JP4103145B2 - Input module - Google Patents
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Description
本発明は、外部電源と、フィールド配線を介した全チャンネルの入力スイッチの接点とが外部接続され、内部において、前記外部電源の一方が前記全チャンネルの入力スイッチの接点の一方に、前記外部電源の他方がコモン電位に接続され、前記全チャンネルの入力スイッチの接点の他方が全チャンネルの第1電流検出抵抗を介して前記コモン電位に接続されると共に、前記全チャンネルの第1電流検出抵抗の端子間電圧を監視する電圧読み出し手段を具備する入力モジュールの配線診断に関する。 According to the present invention, an external power source and contacts of all channel input switches via field wiring are externally connected, and one of the external power sources is connected to one of the contact points of all channel input switches. Is connected to the common potential via the first current detection resistor of all channels, and the other of the contact points of the input switches of all channels is connected to the common potential. The present invention relates to wiring diagnosis of an input module including voltage reading means for monitoring a voltage between terminals .
入力モジュールに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。 Prior art documents related to the input module include the following.
プラントからのトリップ要求を入力してプラントを停止操作させる安全制御システムにおいては、トリップにより作動する入力スイッチの接点情報を、フィールド配線を介して安全制御システムの入力モジュールの端子に導く。 In a safety control system that inputs a trip request from a plant and stops the plant, contact information of an input switch that is activated by the trip is guided to a terminal of an input module of the safety control system via a field wiring.
フィールド配線の異常又は入力モジュール内部の異常により、見かけ上入力スイッチに状態変化があったと入力された場合には、安全制御システムは誤った停止操作をすることになり、プラント操業に重大な影響を与えるおそれがある。 If it is input that the input switch has apparently changed due to an abnormality in the field wiring or an abnormality in the input module, the safety control system will perform an erroneous stop operation, which will seriously affect the plant operation. There is a risk of giving.
従って、安全制御システムにおいては、フィールド配線の異常、入力モジュール内部の異常発生を確実に検出し、これらの異常時には入力スイッチの接点情報の入力を排除することができる診断機能を備えることが求められる。 Therefore, the safety control system is required to have a diagnostic function that can reliably detect abnormalities in the field wiring and abnormalities in the input module, and can eliminate the input of contact information of the input switch when these abnormalities occur. .
図5は、従来の入力モジュールの一般的な構成例を示す機能ブロック図である。10は多点入力モジュールであり、制御装置11及び端子1乃至端子4を有する。端子1と端子4間には多点共通の外部電源20(電圧:V_FIN)が接続されている。尚、太線で示す要素は多点共通要素、細線で示す要素はチャンネル毎にx点数存在する要素である。
FIG. 5 is a functional block diagram showing a general configuration example of a conventional input module.
端子2と端子3間は、フィールド配線L1,L2を介して入力スイッチS0の接点に夫々接続されている。フィールド配線L1,L2及び入力スイッチS0並びに端子2,端子3は、チャンネル毎に複数組存在するが、簡単のため1チャンネル分のみを省略して表示している。
The
多点入力モジュール10の内部において、端子1は端子2に直接接続され、入力スイッチS0の接点の一方に外部電源20の一方が接続される。端子3は、電流検出抵抗R1を介してコモン電位に接続され、端子4は直接コモン電位V_COMに接続されている。
Inside the
このような構成により、入力スイッチS0がオンとなれば電流Iが抵抗R1を流れ、その端子電圧Eiは外部電源電圧V_FINとなる。入力スイッチS0がオフでは電流Iが流れないので、抵抗R1の端子間電圧はコモン電位V_COMとなる。制御装置11は、この端子間電圧Eiを入力信号として受信し、電圧V_FINとV_COMの2値により入力スイッチS0のオンオフ状態を判断する。 With this configuration, when the input switch S0 is turned on, the current I flows through the resistor R1, and the terminal voltage Ei becomes the external power supply voltage V_FIN. Since the current I does not flow when the input switch S0 is off, the voltage across the resistor R1 becomes the common potential V_COM. The control device 11 receives the inter-terminal voltage Ei as an input signal, and determines the on / off state of the input switch S0 based on the binary values of the voltages V_FIN and V_COM.
図6は、図5で説明した回路構成をとる時に発生する可能性のある配線異常を分類した表である。異常発生の場所としては、外部配線異常(A)とモジュール内異常(B)に区分される。 FIG. 6 is a table in which wiring abnormalities that may occur when the circuit configuration described in FIG. 5 is adopted are classified. The location of the occurrence of abnormality is classified into external wiring abnormality (A) and in-module abnormality (B).
外部配線異常(A)は、外部短絡(1)、外部断線(2)、外部チャンネル間短絡(3)の3種の異常モードを有する。外部短絡は、端子3と2が短絡又は端子3と1が短絡する場合である。外部断線は、端子2又は端子3が断線する場合であるが、端子3と端子4が短絡する場合も含まれる。外部チャンネル間短絡は、端子3が他チャンネルの端子3と短絡する場合である。
The external wiring abnormality (A) has three types of abnormality modes: external short circuit (1), external disconnection (2), and external channel short circuit (3). An external short circuit is a case where
モジュール内異常(B)は、内部ON固着(4)、内部OFF固着(5)、内部チャンネル間短絡(6)の3種の異常モードを有する。内部ON固着は、モジュール内の入力回路がON方向に固着する場合である。内部OFF固着は、モジュール内の入力回路がOFF方向に固着する場合である。内部チャンネル間短絡は、モジュール内の入力回路が他チャンネルの入力回路と短絡する場合である。 The in-module abnormality (B) has three types of abnormality modes: internal ON fixing (4), internal OFF fixing (5), and internal channel short circuit (6). Internal ON sticking is when the input circuit in the module sticks in the ON direction. Internal OFF sticking is when the input circuit in the module sticks in the OFF direction. The internal channel short circuit is when the input circuit in the module is short-circuited with the input circuit of another channel.
