JP6320128B2 - センサ配線確認システムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、センサとコントローラ等の処理装置との接続を確認するセンサ配線確認システムおよび方法に関するものである。

半導体製造装置では、ＥＥＳ（Equipment Engineering System）が実用段階へと移行してきている。ＥＥＳは、半導体製造装置が正常に機能しているかどうかをデータでチェックし、装置の信頼性や生産性を向上させるシステムである。ＥＥＳの主な目的は、装置自体を対象とする不具合検知（ＦＤ：Fault Detection）、不具合予知（ＦＰ：Fault Prediction）である（非特許文献１参照）。

ＦＤ／ＦＰには、装置コントロールレベル、モジュールレベル、サブシステムレベル、Ｉ／Ｏデバイスレベルという階層化の捉え方がある。装置コントロールレベルのＦＤ／ＦＰは、ホストまたはオペレータから指示された処理条件の基で装置機能が装置スペックの許容範囲内で動作しているかを監視／検知するＦＤ／ＦＰである。モジュールレベルのＦＤ／ＦＰは、デバイスもしくはサブシステムから構成されるモジュールが、指示値どおりに処理を行うことができるかを監視／検知するＦＤ／ＦＰである。サブシステムレベルのＦＤ／ＦＰは、フィードバック制御を行うような複数のデバイスからなる複合システムが、いくつかのパラメータ設定の基で安定して動作しているかを監視／検知するＦＤ／ＦＰである。Ｉ／ＯデバイスレベルのＦＤ／ＦＰは、装置を構成するセンサやアクチュエータが設計値どおりに安定して動作しているかを監視／検知するＦＤ／ＦＰである。このように、Ｉ／Ｏデバイスレベルの主体は、センサやアクチュエータである。

アクチュエータのＦＤ／ＦＰに関しては、（０，１）のビット列のデータ（アクチュエータデータ）で済むシーケンス制御的な動作については、特に実用段階にあると言える。
一方で、センサのＦＤ／ＦＰに関しては、温度、圧力、流量などのプロセス量が対象データになる。これらのデータについては、ｍｓｅｃ．レベルで全てのデータを保存するのが合理的とは言えない。そこで、センサのデータを装置が管理する処理単位毎に、あるいは一定の期間毎に代表値化して、代表値化した値をチェックするＥＥＳ対応の基板処理装置（特許文献１参照）などが提案されている。代表値とは、最大値、最小値、平均値などである。これらの代表値によりＦＤ／ＦＰが実現できれば、全てのデータを監視する場合と比較して通信量、必要メモリ量などを大幅に削減できるので効率的である。

また、多数のセンサをシステム内に備える場合に、センサＩＤも管理対象データとして扱う技術も提案されている（特許文献２参照）。この技術によれば、多数のセンサからの大量のデータを一元的に管理する場合に、データの取り違いなどが起こる危険性を低減できるので効率的である。

特開２０１０−２１９４６０号公報 再表２００７−１１０９６８号公報

「装置レベルでの装置機能の性能確認に関する解説書」，社団法人電子情報技術産業協会，２００５年３月２３日

上記の従来技術は、ＦＤ／ＦＰあるいは不具合低減としての意義は大きいが、いずれもセンサ自体は適切に設置・設定されていることが前提になっている。しかし、実際にはコントローラから長距離おいた位置（遠隔末端）に多数のセンサが設置されるので、特定のセンサが接続されるべきコントローラの入力端子（接続手段）に適切に接続されないケースもある。特に装置メンテナンス時に、多数のセンサ配線を一旦外した後に、再度配線および接続をやり直すケースにおいて誤配線・誤接続が発生しやすい。

