JP7635746B2 - Diagnostic circuit and duplicated control circuit - Google Patents
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Description
本開示は、診断回路及び二重化制御回路に関する。 This disclosure relates to a diagnostic circuit and a dual control circuit.
従来、伝送信号の信号レベルが2値のうちの一方に固着する固着故障を検出する装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, devices are known that detect sticking faults in which the signal level of a transmission signal is stuck at one of two values (see, for example, Patent Document 1).
データの入出力モジュールの信頼性の向上が求められる。 Improvements to the reliability of data input/output modules are required.
本開示は、上述の点に鑑みてなされたものであり、データの入出力モジュールの信頼性を向上できる診断回路及び二重化制御回路を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of the above points, and aims to provide a diagnostic circuit and a redundant control circuit that can improve the reliability of data input/output modules.
幾つかの実施形態に係る診断回路は、制御信号を伝搬する信号線に重畳するパルス信号を生成するパルス発生部と、前記信号線から前記パルス信号を検出するパルス検出部と、前記パルス検出部で前記パルス信号が検出できない場合に前記信号線の状態が異常になっていることを出力する診断部とを備える。前記パルス発生部は、前記制御信号の信号レベルがHIである場合に、前記制御信号の信号レベルを所定時間の間だけLOにする信号を前記パルス信号として生成し、前記制御信号の信号レベルがLOである場合に、前記制御信号の信号レベルを所定時間の間だけHIにする信号を前記パルス信号として生成する。このようにすることで、固着故障が検出されやすくなる。その結果、入出力モジュールの信頼性が向上する。 A diagnostic circuit according to some embodiments includes a pulse generating unit that generates a pulse signal to be superimposed on a signal line that propagates a control signal, a pulse detecting unit that detects the pulse signal from the signal line, and a diagnostic unit that outputs information indicating that the state of the signal line is abnormal if the pulse detecting unit cannot detect the pulse signal. When the signal level of the control signal is HI, the pulse generating unit generates a signal that changes the signal level of the control signal to LO for a predetermined time as the pulse signal, and when the signal level of the control signal is LO, generates a signal that changes the signal level of the control signal to HI for a predetermined time as the pulse signal. This makes it easier to detect a sticking fault. As a result, the reliability of the input/output module is improved.
一実施形態に係る診断回路において、前記信号線は、絶縁回路によって互いに絶縁されるシステム信号線とフィールド信号線とを含んでよい。前記パルス発生部は、前記システム信号線に前記パルス信号を重畳してよい。前記パルス検出部は、前記フィールド信号線から前記パルス信号を検出してよい。このようにすることで、絶縁されている2つの回路を含むモジュールでも固着故障が検出されやすくなる。その結果、入出力モジュールの信頼性が向上する。 In one embodiment of the diagnostic circuit, the signal lines may include a system signal line and a field signal line that are insulated from each other by an isolation circuit. The pulse generating unit may superimpose the pulse signal on the system signal line. The pulse detecting unit may detect the pulse signal from the field signal line. In this way, it becomes easier to detect a sticking fault even in a module that includes two isolated circuits. As a result, the reliability of the input/output module is improved.
一実施形態に係る診断回路において、前記パルス発生部は、前記パルス検出部に対して前記パルス信号を生成したタイミングを出力してよい。前記パルス検出部は、前記パルス発生部から取得したタイミングで前記信号線を伝搬する信号を読み取ることによって前記パルス信号を検出してよい。このようにすることで、パルス信号が検出されやすくなる。その結果、診断精度が向上する。 In one embodiment of the diagnostic circuit, the pulse generating unit may output the timing at which the pulse signal was generated to the pulse detecting unit. The pulse detecting unit may detect the pulse signal by reading the signal propagating through the signal line at the timing obtained from the pulse generating unit. In this way, the pulse signal becomes easier to detect. As a result, diagnostic accuracy is improved.
一実施形態に係る診断回路は、前記パルス信号によって変化した信号レベルを保持するラッチ回路を更に備えてよい。前記パルス検出部は、前記ラッチ回路で保持された信号レベルに基づいて前記パルス信号が前記信号線に重畳されたことを検出してよい。このようにすることで、パルス信号が検出されやすくなる。その結果、診断精度が向上する。 The diagnostic circuit according to one embodiment may further include a latch circuit that holds a signal level changed by the pulse signal. The pulse detection unit may detect that the pulse signal has been superimposed on the signal line based on the signal level held by the latch circuit. In this way, the pulse signal becomes easier to detect. As a result, diagnostic accuracy is improved.