図5に示す従来の入力モジュールでは、図6で説明した外部配線異常(外部短絡、外部断線、外部チャンネル間の短絡)及び内部異常(ON固着、OFF固着、チャンネル間短絡)を検出する診断機能を具備していないために、配線異常や内部異常が発生した場合に、対象チャンネルの入力が不定となってしまう問題がある。 In the conventional input module shown in FIG. 5, the diagnostic function for detecting the external wiring abnormality (external short circuit, external disconnection, short circuit between external channels) and internal abnormality (ON sticking, OFF sticking, short circuit between channels) described in FIG. Therefore, there is a problem that the input of the target channel becomes unstable when a wiring abnormality or an internal abnormality occurs.
従って、図5に示す従来の入力モジュールを安全制御システムの入力モジュールとして採用した場合には、フィールド配線の異常、入力モジュール内部の異常により、見かけ上入力スイッチS0の状態変化があったと制御装置11が判断する可能性があり、安全制御システムは誤った停止操作をすることになり、プラント操業に重大な影響を与えることになる。 Therefore, when the conventional input module shown in FIG. 5 is adopted as the input module of the safety control system, it is assumed that the state of the input switch S0 is apparently changed due to an abnormality in the field wiring or an abnormality in the input module. The safety control system will perform an erroneous stop operation, which will seriously affect the plant operation.
従って本発明が解決しようとする課題は、フィールド配線の異常、モジュール内部の異常による状態変化と、入力スイッチのオンオフによる状態変化とを識別して検出可能とする診断機能を備えた入力モジュールを実現することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to realize an input module having a diagnosis function that can detect and detect a field wiring abnormality, a state change caused by an abnormality in the module, and a state change caused by ON / OFF of an input switch. There is to do.
このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
(1)外部電源と、フィールド配線を介した全チャンネルの入力スイッチの接点とが外部接続され、内部において、前記外部電源の一方が前記全チャンネルの入力スイッチの接点の一方に、前記外部電源の他方がコモン電位に接続され、前記全チャンネルの入力スイッチの接点の他方が全チャンネルの第1電流検出抵抗を介して前記コモン電位に接続されると共に、前記全チャンネルの第1電流検出抵抗の端子間電圧を監視する電圧読み出し手段を具備する入力モジュールにおいて、
前記全チャンネルの入力スイッチの接点間に接続された、通常はオフに操作される第1スイッチ手段と、
前記電圧読み出し手段に入力信号を与える全チャンネルの第2電流検出抵抗に、前記全チャンネルの入力スイッチの接点の他方を同時に接続する、通常はオンに操作される第2スイッチ手段と、
前記第1スイッチ手段のオンオフを操作する第1操作信号及び前記第2スイッチ手段のオンオフを操作する第2操作信号を出力する診断管理手段と、
を備え、
前記診断管理手段は、前記第2スイッチ手段を同時にオンに操作した状態で、前記第1スイッチ手段を診断対象チャンネル毎に順次オンに操作し、その操作期間中に前記第2電流検出抵抗に発生する診断対象チャンネル以外の他チャンネルの入力信号レベルを前記電圧読み出し手段を介して監視し、その入力信号レベルが前記外部電源の電圧レベルを示すチャンネルを、前記診断対象チャンネルに入力モジュールの外部で短絡している、外部チャンネル間短絡異常と診断することを特徴とする入力モジュール。
In order to achieve such an object, the configuration of the present invention is as follows.
(1) The external power supply and the contacts of the input switches of all the channels via the field wiring are connected externally, and one of the external power supplies is connected to one of the contacts of the input switches of all the channels internally. The other is connected to a common potential, and the other contact of the input switches of all channels is connected to the common potential via the first current detection resistors of all channels, and the terminals of the first current detection resistors of all the channels In an input module comprising voltage reading means for monitoring the voltage between
First switch means connected between the contact points of the input switches of all the channels and normally operated off;
A second switch means that is normally turned on, and simultaneously connects the other of the contact points of the input switches of all the channels to the second current detection resistors of all the channels that give input signals to the voltage reading means;
Diagnostic management means for outputting a first operation signal for operating on / off of the first switch means and a second operation signal for operating on / off of the second switch means;
With
The diagnosis management means sequentially turns on the first switch means for each diagnosis target channel with the second switch means turned on at the same time, and is generated in the second current detection resistor during the operation period. The input signal level of the channel other than the diagnosis target channel is monitored via the voltage reading means, and the channel whose input signal level indicates the voltage level of the external power supply is short-circuited to the diagnosis target channel outside the input module. An input module characterized by diagnosing a short circuit abnormality between external channels .