図３は多数のセンサを備える装置の例として、例えば半導体製造に使用される加熱装置の構成を示すブロック図であり、図４は図３の加熱装置の問題点を説明する図である。図３の加熱装置は、被加熱物を加熱するための加熱処理炉１００と、加熱処理炉１００の内部に設置された複数のヒータＨ１〜Ｈ４と、それぞれヒータＨ１〜Ｈ４によって加熱される加熱処理炉１００内の制御ゾーンＺ１〜Ｚ４の温度を測定する複数の温度センサＳ１〜Ｓ４と、ヒータＨ１〜Ｈ４に出力する操作量ＭＶ１〜ＭＶ４を算出する温調計１０１−１〜１０１−４と、温調計１０１−１〜１０１−４から出力された操作量ＭＶ１〜ＭＶ４に応じた電力をそれぞれヒータＨ１〜Ｈ４に供給する電力調整器１０２−１〜１０２−４とから構成される。図４は温調計１０１−１〜１０１−４と温度センサＳ１〜Ｓ４の接続を一旦外した後に、再度接続したときに誤配線が生じた例を示しており、具体的には温調計１０１−２に接続すべき温度センサＳ２を温調計１０１−３に接続し、温調計１０１−３に接続すべき温度センサＳ３を温調計１０１−２に接続してしまった例を示している。

以上のような誤配線・誤接続を想定し、一般的にはセンサ実装作業者が一通りの確認作業を行なうようにしている。特に図３、図４に示した加熱装置のように温調計などのコントローラとセンサとを組合せ、フィードバックループを形成してフィードバック制御を行なう場合は、ループチェックという一連の作業として実施される。したがって、確認作業での見落としがないように作業者の注意が必要であり、作業効率は良好とは言えず、作業効率の改善が求められている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、センサとコントローラ等の処理装置との接続を確認する作業の効率を改善することができるセンサ配線確認システムおよび方法を提供することを目的とする。

本発明は、物理量を計測するセンサとセンサが計測した物理量に応じた処理を実行する処理装置とからなるシステムにおいて、前記センサと前記処理装置との接続を確認するセンサ配線確認システムであって、前記センサは、前記処理装置からのチェック信号を受信する受信手段と、この受信手段が前記チェック信号を受信したときに、チェック信号を受信したことを示す反応を起こす反応手段とを備え、前記処理装置は、前記センサが接続される接続手段と、接続確認の対象となるセンサを指定する指定手段と、指定されたセンサが接続されているはずの接続手段に接続されているセンサに対して前記チェック信号を送信する送信手段とを備え、前記センサは、さらに、接続確認実行の履歴情報を記憶する確認実行履歴記憶手段を備え、前記受信手段は、前記チェック信号を受信したときに、前記履歴情報を更新することを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ配線確認システムの１構成例において、前記センサは、さらに、前記確認実行履歴記憶手段に接続確認実行の履歴が全く登録されていないときに、センサと処理装置との接続確認が未実行であることを示すアラームを出力するアラーム出力手段を備えることを特徴とするものである。

また、本発明のセンサ配線確認システムの１構成例において、前記センサは、さらに、外部からの指示に応じて前記確認実行履歴記憶手段の履歴情報を初期状態にリセットするリセット手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ配線確認システムの１構成例において、前記センサの反応手段は、前記チェック信号の受信に応じた反応として、対応するＬＥＤを点灯または点滅させることを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ配線確認システムの１構成例において、前記センサのアラーム出力手段は、前記アラーム出力として、対応するＬＥＤを点灯または点滅させることを特徴とするものである。

また、本発明は、物理量を計測するセンサとセンサが計測した物理量に応じた処理を実行する処理装置とからなるシステムにおいて、前記センサと前記処理装置との接続を確認するセンサ配線確認方法であって、前記処理装置が接続確認の対象となるセンサを指定する指定ステップと、前記処理装置が、指定されたセンサが接続されているはずの接続手段に接続されているセンサに対してチェック信号を送信する送信ステップと、前記センサが前記処理装置からのチェック信号を受信する受信ステップと、前記センサが前記チェック信号を受信したときに、チェック信号を受信したことを示す反応を起こす反応ステップと、前記センサが前記チェック信号を受信したときに、確認実行履歴記憶手段に記憶されている接続確認実行の履歴情報を更新する更新ステップとを含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、処理装置がセンサに対してチェック信号を送信し、センサがチェック信号を受信したときに、チェック信号を受信したことを示す反応を起こすことにより、センサと処理装置との接続を確認する作業の効率を改善することができる。

