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JP2012203447A - Input output device having hart communication function - Google Patents

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JP2012203447A
JP2012203447A JP2011064597A JP2011064597A JP2012203447A JP 2012203447 A JP2012203447 A JP 2012203447A JP 2011064597 A JP2011064597 A JP 2011064597A JP 2011064597 A JP2011064597 A JP 2011064597A JP 2012203447 A JP2012203447 A JP 2012203447A
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Japan
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signal
hart communication
hart
unit
wiring
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JP2011064597A
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Takashi Komiyama
高志 小宮山
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Azbil Corp
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Azbil Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】故障発生時のメンテナンスを容易にする。
【解決手段】4〜20mAの直流信号に、デジタル信号を1200Hzと2200Hzとの周波数信号に変換して表した交流信号を重畳することで生成されるHART通信信号を、HART通信対応機器10から配線20を介して受信し、この受信したHART通信信号を4〜20mAの直流信号および交流信号に分離するHART通信部111と、HART通信部111により分離された4〜20mAの直流信号および交流信号に基づいて、自HART−IOユニット11からHART通信対応機器10までの状態を診断する診断部112と、を備える。
【選択図】図2
To facilitate maintenance when a failure occurs.
A HART communication signal generated by superimposing an AC signal expressed by converting a digital signal into a frequency signal of 1200 Hz and 2200 Hz on a DC signal of 4 to 20 mA is wired from a HART communication compatible device 10. 20, the HART communication unit 111 that separates the received HART communication signal into a 4 to 20 mA DC signal and an AC signal, and the 4 to 20 mA DC signal and the AC signal separated by the HART communication unit 111. And a diagnosis unit 112 for diagnosing the state from the own HART-IO unit 11 to the HART communication-compatible device 10.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、HART通信機能を有する入出力装置に関する。   The present invention relates to an input / output device having a HART communication function.

生産プロセスを管理する現場では、発信機能を有する各種のフィールド機器(例えばセンサやバルブ等)をプラントに設置し、フィールド機器から発信される信号をシステムに取り込むことで、各種の生産プロセスを管理している。生産プロセスを管理するシステムとして、例えばセンサから取得した流量や温度、圧力等に基づいてバルブの開度等を制御するものがある。近年、このようなプロセス管理システムに接続されるフィールド機器として、HART(Highway Addressable Remote Transducer)通信機能を搭載したもの(以下、「HART通信対応機器」という。)が採用されている。HART通信対応機器は、測定値や制御値を示す4〜20mAの直流信号に、デジタル信号を1200Hzと2200Hzとの周波数信号に変換して表した交流信号を重畳することで生成される信号(以下、「HART通信信号」という。)を入出力する。つまり、HART通信対応機器は、測定値や制御値の他に、各種の情報を付加してやりとりすることができる。下記特許文献1および特許文献2には、HART通信対応機器を用いたシステムが開示されている。   At the site where production processes are managed, various field devices (for example, sensors and valves) having a transmission function are installed in the plant, and various production processes are managed by incorporating signals transmitted from the field devices into the system. ing. As a system for managing a production process, for example, there is a system that controls the opening degree of a valve based on a flow rate, temperature, pressure, or the like acquired from a sensor. In recent years, as a field device connected to such a process management system, a device equipped with a HART (Highway Addressable Remote Transducer) communication function (hereinafter referred to as “HART communication compatible device”) has been adopted. A HART communication-compatible device generates a signal generated by superimposing an AC signal represented by converting a digital signal into a frequency signal of 1200 Hz and 2200 Hz on a DC signal of 4 to 20 mA indicating a measured value or a control value (hereinafter, referred to as a HART communication compatible device). , “HART communication signal”). That is, the HART communication-compatible device can exchange various information in addition to the measurement value and the control value. The following Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose systems using HART communication-compatible devices.

特開2003−186503号公報JP 2003-186503 A 特許第4129715号公報Japanese Patent No. 4129715

上述した生産プロセスを管理するシステムでは、HART通信対応機器と、その上位側にある通信モジュールとの間で故障が発生した場合に、故障の内容や発生した箇所を特定する手段がないため、故障発生時のメンテナンスに時間を要してしまう。   In the above-described system for managing production processes, when a failure occurs between a HART communication-compatible device and a communication module on the higher side, there is no means for identifying the content of the failure and the location where the failure occurred. Time is required for maintenance when it occurs.

