(57)【要約】【課題】モジュール本体と端子台との電気的接続不良を正確に検出する。【解決手段】Ｉ／Ｏモジュール１０において、電圧検出部１３が、コネクタＣＮを介して端子台１１との間で形成された複数の折返信号経路ごとに、当該折返信号経路の一端から微弱電流を供給し、折返信号経路の両端電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣを検出し、故障警報部３７が、これら両端電圧をしきい値電圧とそれぞれ比較して、当該両端電圧がしきい値電圧より高い場合に電気的接続不良であると判定し、これら判定結果の論理積に基づいて重度の電気的接続不良を示す重故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュールに接続されているフィールド機器に対する制御の停止を促す重故障警報をモニタ３３で画面表示し、判定結果の論理和に基づいて軽度の電気的接続不良を示す軽故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュールのメンテナンスを促す軽故障警報をモニタ３３で画面表示する。【選択図】  図１
2014059802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コネクタを介して着脱自在に装着される端子台により、各フィールド機器と信号を送受信するための伝送路を集線するＩ／Ｏモジュールと、前記Ｉ／Ｏモジュールに集線された個々の伝送路を介して前記フィールド機器のそれぞれと信号を送受信することにより、これらフィールド機器の動作を制御する機器制御部とを備える設備制御システムであって、
前記Ｉ／Ｏモジュールは、前記コネクタを介して前記端子台との間で形成された複数の折返信号経路ごとに、当該折返信号経路に微弱電流を供給して当該折返信号経路の両端電圧を検出する電圧検出部を有し、
前記電圧検出部で検出した前記両端電圧をしきい値電圧とそれぞれ比較して、当該両端電圧がしきい値電圧より高い場合に電気的接続不良と判定し、これら判定結果の論理積に基づいて重度の電気的接続不良を示す重故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュールに接続されているフィールド機器に対する制御の停止を促す重故障警報をモニタで画面表示し、前記判定結果の論理和に基づいて軽度の電気的接続不良を示す軽故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュールのメンテナンスを促す軽故障警報をモニタで画面表示する故障警報部と
を備えることを特徴とする設備制御システム。
【請求項２】
コネクタを介して着脱自在に装着される端子台により、各フィールド機器と信号を送受信するための伝送路を集線するＩ／Ｏモジュールと、前記Ｉ／Ｏモジュールに集線された個々の伝送路を介して前記フィールド機器のそれぞれと信号を送受信することにより、これらフィールド機器の動作を制御する機器制御部とを備える設備制御システムであって、
前記Ｉ／Ｏモジュールは、前記コネクタを介して前記端子台との間で形成された複数の折返信号経路ごとに、当該折返信号経路に微弱電流を供給して当該折返信号経路の両端電圧を検出する電圧検出部を有し、
前記電圧検出部で検出した前記両端電圧をしきい値電圧とそれぞれ比較して、当該両端電圧がしきい値電圧より高い場合に電気的接続不良と判定し、これら判定結果のうち前記基準検出数を越える検出結果が電気的接続不良の検出を示す場合に、重度の電気的接続不良を示す重故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュールに接続されているフィールド機器に対する制御の停止を促す重故障警報をモニタで画面表示し、前記判定結果のうち基準検出数以下の検出結果が電気的接続不良の検出を示す場合に、軽度の電気的接続不良を示す軽故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュールのメンテナンスを促す軽故障警報をモニタで画面表示する故障警報部と
を備えることを特徴とする設備制御システム。
【請求項３】
コネクタを介して着脱自在に装着される端子台により、各フィールド機器と信号を送受信するための伝送路を集線するＩ／Ｏモジュールと、前記Ｉ／Ｏモジュールに集線された個々の伝送路を介して前記フィールド機器のそれぞれと信号を送受信することにより、これらフィールド機器の動作を制御する機器制御部とを備える設備制御システムで用いられるコネクタ接続不良検出方法であって、
電圧検出部が、前記コネクタを介して前記端子台との間で形成された複数の折返信号経路ごとに、当該折返信号経路に微弱電流を供給して当該折返信号経路の両端電圧を検出する両端電圧検出ステップと、
故障警報部が、前記両端電圧検出ステップで検出した前記両端電圧をしきい値電圧とそれぞれ比較して、当該両端電圧がしきい値電圧より高い場合に電気的接続不良と判定し、これら判定結果の論理積に基づいて重度の電気的接続不良を示す重故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュールに接続されているフィールド機器に対する制御の停止を促す重故障警報をモニタで画面表示し、前記判定結果の論理和に基づいて軽度の電気的接続不良を示す軽故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュールのメンテナンスを促す軽故障警報をモニタで画面表示する故障警報ステップと
を備えることを特徴とするコネクタ接続不良検出方法。
【請求項４】
コネクタを介して着脱自在に装着される端子台により、各フィールド機器と信号を送受信するための伝送路を集線するＩ／Ｏモジュールと、前記Ｉ／Ｏモジュールに集線された個々の伝送路を介して前記フィールド機器のそれぞれと信号を送受信することにより、これらフィールド機器の動作を制御する機器制御部とを備える設備制御システムで用いられるコネクタ接続不良検出方法であって、
電圧検出部が、前記コネクタを介して前記端子台との間で形成された複数の折返信号経路ごとに、当該折返信号経路に微弱電流を供給して当該折返信号経路の両端電圧を検出する両端電圧検出ステップと、
