(57)【要約】【課題】  ファンクションブロックの二重化が可能なフィールドネットワークシステムを実現する。【解決手段】  フィールド機器をネットワークで相互に接続して構成されるフィールドネットワークシステムにおいて、ファンクションブロックと、正常動作時には第１の入力端子に印加された入力を出力端子を介してファンクションブロックに供給すると共に正常動作時以外には第２の入力端子に印加された入力を補正演算して出力端子を介してファンクションブロックに供給する入力二重化機能と、正常動作時には入力端子に印加されたファンクションブロックの出力を第１の出力端子から後段のメインのファンクションブロックに供給すると共に正常動作時以外には入力端子に印加されたファンクションブロックの出力を補正演算して第２の出力端子から後段のサブのファンクションブロックに供給する出力二重化機能とを設ける。【選択図】                    図１
2008123171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィールド機器をネットワークで相互に接続して構成されるフィールドネットワークシステムにおいて、
フィールド機器をモデル化したファンクションブロックと、
ネットワークを介して前記ファンクションブロックと相互接続され、正常動作時には第１の入力端子に印加された入力を出力端子を介して前記ファンクションブロックに供給すると共に正常動作時以外には第２の入力端子に印加された入力を補正演算して前記出力端子を介して前記ファンクションブロックに供給する入力二重化機能と、
前記ネットワークを介して前記ファンクションブロックと相互接続され、正常動作時には入力端子に印加された前記ファンクションブロックの出力を第１の出力端子から後段のメインのファンクションブロックに供給すると共に正常動作時以外には入力端子に印加された前記ファンクションブロックの出力を補正演算して第２の出力端子から後段のサブのファンクションブロックに供給する出力二重化機能と
を備えたことを特徴とするフィールドネットワークシステム。
【請求項２】
フィールド機器をネットワークで相互に接続して構成されるフィールドネットワークシステムにおいて、
フィールド機器と、
代替機であるフィールド機器と、
ネットワークを介して前記フィールド機器及び前記代替機であるフィールド機器と相互接続され、正常動作時には入力端子に印加された入力を第１の出力端子から前記フィールド機器に供給し、正常動作時以外には入力端子に印加された入力を補正演算して第２の出力端子から前記代替機であるフィールド機器に供給する出力二重化機能と、
ネットワークを介して前記フィールド機器及び前記代替機であるフィールド機器と相互接続され、正常動作時には第１の入力端子に印加された前記フィールド機器の出力を出力端子から出力し、正常動作時以外には第２の入力端子に印加された前記代替機であるフィールド機器の出力を補正演算して前記出力端子から出力する入力二重化機能と
を備えたことを特徴とするフィールドネットワークシステム。
【請求項３】
フィールド機器をネットワークで相互に接続して構成されるフィールドネットワークシステムにおいて、
センサが接続されたフィールド機器と、
他のセンサが接続され、前記他のセンサの測定値に基づき前記センサの測定値をシミュレーションするコンピュータと、
ネットワークを介して前記フィールド機器及び前記コンピュータと相互接続され、正常動作時には第１の入力端子に印加された前記フィールド機器の出力を出力端子から出力し、正常動作時以外には第２の入力端子に印加された前記コンピュータの出力を補正演算して前記出力端子から出力する入力二重化機能と
を備えたことを特徴とするフィールドネットワークシステム。
【請求項４】
前記入力二重化機能が、
前記第２の入力端子に印加された入力を補正演算して出力する入力補正演算機能と、
この入力補正演算機能の出力の正当性を検証すると共に正常動作時には前記第１の入力端子に印加された入力を選択し、正常動作時以外には前記入力補正演算機能の出力を選択して前記出力端子から出力する入力比較選択機能とから構成することを特徴とする
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のフィールドネットワークシステム。
【請求項５】
前記出力二重化機能が、
入力を補正演算して前記第２の出力端子に出力する出力補正演算機能と、
正常動作時には前記入力端子に印加された入力を前記第１の出力端子から出力し、正常動作時以外には前記入力端子に印加された入力を前記出力補正演算機能に出力する出力切替機能とから構成することを特徴とする
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のフィールドネットワークシステム。
【請求項６】
前記出力二重化機能が、
正常動作時、或いは、正常動作時以外に関わりなく前記入力端子に印加された入力を前記第１の出力端子から出力すると共に前記入力端子に印加された入力を補正演算して前記第２の出力端子から出力することを特徴とする
請求項１乃至請求項３にずれかに記載のフィールドネットワークシステム。
【請求項７】
前記入力二重化機能、前記ファンクションブロック及び前記出力二重化機能の内部のパラメータが外部から参照、若しくは、設定可能であることを特徴とする
請求項１記載のフィールドネットワークシステム。
【請求項８】
前記入力二重化機能、前記フィールド機器、前記代替機であるフィールド機器及び前記出力二重化機能の内部のパラメータが外部から参照、若しくは、設定可能であることを特徴とする
