JP2012155466A - フィールド通信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】保守性を向上させることができるフィールド通信装置を提供する。
【解決手段】フィールド機器と上位機器との間での通信を実行する、互いに二重化された第１の通信ユニットおよび第２の通信ユニットと、前記第１の通信ユニットを収容する防爆対応の第１の筐体と、前記第２の通信ユニットを収容する防爆対応の第２の筐体と、を備える。前記第１の通信ユニットは、前記第１の筐体に収容された状態で取り外し可能とされ、前記第２の通信ユニットは、前記第２の筐体に収容された状態で取り外し可能とされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィールド機器と上位機器との間での通信を実行する通信ユニットを備えるフィールド通信装置に関し、とくに防爆対応の装置に関する。
石油プラントなどで使用されるプロセス制御システムにおいて、フィールド機器と上位機器との接続のための通信ユニットを備えるリモート入出力装置（リモートＩＯ）が用いられる場合がある。リモート入出力装置はプラントの現場に置かれるため、防爆型のボックスに収容された状態で設置される。
特許文献１には、通信ユニットを耐圧防爆構造とされた筐体内に収容した防爆型中継器が記載されている。
特開２００９−３８５４５号公報
従来のシステムでは、故障などによりリモート入出力装置の保守が必要となった場合には、プラントの操業を停止し、あるいは危険雰囲気を除去したうえで、防爆型のボックスを開き保守作業を行う必要がある。このため、保守時にプラントの操業を継続することができず、操業上の損失を発生させる。
本発明の目的は、保守性を向上させることができるフィールド通信装置を提供することにある。
本発明のフィールド通信装置は、フィールド機器と上位機器との間での通信を実行する通信ユニットを備えるフィールド通信装置において、フィールド機器と上位機器との間での通信を実行する、互いに二重化された第１の通信ユニットおよび第２の通信ユニットと、前記第１の通信ユニットを収容する防爆対応の第１の筐体と、前記第２の通信ユニットを収容する防爆対応の第２の筐体と、を備え、前記第１の通信ユニットは、前記第１の筐体に収容された状態で取り外し可能とされ、前記第２の通信ユニットは、前記第２の筐体に収容された状態で取り外し可能とされることを特徴とする。
このフィールド通信装置によれば、第１の通信ユニットは、第１の筐体に収容された状態で取り外し可能とされ、第２の通信ユニットは、第２の筐体に収容された状態で取り外し可能とされるので、プラントの操業を継続した状態で、第１の通信ユニットおよび第２の通信ユニットのうち待機側の通信ユニットを取り外すことができる。
複数の前記フィールド機器と前記第１の通信ユニットの間、および複数の前記フィールド機器と前記第２の通信ユニットの間をそれぞれ接続する端子ボックスを備え、前記第１の通信ユニットと前記端子ボックスとの間の接続を解除することにより、前記第１の通信ユニットは前記第１の筐体に収容された状態で取り外し可能とされ、前記第２の通信ユニットと前記端子ボックスとの間の接続を解除することにより、前記第２の通信ユニットは前記第２の筐体に収容された状態で取り外し可能とされてもよい。
前記第１の通信ユニットおよび前記第２の通信ユニットの間の通信経路の接続を解除することにより、前記第１の通信ユニットが前記第１の筐体に収容された状態で取り外し可能とされるとともに、前記第２の通信ユニットが前記第２の筐体に収容された状態で取り外し可能とされてもよい。
前記通信経路を介する前記第１の通信ユニットおよび前記第２の通信ユニットの間の通信により、前記第１の通信ユニットまたは前記第２の通信ユニットの動作状態が認識されてもよい。
本発明のフィールド通信装置によれば、第１の通信ユニットは、第１の筐体に収容された状態で取り外し可能とされ、第２の通信ユニットは、第２の筐体に収容された状態で取り外し可能とされるので、プラントの操業を継続した状態で、第１の通信ユニットおよび第２の通信ユニットのうち待機側の通信ユニットを取り外すことができる。
一実施形態のフィールド通信装置の構成を示す斜視図。 一実施形態のフィールド通信装置の構成を示すブロック図。 保守作業時の状態を示す斜視図。
以下、本発明によるフィールド通信装置の一実施形態について説明する。
図１は本実施形態のフィールド通信装置の構成を示す斜視図、図２は本実施形態のフィールド通信装置の構成を示すブロック図である。