また、本発明では、センサに、接続確認実行の履歴情報を記憶する確認実行履歴記憶手段を設けることにより、センサの誤った接続が見過ごされていたときに、この誤りがセンサを納入・設置したセンサ提供企業の責任なのか、接続確認作業を実施した実施企業の責任なのかを明確にする手掛かりを提供することができ、ビジネストラブルの発生を低減することができる。

また、本発明では、センサの確認実行履歴記憶手段に接続確認実行の履歴が全く登録されていないときにアラームを出力することにより、センサと処理装置との接続確認が未実行であることをオペレータに通知することができる。

また、本発明では、確認実行履歴記憶手段の履歴情報を初期状態にリセットするリセット手段をセンサに設けることにより、センサが処理装置に接続されたときにセンサからアラームが出力されるようにすることができる。

本発明の実施の形態に係るセンサ配線確認システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るセンサ配線確認システムの動作を示すフローチャートである。 加熱装置の構成を示すブロック図である。 加熱装置の問題点を説明する図である。

［発明の原理１］
発明者は、例えばコントローラ側から特定のセンサに対してループチェック信号を送信すると、遠隔末端のセンサに取付けられたＬＥＤが点灯するというように、コントローラからセンサに送信されたループチェック信号にセンサが反応する機能を設けることに想到した。この場合、センサは、ループチェック機能内蔵タイプのセンサとなる。

例えば多数の制御ループを有する製造装置内の計装であれば、コントローラからセンサにループチェック信号を送信することは、多数の制御ループの接続を確認する作業を行うことになる。しかし、全てのセンサが上記のようなループチェック機能内蔵タイプになるとは限らない。ループチェック機能内蔵タイプと内蔵タイプでないセンサが混在していると、ループチェック機能内蔵タイプのセンサであるにも拘わらず、ループチェック機能内蔵タイプのセンサではないとオペレータが誤って認識し、手作業で接続確認作業を行なってしまうことがあり得る。

ここで、センサ提供者とループチェック実施者が、通常は異なる企業であることに着眼しなければならない。すなわち、ループチェック機能を利用した接続確認実行の実績が分からないと、センサの誤った接続が見過ごされていたときに（誤接続放置）、この誤りがセンサを納入・設置したセンサ提供企業の責任（機能不全）なのか、接続確認作業を実施した実施企業の責任（作業不全）なのかが不明になり、ビジネストラブルに発展する。このことから、接続確認実行の履歴を、確認される側のセンサに自動登録することが好ましいことに想到した。すなわち、最低限の履歴情報として、例えばループチェック信号を受信した回数を自動登録し、この回数を読取可能にするというような構成とする。

［発明の原理２］
接続確認実行の履歴を自動登録するのであれば、接続確認実行の履歴が全く登録されていない場合に、接続確認未実行のアラームを出力することが可能になる。アラーム出力は、例えばセンサ側でＬＥＤを点滅させてもよいし、コントローラ側のモニタ画面でセンサＩＤ表示の色を変えてもよい。

以下、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は本発明の実施の形態に係るセンサ配線確認システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態は、上記発明の原理１、発明の原理２に対応する例である。ここでは、センサ配線確認システムをセンサ１と、簡易型のコントローラ２（温調計）で実現する例として説明する。