故障警報部が、前記両端電圧検出ステップで検出した前記両端電圧をしきい値電圧とそれぞれ比較して、当該両端電圧がしきい値電圧より高い場合に電気的接続不良と判定し、これら判定結果のうち前記基準検出数を越える検出結果が電気的接続不良の検出を示す場合に、重度の電気的接続不良を示す重故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュールに接続されているフィールド機器に対する制御の停止を促す重故障警報をモニタで画面表示し、前記判定結果のうち基準検出数以下の検出結果が電気的接続不良の検出を示す場合に、軽度の電気的接続不良を示す軽故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュールのメンテナンスを促す軽故障警報をモニタで画面表示する故障警報ステップと
を備えることを特徴とするコネクタ接続不良検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設備制御技術に関し、特にフィールド機器の伝送路を集線するＩ／Ｏモジュールにおけるコネクタでの電気的接続不良を検出するコネクタ接続不良検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
生産設備や空調設備などの各種の設備を制御する設備制御システムでは、各コントローラにおいて、伝送路を介して各フィールド機器とデータ通信を行うことにより、個々のフィールド機器を制御している（例えば、特許文献１など参照）。具体的には、それぞれのコントローラが、自己の配下に位置する各フィールド機器から計測データを周期的に取得し、予め設定されている所望の運転状態が得られる制御パラメータを算出して、各フィールド機器に指示するものとなっている。
【０００３】
一方、上位の設備監視装置は、通信回線を介して各コントローラとデータ通信を行うことにより、各コントローラで得られた計測データを周期的に取得し、これら計測データに基づき、設備全体の運転内容をモニタに画面表示する。これにより、運転員は、設備全体の運転状態を容易に把握することができる。また、監視装置は、計測データの値を監視し、いずれかのプロセス機器で計測データに異常があった場合には、その異常内容をモニタで警報表示する。これにより、運転員は、異常発生機器や異常の状態を確認し、異常を解消するための対応をとることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４０７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような設備制御システムでは、多くのフィールド機器をコントローラに接続する必要があるため、各フィールド機器の伝送路を集線して、コントローラのＩ／Ｏバスに接続するモジュールとして、入力モジュール、出力モジュール、入出力モジュールなど、各種のＩ／Ｏモジュールを用いる。
【０００６】
図６は、一般的なＩ／Ｏモジュールを示す説明図である。
Ｉ／Ｏモジュール１０は、各フィールド機器ＦＴの伝送路Ｌ１を、ネジ止めなどにより電気的に接続するための専用端子Ｔを有している。この専用端子Ｔは、保守作業時の作業性やモジュールの小型化に対応するために、モジュール本体１０Ａとは別体の端子台１１に取り付けられて、モジュール本体１０Ａに対して着脱自在に装着されている。
【０００７】
モジュール本体１０Ａには、フィールド機器ＦＴとの間で伝送路Ｌ１を介して信号をやり取りする伝送処理や、コントローラとデータ通信を行う通信Ｉ／Ｆなどの回路部が搭載されている回路基板１０Ｂが実装されており、端子台１１は、この回路基板１０ＢとコネクタＣＮを介して電気的に接続される。このコネクタＣＮとしては、双方のコネクタ端子が直接接触する方式と、ケーブルを介して接続される方式がある。また、モジュール本体１０Ａは、ラック（図示せず）に装着されて、コントローラ（図示せず）とデータ通信を行うためのＩ／ＯバスＬ２に接続される。
【０００８】
Ｉ／Ｏモジュール１０とフィールド機器ＦＴとの間で信号の授受が円滑に行われるためには、モジュール本体１０Ａと端子台１１とを接続するコネクタＣＮの電気的接続状況が極めて重要である。しかし、外的力・経年変化・周囲環境による接触部の劣化に起因して、コネクタＣＮで接触不良が発生し、信号の授受に支障を来す場合がある。このような状態でコントローラによるフィールド機器ＦＴの制御を継続した場合、正常な制御を実行できなくなるという問題点があった。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、Ｉ／Ｏモジュールのモジュール本体と端子台との電気的接続不良を正確に検出できるコネクタ接続不良検出技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成するために、本発明にかかる設備制御システムは、コネクタを介して着脱自在に装着される端子台により、各フィールド機器と信号を送受信するための伝送路を集線するＩ／Ｏモジュールと、前記Ｉ／Ｏモジュールに集線された個々の伝送路を介して前記フィールド機器のそれぞれと信号を送受信することにより、これらフィールド機器の動作を制御する機器制御部とを備える設備制御システムであって、前記Ｉ／Ｏモジュールは、前記コネクタを介して前記端子台との間で形成された複数の折返信号経路ごとに、当該折返信号経路に微弱電流を供給して当該折返信号経路の両端電圧を検出する電圧検出部を有し、前記電圧検出部で検出した前記両端電圧をしきい値電圧とそれぞれ比較して、当該両端電圧がしきい値電圧より高い場合に電気的接続不良と判定し、これら判定結果の論理積に基づいて重度の電気的接続不良を示す重故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュールに接続されているフィールド機器に対する制御の停止を促す重故障警報をモニタで画面表示し、前記判定結果の論理和に基づいて軽度の電気的接続不良を示す軽故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュールのメンテナンスを促す軽故障警報をモニタで画面表示する故障警報部とを備えている。
【００１１】
