JP5293652B2 - Field equipment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide field equipment equipped with a device which can check only a computation function provided in each of a plurality of pieces of field equipment. <P>SOLUTION: This field equipment includes a computation checking device mounted in an inside of a casing of the field equipment, in the field equipment connected to a signal transmission line, and for outputting a signal of a physical quantity computation-processed based on a measured value in a process, to superordinate equipment via the signal transmission line. The computation checking device obtains input information of the computation processing and result information in the computation processing, compares result information recomputed with the input information, with the result information in the computation processing, or compares result information reverse-computed with the result information in the computation processing, with the input information, and verifies normal execution of the computation processing, based on an allowable threshold value. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、信号伝送ラインに接続され、プロセスの測定値に基づいて物理量を演算処理した信号を前記信号伝送ラインを介して上位機器に出力するフィールド機器の機能拡張に関するものである。   The present invention relates to a function expansion of a field device connected to a signal transmission line and outputting a signal obtained by calculating a physical quantity based on a process measurement value to a host device via the signal transmission line.

図7は、フィールド機器であるマルチバリアブル伝送器を含むプロセスの計装例である。プロセス流体Fの配管1には、複数の伝送器2、3、4が取り付けられている。伝送器2(PT100)は、マルチバリアブル伝送器であり、オリフィスプレート等の絞り機構の上下流の圧力差からプロセス流量を測定し、差圧、静圧、温度並びに設定されるパラメータから演算される質量流量Qmを算出して、信号伝送ライン5介して4〜20mAアナログ信号やデジタル信号をコントロールルームのホスト6に送信する。ホスト6は、プロセスの制御・監視を実行する。   FIG. 7 is an example of instrumentation of a process including a multivariable transmitter that is a field device. A plurality of transmitters 2, 3, and 4 are attached to the piping 1 of the process fluid F. Transmitter 2 (PT100) is a multivariable transmitter that measures the process flow rate from the pressure difference between the upstream and downstream of the throttle mechanism such as an orifice plate, and is calculated from the differential pressure, static pressure, temperature, and set parameters. The mass flow rate Qm is calculated, and a 4 to 20 mA analog signal or digital signal is transmitted to the control room host 6 via the signal transmission line 5. The host 6 executes process control and monitoring.

伝送器3(TT200)は、例えば、複数の入力をもつ温度伝送器であり、その測定出力信号を伝送ライン5介してホスト6に送信する。伝送器4(FT100)は、例えば、差圧伝送器のような流量測定器であり、その測定出力を信号伝送ライン5介してホスト6に送信する。   The transmitter 3 (TT200) is a temperature transmitter having a plurality of inputs, for example, and transmits the measurement output signal to the host 6 via the transmission line 5. The transmitter 4 (FT100) is a flow rate measuring device such as a differential pressure transmitter, for example, and transmits the measurement output to the host 6 via the signal transmission line 5.

マルチバリアブル伝送器2は、小型の2線式伝送器である。このためメモリサイズや通信速度等の制限があり、データ総数を抑えるために、演算に必要な各種のパラメータを信号伝送ライン5に接続された設定サポートツール7で生成してマルチバリアブル伝送器2にダウンロードする。伝送器側ではこれらの値と流量演算に必要な差圧値、圧力値、温度値を用いて質量流量演算を実行する。   The multivariable transmitter 2 is a small two-wire transmitter. For this reason, there are limitations on the memory size, communication speed, etc., and various parameters necessary for calculation are generated by the setting support tool 7 connected to the signal transmission line 5 and stored in the multivariable transmitter 2 in order to reduce the total number of data. to download. On the transmitter side, mass flow calculation is executed using these values and the differential pressure value, pressure value, and temperature value necessary for the flow calculation.

設定サポートツール7で設定してダウンロードするマルチバリアブル伝送器2のパラメータの代表的なものとしては、Tag、レンジ情報、メモ情報、ダンピング値、ゼロ調、スパン調データである。   Typical parameters of the multivariable transmitter 2 set and downloaded by the setting support tool 7 are Tag, range information, memo information, damping value, zero tone, and span tone data.

設定サポートツール7は、上記のパラメータに加えて、気体の膨張補正係数等の係数群データ、若しくは係数情報ファイルを生成して、信号伝送ライン5介してマルチバリアブル伝送器2にダウンロードする。マルチバリアブル伝送器及びその設定サポートツールについては、特許文献1に詳細技術が開示されている   In addition to the above parameters, the setting support tool 7 generates coefficient group data such as a gas expansion correction coefficient or coefficient information file and downloads it to the multivariable transmitter 2 via the signal transmission line 5. Regarding the multivariable transmitter and its setting support tool, Patent Document 1 discloses a detailed technique.

図8は、マルチバリアブル伝送器2と設定サポートツール7の連携を説明する機能ブロック図である。マルチバリアブル伝送器2は、配管1に形成されたオリフィス8の上流側圧力PHと下流側圧力PLを導圧して差圧ΔP及び静圧Pを測定すると共に、測温抵抗体、熱電対等の温度センサー9の測定値VTを入力し流体Fの温度Tを測定する。   FIG. 8 is a functional block diagram for explaining the cooperation between the multivariable transmitter 2 and the setting support tool 7. The multivariable transmitter 2 measures the differential pressure ΔP and the static pressure P by introducing the upstream pressure PH and the downstream pressure PL of the orifice 8 formed in the pipe 1, and the temperature of the resistance temperature detector, the thermocouple, etc. The measured value VT of the sensor 9 is input and the temperature T of the fluid F is measured.

