JP5578364B2

JP5578364B2 - ハート通信システム

Info

Publication number: JP5578364B2
Application number: JP2010251792A
Authority: JP
Inventors: 弘之八巻; 太一郎飯田
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2030-11-10
Also published as: JP2012103899A

Description

本発明は、HART（登録商標）通信（以下、ハート通信）規格に準拠する、HART Master（以下、ハートマスター）とHART-Slave（以下、ハートスレーブ）とが、アナログ信号の伝送路に重畳させたディジタル信号の通常フレームにより通信しているハート通信システムに関するものである。

図５は、ハート通信システムの基本的構成を示す機能ブロック図である。フィールド機器で実現されるハートスレーブ１は、上位装置であるハートマスター２に２線式の伝送路３を介してプロセスの物理量測定値を示す４〜２０ｍＡＤＣのアナログ信号を伝送している。

伝送路３に重畳させたハート信号Ｈによりハートスレーブ１とハートマスター２はハート通信を行う。ハート通信規格に準拠するハート通信の通信フレームには、ハートマスター２からの通信要求でハートスレーブが応答する通常フレームと、ハートマスター２からの要求なしに、ハートスレーブ１が設定した情報を伝送路３に出力する、バーストフレームの２種類がある。

ハートマスター２は、ハートスレーブ１からの通常フレームのみを処理し、ハートスレーブ１からバーストフレームを受信しても処理せず、これを無視する。従って、通常のハート通信では、バーストフレームの情報はハートマスター２で利用することができない。

特開２００９−２０５２４３号公報

従来のハート通信システム装置では次のような問題がある。
（１）フィールド機器で実現されるハートスレーブ１には、ハートマスター２との通信対象である主たるプロセス情報の他に、このプロセス情報に付随する関連情報を保有している場合が多いが、通常フレームによるハートマスターとの通信では、この情報を取得して利用することができない。

（２）ハンディターミナルの様な端末を伝送路３に接続することでハートスレーブ１と通信を行なうことができるが、あくまでハートマスターの代わりを行なうだけであり、バーストフレームの情報を取得することができない。

（３）ハートマスターは、分散制御システムのような大規模なものが多く、通常フレームによるハート通信の設定を簡単に変えることはできない。

本発明の目的は、伝送路に重畳するハート信号よりバーストフレームを抽出し、バーストフレームに設定されたハートスレーブの情報を有効に利用することができるハート通信システムを実現することにある。

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）ハートマスターとハートスレーブが伝送路を介して通常フレームで通信しているハート通信システムにおいて、
前記ハートスレーブが発信するバーストフレームを取得し、前記ハートマスターとの通信対象となっていない前記ハートスレーブが持つ情報を利用する、ハートロガーを備え、
前記ハートロガーは、
前記伝送路に接続されるハート信号読み取り手段と、読み取られたハート信号よりバーストフレーム識別するバーストフレーム抽出手段と、抽出されたバーストフレームを処理して所望の情報に加工するバーストフレーム処理手段と、処理情報を内部または外部に出力する出力インターフェース手段と、を備えることを特徴とするハート通信システム。

（２）前記ハートスレーブはプロセス制御システムにおけるフィールド機器であり、前記バーストフレームには、前記ハートマスターとの通信対象であるプロセス情報に付随する関連情報が設定されていることを特徴とする（１）に記載のハート通信システム。

（３）前記ハートロガーは、複数チャンネルのハート信号を入力し、夫々よりバーストフレームを抽出して処理することを特徴とする（１）または（２）に記載のハート通信システム。

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）ハートロガー１００は、バーストモードのハート信号（バーストフレーム）を扱うので、ハートスレーブ１とハートマスター２間のハート通信からは影響を受けない。また、ハートマスター２からハートスレーブ１への読み出し等の処理は、バーストフレームではないため、ハートロガー１００には影響を与えない。

（２）ハートマスターの設定を変更する等、既存の計装におけるハート通信環境を変更させることなく、ハート信号に重畳するバーストフレームの情報を抽出して利用することができる。

本発明を適用したハート通信システムの一実施例を示す機能ブロック図である。本発明を適用したハート通信システムの他の一実施例を示す機能ブロック図である。フィールド機器が扱うパラメータを例示する表である。フィールド機器で実行されるデータ変換処理を例示した表である。ハート通信システムの基本的構成を示す機能ブロック図である。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を適用したハート通信システムの一実施例を示す機能ブロック図である。図５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。

図５に示した基本構成に追加される本発明の特徴部は、伝送路３に接続されたハートロガー１００の構成にある。ハートロガー１００は、ハート信号読み取り手段１０１、バーストフレーム抽出手段１０２、バーストフレーム処理手段」１０３、設定手段１０４、出力インターフェース１０５、表示・記録手段１０６を備えている。

