(57)【要約】【課題】ネットワークを介したリモート操作の健全性を監視し、危険操作や誤操作に係るメッセージの侵入を未然に防止する。【解決手段】操作対象の機器を制御するコントローラが接続された内部ネットワークとリモート操作端末が接続される外部ネットワークとの間に設けられ、操作要求メッセージについて操作シーケンス管理テーブルおよび機器状態遷移ルールと順次照合し、それぞれにおいて当該操作要求メッセージ内の操作内容の正当および不当の判定を行い、判定結果が正当の操作要求メッセージについては内部ネットワークを介して対応するコントローラへ送信し、不当の操作要求メッセージについては破棄する。【選択図】        図１
2004312176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作対象の機器を制御するコントローラが接続された内部ネットワークと当該機器を制御するための操作内容を持つ操作要求メッセージをコントローラに送るリモート操作端末が接続される外部ネットワークとの間に設けられるメッセージ判定処理装置であって、
操作対象の機器の操作シーケンスを特定する情報および機器の情報が登録される操作シーケンス管理テーブルと、
操作対象の機器ごとに設定され、操作によって機器を遷移させる安全な操作手順を定義した機器状態遷移ルールと、
操作要求メッセージについて前記操作シーケンス管理テーブルおよび前記機器状態遷移ルールと順次照合し、それぞれにおいて当該操作要求メッセージ内の操作内容の正当および不当の判定を行い、判定結果を出力する操作監視部と、
外部ネットワークから到来したメッセージを受信し、当該メッセージが操作要求メッセージかその他のメッセージかの判定を行い、操作要求メッセージである場合には当該操作要求メッセージを前記操作監視部に送って判定を行わせ、判定結果が正当の操作要求メッセージについては前記内部ネットワークを介して対応するコントローラへ送信し、判定結果が不当の操作要求メッセージについては破棄するメッセージ管理部とを備えたメッセージ判定処理装置。
【請求項２】
コントローラが、操作要求メッセージに応答して操作対象の機器の操作が正常に行われたか異常となったかを示す操作応答メッセージを返信する場合において、
メッセージ管理部は、内部ネットワークから到来したメッセージを受信し、当該メッセージが操作応答メッセージかその他のメッセージかの判定を行い、操作応答メッセージである場合には当該操作応答メッセージを操作監視部に送って判定を行わせ、判定結果が正当の操作応答メッセージについては外部ネットワークを介して前記操作要求メッセージの送信元のリモート操作端末へ送信し、また判定結果が不当の操作応答メッセージについては破棄し、
操作監視部が、操作応答メッセージについて操作シーケンス管理テーブルおよび機器状態遷移ルールと順次照合し、それぞれにおいて当該操作応答メッセージ内の操作内容の正当および不当の判定を行い、判定結果を前記メッセージ管理部へ出力するようにしたことを特徴とする請求項１記載のメッセージ判定処理装置。
【請求項３】
操作対象の機器の操作条件および設定状態を示す機器情報と当該機器情報を保有するのコントローラの関係を表す機器構成情報を備え、
操作監視部が、操作シーケンス管理テーブルと照合した際に、操作要求メッセージまたは操作応答メッセージの操作内容が操作シーケンスの開始であるものについて操作シーケンス管理テーブルに登録した後、前記機器構成情報を基に該当するコントローラから該当する機器情報の状態を入手し、入手した機器情報の状態について機器状態遷移ルールと照合して前記操作要求メッセージまたは操作応答メッセージの操作内容の正当および不当を判定するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のメッセージ判定処理装置。
【請求項４】
内部ネットワークに接続されコントローラに機器情報の設定を行って機器構成情報を管理するエンジニアリングサーバから、当該装置の起動時に機器構成情報を取得する機器構成情報取得部を備えたことを特徴とする請求項３記載のメッセージ判定処理装置。
【請求項５】
メッセージ管理部が、操作要求メッセージを破棄したことを操作要求メッセージ送信元のリモート操作端末に通知するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のメッセージ判定処理装置。
【請求項６】
メッセージ管理部が、操作要求メッセージを破棄したことを運転員がプラントの監視や操作を行う内部ネットワークに接続されたオペレータステーションに通知するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のメッセージ判定処理装置。
【請求項７】
複数種類の操作要求メッセージと操作応答メッセージの構造を定義したメッセージ構造定義を備え、
操作監視部が、操作要求メッセージと操作応答メッセージについて前記メッセージ構造定義と照合して当該メッセージの構造を特定し、構造が特定されたメッセージについて正当および不当の判定を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載のメッセージ判定処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は外部ネットワークを介して行うプラントや工場内の機器へのリモート操作において、操作に影響を及ぼす不正なメッセージの侵入を防止するメッセージ判定処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
