(57)【要約】【課題】  １対１通信することを前提に設計されたポータブル端末装置用のアプリケーションプログラムを再設計することなく、各フィールド機器と１対１通信をすることが可能な通信システムを実現する。【解決手段】  アナログ信号を入出力する複数のフィールド機器が接続されたコントローラと、このコントローラの上位側にあり制御システムを管理するシステム用コンピュータとを有する制御システムに適用する。フィールド機器で入出力するアナログ信号にデジタル信号を重畳させ、フィールド機器と通信を行う。複数のフィールド機器の中から通信相手とするフィールド機器を選択し、システム用コンピュータ及びコントローラを経由して前記選択したフィールド機器と１対１通信をする通信経路となる仮想通信チャンネルを構築する経路構築手段を設ける。【選択図】                    図１
2006033651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ信号を入出力する複数のフィールド機器が接続されたコントローラと、このコントローラの上位側にあり制御システムを管理するシステム用コンピュータとを有する制御システムに対して、前記フィールド機器で入出力するアナログ信号にデジタル信号を重畳させ、フィールド機器と通信を行う通信システムにおいて、
前記複数のフィールド機器の中から通信相手とするフィールド機器を選択し、前記システム用コンピュータ及び前記コントローラを経由して前記選択したフィールド機器と１対１通信をする通信経路となる仮想通信チャンネルを構築する経路構築手段を有することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記経路構築手段は、前記コントローラまたは前記システム用コンピュータの少なくとも一方に設けたことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記仮想通信チャンネルで伝達する通信信号を変換する変換手段を前記コントローラまたはシステム用コンピュータの少なくとも一方に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記仮想通信チャンネルが確立された状態で、前記システム用コンピュータ上でアプリケーションプログラムを起動し、前記仮想通信チャンネルを経由して前記選択したフィールド機器と１対１通信をする通信手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の通信システム。
【請求項５】
前記通信手段は、前記アプリケーションプログラムを実行して通信相手のフィールド機器に対してパラメータ設定及び機器調整の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
【請求項６】
前記通信手段は、前記アプリケーションプログラムの実行を終了すると、前記仮想通信チャンネルを開放し、フィールド機器の選択を解除することを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
【請求項７】
前記仮想通信チャンネルとの接続箇所となる仮想シリアルポートを前記アプリケーションプログラムから指定することを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
【請求項８】
通信機能を備えた端末機器が行った通信を前記システム用コンピュータのシリアルポートで受け、前記仮想通信チャンネルを介してフィールド機器と通信することを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
【請求項９】
前記システム用コンピュータ上で実行する他のアプリケーションプログラムから仮想通信チャンネルに接続されていないフィールド機器へのアクセスがあったときは、これを許容する通信制御手段を有することを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記システム用コンピュータ上で実行する他のアプリケーションプログラムから仮想通信チャンネルに接続されているフィールド機器へのアクセスがあったときは、これを遮断する通信制御手段を有することを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
【請求項１１】
前記仮想通信チャンネルに流れる情報を捕捉し、フィールド機器に対して設定または調整されたパラメータを記録する記録手段を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１２】