また、本発明にかかる他の設備制御システムは、コネクタを介して着脱自在に装着される端子台により、各フィールド機器と信号を送受信するための伝送路を集線するＩ／Ｏモジュールと、前記Ｉ／Ｏモジュールに集線された個々の伝送路を介して前記フィールド機器のそれぞれと信号を送受信することにより、これらフィールド機器の動作を制御する機器制御部とを備える設備制御システムであって、前記Ｉ／Ｏモジュールは、前記コネクタを介して前記端子台との間で形成された複数の折返信号経路ごとに、当該折返信号経路に微弱電流を供給して当該折返信号経路の両端電圧を検出する電圧検出部を有し、前記電圧検出部で検出した前記両端電圧をしきい値電圧とそれぞれ比較して、当該両端電圧がしきい値電圧より高い場合に電気的接続不良と判定し、これら判定結果のうち前記基準検出数を越える検出結果が電気的接続不良の検出を示す場合に、重度の電気的接続不良を示す重故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュールに接続されているフィールド機器に対する制御の停止を促す重故障警報をモニタで画面表示し、前記判定結果のうち基準検出数以下の検出結果が電気的接続不良の検出を示す場合に、軽度の電気的接続不良を示す軽故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュールのメンテナンスを促す軽故障警報をモニタで画面表示する故障警報部とを備えている。
【００１２】
また、本発明にかかるコネクタ接続不良検出方法は、コネクタを介して着脱自在に装着される端子台により、各フィールド機器と信号を送受信するための伝送路を集線するＩ／Ｏモジュールと、前記Ｉ／Ｏモジュールに集線された個々の伝送路を介して前記フィールド機器のそれぞれと信号を送受信することにより、これらフィールド機器の動作を制御する機器制御部とを備える設備制御システムで用いられるコネクタ接続不良検出方法であって、電圧検出部が、前記コネクタを介して前記端子台との間で形成された複数の折返信号経路ごとに、当該折返信号経路に微弱電流を供給して当該折返信号経路の両端電圧を検出する両端電圧検出ステップと、故障警報部が、前記両端電圧検出ステップで検出した前記両端電圧をしきい値電圧とそれぞれ比較して、当該両端電圧がしきい値電圧より高い場合に電気的接続不良と判定し、これら判定結果の論理積に基づいて重度の電気的接続不良を示す重故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュールに接続されているフィールド機器に対する制御の停止を促す重故障警報をモニタで画面表示し、前記判定結果の論理和に基づいて軽度の電気的接続不良を示す軽故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュールのメンテナンスを促す軽故障警報をモニタで画面表示する故障警報ステップとを備えている。
【００１３】
また、本発明にかかる他のコネクタ接続不良検出方法は、コネクタを介して着脱自在に装着される端子台により、各フィールド機器と信号を送受信するための伝送路を集線するＩ／Ｏモジュールと、前記Ｉ／Ｏモジュールに集線された個々の伝送路を介して前記フィールド機器のそれぞれと信号を送受信することにより、これらフィールド機器の動作を制御する機器制御部とを備える設備制御システムで用いられるコネクタ接続不良検出方法であって、電圧検出部が、前記コネクタを介して前記端子台との間で形成された複数の折返信号経路ごとに、当該折返信号経路に微弱電流を供給して当該折返信号経路の両端電圧を検出する両端電圧検出ステップと、故障警報部が、前記両端電圧検出ステップで検出した前記両端電圧をしきい値電圧とそれぞれ比較して、当該両端電圧がしきい値電圧より高い場合に電気的接続不良と判定し、これら判定結果のうち前記基準検出数を越える検出結果が電気的接続不良の検出を示す場合に、重度の電気的接続不良を示す重故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュールに接続されているフィールド機器に対する制御の停止を促す重故障警報をモニタで画面表示し、前記判定結果のうち基準検出数以下の検出結果が電気的接続不良の検出を示す場合に、軽度の電気的接続不良を示す軽故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュールのメンテナンスを促す軽故障警報をモニタで画面表示する故障警報ステップとを備えている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、Ｉ／Ｏモジュールの端子台を接続するコネクタにおける電気的接続不良の発生形態のうち、コネクタの嵌合が外れて離脱した場合と、コネクタの特定の接点での接触抵抗の増加による接触不良が発生した場合とを、区別して正確に検出することができる。したがって、コネクタの嵌合が外れて離脱した場合には、当該Ｉ／Ｏモジュールに接続されているフィールド機器に対する制御の停止を促す重故障警報を運転員に通知することができる。また、コネクタの特定の接点での接触抵抗の増加による接触不良が発生した場合には、当該Ｉ／Ｏモジュールのメンテナンスを指示する軽故障警報を運転員に通知することができる。
【００１５】
このため、運転員は、コネクタにおける電気的接続不良の発生形態に応じた、適切な対応をとることができる。例えば、接点での接触抵抗の増加による軽故障である場合には、重故障時と同様にＩ／Ｏモジュールの制御停止状態へ移行させる処置をとる必要がなくなり、設備制御システムをスムーズに効率よく運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】設備制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】Ｉ／Ｏモジュールの構成を示すブロック図である。
【図３】設備制御システムの接続不良監視動作を示すシーケンス図である。
【図４】両端電圧のトレンドグラフの画面表示例である。
【図５】コネクタにおける電気的接続不良の発生形態に違いによる両端電圧の変化を示す説明図である。
【図６】一般的なＩ／Ｏモジュールを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［発明の原理］
