(57)【要約】【課題】配線コストを抑えつつ、制御システムでフィールド機器が接続されているターミナルポートの管理を不要とし、かつ、電気的なショートの影響を一定の範囲に抑えることを可能とする。【解決手段】本発明に係る接続装置２００は、制御システム２０５から受信した通信信号に含まれるフィールド機器識別子に対応するターミナルポート３０６を決定し、送受信機３０４に対して、決定された前記ターミナルポートに前記通信信号を送信するように指示するプロセッサ３００と、前記ターミナルポート３０６を介してフィールド機器２０１に送信される前記通信信号と、電力信号とを、前記ターミナルポート３０６以外のターミナルポート３０６から電気的に絶縁する絶縁装置３０５Ｂと、を有する。【選択図】図３
2016071828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御システムにより制御されるフィールド機器とターミナルポートを介して接続する接続装置であって、
送受信機と、
前記制御システムから、前記送受信機を介して第１通信信号を受信し、受信した前記第１通信信号に含まれる前記フィールド機器識別子に対応する前記ターミナルポートを複数の前記ターミナルポートの中から決定し、送受信機に対して、決定された前記ターミナルポートに前記第１通信信号を送信するように指示するプロセッサと、
前記ターミナルポートを介して前記フィールド機器に送信される前記第１通信信号と、前記ターミナルポートを介して前記フィールド機器に供給される電力信号とを、前記ターミナルポート以外のターミナルポートから電気的に絶縁する絶縁装置と、
を有することを特徴とする接続装置。
【請求項２】
前記フィールド機器のフィールド機器識別子と前記フィールド機器が接続されている前記ターミナルポートの識別子とを対応付けて管理するテーブルを保持するメモリを有することを特徴とする請求項１に記載の接続装置。
【請求項３】
前記ケーブルを介して受電した電力信号の入力レベルに基づいて、決定された前記ターミナルポートを介して前記フィールド機器に供給する電力信号のレベルを調整する電力調整部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の接続装置。
【請求項４】
前記プロセッサは、前記フィールド機器から前記ターミナルポートを介して受信した第２通信信号の宛先を、前記第２通信信号を受信した前記ターミナルポートと、前記フィールド機器に送信された前記第１通信信号の送信元と、前記フィールド機器に送信された要求のタイプと、前記フィールド機器により生成された応答のタイプとのうちの１つ以上に基づいて決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の接続装置。
【請求項５】
前記プロセッサは、前記フィールド機器の前記ターミナルポートへの接続の確立、及び、前記フィールド機器の前記ターミナルポートからの切断の発生を検出し、
前記メモリは、前記プロセッサからの指示を受信し、前記プロセッサにより検出された前記接続の確立及び前記切断の発生に従って、保持している前記テーブルを更新することを特徴とする請求項２に記載の接続装置。
【請求項６】
前記プロセッサは、前記ターミナルポートにおける電流、電圧、電力の少なくともいずれか１つが変化した際に、前記接続の確立及び前記切断の発生を検出することを特徴とする請求項５に記載の接続装置。
【請求項７】
前記メモリは、前記接続の確立及び前記切断の発生に関する履歴を保持し、
前記プロセッサは、前記制御システムに前記履歴を通知することを特徴とする請求項５に記載の接続装置。
【請求項８】
前記プロセッサは、第１通信速度で前記制御システムと通信し、前記第１通信速度と異なる第２通信速度で前記フィールド機器と通信することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の接続装置。
【請求項９】
前記メモリは、前記テーブルにおいて、前記フィールド機器識別子に加えて、フィールド機器が出荷される前に割り当てられている固有フィールド機器識別子を管理することを特徴とする請求項２に記載の接続装置。
【請求項１０】
前記電力調整部は、前記フィールド機器に必要な所定の電力レベルまで、受電した前記電力信号のレベルを増加させることを特徴とする請求項３に記載の接続装置。
【請求項１１】
前記絶縁装置は、前記ケーブルと前記ターミナルポートとを電気的に絶縁することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の接続装置。
【請求項１２】
制御システムが、ケーブルによって接続されている接続装置を介してフィールド機器を制御し、前記接続装置に電源を供給するように構成されているフィールド機器制御システムあって、
前記制御システムは、
フィールド機器識別子を含む通信信号を生成する第１のプロセッサと、
前記通信信号を送信する第１の送受信機と、
を有し、
前記接続装置は、
ターミナルポートを介してフィールド機器と接続しており、
前記フィールド機器のフィールド機器識別子と前記ターミナルポートの識別子とを対応付けて管理するテーブルを保持するメモリと、
前記テーブルに基づいて、前記制御システムから受信した通信信号に含まれる前記フィールド機器識別子に対応する前記ターミナルポートを決定し、第２の送受信機に対して、決定された前記ターミナルポートに前記通信信号を送信するように指示する第２のプロセッサと、
前記第２のプロセッサの指示に基づいて、決定された前記ターミナルポートを介して、前記第２のプロセッサから受信した前記通信信号を前記フィールド機器に送信する前記送受信機と、
ケーブルを介して受電した電力信号の入力レベルに基づいて、前記ターミナルポートを介して前記フィールド機器に供給する電力信号のレベルを調整する電力調整部と、
決定された前記ターミナルポートを介して前記フィールド機器に送信される前記通信信号と、決定された前記ターミナルポートを介して前記フィールド機器に供給される前記電力信号とを、前記決定されたターミナルポート以外のターミナルポートから電気的に絶縁する絶縁装置と、
を有することを特徴とするフィールド機器制御システム。
【請求項１３】
前記接続装置と前記制御システムの間に配置され、前記ケーブルを介して前記接続装置と前記制御システムを接続されるセキュリティ制御部を有することを特徴とする請求項１２に記載のフィールド機器制御システム。
【請求項１４】
前記セキュリティ制御部は、前記通信信号が、承認された送信元から前記接続装置に、送信されたかを確認するように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載のフィールド機器制御システム。
【請求項１５】
前記セキュリティ制御部は、前記制御システムと前記接続装置との間で送受信される通信信号を暗号化するように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載のフィールド機器制御システム。
【請求項１６】
ケーブルを介して制御システムと接続し、ターミナルポートを介してフィールド機器と接続する接続装置のプロセッサであって、
フィールド機器のフィールド機器識別子と、前記フィールド機器が接続されているターミナルポートの識別子との対応関係を、前記接続装置内のメモリで管理するテーブルを参照することにより解決するアドレス解決部と、
前記制御システムからの通信信号の送信先ターミナルポートを、前記アドレス解決部からの応答により決定する送信先決定部と、
前記制御システムと前記接続装置との間で前記通信信号に適用するプロトコルを、前記接続装置と前記フィールド機器との間で適用するプロトコルに変換するプロトコル変換部と、
を有することを特徴とするプロセッサ。
【請求項１７】
前記フィールド機器が前記ターミナルポートに接続され、前記ターミナルポートへの電力が、所定の安全レベルに近づいた際には、前記ターミナルポートを無効にする安全制御部を有することを特徴とする請求項１６に記載のプロセッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィールド機器を制御する制御システムから受信した通信信号と電力信号との重畳信号を、ターミナルポートを介してフィールド機器に伝達する接続装置、及び、制御システムがケーブルによって接続されている接続装置を介してフィールド機器を制御するように構成されているフィールド機器制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プラント等において、高度な自動操業を実現すべく、フィールド機器（Ｆｉｅｌｄ  Ｄｅｖｉｃｅ  ：  測定器、操作機器）と、かかるフィールド機器の管理及び制御を行う制御システム（Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）と、かかるフィールド機器及び制御システムとを接続する接続装置（例えばＪｕｎｃｔｉｏｎ  Ｂｏｘ）とから成るフィールド機器制御システムが構築されている。
