JP4415384B2 - DIGITAL OUTPUT DEVICE AND DIAGNOSIS METHOD USING DIGITAL OUTPUT DEVICE - Google Patents
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Description
本発明は、各種機器と電源との接続、切断を制御するデジタル出力装置等に関し、とくに制御対象の装置の実装状態や自己の装置の状態を適切に診断できるデジタル出力装置および診断方法に関する。 The present invention relates to a digital output device that controls connection and disconnection between various devices and a power source, and more particularly to a digital output device and a diagnosis method that can appropriately diagnose the mounting state of a device to be controlled and the state of its own device.
図10は、プラントに配置されたフィールド機器と電源との間の接続、切断を制御するデジタル出力装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a digital output device that controls connection and disconnection between field devices arranged in a plant and a power source.
図10に示すデジタル出力装置40は、電磁弁、リレー、ランプ等のフィールド機器1の動作電源である外部電源2と、フィールド機器1との間の接続、切断をスイッチ45により制御する装置である。デジタル出力装置40には、フィールド機器1を接続する複数チャンネルの回路が用意されており、チャンネルごとに個別にフィールド機器1を制御する。図10では、1チャンネル分のみ示しているが、スイッチ45は、それぞれのチャンネルに対応してチャンネル数設けられており、個々のスイッチ45のオン、オフを出力制御部51からの出力信号により制御することで、対応するチャンネルのフィールド機器1が個別に制御される。
A
しかし、従来のデジタル出力装置では、フィールド機器側の配線の異常や、デジタル出力装置の故障の検出等の異常診断ができない。また、フィールド機器を制御するデジタル出力装置においては、プラントの稼動を停止させずに異常診断を行う必要があり、フィールド機器に影響を与えない方法で異常診断を実行する必要がある。 However, the conventional digital output device cannot perform abnormality diagnosis such as detection of abnormality of wiring on the field device side or failure of the digital output device. Further, in a digital output device that controls field devices, it is necessary to perform abnormality diagnosis without stopping the operation of the plant, and it is necessary to perform abnormality diagnosis by a method that does not affect the field device.
本発明の目的は、制御対象の装置の実装状態や自己の装置の状態を適切に診断できるデジタル出力装置および診断方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a digital output device and a diagnostic method capable of appropriately diagnosing the mounting state of a device to be controlled and the state of its own device.
本発明のデジタル出力装置は、電源と機器との間の接続、切断をスイッチのオン、オフにより制御するデジタル出力装置において、前記スイッチに流れる電流の電流値を複数のレベルとの比較結果として検出する電流値検出手段と、前記機器に向けて出力される電圧を検出する電圧検出手段と、前記スイッチがオンしているとき、および前記スイッチがオフしているときの前記電流値検出手段により検出された電流値、および前記電圧検出手段により検出された電圧に基づいて前記スイッチのオン固着またはオフ固着の有無を診断する診断手段と、を備えることを特徴とする。
このデジタル出力装置によれば、スイッチがオンしているとき、およびスイッチがオフしているときの電流値検出手段により検出された電流値、および電圧検出手段により検出された電圧に基づいて診断を実行するので、診断のための他の装置を使用することなく、制御対象の装置の実装状態や自己の装置の状態を適切に診断できる。また、機器を使用した状態で、あるいは機器を不使用の状態で診断を行うことも可能とできる。
The digital output device of the present invention detects the current value of the current flowing through the switch as a comparison result with a plurality of levels in the digital output device that controls connection / disconnection between the power source and the device by turning on / off the switch Detected by the current value detecting means, the voltage detecting means for detecting the voltage output to the device, and the current value detecting means when the switch is on and when the switch is off. Diagnosing means for diagnosing whether the switch is on-fixed or off-fixed based on the detected current value and the voltage detected by the voltage detecting means.
According to this digital output device, diagnosis is performed based on the current value detected by the current value detection means when the switch is on and when the switch is off, and the voltage detected by the voltage detection means. Therefore, it is possible to appropriately diagnose the mounting state of the device to be controlled and the state of its own device without using another device for diagnosis. It is also possible to perform diagnosis with the device in use or without using the device.
前記スイッチと並行して設けられ、前記スイッチがオフしているときに所定の電流を流すためのスイッチ迂回回路を備え、前記電流値検出手段は、前記スイッチ迂回回路を流れる電流を検出可能としてもよい。 A switch bypass circuit that is provided in parallel with the switch and allows a predetermined current to flow when the switch is off, and the current value detection means can detect the current flowing through the switch bypass circuit. Good.
前記機器への出力配線と並行に設けられ、前記出力配線が遮断された場合に前記機器を迂回して所定の電流を流すための機器迂回回路を備え、前記電流値検出手段は、前記機器迂回回路を流れる電流を検出可能としてもよい。 Provided in parallel with the output wiring to the device, provided with a device bypass circuit for bypassing the device and flowing a predetermined current when the output wiring is interrupted, the current value detection means, The current flowing through the circuit may be detectable.
前記電圧検出手段は、複数のレベルとの比較結果として電圧を検出してもよい。 The voltage detection means may detect a voltage as a comparison result with a plurality of levels.
前記診断手段は、前記機器への出力配線の断線または短絡の有無を診断してもよい。 The diagnosis unit may diagnose whether or not the output wiring to the device is disconnected or short-circuited.
