(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ信号を入力する入力ブロックを有し、このセンサ信号並びに双方向通信機能を持つ第１通信ブロックを介して授受されるディジタル信号を処理する演算処理部を有する第１フィールド機器部と、
この第１フィールド機器部とは別体に設けられていて、ディジタル通信ユニットを介して上位装置とディジタル通信すると共に双方向通信機能を持つ第２通信ブロックを介して前記第１通信ブロックと通信を行う通信処理部を有する第２フィールド機器部と、
を具備したフィールドバス機器において、
前記第１フィールド機器部に設けられていて、前記センサ信号を含む定周期信号を発信する第１高速化ブロックと、
前記第２第２フィールド機器部に設けられていて、前記第１高速化ブロックより受信した前記定周期信号を前記通信処理部に送出する第２高速化ブロックと、を具備し、
前記定周期信号を、前記ディジタル通信ユニットを介して上位装置と通信することを特徴とするフィールドバス機器。
【請求項２】
前記第１通信ブロックと前記第２通信ブロック間の通信が、ＨＡＲＴプロトコルによる双方向通信で実現されることを特徴とする請求項１記載のフィールドバス機器。
【請求項３】
前記第１フィールド機器部の要素と、第２フィールド機器部の要素とは、夫々独立のプリント基板に実装されてなる請求項１及び２記載のフィールドバス機器。
【請求項４】
前記第１フィールド機器部のプリント基板と前記第２フィールド機器部のプリント基板に、これらプリント基板を直接結合するコネクタ手段を形成し、このコネクタ手段を介して前記第１通信ブロックと前記第２通信ブロック間の双方向通信並びに前記第１高速化ブロックより前記第２高速化ブロックへの一方向通信が行われることを特徴とする請求項３記載のフィールドバス機器。
【請求項５】
前記第１高速化ブロックより前記第２高速化ブロックへの一方向通信は、独自のプロトコルによる専用通信線を介して実行されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のフィールドバス機器。
【請求項６】
前記第１高速化ブロックより前記第２高速化ブロックへの一方向通信によりセンサ信号を含む定周期情報の高速通信を実現し、前記双方向通信を行う前記第１通信ブロックと前記第２通信ブロックとでコンフィギュレーション情報等の低速通信を実現することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のフィールドバス機器。
【請求項７】
前記第１フィールド機器部は既存のスマート機器をベースとし、これに前記第２フィールド機器部を追加し、２者の結合により上位装置との高速ディジタル通信を実行するフィールドバス機器の機能を実現したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のフィールドバス機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存のスマート機器をベースとし、この資源に上位装置との高速ディジタル通信を実行する機能を追加する手法で開発されるフィールドバス機器の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な分散型プロセス制御装置では、上位装置及びこの上位装置と通信すると共にプロセスのセンサ信号等をインターフェイスするフィールド機器よりなる階層構造をとる。
【０００３】
この場合のフィールド機器は、プロセスのセンサ信号や自己診断情報はアナログ信号で上位装置と通信し、コンフィグレーション等の低速信号を補助的に上位装置とディジタル通信する、いわゆるスマート機器構成のものが現時点では多く生産されている。更に上位装置とのディジタル通信は、ＨＡＲＴ（Highway Addressable Remote Transducer）プロトコルによるものが業界標準となっている。
【０００４】
近年、上位装置との通信をすべて高速のディジタル通信で実現するフィールドバス規格が、フィールドバス協会によりファウンデーションフィールドバス（Foundation Fieldbus）規格として統一され、この規格に基づくフィールドバス機器の開発要求が増加しつつある。
【０００５】
このようなフィールドバス機器の開発では、プロセスのセンサ信号のインターフェイス等は現状の前記スマート機器の機能と共通するものが多く、既に開発されたスマート機器の資源を有効利用し、上位装置との高速ディジタル通信機能をこれに追加する開発手法が開発工数の削減となり、コスト的に有利である。
【０００６】
図３は、従来のスマート機器をベースとしたフィールドバス機器の構成を説明する示す機能ブロック図である。
１は第１フィールド機器部であり、具体的には従来のスマート機器が実装されたプリント基板である。
【０００７】
第１フィールド機器部１において、２はプロセスより伝送線３を介してセンサ信号ＳＡを入力するセンサ入力ブロックである。４はＣＰＵ手段を有する演算処理部であり、センサ入力ブロックからの信号を演算処理する。５は電源ユニットであり、外部電源ＰＷが給電線６介して供給される。
【０００８】
７は、演算処理部４に接続される第１通信ブロックであり、具体的にはスマート機器が標準装備する方向通信機能を有するＨＡＲＴ通信ブロックで実現される。