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、故障発生時のメンテナンスを容易にすることができるHART通信機能を有する入出力装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems caused by the prior art, and an object thereof is to provide an input / output device having a HART communication function that can facilitate maintenance when a failure occurs. .

本発明に係るHART通信機能を有する入出力装置は、第1信号に第2信号を重畳して生成されるHART通信信号を外部の機器から配線を介して受信し、当該受信した前記HART通信信号を前記第1信号および前記第2信号に分離するHART通信部と、前記HART通信部により分離された前記第1信号および前記第2信号に基づいて、自装置から前記外部の機器までの状態を診断する診断部と、を備える。   An input / output device having a HART communication function according to the present invention receives a HART communication signal generated by superimposing a second signal on a first signal from an external device via a wire, and receives the received HART communication signal. HART communication unit that separates the first signal and the second signal, and the state from the own device to the external device based on the first signal and the second signal separated by the HART communication unit A diagnosis unit for diagnosis.

かかる構成を採用することで、外部の機器から配線を介して送信され、HART通信部により分離された第1信号および第2信号に基づいて、自装置から外部の機器までの状態を診断することが可能となる。   By adopting such a configuration, the state from the own device to the external device is diagnosed based on the first signal and the second signal transmitted from the external device via the wiring and separated by the HART communication unit. Is possible.

前記診断部は、前記第1信号の値および前記第2信号の値を比較することで、前記外部の機器および前記配線の状態を診断することとしてもよい。また、前記診断部は、前記配線の状態が、正常または配線異常のいずれに該当するのかを特定することで、前記配線の状態を診断することとしてもよい。   The diagnosis unit may diagnose the state of the external device and the wiring by comparing the value of the first signal and the value of the second signal. The diagnosis unit may diagnose the state of the wiring by specifying whether the state of the wiring corresponds to normal or abnormal wiring.

前記診断部は、前記診断の結果に対応するデジタル信号を、自装置を監視する監視系統側の機器宛に送信し、前記第2信号に対応するデジタル信号を、自装置を監視する監視系統側の機器宛に送信することとしてもよい。   The diagnostic unit transmits a digital signal corresponding to the result of the diagnosis to a device on the monitoring system side that monitors the own device, and a digital signal corresponding to the second signal is transmitted to the monitoring system side that monitors the own device. It is good also as transmitting to addressed equipment.

前記第1信号は4〜20mAの直流信号であり、前記第2信号はデジタル信号を変換した周波数信号で表される交流信号であることとしてもよい。   The first signal may be a DC signal of 4 to 20 mA, and the second signal may be an AC signal represented by a frequency signal obtained by converting a digital signal.

本発明によれば、故障発生時のメンテナンスを容易にすることができるHART通信機能を有する入出力装置を提供することができる。   According to the present invention, an input / output device having a HART communication function capable of facilitating maintenance when a failure occurs can be provided.

実施形態におけるHART通信機能を有する入出力装置を採用したプロセス管理システムの構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the process management system which employ | adopted the input / output device which has a HART communication function in embodiment. 本実施形態におけるHART通信機能を有する入出力装置の機能構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the function structure of the input / output device which has a HART communication function in this embodiment. 診断結果の具体例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the specific example of a diagnostic result.

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除するものではない。すなわち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment described below is merely an example, and does not exclude application of various modifications and techniques not explicitly described below. That is, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present invention.

まず、図1を参照して、実施形態におけるHART通信機能を有する入出力装置(以下、「HART−IOユニット」という。)を採用したプロセス管理システムの構成について説明する。図1に示すように、プロセス管理システム1は、HART通信対応機器10i、10oと、HART−IOユニット11i、11oと、フィールド機器12i、12oと、IOユニット13i、13oと、HUB14と、機器監視部15と、コントローラ17と、運転操作部19と、を有する。   First, the configuration of a process management system that employs an input / output device having a HART communication function (hereinafter referred to as “HART-IO unit”) in the embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the process management system 1 includes HART communication compatible devices 10i and 10o, HART-IO units 11i and 11o, field devices 12i and 12o, IO units 13i and 13o, a HUB 14, and device monitoring. A unit 15, a controller 17, and a driving operation unit 19.

