(57)【要約】【課題】ユーザの意図したとおりに制御動作を確実に実行でき、ファンクションブロック実行時間の短縮化を実現できるフィールド機器を実現すること。【解決手段】機能設定により変動するファンクションブロック（ＦＢ）の実行にかかるＦＢ実行時間が最も長くなる製品使用ＦＢ実行時間に基づき設定される制御ループの実行スケジュールにより前記ＦＢを実行するフィールド機器において、あらかじめ保持する現在の設定に対応するＦＢ実行時間の変化量に基づき、現在の前記ＦＢの実行に要する実ＦＢ実行時間を計算するＦＢ実行時間計算手段と、前記実ＦＢ実行時間が前記製品仕様ＦＢ実行時間以下であるときは当該実行スケジュールを設定するスケジュール割当判定手段と、を備えることを特徴とする。【選択図】                      図１
2010176548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能設定により変動するファンクションブロック（ＦＢ）の実行にかかるＦＢ実行時間が最も長くなる製品使用ＦＢ実行時間に基づき設定される制御ループの実行スケジュールにより前記ＦＢを実行するフィールド機器において、
あらかじめ保持する現在の設定に対応するＦＢ実行時間の変化量に基づき、現在の前記ＦＢの実行に要する実ＦＢ実行時間を計算するＦＢ実行時間計算手段と、
前記実ＦＢ実行時間が前記製品仕様ＦＢ実行時間以下であるときは当該実行スケジュールを設定するスケジュール割当判定手段と、を備えることを特徴とするフィールド機器。
【請求項２】
前記ＦＢの実行にかかるＦＢ実行時間及び自機の設定変更に応じた前記ＦＢ実行時間の変化量を保持するＦＢ実行時間テーブルと、
前記ＦＢ実行時間テーブルに保持されている現在の設定に対応する前記ＦＢ実行時間の変化量に基づき、現在の前記ＦＢの実行に要する実ＦＢ実行時間を計算する前記ＦＢ実行時間計算手段と、
前記実ＦＢ実行時間が前記実行スケジュールで設定される自機の製品仕様ＦＢ実行時間以下であるときは当該実行スケジュールを設定する前記スケジュール割当判定手段と、を備えることを特徴とする
請求項１記載のフィールド機器。
【請求項３】
前記ＦＢ実行時間計算手段は、
外部機器により入力される自機の設定の設定変更に基づき、当該設定変更に対応する前記ＦＢ実行時間テーブルの変化量に基づいて、当該設定変更を行った場合に前記ＦＢの実行に要する時間である設定変更時ＦＢ実行時間を算出し、
前記スケジュール割当判定手段は、
前記設定変更時ＦＢ実行時間が、現在実行中の前記実行スケジュールにおける製品仕様ＦＢ実行時間以下のときは当該設定変更を受け入れ、変更を反映することを特徴とする
請求項２記載のフィールド機器。
【請求項４】
前記ＦＢ実行時間計算手段は、
自機のＦＢ実行時間を測定し、このフィールド機器が設置されている周辺環境により変化するＦＢ実行時間の平均値または偏差に基づいて、あらかじめ保持している閾値を超えると、前記ＦＢ実行時間テーブル中の前記ＦＢ実行時間および前記設定変更に対応する変化量を更新することを特徴とする
請求項３記載のフィールド機器。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかに記載のフィールド機器と、
フィールドバスを介して前記フィールド機器と接続され、前記実行スケジュールを設定し、前記フィールド機器の設定内容を変更するホスト機器と、
を具備することを特徴とするフィールド制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィールドバスを介してデータ通信を行うフィールド機器とこれを用いたフィールド制御システムに関し、特に、ユーザの意図したとおりに制御動作を確実に実行し、ファンクションブロック実行時間の短縮化を実現するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のフィールド機器は、浄水場やプラント等に設置され、物理量（例えば、流量、水位、圧力、温度等）を計測し、その計測結果に応じた電気信号を出力するものである。フィールド機器は、オートメーション及びプロセス制御の技術において、センサとしてプロセス変数を測定し、アクチュエータとして制御変数を制御するためにしばしば用いられている。
【０００３】
また、たとえばインダストリアルオートメーションにおけるプロセス制御システムとして、フィードバック制御などの制御ループを構成する流量計や温度計などのセンサ、アクチュエータ、コントローラを含むフィールド機器をフィールドバス等のネットワークにより相互に接続し、フィールド制御システムとして構築することが提案されている。
【０００４】
このような、フィールド制御システムは、フィールド機器の動作スケジュールが設定され、フィールド機器で構成される制御ループが計画通りに動作するように構成されている。このときフィールド機器は、あらかじめ設定される製品仕様のファンクションブロック実行時間（以下、ＦＢ実行時間という）に基づき所定のファンクションブロックに応じた動作を行う。