設定サポートツール7は、FDT(Field Device Tool)、DTM(Device Type Manager)等、メーカを問わずに設定管理可能な設定サポートツールを搭載したPCである。この設定サポートツール7より、質量流量演算に必要な、膨張補正係数や温度係数等のパラメータ値をユーザが入力し、伝送路ライン5を介して、例えばHART通信、Fieldbus通信、Profibus通信等のデジタル通信によって、マルチバリアブル伝送器2へダウンロードしてパラメータ設定を行うものである。   The setting support tool 7 is a PC equipped with a setting support tool that can be set and managed regardless of the manufacturer, such as FDT (Field Device Tool) and DTM (Device Type Manager). From this setting support tool 7, the user inputs parameter values such as expansion correction coefficient and temperature coefficient necessary for mass flow calculation, and digital data such as HART communication, Fieldbus communication, Profibus communication, etc. via the transmission line 5. The parameter is set by downloading to the multivariable transmitter 2 by communication.

マルチバリアブル伝送器2における質量流量Qmは、(1)式で演算される。
Qm=C/√(1−β4)・πd2/4・ε・√(2ΔP/ρ) (1)
The mass flow rate Qm in the multivariable transmitter 2 is calculated by the equation (1).
Qm = C / √ (1- β 4) · πd 2/4 · ε · √ (2ΔP / ρ) (1)

ここで、Cは流出係数、βはベータ比(d(オリフィス内径)/D(配管内径))、εはガス膨張係数、ΔPは差圧、ρは流体密度である。設定サポートツール7からは、流出係数C、ベータ比β、ガス膨張係数ε等がパラメータとしてダウンロードされる。   Here, C is an outflow coefficient, β is a beta ratio (d (orifice inner diameter) / D (inner diameter of pipe)), ε is a gas expansion coefficient, ΔP is a differential pressure, and ρ is a fluid density. From the setting support tool 7, the outflow coefficient C, the beta ratio β, the gas expansion coefficient ε, and the like are downloaded as parameters.

密度ρは、静圧Pと温度Tの関数であり、(2)式で演算される。
ρ=Kρ0+Kρ1・f(T,P)+Kρ2・f(T2,P2) (2)
The density ρ is a function of the static pressure P and the temperature T, and is calculated by equation (2).
ρ = K ρ0 + K ρ1 · f (T, P) + K ρ2 · f (T 2 , P 2 ) (2)

設定サポートツール7は、実測で得られた複数組の温度、圧力、密度表から最小二乗法による近似計算で、係数Kρ0、Kρ1、Kρ2を計算してマルチバリアブル伝送器2にダウンロードする。マルチバリアブル伝送器2は、この係数を用いて(2)式より密度ρを算出し、(1)式より質量流量Qmを算出する。 The setting support tool 7 calculates the coefficients K ρ0 , K ρ1 , K ρ2 from a plurality of sets of temperature, pressure, and density tables obtained by actual measurement by the least square method and downloads them to the multivariable transmitter 2. . The multivariable transmitter 2 calculates the density ρ from the equation (2) using this coefficient, and calculates the mass flow rate Qm from the equation (1).

マルチバリアブル伝送器2における質量流量の演算結果及び差圧,静圧,温度の測定値は、信号伝送ライン5を介してホスト6に送信されると共に、設定差サポートツール7にアップロードされる。   The calculation result of the mass flow rate and the measured values of the differential pressure, static pressure, and temperature in the multivariable transmitter 2 are transmitted to the host 6 through the signal transmission line 5 and uploaded to the setting difference support tool 7.

図9は、マルチバリアブル伝送器2の内部構成を示す機能ブロック図である。CPUを備える計算手段21は、通信手段22をインターフェースとして信号伝送ライン5を介してホスト6及び設定サポートツール7と通信する。   FIG. 9 is a functional block diagram showing the internal configuration of the multivariable transmitter 2. The calculation means 21 having a CPU communicates with the host 6 and the setting support tool 7 via the signal transmission line 5 using the communication means 22 as an interface.

計算手段21は、RAMやEEPROM等のメモリ資源よりなるデータやプログラムの保存手段23と通信し、設定や計算結果をLCD等の表示手段24で外部表示すると共に、出力手段25より通信手段22を介して信号伝送レイン5に接続された上位機器に出力する。   The calculation means 21 communicates with data and program storage means 23 consisting of memory resources such as RAM and EEPROM, externally displays the setting and calculation results on the display means 24 such as an LCD, and the communication means 22 from the output means 25. Via the signal transmission lane 5.

差圧・静圧検出手段26は、オリフィスの上流側圧力PH及び下流側圧力PLを入力して測定し、デジタル信号変換して計算手段21に渡す。同様に、温度検出手段27は温度センサー9の検出値VTを入力し、デジタル信号変換して計算手段21に渡す。   The differential pressure / static pressure detection means 26 inputs and measures the upstream pressure PH and downstream pressure PL of the orifice, converts them into digital signals, and passes them to the calculation means 21. Similarly, the temperature detection means 27 receives the detection value VT of the temperature sensor 9, converts it into a digital signal, and passes it to the calculation means 21.

