(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の測定及び操作対象の操作の少なくとも一方を行うフィールド機器を複数備える計装システムにおいて、
複数の前記フィールド機器を接続可能なＩ／Ｏモジュールが装着される複数のスロットを有する接続装置と、
前記接続装置のスロットに装着された前記Ｉ／Ｏモジュールを冗長化構成にするか或いは非冗長化構成にするかを個別に設定可能であり、前記接続装置のスロットに装着された前記Ｉ／Ｏモジュールのうち、非冗長化構成にする設定がなされている前記Ｉ／Ｏモジュールを、冗長化されるべきＩ／Ｏモジュールが定まっていない状態で冗長化構成の制御側とする構成である擬似的な冗長化構成で動作させる上位制御装置と
を備えることを特徴とする計装システム。
【請求項２】
擬似的な冗長化構成で動作している前記Ｉ／Ｏモジュールは、交換が必要になった場合に、前記接続装置のスロットに装着された新たなＩ／Ｏモジュールと冗長化されることを特徴とする請求項１記載の計装システム。
【請求項３】
前記上位制御装置は、擬似的な冗長化構成で動作していた前記Ｉ／Ｏモジュールが冗長化された場合に、擬似的な冗長化構成で動作していた前記Ｉ／Ｏモジュールの制御権を前記新たなＩ／Ｏモジュールに移行することを特徴とする請求項２記載の計装システム。
【請求項４】
前記上位制御装置は、前記制御権の移行を行う前に、前記新たなＩ／Ｏモジュールに対し、擬似的な冗長化構成で動作していた前記Ｉ／Ｏモジュールと同等の機能にする設定を行うことを特徴とする請求項３記載の計装システム。
【請求項５】
前記上位制御装置は、少なくとも非冗長化構成にする設定がなされている前記Ｉ／Ｏモジュールの交換が必要になったときに、交換が必要になった前記Ｉ／Ｏモジュールを擬似的な冗長化構成で動作させることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の計装システム。
【請求項６】
前記上位制御装置は、前記接続装置のスロットに装着された前記Ｉ／Ｏモジュールを冗長化構成にするか或いは非冗長化構成にするかを個別に設定可能な上位装置と、
前記フィールド機器の制御を行うとともに、前記接続装置のスロットに装着された前記Ｉ／Ｏモジュールのうち、前記上位装置によって非冗長化構成にする設定がなされている前記Ｉ／Ｏモジュールを擬似的な冗長化構成で動作させる制御装置と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の計装システム。
【請求項７】
前記制御装置は、擬似的な冗長化構成で動作している前記Ｉ／Ｏモジュールから前記上位装置に向けて送信される異常を示す健全性情報をマスクすることを特徴とする請求項６記載の計装システム。
【請求項８】
測定対象の測定及び操作対象の操作の少なくとも一方を行うフィールド機器を複数備える計装システムの保守方法であって、
複数の前記フィールド機器を接続可能なＩ／Ｏモジュールが装着される複数のスロットを有する接続装置に装着された前記Ｉ／Ｏモジュールのうち、非冗長化構成にする設定がなされている前記Ｉ／Ｏモジュールを、冗長化されるべきＩ／Ｏモジュールが定まっていない状態で冗長化構成の制御側とする構成である擬似的な冗長化構成で動作させる第１ステップと、
擬似的な冗長化構成で動作している前記Ｉ／Ｏモジュールの交換が必要になったときに、擬似的な冗長化構成で動作していた前記Ｉ／Ｏモジュールと、前記接続装置のスロットに装着された新たなＩ／Ｏモジュールとを冗長化させる第２ステップと、
擬似的な冗長化構成で動作していた前記Ｉ／Ｏモジュールの制御権を前記新たなＩ／Ｏモジュールに移行する第３ステップと
を有することを特徴とする計装システムの保守方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計装システム及びその保守方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントや工場等に構築される計装システムは、概してフィールド機器と呼ばれる現場機器（測定器、操作器）と、これらの動作を制御するコントローラと、フィールド機器及びコントローラの管理や制御を行う上位装置とが通信手段を介して接続された構成である。このような計装システムでは、フィールド機器で得られたプロセス値（例えば、圧力、温度、流量等の測定値）がコントローラに収集され、収集されたプロセス値に応じたフィールド機器の制御が上位装置の管理の下でコントローラにより行われる。
【０００３】
ここで、計装システムで用いられるフィールド機器は、測定対象及び操作対象に応じて様々な種類のものが存在し、入出力される信号の信号形式も多様である。例えば、「４〜２０ｍＡ」信号等のアナログ信号の入出力を行うもの、「２４Ｖ」のディジタル信号の入出力を行うもの、熱電対信号の出力を行うもの、接点信号の入出力を行うもの等が存在する。このため、フィールド機器は、信号変換やプロトコル変換を行うＩ／Ｏモジュールを介してコントローラに接続されるのが一般的である。
【０００４】
上記のＩ／Ｏモジュールは、フィールド機器に対して１対１で接続されるもの（点毎タイプ）と、複数のチャネルを備えていてチャネル毎にフィールド機器を接続可能なもの（多点タイプ）とに大別される。点毎タイプのＩ／Ｏモジュールは、フィールド機器に１対１で接続されるため、保守が容易であるものの、設置場所（フットプリント）が必要になり製造コストが高くなる。これに対し、多点タイプのＩ／Ｏモジュールは、複数のフィールド機器を接続可能であるため、設置場所や製造コストを削減できるものの、保守が困難になることがある。
【０００５】
以下の特許文献１には、従来のＩ／Ｏモジュールの一例が開示されている。具体的に、以下の特許文献１に開示されたＩ／Ｏモジュールは、故障による停止の影響を少なくするために、二重化（冗長化）されて用いられるものである。このように、Ｉ／Ｏモジュールを冗長化することで、一方のＩ／Ｏモジュールが故障したとしても、他方のＩ／Ｏモジュールによって動作（制御ループの動作）が継続されるため、信頼性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１００８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したＩ／Ｏモジュールは、上記の特許文献１に開示された通りに冗長化された構成（冗長化構成）で用いることも、冗長化されない構成（非冗長化構成：シングル構成）で用いることも可能である。Ｉ／Ｏモジュールを、冗長化構成で用いるか、或いはシングル構成で用いるかは、そのＩ／Ｏモジュールの故障がプロセスに与える影響の大きさを考慮して決定される。
【０００８】
ここで、Ｉ／Ｏモジュールが冗長化構成で用いられる場合には、Ｉ／Ｏモジュールが点毎タイプ及び多点タイプの何れであっても、一方のＩ／Ｏモジュールに故障が生じた場合には、他方のＩ／Ｏモジュールにより動作が継続される。このため、冗長化構成のＩ／Ｏモジュールの双方が同時に故障しない限り、計装システム全体の稼働率が大幅に低下することは無いと考えられる。