【０００５】
このようなフィールド機器に関連する先行技術文献として、下記の非特許文献１、２がある。
【０００６】
図５は従来のフィールド機器の構成例を示す構成図であり、図５においてＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）に基づく通信（以下、ＦＦ通信という）に対応しているフィールド機器１とフィールド機器３は、フィールドバス２を介して接続されている。
【０００７】
フィールド機器１はセンサ１１からデータの読み出しなどアナログ量の入力を行うアナログ入力ファンクションブロック（以下、ＡＩＦＢという）が内蔵され、フィールド機器３はＰＩＤ（比例、積分、微分演算等）制御を行うＰＩＤファンクションブロック（以下、ＰＩＤＦＢという）と図示しないバルブ開閉などをアナログ量の出力で設定するアナログ出力ファンクションブロック（以下、ＡＯＦＢという）が内蔵されている。
【０００８】
これらフィールド機器１と３はフィールドバス２を介して、ホスト機器４に接続されている。ホスト機器４は、各フィールド機器のファンクションブロックの接続関係を管理してフィードバック制御ループなどを構築し、フィールド機器１または３の実行スケジュールを設定・管理する。
【０００９】
なおフィールドバス２は、フィールド機器間のＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）等に基づく通信を伝送するためのデジタル双方向式のマルチドロップ通信リンクである。
【００１０】
フィールド機器１は、プロセス量を測定するセンサ１１と、フィールドバス２を介してフィールド機器３・ホスト機器４・その他の機器とデータ通信する通信手段１２と、フィールド機器１の各部・各機能を制御しハードウェアの初期設定・ＦＦ通信を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算制御部１３と、フィールド機器１の起動時にセンサ１１や通信手段１２などのハードウェアへ初期設定を行うプログラムおよびＦＦ通信を行うプログラム、あらかじめ設定される製品仕様ファンクションブロック実行時間などを格納する記憶手段１４とから構成される。またフィールド機器３もフィールド機器１と同様の構成であるので詳細な説明を省略する。
【００１１】
フィールド機器１の演算制御部１３は、ＡＩＦＢを実行するためのＦＢ実行手段（ＡＩ）１３ａを具備している。
【００１２】
フィールド機器３は、ＰＩＤＦＢを実行するためのＦＢ実行手段（ＰＩＤ）３ａ、ＡＯＦＢを実行するためのＦＢ実行手段（ＡＯ）３ｂを具備する。
【００１３】
このような構成において、フィールド機器１とフィールド機器３は、フィードバック制御ループを構成し、フィールドバス２を介して定期的にＦＦ通信を行う。
【００１４】
ここで、従来のフィールド機器による動作を図６を用いて説明する。図６は従来のフィールド機器１とフィールド機器３のファンクションブロックの接続の説明図である。
【００１５】
まず、ホスト機器４はユーザからの入力より、フィールド機器１およびフィールド機器３によるフィードバック制御ループを構成するために、各フィールド機器に内臓されるファンクションブロックの接続を設定し（いいかえればファンクションブロックの入出力関係を設定して）、これらの設定を設定情報として作成・追加・変更し、ホスト機器４の図示しない記憶手段に記憶する。
【００１６】
ホスト機器４は、たとえば図６のように、フィールド機器１のＡＩＦＢとフィールド機器３のＰＩＤＦＢおよびＡＯＦＢを接続し、ＡＩＦＢの入力を使用してＡＯＦＢをＰＩＤ制御させるべく設定し、これらの設定情報をホスト機器４の記憶手段に記憶する。
【００１７】
ホスト機器４は、ユーザからの入力より、フィールド機器１または３に内蔵されているファンクションブロック等の実行スケジュールを設定し、このスケジュールを設定情報に追記し記憶手段に記憶する。たとえば、ＡＩＦＢはフィールド機器１に存在するのでＡＩＦＢの実行結果はＦＦ通信を使用してフィールド機器３のＰＩＤＦＢに、ＰＩＤＦＢの制御結果をＡＯＦＢに渡すようにスケジューリングされる。
【００１８】
なお、フィールド機器をどのタイミング動作させるかを決めることをスケジューリングという。図７は従来のフィールド機器における動作のスケジュールの説明図であり、図７において、センサー値の読み込み（ＡＩＦＢ実行）、通信、制御（ＰＩＤＦＢ実行）、バルブ操作（ＡＯＦＢ実行）を行うかを時間軸上に並べたものである。
【００１９】
ファンクションブロックの実行にかかる時間はフィールド機器に付属する設定ファイルにあらかじめ設定される製品仕様のＦＢ実行時間（例：ＡＩＦＢ:３０ｍｓ、ＰＩＤＦＢ:１００ｍｓ）として記述されている。ホスト機器はこれを使用してスケジューリングを計算する。