HART−IOユニット11i、11oおよびIOユニット13i、13oの上位側に設けられるコントローラ17および運転操作部19が、プロセスを制御する制御系統を構成する。一方、HART−IOユニット11i、11oの上位側に設けられるHUB14および機器監視部15が、HART通信対応機器10i、10oの状態等を監視する監視系統を構成する。   The controller 17 and the operation unit 19 provided on the upper side of the HART-IO units 11i and 11o and the IO units 13i and 13o constitute a control system that controls the process. On the other hand, the HUB 14 and the device monitoring unit 15 provided on the upper side of the HART-IO units 11i and 11o constitute a monitoring system for monitoring the status of the HART communication-compatible devices 10i and 10o.

制御系統を構成するHART−IOユニット11i、11oおよびIOユニット13i、13oとコントローラ17との間は、例えば、低速な通信バス18で接続される。監視系統を構成するHART−IOユニット11i、11oとHUB14との間は、イーサネット(登録商標)規格の通信ケーブル16で接続される。   The HART-IO units 11i and 11o and the IO units 13i and 13o constituting the control system and the controller 17 are connected by a low-speed communication bus 18, for example. The HART-IO units 11i, 11o and the HUB 14 constituting the monitoring system are connected by an Ethernet (registered trademark) standard communication cable 16.

HART通信対応機器10iおよびフィールド機器12iとしては、例えば、流量センサや圧力センサ、温度センサ等の各種センサを用いることができる。HART通信対応機器10oおよびフィールド機器12oとしては、例えば、流量制御弁や圧力制御弁等のバルブまたはポンプやファン等のアクチュエータを用いることができる。   As the HART communication-compatible device 10i and the field device 12i, for example, various sensors such as a flow rate sensor, a pressure sensor, and a temperature sensor can be used. As the HART communication-compatible device 10o and the field device 12o, for example, a valve such as a flow rate control valve or a pressure control valve or an actuator such as a pump or a fan can be used.

HART通信対応機器10i、10oは、HART通信機能を搭載したフィールド機器であり、HART通信信号を入出力する。HART通信信号は、4〜20mAの直流信号に、デジタル信号を1200Hzと2200Hzとの周波数信号に変換して表した交流信号を重畳することで生成される信号である。   The HART communication-compatible devices 10i and 10o are field devices equipped with a HART communication function, and input / output a HART communication signal. The HART communication signal is a signal generated by superimposing an AC signal expressed by converting a digital signal into a frequency signal of 1200 Hz and 2200 Hz on a DC signal of 4 to 20 mA.

上記直流信号は、HART通信対応機器やフィールド機器ごとに設定される一つの変数の値を示す信号である。変数の値としては、例えば、流量、圧力、温度等の測定値や、弁開度等の制御値が該当する。上記デジタル信号は、例えば、HART通信対応機器内で収集可能な各種のデータを示す信号である。各種のデータとしては、例えば、HART通信対応機器におけるプロセス情報や、HART通信対応機器に組み込まれているハードウェアの故障情報が該当する。なお、HART通信対応機器の測定値や制御値を各種のデータに含めることとしてもよい。   The DC signal is a signal indicating the value of one variable set for each HART communication-compatible device or field device. Examples of variable values include measured values such as flow rate, pressure, and temperature, and control values such as valve opening. The digital signal is, for example, a signal indicating various data that can be collected in the HART communication-compatible device. As various data, for example, process information in a HART communication-compatible device and hardware failure information incorporated in the HART communication-compatible device are applicable. In addition, it is good also as including the measured value and control value of a HART communication corresponding | compatible apparatus in various data.

HART通信対応機器10i、10oは、例えば、以下にようにしてHART通信信号を生成する。最初に、HART通信対応機器10i、10oは、1と0とで表されるデジタル信号を、1200Hzの周波数信号と2200Hzの周波数信号とで表される交流信号に変換する。続いて、HART通信対応機器10i、10oは、変換後の交流信号を、測定値や制御値等を示す4〜20mAの直流信号に重畳する。これにより、HART通信信号が生成される。   The HART communication-compatible devices 10i and 10o generate the HART communication signal as follows, for example. First, the HART communication-compatible devices 10i and 10o convert a digital signal represented by 1 and 0 into an AC signal represented by a 1200 Hz frequency signal and a 2200 Hz frequency signal. Subsequently, the HART communication-compatible devices 10i and 10o superimpose the converted AC signal on a 4 to 20 mA DC signal indicating a measurement value, a control value, and the like. Thereby, a HART communication signal is generated.

