(57)【要約】【課題】ＨＡＲＴ通信対応機器を採用する場合であっても、比較的安価なコストでシステムを再構築する。【解決手段】ＨＡＲＴ通信信号を送受信するＨＡＲＴ通信対応機器１０と、ＨＡＲＴ通信対応機器１０から受信したＨＡＲＴ通信信号に含まれる直流信号とデジタル信号とをそれぞれ別の系統に送信するＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１と、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１から送信された直流信号を通信バス１８を介して受信する制御系統と、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１から送信されたデジタル信号を通信ケーブル１６を介して受信する監視系統と、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１に接続可能な現場端末２１と、を備え、制御系統および監視系統は同一のネットワーク上に形成され、現場端末２１は、制御系統および監視系統から通信ケーブル１６を介してＨＡＲＴ−ＩＯユニットの情報を取得する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１信号に第２信号を重畳して生成されるＨＡＲＴ通信信号を送受信するＨＡＲＴ通信機能を有するＨＡＲＴ通信対応機器と、
前記ＨＡＲＴ通信対応機器と前記ＨＡＲＴ通信信号を送受信し、前記ＨＡＲＴ通信対応機器から受信した前記ＨＡＲＴ通信信号に含まれる前記第１信号と前記第２信号とをそれぞれ別の系統に送信する入出力装置と、
前記入出力装置により送信される前記第１信号を、第１ラインを介して受信し、当該第１信号に基づいてプロセスを制御する制御系統と、
前記入出力装置により送信される前記第２信号を、第２ラインを介して受信し、当該第２信号に基づいて前記ＨＡＲＴ通信対応機器の状態を監視する監視系統と、
前記入出力装置または前記第２ライン上に接続可能な端末と、を備え、
前記制御系統および前記監視系統は、同一のネットワーク上に形成され、
前記端末は、前記入出力装置から前記制御系統および前記監視系統にそれぞれ送信される情報を、前記第２ラインを介して前記制御系統および前記監視系統から取得する、
ことを特徴とするプロセス管理システム。
【請求項２】
前記入出力装置または前記第２ライン上に接続可能な電話機を、さらに備えることを特徴とする請求項１記載のプロセス管理システム。
【請求項３】
前記第１信号は４〜２０ｍＡの直流信号であり、前記第２信号はデジタル信号の論理を異なる周波数信号に割り当てて表される交流信号である、ことを特徴とする請求項１または２記載のプロセス管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセス管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生産プロセスを管理する現場では、発信機能を有する各種のフィールド機器（例えばセンサやバルブ等）をプラントに設置し、フィールド機器から発信される信号をシステムに取り込むことで、各種の生産プロセスを管理している。生産プロセスを管理するシステムとして、例えばセンサから取得した流量や温度、圧力等に基づいてバルブの開度等を制御するものがある。近年、このようなプロセス管理システムに接続されるフィールド機器として、ＨＡＲＴ（Highway Addressable Remote Transducer）通信機能を搭載したもの（以下、「ＨＡＲＴ通信対応機器」という。）が採用されている。ＨＡＲＴ通信対応機器は、測定値や制御値を示す４〜２０ｍＡの直流信号に、デジタル信号の論理を１２００Ｈｚと２２００Ｈｚとの周波数信号に割り当てて表した交流信号を重畳することで生成される信号（以下、「ＨＡＲＴ通信信号」という。）を入出力する。つまり、ＨＡＲＴ通信対応機器は、測定値や制御値の他に、各種の情報を付加してやりとりすることができる。下記特許文献１および特許文献２には、ＨＡＲＴ通信対応機器を用いたシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８６５０３号公報
【特許文献２】特許第４１２９７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した各特許文献のシステムでは、通信バスやコントローラでＨＡＲＴ通信信号を使用している。一般に、プロセス管理システムの通信バスやコントローラは、４〜２０ｍＡの直流信号を使用することを前提にして設計されている。したがって、通信バスやコントローラで４〜２０ｍＡの直流信号にデジタル信号（交流信号）を重畳したＨＡＲＴ通信信号を用いる場合には、通信バスをより高速な通信バスに交換し、コントローラをより処理能力の高いコントローラに交換する必要がある。しかしながら、通信バスやコントローラを交換するには、多大なコストを要する。
