(57)【要約】【課題】  余分の機能を持たずに、必要最小限の機能のみを持ったフィールド機器からなる、最適なシステムを構築することができるフィールド機器システムを実現する。【解決手段】  制御装置２０と制御線２を介して接続されるフィールド機器１３〜１５の、機能同士をソフトウェア的に結線する機能結線を行うフィールド機器システムにおいて、制御装置２０は、フィールド機器１３〜１５に機能を設定する機能設定部２２１と、機能間に機能結線を設定する機能結線部２２２とを具備し、機能を実行するためのソフトウェアを保持し、ソフトウェアをフィールド機器１３〜１５にダウンロードするサーバ２３を備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置と制御線を介して接続されるフィールド機器の、機能同士をソフトウェア的に結線する機能結線を行うフィールド機器システムにおいて、
前記制御装置は、
前記フィールド機器に機能を設定する機能設定部と、
前記機能間に前記機能結線を設定する機能結線部とを具備し、
前記機能を実行するためのソフトウェアを保持し、前記ソフトウェアを前記フィールド機器にダウンロードするサーバ
を備えたことを特徴とするフィールド機器システム。
【請求項２】
前記サーバを前記制御装置内に備えたことを特徴とする請求項１記載のフィールド機器システム。
【請求項３】
前記サーバをフィールド機器内に備えたことを特徴とする請求項１記載のフィールド機器システム。
【請求項４】
前記機能設定部は、前記フィールド機器に必要な機能のみを設定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機器システム。
【請求項５】
制御装置が、制御線を介して接続するフィールド機器の、機能同士をソフトウェア的に結線する機能結線を行うフィールド機器システムのシステム構築方法において、
前記制御装置が前記フィールド機器に機能を設定するステップと、
前記制御装置が前記機能間に機能結線を設定するステップと、
前記機能を実行するためのソフトウェアをサーバから前記フィールド機器にダウンロードするステップと
を備えたことを特徴とするフィールド機器システムのシステム構築方法。
【請求項６】
前記制御装置は、前記フィールド機器に必要な機能のみを設定することを特徴とする請求項５記載のフィールド機器システムのシステム構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場やプラントで操業するフィールド機器システムに関し、特にシステム構築機能を改良したフィールド機器システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
フィールド機器システムは、制御装置（ＤＣＳやＰＬＣ等）とフィールド機器デバイス（流量計や温度センサ、バルブ等の制御機器。以下フィールド機器と記す。）で構成され、制御装置から、制御線に接続された複数のフィールド機器デバイスの監視と制御を行うシステムである。
【０００３】
図６は従来のフィールド機器システムの一例を示すブロック図である。制御装置１０は、フィールド機器の監視と制御を行う監視・制御部１１と、フィールド機器に搭載されている機能のソフトウェア的な結線を行う機能結線部１２を備え、制御線２を介して物理的にフィールド機器（Ａ〜Ｃ）３〜５と接続される。図６において、フィールド機器３の機能Ａ−1，機能Ａ−２、フィールド機器４の機能Ｂ−1、フィールド機器５の機能Ｃ−1，機能Ｃ−２の間は機能結線６によって接続される。ここで、フィールド機器５の機能Ｃ−３は使われていない。
【０００４】
図６のフィールド機器システムのシステム構築は、まず制御装置１０とフィールド機器３〜５が制御線２で物理的に接続される（物理接続）。次に各フィールド機器３〜５が持つ機能（センシング機能や演算機能など）同士が制御装置１０の機能結線部１２により機能結線される。その結果、機能結線６が形成され、制御装置１０の監視・制御部１１によりフィールド機器３〜５がもつ各機能の監視，制御の実行が可能となる。
【０００５】
フィールド機器システムシステム構築機能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。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−９４４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のシステムでは、フィールド機器に余分の機能が入った、機能過多なものを制御線に接続している。システム構築の際に、機能過多なフィールド機器デバイスの必要な機能のみを機能結線し利用している。例えば、図６において、フィールド機器５の機能Ｃ−３は使われていないが、不要であっても除去することはできない。しかし、使用しない機能をフィールド機器が搭載しているということは、無駄なリソース（フィールド機器内部のＲＯＭやＲＡＭ）をフィールド機器デバイスが持っていることになる。従来のフィールド機器は、工場で生産された時点で搭載する機能が決定されてしまうので、余分の機能を持たずに、必要最小限の機能のみを持ったフィールド機器からなる、最適なシステムの構築は実現不可能となっている。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決しようとするもので、余分の機能を持たずに、必要最小限の機能のみを持ったフィールド機器からなる、最適なシステムを構築することができるフィールド機器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】