前記仮想通信チャンネルを介した通信でフィールド機器のパラメータの調整または設定が終了した後に、当該フィールド機器のパラメータを読み出し、変更点の把握と記録を行う記録手段を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィールド機器で入出力するアナログ信号にデジタル信号を重畳させ、フィールド機器と通信を行う通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
４〜２０ｍＡ、１〜５Ｖ等のアナログ信号を入出力するフィールド機器に対してパソコンから通信を行うためにはハイブリッド通信を行う必要がある。
ハイブリッド通信は、４〜２０ｍＡ等のアナログ信号と、アナログ信号に重畳されたデジタル信号の両方を用いてフィールド機器とデータ交換をする通信である。
フィールド機器からのアナログ信号は中央のプロセス制御用コントローラで制御に利用し、デジタル信号はフィールド現場で作業者が扱うポータブル端末機器でパラメータ設定、機器調整等の保全作業に主として利用するという使い分けがなされていた。
【０００３】
従来におけるフィールド機器とのハイブリッド通信のしかたを説明する。
図８は従来における通信システムの構成例を示した図である。
図８で、コントローラ１にはアナログ信号を入出力する複数のフィールド機器２ａ〜２ｃが接続されている。フィールド機器２ａ〜２ｃは、フィールド現場に存在し、温度、圧力、液位等のプロセス値を検出する。フィールド機器２ａ〜２ｃは、プロセス値の検出信号を４〜２０ｍＡ，１〜５Ｖ等のアナログ信号で出力する。このアナログ信号がコントローラ１に入力される。コントローラ１は、この入力をデジタル信号に変換して制御演算を行い、操作量を求める。この操作量は４〜２０ｍＡ，１〜５Ｖ等のアナログ信号として出力され、この出力によりフィールド機器２ａ〜２ｃを操作する。例えば、フィールド機器がバルブのときは、バルブの開度を制御する。
【０００４】
システム用コンピュータ３はコントローラ１の上位側にある。システム用コンピュータ３とコントローラ１でプロセス制御システムを構成する。システム用コンピュータ３はプロセス制御システムを管理する。システム用コンピュータ３として、例えばパソコンを用いてもよい。
【０００５】
ポータブル端末機器４は、例えばノート型パソコンであり、各種フィールド機器に応じたアプリケーションプログラム８が格納されている。ポータブル端末機器４の接続形態としては、フィールド機器と１対１通信をすることを前提としている。このために、ポータブル端末機器４のＲＳ２３２Ｃポートに変換器５が接続され、この変換器５が通信相手のフィールド機器が接続された信号線６に接続されている。
ポータブル端末機器４は、信号線６上のアナログ信号にデジタル信号を重畳させ、フィールド機器と通信を行う。
【０００６】
フィールド機器２ａ〜２ｃからのアナログ信号はコントローラ１で制御に利用する。アナログ信号に重畳したデジタル信号はポータブル端末機器４からフィールド機器に対してパラメータ設定、機器調整等を行うための通信に利用する。
【０００７】
図８の従来例では、ポータブル端末機器４の接続形態は１対１通信をするための接続を前提としているため、通信相手のフィールド機器を変えるときは、ポータブル端末機器４を接続する信号線を変えなければならなかった。
【０００８】
現在ではコントローラでアナログ信号とデジタル信号を扱えるようになってきており、中央に設置されたシステム用コンピュータ上でアプリケーションプログラムを実行することによりフィールド機器と通信できる通信システムがあった。これを上手く利用すれば現場に赴かなくてもフィールド機器のパラメータ設定や機器調整が行える。
【０００９】
図９はこのような通信システムの構成例を示した図である。
図９で、コントローラ７はアナログ信号に加えてデジタル信号も扱える。システム用コンピュータ３上でアプリケーションプログラムを実行し、フィールド機器２ａ〜２ｃと通信する。
【００１０】
特許文献１にはハイブリッド通信を行うＨＡＲＴ機器を接続した分散型制御システムが記載されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−３１８８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来からあるポータブル端末機器用のアプリケーションプログラムは、１対１通信をするための接続を前提にしているため、システム用コンピュータ３上で実行させるためにはプログラム変更または再設計が必要となる。変更点としては、通信相手とするフィールド機器を選択するための機器選択機能の追加、変換器（モデム）に代わって制御システムを経由してフィールド機器にアクセスするためのインターフェイスの変更等が必要になる。