【０００９】
しかしながら、多点タイプのＩ／Ｏモジュールをシングル構成で用いる場合において、Ｉ／Ｏモジュールに故障が生じたときには、故障が生じたＩ／Ｏモジュールを交換する作業を行う必要がある。すると、Ｉ／Ｏモジュールの故障が１チャネルのみの故障であったとしても、正常なチャネルを介した制御ループの動作も停止させる必要があるため、計装システム全体の稼働率が低下してしまうという問題がある。
【００１０】
また、シングル構成で用いられる多点タイプのＩ／Ｏモジュールを交換する際には、故障が生じていない正常なチャネルを介した制御ループの動作を停止させることによってプロセスに悪影響が無いか、或いはその悪影響の拡散を予防するために必要な作業は何か等を事前に把握する事前作業を行う必要がある。このように、Ｉ／Ｏモジュールの交換を行う際には、上記の事前作業が必要になることから、保守性が低下してしまうという問題もある。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、多点タイプのＩ／Ｏモジュールを非冗長化構成で用いる場合であっても、稼働率及び保守性の低下を防止することが可能な計装システム及びその保守方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、計装システムは、測定対象の測定及び操作対象の操作の少なくとも一方を行うフィールド機器（１１）を複数備える計装システム（１、２）において、複数の前記フィールド機器を接続可能なＩ／Ｏモジュール（２０）が装着される複数のスロット（ＳＬ１）を有する接続装置（１３、１３ａ）と、前記接続装置のスロットに装着された前記Ｉ／Ｏモジュールを冗長化構成にするか或いは非冗長化構成にするかを個別に設定可能であり、前記接続装置のスロットに装着された前記Ｉ／Ｏモジュールのうち、非冗長化構成にする設定がなされている前記Ｉ／Ｏモジュールを擬似的な冗長化構成で動作させる上位制御装置（１４、３０）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の計装システムは、擬似的な冗長化構成で動作している前記Ｉ／Ｏモジュールが、交換が必要になった場合に、前記接続装置のスロットに装着された新たなＩ／Ｏモジュールと冗長化されることを特徴としている。
また、本発明の計装システムは、前記上位制御装置が、擬似的な冗長化構成で動作していた前記Ｉ／Ｏモジュールが冗長化された場合に、擬似的な冗長化構成で動作していた前記Ｉ／Ｏモジュールの制御権を前記新たなＩ／Ｏモジュールに移行することを特徴としている。
また、本発明の計装システムは、前記上位制御装置が、前記制御権の移行を行う前に、前記新たなＩ／Ｏモジュールに対し、擬似的な冗長化構成で動作していた前記Ｉ／Ｏモジュールと同等の機能にする設定を行うことを特徴としている。
また、本発明の計装システムは、前記上位制御装置が、少なくとも非冗長化構成にする設定がなされている前記Ｉ／Ｏモジュールの交換が必要になったときに、交換が必要になった前記Ｉ／Ｏモジュールを擬似的な冗長化構成で動作させることを特徴としている。
また、本発明の計装システムは、前記上位制御装置が、前記接続装置のスロットに装着された前記Ｉ／Ｏモジュールを冗長化構成にするか或いは非冗長化構成にするかを個別に設定可能な上位装置（１４）と、前記フィールド機器の制御を行うとともに、前記接続装置のスロットに装着された前記Ｉ／Ｏモジュールのうち、前記上位装置によって非冗長化構成にする設定がなされている前記Ｉ／Ｏモジュールを擬似的な冗長化構成で動作させる制御装置（３０）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の計装システムは、前記制御装置が、擬似的な冗長化構成で動作している前記Ｉ／Ｏモジュールから前記上位装置に向けて送信される異常を示す前記健全性情報をマスクすることを特徴としている。
本発明の計装システムの保守方法は、測定対象の測定及び操作対象の操作の少なくとも一方を行うフィールド機器（１１）を複数備える計装システム（１、２）の保守方法であって、複数の前記フィールド機器を接続可能なＩ／Ｏモジュール（２０）が装着される複数のスロット（ＳＬ１）を有する接続装置（１３、１３ａ）に装着された前記Ｉ／Ｏモジュールのうち、非冗長化構成にする設定がなされている前記Ｉ／Ｏモジュールを擬似的な冗長化構成で動作させる第１ステップと、擬似的な冗長化構成で動作している前記Ｉ／Ｏモジュールの交換が必要になったときに、擬似的な冗長化構成で動作していた前記Ｉ／Ｏモジュールと、前記接続装置のスロットに装着された新たなＩ／Ｏモジュールとを冗長化させる第２ステップと、擬似的な冗長化構成で動作していた前記Ｉ／Ｏモジュールの制御権を前記新たなＩ／Ｏモジュールに移行する第３ステップとを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、接続装置のスロットに装着されたＩ／Ｏモジュールのうち、非冗長化構成にする設定がなされているＩ／Ｏモジュールを擬似的な冗長化構成で動作させるようにしており、新たなＩ／Ｏモジュールが装着された場合に冗長化させることが可能であるため、多点タイプのＩ／Ｏモジュールを非冗長化構成で用いる場合であっても、稼働率及び保守性の低下を防止することが可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態による計装システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるＩ／Ｏモジュールの内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるＩ／Ｏモジュール及びコントローラの要部構成を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるＩ／Ｏモジュールの交換手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態におけるＩ／Ｏモジュールの交換時の作業状態を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態におけるＩ／Ｏモジュールの交換時における制御権切替管理部の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態による計装システムの構成を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態におけるＩ／Ｏモジュールの状態表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による計装システム及びその保守方法について詳細に説明する。