【０００９】
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、
制御装置と制御線を介して接続されるフィールド機器の、機能同士をソフトウェア的に結線する機能結線を行うフィールド機器システムにおいて、
前記制御装置は、
前記フィールド機器に機能を設定する機能設定部と、
前記機能間に前記機能結線を設定する機能結線部とを具備し、
前記機能を実行するためのソフトウェアを保持し、前記ソフトウェアを前記フィールド機器にダウンロードするサーバ
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、
請求項１記載のフィールド機器システムにおいて、
前記サーバを前記制御装置内に備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、
請求項１記載のフィールド機器システムにおいて、
前記サーバをフィールド機器内に備えたことを特徴とする。
【００１２】
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フィールド機器システムにおいて、
前記機能設定部は、前記フィールド機器に必要な機能のみを設定することを特徴とする      
【００１３】
請求項５記載の発明は、
フィールド機器システムのシステム構築方法において、
制御装置が、制御線を介して接続するフィールド機器の、機能同士をソフトウェア的に結線する機能結線を行うフィールド機器システムのシステム構築方法において、
前記制御装置が前記フィールド機器に機能を設定するステップと、
前記制御装置が前記機能間に機能結線を設定するステップと、
前記機能を実行するためのソフトウェアをサーバから前記フィールド機器にダウンロードするステップと
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、
請求項５記載のフィールド機器システムのシステム構築方法において、
前記制御装置は、前記フィールド機器に必要な機能のみを設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、制御装置と制御線を介して接続されるフィールド機器の、機能同士をソフトウェア的に結線する機能結線を行うフィールド機器システムにおいて、前記制御装置は、前記フィールド機器に機能を設定する機能設定部と、前記機能間に前記機能結線を設定する機能結線部とを具備し、前記機能を実行するためのソフトウェアを保持し、前記ソフトウェアを前記フィールド機器にダウンロードするサーバを備えたことにより、余分の機能を持たずに、必要最小限の機能のみを持ったフィールド機器からなる、最適なシステムを構築することができるフィールド機器システムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態に係るフィールド機器システムの一実施例を示す構成ブロック図である。図６と同じ部分は同一の記号を付してある。
【００１８】
制御装置２０は監視・制御部２１、システム最適化部２２及びサーバ部２３を備え、制御線２を介してフィールド機器１３〜１５と接続される。監視・制御部２１はシステム構築された後、フィールド機器１３〜１５の監視と制御を行う。システム最適化部２２は、フィールド機器１３〜１５に機能を設定する機能設定部２２１、フィールド機器１３〜１５に設定された機能ごとにソフトウェア的な結線を行う機能結線部２２２を備え、必要最小限のシステム構築を可能にする。サーバ部２３はフィールド機器１３〜１５が各機能を実行するためのソフトウェアを複数保持し、フィールド機器１３〜１５の各機能に供給するサーバを構成する。フィールド機器１３〜１５は、制御装置２０から制御線２を介してソフトウェアをダウンロードできる構成となっている。
【００１９】
図１のフィールド機器システムのシステム構築は以下の手順で行われる（図３のフローチャート参照）。
図１に示すように、制御装置２０とフィールド機器１３〜１５を制御線で物理的に接続する（物理接続）。（ステップＳ１）
制御装置２０の機能設定部２２１により、操作画面などから各フィールド機器１３〜１５に、工場又はプラントの操業に必要な機能のみを割り当ててに設定し（図１で、点線で機能を表示）（ステップＳ２）、機能結線部２２２によりこれらの機能（センシング機能や演算機能など）同士をソフトウェア的に結線する（ステップＳ３）。すなわち、フィールド機器１３に機能Ａ−1，機能Ａ−２を、フィールド機器１４に機能Ｂ−1を、フィールド機器１５に機能Ｃ−1，機能Ｃ−２がそれぞれ割り当てられ、機能結線６により機能Ａ−１と機能Ｂ−１，Ｃ−１を接続、機能Ａ−２と機能Ｃ−２が接続される。
上記（２）の作業でフィールド機器１３〜１５に必要な機能が決定するので、サーバ部２３により、上記各機能を実行するためのソフトウェアを制御線２を介してフィールド機器１３〜１５にダウンロードする（図１の大きい矢印）。（ステップＳ４）
【００２０】
ソフトウェアのダウンロードにより、フィールド機器１３〜１５は実際に機能を実行できる状態となる（図２で、機能を実線で表示）ので、システムを稼動し操業を開始する。制御装置２０は監視・制御部２１によりフィールド機器１３〜１５の監視と制御を行う。
【００２１】