請求項２記載のフィールドネットワークシステム。
【請求項９】
前記フィールド機器、前記コンピュータ及び前記入力二重化機能の内部のパラメータが外部から参照、若しくは、設定可能であることを特徴とする
請求項３記載のフィールドネットワークシステム。
【請求項１０】
前記入力比較選択機能が、
前記第１の入力端子に印加された入力と前記入力補正演算機能の出力との差分を常時比較して、その差分が予め設定された値を超過しない場合は正当であるとして検証を行うことを特徴とする
請求項４記載のフィールドネットワークシステム。
【請求項１１】
前記入力比較選択機能が、
前記差分が予め設定された値を超過した場合に前記差分が小さくなるように前記入力補正演算機能のパラメータを調整することを特徴とする
請求項１０記載のフィールドネットワークシステム。
【請求項１２】
前記ネットワークが、
フィールドバス、若しくは、ＩＰネットワークであることを特徴とする
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のフィールドネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィールド機器をネットワークで相互に接続して構成されるフィールドネットワークシステムに関し、特にファンクションブロックの二重化が可能なフィールドネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のフィールド機器をネットワークで相互に接続して構成されるフィールドネットワークシステムに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−０７６０７７号公報
【特許文献２】特開平１０−１７７４０１号公報
【特許文献３】特開平１０−１７７４１０号公報
【特許文献４】特開平１１−１２７１７９号公報
【特許文献５】特開２００３−１９５９０３号公報
【０００４】
図８は従来のフィールド機器をモデル化したファンクションブロックの一例を示す構成ブロック図である。図８において１は入力端子、２は入力端子に入力されたデータの演算を行う演算機能、３は出力端子、４はファンクションブロックに標準パラメータ、或いは、固有のパラメータである。また、１，２，３及び４はフィールド機器をモデル化したファンクションブロック５０を構成している。
【０００５】
入力端子１は演算機能２の入力に接続され、演算機能２の出力は出力端子３に接続される。また、パラメータ４は演算機能２に相互に接続される。
【０００６】
演算機能２は、前段のファンクションブロックから入力端子１に入力されたデータをパラメータ４に基づき適宜演算処理すると共に、出力端子３から後段のファンクションブロックに対して出力する。
【０００７】
図９はこのような複数のファンクションブロックを接続して構築したＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御を行うフィールドネットワークシステムの一例を示す構成ブロック図である。ちなみに、ネットワークとしては”ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ  Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）”を用いる。図９中”ＡＩ”はアナログ入力機能、図９中”ＰＩＤ”はＰＩＤ制御機能、図９中”ＡＯ”はアナログ出力機能である。
【０００８】
図９中”ＡＩ”に示すアナログ入力機能の出力端子は図９中”ＰＩＤ”に示すＰＩＤ制御機能の一方の入力端子に接続され、図９中”ＰＩＤ”に示すＰＩＤ制御機能の出力端子は図９中”ＡＯ”に示すアナログ出力機能の入力端子に接続される。
【０００９】
また、図９中”ＡＯ”に示すアナログ出力機能の出力端子は図９中”ＰＩＤ”に示すＰＩＤ制御機能の他方の入力端子に接続される。
【００１０】
さらに、図１０は図９に示すフィールドネットワークシステムをより具体的に説明する説明図である。図１０中”ＡＩ”に示すアナログ入力機能は、図１０中”ＩＮ０１”、”ＦＮ０１”、”ＯＴ０１”及び”ＰＲ０１”にそれぞれ示す入力端子、演算機能、出力端子及びパラメータから構成される。
【００１１】
同様に、図１０中”ＰＩＤ”に示すＰＩＤ制御機能は、図１０中”ＩＮ０２”、”ＩＮ０３”、”ＦＮ０２”、”ＯＴ０２”及び”ＰＲ０２”にそれぞれ示す２つの入力端子、演算機能、出力端子及びパラメータから構成され、図１０中”ＡＯ”に示すアナログ出力機能は、図１０中”ＩＮ０４”、”ＦＮ０３”、”ＯＴ０３”及び”ＰＲ０３”にそれぞれ示す入力端子、演算機能、出力端子及びパラメータから構成される。
【００１２】
図１０中”ＯＴ０１”に示す”ＡＩ”の出力端子は図１０中”ＩＮ０２”に示す”ＰＩＤ”の入力端子に接続され、図１０中”ＯＴ０２”に示す”ＰＩＤ”の出力端子は図１０中”ＩＮ０４”に示す”ＡＯ”の入力端子に接続される。そして、図１０中”ＯＴ０３”に示す”ＡＯ”の出力端子は図１０中”ＩＮ０３”に示す”ＰＩＤ”の入力端子に接続される。
【００１３】
ここで、図９（図１０）に示すフィールドネットワークシステムの動作を説明する。図９中”ＡＩ”に示すアナログ入力機能で取り込まれたアナログ信号は出力として図９中”ＰＩＤ”に示すＰＩＤ制御機能に供給され、一方、図９中”ＡＯ”に示すアナログ出力機能からの出力であるアナログ信号もまた図９中”ＰＩＤ”に示すＰＩＤ制御機能に供給される。
【００１４】