前述の図６に示したように、設備制御システムで用いるＩ／Ｏモジュール１０について、モジュール本体１０Ａと端子台１１とを接続するコネクタＣＮにおける電気的接続不良を検出する方法として、コネクタＣＮの一部のピンを接続不良検出用として割り当てて、モジュール本体１０Ａと端子台１１との間で折返信号経路を形成し、この折返信号経路の正常性に基づいて、接続不良を検出する方法が考えられる。具体的には、折返信号経路の一端を電源電位に抵抗素子を介してプルアップすることにより一定の電圧を印加するとともに、他端を接地電位に接続し、その一端の電圧を監視すればよい。これにより、接続不良が発生した場合、他端で検出される電圧が低下するため、コネクタＣＮの電気的接続不良を検出することができる。
【００１８】
ここで、コネクタＣＮにおける電気的接続不良の発生形態は、コネクタＣＮ全体の嵌合が外れて離脱した場合だけでなく、コネクタＣＮのうち特定の端子間における接触不良がある。特に、上記折返信号経路に割り当てた端子では、節電を考慮して、フィールド機器との間で送受信する信号が流れる端子に比べ、端子間に流れる電流が大幅に削減されているため、経年変化や周囲環境の影響を受けやすい。したがって、空気中の珪素化合物や硫黄化合物が接点に付着して酸化膜が形成されやすくなり、この酸化膜により接触抵抗が増加して接続不良となる。
【００１９】
このようなコネクタＣＮにおける電気的接続不良の発生形態のうち、コネクタＣＮの離脱が生じた場合、コネクタＣＮの複数の端子で接続不良が発生するため、多くのフィールド機器について正常に制御できなくなる可能性が高い。このため、このような接続不良は、重度の電気的接続不良を示す、いわゆる重故障と判断して、当該Ｉ／Ｏモジュールに接続されているフィールド機器に対する制御を全て停止する、インターロックなどの制御停止状態へ移行する必要がある。
【００２０】
一方、接点での接触抵抗の増加による接続不良は、コネクタＣＮのうちの一部の端子でのみ発生し、すべての端子で同時に発生するものではなく、端子間を流れる電流を考慮した場合、微弱な電流しか流れていない折返信号経路に割り当てた端子で、最初に発生する可能性が高い。特に、酸化膜の形成にはある程度の時間を要するため、このような電気的接続不良の状況が他の接点でも次々と発生して、コネクタＣＮ全体にわたり急速に悪化する可能性は低い。このため、このような接続不良は、軽度の電気的接続不良を示す、いわゆる重故障と判断でき、当該Ｉ／Ｏモジュールに接続されているフィールド機器を制御停止状態へ移行する必要はなく、運転員へ当該Ｉ／Ｏモジュールのメンテナンスを指示する警報を通知すればよい。
【００２１】
本発明は、このようなコネクタＣＮにおける電気的接続不良の発生形態に着目し、複数の折返信号経路における接続不良の検出状況に応じて、コネクタＣＮの離脱による重故障か、あるいは、接点での接触抵抗の増加による軽故障かを判定し、この判定結果に基づいて、運転員に対して、当該Ｉ／Ｏモジュールに接続されているフィールド機器に対する制御の停止を促す重故障警報を出力するか、あるいは当該Ｉ／Ｏモジュールのメンテナンスを促す軽故障警報を出力するかを選択するようにしたものである。
したがって、接点での接触抵抗の増加による軽故障である場合には、Ｉ／Ｏモジュールのメンテナンスで対応すればよいため、重故障時と同様にＩ／Ｏモジュールの制御停止状態へ直ちに移行させる必要がなくなり、設備制御システムを効率よくスムーズに運転することができる。
【００２２】
［実施の形態］
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図１を参照して、本実施の形態にかかる設備制御システム１について説明する。図１は、設備制御システムの構成を示すブロック図である。
【００２３】
この設備制御システム１は、生産設備や空調設備などの各種の設備を制御する制御システムであって、圧力計、流量計、調節弁、ポンプ、モータ、インバータなどの各フィールド機器ＦＴと制御信号をやり取りすることにより、個々のフィールド機器ＦＴを制御する機能を有している。
設備制御システム１には、主な装置として、Ｉ／Ｏモジュール１０、コントローラ２０、および設備監視装置３０が設けられている。
【００２４】
［Ｉ／Ｏモジュール］
図１および図２を参照して、本実施の形態にかかるＩ／Ｏモジュール１０について説明する。図２は、Ｉ／Ｏモジュールの構成を示すブロック図である。
Ｉ／Ｏモジュール１０は、各フィールド機器ＦＴと信号を送受信するための伝送路Ｌ１を集線して、コントローラ２０のＩ／ＯバスＬ２と相互に接続する装置である。
【００２５】
本実施の形態では、Ｉ／Ｏモジュール１０がフィールド機器ＦＴとの間でデータを送受信する機能を有する入出力モジュールからなる場合を例として説明するが、これに限定されるものではない。本発明におけるＩ／Ｏモジュール１０には、入出力モジュールだけでなく、フィールド機器ＦＴへのデータを送信する機能のみを持つ出力モジュールや、フィールド機器ＦＴからのデータを受信する機能のみを持つ入力モジュールも含まれるものとする。
【００２６】
このＩ／Ｏモジュール１０には、主な機能部として、端子台１１、伝送処理部１２、電圧検出部１３、検出電圧通知部１４、およびバスＩ／Ｆ部１５が設けられている。これら回路部のうち、伝送処理部１２、電圧検出部１３、検出電圧通知部１４、およびバスＩ／Ｆ部１５は、モジュール本体１０Ａに実装されており、端子台１１は、コネクタＣＮ（ＣＮ１，ＣＮ２）を介してモジュール本体１０Ａと着脱自在に装着されている。なお、伝送路Ｌ１は、フィールド機器ＦＴごとに別個に設けられたものでもよく、複数のフィールド機器ＦＴで共用するものでもよい。
【００２７】
端子台１１は、各フィールド機器ＦＴからの伝送路Ｌ１を、ネジ止めなどにより電気的に接続するための専用端子Ｔを有し、これら伝送路Ｌ１を専用端子Ｔで集線した後、コネクタＣＮ１を介してモジュール本体１０Ａに接続する機能を有している。
また、端子台１１には、コネクタＣＮ１のピンのうち接続不良検出用として予め割り当てられているピン間を接続して折返信号経路を形成するための短絡配線ＳＴが形成されている。なお、コネクタＣＮ１のうち、接続不良検出用に割り当てられたピンは、接続不良検出にのみ用いられる専用のピンであり、フィールド機器ＦＴと送受信する信号は、これら以外のピンが用いられる。
【００２８】