幾つかの実施形態に係る二重化制御回路は、第1モジュール及び第2モジュールそれぞれの状態を制御する状態制御回路を備える。前記第1モジュール及び前記第2モジュールはそれぞれ、前記診断回路と、前記診断回路の入出力端子に接続されるスイッチとを備える。前記状態制御回路は、前記第1モジュールのスイッチの開閉状態と、前記第2モジュールのスイッチの開閉状態とが互いに反対になるように前記スイッチの開閉状態を制御する制御信号を出力する。このようにすることで、二重化されたモジュールのうち一方の故障が見逃されにくくなる。その結果、二重化制御モジュールの信頼性が向上する。 The duplex control circuit according to some embodiments includes a state control circuit that controls the state of each of the first and second modules. The first and second modules each include the diagnostic circuit and a switch connected to an input/output terminal of the diagnostic circuit. The state control circuit outputs a control signal that controls the open/close state of the switch so that the open/close state of the switch of the first module and the open/close state of the switch of the second module are opposite to each other. In this way, a failure of one of the duplicated modules is less likely to be overlooked. As a result, the reliability of the duplex control module is improved.
本開示に係る診断回路及び二重化制御回路によれば、データの入出力モジュールの信頼性が高められ得る。 The diagnostic circuit and duplex control circuit disclosed herein can improve the reliability of data input/output modules.
(比較例)
図1に示されるように、比較例に係る入出力モジュール900は、入出力制御回路910と、状態制御回路920と、スイッチ930と、信号線950と、診断線940とを備える。入出力モジュール900は、スイッチ930の一端でフィールド機器960に接続される。入出力モジュール900は、稼働状態であるときにフィールド機器960との間でデータを入出力する。
Comparative Example
1, an input/
状態制御回路920は、入出力モジュール900の状態を稼働状態とするか停止状態とするか制御する。状態制御回路920は、入出力モジュール900を稼働状態とするときに信号線950にHIの制御信号を出力し、入出力モジュール900を停止状態とするときに信号線950にLOの制御信号を出力する。スイッチ930は、入出力モジュール900が稼働状態であるときに閉状態になって入出力制御回路910とフィールド機器960とを導通させる。スイッチ930は、入出力モジュール900が停止状態であるときに開状態になって入出力制御回路910とフィールド機器960との間を遮断する。入出力モジュール900は、スイッチ930の開閉状態の制御によってフィールド機器960との接続を制御し、稼働状態であるときにフィールド機器960と接続する。
The
入出力制御回路910は、制御信号を診断線940から取得し、入出力制御回路910自身が認識している入出力モジュール900の状態と制御信号とが一致するか診断する。入出力制御回路910は、入出力モジュール900が稼働状態であるにもかかわらず診断線940からLOの制御信号を取得した場合、又は、入出力モジュール900が停止状態であるにもかかわらず診断線940からHIの制御信号を取得した場合、制御信号が異常であると判定する。
The input/
しかし、状態制御回路920がHI又はLOのどちらの制御信号を出力するかにかかわらず、信号線950の異常によって、入出力制御回路910が診断線940から取得する信号がHI又はLOのいずれかに固着することがある。固着故障が起こっている場合、状態制御回路920が出力する制御信号と固着状態とがたまたま一致すると、入出力制御回路910は、固着故障を検出できない。
However, regardless of whether the
以上述べてきたように、比較例に係る入出力制御回路910は、信号線950の固着故障を検出できないことがある。比較例に係る入出力モジュール900の信頼性が低下する。
As described above, the input/
そこで、本開示は、データの入出力モジュール100(図2参照)の信頼性を向上できる診断回路について説明する。 Therefore, this disclosure describes a diagnostic circuit that can improve the reliability of the data input/output module 100 (see Figure 2).
