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JP7635746B2 - Diagnostic circuit and duplicated control circuit - Google Patents
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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).

特開2017-102569号公報JP 2017-102569 A

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.

比較例に係る入出力モジュールを示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an input/output module according to a comparative example. 一実施形態に係る入出力モジュールの構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of an input/output module according to an embodiment. LOを表す制御信号にパルスを重畳した信号の波形例を示すグラフである。11 is a graph showing an example of the waveform of a signal in which a pulse is superimposed on a control signal representing LO. HIを表す制御信号にパルスを重畳した信号の波形例を示すグラフである。11 is a graph showing an example of the waveform of a signal in which a pulse is superimposed on a control signal representing a HI level. 二重化した入出力モジュールの構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a duplicated input/output module. 絶縁回路を含む入出力モジュールの構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of an input/output module including an isolation circuit.

(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/output module 900 according to the comparative example includes an input/output control circuit 910, a state control circuit 920, a switch 930, a signal line 950, and a diagnostic line 940. The input/output module 900 is connected to a field device 960 at one end of the switch 930. The input/output module 900 inputs and outputs data between the field device 960 and the input/output module 900 when in an operating state.

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 state control circuit 920 controls whether the state of the input/output module 900 is in an operating state or a stopped state. The state control circuit 920 outputs a HI control signal to the signal line 950 when the input/output module 900 is in an operating state, and outputs a LO control signal to the signal line 950 when the input/output module 900 is in a stopped state. The switch 930 is in a closed state when the input/output module 900 is in an operating state, and provides electrical continuity between the input/output control circuit 910 and the field device 960. The switch 930 is in an open state when the input/output module 900 is in a stopped state, and cuts off electrical continuity between the input/output control circuit 910 and the field device 960. The input/output module 900 controls the connection with the field device 960 by controlling the open/close state of the switch 930, and connects to the field device 960 when in an operating state.

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/output control circuit 910 acquires a control signal from the diagnostic line 940 and diagnoses whether the state of the input/output module 900 recognized by the input/output control circuit 910 itself matches the control signal. If the input/output control circuit 910 acquires a LO control signal from the diagnostic line 940 even though the input/output module 900 is in an operating state, or if the input/output control circuit 910 acquires a HI control signal from the diagnostic line 940 even though the input/output module 900 is in a stopped state, it determines that the control signal is abnormal.

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 state control circuit 920 outputs a HI or LO control signal, an abnormality in the signal line 950 may cause the signal that the input/output control circuit 910 obtains from the diagnostic line 940 to be stuck at either HI or LO. If a sticking fault occurs and the control signal output by the state control circuit 920 happens to match the stuck state, the input/output control circuit 910 cannot detect the sticking fault.

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/output control circuit 910 according to the comparative example may not be able to detect a stuck fault in the signal line 950. This reduces the reliability of the input/output module 900 according to the comparative example.

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/output module 100 according to an embodiment of the present disclosure includes an input/output control circuit 110, a state control circuit 120, and a switch 130. The input/output control circuit 110 is connected to a field device 800 via the switch 130. The input/output control circuit 110 includes an input/output terminal for inputting/outputting with the field device 800. The switch 130 is connected to an input/output terminal of the input/output control circuit 110 at one end and to the field device 800 at the other end. The switch 130 transitions to either a closed state in which the terminals are conductive, or an open state in which the terminals are insulated. When the input/output module 100 is in an operating state, the switch 130 is closed to connect the field device 800 and the input/output control circuit 110 to conduction, and data is input/output between the field device 800 and the input/output control circuit 110. When the input/output module 100 is in a stopped state, the switch 130 is opened to disconnect the field device 800 from the input/output control circuit 110.