計算手段21は、検出手段26,27によって検出されたプロセス量を変換、補正、ユーザ指定の例えば%値等のスケーリング値に換算する。また、周辺デバイスの制御や診断を行う。   The calculation means 21 converts the process amount detected by the detection means 26 and 27 into a scaling value such as a% value specified by the user, for example, conversion or correction. It also controls and diagnoses peripheral devices.

このように、マルチバリアブル伝送器2では質量流量の算出に複雑な演算処理を実行する必要があるので、その信頼性を確保するために、演算の各ステップでの演算が正常に実行されていることを検証するチェック機能を搭載している。   Thus, in the multivariable transmitter 2, since it is necessary to execute a complicated calculation process for calculating the mass flow rate, the calculation at each step of the calculation is normally executed in order to ensure the reliability. It has a check function to verify that.

演算チェックの手法として、演算結果を逆演算して演算前の値と比較し、そのズレが所定の閾値内にあることで正常演算を検証する技術が、特許文献2に開示されている。図10は、特許文献2に記載の従来の演算チェック手法の例を説明する模式図である。   As a calculation check technique, Patent Document 2 discloses a technique for performing reverse calculation of a calculation result and comparing it with a value before calculation and verifying normal calculation by the deviation being within a predetermined threshold. FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of a conventional calculation check method described in Patent Document 2.

通常の演算実施のタイミングと同時に各ポイントa(Scaling値:PWM出力前値。PWMは温度依存性のある動的な補正係数を用いて多項式によりパルス幅変調されるデジタル信号)、b(DP値:スケーリング後の値)、c(X値:補正前の差圧値)、d(sensor値:センサー周波数値)、a′(PWM値を決める値)、b′(Scaling前値)、c′(DP値:補正後の差圧値)、d′(X値:センサ周波数2乗)の値を一度にラッチし、別途のタイミングでa′から a″、b′からb″、c′からc″、d′からd″の逆演算を実行する。   Simultaneously with the timing of normal computation, each point a (Scaling value: PWM output pre-value. PWM is a digital signal that is pulse-width modulated by a polynomial using a temperature-dependent dynamic correction coefficient), b (DP value : Value after scaling), c (X value: differential pressure value before correction), d (sensor value: sensor frequency value), a '(value that determines PWM value), b' (value before Scaling), c ' (DP value: corrected differential pressure value), d '(X value: square of sensor frequency) are latched at a time, from a' to a ", b 'to b", c' at separate timing The inverse operation of c ″, d ′ to d ″ is executed.

演算前の値であるa、b、c、dと、逆演算で算出されたa″、 b″、c″、d″との夫々の差を比較しそのズレが所定の閾値内にあるか否かの判定を行って、判定に異常が発生した場合には、アラーム情報を出力する。   Compare the difference between a, b, c, d, which are values before calculation, and a ″, b ″, c ″, d ″ calculated by inverse calculation, and whether the deviation is within a predetermined threshold. If it is determined whether there is an abnormality in the determination, alarm information is output.

特開2009−031200号公報JP 2009-031200 A 特開2005−309913号公報JP 2005-309913 A

従来技術では次のような問題がある。
(1)近年のメモリサイズの向上や高機能化により、たとえばマルチバリアブル伝送器に代表されるような、複数の入力からの再帰演算を含む流量計算が搭載されたり、差圧伝送器に搭載されている診断機能のような、診断機能が搭載されるようになっており、他のフィールド機器の演算についても同様に複雑化している。
The prior art has the following problems.
(1) Due to recent improvements in memory size and higher functionality, for example, a flow rate calculation including recursive calculation from multiple inputs, as represented by a multivariable transmitter, or a differential pressure transmitter is installed. A diagnostic function such as the diagnostic function is installed, and the calculation of other field devices is similarly complicated.

一方で演算結果が正しいものかどうかを機能安全の面から検証することが容易ではなかった。例えば、図10の例のように、マルチバリアブル伝送器に搭載されているような機能安全のための逆演算機能は、予め診断アプリケーションとして製品毎に組み込まれている必要があり、容易に他の複数のフィールド機器の演算機能のみをチェックをするのは困難であった。   On the other hand, it is not easy to verify whether the calculation result is correct from the viewpoint of functional safety. For example, as shown in the example of FIG. 10, the reverse operation function for functional safety as installed in the multivariable transmitter needs to be incorporated in advance as a diagnostic application for each product. It was difficult to check only the arithmetic functions of multiple field devices.

(2)また、詰まり診断機能に代表される診断に関するフィールド機器の機能は、類似の機能が複数のフィールド機器に搭載されているにもかかわらず、ユーザやサービスマンが各機器の演算設定や演算機能の確認を一台ずつ行なう必要があり、高機能化したフィールド機器の調整管理は容易ではなかった。 (2) In addition, field device functions related to diagnosis represented by the clogging diagnosis function can be used by users and service personnel to calculate and set the operation of each device even though similar functions are installed in multiple field devices. It was necessary to check the functions one by one, and adjustment management of highly functional field devices was not easy.