(実施形態)
図2に示されるように、本開示の一実施形態に係る入出力モジュール100は、入出力制御回路110と、状態制御回路120と、スイッチ130とを備える。入出力制御回路110は、スイッチ130を介してフィールド機器800と接続される。入出力制御回路110は、フィールド機器800との間で入出力するための入出力端子を備える。スイッチ130は、一端で入出力制御回路110の入出力端子に接続され、他端でフィールド機器800に接続される。スイッチ130は、端子間を導通させる閉状態と、端子間を絶縁する開状態とのいずれかの状態に遷移する。入出力モジュール100は、稼働状態であるときにスイッチ130を閉状態にしてフィールド機器800と入出力制御回路110とを導通させ、フィールド機器800との間でデータを入出力する。入出力モジュール100は、停止状態であるときにスイッチ130を開状態にしてフィールド機器800と入出力制御回路110とを遮断する。
(Embodiment)
As shown in FIG. 2, the input/
状態制御回路120は、入出力モジュール100が稼働状態であるときにスイッチ130を閉状態にするためのHIの制御信号を出力し、入出力モジュール100が停止状態であるときにスイッチ130を開状態にするためのLOの制御信号を出力する。HIの制御信号とLOの制御信号とは、電圧によって区別されてもよいし電流によって区別されてもよい。本実施形態において、LOの制御信号は、接地電圧に近い電圧信号であるとする。HIの制御信号は、電源電圧に近い電圧信号であるとする。状態制御回路120とスイッチ130とは、信号線150によって接続される。制御信号は、信号線150を伝搬する。
The
入出力モジュール100において、状態制御回路120は、入出力モジュール100の状態に応じたレベル(HI又はLO)の制御信号を出力する。しかし、入出力モジュール100において、状態制御回路120が出力する制御信号のレベルが入出力モジュール100の状態に応じたレベルと異なる出力故障が生じ得る。また、状態制御回路120が出力する制御信号のレベルにかかわらず、信号線150の異常によって信号線150を伝搬する制御信号のレベルがHI又はLOのいずれかに固着する固着故障が生じ得る。
In the input/
入出力モジュール100において、入出力制御回路110は、出力故障及び固着故障を検出するように構成される。入出力制御回路110は、診断部116を備える。診断部116は、入出力モジュール100が稼働状態であるか停止状態であるか把握している。診断部116は、入出力モジュール100の状態と、状態制御回路120から出力されている制御信号のレベルに対応する状態とが一致しているか確認するために、信号線150を伝搬する制御信号のレベルを診断線140を介して取得する。診断線140は、信号線150に位置する節点142で信号線150から分岐している。診断部116は、診断部116自身が把握している入出力モジュール100の状態と取得した制御信号のレベルに対応する状態とが一致しない場合、少なくとも出力故障が生じている可能性があることを検出する。診断部116は、少なくとも出力故障が生じている可能性を検出した場合、入出力モジュール100の状態の診断結果として異常状態であることを出力する。
In the input/
しかし、固着故障は、制御信号のレベルを取得するだけで検出されない可能性がある。固着故障が生じている場合において、入出力モジュール100の状態と、固着している方の制御信号のレベルに対応する状態とが偶然一致していれば、診断部116が正常と診断するからである。そこで、診断部116は、診断部116自身が把握している入出力モジュール100の状態と取得した制御信号のレベルに対応する状態とが一致しても、まだ、入出力モジュール100の状態の診断結果として正常状態であることを出力しない。
However, there is a possibility that a stuck fault may not be detected by merely acquiring the level of the control signal. This is because, when a stuck fault occurs, if the state of the input/
本実施形態に係る入出力モジュール100において、入出力制御回路110は、パルス発生部112と、パルス検出部114とを更に備える。パルス発生部112は、パルス信号を生成し、重畳線160からパルス信号を出力し、信号線150を伝搬する制御信号にパルス信号を重畳する。重畳線160は、信号線150に位置する節点162で信号線150に合流する。パルス検出部114は、信号線150を伝搬する制御信号に重畳されているパルス信号を、検出線170を介して検出する。検出線170は、信号線150に位置する節点172で信号線150から分岐している。
In the input/
状態制御回路120がLOの制御信号を出力する場合、パルス発生部112は、制御信号の信号レベルが所定時間だけHIになるようにパルス信号を生成して制御信号に重畳する。図3に示されるように、S1で表されるLOの制御信号に対して、信号レベルが所定時間だけHIになるようにパルス信号を重畳した信号が、P1として表される。図3において、横軸は時刻を表す。縦軸は信号強度(信号レベル)を表す。
When the
状態制御回路120がHIの制御信号を出力する場合、パルス発生部112は、制御信号の信号レベルが所定時間だけLOになるようにパルス信号を生成して制御信号に重畳する。図4に示されるように、S2で表されるHIの制御信号に対して、信号レベルが所定時間だけLOになるようにパルス信号を重畳した信号が、P2として表される。図4において、横軸は時刻を表す。縦軸は信号強度(信号レベル)を表す。
When the
パルス検出部114は、図3に例示されるP1の信号又は図4に例示されるP2の信号からパルス信号を検出する。パルス検出部114は、パルス信号を検出したことを表す情報を診断部116に出力する。診断部116は、パルス検出部114からパルス信号を検出したことを表す情報を取得した場合、少なくとも信号線150の節点162から節点172までの間において固着故障が生じていないと判定する。診断部116は、診断線140から取得した制御信号に対応する状態が入出力モジュール100の状態に一致している場合、少なくとも状態制御回路120で出力故障が生じていないと判定する。診断部116は、固着故障も出力故障も生じていないと判定した場合、入出力モジュール100の状態が正常であると診断する。言い換えれば、診断部116は、パルス検出部114からパルス信号を検出した情報を取得し、かつ、取得した制御信号に対応する状態が入出力モジュール100の状態に一致している場合に、入出力モジュール100の状態が正常であると診断する。