そして、図９中”ＰＩＤ”に示すＰＩＤ制御機能は、図９中”ＡＩ”に示すアナログ入力機能からのアナログ信号及び図９中”ＡＯ”に示すアナログ出力機能からのアナログ信号に基づきＰＩＤ演算を行い、演算結果を図９中”ＡＯ”に示すアナログ出力機能に供給する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、図９等に示す従来例では、フィールドネットワークシステムの構築時に各ファンクションブロック（フィールド機器）間の接続先を確定する必要性があり、フィールドネットワークシステム構築後に動的に接続先を変更することは困難であると言った問題点があった。
【００１６】
言い換えれば、特定の機能を二重化して必要に応じて（動的に）接続先を切り換えることが困難であると言った問題点があった。このため、従来ではケーブルを含むハードウェアをまるごと二重化することにより、冗長化を実現している。
【００１７】
また、ネットワークが”ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ  Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（登録商標）”であった場合、通信スケジュールはリンクアクティブスケジューラ（ＬＡＳ）が管理しており、ネットワーク構築時に確定した通信経路はシステム動作中に変更できない。フィールド機器が高性能化してデータ収集管理機能、校正機能、診断機能等の高度な自律機能を有するようになっても、それらの情報のための通信経路は、ネットワーク構築時に決められた経路から逸脱することはできないと言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、ファンクションブロックの二重化が可能なフィールドネットワークシステムを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
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、
フィールド機器をネットワークで相互に接続して構成されるフィールドネットワークシステムにおいて、
フィールド機器をモデル化したファンクションブロックと、ネットワークを介して前記ファンクションブロックと相互接続され、正常動作時には第１の入力端子に印加された入力を出力端子を介して前記ファンクションブロックに供給すると共に正常動作時以外には第２の入力端子に印加された入力を補正演算して前記出力端子を介して前記ファンクションブロックに供給する入力二重化機能と、前記ネットワークを介して前記ファンクションブロックと相互接続され、正常動作時には入力端子に印加された前記ファンクションブロックの出力を第１の出力端子から後段のメインのファンクションブロックに供給すると共に正常動作時以外には入力端子に印加された前記ファンクションブロックの出力を補正演算して第２の出力端子から後段のサブのファンクションブロックに供給する出力二重化機能とを備えたことにより、ファンクションブロックの入出力の二重化が可能になる。
【００１９】
請求項２記載の発明は、
フィールド機器をネットワークで相互に接続して構成されるフィールドネットワークシステムにおいて、
フィールド機器と、代替機であるフィールド機器と、ネットワークを介して前記フィールド機器及び前記代替機であるフィールド機器と相互接続され、正常動作時には入力端子に印加された入力を第１の出力端子から前記フィールド機器に供給し、正常動作時以外には入力端子に印加された入力を補正演算して第２の出力端子から前記代替機であるフィールド機器に供給する出力二重化機能と、ネットワークを介して前記フィールド機器及び前記代替機であるフィールド機器と相互接続され、正常動作時には第１の入力端子に印加された前記フィールド機器の出力を出力端子から出力し、正常動作時以外には第２の入力端子に印加された前記代替機であるフィールド機器の出力を補正演算して前記出力端子から出力する入力二重化機能とを備えたことにより、フィールド機器の二重化が可能になる。
【００２０】
請求項３記載の発明は、
フィールド機器をネットワークで相互に接続して構成されるフィールドネットワークシステムにおいて、
センサが接続されたフィールド機器と、他のセンサが接続され、前記他のセンサの測定値に基づき前記センサの測定値をシミュレーションするコンピュータと、ネットワークを介して前記フィールド機器及び前記コンピュータと相互接続され、正常動作時には第１の入力端子に印加された前記フィールド機器の出力を出力端子から出力し、正常動作時以外には第２の入力端子に印加された前記コンピュータの出力を補正演算して前記出力端子から出力する入力二重化機能とを備えたことにより、メインとなるフィールド機器に代替可能なフィールド機器が存在しない場合であっても二重化（冗長化）が可能になる。
【００２１】
請求項４記載の発明は、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明であるフィールドネットワークシステムにおいて、
前記入力二重化機能が、
前記第２の入力端子に印加された入力を補正演算して出力する入力補正演算機能と、この入力補正演算機能の出力の正当性を検証すると共に正常動作時には前記第１の入力端子に印加された入力を選択し、正常動作時以外には前記入力補正演算機能の出力を選択して前記出力端子から出力する入力比較選択機能とから構成することにより、ファンクションブロックの入出力の二重化等が可能になる。
【００２２】