(2)前記診断管理手段は、前記第2スイッチ手段を同時にオフに操作した状態で、前記第1スイッチ手段を診断対象チャンネル毎に順次オンに操作し、その操作期間中に前記第2電流検出抵抗に発生する診断対象チャンネル以外の他チャンネルの入力信号レベルを前記電圧読み出し手段を介して監視し、その入力信号レベルが前記コモン電位でない電圧レベルを示すチャンネルを、入力モジュールの内部でオン側に固着している、内部ON固着異常と診断することを特徴とする(1)に記載の入力モジュール。 (2) The diagnosis management means sequentially turns on the first switch means for each diagnosis target channel with the second switch means turned off at the same time, and detects the second current during the operation period. The input signal level of the channel other than the diagnosis target channel generated in the resistor is monitored via the voltage reading means, and the channel whose input signal level indicates a voltage level other than the common potential is turned on in the input module. The input module according to (1), wherein the input module is diagnosed as having an internal ON fixing abnormality .
(3)前記診断管理手段は、前記第2スイッチ手段を同時にオンに操作した状態で、前記第1スイッチ手段を診断対象チャンネル毎に順次オンに操作し、その操作期間中に第2電流検出抵抗に発生する診断対象チャンネル以外の入力信号レベルを前記電圧読み出し手段を介して監視し、その入力信号レベルが前記外部電源の電圧レベルにならないチャンネルを、入力モジュールの内部でオフ側に固着している、内部OFF固着異常と診断することを特徴とする(1)に記載の入力モジュール。 (3) The diagnosis management means sequentially turns on the first switch means for each diagnosis target channel with the second switch means turned on at the same time, and the second current detection resistor is operated during the operation period. The input signal level other than the diagnosis target channel occurring in the monitor is monitored via the voltage reading means, and the channel whose input signal level does not become the voltage level of the external power supply is fixed to the off side inside the input module. The input module according to (1), which is diagnosed as an internal OFF sticking abnormality .
(4)前記診断管理手段より出力される第3操作信号で操作され、前記外部電源の一方を前記前記全チャンネルの第2電流検出抵抗に接続する、通常はオフに操作される第3スイッチ手段を設け、
前記診断管理手段は、前記第2スイッチ手段を同時にオンに操作した状態で、前記第3スイッチ手段を診断対象チャンネル毎に順次オンに操作し、その操作期間中に第2電流検出抵抗に発生する診断対象チャンネル以外の入力信号レベルを前記電圧読み出し手段を介して監視し、前記診断対象チャンネルのオン操作に同期してその入力信号レベルが前記外部電源の電圧レベルを示すチャンネルを、入力モジュール内部で前記診断対象チャンネルと短絡している、内部チャンネル間短絡異常と診断することを特徴とする(1)に記載の入力モジュール。
(4) Third switch means which is operated by a third operation signal output from the diagnosis management means and connects one of the external power supplies to the second current detection resistors of all the channels, which is normally operated off. Provided,
The diagnosis management means sequentially turns on the third switch means for each diagnosis target channel with the second switch means turned on at the same time, and generates the second current detection resistor during the operation period. The input signal level other than the diagnosis target channel is monitored via the voltage reading means, and a channel whose input signal level indicates the voltage level of the external power supply is synchronized with the ON operation of the diagnosis target channel inside the input module. The input module according to (1), wherein an internal channel short-circuit abnormality that is short-circuited with the diagnosis target channel is diagnosed .
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
(1)入力レベル診断により外部短絡、外部断線異常が検出可能である。
(2)パルス診断により外部チャンネル間短絡異常が検出可能である。
(3)ON/OFF診断により内部配線のON固着異常、OFF固着異常及びチャンネル間短絡異常が検出可能である。
(4)上記により、フィールド配線の異常、モジュール内部の異常による状態変化と、入力スイッチのオンオフによる状態変化とを識別して検出可能となり、異常による状態変化を入力スイッチのが状態変化と誤認することのない入力モジュールを実現することができる。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
(1) External short circuit and external disconnection abnormality can be detected by input level diagnosis.
(2) A short circuit abnormality between external channels can be detected by pulse diagnosis.
(3) The ON / OFF diagnosis can detect internal wiring ON sticking abnormality, OFF sticking abnormality and inter-channel short circuit abnormality.
(4) Based on the above, it becomes possible to identify and detect a state change due to an abnormality in the field wiring, a module internal abnormality, and a state change due to ON / OFF of the input switch, and the state change due to the abnormality is mistaken as a state change of the input switch. A safe input module can be realized.
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図1は本発明を適用した入力モジュールの一実施形態を示す機能ブロック図である。図5で説明した従来の入力モジュールと同一要素には同一符号を付して説明を省略する。以下、本発明の特徴部につき説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of an input module to which the present invention is applied. The same elements as those of the conventional input module described with reference to FIG. Hereinafter, the characteristic part of the present invention will be described.
図1において、100は本発明が適用された多点入力モジュールであり、制御装置101は、電圧読み出し手段101a及びこの読み出し電圧を入力する診断管理手段101bを備えている。
In FIG. 1,
入力スイッチSW0近傍において、Q1は抵抗で実現される第1診断素子であり、入力スイッチSW0の接点の一方とフィールド配線L1,L2の一方間に直列接続されている。Q2は同じく抵抗で実現される第2診断素子であり、入力スイッチSW0の接点間に並列接続されている。これら診断素子Q1,Q2により、入力レベル診断を実行する診断部Aが形成されている。 In the vicinity of the input switch SW0, Q1 is a first diagnostic element realized by a resistor, and is connected in series between one of the contacts of the input switch SW0 and one of the field wirings L1, L2. Q2 is a second diagnostic element that is also realized by a resistor, and is connected in parallel between the contacts of the input switch SW0. These diagnostic elements Q1 and Q2 form a diagnosis unit A for executing input level diagnosis.