The
診断部116は、パルス検出部114でパルス信号が検出できない場合に、信号線150で固着故障が生じて信号線150の状態が異常になっていると診断する。また、診断部116は、診断線140から取得した制御信号に対応する状態が入出力モジュール100の状態に一致しない場合、状態制御回路120で出力故障が生じて状態制御回路120の状態が異常になっていると診断する。
When the
入出力モジュール100は、入出力モジュール100の状態の診断結果を出力する、ディスプレイ又はスピーカ等の出力デバイスを備えてよい。診断部116は、出力デバイスを通じて入出力モジュール100の状態の診断結果を出力し、ユーザに通知してよい。
The input/
制御信号に重畳されたパルス信号は、スイッチ130の開閉状態に影響を及ぼし得る。信号線150は、スイッチ130との間にフィルタ180を備えてよい。フィルタ180は、パルス信号を除去するように又は減衰させるように構成される。フィルタ180は、例えばローパスフィルタとして構成されてよい。パルス信号は、スイッチ130の開閉状態に影響を及ぼさない程度の短時間だけ変化するように生成されてもよい。パルス信号がスイッチ130の開閉状態に影響を及ぼさない場合、フィルタ180は、信号線150に接続されなくてもよい。
The pulse signal superimposed on the control signal may affect the open/closed state of the
制御信号に重畳されたパルス信号は、診断部116における出力故障の判定に影響を及ぼし得る。診断線140は、信号線150と診断部116との間にフィルタ144を備えてよい。フィルタ144は、パルス信号を除去するように又は減衰させるように構成される。フィルタ144は、例えばローパスフィルタとして構成されてよい。パルス信号は、診断部116における判定に影響を及ぼさない程度の短時間だけ変化するように生成されてもよい。パルス信号が診断部116における判定に影響を及ぼさない場合、フィルタ144は、診断線140に接続されなくてもよい。
The pulse signal superimposed on the control signal may affect the determination of an output fault in the
以上述べてきたように、本実施形態に係る入出力モジュール100及び入出力制御回路110は、パルス信号を制御信号に重畳し、信号線150からパルス信号を検出することによって固着故障を検出する可能性を高くできる。その結果、入出力モジュール100の信頼性が向上し得る。診断部116を備えて固着故障を検出する入出力制御回路110は、診断回路とも称される。
As described above, the input/
入出力制御回路110の各構成部、又は、状態制御回路120は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサを含んで構成されてよいし、専用回路を含んで構成されてよい。
Each component of the input/
(二重化制御回路)
フィールド機器800との間でのデータの入出力の稼働率を高めるために、入出力モジュール100は、二重化され得る。図5に示されるように、フィールド機器800は、第1入出力モジュール200及び第2入出力モジュール300のそれぞれに接続されてよい。フィールド機器800は、第1入出力モジュール200又は第2入出力モジュール300の一方とデータを入出力できる。第1入出力モジュール200は、単に第1モジュールとも称される。第2入出力モジュール300は、単に第2モジュールとも称される。
(Duplex control circuit)
In order to increase the availability of data input/output to/from the
第1入出力モジュール200は、第1入出力制御回路210と、第1状態制御回路220と、第1スイッチ230とを備える。第1入出力制御回路210は、入出力制御回路110と同一又は類似に構成される。第1状態制御回路220は、状態制御回路120と同一又は類似に構成される。第1スイッチ230は、スイッチ130と同一又は類似に構成される。第1状態制御回路220は、信号線250を通じて第1スイッチ230に制御信号を出力する。第1入出力制御回路210は、信号線250を伝搬する制御信号のレベルを、診断線240を通じて取得する。診断線240は、節点242で信号線250から分岐する。第1入出力制御回路210は、パルス信号を生成し、重畳線260を通じて制御信号にパルス信号を重畳する。重畳線260は、節点262で信号線250に合流する。第1入出力制御回路210は、検出線270を通じて信号線250からパルス信号を検出する。検出線270は、節点272で信号線250から分岐する。第1入出力制御回路210は、入出力制御回路110と同一又は類似に動作することによって、第1状態制御回路220の出力故障、又は、信号線250の固着故障が生じているか判定できる。
The first input/
第2入出力モジュール300は、第2入出力制御回路310と、第2状態制御回路320と、第2スイッチ330とを備える。第2入出力制御回路310は、入出力制御回路110と同一又は類似に構成される。第2状態制御回路320は、状態制御回路120と同一又は類似に構成される。第2スイッチ330は、スイッチ130と同一又は類似に構成される。第2状態制御回路320は、信号線350を通じて第2スイッチ330に制御信号を出力する。第2入出力制御回路310は、信号線350を伝搬する制御信号のレベルを、診断線340を通じて取得する。診断線340は、節点342で信号線350から分岐する。第2入出力制御回路310は、パルス信号を生成し、重畳線360を通じて制御信号にパルス信号を重畳する。重畳線360は、節点362で信号線350に合流する。第2入出力制御回路310は、検出線370を通じて信号線350からパルス信号を検出する。検出線370は、節点372で信号線350から分岐する。第2入出力制御回路310は、入出力制御回路110と同一又は類似に動作することによって、第2状態制御回路320の出力故障、又は、信号線350の固着故障が生じているか判定できる。
