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JP2014222372A - Field apparatus - Google Patents

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JP2014222372A
JP2014222372A JP2013100837A JP2013100837A JP2014222372A JP 2014222372 A JP2014222372 A JP 2014222372A JP 2013100837 A JP2013100837 A JP 2013100837A JP 2013100837 A JP2013100837 A JP 2013100837A JP 2014222372 A JP2014222372 A JP 2014222372A
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JP
Japan
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communication speed
communication
field device
host device
unit
Prior art date
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Pending
Application number
JP2013100837A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
洋輔 岩田
Yosuke Iwata
洋輔 岩田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a field apparatus that predicts, at a field apparatus side, a possibility that communication failure will occur in the future, and gives notice to an upper-level apparatus.SOLUTION: A field apparatus 10 configured to communicate with an upper-level apparatus 20 is provided with communication speed diagnosis means 121 for diagnosing the speed of communication performed between the upper-level apparatus 20 and the field apparatus 10.

Description

本発明は、フィールド機器に関し、詳しくは、通信品質の診断に関するものである。   The present invention relates to field devices, and more particularly to diagnosis of communication quality.

図6は、フィールド機器の一般的な接続例を示すブロック図である。図6において、温度計、圧力伝送器、バルブポジショナなどのフィールド機器10には、上位装置20との間で通信を行うための通信インタフェース11が設けられていて、通信インタフェース11にはCPU12が接続されている。なお、CPU12には、フィールド機器10の温度や圧力や流量などのそれぞれの測定対象に応じた所定のセンサ13が接続されるとともに、メモリ14も接続されている。   FIG. 6 is a block diagram illustrating a general connection example of field devices. In FIG. 6, a field interface 10 such as a thermometer, a pressure transmitter, and a valve positioner is provided with a communication interface 11 for communicating with a host device 20, and a CPU 12 is connected to the communication interface 11. Has been. The CPU 12 is connected to a predetermined sensor 13 corresponding to each measurement target such as the temperature, pressure, and flow rate of the field device 10 and a memory 14.

フィールド機器10は、上位装置20から送られてきた通信データをCPU12で解析し、フレーミングエラー、パリティエラー、オーバーランエラーなどの異常な通信データを検出した場合には、所定のアラームを上位装置20に送信する。   When the field device 10 analyzes the communication data transmitted from the host device 20 by the CPU 12 and detects abnormal communication data such as a framing error, a parity error, and an overrun error, the field device 10 gives a predetermined alarm to the host device 20. Send to.

ところで、フィールド機器10と上位装置20との間の通信に不具合が発生すると、通信状態の回復や原因解析などに時間をとられることになり、その間のプラントの稼働に影響を及ぼすことになる。   By the way, if a problem occurs in communication between the field device 10 and the host device 20, it takes time to recover the communication state and analyze the cause, which affects the operation of the plant during that time.

特許文献1には、ノイズによる通信障害が顕在化する前の段階で、早期に前兆現象を検出して警報を出力する通信品質診断装置の技術が記載されている。   Patent Document 1 describes a technology of a communication quality diagnostic apparatus that detects a precursor phenomenon and outputs an alarm at an early stage before a communication failure due to noise becomes apparent.

特開2009−100081号公報JP 2009-100801 A

ところが、従来のフィールド機器10では、上位装置20との間の通信の不具合発生に起因するプラントの稼働に対する影響を最小限に抑制するための特別な対策は講じられておらず、通信の不具合が発生した場合にはたとえば代替のフィールド機器で対処することが考えられる。   However, in the conventional field device 10, no special measures are taken to minimize the influence on the operation of the plant due to the occurrence of a communication failure with the host device 20, and a communication failure occurs. If this occurs, it may be possible to deal with an alternative field device, for example.

しかし、プラントシステムが複数種類のフィールド機器で構成されている場合に、全種類の代替フィールド機器を準備しておくことは、結果的には無駄な設備投資になる可能性が大きく、現実的ではない。   However, if the plant system is composed of multiple types of field devices, preparing all types of alternative field devices is likely to result in wasted capital investment, which is not practical. Absent.

本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、フィールド機器側で将来的に通信不具合が起こる可能性を予測して上位装置に通知することにある。   The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to predict the possibility of a communication failure in the future on the field device side and notify the higher-level device.

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
上位装置との間で通信を行うように構成されたフィールド機器において、
前記フィールド機器に、前記上位装置との間で行う通信の速度を診断する通信速度診断手段を設けたことを特徴とする。
In order to achieve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention is:
In field devices configured to communicate with the host device,
The field device is provided with communication speed diagnosis means for diagnosing the speed of communication with the host device.

