(57)【要約】【課題】  汎用バスベースの制御システムで必須となっていた外置きスイッチングハブが不要になるとともに、Ｉ／Ｏバスが汎用化されたときに通信性能を落とさずにＩ／Ｏバスと制御バスとの間の通信を容易に行えるようにした端末装置及び端末装置を用いたプロセス制御システムを実現する。【解決手段】  バスを介して通信を行う端末装置において、内部にスイッチングハブを組み込む。スイッチングハブは、前記バスが接続され、端末装置がバスから受信したデータを指定された受信先へ送り、端末装置からバスへ送出するデータを指定された送信先へ送る。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バスを介して通信を行う端末装置において、
内部にスイッチングハブを組み込み、このスイッチングハブは、前記バスが接続され、端末装置がバスから受信したデータを指定された受信先へ送り、端末装置からバスへ送出するデータを指定された送信先へ送ることを特徴とする端末装置。
【請求項２】
前記スイッチングハブは、自身がある端末装置と他の端末装置とを接続する通信経路と、他の端末装置どうしを接続する通信経路の少なくとも一方を構築することを特徴とする請求項１に記載の端末装置。
【請求項３】
複数の通信インタフェイスが端末装置に内蔵され、これらの通信インタフェイスの前段には前記スイッチングハブが接続され、スイッチングハブに接続された端末装置Ａを通信インタフェイスＸに接続し、スイッチングハブに接続された端末装置Ｂを通信インタフェイスＹに接続するというように、スイッチングハブはそれぞれ別系統の通信経路を構築することを特徴とする請求項１に記載の端末装置。
【請求項４】
プラントの操作と監視を行う操作監視装置と、この操作監視装置と制御バスを介して通信を行い、操作監視装置の監視のもとでプラントのプロセス制御を行う制御装置とを備えたプロセス制御システムにおいて、
端末装置としての前記制御装置の内部にスイッチングハブを組み込み、このスイッチングハブは、前記制御バスが接続され、制御装置が制御バスから受信したデータを指定された受信先へ送り、制御装置から制御バスへ送出するデータを指定された送信先へ送ることを特徴とする端末装置を用いたプロセス制御システム。
【請求項５】
前記スイッチングハブは操作監視装置と制御装置との間のバス配線を編集することを特徴とする請求項４に記載の端末装置を用いたプロセス制御システム。
【請求項６】
前記制御装置とプロセスとの間で授受する信号を入出力する入出力手段があり、制御装置と入出力手段は入出力バスを介して通信を行い、前記制御装置に組み込んだスイッチングハブには前記入出力バスが接続され、このスイッチングハブは操作監視装置、制御装置及び入出力手段の間のバス配線を編集することを特徴とする請求項４に記載の端末装置を用いたプロセス制御システム。
【請求項７】
前記入出力バスは汎用バスで、前記スイッチングハブは前記制御バスと入出力バスとの間の通信を仲介することを特徴とする請求項６に記載の端末装置を用いたプロセス制御システム。
【請求項８】
前記操作監視装置はＯＰＣインタフェイスを備えたことを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の端末装置を用いたプロセス制御システム。
【請求項９】
前記制御バスにはネットワーク機器が接続され、前記スイッチングハブは前記ネットワーク機器と制御装置との間のバス配線を編集することを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の端末装置を用いたプロセス制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ethernet（登録商標）等の汎用バスを用いて通信を行う端末装置及び端末装置を用いたプロセス制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、ＰＡ（プロセス・オートメーション）やＦＡ（ファクトリー・オートメーション）の分野における制御コントローラでは、制御バスやＩ／Ｏバス（入出力バス）にEthernet（登録商標）等の汎用バスを用いる状況にある。
制御コントローラの制御バスやＩ／ＯバスがEthernet（登録商標）をベースとしたバスになり、かつ複数の制御コントローラとＨＭＩ（ヒューマン・マシン・インターフェイス）等が存在するプロセス制御システムではスイッチングハブが必須のアイテムとなる。
【０００３】
図７はスイッチングハブを用いたプロセス制御システムの従来における接続例を示した図である。