The second input/
第1入出力モジュール200及び第2入出力モジュール300は、互いに補完するように動作する。具体的に、第1入出力モジュール200が稼働状態であるときに、第2入出力モジュール300が停止状態になる。逆に、第2入出力モジュール300が稼働状態であるときに、第1入出力モジュール200が停止状態になる。第1状態制御回路220及び第2状態制御回路320は、第1入出力モジュール200及び第2入出力モジュール300それぞれの状態を調停し、調停した結果に応じた制御信号を出力する。第1状態制御回路220及び第2状態制御回路320は、まとめて二重化制御回路とも称される。第1入出力モジュール200及び第2入出力モジュール300は、まとめて二重化制御モジュールとも称される。第1入出力モジュール200と第2入出力モジュール300とで状態が逆になる結果、第1入出力モジュール200の第1スイッチ230の開閉状態と、第2入出力モジュール300の第2スイッチ330の開閉状態とが互いに反対になる。
The first input/
二重化制御回路及び二重化制御モジュールは、一方の回路又はモジュールが故障した場合でも故障していない方の回路又はモジュールによってフィールド機器800との間のデータの入出力を継続できる。仮に固着故障が見逃された場合、一方の回路又はモジュールが故障している場合に、その故障が放置され得る。故障が放置されている間に、もう一方の回路又はモジュールが更に故障すれば、フィールド機器800との間のデータの入出力が途絶え得る。固着故障の見逃しは、二重化制御回路及び二重化制御モジュールの信頼性に重大な影響を及ぼし得る。本実施形態に係る二重化制御回路及び二重化制御モジュールは、パルス信号を用いて固着故障を検出する可能性を高めることができる。その結果、二重化制御回路及び二重化制御モジュールの信頼性が向上し得る。
Even if one of the circuits or modules fails, the duplicated control circuit and duplicated control module can continue inputting and outputting data to and from the
図5において、診断線240又は340に、ローパスフィルタ等のパルス信号を除去する又は減衰させる回路が接続されてもよい。また、信号線250又は350の、節点272又は372から第1スイッチ230又は第2スイッチ330までの間に、ローパスフィルタ等のパルス信号を除去する又は減衰させる回路が接続されてもよい。
In FIG. 5, a circuit for removing or attenuating a pulse signal, such as a low-pass filter, may be connected to the
(互いに絶縁される2つの回路を含む構成例)
図6に示されるように、入出力モジュール400は、一点鎖線で表される境界において互いに絶縁される2つの回路に分けられる。入出力モジュール400は、絶縁境界を挟んだ一方に、システム制御回路410と、状態制御回路420とを備える。入出力モジュール400は、絶縁境界を挟んだ他方に、フィールド制御回路418と、スイッチ430とを備える。
(Example of a configuration including two circuits that are insulated from each other)
6, the input/
状態制御回路420は、スイッチ430に対して、絶縁回路490で互いに絶縁される信号線450及び452を通じて制御信号を出力する。信号線450は、システム信号線とも称される。信号線452は、フィールド信号線とも称される。絶縁回路490は、信号線450及び452を互いに絶縁しつつ、信号線450に伝搬した制御信号を信号線452に伝搬させる。絶縁回路490は、例えば光信号を用いて通信する絶縁カプラ等の、電線を用いずに信号を伝搬する素子を含んで構成されてよい。
The
システム制御回路410及びフィールド制御回路418を合わせた構成は、絶縁を含まない場合の入出力モジュール100における入出力制御回路110(図2参照)に相当する。システム制御回路410は、パルス発生部412と、診断部416とを備える。パルス発生部412は、パルス発生部112と同一又は類似に構成される。診断部416は、診断部116と同一又は類似に構成される。フィールド制御回路418は、パルス検出部414を備える。パルス検出部414は、パルス検出部114と同一又は類似に構成される。
The combined configuration of the
システム制御回路410の診断部416は、入出力モジュール400が稼働状態であるか停止状態であるか把握している。診断部416は、入出力モジュール400の状態と、状態制御回路420から出力されている制御信号のレベルに対応する状態とが一致しているか確認するために、信号線450を伝搬する制御信号のレベルを診断線440を介して取得する。診断線440は、信号線450に位置する節点442で信号線450から分岐している。診断部416は、診断部416自身が把握している入出力モジュール400の状態と取得した制御信号のレベルに対応する状態とが一致しない場合、少なくとも出力故障が生じている可能性があることを検出する。診断部416は、少なくとも出力故障が生じている可能性を検出した場合、入出力モジュール400の状態の診断結果として異常状態であることを出力する。
The
システム制御回路410のパルス発生部412は、パルス信号を生成し、重畳線460からパルス信号を出力し、信号線450を伝搬する制御信号にパルス信号を重畳する。重畳線460は、信号線450に位置する節点462で信号線450に合流する。パルス信号が重畳された制御信号は、絶縁回路490を通じて信号線450から信号線452に伝搬する。フィールド制御回路418のパルス検出部414は、信号線452を伝搬する制御信号に重畳されているパルス信号を、検出線470を介して検出する。検出線470は、信号線452に位置する節点472で信号線452から分岐している。
The
パルス検出部414は、パルス信号を検出した場合、パルス信号を検出したことを表す情報を、通信線492を通じて診断部416に出力する。通信線492は、システム制御回路410とフィールド制御回路418との間の通信を示している。システム制御回路410とフィールド制御回路418とは、無線で通信してもよいし有線で通信してもよい。システム制御回路410とフィールド制御回路418とが有線で通信する場合、通信線492は、絶縁カプラ等を含んで構成されてよい。
