JP2013196299A

JP2013196299A - Ｈａｒｔ通信対応機器

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Publication number: JP2013196299A
Application number: JP2012062018A
Authority: JP
Inventors: Shin Suzuki; 伸鈴木
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2013-09-30
Anticipated expiration: 2032-03-19
Also published as: JP5844666B2; US20130243047A1; CN103326878B; KR20130106261A; KR101441757B1; CN103326878A

Abstract

【課題】機器管理装置により一元管理されていることを現場の作業員に認識させる。
【解決手段】４〜２０ｍＡの直流信号に、１２００Ｈｚおよび２２００Ｈｚの周波数信号を組み合わせた交流信号を重畳して生成されるＨＡＲＴ通信信号を送受信するＨＡＲＴ通信機能を有するＨＡＲＴ通信対応機器１であって、ＨＡＲＴ通信信号を受信する受信部１１と、受信部１１により受信されたＨＡＲＴ通信信号を用いて、ＨＡＲＴ通信信号の交流信号を検出する信号検出部１２と、信号検出部１２により交流信号が検出されている間、交流信号が検出されていることを表示するインジケータ部１７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＨＡＲＴ通信対応機器に関する。

生産プロセスを管理する現場では、プラント内に多数の機器（例えばセンサ機器やバルブポジショナ等のデバイス）を配置し、これらの機器から発信される信号をシステムに取り込むことで、生産プロセスを運用・管理している。近年、プラント内に配置する機器として、ＨＡＲＴ（Highway Addressable Remote Transducer）通信機能を搭載した機器（以下、「ＨＡＲＴ通信対応機器」という。）が採用されている。このＨＡＲＴ通信対応機器は、測定値や制御値を示す４〜２０ｍＡの直流信号に、デジタル信号の論理を２２００Ｈｚと１２００Ｈｚとの周波数信号に割り当てて変換した交流信号を重畳することで生成される信号（以下、「ＨＡＲＴ通信信号」という。）を入出力する。下記特許文献１および特許文献２には、ＨＡＲＴ通信対応機器を用いたシステムが開示されている。

一般に、ＨＡＲＴ通信対応機器は、プラント内に配置されると、そのプラントでの生産プロセスに応じた各種のパラメータ（設定情報）が設定され、その設定内容に従って動作する。ＨＡＲＴ通信対応機器を管理するシステムでは、各機器に設定された設定情報を機器管理装置で一元管理し、その情報に基づいて各機器を監視する。

特開２００３−１８６５０３号公報特許第４１２９７１５号公報

ところで、ＨＡＲＴ通信対応機器の設定情報は、機器管理装置側から変更することができる一方、コミュニケータ等の端末を利用して、ＨＡＲＴ通信対応機器が配置されている現場側で変更することもできる。もっとも現場側で設定情報を変更した場合には、変更があったことを機器管理装置側に通知することはできるが、どの設定情報を変更したのかについては通知することができない。この場合には、現場側の設定情報と管理側の設定情報とを全て比較しなければ変更した設定情報の全てを把握することはできない。したがって、現場側で設定情報を変更した場合には、ＨＡＲＴ通信対応機器の設定情報と、機器管理装置で管理している設定情報との間に不一致が発生し、機器管理装置がＨＡＲＴ通信対応機器を正常に監視できなくなる可能性がある。

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、機器管理装置により一元管理されていることを現場の作業員に認識させることができるＨＡＲＴ通信対応機器を提供することを目的とする。

本発明に係るＨＡＲＴ通信対応機器は、第１信号に第２信号を重畳して生成されるＨＡＲＴ通信信号を送受信するＨＡＲＴ通信機能を有するＨＡＲＴ通信対応機器であって、前記ＨＡＲＴ通信信号を受信する受信部と、前記受信部により受信された前記ＨＡＲＴ通信信号を用いて、前記第２信号を検出する信号検出部と、前記信号検出部により前記第２信号が検出されている間、前記第２信号が検出されていることを表示するインジケータ部と、を備える。

