(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントに設置されて配線を介して接続されたフィールド機器に応じて送受信可能な信号の形式が規定されており、前記配線を介して前記フィールド機器に電力を供給するインターフェースモジュールと、
前記フィールド機器をリセットするためのリセット信号を出力するアプリケーション実行部と、
前記アプリケーション実行部から出力された前記リセット信号を、前記インターフェースモジュールに適合した形式に変換する変換部と、
を有し、
前記インターフェースモジュールは、前記フィールド機器に対して電力を供給する電源と、
前記変換部によって変換された前記リセット信号に基づいて、前記電源から前記フィールド機器への電力供給を遮断する遮断部と、
を有する制御装置。
【請求項２】
前記アプリケーション実行部は、前記リセット信号を出力するための第１の仮想端子を有するリセットロジックを実行し、
前記変換部は、前記第１の仮想端子から出力された前記リセット信号が入力される第２の仮想端子と、前記第２の仮想端子に入力された前記リセット信号を前記インターフェースモジュールに適合した形式に変換する変換モジュールとを有するソフトウェアモジュールを実行する
請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
前記インターフェースモジュールは、前記フィールド機器から受信した測定値を前記ソフトウェアモジュールに出力し、
前記ソフトウェアモジュールは、前記インターフェースモジュールから出力された前記測定値を出力する第３の仮想端子を有する
請求項２記載の制御装置。
【請求項４】
前記アプリケーション実行部は、前記第３の仮想端子から出力された前記測定値が入力される第４の仮想端子と、前記第４の仮想端子に入力された前記測定値に基づき、前記プラントに設置された警報装置または遮断装置を駆動するための駆動信号を生成する第１の機能ブロックと、前記第１の機能ブロックによって生成された前記駆動信号を出力するための第５の仮想端子と、を有する安全ロジックを実行し、
前記ソフトウェアモジュールは、前記第５の仮想端子から出力された前記駆動信号が入力される第６の仮想端子を有する
請求項３記載の制御装置。
【請求項５】
前記安全ロジックは、前記第４の仮想端子に入力された前記測定値を、前記制御装置とネットワークを介して接続された監視操作端末に送信する
請求項４記載の制御装置。
【請求項６】
前記リセットロジックは、前記監視操作端末からリセット指示を受信したことに応じて、前記リセット信号を生成する第２の機能ブロックを更に有する
請求項５記載の制御装置。
【請求項７】
前記駆動信号を前記警報装置または前記遮断装置に送信する第２のインターフェースモジュールを更に有し、
前記ソフトウェアモジュールは、前記第６の仮想端子に入力された前記駆動信号を前記第２のインターフェースモジュールに出力する
請求項４ないし６のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項８】
プラントに設置されたフィールド機器に電力を供給するインターフェースモジュールと、
前記フィールド機器をリセットするためのリセット信号を出力するアプリケーション実行部と、
前記アプリケーション実行部から出力された前記リセット信号を、前記インターフェースモジュールに適合した形式に変換する変換部と、
を有し、
前記アプリケーション実行部は、前記リセット信号を出力するための第１の仮想端子を有するリセットロジックを実行し、
前記変換部は、前記第１の仮想端子から出力された前記リセット信号が入力される第２の仮想端子と、前記第２の仮想端子に入力された前記リセット信号を前記インターフェースモジュールに適合した形式に変換する変換モジュールとを有するソフトウェアモジュールを実行する
制御装置。
【請求項９】
プラントに設置されて配線を介して接続されたフィールド機器に応じて送受信可能な信号の形式が規定されており、前記配線を介して前記フィールド機器に信号を出力する、および／または、前記フィールド機器から信号が入力される一つ以上のインターフェースモジュールと、
アプリケーション実行部により実行されるアプリケーションロジックから出力された信号を前記インターフェースモジュールに適合した形式に変換して出力する、および／または、前記インターフェースモジュールから入力された信号を前記アプリケーションロジックに適合した形式に変換して出力する変換モジュールを有するソフトウェアモジュールと、
を有し、
前記ソフトウェアモジュールは、前記アプリケーションロジックから信号が入力される一つ以上の第１の仮想端子と、前記インターフェースモジュールから信号が入力される一つ以上の第２の仮想端子と、を有し、
前記アプリケーションロジックは、前記ソフトウェアモジュールに信号を出力するための第３の仮想端子を有し、