【０００３】
プロセスプラントでは、センサやアクチュエータといったフィールド機器が、測定を行ったり、プラント設備によって行われる流体プロセス等のプロセスを動作させたりする。センサの例としては、流量計、温度計がある。また、アクチュエータの例としては、バルブがある。
【０００４】
フィールド機器はプロセスの実行を管理するために産業界で広く用いられている。送信機等のフィールド機器は、測定や、圧力、流量、温度の変化を制御室に設置されている制御システムに送信する。バルブ制御機等のフィールド機器は、バルブの位置をプロセス制御ループから受信した制御信号に基づいて、若しくは、内部で生成した制御信号に基づいて、調整する。その他のタイプのフィールド機器としては、例えば、電気モータや、ソレノイドの制御を行う機器がある。制御室の操作者、若しくは、コンピュータは、現場に設置された送信機から受信したプロセスの変化を監視することができる。また、制御室の操作者、若しくは、コンピュータは、送信機からの信号に応答して、適切なフィールド機器に信号を送信することによりプロセスを制御することができる。
【０００５】
プラント等では、可燃性のガス等の危険物質が扱われる可能性があるため、通常、電源は、フィールド機器や接続装置が設置される現場には設置されていない。電源は、現場やフィールド機器から離れた制御室等の安全な場所に設置される。
【０００６】
したがって、かかる現場等に設置される接続装置は、制御室（Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｒｏｏｍ）からケーブルを介して電力信号の供給を受け、かかる現場等に設置されるフィールド機器は、かかる接続装置を介して電力信号を受電するように構成されている。
【０００７】
従来のフィールド機器制御システムでは、制御室に、制御システムと、マーシャリングボード（Ｍａｒｓｈａｌｉｎｇ  Ｂｏａｒｄ）が設置されており、制御室のエンジニア、若しくは、制御室のオペレータが、かかるマーシャリングボードを使用、つまり現場に設置されたフィールド機器と、かかるフィールド機器が接続されている接続装置のターミナルポートとを対応付けの管理、及び、制御を行っていた。
【０００８】
このため、かかる接続装置において、フィールド機器が接続されるターミナルポートが変更される時、ターミナルポートに新たなフィールド機器が接続される時、或いは、ターミナルポートからフィールド機器が取り外される時に、現場のエンジニア、若しくは、現場のオペレータが、制御室のエンジニア、若しくは、制御室のオペレータに通知する必要があった。連絡を受けて、制御室のエンジニア、若しくは、制御室のオペレータは、制御室内のマーシャリングボードの接続を変更する必要があった。
【０００９】
このため、制御室のエンジニア、若しくは、制御室のオペレータは、機器配置の関係やセグメントデザイン配置に関する情報を参照することが必要となる。
【００１０】
また、上記の問題に加えて、マーシャリングボードを制御室に設置することにより、配線コストが増加すると共に、制御室内の作業スペースが減少してしまうという問題点があった。
【００１１】
これらの問題点を解決すべく、フィールドバスシステムが使用されている。図１に、フィールドバスシステムの構成例を示す。
【００１２】
図１に示すフィールドバスシステムは、フィールド機器１０１、接続装置（ＪＢ：Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｂｏｘ）１００、ターミナルボード１０３、電力供給ＰＷ１０４、制御システム１０５等から構成される。
【００１３】
図１に示すフィールドバスシステムでは、制御システム１０５が、現場に設置されているフィールド機器と接続装置の関係マーシャリングを行う、つまり、対応関係の管理と制御を行う。具体的には、制御システム１０５に実装されているソフトウエアが、フィールド機器１０１とフィールド機器１０１が接続されているＪＢ１００のターミナルポートとの関係についてマーシャリングを行う。これによりマーシャリングボードを不要にすることができる。
【００１４】
また、かかるソフトウエアによりフィールド機器１０１とターミナルポートの関係についてマーシャリングを行うため、制御システム１０５とＪＢ１００との間のケーブルの数を削減できる。
【００１５】
図１に示すように、かかるフィールドバスシステムでは、少数（例えば、１本）のケーブル１０２で、制御室に設置されているターミナルボード１０３と現場に設置されているＪＢ１００とを接続することが可能となる。
【００１６】
フィールドバスシステムでは少数のケーブル１０２が使用される。制御システム１０５からの通信信号は、電力供給ＰＷ１０４にて電力信号と重畳され、同一ケーブル１０２内のひと組のワイヤを介してＪＢ１００に送信される。
【００１７】
ＪＢ１００は、制御システム１０５によって指定されたターミナルポートに、受信した通信信号及び電力信号を送信する。フィールド機器１０１は、フィールド機器１０１が接続されているターミナルポートを介して通信信号及び電力信号を受信する。
【００１８】
ここで、通信信号及び電力信号は、ケーブル１０２が接続されているターミナルポートを介して、制御システム１０５によって指定されたＪＢ１００のターミナルポートに送信される。
【００１９】
例えば、ＪＢ１００は、フィールド機器ＦＴ１０７（１０１−３）に通信信号及び電力信号を送信する場合、ターミナルポート１、２に接続されているケーブル１０２から当該通信信号及び当該電力信号を受信し、その後、制御システム１０５によって指定されたターミナルポート、すなわち、フィールド機器ＦＴ１０７（１０１−３）が接続されているターミナルポート７、８、９に当該通信信号及び当該電力信号を送信する。
【００２０】
このため、制御システム１０５は、フィールド機器ＦＴ１０７（１０１−３）が接続されているターミナルポートを知る必要がある。また、ＪＢ１００は、受信した通信信号と電気信号を指定されたターミナルポートを介して宛先のフィールド機器１０１に送信する。通信信号及び電力信号は、ターミナルポート１、２から中継点となるターミナルポート７、８、９を介して送信される。このため、１つのターミナルポートの故障により、通信信号の中断を引き起こす可能性がある。
【００２１】
制御システム１０５は、ＪＢ１００に接続されているフィールド機器１０１の物理アドレスを用いるという方法をとることもできる。これによれば、ＪＢ１００が、通信信号と電力信号を絶縁することなしに複数のポートを介して送信されるのを回避できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】米国特許公報８，３７４，０９４Ｂ２（２０１３年２月１２日）
【特許文献２】米国特許公報８，７６２，６１８Ｂ２（２０１４年６月２４日）
【特許文献３】米国特許公報８，３７９，５４６Ｂ２（２０１３年２月１９日）
【非特許文献】
【００２３】
【非特許文献１】Ｄｅｌｔａ  Ｖ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  Ｄａｔａ  Ｓｈｅｅｔ  Ｓ−Ｓｅｒｉｅｓ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｍａｒｓｈａｌｌｉｎｇ，  ＥＭＥＲＳＯＮ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  （２０１４年５月）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
上述のフィールドバスシステムでは、制御システム１０５が、マーシャリングボードの機能を有するため、配線コストを抑えるとともに、物理的なマーシャリングボードを不要にすることができるため、制御室内の作業スペースが減少するといった利点がある。
【００２５】
ここで、本明細書では、制御室のエンジニアは、制御システムを担当するエンジニア、オペレータ、その他の担当者を意味する。
【００２６】
また、本明細書では、フィールドエンジニアは、フィールド機器を担当するエンジニア、オペレータ、その他の担当者を意味する。
【００２７】
