JP2014178754A

JP2014178754A - 機器管理システム

Info

Publication number: JP2014178754A
Application number: JP2013050828A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Shigenaka; 義典茂中
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2014-09-25

Abstract

【課題】アナログＩ／Ｏを用いたまま、ＨＡＲＴ通信による付加情報を利用する。
【解決手段】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通信機能を有し、アナログＩ／Ｏ１２に接続するＨＡＲＴ通信対応機器１４と、ＨＡＲＴ通信機能を有し、ＨＡＲＴ通信対応機器１４との間でＨＡＲＴ通信信号を送受信することで、ＨＡＲＴ通信対応機器１４からのＨＡＲＴ通信信号に含まれる当該ＨＡＲＴ通信対応機器１４の機器情報を取得するＨＡＲＴ通信管理機器１５と、ＨＡＲＴ通信管理機器１５との間で信号を送受信し、ＨＡＲＴ通信管理機器１５から機器情報を取得するシリアルＩ／Ｏ１３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、機器管理システムに関する。

一般に、生産プロセスを管理するシステムでは、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）を設置し、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、プラント内に設置する機器として、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。これにより、ＨＡＲＴ通信対応機器と上位装置との間で、測定値や制御値の他に各種の情報を付加してやり取りすることが可能となる。

下記特許文献１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。このシステムでは、プラント内に設置する機器として、ＨＡＲＴ通信対応機器の他に、フィールド機器を併存させている。フィールド機器は、上位装置の一つであるコントローラとフィールドバスを介して双方向に通信する機能を有する機器である。フィールドバスは、デジタル信号で双方向通信可能な通信方式のネットワークであり、その通信仕様は、フィールドバス協会（Fieldbus Foundation（登録商標））によって、ファウンデーションフィールドバス(Foundation Fieldbus)として規格化（標準化）されている。

下記特許文献１に記載のシステムでは、コントローラとＨＡＲＴ通信対応機器との通信を仲介する入出力機器として、ＨＡＲＴ通信機能を有するＨＡＲＴ入出力機器を設置し、コントローラとフィールド機器との通信を仲介する入出力機器として、アナログ入出力機器を設置している。

特開２０１２−１４３８８号公報

ところで、既存のフィールド機器に替えてＨＡＲＴ通信対応機器を設置する場合、ＨＡＲＴ通信で付加される情報を上位装置側に伝送するためには、コントローラとの通信を仲介する入出力機器をアナログ入出力機器からＨＡＲＴ入出力機器に交換する必要がある。しかしながら、フィールド機器を設置しているシステムの中には、ＨＡＲＴ通信規格に対応できないシステムが存在する。また、システムの利用者の中には、ＨＡＲＴ通信による付加情報を、アナログ入出力機器を設置したままで利用したいと所望する利用者もいる。

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、アナログ入出力機器を用いたまま、ＨＡＲＴ通信による付加情報を利用することができる機器管理システムを提供することを目的とする。

本発明に係る機器管理システムは、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通信機能を有し、アナログ入出力機器に接続するＨＡＲＴ通信対応機器と、前記ＨＡＲＴ通信機能を有し、前記ＨＡＲＴ通信対応機器との間で前記ＨＡＲＴ通信信号を送受信することで、前記ＨＡＲＴ通信対応機器からの前記ＨＡＲＴ通信信号に含まれる当該ＨＡＲＴ通信対応機器の機器情報を取得するＨＡＲＴ通信管理機器と、前記ＨＡＲＴ通信管理機器との間で信号を送受信し、前記ＨＡＲＴ通信管理機器から前記機器情報を取得する信号入出力機器と、を備える。

かかる構成を採用することで、ＨＡＲＴ通信管理機器が、アナログ入出力機器に接続するＨＡＲＴ通信対応機器から、当該ＨＡＲＴ通信対応機器内にある機器情報を取得し、信号入出力機器が、ＨＡＲＴ通信管理機器から、アナログ入出力機器に接続するＨＡＲＴ通信対応機器の機器情報を取得することが可能となる。

上記ＨＡＲＴ通信対応機器を統括制御するコントローラを、さらに備え、当該コントローラは、前記信号入出力機器から前記機器情報を取得する、こととしてもよい。

これにより、コントローラは、アナログ入出力機器に接続するＨＡＲＴ通信対応機器の機器情報を、信号入出力機器から取得することが可能となる。

上記信号入出力機器は、前記ＨＡＲＴ通信管理機器との間でシリアル通信により前記信号を送受信する、こととしてもよい。また、上記ＨＡＲＴ通信管理機器は、浮動小数点データを固定小数点データに変換する変換部を有し、当該変換部は、前記ＨＡＲＴ通信用の浮動小数点データを、前記シリアル通信用の固定小数点データに変換する、こととしてもよい。

