JP2020115245A - Transmission unit state diagnosis device and method, and field device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、送信部状態診断装置および方法ならびにフィールド機器に関し、特にフィールド機器などに搭載されている通信回路の送信部の状態を診断する送信部状態診断装置および方法、ならびに通信回路の送信部の状態を診断する機能を有するフィールド機器に関する。 The present invention relates to a transmitter state diagnosis device and method, and a field device, and particularly to a transmitter state diagnosis device and method for diagnosing the state of a transmitter part of a communication circuit mounted in a field device, and a transmitter part of a communication circuit. The present invention relates to a field device having a function of diagnosing a condition.
従来より、流量制御機能を備えた電動制御弁やポジショナなどのフィールド機器には、コントローラからの制御信号や各種センサからの検出信号に基づいて所定の演算処理を行うCPU(Central Processing Unit)や、コントローラや監視装置等の外部装置と信号の送受信を行う通信回路が搭載されている。このうち通信回路は、外部装置からの信号を受信する受信部と、CPUによって演算されたデータを外部装置へ送信する送信部とを備えている(例えば、特許文献1参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a field device such as an electric control valve or a positioner having a flow rate control function has a CPU (Central Processing Unit) that performs predetermined arithmetic processing based on a control signal from a controller or a detection signal from various sensors, A communication circuit that transmits/receives signals to/from an external device such as a controller or a monitoring device is mounted. Among them, the communication circuit includes a receiving unit that receives a signal from an external device and a transmitting unit that transmits the data calculated by the CPU to the external device (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、従来のフィールド機器には、通信回路の送信部の正常/異常の状態を診断する機能は設けられていないために、いわゆる操作端、すなわちフィールド機器側で送信部の故障診断を行うことができなかった。仮に送信部の正常/異常の状態を診断するためには、例えば、送信部からの送信信号を全てフィードバックしてプロトコルまで診断するようにして、送信部の状態を診断するというような方法が考えられる。しかし、これを実現するためには、プロトコルの診断を処理する能力がCPUに求められ、高コストとなる。 However, since the conventional field device is not provided with the function of diagnosing the normal/abnormal state of the transmission unit of the communication circuit, it is possible to perform a failure diagnosis of the transmission unit at the so-called operating end, that is, the field device side. could not. To diagnose the normal/abnormal state of the transmission unit, for example, a method of diagnosing the state of the transmission unit by feeding back all transmission signals from the transmission unit and diagnosing the protocol is considered. To be However, in order to realize this, the CPU is required to have the ability to process the diagnosis of the protocol, resulting in a high cost.
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、低コストで、通信回路の送信部の状態を診断することができる送信部状態診断装置および方法ならびにフィールド機器を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a transmitter state diagnosis device and method capable of diagnosing the state of a transmitter of a communication circuit at low cost, and a method. To provide field devices.
このような目的を達成するために本発明は、通信回路(2)の送信部(21)を制御するように構成された通信制御部(11)と、前記送信部から送出された送信信号のレベルを監視して、前記通信制御部が前記送信部を非通信状態から通信状態にしたときの前記送信信号のレベルの変化に基づいて、前記送信部の状態を診断するように構成された診断部(13)とを備えることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the present invention provides a communication control unit (11) configured to control a transmission unit (21) of a communication circuit (2), and a transmission signal transmitted from the transmission unit. A diagnostic configured to monitor the level and diagnose the state of the transmission unit based on a change in the level of the transmission signal when the communication control unit changes the transmission unit from the non-communication state to the communication state. And a part (13).
本発明では、通信制御部が送信部を非通信状態から通信状態にしたときの送信信号のレベルの変化のみを捉えることにより、送信部の状態を診断する。例えば、送信部が通信状態にあるときに、送信すべきデータが送信部へ送られたにもかかわらず、送信信号のレベルが、送信部が非通信状態にあるときのレベルから変化しない場合、送信部の状態が異常であると診断する。 In the present invention, the state of the transmission unit is diagnosed by capturing only the change in the level of the transmission signal when the communication control unit changes the transmission unit from the non-communication state to the communication state. For example, when the transmitter is in the communication state, the level of the transmission signal does not change from the level when the transmitter is in the non-communication state, even though the data to be transmitted is sent to the transmitter. It is diagnosed that the state of the transmitter is abnormal.
なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって示している。 In the above description, as an example, the constituent elements in the drawings corresponding to the constituent elements of the invention are indicated by reference numerals in parentheses.
以上説明したように、本発明によれば、通信制御部が送信部を非通信状態から通信状態にしたときの送信信号のレベルの変化のみを捉えるのみでよいので、CPUパワーを必要とせず、通信回路の送信部の状態を低コストで診断することができるようになる。 As described above, according to the present invention, since the communication control unit need only capture the change in the level of the transmission signal when the transmission unit is changed from the non-communication state to the communication state, CPU power is not required, The state of the transmitter of the communication circuit can be diagnosed at low cost.
[第1の実施の形態]
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態に係る送信部状態診断装置200を含むフィールド機器100の要部を示す図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a main part of a
このフィールド機器100は、CPUや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、演算装置(CPU)1と、通信回路2と、記憶装置(バッファ)3とを備えている。
The
このフィールド機器100において、演算装置1は、CPUの処理機能として通信制御部11と演算処理部12と診断部13とを備えている。また、通信回路2は、出力ラインL1を通して外部装置(図示せず)へ送信信号を送る送信部21と、入力ラインL2を通して外部装置から受信信号を受ける受信部22とを備えている。
In this
演算装置1において、通信制御部11は、通信回路2の送信部21を制御する。演算処理部12は、各種センサ501からの検出信号や操作器502からの操作信号などに基づいて各種の演算処理を実行する。演算処理部12で演算処理されたデータなどは記憶装置3に記憶される。通信制御部11は、送信すべきデータが生じた場合、送信部21を通信状態とするとともに、そのデータを記憶装置3から読み出して送信部21へ送り、送信部21から送信信号として出力ラインL1を通して外部装置へ送出する。
In the
演算装置1において、診断部13は、送信部21から送出された送信信号のレベルを監視して、通信制御部11が送信部21を非通信状態から通信状態にしたときの送信信号のレベルの変化に基づいて、送信部21の状態を診断する。具体的には、送信部21が通信状態にあるときに、送信すべきデータが送信部21へ送られたにもかかわらず、送信信号のレベルが、送信部21が非通信状態にあるときのレベルから変化しない場合、送信部21の状態が異常であると診断する。
In the
このフィールド機器100において、送信部状態診断装置200は、通信制御部11と診断部13とから構成されている。送信部状態診断装置200において、通信制御部11は、送信すべきデータが生じると、通信回路2の送信部21を通信状態とするとともに、そのデータを記憶装置3から読み出して通信回路2の送信部21に送る(図2に示すステップS101)。これと同時に、通信制御部11は、送信すべきデータを通信回路2の送信部21に送ったことを診断部13へ知らせる(ステップS102)。
In this
ここで、通信回路2の送信部21が正常であれば、送信すべきデータを受けた後、所定時間Tが経過するまでの間に、送信部21はそのデータを送信信号として出力する。すなわち、送信部21が非通信状態にあるとき、送信部21からの送信信号のレベルが「L」レベルを維持しているものとした場合、送信部21からの送信信号のレベルが変化する。すなわち、「L」レベルから「H」レベル、「H」レベルから「L」レベルへと、レベル変化が生じる。
Here, if the
診断部13は、送信部21にデータを送ったという通信制御部11からの知らせを受けた後(ステップS102)、上記の所定時間Tとして定められた待機時間TWの経過後(ステップS103)、送信部21からの送信信号のレベルが送信部21が非通信状態(アイドル状態)にあるときのレベルから変化したか否かをチェックする(ステップS104)。具体的には、送信部21からの送信信号が出力される出力ラインL1の電圧VP1を監視し、この電圧(以下、監視電圧と呼ぶ。)VP1が送信部21が非通信状態にあるときの値から変化したか否かをチェックする。