前記変換モジュールは、前記第３の仮想端子から出力され前記第１の仮想端子に入力された信号を前記インターフェースモジュールに適合した形式に変換する、または、前記インターフェースモジュールから出力され前記第２の仮想端子に入力された信号を前記アプリケーションロジックに適合した形式に変換する
制御装置。
【請求項１０】
前記アプリケーションロジックは、前記フィールド機器をリセットするためのリセット信号を前記変換モジュールに出力し、
前記変換モジュールは、前記アプリケーションロジックから出力された前記リセット信号を前記インターフェースモジュールに適合した形式に変換して出力し、
前記インターフェースモジュールは、前記フィールド機器に対して電力を供給する電源と、前記変換モジュールによって変換された前記リセット信号に基づいて、前記電源から前記フィールド機器への電力供給を遮断する遮断部と、を有する
請求項９記載の制御装置。
【請求項１１】
プラントに設置されたフィールド機器に信号を出力する、および／または、前記フィールド機器から信号が入力される一つ以上のインターフェースモジュールと、
アプリケーション実行部により実行されるアプリケーションロジックから出力された信号を前記インターフェースモジュールに適合した形式に変換して出力する、および／または、前記インターフェースモジュールから入力された信号を前記アプリケーションロジックに適合した形式に変換して出力する変換モジュールを有するソフトウェアモジュールと、
を有し、
前記ソフトウェアモジュールは、前記アプリケーションロジックから信号が入力される一つ以上の第１の仮想端子と、前記インターフェースモジュールから信号が入力される一つ以上の第２の仮想端子と、を有し、
前記アプリケーションロジックは、前記ソフトウェアモジュールに信号を出力するための第３の仮想端子を有し、
前記変換モジュールは、前記第３の仮想端子から出力され前記第１の仮想端子に入力された信号を前記インターフェースモジュールに適合した形式に変換する、または、前記インターフェースモジュールから出力され前記第２の仮想端子に入力された信号を前記アプリケーションロジックに適合した形式に変換する
制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラントに設置されたフィールド機器を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プラントや工場等（以下、これらを総称する場合には、単に「プラント」という）においては、工業プロセスにおける各種の状態量（例えば、圧力、温度、流量等）を制御するプロセス制御システムが構築されており、高度な自動操業が実現されている。このプロセス制御システムは、安全性を確保しつつ高度な制御を行うために、分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）等の制御システムと、安全計装システム（ＳＩＳ：Safety Instrumented System）等の安全システムとを備える。
【０００３】
上記の分散制御システムは、フィールド機器（測定器、操作器）と、これらを制御する制御装置とが通信手段を介して接続され、フィールド機器で測定された測定データを制御装置が収集し、収集した測定データに応じて制御装置がフィールド機器を操作（制御）することによって各種の状態量の制御を行うシステムである。上記の安全計装システムは、緊急時においてプラントを確実に安全な状態に停止させることで、人身事故や環境汚染を未然に防止するとともに、高価な設備の保護を図るシステムである。
【０００４】
従来の安全計装システムにおいては、ガス、炎、熱、煙等を検知するフィールド機器が設けられており、フィールド機器の検知結果に応じてアラームが出力される。例えば、特許文献１には、一酸化炭素検知器を有する火災検知システムが開示されており、一酸化炭素検知器によって測定された一酸化炭素のレベルが閾値を超えると、アラームパネルにアラームが出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８３５４９３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
分散制御システムおよび安全計装システムは、プラントの安全確保のため、高信頼かつ安定な動作を求められる。したがって、制御装置上で動作するプログラム（アプリケーションロジック）自体にも、高信頼性および高メンテナンス性が要求される。これらを担保するため、実績のあるアプリケーションロジックからの大きな変更は好まれない。業種や企業等によっては、形式的にもしくは暗黙的にプログラミングがルール（ポリシー）化されている場合が多い。
【０００７】
一方で、インターフェースモジュール、フィールド機器等のハードウェアに関しては、技術進歩に伴う新部品の採用、部品の製造中止、コスト削減要求等により、変更を求められるケースが増えている。このため、従来の制御装置においては、ハードウェアの変更に合わせてアプリケーションロジックを大きく変更するか、ハードウェアの変更による改善効果を一部あきらめてアプリケーションロジックの変更範囲を縮小する必要があった。