When the
診断部416は、パルス検出部414からパルス信号を検出したことを表す情報を取得した場合、少なくとも信号線450の節点462から信号線452の節点472までの間において、及び、絶縁回路490において固着故障が生じていないと判定する。診断部416は、診断線440から取得した制御信号に対応する状態が入出力モジュール400の状態に一致している場合、少なくとも状態制御回路420で出力故障が生じていないと判定する。診断部416は、固着故障も出力故障も生じていないと判定した場合、入出力モジュール400の状態が正常であると診断する。言い換えれば、診断部416は、パルス検出部414からパルス信号を検出した情報を取得し、かつ、取得した制御信号に対応する状態が入出力モジュール400の状態に一致している場合に、入出力モジュール400の状態が正常であると診断する。
When the
信号線452は、スイッチ430との間にフィルタ480を備えてよい。また、診断線440は、信号線450と診断部416との間にフィルタ444を備えてよい。フィルタ480及び444は、パルス信号を除去する又は減衰させるように構成される。フィルタ480及び444は、フィルタ180及び144と同一又は類似に構成されてよい。パルス信号がスイッチ430の開閉状態に影響を及ぼさない場合、フィルタ480は、信号線452に接続されなくてもよい。パルス信号が診断部416における判定に影響を及ぼさない場合、フィルタ444は、診断線440に接続されなくてもよい。
The
以上述べてきたように、入出力モジュール400が絶縁部を挟んだ2つの回路に分けられる場合であっても、固着故障が検出される可能性が高められ得る。その結果、入出力モジュール400の信頼性が向上し得る。
As described above, even if the input/
<パルス信号のタイミングの出力>
システム制御回路410のパルス発生部412は、フィールド制御回路418のパルス検出部414に対して、パルス信号を生成して信号線450に重畳したタイミングを出力してよい。パルス検出部414は、パルス信号が重畳されたタイミングを取得した場合、パルス信号が重畳された制御信号が信号線450から信号線452に伝搬するタイミングを、パルス発生部412から取得したタイミングに基づいて算出又は推定してよい。
<Output of pulse signal timing>
The
パルス検出部414は、算出又は推定したタイミングで検出線470を介して信号線452を伝搬する信号を読み取り、読み取った信号にパルス信号が重畳されているか検出してよい。図6に例示されるように入出力モジュール400が絶縁境界を挟んで2つの回路に分かれる場合、パルス検出部414は、パルス発生部412でパルス信号が生成されたタイミングを把握することが難しい。パルス信号が制御信号に重畳されるタイミングが分からない場合、パルス検出部414は、信号線452を伝搬する信号を監視し続ける必要がある。パルス検出部414は、パルス信号が制御信号に重畳されるタイミングを算出又は推定することによって、容易にパルス信号を検出できる。言い換えれば、パルス検出部414の回路が簡易化され得る。
The
上述したように、パルス信号が重畳されるタイミングをあらかじめ知ることによって、パルス信号が容易に検出され得る。図2に例示される入出力モジュール100において、診断部116は、パルス発生部112からパルス信号を生成したタイミングを取得し、取得したタイミングでパルス信号を検出するように構成されてもよい。この場合、フィルタ144は、診断線140に設置されない。また、パルス検出部114は、診断部116に含まれる。
As described above, by knowing in advance the timing at which the pulse signal is superimposed, the pulse signal can be easily detected. In the input/
<ラッチ回路474>
入出力モジュール400は、検出線470の節点472からパルス検出部414までの間にラッチ回路474を更に備えてよい。ラッチ回路474は、信号線452を伝搬する制御信号にパルス信号が重畳されている場合に、信号のレベルの変化を保持する。
<
The input/
状態制御回路420がHIの制御信号を出力する場合、パルス信号が重畳された制御信号は、一時的にLOのレベルになる。ラッチ回路474は、信号線452を伝搬する制御信号が一時的にLOになったときに、LOの信号レベルを保持する。パルス検出部414は、ラッチ回路474に保持されている信号レベルを、適宜設定されるタイミングで取得する。パルス検出部414は、ラッチ回路474に保持されている信号レベルがLOであればパルス信号を検出したとみなし、パルス信号を検出したことを表す情報を診断部416に出力する。
When the
状態制御回路420がLOの制御信号を出力する場合、パルス信号が重畳された制御信号は、一時的にHIのレベルになる。ラッチ回路474は、信号線452を伝搬する制御信号が一時的にHIになったときに、HIの信号レベルを保持する。パルス検出部414は、ラッチ回路474に保持されている信号レベルを、適宜設定されるタイミングで取得する。パルス検出部414は、ラッチ回路474に保持されている信号レベルがHIであればパルス信号を検出したとみなし、パルス信号を検出したことを表す情報を診断部416に出力する。
When the
ラッチ回路474が信号レベルを保持することによって、パルス発生部412とパルス検出部414とが別の回路に分かれている場合であっても、パルス信号が検出されやすくなる。その結果、診断精度が向上し得る。
By the
図2に例示される入出力モジュール100において、ラッチ回路474に相当する回路が検出線170に配置されてもよい。また、図5に例示される第1入出力モジュール200又は第2入出力モジュール300において、ラッチ回路474に相当する回路が検出線270又は370に配置されてもよい。入出力モジュール100、第1入出力モジュール200又は第2入出力モジュール300において、パルス発生部112、212又は312と、パルス検出部114、214又は314は、それぞれ1つの回路としてまとまっている。このように1つの回路にまとまっている場合であっても、パルス検出部114、214又は314は、回路内の信号遅延等によってパルス信号が生成されたタイミングを正確に把握できないことが起こり得る。入出力モジュール100、第1入出力モジュール200又は第2入出力モジュール300がラッチ回路474に相当する回路を備えることによって、パルス信号が検出されやすくなる。その結果、診断精度が向上し得る。
