JP3859067B2

JP3859067B2 - 通信装置

Info

Publication number: JP3859067B2
Application number: JP2002192796A
Authority: JP
Inventors: 弘幸滝沢
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: JP2004038425A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分散型制御システムのフィールドコントロールステーション（以下、ＦＣＳ）に設けられた複数モジュールの内、特定モジュール間で通信を行う通信装置、特に自己診断機能を強化するための改良を施した通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に基づいて、分散型制御システムの一般的な構成例を説明する。１は制御バスであり、２はこの制御バスに接続された上位装置である操作監視ステーション（以下、ＨＩＳ）である。
【０００３】
３は、同じくこの制御バス１に接続されたフィールドコントロールステーションであり、上位装置であるＨＩＳ２と通信する。図では１台のＦＣＳのみを示したが、通常は複数台のＦＣＳが制御バス１に接続される。４は下位のＩ／Ｏバスであり、このバスを介してＦＣＳ３が複数のフィールド機器５１,５２,５３,…５ｎと通信する。
【０００４】
ＦＣＳ３において、６は自モジュール、７は他モジュールであり、他モジュール７は、内部バス８を介して自モジュール６のデータを利用する関係にある。６１,６２,…６ｎは、自モジュール６において複数の機能に対応して設けた２線式の信号発生ユニット、７１,７２,…７ｎは他モジュール７において信号発生ユニット６１,６２,…６ｎに対応して設けられた２線式の信号診断ユニットである。
【０００５】
９１ａ,９２ａ,…９ｎａ及び９１ｂ,９２ｂ,…９ｎｂはステータス信号線であり、信号発生ユニット６１,６２,…６ｎより信号診断ユニット７１,７２,…７ｎに対して、対応する自モジュールの各機能のステータス信号を通知する。
【０００６】
【０００７】
信号発生ユニット６１,６２,…６ｎは、ステータス信号がアクティブであれば、｛９ｘａ，９ｘｂ｝＝｛１，０｝、インアクティブであれば｛９ｘａ，９ｘｂ｝＝｛０，１｝として出力する。（ｘ＝１，２，…ｎ）
信号診断ユニット７１,７２,…７ｎは、信号発生ユニットから受信したステータス信号が｛１，０｝ならアクティブ、｛０，１｝ならインアクティブ、それ以外｛０，０｝｛１，１｝なら異常と診断する。
ステータス信号は、ハイアクティブ（Ｈアクティブとする）またはローアクティブ（Ｌアクティブとする）の２値信号である。
【０００８】
このように、複数のモジュールで構成されるシステム製品においては、自モジュールの状態を他モジュールに通知するためにステータス信号が多数使用されることが多い。信頼性の高いシステムを構築する際には、このステータス信号の信頼性は重要なものとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に信頼性の高いステータス信号の通知手段としては、図３で説明したセルフチェッキングな２線式信号が用いられることが多い。この方法は、データがランダムに変化するようなデータ線に適用した場合にその効果は大きい。
しかしながら、状態を通知するステータス信号のようにその値がほとんど変化しない種類の信号では、信号線自体に異常があり、信号が一方にクランプした場合には、ステータス信号が変化しない限りは異常が検出できない問題がある。
【００１０】
更に、セルフチェッキングな２線式信号では、１つの機能毎に２本の信号線が必要であり、機能数が増えればその機能数の２倍の信号線を必要とし、実装面では不利となる。
【００１１】
これを補完する方法として、他モジュールに通知したステータス信号を、内部バス８を介して自モジュールでソフトウエア的に読み返してステータス信号の信頼性を確保することも実施されているが、信号が一方にクランプしたような故障では、信号が遷移しないとわからないのが現状である。
【００１２】
