儀表化系統(tǒng)及其維護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種儀表化系統(tǒng)及其維護(hù)方法。
[0002]本申請基于在2014年I月14日向日本申請的日本特愿2014-004367主張優(yōu)先權(quán)，并在此引用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003]在車間、工廠等中構(gòu)建的儀表化(Instrumentat1n)系統(tǒng)大致構(gòu)成為如下結(jié)構(gòu)，即，將被稱為現(xiàn)場儀器的現(xiàn)場設(shè)備(測定器、操作器)、對這些現(xiàn)場設(shè)備的動(dòng)作進(jìn)行控制的控制器、以及進(jìn)行現(xiàn)場儀器及控制器的管理或控制的上位裝置經(jīng)由通信單元連接。在如上所述的儀表化系統(tǒng)中，通過現(xiàn)場儀器得到的過程值(例如，壓力、溫度、流量等測定值)被控制器收集，在上位裝置的管理下由控制器進(jìn)行與所收集的過程值相對應(yīng)的現(xiàn)場儀器的控制。
[0004]在儀表化系統(tǒng)中所使用的現(xiàn)場儀器與測定對象以及操作對象相對應(yīng)而存在有各種各樣的種類，輸入/輸出信號的信號形式也是多種多樣。例如，存在有進(jìn)行“4?20mA”信號等模擬信號的輸入/輸出的種類、進(jìn)行“24V”的數(shù)字信號的輸入/輸出的種類、進(jìn)行熱電偶信號的輸出的種類、進(jìn)行觸點(diǎn)信號的輸入/輸出的種類等。因此，現(xiàn)場儀器通常經(jīng)由進(jìn)行信號變換或協(xié)議變換的I/O模塊而與控制器連接。
[0005]上述的I/O模塊大致區(qū)分為相對于現(xiàn)場儀器I對I地進(jìn)行連接的類型(單點(diǎn)類型)、以及具有多個(gè)信道，并能夠針對每個(gè)信道連接現(xiàn)場儀器的類型(多點(diǎn)類型)。單點(diǎn)類型的I/o模塊由于與現(xiàn)場儀器I對I地進(jìn)行連接，雖然維護(hù)容易，但需要設(shè)置場所(占用空間)，制造成本變高。與此相對，多點(diǎn)類型的I/o模塊由于能夠連接多個(gè)現(xiàn)場儀器，雖然能夠減小設(shè)置場所或削減制造成本，但維護(hù)困難。
[0006]在日本特開2001 - 100816號公報(bào)(以下，稱為專利文獻(xiàn)I)中，公開有現(xiàn)有的I/O模塊的一個(gè)例子。具體而言，專利文獻(xiàn)I所公開的I/O模塊為了減小由于故障導(dǎo)致的停止所造成的影響，是以雙重化(冗余化)進(jìn)行使用的結(jié)構(gòu)。如上所述，通過將I/o模塊冗余化，即使一個(gè)I/o模塊發(fā)生故障，也能夠由另一個(gè)I/O模塊繼續(xù)進(jìn)行動(dòng)作(控制環(huán)路的動(dòng)作)，因此提尚可靠性。
[0007]上述的I/O模塊能夠如上述的專利文獻(xiàn)I所公開的那樣，采用冗余化的結(jié)構(gòu)(冗余化結(jié)構(gòu))，也能夠采用未進(jìn)行冗余化的結(jié)構(gòu)(非冗余化結(jié)構(gòu):單一結(jié)構(gòu))。將I/o模塊采用冗余化結(jié)構(gòu)或者采用單一結(jié)構(gòu)，是考慮該I/o模塊的故障對過程造成的影響的大小而決定的。
[0008]在I/O模塊采用冗余化結(jié)構(gòu)的情況下，即使I/O模塊是單點(diǎn)類型以及多點(diǎn)類型中的某一種，在一個(gè)I/o模塊發(fā)生故障的情況下，也可由另一個(gè)I/O模塊繼續(xù)進(jìn)行動(dòng)作。因此，可以想到只要冗余化結(jié)構(gòu)的I/o模塊的雙方不同時(shí)發(fā)生故障，就不會使儀表化系統(tǒng)整體的工作效率大幅降低。
[0009]然而，在將多點(diǎn)類型的I/O模塊采用單一結(jié)構(gòu)的情況下，在I/O模塊發(fā)生故障時(shí)，需要進(jìn)行更換發(fā)生了故障的I/o模塊的作業(yè)。于是，即使I/O模塊的故障僅是I個(gè)信道的故障，也需要使經(jīng)由正常的信道進(jìn)行的控制環(huán)路的動(dòng)作停止，因此有時(shí)會導(dǎo)致儀表化系統(tǒng)整體的工作效率降低。