In the input/
以上、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。 The above describes an embodiment of the present disclosure with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and various modifications are also included within the scope that does not deviate from the spirit of this disclosure.
100 入出力モジュール(110:入出力制御回路、112:パルス発生部、114:パルス検出部、116:診断部、120:状態制御回路、130:スイッチ、140:診断線、142:節点、144:フィルタ、150:信号線、160:重畳線、162:節点、170:検出線、172:節点、180:フィルタ)
200 第1入出力モジュール(210:第1入出力制御回路、220:第1状態制御回路、230:第1スイッチ、240:第1診断線、242:節点、250:第1信号線、260:第1重畳線、262:節点、270:第1検出線、272:節点)
300 第2入出力モジュール(310:第2入出力制御回路、320:第2状態制御回路、330:第2スイッチ、340:第2診断線、342:節点、350:第2信号線、360:第2重畳線、362:節点、370:第2検出線、372:節点)
400 入出力モジュール(410:システム制御回路、412:パルス発生部、414:パルス検出部、416:診断部、418:フィールド制御回路、420:状態制御回路、430:スイッチ、440:診断線、442:節点、444:フィルタ、450:信号線、460:重畳線、462:節点、470:検出線、472:節点、474:ラッチ回路、480:フィルタ、492:通信線)
800 フィールド機器
100 Input/Output module (110: Input/Output control circuit, 112: Pulse generating unit, 114: Pulse detecting unit, 116: Diagnosis unit, 120: State control circuit, 130: Switch, 140: Diagnosis line, 142: Node, 144: Filter, 150: Signal line, 160: Superimposition line, 162: Node, 170: Detection line, 172: Node, 180: Filter)
200 First input/output module (210: First input/output control circuit, 220: First state control circuit, 230: First switch, 240: First diagnostic line, 242: Node, 250: First signal line, 260: First overlapping line, 262: Node, 270: First detection line, 272: Node)
300 Second input/output module (310: second input/output control circuit, 320: second state control circuit, 330: second switch, 340: second diagnostic line, 342: node, 350: second signal line, 360: second overlap line, 362: node, 370: second detection line, 372: node)
400 Input/Output module (410: system control circuit, 412: pulse generation unit, 414: pulse detection unit, 416: diagnosis unit, 418: field control circuit, 420: state control circuit, 430: switch, 440: diagnosis line, 442: node, 444: filter, 450: signal line, 460: superposition line, 462: node, 470: detection line, 472: node, 474: latch circuit, 480: filter, 492: communication line)
800 Field Devices
Claims (5)
前記信号線から前記パルス信号を検出するパルス検出部と、
前記パルス検出部で前記パルス信号が検出できない場合に前記信号線の状態が異常になっていることを出力する診断部と
を備え、
前記パルス発生部は、
前記制御信号の信号レベルがHIである場合に、前記制御信号の信号レベルを所定時間の間だけLOにする信号を前記パルス信号として生成し、
前記制御信号の信号レベルがLOである場合に、前記制御信号の信号レベルを所定時間の間だけHIにする信号を前記パルス信号として生成する、
診断回路。 a pulse generating unit that generates a pulse signal to be superimposed on a signal line that propagates a control signal;
a pulse detection unit that detects the pulse signal from the signal line;
a diagnostic unit that outputs a signal indicating that a state of the signal line is abnormal when the pulse detection unit cannot detect the pulse signal,