外部ネットワークを介して行うプラントや工場内の機器へのリモート操作が不正に行われるのを監視する技術としてはアクセス制御技術があり、ファイアウォール（ｆｉｒｅｗａｌｌ）と呼ばれるソフトウェア製品として実現されている。一般に、これら技術の骨組みは、アクセス制御を行うためのルールを予め設定しておき、そのルールに従い通信メッセージの通過の許可／不許可を制御するものである。このような従来の技術として、計算機の動作モードをアクセス制御装置に入力し、該動作モードに従いアクセス制御を実施するものがある（例えば、特許文献１参照）。この例では、ネットワークアクセス制御装置が、オンラインモードの計算機へ送信された通信メッセージであるが、オンラインモードでは処理しない通信メッセージである場合、それをＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスとポート番号を用いて廃棄させるようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１１１７４５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアクセス制御装置は、以上のように構成されているので、オンラインモードで処理しないという通信メッセージを監視対象として処理しているが、リモート操作手順について監視するようにしたものではない。そのため、オンラインモードで処理する通信メッセージとして通過したものの中で、被制御機器に対して危険な操作手順や誤操作を及ぼすメッセージがあった場合、それについては破棄できないという問題があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、ネットワークを介したリモート操作の健全性を監視し、危険操作や誤操作に係るメッセージの侵入を未然に防止できるメッセージ判定処理装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るメッセージ判定処理装置は、操作対象の機器を制御するコントローラが接続された内部ネットワークと当該機器を制御するための操作内容を持つ操作要求メッセージをコントローラに送るリモート操作端末が接続される外部ネットワークとの間に設けられるメッセージ判定処理装置であって、操作対象の機器の操作シーケンスを特定する情報および機器の情報が登録される操作シーケンス管理テーブルと、操作対象の機器ごとに設定され、操作によって機器を遷移させる安全な操作手順を定義した機器状態遷移ルールと、操作要求メッセージについて操作シーケンス管理テーブルおよび機器状態遷移ルールと順次照合し、それぞれにおいて当該操作要求メッセージ内の操作内容の正当および不当の判定を行い、判定結果を出力する操作監視部と、外部ネットワークから到来したメッセージを受信し、当該メッセージが操作要求メッセージかその他のメッセージかの判定を行い、操作要求メッセージである場合には当該操作要求メッセージを操作監視部に送って判定を行わせ、判定結果が正当の操作要求メッセージについては内部ネットワークを介して対応するコントローラへ送信し、判定結果が不当の操作要求メッセージについては破棄するメッセージ管理部を備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるメッセージ判定処理装置を適用したプラント、工場のシステムの構成を示すブロック図である。
メッセージ判定処理装置１は、外部ネットワーク７と内部ネットワーク８間に接続されている。内部ネットワーク８には、一つ以上のコントローラ１２が接続されている。コントローラ１２には、１つ以上の操作対象となる機器１３が接続されている。コントローラ１２と機器１３間では、制御するデータおよび機器の状態を表すデータの交換を行うことにより、機器１３の監視、診断および保守等がコントローラ１２を介して行われる。その場合、コントローラ１２は、保持している後述した内容の機器情報１４を参照することで、機器１３に必要な制御データを出力する。また、機器情報１４は、必要に応じて変更されるようになっている。したがって、機器のリモート操作ということは、コントローラ１２上の該当機器情報に対して行う操作と同義である。また、運転員がプラントの監視や操作を行う端末として、オペレータステーション１５が内部ネットワーク８に接続されている。さらに、内部ネットワーク８にはエンジニアリングサーバ１６が必要に応じて接続されており、コントローラ１２に機器情報１４の設定を行い、コントローラ１２とそのコントローラが所有する操作対象となる機器１３の機器情報との関係を表す機器構成情報を管理し、またプログラム作成を行う。
【０００８】
図２は実施の形態１に係る機器情報１４のデータ構造例を示す説明図である。