本発明のデジタル出力装置は、電源と複数の機器との間の接続、切断を、独立して制御する複数のスイッチを備え、前記複数の機器に対し独立した出力配線を介して接続された同一構成の複数のチャンネルを有するデジタル出力装置において、前記複数のチャンネルは、前記スイッチに流れる電流の電流値を複数のレベルとの比較結果として検出する電流値検出手段と、前記機器に向けて出力される電圧を検出する電圧検出手段と、前記スイッチがオンしているときおよび前記スイッチがオフしているときの前記電流値検出手段により検出された電流値および前記電圧検出手段により検出された電圧に基づいて診断を実行する診断手段とにより構成されるとともに、一のチャンネルにおけるスイッチの状態を切り替えるスイッチ切替手段と、前記スイッチ切替手段により前記状態を切り替えたときの、他のチャンネルにおける前記出力配線への影響の有無を検出する影響検出手段と、を備えることを特徴とする。
このデジタル出力装置によれば、スイッチ切替手段により前記状態を切り替えたときの、他の機器の前記出力配線への影響の有無を検出するので、各スイッチに対応するチャンネル間の出力配線の短絡等の異常を効率的に検出できる。
Same digital output device of the present invention, the connection between the power source and the plurality of devices, the cutting, comprising a plurality of switches independently controlled, which is connected via a separate output lines to said plurality of devices In the digital output device having a plurality of channels configured, the plurality of channels are output toward the device, current value detection means for detecting a current value of the current flowing through the switch as a comparison result with a plurality of levels. A voltage detection means for detecting a voltage to be detected, a current value detected by the current value detection means when the switch is turned on and when the switch is turned off, and a voltage detected by the voltage detection means together they are composed of a diagnostic means for performing a diagnosis based, and switches switching means for switching the state of the switch in one of the channels, Serial when switching the state by switching the switching means, characterized in that it comprises a impact detection means for detecting the presence or absence of effects on the output lines in the other channels, the.
According to this digital output device, since the presence or absence of an influence on the output wiring of another device when the state is switched by the switch switching means is detected, the output wiring between channels corresponding to each switch is short-circuited, etc. Can be detected efficiently.
前記スイッチ切替手段は、前記機器への影響を与えない短時間のみ前記スイッチの状態を切り替えてもよい。 The switch switching unit may switch the state of the switch only for a short period of time that does not affect the device.
本発明のデジタル出力装置は、電源と機器との間の接続、切断を、独立して制御する複数のスイッチを備え、前記機器に対して制御側および待機側の2重化回路構成を有するデジタル出力装置において、前記制御側および待機側の回路は、前記スイッチに流れる電流の電流値を複数のレベルとの比較結果として検出する電流値検出手段と、前記機器に向けて出力される電圧を検出する電圧検出手段と、前記スイッチがオンしているときおよび前記スイッチがオフしているときの前記電流値検出手段により検出された電流値および前記電圧検出手段により検出された電圧に基づいて診断を実行する第1の診断手段と、前記スイッチのオン/オフを制御するスイッチ制御手段と、待機時に前記スイッチを強制的にオフ側に固定するスイッチ固定手段と、前記スイッチ固定手段によりスイッチを強制的にオフ側に固定しているときに前記スイッチ制御手段を機能させて、前記スイッチ制御手段における出力信号の状態に基づいて前記スイッチ制御手段を診断する第2の診断手段と、を備えることを特徴とする。
このデジタル出力装置によれば、スイッチ固定手段によりスイッチを強制的にオフ側に固定しているときにスイッチ制御手段を機能させて、スイッチ制御手段を診断するので、制御側の制御に影響を与えることなく、スイッチ制御手段を診断することができる。
The digital output device of the present invention includes a plurality of switches that independently control connection and disconnection between a power source and a device, and has a dual circuit configuration on the control side and the standby side with respect to the device. In the output device, the control side and standby side circuits detect a current value detecting means for detecting a current value of the current flowing through the switch as a comparison result with a plurality of levels, and a voltage output to the device. Diagnosis based on the voltage detection means, the current value detected by the current value detection means when the switch is on and the switch is off, and the voltage detected by the voltage detection means First diagnostic means to be executed, switch control means for controlling on / off of the switch, and a switch fixing hand for forcibly fixing the switch to the off side during standby When, the said switch control means by function, diagnosing the switch control means based on the state of the output signal at the switch control means when securing forced off side switch by the switch securing means And 2 diagnostic means.
According to this digital output device, when the switch is forcibly fixed to the OFF side by the switch fixing means, the switch control means is functioned to diagnose the switch control means, so that the control on the control side is affected. The switch control means can be diagnosed without any problems.
本発明の診断方法は、電源と機器との間の接続、切断をスイッチのオン、オフにより制御するデジタル出力装置を用いた診断方法において、前記スイッチに流れる電流の電流値を複数のレベルとの比較結果として検出するステップと、前記機器に向けて出力される電圧を検出するステップと、前記スイッチがオンしているとき、および前記スイッチがオフしているときの前記電流値検出手段により検出された電流値、および前記電圧検出手段により検出された電圧に基づいて前記スイッチのオン固着またはオフ固着の有無を診断するステップと、を備えることを特徴とする。
この診断方法によれば、スイッチがオンしているとき、およびスイッチがオフしているときに検出された電流値および電圧に基づいて診断を実行するので、診断のための他の装置を使用することなく、制御対象の装置の実装状態や自己の装置の状態を適切に診断できる。また、機器を使用した状態で、あるいは機器を不使用の状態で診断を行うことも可能とできる。
The diagnostic method of the present invention is a diagnostic method using a digital output device that controls connection / disconnection between a power source and a device by turning on / off the switch. A step of detecting as a comparison result, a step of detecting a voltage output to the device, and a current value detecting means when the switch is on and when the switch is off. And a step of diagnosing whether or not the switch is locked on or off based on the detected current value and the voltage detected by the voltage detection means.
According to this diagnostic method, since the diagnosis is performed based on the current value and voltage detected when the switch is on and when the switch is off, another device for diagnosis is used. Therefore, it is possible to appropriately diagnose the mounting state of the device to be controlled and the state of its own device. It is also possible to perform diagnosis with the device in use or without using the device.