【００１６】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による計装システムの構成を示す図である。図１に示す通り、本実施形態の計装システム１は、フィールド機器１１、ターミナルボード１２、接続制御ユニット１３（接続装置）、及び監視装置１４（上位制御装置、上位装置）を備えており、監視装置１４の監視の下で接続制御ユニット１３がフィールド機器１１を制御することによって、プラントや工場等（以下、これらを総称する場合には、単に「プラント」という）で実現されるプロセスの制御を行う。
【００１７】
フィールド機器１１は、プラントの現場に設置され、プロセスの制御のために必要となる測定対象の測定及び操作対象の操作の少なくとも一方を行う。具体的に、フィールド機器１１は、例えば流量計や温度センサ等のセンサ機器、流量制御弁や開閉弁等のバルブ機器、ファンやモータ等のアクチュエータ機器、プラント内の状況や対象物を撮影するカメラやビデオ等の撮像機器、プラント内の異音等を収集したり警報音等を発したりするマイクやスピーカ等の音響機器、各機器の位置情報を出力する位置検出機器、その他の機器である。これらフィールド機器１１は、フィールドケーブルＣＢ１を介してターミナルボード１２に接続される。尚、フィールドケーブルＣＢ１は、２線以上のケーブルから成り、単数の通信リンクを伝送するものである。
【００１８】
ターミナルボード１２は、フィールド機器１１に接続されるフィールドケーブルＣＢ１を集線して接続制御ユニット１３に接続するための集線装置である。このターミナルボード１２は、フィールドケーブルＣＢ１を接続可能な複数のコネクタＣ１と、接続制御ユニット１３のＩ／Ｏモジュール２０（詳細は後述する）に接続されるターミナルボード用ケーブルＣＢ２を接続可能な２つのコネクタＣ２，Ｃ３とを備える。尚、ターミナルボード用ケーブルＣＢ２は、複数の通信リンクを伝送可能なケーブルである。
【００１９】
フィールドケーブルＣＢ１が接続される複数のコネクタＣ１は、コネクタＣ２にターミナルボード用ケーブルＣＢ２が接続された場合には、ターミナルボード用ケーブルＣＢ２をなす個々のケーブルとそれぞれ電気的に接続され、コネクタＣ３にターミナルボード用ケーブルＣＢ２が接続された場合には、ターミナルボード用ケーブルＣＢ２をなす個々のケーブルとそれぞれ電気的に接続される。つまり、ターミナルボード１２は、コネクタＣ１に接続される複数のフィールドケーブルＣＢ１（各フィールド機器１１に接続される１チャネル分のフィールドケーブルＣＢ１）を、コネクタＣ２，Ｃ３に接続されるターミナルボード用ケーブルＣＢ２（Ｉ／Ｏモジュール２０に接続される複数チャネル分のターミナルボード用ケーブルＣＢ２）に集線する集線装置ということができる。
【００２０】
ここで、詳細は後述するが、接続制御ユニット１３に設けられるＩ／Ｏモジュール２０は、冗長化された構成（冗長化構成）で用いられ、或いは冗長化されない構成（非冗長化構成：シングル構成）で用いられる。冗長化構成のＩ／Ｏモジュール２０がターミナルボード１２に接続される場合には、冗長化された一方のＩ／Ｏモジュール２０がターミナルボード用ケーブルＣＢ２を介してコネクタＣ２に接続されるとともに、冗長化された他方のＩ／Ｏモジュール２０が別のターミナルボード用ケーブルＣＢ２を介してコネクタＣ３に接続される。
【００２１】
これに対し、シングル構成のＩ／Ｏモジュール２０がターミナルボード１２に接続される場合には、図１に示す通り、シングル構成のＩ／Ｏモジュール２０は、コネクタＣ２，Ｃ３の何れか一方（図１に示す例ではコネクタＣ２）にのみ接続される。尚、かかる場合には、図１に示す通り、コネクタＣ２，Ｃ３の何れか他方（図１に示す例ではコネクタＣ３）は使用されない。
【００２２】
接続制御ユニット１３は、バックボードＢ、Ｉ／Ｏモジュール２０、及びコントローラ３０（上位制御装置、制御装置）を備えており、フィールド機器１１との間で授受される信号の処理を行うとともに、監視装置１４の監視の下でフィールド機器１１の制御を行う。尚、図１に示す接続制御ユニット１３は、最大で８個のＩ／Ｏモジュール２０と２個のコントローラ３０とをバックボードＢに装着可能なものである。尚、バックボードＢに装着可能なＩ／Ｏモジュール２０の最大数は８個よりも少なくても多くても良く、また、バックボードＢに装着可能なコントローラ３０は、１つのみ若しくは３つ以上であっても良い。
【００２３】
バックボードＢは、Ｉ／Ｏモジュール２０を装着可能な複数のスロットＳＬ１（図１に示す例では８個のスロットＳＬ１）と、コントローラ３０を装着可能な複数のスロットＳＬ２（図１に示す例では２個のスロットＳＬ２）とを備える基板である。尚、図１では、バックボードＢに設けられた８個のスロットＳＬ１のうちの７個のスロットにＩ／Ｏモジュール２０（２０ａ〜２０ｇ）が装着されており、２個のスロットＳＬ２の全てにコントローラ３０（３０ａ，３０ｂ）が装着されている状態を図示している。
【００２４】
ここで、バックボードＢに設けられた複数のスロットＳＬ１のうち、少なくとも１つのスロットＳＬ１は空き状態（空きスロット）とされる。これは、シングル構成のＩ／Ｏモジュール２０に故障等の異常が生じて交換が必要になった場合に、計装システム１の稼働率及び保守性を低下させることなく、異常が生じたシングル構成のＩ／Ｏモジュール２０の交換を可能にするためである。
【００２５】
また、バックボードＢには、スロットＳＬ１に装着されるＩ／Ｏモジュール２０及びスロットＳＬ２に装着されるコントローラ３０を電気的に接続し、これらの間の通信を可能にする通信線Ｌが設けられている。尚、この通信線Ｌは、信頼性を高めるために冗長化されている。つまり、スロットＳＬ１に装着されるＩ／Ｏモジュール２０及びスロットＳＬ２に装着されるコントローラ３０は、２本の通信線を介して電気的に接続される。
【００２６】
Ｉ／Ｏモジュール２０は、ターミナルボード１２を介して複数のフィールド機器１１が接続可能であり、バックボードＢに設けられた通信線Ｌを介してコントローラ３０に接続され、接続されたフィールド機器１１とコントローラ３０との間で入出力される信号の処理（信号変換やプロトコル変換）を行う。このＩ／Ｏモジュール２０は、複数のフィールド機器１１をコントローラ３０に接続し、フィールド機器１１で入出力される信号とコントローラ３０で入出力される信号との中継を行うモジュールであるということもできる。
【００２７】
Ｉ／Ｏモジュール２０は、監視装置１４によって冗長化構成或いはシングル構成に設定される。冗長化構成のＩ／Ｏモジュール２０は、２つ（例えば、Ｉ／Ｏモジュール２０ｆ，２０ｇ）が対とされ、対とされた一方（例えば、Ｉ／Ｏモジュール２０ｆ）が制御側にされ、他方（例えば、Ｉ／Ｏモジュール２０ｇ）が待機側にされる。これに対し、シングル構成のＩ／Ｏモジュール２０は、冗長化構成のように対とされることはなく、コントローラ３０の制御の下でそれぞれ個別に動作する。
【００２８】
