(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御バスを介して上位システムと接続されたフィールドコントロールステーション（ＦＣＳ）と、リモートＩ／Ｏバスを介して前記ＦＣＳと通信を実行するフィールドバス通信インターフェースモジュールと、フィールドバスを介して前記フィールドバス通信インターフェースモジュールと通信を実行するフィールド機器とよりなる分散型制御システムに用いるフィールド機器通信装置において、
前記フィールド機器は、内部に機能ブロックを有し、その機能ブロックの内部パラメータの設定／参照通信を受け付け、参照通信を受け付けたときに複数の内部パラメータを1つの構造体データとしてまとめて返信する機能を具備し、
前記フィールドバス通信インターフェースモジュールは、前記リモートＩ／Ｏバスを介して前記ＦＣＳと高速定周期の通信を実行するオンライン通信チャンネルと、前記フィールド機器の内部パラメータ情報テーブルと、前記ＦＣＳからの設定要求で前記フィールド機器の内部パラメータに対して設定の通信を実行する設定通信機構部と、定周期で前記フィールド機器の内部パラメータの参照通信を実行すると共に、受信した構造体データを分解すると共に前記内部パラメータ情報テーブルを参照して前記オンライン通信チャンネルに格納する参照通信機能部とを具備し、
前記内部パラメータ情報テーブルは、内部パラメータ及び構造体データ固有のパラメータ識別子と構造体内の位置を示す構造体データ位置情報と、オンライン通信チャンネルの番号を示すオンライン通信チャンネル情報とを定義することを特徴とする分散型制御システムにおけるフィールド機器通信装置。
【請求項２】
前記フィールド機器はFoundation Fieldbus仕様に準拠すると共に、前記構造体データの参照はパラメータ記述子によるView Object機能を用いることを特徴とする請求項１記載の分散型制御システムにおけるフィールド機器通信装置。
【請求項３】
前記ＦＣＳは、前記リモートＩ／Ｏバスを介して前記フィールドバス通信インターフェースモジュールと定周期の通信を実行するオンライン通信機能と、前記フィールド機器の機能ブロック写像を前記上位システム対して操作／監視情報として提供するフェースプレートブロック機能とを有する請求項１または２記載の分散型制御システムにおけるフィールド機器通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上位制御装置とのディジタル的な通信により内部パラメータの設定や参照が実行されるインテリジェント化されたフィールド機器、特にFoundation Fieldbus仕様に準拠するフィールド機器の機能ブロック内の内部パラメータに効率よくアクセスするための通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スマートセンサの発達と共に、フィールド機器内のインテリジェントが拡大し、様々な機能が組み込まれるようになった。これに伴い、フィールド機器内には制御用の入力／出力値以外に数多くのパラメータ存在することになり、ユーザーにこれらのパラメータに効率よくアクセスする手段を提供することが望まれている。
【０００３】
従来のスマートセンサ通信の技術では、伝送速度の問題で、内部パラメータへのアクセスが分散型制御システム（以下ＤＣＳ）の制御周期に対して非常に遅く、操作監視に利用するよりも主としてフィールド機器の校正及びメンテナンス用途に限られていた。そのため、従来あるセンサパラメータ通信機能では、エンジニアリングワークステーション（以下ＥＷＳ）などの上位制御装置上のセンサパラメータチューニング機能からのオンデマンドな要求にしたがって通信を実行するだけで、周期的な通信は必要とされていなかった。
【０００４】
このオンデマンドな通信を、ＤＣＳにおけるリモートＩ／Ｏ通信の個別入出力機能により実行する場合のシステム構成を図２により説明する。１はイーサネット２に接続されたＥＷＳでスマートセンサの各種パラメータチューニングを実行する。３はイーサネット１と制御バス４を結ぶゲートウェイ、５は制御バス４に接続されたフィールドコントロールステーション（以下ＦＣＳ）、６はリモートＩ／Ｏバス７を介してＦＣＳに接続されるスマートセンサである。
【０００５】
８はインターフェースモジュールであり、リモートＩ／Ｏバス７を介してＦＣＳとスマート通信を中継すると共に、ＦＣＳによるスマートセンサ６の内部パラメメータの設定と参照を中継する。
【０００６】
このような構成において、ＥＷＳのチューニング画面よりのパラメータ設定作業は、イーサネット２、ゲートウェイ３、制御バス４、ＦＣＳ５、リモートＩ／Ｏバス７、インターフェースモジュール８の経路で内部パラメメータにアクセスされる。内部パラメータの参照作業は、前記と逆の経路をたどり、ＥＷＳのチューニング画面に表示される。
【０００７】
リモートＩ／Ｏバス７を介してインタラクティブに行われるＦＣＳ５とインターフェースモジュール８間の通信は、ＦＣＳ５によるリモートＩ／Ｏ通信の個別入出力機能が使用される。この場合のパラメータの設定／参照は、個々のパラメータに夫々別々に行われるために、アクセスの頻度が高くなると通信の負荷が高くなり、処理に時間を要していた。
【０００８】