多点入力モジュール100内において、共通点P1は端子1及び端子2に接続され、共通点P2は端子3及び第1電流検出抵抗R1に接続されている。パルス診断用の第1スイッチ手段SW1は、チャンネル毎に設けられ、共通点P1と端子3間に接続されており、診断管理手段101bからの第1操作信号M1によりオンオフ制御され、通常はオフに操作されている。この第1スイッチ手段SW1により、パルス診断を実行する診断部Bが形成されている。
In the
多点共通の第2スイッチ手段SW2は、外部入力とモジュール内部とを切り分けるスイッチであり、共通点P2と共通点P3間に接続され、診断管理手段101bからの第2操作信号M2により同時にオンオフ制御され、通常はオンに操作されている。
The second switch means SW2 that is common to multiple points is a switch that separates the external input and the inside of the module. The second switch means SW2 is connected between the common point P2 and the common point P3, and is simultaneously turned on / off by the second operation signal M2 from the diagnosis management means 101b. Is normally operated on.
共通点P3とコモン電位間には、第2電流検出抵抗を形成する抵抗R2とR3の分圧回路に接続され、その分圧電圧が入力信号Eiとして電流読み出し手段101aに入力されている。 Between the common point P3 and the common potential, a voltage dividing circuit of resistors R2 and R3 forming a second current detection resistor is connected, and the divided voltage is inputted to the current reading means 101a as an input signal Ei.
第3スイッチ手段SW3は、共通点P1と共通点P3間に接続されたON/OFF診断用スイッチであり、チャンネル毎に設けられ、診断管理手段101bからの第3操作信号M3によりオンオフ制御され、通常はオフに操作されている。これら第2スイッチ手段SW2及び第3スイッチ手段SW3により、ON/OFF診断を実行する診断部Cが形成されている。 The third switch means SW3 is an ON / OFF diagnosis switch connected between the common point P1 and the common point P3. The third switch means SW3 is provided for each channel, and is on / off controlled by a third operation signal M3 from the diagnosis management means 101b. It is normally operated off. The second switch means SW2 and the third switch means SW3 form a diagnosis unit C that performs ON / OFF diagnosis.
このような回路構成によれば、端子3の電圧は以下の4レベルが存在し、制御装置101の電圧読み出し手段101aでは、4レベル夫々を識別して読み出し可能とされている。
V_FIN:外部電源20の電圧レベル
V_H:入力スイッチSW0がオン時の電圧レベル
V_L:入力スイッチSW0がオフ時の電圧レベル
V_COM:コモン電位のレベル。
ここで、各電圧レベルの値は、V_FIN> V_H> V_L> V_COMである。
According to such a circuit configuration, the voltage of the
V_FIN: Voltage level of
V_H: Voltage level when input switch SW0 is on
V_L: Voltage level when input switch SW0 is off
V_COM: Common potential level.
Here, the value of each voltage level is V_FIN>V_H>V_L> V_COM.
通常動作時には、制御装置101の診断管理手段101bの操作信号M1乃至M3によってSW1はオフ、SW2はオン、SW3はオフに操作されている。入力スイッチSW0がオフの場合には、端子3の電圧がV_Lとなり、制御装置101は入力信号Eiを経由してオフが入力されたと判断する。入力スイッチSW0がオンの場合には、端子3の電圧はV_Hとなり、制御装置101は入力信号Eiを経由してオンが入力されたと判断する。
During normal operation, SW1 is turned off, SW2 is turned on, and SW3 is turned off by operation signals M1 to M3 of the diagnosis management unit 101b of the
次に、これら診断部A,B,Cを用いた各種の異常診断の手法を、図6で分類した異常モード(1)乃至(6)の順に従い説明する。 Next, various abnormality diagnosis methods using the diagnosis units A, B, and C will be described in the order of the abnormality modes (1) to (6) classified in FIG.