機器情報１４は、プラント制御システムにおいてタグと呼ばれるコントローラ１２に接続された操作対象の機器１３の操作条件および設定状態など各種情報を内包したデータ構造体である。このデータ構造は、機器名称、排他制御を行うためのフラグである札掛け、機器への入力信号、機器からの出力信号、機器の設定データなどで構成される。機器情報１４に対して行う操作には、機器情報の値を得るモニタリング、機器情報の機器設定データを変更する設定値変更、機器情報の札掛けを設定する札掛け設定、機器情報の札掛け設定を解除する札掛け解除がある。
【０００９】
リモート操作は、外部ネットワーク７上のリモート操作端末９が、操作要求メッセージ１０を内部ネットワークに接続されたコントローラ１２に送信し、コントローラ１２からの操作応答メッセージ１１を受信することで行われる。さらに、このリモート操作では、操作要求メッセージ１０と操作応答メッセージ１１が、常にメッセージ判定処理装置１を経由して行われる。メッセージ判定処理装置１は、メッセージ管理部２および操作監視部３を備えている。メッセージ管理部２は、外部ネットワーク７から操作要求メッセージ１０とその他のメッセージを受信し、また内部ネットワーク８から操作応答メッセージ１１とその他のメッセージを受信する。メッセージ管理部２は、外部ネットワーク７から受信した操作要求メッセージ１０を操作監視部３に送り、操作監視部３により不当と判定された操作要求メッセージ１０を破棄し、また正当と判定された操作要求メッセージ１０を内部ネットワーク８に送信する。操作監視部３は、操作要求メッセージ１０の操作が属する、同じリモート操作端末９からの同じ機器への一連の操作手順を特定する。なお、この発明では、一連の操作手順を操作シーケンスと呼ぶこととする。操作監視部３は、特定した操作要求メッセージ１０が機器状態遷移ルール４に沿って機器１３の状態を変化させる操作であれば、正当であると判定する。また、操作要求メッセージ１０が機器状態遷移ルール４に沿わない操作であれば、不当であると判定する。判定の結果として、操作監視部３は、操作要求メッセージ１０の正当および不当を示す判定結果をメッセージ管理部２に送信する。
【００１０】
図３は実施の形態１に係る操作要求メッセージ１０のデータ構造例を示す説明図である。
操作要求メッセージは、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰに基づく場合、ＴＣＰ／ＩＰヘッダ、機器名称、操作種別およびパラメータなどから構成される。ＴＣＰ／ＩＰヘッダは送信元ＩＰアドレス、送信先ＩＰアドレス、送信元ポート番号および送信先ポート番号を含んでいる。ここで、送信元はプラント外部のリモート操作端末９であり、送信先は内部ネットワーク８上のコントローラ１２になる。また、受信メッセージが操作要求メッセージであることは送信先ポート番号から特定できる。機器名称は、操作対象となる機器１３の名称であり、コントローラ１２の内部で一意であるため、操作対象の機器１３は、送信先ＩＰアドレスと機器名称により内部ネットワーク８で一意に特定できる。操作種別は、コントローラ１２上の機器情報１４に対する単位操作を表しており、具体例として、モニタリング、設定値変更、札掛け設定、札掛け解除などがある。ここで、札掛けとは、機器が保守・調整作業中であることを示すための一種のフラグである。設定値変更する場合には、札掛け設定をして他者に該当機器が作業中であることを示すことが慣習的に行われている。パラメータは、操作種別により含まれる値が異なり、例えば「モニタリング」であれば読み出された値が含まれる。なお、メッセージとしては、図３のＴＣＰ／ＩＰメッセージのほか、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ  Ｄａｔａｇｒａｍ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰまたは他の通信プロトコルに基づいたものでもよい。
【００１１】
図４は実施の形態１に係る操作応答メッセージ１１のデータ構造例を示す説明図である。
ＴＣＰ／ＩＰに基づく操作応答メッセージ１１は、ＴＣＰ／ＩＰヘッダ、機器名称、操作種別、操作結果およびパラメータなどからなる。操作応答メッセージ１１のＴＣＰ／ＩＰヘッダの送信元は内部ネットワーク８上のコントローラ１２であり、送信先はプラント外部のリモート操作端末９である。機器名称と操作種別は、対応する操作要求メッセージ１０と同様である。操作結果は、操作要求メッセージ１０による操作が正常に行われたか、異常となったかを示す。
【００１２】
図５は実施の形態１に係るメッセージ管理部２の操作要求メッセージ等の受信処理手順を示すフローチャートである。
メッセージ管理部２は、外部ネットワーク７を介して操作要求メッセージまたはその他のメッセージを受信する（ステップＳＴ５１）。この場合の操作要求メッセージとしては、リモート操作端末９からの正規の操作要求メッセージ１０である場合と他からの類似する不当な操作要求メッセージである場合がある。まず、メッセージ管理部２は、ＴＣＰ／ＩＰヘッダを調査し操作要求メッセージか、その他のメッセージかを判定する（ステップＳＴ５２）。操作要求メッセージは、ポート番号とメッセージ長によって特定することができる。その他のメッセージであった場合、メッセージ管理部２は同メッセージをそのまま内部ネットワーク８に送信する（ステップＳＴ５３）。一方、操作要求メッセージであれば、メッセージ管理部２はその操作要求メッセージを操作監視部３に送信する（ステップＳＴ５４）。操作監視部３は、後述する判定を行った後、該当操作要求メッセージが正当か不当かの判定結果を返す（ステップＳＴ５５）。これを受けてメッセージ管理部２は、操作監視部３からの応答が正当を示すものであれば、該操作要求メッセージ（１０に該当したメッセージ）を内部ネットワーク８に送信する（ステップＳＴ５７）。一方、応答が不当を示すものであれば、該操作要求メッセージ（符合１０に該当しなかった操作要求メッセージ）を破棄する（ステップＳＴ５６）。