図７で、ＨＭＩ１ａ〜１ｃはプラントの操作と監視を行う。請求範囲でいう操作監視装置はＨＭＩに相当する。制御コントローラとしての制御装置２ａ〜２ｃは、ＨＭＩ１ａ〜１ｃと制御バス３を介して通信を行い、ＨＭＩ１ａ〜１ｃの監視のもとでプラントのプロセス制御を行う。制御バス３は例えばEthernet（登録商標）である。制御バス３上にスイッチングハブ４を設置し、スイッチングハブ４にスター状に配線し、ＨＭＩ１ａ〜１ｃと制御装置２を接続している。
図７のシステムでは、制御装置相互間の通信や、ＨＭＩ１ａ〜１ｃと制御装置２ａ〜２ｃの通信等のように、通信が多種多様であるため、制御バス３の負荷を軽減するためにスイッチングハブを使っている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−６０５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７の従来例では、ネットワークの負荷によっては、スイッチングハブを分ける等の対策を講じていた。例えば、制御コントローラ間での通信量が多い場合等においては、コントローラ間の通信を別系統にするために、スイッチングハブを複数台設置していた。
このようにすると、スイッチングハブを購入する必要があるだけでなく、購入したスイッチングハブの設置場所を新たに確保しなければならないという問題点があった。
【０００６】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、制御コントローラなどの端末装置にスイッチングハブの機能を取り込むことにより、汎用バスベースの制御システムで必須となっていた外置きスイッチングハブが不要になるとともに、Ｉ／Ｏバスが汎用化されたときに通信性能を落とさずにＩ／Ｏバスと制御バスとの間の通信を容易に行えるようにした端末装置及び端末装置を用いたプロセス制御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】
【０００７】
このような課題を達成するために、本発明は次のとおりの構成になっている。
（１）バスを介して通信を行う端末装置において、
内部にスイッチングハブを組み込み、このスイッチングハブは、前記バスが接続され、端末装置がバスから受信したデータを指定された受信先へ送り、端末装置からバスへ送出するデータを指定された送信先へ送ることを特徴とする端末装置。
【０００８】
（２）前記スイッチングハブは、自身がある端末装置と他の端末装置とを接続する通信経路と、他の端末装置どうしを接続する通信経路の少なくとも一方を構築することを特徴とする（１）に記載の端末装置。
【０００９】
（３）複数の通信インタフェイスが端末装置に内蔵され、これらの通信インタフェイスの前段には前記スイッチングハブが接続され、スイッチングハブに接続された端末装置Ａを通信インタフェイスＸに接続し、スイッチングハブに接続された端末装置Ｂを通信インタフェイスＹに接続するというように、スイッチングハブはそれぞれ別系統の通信経路を構築することを特徴とする（１）に記載の端末装置。
【００１０】
（４）プラントの操作と監視を行う操作監視装置と、この操作監視装置と制御バスを介して通信を行い、操作監視装置の監視のもとでプラントのプロセス制御を行う制御装置とを備えたプロセス制御システムにおいて、
端末装置としての前記制御装置の内部にスイッチングハブを組み込み、このスイッチングハブは、前記制御バスが接続され、制御装置が制御バスから受信したデータを指定された受信先へ送り、制御装置から制御バスへ送出するデータを指定された送信先へ送ることを特徴とする端末装置を用いたプロセス制御システム。
【００１１】
（５）前記スイッチングハブは操作監視装置と制御装置との間のバス配線を編集することを特徴とする（４）に記載の端末装置を用いたプロセス制御システム。
【００１２】
（６）前記制御装置とプロセスとの間で授受する信号を入出力する入出力手段があり、制御装置と入出力手段は入出力バスを介して通信を行い、前記制御装置に組み込んだスイッチングハブには前記入出力バスが接続され、このスイッチングハブは操作監視装置、制御装置及び入出力手段の間のバス配線を編集することを特徴とする（４）に記載の端末装置を用いたプロセス制御システム。
【００１３】
（７）前記入出力バスは汎用バスで、前記スイッチングハブは前記制御バスと入出力バスとの間の通信を仲介することを特徴とする（６）に記載の端末装置を用いたプロセス制御システム。
【００１４】
（８）前記操作監視装置はＯＰＣインタフェイスを備えたことを特徴とする（４）乃至（７）のいずれかに記載の端末装置を用いたプロセス制御システム。
【００１５】