【０００５】
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、ＨＡＲＴ通信対応機器を採用する場合であっても、比較的安価なコストでシステムを再構築することができるプロセス管理システム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】
【０００６】
本発明に係るプロセス管理システムは、第１信号に第２信号を重畳して生成されるＨＡＲＴ通信信号を送受信するＨＡＲＴ通信機能を有するＨＡＲＴ通信対応機器と、前記ＨＡＲＴ通信対応機器と前記ＨＡＲＴ通信信号を送受信し、前記ＨＡＲＴ通信対応機器から受信した前記ＨＡＲＴ通信信号に含まれる前記第１信号と前記第２信号とをそれぞれ別の系統に送信する入出力装置と、前記入出力装置により送信される前記第１信号を、第１ラインを介して受信し、当該第１信号に基づいてプロセスを制御する制御系統と、前記入出力装置により送信される前記第２信号を、第２ラインを介して受信し、当該第２信号に基づいて前記ＨＡＲＴ通信対応機器の状態を監視する監視系統と、前記入出力装置または前記第２ライン上に接続可能な端末と、を備え、前記制御系統および前記監視系統は、同一のネットワーク上に形成され、前記端末は、前記入出力装置から前記制御系統および前記監視系統にそれぞれ送信される情報を、前記第２ラインを介して前記制御系統および前記監視系統から受信する。
【０００７】
かかる構成を採用することで、ＨＡＲＴ通信対応機器とＨＡＲＴ通信信号を送受信する入出力装置に対して、第１ラインを介して制御系統を接続し、第１ラインとは別の経路となる第２ラインを介して監視系統を接続することができる。これにより、入出力装置において、監視系統と制御系統とを独立して別個に管理することが可能となる。
【０００８】
また、前記入出力装置または前記第２ライン上に接続可能な電話機を、さらに備えることとしてもよい。
【０００９】
さらに、前記第１信号は４〜２０ｍＡの直流信号であり、前記第２信号はデジタル信号の論理を、異なる周波数信号に割り当てて表される交流信号であることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＨＡＲＴ通信対応機器を採用する場合であっても、比較的安価なコストでシステムを再構築することができるプロセス管理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態におけるプロセス管理システムの構成を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除するものではない。すなわち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００１３】
まず、図１を参照して、実施形態におけるプロセス管理システムの構成について説明する。図１に示すように、プロセス管理システム１は、ＨＡＲＴ通信対応機器１０ｉ、１０ｏと、ＨＡＲＴ通信機能を有する入出力装置（以下、「ＨＡＲＴ−ＩＯユニット」という。）１１ｉ、１１ｏと、フィールド機器１２ｉ、１２ｏと、ＩＯユニット１３ｉ、１３ｏと、ＨＵＢ１４と、機器監視装置１５と、コントローラ１７と、運転操作装置１９と、現場端末２１と、を有する。
【００１４】
なお、ＨＡＲＴ通信対応機器１０ｉ、１０ｏ、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１ｉ、１１ｏ、フィールド機器１２ｉ、１２ｏ、およびＩＯユニット１３ｉ、１３ｏについては、以下において特に区別して記載する必要がない場合に、それぞれＨＡＲＴ通信対応機器１０、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１、フィールド機器１２、およびＩＯユニット１３と記載する。
【００１５】
本実施形態では、ＨＵＢ１４および機器監視装置１５が、ＨＡＲＴ通信対応機器１０の状態等を監視する監視系統を構成し、コントローラ１７および運転操作装置１９が、プロセスを制御する制御系統を構成する。
【００１６】
監視系統を構成する機器監視装置１５とＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１との間は、例えば、イーサネット（登録商標）規格の通信ケーブル１６を用い、ＨＵＢ１４を介して接続される。制御系統を構成するコントローラ１７とＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１およびＩＯユニット１３との間は、例えば、通信バス１８で接続される。機器監視装置１５と運転操作装置１９とは、例えば、イーサネット（登録商標）規格の通信ケーブル２０で接続されている。
