(57)【要約】【課題】ＩＰネットワークを用いたフィールド機器制御システムにおいて、ネットワーク帯域の利用効率の向上及びトラフィック制御の負荷の軽減を図ると共に、鍵管理に必要なコストの増大を抑制する。【解決手段】ＩＰネットワークに接続された複数のフィールド機器を制御するフィールド機器制御システムであって、前記複数のフィールド機器の各々には、所定のパケット送信経路に従ったＩＰパケット送信先のフィールド機器が予め設定されており、前記フィールド機器の各々は、他のフィールド機器から受信したＩＰパケットに、自身で処理すべきでない転送データが含まれていた場合、当該転送データと自身の送信データとを１つのＩＰパケットとして前記ＩＰパケット送信先のフィールド機器に送信する。【選択図】図２
2008205568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＰネットワークに接続された複数のフィールド機器を制御するフィールド機器制御システムであって、
前記複数のフィールド機器の各々には、所定のパケット送信経路に従ったＩＰパケット送信先のフィールド機器が予め設定されており、
前記フィールド機器の各々は、他のフィールド機器から受信したＩＰパケットに、自身で処理すべきでない転送データが含まれていた場合、当該転送データと自身の送信データとを１つのＩＰパケットとして前記ＩＰパケット送信先のフィールド機器に送信する、
ことを特徴とするフィールド機器制御システム。
【請求項２】
前記フィールド機器の各々は、
他のフィールド機器から受信したＩＰパケットに含まれるデータを、前記転送データと、自身で処理すべき自機器用データとに分離するデータ分離手段と、
自身の送信データに、当該送信データを処理すべきフィールド機器を示す処理先データを結合するデータ結合手段と、
前記データ分離手段によって分離された転送データと、前記データ結合手段によって処理先データが結合された送信データと、前記ＩＰパケット送信先のフィールド機器を示すＩＰパケット送信先データとを結合して送信用結合データを作成するデータ作成手段と、
前記送信用結合データをＩＰパケット化して前記ＩＰパケット送信先のフィールド機器に送信する一方、前記他のフィールド機器から受信したＩＰパケットからヘッダ部分及びＩＰパケット送信先データを除去して残ったデータを前記データ分離手段に出力するデータ送受信手段とを備え、
前記データ分離手段は、前記データ送受信手段から入力されるデータに含まれる処理先データに基づいて前記転送データの有無を判断する、
ことを特徴とする請求項１記載のフィールド機器制御システム。
【請求項３】
ＩＰネットワークに接続されたフィールド機器であって、
他のフィールド機器から受信したＩＰパケットに含まれるデータを、自身で処理すべきでない転送データと、自身で処理すべき自機器用データとに分離するデータ分離手段と、
自身の送信データに、当該送信データを処理すべきフィールド機器を示す処理先データを結合するデータ結合手段と、
前記データ分離手段によって分離された転送データと、前記データ結合手段によって処理先データが結合された送信データと、予め設定されたＩＰパケット送信先のフィールド機器を示すＩＰパケット送信先データとを結合して送信用結合データを作成するデータ作成手段と、
前記送信用結合データをＩＰパケット化して前記ＩＰパケット送信先のフィールド機器に送信する一方、前記他のフィールド機器から受信したＩＰパケットからヘッダ部分及びＩＰパケット送信先データを除去して残ったデータを前記データ分離手段に出力するデータ送受信手段とを備え、
前記データ分離手段は、前記データ送受信手段から入力されるデータに含まれる処理先データに基づいて前記転送データの有無を判断する、
ことを特徴とするフィールド機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＰネットワークに接続された複数のフィールド機器を制御するフィールド機器制御システム及びＩＰネットワークに接続されたフィールド機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下記非特許文献１には、プラント設備に設置された各種フィールド機器（例えば、差圧伝送器や流量計、圧力計、温度計、バルブポジショナ等）や中央制御装置等を、
