专利名称：现场总线通信诊断设备和现场总线通信诊断方法
现场总线通信诊断设备和现场总线通信诊断方法本申请要求2006年8月22日在日本专利局提交的日本专利申 请2006-224839的优先权。其优先申请被整体引用并入本文。技术领域本公开涉及用于诊断现场总线通信的通信状态的现场总线通信 诊断设备和现场总线通信诊断方法。
背景技术：
在工厂控制系统中，现场设备和现场控制器通过现场总线进行 通信。举例来说，FOUNDATION现场总线通信作为一种现场总线通信 的标准是公知的。现有一种用于诊断此类现场总线通信的通信状态的工具。操作 者手动启动该工具来诊断通信状态。举例来说，在日本专利未审查公开2005-32086中公开了一种数 据采集系统，其中依据执行诊断的周期来采集数据，并均衡通信负载。然而，在使用该工具诊断通信状态时，操作者需要例如一天数 次地手动启动该工具以执行预定的操作。这增加了操作者的负担。此外，在使用该工具时，仅对启动工具期间的通信状态进行了 诊断。因而无法实时地监测通信状态。另外，使用该工具进行的诊断 与工厂控制系统的操作没有关联，即使在诊断中检测出异常也无法通 知工厂控制系统的系统警报。发明内容本发明的示例实施例提供一种现场总线通信诊断设备和现场总 线通信诊断方法，其能够正确地诊断出现场总线通信的异常而不会增 加操作者的负担。
根据本发明的一个或多个示例实施例中的现场总线通信诊断设 备涉及一种用于诊断现场总线通信的通信状态的现场总线通信诊断 设备。该现场总线通信诊断设备包括通信状态存储单元，其存储现 场总线通信的通信错误状态；以及诊断单元，其以预定的定时顺次地 获取存储在通信状态存储单元中的通信错误状态，依据所获得的通信 错误状态来诊断现场总线通信的通信状态，并且其特征在于所述诊断 单元对上次获得的通信错误状态与本次获得的通信错误状态进行比 较，从而当通信错误状态劣化时，把通信状态诊断为通信异常。根据本发明的一个或多个示例实施例中的现场总线通信诊断设 备，由于所存储的通信错误状态是以预定的定时顺次地获得的，并且 依据所获得的通信错误状态对现场总线通信的通信状态进行诊断，因 此能够正确地诊断出现场总线通信的异常而不会增加操作者的负担。根据本发明的一个或多个示例实施例中的现场总线通信诊断设 备涉及一种用于诊断双工现场总线通信的通信状态的现场总线通信 诊断设备。该现场总线通信诊断设备包括连接状态更新单元，其更 新两个系统的现场总线通信的连接状态；和诊断单元，其以预定的定 时顺次地获取由连接状态更新单元更新的连接状态，依据所获得的连 接状态来诊断现场总线通信的通信状态，并且其特征在于所述诊断单 元对两个系统的现场总线通信的连接状态进行相互比较，并且当连接 状态彼此不符时，所述诊断单元把通信状态诊断为通信异常。根据本发明的一个或多个示例实施例中的现场总线通信诊断设 备，由于两个系统的现场总线通信的更新后的连接状态是以预定的定 时顺次地获得的，并且依据所获得的连接状态对现场总线通信的通信 状态进行诊断，因此能够正确地诊断出现场总线通信的异常而不会增 加操作者的负担。所述诊断单元可以周期性地诊断通信状态。当通信状态被诊断为通信异常时，所述诊断单元可以向操作者 通知一个指示异常的警报。根据本发明的一个或多个示例实施例的现场总线通信诊断方法 涉及一种用于诊断现场总线通信的通信状态的现场总线通信诊断方