図２の例では、端子台１１のコネクタＣＮ１が、接続ケーブルＣＢＬを介してモジュール本体１０ＡのコネクタＣＮ２と電気的に接続されている。また、コネクタＣＮ１に設けられた５０個のピンのうち、１番ピンと２番ピン、２５番ピンと２６番ピン、４９番ピンと５０番ピンからなる３つの対が、接続不良検出用として予め割り当てられており、これら対をなすピン間が短絡配線ＳＴにより電気的に接続されている。これにより、例えばコネクタＣＮ２の１番ピン→接続ケーブルＣＢＬ→コネクタＣＮ１の１番ピン→短絡配線ＳＴ→コネクタＣＮ１の２番ピン→接続ケーブルＣＢＬ→コネクタＣＮ２の２番ピンという折返信号経路ＬＰ１が形成される。
【００２９】
伝送処理部１２は、Ｉ／ＯバスＬ２を介してバスＩ／Ｆ部１５でコントローラ２０から通知された、フィールド機器ＦＴを制御するための制御データを、フィールド機器ＦＴに応じた専用の制御信号へ変換し、端子台１１から伝送路Ｌ１を介してフィールド機器ＦＴへ送信する機能と、伝送路Ｌ１から端子台１１を介して受信した、フィールド機器ＦＴで得られた計測値を示す専用の計測信号を、コントローラ２０および設備監視装置３０での処理に応じた計測データに変換し、バスＩ／Ｆ部１５からＩ／ＯバスＬ２を介してコントローラ２０へ通知する機能を有している。
【００３０】
電圧検出部１３は、端子台１１との間に形成されている折返信号経路ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３について、モジュール本体１０Ａと端子台１１との間の電気的接続不良に応じて変化する、当該折返信号経路ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３の両端電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣをそれぞれ個別に検出する機能を有している。本実施の形態では、３つの折返信号経路ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３を用いる場合を例として説明するが、これに限定されるものではなく、２つ以上の折返信号経路があればよい。
【００３１】
電圧検出部１３には、折返信号経路ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３ごとに、同様の電圧検出用の回路が設けられている。具体例として、例えば折返信号経路ＬＰ１については、電源電位ＶＣＣと折返信号経路ＬＰ１の一端との間に接続されて、電源電位ＶＣＣからの微弱電流を、接地電位ＧＮＤに接続されている折返信号経路ＬＰ１の他端へ向けて供給する抵抗素子Ｒと、折返信号経路ＬＰ１の両端電圧ＶＡを、アナログ値からデジタル値に変換して、検出電圧通知部１４へ出力するＡ／Ｄ変換器とが設けられている。
【００３２】
検出電圧通知部１４は、電圧検出部１３で検出した両端電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣをそれぞれ取得し、これら両端電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣを含む電圧検出データを、バスＩ／Ｆ部１５およびＩ／ＯバスＬ２を介してコントローラ２０へ通知する機能を有している。
【００３３】
バスＩ／Ｆ部１５は、Ｉ／ＯバスＬ２を介してコントローラ２０とデータ通信を行うことにより、コントローラ２０からの制御データを伝送処理部１２または検出電圧通知部１４へ出力する機能と、伝送処理部１２からの計測データをコントローラ２０へ通知する機能と、検出電圧通知部１４からの電圧検出データをコントローラ２０へ通知する機能とを有している。
【００３４】
［コントローラ］
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかるコントローラ２０について説明する。
コントローラ２０は、全体として所定のプログラムをＣＰＵで実行して動作する制御装置からなり、Ｉ／ＯバスＬ２を介したＩ／Ｏモジュール１０とのデータ通信を用いて、Ｉ／Ｏモジュール１０に集線された個々の伝送路Ｌ１を介してフィールド機器ＦＴのそれぞれと信号を送受信することにより、各フィールド機器ＦＴを制御する機能を有している。
このコントローラ２０には、主な機能部として、バスＩ／Ｆ部２１、機器制御部２２、Ｉ／Ｏモジュール監視部２３、および通信Ｉ／Ｆ部２５が設けられている。
【００３５】
バスＩ／Ｆ部２１は、Ｉ／ＯバスＬ２を介してＩ／Ｏモジュール１０とデータ通信を行うことにより、機器制御部２２からの制御データをＩ／ＯバスＬ２を介してＩ／Ｏモジュール１０へ通知する機能と、Ｉ／ＯバスＬ２を介してＩ／Ｏモジュール１０から通知された計測データを機器制御部２２へ出力する機能と、Ｉ／ＯバスＬ２を介してＩ／Ｏモジュール１０から通知された電圧検出データをＩ／Ｏモジュール監視部２３へ出力する機能とを有している。
【００３６】
機器制御部２２は、Ｉ／ＯバスＬ２を介してバスＩ／Ｆ部２１でＩ／Ｏモジュール１０から受信した各フィールド機器ＦＴの計測データを取得する機能と、これら計測データに基づいて個々のフィールド機器ＦＴの動作状態を制御するための制御データを生成する機能と、生成した制御データを、バスＩ／Ｆ部２１からＩ／ＯバスＬ２を介してＩ／Ｏモジュール１０へ通知する機能と、一定周期で、あるいは設備監視装置３０からの指示に応じて、各フィールド機器ＦＴから通知された計測データを、通信Ｉ／Ｆ部２５から通信回線Ｌ３を介して設備監視装置３０へ通知する機能とを有している。
【００３７】
Ｉ／Ｏモジュール監視部２３は、一定周期で、あるいは設備監視装置３０からの指示データに応じて、電圧検出データを要求する制御データを、バスＩ／Ｆ部２１からＩ／ＯバスＬ２を介してＩ／Ｏモジュール１０へ通知する機能と、これに応じてＩ／Ｏモジュール１０から通知された電圧検出データを、Ｉ／ＯバスＬ２およびバスＩ／Ｆ部２１を介して取得する機能と、一定周期で、あるいは設備監視装置３０からの指示データに応じて、Ｉ／Ｏモジュール１０から通知された電圧検出データを、通信Ｉ／Ｆ部２５から通信回線Ｌ３を介して設備監視装置３０へ通知する機能とを有している。
【００３８】