【００２０】
ホスト機器４は、ファンクションブロックの接続設定および実行スケジュールが設定されている設定情報をフィールドバス２を介してフィールド機器１およびフィールド機器３に送信（ダウンロード）する。なお設定情報にはファンクションブロックの接続関係とスケジューリング情報とが記載されている。
【００２１】
フィールド機器１およびフィールド機器３は、設定情報をすべて受信すると（ダウンロード完了すると）、ホスト機器４にその旨を通知する。
【００２２】
フィールド機器１およびフィールド機器３は、受信した設定情報を記憶し、この設定情報に規定されている実行スケジュールに沿って各ファンクションブロックの実行を行う。
【００２３】
たとえばフィールド機器１のＦＢ実行手段（ＡＩ）１３ａは、実行スケジュールに基づき、センサ１１による測定データなどのＡＩＦＢの出力を含むパケットをフィールドバス２を介してフィールド機器３（の機能ブロックＰＩＤ）に送信する。
【００２４】
フィールド機器３のＦＢ実行手段（ＰＩＤ）３ａは、実行スケジュールに基づき、フィールド機器１のセンサ１１の測定データに基づいて測定データが所定の目標値に収束するように図示しないバルブや調整弁などを操作制御するための制御データを算出し、この制御データ（すなわちＰＩＤＦＢの出力）をＦＢ実行手段（ＡＯ）３ｂ（の機能ブロックＡＯ）に伝送する。
【００２５】
フィールド機器３のＦＢ実行手段（ＡＯ）３ｂは、実行スケジュールに基づき、ＦＢ実行手段（ＰＩＤ）３ａからの入力データに基づいて、たとえばバルブの開度などを調整し、その調整前後の開度に基づき算出された入・出力差データ（すなわち機能ブロックＡＯの出力）をＦＢ実行手段（ＰＩＤ）３ａに伝送する。
【００２６】
このように従来のフィールド機器は、設定される製品仕様のＦＢ実行時間に基づきスケジューリングされた実行スケジュールに基づき、フィードバック制御ループにかかる動作を実行する。
【００２７】
ところで、従来のフィールド機器は、製品仕様のＦＢ実行時間を、負荷が最も高くなるファンクションブロックの計算方法や付随機能の多くを有効している状況下におけるＦＢ実行時間、つまり最悪の場合にかかるＦＢ実行時間を基準にして決められている。最悪の場合でも意図した動作・制御ができるようにするためである。たとえば、あるフィールド機器では、開平演算とトレンド機能を有効にするとＦＢ実行時間が25ms以上になる（最悪の場合にかかるＦＢ実行時間）が、これらの機能を使わない場合は10ms以下になる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２８】
【非特許文献１】「フィールドバス概説書」、２００２年、横河電機株式会社発行、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.yokogawa.co.jp/fbs/pdf/fbs-ti38k03a01-01-004-ja.pdf＞
【非特許文献２】「横河技報Vol.45 No.3」、２００１年７月、寺島伸彦、高津春雄、岡田賢司著、横河電機株式会社発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
しかしながら、従来のフィールド機器は、ＦＢ実行時間がファンクションブロックの計算方法やフィールド機器の付随機能の選択によって変化するので、実際にかかるＦＢ実行時間は最悪の場合にかかるＦＢ実行時間よりも短く、常に最悪の場合にかかるＦＢ実行時間を基準に実行しているとフィードバック制御ループ全体の処理に係る時間に無駄な時間が生じている点で問題があった。
【００３０】
また実際にはユーザがファンクションブロックのほとんどの機能を同時に有効にして使用することは稀であるため、ユーザからＦＢ実行時間の短縮が求められており、使われない機能のためにＦＢ実行時間を長くしておくのは問題であった。
【００３１】
このような問題に対応するために、従来のフィールド機器は、製品仕様のＦＢ実行時間を現在の設定によるＦＢ実行時間や最悪のケースに係るＦＢ実行時間を考慮しないで短く設定することを考えると、ファンクションブロックの設定によっては実際のＦＢ実行時間が設定されている製品仕様のＦＢ実行時間を越えてしまう場合があり、意図した制御を実行できなくなってしまうという問題点があった。
【００３２】
図８は、従来のフィールド機器におけるＡＩＦＢの実際のＦＢ実行時間が製品仕様のＦＢ実行時間を超えてしまった場合の説明図である。図８のように、フィールド機器の制御は製品仕様のＦＢ実行時間を使用してスケジューリングされているため、ＡＩＦＢの実際のＦＢ実行時間が製品仕様のＦＢ実行時間を超えていると、ＡＩＦＢの実行結果が出る前にＰＩＤＦＢとの通信が開始されてしまう。つまり、このような場合では、ＰＩＤＦＢは最新のＡＩＦＢの実行結果を受信できないため意図したとおりに制御を実行できなくなるという問題点があった。