本発明の診断方法は、電源と複数の機器との間の接続、切断を、独立して制御する複数のスイッチを備え、前記複数の機器に対し独立した出力配線を介して接続された同一構成の複数のチャンネルを有するデジタル出力装置を用いた診断方法において、前記複数のチャンネルにおいては、前記スイッチに流れる電流の電流値を複数のレベルとの比較結果として検出するステップと、前記機器に向けて出力される電圧を検出するステップと、前記スイッチがオンしているときおよび前記スイッチがオフしているときの前記電流値検出手段により検出された電流値および前記電圧検出手段により検出された電圧に基づいて診断を実行するステップとを備えるとともに、一のチャンネルにおけるスイッチの状態を切り替えるステップと、前記スイッチの状態を切り替えるステップにより前記状態を切り替えたときの、他のチャンネルにおける前記出力配線への影響の有無を検出するステップと、を備えることを特徴とする。
この診断方法によれば、前記状態を切り替えたときの、他の機器の前記出力配線への影響の有無を検出するので、各スイッチに対応するチャンネル間の出力配線の短絡等の異常を効率的に検出できる。
The diagnosis method of the present invention includes a plurality of switches that independently control connection and disconnection between a power source and a plurality of devices, and the same configuration connected to the plurality of devices via independent output wirings In the diagnostic method using a digital output device having a plurality of channels, a step of detecting a current value of a current flowing through the switch as a comparison result with a plurality of levels in the plurality of channels, A step of detecting a voltage to be output; a current value detected by the current value detection means when the switch is turned on and when the switch is turned off; and a voltage detected by the voltage detection means together and a step of performing a diagnosis based, the step of switching the state of the switch in one of the channel, the switch When switching the state by the step of switching the state, characterized in that it comprises the steps of: detecting the presence or absence of effects on the output lines in the other channels.
According to this diagnosis method, since the presence or absence of an influence on the output wiring of another device when the state is switched is detected, an abnormality such as a short circuit of the output wiring between channels corresponding to each switch is efficiently performed. Can be detected.
本発明によれば、例えば、スイッチがオンしているとき、およびスイッチがオフしているときの電流値検出手段により検出された電流値、および電圧検出手段により検出された電圧に基づいて診断を実行するので、診断のための他の装置を使用することなく、制御対象の装置の実装状態や自己の装置の状態を適切に診断できる。また、機器を使用した状態で、あるいは機器を不使用の状態で診断を行うことも可能とできる。 According to the present invention, for example, the diagnosis is performed based on the current value detected by the current value detection means when the switch is on and when the switch is off, and the voltage detected by the voltage detection means. Therefore, it is possible to appropriately diagnose the mounting state of the device to be controlled and the state of its own device without using another device for diagnosis. It is also possible to perform diagnosis with the device in use or without using the device.
図1は本発明によるデジタル出力装置を機能的に示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram functionally showing a digital output device according to the present invention.
図1(a)において、電流値検出手段101は、スイッチに流れる電流の電流値を検出する。電圧検出手段102は、機器に向けて出力される電圧を検出する。診断手段103は、スイッチがオンしているとき、およびスイッチがオフしているときの電流値検出手段により検出された電流値、および電圧検出手段により検出された電圧に基づいて診断を実行する。 In FIG. 1A, the current value detecting means 101 detects the current value of the current flowing through the switch. The voltage detection means 102 detects the voltage output toward the device. Diagnosis means 103 performs diagnosis based on the current value detected by the current value detection means when the switch is on and when the switch is off, and the voltage detected by the voltage detection means.
図1(b)において、スイッチ切替手段105は、一の機器に対応するスイッチの状態を切り替える。影響検出手段106は、スイッチ切替手段105により状態を切り替えたときの、他の機器の出力配線への影響の有無を検出する。
In FIG.1 (b), the switch switching means 105 switches the state of the switch corresponding to one apparatus. The
図1(c)において、スイッチ111は、電源と機器との間の接続、切断を制御する。スイッチ制御手段112は、スイッチ111のオン/オフを制御する。スイッチ固定手段113は、待機時にスイッチ111を強制的にオフ側に固定する。診断手段114は、スイッチ固定手段113によりスイッチを強制的にオフ側に固定しているときにスイッチ制御手段112を機能させて、スイッチ制御手段112を診断する。
In FIG. 1C, the
以下、図2〜図9を参照して、本発明によるデジタル出力装置の実施例1および2について説明する。
図2は実施例1のデジタル出力装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the digital output device according to the first embodiment.
