JP6293644B2

JP6293644B2 - 電磁流量計のテスト方法およびテストシステム

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Publication number: JP6293644B2
Application number: JP2014227731A
Authority: JP
Inventors: 喜彦岡山
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2014-11-10
Filing date: 2014-11-10
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2034-11-10
Also published as: JP2016090491A

Description

本発明は、電磁流量計のテスト方法およびテストシステムに関するものである。

従来、ＨＡＲＴ通信やＳＦＮ通信、フィールドバス通信などの通信テストを行うためには図１０に示すように、電磁流量計にパソコンやＨＡＲＴコミュニケータなどのホスト通信装置を接続してホスト通信通信装置から通信コマンドを送ってレスポンスを確認する方法で行われていた。この方法では通信規格に合っているか確認するためのコンフォーマンステストが用意されデータリンク層のレベルでは確認する方法は確立されていた。しかしアプリケーションレベルでは機器固有のレスポンスデータや機器の内部状態によってレスポンスが変化するため図１０に示すように、電磁流量計の検出器１またはキャリブレータ３を電磁流量計の変換器２に接続して、変換器２から出力される励磁電流に同期した流量信号を検出器１またはキャリブレータ３から変換器２に入力し、変換器２のコンソールで各種設定を行って変換器の内部状態を変えてテストしないとできなかったため非常に手間がかかっていた（例えば特許文献１参照）。

特開平７−１４６１６５号公報

従来のテスト方法では、作業員が手動操作でテストを行うため、テスト項目が多数の場合、入力作業や確認作業が増えて作業員の負担が大きくなるという問題点があった。また、変換器２に流量信号を入力する必要があるテスト項目の場合、変換器２に検出器１を接続して、検出器１に実際に流体を流す必要があり、検出器１の代わりにキャリブレータ３を使用する場合には、高価なキャリブレータが必要になるため、コストがかかるという問題点があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、大量のテストを手間をかけずに自動で実施することができる電磁流量計のテスト方法およびテストシステムを提供することを目的とする。

本発明の電磁流量計のテスト方法は、テスト装置が電磁流量計の変換器の状態を擬似的に変更するための通信コマンドを含むコマンドフレームを生成する第１のフレーム生成ステップと、前記テスト装置が前記コマンドフレームを前記変換器に送信する第１のフレーム送信ステップと、前記変換器が前記コマンドフレームを受信する第１のフレーム受信ステップと、前記変換器が受信したコマンドフレームに含まれる通信コマンドに応じた処理を実行する実行ステップと、前記変換器が前記通信コマンドに応じた処理によって変更された変換器の状態を示すレスポンスを含むレスポンスフレームを生成する第２のフレーム生成ステップと、前記変換器が前記レスポンスフレームを前記テスト装置に送信する第２のフレーム送信ステップと、前記テスト装置が前記レスポンスフレームを受信する第２のフレーム受信ステップと、前記テスト装置が前記変換器に送信したコマンドフレームに含まれる通信コマンドと前記変換器から受信したレスポンスフレームに含まれるレスポンスとをデータログとして記録するデータログ記録ステップと、前記テスト装置が前記記録したデータログと予め記憶されている基準となるデータログとを比較する比較ステップとを含むことを特徴とするものである。

また、本発明の電磁流量計のテスト方法の１構成例において、前記通信コマンドは、外部接点入力に相当する疑似入力を与える通信コマンド、電磁流量計の検出器からの流量信号に相当する疑似入力を与える通信コマンド、異常状態を擬似的に発生させる通信コマンド、パラメータを書き込む通信コマンド、パラメータを読み出す通信コマンドのうちの少なくとも１つである。
また、本発明の電磁流量計のテスト方法の１構成例において、前記テスト装置と前記変換器との間の通信プロトコルは、ＨＡＲＴ通信またはＳＦＣ通信、フィールドバス通信である。