【０００８】
そこで、本発明は、アプリケーションロジックを大きく変更することなく、ハードウェアの変更による改善効果を享受することができる制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様に係る制御装置は、プラントに設置されたフィールド機器に電力を供給するインターフェースモジュールと、前記フィールド機器をリセットするためのリセット信号を出力するアプリケーション実行部と、前記アプリケーション実行部から出力された前記リセット信号を、前記インターフェースモジュールに適合した形式に変換する変換部と、を有する。
【００１０】
本発明の第２の態様に係る制御装置は、第１の態様に係る制御装置において、前記インターフェースモジュールが、前記フィールド機器に対して電力を供給する電源と、前記変換部によって変換された前記リセット信号に基づいて、前記電源から前記フィールド機器への電力供給を遮断する遮断部と、を有する。
【００１１】
本発明の第３の態様に係る制御装置は、第１又は第２の態様に係る制御装置において、前記アプリケーション実行部が、前記リセット信号を出力するための第１の仮想端子を有するリセットロジックを実行し、前記変換部が、前記第１の仮想端子から出力された前記リセット信号が入力される第２の仮想端子と、前記第２の仮想端子に入力された前記リセット信号を前記インターフェースモジュールに適合した形式に変換する変換モジュールとを有するソフトウェアモジュールを実行する。
【００１２】
本発明の第４の態様に係る制御装置は、第３の態様に係る制御装置において、前記インターフェースモジュールが、前記フィールド機器から受信した測定値を前記ソフトウェアモジュールに出力し、前記ソフトウェアモジュールが、前記インターフェースモジュールから出力された前記測定値を出力する第３の仮想端子を有する。
【００１３】
本発明の第５の態様に係る制御装置は、第４の態様に係る制御装置において、前記アプリケーション実行部が、前記第３の仮想端子から出力された前記測定値が入力される第４の仮想端子と、前記第４の仮想端子に入力された前記測定値に基づき、前記プラントに設置された警報装置または遮断装置を駆動するための駆動信号を生成する第１の機能ブロックと、前記第１の機能ブロックによって生成された前記駆動信号を出力するための第５の仮想端子と、を有する安全ロジックを実行し、前記ソフトウェアモジュールが、前記第５の仮想端子から出力された前記駆動信号が入力される第６の仮想端子を有する。
【００１４】
本発明の第６の態様に係る制御装置は、第５の態様に係る制御装置において、前記安全ロジックが、前記第４の仮想端子に入力された前記測定値を、前記制御装置とネットワークを介して接続された監視操作端末に送信する。
【００１５】
本発明の第７の態様に係る制御装置は、第６の態様に係る制御装置において、前記リセットロジックが、前記監視操作端末からリセット指示を受信したことに応じて、前記リセット信号を生成する第２の機能ブロックを更に有する。
【００１６】
本発明の第８の態様に係る制御装置は、第５ないし第７の態様のいずれかの態様に係る制御装置において、前記駆動信号を前記警報装置または前記遮断装置に送信する第２のインターフェースモジュールを更に有し、前記ソフトウェアモジュールが、前記第６の仮想端子に入力された前記駆動信号を前記第２のインターフェースモジュールに出力する。
【００１７】
本発明の一態様に係る制御方法は、プラントに設置されたフィールド機器に、インターフェースモジュールから電力を供給する電力供給工程と、前記フィールド機器をリセットするためのリセット信号を、アプリケーション実行部によって出力する出力工程と、前記アプリケーション実行部から出力された前記リセット信号を、変換部によって前記インターフェースモジュールに適合した形式に変換する変換工程と、を有する。
【００１８】
本発明の第９の態様に係る制御装置は、プラントに設置されたフィールド機器に信号を出力する、および／または、前記フィールド機器から信号が入力される一つ以上のインターフェースモジュールと、アプリケーション実行部により実行されるアプリケーションロジックから出力された信号を前記インターフェースモジュールに適合した形式に変換して出力する、および／または、前記インターフェースモジュールから入力された信号を前記アプリケーションロジックに適合した形式に変換して出力する変換モジュールを有するソフトウェアモジュールと、を有する。
【００１９】
本発明の第１０の態様に係る制御装置は、第９の態様に係る制御装置において、前記ソフトウェアモジュールが、前記アプリケーションロジックから信号が入力される一つ以上の第１の仮想端子と、前記インターフェースモジュールから信号が入力される一つ以上の第２の仮想端子と、を有し、前記アプリケーションロジックが、前記ソフトウェアモジュールに信号を出力するための第３の仮想端子を有し、前記変換モジュールが、前記第３の仮想端子から出力され前記第１の仮想端子に入力された信号を前記インターフェースモジュールに適合した形式に変換する、または、前記インターフェースモジュールから出力され前記第２の仮想端子に入力された信号を前記アプリケーションロジックに適合した形式に変換する。