請求項2記載の発明は、請求項1に記載のフィールド機器において、
前記通信速度診断手段は、
前記上位装置から送られてくる所定の通信データの通信速度を検出する通信速度検出部と、
前記通信速度検出部で検出された通信速度が所定の閾値を超えたら通信速度異常と判定する通信速度異常判定部と、
前記通信速度異常判定部の通信速度異常判定結果を前記上位装置に通知する通信速度異常通知部、
とで構成されていることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the field device according to claim 1,
The communication speed diagnosis means includes
A communication speed detector for detecting a communication speed of predetermined communication data sent from the host device;
A communication speed abnormality determination unit that determines a communication speed abnormality when a communication speed detected by the communication speed detection unit exceeds a predetermined threshold;
A communication speed abnormality notifying unit for notifying the host device of a communication speed abnormality determination result of the communication speed abnormality determining unit;
It is comprised by these.

請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2に記載のフィールド機器において、
前記通信速度診断手段は、
前記通信データが周波数変調されている場合は1フレームの通信速度に基づき通信速度異常を診断することを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the field device according to claim 1 or 2,
The communication speed diagnosis means includes
When the communication data is frequency-modulated, a communication speed abnormality is diagnosed based on the communication speed of one frame.

請求項4記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載のフィールド機器において、
前記通信速度診断手段は、
フィールド機器側で将来的に通信不具合が起こる可能性を予測して前記上位装置に通知することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the field device according to any one of the first to third aspects,
The communication speed diagnosis means includes
The field device predicts the possibility of a communication failure in the future and notifies the host device.

これらにより、フィールド機器は、通信データの通信速度を常に監視できることから、通信エラーにはならない微小なノイズも検出でき、フィールド機器側で将来的に通信不具合が起こる可能性を予測して上位装置に通知できる。   As a result, the field device can always monitor the communication speed of communication data, so it can detect minute noise that does not cause a communication error, and predicts the possibility of a communication failure in the future on the field device side. Can be notified.

本発明の一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Example of this invention. 図1の通信速度検出部121の具体的な構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific structural example of the communication speed detection part 121 of FIG. 図2の動作を説明するタイミングチャートである。3 is a timing chart for explaining the operation of FIG. 2. HART通信方式に基づく通信データの具体例図である。It is a specific example figure of the communication data based on a HART communication system. HART通信方式で用いられる通信速度診断部121の具体的な構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific structural example of the communication speed diagnostic part 121 used with a HART communication system. フィールド機器の一般的な接続例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of a general connection of field equipment.

以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の一実施例を示すブロック図であり、図6と共通する部分には同一の符号を付けている。図1において、CPU12には、通信速度診断部121が設けられている。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to portions common to FIG. In FIG. 1, the CPU 12 is provided with a communication speed diagnosis unit 121.

図2は、図1の通信速度診断部121の具体的な構成例を示すブロック図である。図2において、通信速度診断部121は、通信速度検出部121aと、通信速度異常判定部121bと、通信速度異常通知部121cとで構成されている。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a specific configuration example of the communication speed diagnosis unit 121 of FIG. In FIG. 2, the communication speed diagnosis unit 121 includes a communication speed detection unit 121a, a communication speed abnormality determination unit 121b, and a communication speed abnormality notification unit 121c.

通信速度検出部121aは、上位装置20から送られてくる通信データの「1バイト分の送信時間」を監視検出する。   The communication speed detection unit 121a monitors and detects the “transmission time for 1 byte” of the communication data sent from the host device 20.

通信速度異常判定部121bは、検出された通信速度が所定の閾値を超えた時に、診断結果の異常と判定する。   The communication speed abnormality determination unit 121b determines that the diagnosis result is abnormal when the detected communication speed exceeds a predetermined threshold.

通信速度異常通知部121cは、診断結果として異常判定をした場合、その結果をアラームとして上位装置20に通知する。   When the communication speed abnormality notification unit 121c determines abnormality as a diagnosis result, the communication speed abnormality notification unit 121c notifies the upper apparatus 20 of the result as an alarm.