The pulse generating unit includes:
generating, as the pulse signal, a signal that changes the signal level of the control signal to LO for a predetermined time when the signal level of the control signal is HI;
generating, as the pulse signal, a signal that changes the signal level of the control signal to HI for a predetermined period of time when the signal level of the control signal is LO;
Diagnostic circuitry.
前記パルス発生部は、前記システム信号線に前記パルス信号を重畳し、
前記パルス検出部は、前記フィールド信号線から前記パルス信号を検出する、
請求項1に記載の診断回路。 the signal lines include a system signal line and a field signal line that are insulated from each other by an isolation circuit;
the pulse generating unit superimposes the pulse signal on the system signal line;
The pulse detection unit detects the pulse signal from the field signal line.
2. The diagnostic circuit of claim 1.
前記パルス検出部は、前記パルス発生部から取得したタイミングで前記信号線を伝搬する信号を読み取ることによって前記パルス信号を検出する、請求項2に記載の診断回路。 the pulse generating unit outputs a timing at which the pulse signal was generated to the pulse detecting unit;
The diagnostic circuit according to claim 2 , wherein the pulse detection section detects the pulse signal by reading a signal propagating through the signal line at a timing obtained from the pulse generation section.
前記パルス検出部は、前記ラッチ回路で保持された信号レベルに基づいて前記パルス信号が前記信号線に重畳されたことを検出する、請求項1又は2に記載の診断回路。 a latch circuit for holding a signal level changed by the pulse signal;
3. The diagnostic circuit according to claim 1, wherein the pulse detection section detects that the pulse signal is superimposed on the signal line based on a signal level held in the latch circuit.
前記第1モジュール及び前記第2モジュールはそれぞれ、請求項1から4までのいずれか一項に記載の診断回路と、前記診断回路の入出力端子とフィールド機器との間に接続され、前記診断回路の入出力端子と前記フィールド機器との間を導通させる閉状態と、前記診断回路の入出力端子と前記フィールド機器との間を絶縁する開状態とのいずれかの状態に遷移するスイッチとを備え、
前記状態制御回路は、前記第1モジュールのスイッチの開閉状態と、前記第2モジュールのスイッチの開閉状態とが互いに反対になるように前記スイッチの開閉状態を制御する制御信号を出力する、
二重化制御回路。 A dual control circuit including a state control circuit for controlling a state of each of a first module and a second module,
each of the first module and the second module includes a diagnostic circuit according to any one of claims 1 to 4, and a switch connected between an input/output terminal of the diagnostic circuit and a field device , the switch transitioning between a closed state that connects the input/output terminal of the diagnostic circuit and the field device, and an open state that insulates the input/output terminal of the diagnostic circuit from the field device;
the state control circuit outputs a control signal for controlling the open/closed state of the switch of the first module and the open/closed state of the switch of the second module so that the open/closed state of the switch of the first module and the open/closed state of the switch of the second module are opposite to each other.
Dual control circuit.
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