本発明の目的は、複数のフィールド機器が具備する演算機能のみのチェックが可能なデバイスを備えたフィールド機器を実現することにある。   An object of the present invention is to realize a field device including a device capable of checking only a calculation function included in a plurality of field devices.

このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
(1)信号伝送ラインに接続され、プロセスの測定値に基づいて物理量を演算処理した信号を前記信号伝送ラインを介して上位機器に出力するフィールド機器において、
このフィールド機器の筐体内に実装された演算チェックデバイスを備え、
この演算チェックデバイスは、
前記演算処理の入力情報及び前記演算処理の結果情報を取得し、前記入力情報を再演算した結果情報と前記演算処理の結果情報とを比較し、または、前記演算処理の結果情報を逆演算した結果情報と前記入力情報とを比較し、許容できる閾値に基づいて前記演算処理の正常実行を検証すると共に、前記信号伝送ラインに接続される他のフィールド機器における演算情報を順次シーケンス的に取得してその演算処理の正常実行を検証することを特徴とするフィールド機器。
In order to achieve such a subject, the present invention has the following configuration.
(1) In a field device connected to a signal transmission line and outputting a signal obtained by calculating a physical quantity based on a process measurement value to a host device via the signal transmission line,
Computation check device mounted in the case of this field device,
This calculation check device
The input information of the arithmetic processing and the result information of the arithmetic processing are acquired, the result information obtained by recalculating the input information is compared with the result information of the arithmetic processing, or the result information of the arithmetic processing is inversely calculated. Comparing the result information with the input information, verifying normal execution of the arithmetic processing based on an allowable threshold, and sequentially obtaining arithmetic information in other field devices connected to the signal transmission line in sequence. Field equipment characterized by verifying normal execution of the operation processing .

)前記演算チェックデバイスは、演算の対象となる前記フィールド機器の演算内容が非公開であり、かつシミュレーション機能を備える場合には、このシミュレーション機能により前記演算処理の正常実行を検証することを特徴とする(1)に記載のフィールド機器。
( 2 ) When the calculation content of the field device to be calculated is not disclosed and provided with a simulation function, the calculation check device verifies the normal execution of the calculation process by the simulation function. The field device described in ( 1), which is characterized.

)前記演算チェックデバイスは、演算の対象となる前記フィールド機器の演算内容が非公開であり、かつ演算確認手段が提供されている場合には、この演算確認手段により前記演算処理の正常実行を検証することを特徴とすることを特徴とする(1)または(2)に記載のフィールド機器。
( 3 ) When the calculation content of the field device to be calculated is not disclosed and calculation check means is provided, the calculation check device performs normal execution of the calculation processing by the calculation check means. The field device according to (1) or (2), wherein the field device is verified.

)前記演算チェックデバイスは、マルチバリアブル伝送器の筐体内に実装されることを特徴とする(1)乃至(3)のいずれかに記載のフィールド機器。
( 4 ) The field device according to any one of (1) to ( 3) , wherein the calculation check device is mounted in a housing of a multivariable transmitter.

)前記演算チェックデバイスは、フィールド機器が備えるファンクションブロックにより実現されることを特徴とする(1)乃至(4)のいずれかに記載のフィールド機器。
( 5 ) The field device according to any one of (1) to ( 4) , wherein the calculation check device is realized by a function block included in the field device.

本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
(1)特定のフィールド機器内に汎用的な演算チェックデバイスを実装することにより、信号伝送ラインに接続された他の機器の演算を検証することが可能となり、システムの機能安全レベルを向上させ、その使用と管理を容易化することができる。
According to the present invention, the following effects can be expected.
(1) By mounting a general-purpose operation check device in a specific field device, it becomes possible to verify the operation of other devices connected to the signal transmission line, improving the functional safety level of the system, Its use and management can be facilitated.

(2)抜き打ちチェックを拡大することで、所定の周期内でチェックできる機器の個数を多くすることができる。 (2) The number of devices that can be checked within a predetermined cycle can be increased by enlarging the unchecking check.

本発明を適用したフィールド機器の一実施例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows one Example of the field apparatus to which this invention is applied. 演算チェックデバイスの一実施例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows one Example of a calculation check device. 演算チェックデバイスの実装例を示す、マルチバリアブル伝送器の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the multivariable transmitter which shows the example of mounting of a calculation check device. 演算チェックデバイスの動作を説明するフロー図である。It is a flowchart explaining operation | movement of a calculation check device. 複数の伝送器の演算チェックを実行する場合のシーケンス図である。It is a sequence diagram in the case of performing the operation check of a some transmitter. 複数の伝送器の演算チェックを実行する場合のチェックサイクル図である。It is a check cycle figure in the case of performing the arithmetic check of a some transmitter. フィールド機器であるマルチバリアブル伝送器を含むプロセスの計装例である。It is an instrumentation example of a process including a multivariable transmitter that is a field device. マルチバリアブル伝送器と設定サポートツールの関連を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the relationship between a multivariable transmitter and a setting support tool. 従来のフィールド機器の構成例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structural example of the conventional field device. 特許文献2に記載の従来の演算チェック手法の例を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the example of the conventional calculation check method of patent document 2. FIG.