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 state control circuit 120 outputs a HI control signal to close the switch 130 when the input/output module 100 is in an operating state, and outputs a LO control signal to open the switch 130 when the input/output module 100 is in a stopped state. The HI control signal and the LO control signal may be distinguished by voltage or by current. In this embodiment, the LO control signal is a voltage signal close to the ground voltage. The HI control signal is a voltage signal close to the power supply voltage. The state control circuit 120 and the switch 130 are connected by a signal line 150. The control signal propagates through the signal line 150.

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/output module 100, the state control circuit 120 outputs a control signal whose level (HI or LO) corresponds to the state of the input/output module 100. However, in the input/output module 100, an output failure may occur in which the level of the control signal output by the state control circuit 120 differs from the level corresponding to the state of the input/output module 100. Furthermore, regardless of the level of the control signal output by the state control circuit 120, a fixation failure may occur in which the level of the control signal propagating through the signal line 150 is fixed to either HI or LO due to an abnormality in the signal line 150.

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/output module 100, the input/output control circuit 110 is configured to detect output failures and sticking failures. The input/output control circuit 110 includes a diagnostic unit 116. The diagnostic unit 116 knows whether the input/output module 100 is in an operating state or a stopped state. The diagnostic unit 116 acquires the level of the control signal propagating through the signal line 150 via the diagnostic line 140 in order to confirm whether the state of the input/output module 100 matches the state corresponding to the level of the control signal output from the state control circuit 120. The diagnostic line 140 branches off from the signal line 150 at a node 142 located on the signal line 150. When the state of the input/output module 100 that the diagnostic unit 116 itself recognizes does not match the state corresponding to the level of the acquired control signal, the diagnostic unit 116 detects that at least an output failure may have occurred. When the diagnostic unit 116 detects that at least an output failure may have occurred, it outputs an abnormal state as a diagnosis result of the state of the input/output module 100.

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/output module 100 coincides with the state corresponding to the level of the stuck control signal, the diagnostic unit 116 will diagnose it as normal. Therefore, even if the state of the input/output module 100 that the diagnostic unit 116 itself grasps matches the state corresponding to the acquired control signal level, the diagnostic unit 116 will not yet output a normal state as the diagnosis result for the state of the input/output module 100.

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/output module 100 according to this embodiment, the input/output control circuit 110 further includes a pulse generating unit 112 and a pulse detecting unit 114. The pulse generating unit 112 generates a pulse signal, outputs the pulse signal from a superimposing line 160, and superimposes the pulse signal on a control signal propagating through the signal line 150. The superimposing line 160 merges with the signal line 150 at a node 162 located on the signal line 150. The pulse detecting unit 114 detects the pulse signal superimposed on the control signal propagating through the signal line 150 via a detection line 170. The detection line 170 branches off from the signal line 150 at a node 172 located on the signal line 150.

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 state control circuit 120 outputs an LO control signal, the pulse generating unit 112 generates a pulse signal and superimposes it on the control signal so that the signal level of the control signal becomes HI for a predetermined period of time. As shown in FIG. 3, a signal in which a pulse signal is superimposed on the LO control signal represented by S1 so that the signal level becomes HI for a predetermined period of time is represented as P1. In FIG. 3, the horizontal axis represents time. The vertical axis represents signal strength (signal level).

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 state control circuit 120 outputs a HI control signal, the pulse generating unit 112 generates a pulse signal and superimposes it on the control signal so that the signal level of the control signal becomes LO for a predetermined period of time. As shown in FIG. 4, a signal in which a pulse signal is superimposed on a HI control signal represented by S2 so that the signal level becomes LO for a predetermined period of time is represented as P2. In FIG. 4, the horizontal axis represents time. The vertical axis represents signal strength (signal level).