外部短絡(1)及び外部断線(2):
外部配線の断線、短絡を検出するために、診断部Aにより入力レベル診断を行う。外部短絡とは端子2と端子3が短絡した、あるいは端子3と端子1が短絡した場合を言う。外部断線とは、端子2あるいは端子3が断線した、あるいは端子3と端子4が短絡した場合を言う。以下に入力レベル診断の手順を述べる。
External short circuit (1) and external disconnection (2):
In order to detect disconnection or short circuit of the external wiring, the diagnosis unit A performs input level diagnosis. The external short circuit means a case where the terminal 2 and the
まず、外部短絡について述べる。外部短絡を検出するためには、診断部Aの第1診断素子Q1が必要である。入力スイッチSW0がオンの場合、端子3は第1診断素子Q1により分圧されてV_FINより低い電圧となる。これをV_Hレベルとする。V_Hレベルが測定されると、制御装置101は入力スイッチSW0のオンが入力されたと判断する。また、入力スイッチSW0がオフの場合、端子3はV_COMレベルとなり、制御装置101は入力スイッチSW0のオフが入力されたと判断する。
First, the external short circuit will be described. In order to detect an external short circuit, the 1st diagnostic element Q1 of the diagnostic part A is required. When the input switch SW0 is on, the
これに対して、もし端子2と端子3が短絡、あるいは端子3と端子1が短絡した場合、端子3は電源電圧のV_FINレベルとなり、これにより外部短絡が検出される。
On the other hand, if the terminal 2 and the
次に外部断線について述べる。外部断線を検出するためには、診断部Aの第2診断素子Q2が必要である。入力スイッチSW0がオンの場合、端子3はV_FINレベルとなり、制御装置101は入力スイッチSW0のオンが入力されたと判断する。また、入力スイッチSW0がオフの場合、端子3は第2診断素子Q2の影響でV_COMより高い電圧となる。これをV_Lレベルとする。V_Lレベルが測定されると、制御装置101は入力スイッチSW0のオフが入力されたと判断する。
Next, external disconnection will be described. In order to detect an external disconnection, the second diagnostic element Q2 of the diagnostic unit A is necessary. When the input switch SW0 is on, the
これに対して、もし端子2が断線、端子3が断線、あるいは端子3と端子4が短絡した場合、端子3はV_COMレベルとなり、これにより外部断線異常を検出することができる。
On the other hand, if the terminal 2 is disconnected, the
外部短絡及び外部断線の検出は独立して実施可能であるが、図示のように第1診断素子Q1と第2診断素子Q2の両方を実装して、短絡及び断線の両方を検出することも可能である 。この場合、短絡はV_FINレベルで、断線はV_COMレベルで、オン入力はV_Hレベルで、オフ入力はV_Lレベルで入力信号Eiから読み出すことができる。 Although external short circuit and external disconnection can be detected independently, both the first diagnostic element Q1 and the second diagnostic element Q2 can be mounted as shown to detect both short circuit and disconnection. Is. In this case, the short circuit can be read from the input signal Ei at the V_FIN level, the disconnection at the V_COM level, the ON input at the V_H level, and the OFF input at the V_L level.
外部チャンネル間短絡(3):
外部チャンネル間短絡を検出するため、診断部Bによりパルス診断を実施する。外部チャンネル間短絡とは、あるチャンネルの端子3がモジュール外部で他のチャンネルの端子3と短絡する現象を言う。以下にパルス診断の手順を述べる。
External channel short circuit (3):
In order to detect a short circuit between external channels, the diagnosis unit B performs pulse diagnosis. The short circuit between external channels refers to a phenomenon in which a
通常状態(SW1はオフ、SW2はオン、SW3はオフ)から開始する。診断管理手段101bからの操作信号M1により、診断部Bの第1スイッチ手段SW1をオフからオンに操作する。その結果、診断対象チャンネルの端子3の電圧レベルはV_FINとなる。この時、他チャンネルの入力信号レベルを測定する。チャンネル間短絡がなければ、診断対象チャンネルの入力信号レベルのみV_FINとなり、その他のチャンネルの入力信号レベルはV_HまたはV_Lレベルとなるはずである。
It starts from the normal state (SW1 is off, SW2 is on, SW3 is off). The first switch means SW1 of the diagnosis unit B is operated from OFF to ON by the operation signal M1 from the diagnosis management means 101b. As a result, the voltage level of the
しかし、外部チャンネル間短絡している場合には、診断対象チャンネルの入力信号レベルがV_FINに変化するのに同期して短絡チャンネルの入力信号レベルがV_FINとなり、これにより外部チャンネル間短絡異常を検出することができる。 However, when the external channel is short-circuited, the input signal level of the short-circuited channel becomes V_FIN in synchronization with the change of the input signal level of the diagnosis target channel to V_FIN, and this detects a short-circuit abnormality between external channels. be able to.
図2は、外部チャンネル間短絡の発生例を説明する波形図である。(A)は、nチャンネルの操作信号M1であり、時刻t1より所定期間オンとなり、nチャンネルの第1スイッチ手段SW1をオンとする。(B)は、mチャンネルの操作信号M1であり、nチャンネルの操作信号M1のオン時間から遅れた時刻t2より所定期間オンとなり、nチャンネルの第1スイッチ手段SW1をオンとする。 FIG. 2 is a waveform diagram for explaining an example of occurrence of a short circuit between external channels. (A) is an n-channel operation signal M1, which is turned on for a predetermined period from time t1, and turns on the n-channel first switch means SW1. (B) is an m-channel operation signal M1, which is turned on for a predetermined period from time t2 delayed from the on-time of the n-channel operation signal M1, and turns on the n-channel first switch means SW1.
(C)は、外部チャンネル間短絡がないnチャンネルの入力信号Eiであり、時刻t1で(A)の操作信号M1に同期して入力信号レベルがV_FINとなる。(D)は、nチャンネルとチャンネル間短絡を生じたmチャンネルの入力信号Eiであり、時刻t2で(B)の操作信号M1に同期して入力信号のレベルがV_FINとなるが、その前の時刻t1で(A)の操作信号M1に同期して入力信号のレベルがV_FINとなる。 (C) is an n-channel input signal Ei without a short circuit between external channels, and the input signal level becomes V_FIN in synchronization with the operation signal M1 of (A) at time t1. (D) is an m-channel input signal Ei in which a short circuit between the n-channel and the channel has occurred, and at time t2, the level of the input signal becomes V_FIN in synchronization with the operation signal M1 in (B). At time t1, the level of the input signal becomes V_FIN in synchronization with the operation signal M1 in (A).