The
上述したように、通信回路2の送信部21が正常であれば、送信部21は、送信すべきデータを受けた後、所定時間Tが経過するまでの間に、そのデータを送信信号として出力する。これにより、送信部21からの送信信号は、それまでの「L」レベルを維持している状態から、レベル変化を生じる状態となる。
As described above, if the
診断部13は、ステップS103での待機時間TWの経過後、送信信号のレベルが送信部21が非通信状態にあるときのレベルから変化したことを確認すると(ステップS104のYES)、通信回路2の送信部21は正常であると診断する(ステップS105)。
When the
これに対し、待機時間TWが経過したにもかかわらず、送信信号のレベルが送信部21が非通信状態にあるときのレベルから変化しないことを確認すると(ステップS104のNO)、診断部13は、通信回路2の送信部21は異常であると診断する(ステップS106)。
On the other hand, when it is confirmed that the level of the transmission signal does not change from the level when the
このように、本実施の形態によれば、通信制御部11が送信部21を非通信状態から通信状態にしたときの送信信号のレベルの変化のみを捉えるのみでよいので、CPUパワーを必要とせず、通信回路2の送信部21の状態を低コストで診断することができるようになる。また、送信信号のレベルの変化を捉えるだけでよいので、いろいろな通信に適用でき、汎用性に富むものとなる。
As described above, according to the present embodiment, since the
なお、図1に示した例では、送信部21が非通信状態にあるとき、送信部21からの送信信号のレベルが「L」レベルを維持しているものとしたが、「H」レベルを維持するものであってもよい。この場合も、上述と同様にして、通信回路2の送信部21の正常/異常の状態が診断されるものとなる。
In the example shown in FIG. 1, when the
[第2の実施の形態]
図3に、本発明の第2の実施の形態に係る送信部状態診断装置201を含むフィールド機器101の要部を示す。本実施の形態に係る送信部状態診断装置201では、監視電圧VP1を診断部13が認識できる電圧(CPUが認識できる電圧)に合わせるために、レベル変換回路4を設けている。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows a main part of a
この送信部状態診断装置201において、レベル変換回路4は、トランジスタTr1と抵抗R1,R2とから構成されている。トランジスタTr1のコレクタは、抵抗R1を介して電源電圧Vccの入力ラインに接続されている。トランジスタTr1のエミッタは接地されており、トランジスタTr1のベースは抵抗R2を介して出力ラインL1に接続されている。また、抵抗R1とトランジスタTr1のコレクタとの接続点P1に生じる電圧が監視電圧VP1として、診断部13へ送られるものとされている。
In the transmitter
送信部21が非通信状態にあるとき、送信部21からの送信信号のレベルが「L」レベルを維持しているものとした場合、出力ラインL1に生じる「L」レベルの電圧が、レベル変換回路4の抵抗R2を介してトランジスタTr1のベースに与えられる。これにより、トランジスタTr1がオフとされ、送信部21からの送信信号のレベルが「L」レベルを維持している間、診断部13には、抵抗R1とトランジスタTr1のコレクタとの接続点P1に生じる電源電圧Vccが監視電圧VP1として与えられる。
When the
これに対し、送信部21が通信状態となり、送信部21からの送信信号のレベルがそれまでの「L」レベルを維持している状態から、レベル変化を生じる状態となると、出力ラインL1に生じる「H」レベルの電圧が、レベル変換回路4の抵抗R2を介してトランジスタTr1のベースに与えられる。これにより、トランジスタTr1がオンとされ、診断部13には、監視電圧VP1として接地電位が与えられる。
On the other hand, when the
診断部13は、送信部21が通信状態にあるときに、送信すべきデータが送信部21へ送られたにもかかわらず、監視電圧VP1が電源電圧Vccから接地電位に変化しない場合、送信部21の状態が異常であると診断する。診断部13での基本的な動作は、第1の実施の形態と同じであるので、その詳しい説明は省略する。
When the transmitting
なお、この実施の形態では、レベル変換回路4としてトランジスタTr1を用いた回路構成を示したが、JFETやMOSFETなど、どのようなタイプのスイッチング素子を用いても構わない。 Although the circuit configuration using the transistor Tr1 as the level conversion circuit 4 is shown in this embodiment, any type of switching element such as JFET or MOSFET may be used.