【００２０】
本発明の第１１の態様に係る制御装置は、第９または第１０の態様に係る制御装置において、前記アプリケーションロジックが、前記フィールド機器をリセットするためのリセット信号を前記変換モジュールに出力し、前記変換モジュールが、前記リセットロジックから出力された前記リセット信号を前記インターフェースモジュールに適合した形式に変換して出力し、前記インターフェースモジュールが、前記フィールド機器に対して電力を供給する電源と、前記変換モジュールによって変換された前記リセット信号に基づいて、前記電源から前記フィールド機器への電力供給を遮断する遮断部と、を有する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の制御装置によれば、アプリケーションロジックを大きく変更することなく、ハードウェアの変更による改善効果を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】プロセス制御システム１の全体構成を示すブロック図である。
【図２】制御装置２００および監視操作端末３００の動作を示すブロック図である。
【図３】制御装置２００において行われる処理を示すブロック図である。
【図４】Ａ／Ｉモジュール２１０の詳細構成を示すブロック図である。
【図５】従来のプロセス制御システム２の全体構成を示すブロック図である。
【図６】制御装置２００の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、実施形態の制御装置および制御方法を、図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、プロセス制御システム１の全体構成を示すブロック図である。図１に示されるように、プロセス制御システム１は、フィールド機器１００と、制御装置２００と、監視操作端末３００と、エンジニアリング端末４００とを備える。プロセス制御システム１は、プラントに構築される。
【００２５】
ここで、プラントとしては、化学等の工業プラントの他、ガス田や油田等の井戸元やその周辺を管理制御するプラント、水力・火力・原子力等の発電を管理制御するプラント、太陽光や風力等の環境発電を管理制御するプラント、上下水やダム等を管理制御するプラント等がある。
【００２６】
フィールド機器１００は、例えば流量計や温度センサ等のセンサ機器、流量制御弁や開閉弁等のバルブ機器、ファンやモータ等のアクチュエータ機器、その他のプラントの現場に設置される機器である。フィールド機器１００は、制御装置２００に接続されている。
【００２７】
制御装置２００、監視操作端末３００、およびエンジニアリング端末４００は、イントラネットＮ１に接続されている。イントラネットＮ１は、例えばイーサネット（登録商標）等のネットワークである。監視操作端末３００は、例えばプラントの運転員によって操作され、プロセスの監視のために用いられる装置である。エンジニアリング端末４００は、制御装置２００によって実行されるプログラムを作成するための装置である。
【００２８】
制御装置２００は、アプリケーション実行部２０１と、変換部２０２と、記憶部２０３とを有する。記憶部２０３は、アプリケーション実行部２０１によって実行されるプログラム（アプリケーションロジック）を記憶している。アプリケーションロジックは、エンジニアリング端末４００によって作成される。アプリケーションロジックは、グラフィカルユーザインターフェースを用いて、機能ブロック図（ＦＢＤ：Functional Block Diagram）形式などで記述される。制御装置２００は、エンジニアリング端末４００によって作成されたアプリケーションロジックを、プログラムとして記憶部２０３にダウンロードする。
【００２９】
アプリケーション実行部２０１は、ダウンロードされたプログラムを実行し、フィールド機器１００から測定値（プロセス値）等のデータを収集する。アプリケーション実行部２０１は、収集されたデータを演算し、他のフィールド機器に対して駆動信号を送信し、プロセスを制御する。変換部２０２は、詳細は後述するが、アプリケーション実行部２０１から出力された信号を、インターフェースモジュールに適合した形式に変換する。
【００３０】
図２は、制御装置２００および監視操作端末３００の動作を示すブロック図である。以下、安全計装システムの具体例として、ＦＧＳ（Fire and Gas System）について説明する。
【００３１】