このようなパルス診断による外部チャンネル間短絡検出では、第1スイッチ手段SW1をオンに操作中に入力取得動作を行なってしまうことによって入力値を誤検出しないように、制御装置101はパルス診断タイミングが通常の入力取得動作と重ならないよう制御する。
In such a short-circuit detection between external channels by pulse diagnosis, the
内部ON固着(4)及び内部OFF固着(5):
内部ON固着、内部OFF固着異常を検出するため、診断部CによりON/OFF診断を実施する。内部ON固着、内部OFF固着とは、制御装置101の電圧読み出し手段101a、抵抗R2、抵抗R3等の内部故障により、端子3のレベルによらず入力信号EiのレベルがONに固着、あるいはOFFに固着して見える現象を言う。
Internal ON sticking (4) and internal OFF sticking (5):
In order to detect internal ON sticking and internal OFF sticking abnormality, the diagnosis unit C performs ON / OFF diagnosis. Internal ON sticking and internal OFF sticking means that the level of the input signal Ei is fixed to ON or OFF regardless of the level of the
ON/OFF診断は、通常状態(SW1はオフ、SW2はオン、SW3はオフ)から開始する。まず、モジュール外部とモジュール内部を切り離すために、診断管理手段101bからの第2操作信号M2により多点共通の第2スイッチ手段SW2をオフに操作する。 The ON / OFF diagnosis starts from a normal state (SW1 is off, SW2 is on, and SW3 is off). First, in order to separate the outside of the module from the inside of the module, the second switch means SW2 common to multiple points is turned off by the second operation signal M2 from the diagnosis management means 101b.
その時の全チャンネルの入力信号EiはV_COMレベルである。ここで、もしV_COMレベルでないチャンネルがあれば、このチャンネルをON固着異常と判断する。 At that time, the input signals Ei of all the channels are at the V_COM level. Here, if there is a channel that is not at the V_COM level, it is determined that this channel is abnormally stuck on.
次に、診断管理手段101bの第3操作信号M3により、診断対象チャンネルの第3スイッチ手段SW3をオンに操作する。その結果、診断対象チャンネルの入力信号EiのレベルはV_FINとなる。ここで、もしV_FINレベルにならないチャンネルがあれば、このチャンネルをOFF固着異常と判断する。 Next, the third switch means SW3 of the diagnosis target channel is turned on by the third operation signal M3 of the diagnosis management means 101b. As a result, the level of the input signal Ei of the diagnosis target channel becomes V_FIN. Here, if there is a channel that does not reach the V_FIN level, this channel is determined to be OFF sticking abnormality.
図3は、内部ON固着及び内部OFF固着の発生例を説明する波形図である。(A)は、多点共通の第2操作信号M2であり、時刻t1より時刻t2の期間に第2スイッチ手段SW2をオフに操作する。(B)は、nチャンネルの第3操作信号M3であり、第2スイッチ手段SW2がオフに操作されている時刻t1より時刻t2の期間中の時刻t3からのt4の期間にnチャンネルの第3スイッチ手段SW3をオンに操作する。 FIG. 3 is a waveform diagram illustrating an example of occurrence of internal ON fixation and internal OFF fixation. (A) is a second operation signal M2 common to multiple points, and the second switch means SW2 is turned off during a period from time t1 to time t2. (B) is an n-channel third operation signal M3, and the n-channel third operation signal M3 during the period t4 from the time t3 to the time t2 from the time t1 when the second switch means SW2 is turned off. The switch means SW3 is turned on.
(C)は内部OFF固着したnチャンネルの入力信号Eiのレベルであり、時刻t1より時刻t2の期間を含めてV_FINレベルにならず、V_COMレベルを維持している。 (C) is the level of the input signal Ei of the n channel fixed internally OFF, and does not become the V_FIN level including the period from the time t1 to the time t2, but maintains the V_COM level.
(D)は内部ON固着したnチャンネルの入力信号Eiのレベルであり、時刻t1より時刻t2の期間を含めてV_COMレベルにならず、V_FINレベルを維持している。 (D) is the level of the input signal Ei of the n-channel with the internal ON fixed, and does not become the V_COM level including the period from time t1 to time t2, but maintains the V_FIN level.
内部チャンネル間短絡(6):
内部チャンネル間短絡異常を検出するため、診断部CによりON/OFFF診断を実施する。内部チャンネル間短絡とは、あるチャンネルの第3スイッチ手段SW3から入力信号Eiが制御装置101に入力されるまでの箇所が、他のチャンネルの第3スイッチ手段SW3から入力信号Eiが制御装置101に入力されるまでの箇所と短絡する現象を言う。
Internal channel short circuit (6):
In order to detect a short circuit abnormality between internal channels, the diagnosis unit C performs ON / OFFF diagnosis. The internal channel short-circuit is a point until the input signal Ei is input to the
第2スイッチ手段SW2がオフに操作され、診断対象チャンネルの第3スイッチ手段SW3がオンに操作された状態で、他チャンネルの入力信号レベルを測定する。内部チャンネル間短絡がなければ、診断対象チャンネルの入力信号レベルのみV_FINとなり、その他のチャンネルの入力信号レベルはVCOMレベルとなるはずである。 In the state where the second switch means SW2 is turned off and the third switch means SW3 of the diagnosis target channel is turned on, the input signal level of the other channel is measured. If there is no short circuit between internal channels, only the input signal level of the diagnosis target channel should be V_FIN, and the input signal levels of the other channels should be VCOM levels.