【００１３】
図６は実施の形態１に係るメッセージ管理部２の操作応答メッセージ等の受信処理手順を示すフローチャートである。
メッセージ管理部２は、内部ネットワーク８を介して操作応答メッセージまたはその他のメッセージを受信する（ステップＳＴ６１）。この場合の操作応答メッセージとしては、コントローラ１２からの正規の操作応答メッセージ１１である場合と他からの類似する不当な操作応答メッセージである場合がある。メッセージ管理部２は、これらのメッセージに対してＴＣＰ／ＩＰヘッダを調査し操作応答メッセージかその他のメッセージかを判定する（ステップＳＴ６２）。操作応答メッセージを特定する方法は、図５で説明した操作要求メッセージの場合と同様である。その他のメッセージであれば、メッセージ管理部２は同メッセージをそのまま外部ネットワーク７に送信する（ステップＳＴ６３）。一方、操作応答メッセージであれば、メッセージ管理部２はその操作応答メッセージを操作監視部３に送信する（ステップＳＴ６４）。操作監視部３は、操作応答メッセージに対して、後述する判定により、その操作応答メッセージが正当か不当かの判定結果を返す（ステップＳＴ６５）。メッセージ管理部２は、操作監視部３からの判定結果が正当を示すものであれば、該操作応答メッセージを正規の操作応答メッセージ１１として外部ネットワークに送信する（ステップＳＴ６７）。一方、不当を示すものであれば、該操作応答メッセージを破棄する（ステップＳＴ６６）。
【００１４】
操作監視部３は、まず、操作要求メッセージ１０の操作内容が属する、同じリモート操作端末９からの同じ機器への一連の操作シーケンスを特定する。次に、その操作要求メッセージ１０に含まれる操作が、機器状態遷移ルール４に沿って状態変化させる操作であるかどうかを判定し、操作要求メッセージの正当または不当の判定結果をメッセージ管理部２に送信する。ここで、操作シーケンスとは、同じリモート操作端末９からの同じ機器１３への一連の操作であり、操作監視部３はこの操作シーケンスごとに操作要求メッセージ１０に含まれる操作内容が機器状態遷移ルール４に従っているかを判定する。操作シーケンスは、操作要求メッセージ１０の送信元、送信先および機器名称から特定できる。また、操作シーケンスはＴＣＰ／ＩＰに基づく場合、送信元と送信先の間でＴＣＰコネクションが貼られており、かつ操作対象の機器名称が変らない間を区間とする。特にコネクションに依存しない場合、同じ送信元、送信先および機器名称の操作要求メッセージについて、最初の操作要求から、最後の操作応答後の規定時間経過後を区間とする方法、あるいは札掛け設定から札掛け解除までを区間とする方法などを定義することができる。この実施の形態１では、札掛け設定から札掛け解除までを操作シーケンスの区間とする。
【００１５】
ある機器への操作シーケンスが開始されたとき、その操作シーケンスを特定する情報、すなわち送信元、送信先、機器名称および機器の状態は、操作シーケンス管理テーブル５に登録され、以後の操作要求メッセージおよび操作応答メッセージが操作シーケンス管理テーブル５に登録済みのどの操作シーケンスに含まれるかを判定できるようにする。操作シーケンスが終了したとき、該情報は操作シーケンス管理テーブル５から削除される。
【００１６】
図７は実施の形態１に係る操作監視部３の操作要求メッセージの判定処理の手順を示すフローチャートである。
操作監視部３は、メッセージ管理部２より操作要求メッセージを受け取ると（ステップＳＴ７０１）、操作要求メッセージの送信元、送信先および機器名称から、その操作要求メッセージが監視対象として操作シーケンス管理テーブル５に登録済みの操作シーケンスであるかどうかを判定する（ステップＳＴ７０２）。操作シーケンスが未登録で、その操作要求メッセージが操作シーケンス開始に相当するものであれば（ステップＳＴ７０３）、新規に操作シーケンスを監視対象として操作シーケンス管理テーブル５に登録し（ステップＳＴ７０４）、該当操作要求メッセージの操作内容を機器状態遷移ルール４と照合して正当操作か否かを判定する（ステップＳＴ７０６）。このとき、操作対象とする機器１３の現在の状態を取得する必要があるので、操作監視部３は、後述する機器構成情報６を参照し、機器名称から該当する機器情報がどのコントローラ１２のどのアドレスにあるかを入手して、機器情報１４を参照してその状態を表す機器の状態を取得する。取得した機器の状態は操作シーケンス管理テーブル５で保持される（ステップＳＴ７０５）。また、ステップＳＴ７０２において、操作シーケンスが未登録で、かつ操作要求メッセージが操作シーケンス開始でない場合（ステップＳＴ７０３）には、不当な操作要求メッセージと判定してメッセージ管理部２に返す（ステップＳＴ７０７）。
