TW201602747A - 通訊異常檢測裝置、通訊異常檢測方法及程式 - Google Patents

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Abstract

提供一種通訊異常檢測裝置等，即使像例如PROFIBUS通訊般通訊線路的始終觀察未被準備於標準規格，也可自動地對該通訊線路的異常進行檢測。 通訊異常檢測裝置7的檢測部31始終觀察主裝置3與從裝置51之間的通訊線路的通訊電壓。通知部33在通訊電壓未滿設定值時，對主裝置3除了通知該警報之外，也通知識別通訊對象之從裝置的ID。主裝置3在顯示部15顯示異常並顯示特定處的維修保養警告，並且使維修保養警告顯示於藉由ID特定的從裝置5的顯示部23，並顯示維修保養預告。據此，即使是例如PROFIBUS通訊，也可提高維修保養性。           【代表圖】

Description

通訊異常檢測裝置、通訊異常檢測方法及程式
本發明是關於通訊異常檢測裝置、通訊異常檢測方法及程式，特別是關於對在主裝置與複數個從裝置之間進行的通訊的異常進行檢測之通訊異常檢測裝置等。
近年來，為了控制複數個電動閥致動器(electric valve actuator)(以下稱為[VA]。)，採用例如PROFIBUS通訊系統。在PROFIBUS通訊中，主裝置與複數個VA串列連接而進行通訊。在PROFIBUS通訊中，通訊線路(communication line)的始終觀察未被準備於標準規格。當使用這種PROFIBUS通訊而運用VA群時，定期地連接專用的分析器(analyzer)及/或通訊分析裝置(communication analysis device)以監視通訊線路。
在專利文獻1記載了如下的內容：在用以控制閥等的系統中，收集參數生成統計模型(statistical model)以實現品質預測及/或故障檢測(fault detection)。
 [專利文獻1] 日本國特開2013-084251號公報
但是，專利文獻1的技術是對藉由通訊收集到的參數，使用統計模型評價各裝置的動作，進行品質預測及/或故障檢測。通訊線路成為各裝置的通訊的基礎，不直接檢測通訊線路中的異常。
例如在PROFIBUS通訊中，通訊電壓因配線電阻的增加及/或各從裝置的接觸電阻(contact resistance)的增加而衰減。若在某處配線電阻及/或接觸電阻增加，則即使處於比該處還靠上游側(主裝置側)的從裝置能以適當的通訊電壓進行通訊，存在於比該處還靠下游側(與主裝置相反側)的從裝置成為衰減後的通訊電壓，而成為無法進行通訊的可能性高。若藉由主裝置檢測這種故障，則通常當作主裝置的故障被判斷，現場負責人以整個裝置為對象進行維修保養(maintenance)而成為極大的負擔。
因此，本發明的目的在於提供一種通訊異常檢測裝置等，即使像例如PROFIBUS通訊般通訊線路的始終觀察未被準備於標準規格，也可自動地對該通訊線路的異常進行檢測。
本案發明的第一觀點是一種通訊系統，在主裝置與複數個從裝置之間進行通訊，具備對在主裝置與複數個從裝置之間進行的通訊的異常進行檢測之通訊異常檢測裝置，前述通訊異常檢測裝置包含：檢測手段，對前述主裝置與至少一個前述從裝置之間的通訊電壓進行檢測；以及通知手段，若前述通訊電壓比設定電壓小，或者預料到會變得比前述設定電壓小的話，則對前述主裝置通知警告資訊。