【００３３】
本発明は上述の問題点を解決するものであり、その目的は、ユーザの意図したとおりに制御動作を確実に実行でき、ファンクションブロック実行時間の短縮化を実現できるフィールド機器を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
機能設定により変動するファンクションブロック（ＦＢ）の実行にかかるＦＢ実行時間が最も長くなる製品使用ＦＢ実行時間に基づき設定される制御ループの実行スケジュールにより前記ＦＢを実行するフィールド機器において、
あらかじめ保持する現在の設定に対応するＦＢ実行時間の変化量に基づき、現在の前記ＦＢの実行に要する実ＦＢ実行時間を計算するＦＢ実行時間計算手段と、
前記実ＦＢ実行時間が前記製品仕様ＦＢ実行時間以下であるときは当該実行スケジュールを設定するスケジュール割当判定手段と、
を備えることを特徴とするフィールド機器である。
【００３５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のフィールド機器において
前記ＦＢの実行にかかるＦＢ実行時間及び自機の設定変更に応じた前記ＦＢ実行時間の変化量を保持するＦＢ実行時間テーブルと、
前記ＦＢ実行時間テーブルに保持されている現在の設定に対応する前記ＦＢ実行時間の変化量に基づき、現在の前記ＦＢの実行に要する実ＦＢ実行時間を計算する前記ＦＢ実行時間計算手段と、
前記実ＦＢ実行時間が前記実行スケジュールで設定される自機の製品仕様ＦＢ実行時間以下であるときは当該実行スケジュールを設定する前記スケジュール割当判定手段と、を備えることを特徴とする。
【００３６】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のフィールド機器において
前記ＦＢ実行時間計算手段は、
外部機器により入力される自機の設定の設定変更に基づき、当該設定変更に対応する前記ＦＢ実行時間テーブルの変化量に基づいて、当該設定変更を行った場合に前記ＦＢの実行に要する時間である設定変更時ＦＢ実行時間を算出し、
前記スケジュール割当判定手段は、
前記設定変更時ＦＢ実行時間が、現在実行中の前記実行スケジュールにおける製品仕様ＦＢ実行時間以下のときは当該設定変更を受け入れ、変更を反映することを特徴とする。
【００３７】
請求項４記載の発明は、請求項３記載のフィールド機器において
前記ＦＢ実行時間計算手段は、
自機のＦＢ実行時間を測定し、このフィールド機器が設置されている周辺環境により変化するＦＢ実行時間の平均値または偏差に基づいて、あらかじめ保持している閾値を超えると、前記ＦＢ実行時間テーブル中の前記ＦＢ実行時間および前記設定変更に対応する変化量を更新することを特徴とする
【００３８】
請求項５記載の発明は、
請求項１〜４いずれかに記載のフィールド機器と、
フィールドバスを介して前記フィールド機器と接続され、前記実行スケジュールを設定し、前記フィールド機器の設定内容を変更するホスト機器と、
を具備することを特徴とするフィールド制御システム。
【発明の効果】
【００３９】
このように、本発明に係るフィールド機器は、現在の設定におけるファンクションブロックの実行に要するＦＢ実行時間が、ホスト機器からのスケジューリング中の製品仕様ＦＢ実行時間よりも短いか同じである場合に当該スケジューリングを受け入れることにより、ユーザの意図したとおりに制御動作を確実に実行でき、ファンクションブロック実行時間の短縮化を実現できる。
【００４０】
また、本発明のフィールド機器によれば、あまり使わない機能によって製品仕様ＦＢ実行時間が長くなることを防ぐこと、つまりＦＢ実行時間の短縮化が実現できる。
【００４１】
また、本発明のフィールド機器によれば、本発明のフィールド機器は、設定変更時ＦＢ実行時間が現在のスケジューリングで使用されている製品仕様ＦＢ実行時間よりも短いか同じである場合に設定変更を受け入れることにより、ファンクションブロック実行時間の短縮化を実現するとともに、現在の実行中のスケジューリングに従って制御動作を確実に実行できる設定変更を受け入れることができる。
【００４２】
また、本発明のフィールド機器およびこれを用いたフィールド制御システムによれば、フィールド機器が現在の設定におけるファンクションブロックの実行に要するＦＢ実行時間が、ホスト機器からのスケジューリング中の製品仕様ＦＢ実行時間よりも短いか同じである場合に当該スケジューリングを受け入れることにより、ユーザの意図したとおりに制御動作を確実に実行できるので、ファンクションブロック実行時間の短縮化を実現でき、フィールド制御システム全体に係る実行時間の短縮化およびフィールド制御システム全体の制御動作をユーザの意図したとおりに確実に実行することもでき、インダストリアルオートメーションなどのプロセス制御システムやフィールド制御システム全体の最適運用・最適制御にも貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係るフィールド機器とこれを用いたフィールド制御システムの一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明に係るフィールド機器の動作フロー図である。