ＦＧＳとは、プラントにて発生した事故の拡大を防止するために構築されるシステムである。ＦＧＳを構築するために使用されるフィールド機器１００は、例えば、ガス検知器、炎検知器、熱検知器、および煙検知器である。プラントで異常（煙や炎等）が発生した場合、フィールド機器１００の測定値は、所定の閾値を超えた値（アラーム値）となる。フィールド機器１００は、一度測定値が閾値を超えると、測定値が閾値未満に収まってもアラーム値を出力し続ける。これは、プラントで発生した異常を確実に通知するためである。
【００３２】
図２に示されるように、フィールド機器１００は、配線Ｌ１を介して制御装置２００と接続されている。制御装置２００は、フィールド機器１００から出力されたアラーム値を受信する。その後、制御装置２００は、フィールド機器１００において異常を検知したことを示すアラーム信号Ｓ１を監視操作端末３００に送信する。
【００３３】
監視操作端末３００は、表示部３１０と、入力部３２０と、通信部３３０とを有する。表示部３１０は、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置である。入力部３２０は、例えばキーボードやマウス等の入力装置である。通信部３３０は、イントラネットＮ１を介して制御装置２００と通信する。
【００３４】
フィールド機器１００は、異常の原因が解消されてもアラーム値を出力し続ける。フィールド機器１００のアラームを解除するためには、フィールド機器１００のリセット（電源オフおよび電源オン）を行う必要がある。これは、異常が解消された後、安全を確認した上で、プラントの運転員の意思でアラームを解除する必要があるためである。なお、フィールド機器１００をリセットするための操作方法として、オフ操作とオン操作の計２回操作する場合と、オフ／オンを１回の操作で行う場合があり、これは構築するアプリケーションに依存する。
【００３５】
通信部３３０が制御装置２００からアラーム信号Ｓ１を受信すると、表示部３１０はアラームの内容を表示する。これによって、プラントの運転員は、プラント内における異常の発生場所や異常の内容を把握することができ、異常を解消するための対処を行うことができる。
【００３６】
プラントの運転員は、アラームの原因となった異常が解消されたことを確認すると、監視操作端末３００の入力部３２０を用いてフィールド機器１００をリセットするための指示を入力する。この指示に応じて、通信部３３０はリセット指示Ｓ２を制御装置２００に送信する。このように、監視操作端末３００からフィールド機器１００のリセットの指示を可能にすることで、プラントに多数のフィールド機器１００が設置されている場合であっても、プラントの運転員の作業を効率化することができる。
【００３７】
図３は、制御装置２００において行われる処理を示すブロック図である。制御装置２００は、Ａ／Ｉモジュール２１０と、アプリケーションロジック（リセットロジック２５０および安全ロジック２６０）と、ソフトウェアモジュール２７０と、Ｄ／Ｏモジュール２８０とを有する。
【００３８】
配線Ｌ１およびＬ２は、１組の配線である。Ａ／Ｉモジュール２１０は、配線Ｌ１を介してフィールド機器１００から測定値（アナログ入力信号）を受信するインターフェースモジュールである。また、Ａ／Ｉモジュール２１０は、フィールド機器１００に電力を供給するための直流電流信号を、配線Ｌ２を介して出力する電源ユニット２１１を有する。なお、配線Ｌ２を介して出力される直流電流信号には、フィールド機器１００を操作するための操作信号が重畳されている。
【００３９】
変換部２０２は、複数のソフトウェアモジュールが含まれるソフトウェアモジュールライブラリの中から、Ｄ／Ｏ−Ａ／Ｉ変換を行うソフトウェアモジュール２７０を選択して実行する。ソフトウェアモジュールライブラリは、図１に示される記憶部２０３内に記憶されている。ソフトウェアモジュールライブラリには、Ｄ／Ｏ−Ａ／Ｉ変換を行うソフトウェアモジュール２７０以外に、他の形式への変換を行う複数のソフトウェアモジュールが含まれる。
【００４０】
Ａ／Ｉモジュール２１０は、フィールド機器１００から受信した測定値をソフトウェアモジュール２７０に出力する。ソフトウェアモジュール２７０は、仮想Ａ／Ｉ端子２７１と、仮想Ｄ／Ｏ端子２７２と、仮想Ｄ／Ｏ端子２７３と、変換モジュール２７４とを有する。仮想Ａ／Ｉ端子２７１、仮想Ｄ／Ｏ端子２７２、および仮想Ｄ／Ｏ端子２７３は、ソフトウェアによって実装された仮想的な端子である。仮想Ａ／Ｉ端子２７１は、Ａ／Ｉモジュール２１０から出力された測定値を、安全ロジック２６０に出力する。
【００４１】
安全ロジック２６０は、アプリケーション実行部２０１によって実行されるアプリケーションロジックの一つである。安全ロジック２６０は、図１に示される記憶部２０３内に記憶されている。アプリケーション実行部２０１は、記憶部２０３から安全ロジック２６０を読み出して実行する。安全ロジック２６０は、仮想Ａ／Ｉ端子２６１と、機能ブロック２６２と、仮想Ｄ／Ｏ端子２６３とを有する。仮想Ａ／Ｉ端子２６１および仮想Ｄ／Ｏ端子２６３は、ソフトウェアによって実装された仮想的な端子である。仮想Ａ／Ｉ端子２６１には、ソフトウェアモジュール２７０の仮想Ａ／Ｉ端子２７１から出力された測定値が入力される。