【００１３】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、通信相手とするフィールド機器と１対１通信をする通信経路となる仮想通信チャンネルを構築する手段を設けることによって、１対１通信することを前提に設計されたポータブル端末装置用のアプリケーションプログラムを再設計することなく、各フィールド機器と１対１通信をすることが可能な通信システムを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような課題を解決するために、本発明は次のとおりの構成になっている。
（１）アナログ信号を入出力する複数のフィールド機器が接続されたコントローラと、このコントローラの上位側にあり制御システムを管理するシステム用コンピュータとを有する制御システムに対して、前記フィールド機器で入出力するアナログ信号にデジタル信号を重畳させ、フィールド機器と通信を行う通信システムにおいて、
前記複数のフィールド機器の中から通信相手とするフィールド機器を選択し、前記システム用コンピュータ及び前記コントローラを経由して前記選択したフィールド機器と１対１通信をする通信経路となる仮想通信チャンネルを構築する経路構築手段を有することを特徴とする通信システム。
【００１５】
（２）前記経路構築手段は、前記コントローラまたは前記システム用コンピュータの少なくとも一方に設けたことを特徴とする（１）に記載の通信システム。
【００１６】
（３）前記仮想通信チャンネルで伝達する通信信号を変換する変換手段を前記コントローラまたはシステム用コンピュータの少なくとも一方に設けたことを特徴とする（１）または（２）に記載の通信システム。
【００１７】
（４）前記仮想通信チャンネルが確立された状態で、前記システム用コンピュータ上でアプリケーションプログラムを起動し、前記仮想通信チャンネルを経由して前記選択したフィールド機器と１対１通信をする通信手段を有することを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の通信システム。
【００１８】
（５）前記通信手段は、前記アプリケーションプログラムを実行して通信相手のフィールド機器に対してパラメータ設定及び機器調整の少なくとも一方を行うことを特徴とする（４）に記載の通信システム。
【００１９】
（６）前記通信手段は、前記アプリケーションプログラムの実行を終了すると、前記仮想通信チャンネルを開放し、フィールド機器の選択を解除することを特徴とする（４）に記載の通信システム。
【００２０】
（７）前記仮想通信チャンネルとの接続箇所となる仮想シリアルポートを前記アプリケーションプログラムから指定することを特徴とする（４）に記載の通信システム。
【００２１】
（８）通信機能を備えた端末機器が行った通信を前記システム用コンピュータのシリアルポートで受け、前記仮想通信チャンネルを介してフィールド機器と通信することを特徴とする（４）に記載の通信システム。
【００２２】
（９）前記システム用コンピュータ上で実行する他のアプリケーションプログラムから仮想通信チャンネルに接続されていないフィールド機器へのアクセスがあったときは、これを許容する通信制御手段を有することを特徴とする（４）に記載の通信システム。
【００２３】
（１０）前記システム用コンピュータ上で実行する他のアプリケーションプログラムから仮想通信チャンネルに接続されているフィールド機器へのアクセスがあったときは、これを遮断する通信制御手段を有することを特徴とする（４）に記載の通信システム。
【００２４】
（１１）前記仮想通信チャンネルに流れる情報を捕捉し、フィールド機器に対して設定または調整されたパラメータを記録する記録手段を有することを特徴とする（１）乃至（１０）のいずれかに記載の通信システム。
【００２５】
（１２）前記仮想通信チャンネルを介した通信でフィールド機器のパラメータの調整または設定が終了した後に、当該フィールド機器のパラメータを読み出し、変更点の把握と記録を行う記録手段を有することを特徴とする（１）乃至（１１）のいずれかに記載の通信システム。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）通信相手とするフィールド機器と１対１通信をする通信経路となる仮想通信チャンネルを構築する経路構築手段を設けた。仮想通信チャンネルが確立された状態で、システム用コンピュータ上でアプリケーションプログラムを起動すると、仮想通信チャンネルを介して選択したフィールド機器と１対１通信をする。このとき、通信信号は変換器を通したのと同様な変換をして伝達される。
これによって、１対１通信することを前提に設計されたポータブル端末装置用のアプリケーションプログラムを再設計することなく、各フィールド機器と１対１通信をすることができる。
（２）１対１通信することを前提に設計されたポータブル端末装置用のアプリケーションプログラムをそのまま用いてフィールド機器のパラメータ設定、機器調整等の保守作業を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例を示す構成図である。図１で前出のものと同一のものは同一符号を付ける。