センサ１は、物理量（例えば温度）を計測するセンサ機能部１０と、コントローラ２からのループチェック信号を受信する受信部１１と、ループチェック信号を受信したときに、ループチェック信号を受信したことを示す反応を起こす反応部１２と、接続確認実行の履歴情報を記憶する確認実行履歴記憶部１３と、確認実行履歴記憶部１３に接続確認実行の履歴が全く登録されていないときに、センサ１とコントローラ２との接続確認が未実行であることを示すアラームを出力するアラーム出力部１４と、外部からの指示に応じて確認実行履歴記憶部１３の履歴情報を初期状態にリセットするリセット部１５とを備えている。なお、確認実行履歴記憶部１３は、センサ１の電源が切断されても情報を保持できる不揮発性のメモリでもよいし、電源が切断されると情報が失われる揮発性のメモリでもよい。

コントローラ２は、センサ１の配線が接続される接続部２０と、センサ１が計測した物理量に応じた処理（例えば温度制御）を実行するコントローラ機能部２１と、接続確認の対象となるセンサ１を指定する指定部２２と、指定されたセンサ１が接続されているはずの接続部２０に接続されているセンサに対してループチェック信号を送信する送信部２３と、センサ１と接続部２０との対応関係を記憶する対応関係記憶部２４とを備えている。対応関係記憶部２４は、不揮発性のメモリでもよいし、揮発性のメモリでもよい。

以下、本実施の形態のセンサ配線確認システムの動作を図２を参照して説明する。本実施の形態の処理の前提として、コントローラ２の接続部２０にはセンサ１の配線が接続されている。１台のコントローラ２に複数のセンサ１を接続する形態でもよいし、１台のコントローラ２に１個のセンサ１を接続した組合せ（フィードバックループ）が複数存在する形態でもよい。図３に示した例は、１台のコントローラ（温調計）に１個の温度センサを接続したものが４組（４ループ）存在する形態である。なお、１台のコントローラ２に複数のセンサ１が接続される場合、入力端子である接続部２０はセンサ毎に設けられる。センサ１と接続部２０との対応関係は対応関係記憶部２４に記憶される。

まず、初期状態として、センサ１の確認実行履歴記憶部１３には、ループチェック信号を受信した回数を示す接続確認実行履歴情報として初期値０（受信回数０）が登録されている。
センサ１とコントローラ２とを含む装置を工場などの現場に設置する作業員であるオペレータは、装置の設置後にセンサ１とコントローラ２の電源を投入する。また、装置のメンテナンスを行うオペレータは、必要に応じてセンサ１やコントローラ２の電源を切断した後に再度投入する。また、オペレータは、センサ１と、このセンサ１を接続した接続部２０との対応関係を対応関係記憶部２４に登録する。

センサ１のアラーム出力部１４は、センサ１の電源が投入されたとき、あるいはセンサ１が配線を介してコントローラ２に接続されたときに、確認実行履歴記憶部１３に初期値が登録されている場合（図２ステップＳ１においてＹＥＳ）、センサ１とコントローラ２との接続確認が未実行であることを示すアラームを出力する（図２ステップＳ２）。アラームの出力方法としては、例えば赤のＬＥＤを点滅または点灯させる等の方法がある。なお、センサ１がコントローラ２に接続されると、センサ１のセンサ機能部１０とコントローラ２の接続部２０との間で所定の通信処理が開始されるので、アラーム出力部１４は、センサ１がコントローラ２に接続されているかどうかを容易に認識することができる。

アラーム出力を認識したオペレータは、アラームを出力しているセンサ１を接続確認作業の対象として指定するよう、コントローラ２の指定部２２に対して指示を出す（図２ステップＳ３においてＹＥＳ）。
コントローラ２の送信部２３は、オペレータから指定部２２を介してセンサ１の指定を受けると、対応関係記憶部２４を参照し、指定されたセンサ１が接続されているはずの接続部２０を特定し、この接続部２０に接続されているセンサ１に対してループチェック信号を送信する（図２ステップＳ４）。こうして、指定されたセンサ１が接続されているはずの接続部２０に接続されているセンサに対してループチェック信号を送信する。なお、１台のコントローラ２に接続部２０が１つしかない構成では、接続部２０を特定する必要がないので、対応関係記憶部２４は必須の構成要素ではなく、接続部２０に接続されているセンサに対してループチェック信号を送信すればよい。また、ステップＳ３においてオペレータがセンサではなく、接続部２０を指定する方式であれば、対応関係記憶部２４は必須の構成要素ではなく、送信部２３は、指定された接続部２０に接続されているセンサに対してループチェック信号を送信すればよい。