本案發明的第二觀點是在第一觀點的通訊系統中，前述複數個從裝置包含：藉由通訊線路與前述主裝置連接之一個或複數個第一次從裝置，與經由前述第一次從裝置與前述主裝置進行通訊之第二次從裝置，前述檢測手段藉由讀入前述主裝置與前述第一次從裝置之間的通訊線路中的矩形波(rectangular wave)的上升或降低的電壓值檢測前述通訊電壓。
本案發明的第三觀點是在第一或第二觀點的通訊系統中，前述檢測手段監視前述通訊電壓以及用以識別通訊對象之從裝置的識別資訊，若檢測出前述通訊電壓為前述設定電壓以下，或者預料到會變得比前述設定電壓小的話，則前述通知手段對前述主裝置，除了前述警告資訊之外，還通知用以特定該通訊中的通訊對象的識別資訊，前述主裝置具備藉由通訊對藉由前述識別資訊特定的從裝置通知已被通知了警告資訊之通訊手段，前述從裝置具備若被通知已被通知了前述警告資訊，則顯示已被通知了前述警告資訊之顯示部。
本案發明的第四觀點是在第一或第二觀點的通訊系統中，前述通知手段比較以前檢測出的通訊電壓與之後檢測出的通訊電壓並判斷通訊電壓的衰減是否處於第一設定範圍，若通訊電壓的衰減超過前述第一設定範圍，則對前述主裝置通知警告資訊，以及/或者判斷與鄰接的從裝置的通訊電壓差是否處於第二設定範圍，若通訊電壓差超過前述第二設定範圍，則對前述主裝置通知警告資訊。
本案發明的第五觀點是一種通訊異常檢測方法，對在主裝置與複數個從裝置之間進行的通訊的異常進行檢測，包含：檢測步驟，對前述主裝置與至少一個前述從裝置之間的通訊電壓進行檢測；以及通知步驟，若前述通訊電壓比設定電壓小，或者預料到會變得比前述設定電壓小的話，則對前述主裝置通知警告資訊。
本案發明的第六觀點是一種程式，用以使電腦當作如下的手段發揮功能：檢測手段，對主裝置與至少一個從裝置之間的通訊中的通訊電壓進行檢測；以及通知手段，若前述通訊電壓比設定電壓小，或者預料到會變得比前述設定電壓小的話，則對前述主裝置通知警告資訊。
此外，也可以將本案發明當作穩定地記錄第六觀點的程式的電腦可讀取的記錄媒體而掌握。
而且，設定電壓、第一設定範圍、第二設定範圍也可以儲存於通訊異常檢測裝置所具備的儲存手段。
依照本案發明的各觀點，藉由在PROFIBUS通訊系統等中附加通訊異常檢測裝置，通訊異常檢測裝置始終對主裝置與從裝置之間的通訊線路中的通訊電壓進行檢測並對其降低進行判斷，即使通訊線路的始終觀察未被準備於標準規格，也可始終對主裝置與從裝置之間的通訊線路中的通訊電壓的降低故障的產生進行檢測及/或預測。
進而依照第二觀點，在像例如串列通信(serial communication)般一部分的從裝置(第一次從裝置)與主裝置直接(亦即不經由其他的從裝置)連接而進行通訊，其他的從裝置(第二次從裝置)經由第一次從裝置進行通訊的情形下，藉由始終對主裝置與第一次從裝置之間的通訊線路的通訊電壓進行檢測，可當作通訊系統整體而進行通訊電壓的異常降低的產生的檢測及/或預測。
進而依照第三觀點，可藉由特定對通訊電壓的降低故障的產生進行檢測及/或預測之從裝置而容易地特定產生配線電阻及/或接觸電阻的增加之處。進而用以特定通訊對象的識別資訊是用於通訊用的資訊，可以說是假想空間上的資訊。因此，藉由在各從裝置設置顯示部，在檢測出通訊電壓的降低時進行了通訊的從裝置顯示產生了異常的意旨，現場負責人可在實際空間的故障現場容易地特定故障處。
進而依照第四觀點，利用藉由始終檢測持續地對通訊電壓進行檢測並與過去檢測出的通訊電壓比較，或者可藉由利用與鄰接的從裝置的通訊電壓差，高精度地預測通訊電壓的降低。據此，藉由制定維修保養計畫(maintenance planning)所進行的預備的維修保養為可能，可抑制意料之外的故障的產生。此處，某從裝置的鄰接從裝置是指與該鄰接從裝置進行直接通訊的裝置。有該從裝置經由該鄰接從裝置與主裝置進行通訊的情形，與該鄰接從裝置經由該從裝置與主裝置進行通訊的情形。