【００４２】
安全ロジック２６０の機能ブロック２６２は、仮想Ａ／Ｉ端子２６１に入力された測定値を、イントラネットＮ１を介して監視操作端末３００に送信する。監視操作端末３００は、フィールド機器１００の測定値を受信すると、図２に示される表示部３１０に測定値（プロセス値）を表示する。これによって、プラントの運転員は、プラント内の各フィールド機器１００の状態を把握することができる。
【００４３】
フィールド機器１００からアラーム値が送信された場合、機能ブロック２６２は、アラーム信号Ｓ１を監視操作端末３００に送信する。監視操作端末３００は、アラーム信号Ｓ１を受信すると、アラームの内容を表示部３１０に表示する。
【００４４】
前述したように、プラントの運転員は、アラームの原因となった異常が解消されたことを確認すると、監視操作端末３００の入力部３２０を用いてフィールド機器１００をリセットするための指示を入力する。この指示に応じて、通信部３３０はリセット指示Ｓ２を制御装置２００に送信する。
【００４５】
リセットロジック２５０は、アプリケーション実行部２０１によって実行されるアプリケーションロジックの一つである。リセットロジック２５０は、図１に示される記憶部２０３内に記憶されている。アプリケーション実行部２０１は、記憶部２０３からリセットロジック２５０を読み出して実行する。なお、リセットロジック２５０、安全ロジック２６０、およびソフトウェアモジュール２７０は、別々の記憶部に記憶されてもよい。リセットロジック２５０は、機能ブロック２５１と、仮想Ｄ／Ｏ端子２５２とを有する。仮想Ｄ／Ｏ端子２５２は、ソフトウェアによって実装された仮想的な端子である。
【００４６】
リセットロジック２５０の機能ブロック２５１は、監視操作端末３００からリセット指示Ｓ２を受信したことに応じて、フィールド機器１００の電源をオフおよびオンするためのリセット信号を生成する。仮想Ｄ／Ｏ端子２５２は、機能ブロック２５１によって生成されたリセット信号（ディジタル出力信号）を、ソフトウェアモジュール２７０に出力する。
【００４７】
ソフトウェアモジュール２７０の仮想Ｄ／Ｏ端子２７２には、リセットロジック２５０の仮想Ｄ／Ｏ端子２５２から出力されたリセット信号が入力される。変換モジュール２７４は、仮想Ｄ／Ｏ端子２７２に入力されたリセット信号を、Ａ／Ｉモジュール２１０に適合した形式に変換する。すなわち、変換モジュール２７４は、仮想Ｄ／Ｏ端子２７２に入力されたリセット信号に対し、Ｄ／Ｏ−Ａ／Ｉ変換を行う。変換モジュール２７４は、変換したリセット信号Ｓ３をＡ／Ｉモジュール２１０に出力する。
【００４８】
図４は、Ａ／Ｉモジュール２１０の詳細構成を示すブロック図である。Ａ／Ｉモジュール２１０の電源ユニット２１１は、電源２１２と、遮断部２１３と、制御部２１４とを有する。電源２１２は、フィールド機器１００に対して電力を供給する。遮断部２１３は、電源２１２からフィールド機器１００への電力供給を遮断するスイッチである。制御部２１４は、フィールド機器１００への操作信号の送信と、遮断部２１３のオン／オフ制御とを行う。
【００４９】
制御部２１４は、変換モジュール２７４から出力されたリセット信号Ｓ３が入力されると、遮断部２１３のスイッチをオフすることにより、電源２１２からフィールド機器１００への電力供給を遮断させる。フィールド機器１００の電源がオフとなった後、制御部２１４は、遮断部２１３のスイッチをオンすることにより、電源２１２からフィールド機器１００への電力供給を再開させる。これによって、フィールド機器１００をリセットすることができ、アラームを解除することができる。
【００５０】
一方、安全ロジック２６０の機能ブロック２６２は、仮想Ａ／Ｉ端子２６１に入力されたフィールド機器１００の測定値が異常な値を示す場合、警報装置または遮断装置５００を駆動するための駆動信号を生成する。フィールド機器１００の測定値が異常な値を示す場合とは、例えば、フィールド機器１００の測定値が所定の閾値を超える場合である。仮想Ｄ／Ｏ端子２６３は、機能ブロック２６２によって生成された駆動信号（ディジタル出力信号）を、ソフトウェアモジュール２７０に出力する。
【００５１】
ソフトウェアモジュール２７０の仮想Ｄ／Ｏ端子２７３には、安全ロジック２６０の仮想Ｄ／Ｏ端子２６３から出力された駆動信号が入力される。ソフトウェアモジュール２７０は、仮想Ｄ／Ｏ端子２７３に入力された駆動信号をＤ／Ｏモジュール２８０に出力する。Ｄ／Ｏモジュール２８０は、ソフトウェアモジュール２７０から出力された駆動信号を、配線Ｌ４を介して警報装置または遮断装置５００に送信する。警報装置５００は、サイレンや赤色灯によって異常を通知するための装置である。遮断装置５００は、シャッター弁等、強制的にプロセスを停止するための装置である。
【００５２】