近年フィールドバス協会（Fieldbus Foundation）による世界統一規格を目指すFoundation  Fieldbusによってフィールドネットワークの仕様が確立され、これにより高速ディジタル通信によるフィールド機器へのアクセスが可能となった。この規格ではフィールド機器内部にソフト的に機能ブロックが組み込まれ、フィールド機器自身による制御ループを構成することも可能になった。
【０００９】
このため、フィールド機器内部にある機能ブロックに対し、ＤＣＳの上位装置（オペレータコンソール）からフィールド機器の機能を実現する各種パラメータを操作、監視することが望まれ、従来よりも高速かつ定周期性を持った通信手段が必要となっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図２で説明した従来の個別入出力機能を用いた通信では、通信の定周期性を確保することが困難である。これは通信路がＤＣＳでサポートされているフィールド機器の台数に対して少ないため、ユーザーの要求の数に応じてダイナミックに割り当てられ、要求が多い場合には長時間待たされる、又は受付を拒否されることによる。
【００１１】
さらに、それまでオンデマンドで使用されていた個別入出力機能による通信を定周期的に実行しようとすると、通常の制御動作だけの状態よりもＦＣＳの負荷及びリモートＩ／Ｏバスの負荷が増大することが見込まれる。
【００１２】
これらの理由により、従来の入力／出力データ通信のみに用いてきた高速定周期処理可能なリモートＩ／Ｏ通信のオンライン通信機能を、フィールド機器の内部パラメータチューニングのための通信に利用することが考えられる。
【００１３】
しかしこの機能を利用するにあたってはデータサイズの問題がある。即ち、Foundation  Fieldbus規格のフィールド機器の機能ブロックにおける内部パラメータは、複数のパラメータを1つのデータとしてまとめた構造体データとして扱われるので、サイズが数１０バイトになるものがある。
【００１４】
これに対し、オンライン通信機能のＩ／Ｏ１点分のチャンネルで扱えるデータで最大のものは、ステータス付き浮動小数点データであり、５バイトまでである。従って、このままではＤＣＳがこの構造体データを従来の入力／出力データと同様に扱うことは困難である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
制御バスを介して上位システムと接続されたフィールドコントロールステーション（ＦＣＳ）と、リモートＩ／Ｏバスを介して前記ＦＣＳと通信を実行するフィールドバス通信インターフェースモジュールと、フィールドバスを介して前記フィールドバス通信インターフェースモジュールと通信を実行するフィールド機器とよりなる分散型制御システムに用いるフィールド機器通信装置において、
前記フィールド機器は、内部に機能ブロックを有し、その機能ブロックの内部パラメータの設定／参照通信を受け付け、参照通信を受け付けたときに複数の内部パラメータを1つの構造体データとしてまとめて返信する機能を具備し、
前記フィールドバス通信インターフェースモジュールは、前記リモートＩ／Ｏバスを介して前記ＦＣＳと高速定周期の通信を実行するオンライン通信チャンネルと、前記フィールド機器の内部パラメータ情報テーブルと、前記ＦＣＳからの設定要求で前記フィールド機器の内部パラメータに対して設定の通信を実行する設定通信機構部と、定周期で前記フィールド機器の内部パラメータの参照通信を実行すると共に、受信した構造体データを分解すると共に前記内部パラメータ情報テーブルを参照して前記オンライン通信チャンネルに格納する参照通信機能部とを具備し、
前記内部パラメータ情報テーブルは、内部パラメータ及び構造体データ固有のパラメータ識別子と構造体内の位置を示す構造体データ位置情報と、オンライン通信チャンネルの番号を示すオンライン通信チャンネル情報とを定義することを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載発明の特徴は、前記フィールド機器がFoundation Fieldbus仕様に準拠すると共に、前記構造体データの参照はパラメータ記述子によるView Object機能を用いる点にある。
【００１７】
請求項３記載発明の特徴は、前記ＦＣＳは、前記リモートＩ／Ｏバスを介して前記フィールドバス通信インターフェースモジュールと定周期の通信を実行するオンライン通信機能と、前記フィールド機器の機能ブロック写像を前記上位システム対して操作／監視情報として提供するフェースプレートブロック機能とを有する点にある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴点を要約すれば、まずフィールドバス通信に関しては、
（１）内部パラメータへの参照通信を定周期で行う。
（２）複数の内部パラメータを構造体データとしてアクセスする、機能ブロック内に標準機能として有するView Objectを利用することで、通信負荷を最小にする。
ＦＣＳのリモートＩ／Ｏ通信に関しては、
（１）オンライン通信機能を使用し、入出力データ以外の内部パラメータも従来のＩ／Ｏと同様に扱い、高速かつ定周期の通信を実行に際してもＦＣＳ及びリモートＩ／Ｏバスの負荷を増大させない。
（２）フィールドバス通信インターフェースモジュール内にView Objectに関する情報を保持し、View Objectの任意の内部パラメータをオンライン通信のチャンネルに格納する。