以下，參照圖式就本案發明的實施例進行敘述。此外，本案發明的實施的形態不是被限定於以下的實施例。
[實施例] 圖1是顯示與本案發明的實施的形態有關的通訊系統的構成的一例之方塊圖。通訊系統1具備：主裝置3(本案請求項的[主裝置]的一例)，與複數個從裝置51 ，…，5N (本案請求項的[從裝置]的一例)(N是2以上的自然數。以下也有省略下標的情形。)，與通訊異常檢測裝置7(本案請求項的[通訊異常檢測裝置]的一例)。
在圖1中，主裝置3與從裝置5是進行PROFIBUS通訊的裝置，是進行串列通信的裝置。主裝置3與從裝置51 進行直接(亦即不經由其他的從裝置)通訊(從裝置51 是本案請求項的[第一次從裝置]的一例，其他的從裝置5是本案請求項的[第二次從裝置]的一例。)。從裝置51 與主裝置3及從裝置52 進行直接通訊。從裝置5i (i是2以上N-1以下的自然數)與從裝置5i-1 及5i+1 進行通訊。從裝置5N 與從裝置5N-1 進行通訊。從裝置51 的鄰接從裝置是從裝置52 。從裝置5i 的鄰接從裝置是從裝置5i-1 以及5i+1 。從裝置5N 的鄰接從裝置是從裝置5N-1 。
主裝置3具備通訊部11、監視部13以及顯示部15。從裝置5具備通訊部21、顯示部23以及控制部25。通訊異常檢測裝置7具備檢測部31、通知部33以及儲存部35。
主裝置3的通訊部11在與從裝置5的通訊部21之間進行通訊，控制各從裝置5的動作。從裝置5分別被賦予識別用的編號(ID)。主裝置3在與藉由ID特定的從裝置5之間進行通訊。在通訊時，為了特定通訊對象而包含含有ID的資訊。因此，檢測部31可藉由對ID進行檢測而檢測成為通訊對象的從裝置。
從裝置5是電動閥致動器(VA)，控制部25依照來自主裝置3的指示進行閥控制等。
通訊異常檢測裝置7的檢測部31在主裝置3和與主裝置3進行直接通訊的從裝置51 之間的通訊線路檢測通訊電壓。檢測部31藉由讀入通訊中的矩形波的上升或下降的電壓值而檢測通訊電壓(參照圖5)。檢測部31藉由一併檢測通訊中的從裝置5的ID而特定通訊對象之從裝置5。
儲存部35儲存設定值(本案請求項的[設定電壓]的一例)。若為PROFIBUS通訊，則進行DC5V下的通訊，設定值設定成例如2.5V。若檢測出的通訊電壓比設定值小的話，則通知部33將產生了通訊電壓的降低通知主裝置3。此時，通知部33一併通知從裝置5的ID。
而且，儲存部35儲存第一設定範圍(本案請求項的[第一設定範圍]的一例)。在相同從裝置中，若本次測定值與前次測定值之差的平方超過第一設定範圍，則通知部33將需要進行重要檢查通知主裝置3。此時，通知部33一併通知從裝置5的ID。
而且，儲存部35儲存第二設定範圍(本案請求項的[第二設定範圍]的一例)。若測定值與鄰接從裝置的測定值之差的平方超過第二設定範圍，則通知部33將需要進行重要檢查通知主裝置3。此時，通知部33一併通知從裝置5的ID。
監視部13可使警告資訊顯示於顯示部15而對現場負責人進行特定處的維修保養警告，並且可使用通訊對藉由ID特定了的從裝置5的顯示部23顯示產生了異常並顯示維修保養預告。現場負責人將從裝置5的顯示部23的顯示當作參考而特定通訊不穩定處，對其周邊的通信電路進行維修保養。據此，可提高維修保養性。