【００１７】
一方、ステップＳＴ７０２において、操作監視部３は、該当する操作シーケンスが登録済みであれば、操作要求メッセージ中の操作種別が現在の機器状態に対して許容される操作であるかどうかを機器状態遷移ルール４と照合する。許容される操作であれば正当操作であるから該操作要求メッセージが正当であるかどうかを判定する（ステップＳＴ７０６）。このとき、該当する機器の状態が障害等により操作シーケンスと一致しない場合がありうるので、操作ごとに、あるいは一定時間ごとにコントローラ１２を参照し、その機器の状態を取得するようにしてもよい。次に、ステップＳＴ７０６において、操作監視部３は、操作要求メッセージと正当と判定した結果、または不当と判定した結果をメッセージ管理部２に返す（ステップＳＴ７０７およびＳＴ７０８）。
【００１８】
図８は実施の形態１に係る操作監視部３の操作応答メッセージの判定処理手順を示すフローチャートである。
操作監視部３は、メッセージ管理部２より操作応答メッセージを受け取ると（ステップＳＴ８０１）、その送信先、送信元および機器名称から、操作シーケンス管理テーブル５に登録済みの操作シーケンスがあるかどうかを調べる（ステップＳＴ８０２）。操作シーケンスが未登録の場合、該当操作応答メッセージが不当であるとしてメッセージ管理部２に返す（ステップＳＴ８０３）。
【００１９】
一方、ステップＳＴ８０２において、操作応答メッセージ１１が、登録済みの操作シーケンスであるならば、その操作シーケンスにおける対応する操作要求メッセージに従って操作を行った結果について判定する（ステップＳＴ８０４）。操作応答メッセージの示す操作結果が正常である場合、操作シーケンス管理テーブル５の機器の状態を操作により状態遷移させる（ステップＳＴ８０５）。一方、操作結果が異常である場合、状態遷移させない。この処理後、操作応答メッセージが操作シーケンス終了に相当すれば（ステップＳＴ８０６）、該操作シーケンスを操作シーケンス管理テーブル５から機器の状態を削除し（ステップＳＴ８０７）、操作応答メッセージに含まれる結果は不正検出の対象ではないためその結果に関わらず、操作応答メッセージが正当であるとの判定結果をメッセージ管理部２に返す（ステップＳＴ８０８）。
【００２０】
図９は実施の形態１に係る操作監視部３が扱う機器状態遷移ルール４の構成例を示す説明図である。
機器状態遷移ルール４は、操作対象の機器ごとに設定され、操作によって遷移する機器の状態を表し、機器の安全な操作手順を定義したルールである。図に示す機器状態遷移ルールによれば、機器１３は、「通常」、「操作者札掛け」、「他者札掛け」の３つの状態を持ち、その状態はモニタリング、設定値変更、札掛け設定、札掛け解除からなる４つの操作によって別の状態に遷移する。「操作者札掛け」状態は、操作要求メッセージ送信元が札掛け設定を行った状態を示す。また、「他者札掛け」状態は、操作要求メッセージ送信元以外が札掛け設定を行った状態を示している。「通常」状態は、札掛け設定が行われていない状態を示す。札掛け設定の操作は「通常」状態のときしか行えず、モニタリングと札掛け解除と設定値変更の操作は、「操作者札掛け」状態のときのみ行うことができる。このような機器状態遷移ルール４は、機器ごとに設定されている。上記以外の状態遷移を促す操作は、不当な操作と判定される。なお、操作シーケンスの区間定義を機器状態遷移ルール４に含めることも可能である。その場合の機器状態遷移ルールは、例えば図１０のようになる。この場合には、操作シーケンス開始は札掛け設定操作の操作要求メッセージが到着したときであり、操作シーケンス終了は札掛け解除の操作応答メッセージが到着したときである。
【００２１】
札掛け設定者の管理方法について説明する。図２に示した機器情報の場合、機器情報を参照しただけでは、その機器が「操作者札掛け」状態と「他者札掛け」状態を識別することができない。しかし、操作要求メッセージ１０の送信元、送信先と機器名称で特定される操作シーケンスに沿って操作手順を監視している。そのため、その特定された操作シーケンスにおいて、札掛け設定操作に対して応答結果が正常であるときのみ「操作者札掛け」状態に遷移することになる。それ以外で機器情報が札掛け設定になっているとすれば、それは「他者札掛け」状態であることを示していることになる。したがって、両状態を識別できることがわかる。このときの操作シーケンスを管理するための情報、すなわち操作シーケンス管理テーブル５は、例えば図１１に示されるようになる。
【００２２】
図１２は施の形態１に係る操作監視部３が扱う機器構成情報６の構成例を示す説明図である。
機器構成情報６は、どのコントローラ１２にどの機器情報１４があるかを表しているものであり、操作監視部３が機器情報１４の機器の状態をコントローラ１２から取得するときに使用される。この機器構成情報６は、内部ネットワーク８に接続されているコントローラ１２のＩＰアドレス、該コントローラに接続されている機器１３の機器名称、該機器の機器情報のコントローラ上でのアドレスから成っている。
【００２３】