本実施形態では、説明を簡単にするために、監視装置１４によって接続制御ユニット１３に装着されたＩ／Ｏモジュール２０の全て（Ｉ／Ｏモジュール２０ａ〜２０ｇ）がシングル構成に設定されているとする。尚、詳細は後述するが、監視装置１４によってＩ／Ｏモジュール２０ａ〜２０ｇがシングル構成に設定されていたとしても、これらＩ／Ｏモジュール２０ａ〜２０ｇは、コントローラ３０によって擬似的な冗長化構成で動作するようにされる。
【００２９】
図２は、本発明の第１実施形態におけるＩ／Ｏモジュールの内部構成を示すブロック図である。図２に示す通り、Ｉ／Ｏモジュール２０は、共通回路部２１と複数のチャネル部２２とを備える。尚、図２に示すＩ／Ｏモジュール２０は、８個のチャネル部２２を備える８チャネルのＩ／Ｏモジュールであるが、Ｉ／Ｏモジュール２０に設けられるチャネル部２２の数（チャネル数）は任意である。例えば、Ｉ／Ｏモジュール２０は、４個のチャネル部２２を備える４チャネルのＩ／Ｏモジュールであっても良く、１６個のチャネル部２２を備える１６チャネルのＩ／Ｏモジュールであっても良い。
【００３０】
共通回路部２１は、バックボードＢに形成された通信線Ｌに接続され、通信線Ｌからの信号をチャネル部２２の何れかに出力するとともに、チャネル部２２からの信号を通信線Ｌに出力する。つまり、共通回路部２１は、通信線Ｌを介して送受信される信号と、複数のチャネル部２２で入出力される信号とを中継する。また、共通回路部２１は、監視装置１４の設定に応じて、Ｉ／Ｏモジュール２０を冗長化構成で動作させ、或いはシングル構成（擬似的な冗長化構成）で動作させる。尚、前述の通り、バックボードＢに形成された通信線Ｌは冗長化されているが、図２においては図示を簡略化している。
【００３１】
チャネル部２２は、ターミナルボード用ケーブルＣＢ２をなす個々のケーブルに接続され、各々がフィールド機器１１と１対１で接続される。このチャネル部２２には、接続されるフィールド機器１１の種類（フィールド機器１１で入出力される信号の種類）に応じた処理回路が設けられる。例えば、「４〜２０ｍＡ」信号等のアナログ信号を出力するフィールド機器１１が接続されるチャネル部２２には、アナログ信号をディジタル信号に変換する変換回路が上記の処理回路として設けられる。また、電磁弁を備えるフィールド機器１１が接続されるチャネル部２２には、絶縁回路や電圧変換回路が上記の処理回路として設けられる。
【００３２】
ここで、チャネル部２２には、上記の処理回路に代えてユニバーサル回路が設けられていても良い。ユニバーサル回路とは、例えば米国特許第８３９２６２６号明細書等に示されており、フィールド機器１１からのアナログ信号の入力、フィールド機器１１へのアナログ信号の出力、フィールド機器１１からのディジタル信号の入力、及びフィールド機器１１へのディジタル信号の出力を行うことが可能である。尚、ユニバーサル回路に上記の入出力の何れを行わせるかは、例えばコントローラ３０の制御によって設定される。本実施形態では、Ｉ／Ｏモジュール２０のチャネル部２２には、ユニバーサル回路が設けられているとする。
【００３３】
コントローラ３０は、監視装置１４の監視の下でフィールド機器１１の制御を行う。具体的に、コントローラ３０は、あるフィールド機器１１（例えば、センサ機器）からの測定データを収集し、他のフィールド機器１１（例えば、バルブ機器）を制御する制御データを演算して他のフィールド機器１１（例えば、バルブ機器）に送信する処理を行う。ここで、接続制御ユニット１３に設けられた２つのコントローラ３０（３０ａ，３０ｂ）は、信頼性を向上させるために冗長化されている。例えば、コントローラ３０ａが制御側とされ、コントローラ３０ｂが待機側とされている。
【００３４】
また、コントローラ３０は、接続制御ユニット１３のスロットＳＬ１に装着されているＩ／Ｏモジュール２０のうち、監視装置１４によってシングル構成に設定されたＩ／Ｏモジュール２０を擬似的な冗長化構成で動作させる。ここで、擬似的な冗長化構成とは、冗長化されるべきＩ／Ｏモジュールが定まっていない状態で、Ｉ／Ｏモジュール２０を冗長化構成の制御側として動作させる構成をいう。
【００３５】
つまり、本来の冗長化構成では、対にされるＩ／Ｏモジュール２０が予め定まっており、制御側のＩ／Ｏモジュール２０は、故障等の異常が生じない限り、待機側のＩ／Ｏモジュール２０と対となって動作する。これに対し、擬似的な冗長化構成とされたＩ／Ｏモジュール２０は、対となるＩ／Ｏモジュールが存在しないことを前提として動作する。尚、擬似的な冗長化構成で動作しているＩ／Ｏモジュールは、故障等の異常が生じて交換が必要になった場合に、接続制御ユニット１３のスロットＳＬ１に装着された新たなＩ／Ｏモジュールと冗長化される。
【００３６】
ここで、シングル構成に設定されたＩ／Ｏモジュール２０を擬似的な冗長化構成にする必要があるのは、故障等の異常が生じてそのＩ／Ｏモジュール２０の交換が必要になったときである。このため、コントローラ３０は、少なくともシングル構成に設定されたＩ／Ｏモジュール２０の交換が必要になったときに、そのＩ／Ｏモジュール２０を擬似的な冗長化構成で動作させる。尚、本実施形態では、説明を簡単にするために、コントローラ３０は、監視装置１４でＩ／Ｏモジュール２０の全て（Ｉ／Ｏモジュール２０ａ〜２０ｇ）をシングル構成にする設定が行われた直後に、これらの全てを擬似的な冗長構成で動作させるものとする。
【００３７】
図３は、本発明の第１実施形態におけるＩ／Ｏモジュール及びコントローラの要部構成を示す図である。図３に示す通り、Ｉ／Ｏモジュール２０は、バックボード通信部２１ａ、制御権切替部２１ｂ、及び自己診断部２１ｃを備える。これらバックボード通信部２１ａ〜自己診断部２１ｃは、図２に示す共通回路部２１の内部に設けられていても、共通回路部２１の外部に設けられていても良い。尚、図３においても、図２と同様に、バックボードＢに形成された通信線Ｌを簡略化して図示している。
【００３８】
バックボード通信部２１ａは、バックボードＢに設けられた通信線Ｌを介した各種信号の送受信を行う。具体的に、バックボード通信部２１ａは、通信線Ｌを介して送信されてくるコントローラ３０からの設定データＤ１を受信して制御権切替部２１ｂに出力するとともに、制御権切替部２１ｂから出力される冗長化状態データＤ２及び自己診断部２１ｃから出力される自己診断データＤ３を、通信線Ｌを介して他のＩ／Ｏモジュール２０或いはコントローラ３０に送信する。
【００３９】
ここで、上記の設定データＤ１は、Ｉ／Ｏモジュール２０の構成（冗長化構成、擬似的な冗長化構成、或いはシングル構成）や、フィールド機器１１との間で授受する信号の種類及び各種パラメータ等を設定するためのデータである。また、上記の冗長化状態データＤ２は、Ｉ／Ｏモジュール２０が冗長化構成で動作する場合、或いは擬似的な冗長化構成で動作する場合の状態を示すデータであり、自モジュールが制御権を有するか否かを示す制御権情報と、待機側のＩ／Ｏモジュールの異常の有無を示す健全性情報とを含む。また、上記の自己診断データＤ３は、自己診断部２１ｃで行われる自己診断の結果を示す情報である。制御権切替部２１ｂは、自己診断データＤ３を入力として、ペアとなるＩ／Ｏモジュールに通知するための自身の異常の有無を示す情報を生成する。この情報は、冗長化状態データＤ２に含まれる。