記憶部２４は、半導体メモリやハードディスクからなり、機器制御部２２およびＩ／Ｏモジュール監視部２３での処理動作に用いる各種処理情報やプログラムを記憶する機能を有している。記憶部２４で記憶する主な処理情報としては、Ｉ／Ｏモジュール１０から通知された計測データや電圧検出データがある。プログラムは、外部機器や記録媒体から読み込まれて予め記憶部２４に格納され、各機能部を実現する際にＣＰＵに読み出されて実行される。
【００３９】
通信Ｉ／Ｆ部２５は、通信回線Ｌ３を介して設備監視装置３０とデータ通信を行うことにより、設備監視装置３０からの指示データを機器制御部２２またはＩ／Ｏモジュール監視部２３へ出力する機能と、機器制御部２２からの計測データを設備監視装置３０へ通知する機能と、Ｉ／Ｏモジュール監視部２３からの電圧検出データを設備監視装置３０へ通知する機能とを有している。
【００４０】
［設備監視装置］
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかる設備監視装置３０について説明する。
設備監視装置３０は、全体としてサーバやパーソナルコンピュータなどの情報処理装置からなり、通信回線Ｌ３を介してコントローラ２０とデータ通信を行うことにより、コントローラ２０を制御して、設備全体の動作状態を制御・監視する機能を有している。
この設備監視装置３０には、主な機能部として、通信Ｉ／Ｆ部３１、操作入力部３２、モニタ３３、記憶部３４、設備操作部３５、設備監視部３６、および故障警報部３７が設けられている。
【００４１】
通信Ｉ／Ｆ部３１は、通信回線Ｌ３を介してコントローラ２０とデータ通信を行うことにより、設備操作部３５や故障警報部３７からの指示データを通信回線Ｌ３を介してコントローラ２０へ通知する機能と、通信回線Ｌ３を介してコントローラ２０から通知された計測データを設備監視部３６へ出力する機能と、通信回線Ｌ３を介してコントローラ２０から通知された電圧検出データを故障警報部３７へ出力する機能とを有している。
【００４２】
操作入力部３２は、キーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、運転員の操作を検出して各機能部へ通知する機能を有している。
モニタ３３は、ＬＣＤなどの画面表示装置からなり、設備操作部３５で設備を操作するための操作画面、設備監視部３６で計測データから得た動作状況を表示するための状況画面、故障警報部３７で電圧検出データから判定した警報を表示するための警報画面など、各種の画面情報を表示する機能を有している。
【００４３】
記憶部３４は、各機能部での処理動作に用いる各種処理データや、コントローラ２０から通知された計測データや電圧検出データ、さらには各機能部を実現するためのプログラムを記憶する機能を有している。なお、プログラムは、外部機器や記録媒体から読み込まれて予め記憶部３４に格納され、各機能部を実現する際にＣＰＵに読み出されて実行される。
【００４４】
設備操作部３５は、操作入力部３２で検出された運転員の操作に応じて、設備の動作状態を操作する制御データを、通信Ｉ／Ｆ部３１から通信回線Ｌ３を介してコントローラ２０へ通知する機能とを有している。
設備監視部３６は、通信回線Ｌ３を介して通信Ｉ／Ｆ部３１で受信したコントローラ２０からの計測データを記憶部３４へ保存する機能と、記憶部３４から計測データを読み出して状況画面を生成しモニタ３３で画面表示する機能とを有している。
【００４５】
故障警報部３７は、一定周期で、あるいは操作入力部３２で検出された運転員の操作に応じて、電圧検出データを要求する制御データを、通信Ｉ／Ｆ部３１から通信回線Ｌ３を介してコントローラ２０へ通知する機能と、これに応じて通信回線Ｌ３を介して通信Ｉ／Ｆ部３１で受信したコントローラ２０からの電圧検出データを記憶部３４へ保存する機能と、受信した電圧検出データに含まれる各折返信号経路ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３の両端電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣを、予め設定されている故障判定用のしきい値電圧Ｖｔｈと比較し、両端電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣのうちしきい値電圧Ｖｔｈより高い場合に電気的接続不良と判定する機能とを有している。
【００４６】
これに加えて、故障警報部３７は、これら３つの判定結果の論理積に基づいて、重度の電気的接続不良を示す重故障が発生したと判定し、対応するＩ／Ｏモジュール１０に接続されているフィールド機器ＦＴに対する制御の停止を促す重故障警報をモニタ３３で画面表示する機能と、これら３つの判定結果の論理和に基づいて、軽度の電気的接続不良を示す軽故障が発生したと判定し、対応するＩ／Ｏモジュール１０のメンテナンスを指示する軽故障警報をモニタ３３で画面表示する機能とを有している。この際、故障検出データが重故障発生を示す場合、対応するＩ／Ｏモジュール１０に接続されているフィールド機器ＦＴに対する制御の停止を指示する制御データを自動通知する機能を設けてもよい。
【００４７】
なお、故障警報部３７の判定例では、重故障と軽故障を並列的に判定しており、重故障が検出された場合、軽故障も検出されるため、重故障と軽故障の両方が検出された場合には、重故障を優先させる必要がある。
【００４８】
［実施の形態の動作］
次に、図３を参照して、本実施の形態にかかる設備制御システム１の接続不良監視動作について説明する。図３は、設備制御システムの接続不良監視動作を示すシーケンス図である。ここでは、理解を容易とするため、１つのコントローラ２０の配下に位置する１つのＩ／Ｏモジュール１０を対象とした接続不良監視動作を例として説明するが、複数のコントローラ２０やＩ／Ｏモジュール１０を対象とする場合も、それぞれについて同様の接続不良監視動作を実行すればよい。
【００４９】
コントローラ２０のＩ／Ｏモジュール監視部２３は、電圧検出データを要求する制御データからなる検出結果取得要求を、一定周期でＩ／Ｏモジュール１０へ通知する（ステップ１００）。
【００５０】