危険な操作や誤操作がある場合、操作要求メッセージ１０を破棄するが、メッセージ管理部２は、操作要求メッセージ送信元のリモート操作端末９に対して破棄したことの通知を送信する。このようにすることによって、操作要求メッセージ送信元は操作が不当であったことを知ることができる。この場合のメッセージとしては、破棄したことを知らせる専用のメッセージでも、操作結果が異常であることを示す操作応答メッセージでもよい。また、メッセージ管理部２は、該メッセージを操作要求メッセージ１０の送信先（コントローラ１２）が応答したメッセージのようにして送信する。
【００２４】
また、メッセージ管理部２は、操作要求メッセージを破棄したこと、および操作応答メッセージの操作結果がエラーであったことについて内部ネットワーク８上のオペレータステーション（コンピュータ）１５に通知する。そのためにメッセージ管理部２では、通知先のオペレータステーション１５のＩＰアドレスと通信方法を予め登録しておく。この通知方法としては、プラント制御システムのアラーム通知、ネットワーク監視プロトコルなどがある。このようにすることによって、プラント操作員は危険な操作や誤操作があったことを知ることが出来る。
なお、外部ネットワークからこの発明のメッセージ判定処理装置に入力されるメッセージは、従来の一般的なファイアウォールを介してから入力されるようにしてもよい。そうすれば、不要なメッセージに対してより強固な管理を行うことができる。
【００２５】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、操作対象の機器１３の操作シーケンスを特定する情報が予め登録された操作シーケンス管理テーブル５と、操作対象の機器１３ごとに設定され、操作によって機器を遷移させる安全な操作手順を定義した機器状態遷移ルール４を備え、メッセージ管理部２が、外部ネットワークから到来したメッセージを受信し、当該メッセージが操作要求メッセージかその他のメッセージかの判定を行い、操作要求メッセージである場合には当該操作要求メッセージを操作監視部３に送って判定を行わせ、判定結果が正当の操作要求メッセージについては内部ネットワーク８を介して対応するコントローラ１２へ送信し、判定結果が不当の操作要求メッセージについては破棄し、この場合、操作監視部３は、操作要求メッセージについて操作シーケンス管理テーブル５および機器状態遷移ルール４と順次照合し、それぞれにおいて当該操作要求メッセージ内の操作内容の正当および不当の判定を行うようにしたので、外部ネットワーク介して工場やプラントの機器に対して行うリモート操作の健全性を監視し、定義外の状態遷移を施そうとする不正リモート操作を検出し、該当メッセージについては棄却して内部ネットワークへの送信を阻止し、危険操作や誤操作を防止する効果が得られる。
【００２６】
また、この発明の実施の形態１によれば、コントローラ１２が、操作要求メッセージに応答して操作対象の機器１３の操作が正常に行われたか異常となったかを示す操作応答メッセージを返信する場合において、メッセージ管理部は、内部ネットワーク８から到来したメッセージを受信し、当該メッセージが操作応答メッセージかその他のメッセージかの判定を行い、操作応答メッセージである場合には、当該操作応答メッセージを操作監視部３に送って判定を行わせ、判定結果が正当の操作応答メッセージについては外部ネットワーク７を介して操作要求メッセージの送信元のリモート操作端末９へ送信し、また判定結果が不当の操作応答メッセージについては破棄し、操作監視部３は、操作応答メッセージについて操作シーケンス管理テーブル５および機器状態遷移ルール４と順次照合し、それぞれにおいて当該操作応答メッセージ内の操作内容の正当および不当の判定を行うようにしたので、誤った操作応答メッセージの送信を阻止することができ、操作要求メッセージを送ったリモート操作端末で、操作が正常に行われたかどうかの正確な情報を得る効果がある。
【００２７】
また、この発明の実施の形態１によれば、操作対象の機器の操作条件および設定状態を示す機器情報と当該機器情報を保有するのコントローラの関係を表す機器構成情報６を備え、操作監視部３が、操作シーケンス管理テーブルと照合した際に、操作要求メッセージまたは操作応答メッセージの操作内容が操作シーケンスの開始であるものついて操作シーケンス管理テーブル５に登録した後、機器構成情報６を基に該当するコントローラ１２から該当する機器情報１４の状態を入手し、入手した機器情報の状態について機器状態遷移ルール４と照合して操作要求メッセージまたは操作応答メッセージの操作内容の正当および不当を判定するようにしたので、操作対象の機器の現状の状態に即した判定を行うことができる効果が得られる。
【００２８】
さらに、この発明の実施の形態１によれば、メッセージ管理部２は、操作要求メッセージを破棄したことを操作要求メッセージ送信元のリモート操作端末９に通知するようにしており、また、運転員がプラントの監視や操作を行う内部ネットワーク８に接続されたオペレータステーション１５に通知するようにしているので、機器の操作や監視を行う者が、不当なアクセスあるいは操作結果を把握できる効果が得られる。
【００２９】
実施の形態２．
操作要求メッセージと操作応答メッセージは、コントローラ１２の機種またはメーカ毎に異なる場合が多い。複数機種が混在するプラント制御システムの場合、メッセージ判定処理装置１は、異なる複数の構造の操作要求メッセージと操作応答メッセージの通過と処理が求められる。この実施の形態２では、操作要求メッセージと操作応答メッセージが複数の構造をとる場合についても対応できるようにする。この実施の形態２は、図１に示した実施の形態１と同様な構成からなるメッセージ判定処理装置を用いるが、利用する情報にメッセージ構造定義を加えることで実現される。