しかし、フィールドバスシステムでは、制御室のエンジニアが、フィールド機器１０１とＪＢ１００のターミナルポートとの対応関係を制御システム１０５に入力して管理しなければならないという問題点があった。
【００２８】
フィールド機器１０１とＪＢ１００は現場に設置され、制御システム１０５は、フィールド機器１０１及びＪＢ１００から離れた制御室に配置される。このため、フィールドエンジニア、若しくは、フィールドオペレータは制御室のエンジニア若しくは制御室のオペレータと意思疎通を図る必要があった。この方法では、作業に時間を要し、ミスが起こる可能性があった。
【００２９】
一般的には、現場にいるエンジニアが、フィールド機器１０１とＪＢ１００のターミナルポートとの対応関係の管理作業を担当する。また、現場にいるエンジニアは、フィールド機器の設定とフィールド機器をＪＢ１００のターミナルポートに接続する作業を担当している。
【００３０】
このため、制御室のエンジニアは、マーシャリングの実行や検証をする代わりに、フィールド機器１０１がＪＢ１００に接続された後の業務、例えば、フィールド機器からの測定結果の収集等について行えることが好ましい。したがって、制御システム１０５でフィールド機器１０１が接続されているターミナルポートのマーシャリングを行うことは好ましくなく、むしろ、人手を介さずに、フィールド機器接続後の現場のフィールド機器１０１とＩＪＢ１００のターミナルポートの関係を制御及び確認することが好ましい。
【００３１】
また、マーシャリングボードの機能が、制御システム１０５のソフトウエアに組み込まれているため、制御システム１０５のソフトウエアを変更する場合（例えば、制御システム１０５が、異なるベンダーの新たな制御システム１０５に変更された場合や、制御システム１０５がバージョンアップされた場合など）、かかるソフトウエア内のマーシャリングボードの機能についても合わせて変更しなければならないという問題点がある。制御システムにおける変更は、マーシャリングボード機能の一時的な処理中断をもたらす。
【００３２】
この中断期間では、フィールドエンジニア、若しくは、フィールドオペレータが行う操作、すなわち、フィールド機器１０１のＪＢ１００への接続、切断、取り換え等は、制御システム１０５に反映されない。また、フィールドエンジニア、若しくは、フィールドオペレータは、制御システム１０５の故障や、ソフトウエアの故障をすぐに通知されない場合がある。この場合には、フィールドエンジニア、若しくは、フィールドオペレータは、中断期間に実施した接続、切断、取り換え等の動作を、制御システム１０５、若しくは、ソフトウエアが機能するようになった後、再度実施する必要がある。
【００３３】
さらに、上述のフィールドバスシステムでは、ケーブル数を削減することが可能であるが、かかるケーブル１０２が接続されているターミナルポートを介して他のターミナルポートに通信信号及び電力信号が送信される。
【００３４】
つまり、ケーブル１０２が接続されているターミナルポートや、その他のターミナルポートに問題が発生した場合、通信信号及び電気信号はフィールド機器１０１が接続されているターミナルポートに届かない場合がある。
【００３５】
このため、フィールド機器１０１とターミナルポートとの間で電気的なショートが発生した場合、かかるショートの影響が、ＪＢ１００に接続されている全てのフィールド機器１０１、接続装置ＪＢ１００、及び、制御システム１０５に及ぶ可能性がある。
【００３６】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、フィールド機器制御システムの運用コストを抑え、マーシャリングボードを不要としつつ、制御室のエンジニア、若しくは、フィールドエンジニアが、制御システムでフィールド機器が接続されているターミナルポートの確認や管理、マーシャリングの実行を担当することを不要とし、制御室の効率的な使用を実現し、かつ、電気的なショートの影響を一定の範囲に抑えることができる接続装置及びフィールド機器制御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】
【００３７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の特徴は、制御システムにより制御されるフィールド機器とターミナルポートを介して接続する接続装置であって、送受信機と、前記制御システムから、前記送受信機を介して第１通信信号を受信し、受信した前記第１通信信号に含まれる前記フィールド機器識別子に対応する前記ターミナルポートを複数の前記ターミナルポートの中から決定し、送受信機に対して、決定された前記ターミナルポートに前記第１通信信号を送信するように指示するプロセッサと、前記ターミナルポートを介して前記フィールド機器に送信される前記第１通信信号と、前記ターミナルポートを介して前記フィールド機器に供給される電力信号とを、前記ターミナルポート以外のターミナルポートから電気的に絶縁する絶縁装置とを有することを要旨とする。
【００３８】
本発明の第２の特徴は、制御システムが、ケーブルによって接続されている接続装置を介してフィールド機器を制御し、前記接続装置に電源を供給するように構成されているフィールド機器制御システムあって、前記制御システムは、フィールド機器識別子を含む通信信号を生成する第１のプロセッサと、前記通信信号を送信する第１の送受信機とを有し、前記接続装置は、ターミナルポートを介してフィールド機器と接続しており、前記フィールド機器のフィールド機器識別子と前記ターミナルポートの識別子とを対応付けて管理するテーブルを保持するメモリと、前記テーブルに基づいて、前記制御システムから受信した通信信号に含まれる前記フィールド機器識別子に対応する前記ターミナルポートを決定し、第２の送受信機に対して、決定された前記ターミナルポートに前記通信信号を送信するように指示する第２のプロセッサと、前記第２のプロセッサの指示に基づいて、決定された前記ターミナルポートを介して、前記第２のプロセッサから受信した前記通信信号を前記フィールド機器に送信する前記送受信機と、ケーブルを介して受電した電力信号の入力レベルに基づいて、前記ターミナルポートを介して前記フィールド機器に供給する電力信号のレベルを調整する電力調整部と、決定された前記ターミナルポートを介して前記フィールド機器に送信される前記通信信号と、決定された前記ターミナルポートを介して前記フィールド機器に供給される前記電力信号とを、前記決定されたターミナルポート以外のターミナルポートから電気的に絶縁する絶縁装置とを有することを要旨とする。
【００３９】
本発明の第３の特徴は、ケーブルを介して制御システムと接続し、ターミナルポートを介してフィールド機器と接続する接続装置のプロセッサであって、フィールド機器のフィールド機器識別子と、前記フィールド機器が接続されているターミナルポートの識別子との対応関係を、前記接続装置内のメモリで管理するテーブルを参照することにより解決するアドレス解決部と、前記制御システムからの前記通信信号の送信先ターミナルポートを、前記アドレス解決部からの応答により決定する送信先決定部と、前記制御システムと前記接続装置との間で前記通信信号に適用するプロトコルを、前記接続装置と前記フィールド機器との間で適用するプロトコルに変換するプロトコル変換部とを有することを要旨とする。
【発明の効果】
【００４０】
本発明に係る接続装置及びフィールド機器制御システムによれば、フィールド機器制御システムの運用コストを抑え、マーシャリングボードを不要としつつ、制御室のエンジニア、若しくは、フィールドエンジニアが、制御システムでフィールド機器が接続されているターミナルポートの確認や管理、マーシャリングの担当をすることを不要とし、制御室の効率的な使用を実現し、かつ、電気的なショートの影響を一定の範囲に抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来のフィールド機器制御システムに係る図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるフィールド機器制御システムの全体構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る接続装置のブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る接続装置が保持するテーブルに係る図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る絶縁装置の構成図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るシーケンス図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係るシーケンス図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態によるフィールド機器制御システムの全体構成図である。