図１および図２に示すように、本実施形態のフィールド通信装置は、密閉構造により防爆要件を満たす筐体１Ａに収容された通信ユニット１０Ａと、密閉構造により防爆要件を満たす筐体１Ｂに収容された通信ユニット１０Ｂと、通信ユニット１０Ａ，１０Ｂとフィールド機器群との間の接続を仲介する端子ボックス２と、を備える。通信ユニット１０Ａおよび通信ユニット１０Ｂは、それぞれ上位通信ネットワーク４を介して上位のプロセス制御用のコントローラと接続され、このコントローラとフィールド機器群との間のデータ交換を仲介するリモート入出力装置として機能する。
後述するように、通信ユニット１０Ａおよび通信ユニット１０Ｂは二重化ユニットを構成している。通信ユニット１０Ａおよび通信ユニット１０Ｂは、一方が稼動側、他方が待機側となる。稼動側が故障等により動作しなくなったときは、待機側が新たに実働側になり動作を引き継ぐ。
通信ユニット１０Ａは端子ボックス接続用マルチケーブル２１Ａを介して、通信ユニット１０Ａは端子ボックス接続用マルチケーブル２２Ｂを介して、それぞれ端子ボックス２に接続される。図２に示すように、端子ボックス２の内部ではマルチケーブル２１Ａおよびマルチケーブル２２Ｂの個々のケーブルが互いに接続され、接続された個々のケーブルはフィールド機器群から引き出されたケーブル２３にそれぞれ接続される。このように、端子ボックス２はフィールド機器群に接続されたケーブル２３を、単に通信ユニット１０Ａおよび通信ユニット１０Ｂに分岐させるだけの機能を有する。
図２に示すように、通信ユニット１０Ａは、上位通信ネットワーク４に接続された上位通信インタフェース部１１Ａと、マルチケーブル２１Ａおよび上位通信インタフェース部１１Ａとの間に介装されるフィールド信号インタフェース部１２Ａと、を備える。通信ユニット１０Ｂは、上位通信ネットワーク４に接続された上位通信インタフェース部１１Ｂと、マルチケーブル２１Ｂおよび上位通信インタフェース部１１Ｂとの間に介装されるフィールド信号インタフェース部１２Ｂと、を備える。
上位通信インタフェース部１１Ａは、各フィールド機器からの信号または応答を、フィールド信号インタフェース部１２Ａを介してまとめ、上位のコントローラに伝達する。また、上位通信インタフェース部１１Ａは、上位のコントローラからの出力要求または通信要求をフィールド機器に伝達する。
上位通信インタフェース部１１Ｂは、各フィールド機器からの信号または応答を、フィールド信号インタフェース部１２Ｂを介してまとめ、上位のコントローラに伝達する。また、上位通信インタフェース部１１Ｂは、上位のコントローラからの出力要求または通信要求をフィールド機器に伝達する。
フィールド信号インタフェース部１２Ａは、各フィールド機器と上位通信インタフェース部との間での信号および通信のやりとりを仲介する。なお、フィールド信号インタフェース部１２Ａは、フィールド機器ごとに個別に割り当てられるユニットを組み合わせて構成される場合と、複数のフィールド機器をまとめて取り扱うユニットを用いて構成される場合がある。
フィールド信号インタフェース部１２Ｂは、各フィールド機器と上位通信インタフェース部との間での信号および通信のやりとりを仲介する。なお、フィールド信号インタフェース部１２Ｂは、フィールド機器ごとに個別に割り当てられるユニットを組み合わせて構成される場合と、複数のフィールド機器をまとめて取り扱うユニットを用いて構成される場合がある。
図２に示すように、通信ユニット１０Ａには冗長化診断部１３Ａが、通信ユニット１０Ｂには冗長化診断部１３Ｂが、それぞれ設けられ、冗長化診断部１３Ａおよび冗長化診断部１３Ｂは、互いに診断通信用ケーブル５により接続される。
次に、本実施形態のフィールド通信装置の動作について説明する。
本実施形態のフィールド通信装置では、通信ユニット１０Ａおよび通信ユニット１０Ｂのうちの一方が稼動側ユニットとして、他方が待機側ユニットとして機能する。稼動側ユニットおよび待機側ユニットは、基本的に同一処理を同期して実行する。ただし、少なくともフィールド機器群への出力は稼動側ユニットのみが実行する。冗長化診断部１３Ａおよび冗長化診断部１３Ｂは、診断通信用ケーブル５を介して通信ユニット１０Ａおよび通信ユニット１０Ｂのデータを交換して、互いの相手ユニットの動作状態を確認する。待機側ユニットは、この通信により稼動側ユニットを監視する。どちらのユニットが稼動側となるかは、上位のコントローラからの指示、または診断通信用ケーブル５を介する通信に基づいて判定される相手ユニットの状態によって決定される。例えば、待機側のユニットが稼動側ユニットの故障を発見すると、自身が稼動側ユニットになり、動作を引き継ぐ。これにより動作の冗長化が可能となる。