[0010]在更換采用單一結(jié)構(gòu)的多點(diǎn)類型的I/O模塊時(shí)，需要進(jìn)行下述事前作業(yè)，即，事先掌握通過使經(jīng)由沒有發(fā)生故障的正常的信道進(jìn)行的控制環(huán)路的動(dòng)作停止，是否不會對過程造成不良影響，或者為了預(yù)防該不良影響的擴(kuò)散需要何種必需的作業(yè)等。如上所述，在進(jìn)行I/o模塊的更換時(shí)，由于需要上述的事前作業(yè)，因此有時(shí)維護(hù)性降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的一個(gè)方式提供一種儀表化系統(tǒng)及其維護(hù)方法，即使在將多點(diǎn)類型的I/O模塊采用非冗余化結(jié)構(gòu)的情況下，也能夠防止工作效率以及維護(hù)性的降低。
[0012]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的儀表化系統(tǒng)可以具有:多個(gè)現(xiàn)場儀器，它們進(jìn)行測定對象的測定以及操作對象的操作中的至少一者；具有多個(gè)插槽的連接裝置，該多個(gè)插槽用于安裝能夠連接多個(gè)所述現(xiàn)場儀器的I/o模塊；以及上位控制裝置，其能夠分別將在所述插槽中安裝的所述I/o模塊設(shè)定為冗余化結(jié)構(gòu)或是非冗余化結(jié)構(gòu)，且該上位控制裝置使在所述插槽中安裝的所述I/o模塊中的設(shè)定為非冗余化結(jié)構(gòu)的第11/0模塊以近似冗余化結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)作。
[0013]在上述實(shí)施方式的儀表化系統(tǒng)中，所述第11/0模塊可以在需要更換的情況下，與在所述插槽中新安裝的第21/0模塊構(gòu)成冗余化。
[0014]在上述實(shí)施方式的儀表化系統(tǒng)中，所述上位控制裝置可以在所述第11/0模塊構(gòu)成冗余化的情況下，將所述第ll/ο模塊的控制權(quán)轉(zhuǎn)移至所述第21/0模塊。
[0015]在上述實(shí)施方式的儀表化系統(tǒng)中，所述上位控制裝置可以在進(jìn)行所述控制權(quán)的轉(zhuǎn)移之前，針對所述第21/0模塊進(jìn)行具有與所述第11/0模塊相同的功能的設(shè)定。
[0016]在上述實(shí)施方式的儀表化系統(tǒng)中，所述上位控制裝置可以在需要進(jìn)行所述第11/0模塊的更換時(shí)，使需要更換的所述第11/0模塊以近似冗余化結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)作。
[0017]在上述實(shí)施方式的儀表化系統(tǒng)中，所述上位控制裝置可以具有:上位裝置，其能夠分別將在所述插槽中安裝的所述I/o模塊設(shè)定為冗余化結(jié)構(gòu)或是非冗余化結(jié)構(gòu)；以及控制裝置，其進(jìn)行所述現(xiàn)場儀器的控制，并且使在所述插槽中安裝的所述I/o模塊中的利用所述上位裝置設(shè)定為非冗余化結(jié)構(gòu)的所述第11/0模塊以近似冗余化結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)作。
[0018]在上述實(shí)施方式的儀表化系統(tǒng)中，所述控制裝置可以對從所述第11/0模塊向所述上位裝置發(fā)送的表示異常的健康性信息進(jìn)行屏蔽。
[0019]在上述實(shí)施方式的儀表化系統(tǒng)中，可以是所述連接裝置和所述控制裝置設(shè)置在單一基板上。
[0020]在上述實(shí)施方式的儀表化系統(tǒng)中，可以是所述連接裝置和所述控制裝置分別設(shè)置在不同的基板上。
[0021]在上述實(shí)施方式的儀表化系統(tǒng)中，可以是所述多個(gè)插槽的至少I個(gè)設(shè)為空閑狀態(tài)，在需要進(jìn)行所述第11/0模塊的更換的情況下，在所述空閑狀態(tài)的插槽中安裝所述第21/0模塊。
[0022]在上述實(shí)施方式的儀表化系統(tǒng)中，所述上位控制裝置還可以具有用于將所述控制裝置構(gòu)成冗余化的其它控制裝置。
[0023]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的儀表化系統(tǒng)的維護(hù)方法可以具有下述步驟:使在下述具有多個(gè)插槽的連接裝置上安裝的所述I/o模塊中的設(shè)定為非冗余化結(jié)構(gòu)的第11/0模塊以近似冗余化結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)作的步驟，其中，該多個(gè)插槽用于安裝能夠連接多個(gè)現(xiàn)場儀器的I/o模塊，該多個(gè)現(xiàn)場儀器進(jìn)行測定對象的測定以及操作對象的操作中的至少一者；在需要進(jìn)行所述第11/0模塊的更換時(shí)，使所述第11/0模塊和在所述連接裝置的插槽中新安裝的第21/0模塊構(gòu)成冗余化的步驟；以及將所述第11/0模塊的控制權(quán)轉(zhuǎn)移至所述第21/0模塊的步驟。