【図１０】接続装置内に配備されるプロセッサの内部構成を表すブロック図である。
【図１１】第２実施形態に係る接続装置で保持するテーブルを表す図である。
【図１２】第２実施形態に係るグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る接続装置（ＩＪＢ：Ｉｓｏｌａｔｅｄ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｂｏｘ）２００、及び、フィールド機器制御システムについて、図面を用いて説明する。
【００４３】
（フィールド機器制御システムの全体構成）
図２に、本実施形態に係るフィールド機器制御システムの全体構成図を示す。図２に示すように、本実施形態に係るフィールド機器制御システムは、フィールド機器２０１、ＩＪＢ２００、ケーブルダクト２０２、ターミナルボード（ＴＢ）２０３、電力供給及びハブ機能部（ＰＷ＆ＨＢ部）２０４、制御システム２０５、保守システム２０８、１以上の入出力装置（ＩＯＭ）２０７を具備する。
【００４４】
ここで、本実施形態に係るフィールド機器制御システムでは、制御システム２０５が、ケーブル２０６によって接続されているＩＪＢ２００を介してフィールド機器２０１を制御し、かかるケーブル２０６を介してＩＪＢ２００に電源を供給するように構成されている。
【００４５】
１以上のフィールド機器２０１は、工業用プラント等の現場において、測定や機器の操作のために設置されている。フィールド機器２０１は、ターミナルポート３０６を介してＩＪＢ２００に接続する。
【００４６】
ＩＪＢ２００は、ケーブル２０６を介して制御システム２０５と保守システム２０８を接続し、ターミナルポート３０６を介してフィールド機器２０１を接続するように構成されている。ここで、図２には２つの制御システム２０５と１つの保守システム２０８が記載されているが、制御システム２０５の数と保守システム２０８の数は図２に記載の数に限らないことに留意すべきである。
【００４７】
フィールド機器制御システムの最小構成の場合には、制御システム２０５の数は１である。
【００４８】
また、ＩＪＢ２００は、制御システム２０５とフィールド機器２０１との間で通信信号を送受信すると共に、ケーブル２０６を介して電力信号を受信してフィールド機器２０１に電力供給を行うように構成されている。
【００４９】
ＩＪＢ２００は、現場に設置されるため、防水処理、防塵処理、本質安全処理（Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  Ｓａｆｅｔｙ）が施されている。
【００５０】
また、ＩＪＢ２００は、ターミナルポート３０６を介して、フィールド機器２０１に制御システム２０５からの通信信号を送信すると共に、ターミナルポート３０６を介して、フィールド機器２０１に電力信号を送信するように構成されている。
【００５１】
ＩＪＢ２００は、既存のフィールドバスプロトコルや、その他の標準化されたプロトコル（例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−ＩＰ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ−ＤＰ  プロトコル）で制御システム２０５と通信することも可能である。ＩＪＢ２００の詳細な動作については後述する。
【００５２】
ケーブルダクト（Ｃａｂｌｅ  ｄｕｃｔ）２０２は、制御室に配置されている制御システム２０５等と現場に配備されるＩＪＢ２００とを接続するケーブル２０６を保護する。
制御システム２０５は、フィールド機器２０１を操作するための通信信号を送信し、フィールド機器２０１からの通信信号を受信するように構成されている。
【００５３】
制御システム２０５は、フィールド機器２０１の設定についても行うように構成されている。制御システム２０５には、制御室のエンジニアがフィールド機器２０１の操作等をする際に用いる入出力装置（ＩＯＭ）２０７が設けられている。
【００５４】
保守システム２０５は、フィールド機器２０１を保守するように構成されている。保守システム２０５には、制御室のエンジニアがフィールド機器の保守等を行う際に用いる入出力装置（ＩＯＭ）２０７が設けられている。
【００５５】
ここで、制御システム２０５がフィールド機器２０１を特定する際に用いるフィールド機器識別子は、フィールド機器２０１の論理名であり、フィールド機器２０１を管理するエンジニアによって設定される（Ｕｓｅｒ  Ｄｅｆｉｎｅｄ  Ｎａｍｅ）。フィールド機器識別子は、アプリケーションネームとも呼ばれる。
【００５６】
ＰＷ＆ＨＢ部２０４は、ＩＪＢ２００及びフィールド機器２０１に電力を供給するための電力信号を生成する。ＩＪＢ２００やフィールド機器２０１が配置される現場では、可燃性のガスやその他危険物質を用いるケースがあり電力供給装置を設置するのは危険な場合がある。
【００５７】
このため、安全な制御室に配置されたＰＷ＆ＨＷ部２０４が、ＩＪＢ２００やフィールド機器２０１が適切に動作できるようにＩＪＢ２００やフィールド機器２０１に対して電力供給を行うことが好ましい。
しかし、電力供給源の場所については、プラントの種別、運用条件等の要因により変更され得る。
【００５８】
ＰＷ＆ＨＢ部２０４によって生成された電力信号は、ターミナルボード２０３とケーブル２０６とを介してＩＪＢ２００に送られる。なお、ＩＪＢ２００及びフィールド機器２０１に送信される電力信号は、制御システム２０５からの通信信号と重畳して、同一のケーブルのひと組のワイヤにより、ＩＪＢ２００に送信される。
【００５９】
また、ＰＷ＆ＨＢ部２０４は、ＩＪＢ２００とＰＷ＆ＨＢ部２０４との間の通信に適した速度で電力信号及び通信信号の送受信を行うと共に、ＰＷ＆ＨＢ部２０４と制御システム２０５との間の通信に適した速度で通信信号の送受信を行う。つまり、ＰＷ＆ＨＢ部２０４は、通信速度の調整機能を有する。
【００６０】
ＰＷ＆ＨＢ部２０４のハブ機能は、適切な送信先に通信信号を送信する（例えば、ＩＪＢ２００、制御システム２０５、保守システム２０８）。
【００６１】
なお、ＩＪＢ２００の設置場所は、プラント設計時に決められ、ターミナルボード２０３とＩＪＢ２００との間の接続に用いるケーブル２０６は比較的に長く、一般的に生産される計装ケーブルが用い、現場で長さが調整される。
【００６２】
これに対して、ＩＪＢ２００とフィールド機器２０１の間の距離は短いことが多いため、ケーブル長が固定した短いコネクタケーブルでも接続することが可能である。
【００６３】
標準的に利用され、容易に入手可能なケーブルを用いることにより、カスタマイズ、若しくは、専用のケーブルを用いた場合と比較してコストの低減が可能である。
【００６４】
（接続装置ＩＪＢ２００の構成）
図３乃至図５を用いて、本実施形態に係るＩＪＢ２００の構成を説明する。
【００６５】
図３に示すように、ＩＪＢ２００は、プロセッサ３００と、メモリ３０１と、ユーザインタフェース３０２と、電力調整部３０３と、送受信機３０４−１〜３０４−４と、絶縁装置３０５Ａと、絶縁装置３０５Ｂ−１〜３０５Ｂ−３と、ターミナルポート３０６−１〜３０６−３とを具備している。
【００６６】
ここで、送受信機３０４、絶縁装置３０５Ｂ、ターミナルポート３０６の数については一例を示すものであり、変更可能である。
【００６７】
メモリ３０１は、フィールド機器識別子と、フィールド機器２０１が接続されているターミナルポート３０６の識別子とを関連付けて管理するテーブルを保持するように構成されている。
【００６８】
また、メモリ３０１は、フィールド機器識別子に加えて、フィールド機器２０１毎に固有の識別子である固有フィールド機器識別子を含むように構成されていてもよい。
【００６９】
ここで、フィールド機器識別子は、制御システム２０５を管理するエンジニアが、フィールド機器２０１を識別するために付与されているフィールド機器の名前、又は、フィールド機器のタグであり、重複する可能性がある。かかる場合、固有フィールド機器識別子を用いることで、フィールド機器２０１を一意に特定することができる。固有フィールド機器識別子は、フィールド機器２０１が出荷されるまでに、フィールド機器の製造者により設定される固定値である（例えばフィールド機器ＩＤ、又はフィールド機器シリアル番号）。このため、２つの固有フィールド機器識別子を有することはない。
【００７０】