（９）前記制御バスにはネットワーク機器が接続され、前記スイッチングハブは前記ネットワーク機器と制御装置との間のバス配線を編集することを特徴とする（４）乃至（８）のいずれかに記載の端末装置を用いたプロセス制御システム。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）制御コントローラなどの端末装置にスイッチングハブを取り込んだため、汎用バスベースの制御システムで必須となっていた外置きスイッチングハブが不要になる。
（２）スイッチングハブには制御バスだけでなくＩ／Ｏバスも接続されるため、Ｉ／Ｏバスが汎用化されたときに、通信性能を落とさずにＩ／Ｏバスと制御バスとの間の通信を容易に行える。
（３）プロセス制御システムでは、制御装置と操作監視装置との間の通信、及び制御装置と入出力手段との通信は通信量が多い。制御装置にスイッチングハブを組み込むことにより、これらの通信をそれぞれ独立に行うことができる。これにより、通信量が増えても通信性能が維持される。
（４）スイッチングハブを介して操作監視装置と入出力手段との間に通信経路を構築できる。これによって、操作監視装置から入出力手段のデータを直接参照できる。
（５）操作監視装置がＯＰＣインタフェイスを備えることにより、マルチベンダーに対応可能なシステムを構築できる。
（６）端末装置にスイッチングハブを取り込んだため、端末装置内に複数の通信インターフェイスを設けたときに、各通信インターフェイス毎に別系統の通信経路を構築できる。例えば、制御バスの通信経路と、Ｉ／Ｏバスの通信経路とを別個に構築できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例を示す構成図である。この実施例は制御バスがEthernet（登録商標）のような汎用バスになっている場合の制御コントローラである。
【００１８】
図１で、制御コントローラ１０の内部にはスイッチングハブ１１が組み込まれている。スイッチングハブ１１は外部インターフェイス（インターフェイスをＩ／Ｆとする）１２と接続されている。スイッチングハブ１１には通信Ｉ／Ｆ１３が接続されている。通信Ｉ／Ｆ１３は例えばEthernet（登録商標）用のＩ／Ｆである。スイッチングハブ１１は、外部Ｉ／Ｆ１２を介してバスが接続され、制御コントローラ１０がバスから受信したデータを指定された受信先へ送り、制御コントローラ１０からバスへ送出するデータを指定された送信先へ送る。
【００１９】
制御バス用通信処理手段１４は、ドライバ機能を備え、通信プロトコル（例えばＴＣＰ／ＩＰ）をサポートする。制御手段１５は制御コントローラの制御動作を実行する部分である。例えば、上位のＨＭＩに対して操作監視画面を表示するためのデータを送ったり、上位のＨＭＩから操作量を受けてプロセス制御を行う。
【００２０】
この実施例では、スイッチングハブ１１は外部Ｉ／Ｆ１２を介して送られてきたデータを解析して宛先を検出し、宛先が制御コントローラ１０である場合は、データを制御手段１５へ送る。また、制御手段１５が出力したデータを解析して宛先を検出し、検出した宛先の端末装置へデータを送る。このとき、外部Ｉ／Ｆ１２にあるポートの中で、検出した宛先のポートへデータを送る。
【００２１】
図２は本発明の他の実施例を示す構成図である。この実施例は制御バスとＩ／ＯバスがEthernet（登録商標）のような汎用バスになっている場合の制御コントローラである。
図２で、制御コントローラ２０の内部にはスイッチングハブ２１が組み込まれている。スイッチングハブ２１は外部Ｉ／Ｆ２２と接続されている。スイッチングハブ２１には通信Ｉ／Ｆ２３と２４が接続されている。通信Ｉ／Ｆ２３，２４は例えばEthernet（登録商標）用のＩ／Ｆである。スイッチングハブ２１は、外部Ｉ／Ｆ２２を介してバスが接続され、制御コントローラ２０がバスから受信したデータを指定された受信先へ送り、制御コントローラ２０からバスへ送出するデータを指定された送信先へ送る。
【００２２】
制御バス用通信処理手段２５及びＩ／Ｏバス用通信処理手段２６は、制御バス用通信処理手段１４と同様にドライバ機能を備え、通信プロトコル（例えばＴＣＰ／ＩＰ）をサポートする。
【００２３】
この実施例では、スイッチングハブ２１は外部Ｉ／Ｆ２２を介して送られてきたデータを解析して宛先を検出し、検出した宛先に応じてデータを通信Ｉ／Ｆ２３または２４に振り分ける。また、通信Ｉ／Ｆ２３または２４を介して出力されたデータを解析して宛先を検出し、検出した宛先の端末装置へデータを送る。このとき、外部Ｉ／Ｆ２２にあるポートの中で、検出した宛先のポートへデータを送る。
【００２４】
図３は図２の制御コントローラの接続例を示した図である。
図３で、スイッチングハブ２１は、ＨＭＩ１、スイッチングハブ２１、通信Ｉ／Ｆ２３、制御バス用通信処理手段２５、制御手段２７を経由する通信経路Ａ１を構築する。これにより、通信量が多い制御コントローラ２０とＨＭＩ１との間の通信を独立に行うことができる。