フィールドバスFF(FOUNDATION Fieldbus)-H1を用いたデジタル通信ネットワークによって接続することで、プラントオートメーションシステムを構築する技術が開示されている。このフィールドバスFF-H1とは、産業オートメーション用のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）の１つである。なお、「FOUNDATION」はフィールドバス協会の商標である。
【０００３】
図８に示すように、このフィールドバスFF-H1を使用したフィールド機器制御システムは、HMI(Human Machine interfase)である操作監視装置１００と、各種制御アルゴリズムを実行するコントローラ１０１と、操作監視装置１００、コントローラ１０１、ホストＩ／Ｆ１０３及び１０４を接続する制御ネットワーク１０２と、ホストＩ／Ｆ１０３に接続され、フィールドバスFF-H1によるネットワーク単位であるセグメントＡを構成する複数の各種フィールド機器Ｄa１〜Ｄanと、上記セグメントＡと制御ネットワーク１０２間のインタフェース機能を有するホストＩ／Ｆ１０３と、ホストＩ／Ｆ１０４に接続され、フィールドバスFF-H1によるネットワーク単位であるセグメントＢを構成する複数の各種フィールド機器Ｄb１〜Ｄbnと、上記セグメントＢと制御ネットワーク１０２間のインタフェース機能を有するホストＩ／Ｆ１０４とから構成されている。
【０００４】
一方、図９は、フィールドバスFF-H1をＩＰ(Internet Protocol)化した場合のフィールド機器制御システムの構成例を示している。この図９に示すように、フィールドバスFF-H1をＩＰ化した場合、ＩＰネットワーク１０５によって、操作監視装置１００、コントローラ１０１、フィールド機器Ｄa１〜Ｄan及びＤb１〜Ｄbn等の全ての機器が同一階層のネットワークに接続される。これにより、フィールドバスFF-H1を使用した場合と比べて、非常に多くのフィールド機器、その他のノードが同一階層のネットワーク上に置かれることになる。
【０００５】
図１０は、ＩＰネットワークを用いた場合のフィールド機器制御システムにおけるフィールド機器の内部構成ブロック図である。図１０では説明の簡略化のため、フィールド機器Ｄa１〜Ｄa４までを例示し、フィールド機器Ｄa２を代表的に用いて説明する。また、ここではＩＰ技術としてＴＣＰ(Transmission Control Protocol)／ＩＰの利用を想定している。この図１０に示すように、フィールド機器Ｄa２は、データ送受信部２００、データ入力部２０１、アプリケーション処理部２０２、第１の出力先設定部２０３、第２の出力先設定部２０４、第１のデータ出力部２０５、第２のデータ出力部２０６、第１の送信宛先設定部２０７及び第２の送信宛先設定部２０８を備えている。
【０００６】
ここで、フィールド機器Ｄa１からＩＰネットワーク１０５を介してフィールド機器Ｄa２のデータ送受信部２００にＩＰパケットが送信された場合を想定する。なお、このＩＰパケットは、他のフィールド機器から送信されたものでも良いし、操作監視装置１００やコントローラ１０１等のノードから送信されたものでも良い。
【０００７】
データ送受信部２００は、物理層、データリンク層、ＩＰに準拠したネットワーク層、ＴＣＰ／ＵＤＰ(User Datagram Protocol)に準拠したトランスポート層の各層に対応するデータ処理機能を有しており、フィールド機器Ｄa１から受信したＩＰパケットに所定のデータ処理を施した後、データ入力部２０１に出力する。具体的には、データ送受信部２００は、受信したＩＰパケットからデータリンク層に対応するヘッダ、ＩＰヘッダ、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダを除去し、残ったデータ（アプリケーション層で処理可能なデータ）をデータ入力部２０１に出力する。
【０００８】
データ入力部２０１は、上記のデータ送受信部２００から送られるデータを入力データとしてアプリケーション処理部２０２に出力する。アプリケーション処理部２０２は、フィールド機器のアプリケーション層に対応するデータ処理機能を有しており、上記の入力データに所定のデータ処理を行って得られる第１の出力データを第１のデータ出力部２０５に出力し、第２の出力データを第２のデータ出力部２０６に出力する。
【０００９】
