JP5897268B2 - パルステスト装置 - Google Patents

Description

本発明は、診断パルスを用いてチャンネル異常を診断するパルステスト装置に関する。

プラント等において用いられるデジタル入出力モジュールは、フィールド機器との間でチャンネル毎にデジタル信号を入出力したり、フィールド機器と電源との間の接続、切断をチャンネル毎に制御する装置である。デジタル入出力モジュールに関して、特許文献１には、チャンネル固着異常やチャンネル間短絡等を検出するためのパルステスト機能を備えたデジタル入出力モジュールが記載されている。

図４は、パルステスト機能を備えた従来のデジタル入出力モジュールの構成例を示すブロック図である。本図においてデジタル入出力モジュール３００は、フィールド機器４００と外部電源５００との間の接続、切断をチャンネル毎に制御する。デジタル入出力モジュール３００は、チャンネル間短絡等のチャンネル異常診断に関するブロックとして、パルステスト制御部３１０、スイッチ３２０、測定部３３０、診断部３４０を備えている。

チャンネル異常の診断を行なう場合、パルステスト制御部３１０が、チャンネル毎にスイッチ３２０のオンオフを制御して、一定間隔で診断パルスをフィールド機器４００に出力する。そして、チャンネル毎に設けられた測定部３３０でスイッチ３２０における電圧および電流を測定し、診断部３４０が測定結果に基づいてチャンネル異常を診断する。

例えば、図５に示すように、チャンネル１（Ｃｈ１）において一定の周期Ｔｃの診断パルスを出力し、チャンネル２（Ｃｈ２）では診断パルスを出力していない状態で、Ｃｈ２においてＣｈ１のパルスに対応したタイミングでＨｉｇｈレベルが複数回連続して測定されると、診断部３４０は、Ｃｈ１とＣｈ２との間でチャンネル間短絡が発生していると診断し、アラーム等を発報する。

ところが、デジタル入出力モジュール３００が複数混在し、フィールド機器４００と接続する多数のケーブルが結束等されているような現実のプラントでは、近接するケーブル同士の線間容量等の影響により、あるデジタル入出力モジュールのパルステストが、他のデジタル入出力モジュールのパルステストに干渉し、診断結果に影響を与える場合がある。

例えば、図６に示すように、デジタル入出力モジュールＡのパルステストとデジタル入出力モジュールＢのパルステストとを同時に行なっている場合に、非同期で動作している両モジュールの診断パルスが偶然重なることがある。このときに、デジタル入出力モジュールＢのＣｈ１の診断パルスがデジタル入出力モジュールＡのＣｈ２に干渉して、デジタル入出力モジュールＡの診断部３４０が、チャンネル間短絡が生じていないのにもかかわらず、Ｃｈ１とＣｈ２とのチャンネル間短絡を誤検出してしまうおそれがある。

このようなチャンネル間短絡の誤検出を防ぐため、特許文献２では、チャンネル間短絡等のチャンネル異常を検出すると、診断パルスの周期を変更することが提案されている。例えば、図７に示すように、デジタル入出力モジュールＡが時刻ｔ１においてチャンネル異常を検出すると、次回の診断パルスの周期を例えば、ＴｃからＴｃ＋θに変更する。これにより、デジタル入出力モジュールＢのＣｈ１からの干渉が生じても、生じるタイミングがデジタル入出力モジュールＡの診断パルスのタイミングと異なるため、チャンネル異常は検出されない。一般に、診断部３４０は、チャンネル異常状態が複数パルス連続した場合に、チャンネル異常と判定するため、チャンネル異常の誤検出を防ぐことができる。

特開２００６−２０９６１８号公報 特開２０１０−２７７２２０号公報

特許文献２に記載された、チャンネル異常を検出すると診断パルスの周期を変更するデジタル入出力モジュールをプラントに新規導入することにより、新たに導入されたデジタル入出力モジュールにおいてチャンネル異常誤検出は防ぐことができる。