フィールド機器１００の測定値が異常な値を示す場合、フィールド機器１００の周辺で炎や煙等が発生していることとなる。したがって、警報装置５００は、Ｄ／Ｏモジュール２８０から受信した駆動信号に応じて、サイレンを鳴らしたり赤色灯を点灯したりする。これにより、プラント内の作業員に危険を報知することができる。また、遮断装置５００は、Ｄ／Ｏモジュール２８０から受信した駆動信号に応じて、プラントに設置されたシャッターを閉じる。これによって、プラント内において炎や煙等が広がるのを防止することができる。なお、警報装置または遮断装置５００は、プラント内の各装置の電源を強制的に遮断したり、スプリンクラーを駆動して消火したりしてもよい。これによって、プラント内における被害を拡大させないようにすることができる。
【００５３】
図５は、従来のプロセス制御システム２の全体構成を示すブロック図である。図５を用いて、本実施形態に係るプロセス制御システム１と従来のプロセス制御システム２との相違点、および本実施形態に係るプロセス制御システム１の優位性を説明する。
【００５４】
図５に示されるように、従来のプロセス制御システム２は、Ａ／Ｉモジュール２１０とフィールド機器１００との間にリレー６００が設けられており、リセットロジック２５０とリレー６００との間にＤ／Ｏモジュール２９０が設けられている。また、従来のプロセス制御システム２には、図３に示されるソフトウェアモジュール２７０が存在しない。
【００５５】
従来のプロセス制御システム２において、リセットロジック２５０は、電源ユニット２１１からフィールド機器１００への電力供給を遮断するためのリセット信号を、仮想Ｄ／Ｏ端子２５２から出力する。仮想Ｄ／Ｏ端子２５２から出力されたリセット信号は、Ｄ／Ｏモジュール２９０に適合した形式の信号である。
【００５６】
Ｄ／Ｏモジュール２９０は、仮想Ｄ／Ｏ端子２５２から出力されたリセット信号に基づき、配線Ｌ３を介して電源オフ信号をリレー６００に送信する。リレー６００は、Ｄ／Ｏモジュール２９０から受信した電源オフ信号に応じて、配線Ｌ１および配線Ｌ２における通信と電力供給とを遮断する。フィールド機器１００の電源がオフとなった後、Ｄ／Ｏモジュール２９０は、配線Ｌ３を介して電源オン信号をリレー６００に送信する。リレー６００は、Ｄ／Ｏモジュール２９０から受信した電源オン信号に応じて、配線Ｌ１および配線Ｌ２における通信と電力供給とを再開する。これによって、リセット動作が完了する。
【００５７】
従来のプロセス制御システム２と比較して、本実施形態のプロセス制御システム１は、リレー６００、Ｄ／Ｏモジュール２９０、および配線Ｌ３が不要であるため、製造コストを低減することができる。
【００５８】
また、従来のプロセス制御システム２は、ハードウェア構成を変更すると制御装置２００上で動作するプログラム（リセットロジック２５０）に対して大きな変更を加える必要がある。しかし、リセットロジック２５０には高信頼性および高メンテナンス性が要求されるため、実績のあるリセットロジック２５０からの大きな変更は好まれない。
【００５９】
一方、本実施形態のプロセス制御システム１は、リセットロジック２５０から出力された信号を、Ａ／Ｉモジュール２１０に適合した形式に変換する変換部２０２を有することで、リセットロジック２５０に対して大きな変更を加える必要なく、ハードウェア構成を変更することができる。
【００６０】
従来のシステムにおいては、フィールド機器１００へのプロセス出力としてリセット指示が出力されていた。これに対し、本実施形態においては、ハードウェアのコスト削減のため、Ａ／Ｉモジュール２１０が直接内部の電源供給を切り替えることができるように、Ａ／Ｉモジュール２１０に対してリセット指示が出力される。
【００６１】
すなわち、本実施形態において、プロセス出力としてフィールド機器１００に対してリセット指示が出力されるのではなく、システムの一部（Ａ／Ｉモジュール２１０）に対してリセット指示が出力される。本実施形態においては、ハードウェアの変更によりリセット指示の出力先が変更されたが、従来のシステムからの実績のあるアプリケーションロジック（リセットロジック２５０および安全ロジック２６０）を可能な限り流用することができ、システムへのリセット指示を従来と同様のプロセス出力として実行することができる。
【００６２】
リセットロジック２５０および安全ロジック２６０上では、視認性および保守性等の観点から、入出力を明確に分離することが求められる。本実施形態においては、安全ロジック２６０への入力信号（フィールド機器１００の測定値）は仮想Ａ／Ｉ端子２６１に入力され、リセットロジック２５０からの出力信号（リセット信号）は仮想Ｄ／Ｏ端子２５２から出力される。
【００６３】
一方、図３の構成において、ソフトウェアモジュール２７０を有しない構成の場合、Ｄ／Ｏモジュール２９０が存在しないため、仮想Ａ／Ｉ端子２６１および仮想Ｄ／Ｏ端子２５２は、共にＡ／Ｉモジュール２１０に接続される。したがって、Ａ／Ｉモジュール２１０に対して入出力が行われることとなる。視認性および保守性を高めるため、リセットロジック２５０および安全ロジック２６０上における入出力端子は１対１となるよう単一的な機能／意味を持つ方がわかり易く望ましい。しかしながら、Ａ／Ｉモジュール２１０への入出力割付はこれに反することになる。