かかる構成を採用することで、ＨＡＲＴ通信対応機器が機器管理装置からＨＡＲＴ通信信号を受信している間、ＨＡＲＴ通信中であることを表示することができるため、現場にいる作業員は、ＨＡＲＴ通信対応機器が機器管理装置の監視下にあることを認識することができる。これにより、ＨＡＲＴ通信対応機器の設定情報を現場側で変更しないように、作業員に注意を喚起することが可能となる。

上記受信部により受信された前記ＨＡＲＴ通信信号が、管理装置からのリクエスト信号であるか否かを判定する受信信号判定部を、さらに備え、上記インジケータ部は、前記受信信号判定部により前記ＨＡＲＴ通信信号が前記リクエスト信号であると判定された場合に、前記信号検出部により前記第２信号が検出されている間、前記リクエスト信号を受信していることを表示する、こととしてもよい。

これにより、信号検出部によりノイズが検出されることがあったとしても、受信信号が管理装置からのリクエスト信号であるか否かを判定し、リクエスト信号である場合に、リクエスト信号を受信していることを表示することができるため、現在受信している信号がノイズではなく、機器管理装置からの正規の信号であることを作業員に認識させることが可能となる。

上記受信信号判定部は、前記受信部により受信された前記ＨＡＲＴ通信信号が、自機器宛ての前記リクエスト信号であるか否かを判定し、上記インジケータ部は、前記判定部により前記ＨＡＲＴ通信信号が自機器宛ての前記リクエスト信号ではないと判定された場合に、前記信号検出部により前記第２信号が検出されている間、他機器宛ての前記リクエスト信号を受信していることを表示する、こととしてもよい。

これにより、ＨＡＲＴ通信対応機器を現場側で交換したとしても、受信信号が自機器宛てのリクエスト信号であるか否かを判定し、自機器宛てのリクエスト信号ではない場合に、他機器宛てのリクエスト信号を受信していることを表示することができるため、現時点のＨＡＲＴ通信対応機器が機器管理装置側で正しく管理されていないことを作業員に認識させることが可能となる。

上記インジケータ部は、前記リクエスト信号にコマンドが含まれている場合に、前記信号検出部により前記第２信号が検出されている間、前記コマンドに関する情報をさらに表示する、こととしてもよい。

これにより、機器管理装置側の作業内容（例えば設定情報の書き込みや読み込み等）を現場側でも把握することが可能となる。

上記ＨＡＲＴ通信信号を送信する送信部と、前記送信部により送信される前記ＨＡＲＴ通信信号が、管理装置へのレスポンス信号であるか否かを判定する送信信号判定部と、をさらに備え、前記インジケータ部は、前記送信信号判定部により前記ＨＡＲＴ通信信号が前記レスポンス信号であると判定された場合に、前記送信部により前記ＨＡＲＴ通信信号が送信されている間、前記レスポンス信号を送信していることを表示する、こととしてもよい。

本発明によれば、機器管理装置により一元管理されていることを現場の作業員に認識させることができるＨＡＲＴ通信対応機器を提供することができる。

実施形態におけるＨＡＲＴ通信対応機器を含む機器管理システムの構成を例示する図である。実施形態におけるＨＡＲＴ通信対応機器の動作を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除するものではない。すなわち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

図１は、本発明の実施形態におけるＨＡＲＴ通信対応機器を含む機器管理システムの構成を例示する図である。図１に示すように、機器管理システム１００は、ＨＡＲＴ通信対応機器１と、ＨＡＲＴ通信機能を有する入出力装置（以下、「ＨＡＲＴ−ＩＯユニット」という。）２と、機器管理装置３と、を備える。

ＨＡＲＴ通信対応機器１は、プラント内に装備される各種の機器である。ＨＡＲＴ通信対応機器１としては、例えば、流量や圧力、温度等を発信する発信器、流量制御弁や圧力制御弁等のバルブの開度を変更・検出するバルブポジショナ、およびポンプやファン等を動作させるアクチュエータが該当する。

