JP7635746B2 - 診断回路及び二重化制御回路 - Google Patents

Description

本開示は、診断回路及び二重化制御回路に関する。

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）。

特開２０１７－１０２５６９号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (5)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。

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