[第3の実施の形態]
図4に、本発明の第3の実施の形態に係る送信部状態診断装置202を含むネットワークシステム600の要部を示す。このネットワークシステム600では、ネットワーク300を介してフィールド機器102に接続されたクラウド側のサーバ400に、診断部13を設けるようにしている。
[Third Embodiment]
FIG. 4 shows a main part of a
また、このネットワークシステム600では、フィールド機器102にインタフェース(I/F)5を設け、通信回路2における送信部21からの送信信号のレベルや、演算装置1における通信制御部11が送信部21を非通信状態から通信状態にしたことを知らせる情報などを、ネットワーク300を介してクラウド側のサーバ400における診断部13に送るようにしている。
Further, in this
このネットワークシステム600において、送信部状態診断装置202は、フィールド機器102側に設けられている演算装置1における通信制御部11と、クラウド側のサーバ400に設けられている診断部13とで構成されている。クラウド側のサーバ400において、診断部13は、CPUの処理機能として設けられている。クラウド側のサーバ400における診断部13での基本的な動作は、第1の実施の形態と同じであるので、その詳しい説明は省略する。
In this
なお、クラウド側のサーバ400における診断部13での診断結果は、ネットワーク300を介してフィールド機器102に返送するようにしてもよいし、ネットワーク300に接続されているユーザの端末に送るなどしてもよい。
The diagnosis result of the
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
[Expansion of Embodiment]
Although the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments, the present invention is not limited to the above exemplary embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the technical idea of the present invention.
1…演算装置、2…通信回路、3…記憶装置、4…レベル変換回路、11…通信制御部、12…演算処理部、13…診断部、21…送信部、100,101,102…フィールド機器、200,201,202…送信部状態診断装置、300…ネットワーク、400…クラウド側のサーバ、600…ネットワークシステム、Tr1…トランジスタ、VP1…監視電圧。 1... Arithmetic device, 2... Communication circuit, 3... Storage device, 4... Level conversion circuit, 11... Communication control part, 12... Arithmetic processing part, 13... Diagnostic part, 21... Transmitting part, 100, 101, 102... Field Equipment, 200, 201, 202... Transmitter state diagnostic device, 300... Network, 400... Cloud side server, 600... Network system, Tr1... Transistor, VP1... Monitoring voltage.
Claims (9)
前記送信部から送出された送信信号のレベルを監視して、前記通信制御部が前記送信部を非通信状態から通信状態にしたときの前記送信信号のレベルの変化に基づいて、前記送信部の状態を診断するように構成された診断部と
を備える送信部状態診断装置。 A communication controller configured to control the transmitter of the communication circuit,
The level of the transmission signal sent from the transmission unit is monitored, and based on the change in the level of the transmission signal when the communication control unit changes the transmission unit from the non-communication state to the communication state, And a diagnostic unit configured to diagnose the condition.
前記診断部は、
前記送信部が通信状態にあるときに、送信すべきデータが前記送信部へ送られたにもかかわらず、前記送信信号のレベルが、前記送信部が非通信状態にあるときのレベルから変化しない場合、前記送信部の状態が異常であると診断するように構成されている
ことを特徴とする送信部状態診断装置。 In the transmitter state diagnosis device according to claim 1,
The diagnostic unit is
When the transmitter is in the communication state, the level of the transmission signal does not change from the level when the transmitter is in the non-communication state, although the data to be transmitted is sent to the transmitter. In this case, the transmitter state diagnosis device is configured to diagnose that the state of the transmitter is abnormal.