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明を適用したフィールド機器の一実施例を示す機能ブロック図である。図9で説明した従来構成と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a field device to which the present invention is applied. The same elements as those of the conventional configuration described with reference to FIG.

図9に示した従来構成に追加した本発明の特徴部は、マルチバリアブル伝送器2内に実装した演算チェックデバイス100の構成にある。この演算チェックデバイス100は、計算手段21と通信して自己の演算ステップの検証を実行すると共に、通信手段22を介して信号伝送ライン5に接続された他の伝送器2、3等の演算情報を取得し、その演算ステップの検証を実行する。   The feature of the present invention added to the conventional configuration shown in FIG. 9 is the configuration of the arithmetic check device 100 mounted in the multivariable transmitter 2. The calculation check device 100 communicates with the calculation means 21 to perform verification of its own calculation step, and calculates calculation information of other transmitters 2, 3, etc. connected to the signal transmission line 5 via the communication means 22. And verify the operation step.

図2は、演算チェックデバイス100の一実施例を示す機能ブロック図である。演算チェックデバイス100は、情報取得部101、確認演算手段102、結果判定手段103、保存手段104を備える。更に、オプションとして、確認演算手段105、これに付随する演算書き換え手段106、保存手段107を備える。   FIG. 2 is a functional block diagram showing an embodiment of the operation check device 100. As shown in FIG. The calculation check device 100 includes an information acquisition unit 101, a confirmation calculation unit 102, a result determination unit 103, and a storage unit 104. Further, as an option, a confirmation calculation means 105, a calculation rewrite means 106 and a storage means 107 associated therewith are provided.

情報取得部101は、対象機器の演算情報の取得部分であり、第1演算情報取得手段101A及び第2演算情報取得手段101Bよりなる。第1演算情報取得手段101Aは、対象機器の演算前の情報(逆演算の場合には演算結果情報)Aを取得して確認演算手段102に渡す。   The information acquisition unit 101 is a part for acquiring calculation information of the target device, and includes a first calculation information acquisition unit 101A and a second calculation information acquisition unit 101B. The first calculation information acquisition unit 101A acquires information before calculation of the target device (calculation result information in the case of reverse calculation) A and passes it to the confirmation calculation unit 102.

第2演算情報取得手段10Bは、対象機器の演算結果情報(逆演算の場合には演算前の情報)Bを取得して結果判定手段103に渡す。確認演算手段102の演算結果は、結果判定手段103に渡される。確認演算手段102及び結果判定手段103における計算は、CPUを備える計算手段21の機能により実行される。   The second calculation information acquisition unit 10 </ b> B acquires calculation result information (information before calculation in the case of reverse calculation) B and passes it to the result determination unit 103. The calculation result of the confirmation calculation means 102 is passed to the result determination means 103. The calculation in the confirmation calculation unit 102 and the result determination unit 103 is executed by the function of the calculation unit 21 including a CPU.

確認演算手段102は、演算対象となる値Aを取得し、診断方法別に、予めインストールされている演算のアルゴリズム、又は対象機器からアップロードした演算のアルゴリズムに基づいて再演算又は逆演算を実行し、演算結果情報Cを出力する。   The confirmation calculation means 102 acquires the value A to be calculated, and executes recalculation or reverse calculation based on a pre-installed calculation algorithm or a calculation algorithm uploaded from the target device for each diagnosis method, Calculation result information C is output.

結果判定手段103は、確認演算手段102からの再演算又は逆演算の演算結果情報Cと第2演算情報取得手段10Bの入力Bを比較する。両者のズレが所定の閾値内であれば正常、閾値を超えていれば異常の出力を診断対象の機器にフィードバック出力する。   The result determination means 103 compares the recalculation or reverse calculation calculation result information C from the confirmation calculation means 102 with the input B of the second calculation information acquisition means 10B. If the difference between the two is within a predetermined threshold, the output of normal is fed back to the device to be diagnosed.

保存手段104は、確認演算手段102の演算結果や結果判定手段103の判定結果、履歴等の情報を保存する。   The storage unit 104 stores information such as the calculation result of the confirmation calculation unit 102, the determination result of the result determination unit 103, and the history.

確認演算手段105は、オプションとして確認演算のためのプログラムが提供されている場合に実装され、特定の演算ステップがこの確認演算手段105のアルゴリズムで実行される。   The confirmation calculation means 105 is mounted when a program for confirmation calculation is provided as an option, and a specific calculation step is executed by the algorithm of the confirmation calculation means 105.

演算書き換え手段106は、演算の確認対象となる機器が演算を非公開としており、かつシミュレーション機能等での確認もできない場合のオプションである。この場合は、予め製造メーカのサービスが、演算書き換え手段106により確認演算手段105の演算内容を書き換える。保存手段107は、確認演算手段105の演算結果情報を保存する。   The calculation rewriting means 106 is an option when the device to be checked for calculation does not disclose the calculation and cannot be checked with a simulation function or the like. In this case, the manufacturer's service rewrites the calculation contents of the confirmation calculation means 105 by the calculation rewrite means 106 in advance. The storage unit 107 stores the calculation result information of the confirmation calculation unit 105.