また、本発明は、電磁流量計の変換器とテスト装置とからなる電磁流量計のテストシステムにおいて、前記テスト装置は、データ記録のための記憶手段と、電磁流量計の変換器の状態を擬似的に変更するための通信コマンドを含むコマンドフレームを生成し、前記通信コマンドをデータログとして前記記憶手段に記録する第１のフレーム生成手段と、前記コマンドフレームを前記変換器に送信する第１のフレーム送信手段と、前記変換器からのレスポンスフレームを受信する第１のフレーム受信手段と、前記レスポンスフレームに含まれるレスポンスをデータログとして前記記憶手段に記録するレスポンス解析手段と、前記記憶手段に記録された通信コマンドとレスポンスとからなるデータログを、前記記憶手段に予め記憶されている基準となるデータログと比較する比較手段とを備え、前記変換器は、前記コマンドフレームを受信する第２のフレーム受信手段と、前記コマンドフレームに含まれる通信コマンドに応じた処理を実行する制御手段と、前記通信コマンドに応じた処理によって変更された変換器の状態を示すレスポンスを含むレスポンスフレームを生成する第２のフレーム生成手段と、前記レスポンスフレームを前記テスト装置に送信する第２のフレーム送信手段とを備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、大量のテストを手間をかけずに実施することができ、網羅率の高いテストを実施することができる。また、本発明では、変換器とテスト装置だけでテストを実施することができる。また、本発明では、作業員がデータログを記録する必要がなく、データログの比較も自動で行われるので、確認ミスを低減することができる。また、本発明では、テストを自動で実施することができ、テストの実施中に作業員がいる必要がないので、休日や夜間等でもテストを実施することができる。

本発明の実施の形態に係る電磁流量計のテストシステムの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る電磁流量計の変換器のＣＰＵの機能ブロック図である。本発明の実施の形態に係るテスト装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る電磁流量計のテスト方法を説明するフローチャートである。テスト装置の記憶手段に記録されたデータログの１例を示す図である。テスト装置の記憶手段に記録されたデータログの他の例を示す図である。テスト装置の記憶手段に記録されたデータログの他の例を示す図である。テスト装置の記憶手段に記録されたデータログの他の例を示す図である。基準となるデータログの例を示す図である。電磁流量計の従来のテスト方法を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る電磁流量計のテストシステムの構成を示すブロック図である。本実施の形態のテストシステムは、電磁流量計の変換器２ａと、ＰＣ（Personal Computer）からなるテスト装置４とから構成される。

変換器２ａは、励磁電流を出力する励磁回路２０と、入力された流量信号を増幅する増幅回路２１と、増幅された流量信号を流量値や流速値に変換するＣＰＵ（Central Processing Unit）２２と、変換器２ａの設定や電磁流量計のユーザへの情報表示のための設定・表示器２３と、ＨＡＲＴ（Highway Addressable Remote Transducer）通信やＳＦＣ（Smart Field Communicator）通信、フィールドバス通信などでテスト装置４と通信を行うための通信インタフェース２４と、流量値や流速値を示すアナログ信号を出力するアナログ出力回路２５と、流量値や流速値を示すデジタル信号を出力するデジタル出力回路２６と、例えば流量レンジ切り換えやゼロ調整、流量積算値のセット／リセットなどのための接点入力回路２７と、警報出力や状態情報出力などのための接点出力回路２８とを備えている。

ＣＰＵ２２は、図２に示すように、ＡＤ（Analog-to-Digital）コンバータ２２０と、記憶手段２２１とを有すると共に、制御手段２２２と、フレーム受信手段２２３と、コマンド解析手段２２４と、コマンド実行手段２２５と、実行結果読出手段２２６と、フレーム生成手段２２７と、フレーム送信手段２２８とを構成している。

通常の計測時には、変換器２ａは、電磁流量計の検出器の励磁コイルに励磁電流を供給し、検出器から入力される流量信号（起電力）を増幅回路２１で増幅する。増幅された流量信号は、ＣＰＵ２２内のＡＤコンバータ２２０によってデジタル信号に変換される。制御手段２２２は、ＡＤコンバータ２２０の出力値を流量値や流速値に変換し、流量値や流速値をアナログ出力回路２５やデジタル出力回路２６を介して出力したり、設定・表示器２３で表示したりする。また、制御手段２２２は、接点入力回路２７からの外部接点入力に応じた処理を行うと共に、電磁流量計の状態情報や異常発生時の警報などを接点出力回路２８を介して出力する。ただし、本実施の形態では、変換器２ａとテスト装置４のみで電磁流量計のテストを行うため、変換器２ａに検出器を接続する必要はない。

次に、変換器２ａの通信インタフェース２４は、アナログ出力回路２５から出力される４〜２０ｍＡのアナログ信号にデジタル信号を重畳することで通信を行うためのインタフェース回路である。この通信インタフェース２４と接続されるテスト装置４は、図３に示すように、通信インタフェース４０と、フレーム生成手段４１と、フレーム送信手段４２と、フレーム受信手段４３と、レスポンス解析手段４４と、比較手段４５と、記憶手段４６と、キーボードやマウス等の入力装置４７と、液晶ディスプレイ等の表示装置４８とを備えている。