【００３０】
メッセージ構造定義は、メッセージ判定処理装置２を通過する操作要求メッセージ１０および操作応答メッセージ１１の構造について、コントローラＩＰアドレス、コントローラポート番号、操作要求メッセージと操作応答メッセージ内のデータの位置とサイズ、およびデータの意味を定義する。ここで、操作要求メッセージ１０および操作応答メッセージ１１として、前に述べた図３および図４に示したものに加え、例えば図１３に示すデータ構造を持つ操作要求メッセージおよび図１４に示す操作応答メッセージが加わったとする。この場合のメッセージ構造定義は図１５に示されたようになる。各データサイズは２オクテットとしている。
【００３１】
このメッセージ構造定義は、操作要求メッセージ１０と操作応答メッセージ１１からデータを抽出するために、操作監視部３が行う処理の始めに使用される。操作監視部３は、操作要求メッセージを処理する場合、まず操作要求メッセージ送信先のＩＰアドレスおよびそのポート番号と、メッセージ構造定義の送信先コントローラのＩＰアドレスおよびそのポート番号を照合することによって操作要求メッセージの構造を特定する。メッセージ構造が特定されると、次に操作監視部３は、操作要求メッセージから各データを抽出し、その後の処理に使用する。一方、操作応答メッセージを処理する場合、操作監視部３は、まず操作応答メッセージ送信元のＩＰアドレスおよびそのポート番号と、メッセージ構造定義の送信先コントローラのＩＰアドレスとそのポート番号を照合することによって操作応答メッセージの構造を特定する。メッセージ構造が特定されると、次に、操作監視部３は、操作応答メッセージから各データを抽出し、その後の処理に使用する。
【００３２】
以上のように、この実施の形態２によれば、複数種類の操作要求メッセージと操作応答メッセージの構造を定義したメッセージ構造定義を備え、操作監視部３が、受信したメッセージについてメッセージ構造定義と照合してそのメッセージの構造を特定し、構造が特定されたメッセージについて正当および不当の判定を行うようにしたので、メッセージ判定処理装置は複数の構造の操作要求メッセージと操作応答メッセージを扱うことが可能となり、コントローラの機種の違い、またはメーカ毎に異なる複数機種が混在するプラント制御システムにも適用できる効果が得られる。
【００３３】
実施の形態３．
図１６はこの発明の実施の形態３によるメッセージ判定処理装置１の構成を示すブロック図である。図において、図１と同一または相当する部分には同一符合を付し、原則的にその説明は省略する。図１６では、図１に対し、メッセージ判定処理装置１の構成として機器構成情報取得部１７が新たに加わった点が異なる。メッセージ判定処理装置１は、その処理に使用するために機器構成情報６を保持するが、図１２に例示したような機器構成情報を構築する場合、手動で作成してもよいが、工数がかかるので自動的に作成されることが望まれる。そこで、この実施の形態３では、機器構成情報取得部１７を用いて機器構成情報をエンジニアリングサーバ１６から自動的に取得する方法について述べる。
【００３４】
一般的にプラント制御システムでは、コントローラ１２および機器情報１４の機器構成は、内部ネットワーク８に接続されたエンジニアリングサーバ１６によって設定され保管されている。そこで、メッセージ判定処理装置１は、エンジニアリングサーバ１６のＩＰアドレスと機器構成情報の位置情報を持つようにしておく。位置情報としては、エンジニアリングサーバ１６内のディレクトリ位置、あるいはＨＴＴＰであればＵＲＬなどで指定される。また、機器構成情報の取得方法としては、ファイル転送プロトコルおよびＷｅｂ方式などを用いる。
【００３５】
機器構成情報取得部１７は、メッセージ判定処理装置１の起動時に、メッセージ管理部２を介してエンジニアリングサーバ１６に対し、そのＩＰアドレスと機器構成情報の位置情報を用いて機器構成情報の取得要求を送信する。取得要求に含まれるＩＰアドレスに該当するエンジニアリングサーバ１６は、この取得要求を受け取ると、該当する機器構成情報を返信する。メッセージ管理部２は、受信したメッセージに含まれるメッセージ判定処理装置１のＩＰアドレスとポート番号に基づいて、該メッセージが機器構成情報であることを確認すると、この返信されてきた機器構成情報を機器構成情報取得部１７に渡す。なお、エンジニアリングサーバ１６において構成変更や障害発生がある時には、エンジニアリングサーバ１６はメッセージ判定処理装置１に対してアラーム通知する。その場合、メッセージ判定処理装置１は再読込することで、機器構成情報を取得する。
【００３６】