図2に示すデジタル出力装置10は、電磁弁、リレー、ランプ等のフィールド機器1の動作電源である外部電源2と、フィールド機器1との間の接続、切断を制御する装置である。外部電源1はデジタル出力装置10のグラウンド端子11と電源電圧端子12との間に、フィールド機器2はデジタル出力装置10のグラウンド端子13と出力端子14との間に、それぞれ接続される。
A
図2に示すように、デジタル出力装置10は、電源電圧端子12と出力端子14との間に設けられたスイッチ15と、出力端子14から出力される電流の電流値を検出する電流値検出回路16と、電源電圧端子12の電圧を監視する外部電源電圧監視回路17と、出力端子14の電圧と、比較電圧とを比較する電圧レベル比較器18と、比較電圧を監視する比較電圧監視回路19と、電圧レベル比較器18に与える比較電圧を選択する切替スイッチ20と、電流値検出回路16、外部電源電圧監視回路17、電圧レベル比較器18、比較電圧監視回路19からの信号を受けるとともに、スイッチ15を制御する出力制御部21と、を備える。出力制御部21はプロセッサ、入出力ポート等により構成される。
As shown in FIG. 2, the
デジタル出力装置10には、フィールド機器1を接続する複数チャンネルの回路が用意されており、チャンネルごとに個別にフィールド機器1を制御する。図2では、1チャンネル分のみ示しているが、出力端子14およびスイッチ15は、それぞれのチャンネルに対応してチャンネル数設けられており、個々のスイッチ15のオン、オフにより対応するチャンネルのフィールド機器1が個別に制御される。各スイッチ15は出力制御部21から出力される出力信号(オン/オフ)により制御される。
The
図2に示すように、デジタル出力装置10では、スイッチ15がオフしているときに微小電流(リーク電流)を流すための高抵抗Roffが、スイッチ15と並列に接続されている。また、グラウンド端子13と出力端子14との間に、すなわち負荷となるフィールド機器1と並列に、内部負荷抵抗Rが接続されている。内部負荷抵抗Rは断線検出のために設けられている。
As shown in FIG. 2, in the
また、後述する診断の健全性を保証するため、出力制御部21は、外部電源電圧監視回路17を用いて外部電源2の電圧レベルが規定範囲内であるか否かチェックする。また、出力制御部21は、比較電圧監視回路19を用いて電圧レベル比較器18における基準電圧となる比較電圧が規定範囲内であるか否かチェックする。
In order to guarantee the soundness of diagnosis, which will be described later, the
図3は電流値検出回路16から出力される電流読み返し値RDBK(I)のレベル判定基準を示す図である。レベル判定は出力制御部21において実行される。図3に示すように、電流読み返し値RDBK(I)は、低いレベルから高いレベルに向けて、「オフレベル」、「オンレベル」、「Highレベル」に区分される。それぞれ、出力オフ(スイッチ15がオフ)時の正常範囲、出力オン(スイッチ15がオン)時の正常範囲、異常範囲に対応する。
FIG. 3 is a diagram showing a level determination criterion for the current read back value RDBK (I) output from the current
次に、デジタル出力装置10の動作について説明する。
Next, the operation of the
通常動作時には、出力制御部21から出力される出力信号に従って、スイッチ15がオン、オフする。スイッチ15がオンすることで、対応するフィールド機器1が外部電源2に接続される。また、スイッチ15がオフすることで、対応するフィールド機器1が外部電源2から切り離される。これにより、各チャンネルのフィールド機器1のオン、オフが制御される。
During normal operation, the
デジタル出力装置10では、以下に示す状態の有無について診断を行うことができる。
(1)短絡:各チャンネルにおける出力端子14とグラウンド間の短絡。
(2)断線:出力端子14からフィールド機器1に到る出力配線、またはグラウンド端子13からフィールド機器1に到る出力配線の断線。
(3)チャンネル間短絡:出力端子14からフィールド機器1に到る出力配線におけるチャンネル間の短絡。
(4)オン故障:スイッチ15がオンに固着した状態。
(5)オフ故障:スイッチ15がオフに固着した状態。
(6)過電流:短絡およびチャンネル間短絡以外の原因で、出力電流値が正常範囲を超えて高い電流値を示す状態。
(7)内部故障:その他の異常な状態。
The
(1) Short circuit: A short circuit between the
(2) Disconnection: disconnection of output wiring from the
(3) Short circuit between channels: Short circuit between channels in the output wiring from the
(4) ON failure: A state in which the
(5) Off failure: A state in which the
(6) Overcurrent: A state in which the output current value exceeds the normal range and shows a high current value due to a cause other than a short circuit or a short circuit between channels.
(7) Internal failure: Other abnormal conditions.
図4および図5は診断内容の一覧を示す図である。以下、図4および図5を参照しつつ診断時の動作について説明する。以下の動作、判断は出力制御部21の制御に従い実行される。
4 and 5 are diagrams showing a list of diagnostic contents. Hereinafter, the operation at the time of diagnosis will be described with reference to FIG. 4 and FIG. The following operations and determinations are executed according to the control of the
(出力信号オン時のレベル診断)
出力制御部21から出力される出力信号がオンの場合、すなわちスイッチ15をオンさせるように制御している場合、電圧読み返し値RDBK(V)が「Highレベル」であり、電流読み返し値RDBK(I)が「オンレベル」(図3)であれば正常である。これは、図4における状態A5〜A9に相当する。
(Level diagnosis when the output signal is on)
When the output signal output from the
スイッチ15がオンした状態で短絡(上記(1))が発生した場合、出力端子14とグラウンド間が短絡しているため、電圧読み返し値RDBK(V)が「Lowレベル」となり、電流読み返し値RDBK(I)が「Highレベル」となる(図3)。したがって、短絡の異常と判断できる。これは、図4における状態A1に相当する。
When a short circuit ((1) above) occurs with the
スイッチ15がオフ固着している場合、電圧読み返し値RDBK(V)が「Lowレベル」となり、電流読み返し値RDBK(I)が「オフレベル」となる(図3)。したがって、オフ故障(上記(5))と判断できる。これは、図4における状態A2に相当する。
When the
電圧読み返し値RDBK(V)が「Highレベル」であるが、電流読み返し値RDBK(I)が「Highレベル」となるとき、これは、過電流(上記(6))と判断でき、図4における状態A3に相当する。 The voltage read-back value RDBK (V) is “High level”, but when the current read-back value RDBK (I) is “High level”, this can be determined as an overcurrent ((6) above). This corresponds to state A3.