【００４０】
尚、擬似的な冗長化構成で動作しているＩ／Ｏモジュール２０は待機側のＩ／Ｏモジュールが存在しないため、上記の冗長化状態データＤ２に含まれる健全性情報は異常となる。また、上記の設定データＤ１、冗長化状態データＤ２、及び自己診断データＤ３は、基本的にはバックボードＢに設けられた通信線Ｌを介して授受されるが、冗長化状態データＤ２に含まれる制御権情報及び健全性情報は、通信線Ｌとは別にバックボードＢに設けられた専用線Ｌ１を介して授受されるようにしても良い。
【００４１】
制御権切替部２１ｂは、設定データＤ１によって冗長化構成、或いは擬似的な冗長化構成で動作するように設定された場合に、コントローラ３０の管理の下で、制御側となるか待機側となるかを規定する制御権の切り替えを行う。例えば、制御権切替部２１ｂは、擬似的な冗長化構成で正常に動作している場合には制御権を取得しており、故障等の異常が生じた場合にはスロットＳＬ１（空きスロット）に装着される新たなＩ／Ｏモジュール（図３中のＩ／Ｏモジュール２０ｈ）に対して制御権を移行する。また、制御権切替部２１ｂは、冗長化の状態に応じて上記の冗長化状態データＤ２を出力する。
【００４２】
具体的に、制御権切替部２１ｂは、まず自己診断部２１ｃからの自己診断データＤ３に基づいて、自モジュールが制御を継続できる程度に健全であるか否かを判断して前述した健全性情報を生成する。次に、制御権切替部２１ｂは、自モジュールの健全性情報及び他のＩ／Ｏモジュール（例えば、図３中のＩ／Ｏモジュール２０ｈ）の健全性情報及び設定データから制御権の切り替えが可能であるか否かを判断する。そして、制御権の切り替えが可能であると判断した場合に、制御権切替部２１ｂは、他のＩ／Ｏモジュール（例えば、図３中のＩ／Ｏモジュール２０ｈ）に制御権を移行する。
【００４３】
自己診断部２１ｃは、自モジュールの状態が正常であるか否かを診断し、その診断結果を示す自己診断データＤ３をバックボード通信部２１ａ及び制御権切替部２１ｂに出力する。尚、自己診断部２１ｃから出力される自己診断データＤ３は、上述の通り、自モジュール内で用いられるだけではなく、他のＩ／Ｏモジュールで用いられることもある。
【００４４】
コントローラ３０は、バックボード通信部３１ａ、制御権切替管理部３１ｂ、及び制御通信部３１ｃを備える。バックボード通信部３１ａは、Ｉ／Ｏモジュール２０のバックボード通信部２１ａと同様に、バックボードＢに設けられた通信線Ｌを介した各種信号の送受信を行う。具体的に、バックボード通信部３１ａは、制御権切替管理部３１ｂから出力される設定データＤ１を、通信線Ｌを介してＩ／Ｏモジュール２０に送信し、通信線Ｌを介して送信されてくる冗長化状態データＤ２及び自己診断データＤ３を受信して制御権切替管理部３１ｂに出力する。
【００４５】
制御権切替管理部３１ｂは、監視装置１４から送信されてくる設定データを必要に応じて変換する。具体的には、監視装置１４からの設定データがＩ／Ｏモジュール２０をシングル構成にするものである場合に、その設定データを擬似的な冗長化構成にする変換を行う。また、制御権切替管理部３１ｂは、Ｉ／Ｏモジュール２０から送信されてくる冗長化状態データＤ２を参照してＩ／Ｏモジュール２０間で行われる制御権の切り替えを管理するとともに、Ｉ／Ｏモジュール２０から送信されてくる自己診断データＤ３を受信してＩ／Ｏモジュール２０の状態を把握する。制御通信部３１ｃは、監視装置１４との間で通信を行う。
【００４６】
ここで、Ｉ／Ｏモジュール２０が擬似的な冗長化構成で動作している場合には、待機側のＩ／Ｏモジュールが存在しないため、冗長化状態データＤ２に含まれる健全性情報は異常となる。この健全性情報が監視装置１４に向けて送信されると、待機側のＩ／Ｏモジュールの異常を示す健全性情報がシングル構成のＩ／Ｏモジュールから送信されてきたこととなり、監視装置１４を利用している保守作業員が混乱する可能性がある。このような事態を避けるため、制御権切替管理部３１ｂは、擬似的な冗長化構成で動作しているＩ／Ｏモジュール２０から送信されてくる健全性情報をマスクして、監視装置１４に送信されるのを防止する。
【００４７】
監視装置１４は、例えばプラントの運転員によって操作され、プロセスの監視や各種設定（フィールド機器１１及びＩ／Ｏモジュール２０の設定）のために用いられる装置である。具体的に、監視装置１４は、フィールド機器１１の入出力データをコントローラ３０から取得して表示を行う。そして、監視装置１４は、運転員の必要に応じた操作によって入力された指示に応じてフィールド機器１１の操作を行う。
【００４８】
また、監視装置１４は、プラントの運転員の指示に基づいて、接続制御ユニット１３に装着されたＩ／Ｏモジュール２０を冗長化構成にするか、或いは非冗長化構成にするかを個別に設定可能である。尚、本実施形態では、上述の通り、接続制御ユニット１３に装着された全てのＩ／Ｏモジュール２０は、シングル構成にする設定がなされているものとする。また、監視装置１４は、プラントの運転員の指示に基づいて、Ｉ／Ｏモジュール２０のチャネル部２２（図２参照）に設けられたユニバーサル回路の設定も可能である。つまり、監視装置１４は、接続制御ユニット１３に装着された新たなＩ／Ｏモジュール（図３中のＩ／Ｏモジュール２０ｈ）に対し、交換が必要になったＩ／Ｏモジュール２０（擬似的な冗長化構成で動作していたＩ／Ｏモジュール２０）と同等の機能にする設定を行うことが可能である。
【００４９】
次に、上記構成における計装システム１において、監視装置１４によってシングル構成に設定されたＩ／Ｏモジュール２０を交換する手順について説明する。図４は、本発明の第１実施形態におけるＩ／Ｏモジュールの交換手順を示すフローチャートである。また、図５は、本発明の第１実施形態におけるＩ／Ｏモジュールの交換時の作業状態を示す図である。
【００５０】
尚、以下では、接続制御ユニット１３のバックボードＢに装着されたＩ／Ｏユニット２０（２０ａ〜２０ｇ）のうち、Ｉ／Ｏモジュール２０ｃに故障が生じたものとして説明する。また、Ｉ／Ｏモジュール２０ｃに故障が生ずる前の初期状態では、図５（ａ）に示す通り、Ｉ／Ｏモジュール２０ａ〜２０ｄと、４つのターミナルボード１２のコネクタＣ２とがターミナルボード用ケーブルＣＢ２によってそれぞれ接続されているものとする。
【００５１】
Ｉ／Ｏモジュール２０ｃを交換するための作業が開始されると、まず接続制御ユニット１３のバックボードＢに設けられたスロットＳＬ１（空きスロット）に新たなＩ／Ｏモジュール２０（図３中のＩ／Ｏモジュール２０ｈ）を装着する作業が行われる（ステップＳ１）。尚、図５（ａ）に示す例では、バックボードＢに設けられたスロットＳＬ１のうちの、最も左側に位置するスロットＳＬ１（Ｉ／Ｏモジュール２０ｇが装着されているスロットの左側のスロット）に、新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈが装着される。