請求項５記載の発明は、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明であるフィールドネットワークシステムにおいて、
前記出力二重化機能が、
入力を補正演算して前記第２の出力端子に出力する出力補正演算機能と、正常動作時には前記入力端子に印加された入力を前記第１の出力端子から出力し、正常動作時以外には前記入力端子に印加された入力を前記出力補正演算機能に出力する出力切替機能とから構成することにより、ファンクションブロックの入出力の二重化等が可能になる。
【００２３】
請求項６記載の発明は、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明であるフィールドネットワークシステムにおいて、
前記出力二重化機能が、
正常動作時、或いは、正常動作時以外に関わりなく前記入力端子に印加された入力を前記第１の出力端子から出力すると共に前記入力端子に印加された入力を補正演算して前記第２の出力端子から出力することにより、ファンクションブロックの入出力の二重化等が可能になる。
【００２４】
請求項７記載の発明は、
請求項１記載の発明であるフィールドネットワークシステムにおいて、
前記入力二重化機能、前記ファンクションブロック及び前記出力二重化機能の内部のパラメータが外部から参照、若しくは、設定可能であることにより、ファンクションブロックの入出力の二重化等が可能になる。
【００２５】
請求項８記載の発明は、
請求項２記載の発明であるフィールドネットワークシステムにおいて、
前記入力二重化機能、前記フィールド機器、前記代替機であるフィールド機器及び前記出力二重化機能の内部のパラメータが外部から参照、若しくは、設定可能であることにより、ファンクションブロックの入出力の二重化等が可能になる。
【００２６】
請求項９記載の発明は、
請求項３記載の発明であるフィールドネットワークシステムにおいて、
前記フィールド機器、前記コンピュータ及び前記入力二重化機能の内部のパラメータが外部から参照、若しくは、設定可能であることにより、ファンクションブロックの入出力の二重化等が可能になる。
【００２７】
請求項１０記載の発明は、
請求項４記載の発明であるフィールドネットワークシステムにおいて、
前記入力比較選択機能が、
前記第１の入力端子に印加された入力と前記入力補正演算機能の出力との差分を常時比較して、その差分が予め設定された値を超過しない場合は正当であるとして検証を行うことにより、ファンクションブロックの入出力の二重化等が可能になる。
【００２８】
請求項１１記載の発明は、
請求項１０記載の発明であるフィールドネットワークシステムにおいて、
前記入力比較選択機能が、
前記差分が予め設定された値を超過した場合に前記差分が小さくなるように前記入力補正演算機能のパラメータを調整することにより、第２の入力端子からの入力の値の変動等に関わりなく、入力補正演算機能のパラメータが最適に調整されサブの入力の正当性が担保されることになる。
【００２９】
請求項１２記載の発明は、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明であるフィールドネットワークシステムにおいて、
前記ネットワークが、
フィールドバス、若しくは、ＩＰネットワークであることにより、ファンクションブロックの入出力の二重化等が可能になる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，４，５、６，７，８，９，１０及び請求項１２の発明によれば、入出力を二重化したいファンクションブロックの前段及び後段に入力二重化機能及び出力二重化機能をそれぞれ設け、正常動作時にはメインの入力を当該ファンクションブロックに供給し、正常動作時以外にはサブの入力を補正演算して当該ファンクションブロックに供給すると共に正常動作時には当該ファンクションブロックの出力を後段のメインのファンクションブロックに供給し、正常動作時以外には当該ファンクションブロックの出力を補正演算して後段のサブのファンクションブロックに供給することにより、ファンクションブロックの入出力の二重化が可能になる。
【００３１】
言い換えれば、ネットワークの通信経路に予め切り替え可能な通信経路を構築、或いは、動的な通信経路の変更か可能なネットワーク方式を導入することにより、ファンクションブロックの入出力の二重化が可能になる。
【００３２】
また、請求項２，４，５，６，７，８，９，１０及び請求項１２の発明によれば、２つのフィールド機器の前段及び後段に出力二重化機能及び入力二重化機能をそれぞれ設け、正常動作時には入力をメインの出力端子からフィールド機器に供給し、正常動作時以外には入力を補正演算してサブの出力端子から代替機であるフィールド機器に供給すると共に正常動作時にはメインの入力端子に印加されたフィールド機器の出力を出力し、正常動作時以外にはサブの入力端子に印加された代替機であるフィールド機器の出力を補正演算して出力することにより、フィールド機器の二重化が可能になる。
【００３３】
言い換えれば、ネットワークの通信経路に予め切り替え可能な通信経路を構築、或いは、動的な通信経路の変更か可能なネットワーク方式を導入することにより、フィールド機器の二重化が可能になる。
【００３４】
また、請求項３，４，５，６，７，８，９，１０及び請求項１２の発明によれば、メインとなるフィールド機器が特定の測定点における測定値を他のフィールド機器の測定値に基づきコンピュータ上でシミュレーションすることにより、メインとなるフィールド機器に代替可能なフィールド機器が存在しない場合であっても二重化（冗長化）が可能になる。