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 pulse detection unit 114 detects a pulse signal from the signal P1 illustrated in FIG. 3 or the signal P2 illustrated in FIG. 4. The pulse detection unit 114 outputs information indicating that a pulse signal has been detected to the diagnosis unit 116. When the diagnosis unit 116 acquires information indicating that a pulse signal has been detected from the pulse detection unit 114, it determines that a sticking fault has not occurred at least between the node 162 and the node 172 of the signal line 150. When the state corresponding to the control signal acquired from the diagnosis line 140 matches the state of the input/output module 100, the diagnosis unit 116 determines that at least the state control circuit 120 has not generated an output fault. When the diagnosis unit 116 determines that neither a sticking fault nor an output fault has occurred, it diagnoses that the state of the input/output module 100 is normal. In other words, when the diagnosis unit 116 acquires information indicating that a pulse signal has been detected from the pulse detection unit 114 and the state corresponding to the acquired control signal matches the state of the input/output module 100, it diagnoses that the state of the input/output module 100 is normal.

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 pulse detection unit 114 cannot detect a pulse signal, the diagnosis unit 116 diagnoses that a sticking fault has occurred in the signal line 150, causing the state of the signal line 150 to become abnormal. In addition, when the state corresponding to the control signal acquired from the diagnosis line 140 does not match the state of the input/output module 100, the diagnosis unit 116 diagnoses that an output fault has occurred in the state control circuit 120, causing the state of the state control circuit 120 to become abnormal.

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/output module 100 may be equipped with an output device such as a display or speaker that outputs the diagnosis result of the state of the input/output module 100. The diagnosis unit 116 may output the diagnosis result of the state of the input/output module 100 through the output device and notify the user.

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 switch 130. The signal line 150 may include a filter 180 between the switch 130 and the signal line 150. The filter 180 is configured to remove or attenuate the pulse signal. The filter 180 may be configured, for example, as a low-pass filter. The pulse signal may be generated so that it changes only for a short period of time that does not affect the open/closed state of the switch 130. If the pulse signal does not affect the open/closed state of the switch 130, the filter 180 may not be connected to the signal line 150.

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 diagnostic unit 116. The diagnostic line 140 may include a filter 144 between the signal line 150 and the diagnostic unit 116. The filter 144 is configured to remove or attenuate the pulse signal. The filter 144 may be configured, for example, as a low-pass filter. The pulse signal may be generated so that it changes only for a short period of time that does not affect the determination in the diagnostic unit 116. If the pulse signal does not affect the determination in the diagnostic unit 116, the filter 144 may not be connected to the diagnostic line 140.

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/output module 100 and input/output control circuit 110 according to this embodiment can increase the possibility of detecting a stuck fault by superimposing a pulse signal on a control signal and detecting the pulse signal from the signal line 150. As a result, the reliability of the input/output module 100 can be improved. The input/output control circuit 110, which is equipped with a diagnostic unit 116 and detects a stuck fault, is also called a diagnostic circuit.

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/output control circuit 110 or the state control circuit 120 may be configured to include a processor such as a CPU (Central Processing Unit), or may be configured to include a dedicated circuit.

(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 field device 800, the input/output module 100 may be duplicated. As shown in Fig. 5, the field device 800 may be connected to each of the first input/output module 200 and the second input/output module 300. The field device 800 can input/output data to/from either the first input/output module 200 or the second input/output module 300. The first input/output module 200 is also simply referred to as the first module. The second input/output module 300 is also simply referred to as the second module.

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/output module 200 includes a first input/output control circuit 210, a first state control circuit 220, and a first switch 230. The first input/output control circuit 210 is configured identically or similarly to the input/output control circuit 110. The first state control circuit 220 is configured identically or similarly to the state control circuit 120. The first switch 230 is configured identically or similarly to the switch 130. The first state control circuit 220 outputs a control signal to the first switch 230 through a signal line 250. The first input/output control circuit 210 acquires the level of the control signal propagating through the signal line 250 through a diagnostic line 240. The diagnostic line 240 branches off from the signal line 250 at a node 242. The first input/output control circuit 210 generates a pulse signal and superimposes the pulse signal on the control signal through a superimposition line 260. The superimposition line 260 merges with the signal line 250 at a node 262. The first input/output control circuit 210 detects a pulse signal from the signal line 250 through the detection line 270. The detection line 270 branches off from the signal line 250 at a node 272. The first input/output control circuit 210 operates in the same or similar manner as the input/output control circuit 110, and can determine whether an output failure of the first state control circuit 220 or a sticking failure of the signal line 250 has occurred.