本実施形態におけるＨＡＲＴ通信対応機器１は、多種類のパラメータを設定することができる。ＨＡＲＴ通信対応機器１のパラメータは、機器管理装置３側から変更することができる一方、コミュニケータ等の端末を利用して、ＨＡＲＴ通信対応機器のある現場側で変更することもできる。コミュニケータは、ＨＡＲＴ通信対応機器１のパラメータを設定する機能や出力を調整する機能、データを確認する機能等を有する端末である。コミュニケータは、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット２とＨＡＲＴ通信対応機器１との間の通信線に接続して利用する。

ＨＡＲＴ通信対応機器１は、ＨＡＲＴ通信機能を搭載し、ＨＡＲＴ通信信号を入出力する。ＨＡＲＴ通信信号は、４〜２０ｍＡの直流信号（第１信号）に、デジタル信号の論理を２２００Ｈｚと１２００Ｈｚとの周波数信号に割り当てて変換した交流信号（第２信号）を重畳することで生成される信号である。

上記４〜２０ｍＡの直流信号は、ＨＡＲＴ通信対応機器１ごとに設定される一つの変数値を示す信号である。変数値としては、例えば、流量、圧力、温度等の測定値や、弁開度等の制御値が該当する。上記デジタル信号は、例えば、ＨＡＲＴ通信対応機器１内で収集可能な各種のデータに対応する信号である。各種のデータとしては、例えば、ＨＡＲＴ通信対応機器１におけるプロセス情報や、ＨＡＲＴ通信対応機器１に組み込まれているハードウェアの診断情報が該当する。

ＨＡＲＴ通信対応機器１は、例えば、以下のようにしてＨＡＲＴ通信信号を生成する。最初に、ＨＡＲＴ通信対応機器１は、例えば０と１とで表されるデジタル信号を、それぞれ２２００Ｈｚの周波数信号と１２００Ｈｚの周波数信号とに割り当てて交流信号に変換する。続いて、ＨＡＲＴ通信対応機器１は、変換後の交流信号を、測定値や制御値等を示す４〜２０ｍＡの直流信号に重畳する。これにより、ＨＡＲＴ通信信号が生成される。

ＨＡＲＴ−ＩＯユニット２は、ＨＡＲＴ通信対応機器１との間でＨＡＲＴ通信信号を送受信するとともに、機器管理装置３との間でデジタル信号を送受信する入出力装置である。ＨＡＲＴ−ＩＯユニット２は、例えば、以下のようにしてＨＡＲＴ通信信号から４〜２０ｍＡの直流信号とデジタル信号とを生成する。最初に、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット２は、受信したＨＡＲＴ通信信号を、２２００Ｈｚの周波数信号および１２００Ｈｚの周波数信号を組み合わせた交流信号と、４〜２０ｍＡの直流信号とに分離する。続いて、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット２は、分離後の交流信号を、０と１とで表されるデジタル信号に変換する。

機器管理装置３は、定期的（例えば１秒ごと）に、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット２を介して各ＨＡＲＴ通信対応機器１にリクエスト信号を送信し、そのリクエスト信号に対するレスポンス信号を受信する。機器管理装置３は、受信したレスポンス信号に基づいて、ＨＡＲＴ通信対応機器１でのプロセスの実行状況や、ＨＡＲＴ通信対応機器１に組み込まれているハードウェアの故障状況、ＨＡＲＴ通信対応機器１のメンテナンスおよび修理の必要時期等を診断する。機器管理装置３は、診断結果等をモニタ（不図示）に表示する。これにより、管理者は、ＨＡＲＴ通信対応機器１の状態を監視することができる。

図１を参照して、ＨＡＲＴ通信対応機器１の機能構成について説明する。図１に示すように、ＨＡＲＴ通信対応機器１は、例えば、受信部１１と、信号検出部１２と、受信信号判定部１３と、送信部１４と、信号生成部１５と、送信信号判定部１６と、インジケータ部１７とを有する。受信部１１は、ＨＡＲＴ通信信号を受信する。