電圧読み返し値RDBK(V)が「Highレベル」であるが、電流読み返し値RDBK(I)が「オフレベル」となるとき、フィールド機器1への電流が流れない状態、すなわち断線(上記(2))と判断できる。これは、図4における状態A4に相当する。
When the voltage read-back value RDBK (V) is “High level” but the current read-back value RDBK (I) is “Off level”, no current flows to the
(出力信号オフ時のレベル診断)
出力制御部21から出力される出力信号がオフの場合、すなわちスイッチ15をオフさせるように制御している場合、電圧読み返し値RDBK(V)が「Lowレベル」であり、電流読み返し値RDBK(I)が「オフレベル」(図3)であれば正常である。この場合、スイッチ15と並列に接続された高抵抗Roffを介してフィールド機器1に対して微小電流(リーク電流)が流れるため、電圧読み返し値RDBK(V)はゼロではないが「Lowレベル」となる。これは、図5における状態B6〜B11に相当する。
(Level diagnosis when output signal is off)
When the output signal output from the
断線(上記(2))の場合、フィールド機器1が出力端子14とグラウンド間の負荷として機能しなくなり、出力端子14とグラウンド間のインピーダンスは内部負荷抵抗Rまで上昇する。その結果、高抵抗Roffを介して流れる微小電流が内部負荷抵抗Rを流れることで、電圧読み返し値RDBK(V)が「Highレベル」となる。このため、断線の異常と判断できる。電流読み返し値RDBK(I)は「オフレベル」である。これは、図5における状態B3に相当する。
In the case of disconnection (above (2)), the
スイッチ15がオン固着している場合、出力信号がオンの場合の正常時と同様、電圧読み返し値RDBK(V)が「Highレベル」であり、電流読み返し値RDBK(I)が「オンレベル」となる。したがって、オン故障(上記(4))と判断できる。これは、図5における状態B2に相当する。
When the
電圧読み返し値RDBK(V)が「Highレベル」であり、電流読み返し値RDBK(I)が「Highレベル」となるとき、これは、過電流(上記(6))と判断でき、図5における状態B1に相当する。 When the voltage read back value RDBK (V) is “High level” and the current read back value RDBK (I) is “High level”, this can be determined as an overcurrent (above (6)), and the state in FIG. Corresponds to B1.
電圧読み返し値RDBK(V)が「Lowレベル」であるが、電流読み返し値RDBK(I)が「Highレベル」となるとき、これは、過電流(上記(6))と判断でき、図5における状態B4に相当する。 The voltage read back value RDBK (V) is “Low level”, but when the current read back value RDBK (I) is “High level”, this can be determined as an overcurrent (above (6)). This corresponds to state B4.
電圧読み返し値RDBK(V)が「Lowレベル」であるが、電流読み返し値RDBK(I)が「オンレベル」となるとき、これは、何らかの異常で過剰に電流が流れていると判断できる。これは、図5における状態B5に相当する。 The voltage read back value RDBK (V) is “Low level”, but when the current read back value RDBK (I) is “on level”, it can be determined that an excessive current flows due to some abnormality. This corresponds to the state B5 in FIG.
(出力オン時のパルス診断)
本実施例では、出力パルスによる診断を行うことで、上記レベル診断では検出できない異常を検出している。
(Pulse diagnosis when output is on)
In the present embodiment, an abnormality that cannot be detected by the level diagnosis is detected by performing a diagnosis using an output pulse.
該当するチャンネルのフィールド機器1がオン状態に制御されている場合、出力制御部21から出力される出力信号はオン状態であり、スイッチ15はオンされた状態にある。パルス診断では、出力信号を一瞬オフ状態とすることで、このスイッチ15を一瞬オフし、出力端子14に短時間のオフパルスを発生させる。スイッチ15をオフする時間は、動作中のフィールド機器1に影響を与えない充分短い時間とし、その後、出力信号はオン状態に戻される。
When the
本実施例では、オフパルスを発生させたとき、自チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)および電流読み返し値RDBK(I)を監視する。また、このとき、他チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)を監視する。 In this embodiment, when an off pulse is generated, the voltage read back value RDBK (V) and current read back value RDBK (I) of the own channel are monitored. At this time, the voltage read back value RDBK (V) of the other channel is monitored.
図6は出力オン時のパルス診断を行った場合のパルス波形を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing a pulse waveform when pulse diagnosis is performed when the output is on.
図6(a)は、正常時のパルス波形を示している。図6(a)に示すように、正常時には出力制御部21からの出力信号に従って、一瞬、スイッチ15がオフする。このため、自チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)は一瞬、「オフレベル」をとり、その後、「オンレベル」となる。短絡相手の他チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)には影響がなく、他チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)は「Highレベル」を維持する。これは、図4の状態A8および状態A9に相当する。
FIG. 6A shows a pulse waveform in a normal state. As shown in FIG. 6A, the
図6(b)は、チャンネル間短絡(上記(3))の場合のパルス波形を示している。図6(b)に示すように、チャンネル間短絡の場合には、短絡相手の他チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)に影響が及び、出力信号の変化に合わせて他チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)が「Lowレベル」となる。このため、自チャンネルと、対応する他チャンネルとの間でチャンネル間短絡が発生していると判断できる。これは、図4の状態A6に相当する。 FIG. 6B shows a pulse waveform in the case of a short circuit between channels (the above (3)). As shown in FIG. 6B, in the case of a short circuit between channels, the voltage read-back value RDBK (V) of the other channel of the short-circuit partner is affected, and the voltage read-back value RDBK of the other channel according to the change of the output signal. (V) becomes “Low level”. For this reason, it can be determined that an inter-channel short-circuit has occurred between the own channel and the corresponding other channel. This corresponds to the state A6 in FIG.
図6(c)はオン故障(上記(4))またはチャンネル間短絡の場合のパルス波形を示している。図6(c)に示すように、オン故障の場合には、スイッチ15がオフできなくなっているため、自チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)が「Lowレベル」とならず、「Highレベル」のままとなってしまう。これは、図4の状態A5に相当する。
FIG. 6C shows a pulse waveform in the case of an on-failure (above (4)) or a short circuit between channels. As shown in FIG. 6C, in the case of an on failure, the
また、チャンネル間短絡の場合には、スイッチ15がオフしても、短絡の相手方の電位の影響を受け、自チャンネルの出力端子14の電位が充分に低下しない場合がある。このような場合には、電圧読み返し値RDBK(V)が「Lowレベル」とならず、「Highレベル」のままとなる。このため、図6(c)の場合には、オン故障またはチャンネル間短絡であると判断できる(図4の状態A5)。
In the case of a short circuit between channels, even if the
短絡相手の他チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)に影響が及び、出力信号の変化に合わせて他チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)が「Lowレベル」から「Highレベル」に変動する場合、チャンネル間短絡ではないが、何らかの異常があると判断できる。これは、図4の状態A7に相当する。 When the voltage read-back value RDBK (V) of the other channel of the short circuit partner is affected, and the voltage read-back value RDBK (V) of the other channel fluctuates from “Low level” to “High level” in accordance with the change of the output signal, It is not a short circuit between channels, but it can be determined that there is some abnormality. This corresponds to the state A7 in FIG.