以上のように、この実施の形態３によれば、当該メッセージ判定処理装置１の起動時に機器構成情報取得部１７により、内部ネットワーク８に接続されコントローラ１２に機器情報１４の設定を行って機器構成情報を管理するエンジニアリングサーバ１６から、機器構成情報６を取得するようにしたので、メッセージ判定処理装置１は機器構成情報を自動的に入手して保持でき、手動で設定する手間を省くことができる効果が得られる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、操作対象の機器を制御するコントローラが接続された内部ネットワークと当該機器を制御するための操作内容を持つ操作要求メッセージをコントローラに送るリモート操作端末が接続される外部ネットワークとの間に設けられるメッセージ判定処理装置であって、操作対象の機器の操作シーケンスを特定する情報および機器の情報が登録される操作シーケンス管理テーブルと、操作対象の機器ごとに設定され、操作によって機器を遷移させる安全な操作手順を定義した機器状態遷移ルールと、操作要求メッセージについて操作シーケンス管理テーブルおよび機器状態遷移ルールと順次照合し、それぞれにおいて当該操作要求メッセージ内の操作内容の正当および不当の判定を行い、判定結果を出力する操作監視部と、外部ネットワークから到来したメッセージを受信し、当該メッセージが操作要求メッセージかその他のメッセージかの判定を行い、操作要求メッセージである場合には当該操作要求メッセージを操作監視部に送って判定を行わせ、判定結果が正当の操作要求メッセージについては内部ネットワークを介して対応するコントローラへ送信し、判定結果が不当の操作要求メッセージについては破棄するメッセージ管理部を備えるように構成したので、定義外の状態遷移を施そうとする不正リモート操作を検出し、該当メッセージについては棄却して内部ネットワークへの侵入を阻止することで、外部ネットワークを介して工場やプラントの機器に対して行う危険操作や誤操作を防止し、リモート操作の健全性の監視と維持を行う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるメッセージ判定処理装置を適用したプラント制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る機器情報のデータ構造例を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る操作要求メッセージのデータ構造例を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る操作応答メッセージのデータ構造例を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るメッセージ管理部の操作要求メッセージ等の受信処理手順を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１に係るメッセージ管理部の操作応答メッセージ等の受信処理手順を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１に係る操作監視部の操作要求メッセージの判定処理手順を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１に係る操作監視部の操作応答メッセージの判定処理手順を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態１に係る機器状態遷移ルールの構成例を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る機器状態遷移ルールの他の構成例を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る操作シーケンス管理テーブルの構成例を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係る機器構成情報の構成例を示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態２に係る操作要求メッセージのデータ構造例を示す説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態２に係る操作応答メッセージのデータ構造例を示す説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態２に係るメッセージ構造定義の例について示す説明図である。
【図１６】この発明の実施の形態３によるメッセージ判定処理装置を適用したプラント制御システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  メッセージ判定処理装置、２  メッセージ管理部、３  操作監視部、４  機器状態遷移ルール、５  操作シーケンス管理テーブル、６  機器構成情報、７外部ネットワーク、８  内部ネットワーク、９  リモート操作端末、１０  操作要求メッセージ、１１  操作応答メッセージ、１２  コントローラ、１３  機器、１４  機器情報、１５  オペレータステーション、１６  エンジニアリングサーバ、１７  機器構成情報取得部。
【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】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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