本発明の目的は、多数本あるステータス信号線に対して１本のタイミング信号のみの追加構成で、ハードウエア的にステータス信号の正確な伝達をチェックし、通常では診断できない両方向のクランプ故障も検出することができる、信頼性の高い通信装置を実現することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明の構成は次の通りである。
（１）自モジュールのステータスを他モジュールに通知する通信装置において、
前記自モジュールのステータス信号を、強制的にハイアクティブ及びローアクティブの２状態に周期的に切り替えるためのタイミング信号を発生する、第１タイミングユニットと、
前記タイミング信号を、タイミング信号線を介して前記他モジュール側で受信する第２タイミングユニットと、
前記タイミング信号に同期して、前記自モジュールのステータス信号を、ステータス信号線を介して前記他モジュールに通知する、第１ドライバ手段と、
前記自モジュールのステータス信号を第１レシーバで受信し、前記タイミング信号に同期して前記ステータス信号の状態を保持する保持ユニットと、
前記タイミング信号に同期して、前記保持ユニットのステータス信号を、前記ステータス信号線を介して前記自モジュールに返信する、第２ドライバ手段と、
前記他モジュールからの返信ステータス信号を第２のレシーバで受信し、前記ハイアクティブ及びローアクティブ期間毎に、前記自モジュールのステータス信号と前記他モジュールからの返信ステータス信号を比較する比較ユニットと、を具備し、
前記比較ユニットによる比較結果が不一致の場合、又は前記第２タイミングユニットにより一定期間前記タイミング信号の変化がないと判断した場合に、前記ステータス信号の診断エラーとすることを特徴とする通信装置。
（２）前記自モジュールと前記他モジュール間に、複数本のステータス信号線に対して共通に１本のタイミング信号線を具備する請求項１記載の通信装置。
（３）前記自モジュール及び前記他モジュールは、分散型制御システムにおけるフィールドコントロールステーションに設けられていることを特徴とする、請求項１又は２記載の通信装置。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明実施態様を、図面を用いて説明する。図１は本発明を適用した通信装置の一例を示す機能ブロック図であり、図３の従来装置で説明した要素と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００１５】
以下、自モジュール２０の比較ユニット２０１及び他モジュール３０の保持ユニット３０１の関係を代表して本発明の構成の特徴部を説明する。４０１は両モジュールの比較ユニット２０１と保持ユニット３０１を結ぶステータス信号線である。
【００１６】
自モジュール２０の比較ユニット２０１からのステータス信号は、タイミング信号に同期して、第１ドライバ２０２を介してステータス信号線４０１に出力される。このステータス信号は、他モジュール３０において第１レシーバ３０２で受信され、保持ユニット３０１で保持される。
【００１７】
保持ユニット３０１で保持されたステータス信号は、タイミング信号に同期して、第２ドライバ３０３を介してはステータス信号線４０１に返信ステータス信号として出力される。この返信ステータス信号は、自モジュール２０において第２レシーバ２０３で受信され、比較ユニット２０１に入力され第１ドライバ２０２より出力したステータス信号と比較される。
【００１８】
２０４は、第１タイミングユニットであり、自モジュール２０のステータス信号を、強制的にＨアクティブ及びＬアクティブの２状態に周期的に切り替えるためのタイミング信号ＣＬを発生する。３０４はこのタイミング信号を、タイミング信号線９を介して他モジュール３０側で受信する第２タイミングユニットである。
【００１９】
自モジュール２０において、第１タイミングユニット２０４の出力は、比較ユニット２０１に供給され、自モジュール２０のステータス信号を強制的にＨ（High）アクティブ及びＬ（low）アクティブの２状態に周期的に切り替えると共に、第１ドライバ２０２に供給され、ステータス信号線４０１へのステータス信号発信のタイミングを制御する。
【００２０】
他モジュール３０において、第２タイミングユニット３０４の出力は、保持ユニット３０１に供給され、保持ユニットのステータス信号を自モジュール２０からのステータス信号で更新すると共に、第２ドライバ３０３に供給され、ステータス信号線４０１への返信テータス発信のタイミングを制御する。