HART−IOユニット11i、11oは、HART通信対応機器10i、10oとの間でHART通信信号を送受信するとともに、制御系統または監視系統との間で4〜20mAの直流信号またはデジタル信号を送受信する入出力装置である。HART−IOユニット11i、11oは、例えば、以下のようにしてHART通信信号から4〜20mAの直流信号とデジタル信号とを生成する。最初に、HART−IOユニット11i、11oは、受信したHART通信信号を、1200Hzの周波数信号および2200Hzの周波数信号で表される交流信号と4〜20mAの直流信号とに分離する。続いて、HART−IOユニット11i、11oは、分離後の交流信号をデジタル信号に変換する。   The HART-IO units 11i and 11o send and receive HART communication signals to and from the HART communication-compatible devices 10i and 10o, and send and receive 4 to 20 mA DC signals or digital signals to and from the control system or monitoring system. Output device. For example, the HART-IO units 11i and 11o generate a 4 to 20 mA DC signal and a digital signal from the HART communication signal as follows. First, the HART-IO units 11i and 11o separate the received HART communication signal into an AC signal represented by a 1200 Hz frequency signal and a 2200 Hz frequency signal and a 4 to 20 mA DC signal. Subsequently, the HART-IO units 11i and 11o convert the separated AC signals into digital signals.

機器監視部15は、HART−IOユニット11i、11oから出力されたデジタル信号を、HUB14を介して受信する。機器監視部15は、受信したデジタル信号に基づいて、HART通信対応機器でのプロセスの実行状況や、HART通信対応機器に組み込まれているハードウェアの故障状況、HART通信対応機器のメンテナンスおよび修理の必要時期等を診断する。機器監視部15は、診断結果等をモニタに表示する。これにより、運用者は、HART通信対応機器を監視することができる。   The device monitoring unit 15 receives the digital signal output from the HART-IO units 11 i and 11 o via the HUB 14. Based on the received digital signal, the device monitoring unit 15 performs the process execution status in the HART communication compatible device, the failure status of the hardware incorporated in the HART communication compatible device, and the maintenance and repair of the HART communication compatible device. Diagnose the necessary time. The device monitoring unit 15 displays the diagnosis result and the like on the monitor. Thereby, the operator can monitor the HART communication-compatible device.

コントローラ17は、HART通信対応機器10i、10oやフィールド機器12i、12oを制御することで、生産プロセスの実施状態を制御する。具体的に、例えば、コントローラ17は、HART通信対応機器10iまたはフィールド機器12iから取得した流量や圧力等の測定値に基づいて、HART通信対応機器10oまたはフィールド機器12oを制御することで、バルブの開度等を調節する。   The controller 17 controls the implementation state of the production process by controlling the HART communication-compatible devices 10i, 10o and the field devices 12i, 12o. Specifically, for example, the controller 17 controls the HART communication-compatible device 10o or the field device 12o based on the measured values such as the flow rate and pressure acquired from the HART communication-compatible device 10i or the field device 12i, thereby Adjust the opening.

運転操作部19は、コントローラ17で受信した4〜20mAの直流信号に基づいてHART通信対応機器10iおよびフィールド機器12iの運転内容をモニタに表示する。これにより、運用者は、HART通信対応機器10iおよびフィールド機器12iの運転内容を把握することが可能となる。運転操作部19は、運用者の操作指示に従って、HART通信対応機器10i、10oまたはフィールド機器12i、12oの運転状態を操作する。運転状態の操作内容としては、例えば、機器の起動操作や停止操作等が該当する。   The driving operation unit 19 displays the operation contents of the HART communication-compatible device 10 i and the field device 12 i on the monitor based on the 4 to 20 mA DC signal received by the controller 17. As a result, the operator can grasp the operation details of the HART communication-compatible device 10i and the field device 12i. The driving operation unit 19 operates the operating state of the HART communication-compatible devices 10i, 10o or the field devices 12i, 12o in accordance with an operation instruction from the operator. The operation content in the operating state corresponds to, for example, device start-up operation or stop operation.