【００１７】
ＨＡＲＴ通信対応機器１０ｉおよびフィールド機器１２ｉとしては、例えば、流量センサや圧力センサ、温度センサ等の各種センサを用いることができる。一方、ＨＡＲＴ通信対応機器１０ｏおよびフィールド機器１２ｏとしては、例えば、流量制御弁や圧力制御弁等のバルブまたはポンプやファン等のアクチュエータを用いることができる。
【００１８】
ＨＡＲＴ通信対応機器１０は、ＨＡＲＴ通信機能を搭載したフィールド機器であり、ＨＡＲＴ通信信号を入出力する。ＨＡＲＴ通信信号は、４〜２０ｍＡの直流信号に、デジタル信号の論理を１２００Ｈｚと２２００Ｈｚとの周波数信号に割り当てて表した交流信号を重畳することで生成される信号である。
【００１９】
上記４〜２０ｍＡの直流信号は、ＨＡＲＴ通信対応機器１０やフィールド機器１２ごとに設定される一つの変数の値を示す信号である。変数の値としては、例えば、流量、圧力、温度等の測定値や、弁開度等の制御値が該当する。上記デジタル信号は、例えば、ＨＡＲＴ通信対応機器１０内で収集可能な各種のデータを示す信号である。各種のデータとしては、例えば、ＨＡＲＴ通信対応機器１０におけるプロセス情報や、ＨＡＲＴ通信対応機器１０に組み込まれているハードウェアの故障情報が該当する。なお、ＨＡＲＴ通信対応機器１０の測定値や制御値を、上記各種のデータに含めることとしてもよい。
【００２０】
ＨＡＲＴ通信対応機器１０は、例えば、以下のようにしてＨＡＲＴ通信信号を生成する。最初に、ＨＡＲＴ通信対応機器１０は、例えば１と０とで表されるデジタル信号を、それぞれ１２００Ｈｚの周波数信号と２２００Ｈｚの周波数信号とに割り当てて交流信号に変換する。続いて、ＨＡＲＴ通信対応機器１０は、変換後の交流信号を、測定値や制御値等を示す４〜２０ｍＡの直流信号に重畳する。これにより、ＨＡＲＴ通信信号が生成される。
【００２１】
ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１は、ＨＡＲＴ通信対応機器１０との間でＨＡＲＴ通信信号を送受信するとともに、制御系統または監視系統との間で４〜２０ｍＡの直流信号またはデジタル信号を送受信する入出力装置である。ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１は、例えば、以下のようにしてＨＡＲＴ通信信号から４〜２０ｍＡの直流信号とデジタル信号とを生成する。最初に、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１は、受信したＨＡＲＴ通信信号を、１２００Ｈｚの周波数信号および２２００Ｈｚの周波数信号の組み合わせで表される交流信号と４〜２０ｍＡの直流信号とに分離する。続いて、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１は、分離後の交流信号を、１と０とで表されるデジタル信号に変換する。
【００２２】
機器監視装置１５は、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１から出力されたデジタル信号を、通信ケーブル１６およびＨＵＢ１４を介して受信する。機器監視装置１５は、受信したデジタル信号に基づいて、ＨＡＲＴ通信対応機器１０でのプロセスの実行状況や、ＨＡＲＴ通信対応機器１０に組み込まれているハードウェアの故障状況、ＨＡＲＴ通信対応機器１０のメンテナンスおよび修理の必要時期等を診断する。機器監視装置１５は、診断結果等をモニタ（不図示）に表示する。これにより、運用者は、ＨＡＲＴ通信対応機器１０を監視することができる。さらに、機器監視装置１５は、通信ケーブル２０を経由して、ハードウェアの故障状況等を運転操作装置１９に送信する。
【００２３】
コントローラ１７は、ＨＡＲＴ通信対応機器１０やフィールド機器１２を監視、制御することで、生産プロセスの実施状態を制御する。具体的に、例えば、コントローラ１７は、ＨＡＲＴ通信対応機器１０ｉまたはフィールド機器１２ｉの４〜２０ｍＡの直流信号から取得した流量や圧力等の測定値に基づいて、ＨＡＲＴ通信対応機器１０ｏまたはフィールド機器１２ｏを４〜２０ｍＡの直流信号で制御することにより、バルブの開度等を調節する。
【００２４】
運転操作装置１９は、コントローラ１７で受信した４〜２０ｍＡの直流信号に基づいてＨＡＲＴ通信対応機器１０およびフィールド機器１２の運転内容をモニタ（不図示）に表示するとともに、コントローラ１７で処理された警報を監視する。これにより、運用者は、ＨＡＲＴ通信対応機器１０およびフィールド機器１２の運転内容を把握することが可能となる。運転操作装置１９は、運用者の操作指示に従って、ＨＡＲＴ通信対応機器１０またはフィールド機器１２の運転状態を操作する。運転状態の操作内容としては、例えば、バルブの開度等の調節、機器の起動操作や停止操作等が該当する。