第１の出力先設定部２０３は、第１の出力データの出力先を示す出力先データを第１のデータ出力部２０５に出力する。ここで、出力先データとして、タグ名等のフィールド機器アプリケーションで用いられる識別コードを使用する。なお、ここでは第１の出力データの出力先としてフィールド機器Ｄa３が設定されているものとする。第２の出力先設定部２０４は、第２の出力データの出力先を示す出力先データを第２のデータ出力部２０６に出力する。なお、ここでは第２の出力データの出力先としてフィールド機器Ｄa４が設定されているものとする。
【００１０】
第１のデータ出力部２０５は、第１の出力データに第１の出力先設定部２０３が設定した出力先データを結合して第１の送信宛先設定部２０７に出力する。第２のデータ出力部２０６は、第２の出力データに第２の出力先設定部２０４が設定した出力先データを結合して第２の送信宛先設定部２０８に出力する。第１の送信宛先設定部２０７は、第１の出力データに結合された出力先データから実際のネットワーク上の送信宛先を判断し、当該送信宛先を示す送信宛先データを第１の出力データに結合してデータ送受信部２００に出力する。ここで、送信宛先データは、フィールド機器等のネットワーク上のノードを識別するためのホスト名やＩＰアドレスである。同様に、第２の送信宛先設定部２０８は、第２の出力データに実際のネットワーク上の送信宛先を示す送信宛先データを結合してデータ送受信部２００に出力する。
【００１１】
データ送受信部２００は、第１の出力データにＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ、ＩＰヘッダ、データリンク層に対応するヘッダを付加してＩＰパケット化し、第１の送信ＩＰパケットとしてフィールド機器Ｄa３に送信する。また、同様に、データ送受信部２００は、第２の出力データをパケット化し、第２の送信ＩＰパケットとしてフィールド機器Ｄa４に送信する。以上のような動作が、制御周期毎に各フィールド機器において繰り返されることになる。
【非特許文献１】http://www.yokogawa.co.jp/fbs/pdf/fbs-ti38k02a01-01-001-ja.pdf
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のようなＩＰネットワークを用いた場合のフィールド機器制御システムでは、以下のような問題が生じる。
（１）各フィールド機器が制御周期毎に扱う制御データ（アプリケーション処理部２０２の入出力データ）は、その多くが数バイトのデータサイズである。一方、それらの制御データをＩＰネットワーク上で送受信する際には、ＩＰパケット化のために図１１に示すような１００バイト以上のオーバーヘッド情報を必要とする。すなわち、ネットワーク帯域の利用効率が悪くなる。
【００１３】
（２）一般的にフィールド機器制御システムでは、上記の制御データが所定時間内に送信宛先の機器に到達すること（以下ではこれをリアルタイム性と呼ぶ）を保証しなければならない。ＩＰネットワークによってリアルタイム性を実現するためには、優先制御や通信スケジュール調整等が必要となり、これらのトラフィック制御は通常パケット単位で処理される。従って、ＩＰネットワーク上に存在する大量のフィールド機器が相互に通信する場合、データサイズの小さいパケットが大量に発生することになり、リアルタイム性を確保するためのトラフィック制御の負荷が増大する。
【００１４】
（３）ＩＰ化したフィールドネットワークにとってセキュリティは不可欠である。通常、セキュリティを実現するためには、送信元機器と宛先機器の組み合わせ毎にセキュリティ用の鍵を用意する必要がある。さらに、鍵管理そのものにもセキュリティを確保する必要があり、鍵管理のためのコストが必要である。図１２に示すように、フィールド機器数の増大に伴い、送信元機器と宛先機器の組み合わせがフィールド機器数の増大以上に急激に壮大する可能性があり、鍵管理に必要なコストが増大する。