以下、本実施の形態のテスト方法を図４のフローチャートを用いて説明する。変換器２ａのＣＰＵ２２は、ＣＰＵ２２の内部に配置される記憶手段２２１に格納されたプログラムまたは外部に配置される記憶装置（不図示）に格納されたプログラムに従って制御手段２２２、フレーム受信手段２２３、コマンド解析手段２２４、コマンド実行手段２２５、実行結果読出手段２２６、フレーム生成手段２２７、フレーム送信手段２２８として機能し、以下の処理を実行する。

まず、テスト装置４のフレーム生成手段４１は、記憶手段４６に予め格納されたテストプログラムに従ってテスト用の通信コマンドを生成し、この通信コマンドを含むコマンドフレームを生成する（図４ステップＳ１）。
テスト装置４のフレーム送信手段４２は、フレーム生成手段４１によって生成されたコマンドフレームを、通信インタフェース４０を介して変換器２ａに送信する（図４ステップＳ２）。また、フレーム生成手段４１は、ステップＳ１で生成した通信コマンドをデータログとして記憶手段４６に記録する（図４ステップＳ３）。

変換器２ａのフレーム受信手段２２３は、通信インタフェース２４を介してテスト装置４からのコマンドフレームを受信する（図４ステップＳ４）。
変換器２ａのコマンド解析手段２２４は、受信したコマンドフレームから通信コマンドを取り出して、通信コマンドを解析する（図４ステップＳ５）。
変換器２ａのコマンド実行手段２２５は、通信コマンドの解析結果に応じた処理を実行する（図４ステップＳ６）。

テスト装置４のフレーム生成手段４１が生成する通信コマンドとしては、外部接点入力に相当する疑似入力を与える通信コマンド、流量信号のデジタル値（ＡＤコンバータ２２０の出力値）に相当する疑似入力を与える通信コマンド、異常状態を擬似的に発生させる通信コマンド、例えば流量レンジや検出器の口径などのパラメータを書き込む通信コマンド、パラメータを読み出す通信コマンドなどがある。

コマンド実行手段２２５は、コマンド解析手段２２４が解析した通信コマンドが、外部接点入力に相当する疑似入力を与える通信コマンドであった場合、当該外部接点入力と同等の状態になるように制御手段２２２に対して入力を行う。これにより、制御手段２２２は、外部接点入力時と同じ所定の処理を行う。

コマンド実行手段２２５は、コマンド解析手段２２４が解析した通信コマンドが、流量信号のデジタル値に相当する疑似入力を与える通信コマンドであった場合、当該流量信号の入力と同等の状態になるように制御手段２２２に対して入力を行う。これにより、制御手段２２２は、流量信号入力時と同じ流量値演算処理または流速値演算処理を行う。

コマンド実行手段２２５は、コマンド解析手段２２４が解析した通信コマンドが、異常状態を擬似的に発生させる通信コマンドであった場合、当該異常状態と同等の状態になるように制御手段２２２に対して設定を行う。これにより、制御手段２２２は、異常発生時の所定の処理を行う。

コマンド実行手段２２５は、コマンド解析手段２２４が解析した通信コマンドが、パラメータを書き込む通信コマンドであった場合、この通信コマンドで指定されたパラメータを制御手段２２２に対して設定する。

次に、変換器２ａの実行結果読出手段２２６は、通信コマンドに応じた処理結果またはパラメータを制御手段２２２から読み出す（図４ステップＳ７）。なお、テスト装置４のフレーム生成手段４１が生成した通信コマンドが、パラメータを書き込む通信コマンドであった場合、この通信コマンドと共に、当該パラメータを読み出す通信コマンドがフレーム生成手段４１によって生成され、変換器２ａに送信される。したがって、実行結果読出手段２２６は、パラメータを読み出す通信コマンドで指定されたパラメータを制御手段２２２から読み出すことになる。なお、境界値や範囲外のパラメータを通信コマンドで設定して、その結果生じたエラーレスポンスを読み出すようにしてもよい。

変換器２ａのフレーム生成手段２２７は、実行結果読出手段２２６が読み出した処理結果またはパラメータを示すレスポンスを生成し、このレスポンスを含むレスポンスフレームを生成する（図４ステップＳ８）。
変換器２ａのフレーム送信手段２２８は、フレーム生成手段２２７によって生成されたレスポンスフレームを、通信インタフェース２４を介してテスト装置４に送信する（図４ステップＳ９）。

テスト装置４のフレーム受信手段４３は、通信インタフェース４０を介して変換器２ａからのレスポンスフレームを受信する（図４ステップＳ１０）。
テスト装置４のレスポンス解析手段４４は、受信したレスポンスフレームからレスポンスを取り出し（図４ステップＳ１１）、このレスポンスを、ステップＳ３で記録された通信コマンドと対応するデータログとして記憶手段４６に記録する（図４ステップＳ１２）。