【００５２】
次に、新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈとターミナルボード１２とを接続する作業が行われる（ステップＳ２）。具体的には、図５（ｂ）に示す通り、新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈと、交換が必要になったＩ／Ｏモジュール２０ｃに接続されているターミナルボード１２のコネクタＣ３とを、ターミナルボード用ケーブルＣＢ２を用いて接続する作業が行われる。
【００５３】
続いて、監視装置１４を用いたＩ／Ｏモジュール２０ｈに対する設定作業が行われる（ステップＳ３）。具体的には、Ｉ／Ｏモジュール２０ｈのチャネル部２２（図２参照）に設けられたユニバーサル回路を、そのチャネル部２２に接続されたフィールド機器１１の種類に応じて設定する作業が行われる。つまり、新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈを、交換が必要になったＩ／Ｏモジュール２０ｃと同等の機能する設定が行われる。
【００５４】
以上の設定作業が完了すると、交換が必要になったＩ／Ｏモジュール２０ｃと、Ｉ／Ｏモジュール２０ｃに接続されていたターミナルボード用ケーブルＣＢ２とを取り外す作業が行われる（ステップＳ４）。これにより、図５（ｃ）に示す通り、Ｉ／Ｏモジュール２０ｃが装着されていたスロットＳＬ１が空きスロットになり、Ｉ／Ｏモジュール２０ｃが接続されていたターミナルボード１２には、新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈのみが接続された状態になる。これより、Ｉ／Ｏモジュール２０ｃの交換作業が完了する。
【００５５】
次に、上述した交換作業が行われている最中におけるコントローラ３０の制御権切替管理部３１ｂで行われる動作について説明する。図６は、本発明の第１実施形態におけるＩ／Ｏモジュールの交換時における制御権切替管理部の動作を示すフローチャートである。尚、図６に示すフローチャートは、故障が生じた旨を示す自己診断データＤ３がＩ／Ｏモジュール２０ｃから送信され、この自己診断データＤ３がコントローラ３０で受信されたときに開始される。
【００５６】
尚、コントローラ３０の制御権切替管理部３１ｂは、Ｉ／Ｏモジュール２０ｃをシングル構成にする設定データが監視装置１４から送信されてきた場合には、この設定データを擬似的な冗長化構成にする変換を行って設定データＤ１としてＩ／Ｏモジュール２０ｃに送信する処理を行う。これにより、制御権切替管理部３１ｂは、監視装置１４によってシングル構成に設定されたＩ／Ｏモジュール２０ｃを、予め擬似的な冗長化構成で動作させる（第１ステップ）。
【００５７】
図６に示すフローチャートの処理が開始されると、制御権切替管理部３１ｂは、まず、故障が生じたＩ／Ｏモジュール２０ｃから送信されてくる冗長化状態データＤ２を参照し、冗長化されるべき待機側のＩ／Ｏモジュール２０（図３中のＩ／Ｏモジュール２０ｈ）が健全であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。ここで、故障が生じた時点では、冗長化されるべき待機側のＩ／Ｏモジュール２０（図３中のＩ／Ｏモジュール２０ｈ）は接続制御ユニット１３に装着されておらず、冗長化状態データＤ２に含まれる健全性情報は異常となるため、ステップＳ１１の判断結果は「ＮＯ」になる。
【００５８】
ステップＳ１１の判断結果が「ＮＯ」になると、Ｉ／Ｏモジュール２０ｃから送信されてきた健全性情報（異常を示す健全性情報）をマスクする処理が制御権切替管理部３１ｂで行われる（ステップＳ１２）。かかる処理が行われると、Ｉ／Ｏモジュール２０ｃから送信されてきた健全性情報は、コントローラ３０の制御権切替管理部３１ｂにおいて破棄されるため、監視装置１４に送信されることはない。尚、冗長化されるべき待機側のＩ／Ｏモジュール２０（図３中のＩ／Ｏモジュール２０ｈ）が接続制御ユニット１３に装着されるまで、ステップＳ１１，Ｓ１２の処理が繰り返される。
【００５９】
図４に示すステップＳ１の作業により、新たなＩ／Ｏモジュール２０（図３中のＩ／Ｏモジュール２０ｈ）が接続制御ユニット１３に装着されると、故障が生じたＩ／Ｏモジュール２０ｃと新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈとの間で各種情報のやりとりが行われ、故障が生じたＩ／Ｏモジュール２０ｃと新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈとが冗長化される（第２ステップ）。すると、Ｉ／Ｏモジュール２０ｃから送信される冗長化状態データＤ２に含まれる健全性情報は健全を示すものとなる。
【００６０】
この冗長化状態データＤ２がコントローラ３０で受信されると、制御権切替管理部３１ｂは、Ｉ／Ｏモジュール２０ｃの待機側が健全であると判断し、これによりステップＳ１１の判断結果は「ＹＥＳ」になる。すると、故障が生じたＩ／Ｏモジュール２０ｃに対し、健全な待機側（新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈ）が装着された旨を監視装置１４に通知する処理が制御権切替管理部３１ｂで行われる（ステップＳ１３）。
【００６１】
以上の処理が終了すると、新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈから送信される冗長化状態データＤ２或いは自己診断データＤ３を参照し、待機側（新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈ）の設定が適切に行われたか否かが制御権切替管理部３１ｂで判断される（ステップＳ１４）。図４に示すステップＳ２，Ｓ３の作業が行われていない場合、或いはステップＳ２，Ｓ３の作業が行われたものの、新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈに対する設定が不適切な場合には、ステップＳ１４の判断結果は「ＮＯ」になる。
【００６２】
これに対し、新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈに対する設定が適切になされた場合には、ステップＳ１４の判断結果が「ＹＥＳ」になる。すると、Ｉ／Ｏモジュール２０ｃ，２０ｈから送信されてくる冗長化状態データＤ２を参照して、故障が生じたＩ／Ｏモジュール２０ｃの制御権が、待機側の新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈに移行されたか否かが制御権切替管理部３１ｂで判断される（ステップＳ１５）。
【００６３】