しかしながら、従前のデジタル入出力モジュールで誤検出が発生することは防止できない。すなわち、新たに導入されたデジタル入出力モジュールが従前のデジタル入出力モジュールに対して干渉元となっている場合には、従前のデジタル入出力モジュールで誤検出が発生してしまうことになる。

一般に、プラントには多数のデジタル入出力モジュールが存在しており、既存のデジタル入出力モジュールをすべて特許文献２に記載されたデジタル入出力モジュールに交換することは現実的ではない。

そこで、本発明は、他のパルステストに干渉しても、チャンネル異常を誤検出させないパルステスト装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のパルステスト装置は、あるチャンネルで第１の診断パルスを一定間隔で連続的に出力し、他のチャンネルで測定することにより、前記第１のモジュールのチャンネル間短絡が診断される第１のモジュールと、あるチャンネルで第２の診断パルスを連続的に出力し、他のチャンネルで測定することにより、前記第２のモジュールのチャンネル間短絡を診断する第２のモジュールと、を有するパルステスト装置であって、前記第２のモジュールに設けられ、連続する診断パルス周期が２種類以上異なるように前記第２の診断パルスを生成するパルステスト制御部を備えることを特徴とする。

例えば、前記パルステスト制御部は、第１のパルス周期と、第１のパルス周期よりも長
い第２のパルス周期とが交互になるように第２の診断パルスを生成することができる。

また、前記パルステスト制御部は、チャンネル間短絡を検出した場合に、次回のパルス周期をさらに変更するようにしてもよい。

本発明によれば、他のパルステストに干渉しても、チャンネル異常を誤検出させないパルステスト装置が提供される。

本発明のパルステスト装置の実施形態であるデジタル入出力モジュールの構成例を示すブロック図である。 本実施形態の診断パルスについて説明する図である。 本実施形態のチャンネル間短絡の誤検出防止について説明する図である。 パルステスト機能を備えた従来のデジタル入出力モジュールの構成例を示すブロック図である。 パルステストによるチャンネル間短絡診断を説明する図である。 チャンネル間短絡の誤検出について説明する図である。 チャンネル間短絡の誤検出防止について説明する図である。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明のパルステスト装置の実施形態であるデジタル入出力モジュールの構成例を示すブロック図である。本図においてデジタル入出力モジュール１００は、フィールド機器４００と外部電源５００との間の接続、切断をチャンネル毎に制御する装置である。ただし、フィールド機器４００との間でチャンネル毎にデジタル信号を入出力する装置としてもよい。

デジタル入出力モジュール１００は、チャンネル間短絡等のチャンネル異常診断に関するブロックとして、パルステスト制御部１１０、スイッチ１２０、測定部１３０、診断部１４０を備えている。なお、チャンネル異常診断に関する機能以外のブロックについては、従来のデジタル入出力モジュールと同様とすることができるため、図示ならびに詳細な説明を省略する。

チャンネル異常の診断を行なう場合、パルステスト制御部１１０が、チャンネル毎にスイッチ１２０のオンオフを制御して診断パルスをフィールド機器４００に出力する。そして、チャンネル毎に設けられた測定部１３０でスイッチ１２０における電圧および電流を測定し、診断部１４０が測定結果に基づいてチャンネル異常を診断する。

本実施形態では、パルステスト制御部１１０は、少なくとも２種類のパルス周期で診断パルスを生成し、同じパルス周期が連続しないようにする。ここでは、Ｔｃ＋αとＴｃ−αの２種類とし、図２に示すように、パルス周期を交互に切り替えるものとする。複数種のパルス周期は、例えば、複数のタイマを備え、診断パルス毎にタイマを切り替えることにより実現することができる。もちろん他の方法で複数種のパルス周期を切り替えるようにしてもよい。