図2のように構成される通信速度診断部121の動作を、図3のタイミングチャートを用いて説明する。図3において、(a)は上位装置20からフィールド機器10に送られてくる1フレームの通信データを示し、(b)は上位装置20からフィールド機器10に送られてくる1バイト分の通信データD0,D1,・・・,Dnを示している。   The operation of the communication speed diagnosis unit 121 configured as shown in FIG. 2 will be described using the timing chart of FIG. 3A shows one frame of communication data sent from the host device 20 to the field device 10, and FIG. 3B shows one byte of communication data sent from the host device 20 to the field device 10. D0, D1,..., Dn are shown.

通信速度検出部121aは、図3(b)に示す1バイト分の通信データD0,D1,・・・,Dnについて受信が完了したタイミングを記録し、次の1バイト分の通信データを受信完了するまでの検出時間tdを計測する。そして、検出時間tdから通信速度を算出し、メモリ14に保存する。   The communication speed detector 121a records the timing when reception of the communication data D0, D1,..., Dn for 1 byte shown in FIG. The detection time td until it is measured is measured. Then, the communication speed is calculated from the detection time td and stored in the memory 14.

通信速度異常判定部121bは、通信速度検出部121aで検出された通信速度が所定の閾値を超えているかどうかを判定する。また、1フレームにおける通信速度の平均値や標準偏差も判定基準とする。   The communication speed abnormality determination unit 121b determines whether the communication speed detected by the communication speed detection unit 121a exceeds a predetermined threshold. Further, the average value and standard deviation of the communication speed in one frame are also used as judgment criteria.

通信速度異常通知部121cは、通信速度異常判定部121bで診断異常と判定された結果をアラームとして上位装置20に通知する。   The communication speed abnormality notifying unit 121c notifies the higher-level device 20 of the result determined as a diagnostic abnormality by the communication speed abnormality determining unit 121b as an alarm.

そして、通信速度異常通知部121cは、通信速度検出部121aで検出された通信速度が所定の閾値を超えていない場合であっても、通信速度の変化の推移などを記録しておくことにより、将来的に通信不具合が起こる可能性を予測して上位装置に通知することができる。   And even if the communication speed detected by the communication speed detection unit 121a does not exceed a predetermined threshold, the communication speed abnormality notification unit 121c records changes in the communication speed, etc. It is possible to predict the possibility of a communication failure in the future and notify the host device.

これにより、フィールド機器10と上位装置20との間の通信に不具合が発生する前のたとえば定期点検の機会に、該当するフィールド機器を交換するなどの適切な不具合防止対策を施すことができ、プラントの長期の安定操業を維持できる。   As a result, appropriate trouble prevention measures such as replacement of the corresponding field equipment can be taken at the occasion of periodic inspection before the trouble occurs in communication between the field equipment 10 and the host device 20, and the plant Can maintain long-term stable operation.

なお、直流4〜20mA信号にデジタル信号を重畳して多数の信号を伝送するように構成されたHART(Highway Addressable Remote Transducer)(登録商標)通信方式の場合は、周波数変調であることから、通信データの1バイト分の送信時間がデータにより異なる。そこで、この場合は、1フレームの通信速度を計算して異常を検出する。   In the case of a HART (Highway Addressable Remote Transducer) (registered trademark) communication system configured to transmit a large number of signals by superimposing a digital signal on a DC 4 to 20 mA signal, communication is performed because of frequency modulation. The transmission time for one byte of data differs depending on the data. Therefore, in this case, an abnormality is detected by calculating the communication speed of one frame.

HART通信方式における異常検出動作について、図4および図5を用いて説明する。   An abnormality detection operation in the HART communication system will be described with reference to FIGS.

図4は、HART通信方式に基づく通信データの具体例図であり、直流4〜20mA信号に、デジタル信号列「100110110」が重畳されている。   FIG. 4 is a specific example of communication data based on the HART communication system, and a digital signal sequence “100110110” is superimposed on a DC 4 to 20 mA signal.

図5はHART通信方式で用いられる通信速度診断部121の具体的な構成例を示すブロック図であり、図2と共通する部分には同一の符号を付けている。図5と図2の相違点は、図5の通信速度診断部121には通信速度計算部121dが追加されていることである。図5において、通信速度検出部121aは、通信速度異常判定部121bに接続されるとともに、通信速度計算部121dに接続されている。通信速度計算部121dは、通信速度異常判定部121bに接続されている。   FIG. 5 is a block diagram showing a specific configuration example of the communication speed diagnostic unit 121 used in the HART communication system, and the same reference numerals are given to the parts common to FIG. The difference between FIG. 5 and FIG. 2 is that a communication speed calculation unit 121d is added to the communication speed diagnosis unit 121 of FIG. In FIG. 5, the communication speed detection unit 121a is connected to the communication speed abnormality determination unit 121b and to the communication speed calculation unit 121d. The communication speed calculation unit 121d is connected to the communication speed abnormality determination unit 121b.