これにより、コントローラは、信号入出力機器を介して、固定小数点で表された機器情報を取得することが可能となる。

本発明によれば、アナログ入出力機器を用いたまま、ＨＡＲＴ通信による付加情報を利用することが可能な機器管理システムを提供することができる。

実施形態における機器管理システムの構成を例示する図である。実施形態における機器管理システムの動作を説明するためのシーケンスチャートである。

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１は、コントローラ１１と、アナログＩ／Ｏ（アナログ入出力機器）１２と、シリアルＩ／Ｏ（信号入出力機器）１３と、ＨＡＲＴ通信対応機器１４と、ＨＡＲＴ通信管理機器１５と、管理装置１６と、を備える。この機器管理システム１では、例示的に、コントローラ１１と管理装置１６とが、ＨＡＲＴ通信対応機器１４の上位装置に相当する。

コントローラ１１とアナログＩ／Ｏ１２との間は、所定の通信線、例えば、Ｘｂｕｓ規格の通信線２１で接続されている。アナログＩ／Ｏ１２とＨＡＲＴ通信対応機器１４との間は、例えば、ＨＡＲＴ通信信号を含むアナログ信号を伝送するアナログ通信路２２で接続されている。ＨＡＲＴ通信管理機器１５は、このアナログ通信路２２上に、他のアナログ通信路２３を接続することで、ＨＡＲＴ通信対応機器１４とのＨＡＲＴ通信を可能にしている。

シリアルＩ／Ｏ１３とＨＡＲＴ通信管理機器１５との間は、所定の通信線、例えば、ＭＯＤＢＵＳ（登録商標）通信プロトコルによるＲＳ４８５規格の通信線２４で接続されている。なお、この通信線２４は、シリアル通信規格に対応した通信線であればよく、例えば、ＲＳ２３２Ｃ規格やＲＳ４２２規格の通信線であってもよい。

管理装置１６とＨＡＲＴ通信管理機器１５との間は、所定の通信線、例えば、イーサネット（登録商標）規格の通信線２５で接続されている。

ＨＡＲＴ通信対応機器１４は、プラント内に設置される機器である。ＨＡＲＴ通信対応機器１４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。

ＨＡＲＴ通信対応機器１４は、ＨＡＲＴ通信機能を搭載し、ＨＡＲＴ通信信号を送受信する。ＨＡＲＴ通信信号は、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である。

上記４〜２０ｍＡの直流信号は、ＨＡＲＴ通信対応機器１４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１４内で処理される各種のデータを含む機器情報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１４におけるプロセス情報や、ＨＡＲＴ通信対応機器１４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。なお、ＨＡＲＴ通信対応機器の測定値や制御値を機器情報に含めることとしてもよい。

ＨＡＲＴ通信対応機器１４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１４は、所定の論理、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１４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通信管理機器１５は、ＨＡＲＴ通信対応機器１４との間でＨＡＲＴ通信信号を送受信するとともに、管理装置１６との間でデジタル信号を送受信する。ＨＡＲＴ通信管理機器１５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通信管理機器１５は、ＨＡＲＴ通信対応機器１４から受信した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通信管理機器１５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。

ＨＡＲＴ通信管理機器１５は、ＨＡＲＴ通信対応機器１４から機器情報を取得してアドレステーブルにマッピングする。このアドレステーブルは、各ＨＡＲＴ通信対応機器１４に対してアドレスをそれぞれ割り当て、各アドレスにＨＡＲＴ通信対応機器１４の機器情報をそれぞれ格納するテーブルである。

シリアルＩ／Ｏ１３は、ＨＡＲＴ通信管理機器１５から各ＨＡＲＴ通信対応機器１４の機器情報を取得する。

アナログＩ／Ｏ１２は、コントローラ１１とＨＡＲＴ通信対応機器１４との間の通信を仲介する入出力装置である。

コントローラ１１は、下位階層に位置するＨＡＲＴ通信対応機器１４を統括制御する機器である。コントローラ１１は、例えば、センサ機器から取得した流量や圧力等の測定値に基づいて、バルブポジショナを制御することで、配管に設けられたバルブの開度等を調節する。また、コントローラ１１は、定期的に、シリアルＩ／Ｏ１３から機器情報を取得する。

管理装置１６は、ＨＡＲＴ通信管理機器１５から受信したデジタル信号に基づいて、ＨＡＲＴ通信対応機器１４でのプロセスの実行状況や、ＨＡＲＴ通信対応機器１４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１４のメンテナンスおよび修理の必要時期等を診断する。管理装置１６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１４の状態を監視することができる。

次に、図２を参照して、実施形態における機器管理システム１の動作について説明する。まず、ＨＡＲＴ通信管理機器１５とＨＡＲＴ通信対応機器１４との間で定期的に行われるＨＡＲＴ通信処理について説明する。

最初に、ＨＡＲＴ通信管理機器１５は、ＨＡＲＴ通信対応機器１４に対して定期的に実行する読出しコマンドを起動する（ステップＳ１０１）。

続いて、ＨＡＲＴ通信管理機器１５は、リクエスト信号であるＨＡＲＴリクエストをＨＡＲＴ通信対応機器１４に送信する（ステップＳ１０２）。

続いて、ＨＡＲＴ通信対応機器１４は、受信したＨＡＲＴリクエストに対するレスポンス信号であるＨＡＲＴレスポンスをＨＡＲＴ通信管理機器１５に送信する（ステップＳ１０３）。