【００３５】
言い換えれば、ネットワークの通信経路に予め切り替え可能な通信経路を構築、或いは、動的な通信経路の変更か可能なネットワーク方式を導入することにより、メインとなるフィールド機器に代替可能なフィールド機器が存在しない場合であっても二重化（冗長化）が可能になる。
【００３６】
さらに、請求項１１の発明によれば、入力比較選択機能が、予め設定された値を超過した場合には、当該差分が小さくなるように入力補正演算機能のパラメータを調整することにより、サブの入力端子からの入力の値の変動等に関わりなく、入力補正演算機能のパラメータが最適に調整されサブの入力の正当性が担保されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係るファンクションブロックの入出力を二重化したフィールドネットワークシステムの一実施例を示す構成ブロック図である。
【００３８】
図１において５は二重化された入力を適宜選択して後段に出力する入力二重化機能、６は図８等に示すフィールド機器をモデル化したファンクションブロック、７は入力を二重化して後段に出力させる出力二重化機能である。
【００３９】
入力二重化機能５において、図１中”ＩＮ１１”は通常動作時に入力として機能するメインの入力端子、図１中”ＩＮ１２”は通常動作時以外に入力として機能するサブの入力端子、図１中”ＯＴ１１”は出力端子である。
【００４０】
また、ファンクションブロック６において、図１中”ＩＮ１３”は入力端子、図１中”ＯＴ１２”は出力端子である。さらに、出力二重化機能７において、図１中”ＩＮ１４”は入力端子、図１中”ＯＴ１３”は通常動作時に出力として機能するメインの出力端子、図１中”ＯＴ１４”は通常動作時以外に出力として機能するサブの出力端子である。
【００４１】
図１中”ＯＴ１１”に示す入力二重化機能５の出力端子は図１中”ＩＮ１３”に示すファンクションブロック６の入力端子に接続され、図１中”ＯＴ１２”に示すファンクションブロック６の出力端子は図１中”ＩＮ１４”に示す出力二重化機能７の入力端子に接続される。
【００４２】
ちなみに、図１中では図示していないが、図１中”ＩＮ１１”に示す入力二重化機能５のメインの入力端子には、前段のメインのファンクションブロック（フィールド機器）の出力端子が接続され、図１中”ＩＮ１２”に示す入力二重化機能５のサブの入力端子にはメインのファンクションブロック（フィールド機器）と代替可能な前段のファンクションブロック（フィールド機器）の出力端子が接続される。
【００４３】
同様に、図１中”ＯＴ１３”に示す出力二重化機能７のメインの出力端子は、後段のメインのファンクションブロック（フィールド機器）の入力端子に接続され、図１中”ＯＴ１４”に示す出力二重化機能７のサブの出力端子は、メインのファンクションブロック（フィールド機器）と代替可能な後段のファンクションブロック（フィールド機器）の入力端子に接続される。
【００４４】
また、図２は入力二重化機能の具体例を示す構成ブロック図である。図２において８は通常動作時に入力として機能するメインの入力端子、９は通常動作時以外に入力として機能するサブの入力端子、１０はサブの入力端子９に印加された入力を補正演算する入力補正演算機能、１１はメインの入力端子８とサブの入力端子９の入力を相互比較して検証すると共に一方の入力を選択する入力比較選択機能、１２は出力端子である。また、８，９，１０，１１及び１２は入力二重化機能５１を構成している
【００４５】
メインの入力端子８は入力比較選択機能１１の一方の入力端子に接続され、サブの入力端子９は入力補正演算機能１０の入力端子に接続される。入力補正演算機能１０の出力は入力比較選択機能１１の他方の入力端子に接続され、入力比較選択機能１１の出力は出力端子１２に接続される。
【００４６】
一方、図３は出力二重化機能の具体例を示す構成ブロック図である。図３において１３は入力端子、１４は入力端子１３からの入力を切り替える出力切替機能、１５は入力に基づき出力を補正演算する出力補正演算機能、１６は通常動作時に出力として機能するメインの出力端子、１７は通常動作時以外に出力として機能するサブの出力端子である。また、１３，１４，１５，１６及び１７は出力二重化機能５２を構成している。
【００４７】
入力端子１３は出力切替機能１４の入力端子に接続され、出力切替機能１４の一方の出力はメインの出力端子１６に接続される。出力切替機能１４の他方の出力は出力補正演算機能１５の入力端子に接続され、出力補正演算機能１５の出力はサブの出力端子１７に接続される。
【００４８】
ここで、図１に示す実施例の動作を図４及び図５を用いて説明する。図４は入力二重化機能の動作を説明するフロー図、図５は出力二重化機能の動作を説明するフロー図である。
【００４９】
図２において、入力補正演算機能１０は、メインの入力端子８からの入力とサブの入力端子９からの入力との差分を補正するように、サブの入力端子９からの入力を予め設定されているパラメータに基づき補正演算処理を行って入力比較選択機能１１に供給する。
【００５０】
そして、図４中”Ｓ００１”において入力二重化機能５１（具体的には入力比較選択手段１１）は、通常動作であるか否かを判断する。例えば、メインの入力端子８に接続されておる前段のメインのファンクションブロック（図示せず。）からの情報の途絶やその他の要因に基づき通常動作であるか否かを判断する。
【００５１】
もし、図４中”Ｓ００１”で通常動作であると判断した場合には、図４中”Ｓ００２”において入力二重化機能５１（具体的には入力比較選択機能１１）は、メインの入力端子８に印加された入力を選択して出力端子１２から後段のファンクションブロック６に出力させる。