結果判定手段103の判定に使用する閾値は、周知の技術により以下に列挙する種々の形態を利用することができる。
(a)例えば取得済みの対象機器の演算結果値と演算チェックデバイスによる確認演算結果が、許容し得るズレを算出するために、一次式による領域決定や、補正演算のための多項式、平均演算、各種関数とそれらの組み合わせによる数値解析法を利用する方法。
The threshold value used for the determination of the result determination unit 103 can use various forms listed below by a known technique.
(A) For example, in order to calculate an allowable deviation between the calculation result value of the acquired target device and the check calculation result by the calculation check device, a region determination by a linear expression, a polynomial for correction calculation, an average calculation, A method that uses numerical analysis methods based on various functions and their combinations.

(b)統計的手法による、例えば近似のための連立方程式と行列式等を用いる手法や、折れ線近似等の手法で、多くの点のサンプリング収集と分布解析から、ある境界を持つ領域を決定し、その領域を許容しうる閾値として閾値内であるかどうかを判定する手法。 (B) A region having a certain boundary is determined from a sampling collection and distribution analysis of many points by a statistical method, for example, a method using simultaneous equations and determinants for approximation, or a method such as broken line approximation. A method of determining whether or not the area is within the threshold as an allowable threshold.

(c)その他の数値解析や近似的手法を利用した比較判定のための閾値決定の手法。例えば、フーリエ変換やウェーブレット変換のような、周波数成分の抽出を行い、それらを組み合わせて得られる近似的領域の算出から、確認演算結果と対象機器の演算結果値との差異で許容しうる閾値を設定し、閾値内であるかどうかを判定する手法。 (C) A method for determining a threshold value for comparison determination using other numerical analysis or an approximate method. For example, by extracting frequency components such as Fourier transform and wavelet transform, and calculating the approximate region obtained by combining them, the threshold value that can be allowed by the difference between the result of the confirmation operation and the operation result value of the target device is set. A method to set and determine whether it is within a threshold.

(d)機器内部で行なわれている一部の演算及びその逆演算を含め、確認演算結果と対象機器の演算結果値との差異で許容しうる閾値を設定し、閾値内であるかどうかの判定に役立てる手法。 (D) Set a threshold that is allowed by the difference between the result of the confirmation calculation and the calculation result value of the target device, including a part of the calculation performed in the device and its reverse operation, and whether the value is within the threshold A technique to help with judgment.

(e)ユーザ設定による演算に基づいた確認演算結果と、対象機器の演算結果値との差異を判定に役立てる手法。ユーザ設定時の支援ツールとして、例えばPCToolのようなものを含む。 (E) A method for making use of the difference between the confirmation calculation result based on the calculation by the user setting and the calculation result value of the target device for the determination. As a support tool at the time of user setting, for example, a tool such as PCTool is included.

図3は、演算チェックデバイス100の実装例を示す、マルチバリアブル伝送器の分解斜視図である。演算チェックデバイス100は、機器筐体2A内のスペースにモジュールの形態で実装できる。   FIG. 3 is an exploded perspective view of a multivariable transmitter showing an implementation example of the operation check device 100. The arithmetic check device 100 can be mounted in the form of a module in the space inside the device housing 2A.

2Bはカバー、2CはCPUアセンブリである。防爆機器のように内部スペースに制約がある場合では、表示部のアセンブリを演算チェックデバイス100に置き換えて実装することで、筐体を特別設計することなく防爆領域での実装も可能である。   2B is a cover, and 2C is a CPU assembly. When the internal space is limited as in the case of an explosion-proof device, mounting in the explosion-proof region is possible without special design of the housing by replacing the assembly of the display unit with the operation check device 100 and mounting.

図4は、演算チェックデバイス100の動作を説明するフロー図である。ステップS1は、診断方法の判別ステップであり、診断方法を選択する分岐である。閾値のみのチェックではS1に、演算が単純である場合にはS3又はS4に、演算等が非公開である場合にはステップS5に選択分岐する。   FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the arithmetic check device 100. Step S1 is a diagnostic method determination step, which is a branch for selecting a diagnostic method. When checking only the threshold value, the process branches to S1, when the calculation is simple, the process branches to S3 or S4, and when the calculation is not disclosed, the process branches to step S5.

この診断方法判別ステップでの選択機能は、機器によってその診断アルゴリズムが異なるためである。一方で、演算が完全に非公開である場合で、かつシミュレーション機能の活用によるモニタリングもできない場合は、このステップで予め製造メーカのサービスによりダウンロードされた確認演算手段を用いて演算の確認をすることを選択する。   This is because the diagnostic function of the selection function in the diagnostic method determination step differs depending on the device. On the other hand, if the calculation is completely undisclosed and monitoring by using the simulation function is not possible, check the calculation using the check calculation means downloaded in advance by the manufacturer's service at this step. Select.

このように、診断方法判別ステップは、機器とその判定方法を確定するものであり、機種の判別機能、ユーザによる判定方法や判定箇所の指定を可能とし、診断すべきものの種類によって、実行方法を選択することができる。   In this way, the diagnosis method determination step is to determine the device and its determination method. The model determination function, the determination method and determination location by the user can be specified, and the execution method is determined depending on the type of items to be diagnosed. You can choose.