図３は、故障した通信ユニットを保守する場合の保守作業について説明する図である。
図３に示すように、通信ユニット１０Ａおよび通信ユニット１０Ｂは、それぞれ筐体１Ａおよび筐体１Ｂに収容された状態で取り外すことができる。
図３では、筐体１Ｂが取り外された状態を示している。通信ユニット１０Ｂは、マルチケーブル２１Ｂ、診断通信用ケーブル５および上位通信ネットワーク４とそれぞれ防爆要件を満たすコネクタを介して接続されており、このコネクタを操作して接続状態を解除することができる。
同様に、通信ユニット１０Ａは、マルチケーブル２１Ａ、診断通信用ケーブル５および上位通信ネットワーク４とそれぞれ防爆要件を満たすコネクタを介して接続されており、このコネクタを操作して接続状態を解除することができる。
このように、本実施形態のフィールド通信装置では、通信ユニットを、防爆要件を満たす筐体に収容した状態で、その筐体ごと取り外すことができる。このため、通信ユニットの故障時等には、他の通信ユニットを稼動側として機能させながら、故障等の発生した通信ユニットを取り外すことが可能となる。例えば、図３の例では、稼動側ユニットである通信ユニット１０Ａの動作を継続させたまま、故障した通信ユニット１０Ｂを筐体１Ｂごと取り外すことができる。その後、新たなユニットを筐体ごと設置することにより、プラントの操業を中断することなく、故障発生前の状態に復帰することができる。
以上説明したように、本発明のフィールド通信装置によれば、第１の通信ユニットは、第１の筐体に収容された状態で取り外し可能とされ、第２の通信ユニットは、第２の筐体に収容された状態で取り外し可能とされるので、プラントの操業を継続した状態で、第１の通信ユニットおよび第２の通信ユニットのうち待機側の通信ユニットを取り外すことができる。
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、フィールド機器と上位機器との間での通信を実行する通信ユニットを備えるフィールド通信装置に対し、広く適用することができる。
１Ａ 筐体（第１の筐体）
１Ｂ 筐体（第２の筐体）
２ 端子ボックス
５ 診断通信用ケーブル
１０Ａ 通信ユニット（第１の通信ユニット）
１０Ｂ 通信ユニット（第２の通信ユニット）
２１Ａ、２１Ｂ マルチケーブル

Claims (4)

  1. フィールド機器と上位機器との間での通信を実行する通信ユニットを備えるフィールド通信装置において、
    フィールド機器と上位機器との間での通信を実行する、互いに二重化された第１の通信ユニットおよび第２の通信ユニットと、
    前記第１の通信ユニットを収容する防爆対応の第１の筐体と、
    前記第２の通信ユニットを収容する防爆対応の第２の筐体と、
    を備え、
    前記第１の通信ユニットは、前記第１の筐体に収容された状態で取り外し可能とされ、前記第２の通信ユニットは、前記第２の筐体に収容された状態で取り外し可能とされることを特徴とするフィールド通信装置。
  2. 複数の前記フィールド機器と前記第１の通信ユニットの間、および複数の前記フィールド機器と前記第２の通信ユニットの間をそれぞれ接続する端子ボックスを備え、
    前記第１の通信ユニットと前記端子ボックスとの間の接続を解除することにより、前記第１の通信ユニットは前記第１の筐体に収容された状態で取り外し可能とされ、前記第２の通信ユニットと前記端子ボックスとの間の接続を解除することにより、前記第２の通信ユニットは前記第２の筐体に収容された状態で取り外し可能とされることを特徴とする請求項１に記載のフィールド通信装置。
  3. 前記第１の通信ユニットおよび前記第２の通信ユニットの間の通信経路の接続を解除することにより、前記第１の通信ユニットが前記第１の筐体に収容された状態で取り外し可能とされるとともに、前記第２の通信ユニットが前記第２の筐体に収容された状態で取り外し可能とされることを特徴とする請求項１または２に記載のフィールド通信装置。
  4. 前記通信経路を介する前記第１の通信ユニットおよび前記第２の通信ユニットの間の通信により、前記第１の通信ユニットまたは前記第２の通信ユニットの動作状態が認識されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィールド通信装置。
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