Ｉ／Ｏモジュール１０の検出電圧通知部１４は、コントローラ２０からの検出結果取得要求に応じて、折返信号経路ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３の両端電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣをそれぞれ取得し（ステップ１０１）、これら両端電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣを含む電圧検出データを含む検出結果通知を、バスＩ／Ｆ部１５からコントローラ２０へ通知する（ステップ１０２）。
【００５１】
Ｉ／Ｏモジュール監視部２３は、Ｉ／Ｏモジュール１０から通知された検出結果通知に含まれる電圧検出データを記憶部２４に保存する（ステップ１０３）。
【００５２】
一方、設備監視装置３０の故障警報部３７は、電圧検出データを要求する制御データからなる検出結果取得要求を、一定周期でコントローラ２０へ通知する（ステップ１１０）。
コントローラ２０のＩ／Ｏモジュール監視部２３は、設備監視装置３０からの検出結果取得要求に応じて、記憶部２４に保存されている電圧検出データを読み出して（ステップ１１１）、これら電圧検出データを含む検出結果通知を、設備監視装置３０へ通知する（ステップ１１２）。
【００５３】
故障警報部３７は、コントローラ２０から通知された検出結果通知に含まれる電圧検出データ、すなわち両端電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣとしきい値電圧Ｖｔｈとを比較し、両端電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣのうちしきい値電圧Ｖｔｈより高い場合に電気的接続不良と判定する（ステップ１１３）。
ここで、故障警報部３７は、これら３つの判定結果の論理積出力により、折返信号経路ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３のすべてで電気的接続不良が発生したことが検出された場合、重度の電気的接続不良を示す重故障が発生したと判定し（ステップ１１４：ＹＥＳ）、対応するＩ／Ｏモジュール１０に接続されているフィールド機器ＦＴに対する制御の停止を促す重故障警報をモニタ３３で画面表示して（ステップ１１５）、一連の処理を終了する。
【００５４】
一方、これら３つの判定結果の論理和出力により、折返信号経路ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３の少なくともいずれか１で電気的接続不良が発生したことが検出された場合、軽度の電気的接続不良を示す軽故障が発生したと判定し（ステップ１１６：ＹＥＳ）、対応するＩ／Ｏモジュール１０のメンテナンスを指示する軽故障警報をモニタ３３で画面表示し（ステップ１１７）、一連の処理を終了する。
【００５５】
［実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、Ｉ／Ｏモジュール１０において、電圧検出部１３が、コネクタＣＮ（ＣＮ１，ＣＮ２）を介して端子台１１との間で形成された複数の折返信号経路ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３ごとに、当該折返信号経路の一端から微弱電流を供給して、当該折返信号経路ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３の両端電圧を検出し、故障警報部３７が、これら両端電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣをしきい値電圧Ｖｔｈとそれぞれ比較して、当該両端電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣがしきい値電圧Ｖｔｈより高い場合に当該折返信号経路が電気的接続不良であると判定し、これら判定結果の論理積に基づいて重度の電気的接続不良を示す重故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュール１０に接続されているフィールド機器ＦＴに対する制御の停止を促す重故障警報をモニタ３３で画面表示し、判定結果の論理和に基づいて軽度の電気的接続不良を示す軽故障が発生したと判定して、当該Ｉ／Ｏモジュール１０のメンテナンスを促す軽故障警報をモニタ３３で画面表示するようにしたものである。
【００５６】
これにより、コネクタＣＮにおける電気的接続不良の発生形態のうち、コネクタＣＮの嵌合が外れて離脱した場合と、コネクタＣＮの特定の接点での接触抵抗の増加による接触不良が発生した場合とを、区別して正確に検出することができる。したがって、コネクタＣＮの嵌合が外れて離脱した場合には、当該Ｉ／Ｏモジュール１０に接続されているフィールド機器ＦＴに対する制御の停止を促す重故障警報を運転員に通知することができる。また、コネクタＣＮの特定の接点での接触抵抗の増加による接触不良が発生した場合には、当該Ｉ／Ｏモジュール１０のメンテナンスを指示する軽故障警報を運転員に通知することができる。
【００５７】
このため、運転員は、コネクタＣＮにおける電気的接続不良の発生形態に応じた、適切な対応をとることができる。例えば、接点での接触抵抗の増加による軽故障である場合には、Ｉ／Ｏモジュール１０のメンテナンスで対応すればよいため、重故障時と同様にＩ／Ｏモジュール１０の制御停止状態へ直ちに移行させる必要がなくなり、設備制御システム１を効率よくスムーズに運転することができる。
【００５８】
また、Ｉ／Ｏモジュール１０で得られた電圧検出データは、フィールド機器ＦＴからの計測データと同様の手順で、コントローラ２０から設備監視装置３０へ通知することができ、新たな制御手順をコントローラ２０や設備監視装置３０で構築する必要がない。このため、Ｉ／Ｏモジュール１０を更新すれば、既存の設備監視システムに対して、極めて容易に本発明を適用でき、導入コストを大幅に削減できる。
【００５９】
また、本実施の形態において、設備監視装置３０の設備監視部３６で、各折返信号経路ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３で検出した両端電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣのトレンドグラフをモニタ３３に画面表示してもよい。