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/output module 300 includes a second input/output control circuit 310, a second state control circuit 320, and a second switch 330. The second input/output control circuit 310 is configured identically or similarly to the input/output control circuit 110. The second state control circuit 320 is configured identically or similarly to the state control circuit 120. The second switch 330 is configured identically or similarly to the switch 130. The second state control circuit 320 outputs a control signal to the second switch 330 through a signal line 350. The second input/output control circuit 310 acquires the level of the control signal propagating through the signal line 350 through a diagnostic line 340. The diagnostic line 340 branches off from the signal line 350 at a node 342. The second input/output control circuit 310 generates a pulse signal and superimposes the pulse signal on the control signal through a superimposition line 360. The superimposition line 360 merges with the signal line 350 at a node 362. The second input/output control circuit 310 detects a pulse signal from the signal line 350 through the detection line 370. The detection line 370 branches off from the signal line 350 at a node 372. The second input/output control circuit 310 operates in the same or similar manner as the input/output control circuit 110, and can determine whether an output failure of the second state control circuit 320 or a sticking failure of the signal line 350 has occurred.

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/output module 200 and the second input/output module 300 operate to complement each other. Specifically, when the first input/output module 200 is in an operating state, the second input/output module 300 is in a stopped state. Conversely, when the second input/output module 300 is in an operating state, the first input/output module 200 is in a stopped state. The first state control circuit 220 and the second state control circuit 320 arbitrate the states of the first input/output module 200 and the second input/output module 300, respectively, and output a control signal according to the arbitration result. The first state control circuit 220 and the second state control circuit 320 are also collectively referred to as a duplex control circuit. The first input/output module 200 and the second input/output module 300 are also collectively referred to as a duplex control module. As a result of the states being reversed between the first input/output module 200 and the second input/output module 300, the open/close state of the first switch 230 of the first input/output module 200 and the open/close state of the second switch 330 of the second input/output module 300 are reversed to each other.

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 field device 800 through the non-failed circuit or module. If a sticking fault is overlooked, the fault may be left unattended when one of the circuits or modules fails. If the other circuit or module fails while the fault is left unattended, data input and output to and from the field device 800 may be cut off. Overlooking a sticking fault may have a significant impact on the reliability of the duplicated control circuit and duplicated control module. The duplicated control circuit and duplicated control module according to this embodiment can increase the possibility of detecting a sticking fault using a pulse signal. As a result, the reliability of the duplicated control circuit and duplicated control module may be improved.

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 diagnostic line 240 or 340. Also, a circuit for removing or attenuating a pulse signal, such as a low-pass filter, may be connected to the signal line 250 or 350 between the node 272 or 372 and the first switch 230 or the second switch 330.

(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/output module 400 is divided into two circuits that are insulated from each other at a boundary represented by a dashed line. The input/output module 400 includes a system control circuit 410 and a state control circuit 420 on one side of the isolation boundary. The input/output module 400 includes a field control circuit 418 and a switch 430 on the other side of the isolation boundary.

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 state control circuit 420 outputs a control signal to the switch 430 through signal lines 450 and 452, which are insulated from each other by an isolation circuit 490. The signal line 450 is also called a system signal line. The signal line 452 is also called a field signal line. The isolation circuit 490 insulates the signal lines 450 and 452 from each other, while transmitting the control signal transmitted to the signal line 450 to the signal line 452. The isolation circuit 490 may be configured to include an element that transmits a signal without using an electric wire, such as an isolation coupler that communicates using an optical signal.