ステップS2では、時系列で診断したり、統計的な手法により閾値のみチェックと異常時にアラーム発信を行う。予めユーザにより設定された値、もしくは異常値を監視チェックする。   In step S2, diagnosis is performed in time series, only a threshold value is checked by a statistical method, and an alarm is transmitted when an abnormality occurs. A value set by the user in advance or an abnormal value is monitored and checked.

ステップS3では、演算式が単純である場合、例えば、瞬時流量値Ftを演算チェックデバイス100が取得できる場合には、積算時間t、積算流量値FTtを算出し、対象機器の積算流量値の確認をする。   In step S3, when the calculation formula is simple, for example, when the calculation check device 100 can acquire the instantaneous flow rate value Ft, the integrated time t and the integrated flow rate value FTt are calculated to check the integrated flow rate value of the target device. do.

ステップS4では、演算式が単純である場合、逆演算等、演算の一部が公開されていて、パラメータ間での関係式がマニュアル等で与えられている場合である。   In step S4, when the calculation formula is simple, a part of the calculation such as inverse calculation is disclosed, and a relational expression between parameters is given manually or the like.

対象機器の演算等が非公開でステップS5に選択分岐した場合には、ステップS6でシミュレーション機能の有無の確認を行い、ステップS7又はステップS8に分岐選択する。   If the calculation of the target device is not disclosed and the process branches to step S5, the presence / absence of the simulation function is confirmed in step S6, and the branch is selected in step S7 or step S8.

ステップS7では、確認演算手段102では演算は行わず、対象機器のシミュレーション機能を利用してシミュレーション値用の値を送信して、演算が正しく返ることを確認する。   In step S7, the check calculation means 102 does not perform calculation, but transmits a simulation value using the simulation function of the target device, and confirms that the calculation returns correctly.

このシミュレーション機能は、現在はユーザが設置するタイミングでのみ機器に対して模擬値の入力と機器の演算結果の確認が行われているが、演算チェックデバイス側からあるタイミングで模擬入力を行い、演算動作が損なわれていないことを確認する。   This simulation function currently inputs simulated values to the device only when the user installs it and checks the calculation results of the device. Make sure that operation is not impaired.

ステップS8では、演算の確認対象となる機器が演算内容を非公開としており、かつシミュレーション機能等での確認もできない場合、演算チェックデバイス100は、対象機器の演算前の値と演算後の値とを取得し、例えばあらかじめ製造メーカのサービスによりダウンロードされたアルゴリズムによる結果と照合する。尚、対象機器の演算前の値が取得できない場合は、何も実行しない。   In step S8, if the device to be checked for calculation does not disclose the calculation contents and cannot be confirmed by the simulation function or the like, the calculation check device 100 sets the value before calculation and the value after calculation of the target device. For example, and collates with the result of the algorithm downloaded in advance by the service of the manufacturer. If the value before calculation of the target device cannot be acquired, nothing is executed.

図5は、複数の伝送器の演算チェックを実行する場合のシーケンス図である。図5(A)は、マルチバリアブル伝送器2(PT100)の一通りのチェック演算に要する周期T1を示し、チェック演算PT1、PT2、PT3が設定可能である。   FIG. 5 is a sequence diagram in the case where the operation check of a plurality of transmitters is executed. FIG. 5A shows a cycle T1 required for one check operation of the multivariable transmitter 2 (PT100), and check operations PT1, PT2, and PT3 can be set.

図5(B)は、温度伝送器3(TT200)の一通りのチェック演算に要する周期T2を示し、チェック演算TT1、TT2、TT3、TT4が設定可能である。図5(C)は、流量伝送器4(FT100)一通りのチェック演算に要する周期T3を示し、チェック演算FT1、FT2が設定可能である。   FIG. 5B shows a cycle T2 required for one check operation of the temperature transmitter 3 (TT200), and check operations TT1, TT2, TT3, and TT4 can be set. FIG. 5C shows a cycle T3 required for one check calculation of the flow rate transmitter 4 (FT100), and the check calculations FT1 and FT2 can be set.

フィールドバスシステムのような、スケジューリング機能が無い場合等は、特に必ずしもチェック演算は全てを実行する必要がなく、可能なタイミングで抜き打ち的に行うことが可能である。   When there is no scheduling function, such as a fieldbus system, it is not always necessary to execute all of the check operations, and it is possible to perform it without fail at a possible timing.

例えば、図5で点線の矢印のように、PT100のチェックタイミングでPT1のチェック演算と判定をした後、TT200のチェックタイミングでTT4のチェック演算と判定をする。チェック演算に割り当てられたカウンタを利用してチェックが満遍なく行なわれるようにする。   For example, as shown by the dotted arrow in FIG. 5, after the PT1 check calculation is determined at the PT100 check timing, the TT4 check calculation is determined at the TT200 check timing. Checks are performed uniformly using the counter assigned to the check operation.