図2を参照して、本実施形態におけるHART−IOユニット11の機能構成について説明する。図2に示すように、HART−IOユニット11は、HART通信部111と、診断部112とを有する。HART−IOユニット11は、HART−IOユニット11iまたはHART−IOユニット11oのいずれであってもよい。   With reference to FIG. 2, the functional configuration of the HART-IO unit 11 in the present embodiment will be described. As shown in FIG. 2, the HART-IO unit 11 includes a HART communication unit 111 and a diagnosis unit 112. The HART-IO unit 11 may be either the HART-IO unit 11i or the HART-IO unit 11o.

HART通信部111は、HART通信対応機器10から受信したHART通信信号を、4〜20mAの直流信号と交流信号とに分離し、診断部112に送信する。HART通信部111および診断部112は、第1の信号線S1を介して4〜20mAの直流信号を送受信し、第2の信号線S2を介して交流信号を送受信する。   The HART communication unit 111 separates the HART communication signal received from the HART communication-compatible device 10 into a 4 to 20 mA DC signal and an AC signal, and transmits them to the diagnosis unit 112. The HART communication unit 111 and the diagnosis unit 112 transmit and receive a 4 to 20 mA DC signal via the first signal line S1, and transmit and receive an AC signal via the second signal line S2.

診断部112は、物理的には、例えばCPUおよびその周辺デバイスで構成する。診断部112は、HART通信部111から受信した直流信号と交流信号とに基づいて、HART−IOユニット11の下位側に配備されている配線20やHART通信対応機器10の状態を診断し、診断結果を機器監視部15に送信する。下位側の状態としては、例えば、配線の劣化状態や断線状態、HART通信対応機器の異常状態等が該当する。   The diagnosis unit 112 is physically configured by, for example, a CPU and its peripheral devices. The diagnosis unit 112 diagnoses the state of the wiring 20 and the HART communication-compatible device 10 arranged on the lower side of the HART-IO unit 11 based on the DC signal and the AC signal received from the HART communication unit 111, and diagnoses The result is transmitted to the device monitoring unit 15. As the lower-level state, for example, a wiring deterioration state, a disconnection state, an abnormal state of a HART communication-compatible device, or the like is applicable.

ここで、例えば、配線20の絶縁等が劣化してリークが発生している場合や、配線20が断線しかけて直流インピーダンスが増加している場合には、4〜20mAの直流信号が大きく乱れるのに対し、高周波の周波数信号で構成される交流信号はほとんど乱れることなく、通信が行われる。したがって、4〜20mAの直流信号の状態と交流信号の状態とを比較することで、配線20の劣化状態を判定することが可能となる。   Here, for example, when the insulation or the like of the wiring 20 is deteriorated and a leak occurs, or when the wiring 20 is disconnected and the DC impedance is increased, the DC signal of 4 to 20 mA is greatly disturbed. On the other hand, the AC signal composed of the high frequency signal is communicated with almost no disturbance. Therefore, it is possible to determine the deterioration state of the wiring 20 by comparing the state of the DC signal of 4 to 20 mA with the state of the AC signal.

図3を参照して、配線20の劣化状態を判定する際の具体例について説明する。ここで、図3に示す4〜20mAの直流信号の値は、正常値として取り得る4〜20mAの値に対応させて0〜100%で表している。つまり、直流信号が4mAのときには0%で表し、20mAのときには100%で表す。交流信号の値も同様に、交流信号の正常値として取り得る値の範囲に対応させて0〜100%で表している。   A specific example of determining the deterioration state of the wiring 20 will be described with reference to FIG. Here, the value of the DC signal of 4 to 20 mA shown in FIG. 3 is represented by 0 to 100% corresponding to the value of 4 to 20 mA that can be taken as a normal value. That is, when the DC signal is 4 mA, it is represented by 0%, and when it is 20 mA, it is represented by 100%. Similarly, the value of the AC signal is represented by 0 to 100% corresponding to the range of values that can be taken as normal values of the AC signal.