故障が生じたＩ／Ｏモジュール２０ｃの制御権が、待機側の新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈに移行されてないと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、ステップＳ１５の処理が繰り返される。これに対し、故障が生じたＩ／Ｏモジュール２０ｃの制御権が、待機側の新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈに移行されると（第３ステップ）、ステップＳ１５の判断結果が「ＹＥＳ」になり、Ｉ／Ｏモジュール２０ｃの制御権がＩ／Ｏモジュール２０ｈに移行した旨を監視装置１４に通知する処理が制御権切替管理部３１ｂで行われる（ステップＳ１６）。
【００６４】
以上の処理が終了すると、故障が生じたＩ／Ｏモジュール２０ｃの取り外しが完了したか否かが制御権切替管理部３１ｂで判断される（ステップＳ１７）。図４に示すステップＳ４の作業が行われていない場合にはステップＳ１７の判断結果は「ＮＯ」になる。これに対し、図４に示すステップＳ４の作業が行われ、Ｉ／Ｏモジュール２０ｃが接続制御ユニット１３から取り外されると、ステップＳ１７の判断結果は「ＹＥＳ」になる。すると、故障が生じたＩ／Ｏモジュール２０ｃが接続制御ユニット１３から取り外された旨を監視装置１４に通知する処理が制御権切替管理部３１ｂで行われる（ステップＳ１８）。以上により、図６に示す一連の処理が終了する。
【００６５】
以上の通り、本実施形態では、接続制御ユニット１３に装着されたＩ／Ｏモジュール２０のうち、監視装置１４によってシングル構成に設定されたＩ／Ｏモジュール２０（２０ａ〜２０ｇ）をコントローラ３０が擬似的な冗長化構成で動作させるようにしている。そして、擬似的な冗長構成で動作しているＩ／Ｏモジュール２０の故障が生じた場合に、故障が生じたＩ／Ｏモジュール２０（２０ｃ）と、接続制御ユニット１３に装着された新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈとを冗長化させた上で、故障が生じたＩ／Ｏモジュール２０（２０ｃ）の制御権を新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈに移行するようにしている。
【００６６】
このため、監視装置１４によってシングル構成に設定されたＩ／Ｏモジュール２０（２０ｃ）に故障が生じても、故障が生じたＩ／Ｏモジュール２０（２０ｃ）を介して行われていた正常な制御ループが新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈに引き継がれて、正常な制御ループを停止させる必要はない。このため、複数のフィールド機器１１を接続することが可能なＩ／Ｏモジュール２０が、監視装置１４によってシングル構成で動作するように設定されている場合であっても、計装システム１の稼働率及び保守性の低下を防止することができる。
【００６７】
〔第２実施形態〕
図７は、本発明の第２実施形態による計装システムの構成を示す図である。尚、図７において、図１に示した構成と同様の構成には同一の符号を付してある。図７に示す通り、本実施形態の計装システム２は、概して図１示すターミナルボード１２を省略し、接続制御ユニット１３を接続ユニット１３ａと制御ユニット１３ｂとに分離してこれらを通信線Ｌ１０で接続した構成である。
【００６８】
接続ユニット１３ａは、バックボードＢ１及びＩ／Ｏモジュール２０を備えており、フィールド機器１１を制御ユニット１３ｂに接続するとともに、フィールド機器１１と制御ユニット１３ｂとの間で授受される信号の処理（信号変換やプロトコル変換）を行う。尚、図７に示す接続ユニット１３ａは、最大で２個のＩ／Ｏモジュール２０をバックボードＢ１に装着可能なものである。
【００６９】
バックボードＢ１は、Ｉ／Ｏモジュール２０を装着可能な２つのスロットＳＬ１と、フィールド機器１１が接続される複数のコネクタＣ１０とを備える基板である。ここで、本実施形態では、図７に示す通り、バックボードＢ１に設けられた２個のスロットＳＬ１のうちの一方にのみＩ／Ｏモジュール２０が装着され、他方は空きスロットとされる。これは、第１実施形態と同様に、シングル構成のＩ／Ｏモジュール２０に故障等の異常が生じて交換が必要になった場合に、計装システム２の稼働率及び保守性を低下させることなく、異常が生じたシングル構成のＩ／Ｏモジュール２０の交換を可能にするためである。
【００７０】
また、バックボードＢ１に設けられた複数のコネクタＣ１０は、図１に示すターミナルボード１２のコネクタＣ１と同様に、フィールドケーブルＣＢ１を接続可能なものである。このコネクタＣ１０は、２つのスロットＳＬ１と電気的に接続されている。このため、２つのスロットＳＬ１の双方にＩ／Ｏモジュール２０が装着された場合には、コネクタＣ１０に接続されたフィールド機器１１は、２つのスロットＳＬ１に挿入されている双方のＩ／Ｏモジュール２０と電気的に接続されることとなる。尚、バックボードＢ１には、図１に示す通信線Ｌの一部に相当する通信線Ｌ１１が設けられており、スロットＳＬ１に装着される２つのＩ／Ｏモジュール２０は通信線Ｌ１１を介して電気的に接続される。
【００７１】
制御ユニット１３ｂは、バックボードＢ２及びコントローラ３０を備えており、接続ユニット１３ａ及び監視装置１４に接続され、監視装置１４の監視の下でフィールド機器１１の制御を行う。尚、図１に示す制御ユニット１３ｂは、最大で２個のコントローラ３０とをバックボードＢ２に装着可能なものである。尚、バックボードＢ２に装着可能なコントローラ３０は、１つのみ若しくは３つ以上であっても良い。
【００７２】
バックボードＢ２は、コントローラ３０を装着可能な２つのスロットＳＬ２を備える基板である。尚、図７では、バックボードＢ２に設けられた２個のスロットＳＬ２の全てにコントローラ３０（３０ａ，３０ｂ）が装着されている状態を図示している。尚、バックボードＢ２には、図１に示す通信線Ｌの一部に相当する通信線Ｌ１２が設けられており、スロットＳＬ２に装着される２つのコントローラ３０は通信線Ｌ１２を介して電気的に接続される。
【００７３】
上記構成における計装システム２において、Ｉ／Ｏモジュール２０をシングル構成で用いる場合には、図７に示す通り、バックボードＢ１に設けられた２個のスロットＳＬ１のうちの一方にのみＩ／Ｏモジュール２０が装着され、他方は空きスロットとされる。そして、コントローラ３０が、バックボードＢ１のスロットに装着されたＩ／Ｏモジュール２０を、擬似的な冗長化構成で動作させる。
【００７４】
また、バックボードＢ１のスロットに装着されたＩ／Ｏモジュール２０が故障した場合には、新たなＩ／Ｏモジュールを空きスロットに装着すれば、第１実施形態と同様に故障が生じたＩ／Ｏモジュールと新たなＩ／Ｏモジュールとが冗長化され、故障が生じたＩ／Ｏモジュールの制御権が新たなＩ／Ｏモジュールに移行される。ここで、本実施形態では、前述の通り、バックボードＢ１に設けられたコネクタＣ１０が２つのスロットＳＬ１と電気的に接続されているため、図４中のステップＳ２の作業は省略される。