図6は、複数の伝送器の演算チェックを実行する場合のチェックサイクル図である。図6(A)は時間軸をX方向に取る通信のタイミングチャートである。所定の周期で実行されるPT100、TT200、FT100間の通信による情報更新処理の空き時間に、PT100、TT200、FT100の演算チェックを所定時間順次シーケンス的に実行する。また、フィールドバス通信上のスケジューリングのタイミング等を利用して演算チェック機能を動作させることもできる。   FIG. 6 is a check cycle diagram in the case where an operation check of a plurality of transmitters is executed. FIG. 6A is a timing chart of communication taking the time axis in the X direction. The calculation check of PT100, TT200, and FT100 is sequentially executed in sequence for a predetermined time during the idle time of information update processing by communication between PT100, TT200, and FT100 executed at a predetermined cycle. In addition, the calculation check function can be operated using the scheduling timing on the fieldbus communication.

このチェック時間内で、演算チェックデバイスの再演算や逆演算等による、確認演算実施および結果判定を実行する。図6(B)は、図6(A)と同一処理をフローチャートで示したものである。演算チェックの結果異常のある場合には、アラームを発生させる。   Within this check time, a confirmation calculation is performed and a result is determined by recalculation or reverse calculation of the calculation check device. FIG. 6B is a flowchart showing the same processing as that in FIG. If there is an abnormality as a result of the calculation check, an alarm is generated.

マルチバリアブル伝送器2内に実装される演算チェックデバイス100に対するユーザに対するインターフェースは、信号伝送ライン5に設定サポートツール7が接続される場合にはその操作画面の利用が実用的である。このインターフェースは、ホスト6または信号伝送ライン5に接続したPC上から操作、監視をすることもできる。   As an interface for the user with respect to the operation check device 100 mounted in the multivariable transmitter 2, when the setting support tool 7 is connected to the signal transmission line 5, it is practical to use the operation screen. This interface can also be operated and monitored from the PC connected to the host 6 or the signal transmission line 5.

1 配管
2 マルチバリアブル伝送器
3 温度伝送器
4 流量伝送器
5 信号伝送ライン
6 ホスト
7 設定サポートツール
8 オリフィス
9 温度センサー
21 計算手段
22 通信手段
23 保存手段
24 表示手段
25 出力手段
26 差圧・静圧検出手段
27 温度検出手段
100 演算チェックデバイス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piping 2 Multi-variable transmitter 3 Temperature transmitter 4 Flow transmitter 5 Signal transmission line 6 Host 7 Setting support tool 8 Orifice 9 Temperature sensor 21 Calculation means 22 Communication means 23 Storage means 24 Display means 25 Output means 26 Differential pressure / static Pressure detection means 27 Temperature detection means 100 Calculation check device

Claims (5)

信号伝送ラインに接続され、プロセスの測定値に基づいて物理量を演算処理した信号を前記信号伝送ラインを介して上位機器に出力するフィールド機器において、
このフィールド機器の筐体内に実装された演算チェックデバイスを備え、
この演算チェックデバイスは、
前記演算処理の入力情報及び前記演算処理の結果情報を取得し、前記入力情報を再演算した結果情報と前記演算処理の結果情報とを比較し、または、前記演算処理の結果情報を逆演算した結果情報と前記入力情報とを比較し、許容できる閾値に基づいて前記演算処理の正常実行を検証すると共に、前記信号伝送ラインに接続される他のフィールド機器における演算情報を順次シーケンス的に取得してその演算処理の正常実行を検証することを特徴とするフィールド機器。
In a field device connected to a signal transmission line and outputting a signal obtained by calculating a physical quantity based on a process measurement value to a host device via the signal transmission line,
Computation check device mounted in the case of this field device,
This calculation check device
The input information of the arithmetic processing and the result information of the arithmetic processing are acquired, the result information obtained by recalculating the input information is compared with the result information of the arithmetic processing, or the result information of the arithmetic processing is inversely calculated. Comparing the result information with the input information, verifying normal execution of the arithmetic processing based on an allowable threshold, and sequentially obtaining arithmetic information in other field devices connected to the signal transmission line in sequence. Field equipment characterized by verifying normal execution of the operation processing .
前記演算チェックデバイスは、演算の対象となる前記フィールド機器の演算内容が非公開であり、かつシミュレーション機能を備える場合には、このシミュレーション機能により前記演算処理の正常実行を検証することを特徴とする請求項1に記載のフィールド機器。 The calculation check device verifies the normal execution of the calculation processing by the simulation function when the calculation contents of the field device to be calculated are not disclosed and provided with a simulation function. The field device according to claim 1 . 前記演算チェックデバイスは、演算の対象となる前記フィールド機器の演算内容が非公開であり、かつ演算確認手段が提供されている場合には、この演算確認手段により前記演算処理の正常実行を検証することを特徴とすることを特徴とする請求項1または2に記載のフィールド機器。 The calculation check device verifies the normal execution of the calculation process by the calculation check means when the calculation contents of the field device to be calculated are not disclosed and calculation check means is provided. The field device according to claim 1 , wherein the field device is characterized. 前記演算チェックデバイスは、マルチバリアブル伝送器の筐体内に実装されることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のフィールド機器。 The operation check device, field device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is mounted in a housing of multivariable transmitter. 前記演算チェックデバイスは、フィールド機器が備えるファンクションブロックにより実現されることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のフィールド機器。 The operation check device, field device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is realized by function blocks field device is provided.
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