信号検出部１２は、受信部１１により受信された信号を用いて、ＨＡＲＴ通信信号に含まれる交流信号（キャリア）を検出する。具体的に、信号検出部１２は、受信部１１により受信された信号のうち、周波数帯域が１２００Ｈｚ付近〜２２００Ｈｚ付近までの交流信号のみを通過させることで、ＨＡＲＴ通信信号に含まれる交流信号を検出する。信号検出部１２は、１２００Ｈｚ付近〜２２００Ｈｚ付近までの交流信号を検出している間、ＨＡＲＴ通信信号に含まれる交流信号を検出していることを示す信号をインジケータ部１７に出力する。

受信信号判定部１３は、受信部１１により受信された信号が、機器管理装置３からのリクエスト信号であるか否かを判定する。リクエスト信号であるか否かは、例えば、以下のように判定することができる。

機器管理装置３がリクエスト信号を送信する場合、ＨＡＲＴ通信信号のフレーム開始デリミタフィールドのフレームタイプ項目に、リクエスト信号であることを示すコードを格納する。したがって、受信信号判定部１３は、受信部１１により受信された信号のフレームタイプ項目に相当するフレーム領域に、リクエスト信号であることを示すコードが格納されているときに、受信信号が機器管理装置３からのリクエスト信号であると判定する。

受信信号判定部１３は、受信部１１により受信された信号が、自機器宛てのリクエスト信号であるか否かを判定する。自機器宛てのリクエスト信号であるか否かは、例えば、以下のように判定することができる。

機器管理装置３がリクエスト信号を送信する場合、ＨＡＲＴ通信信号のアドレスフィールドの送信先アドレス項目に、送信先となるＨＡＲＴ通信対応機器１のアドレスを格納する。したがって、受信信号判定部１３は、受信部１１により受信された信号が機器管理装置３からのリクエスト信号であって、その信号の送信先アドレス項目に相当するフレーム領域に、自機器のアドレスが格納されているときに、受信信号が自機器宛てのリクエスト信号であると判定する。

一方、受信信号判定部１３は、受信部１１により受信された信号が機器管理装置３からのリクエスト信号であって、その信号の送信先アドレス項目に相当するフレーム領域に、自機器のアドレスが格納されていないときには、受信信号が他機器宛てのリクエスト信号であると判定する。

信号生成部１５は、ＨＡＲＴ通信信号の元となる交流信号を生成する。例えば、機器管理装置３へのレスポンス信号に対応する交流信号を生成する場合、信号生成部１５は、０と１とでレスポンス信号を生成し、０と１とで表されるレスポンス信号を、それぞれ２２００Ｈｚの周波数信号と１２００Ｈｚの周波数信号とに割り当てることで交流信号を生成する。

送信部１４は、信号生成部１５により生成された交流信号を４〜２０ｍＡの直流信号に重畳してＨＡＲＴ通信信号を生成し、そのＨＡＲＴ通信信号を機器管理装置３宛てに送信する。

送信信号判定部１６は、送信部１４により送信される信号が、機器管理装置３へのレスポンス信号であるか否かを判定する。機器管理装置３へのレスポンス信号であるか否かは、例えば、以下のように判定することができる。

信号生成部１５がレスポンス信号を生成する場合、レスポンス信号のフレーム開始デリミタフィールドのフレームタイプ項目に、レスポンス信号であることを示すコードを格納する。したがって、送信信号判定部１６は、送信部１４により送信される信号のフレームタイプ項目に、レスポンス信号であることを示すコードが格納されているときに、送信信号が機器管理装置３へのレスポンス信号であると判定する。

インジケータ部１７は、機器管理装置３からＨＡＲＴ通信信号を受信している間、ＨＡＲＴ通信対応機器１が機器管理装置３とＨＡＲＴ通信中であることを現場の作業員が判別可能な方式で表示する。機器管理装置３からＨＡＲＴ通信信号を受信しているかどうかは、信号検出部１２によりＨＡＲＴ通信信号に含まれる交流信号が検出されているかどうかで判定できる。つまり、信号検出部１２によりＨＡＲＴ通信信号に含まれる交流信号が検出されている間は、機器管理装置３からＨＡＲＴ通信信号を受信していると判定できる。