【００２５】
このように、本実施形態におけるプロセス管理システム１では、ＨＡＲＴ通信対応機器１０とＨＡＲＴ通信信号を送受信するＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１に対して、通信バス１８を介して制御系統を接続し、通信バス１８とは別の経路となる通信ケーブル１６を介して監視系統を接続することができる。これにより、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１の上位側において、監視系統と制御系統とを独立して別個に管理することが可能となる。
【００２６】
したがって、例えば、制御系統のみを有する既存のシステムに監視系統を追加する場合であっても、制御系統をそのまま使用し、かつ制御系統に影響を及ぼすことなく、監視系統を追加することが可能となる。つまり、４〜２０ｍＡの直流信号を使用するシステムから、ＨＡＲＴ通信信号を使用するシステムに再構築する場合であっても、既存の通信バスやコントローラを交換する必要がない。それゆえに、ＨＡＲＴ通信対応機器１０を採用する場合であっても、比較的安価なコストでシステムを再構築することが可能となる。
【００２７】
図１に示す現場端末２１は、任意のＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１に対し、ケーブル２２を用いて適宜接続可能な端末である。現場端末２１は、例えばノート型パーソナルコンピュータであってもよいし、携帯情報端末であってもよい。
【００２８】
現場端末２１は、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１から監視系統と制御系統とに分離して送信された情報を、通信ケーブル１６、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１およびケーブル２２を介して、機器監視装置１５と運転操作装置１９とからそれぞれ取得する。具体的に、現場端末２１は、接続したＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１から、当該ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１を一意に特定する識別ＩＤを取得し、この識別ＩＤを含むリクエストを、機器監視装置１５および運転操作装置１９に送信する。現場端末２１からリクエストを受信した機器監視装置１５および運転操作装置１９は、リクエストに含まれる識別ＩＤに対応する情報を、現場端末２１に送信する。これにより、現場端末２１は、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１から機器監視装置１５および運転操作装置１９に送信された情報を取得することができる。
【００２９】
ここで、上述したように、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１は、ＨＡＲＴ通信対応機器１０から受信したＨＡＲＴ通信信号のうち、デジタル信号に対応する情報を、通信ケーブル１６およびＨＵＢ１４を介して機器監視装置１５に送信する。一方、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１は、ＨＡＲＴ通信対応機器１０から受信したＨＡＲＴ通信信号のうち、４〜２０ｍＡの直流信号に対応する情報を、通信バス１８を介してコントローラ１７に送信する。そして、コントローラ１７に送信された情報は、コントローラ１７から通信ケーブル２０を介して運転操作装置１９に送信される。
【００３０】
つまり、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１は、ＨＡＲＴ通信対応機器１０から受信したＨＡＲＴ通信信号に含まれる情報を２種類の情報に分離し、分離した情報を監視系統と制御系統とにそれぞれ分けて送信する。このようなプロセス管理システムにおいて、例えば、監視系統や制御系統で故障が発生する等した場合には、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１から送信された情報の一部または全部が、機器監視装置１５や運転操作装置１９に伝送されない事態が起き得る。
【００３１】
情報が伝送されない場合には、ＨＡＲＴ通信対応機器１０やＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１が保有する情報と、機器監視装置１５や運転操作装置１９が保有する情報との間に、不一致が生ずる。つまり、現場の作業員が把握可能な内容とシステムの運用者が把握可能な内容との間に不一致が生ずる。