また、この説明で用いるHART通信対応機器10は、4〜20mAの直流信号に対する想定誤差の範囲が−0.1%〜0.1%であるものとする。また、このHART通信対応機器10には、交流信号の値として63%が予め設定されているものとする。   In addition, it is assumed that the HART communication-compatible device 10 used in this description has an assumed error range of −0.1% to 0.1% for a DC signal of 4 to 20 mA. Further, it is assumed that 63% is set in advance as the value of the AC signal in the HART communication-compatible device 10.

図3の一段目に示すように、第1の信号線S1を介して受信した4〜20mAの直流信号の値が63.1%であり、第2の信号線S2を介して受信した交流信号の値が63%である場合、診断部112は、配線20が正常であると判定する。この場合、交流信号の値は上記設定値と同値であるのに対し、直流信号の値は、上記設定値すなわち交流信号の値よりも0.1%高い値となる。しかしながら、この0.1%の誤差は上記想定誤差の範囲内となるため、診断部112は、配線20が正常であると判定する。   As shown in the first row of FIG. 3, the value of the 4-20 mA DC signal received via the first signal line S1 is 63.1%, and the AC signal received via the second signal line S2. When the value of 63 is 63%, the diagnosis unit 112 determines that the wiring 20 is normal. In this case, the value of the AC signal is the same as the set value, whereas the value of the DC signal is 0.1% higher than the set value, that is, the value of the AC signal. However, since this 0.1% error is within the range of the assumed error, the diagnosis unit 112 determines that the wiring 20 is normal.

図3の二段目に示すように、第1の信号線S1を介して受信した4〜20mAの直流信号の値が58%であり、第2の信号線S2を介して受信した交流信号の値が63%である場合、診断部112は、配線異常であると判定する。この場合、交流信号の値は上記設定値と同値であるのに対し、直流信号の値は、上記設定値すなわち交流信号の値よりも5%低い値となる。そして、この5%の誤差は上記想定誤差の範囲外となるため、診断部112は、配線20に異常があると判定する。このような状況は、配線20が劣化している場合に現れる特有な現象となる。   As shown in the second stage of FIG. 3, the value of the 4-20 mA DC signal received via the first signal line S1 is 58%, and the AC signal received via the second signal line S2 is 58%. When the value is 63%, the diagnosis unit 112 determines that the wiring is abnormal. In this case, the value of the AC signal is the same as the set value, whereas the value of the DC signal is 5% lower than the set value, that is, the value of the AC signal. Since this 5% error is outside the range of the assumed error, the diagnosis unit 112 determines that the wiring 20 is abnormal. Such a situation is a unique phenomenon that appears when the wiring 20 is deteriorated.

このように、配線20の劣化状態は、交流信号の値が設定値と同値である場合における直流信号の値と交流信号の値との差に応じて適宜判定することができる。具体的には、交流信号の値と設定値とが同値である場合に、直流信号の値と交流信号の値との差が上記想定誤差の範囲を超えて大きくなる程、配線が劣化していると判定することができる。   Thus, the deterioration state of the wiring 20 can be appropriately determined according to the difference between the value of the DC signal and the value of the AC signal when the value of the AC signal is the same as the set value. Specifically, when the value of the AC signal is equal to the set value, the wiring deteriorates as the difference between the value of the DC signal and the value of the AC signal increases beyond the range of the assumed error. Can be determined.

また、4〜20mAの直流信号の値を監視することで、上記配線20の劣化状態の他に、配線20の断線状態やHART通信対応機器10の異常状態についても判定することができる。例えば、図3の三段目に示すように、第1の信号線S1を介して受信した4〜20mAの直流信号の値が“−25%”つまり0mAである場合には、配線20が断線していると判定することができる。さらに、図3の四段目に示すように、第1の信号線S1を介して受信した4〜20mAの直流信号の値が0〜100%の範囲外である場合には、HART通信対応機器10に故障等の異常があると判定することができる。なお、断線やHART通信対応機器10に異常がある場合には、交流信号は受信されない。   Further, by monitoring the value of the DC signal of 4 to 20 mA, it is possible to determine not only the deterioration state of the wiring 20 but also the disconnection state of the wiring 20 and the abnormal state of the HART communication-compatible device 10. For example, as shown in the third row of FIG. 3, when the value of the 4 to 20 mA DC signal received via the first signal line S1 is “−25%”, that is, 0 mA, the wiring 20 is disconnected. Can be determined. Furthermore, as shown in the fourth row of FIG. 3, when the value of the 4-20 mA DC signal received via the first signal line S1 is outside the range of 0-100%, the HART communication compatible device 10 can be determined to have an abnormality such as a failure. In addition, an AC signal is not received when there is an abnormality in the disconnection or the HART communication-compatible device 10.