(出力オフ時のパルス診断)
該当するチャンネルのフィールド機器1がオフ状態に制御されている場合、出力制御部21から出力される出力信号はオフ状態であり、スイッチ15はオフされた状態にある。パルス診断では、出力信号を一瞬オン状態とすることで、このスイッチ15を一瞬オンし、出力端子14に短時間のオンパルスを発生させる。スイッチ15をオンする時間は、フィールド機器1に影響を与えない充分短い時間とし、その後、出力信号はオフ状態に戻される。
(Pulse diagnosis when output is off)
When the
本実施例では、オンパルスを発生させたとき、自チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)および電流読み返し値RDBK(I)を監視する。また、このとき、他チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)を監視する。 In this embodiment, when an on-pulse is generated, the voltage read-back value RDBK (V) and current read-back value RDBK (I) of its own channel are monitored. At this time, the voltage read back value RDBK (V) of the other channel is monitored.
図7は出力オフ時のパルス診断を行った場合のパルス波形を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing a pulse waveform when pulse diagnosis is performed when the output is off.
図7(a)は、正常時のパルス波形を示している。図7(a)に示すように、正常時には出力制御部21からの出力信号に従って、一瞬、スイッチ15がオンする。このため、自チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)は一瞬、「オンレベル」をとり、その後、「オフレベル」となる。短絡相手の他チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)には影響がなく、チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)は「Lowレベル」を維持する。これは、図5の状態B10および状態B11に相当する。
FIG. 7A shows a pulse waveform in a normal state. As shown in FIG. 7A, the
図7(b)は、チャンネル間短絡(上記(3))の場合のパルス波形を示している。図7(b)に示すように、チャンネル間短絡の場合には、短絡相手の他チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)に影響が及び、出力信号の変化に合わせて他チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)が「Highレベル」となる。このため、自チャンネルと、対応する他チャンネルとの間でチャンネル間短絡が発生していると判断できる。これは、図5の状態B9に相当する。 FIG. 7B shows a pulse waveform in the case of a short circuit between channels (the above (3)). As shown in FIG. 7B, in the case of a short circuit between channels, the voltage read-back value RDBK (V) of the other channel of the short-circuit partner is affected, and the voltage read-back value RDBK of the other channel according to the change of the output signal. (V) becomes “High level”. For this reason, it can be determined that an inter-channel short-circuit has occurred between the own channel and the corresponding other channel. This corresponds to the state B9 in FIG.
図7(c)はオフ故障(上記(5))またはチャンネル間短絡の場合のパルス波形を示している。図7(c)に示すように、オフ故障の場合には、スイッチ15がオンできなくなっているため、自チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)が「Highレベル」とならず、「Lowレベル」のままとなる。これは、図5の状態B7に相当する。
FIG. 7 (c) shows a pulse waveform in the case of an off-fault ((5) above) or a short circuit between channels. As shown in FIG. 7C, in the case of an off failure, the
また、チャンネル間短絡の場合には、スイッチ15がオンしても、短絡の相手方の電位の影響を受け、自チャンネルの出力端子14の電位が充分に上昇しない場合がある。このような場合には、電圧読み返し値RDBK(V)が「Highレベル」とならず、「Lowレベル」のままとなる。このため、図7(c)の場合には、オフ故障またはチャンネル間短絡であると判断できる(図5の状態B7)。
In the case of a short circuit between channels, even if the
短絡相手の他チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)に影響が及び、出力信号の変化に合わせて他チャンネルの電圧読み返し値RDBK(V)が「Highレベル」から「Lowレベル」に変動する場合、チャンネル間短絡ではないが、何らかの異常があると判断できる。これは、図5の状態B8に相当する。 When the voltage read-back value RDBK (V) of the other channel of the short circuit partner is affected and the voltage read-back value RDBK (V) of the other channel varies from “High level” to “Low level” in accordance with the change of the output signal, It is not a short circuit between channels, but it can be determined that there is some abnormality. This corresponds to the state B8 in FIG.
以上のように、本実施例では、短絡、断線、チャンネル間断線等の配線に関係する異常、およびデジタル出力装置内部のチャンネルの故障を、外部装置を用いることなく検出できる。また、異常の検出にあたり、動作中あるいは停止中のフィールド機器に影響を与えることもないので、プラントの稼動中に異常を検出できる。 As described above, in this embodiment, it is possible to detect an abnormality related to wiring such as a short circuit, a disconnection, a disconnection between channels, and a failure of a channel in the digital output device without using an external device. Further, when detecting an abnormality, the field device that is operating or stopped is not affected, so that the abnormality can be detected during operation of the plant.
なお、上記実施例では、複数の比較電圧を用意し、電圧レベル比較器18により電圧読み返し値を得ているが、A/Dコンバータを用いて出力単位14の電圧をデジタル値として出力制御部21に入力してもよい。この場合、出力制御部21では、入力された電圧読み返し値に基づいて異常の検出を実行する。
In the above embodiment, a plurality of comparison voltages are prepared, and the voltage read back value is obtained by the
図8は実施例2のデジタル出力装置の二重化の構成を示すブロック図である。本実施例では、デジタル出力装置を二重化した例を示している。 FIG. 8 is a block diagram illustrating a duplex configuration of the digital output device according to the second embodiment. In this embodiment, an example in which the digital output device is duplicated is shown.