法。该现场总线通信诊断方法包括存储现场总线通信的通信错误状 态的步骤；和以预定的定时顺次地获取在存储通信状态的步骤中存储 的通信错误状态，依据所获得的通信错误状态来诊断现场总线通信的 通信状态，并且其特征在于在诊断通信状态的步骤中对上次获得的通 信错误状态与本次获得的通信错误状态进行比较，当通信错误状态劣 化时把通信状态诊断为通信异常的步骤。根据本发明的一个或多个示例实施例中的现场总线通信诊断方 法，由于所存储的通信错误状态是以预定的定时顺次地获得的，并且 依据所获得的通信错误状态对现场总线通信的通信状态进行诊断，因 此能够正确地诊断出现场总线通信的异常而不会增加操作者的负担。根据本发明的一个或多个示例实施例中的现场总线通信诊断方 法涉及一种用于诊断双工现场总线通信的通信状态的现场总线通信 诊断方法。该现场总线通信诊断方法包括更新两个系统的现场总线 通信的连接状态的步骤；和以预定的定时顺次地获取在更新连接状态 的步骤中更新的连接状态，依据所获得的连接状态来诊断现场总线通 信的通信状态，并且其特征在于在诊断通信状态的步骤中对两个系统 的现场总线通信的连接状态进行相互比较，并且当连接状态彼此不符 时把通信状态诊断为通信异常。根据本发明的一个或多个示例实施例中的现场总线通信诊断方 法，由于两个系统的现场总线通信的更新后的连接状态是以预定的定 时顺次地获得的，并且依据所获得的连接状态对现场总线通信的通信 状态进行诊断，因此能够正确地诊断出现场总线通信的异常而不会增 加操作者的负担。本发明的一个或多个示例实施例可以包括下列优点中的一个或 多个。例如，根据本发明的一个或多个示例实施例中的现场总线通信 诊断设备，由于所存储的通信错误状态是以预定的定时顺次地获得 的，并且依据所获得的通信错误状态对现场总线通信的通信状态进行 诊断，因此能够正确地诊断出现场总线通信的异常而不会增加操作者 的负担。根据本发明的一个或多个示例实施例中的现场总线通信诊断设
备，由于两个系统的现场总线通信的更新后的连接状态是以预定的定 时顺次地获得的，并且依据所获得的连接状态对现场总线通信的通信 状态进行诊断，因此能够正确地诊断出现场总线通信的异常而不会增 加操作者的负担。根据本发明的一个或多个示例实施例中的现场总线通信诊断方 法，由于所存储的通信错误状态是以预定的定时顺次地获得的，并且 依据所获得的通信错误状态对现场总线通信的通信状态进行诊断，因 此能够正确地诊断出现场总线通信的异常而不会增加操作者的负担。依据本发明的现场总线通信诊断方法，由于两个系统的现场总 线通信的更新后的连接状态是以预定的定时顺次地获得的，并且依据 所获得的连接状态对现场总线通信的通信状态进行诊断，因此能够正 确地诊断出现场总线通信的异常而不会增加操作者的负担。其它的特征和优点在下面详细说明、附图及权利要求中可以显 而易见。
图1是示出应用了一个示例实施例中的现场总线通信诊断设备 的分布式工厂控制系统的结构的框图。图2至图4是示出作为该示例实施例中的现场总线通信诊断设 备的现场控制器的操作的流程图。
具体实施方式
现将参考图1至图4对根据本发明的现场总线通信诊断设备的 示例实施例进行说明。图1是示出应用了一个示例实施例中的现场总线通信诊断设备 的分布式工厂控制系统的结构的框图。如图1所示，该工厂控制系统包括分散布置在工厂中以控制现 场设备la， lb，…的现场控制器2， 2，，和用于通过现场控制器 2， 2，…对现场设备la， lb，…进行监测的终端设备3。现场控制器 2， 2，…和终端设备3通过控制总线6连接在一起。如图1所示，现场设备la， lb，…和现场控制器2之间通过使 用控制侧通信模块41和待机侧通信模块42进行双工通信。控制侧通 信模块41和待机侧通信模块42经现场总线5连接至现场设备la， lb，…，来进行现场设备之间的现场总线通信。