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＩＰネットワークを用いたフィールド機器制御システムにおいて、ネットワーク帯域の利用効率の向上及びトラフィック制御の負荷の軽減を図ると共に、鍵管理に必要なコストの増大を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明では、フィールド機器制御システムに係る第１の解決手段として、ＩＰネットワークに接続された複数のフィールド機器を制御するフィールド機器制御システムであって、前記複数のフィールド機器の各々には、所定のパケット送信経路に従ったＩＰパケット送信先のフィールド機器が予め設定されており、前記フィールド機器の各々は、他のフィールド機器から受信したＩＰパケットに、自身で処理すべきでない転送データが含まれていた場合、当該転送データと自身の送信データとを１つのＩＰパケットとして前記ＩＰパケット送信先のフィールド機器に送信することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明では、フィールド機器制御システムに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記フィールド機器の各々は、他のフィールド機器から受信したＩＰパケットに含まれるデータを、前記転送データと、自身で処理すべき自機器用データとに分離するデータ分離手段と、自身の送信データに、当該送信データを処理すべきフィールド機器を示す処理先データを結合するデータ結合手段と、前記データ分離手段によって分離された転送データと、前記データ結合手段によって処理先データが結合された送信データと、前記ＩＰパケット送信先のフィールド機器を示すＩＰパケット送信先データとを結合して送信用結合データを作成するデータ作成手段と、前記送信用結合データをＩＰパケット化して前記ＩＰパケット送信先のフィールド機器に送信する一方、前記他のフィールド機器から受信したＩＰパケットからヘッダ部分及びＩＰパケット送信先データを除去して残ったデータを前記データ分離手段に出力するデータ送受信手段とを備え、前記データ分離手段は、前記データ送受信手段から入力されるデータに含まれる処理先データに基づいて前記転送データの有無を判断することを特徴とする。
【００１８】
一方、本発明では、フィールド機器に係る解決手段として、ＩＰネットワークに接続されたフィールド機器であって、他のフィールド機器から受信したＩＰパケットに含まれるデータを、自身で処理すべきでない転送データと、自身で処理すべき自機器用データとに分離するデータ分離手段と、自身の送信データに、当該送信データを処理すべきフィールド機器を示す処理先データを結合するデータ結合手段と、前記データ分離手段によって分離された転送データと、前記データ結合手段によって処理先データが結合された送信データと、予め設定されたＩＰパケット送信先のフィールド機器を示すＩＰパケット送信先データとを結合して送信用結合データを作成するデータ作成手段と、前記送信用結合データをＩＰパケット化して前記ＩＰパケット送信先のフィールド機器に送信する一方、前記他のフィールド機器から受信したＩＰパケットからヘッダ部分及びＩＰパケット送信先データを除去して残ったデータを前記データ分離手段に出力するデータ送受信手段とを備え、前記データ分離手段は、前記データ送受信手段から入力されるデータに含まれる処理先データに基づいて前記転送データの有無を判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ＩＰネットワークを用いたフィールド機器制御システムにおいて、送信元機器と宛先機器の通信の組み合わせを減らすことができ、その結果、セキュリティ用の鍵管理に必要なコストの増大を抑制することが可能である。また、各フィールド機器が制御周期毎に扱う制御データ（送信データ及び転送データ）を可能な限り結合して１つのデータとして扱うので、パケット数を削減することができ、その結果、リアルタイム性を確保するためのトラフィック制御の負荷を軽減できると共に、ＩＰパケットのオーバーヘッド分を減らすことができるので、ネットワーク帯域の利用効率の向上を図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１は本実施形態におけるフィールド機器制御システムの構成概略図である。この図１に示すように、本フィールド機器制御システムは、操作監視装置１００、コントローラ１０１、ＩＰネットワーク１０５及びフィールド機器Ｄ１〜Ｄｎから構成されている。これらの内、操作監視装置１００、コントローラ１０１及びＩＰネットワーク１０５は、図９と同様なので説明を省略し、以下では本実施形態の特徴部分であるフィールド機器Ｄ１〜Ｄｎの内部構成について詳細に説明する。