次に、テスト装置４の比較手段４５は、ステップＳ３で記憶手段４６に記録された通信コマンドとこれに対応してステップＳ１２で記憶手段４６に記録されたレスポンスとからなるデータログと、記憶手段４６に予め記憶されている基準となるデータログとを比較する（図１４ステップＳ１３）。

基準となるデータログは、通信コマンドと、この通信コマンドに応じて変換器２ａで実行される処理の期待される結果を示すレスポンスまたは通信コマンドに応じて変換器２ａに設定されるパラメータの期待される値を示すレスポンスとからなるものである。比較手段４５は、ステップＳ３，Ｓ１２で記憶手段４６に記録されたデータログと基準となるデータログとが一致する場合、正常と判定し、データログが異なる場合、異常（エラー）と判定する。比較手段４５の判定結果は、表示装置４８の画面に表示される。こうして、電磁流量計のテストが終了する。テストプログラムで定められたテスト項目が複数ある場合には、図４の処理を繰り返し実行することになる。

図５はテスト装置４の記憶手段４６に記録されたデータログの１例を示す図である。図５の例では、パラメータを書き込む通信コマンドとパラメータを読み出す通信コマンドのログを示している。図５の「；」以降の部分は通信コマンドの説明として付加されるコメントを示し、「Ｃ：」以降の部分は通信コマンドを示し、「Ｒ：」以降の部分はレスポンスを示している。

図６、図７はテスト装置４の記憶手段４６に記録されたデータログの他の例を示す図である。図６の例は、検出器の励磁コイルの断線という異常状態を擬似的に発生させる通信コマンドとこの異常状態に対するレスポンスのログを示している。図７の例は、流速２．５ｍ／ｓの流量信号に相当する疑似入力を２秒間与える通信コマンドとこの擬似入力の結果得られた流量積算値のレスポンスのログを示している。

図８、図９はデータログの比較例を示す図であり、図８はステップＳ３，Ｓ１２で記憶手段４６に記録されたデータログの例を示す図、図９は基準となるデータログの例を示す図である。図８、図９の例によると、例えば流量レンジ上限値（Upper Range Limit）が基準となるデータログで７．０６８５ｍ³／ｈとなっているところ、記憶手段４６に記録されたデータログでは７．０９０１ｍ³／ｈと微妙にずれていることが分かる。

従来、ＨＡＲＴ通信やＳＦＣ通信、フィールドバス通信などの通信テストではデータリンク層のレベルでコンフォーマンステストなどが用意され、規格に合っているかどうかは確認できるが、電磁流量計固有のレスポンスデータの妥当性までは確認することができない。レスポンスデータの妥当性の確認はコマンド／レスポンスフレームのログを比較することである程度は確認できるが、電磁流量計の変換器の内部状態を通信で変えられないと完全なテストはできない。

そこで、本実施の形態では、通信コマンドに、電磁流量計の変換器の状態を擬似的に変更するための特殊な通信コマンドを追加し、電磁流量計の変換器の状態を擬似的に変更することで、網羅率の高いテストが実施できるようにした。本実施の形態では、疑似入力を与える通信コマンドにより、正しいモニタ値がレスポンスとなっているか否かを確認することができる。また、本実施の形態では、異常状態を擬似的に発生させる通信コマンドにより、異常時のレスポンスを確認することができる。また、本実施の形態では、パラメータを書き込む通信コマンドとパラメータを読み出す通信コマンドを組み合わせて、書き込んだパラメータと同じものが読み出せるかどうかをテストすることができる。また、本実施の形態では、境界値や範囲外のパラメータを通信コマンドで設定して、エラーレスポンスが返ってくるかどうかをチェックすることができる。

以上のように、本実施の形態では、作業員が手動操作で電磁流量計のテストを行う必要がなくなるので、大量のテストを手間をかけずに実施することができ、網羅率の高いテストを実施することができる。また、本実施の形態では、変換器とテスト装置だけでテストを実施することができる。また、本実施の形態では、作業員がデータログを記録する必要がなく、データログの比較も自動で行われるので、確認ミスを低減することができる。また、本実施の形態では、テストを自動で実施することができ、テストの実施中に作業員がいる必要がないので、休日や夜間等でもテストを実施することができる。

本実施の形態で説明したテスト装置４は、ＣＰＵ、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。テスト装置４のＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。