【図３】フィールド機器１と３のファンクションブロックの接続の説明図である。
【図４】本発明におけるフィールド機器のスケジュール割当判定手段の動作説明図である。
【図５】従来のフィールド機器の構成例を示す構成図である。
【図６】従来のフィールド機器１とフィールド機器３のファンクションブロックの接続の説明図である。
【図７】従来のフィールド機器における動作のスケジュールの説明図である。
【図８】従来のフィールド機器におけるＡＩＦＢの実際のＦＢ実行時間が製品仕様のＦＢ実行時間を超えてしまった場合の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１は本発明に係るフィールド機器とこれを用いたフィールド制御システムの一実施例を示す構成図であり、図５などと共通する部分には同一の符号を付けて適宜説明を省略する。図１と図５との相違点は、図１では製品仕様ＦＢ実行時間（以下、製品仕様ＦＢ実行時間という）があらかじめ最悪の場合にかかるＦＢ実行時間よりも短く設定されている点や、ＦＢの実行に係る時間および開平演算機能・トレンド機能等の各機能・各付加機能の有効／無効などによる設定変更に対してどの程度ＦＢ実行時間が変化するかを保持するＦＢ実行時間テーブル１４ａと、ＦＢ実行時間テーブル１４ａに基づき現在の設定や設定変更時のＦＢ実行時間を計算するＦＢ実行時間計算手段１３ｂ、ＦＢ実行時間の計算結果と製品仕様ＦＢ実行時間とを比較してホスト機器４からのスケジュールの設定可否を判定するスケジュール割当判定手段１３ｃを具備する点などである。
【００４５】
図１において、フィールド制御システムは、フィールド機器１、３、フィールドバス２、ホスト機器４から構成される。ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）に基づく通信（以下、ＦＦ通信という）に対応しているフィールド機器１とフィールド機器３は、フィールドバス２を介して接続されている。
【００４６】
フィールド機器１はセンサ１１からデータの読み出しなどアナログ量の入力を行うアナログ入力ファンクションブロック（以下、ＡＩＦＢという）が内蔵され、フィールド機器３はＰＩＤ（比例、積分、微分演算等）制御を行うＰＩＤファンクションブロック（以下、ＰＩＤＦＢという）と図示しないバルブ開閉などをアナログ量の出力で設定するアナログ出力ファンクションブロック（以下、ＡＯＦＢという）が内蔵されている。
【００４７】
これらフィールド機器１と３はフィールドバス２を介して、各フィールド機器のファンクションブロックの接続関係を管理してフィードバック制御ループなどを構築し、フィールド機器１または３の実行スケジュールを設定・管理するホスト機器４に接続される。
【００４８】
なおフィールドバス２は、フィールド機器間のＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）等に基づく通信を伝送するためのデジタル双方向式のマルチドロップ通信リンクである。
【００４９】
フィールド機器１は、プロセス量を測定するセンサ１１と、フィールドバス２を介してフィールド機器３・ホスト機器４・その他の機器とデータ通信する通信手段１２と、フィールド機器１の各部・各機能を制御しハードウェアの初期設定・ＦＦ通信を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算制御部１３と、フィールド機器固有のＦＢを実行するためのプログラム、フィールド機器１の起動時にセンサ１１や通信手段１２などのハードウェアへ初期設定を行うプログラムおよびＦＦ通信を行うプログラム、あらかじめ設定される製品仕様ファンクションブロック実行時間（製品仕様ＦＢ実行時間）、開平演算機能・トレンド機能等の各機能・各付加機能の有効／無効などの設定情報を格納するＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどの記憶手段１４から構成される。
【００５０】
またフィールド機器１の記憶手段１４は、ＦＢの実行に係る時間および開平演算機能・トレンド機能等の各機能・各付加機能の有効／無効などによる設定変更に対してどの程度ＦＢ実行時間が変化するかを示す変化量データを保持するＦＢ実行時間テーブル１４ａを有する。
【００５１】