【００２５】
また、スイッチングハブ２１は、Ｉ／Ｏ手段３０（入出力手段）、スイッチングハブ２１、通信Ｉ／Ｆ２４、Ｉ／Ｏバス用通信処理手段２６、制御手段２７を経由する通信経路Ａ２を構築する。これにより、通信量が多い制御コントローラ２０とＩ／Ｏ手段３０との間の通信を独立に行うことができる。この通信はＩ／Ｏバス３１を介して行う。
【００２６】
さらに、スイッチングハブ２１は、ＨＭＩ１、スイッチングハブ２１、Ｉ／Ｏ手段３０を経由する通信経路Ａ３を構築する。これにより、ＨＭＩ１とＩ／Ｏ手段３０との間の通信が制御コントローラ２０を関与せずに行うことができる。Ｉ／Ｏ手段３０とのアクセスは制御コントローラ２０が主体的であるが、発生頻度は低いが上位のＨＭＩ１がデータを直接参照したい場合がある。このような場合に通信経路Ａ３を利用できる。
このようにしてスイッチングハブ２１は、それぞれ別系統の通信経路を構築する。
【００２７】
図４乃至図６はスイッチングハブを用いたプロセス制御システムの構成例を示した図である。
図７の従来システムは、図１に示すスイッチングハブ付きのコントローラ１０を設置することにより図４のような構成になる。
図５の構成例では負荷分散をするための配線をしている。この構成例では、複数のスイッチングハブ付きコントローラ１０ａ〜１０ｃ（コントローラ１０と同じ構成）を設置することによって通信負荷を分散している。
【００２８】
図６の構成例は、Ｉ／Ｏバス３１がEthernet（登録商標）のような汎用バスになっている場合の構成である。この構成例では、図３に示すスイッチングハブ付きの制御コントローラ２０にＨＭＩ１ａ，１ｂとＩ／Ｏ手段３０ａ，３０ｂが接続されている。制御コントローラ２０とＨＭＩ１ａ，１ｂとの通信は制御バス３を介して行う。制御コントローラ２０とＩ／Ｏ手段３０ａ，３０ｂとの通信はＩ／Ｏバス３１を介して行う。
制御コントローラ２０とＨＭＩ１ａ，１ｂとの間の通信、及び制御コントローラ２０とＩ／Ｏ手段３０ａ，３０ｂとの通信は通信量が多い。スイッチングハブ付きの制御コントローラ２０を設けたことにより、これらの通信をそれぞれ独立に行うことができる。
また、ＨＭＩ１ａ，１ｂとＩ／Ｏ手段３０ａ，３０ｂとの通信を行うことができる。スイッチングハブ付きの制御コントローラ２０は通信を仲介する。Ｉ／Ｏバス３１を汎用バスにしたため、このような通信が可能になった。
【００２９】
このようにしてスイッチングハブはＨＭＩ、制御コントローラ及びＩ／Ｏ手段の間のバス配線を編集する。
【００３０】
なお、ＨＭＩはＯＰＣ  Ｉ／Ｆでも、上位コンピュータでも、コントローラそのものであってもよい。
また、Ｉ／Ｏ手段は、通常のＩ／Ｏバスが接続されるＩ／Ｏ手段でも、Ethernet（登録商標）ベースのフィールドバスが接続されるＩ／Ｏ手段でもよい。
また、実施例では制御コントローラの内部にスイッチングハブを組み込んだ場合について説明したが、これに限らず一般的な端末装置にスイッチングハブを組み込んでもよい。
また、制御バスには、上位コンピュータとの通信を仲介するゲートウェイ装置、データベースサーバ、ネットワーク構築のために設けられたルータ等のネットワーク機器が接続され、スイッチングハブはネットワーク機器と制御装置との間のバス配線を編集してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】図２は本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図３】図２の制御コントローラの接続例を示した図である。
【図４】スイッチングハブを用いたプロセス制御システムの構成例を示した図である。
【図５】スイッチングハブを用いたプロセス制御システムの構成例を示した図である。
【図６】スイッチングハブを用いたプロセス制御システムの構成例を示した図である。
【図７】スイッチングハブを用いたプロセス制御システムの従来における接続例を示した図である。
【符号の説明】
【００３２】
１、１ａ〜１ｃ  ＨＭＩ
２ａ〜２ｃ、１０、１０ａ〜１０ｃ、２０  制御コントローラ
３  制御バス
１１、２１  スイッチングハブ
１３、２３、２４  通信Ｉ／Ｆ
１５、２７  制御手段
３０、３０ａ、３０ｂ  Ｉ／Ｏ手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005094279.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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