本発明の利点の１つは、制御システム２０５がフィールド機器識別子を用いてフィールド機器２０１を特定できることである。
【００７１】
図４を用いて、メモリ３０１によって保持されるテーブルの具体例について説明する。
【００７２】
図４に示すテーブルは、ターミナルポート識別子と、フィールド機器の種別と、フィールドデバイス識別子と、フィールドデバイス固有識別子とを関連付けて管理するように構成されている。
【００７３】
図４の例では、ターミナルポート３０６−１／３／６／８にフィールド機器２０１が接続されている際のテーブルを示している。フィールド機器の種別は、流量計、温度センサ、圧力制御弁、流量制御弁等のフィールド機器の種別を表す。フィールド機器の種別により、フィールド機器が、アナログ入力（ＡＩ）機器か、アナログ出力（ＡＯ）機器か特定する。
【００７４】
プロセッサ３００は、上述のテーブルに基づいて、制御システム２０５から受信した通信信号に含まれるフィールド機器識別子に対応するターミナルポート３０６−１〜３０６−３を決定し、送受信機３０４に対して、決定されたターミナルポート３０６−１〜３０６−３に通信信号を送信するように指示するように構成されている。
【００７５】
具体的には、第１に、プロセッサ３００は、受信した制御システム２０５からの通信信号に含まれるフィールド機器識別子を取り出す。
【００７６】
第２に、プロセッサ３００は、メモリ３０１で保持するテーブルから、かかる通信信号に含まれるフィールド機器識別子に対応するターミナルポート識別子を取得する。
【００７７】
第３に、プロセッサ３００は、送受信機３０４に、メモリ３０１から取得したターミナルポート識別子に対応するターミナルポート３０６に通信信号を送信するように指示する。
【００７８】
また、プロセッサ３００は、フィールド機器２０１からターミナルポート３０６を介して受信した通信信号の宛先となる制御システム２０５を、かかる通信信号を受信したターミナルポート３０６に基づいて決定するように構成されていてもよい。
【００７９】
プロセッサ３００は、ターミナルポート３０６を介して受信したフィールド機器２０１からの通信信号の送信先を、制御システム２０５からの要求種別や、フィールド機器２０１により生成されたイベントやメッセージから決定するように決定してもよい。
【００８０】
通信信号は、プロセッサ３００の決定に従って、制御システム２０５−１、制御システム２０５−２、又は保守システム２０８に送信される。
【００８１】
また、プロセッサ３００は、フィールド機器２０１のターミナルポート３０６への接続の確立、及び、フィールド機器２０１のターミナルポート３０６からの切断の発生を検出するように構成されていてもよい。
【００８２】
ここで、プロセッサ３００は、各ターミナルポート３０６における電流、電圧、電力の少なくともいずれか１つが変化した際に、フィールド機器２０１のターミナルポート３０６への接続の確立、及び、フィールド機器２０１のターミナルポート３０６からの切断の発生を検出するように構成されていてもよい。
【００８３】
また、プロセッサ３００は、メモリ３０１に対して、フィールド機器２０１のターミナルポート３０６への接続の確立、及び、フィールド機器２０１のターミナルポート３０６からの切断の発生を通知するように構成されていてもよい。
【００８４】
また、メモリ３０１は、プロセッサ３００により検出されたフィールド機器２０１のターミナルポート３０６への接続の確立、及び、フィールド機器２０１のターミナルポート３０６からの切断の発生についてプロセッサ３００から通知を受け、保持している前記テーブルを更新するように構成されてもよい。つまり、プロセッサ３００が、フィールド機器２０１のターミナルポート３０６への接続の確立、フィールド機器２０１のターミナルポート３０６からの切断の検出に基づいて、メモリ３０１が保持するテーブルを更新する。
【００８５】
また、メモリ３０１は、フィールド機器２０１のターミナルポート３０６への接続の確立、フィールド機器２０１のターミナルポート３０６からの切断の発生に関する履歴を保持し、プロセッサ３００は、制御システム２０５にメモリ３０１が保持している当該履歴を、定期的に、又はユーザ（例えば、制御室のエンジニア、現場のエンジニア）からの要求に応じて通知するように構成されてもよい。
【００８６】
また、プロセッサ３００は、第１通信速度で制御システム２０５と通信し、第１通信速度と異なる第２通信速度で前記フィールド機器２０１と通信するように構成されてもよい。
【００８７】
典型的なケースでは、制御システム２０５／ＰＷ＆ＨＢ部２０４とＩＪＢ２００との間は、高速で通信信号の送受信が可能であるが、ＩＪＢ２００とフィールド機器２０１との間の通信速度は、フィールド機器２０１の性能に依存するため、制御システム／ＰＷ＆ＨＢ部２０４とＩＪＢ２００の間の通信速度より低速となる場合が多いためである（例えば、ＨＡＲＴ装置と、ＦＦ装置、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ装置は異なる通信速度である）。なお、ＩＪＢ２００とフィールド機器２０１の通信速度と制御システム／ＰＷ＆ＨＢ部２０４とＩＪＢ２００の間の通信速度は同じであってもよい。
【００８８】
また、プロセッサ３００は、制御システム２０５から受け取った通信信号を、フィールド機器２０１が認識可能な信号形式に、プロトコル変換を行ってもよい。プロトコル変換にて、通信信号の信号フォーマットをフィールド機器２０１が識別可能なフォーマットに変換する。
【００８９】
プロセッサ３００は、フィールド機器２０１に必要な信号フォーマットに関する情報を、フィールド機器２０１がターミナルポート３０６を介して接続される際に取得してもよい。
【００９０】
送受信機３０４は、プロセッサ３００の指示に基づいて、プロセッサ３００から受信した通信信号を、プロセッサ３００により決定されたターミナルポート３０６を介してフィールド機器２０１に送信するように構成されている。
【００９１】
具体的には、送受信機３０４は、絶縁装置３０５Ａ又は絶縁装置３０５Ｂを介して、通信信号を受信し、プロセッサ３００により決定されたターミナルポート３０６を介してフィールド機器２０１に通信信号を送信する。
【００９２】
電力調整部３０３は、ケーブル２０６を介して受電した電力信号のレベルに基づいて、ターミナルポート３０６を介して前記フィールド機器に供給する電力信号のレベルを調整するように構成されている。
【００９３】
電力調整部３０３は、ケーブルを介して受電した電力信号の入力レベルから、フィールド機器２０１とＩＪＢ２００を適切に動作させるのに必要な所定の電力レベルまで、受電した電力信号のレベルを増加させるように構成されてもよい。
【００９４】
ＩＪＢ２００とフィールド機器２０１に必要な電力は例えば、以下の式で表される。
【００９５】
Ｐ２＝（Ｐ３．１  ＋  Ｐ３．２＋  ……．  ＋  Ｐ３．ｎ  ＋  ＩＪＢ電力）
【００９６】
ここで、Ｐ２は電力調整部３０３から出力される総電力であり、「Ｐ３．１  〜  ｐ３．ｎ」は各フィールド機器２０１に必要な電力を表し、ｎはＩＪＢ２００に接続されているフィールド機器２０１の数である。
【００９７】
このため、電力調整部３０３は、ケーブル２０６を介して受電した電力レベルがＰ２のレベルまで増加するように調整する。
【００９８】
ＩＪＢ電力は、ＩＪＢ２００内の機能部を動作させるのに必要な電力を表す。総電力Ｐ２が、電力の上限値を上回る場合、ＩＪＢ２００は、自動的に電力の上限値を上回ることを検出し、さらに電力が必要なフィールド機器２０１を切断する。
【００９９】
電力信号は、制御室に配置されたＰＷ＆ＨＢ部２０４からケーブル２０６を介して現場に設置されるＩＪＢ２００に供給されるため減衰する場合がある。このため、フィールド機器２０１やＩＪＢ２００が動作するのに必要な電力レベルまで増加させる。
【０１００】
絶縁装置３０５Ｂは、ターミナルポート３０６を介してフィールド機器２０１に送信される通信信号と、ターミナルポート３０６を介してフィールド機器２０１に供給される電力信号とを、ターミナルポート３０６以外のターミナルポート３０６から電気的に絶縁するように構成されている。
【０１０１】
絶縁装置３０５Ｂは、電力調整部３０３からフィールド機器２０１向けの電力信号を受信し、ターミナルポート３０６に送信する。絶縁装置３０５Ｂは、送受信機３０４から通信信号を受信し、ターミナルポート３０６に疎通させる。また、絶縁装置３０５Ｂは、フィールド機器２０１から通信信号を受信し、送受信機３０４に疎通させる。
【０１０２】
このように、通信信号は、ＩＪＢ２００とフィールド機器２０１の間を、絶縁装置３０５Ｂを介して双方向に通過する。一方、電気信号は、ＩＪＢ２００からフィールド機器２０１の方向に、絶縁装置３０５Ｂを介して片方向に通過する。