举例来说，可以把 F0UNDAT10N现场总线用作现场总线5 。控制侧通信模块41和待机侧通信模块42在现场控制器2和现 场设备la， lb，…之间并行地进行相同的通信。此外，两个模块基 本上并行进行相同的信息处理。然而在平时，来自控制侧通信模块 41的输出数据用在现场控制器2中。另外，在控制侧异常时，来自 待机侧通信模块42的输出数据替代控制侧通信模块41的输出数据用 在现场控制器2中。按照这样的方式，并行地进行两个系统间的现场 总线通信，从而切换现场控制器2中所用的数据。如图1所示，现场控制器2包括通信状态存储单元21，其存储 现场总线通信的通信错误状态；连接状态更新单元22，其更新两个 系统的现场总线通信的连接状态；以及诊断单元23,其周期性地顺 次获取存储在通信状态存储单元21中的通信错误状态，依据所获得 的通信错误状态来对现场总线通信的通信状态进行诊断，并且周期性 地顺次获取由连接状态更新单元22更新的连接状态，依据所获得的 连接状态来对现场总线通信的通信状态进行诊断。诊断单元23对上次获得的通信错误状态与本次获得的通信错误 状态进行比较，当通信错误状态劣化时，把通信状态诊断为通信异常。 此外，诊断单元23对两个系统的现场总线通信的连接状态进行相互 比较，并且当连接状态彼此不符时，诊断单元23把通信状态诊断为 通信异常。下面对通信状态存储单元21、连接状态更新单元22、和 诊断单元23的功能进行进一步的说明。图2是示出作为该示例实施例中的现场总线通信诊断设备的现 场控制器2的操作的流程图。图2的步骤Sl至S2示出现场控制器2的通信状态存储单元21 和连接状态更新单元22的操作过程。在图2的步骤Sl中，对通信模块41或通信模块42与现场设备la， lb，…之间是否进行了现场总线通信进行判定，等待判定结果为 肯定时进入步骤S2。在步骤S2中，通信的客体(通信模块41或通信模块42与现场 设备la， lb，…)和通信错误的存在与否都被通信状态记录单元21 记录，这是关于在通信模块41或通信模块42与现场设备la， lb，… 之间进行的现场总线通信。此外，在步骤S2中，连接状态更新单元22根据通信模块41或 通信模块42与现场设备la， lb，…之间的通信对通信模块41与现 场设备la， lb，…之间的连接状态(连接/未连接)以及通信模块42 与现场设备la， lb，…之间的连接状态(连接/未连接)进行检测和 更新。如上所述，由于通信模块41和通信模块42被要求并行地进行 相同的通信，因此当系统正常时，通信模块41和通信模块42的连接 状态是相同的。也即，通信模块41和通信模块42与现场设备la， lb，…之间的连接状态(连接/未连接)应当彼此一致。当步骤S2的处理完成之后，流程返回步骤S1。如上所述，步骤Sl到步骤S2的处理重复进行，以使得通信错 误状态被通信状态存储单元21接连地存储，并且连接状态被连接状 态更新单元22连续地更新。步骤Sll至S14示出由诊断单元23对通信错误状态的异常进行 诊断的操作过程。此操作过程周期进行。在图3的步骤Sll中，诊断单元23访问通信状态存储单元21 来获取所存储的通信错误状态，并且暂存通信错误状态。在通信状态 存储单元21中，上次访问时已经存储了一个周期的通信错误状态。 在步骤Sll中可以获取所述一个周期的通信错误状态。然后在步骤S12中，将上次访问所获取的上一次的通信错误状 态与本次访问所获取的本次通信错误状态进行比较。其中上次的通信 错误状态在上一次的访问期间被暂时存储(步骤Sll)。然后，在步骤S13中，判断本次的通信错误状态是否比上次的 通信错误状态恶劣。