【００２１】
本発明装置は、第１タイミングユニット２０４の出力するタイミング信号ＣＬに従って、以下の４つのフェーズの周期的な繰り返し動作を行う。
（１）自モジュール２０のステータス信号をＨアクティブとしてステータス信号線４０１に出力し、他モジュール３０はそのステータス信号を第１レシーバ３０２を介して保持ユニット３０１にて保持するフェーズ。
【００２２】
（２）自モジュール２０の第１ドライバ２０２をディセーブルにして、他モジュール３０が保持ユニット３０１にて保持したステータス信号を、おり返し第２ドライバ３０３にてステータス信号線４０１に出力する。自モジュール２０は第２レシーバ２０３で返信ステータス信号を受信し、出力したステータス信号（Ｈアクティブ）と受信したステータス信号を比較ユニット２０１により比較診断するフェーズ。
【００２３】
（３）自モジュール２０のステータス信号をＬアクティブとしてステータス信号線４０１に出力し、他モジュール３０はそのステータス信号を第１レシーバ３０２を介して保持ユニット３０１にて保持するフェーズ。
【００２４】
（４）自モジュール２０の第１ドライバ２０２をディセーブルにして、他モジュール３０が保持ユニット３０１にて保持したステータス信号を、おり返し第２ドライバ３０３にてステータス信号線４０１に出力する。自モジュール２０は第２レシーバ２０３で返信ステータス信号を受信し、出力したステータス信号（Ｌアクティブ）と受信したステータス信号を比較ユニット２０１により比較診断するフェーズ。
【００２５】
また、他モジュール３０のタイミングユニット３０４は、タイミング信号ＣＬが周期的に遷移することを監視することにより、タイミング信号の自己診断も実施している。
【００２６】
上記動作を実施することにより、ステータス信号が正確に他モジュールに通知されたことを診断し、かつ、ステータス信号を定周期でＨアクティブ、Ｌアクティブと遷移させることで、ステータス信号線のクランプ故障も同時に診断することができる。
【００２７】
以下、本発明の前記各フェーズにおける動作を、図２のタイムチャートにより時系列的に説明する。図２（Ａ）はタイミング信号ＣＬの波形図である。（Ｂ）及び（Ｃ）は、自モジュール２０における第１ドライバ２０２の出力タイミング及び比較ユニット２０１の作動タイミングである。（Ｄ）及び（Ｅ）は、他モジュール３０における第２ドライバ３０３の出力タイミング及び保持ユニット３０１のステータス信号保持の遷移状態を示す。
【００２８】
タイミング信号ＣＬは、電源投入時の初期値はＬレベルであり、かつ自モジュール２０が出力するＨアクティブの出力信号をステータス信号として他モジュール３０は取り扱う。
【００２９】
時刻ｔ１での最初のタイミング信号のＬ→Ｈの変化を受けて、自モジュール２０の第１ドライバ２０２は所定時間後に出力を停止し、ディセーブルとされる。他モジュール３０は、ｔ１のタイミングでステータス信号を保持ユニット３０１にて状態保持し、保持した値を更新されたステータス状態として継続して取り扱う。
【００３０】
自モジュール２０の第１ドライバ２０２の出力停止の所定時間後に、他モジュール３０の第２ドライバ３０３は保持ユニット３０１で保持されたステータス信号を、返信ステータス信号として自モジュール２０の比較ユニット２０１に自己診断用として出力する。
【００３１】
時刻ｔ２におけるタイミング信号のＨ→Ｌの変化を受けて、所定時間後に他モジュール３０の第２ドライバ３０３は出力を停止し、ディセーブルとされる。時刻ｔ２のタイミングで、自モジュール２０の比較ユニット２０１は、他モジュール３０からの返信ステータス信号を自分が出力していたステータス信号と比較し、他モジュール３０に正しいステータス信号が伝達されたかどうかを判断する。
【００３２】
比較して不一致であればステータス信号の通知経路の異常と判断してアラームを発信する。比較して同じであれば、今度はＬアクティブの出力信号をステータス信号として第１ドライバ２０２をイネーブルして他モジュール３０に出力する。
【００３３】
次に時刻ｔ３におけるタイミング信号のＬ→Ｈの変化を受けて、所定時間後に自モジュール２０は出力を停止し、ディセーブルとされる。他モジュール３０は前記と同様に保持ユニット３０１で保持されたステータス信号を、返信ステータス信号として自モジュール２０の比較ユニット２０１に自己診断用として出力する。