図8に示すように、外部電源2および各チャンネルのフィールド機器1への配線に対し、制御側のデジタル出力装置10Aのグラウンド端子11A,13A、出力端子14Aおよび電源電圧端子12Aと、待機側のデジタル出力装置10Bのグラウンド端子11B,13B、出力端子14Bおよび電源電圧端子12B、とがそれぞれ並行接続されている。
As shown in FIG. 8, the
通常時、制御側のデジタル出力装置10Aがフィールド機器1のオン、オフ制御を行っている。制御側のデジタル出力装置10Aにおいて故障等が検出された場合に、制御権が待機側のデジタル出力装置10Bに切り替わり、その場合には、待機側のデジタル出力装置10Bがフィールド機器1のオン、オフ制御を行う。制御権の所在は、デジタル出力装置10Aおよびデジタル出力装置10B間でやり取りされる二重化制御信号によって、デジタル出力装置10Aおよびデジタル出力装置10Bにおいて、それぞれ認識される。
At the normal time, the control-side
図9は制御側のデジタル出力装置10Aの構成を示すブロック図である。実施例1と同様の構成については図示を一部省略し、同一構成要素には同一符号を付している。また、待機側のデジタル出力装置10Bもデジタル出力装置10Aと同様に構成されている。
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the control-side
図9において、二重化制御回路31はトランジスタ等のスイッチング素子を用いて構成され、二重化制御信号に基づいてオン/オフ制御される。二重化制御回路31は、通常時、すなわち制御権がデジタル出力装置10Aにある場合にはオンしており、この場合には、出力回路32を経由する出力制御部21Aからの出力信号(オン/オフ)に従って、スイッチ15をオン/オフ制御する。制御権が待機側のデジタル出力装置10Bに引き渡された場合には、二重化制御信号に従って二重化制御回路31はオフしており、この場合には、出力信号(オン/オフ)と無関係にスイッチ15をオフ側に固定する。
In FIG. 9, the
待機側のデジタル出力装置10Bでは、二重化制御信号に対してデジタル出力装置10Aと逆転した動作を実行する。
In the standby-side digital output device 10B, an operation reverse to that of the
図9において、出力回路読み返し部33は、出力回路32のオン/オフ状態を読み返す回路である。オン/オフ読み返し部35は電圧レベル比較器18と並行に設けられ、スイッチ15のオン/オフ状態を読み返す回路である。オン/オフ読み返し部35はフォトカプラ等を用いて構成される。
In FIG. 9, the output circuit read back
次に、デジタル出力装置10Aの動作について説明する。
Next, the operation of the
デジタル出力装置10Aに制御権が与えられている場合、二重化制御回路31はオンしており、出力制御部21Aからの出力信号(オン/オフ)に従って、スイッチ15がオン/オフ制御される。
When the control right is given to the
この場合、実施例1と同様、電圧レベル比較器18により電圧読み返し値が出力され、出力制御部21Aにおいてスイッチ15の状態(オン/オフ)について診断が行われる。また、本実施例では、オン/オフ読み返し部35でも出力端子14の電圧を検出し、出力制御部21Aにおいてスイッチ15の状態(オン/オフ)について二重に診断が行われる。このように2系統による読み返しにより、スイッチ15の状態(オン/オフ)について確実な診断が可能となる。
In this case, as in the first embodiment, a voltage read back value is output by the
制御権が与えられた場合、デジタル出力装置10Bにおいても、同様の動作が実行される。 When the control right is given, the same operation is executed also in the digital output device 10B.
制御権がデジタル出力装置10Bに引き渡された場合、デジタル出力装置10Aでは二重化制御信号に従って二重化制御回路31はオフしており、出力信号(オン/オフ)と無関係にスイッチ15がオフ側に固定されている。
When the control right is handed over to the digital output device 10B, the
本実施例では、スイッチ15がオフ側に固定されている間、出力信号(オン/オフ)を出力制御部21Aから出力させ、そのときの出力回路読み返し部33の出力を出力制御部21Aにおいて検出している。このとき、二重化制御回路31の制御によりスイッチ15がオフ側に固定されているため、このような検出時の動作は、フィールド機器1に対する待機側デジタル出力装置10Bからの制御に影響を与えない。出力制御部21Aからの出力信号(オン/オフ)は任意のパターンを用いることができるため、出力制御部21A→出力回路32→出力回路読み返し部33→出力制御部21Aまでの各チャンネルの活性化診断が可能となる。とくに、回路内部のオン固着、オフ固着による故障を効率的に検出できる。これにより、スイッチ15を除く広い範囲での診断を実行でき、従来の問題であった待機側(制御権がない側)のデジタル出力装置の故障検出率を向上させることが可能となる。
In this embodiment, while the
なお、制御権がデジタル出力装置10Bに与えられている間、デジタル出力装置10Aではスイッチ15からの読み返しはできない。しかし、制御権がデジタル出力装置10Aに移行した場合には、上記のように2系統による読み返しにより、スイッチ15の状態(オン/オフ)について診断を行うので、例え、スイッチ15から出力制御部21Aまでの間の1系統に故障が発生した場合であっても、即時に故障を検出できる。
While the control right is given to the digital output device 10B, the
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、フィールド機器を制御する場合に限定されず、各種装置の制御を実行するデジタル制御装置に対し、広く適用することができる。 The scope of application of the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention is not limited to controlling field devices, and can be widely applied to digital control devices that execute control of various devices.