【００３２】
監視系統や制御系統が保有する情報を現場側から確認する場合、作業員が携帯電話やトランシーバ等を用いて運用者と通話をしながら確認することも考えられる。しかしながら、この確認方法では、プラント内で無線通信を行うことになるため、プラント内に配備されている様々な電子機器に対して影響を来すおそれがある。したがって、この確認方法を採用することは好ましくない。
【００３３】
これに対して、本実施形態におけるプロセス管理システム１によれば、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１に接続した現場端末２１が、通信ケーブル１６およびＨＵＢ１４を経由して機器監視装置１５にアクセスし、さらに通信ケーブル２０を経由して運転操作装置１９にアクセスすることで、機器監視装置１５および運転操作装置１９からＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１によって送信された情報を取得することができる。これにより、作業者は、現場端末２１が取得した情報と、現場に配備されているＨＡＲＴ通信対応機器１０やＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１が保有する情報とを、現場で比較することができる。そして、この比較によって、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１から送信された情報が機器監視装置１５および運転操作装置１９に間違いなく伝送されているか否かを判断することが可能となる。
【００３４】
また、機器監視装置１５および運転操作装置１９にアクセスする経路として、通信ケーブル１６を使用するため、通信バス１８を経路として使用する制御系統の処理に負荷をかけることもない。
【００３５】
さらに、上述したように、通信ケーブル１６およびＨＵＢ１４は、機器監視装置１５とＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１との通信に使用されており、通信ケーブル２０は、機器監視装置１５と運転操作装置１９との通信に使用されているため、現場端末２１は、通信ケーブルやＨＵＢを新たに設けることなく、機器監視装置１５や運転操作装置１９との通信を実現することができる。
【００３６】
[変形例]
なお、上述した実施形態では、現場端末２１をＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１に接続しているが、現場端末２１を接続する箇所はＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１に限定されない。作業員が作業する現場付近にあり、かつ、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１と機器監視装置１５とを接続する通信ケーブル１６上にあれば、他の箇所（例えばＨＵＢ１４）であってもよい。現場端末２１をＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１以外に接続する場合には、例えば、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１を特定する識別ＩＤを現場端末２１から入力する等して、情報を取得する対象となるＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１を特定することとすればよい。
【００３７】
また、上述した実施形態におけるプロセス管理システム１において、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１に有線接続方式の電話機を接続することとしてもよい。これにより、現場の作業員が運用者と連絡をとる際に、無線通信を使用せずに、有線通信で通話することができるため、プラント内に配備されている電子機器に影響を及ぼすこともない。また、有線接続方式の電話機を接続する箇所は、ＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１に限定されず、上述した現場端末２１と同様に他の箇所（例えばＨＵＢ１４）であってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１…プロセス管理システム、１０…ＨＡＲＴ通信対応機器、１１…ＨＡＲＴ−ＩＯユニット、１２…フィールド機器、１３…ＩＯユニット、１５…機器監視装置、１６…通信ケーブル、１７…コントローラ、１８…通信バス、１９…運転操作装置、２０…通信ケーブル、２１…現場端末、２２…ケーブル。
【図１】
2012243008.tif 000003