【００２１】
図２は、本フィールド機器制御システムにおけるフィールド機器Ｄ１〜Ｄｎの内部構成ブロック図である。図２では説明の簡略化のため、フィールド機器Ｄ１〜Ｄ４までを例示し、フィールド機器Ｄ２を代表的に用いて説明する。図２に示すように、フィールド機器Ｄ２は、データ送受信部（データ送受信手段）１０、転送パケット分離部（データ分離手段）１１、データ入力部１２、アプリケーション処理部１３、第１のデータ出力部１４、第２のデータ出力部１５、第１の出力先設定部１６、第２の出力先設定部１７、第１のデータ結合部（データ結合手段）１８、第２のデータ結合部（データ結合手段）１９、送信宛先設定部２０及び送信パケット作成部（データ作成手段）２１を備えている。
【００２２】
データ送受信部１０は、物理層、データリンク層、ＩＰに準拠したネットワーク層、ＴＣＰ／ＵＤＰに準拠したトランスポート層の各層に対応するデータ処理機能を有しており、ＩＰネットワーク１０５を介して受信したＩＰパケットに所定のデータ処理を施した後、転送パケット分離部１１に出力する。具体的には、データ送受信部１０は、受信したＩＰパケットからデータリンク層に対応するヘッダ、ＩＰヘッダ、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダを除去し、残ったデータ（アプリケーション層で処理可能な制御データ）を転送パケット分離部１１に出力する。ここで、制御データとは、実際にアプリケーション処理部１３で処理されるデータ（以下処理データと呼ぶ）に、その処理データの出力先機器を示す出力先データ（処理先データ）が結合されたものである。
【００２３】
また、このデータ送受信部１０は、以下に述べる送信パケット作成部２１から入力される送信用結合データにＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ、ＩＰヘッダ、データリンク層に対応するヘッダを結合してＩＰパケット化し、ＩＰネットワーク１０５を介して、送信宛先設定部２０によって設定された送信宛先（ＩＰパケット送信先）のフィールド機器に送信する。
【００２４】
転送パケット分離部１１は、データ送受信部１０から送られる制御データに、転送データが含まれていた場合、この転送データを送信パケット作成部２１に出力する。ここで、転送データとは、自機器（フィールド機器Ｄ２）以外の他のフィールド機器に転送すべき処理データに、そのデータの出力先機器を示す出力先データが結合されたものである。つまり、転送パケット分離部１１は、データ送受信部１０から送られる制御データに含まれる出力先データからその処理データが他のフィールド機器に転送するためのデータなのか、または自機器で処理すべきデータなのかを判断し、転送するための処理データであれば転送データを送信パケット作成部２１に出力し、自機器用の処理データであれば自機器用データ（自機器用の処理データに、出力先機器が自機器に設定された出力先データを結合したもの）をデータ入力部１２に出力する。
【００２５】
データ入力部１２は、上記の転送パケット分離部１１から送られる自機器用データから
出力先データを除去し、自機器用の処理データのみを入力データとしてアプリケーション処理部１３に出力する。アプリケーション処理部１３は、フィールド機器のアプリケーション層に対応するデータ処理機能を有しており、上記の入力データに所定のデータ処理を行って得られる第１の出力データ（送信データ）を第１のデータ出力部１４に出力し、第２の出力データ（送信データ）を第２のデータ出力部１５に出力する。
【００２６】
第１のデータ出力部１４は、第１の出力データを第１のデータ結合部１８に出力する。第２のデータ出力部１５は、第２の出力データを第２のデータ結合部１９に出力する。第１の出力先設定部１６は、第１の出力データの出力先機器を示す出力先データを第１のデータ結合部１８に出力する。ここで、出力先データとして、タグ名等のフィールド機器アプリケーションで用いられる識別コードを使用する。なお、ここでは第１の出力データの出力先機器、つまり処理先の機器としてフィールド機器Ｄ３が設定されているものとする。第２の出力先設定部１７は、第２の出力データの出力先機器を示す出力先データを第２のデータ結合部１９に出力する。なお、ここでは第２の出力データの出力先機器としてフィールド機器Ｄ４が設定されているものとする。
【００２７】