【００６４】
そこで、本実施形態においては、リセットロジック２５０の仮想Ｄ／Ｏ端子２５２は、ソフトウェアモジュール２７０の仮想Ｄ／Ｏ端子２７２に接続される。変換モジュール２７４は、仮想Ｄ／Ｏ端子２７２に入力された信号に対し、Ｄ／Ｏ−Ａ／Ｉ変換を行う。これにより、リセットロジック２５０および安全ロジック２６０上では、ＡＩ入力およびＤＯ出力という入出力分離ルールを堅持しつつ、実際のハードウェア上では、Ａ／Ｉモジュール２１０に対して入出力を行うことが可能となる。
【００６５】
図６は、制御装置２００の処理を示すフローチャートである。アプリケーション実行部２０１は、監視操作端末３００から送信されたリセット指示Ｓ２を受信すると（ステップＳ１０）、フィールド機器１００の電源をオフおよびオンするためのリセット信号を変換部２０２に出力する（ステップＳ１１）。具体的には、アプリケーション実行部２０１は、機能ブロック２５１を用いてリセット信号を生成し、生成したリセット信号を仮想Ｄ／Ｏ端子２５２からソフトウェアモジュール２７０に出力する。
【００６６】
次に、変換部２０２は、アプリケーション実行部２０１から出力されたリセット信号に対し、Ｄ／Ｏ−Ａ／Ｉ変換を行う（ステップＳ１２）。具体的には、変換部２０２は、仮想Ｄ／Ｏ端子２７２に入力されたリセット信号に対し、変換モジュール２７４を用いてＤ／Ｏ−Ａ／Ｉ変換を行う。
【００６７】
次に、変換部２０２は、変換したリセット信号をＡ／Ｉモジュール２１０に出力する（ステップＳ１３）。Ａ／Ｉモジュール２１０は、変換部２０２から出力されたリセット信号に基づき、フィールド機器１００の電源をオフする（ステップＳ１４）。具体的には、Ａ／Ｉモジュール２１０に設けられた制御部２１４は、遮断部２１３のスイッチをオフすることにより、電源２１２からフィールド機器１００への電力供給を遮断させる。
【００６８】
フィールド機器１００の電源がオフとなった後、制御部２１４は、フィールド機器１００の電源をオンする（ステップＳ１５）。具体的には、制御部２１４は、遮断部２１３のスイッチをオンすることにより、電源２１２からフィールド機器１００への電力供給と、制御部２１４からフィールド機器１００への操作信号の送信とを再開させる。これによって、フィールド機器１００をリセットすることができ、アラームを解除することができる。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態の制御装置２００は、アプリケーション実行部２０１から出力されたリセット信号を、Ａ／Ｉモジュール２１０に適合した形式に変換する変換部２０２を有する。これにより、アプリケーションロジックを大きく変更することなく、ハードウェアの変更による改善効果を享受することができる。
【００７０】
なお、変換モジュール２７４は、リセットロジック２５０から出力された信号を、Ａ／Ｉモジュール２１０に適合した形式に変換して出力することとしたが、これに限らない。例えば、変換モジュール２７４は、一つ以上のインターフェースモジュール（例えば、Ａ／Ｉモジュール２１０）から入力された信号をアプリケーションロジック（例えば、リセットロジック２５０または安全ロジック２６０）に適合した形式に変換して出力してもよい。
【００７１】
このように、本実施形態のソフトウェアモジュール２７０は、アプリケーションロジック（例えば、リセットロジック２５０または安全ロジック２６０）から出力された信号をインターフェースモジュール（例えば、Ａ／Ｉモジュール２１０）に適合した形式に変換して出力する、および／または、インターフェースモジュールから入力された信号をアプリケーションロジックに適合した形式に変換して出力する変換モジュール２７４を有する。これにより、アプリケーションロジックを大きく変更することなく、ハードウェアの変更による改善効果を享受することができる。
【００７２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７３】
１〜３  プロセス制御システム、１００  フィールド機器、２００  制御装置、２０１  アプリケーション実行部、２０２  変換部、２０３  記憶部、２１０  Ａ／Ｉモジュール、２１１  電源ユニット、２１２  電源、２１３  遮断部、２１４  制御部、２５０  リセットロジック、２５１  機能ブロック、２５２  仮想Ｄ／Ｏ端子、２６０  安全ロジック、２６１  仮想Ａ／Ｉ端子、２６２  機能ブロック、２６３  仮想Ｄ／Ｏ端子、２７０  ソフトウェアモジュール、２７１  仮想Ａ／Ｉ端子、２７２  仮想Ｄ／Ｏ端子、２７３  仮想Ｄ／Ｏ端子、２７４  変換モジュール、２８０  Ｄ／Ｏモジュール、３００  監視操作端末、４００  エンジニアリング端末、５００  警報装置
【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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