図１で、コントローラ１０はフィールド機器２０ａ〜２０ｃとの間でアナログ信号及びデジタル信号を交換できる。
【００２８】
システム用コンピュータ３０とコントローラ１０でプロセス制御システムを構成する。
システム用コンピュータ３０は、コントローラ１０の上位側にあり、プロセス制御システムを管理する。システム用コンピュータ３０は、コントローラ１０を経由してフィールド機器２０ａ〜２０ｃとデジタル信号を交換する。
【００２９】
システム用コンピュータ３０は、通信可能なフィールド機器を一覧表示する機能を備えている。表示は全てのフィールド機器を一覧表示するものでも、フィールド機器を種類や使用されている場所等によって階層表示するものでもよい。機器を表示することにより、システム用コンピュータ３０で統合機器管理を行う。
【００３０】
システム用コンピュータ３０の画面に表示されたフィールド機器２０ａ〜２０ｃの中から通信相手とするフィールド機器が選択される。
経路構築手段１１は、システム用コンピュータ３０及びコントローラ１０を経由して選択したフィールド機器と１対１通信をする通信経路となる仮想通信チャンネル４０を構築する。
【００３１】
なお、経路構築手段１１は、コントローラ１０またはシステム用コンピュータ３０の少なくとも一方に設けられていればよい。経路構築手段１１がコントローラ１０とシステム用コンピュータ３０の両方にまたがっているときは、システム用コンピュータ３０とコントローラ１０が連携動作して仮想通信チャンネルを構築する。
【００３２】
変換手段１２は仮想通信チャンネル４０を介して伝達する信号を変換する。
なお、変換手段１２は、コントローラ１０またはシステム用コンピュータ３０の少なくとも一方に設けていればよい。
【００３３】
ノート型パソコン上で実行する１対１通信用のプログラムでは、ノート型パソコンのＲＳ２３２Ｃポートに接続された変換器を利用してフィールド機器とデジタル通信することを前提にしているプログラムが多数ある。本発明では、経路構築手段１１と変換手段１２を設けたため、従来からある１対１通信を前提としたプログラムをそのまま用いてフィールド機器とデジタル通信できる。
【００３４】
通信手段３１は、仮想通信チャンネル４０が確立された状態で、システム用コンピュータ３０上でアプリケーションプログラム３２を起動し、仮想通信チャンネル４０を経由して、選択したフィールド機器が接続されたコントローラ１０のポートに対して１対１通信をする。このとき、通信信号は変換器を通したのと同じような変換をして伝達される。従って、起動されたアプリケーションプログラム３２は、図８の従来例のようにフィールド機器と１対１に接続されているのと何ら変わりなく、もしくは、システム経由であることを意識せずに動作を行い、フィールド機器との通信を実行できる。
【００３５】
通信手段３１は、アプリケーションプログラム３２を利用してフィールド機器内部のパラメータ設定、機器調整等の保全作業を行う。
必要な保全作業が終了し、アプリケーションプログラム３２が終了した後に、通信手段３１は仮想通信チャンネル４０を開放し、フィールド機器の選択を解除する。
【００３６】
図２は図１の通信システムの動作手順を示したフローチャートである。
フローチャートのステップ順に従って動作を説明する。
（Ａ１）システム用コンピュータ３０の画面上から１対１通信をするフィールド機器を選択する。
（Ａ２）経路構築手段１１は１対１通信をするための仮想通信チャンネルを構築する。
（Ａ３）アプリケーションプログラム３２を起動する。
（Ａ４）通信手段３１は、アプリケーションプログラム３２を実行し、仮想通信チャンネルを介してフィールド機器と通信し、フィールド機器のパラメータ設定、機器調整を行う。設定、調整には人によるアプリケーションプログラム３２の操作を伴ってもよい。
（Ａ５）通信手段３１は、パラメータ設定、機器調整が終わるとアプリケーションプログラム３２を終了する。
（Ａ６）通信手段３１は、仮想通信チャンネルを開放する。
【００３７】
図３は本発明の他の実施例を示す構成図である。
図３の実施例では、システム用コンピュータ３０上の仮想シリアルポート３３をアプリケーションプログラム３２から指定させ、仮想通信チャンネル４０を介してフィールド機器に信号を伝達する。
【００３８】
図３の実施例によれば、ＲＳ２３２Ｃ等の実シリアルポートと仮想シリアルポートは、ソフトウェア上はポート番号が違うのみとする等ことにより、アプリケーションプログラムの変更を不要とする。
【００３９】
図４は本発明の他の実施例を示す構成図である。