圖2是顯示圖1的通訊系統1的動作的一例之流程圖。通訊異常檢測裝置7的檢測部31監視通訊電壓(步驟ST1)。此時，監視ID與電壓位準(voltage level)。然後，判斷是否檢測出或者預測到通訊電壓的異常(步驟ST2)。通訊電壓的異常如前述，例如通知部33判斷本次測定值是否超過設定值，或者判斷本次測定值與前次測定值之差的平方是否超過第一設定範圍，或者判斷本次測定值與鄰接從裝置的測定值之差的平方是否超過第二設定範圍，以判斷是否通知警告資訊。進而也可藉由考慮履歷(history)而連更換的必要性也進行判斷。若電壓位準無異常，則返回到步驟ST1。
若電壓位準為異常，則對主裝置3的監視部13輸出在電壓降低檢測時所檢測出的ID和電壓降低的警告(警報(alarm))(步驟ST3)。監視部13在顯示部15顯示異常，並且對通訊部11使產生了電壓異常通知藉由ID特定的從裝置5的通訊部21(步驟ST4)。在已被通知了產生電壓異常的從裝置中，在顯示部23顯示產生了異常(步驟ST5)。現場負責人可藉由從裝置5的顯示部23的顯示容易地特定檢測出異常的從裝置5，藉由以該從裝置5為中心對周邊的通信電路進行維修保養，可容易地修復電壓降低異常(步驟ST6)。然後，返回到步驟ST1。
圖3是顯示通訊電壓之圖表，(a)是顯示正常的情形，(b)是顯示產生了異常的情形。在圖3中，橫軸是自主裝置起依序顯示串列連接的從裝置，縱軸是表示藉由主裝置與各從裝置的通訊檢測出的通訊電壓。通訊電壓若有各VA的支線電阻變動(resistance variation)則與下游側鄰接VA比較，有通訊電壓降低的情形，因此除了幾處的例外之外，原則上會隨著經由的從裝置增加而降低。(a)在正常的情形下，遍及全體為2.5V以上。當產生了異常時，到某從裝置為止為2.5V以上，但若超過該從裝置則成為2.5V以下。因此，成為無法進行通訊的可能性高。但是，該2.5V是以考慮了測定的誤差與個別差異的臨限值(threshold value)而被設定，成為完全無法進行通訊的可能性低。因此，使用通訊，對產生了異常的從裝置通知產生了通訊電壓異常。例如在檢測出複數台未滿設定值的從裝置的情形下，至少在未滿設定值之中使通訊電壓降低顯示於檢測出的通訊電壓值最高的從裝置也可以。例如使通訊電壓降低顯示於具有通訊電壓值2.5V以下的值的從裝置之中通訊電壓值最高的從裝置也可以，也可以依照電壓值的高低的順序對到規定的個數為止的從裝置進行通知並進行顯示。而且，使通訊電壓降低顯示於未滿設定值的所有從裝置也可以。
圖4是顯示鄰接通訊電壓差的平方之圖表。橫軸是表示從裝置，縱軸是表示與鄰接的從裝置的通訊電壓差的平方。若將第二設定範圍設定為0.02以下，則縱軸的值比0.02大的從裝置5成為當作下次的定期檢查對象。在圖4中，這種定期檢查對象被認定。同樣地，在定期的測定中得到的測定值的鄰接差的平方及/或與前次測定值的差的平方中，當大幅超過藉由系統指定的容許值時(例如3*3=9＜10，故10倍以上的情形)，輸出警告資訊。
圖5是顯示監視通訊電壓的矩形波的上升，讀入電壓值的情形的例子之圖。如圖5所示，可藉由監視通訊中的矩形波的電壓位準而檢測通訊電壓。
此外，本案發明不被限定於如圖1的構成，例如如樹狀結構(tree structure)般存在複數個直接連接於主裝置3的從裝置，通訊異常檢測裝置7在主裝置與直接連接的複數個從裝置之間檢測通訊電壓，對其降低進行檢測也可以。
1‧‧‧通訊系統
3‧‧‧主裝置
5‧‧‧從裝置
7‧‧‧通訊異常檢測裝置