ハートロガー１００の使用開始に当たって、ハートスレーブ１はバーストモードＢにセットされ、抽出して利用したい情報をバーストフレームに設定する。ハートスレーブ１は、バーストモードのため、設定された入力値を一定周期でハート信号出力する。

ハート信号読み取り手段１０１は、伝送路３に接続されてハート信号Ｈを取り込む。ハート信号Ｈは、ハートマスター２と通信するするための通常フレームとバーストフレームが混在する。ハート信号読み取り手段１０１は、取り込んだハート信号Ｈをバーストフレーム抽出手段１０２に渡す。

バーストフレーム抽出手段１０２は、渡されたハート信号Ｈのフレーム更新を実行した後、バーストフレームを識別するコードをチェックし、通常フレームであればフレーム更新に戻し、バーストフレームであればそのバーストフレームを抽出してバーストフレーム処理手段１０３に渡す。

バーストフレーム処理処断１０３は、設定手段１０４より設定される仕様に基づいて、バーストフレームから利用目的の情報を取り出し、解析し、加工処理してディジタル値またはアナログ値の出力情報を出力インターフェース１０５に渡す。

出力インターフェース１０５は、加工処理された出力情報を更新し、内部の表示・記録手段１０６に渡して表示または記録し、必要に応じて外部インターフェースを介して外部機器に出力情報を発信する。

図２は、本発明を適用したハート通信システムの他の一実施例を示す機能ブロック図である。この実施例では、ハートロガー１００は、ハートスレーブ１ａ、ハートマスター２ａ、伝送路３ａよりなるハート通信システムのハート信号Ｈａと、ハートスレーブ１ｂ、ハートマスター２ｂ、伝送路３ｂよりなるハート通信システムのハート信号Ｈｂを取り込み、２チャンネル入力を時分割処理する。この実施例を敷衍すれば、３チャンネル以上の多チャンネルのハート信号を入力して処理するシステムを容易に構築することが可能である。

次に、バーストフレームに設定して利用可能な情報の例を説明する。図３は、フィールド機器が扱うパラメータを例示する表である。フィールド機器がｐＨ計等の分析計であればｐＨ値の他にガラス膜抵抗値、濃度換算値が付随的な関連情報として利用可能である。

フィールド機器が温度伝送器であれば、温度値の他に％値、伝送出力値が関連情報として利用可能である。フィールド機器が差圧・圧力伝送器であれば、差圧・圧力値の他に％値、伝送出力値、静圧値が関連情報として利用可能である。

フィールド機器が流量計であれば、流量値の他に％値、伝送出力値、流量積算値、電極付着診断値が関連情報として利用可能である。フィールド機器がバルブ・ポジショナであれば、電流入力値の他に％値、伝送出力値が関連情報として利用可能である。

図４は、フィールド機器で実行されるデータ変換処理を例示した表である。表示機能では、単位変換、％読み値のRun/Stop表示による視認性向上と読解牲がある。記録機能では、単位変換、任意スケーリングによるトレンドの可視化がある。

警報機能では、警報点任意設定、多点警報出力による警報出力の多点利用がある。アナログ出力機能では、１−５ＶＤＣ変換、その他の信号変換による任意電圧の有効利用がある。

１ハートスレーブ
２ハートマスター
３伝送路
１００ハートロガー
１０１ハート信号読み取り手段
１０２バーストフレーム抽出手段
１０３バーストフレーム処理手段
１０４設定手段
１０５出力インターフェース
１０６表示・記録手段

Claims

ハートマスターとハートスレーブが伝送路を介して通常フレームで通信しているハート通信システムにおいて、
前記ハートスレーブが発信するバーストフレームを取得し、前記ハートマスターとの通信対象となっていない前記ハートスレーブが持つ情報を利用する、ハートロガーを備え、
前記ハートロガーは、
前記伝送路に接続されるハート信号読み取り手段と、読み取られたハート信号よりバーストフレーム識別するバーストフレーム抽出手段と、抽出されたバーストフレームを処理して所望の情報に加工するバーストフレーム処理手段と、処理情報を内部または外部に出力する出力インターフェース手段と、を備えることを特徴とするハート通信システム。
前記ハートスレーブはプロセス制御システムにおけるフィールド機器であり、前記バーストフレームには、前記ハートマスターとの通信対象であるプロセス情報に付随する関連情報が設定されていることを特徴とする請求項１に記載のハート通信システム。
前記ハートロガーは、複数チャンネルのハート信号を入力し、夫々よりバーストフレームを抽出して処理することを特徴とする請求項１または２に記載のハート通信システム。