図2に示す診断部112は、1200Hzの周波数信号と2200Hzの周波数信号とで表される交流信号を、1と0とで表されるデジタル信号に変換してから、機器監視部15宛に送信する機能と、4〜20mAの直流信号をコントローラ17宛に送信する機能と、をさらに有する。なお、これらの機能は、診断部112の機能から切り離し、診断部112とは別の機能としてHART−IOユニット11内に備えることとしてもよい。   The diagnostic unit 112 shown in FIG. 2 converts an AC signal represented by a 1200 Hz frequency signal and a 2200 Hz frequency signal into a digital signal represented by 1 and 0, and then transmits the digital signal to the device monitoring unit 15. And a function of transmitting a DC signal of 4 to 20 mA to the controller 17. Note that these functions may be separated from the functions of the diagnosis unit 112 and provided in the HART-IO unit 11 as functions different from the diagnosis unit 112.

上述してきたように、本実施形態におけるHART−IOユニットによれば、HART通信対応機器10から配線20を介して送信され、HART通信部111により分離された4〜20mAの直流信号および交流信号に基づいて、配線20の劣化状態や断線状態、HART通信対応機器10の異常状態を診断することが可能となる。それゆえに、故障が発生したときに、故障の内容や故障の発生個所を特定することができるため、故障発生時のメンテナンスを容易にすることが可能となる。   As described above, according to the HART-IO unit in the present embodiment, the 4-20 mA DC signal and the AC signal transmitted from the HART communication-compatible device 10 via the wiring 20 and separated by the HART communication unit 111 are converted to the HART-IO unit. Based on this, it is possible to diagnose the deterioration state or disconnection state of the wiring 20 and the abnormal state of the HART communication-compatible device 10. Therefore, when a failure occurs, it is possible to specify the content of the failure and the location where the failure has occurred, so that maintenance at the time of the failure can be facilitated.

なお、上述した実施形態では、一つのCPUで診断部112を構成する場合について説明したが、二つのCPUで診断部を構成することとしてもよい。この場合には、例えば、第1のCPUに対応する第1の診断部と、第2のCPUに対応する第2の診断部と、を備え、HART通信部111により分離された4〜20mAの直流信号を第1の診断部で受信し、HART通信部111により分離された交流信号を第2の診断部で受信する。第1の診断部および第2の診断部は、HART通信部111から信号を受信するたびに、信号を受信したことを示す受信通知を相互に送信し合うこととする。これにより、一方の診断部がHART通信部111からの信号を受信したにもかかわらず、他方の診断部からの受信通知を受信できない場合には、他方の診断部、すなわち他方のCPUに故障等の異常があると判定することが可能となる。これにより、HART通信部111により分離された4〜20mAの直流信号および交流信号に基づいて、自HART−IOユニット11内からHART通信対応機器10内までの状態を診断することが可能となる。   In the above-described embodiment, the case where the diagnostic unit 112 is configured by one CPU has been described. However, the diagnostic unit may be configured by two CPUs. In this case, for example, the first diagnostic unit corresponding to the first CPU and the second diagnostic unit corresponding to the second CPU are provided, and the 4-20 mA separated by the HART communication unit 111 is provided. The DC signal is received by the first diagnosis unit, and the AC signal separated by the HART communication unit 111 is received by the second diagnosis unit. Each time the first diagnosis unit and the second diagnosis unit receive a signal from the HART communication unit 111, the first diagnosis unit and the second diagnosis unit mutually transmit a reception notification indicating that the signal has been received. As a result, when one diagnostic unit receives a signal from the HART communication unit 111 and cannot receive a reception notification from the other diagnostic unit, the other diagnostic unit, that is, the other CPU has a failure or the like. It is possible to determine that there is an abnormality. This makes it possible to diagnose the state from the own HART-IO unit 11 to the HART communication-compatible device 10 based on the 4-20 mA DC signal and AC signal separated by the HART communication unit 111.