前記通信制御部と前記診断部とは1つの演算装置によって実現されている
ことを特徴とする送信部状態診断装置。 The transmitter state diagnosis device according to claim 1 or 2,
The transmitter state diagnosis device, wherein the communication control unit and the diagnosis unit are realized by one arithmetic device.
前記送信部と前記通信制御部とは、
1つのフィールド機器に設けられ、
前記診断部は、
前記フィールド機器とネットワークを介して接続されたサーバに設けられている
ことを特徴とする送信部状態診断装置。 The transmitter state diagnosis device according to claim 1 or 2,
The transmission unit and the communication control unit,
Provided in one field device,
The diagnostic unit is
A transmitter state diagnosis device provided in a server connected to the field device via a network.
前記送信部から送出された送信信号のレベルを変換して前記診断部に送るように構成されたレベル変換回路
をさらに備えることを特徴とする送信部状態診断装置。 The transmitter state diagnosis device according to any one of claims 1 to 4,
The transmitter state diagnosis device further comprising: a level conversion circuit configured to convert the level of a transmission signal sent from the transmitter and send the level to the diagnostic unit.
前記送信部から送出された送信信号のレベルを監視して、前記通信制御ステップによって前記送信部を非通信状態から通信状態にしたときの前記送信信号のレベルの変化に基づいて、前記送信部の状態を診断する診断ステップと
を備えることを特徴とする送信部状態診断方法。 A communication control step of controlling the transmitter of the communication circuit,
The level of the transmission signal sent from the transmission unit is monitored, and based on the change in the level of the transmission signal when the transmission unit is changed from the non-communication state to the communication state by the communication control step, And a diagnostic step for diagnosing the condition.
前記診断ステップは、
前記送信部が通信状態にあるときに、送信すべきデータが前記送信部へ送られたにもかかわらず、前記送信信号のレベルが、前記送信部が非通信状態にあるときのレベルから変化しない場合、前記送信部の状態が異常であると診断する
ことを特徴とする送信部状態診断方法。 The transmitter state diagnosis method according to claim 6,
The diagnostic step is
When the transmitter is in the communication state, the level of the transmission signal does not change from the level when the transmitter is in the non-communication state, although the data to be transmitted is sent to the transmitter. In this case, it is diagnosed that the state of the transmitter is abnormal.
各種演算処理を実行する演算処理部と、前記通信回路の送信部を制御する通信制御部と、前記送信部から送出された送信信号のレベルを監視して、前記通信制御部が前記送信部を非通信状態から通信状態にしたときの前記送信信号のレベルの変化に基づいて、前記送信部の状態を診断する診断部として動作するように構成された演算装置と、
少なくとも前記演算装置によって演算処理されたデータを記憶するように構成された記憶装置とを備え、
前記送信部は、前記通信制御部によって制御され、前記記憶装置に記憶されたデータを送出するように構成されている
ことを特徴とするフィールド機器。 A communication circuit including at least a transmitter for transmitting data to the outside;
An arithmetic processing unit that executes various arithmetic processes, a communication control unit that controls the transmission unit of the communication circuit, and a level of a transmission signal transmitted from the transmission unit are monitored, and the communication control unit controls the transmission unit. An arithmetic unit configured to operate as a diagnostic unit that diagnoses the state of the transmission unit based on a change in the level of the transmission signal when the communication state is changed from the non-communication state,
At least a storage device configured to store data arithmetically processed by the arithmetic device,
The field device, wherein the transmission unit is controlled by the communication control unit and is configured to transmit the data stored in the storage device.
前記診断部は、
前記送信部が通信状態にあるときに、送信すべきデータが前記送信部へ送られたにもかかわらず、前記送信信号のレベルが、前記送信部が非通信状態にあるときのレベルから変化しない場合、前記送信部の状態が異常であると診断するように構成されている
ことを特徴とするフィールド機器。 The field device according to claim 8,
The diagnostic unit is
When the transmitter is in the communication state, the level of the transmission signal does not change from the level when the transmitter is in the non-communication state, although the data to be transmitted is sent to the transmitter. In this case, the field device is configured to diagnose that the state of the transmission unit is abnormal.
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