センサ１の反応部１２は、受信部１１がコントローラ２からのループチェック信号を受信すると（図２ステップＳ５においてＹＥＳ）、ループチェック信号を受信したことを示す反応を起こす（図２ステップＳ６）。反応の方法としては、例えば青のＬＥＤを点灯または点滅させる等の方法がある。なお、ループチェック信号の送受信は限られた時間だけ行なわれるものであり、反応部１２は、ループチェック信号の受信から一定時間が経過すると、反応を停止する（例えば青のＬＥＤを消灯させる）。

センサ１の受信部１１は、コントローラ２からのループチェック信号を受信したときに、センサ１とコントローラ２との接続確認が実行されたものとして、確認実行履歴記憶部１３の接続確認実行履歴情報を更新する（図２ステップＳ７）。ここでは、接続確認実行履歴情報が初期値０から１（１回受信）に更新されることになる。

アラーム出力部１４は、確認実行履歴記憶部１３に記憶されている接続確認実行履歴情報が初期値０でなくなったことにより、アラームを停止する（図２ステップＳ８，Ｓ９）。アラーム出力として例えば赤のＬＥＤを点滅させていた場合には、赤のＬＥＤを消灯させる。

以上のようにして、オペレータはセンサ１とコントローラ２との接続を確認することができる。
なお、装置メンテナンスなどに伴いセンサ１をコントローラ２から外す場合、オペレータは、接続確認実行履歴情報をリセットするよう、センサ１のリセット部１５に対して手動操作で指示を出すことが好ましい。リセット部１５は、オペレータからの指示に応じて、確認実行履歴記憶部１３の接続確認実行履歴情報を初期値０にリセットする。これにより、センサ１をコントローラ２に再接続したときに図２の処理が実行されるようにすることができる。なお、外部からリセット部１５にリセット信号を入力することにより、リセット部１５によるリセット処理を実行させるようにしてもよい。

本実施の形態の構成によれば、図４で説明したような誤配線・誤接続が生じたときに、例えば温調計１０１−２からループチェック信号を送信すると温度センサＳ３のＬＥＤが点灯し、温調計１０１−３からループチェック信号を送信すると温度センサＳ２のＬＥＤが点灯するので、誤配線・誤接続を容易に発見することができる。なお、ループチェック信号の送受信の方向は、図３、図４の温度センサから温調計へと向かう矢印の方向（温度計測値信号の送信方向）とは逆向きである。

本実施の形態でセンサ１に登録する接続確認実行履歴情報は外部の装置によって読み出すことが可能である。したがって、センサの誤った接続が見過ごされていたときに（誤接続放置）、この誤りがセンサを納入・設置したセンサ提供企業の責任（機能不全）なのか、接続確認作業を実施した実施企業の責任（作業不全）なのかを明確にすることができ、ビジネストラブルの発生を低減することができる。

本実施の形態で説明したセンサ１とコントローラ２の各々は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。各々の装置のＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。

また、本実施の形態では、センサと接続される処理装置の例としてコントローラを例に挙げて説明しているが、これに限るものではなく、センサと有線で接続され、センサが計測した物理量に応じた処理を実行する処理装置であれば本発明を適用することが可能である。

本発明は、センサの接続を確認する技術に適用することができる。

１…センサ、２…コントローラ、１０…センサ機能部、１１…受信部、１２…反応部、１３…確認実行履歴記憶部、１４…アラーム出力部、１５…リセット部、２０…接続部、２１…コントローラ機能部、２２…指定部、２３…送信部。