続いて、ＨＡＲＴ通信管理機器１５は、受信したＨＡＲＴレスポンスから４〜２０ｍＡの直流信号とデジタル信号とを生成し、生成したデジタル信号をＨＡＲＴ通信対応機器１４の機器情報として取得する（ステップＳ１０４）。

続いて、ＨＡＲＴ通信管理機器１５は、取得した機器情報をアドレステーブルにマッピングする（ステップＳ１０５）。

次に、シリアルＩ／Ｏ１３とＨＡＲＴ通信管理機器１５との間で定期的に行われるシリアル通信処理について説明する。

最初に、シリアルＩ／Ｏ１３は、管理下にある何れかのＨＡＲＴ通信対応機器１４に対応するアドレスをパラメータに設定したレジスタ読み出しコマンドをＨＡＲＴ通信管理機器１５に送信する（ステップＳ２０１）。

続いて、ＨＡＲＴ通信管理機器１５は、受信したレジスタ読み出しコマンドで設定されたアドレスに格納されている機器情報をアドレステーブルから読み出す（ステップＳ２０２）。

続いて、ＨＡＲＴ通信管理機器１５は、読み出した機器情報およびアドレスをパラメータに設定したレスポンス信号をシリアルＩ／Ｏ１３に送信する（ステップＳ２０３）。

これにより、シリアルＩ／Ｏ１３は、管理下にある各ＨＡＲＴ通信対応機器１４の機器情報を取得することができる。また、コントローラ１１は、管理下にある各ＨＡＲＴ通信対応機器１４の機器情報を、シリアルＩ／Ｏ１３を介して取得することが可能となる。

上述したように、実施形態における機器管理システム１によれば、ＨＡＲＴ通信管理機器１５が、アナログＩ／Ｏ１２に接続するＨＡＲＴ通信対応機器１４から、このＨＡＲＴ通信対応機器１４内の機器情報を取得し、シリアルＩ／Ｏ１３が、ＨＡＲＴ通信管理機器１５から、アナログＩ／Ｏ１２に接続するＨＡＲＴ通信対応機器１４の機器情報を取得することができるとともに、コントローラ１１が、シリアルＩ／Ｏ１３から、アナログＩ／Ｏ１２に接続するＨＡＲＴ通信対応機器１４の機器情報を取得することができる。これにより、アナログＩ／Ｏ１２を用いたまま、ＨＡＲＴ通信により付加される情報をコントローラ１１で利用することが可能となる。

なお、上述した実施形態において、ＨＡＲＴ通信管理機器１５は、ＨＡＲＴ通信用の浮動小数点データをシリアル通信用の固定小数点データに変換する変換部を有することとしてもよい。この場合、ＨＡＲＴ通信管理機器１５は、変換部によって浮動小数点から固定小数点に変換された機器情報を、アドレステーブルにマッピングすることになる。

これは、コントローラ１１の中には、浮動小数点データを取り扱えないものがあるため、ＨＡＲＴ通信管理機器１５において、浮動小数点から固定小数点に変換した機器情報をアドレステーブルにマッピングすることしたものである。これにより、コントローラ１１は、シリアルＩ／Ｏ１３を介して、固定小数点で表された機器情報を取得することが可能となる。

１…機器管理システム
１１…コントローラ
１２…アナログＩ／Ｏ
１３…シリアルＩ／Ｏ
１４…ＨＡＲＴ通信対応機器
１５…ＨＡＲＴ通信管理機器
１６…管理装置

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通信機能を有し、アナログ入出力機器に接続するＨＡＲＴ通信対応機器と、
前記ＨＡＲＴ通信機能を有し、前記ＨＡＲＴ通信対応機器との間で前記ＨＡＲＴ通信信号を送受信することで、前記ＨＡＲＴ通信対応機器からの前記ＨＡＲＴ通信信号に含まれる当該ＨＡＲＴ通信対応機器の機器情報を取得するＨＡＲＴ通信管理機器と、
前記ＨＡＲＴ通信管理機器との間で信号を送受信し、前記ＨＡＲＴ通信管理機器から前記機器情報を取得する信号入出力機器と、
を備えることを特徴とする機器管理システム。
前記ＨＡＲＴ通信対応機器を統括制御するコントローラを、さらに備え、当該コントローラは、前記信号入出力機器から前記機器情報を取得する、ことを特徴とする請求項１記載の機器管理システム。
前記信号入出力機器は、前記ＨＡＲＴ通信管理機器との間でシリアル通信により前記信号を送受信する、ことを特徴とする請求項２記載の機器管理システム。
前記ＨＡＲＴ通信管理機器は、浮動小数点データを固定小数点データに変換する変換部を有し、当該変換部は、前記ＨＡＲＴ通信用の浮動小数点データを、前記シリアル通信用の固定小数点データに変換する、ことを特徴とする請求項３記載の機器管理システム。
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２２００Ｈｚと１２００Ｈｚとの周波数信号に割り当てて変換した交流信号である、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の機器管理システム。