通信速度検出部121aは、受信データ(100110110)と1フレームの通信時間の「実測値」を取得して通信速度異常判定部121bに出力するとともに、受信データ(100110110)を通信速度計算部121dに出力する。   The communication speed detecting unit 121a acquires the received data (100110110) and the “actual value” of the communication time of one frame and outputs the received data (100110110) to the communication speed calculating unit 121d. Output.

通信速度計算部121dは、受信データから1フレームの通信速度を計算して通信速度の「計算値」を求め、通信速度異常判定部121bに出力する。   The communication speed calculation unit 121d calculates a communication speed of one frame from the received data, obtains a “calculated value” of the communication speed, and outputs it to the communication speed abnormality determination unit 121b.

通信速度異常通知部121cは、通信速度検出部121aで取得した「実測値」と通信速度異常判定部121bで計算により求めた「計算値」とを取り込んで比較して異常の有無を判定し、診断結果として異常判定をした場合、その結果をアラームとして上位装置20に通知する。   The communication speed abnormality notification unit 121c determines whether or not there is an abnormality by taking in and comparing the "actual value" acquired by the communication speed detection unit 121a and the "calculated value" obtained by calculation by the communication speed abnormality determination unit 121b, When an abnormality determination is made as a diagnosis result, the result is notified to the host device 20 as an alarm.

以上説明したように、本発明に基づくフィールド機器によれば、通信データの通信速度を常に監視することにより通信エラーにはならない微小なノイズも検出でき、フィールド機器側で将来的に通信不具合が起こる可能性を予測して上位装置に通知できるフィールド機器を実現できる。   As described above, according to the field device according to the present invention, it is possible to detect minute noise that does not cause a communication error by constantly monitoring the communication speed of communication data, and a communication failure will occur in the future on the field device side. A field device that can predict the possibility and notify the higher-level device can be realized.

10 フィールド機器
11 通信インタフェース11
12 CPU
121 通信速度診断部
121a 通信速度検出部
121b 通信速度異常判定部
121c 通信速度異常通知部
121d 通信速度計算部
13 センサ
14 メモリ
20 上位装置
10 Field device 11 Communication interface 11
12 CPU
121 Communication speed diagnosis unit 121a Communication speed detection unit 121b Communication speed abnormality determination unit 121c Communication speed abnormality notification unit 121d Communication speed calculation unit 13 Sensor 14 Memory 20 Host device

Claims (4)

上位装置との間で通信を行うように構成されたフィールド機器において、
前記フィールド機器に、前記上位装置との間で行う通信の速度を診断する通信速度診断手段を設けたことを特徴とするフィールド機器。
In field devices configured to communicate with the host device,
A field device characterized in that the field device is provided with communication speed diagnosis means for diagnosing the speed of communication with the host device.
前記通信速度診断手段は、
前記上位装置から送られてくる所定の通信データの通信速度を検出する通信速度検出部と、
前記通信速度検出部で検出された通信速度が所定の閾値を超えたら通信速度異常と判定する通信速度異常判定部と、
前記通信速度異常判定部の通信速度異常判定結果を前記上位装置に通知する通信速度異常通知部、
とで構成されていることを特徴とする請求項1に記載のフィールド機器。
The communication speed diagnosis means includes
A communication speed detector for detecting a communication speed of predetermined communication data sent from the host device;
A communication speed abnormality determination unit that determines a communication speed abnormality when a communication speed detected by the communication speed detection unit exceeds a predetermined threshold;
A communication speed abnormality notifying unit for notifying the host device of a communication speed abnormality determination result of the communication speed abnormality determining unit;
The field device according to claim 1, comprising:
前記通信速度診断手段は、
前記通信データが周波数変調されている場合は1フレームの通信速度に基づき通信速度異常を診断することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフィールド機器。
The communication speed diagnosis means includes
3. The field device according to claim 1, wherein when the communication data is frequency-modulated, a communication speed abnormality is diagnosed based on a communication speed of one frame.
前記通信速度診断手段は、
フィールド機器側で将来的に通信不具合が起こる可能性を予測して前記上位装置に通知することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のフィールド機器。
The communication speed diagnosis means includes
The field device according to any one of claims 1 to 3, wherein the field device predicts a possibility of a communication failure in the future and notifies the host device.
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