101 電流値検出手段
102 電圧検出手段
103 診断手段
105 スイッチ切替手段
106 影響検出手段
111 スイッチ
112 スイッチ制御手段
113 スイッチ固定手段
114 判断手段
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記スイッチに流れる電流の電流値を複数のレベルとの比較結果として検出する電流値検出手段と、
前記機器に向けて出力される電圧を検出する電圧検出手段と、
前記スイッチがオンしているとき、および前記スイッチがオフしているときの前記電流値検出手段により検出された電流値、および前記電圧検出手段により検出された電圧に基づいて前記スイッチのオン固着またはオフ固着の有無を診断する診断手段と、
を備えることを特徴とするデジタル出力装置。 In the digital output device that controls the connection and disconnection between the power supply and the device by turning the switch on and off,
Current value detection means for detecting the current value of the current flowing through the switch as a comparison result with a plurality of levels;
Voltage detection means for detecting a voltage output toward the device;
When the switch is on, and the switch detected current value by the current value detecting means when is off, and the voltage detecting means on fixed or of the switch based on the detected voltage by Diagnostic means for diagnosing the presence or absence of off-adhesion ;
A digital output device comprising:
前記電流値検出手段は、前記スイッチ迂回回路を流れる電流を検出可能としたことを特徴とする請求項1に記載のデジタル出力装置。 Provided in parallel with the switch, comprising a switch bypass circuit for flowing a predetermined current when the switch is off,
The digital output device according to claim 1, wherein the current value detection unit can detect a current flowing through the switch bypass circuit.
前記電流値検出手段は、前記機器迂回回路を流れる電流を検出可能としたことを特徴とする請求項1または2に記載のデジタル出力装置。 Provided in parallel with the output wiring to the device, comprising a device bypass circuit for bypassing the device and flowing a predetermined current when the output wiring is interrupted,
The digital output device according to claim 1, wherein the current value detection unit is capable of detecting a current flowing through the device bypass circuit.
前記複数のチャンネルは、前記スイッチに流れる電流の電流値を複数のレベルとの比較結果として検出する電流値検出手段と、前記機器に向けて出力される電圧を検出する電圧検出手段と、前記スイッチがオンしているときおよび前記スイッチがオフしているときの前記電流値検出手段により検出された電流値および前記電圧検出手段により検出された電圧に基づいて診断を実行する診断手段とにより構成されるとともに、The plurality of channels include a current value detection unit that detects a current value of a current flowing through the switch as a comparison result with a plurality of levels, a voltage detection unit that detects a voltage output toward the device, and the switch And diagnostic means for executing diagnosis based on the current value detected by the current value detection means and the voltage detected by the voltage detection means when the switch is off and when the switch is off. And
一のチャンネルにおけるスイッチの状態を切り替えるスイッチ切替手段と、Switch switching means for switching the state of the switch in one channel;
前記スイッチ切替手段により前記状態を切り替えたときの、他のチャンネルにおける前記出力配線への影響の有無を検出する影響検出手段と、An influence detecting means for detecting the presence or absence of an influence on the output wiring in another channel when the state is switched by the switch switching means;
を備えることを特徴とするデジタル出力装置。A digital output device comprising:
前記制御側および待機側の回路は、The control side and standby side circuits are:
前記スイッチに流れる電流の電流値を複数のレベルとの比較結果として検出する電流値検出手段と、Current value detecting means for detecting a current value of the current flowing through the switch as a comparison result with a plurality of levels;
前記機器に向けて出力される電圧を検出する電圧検出手段と、Voltage detection means for detecting a voltage output toward the device;
前記スイッチがオンしているときおよび前記スイッチがオフしているときの前記電流値検出手段により検出された電流値および前記電圧検出手段により検出された電圧に基づいて診断を実行する第1の診断手段と、A first diagnosis for executing diagnosis based on the current value detected by the current value detection means and the voltage detected by the voltage detection means when the switch is on and when the switch is off Means,
前記スイッチのオン/オフを制御するスイッチ制御手段と、Switch control means for controlling on / off of the switch;
待機時に前記スイッチを強制的にオフ側に固定するスイッチ固定手段と、Switch fixing means for forcibly fixing the switch to the off side during standby;
前記スイッチ固定手段によりスイッチを強制的にオフ側に固定しているときに前記スイッチ制御手段を機能させて、前記スイッチ制御手段における出力信号の状態に基づいて前記スイッチ制御手段を診断する第2の診断手段と、A second controller for diagnosing the switch control means based on a state of an output signal in the switch control means by causing the switch control means to function when the switch is forcibly fixed to the off side by the switch fixing means; Diagnostic means;
を備えることを特徴とするデジタル出力装置。A digital output device comprising:
前記スイッチに流れる電流の電流値を複数のレベルとの比較結果として検出するステップと、Detecting a current value of a current flowing through the switch as a comparison result with a plurality of levels;
前記機器に向けて出力される電圧を検出するステップと、Detecting a voltage output toward the device;
前記スイッチがオンしているとき、および前記スイッチがオフしているときの前記電流値検出手段により検出された電流値、および前記電圧検出手段により検出された電圧に基づいて前記スイッチのオン固着またはオフ固着の有無を診断するステップと、Based on the current value detected by the current value detection means when the switch is on and when the switch is off, and the voltage detected by the voltage detection means, Diagnosing the presence or absence of off-sticking;
を備えることを特徴とする診断方法。A diagnostic method comprising:
前記複数のチャンネルにおいては、前記スイッチに流れる電流の電流値を複数のレベルとの比較結果として検出するステップと、前記機器に向けて出力される電圧を検出するステップと、前記スイッチがオンしているときおよび前記スイッチがオフしているときの前記電流値検出手段により検出された電流値および前記電圧検出手段により検出された電圧に基づいて診断を実行するステップとを備えるとともに、In the plurality of channels, a step of detecting a current value of a current flowing through the switch as a comparison result with a plurality of levels, a step of detecting a voltage output to the device, and the switch being turned on And performing a diagnosis based on the current value detected by the current value detection means and the voltage detected by the voltage detection means when the switch is off and when the switch is off,
一のチャンネルにおけるスイッチの状態を切り替えるステップと、Switching the state of the switch in one channel;
前記スイッチの状態を切り替えるステップにより前記状態を切り替えたときの、他のチャンネルにおける前記出力配線への影響の有無を検出するステップと、Detecting the presence or absence of an influence on the output wiring in another channel when the state is switched by the step of switching the state of the switch;
を備えることを特徴とする診断方法。A diagnostic method comprising:
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