【０１０３】
絶縁装置３０５Ｂは、通信信号と電力信号を、ターミナルポート３０６を介して疎通させる際に、他のターミナルポートから電気的に絶縁する。
【０１０４】
図５を用いて、絶縁装置３０５Ｂの構造を説明する。図５に示すように、絶縁装置３０５Ｂは、第１絶縁要素５０１と第２絶縁要素５０２を具備している。例えば、トランスフォーマが、第１絶縁要素５０１を構成し、トランスフォーマやダイオードが、第２絶縁要素５０２を構成する。
【０１０５】
ここで、図５では、第１絶縁要素５０１及び第２絶縁要素５０２としてトランスフォーマが図示されているが、同様の性質を有する電子素子が第１絶縁要素５０１、及び、第２絶縁要素５０２として適用可能である。
【０１０６】
通信信号は、送受信機３０４とフィールド機器２０１との間で双方向に絶縁装置３０５Ｂを通過することができる。
【０１０７】
具体的には、通信信号は、絶縁装置３０５Ｂ内に設けられた第１絶縁要素５０１を介して、送受信機３０４とフィールド機器２０１との間で双方向に通過することができる。
【０１０８】
一方、電力信号は、ターミナルポート３０６を介してフィールド機器２０１方向に、片方向に、通過する。
【０１０９】
具体的には、電力信号は、絶縁装置３０５Ｂ内に設けられた第２絶縁要素５０２を介して、ターミナルポート３０６に接続されているフィールド機器２０１方向にのみ通過することができる。
以下、絶縁装置３０５Ｂの具体的な動作について、ＩＪＢ２００とフィールド機器２０１−１との間で通信信号が送受信される場合を例に説明する。
【０１１０】
送受信機３０４−１から送信された通信信号は、絶縁装置３０５Ｂ−１内に設けられた第１絶縁要素５０１−１及びターミナルポート３０６−１を介して、フィールド機器２０１−１に送信される。
【０１１１】
電力調整部３０３からの電力信号は、絶縁装置３０５Ｂ−１内に設けられた第２絶縁要素５０２−１及びターミナルポート３０６−１を介して、フィールド機器２０１−１に送信される。なお、第２絶縁要素５０２−１として、電力信号を一方向にしか疎通させないダイオード等の電子部品を用いてもよい。
【０１１２】
フィールド機器２０１−１から送信された通信信号は、ターミナルポート３０６−１及び第１絶縁要素５０１−１を介して、送受信機３０４−１に送信される。
【０１１３】
かかる構成によれば、フィールド機器２０１−１又はターミナルポート３０６−１において電気的なショートが発生した場合であっても、フィールド機器２０１−１やターミナルポート３０６−１から他のターミナルポート３０６等のＩＪＢ２００の内部（例えば、ターミナルポート３０６）に対して、かかる電気的なショートの影響が及ぶことを回避することができる。
【０１１４】
絶縁装置３０５Ａは、ケーブル２０６と前記ターミナルポート３０６を電気的に絶縁するように構成されてもよい。
【０１１５】
絶縁装置３０５Ａは、ケーブル２０６を介して、制御システム２０５から通信信号を受信し、ＰＷ＆ＨＢ部２０４から電力信号を受信する。絶縁装置３０５Ａは、通信信号と電力信号を分離する。具体的には、絶縁装置３０５Ａは、通信信号と電力信号のパスを分離する。絶縁装置３０５Ａは、電力信号を電力調整部３０３に疎通させ、通信信号を送受信機３０４に疎通させる。
【０１１６】
ユーザインタフェース３０２は、ＩＪＢ２００を担当するエンジニア（フィールドエンジニア、又は、フィールドオペレータ）がＩＪＢ２００を操作する際に用いるユーザインタフェースである。ＩＪＢ２００を担当するエンジニアは、ユーザインタフェース３０２を用いて、フィールド機器２０１の設定をすることができる。ユーザインタフェース３０２は、スイッチやＬＥＤ  （Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤスクリーン、ＬＣＤ等から構成される。また、ユーザインタフェース３０２の操作は、無線通信を用いて遠隔で行うこともできる。ＩＪＢ２００は、キーボード、タッチスクリーン、スタイラス等の入力機能を含んでもよい。
【０１１７】
ターミナルポート３０６は、絶縁装置３０５Ｂを通過した通信信号と電力信号を、ターミナルポート３０６に接続されているフィールド機器２０１に転送する。また、ターミナルポート３０６は、フィールド機器２０１から通信信号を受信し、送受信機３０４に転送する。
【０１１８】
ＩＪＢ２００が有するターミナルポート３０６の数は８程度で実装されることが想定されるが、ＩＪＢ２００には、任意の数のターミナルポート３０６を実装することが可能である。コストやＩＪＢ２００のサイズ、ＩＪＢ２００に供給される電力や電流等を考慮して、ターミナルポート３０６の数は決定される。
【０１１９】
ＩＪＢ２００は、ＵＳＢ等の広く用いられているインターフェースにより、ＩＪＢ２００の保守用端末と通信できるようにすることが好ましい。ＩＪＢ２００の保守を保守用端末が直接行うことにより、制御システム２０５及び／又は保守システム２０８は遠隔保守を実行する必要がない。
【０１２０】
また、制御システム２０５は、制御システム２０５を担当するエンジニアが設定するフィールド機器識別子のみを用いて、フィールド機器２０１を特定して制御する。このため、フィールド機器２０１の一つが、同一のフィールド機器識別子が付与された他のフィールド機器２０１に交換された場合、制御システム２０５は、フィールドエンジニアによるかかる交換を通知される必要がない。プロセッサ３００により、ＩＪＢ２００のメモリ３０１の保持するテーブルを更新する処理を行うのみでよい。このため、フィールド機器２０１の故障等による交換の際に、制御システム２０５の設定を変更する必要がない。
【０１２１】
（動作シーケンス）
図６乃至図７を用いて、本発明の第１実施形態に係るフィールド機器制御システムの動作について説明する。以下の例では、制御システム２０５が、ターミナルポート３０６−１に接続されているフィールド機器２０１と通信する際の動作を説明する。
【０１２２】
第１に、図６を参照して、本実施形態に係るフィールド機器制御システムにおいて、制御システム２０５からフィールド機器２０１に通信信号を送信する際の動作例について説明する。
【０１２３】
図６に示すように、ステップ６０１において、制御システム２０５は、フィールド機器２０１−１向けの通信信号を送信する。かかる通信信号は、フィールド機器２０１−１のフィールド機器識別子を含む。
【０１２４】
ステップ６０２において、ＰＷ＆ＨＢ部２０４は、制御システム２０５から受信した通信信号にＰＷ＆ＨＢ部２０４で生成した電力信号を重畳する。
【０１２５】
ここで、重畳するとは、通信信号と電力信号をひと組のワイヤ（例えば、ツイストペアケーブル）を用いて同じパスで送信することである。
【０１２６】
ステップ６０３において、ＰＷ＆ＨＢ部２０４は、重畳した信号を、ＩＪＢ２００の絶縁装置３０５Ａに送信する。
【０１２７】
ステップ６０４において、絶縁装置３０５Ａは、ＰＷ＆ＨＢ部２０４から通信信号及び電力信号を受信すると、かかる通信信号と電力信号とを分離する。
【０１２８】
分離するとは、通信信号と電力信号が絶縁装置３０５Ａより内部には、ひと組のワイヤ上の同じパスで送信されないことである。絶縁装置３０５Ａで、通信信号と電力信号は分離される。
【０１２９】
ステップ６０５において、絶縁装置３０５Ａは、分離した通信信号を送受信機３０４に疎通させる。
【０１３０】
ステップ６０６において、送受信機３０４は、受信した通信信号をプロセッサ３００に送信し、プロセッサ３００は、メモリ３０１で保持するテーブルを参照し、かかる通信信号に含まれるフィールド機器２０１−１のフィールド機器識別子から、送信先のターミナルポート３０６−１を決定し、送受信機３０４に対して、決定されたターミナルポート３０６−１に通信信号を送信することを指示する。
【０１３１】
ステップ６０７において、送受信機３０４は、かかる通信信号を絶縁装置３０５Ｂ−１に向けて送信する。
【０１３２】
ステップ６０８において、ステップ６０５の処理と並行して、絶縁装置３０５Ａは、上述の電力信号を電力調整部３０３に疎通させる。
【０１３３】
ステップ６０９において、電力調整部３０３は、かかる電力信号のレベルを、フィールド機器２０１及びＩＪＢ２００を動作させるのに必要な電力レベルまで増加させる。
【０１３４】
ステップ６１０において、電力調整部３０３は、かかる電力信号を絶縁装置３０５Ｂ−１に送信する。
【０１３５】
ステップ６１１において、絶縁装置３０５Ｂ−１は、ターミナルポート３０６−１向けの通信信号と電力信号を重畳する共に、かかるターミナルポート３０６−１以外のターミナルポート３０６−２〜３０６−３から電気的に絶縁する。