11‧‧‧通訊部
13‧‧‧監視部
15‧‧‧顯示部
21‧‧‧通訊部
23‧‧‧顯示部
25‧‧‧控制部
31‧‧‧檢測部
33‧‧‧通知部
35‧‧‧儲存部
圖1是顯示與本案發明的實施的形態有關的通訊系統的構成的一例之方塊圖。 圖2是顯示圖1的通訊系統1的動作的一例之流程圖。 圖3(a)、(b)是顯示圖1的檢測部31所檢測的通訊電壓之圖表，(a)是顯示正常的情形之圖，(b)是顯示產生了異常的情形之圖。 圖4是顯示與鄰接從裝置之間的通訊電壓差的平方的一例之圖表。 圖5是顯示在通訊異常檢測裝置7中，監視通訊電壓的矩形波的上升並讀入電壓值的情形的電壓值的一例之圖。
1‧‧‧通訊系統
3‧‧‧主裝置
5‧‧‧從裝置
7‧‧‧通訊異常檢測裝置
11‧‧‧通訊部
13‧‧‧監視部
15‧‧‧顯示部
21‧‧‧通訊部
23‧‧‧顯示部
25‧‧‧控制部
31‧‧‧檢測部
33‧‧‧通知部
35‧‧‧儲存部

Claims (6)

  1. 一種通訊系統，在主裝置與複數個從裝置之間進行通訊， 具備對在主裝置與複數個從裝置之間進行的通訊的異常進行檢測之通訊異常檢測裝置， 該通訊異常檢測裝置包含：   檢測手段，對該主裝置與至少一個該從裝置之間的通訊電壓進行檢測；以及   通知手段，若該通訊電壓比設定電壓小，或者預料到會變得比該設定電壓小的話，則對該主裝置通知警告資訊。
  2. 如申請專利範圍第1項之通訊系統，其中該複數個從裝置包含：藉由通訊線路與該主裝置連接之一個或複數個第一次從裝置，與經由該第一次從裝置與該主裝置進行通訊之第二次從裝置， 該檢測手段藉由讀入該主裝置與該第一次從裝置之間的通訊線路中的矩形波的上升或降低的電壓值檢測該通訊電壓。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之通訊系統，其中該檢測手段監視該通訊電壓以及用以識別通訊對象之從裝置的識別資訊， 若檢測出該通訊電壓為該設定電壓以下，或者預料到會變得比該設定電壓小的話，則該通知手段對該主裝置，除了該警告資訊之外，還通知用以特定該通訊中的通訊對象的識別資訊， 該主裝置具備藉由通訊對藉由該識別資訊特定的從裝置通知已被通知了警告資訊之通訊手段， 該從裝置具備若被通知已被通知了該警告資訊，則顯示已被通知了該警告資訊之顯示部。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項之通訊系統，其中該通知手段 比較以前檢測出的通訊電壓與之後檢測出的通訊電壓並判斷通訊電壓的衰減是否處於第一設定範圍，若通訊電壓的衰減超過該第一設定範圍，則對該主裝置通知警告資訊，以及/或者 判斷與鄰接的從裝置的通訊電壓差是否處於第二設定範圍，若通訊電壓差超過該第二設定範圍，則對該主裝置通知警告資訊。
  5. 一種通訊異常檢測方法，對在主裝置與複數個從裝置之間進行的通訊的異常進行檢測，包含： 檢測步驟，對該主裝置與至少一個該從裝置之間的通訊電壓進行檢測；以及 通知步驟，若該通訊電壓比設定電壓小，或者預料到會變得比該設定電壓小的話，則對該主裝置通知警告資訊。
  6. 一種程式，用以使電腦當作如下的手段發揮功能： 檢測手段，對主裝置與至少一個從裝置之間的通訊中的通訊電壓進行檢測；以及 通知手段，若該通訊電壓比設定電壓小，或者預料到會變得比該設定電壓小的話，則對該主裝置通知警告資訊。
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