【００５２】
また、図４中”Ｓ００３”において入力二重化機能５１（具体的には入力比較選択機能１１）は、サブの入力の正当性を検証する。例えば、入力比較選択機能１１は、メインの入力端子８に印加された入力とサブの入力端子９に印加された入力との差分を常時比較して、その差分が予め設定された値を超過しない場合は正当であると判断する。
【００５３】
もし、図４中”Ｓ００１”において通常動作ではないと判断された場合には、図４中”Ｓ００４”において入力二重化機能５１（具体的には入力比較選択機能１１）は、入力補正演算済みのサブの入力端子９に印加された入力、言い換えれば、入力補正演算機能１０からの出力を選択して出力端子１２から後段のファンクションブロック６に出力させる。
【００５４】
すなわち、入力二重化機能５１は、正常動作時では、前段のメインのファンクションブロック（図示せず。）からの入力を後段のファンクションブロック６に供給し、正常動作時以外では、メインのファンクションブロック（フィールド機器）と代替可能な前段のファンクションブロック（フィールド機器）からの入力を後段のファンクションブロック６に供給する。
【００５５】
一方、図３において、出力補正演算機能１５は、出力切替機能１４からの出力をサブの出力端子１７の後段に接続されているサブのファンクションブロック（図示せず。）の入力仕様等に合致するように補正演算処理を行って出力する。
【００５６】
そして、図５中”Ｓ１０１”において出力二重化機能５２（具体的には出力切替機能１４）は、通常動作であるか否かを判断する。例えば、メインの出力端子１６に接続されている後段のメインのファンクションブロック（図示せず。）からの異常検出やその他の要因に基づき通常動作であるか否かを判断する。
【００５７】
もし、図５中”Ｓ１０１”において通常動作であると判断した場合には、図５中”Ｓ１０２”において出力二重化機能５２（具体的には出力切替機能１４）は、入力端子１３に印加された入力である前段のファンクションブロック６の出力を切り替えてメインの出力端子１６から出力させる。
【００５８】
もし、図５中”Ｓ１０１”において通常動作ではないと判断された場合には、図５中”Ｓ１０３”において出力二重化機能５２（具体的には出力切替機能１４）は、出力補正演算済みの入力端子に印加された入力、言い換えれば、出力補正演算機能１５からの出力を選択してサブの出力端子１７から出力させる。
【００５９】
すなわち、出力二重化機能５２は、正常動作時では、前段のファンクションブロック６からの入力を後段のメインのファンクションブロックに供給し、正常動作時以外では、前段のファンクションブロック６からの入力を補正演算した上で、メインのファンクションブロック（フィールド機器）と代替可能な後段のファンクションブロック（フィールド機器）に供給する。
【００６０】
この結果、入出力を二重化したいファンクションブロックの前段及び後段に入力二重化機能５１及び出力二重化機能５２をそれぞれ設け、正常動作時にはメインの入力を当該ファンクションブロックに供給し、正常動作時以外にはサブの入力を補正演算して当該ファンクションブロックに供給すると共に正常動作時には当該ファンクションブロックの出力を後段のメインのファンクションブロックに供給し、正常動作時以外には当該ファンクションブロックの出力を補正演算して後段のサブのファンクションブロックに供給することにより、ファンクションブロックの入出力の二重化が可能になる。
【００６１】
なお、図１に示す実施例ではフィールド機器（ファンクションブロック）を相互接続するネットワークに関しては何ら限定しておらず、ネットワークとして従来例のようにフィールドバス（登録商標）を用いても、動的に接続先の変更が可能で、自律的な通信も可能なのでＩＰ（Internet Protocol）ネットワークを用いても構わない。
【００６２】
また、図１に示す実施例では、出力二重化機能５２は、正常動作時では、メインの出力端子から後段に出力し、正常動作時以外では、サブの出力端子から後段に出力しているが、正常動作等に関わりなく、メインの出力端子及びサブの出力端子から常時出力しても構わない。
【００６３】
また、図１に示す実施例では、入力比較選択機能１１は、メインの入力端子８からの入力とサブの入力端子９に印加された入力との差分を常時比較して、その差分が予め設定された値を超過しない場合は正当であると判断しているが、予め設定された値を超過した場合には、当該差分が小さくなるように入力補正演算機能１０のパラメータを調整しても構わない。
【００６４】
この場合には、サブの入力端子９に印加された入力の値の変動等に関わりなく、入力補正演算機能１０のパラメータが最適に調整されサブの入力の正当性が担保されることになる。
【００６５】
また、図１に示す実施例では１つのファンクションブロックの入力系と出力系をメインとサブとで二重化して入出力を冗長化しているが、１つメインと複数のサブを有する３系統以上の冗長化も可能である。
【００６６】
また、図１に示す実施例では１つのファンクションブロックの入力系と出力系をメインとサブとで二重化して冗長化しているが、フィールド機器自体を二重化しても構わない。
【００６７】
図６はフィールド機器を二重化した場合の本発明に係るフィールドネットワークシステムの他の実施例を示す構成ブロック図である。図６において１８及び２１は図１に示すような二重化ファンクションブロック、１９はフィールド機器（ファンクションブロック）、２０はフィールド機器１９の代替機となるフィールド機器（ファンクションブロック）である。