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 system control circuit 410 and the field control circuit 418 corresponds to the input/output control circuit 110 (see FIG. 2) in the input/output module 100 when insulation is not included. The system control circuit 410 includes a pulse generating unit 412 and a diagnostic unit 416. The pulse generating unit 412 is configured the same as or similar to the pulse generating unit 112. The diagnostic unit 416 is configured the same as or similar to the diagnostic unit 116. The field control circuit 418 includes a pulse detecting unit 414. The pulse detecting unit 414 is configured the same as or similar to the pulse detecting unit 114.

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 diagnostic unit 416 of the system control circuit 410 knows whether the input/output module 400 is in an operating state or a stopped state. The diagnostic unit 416 acquires the level of the control signal propagating through the signal line 450 via the diagnostic line 440 in order to check whether the state of the input/output module 400 matches the state corresponding to the level of the control signal output from the state control circuit 420. The diagnostic line 440 branches off from the signal line 450 at a node 442 located on the signal line 450. If the state of the input/output module 400 that the diagnostic unit 416 itself recognizes does not match the state corresponding to the level of the acquired control signal, the diagnostic unit 416 detects that at least there is a possibility that an output failure has occurred. If the diagnostic unit 416 detects that at least there is a possibility that an output failure has occurred, it outputs an abnormal state as the diagnosis result of the state of the input/output module 400.

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 pulse generating unit 412 of the system control circuit 410 generates a pulse signal, outputs the pulse signal from the superimposition line 460, and superimposes the pulse signal on the control signal propagating through the signal line 450. The superimposition line 460 merges with the signal line 450 at a node 462 located on the signal line 450. The control signal on which the pulse signal is superimposed propagates from the signal line 450 to the signal line 452 through the insulation circuit 490. The pulse detection unit 414 of the field control circuit 418 detects the pulse signal superimposed on the control signal propagating through the signal line 452 via the detection line 470. The detection line 470 branches off from the signal line 452 at a node 472 located on the signal line 452.

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 pulse detection unit 414 detects a pulse signal, it outputs information indicating that a pulse signal has been detected to the diagnosis unit 416 via the communication line 492. The communication line 492 indicates communication between the system control circuit 410 and the field control circuit 418. The system control circuit 410 and the field control circuit 418 may communicate wirelessly or wired. When the system control circuit 410 and the field control circuit 418 communicate wired, the communication line 492 may be configured to include an insulating coupler or the like.

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 diagnostic unit 416 acquires information indicating that a pulse signal has been detected from the pulse detection unit 414, it determines that no sticking failure has occurred at least between the node 462 of the signal line 450 and the node 472 of the signal line 452, and in the insulation circuit 490. When the state corresponding to the control signal acquired from the diagnostic line 440 matches the state of the input/output module 400, the diagnostic unit 416 determines that at least the state control circuit 420 has no output failure. When the diagnostic unit 416 determines that neither a sticking failure nor an output failure has occurred, it diagnoses that the state of the input/output module 400 is normal. In other words, when the diagnostic unit 416 acquires information indicating that a pulse signal has been detected from the pulse detection unit 414, and when the state corresponding to the acquired control signal matches the state of the input/output module 400, it diagnoses that the state of the input/output module 400 is normal.

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 signal line 452 may include a filter 480 between the switch 430. The diagnostic line 440 may include a filter 444 between the signal line 450 and the diagnostic section 416. The filters 480 and 444 are configured to remove or attenuate the pulse signal. The filters 480 and 444 may be configured the same as or similar to the filters 180 and 144. If the pulse signal does not affect the open/closed state of the switch 430, the filter 480 may not be connected to the signal line 452. If the pulse signal does not affect the judgment in the diagnostic section 416, the filter 444 may not be connected to the diagnostic line 440.

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/output module 400 is divided into two circuits separated by an insulating section, the possibility of detecting a stuck fault can be increased. As a result, the reliability of the input/output module 400 can be improved.