上記のような構成のフィールド機器システムによれば、フィールド機器にシステム構築の際に最適なソフトウェアを動的に設定し、システム全体の最適化を行うことにより、システム構築に必要な各フィールド機器を安価な機器で構築できるようになり、システム構築のコストダウンを行うことができる。
【００２２】
また、システムの最適化を行う際に各フィールド機器の記憶能力、演算能力、通信能力等を考慮することで、システム全体のパフォーマンスを向上することができる。図４は、その一例を示すタイムチャートである。従来のシステムでは、システム構築の段階で、機能Ｃ−３を使用しないことになっても、機能Ｃ−３は工場で生産される段階で組み込まれており、除去することはできないので、（ａ）に示すように、機能Ｃ−３がフィールド機器Ｃの最長応答時間となる。しかし、上記実施例に示すようなフィールド機器システムによれば、（ｂ）に示すように、使用しない機能Ｃ−３（点線）をフィールド機器Ｃに設定しないので、フィールド機器Ｃの応答時間を短くすることができる（図４の最適化後の実行時間参照）。
【００２３】
また、フィールド機器のサイクルタイムが長くならないように、機能を設定するフィールド機器を選択することによっても、全体のパフォーマンスを向上させることができる。
【００２４】
また、図４で示したように、最適な機能のみを動作させるため、不要な演算能力による電力消費がなくなる。このため、システムで消費される電力は全てシステム操業に必要な電力のみとなり、電力の使用効率が向上する。図４の場合では、機能Ｃ−３にマシンパワーを費やすことがなくなるので、システム全体の電力効率を向上することができる。
【００２５】
図５は本発明の実施の形態に係るフィールド機器システムの第２の実施例を示す構成ブロック図である。図１と同じ部分は同一の記号を付して重複する説明は省略する。
【００２６】
制御装置３０は図１の制御装置２０の場合と同様な監視・制御部３１及びシステム最適化部３２を備え、制御線２を介してフィールド機器１３〜１６と接続される。監視・制御部３１はシステム構築の後、フィールド機器１３〜１５の監視と制御を行う。システム最適化部３２は、フィールド機器１３〜１５に機能を設定する機能設定部３２１、フィールド機器に設定された機能ごとにソフトウェア的な結線を行う機能結線部３２２を備え、必要最小限のシステム構築を可能にする。フィールド機器１６は、フィールド機器１３〜１５が各機能を実行するためのソフトウェアを複数保持して、フィールド機器１３〜１５の各機能に供給するサーバとしての機能を有する。フィールド機器１３〜１５は、フィールド機器１６から制御線２を介してソフトウェアをダウンロードできる構成となっている。
【００２７】
図５のフィールド機器システムのシステム構築は、以下の手順で行われる。
図５に示すように、制御装置３１とフィールド機器１３〜１５を制御線２で接続する（物理接続）。
制御装置３１の機能設定部３２１により、操作画面などから各フィールド機器１３〜１５に、工場又はプラントの操業に必要な機能のみを割り当てて仮想的に設定し（図５で、点線で機能を表示）、機能結線部３２２によりこれらの機能（センシング機能や演算機能など）同士をソフトウェア的に結線する。詳細は図１の場合と同様である。
上記（２）の作業でフィールド機器１３〜１５に必要な機能が決定するので、仮想的に割り当てられた上記各機能を実行するためのソフトウェアを、フィールド機器１６から制御線２を介してフィールド機器１３〜１５にダウンロードする（図５の大きい矢印）。
【００２８】
図１の場合と同様、フィールド機器１３〜１５のソフトウェアダウンロードが完了後、システムを稼動し操業を開始する。制御装置３０は監視・制御部３１によりフィールド機器１３〜１５の監視と制御を行う。
【００２９】
上記のような構成のフィールド機器システムによれば、図１の実施例と同様な効果を得ることができると共に、制御装置３１のメモリなどのリソースをサーバ部で消費しないという利点がある。
【００３０】
なお、上記の各実施例では、監視・制御対象のフィールド機器が３つの場合を示したが、これに限らず、任意の数の場合について適用することができる。各フィールド機器の機能の数についても同様である。
また、監視・制御対象のフィールド機器の１つにサーバ機能を持たせて、ダウンロード用のソフトウェアを供給してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係るフィールド機器システムの一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】図１のシステムのシステム構築後の状態を示す構成ブロック図である。
【図３】図１のシステムのシステム構築後の手順を示すフローチャートである。
【図４】図１のシステムの最適化の一例を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の実施の形態に係るフィールド機器システムの第２の実施例を示す構成ブロック図である。
【図６】従来のフィールド機器システムの一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
２  制御線
２３，１６  サーバ
２０,３０  制御装置
１３，１４，１５  フィールド機器
２１，３１  監視・制御部
２２１，３２１  機能設定部
２２２，３２２  機能結線部
【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】
2008310725.tif 000007
【図６】
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