図４の実施例では、システム用コンピュータ３０上の実シリアルポート３４をアプリケーションプログラム３２から指定させて、実シリアルポート３４からの通信経路を同じコンピュータ上の別のシリアルポート３５に折り返し、シリアルポート３５の信号を仮想通信チャンネル４０を介してフィールド機器に伝達する。
【００４０】
図４の実施例は、アプリケーションプログラムでポート番号が固定されている際等に有効である。
【００４１】
図５は本発明の他の実施例を示す構成図である。
図５の実施例では、別のノート型パソコン５０に実装されたアプリケーションプログラム５１がシリアルポート５２に対して行った通信を、システム用コンピュータ３０のシリアルポート３６で受けて、仮想通信チャンネル４０を介してフィールド機器に伝達する。
【００４２】
図５の実施例によれば、システム用コンピュータ２０とは異なる動作環境を要するアプリケーションプログラムは、ノート型パソコンなどで動作させることが可能である。異なる動作環境とは、例えばＯＳやハードウェアが異なる環境である。
【００４３】
図６は本発明の他の実施例を示す構成図である。
図６の実施例では、別のノート型パソコン５０に実装されたアプリケーションプログラム５１がシリアルポート５２に対して行った通信を通信モデム５３を介してデジタル通信とし、このデジタル通信を通信モデム３７を介してシステム用コンピュータ３０のシリアルポート３６に伝える。または、アプリケーションプログラム６１と通信モデム６２を内蔵した専用ツール６０が行うデジタル通信を、通信モデム３７を介してシステム用コンピュータ３０のシリアルポート３６で受けて、仮想通信チャンネル４０を介してフィールド機器に伝達する。専用ツール６０は例えばハンドヘルドターミナルである。
図６のＢの部分で物理層を含めて１台のフィールド機器を模擬する。
【００４４】
図６の実施例は、専用ツールに完全に一体化したアプリケーションプログラムの活用に有効である。
【００４５】
図７は本発明の他の実施例を示す構成図である。
図７の実施例で、アプリケーションプログラム３２とフィールド機器２０ｃとの間で仮想通信チャンネル４０が構築されているとする。
この状態で、通信制御手段１３は、他のアプリケーションプログラム３８からフィールド機器２０ａへのアクセスがあったときは、これを許容する。このとき新たな仮想通信チャンネル４１を構築する。
また、アプリケーションプログラム３８からフィールド機器２０ｃへのアクセスがあったときは、これを遮断する。
【００４６】
なお、本発明の通信システムに対して次の付加的な機能を追加してもよい。
仮想通信チャンネルに流れる情報を捕捉し、フィールド機器に対して設定、調整されたパラメータを記録する記録手段をもたせてもよい。
仮想通信チャンネルを介した通信でフィールド機器のパラメータの調整、設定が終了した後に、当該フィールド機器のパラメータを読み出し、変更点の把握や記録を行う記録手段をもたせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】図１の通信システムの動作手順を示したフローチャートである。
【図３】図７は本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図４】図７は本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図５】図７は本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図６】図７は本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図７】図７は本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図８】従来における通信システムの構成例を示した図である。
【図９】従来における通信システムの構成例を示した図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  コントローラ
１１  経路構築手段
１２  変換手段
１３  通信制御手段
２０ａ〜２０ｃ  フィールド機器
３０  システム用コンピュータ
３１  通信手段
３２、５１、６１  アプリケーションプログラム
３３  仮想シリアルポート
４０、４１  仮想通信チャンネル
５０  ノート型パソコン
６０  専用ツール
【図１】
2006033651.tif 000003
【図２】
2006033651.tif 000004
【図３】
2006033651.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006033651.tif 000007
【図６】
2006033651.tif 000008
【図７】
2006033651.tif 000009
【図８】
2006033651.tif 000010
【図９】
2006033651.tif 000011