しかし、内部チャンネル間短絡している場合には、診断対象チャンネルの入力信号レベルEiがV_FINに変化するのに同期して相手チャンネルの入力信号レベルEiがV_FINレベルとなる。これにより、内部チャンネル間短絡を検出することができる。 However, when the internal channel is short-circuited, the input signal level Ei of the counterpart channel becomes the V_FIN level in synchronization with the change of the input signal level Ei of the diagnosis target channel to V_FIN. Thereby, a short circuit between internal channels can be detected.
図4は、内部チャンネル間短絡の発生例を説明する波形図である。(A)は、多点共通の第2操作信号M2であり、時刻t1より時刻t2の期間及び時刻t3より時刻t4の期間に多点共通の第2スイッチ手段SW2をオフに操作する。 FIG. 4 is a waveform diagram for explaining an example of occurrence of a short circuit between internal channels. (A) is a multipoint common second operation signal M2, which turns off the multipoint common second switch means SW2 during a period from time t1 to time t2 and from time t3 to time t4.
(B)は、nチャンネルの第3操作信号M3であり、第2スイッチ手段SW2がオフに操作されている時刻t1より時刻t2の期間中の時刻t5からt6の期間にnチャンネルの第3スイッチ手段SW3をオンに操作する。 (B) is an n-channel third operation signal M3, and an n-channel third switch during a period from time t5 to time t6 from time t1 to time t2 when the second switch means SW2 is turned off. The means SW3 is turned on.
(C)は、mチャンネルの第3操作信号M3であり、第2スイッチ手段SW2がオフの操作されている時刻t3より時刻t4の期間中の時刻t7からt8の期間にmチャンネルの第3スイッチ手段SW3をオンに操作する。 (C) is the m-channel third operation signal M3, and the m-channel third switch during the period from the time t7 to the time t8 during the time t4 from the time t3 when the second switch means SW2 is turned off. The means SW3 is turned on.
(D)は、正常なnチャンネルの入力信号Eiのレベルであり、(B)の操作信号M3に同期して時刻t5より時刻t6の期間にV_FINレベルに変化する。 (D) is the level of the normal n-channel input signal Ei, and changes to the V_FIN level in the period from time t5 to time t6 in synchronization with the operation signal M3 in (B).
(E)は、nチャンネルと内部チャンネル間短絡を生じたmチャンネルの入力信号Eiのレベルであり、時刻t7より時刻t8の期間にV_FINレベルに変化すると共に、その前の時刻t5より時刻t6の期間にnチャンネルの入力信号Eiのレベル変化に同期してV_FINレベルに変化する。 (E) is the level of the input signal Ei of the m channel that caused a short circuit between the n channel and the internal channel, and changes to the V_FIN level in the period from time t7 to time t8, and from time t5 before that to time t6. During the period, the level changes to the V_FIN level in synchronization with the level change of the n-channel input signal Ei.
内部ON固着及び内部OFF固着並びに内部チャンネル間短絡を検出するためのON/OFFF診断では、第2スイッチ手段SW2をオフに操作中に入力取得動作を行なってしまわないように、制御装置101はON/OFF診断のタイミングが通常の入力取得動作と重ならないよう制御する。
In the ON / OFFF diagnosis for detecting internal ON fixation, internal OFF fixation, and internal channel short circuit, the
本発明の入力モジュールでは、パルス診断で使用する第1スイッチ手段SW1の操作信号M1は、図2(A)に示した形態以外にも変更が可能である。本発明の入力モジュールでは、パルス診断で第1スイッチ手段SW1をオンするとき、端子3の電圧がV_FINに変化するため、入力スイッチSW0をオンオフさせるプラント側の装置に影響を与える場合がある。そのような場合には、操作信号M1のオン時間を短縮したり、操作信号M1をオンさせる周期を延ばす等の調整が可能である。 In the input module of the present invention, the operation signal M1 of the first switch means SW1 used in the pulse diagnosis can be changed other than the form shown in FIG. In the input module of the present invention, when the first switch means SW1 is turned on in pulse diagnosis, the voltage at the terminal 3 changes to V_FIN, which may affect the plant-side device that turns the input switch SW0 on and off. In such a case, it is possible to make adjustments such as shortening the ON time of the operation signal M1 or extending the period for turning on the operation signal M1.
操作信号M2,M3は、図3及び図4に示した形態以外にも変更が可能である。実施形態の入力モジュールでは、1つのチャンネルのON/OFF診断を行うたびに第2スイッチ手段SW2をオフ→オン→オフとしているが、SW2をオフ→オン中に全てのチャンネルのON/OFF診断を行うことも可能である。 The operation signals M2 and M3 can be changed in addition to the forms shown in FIGS. In the input module of the embodiment, every time the ON / OFF diagnosis of one channel is performed, the second switch means SW2 is turned off → on → off, but the ON / OFF diagnosis of all channels is performed while SW2 is turned off → on. It is also possible to do this.
実施形態では、各チャンネルの入力信号Eiの2レベルを1点ずつ測定する例を説明したが、多点入力のコンパレータを使用する等して高速化を図り、測定パフォーマンスを向上させることが可能である。 In the embodiment, an example has been described in which two levels of the input signal Ei of each channel are measured one point at a time. However, it is possible to increase the speed by using a multi-point input comparator and improve the measurement performance. is there.