フィールド機器１の演算制御部１３は、ＡＩＦＢを実行するためのＦＢ実行手段（ＡＩ）１３ａ、ＦＢ実行時間テーブル１４ａに基づき現在の設定におけるＦＢ実行時間や設定変更時におけるＦＢ実行時間を計算するＦＢ実行時間計算手段１３ｂ、ＦＢ実行時間の計算結果と製品仕様ＦＢ実行時間とを比較してホスト機器４からのスケジュールの設定可否を判定するスケジュール割当判定手段１３ｃ、を具備している。
【００５２】
フィールド機器３もフィールド機器１と同様の構成であるので詳細な説明を省略する。なお、フィールド機器３は、ＰＩＤＦＢを実行するためのＦＢ実行手段（ＰＩＤ）３ａ、ＡＯＦＢを実行するためのＦＢ実行手段（ＡＯ）３ｂ、ＦＢ実行時間計算手段３ｃ、スケジュール割当判定手段３ｄ、ＦＢ実行時間テーブル３ｅを具備する。
【００５３】
このような構成において、フィールド機器１とフィールド機器３は、フィードバック制御ループを構成し、フィールドバス２を介してＦＦ通信を行う。
【００５４】
（動作例１）ここで本発明に係るフィールド機器による動作を説明する。図２は、本発明に係るフィールド機器の動作フロー図である。以下、フィールド機器の設置時の初期設定を例に説明する。
【００５５】
ステップＳＰ１０１において、ホスト機器４はユーザからの入力より、フィールド機器１およびフィールド機器３によるフィードバック制御ループを構成するため、各フィールド機器に内臓されるファンクションブロックの接続を設定し、いいかえればファンクションブロックの入出力関係を設定して、これらの設定情報をホスト機器４の図示しない記憶手段に記憶する。
【００５６】
図３はフィールド機器１とフィールド機器３のファンクションブロックの接続の説明図である。ホスト機器４は、たとえば図３のように、フィールド機器１のＡＩＦＢとフィールド機器３のＰＩＤＦＢおよびＡＯＦＢを接続し、ＡＩＦＢの入力を使用してＡＯＦＢをＰＩＤ制御させるべく設定し、これらの設定情報を記憶手段に記憶する。
【００５７】
ステップＳＰ１０２において、ホスト機器４は、ユーザからの入力より、フィールド機器１または３に内蔵されているファンクションブロック等の実行スケジュールを設定し、これらの設定情報を記憶手段に記憶する。たとえば、ＡＩＦＢはフィールド機器１に存在するのでＡＩＦＢの実行結果はＦＦ通信を使用してフィールド機器３のＰＩＤＦＢに、ＰＩＤＦＢの制御結果をＡＯＦＢに出力するようにスケジューリングされる。
【００５８】
ここで、フィールド機器にどのタイミング動作させるかを決めることをスケジューリングという。たとえば、ホスト機器４は、フィールド機器１、３に設定されている（ホスト機器も付属されている設定ファイルにあらかじめ記憶している）製品仕様ＦＢ実行時間（例：ＡＩＦＢ:３０ｍｓ、ＰＩＤＦＢ:１００ｍｓ）に基づき、フィールド機器の動作をスケジューリングする。
【００５９】
なおホスト機器４は、フィールド機器１、３の製品仕様ＦＢ実行時間を短縮・拡張など変更ができ、製品仕様ＦＢ実行時間の変更を伴うスケジューリングを行うものでもよい。またフィールド機器１または３は、製品出荷の段階でフィールド機器内部に保存されている製品仕様ＦＢ実行時間を、ホスト機器４などの外部機器からの入力により製品仕様ＦＢ実行時間を書き換える手段を有する。
【００６０】
ステップＳＰ１０３において、ホスト機器４は、ファンクションブロックの接続設定および実行スケジュールが設定されている設定情報をフィールドバス２を介してフィールド機器１およびフィールド機器３に送信（ダウンロード）する。なお、フィールド機器１およびフィールド機器３は、設定情報をすべて受信すると（ダウンロード完了すると）、ホスト機器４にその旨を通知する。
【００６１】
ステップＳＰ１０４において、フィールド機器１（および／または３）のＦＢ実行時間計算手段１３ｂは、記憶手段１４に記憶されている設定情報およびＦＢ実行時間テーブル１４ａに基づき、現在の設定を確認し、現在の設定に応じた実行時間の変化量から、現在の設定におけるファンクションブロックの実行に要するＦＢ実行時間を計算する。
【００６２】
ステップＳＰ１０５において、フィールド機器１（および／または３）のスケジュール割当判定手段１３ｃは、ホスト機器４からダウンロードされた設定情報中のスケジューリングに基づき、「ステップＳＰ１０４で計算される現在のＦＢ実行時間（以下、実ＦＢ実行時間という）」と「ホスト機器４によるスケジューリングで使用されている製品仕様ＦＢ実行時間」とを比較する。
【００６３】
図４は、本発明におけるフィールド機器のスケジュール割当判定手段１３ｃの動作説明図であり、（Ａ）は実ＦＢ実行時間が製品仕様ＦＢ実行時間よりも短いまたは同じである場合、（Ｂ）は実ＦＢ実行時間が製品仕様ＦＢ実行時間よりも長い場合の動作説明図である。
【００６４】
スケジュール割当判定手段１３ｃは、（Ａ）のように、実ＦＢ実行時間が製品仕様ＦＢ実行時間以下の時間であるとステップＳＰ１０６に移行する。
【００６５】