Claims (10)

1. 物理量を計測するセンサとセンサが計測した物理量に応じた処理を実行する処理装置とからなるシステムにおいて、前記センサと前記処理装置との接続を確認するセンサ配線確認システムであって、
   前記センサは、
   前記処理装置からのチェック信号を受信する受信手段と、
   この受信手段が前記チェック信号を受信したときに、チェック信号を受信したことを示す反応を起こす反応手段とを備え、
   前記処理装置は、
   前記センサが接続される接続手段と、
   接続確認の対象となるセンサを指定する指定手段と、
   指定されたセンサが接続されているはずの接続手段に接続されているセンサに対して前記チェック信号を送信する送信手段とを備え、
   前記センサは、さらに、接続確認実行の履歴情報を記憶する確認実行履歴記憶手段を備え、
   前記受信手段は、前記チェック信号を受信したときに、前記履歴情報を更新することを特徴とするセンサ配線確認システム。
2. 請求項１記載のセンサ配線確認システムにおいて、
   前記センサは、さらに、前記確認実行履歴記憶手段に接続確認実行の履歴が全く登録されていないときに、センサと処理装置との接続確認が未実行であることを示すアラームを出力するアラーム出力手段を備えることを特徴とするセンサ配線確認システム。
3. 請求項１または２記載のセンサ配線確認システムにおいて、
   前記センサは、さらに、外部からの指示に応じて前記確認実行履歴記憶手段の履歴情報を初期状態にリセットするリセット手段を備えることを特徴とするセンサ配線確認システム。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセンサ配線確認システムにおいて、
   前記センサの反応手段は、前記チェック信号の受信に応じた反応として、対応するＬＥＤを点灯または点滅させることを特徴とするセンサ配線確認システム。
5. 請求項２記載のセンサ配線確認システムにおいて、
   前記センサのアラーム出力手段は、前記アラーム出力として、対応するＬＥＤを点灯または点滅させることを特徴とするセンサ配線確認システム。
6. 物理量を計測するセンサとセンサが計測した物理量に応じた処理を実行する処理装置とからなるシステムにおいて、前記センサと前記処理装置との接続を確認するセンサ配線確認方法であって、
   前記処理装置が接続確認の対象となるセンサを指定する指定ステップと、
   前記処理装置が、指定されたセンサが接続されているはずの接続手段に接続されているセンサに対してチェック信号を送信する送信ステップと、
   前記センサが前記処理装置からのチェック信号を受信する受信ステップと、
   前記センサが前記チェック信号を受信したときに、チェック信号を受信したことを示す反応を起こす反応ステップと、
   前記センサが前記チェック信号を受信したときに、確認実行履歴記憶手段に記憶されている接続確認実行の履歴情報を更新する更新ステップとを含むことを特徴とするセンサ配線確認方法。
7. 請求項６記載のセンサ配線確認方法において、
   さらに、前記センサが、前記確認実行履歴記憶手段に接続確認実行の履歴が全く登録されていないときに、センサと処理装置との接続確認が未実行であることを示すアラームを出力するアラーム出力ステップを含むことを特徴とするセンサ配線確認方法。
8. 請求項６または７記載のセンサ配線確認方法において、
   さらに、前記センサが外部からの指示に応じて前記確認実行履歴記憶手段の履歴情報を初期状態にリセットするリセットステップを含むことを特徴とするセンサ配線確認方法。
9. 請求項６乃至８のいずれか１項に記載のセンサ配線確認方法において、
   前記反応ステップは、前記チェック信号の受信に応じた反応として、対応するＬＥＤを点灯または点滅させることを特徴とするセンサ配線確認方法。
10. 請求項７記載のセンサ配線確認方法において、
    前記アラーム出力ステップは、前記アラーム出力として、対応するＬＥＤを点灯または点滅させることを特徴とするセンサ配線確認方法。

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