第１のデータ結合部１８は、第１の出力データに第１の出力先設定部１６が設定した出力先データを結合して送信パケット作成部２１に出力する。第２のデータ結合部１９は、第２の出力データに第２の出力先設定部１７が設定した出力先データを結合して送信パケット作成部２１に出力する。送信宛先設定部２０は、データ送受信部１０から送信されるＩＰパケットの、実際のネットワーク上の送信宛先を示す送信宛先データを送信パケット作成部２１に出力する。ここで、送信宛先データは、フィールド機器等のネットワーク上のノードを識別するためのホスト名やＩＰアドレスである。また、ＩＰネットワーク１０５に接続されたフィールド機器の各々には、所定のパケット送信経路に従ったＩＰパケット送信先のフィールド機器が予め設定されている。本実施形態では、このフィールド機器Ｄ２のＩＰパケット送信先はフィールド機器Ｄ３に設定されているものとする。
【００２８】
送信パケット作成部２１は、転送パケット分離部１１から入力される転送データと、第１のデータ結合部１８から入力される、出力先データが結合された第１の出力データと、第２のデータ結合部１９から入力される、出力先データが結合された第２の出力データと、
送信宛先設定部２０から入力される送信宛先データとを結合して送信用結合データを作成し、当該送信用結合データをデータ送受信部１０に出力する。
【００２９】
次に、上記のように構成されたフィールド機器を備える本フィールド機器制御システムの動作について説明する。なお、以下では、パケット送信経路がフィールド機器Ｄ１→Ｄ２→Ｄ３→Ｄ４である場合を想定し、フィールド機器Ｄ１の送信宛先はフィールド機器Ｄ２に設定され、フィールド機器Ｄ２の送信宛先は上述したようにフィールド機器Ｄ３に設定され、フィールド機器Ｄ３の送信宛先はフィールド機器Ｄ４に設定されているものとする。また、制御周期が到来すると、コントローラ１０１は、ＩＰネットワーク１０５を介して、フィールド機器Ｄ１に送信用データを送信するように指示するものとする。
【００３０】
ここで、フィールド機器Ｄ１は、コントローラ１０１から上記指示を受けると、図３（a）に示すようなフォーマットのＩＰパケットをフィールド機器Ｄ２に送信すると想定する。図３（a）に示すように、フィールド機器Ｄ１から送信されるＩＰパケットは、出力先機器としてフィールド機器Ｄ２を示す出力先データが結合された第１の出力データ（処理データ１）と、出力先機器としてフィールド機器Ｄ３を示す出力先データが結合された第２の出力データ（処理データ２）と、送信宛先としてフィールド機器Ｄ２を示す送信宛先データと、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ、ＩＰヘッダ等の各種ヘッダとから構成されている。
【００３１】
フィールド機器Ｄ２のデータ送受信部１０は、図３（a）に示すＩＰパケットを受信すると、当該受信したＩＰパケットから各種ヘッダと送信宛先データを除去し、図３（b）に示すように、処理データ１及びその出力先データと、処理データ２及びその出力先データとを含むデータを制御データとして転送パケット分離部１１に出力する。
【００３２】
そして、転送パケット分離部１１は、図３（b）に示す制御データに含まれる出力先データから、処理データ１は自機器用の処理データと判断する一方、処理データ２はフィールド機器Ｄ３に転送すべき処理データと判断し、処理データ１及びその出力先データを自機器用データとしてデータ入力部１２に出力し、また、処理データ２及びその出力先データを転送データとして送信パケット作成部２１に出力する。データ入力部１２は、自機器用データから出力先データを除去し、処理データ１のみを入力データとしてアプリケーション処理部１３に出力する。
【００３３】
そして、アプリケーション処理部１３は、上記の入力データに所定のデータ処理を行って得られる第１の出力データ（処理データ３）を第１のデータ出力部１４を介して第１のデータ結合部１８に出力し、第２の出力データ（処理データ４）を第２のデータ出力部１５を介して第２のデータ結合部１９に出力する。一方、第１の出力先設定部１６は、処理データ３の出力先機器（つまりフィールド機器Ｄ３）を示す出力先データを第１のデータ結合部１８に出力する。また、第２の出力先設定部１７は、処理データ４の出力先機器（つまりフィールド機器Ｄ４）を示す出力先データを第２のデータ結合部１９に出力する。
【００３４】