一方、スケジュール割当判定手段１３ｃは、（Ｂ）のように、実ＦＢ実行時間が製品仕様ＦＢ実行時間よりも長いとステップＳＰ１０７に移行する。
【００６６】
ステップＳＰ１０６において、スケジュール割当判定手段１３ｃは、ホストからダウンロードした設定情報中のスケジューリングを受け入れ、記憶手段１４に記憶し、たとえば付属する設定ファイル等に設定する。その後、ホスト機器４からのスケジューリングを受け入れた場合はフィールド機器１と３はそのスケジューリングに従い制御を行う。
【００６７】
ステップＳＰ１０７において、スケジュール割当判定手段１３ｃは、ホストからダウンロードした設定情報中のスケジューリングの設定を拒否する。フィールド機器１または３は、このようにスケジューリングを拒否した場合には制御を行わない。このため、本発明のフィールド機器は、ユーザの意図したとおりに制御動作を確実に実行できるスケジュールのみを受け付けることができる。
【００６８】
ステップＳＰ１０８において、フィールド機器１または３のスケジュール割当判定手段１３ｃは、スケジューリングを拒否すると、フィールドバス２を介してホスト機器４にエラーを通知する。
【００６９】
この結果、本発明のフィールド機器は、現在の設定におけるファンクションブロックの実行に要するＦＢ実行時間が、ホスト機器からのスケジューリング中の製品仕様ＦＢ実行時間よりも短いか同じである場合に当該スケジューリングを受け入れることにより、ユーザの意図したとおりに制御動作を確実に実行でき、ファンクションブロック実行時間の短縮化を実現できる。
【００７０】
また、本発明のフィールド機器によれば、あまり使わない機能によって製品仕様ＦＢ実行時間が長くなることを防ぐこと、つまりＦＢ実行時間の短縮化が実現できる。
【００７１】
（動作例２）ここで、本発明のフィールド機器の設定変更時における動作について説明する。以下、本発明のフィールド機器がファンクションブロックの設定によるＦＢ実行時間の変化に着目してＦＢ実行時間の短縮を行う例について説明する。以下のステップで動作する（特に図示はしない）。
【００７２】
ステップＳＰ２０１．
ホスト機器４は、ユーザからの入力により、フィールド機器１の設定変更（たとえば、開平演算機能・トレンド機能を有効にする等）を設定情報に記憶する。
【００７３】
ステップＳＰ２０２．
ホスト機器４は、ファンクションブロックの接続設定および実行スケジュールが設定されている設定情報をフィールドバス２を介してフィールド機器１およびフィールド機器３に送信（ダウンロード）する。
なお、フィールド機器１およびフィールド機器３は、設定情報をすべて受信すると（ダウンロード完了すると）、ホスト機器４にその旨を通知する。
【００７４】
ステップＳＰ２０３．
フィールド機器１のＦＢ実行時間計算手段１３ｂは、ダウンロードした設定情報の設定内容を確認し、当該設定変更に対応するＦＢ実行時間テーブル１４ａの設定変更に対してどの程度ＦＢ実行時間が変化するかを示す変化量データに基づいて、設定変更を行った場合のＦＢ実行時間（以下、設定変更時ＦＢ実行時間という）を算出する。
【００７５】
ステップＳＰ２０４．
フィールド機器１（および／または３）のスケジュール割当判定手段１３ｃがＦＢ実行時間と現在実行しているスケジューリングから設定変更の可否を判断する。
具体的には、フィールド機器１（および／または３）のスケジュール割当判定手段１３ｃは、ステップＳＰ２０３で計算された設定変更時ＦＢ実行時間と現在のスケジューリングで使用されている製品仕様ＦＢ実行時間とを比較する。
【００７６】
スケジュール割当判定手段１３ｃは、設定変更ＦＢ実行時間が製品仕様ＦＢ実行時間以下の時間であるとホスト機器４からの設定変更を受け入れ、記憶手段１４に記憶し、たとえば付属する設定ファイル等に設定を反映する。その後、フィールド機器１と３は変更後の設定および現在のスケジューリングに従い制御を行う。
【００７７】
スケジュール割当判定手段１３ｃは、設定変更ＦＢ実行時間が製品仕様ＦＢ実行時間よりも長いと、設定変更を拒否する。
【００７８】
この結果、本発明のフィールド機器は、設定変更時ＦＢ実行時間が現在のスケジューリングで使用されている製品仕様ＦＢ実行時間よりも短いか同じである場合に設定変更を受け入れることにより、ファンクションブロック実行時間の短縮化を実現するとともに、現在の実行中のスケジューリングに従って制御動作を確実に実行できる設定変更を受け入れることができる。
【００７９】
なお、上述の実施例に係るフィールド機器１、３が行うＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）に基づく通信は、上位規格であるＨＳＥ通信であってもよい。また本発明に係るフィールド機器が接続されるフィールドバス２はフィールド機器１と３とがＦＦ通信を用いたデータ通信を行うことができればどのようなネットワークでもよい。