在此举例来说，检测通信错误状态中所包含的通信错误次数的 增加。例如，当通信错误次数的本次值增大超过预定值或者超过上一 次的值时，步骤S13的判定结果为肯定。当步骤S13的判定结果为肯定时，流程进入步骤S14。当判定结 果为否定时，流程结束。在步骤S14中，诊断单元23通过控制总线6向终端设备3通知 一个表示通信错误状态异常的系统警报。当终端设备3接收到该系统 警报时，表示通信错误状态异常的系统警报显示在终端设备3的屏幕 上。图4的步骤S21至S24示出由诊断单元23对连接状态的异常进 行诊断的操作过程。此操作过程周期进行。在图4的步骤S21中，诊断单元23访问连接状态更新单元22 以获得最近的连接状态。在此获得通信模块41和通信模块42的连接 状态。然后，在步骤S22中，将通信模块41的连接状态与通信模块42 的连接状态进行比较。而后在步骤S23中，依据步骤S22的比较结果， 判断通信模块41的连接状态是否与通信模块42的连接状态不符。当 步骤S23的判定结果为肯定时，流程进入步骤S24。当判定结果为否 定时，流程结束。如上所述，当系统正常时，由于通信模块41和通信模块42的 连接状态是等同的，因此步骤S23的判定结果应当为否定。当通信模 块41或通信模块42中出现异常时，不能获得期望的连接状态，并且 两个连接状态彼此不符。因此步骤S23的判定结果为肯定。当步骤S23的判定结果为肯定时，在步骤S24中，通知显示连 接状态彼此不符的系统警报来结束流程。当终端设备3接收到系统警 报，这个表示连接状态彼此不符的系统警报显示在终端设备3的屏幕 上。在上述示例实施例的现场总线通信诊断设备中，周期性地获取 存储在通信状态存储单元21中的通信状态和由连接状态更新单元22 更新的连接状态，来诊断异常；然而，本发明不限于此实施例。对异
常的诊断可以基于通信的通信状态或连接状态而进行。如上所述，根据示例实施例的现场总线通信诊断设备，周期性 地自动监测使用现场总线5的通信的通信状态或连接状态，当检测到 异常时通知系统警报。于是，操作者无需进行诊断通信状态的操作， 从而减轻了操作者的负担。此外，由于现场总线通信的异常基本上能 够实时地检测到并给出通知，因此能够迅速地应付异常的出现。另外， 系统警报显示在终端设备3上，所以包含现场总线通信异常的分布式 工厂控制系统能够被整体监测。此外，在示例实施例的现场总线通信诊断设备中，在对现场总 线通信进行诊断时，根据在工厂不发送、接收诊断数据的运行期间进 行的通信的通信状态进行诊断。因此，能够实时地诊断现场总线通信 的通信状态，而不会对工厂的运行造成负面影响。在上述的实施例中，由于存储在通信状态存储单元21中的通信 状态或者由连接状态更新单元22更新的连接状态被周期性地获取来 诊断异常，所以需要存储在通信状态存储单元21或者连接状态更新 单元22中的数据量可以被压低。因此，现场控制器2的负担相对于 存储量可以被减轻。另一方面，为了有效利用存储在通信状态存储单元21中的通信 状态或者由连接状态更新单元22更新的连接状态，存储在通信状态 存储单元21中的通信状态或者更新后的连接状态可以在适当的时间 被传输至终端设备3，并且可以将这些数据存储在终端设备3中。此 外，诊断单元23的诊断结果可以存储在终端设备3中。这样，过去的通信状态历史记录或诊断结果历史记录能够在终 端设备3上以列表显示，或者可以通过各种信息处理来使用历史记录 当前地显示图表。本发明的应用范围不限于上述实施例。本发明可以广泛应用于 用来诊断现场总线通信的通信状态的现场总线通信诊断设备和现场 总线通信诊断方法。尽管对本发明的说明系结合有限数量的实施例来进行，受益于 此公开的本领域技术人员将会理解，在不偏离如文中所公开的本发明