<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 pulse generating section 412 of the system control circuit 410 may generate a pulse signal and output the timing at which the pulse signal is superimposed on the signal line 450 to the pulse detecting section 414 of the field control circuit 418. When the pulse detecting section 414 obtains the timing at which the pulse signal is superimposed, the pulse detecting section 414 may calculate or estimate the timing at which the control signal on which the pulse signal is superimposed propagates from the signal line 450 to the signal line 452, based on the timing obtained from the pulse generating section 412.

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 pulse detection unit 414 may read the signal propagating through the signal line 452 via the detection line 470 at the calculated or estimated timing, and detect whether a pulse signal is superimposed on the read signal. When the input/output module 400 is divided into two circuits with an insulating boundary therebetween as illustrated in FIG. 6, it is difficult for the pulse detection unit 414 to grasp the timing at which the pulse signal is generated by the pulse generation unit 412. If the timing at which the pulse signal is superimposed on the control signal is unknown, the pulse detection unit 414 needs to continue to monitor the signal propagating through the signal line 452. The pulse detection unit 414 can easily detect the pulse signal by calculating or estimating the timing at which the pulse signal is superimposed on the control signal. In other words, the circuit of the pulse detection unit 414 can be simplified.

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/output module 100 illustrated in FIG. 2, the diagnostic unit 116 may be configured to obtain the timing at which the pulse signal is generated from the pulse generating unit 112 and detect the pulse signal at the obtained timing. In this case, the filter 144 is not installed in the diagnostic line 140. Also, the pulse detecting unit 114 is included in the diagnostic unit 116.

<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。
<Latch circuit 474>
The input/output module 400 may further include a latch circuit 474 between the node 472 of the detection line 470 and the pulse detection unit 414. When a pulse signal is superimposed on the control signal propagating through the signal line 452, the latch circuit 474 holds a change in the level of the signal.

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 state control circuit 420 outputs a HI control signal, the control signal with the pulse signal superimposed thereon temporarily becomes LO level. The latch circuit 474 holds the LO signal level when the control signal propagating through the signal line 452 temporarily becomes LO. The pulse detection unit 414 acquires the signal level held in the latch circuit 474 at an appropriately set timing. If the signal level held in the latch circuit 474 is LO, the pulse detection unit 414 considers that a pulse signal has been detected, and outputs information indicating that a pulse signal has been detected to the diagnosis unit 416.

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 state control circuit 420 outputs a LO control signal, the control signal superimposed with the pulse signal temporarily becomes a HI level. The latch circuit 474 holds the HI signal level when the control signal propagating through the signal line 452 temporarily becomes HI. The pulse detection unit 414 acquires the signal level held in the latch circuit 474 at an appropriately set timing. If the signal level held in the latch circuit 474 is HI, the pulse detection unit 414 considers that a pulse signal has been detected, and outputs information indicating that a pulse signal has been detected to the diagnosis unit 416.

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 latch circuit 474 holding the signal level, the pulse signal is easier to detect even if the pulse generating unit 412 and the pulse detecting unit 414 are separate circuits. As a result, the accuracy of diagnosis can be improved.

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/output module 100 illustrated in FIG. 2, a circuit equivalent to the latch circuit 474 may be disposed on the detection line 170. Also, in the first input/output module 200 or the second input/output module 300 illustrated in FIG. 5, a circuit equivalent to the latch circuit 474 may be disposed on the detection line 270 or 370. In the input/output module 100, the first input/output module 200, or the second input/output module 300, the pulse generating unit 112, 212, or 312 and the pulse detecting unit 114, 214, or 314 are each integrated into one circuit. Even when integrated into one circuit in this way, the pulse detecting unit 114, 214, or 314 may not be able to accurately grasp the timing at which the pulse signal was generated due to signal delays within the circuit. By providing the input/output module 100, the first input/output module 200, or the second input/output module 300 with a circuit equivalent to the latch circuit 474, the pulse signal becomes easier to detect. As a result, the accuracy of diagnosis may be improved.

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)

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、
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み、
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、
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、
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.
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二重化制御回路であって、
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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