【００８０】
また、上述の実施例に係るフィールド機器は、ＦＢ実行時間テーブル１４ａはあらかじめ設定変更に応じたＦＢ実行時間の変化量を保持していると説明しているが、特にこれに限定するものではなく、ＦＢ実行時間テーブル１４ａは、フィールド機器が設置される周囲の環境に応じて、設定変更に対応するＦＢ実行時間の変化量を更新するものであってもよい。
【００８１】
具体的には、フィールド機器１のＦＢ実行時間計算手段１３ｂは、自機のＦＢ実行時間を測定し、周辺環境により変化するＦＢ実行時間の平均値や偏差などに基づき、たとえば偏差があらかじめ保持している閾値を超えると、ＦＢ実行時間テーブル１４ａ中の設定変更に対応する変化量を動的に更新・修正・生成するものであってもよい。
これにより、ＦＢ実行時間の計算精度を高めることができる点で有効であり、ＦＢ実行時間の短縮化への精度も高めることができる。さらに、上述のような現在の実行中のスケジューリングに従って制御動作を確実に実行できる設定変更を受け入れるか否かの判断精度を高めることができる。
【００８２】
なお、本フィールド機器は、この平均値や偏差はユーザやホスト機器４に通知して制御の最適化やメンテナンスに活用してもよい。これにより、偏差が大きい場合は余裕時間を持ってスケジューリングできる点で有効である。この場合、適切な余裕時間をフィールド機器が計算して通知するものでもよい。
【００８３】
また、上述の実施例に係るフィールド機器では、ＦＢ実行時間計算手段１３ｂが、計算した実ＦＢ実行時間をユーザやホスト機器４に通知するものでもよい。また、どの機能を有効にするとＦＢ実行時間がどの程度変化するかをユーザやホストに通知するものであってもよい。
これにより、ユーザやホストはＦＢ実行時間の変化を見ながらどの機能を有効にするかを決めることができ、実ＦＢ実行時間をフィールド制御の最適化に応用できる点で有効である。また短い制御周期が要求される部分はファンクションブロックの付加機能を無効にして制御周期の短縮を優先することや、制御周期が比較的長いフィールド機器に仕事の一部を割り当てるなど制御の最適化に役立てることができる。なお、ＦＢ実行時間を通知方法はネットワーク経由やその他の手段を用いても良い。
【００８４】
また、上述の実施例に係るフィールド制御システムでは、ホスト機器４がフィールド機器のＦＢ実行時間手段１３ｂが有する機能を具備するものでもよく、さらにスケジュール割当判定手段１３ｃが有する機能を具備するものでもよい。つまりホスト機器４が各フィールド機器の実ＦＢ実行時間の計算やスケジュール割当における判定をしてもよい。
【００８５】
また、上述の実施例に係るフィールド機器では、フィールドバス２を介してユーザにスケジューリングの受け入れの可否または設定変更の可否を通知しているが、ＬＣＤやＬＥＤなどのネットワーク以外の通知方法によりユーザに視覚的に伝達するものであってもよい。
【００８６】
また、上述の実施例に係るフィールド機器では、上述のＦＢ実行時間手段１３ｂおよびスケジュール割当判定手段１３ｃが有する機能の動作のオンオフを選択できるものでよく、その際には切り替えスイッチを設けるものでもよい。すなわち、本発明の機能を使わないで従来のフィールド機器として使用したい場合のことを考慮して切り替えスイッチを設けるものでもよい。なお切り替えスイッチは物理的なスイッチでもネットワークから設定できる論理的なスイッチでもよい。
【００８７】
以上説明したように、本発明では、フィールド機器が現在の設定におけるファンクションブロックの実行に要するＦＢ実行時間が、ホスト機器からのスケジューリング中の製品仕様ＦＢ実行時間よりも短いか同じである場合に当該スケジューリングを受け入れることにより、ユーザの意図したとおりに制御動作を確実に実行できるので、ファンクションブロック実行時間の短縮化を実現でき、フィールド制御システム全体に係る実行時間の短縮化およびフィールド制御システム全体の制御動作をユーザの意図したとおりに確実に実行することもでき、インダストリアルオートメーションなどのプロセス制御システムやフィールド制御システム全体の最適運用・最適制御にも貢献できる。
【符号の説明】
【００８８】
１  フィールド機器
１１  センサ
１２  通信手段
１３  演算制御手段
１３ａ  ＦＢ実行手段（ＡＩ）
１３ｂ  ＦＢ実行時間計算手段
１３ｃ  スケジュール割当判定手段
１４  記憶手段
１４ａ  ＦＢ実行時間テーブル
２  フィールドバス
３  フィールド機器
３ａ  ＦＢ実行手段（ＰＩＤ）
３ｂ  ＦＢ実行手段（ＡＯ）
３ｃ  ＦＢ実行時間計算手段
３ｄ  スケジュール割当判定手段
３e  ＦＢ実行時間テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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