本発明は、電磁流量計をテストする技術に適用することができる。

２ａ…変換器、４…テスト装置、２０…励磁回路、２１…増幅回路、２２…ＣＰＵ、２３…設定・表示器、２４…通信インタフェース、２５…アナログ出力回路、２６…デジタル出力回路、２７…接点入力回路、２８…接点出力回路、４０…通信インタフェース、４１…フレーム生成手段、４２…フレーム送信手段、４３…フレーム受信手段、４４…レスポンス解析手段、４５…比較手段、４６…記憶手段、４７…入力装置、４８…表示装置、２２０…ＡＤコンバータ、２２１…記憶手段、２２２…制御手段、２２３…フレーム受信手段、２２４…コマンド解析手段、２２５…コマンド実行手段、２２６…実行結果読出手段、２２７…フレーム生成手段、２２８…フレーム送信手段。

Claims

テスト装置が電磁流量計の変換器の状態を擬似的に変更するための通信コマンドを含むコマンドフレームを生成する第１のフレーム生成ステップと、
前記テスト装置が前記コマンドフレームを前記変換器に送信する第１のフレーム送信ステップと、
前記変換器が前記コマンドフレームを受信する第１のフレーム受信ステップと、
前記変換器が受信したコマンドフレームに含まれる通信コマンドに応じた処理を実行する実行ステップと、
前記変換器が前記通信コマンドに応じた処理によって変更された変換器の状態を示すレスポンスを含むレスポンスフレームを生成する第２のフレーム生成ステップと、
前記変換器が前記レスポンスフレームを前記テスト装置に送信する第２のフレーム送信ステップと、
前記テスト装置が前記レスポンスフレームを受信する第２のフレーム受信ステップと、
前記テスト装置が前記変換器に送信したコマンドフレームに含まれる通信コマンドと前記変換器から受信したレスポンスフレームに含まれるレスポンスとをデータログとして記録するデータログ記録ステップと、
前記テスト装置が前記記録したデータログと予め記憶されている基準となるデータログとを比較する比較ステップとを含むことを特徴とする電磁流量計のテスト方法。
請求項１記載の電磁流量計のテスト方法において、
前記通信コマンドは、外部接点入力に相当する疑似入力を与える通信コマンド、電磁流量計の検出器からの流量信号に相当する疑似入力を与える通信コマンド、異常状態を擬似的に発生させる通信コマンド、パラメータを書き込む通信コマンド、パラメータを読み出す通信コマンドのうちの少なくとも１つであることを特徴とする電磁流量計のテスト方法。
請求項１または２記載の電磁流量計のテスト方法において、
前記テスト装置と前記変換器との間の通信プロトコルは、ＨＡＲＴ通信またはＳＦＣ通信、フィールドバス通信であることを特徴とする電磁流量計のテスト方法。
電磁流量計の変換器とテスト装置とからなる電磁流量計のテストシステムにおいて、
前記テスト装置は、
データ記録のための記憶手段と、
電磁流量計の変換器の状態を擬似的に変更するための通信コマンドを含むコマンドフレームを生成し、前記通信コマンドをデータログとして前記記憶手段に記録する第１のフレーム生成手段と、
前記コマンドフレームを前記変換器に送信する第１のフレーム送信手段と、
前記変換器からのレスポンスフレームを受信する第１のフレーム受信手段と、
前記レスポンスフレームに含まれるレスポンスをデータログとして前記記憶手段に記録するレスポンス解析手段と、
前記記憶手段に記録された通信コマンドとレスポンスとからなるデータログを、前記記憶手段に予め記憶されている基準となるデータログと比較する比較手段とを備え、
前記変換器は、
前記コマンドフレームを受信する第２のフレーム受信手段と、
前記コマンドフレームに含まれる通信コマンドに応じた処理を実行する制御手段と、
前記通信コマンドに応じた処理によって変更された変換器の状態を示すレスポンスを含むレスポンスフレームを生成する第２のフレーム生成手段と、
前記レスポンスフレームを前記テスト装置に送信する第２のフレーム送信手段とを備えることを特徴とする電磁流量計のテストシステム。
請求項４記載の電磁流量計のテストシステムにおいて、
前記通信コマンドは、外部接点入力に相当する疑似入力を与える通信コマンド、電磁流量計の検出器からの流量信号に相当する疑似入力を与える通信コマンド、異常状態を擬似的に発生させる通信コマンド、パラメータを書き込む通信コマンド、パラメータを読み出す通信コマンドのうちの少なくとも１つであることを特徴とする電磁流量計のテストシステム。
請求項４または５記載の電磁流量計のテストシステムにおいて、
前記テスト装置と前記変換器との間の通信プロトコルは、ＨＡＲＴ通信またはＳＦＣ通信、フィールドバス通信であることを特徴とする電磁流量計のテストシステム。