【０１３６】
ここで、重畳するとは、絶縁装置３０５Ｂ−１が、通信信号と電気信号のパスを重畳することである。
【０１３７】
ステップ６１２において、かかる通信信号と電気信号は、絶縁装置３０５Ｂ−１とターミナルポート３０６−１を介してフィールド機器２０１−１に疎通させる。
【０１３８】
第２に、図７を参照して、フィールド機器２０１−１から制御システム２０５に通信信号を送信する際の動作例を説明する。以下の例では、フィールド機器２０１−１が制御システム２０５と通信する例を示す。
【０１３９】
ステップ７０１において、フィールド機器２０１−１は、絶縁装置３０５Ｂ−１に、ターミナルポート３０６−１を介して通信信号を送信する。
【０１４０】
ステップ７０２において、絶縁装置３０５Ｂ−１は、かかる通信信号を受信する。ここで、フィールド機器２０１−１や、ターミナルポート３０６−１や、絶縁装置３０５Ｂ−１において電気的なショートが発生した場合であっても、ＩＪＢ２００や、他のフィールド機器２０１に対して、かかる電気的なショートの影響が及ぶことを回避することができる。
【０１４１】
ステップ７０３において、絶縁装置３０５Ｂ−１は、通過した通信信号を、送受信機３０４に向けて送信させる。
【０１４２】
ステップ７０４において、送受信機３０４は、通信信号をプロセッサ３００に送信する。プロセッサ３００は、通信信号を受信したターミナルポート３０６−１から制御システム２０５を決定し、送受信機３０４に通信信号を疎通させる。
【０１４３】
ステップ７０５において、送受信機３０４は、絶縁装置３０５Ａに対して、かかる通信信号を送信する。
【０１４４】
ステップ７０６において、絶縁装置３０５Ａは、ＰＷ＆ＨＢ部２０４に向けて通信信号を通過させる。ここで、絶縁装置３０５Ａは、ＩＪＢ２００において電気的なショートが発生した場合であっても、制御システム２０５やＰＷ＆ＨＢ部２０４に対して、かかる電気的なショートの影響が及ぶことを回避することができる。次に、ＰＷ＆ＨＢ部２０４は、通信信号を制御システム２０５に送信する。
【０１４５】
ステップ７０７において、制御システム２０５は、ＩＪＢ２００からの通信信号を受信する。
【０１４６】
（ＩＪＢ２００とフィールド機器２０１との接続確立時の動作）
図８を用いて、ＩＪＢ２００とフィールド機器２０１との接続確立時の動作について説明する。
【０１４７】
ステップ８０１において、フィールド機器２０１−１が、ＩＪＢ２００に接続されると、ＩＪＢ２００は、フィールド機器２０１−１が接続を確立したターミナルポート３０６を特定する。
【０１４８】
ステップ８０２において、ＩＪＢ２００は、フィールド機器２０１−１から、フィールド機器２０１−１のフィールド機器識別子と、フィールド機器固有識別子の一方若しくは両方を取得することを試みる。
【０１４９】
ＩＪＢ２００が、フィールド機器２０１−１から、フィールド機器識別子若しくはフィールド機器固有識別子の少なくとも一方を取得できた場合、つまり、ステップ８０２で「ＹＥＳ」の場合、ステップ８０３において、ＩＪＢ２００は、メモリ３０１で保持するテーブルのターミナルポート３０６の識別子に対応するテーブルのフィールド機器識別子フィールド及び／若しくはフィールド機器固有識別子フィールドを、取得できたフィールド機器の識別子に更新する。
【０１５０】
一方、ＩＪＢ２００が、フィールド機器２０１−１から、フィールド機器識別子及びフィールド機器固有識別子のいずれも取得できなかった場合、つまり、ステップ８０２で「ＮＯ」の場合、ステップ８０４において、ＩＪＢ２００は、制御システム２０５にフィールド機器２０１−１のフィールド機器識別子及び／若しくはフィールド機器固有識別子の入力を依頼する。若しくは、現場のエンジニアが、フィールド機器のフィールド機器識別子をＩＪＢ２００の入力機能から、入力する。
【０１５１】
なお、ＩＪＢ２００は、フィールド機器２０１−１のＩＪＢ２００からの切断発生を検出した場合、テーブルで管理されているフィールド機器２０１−１のフィールド機器識別子、及び、フィールド機器固有識別子を削除する。
【０１５２】
（効果）
本実施形態に係るＩＪＢ２００では、従来のフィールドバスシステムとは異なり、プロセッサ３００が、通信信号の送信先ターミナルポート３０６を決定し、通信信号は、他のターミナルポート３０６を経由せずに直接送信される。また、ターミナルポート３０６に供給される電力信号及び通信信号は、絶縁装置３０５Ｂを経由してフィールド機器２０１が接続されているターミナルポート３０６に送信され、当該ターミナルポート３０６以外のターミナルポート３０６から絶縁される。
【０１５３】
このため、ＩＪＢ２００は、フィールド機器２０１との間で通信信号の送受信を行い、フィールド機器２０１に電力供給を行いつつ、電気的なショートにより他のターミナルポート３０６に接続されているフィールド機器２０１やＩＪＢ２００の内部の機能や部品が破損するのを防ぐことが可能となる。
【０１５４】
さらに、本実施形態に係るＩＪＢ２００によれば、マーシャリングを行う、すなわちフィールド機器２０１と接続先ターミナルポート３０６との対応関係を確認及び制御することができるので、制御システム２０５は、フィールド機器２０１の接続先のターミナルポート３０６を管理せず、フィールド機器識別子でフィールド機器２０１を特定し、フィールド機器２０１を効率的に管理することが可能となる。
【０１５５】
つまり、フィールド機器２０１とフィールド機器２０１が接続されているターミナルポート３０６の関係は、ＩＪＢ２００で管理しているため、制御システム２０５は、マーシャリングを行う必要がなく、フィールド機器２０１とフィールド機器２０１が接続されているターミナルポート３０６の関係を管理する必要もない。
【０１５６】
さらに、制御システム２０５は、フィールド機器２０１を、フィールド機器識別子で指定できるので、効率的な管理が可能となる。
【０１５７】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態を、図９乃至図１２を用いて説明する。第１実施形態との差分を中心に説明し、第１実施形態と共通する部分については説明を省略する。この趣旨は、明瞭性のためであり、実施形態を限定していないことに留意すべきである。
【０１５８】
（フィールド機器制御システムの全体構成）
本実施形態に係る、フィールド機器制御システムを図９に示す。本実施形態に係るフィールド機器制御システムはセキュリティ制御部６００を有する。セキュリティ制御部６００は、制御システム２０５とＩＪＢ２００の間に配置される。セキュリティ制御部６００は、制御システム２０５とＰＷ＆ＨＢ部２０４の間、若しくは、ＰＷ＆ＨＢ部２０４とケーブルダクト２０２の間に配置されてもよい。セキュリティ制御部６００は、ＩＪＢ２００と制御システム２０５にケーブル２０６を介して接続される。
【０１５９】
セキュリティ制御部６００は、通信信号、及び／又は、電力信号が承認された送信元からの信号か、確認する。送信元は、制御システム２０５や、保守システム２０８などである。
【０１６０】
セキュリティ制御部６００は、暗号手順、及び／又は、完全性保護手順を有する。セキュリティ制御部６００は、制御システム２０５とＩＪＢ２００の間で送受信される通信信号に対して、暗号手順、及び／又は、完全性保護手順を実施する。
【０１６１】
通信信号に対して、暗号手順、及び／又は、完全性保護手順を提供することにより、制御システム２０５とＩＪＢ２００の間で送受信される通信信号は、攻撃、ハッキング等の危険から保護される。
【０１６２】
（プロセッサの構造）
【０１６３】
本実施形態に係る、プロセッサ３００の内部構造を図１０に示す。プロセッサ３００は、アドレス解決部３００−１、送信先決定部３００−２、プロトコル変換部３００−３、安全制御部３００−４を有する。
【０１６４】
（アドレス解決部）
アドレス解決部３００−１は、フィールド機器識別子と、固有フィールド機器識別子と、フィールド機器２０１が接続されているターミナルポート３０６の関係性を、メモリ３０１のテーブルを参照することにより解決する。
【０１６５】
アドレス解決部３００−１は、フィールド機器識別子が制御システム２０５から送信されるのを検出する。
【０１６６】
アドレス解決部３００−１が、制御システム２０５からフィールド機器識別子が送信されるのを検出した際に、アドレス解決部３００−１は、通信信号に含まれるフィールド機器識別子（例えば、機器名、機器のタグ）から、固有フィールド機器識別子を特定するために、メモリ３０１のテーブルを参照して、アドレス解決を行ってもよい。
【０１６７】
固有フィールド機器識別子が、メモリ３０１のテーブルに保持されていない際には、プロセッサ３００により以下の手順を実施してもよい。