図４は、両端電圧のトレンドグラフの画面表示例である。ここでは、あるＩ／Ｏモジュールで検出した両端電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣのトレンドグラフが表示されており、横軸が時間（月）を示し、縦軸が両端電圧値（Ｖ）を示している。これにより、運転員は、どのＩ／Ｏモジュール１０のどの両端電圧が上昇しているかを、詳細に確認できる。また、トレンドグラフに対して、しきい値電圧Ｖｔｈを表示することにより、運転員が、メンテナンスの時期を予想することも可能となる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、Ｉ／Ｏモジュール１０に３つの折返信号経路ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３を形成した場合を例として説明したが、折返信号経路の数については、２つ以上設定しておけば、前述と同様にして本発明を適用でき、同様の作用効果を得ることができる。
【００６１】
また、本実施の形態では、理解を容易とするため、１つのコントローラ２０の配下に位置する１つのＩ／Ｏモジュール１０を対象とした接続不良監視動作を例として説明したが、複数のコントローラ２０やＩ／Ｏモジュール１０を対象とする場合も、それぞれについて同様の接続不良監視動作を実行すればよい。
【００６２】
また、本実施の形態では、コントローラ２０のＩ／Ｏモジュール監視部２３からの検出結果取得要求に応じて、Ｉ／Ｏモジュール１０の検出電圧通知部１４が電圧検出データを含む検出結果通知を返送する場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、検出電圧通知部１４が、一定周期で自律的に、電圧検出データを含む検出結果通知をコントローラ２０へ通知するようにしてもよい。同様に、Ｉ／Ｏモジュール監視部２３が、一定周期で自律的に、電圧検出データを含む検出結果通知を設備監視装置３０へ通知するようにしてもよい。
【００６３】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
【００６４】
前述した実施の形態では、故障警報部３７において、両端電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣのそれぞれについてしきい値電圧Ｖｔｈより高い場合に当該折返信号経路が電気的接続不良であると判定し、これら判定結果の論理和に基づいて、軽度の電気的接続不良を示す軽故障が発生したと判定し、これら判定結果の論理積に基づいて、重度の電気的接続不良を示す重故障が発生したと判定する場合を例として説明したが、判定方法についてはこれに限定されるものではない。
【００６５】
例えば、重故障と軽故障を区別するための基準検出数Ｎを予め設定しておき、これら判定結果のうち基準検出数Ｎを越える検出結果が電気的接続不良の検出を示す場合に、重度の電気的接続不良を示す重故障が発生したと判定し、これら判定結果のうち基準検出数Ｎ以下の検出結果が電気的接続不良の検出を示す場合に、軽度の電気的接続不良を示す軽故障が発生したと判定するようにしてもよい。
【００６６】
具体的には、Ｎ＝１の場合、これら判定結果のうち、２つ以上が電気的接続不良を示す場合には重故障と判定され、これら判定結果のうち、いずれか１つが電気的接続不良を示す場合には軽故障と判定される。
Ｉ／Ｏモジュール１０が使用される環境やコネクタＣＮのピン数に応じて、接点での接触抵抗の増加が発生する頻度は変化する。このため、基準検出数Ｎに基づき重故障と軽故障を区別する構成によれば、その判定基準をそれぞれ調整することができ、個々の設備制御システムについて、最適化することができる。
【００６７】
また、コネクタＣＮにおける電気的接続不良の発生形態に違いによって、両端電圧の変化も異なる。図５は、コネクタにおける電気的接続不良の発生形態に違いによる両端電圧の変化を示す説明図である。
接点での接触抵抗の増加の場合、酸化膜の厚さが増大するにしたがって、両端電圧は徐々に上昇する。一方、コネクタＣＮの嵌合が外れて離脱した場合、両端電圧は、瞬時に大きく上昇する。
【００６８】
したがって、両端電圧ＶＢを検出するごとに、一定の判定時間Ｔ前に検出した両端電圧ＶＢとを比較することにより、両端電圧の変化幅ΔＶを検出して、基準変化幅ΔＴｓと比較し、ΔＶ＞ΔＴｓとなった時点で、コネクタＣＮの嵌合が外れて離脱したこと、すなわち重故障を検出することができる。また、軽故障については、前述と同様に両端電圧ＶＢをしきい値電圧Ｖｔｈと比較すればよい。
【００６９】
これにより、１つの折返信号経路から検出した両端電圧で、コネクタＣＮにおける電気的接続不良の発生形態のうち、コネクタＣＮの嵌合が外れて離脱した場合と、コネクタＣＮの特定の接点での接触抵抗の増加による接触不良が発生した場合とを、区別して正確に検出することができる。これにより、コネクタＣＮでのピンの使用状況により折返信号経路を複数設定できない場合でも、電気的接続不良の発生形態に応じた警報を出力することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１…設備制御システム、１０…Ｉ／Ｏモジュール、１０Ａ…モジュール本体、１１…端子台、１２…伝送処理部、１３…電圧検出部、１４…検出電圧通知部、１５…バスＩ／Ｆ部、２０…コントローラ、２１…バスＩ／Ｆ部、２２…機器制御部、２３…Ｉ／Ｏモジュール監視部、２４…記憶部、２５…通信Ｉ／Ｆ部、３０…設備監視装置、３１…通信Ｉ／Ｆ部、３２…操作入力部、３３…モニタ、３４…記憶部、３５…設備操作部、３６…設備監視部、３７…故障警報部、ＦＴ…フィールド機器、Ｔ…専用端子、Ｌ１…伝送路、Ｌ２…Ｉ／Ｏバス、Ｌ３…通信回線、ＣＮ，ＣＮ１，ＣＮ２…コネクタ、ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３…折返信号経路、ＳＴ…短絡配線、ＶＡ，ＶＢ，ＶＣ…両端電圧、Ｖｔｈ…しきい値電圧。
【図１】
2014059802.tif 000003
【図２】
2014059802.tif 000004
【図３】
2014059802.tif 000005
【図４】
2014059802.tif 000006
【図５】
2014059802.tif 000007
【図６】
2014059802.tif 000008