范围的前提下也可以考虑其它的实施例。因此，本发明的范围应当仅 受所附权利要求的限制。
权利要求
1.一种现场总线通信诊断设备，其用于诊断现场总线通信的通信状态，所述设备包括通信状态存储单元，其存储现场总线通信的通信错误状态；以及诊断单元，其以预定的定时顺次地获取存储在所述通信状态存储单元中的通信错误状态，依据所获得的通信错误状态来诊断现场总线通信的通信状态，其中所述诊断单元将上次获得的通信错误状态与本次获得的通信错误状态进行比较，并且当通信错误状态劣化时，把通信状态诊断为通信异常。
2. —种现场总线通信诊断设备，其用于诊断双工现场总线通信的通信状态，所述设备包括连接状态更新单元，其更新两个系统的现场总线通信的连接状 态；以及诊断单元，其以预定的定时顺次地获取由所述连接状态更新单 元更新的连接状态，依据所获得的连接状态来诊断现场总线通信的通 信状态，其中所述诊断单元对两个系统的现场总线通信的连接状态进行 相互比较，并且当连接状态彼此不符时，所述诊断单元把通信状态诊 断为通信异常。
3. 如权利要求1或2所述的现场总线通信诊断设备，其中所述 诊断单元周期性地诊断通信状态。
4. 如权利要求1或2所述的现场总线通信诊断设备，其中在通 信状态被诊断为通信异常时，所述诊断单元通知操作者表示异常的警 报。
5. 如权利要求2所述的现场总线通信诊断设备，还包括 通信状态存储单元，其存储现场总线通信的通信错误状态， 其中所述诊断单元以预定的定时顺次地获取存储在所述通信状态存储单元中的通信错误状态，依据所获得的通信错误状态来诊断现 场总线通信的通信状态，其中所述诊断单元将上次获得的通信错误状态与本次获得的通 信错误状态进行比较，并且当通信错误状态劣化时，把通信状态诊断 为通信异常。
6. —种现场总线通信诊断方法，其用于诊断现场总线通信的通 信状态，所述方法包括存储现场总线通信的通信错误状态的步骤；以及 以预定的定时顺次地获取在存储通信状态的步骤中存储的通信错误状态，依据所获得的通信错误状态来诊断现场总线通信的通信状态的步骤，其中在诊断通信状态的步骤中，将上次获得的通信错误状态与 本次获得的通信错误状态进行比较，并且当通信错误状态劣化时把通 信状态诊断为通信异常。
7. —种现场总线通信诊断方法，其用于诊断双工现场总线通信 的通信状态，所述方法包括更新两个系统的现场总线通信的连接状态的步骤；以及 以预定的定时顺次地获取在更新连接状态的步骤中更新的连接状态，依据所获得的连接状态来诊断现场总线通信的通信状态的步骤，其中在诊断通信状态的步骤中，对两个系统的现场总线通信的 连接状态进行相互比较，并且当连接状态彼此不符时把通信状态诊断 为通信异常。
全文摘要
本发明公开了一种现场总线通信诊断设备和方法。其中，通信状态存储单元存储现场总线通信的通信错误状态。连接状态更新单元对两个系统的现场总线通信的连接状态进行更新。诊断单元周期性地顺次获取存储在通信状态存储单元中的通信错误状态，依据所获取的通信错误状态来诊断现场总线通信的通信状态，并且周期性地顺次获取由连接状态更新单元更新的连接状态，依据所获得的连接状态来诊断现场总线通信的通信状态。
文档编号G05B23/02GK101131587SQ20071014335
公开日2008年2月27日 申请日期2007年8月21日 优先权日2006年8月22日
发明者村井稔弥 申请人:横河电机株式会社