的过程控制系统，其中，

所述信号是利用所述现场仪器测定出的过程值。

6.根据权利要求1所述的过程控制系统，其中，

所述I/O模块还具有通信部，该通信部对从所述现场仪器自主地发送的信息经由所述控制器向所述仪器管理装置输出，并且仅对所述比较部的比较结果表示在由所述接收部新接收到的信息与在所述存储部中存储的信息之间发生了变化的、从所述现场仪器自主地发送的信息向所述仪器管理装置输出。