現場の作業員が判別可能な表示方式として、例えば、以下の（１）〜（４）の表示方式を採用することができる。

（１）ＨＡＲＴ通信中であることを示すメッセージやアイコンをＬＣＤ（liquid crystal display）に表示する。

（２）ＨＡＲＴ通信中であることを示す特有の表示をＬＣＤに表示する。特有の表示としては、例えば、ＬＣＤの周縁を沿うように文字や図形等を周回させることが該当する。

（３）ＬＣＤのバックライトをＨＡＲＴ通信中であることを示す色で点灯または点滅させる。

（４）ＨＡＲＴ通信中であることを示すＬＥＤ（light emitting diode）を点灯または点滅させる。

このように、ＨＡＲＴ通信対応機器１が機器管理装置３からＨＡＲＴ通信信号を受信している間に、ＨＡＲＴ通信中であることを表示することで、作業員は、ＨＡＲＴ通信対応機器１が機器管理装置３の監視下にあることを認識することができる。

また、インジケータ部１７は、送受信する信号の内容に応じて上記の表示方式を適宜組み合わせる等して変更することができる。送受信する信号の内容としては、例えば、以下の（１）〜（３）がある。

（１）リクエスト信号である場合
この場合、インジケータ部１７は、受信信号判定部１３により受信信号が機器管理装置３からのリクエスト信号であると判定されたときに、信号検出部１２によりＨＡＲＴ通信信号に含まれる交流信号が検出されている間、リクエスト信号を受信していることを表示する。

ここで、信号検出部１２によりＨＡＲＴ通信信号に含まれる交流信号が検出されていたとしても、その受信信号が１２００Ｈｚ付近〜２２００Ｈｚ付近の周波数を有するノイズである可能性もある。したがって、リクエスト信号を受信していることを表示することで、現在受信している信号がノイズではなく、機器管理装置３からの正規の信号であることを作業員に認識させることができる。

また、リクエスト信号には、コマンドが格納されているため、そのコマンドに関する情報（例えばコマンドの番号や内容）を合わせて表示させることとしてもよい。これにより、機器管理装置３側の作業内容（例えばパラメータの書き込みや読み込み等）を現場側でも把握することができる。

（２）他機器宛てのリクエスト信号である場合
この場合、インジケータ部１７は、受信信号判定部１３により受信信号が自機器宛てのリクエスト信号ではないと判定されたときに、信号検出部により１２によりＨＡＲＴ通信信号に含まれる交流信号が検出されている間、他機器宛てのリクエスト信号を受信していることを表示する。

他機器宛てのリクエスト信号を受信する場合としては、例えば、ＨＡＲＴ通信対応機器１を現場側で交換した場合や、マルチドロップ接続を利用している場合が該当する。したがって、他機器宛てのリクエスト信号を受信していることを表示することで、現時点のＨＡＲＴ通信対応機器１が機器管理装置３側で正しく管理されていないことを、作業員に認識させることができる。

（３）レスポンス信号である場合
この場合、インジケータ部１７は、送信信号判定部１６により送信信号が機器管理装置３へのレスポンス信号であると判定されたときに、送信部１４によりＨＡＲＴ通信信号が送信されている間、レスポンス信号を送信していることを表示する。

次に、図２を参照して、実施形態におけるＨＡＲＴ通信対応機器１の動作について説明する。

最初に、ＨＡＲＴ通信対応機器１の受信部１１は、ＨＡＲＴ通信信号を受信する（ステップＳ１０１）。

続いて、ＨＡＲＴ通信対応機器１の信号検出部１２は、上記ステップＳ１０１で受信された信号を用いて、ＨＡＲＴ通信信号に含まれる交流信号を検出する（ステップＳ１０２）。

上記ステップＳ１０２で受信信号からＨＡＲＴ通信信号に含まれる交流信号が検出された場合（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）に、ＨＡＲＴ通信対応機器１のインジケータ部１７は、ＨＡＲＴ通信中であることを表示部（例えばＬＣＤまたはＬＥＤ）に表示する（ステップＳ１０３）。そして、処理を上述したステップＳ１０１に移行する。