【００６８】
二重化ファンクションブロック１８において、図６中”ＩＮ２１”は通常動作時に入力として機能するメインの入力端子、図６中”ＩＮ２２”は通常動作時以外に入力として機能するサブの入力端子、図６中”ＯＴ２１”は出力端子は通常動作時に出力として機能するメインの出力端子、図６中”ＯＴ２２”は通常動作時以外に出力として機能するサブの出力端子である。
【００６９】
また、フィールド機器１９において、図６中”ＩＮ２３”は入力端子、図６中”ＯＴ２３”は出力端子であり、同様に、フィールド機器２０において、図６中”ＩＮ２４”は入力端子、図６中”ＯＴ２４”は出力端子である。
【００７０】
さらに、二重化ファンクションブロック２１において、図６中”ＩＮ２５”は通常動作時に入力として機能するメインの入力端子、図６中”ＩＮ２６”は通常動作時以外に入力として機能するサブの入力端子、図６中”ＯＴ２５”は出力端子は通常動作時に出力として機能するメインの出力端子、図６中”ＯＴ２６”は通常動作時以外に出力として機能するサブの出力端子である。
【００７１】
図６中”ＯＴ２１”に示す二重化ファンクションブロック１８のメインの出力端子は図６中”ＩＮ２３”に示すフィールド機器１９の入力端子に接続され、図６中”ＯＴ２２”に示す二重化ファンクションブロック１８のサブの出力端子は図６中”ＩＮ２４”に示すフィールド機器２０の入力端子に接続される。
【００７２】
また、図６中”ＯＴ２３”に示すフィールド機器１９の出力端子は図６中”ＩＮ２５”に示す二重化ファンクションブロック２１のメインの入力端子に接続され、図６中”ＯＴ２４”に示すフィールド機器２０の出力端子は図６中”ＩＮ２６”に示す二重化ファンクションブロック２１のサブの入力端子に接続される。
【００７３】
ここで、図６に示す実施例の動作を説明する。二重化ファンクションブロック１８及び二重化ファンクションブロック２１は前述の通りであるので説明は省略する。
【００７４】
正常動作時では、二重化ファンクションブロック１８の動作により、図６中”ＩＮ２１”に示すメインの入力端子に印加された入力がフィールド機器１９に供給され、二重化ファンクションブロック２１の動作によりフィールド機器１９の出力が図６中”ＯＴ２５”に示すメインの出力端子から出力される。
【００７５】
同様に、正常動作時以外では、二重化ファンクションブロック１８の動作により、図６中”ＩＮ２２”に示すサブの入力端子に印加された入力が代替機であるフィールド機器２０に供給され、二重化ファンクションブロック２１の動作により代替機であるフィールド機器２０の出力が図６中”ＯＴ２６”に示すサブの出力端子から出力される。
【００７６】
但し、フィールド機器１９と代替機であるフィールド機器２０との性能上の差異は二重化ファンクションブロック内の入力補正演算機能や出力補正演算機能により吸収する。
【００７７】
例えば、代替機であるフィールド機器２０がフィールド機器１９とはパラメータ（積分時間、応答時間、制御周期等）が異なる場合には、入力補正演算機能や出力補正演算機能はゲイン調整、応答時間調整、入力範囲制限、変化率制限等の処置を行う。
【００７８】
また、例えば、代替機であるフィールド機器２０がフィールド機器１９よりも低精度、低分解能、高ノイズ等である場合には、入力補正演算機能や出力補正演算機能は平均化処理を行ったり、ヒステリシスを設けて対ノイズ性を向上させる。
【００７９】
この結果、２つのフィールド機器の前段及び後段に出力二重化機能及び入力二重化機能をそれぞれ設け、正常動作時には入力をメインの出力端子からフィールド機器に供給し、正常動作時以外には入力を補正演算してサブの出力端子から代替機であるフィールド機器に供給すると共に正常動作時にはメインの入力端子に印加されたフィールド機器の出力を出力し、正常動作時以外にはサブの入力端子に印加された代替機であるフィールド機器の出力を補正演算して出力することにより、フィールド機器の二重化が可能になる。
【００８０】
また、代替機としてフィールド機器の代わりにコンピュータ上のシミュレーションによる仮想的なフィールド機器（以下、仮想フィールド機器と呼ぶ。）を用いても構わない。
【００８１】
すなわち、図６中のフィールド機器２０の代わりに仮想フィールド機器で置き換えて、正常動作時以外では、二重化ファンクションブロック１８からの入力を当該仮想フィールド機器に供給し、仮想フィールド機器からの出力を二重化ファンクションブロック２１の動作により取り出すことにより、フィールド機器の二重化が可能になる。
【００８２】
また、この場合には、実機であるフィールド機器１９と仮想フィール機器とを比較することにより、コンピュータ上の仮想フィールド機器のシミュレーションアルゴリズムを検証することが可能になる。
【００８３】
さらに、図６等に示す実施例では二重化する２つのフィールド機器１９及び２０の入力側及び出力側にそれぞれ二重化ファンクションブロック１８及び２１を設けているが、入力側に出力二重化機能を、出力側に入力二重化機能を設けてもフィール機器の二重化は可能である。
【００８４】
また、図７は本発明に係るフィールドネットワークシステムの他の実施例を示す構成ブロック図である。図７においてはメインとなるフィールド機器が特定の測定点における物理量を測定するセンサであり、代替するセンサが存在しない場合を想定している。
【００８５】