[0024]上述實(shí)施方式的儀表化系統(tǒng)的維護(hù)方法還可以具有在進(jìn)行所述控制權(quán)的轉(zhuǎn)移之前，針對所述第21/0模塊進(jìn)行具有與所述第11/0模塊相同的功能的設(shè)定的步驟。
[0025]上述實(shí)施方式的儀表化系統(tǒng)的維護(hù)方法還可以具有對從所述第11/0模塊向下述上位裝置發(fā)送的表示異常的健康性信息進(jìn)行屏蔽的步驟，其中，該上位裝置能夠分別將在所述插槽中安裝的所述I/o模塊設(shè)定為冗余化結(jié)構(gòu)或是非冗余化結(jié)構(gòu)。
[0026]上述實(shí)施方式的儀表化系統(tǒng)的維護(hù)方法還可以具有在進(jìn)行所述控制權(quán)的轉(zhuǎn)移之后，拆下所述第11/0模塊的步驟。
[0027]發(fā)明的效果
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，可以使在連接裝置的插槽上安裝的I/O模塊中，設(shè)為非冗余化結(jié)構(gòu)的I/o模塊以近似冗余化結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)作，并在安裝有新的I/O模塊的情況下被冗余化，因此即使在將多點(diǎn)類型的I/o模塊以非冗余化結(jié)構(gòu)進(jìn)行使用的情況下，也具有可以防止工作效率以及維護(hù)性的降低這樣的效果。
【附圖說明】
[0029]圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的儀表化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0030]圖2是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的I/O模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
[0031]圖3是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的I/O模塊以及控制器的要部結(jié)構(gòu)的圖。
[0032]圖4是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的I/O模塊的更換步驟的流程圖。
[0033]圖5A是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的I/O模塊的更換時(shí)的作業(yè)狀態(tài)的圖。
[0034]圖5B是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的I/O模塊的更換時(shí)的作業(yè)狀態(tài)的圖。
[0035]圖5C是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的I/O模塊的更換時(shí)的作業(yè)狀態(tài)的圖。
[0036]圖6是表示在本發(fā)明的第I實(shí)施方式的I/O模塊的更換時(shí)的控制權(quán)切換管理部的動(dòng)作的流程圖。
[0037]圖7是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的儀表化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0038]圖8A是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的I/O模塊的狀態(tài)顯示例的圖。
[0039]圖8B是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的I/O模塊的狀態(tài)顯示例的圖。
[0040]圖8C是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的I/O模塊的狀態(tài)顯示例的圖。
[0041]圖8D是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方