一方、上記ステップＳ１０２で受信信号からＨＡＲＴ通信信号に含まれる交流信号が検出されない場合（ステップＳ１０２；ＮＯ）に、ＨＡＲＴ通信対応機器１のインジケータ部１７は、ＨＡＲＴ通信中であることを表示しない（ステップＳ１０４）。言い換えると、既にＨＡＲＴ通信中であることを表示している場合にはその表示を中止し、ＨＡＲＴ通信中であることを表示していない場合には表示していない状態を維持する。そして、処理を上述したステップＳ１０１に移行する。

上述したように、実施形態におけるＨＡＲＴ通信対応機器１によれば、ＨＡＲＴ通信対応機器１が機器管理装置３からＨＡＲＴ通信信号を受信している間、ＨＡＲＴ通信中であることを表示することができるため、現場にいる作業員は、ＨＡＲＴ通信対応機器１が機器管理装置３の監視下にあることを認識することができる。これにより、ＨＡＲＴ通信対応機器１の設定情報を現場側で変更しないように、作業員に注意を喚起することが可能となる。

それゆえ、実施形態におけるＨＡＲＴ通信対応機器１によれば、機器管理装置により一元管理されていることを作業員に認識させることが可能となる。

１…ＨＡＲＴ通信対応機器
２…ＨＡＲＴ−ＩＯユニット
３…機器管理装置
１１…受信部
１２…信号検出部
１３…受信信号判定部
１４…送信部
１５…信号生成部
１６…送信信号判定部
１７…インジケータ部
１００…機器管理システム

Claims

第１信号に第２信号を重畳して生成されるＨＡＲＴ通信信号を送受信するＨＡＲＴ通信機能を有するＨＡＲＴ通信対応機器であって、
前記ＨＡＲＴ通信信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された前記ＨＡＲＴ通信信号を用いて、前記第２信号を検出する信号検出部と、
前記信号検出部により前記第２信号が検出されている間、前記第２信号が検出されていることを表示するインジケータ部と、
を備えることを特徴とするＨＡＲＴ通信対応機器。
前記受信部により受信された前記ＨＡＲＴ通信信号が、管理装置からのリクエスト信号であるか否かを判定する受信信号判定部を、さらに備え、
前記インジケータ部は、前記受信信号判定部により前記ＨＡＲＴ通信信号が前記リクエスト信号であると判定された場合に、前記信号検出部により前記第２信号が検出されている間、前記リクエスト信号を受信していることを表示する、
ことを特徴とする請求項１記載のＨＡＲＴ通信対応機器。
前記受信信号判定部は、前記受信部により受信された前記ＨＡＲＴ通信信号が、自機器宛ての前記リクエスト信号であるか否かを判定し、
前記インジケータ部は、前記判定部により前記ＨＡＲＴ通信信号が自機器宛ての前記リクエスト信号ではないと判定された場合に、前記信号検出部により前記第２信号が検出されている間、他機器宛ての前記リクエスト信号を受信していることを表示する、
ことを特徴とする請求項２記載のＨＡＲＴ通信対応機器。
前記インジケータ部は、前記リクエスト信号にコマンドが含まれている場合に、前記信号検出部により前記第２信号が検出されている間、前記コマンドに関する情報をさらに表示する、
ことを特徴とする請求項２または３記載のＨＡＲＴ通信対応機器。
前記ＨＡＲＴ通信信号を送信する送信部と、
前記送信部により送信される前記ＨＡＲＴ通信信号が、管理装置へのレスポンス信号であるか否かを判定する送信信号判定部と、をさらに備え、
前記インジケータ部は、前記送信信号判定部により前記ＨＡＲＴ通信信号が前記レスポンス信号であると判定された場合に、前記送信部により前記ＨＡＲＴ通信信号が送信されている間、前記レスポンス信号を送信していることを表示する、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＨＡＲＴ通信対応機器。
前記第１信号は４〜２０ｍＡの直流信号であり、前記第２信号はデジタル信号の論理を異なる周波数信号に割り当てて表される交流信号である、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＨＡＲＴ通信対応機器。