このように、２種類のパルス周期を交互に切り替えることにより、デジタル入出力モジュール１００は、パルス周期変更による誤検出防止機能を備えていない従来のデジタル入出力モジュール３００のパルステストに干渉したとしても、従来のデジタル入出力モジュール３００がチャンネル短絡を誤検出してしまうのを防ぐことができる。

例えば、図３において、モジュールＢを本実施形態のデジタル入出力モジュール１００とし、モジュールＡをパルス周期変更による誤検出防止機能を備えていない従来のデジタル入出力モジュール３００とした場合に、モジュールＢのＣｈ１の診断パルスがモジュールＡのＣｈ２に干渉しているとする。

この状況で、時刻ｔ１に、モジュールＡとモジュールＢの診断パルスのタイミングが一致したとしても、モジュールＢの次の診断パルスはＴｃ＋α後であるため、Ｔｃ後のモジュールＡの診断パルスのタイミングとずれる。したがって、チャンネル異常検知が連続せず、モジュールＡは、チャンネル間短絡と診断することはない。

なお、デジタル入出力モジュール１００自身が他のモジュールから干渉を受けた場合にチャンネル間短絡の誤検出を防ぐために、デジタル入出力モジュール１００は、チャンネル間短絡等のチャンネル異常を検出すると、次回の診断パルスの周期を変更する機能を備えていることが望ましい。これにより、チャンネル間短絡を誤検出することも誤検出させることも防止できる。

本実施形態のように、診断パルスの周期をＴｃ＋αとＴｃ−αの２種類とし、交互に切り替えることにより、診断パルスの平均周期はＴｃとなる。このため、デジタル入出力モジュール１００で実際にチャンネル間短絡が生じている場合の検出期間は、平均すると従来のデジタル入出力モジュール３００と同等とすることができる。

例えば、連続する３つのパルスで異常が検出されると、チャンネル間短絡が発生していると診断し、アラームを発報する場合に、従来のデジタル入出力モジュール３００では、３×Ｔｃの時間でチャンネル間短絡を検出することができる。これに対し、本実施形態のデジタル入出力モジュール１００も平均３×Ｔｃの時間でチャンネル間短絡を検出できることになる。

なお、本実施形態では、診断パルスの周期をＴｃ＋αとＴｃ−αの２種類としたが、診断パルスの周期は３種類以上であってもよい。この場合、実際にチャンネル間短絡が生じている場合の検出期間を従来と同様にするため、診断パルスの周期の平均値がＴｃとなるようにそれぞれの周期および切り替え順序を定めることが望ましい。

また、デジタル入出力モジュール１００毎に、診断パルスの周期を異ならせるようにしてもよい。

１００…デジタル入出力モジュール
１１０…パルステスト制御部
１２０…スイッチ
１３０…測定部
１４０…診断部
３００…デジタル入出力モジュール
３１０…パルステスト制御部
３２０…スイッチ
３３０…測定部
３４０…診断部
４００…フィールド機器
５００…外部電源

Claims (3)

1. あるチャンネルで第１の診断パルスを一定間隔で連続的に出力し、他のチャンネルで測定することにより、前記第１のモジュールのチャンネル間短絡が診断される第１のモジュールと、
   あるチャンネルで第２の診断パルスを連続的に出力し、他のチャンネルで測定することにより、前記第２のモジュールのチャンネル間短絡を診断する第２のモジュールと、
   を有するパルステスト装置であって、
   前記第２のモジュールに設けられ、連続する診断パルス周期が２種類以上異なるように前記第２の診断パルスを生成するパルステスト制御部を備えることを特徴とするパルステスト装置。
2. 前記パルステスト制御部は、第１のパルス周期と、第１のパルス周期よりも長い第２のパルス周期とが交互になるように前記第２の診断パルスを生成することを特徴とする請求項１に記載のパルステスト装置。
3. 前記パルステスト制御部は、チャンネル間短絡を検出した場合に、次回のパルス周期をさらに変更することを特徴とする請求項１または２に記載のパルステスト装置。