【００３４】
時刻ｔ４におけるタイミング信号のＨ→Ｌを受けて、所定時間後に他モジュール３０は出力を停止し、ディセーブルとされる。自モジュール２０は、他モジュール３０から返信されたステータス信号を自分が出力していたＬアクティブのステータス信号と比較ユニット２０１にて比較し、ステータス信号ラインがＨアクティブ方向にクランプしていないかどうかを判断する。
【００３５】
比較結果が不一致の場合のアラーム発生、又は他モジュール３０側の第２タイミングユニット３０４の監視機能により、ある一定期間タイミング信号ＣＬの変化がない場合は、ステータス信号の診断エラーとしてリセット等の処理を行う。これにより、ハードウエア的にステータス信号の正確な伝達をチェックし、通常では診断できない両方向のクランプ故障も検出することができる。
【００３６】
以上、ステータス信号線４０１を代表して説明したが、他の複数本の信号線４０２,４０３,…４０ｎに対する自モジュール２０及び他モジュール３０の構成要素は同一である。本発明では、ステータス信号線が複数本に対してタイミング信号線９は共通に一本でよいので、従来の２線式に比較して実装面で有利となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、通常はどちらかに固定した信号を出力することが多く、リアルタイムでの自己診断が困難なステータス信号線のクランプ故障を検出可能である。
【００３８】
従来の２線式では２ｎ本必要であるが、本発明では（ｎ＋１）本でよく実装面で有利であり、更にステータス伝達結果の診断も、プログラム等で読み返す必要のないハードウエア構成で実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した通信装置の一例を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の信号処理を、時系列的に説明するタイムチャートである。
【図３】２線式信号線を用いた、従来の通信装置の一例を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
１制御バス
２ＨＩＳ
３ＦＣＳ
４Ｉ／Ｏバス
５１,５２,５３,…５ｎプロセス機器
２０自モジュール
２０１比較ユニット
２０２第１ドライバ
２０３第２レシーバ
２０４第１タイミングユニット
３０他モジュール
３０１保持ユニット
２０２第１レシーバ
２０３第２ドライバ
２０４第２タイミングユニット
４０１,４０２,４０３,…４０ｎステータス信号線
９タイミング信号線

Claims

自モジュールのステータスを他モジュールに通知する通信装置において、
前記自モジュールのステータス信号を、強制的にハイアクティブ及びローアクティブの２状態に周期的に切り替えるためのタイミング信号を発生する、第１タイミングユニットと、
前記タイミング信号を、タイミング信号線を介して前記他モジュール側で受信する第２タイミングユニットと、
前記タイミング信号に同期して、前記自モジュールのステータス信号を、ステータス信号線を介して前記他モジュールに通知する、第１ドライバ手段と、
前記自モジュールのステータス信号を第１レシーバで受信し、前記タイミング信号に同期して前記ステータス信号の状態を保持する保持ユニットと、
前記タイミング信号に同期して、前記保持ユニットのステータス信号を、前記ステータス信号線を介して前記自モジュールに返信する、第２ドライバ手段と、
前記他モジュールからの返信ステータス信号を第２のレシーバで受信し、前記ハイアクティブ及びローアクティブ期間毎に、前記自モジュールのステータス信号と前記他モジュールからの返信ステータス信号を比較する比較ユニットと、を具備し、
前記比較ユニットによる比較結果が不一致の場合、又は前記第２タイミングユニットにより一定期間前記タイミング信号の変化がないと判断した場合に、前記ステータス信号の診断エラーとすることを特徴とする通信装置。
前記自モジュールと前記他モジュール間に、複数本のステータス信号線に対して共通に１本のタイミング信号線を具備する請求項１記載の通信装置。
前記自モジュール及び前記他モジュールは、分散型制御システムにおけるフィールドコントロールステーションに設けられていることを特徴とする、請求項１又は２記載の通信装置。