そして、第１のデータ結合部１８は、図３（c）に示すように、処理データ３に第１の出力先設定部１６が設定した出力先データを結合して送信パケット作成部２１に出力する。また、第２のデータ結合部１９は、図３（d）に示すように、処理データ４に第２の出力先設定部１７が設定した出力先データを結合して送信パケット作成部２１に出力する。
一方、送信宛先設定部２０は、実際のネットワーク上の送信宛先（つまりフィールド機器Ｄ３）を示す送信宛先データを送信パケット作成部２１に出力する。
【００３５】
続いて、送信パケット作成部２１は、転送パケット分離部１１から入力される転送データと、第１のデータ結合部１８から入力される、出力先データが結合された処理データ３と、第２のデータ結合部１９から入力される、出力先データが結合された処理データ４と、
送信宛先設定部２０から入力される送信宛先データとを結合して送信用結合データを作成し、当該送信用結合データをデータ送受信部１０に出力する。ここで作成される送信用データは、図４（a）に示すような構成となる。
【００３６】
そして、データ送受信部１０は、図４（b）に示すように、送信用結合データにＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ、ＩＰヘッダ、データリンク層に対応するヘッダ等の各種ヘッダを付加してＩＰパケット化し、ＩＰネットワーク１０５を介して、送信宛先設定部２０によって設定された送信宛先、つまりフィールド機器Ｄ３に送信する。
【００３７】
フィールド機器Ｄ３では、上述したフィールド機器Ｄ２と同様な動作が行われる。すなわち、フィールド機器Ｄ３のデータ送受信部１０は、図４（b）に示すＩＰパケットを受信すると、当該受信したＩＰパケットから各種ヘッダと送信宛先データを除去し、図４（c）に示すように、処理データ２及びその出力先データと、処理データ３及びその出力先データと、処理データ４及びその出力先データとを含むデータを制御データとして転送パケット分離部１１に出力する。
【００３８】
そして、転送パケット分離部１１は、処理データ２及び３とそれらの出力先データを自機器用データとしてデータ入力部１２に出力し、また、処理データ４及びその出力先データを転送データとして送信パケット作成部２１に出力する。データ入力部１２は、自機器用データから出力先データを除去し、処理データ２及び３のみを入力データとしてアプリケーション処理部１３に出力する。
【００３９】
以降は、フィールド機器Ｄ２と同様、出力先データが付加されたアプリケーション処理部１３の出力データと、上記の転送データと送信宛先データとが結合された送信用結合データが作成され、最後に送信用結合データに各種ヘッダが結合されてＩＰパケット化され、フィールド機器Ｄ４に送信される。また、フィールド機器Ｄ４以降も同様な動作が行われる。
【００４０】
以上のように、本フィールド機器制御システムでは、あるフィールド機器（上記の例ではフィールド機器Ｄ１）を起点として、予めパケット送信経路（上記の例ではＤ１→Ｄ２→Ｄ３→Ｄ４・・・）が設定されており、各フィールド機器は、出力先機器が異なる２つ以上のデータ（転送データも含む）が存在する場合、これらのデータを結合して１つのデータとして扱い、結合したデータ（送信用結合データ）をＩＰパケット化して、次のフィールド機器に送信する。そして、ＩＰパケットを受信した次のフィールド機器は、自機器用のデータのみを取得し、他のフィールド機器が処理すべきデータ（転送データ）は、自身の送信データと結合して１つのデータとして扱い、結合したデータ（送信用結合データ）をＩＰパケット化して、次のフィールド機器に送信する。
【００４１】
このような動作をフィールド機器毎に行うことにより、送信元機器と宛先機器の通信の組み合わせを減らすことができ、その結果、セキュリティ用の鍵管理に必要なコストの増大を抑制することが可能である。また、各フィールド機器が制御周期毎に扱う制御データを可能な限り結合して１つのデータとして扱うので、パケット数を削減することができ、その結果、リアルタイム性を確保するためのトラフィック制御の負荷を軽減できると共に、ＩＰパケットのオーバーヘッド分を減らすことができるので、ネットワーク帯域の利用効率の向上を図ることが可能である。
【００４２】