図７において２２，２３及び２４は測定点における物理量を測定するセンサであるフィール機器、２５はセンサであるフィールド機器からのデータを取り込むフィールド機器、２６はシミュレーションを行うコンピュータ、２７は図１に示すような二重化ファンクションブロックである。
【００８６】
フィールド機器２５において、図７中”ＩＮ３１”は入力端子、図７中”ＯＴ３１は出力端子であり、コンピュータ２６において図７中”ＩＮ３２”及び”ＩＮ３３”は２つの入力端子、図７中”ＯＴ３２は出力端子である。
【００８７】
また、二重化ファンクションブロック２７において、図７中”ＩＮ３４”は通常動作時に入力として機能するメインの入力端子、図７中”ＩＮ３５”は通常動作時以外に入力として機能するサブの入力端子、図７中”ＯＴ３３”は出力端子は通常動作時に出力として機能するメインの出力端子、図７中”ＯＴ３４”は通常動作時以外に出力として機能するサブの出力端子である。
【００８８】
フィールド機器２３の出力は図７中”ＩＮ３１”に示すフィールド機器２５の入力端子に入力され、フィールド機器２２及びフィールド機器２４の出力は図７中”ＩＮ３２”及び”ＩＮ３３”に示すコンピュータ２６の２つの入力端子にそれぞれ入力される。
【００８９】
図７中”ＯＴ３１”に示すフィールド機器２５の出力端子は図７中”ＩＮ３４”に示す二重化ファンクションブロック２７のメインの入力端子に接続され、図７中”ＯＴ３２”に示すコンピュータ２６の出力端子は図７中”ＩＮ３５”に示す二重化ファンクションブロック２７のサブの入力端子に接続される。
【００９０】
ここで、図７に示す実施例の動作を説明する。通常動作時では、フィールド機器２３における測定値がフィール機器２５を介して図７中”ＩＮ３４”に示す二重化ファンクションブロック２７のメインの入力端子から取り込まれ、図７中”ＯＴ３３”に示すメインの出力端子から出力される。
【００９１】
一方、通常動作時以外では、フィールド機器２３を代替するフィールド機器が存在しないので、コンピュータ２５はフィールド機器２２及びフィールド機器２４の測定値に基づき不具合等の生じたフィールド機器２３の測定値をシミュレーションすると共に図７中”ＩＮ３５”に示す二重化ファンクションブロック２７のサブの入力端子に供給する。
【００９２】
例えば、フィールド機器２２及びフィールド機器２４の測定値を用いて直線補間等の演算（シミュレーション）を行うことにより、フィールド機器２３の測定値をシミュレートする。
【００９３】
この結果、メインとなるフィールド機器が特定の測定点における測定値を他のフィールド機器の測定値に基づきコンピュータ上でシミュレーションすることにより、メインとなるフィールド機器に代替可能なフィールド機器が存在しない場合であっても二重化（冗長化）が可能になる。
【００９４】
また、図７に示す実施例ではフィールド機器２５及びコンピュータ２６の出力側に二重化ファンクションブロック２７を設けているが、出力側に入力二重化機能を設けても、メインとなるフィールド機器に代替可能なフィールド機器が存在しない場合であっても二重化（冗長化）が可能になる。
【００９５】
また、図１、図６及び図７等に示す実施例においてファンクションブロック、フィールド機器、コンピュータ、入力二重化機能、出力二重化機能、或いは、二重化ファンクションブロック等において内部のパラメータを外部から参照、若しくは、設定可能にしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明に係るファンクションブロックの入出力を二重化したフィールドネットワークシステムの一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】入力二重化機能の具体例を示す構成ブロック図である。
【図３】出力二重化機能の具体例を示す構成ブロック図である。
【図４】入力二重化機能の動作を説明するフロー図である。
【図５】出力二重化機能の動作を説明するフロー図である。
【図６】フィールド機器を二重化した場合の本発明に係るフィールドネットワークシステムの他の実施例を示す構成ブロック図である。
【図７】本発明に係るフィールドネットワークシステムの他の実施例を示す構成ブロック図である。
【図８】従来のフィールド機器をモデル化したファンクションブロックの一例を示す構成ブロック図である。
【図９】複数のファンクションブロックを接続して構築したＰＩＤ制御を行うフィールドネットワークシステムの一例を示す構成ブロック図である。
【図１０】フィールドネットワークシステムをより具体的に説明する説明図である。
【符号の説明】
【００９７】
１，８，９，１３  入力端子
２  演算機能
３，１２，１６，１７  出力端子
４  パラメータ
５，５１  入力二重化機能
６，５０  ファンクションブロック
７，５２  出力二重化機能
１０  入力補正演算機能
１１  入力比較選択機能
１４  出力切替機能
１５  出力補正演算機能
１８，２１，２７  二重化ファンクションブロック
１９，２０，２２，２３，２４，２５  フィールド機器
２６  コンピュータ
【図１】
2008123171.tif 000003
【図２】
2008123171.tif 000004
【図３】
2008123171.tif 000005
【図４】
2008123171.tif 000006
【図５】
2008123171.tif 000007
【図６】
2008123171.tif 000008
【図７】
2008123171.tif 000009
【図８】
2008123171.tif 000010
【図９】
2008123171.tif 000011
【図１０】
2008123171.tif 000012