【００７５】
図８は、本発明の第２実施形態におけるＩ／Ｏモジュールの状態表示例を示す図である。接続ユニット１３ａに装着されるＩ／Ｏモジュール２０の状態はコントローラ３０で常時把握されており、Ｉ／Ｏモジュール２０の状態を示す情報がコントローラ３０から監視装置１４に送信されることにより、図８に示す表示がなされる。
【００７６】
図８において、符号Ａ１，Ａ２が付された矩形形状の図形（アイコン）は、接続ユニット１３ａに設けられた２つのスロットＳＬ１をそれぞれ示すものである。また、これらアイコンＡ１，Ａ２の内部に表示される文字列ＳＴは、スロットＳＬ１の装着されたＩ／Ｏモジュール２０の種別（例えば、型番）を示す情報である。図８に例示する文字列ＳＴは、「Ｍｏｄｕｌｅ Ａ」なるものである。尚、この文字列はＩ／Ｏモジュール２０がスロットＳＬ１に装着されると表示され、Ｉ／Ｏモジュール２０がスロットＳＬ１から取り外されると消去される。
【００７７】
また、図８において、符号Ｑ１が付された文字「Ｒ」は、スロットＳＬ１が空きスロットとして扱われている場合に表示され、符号Ｑ２が付された文字「Ｃ」はチャネル故障が生じた場合に表示されるものである。また、符号Ｑ３が付された記号「×」は、スロットＳＬ１に装着されたＩ／Ｏモジュール２０が故障等により不健全である場合、或いは設定が未設定の場合に表示されるものである。
【００７８】
まず、図７に示す通り、接続ユニット１３ａに設けられた２つのスロットＳＬ１のうちの一方のスロットＳＬ１に装着されたＩ／Ｏモジュール２０が正常に動作しており、他方のスロットが空きスロットとされている場合には、図８（ａ）に示す表示が監視装置１４でなされる。具体的には、「Ｍｏｄｕｌｅ Ａ」なる文字列ＳＴがアイコンＡ１内に表示され、符号Ｑ１が付された文字「Ｒ」がアイコンＡ２に表示される。
【００７９】
次に、スロットＳＬ１に装着されたＩ／Ｏモジュール２０にチャネル故障が生じたとすると、図８（ｂ）に示す通り、符号Ｑ２が付された文字「Ｃ」がアイコンＡ１内に表示される。次いで、空きスロットとされているスロットＳＬ１に新たなＩ／Ｏモジュール２０が装着されると、図８（ｃ）に示す通り、「Ｍｏｄｕｌｅ Ａ」なる文字列ＳＴに加えて、符号Ｑ３が付された記号「×」がアイコンＡ２内に表示される。
【００８０】
続いて、新たに装着されたＩ／Ｏモジュール２０に対する設定が完了し、チャネル故障が生じたＩ／Ｏモジュール２０の制御権が、新たなＩ／Ｏモジュール２０に移行すると、図８（ｄ）に示す表示が監視装置１４でなされる。具体的には、アイコンＡ１内に表示されていた文字「Ｃ」が文字「Ｒ」に変更されるとともに、アイコンＡ２内に表示されていた記号「×」が消去されてアイコンＡ１内に表示される。そして、チャネル故障が生じたＩ／Ｏモジュール２０が取り外されると、図８（ｅ）に示す通り、アイコンＡ１内に表示されていた「Ｍｏｄｕｌｅ Ａ」なる文字列ＳＴ及び記号「×」が消去される。
【００８１】
以上の通り、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、監視装置１４によってシングル構成に設定されたＩ／Ｏモジュール２０をコントローラ３０が擬似的な冗長化構成で動作させ、故障が生じたＩ／Ｏモジュール２０と、新たに装着されたＩ／Ｏモジュール２０とを冗長化させた上で制御権を移行するようにしている。このため、Ｉ／Ｏモジュール２０が、監視装置１４によってシングル構成で動作するように設定されている場合であっても、計装システム２の稼働率及び保守性の低下を防止することができる。
【００８２】
以上、本発明の実施形態による計装システム及びその保守方法について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、空きスロットが１つのみ用意されている場合を例に挙げて説明したが、空きスロットの数は任意である。空きスロットを複数用意しておくことで、同時期に複数のＩ／Ｏモジュール２０が故障した場合であっても対処が可能になるという利点がある。
【００８３】
また、上述した実施形態では、Ｉ／Ｏモジュール２０の制御権の管理を行う制御権切替管理部３１ｂがコントローラ３０に設けられている例について説明したが、制御権切替管理部３１ｂは監視装置１４に設けられていても良い。また、上述した実施形態では、Ｉ／Ｏモジュール２０に故障が生じた場合に、故障が生じたＩ／Ｏモジュール２０を交換する例について説明したが、Ｉ／Ｏモジュール２０に故障が生じていない場合であっても、Ｉ／Ｏモジュール２０の交換は可能である。例えば、経時変化による予防交換、上位機器へのアップデート交換等である。
【００８４】
また、上述した第１実施形態では、Ｉ／Ｏモジュール２０の交換を行う場合に、新たなＩ／Ｏモジュール２０ｈに対してターミナルボード用ケーブルＣＢ２を取り付ける作業を行う必要があった。しかしながら、接続制御ユニット１３とターミナルボード１２との間に予めセレクタを設けておき、セレクタの切り替えによってＩ／Ｏモジュール２０とターミナルボード１２との接続を切り替えるようにしても良い。
【００８５】
また、上述した実施形態では、監視装置１４を用いて作業員が新たなＩ／Ｏモジュール２０（Ｉ／Ｏモジュール２０ｈ）の設定を行う例について説明したが、この設定を自動化しても良い。但し、第２実施形態のように冗長化されるＩ／Ｏモジュール２０が予め定まっている場合に限る。具体的には、例えばコントローラ３０が新たなＩ／Ｏモジュール２０（Ｉ／Ｏモジュール２０ｈ）の取り付けを検知し、新たなＩ／Ｏモジュール２０（Ｉ／Ｏモジュール２０ｈ）に制御側の設定データをコピーすることにより実現される。
【００８６】
また、上述した実施形態では、故障が生じたＩ／Ｏモジュール２０の制御権が、自動的に新たなＩ／Ｏモジュール２０に移行される例について説明した。しかしながら、Ｉ／Ｏモジュール２０の制御権の移行は、作業員による手作業により行われても良い。例えば、Ｉ／Ｏモジュールにスイッチ等を設け、作業員がスイッチを押下することにより、制御権の切り替えを行うといった具合である。
【符号の説明】
【００８７】
１，２    計装システム
１１      フィールド機器
１３      接続制御ユニット
１３ａ    接続ユニット
１４      監視装置
２０      Ｉ／Ｏモジュール
３０      コントローラ
ＳＬ１    スロット
【図１】
0005954338.tif 000002
【図２】
0005954338.tif 000003
【図３】
0005954338.tif 000004
【図４】
0005954338.tif 000005
【図５】
0005954338.tif 000006
【図６】
0005954338.tif 000007
【図７】
0005954338.tif 000008
【図８】
0005954338.tif 000009