【０１６８】
（１）  受信したフィールド機器識別子がメモリ３０１で保持するテーブル内で重複しない場合、特に動作は不要。
【０１６９】
（２）  受信したフィールド機器識別子がメモリ３０１で保持するテーブル内の１以上のフィールド機器識別子と重複する場合、プロセッサ３００は、重複しているフィールド機器識別子を解決するためのコマンドを制御システム２０５に送信する。制御システム２０５におけるフィールド機器識別子の解決は手動若しくは自動により行われる。
【０１７０】
（送信先決定部）
送信先決定部３０２−２は、制御システム２０５からの通信信号を送信するターミナルポート３０６を決定すると共に、フィールド機器２０１からの通信信号の送信先を決定する。
【０１７１】
制御システム２０５、又は、保守システム２０８からフィールド機器２０１に通信信号が送信された際に、送信先決定部３００−２は、アドレス解決部３００−１と、通信信号の送信先ポート３０６を解決するために通信する。
【０１７２】
アドレス解決部３００−１は、メモリ３０１のテーブルを確認し、フィールド機器識別子に対応する通信信号が送信されるターミナルポート３０６を、送信先決定部３００−２に通知する。そして、送信先決定部３００−２は、送受信機３０４に、決定したターミナルポート３０６に、通信信号を送信することを指示する。
【０１７３】
フィールド機器２０１から制御システム（２０５−１、２０５−２）、若しくは、保守システム２０８への通信信号が送信された際に、送信先決定部３００−２は、図１１に示すテーブルを用いて送信先を決定してもよい。
【０１７４】
送信先決定部３０２−２は、通信信号の送信先を、「要求送信元」への応答、「要求タイプ」へのフィールド機器２０１からの応答、又は、「応答タイプ」に基づいて決定する。
【０１７５】
「要求送信元」とは、通信信号の形式で要求を生成し、フィールド機器２０１に送信する送信元を表す。すなわち、制御システム２０５、若しくは、保守システム２０８を表す。
【０１７６】
「要求タイプ」とは、例えば、「パラメータタイプ」、「プロセス値」、「フィールド機器の正常性確認、又は、状況確認」、「初期化」等の要求である。送信先決定部３００−２は、フィールド機器２０１からの「要求タイプ」から、送信先の制御システム２０５、保守システム２０８を決定することができる。
【０１７７】
「応答タイプ」とは、フィールド機器２０１からの応答のタイプであり、例えば、「パラメータタイプ」、「プロセス値」、「フィールド機器の正常性確認、又は、状況確認」、「初期化完了」等の値や対応する応答である。
【０１７８】
送信先決定部３０２−２は、イベント、フィールド機器２０１への通信信号のタイプ、フィールド機器２０１により生成された応答の１以上を基に、通信信号の送信先を、決定してもよい。
【０１７９】
送信先決定部３０２−２は、メモリ３０１に格納されている送信先リストに基づいて、通信信号の送信先を、決定してもよい。送信先リストは、制御システム（２０５−１、２０５−２）、保守システム２０８、その他の送信先となるシステムを含む。メモリで保持するリストの一例を図１１に示す。
【０１８０】
送信先決定部３０２−２は、送受信部３０４に通信信号を決定した送信先に送信することを指示してもよい。
【０１８１】
（プロトコル変換部）
プロトコル変換部３００−３は、制御システム２０５（又は、保守システム２０８）と、ＩＪＢ２００との間で適用するプロトコルと、ＩＪＢ２００とフィールド機器２０１との間で適用するプロトコルを変換する。
【０１８２】
プロトコル変換部３００−３は、制御システム２０５（又は、保守システム２０８）と、ＩＪＢ２００との間で適用するプロトコルを検出してもよい（例えば、プロトコルＡ）。
【０１８３】
プロトコルＡがＩＪＢ２００とフィールド機器２０１との間でも適用されている場合、制御システム２０５（又は、保守システム２０８）から受信した通信信号は、送受信部３０４及び対応するターミナルポート３０６を介してプロトコル変換することなく、フィールド機器２０１に送信される。
【０１８４】
一方、プロトコルＡがＩＪＢ２００とフィールド機器２０１との間で適用されていない場合（例えば、プロトコルＢが適用されている場合）、プロトコル変換部３００−３は、通信信号をプロトコルＡからプロトコルＢに変換する。そして、プロトコル変換された通信信号は、送受信部３０４及び対応するターミナルポート３０６を介してフィールド機器２０１に送信される。
【０１８５】
（安全制御部）
安全制御部３００−４は、フィールド機器２０１の電力が所定の安全レベル（Ｐｓａｆｅ）を超えるのを防止する。Ｐｓａｆｅは、電力の上限値から安全率を考慮して設定される値である。
【０１８６】
安全制御部３００−４は、各ターミナルポート３０６の電力レベルを継続的に、若しくは、定期的にチェックしてもよい。
【０１８７】
図１２に示すように、新たなフィールド機器２０１が接続され、安全制御部３００−４が、電力が安全性限界（Ｐｓａｆｅ）に近づいていることを検出した場合、安全制御部３００−４は、新たなフィールド機器が接続されたターミナルポート３０６を無効にし、メモリ３０１のテーブルを更新し（例えば、無効にされたターミナルポート３０６に対応するフィールド機器識別子、及び／又は、固有フィールド機器識別子を取り除く）、ＩＪＢ２００のユーザインタフェース３０２、及び／又は、制御システム２０５に当該ターミナルポート３０６は、安全性を確保するために、無効化されていることを示す通知信号を送信してもよい。
【０１８８】
無効化されたターミナルポート３０６は、フィールド機器２０１との接続が切断されるまで利用可能にならない。このため、制御システム２０５からフィールド機器２０１への通信信号は送信されない。
【０１８９】
［その他の実施形態］
上述の記載では、フィールド機器と制御システムと接続する接続装置、及び、制御システムが当該接続装置を介してフィールド機器を制御するフィールド機器制御システムの実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、当業者により理解可能な範囲で、本発明の範囲内で変更することが可能である。
【０１９０】
上述の実施形態において、ＩＪＢ２００を「Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｂｏｘ」に実装する例について説明したが、ＩＪＢ２００は、箱（Ｂｏｘ）の形態である必要はなく、制御システム２０５とケーブル２０６を介して接続し、ターミナルポート３０６を介してフィールド機器２０１を接続する装置で実現可能なことに留意すべきである。
【０１９１】
また、上述の第１実施形態において、制御システム２０５からの通信信号及びＰＷ＆ＨＢ部２０４からの電力信号が、同一のケーブル２０６に重畳されてＩＪＢ２００に送信される実施例を説明したが、かかる通信信号及び電力信号が別々のケーブル２０６で送信されることも可能である。
【０１９２】
ＩＪＢ２００は、フィールド機器へ通信信号をブロードキャストする（例えば、スキャン若しくは周期的なブロードキャスト）よりむしろ、フィールド機器２０１間でのピアツーピア通信を許容するように構成してもよい。
【０１９３】
上述の実施例では、通信信号が制御システム２０５とフィールド機器２０１との間で送受信されるケースが記載されている。しかし、通信信号は保守システム２０８とフィールド機器２０１との間でも上述した実施例と同様に送受信されることに留意すべきである。
【０１９４】
本発明は、具体的な実施例を参照して説明されているが、発明を例示することを意図しているに過ぎず、発明を限定してはならない。当業者にとって明らかな範囲で、本発明の精神や範囲から逸脱することなく、本発明の変更、付加、削除を行ってもよいことは勿論である。
【符号の説明】
【０１９５】
１００  接続装置ＪＢ
１０１、２０１  フィールド機器
１０２、２０６  ケーブル
１０３、２０３  ターミナルボード
１０４  電力供給ＰＷ
１０５、２０５  制御システム
２００  接続装置ＩＪＢ
２０２  ケーブルダクト
２０４  ＰＷ＆ＨＢ部
２０７  入出力装置（ＩＯＭ）
２０８  保守システム
３００  プロセッサ
３０１  メモリ
３０２  ユーザインタフェース
３０３  電力調整部
３０４  送受信機
３０５Ａ、３０５Ｂ  絶縁装置
３０６ターミナルポート
５０１、５０２  トランスフォーマ
【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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