また、上述した実施形態において、HART通信対応機器10が、自機器に特有な情報を診断情報としてHART−IOユニット11に送信することとしてもよい。診断情報としては、例えば、自機器がHART−IOユニット11に送信する値の変化率の上限値等が該当する。これにより、HART−IOユニット11では、HART通信対応機器10ごとに異なる通信品質に応じて配線の劣化状態や機器の異常状態を判定することができるため、診断部による判定精度を向上させることが可能となる。   In the above-described embodiment, the HART communication-compatible device 10 may transmit information unique to the device itself to the HART-IO unit 11 as diagnostic information. As the diagnostic information, for example, an upper limit value of a change rate of a value transmitted by the own device to the HART-IO unit 11 corresponds. Thereby, since the HART-IO unit 11 can determine the deterioration state of the wiring and the abnormal state of the device according to the communication quality that differs for each HART communication-compatible device 10, the determination accuracy by the diagnosis unit can be improved. It becomes possible.

1…プロセス管理システム、10…通信対応機器、11…HART−IOユニット、12…フィールド機器、13…IOユニット、14…HUB、15…機器監視部、16…通信ケーブル、17…コントローラ、18…通信バス、19…運転操作部、20…配線、111…HART通信部、112…診断部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Process management system, 10 ... Communication corresponding | compatible apparatus, 11 ... HART-IO unit, 12 ... Field device, 13 ... IO unit, 14 ... HUB, 15 ... Equipment monitoring part, 16 ... Communication cable, 17 ... Controller, 18 ... Communication bus, 19 ... driving operation part, 20 ... wiring, 111 ... HART communication part, 112 ... diagnostic part.

Claims (6)

第1信号に第2信号を重畳して生成されるHART通信信号を外部の機器から配線を介して受信し、当該受信した前記HART通信信号を前記第1信号および前記第2信号に分離するHART通信部と、
前記HART通信部により分離された前記第1信号および前記第2信号に基づいて、自装置から前記外部の機器までの状態を診断する診断部と、
を備えることを特徴とするHART通信機能を有する入出力装置。
A HART communication signal generated by superimposing the second signal on the first signal is received from an external device via a wiring, and the received HART communication signal is separated into the first signal and the second signal. A communication department;
Based on the first signal and the second signal separated by the HART communication unit, a diagnostic unit for diagnosing a state from the own device to the external device;
An input / output device having a HART communication function.
前記診断部は、前記第1信号の値および前記第2信号の値を比較することで、前記外部の機器および前記配線の状態を診断する、
ことを特徴とする請求項1記載のHART通信機能を有する入出力装置。
The diagnosis unit diagnoses the state of the external device and the wiring by comparing the value of the first signal and the value of the second signal.
The input / output device having a HART communication function according to claim 1.
前記診断部は、前記配線の状態が、正常または配線異常のいずれに該当するのかを特定することで、前記配線の状態を診断する、
ことを特徴とする請求項2記載のHART通信機能を有する入出力装置。
The diagnosis unit diagnoses the state of the wiring by specifying whether the state of the wiring corresponds to normal or abnormal wiring,
The input / output device having a HART communication function according to claim 2.
前記診断部は、前記診断の結果に対応するデジタル信号を、自装置を監視する監視系統側の機器宛に送信する、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のHART通信機能を有する入出力装置。
The diagnostic unit transmits a digital signal corresponding to the result of the diagnosis to a device on the monitoring system side that monitors the own device,
The input / output device having a HART communication function according to any one of claims 1 to 3.
前記診断部は、前記第2信号に対応するデジタル信号を、自装置を監視する監視系統側の機器宛に送信する、
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のHART通信機能を有する入出力装置。
The diagnostic unit transmits a digital signal corresponding to the second signal to a device on the monitoring system side that monitors the own device,
5. An input / output device having a HART communication function according to claim 1.
前記第1信号は4〜20mAの直流信号であり、前記第2信号はデジタル信号を変換した周波数信号で表される交流信号であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のHART通信機能を有する入出力装置。   The first signal is a DC signal of 4 to 20 mA, and the second signal is an AC signal represented by a frequency signal obtained by converting a digital signal. An input / output device having the described HART communication function.
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