本発明入力モジュールで採用されるパルス診断及びON/OFF診断は互いに独立しているため、片方の診断のみを実行することも可能である。尚、ON/OFF診断のみを実行知る場合には、第1診断素子Q1,第2診断素子Q2は必要ない。更に、パルス診断を実行する場合には、第2診断素子Q2は省略してもかまわない。 Since the pulse diagnosis and the ON / OFF diagnosis employed in the input module of the present invention are independent from each other, it is possible to execute only one diagnosis. If only the ON / OFF diagnosis is executed, the first diagnostic element Q1 and the second diagnostic element Q2 are not necessary. Furthermore, when performing pulse diagnosis, the second diagnostic element Q2 may be omitted.
また、SW0がON状態でパルス診断を実行する場合には、第1および第2診断素子Q1,Q2は省略してもかまわない。 Further, when the pulse diagnosis is executed with SW0 turned on, the first and second diagnostic elements Q1, Q2 may be omitted.
実施形態では、本発明入力モジュールの適用対象を安全制御システムの接点情報の入力部として説明したが、これに限定されるものではなく、信頼性を要求される入力モジュール一般に汎用的に適用することができる。 In the embodiment, the application target of the input module of the present invention has been described as the contact information input unit of the safety control system. However, the present invention is not limited to this, and is generally applied to input modules that require reliability. Can do.
実施形態では、入力スイッチSW0を機械的な接点の形態で示したが、これに限定されるものではなく、半導体等による電子的なスイッチ手段を採用することもできる。 In the embodiment, the input switch SW0 is shown in the form of a mechanical contact. However, the present invention is not limited to this, and electronic switch means such as a semiconductor can also be employed.
なお、上記の説明においては、断線、短絡、パルス診断、ON/OFF診断について個別に説明したが、これらの診断は、独立に実施しても良いし、任意の組み合わせで実施しても良い。 In the above description, the disconnection, the short circuit, the pulse diagnosis, and the ON / OFF diagnosis are individually described. However, these diagnoses may be performed independently or in any combination.
20 外部電源
100 多点入力モジュール
101 制御装置
101a 電圧読み出し手段
101b 診断管理手段
SW0:入力スイッチ
L1,L2 フィールド配線
Q1 第1診断素子
Q2 第2診断素子
SW1 第1スイッチ手段
SW2 第2スイッチ手段
SW3 第3スイッチ手段
R1 電流検出抵抗
R2,R3 第2電流検出抵抗
20
Claims (4)
前記全チャンネルの入力スイッチの接点間に接続された、通常はオフに操作される第1スイッチ手段と、 First switch means connected between the contact points of the input switches of all the channels and normally operated off;
前記電圧読み出し手段に入力信号を与える全チャンネルの第2電流検出抵抗に、前記全チャンネルの入力スイッチの接点の他方を同時に接続する、通常はオンに操作される第2スイッチ手段と、 A second switch means that is normally turned on, and simultaneously connects the other of the contact points of the input switches of all the channels to the second current detection resistors of all the channels that give input signals to the voltage reading means;
前記第1スイッチ手段のオンオフを操作する第1操作信号及び前記第2スイッチ手段のオンオフを操作する第2操作信号を出力する診断管理手段と、 Diagnostic management means for outputting a first operation signal for operating on / off of the first switch means and a second operation signal for operating on / off of the second switch means;
を備え、With
前記診断管理手段は、前記第2スイッチ手段を同時にオンに操作した状態で、前記第1スイッチ手段を診断対象チャンネル毎に順次オンに操作し、その操作期間中に前記第2電流検出抵抗に発生する診断対象チャンネル以外の他チャンネルの入力信号レベルを前記電圧読み出し手段を介して監視し、その入力信号レベルが前記外部電源の電圧レベルを示すチャンネルを、前記診断対象チャンネルに入力モジュールの外部で短絡している、外部チャンネル間短絡異常と診断することを特徴とする入力モジュール。 The diagnosis management means sequentially turns on the first switch means for each diagnosis target channel with the second switch means turned on at the same time, and is generated in the second current detection resistor during the operation period. The input signal level of the channel other than the diagnosis target channel is monitored via the voltage reading means, and the channel whose input signal level indicates the voltage level of the external power supply is short-circuited to the diagnosis target channel outside the input module. An input module characterized by diagnosing a short circuit abnormality between external channels.
前記診断管理手段は、前記第2スイッチ手段を同時にオンに操作した状態で、前記第3スイッチ手段を診断対象チャンネル毎に順次オンに操作し、その操作期間中に第2電流検出抵抗に発生する診断対象チャンネル以外の入力信号レベルを前記電圧読み出し手段を介して監視し、前記診断対象チャンネルのオン操作に同期してその入力信号レベルが前記外部電源の電圧レベルを示すチャンネルを、入力モジュール内部で前記診断対象チャンネルと短絡している、内部チャンネル間短絡異常と診断することを特徴とする請求項1に記載の入力モジュール。 The diagnosis management means sequentially turns on the third switch means for each diagnosis target channel with the second switch means turned on at the same time, and generates the second current detection resistor during the operation period. The input signal level other than the diagnosis target channel is monitored via the voltage reading means, and a channel whose input signal level indicates the voltage level of the external power supply is synchronized with the ON operation of the diagnosis target channel inside the input module. The input module according to claim 1, wherein the input module is diagnosed as being short-circuited between the internal channels and being short-circuited with the channel to be diagnosed.
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