【００２０】
以下本発明実施態様を、図面を用いて説明する。図１は本発明方式を適用したＤＣＳの一実施例を示すシステム構成図であり、図２で説明した要素には同一符号を付して示す。１０はプロセスの操作・監視を行うインフォメーションコマンドステーション（ＩＣＳ）であり、制御バス４を介してＦＣＳ５と通信する。
【００２１】
１１は、本発明の主要部をなすフィールドバス通信インターフェースモジュールであり、リモートＩ／Ｏバス７を介してＦＣＳ５とオンライン通信を実行すると共に、フィールドバス１２を介してFoundation  Fieldbus仕様に準拠するフィールド機器１３と通信する。
【００２２】
１５は、フィールド機器１５の具体的な機能を実現するためにソフト的に形成された機能ブロックであり、複数の内部パラメータ１５が設定されている。１６はこれら複数の内部パラメータを1つのデータとしてまとめて参照するための構造体データである。この構造体データの参照は、機能ブロック内に標準機能として有するView Objectの利用により可能である。
【００２３】
フィールドバス通信インターフェースモジュール１１において、１７は参照通信機能部であり、フィールドバス１２を介してフィールド機器１３の機能ブロックに定周期で参照指令ａを構造体データを指すパラメータ記述子の形式で与え、View Objectにより構造体データ１６の情報ｂを取得し、構造体データ保持部１８に格納する。パラメータ記述子の参照指令と構造体データの取得による通信装置により、フィールドバス１２の負荷を数〜数１０分の１に軽減させることが出来る。
【００２４】
フィールドバス通信インターフェースモジュール１１において、１９は設定通信機能部であり、ＩＣＳ１０よりＦＣＳ５を経由して指令される内部パラメータ設定情報ｃを、フィールドバス１２を介して機能ブロック１４に渡す。
【００２５】
さらにフィールドバス通信インターフェースモジュール１１において、２０はオンライン通信チャンネルであり、番号が付与された複数の通信チャンネルよりなる。２１は内部パラメータ情報テーブルであり、その内容は２１ａに示すように、第１階層がパラメータ識別子、第２階層が構造体データ位置情報であり、この構造体データ位置情報に対してオンライン通信チャンネルの番号を示すオンライン通信チャンネル情報が定義されている。
【００２６】
構造体データ保持部１８に保持された複数の内部パラメータ情報の個々は、内部パラメータ情報テーブル２１の定義に基づいて分解され、割り当てられたオンライン通信チャンネル２０の所定番号のブロックにマッピングされて格納される。オンライン通信の各チャンネルは前述のように５バイトで構成されており、このサイズは分解された内部パラメータの個々を格納するに十分である。
【００２７】
ＦＣＳ５において、２２はフェースプレートブロックであり、フィールド機器１３の機能ブロック１５の写像を持ち、オンライン通信機能により、高速かつ定周期でリモートＩ／Ｏバス７を介してフィールドバス通信インターフェースモジュール１１のオンライン通信チャンネル２０と通信し、この通信で得られた内部パラメータ情報をフェースプレートブロックの内部パラメータ情報に反映させる。
【００２８】
このフェースプレートブロックは、ＦＣＳ内部の他の機能ブロックと同様にＩＣＳ１０側の操作・監視画面２４により操作／監視をすることが可能であり、内部パラメータ情報をＩＣＳ１０側でリアルタイムに把握することができる。
【００２９】
【発明の効果】
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）フィールド機器の持つ内部パラメータに対し、ＤＣＳからの高速かつ定周期で容易な参照手段を提供することが出来る。
（２）オンライン通信機能の利用により、従来の個別入出力通信機能を利用する場合に比較して、ＦＣＳの通常の制御動作に対して負荷が増大することがない。（３） パラメータ記述子とView Objectを利用した構造体データ参照方式により、
フィールドバスの通信負荷を最小限にとどめ、限られたオンライン通信チャンネル資源に対して操作／監視に必要な内部パラメータをフレキシブルに割り付けることが出来る。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置を適用したＤＣＳの一実施例を示すシステム構成図である。
【図２】従来装置を適用したＤＣＳの一例を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
４    制御バス
５    フィールドコントロールステーション（ＦＣＳ）
７    リモートＩ／Ｏバス
１０  インフォメーションコマンドステーション（ＩＣＳ）
１１  フィールドバス通信インターフェースモジュール
１２  フィールドバス
１３  フィールド機器
１４  機能ブロック
１５  内部パラメータ
１６  構造体データ
１７  参照通信機能部
１８  構造体データ保持部
１９  設定通信機能部
２０  オンライン通信チャンネル
２１  内部パラメータ情報テーブル
２２  フェースプレートブロック
２３  オンライン通信機能
２４  操作監視画面
【図１】
0003890587.tif 000002
【図２】
0003890587.tif 000003