図５は、フィールド機器単体に着目した場合における通信の組み合わせの削減効果を示すものである。図５（a）は従来の転送機能を採用しない場合を示し、図５（b）は本実施形態における転送機能を採用した場合を示している。図５（a）に示すように、従来ではフィールド機器Ｄ１からＤ３への通信、フィールド機器Ｄ２からＤ３への通信、フィールド機器Ｄ２からＤ４への通信、フィールド機器Ｄ３からＤ４への通信の４つの組み合わせが存在する。一方、本実施形態における転送機能を採用する図５（b）では、フィールド機器Ｄ２からＤ４への通信を転送機能によってフィールド機器Ｄ２からＤ３への通信に含ませることにより、通信の組み合わせを３つに削減できることがわかる。
【００４３】
また、図６は、フィールド機器制御システム全体に着目した場合における通信の組み合わせの削減効果を示すものである。図６（a）は従来の転送機能を採用しない場合を示し、図６（b）は本実施形態における転送機能を採用した場合を示している。これら図６（a）と図６（b）とを比較してわかるように、本実施形態のフィールド機器制御システムでは、送信元機器と宛先機器の通信の組み合わせを大幅に削減することができる。
【００４４】
なお、フィールド機器制御システムにおけるパケット送信経路としては様々な形態が考えられる。例えば、図７（a）に示すように、コントローラ１０１を起点とし、操作監視装置１００を終点として各フィールド機器を直列に連結するライン形式や、図７（b）に示すように、コントローラ１０１、操作監視装置１００及び各フィールド機器をループ状に連結し、起点や終点となる機器は任意に設定するループ形式などが考えられる。勿論、パケット送信経路は、これらに限定されず、フィールド機器制御システムの仕様に応じて任意に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態におけるフィールド機器制御システムの構成概略図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるフィールド機器の内部構成ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるフィールド機器制御システムの動作を示す第１説明図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるフィールド機器制御システムの動作を示す第２説明図である。
【図５】本発明の一実施形態におけるフィールド機器に着目した場合における通信の組み合わせの削減効果を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態におけるフィールド機器制御システム全体に着目した場合における通信の組み合わせの削減効果を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態におけるフィールド機器制御システムのパケット送信経路の応用例である。
【図８】従来のフィールドバスFF-H1を使用したフィールド機器制御システムの構成概略図である。
【図９】従来のＩＰネットワークを使用したフィールド機器制御システムの構成概略図である。
【図１０】従来のＩＰネットワークを使用したフィールド機器制御システムにおけるフィールド機器の内部構成ブロック図である。
【図１１】従来のＩＰネットワークを使用したフィールド機器制御システムにおける問題点を説明するための第１説明図である。
【図１２】従来のＩＰネットワークを使用したフィールド機器制御システムにおける問題点を説明するための第２説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１００…操作監視装置、１０１…コントローラ、１０５…ＩＰネットワーク、Ｄ１〜Ｄｎ…フィールド機器、１０…データ送受信部（データ送受信手段）、１１…転送パケット分離部（データ分離手段）、１２…データ入力部、１３…アプリケーション処理部、１４…第１のデータ出力部、１５…第２のデータ出力部、１６…第１の出力先設定部、１７…第２の出力先設定部、１８…第１のデータ結合部（データ結合手段）、１９…第２のデータ結合部（データ結合手段）、２０…送信宛先設定部、２１…送信パケット作成部（データ作成手段）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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