スマート機器単体では、このＨＡＲＴ通信ブロック介して上位装置からの信号を演算処理部４に渡し、処理結果を上位装置に発信する。
【０００９】
従来のスマート機器では、センサ信号や自己診断情報などの定周期情報はアナログ出力しているので、ＨＡＲＴ通信機能は補助的な使用と位置付けられており、コンフィギュレーション機能等比較的ゆっくりした通信に限定されている。
【００１０】
図３において、８は開発されたフィールドバス機器全体を示しており、スマート機器をベースとした前記第１フィールド機器部１のプリント基板に、これとは別体に追加された第２フィールド機器部９のプリント基板の２枚の組み合わせで実現されている。
【００１１】
第２フィールド機器部９において、１０は第２通信ブロックであり、ＨＡＲＴプロトコルにより汎用通信線１１を介して第１フィールド機器部１の第１通信ブロック７と通信する。１２は通信処理部であり、第１フィールド機器部１の情報を処理してディジタル通信ユニット１３及び伝送線１４を介して上位装置にディジタル情報を発信すると共に上位装置からの情報を処理して、第１フィールド機器部１に発信する。
【００１２】
このように第２フィールド機器部９の機能は上位装置とのディジタル通信に特化し、プロセスとのインターフェイスは既存のスマート機器機能を用い、両者の通信をスマート機器が標準的にサポートするＨＡＲＴプロトコルで行うことで、フィールドバス機器を低コストで開発することが可能である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
スマート機器がサポートするＨＡＲＴプロトコルによるシリアル通信機能は、前述のように本来補助的な使用に位置付けられており、コンフィギュレーション等の低速処理に限定されたものである。
【００１４】
フィールドバス機器は、ディジタル通信により大量のデータ転送や高速通信を行う機能を要求されるが、第１、第２フィールド機器部間の汎用通信線１１を介するＨＡＲＴ通信のスループットがボトルネックとなり、高速化や個別の拡張機能搭載の障害となっている。
【００１５】
定周期情報とコンフィギュレーション通信が同一通信ルートを通るために、コンフィギュレーション通信を実行すると、一時的に定周期通信が停止してしまい、フィールドバス機器としての応答性に遅れを生じる問題がある。
【００１６】
本発明は、スマート機器の資源を最大限に利用しつつ、大幅なハードウェア、ファームウェアの変更をしないで高速な通信処理を確立できるフィールドバス機器の実現を目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載発明の特徴は、センサ信号を入力する入力ブロックを有し、このセンサ信号並びに双方向通信機能を持つ第１通信ブロックを介して授受されるディジタル信号を処理する演算処理部を有する第１フィールド機器部と、
この第１フィールド機器部とは別体に設けられていて、ディジタル通信ユニットを介して上位装置とディジタル通信すると共に双方向通信機能を持つ第２通信ブロックを介して前記第１通信ブロックと通信を行う通信処理部を有する第２フィールド機器部と、
を具備したフィールドバス機器において、
前記第１フィールド機器部に設けられていて、前記センサ信号を含む定周期信号を発信する第１高速化ブロックと、
前記第２第２フィールド機器部に設けられていて、前記第１高速化ブロックより受信した前記定周期信号を前記通信処理部に送出する第２高速化ブロックと、を具備し、
前記定周期信号を、前記ディジタル通信ユニットを介して上位装置と通信する点にある。
【００１８】
請求項２記載発明の特徴は、
前記第１通信ブロックと前記第２通信ブロック間の通信が、ＨＡＲＴプロトコルによる双方向通信で実現される点にある。
【００１９】
請求項３記載発明の特徴は、
前記第１フィールド機器部の要素と、第２フィールド機器部の要素とは、夫々独立のプリント基板に実装されてなる点にある。
【００２０】
請求項４記載発明の特徴は、
前記第１フィールド機器部のプリント基板と前記第２フィールド機器部のプリント基板に、これらプリント基板を直接結合するコネクタ手段を形成し、このコネクタ手段を介して前記第１通信ブロックと前記第２通信ブロック間の双方向通信並びに前記第１高速化ブロックより前記第２高速化ブロックへの一方向通信が行われる点にある。
【００２１】
請求項５記載発明の特徴は、
前記第１高速化ブロックより前記第２高速化ブロックへの一方向通信は、独自のプロトコルによる専用通信線を介して実行される点にある。
【００２２】
請求項６記載発明の特徴は、
前記第１高速化ブロックより前記第２高速化ブロックへの一方向通信によりセンサ信号を含む定周期情報の高速通信を実現し、前記双方向通信を行う前記第１通信ブロックと前記第２通信ブロックとでコンフィギュレーション情報等の低速通信を実現する点にある。
【００２３】
請求項７記載発明の特徴は、
前記第１フィールド機器部は既存のスマート機器をベースとし、これに前記第２フィールド機器部を追加し、２者の結合により上位装置との高速ディジタル通信を実行するフィールドバス機器の機能を実現した点にある。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明実施態様を、図面を用いて説明する。図１は本発明を適用したフィールドバス機器の一例を示す機能ブロック図である。図３の従来例で説明した要素と同一要素には同一符号を付して説明を省略し、本発明の特徴部を説明する。
【００２５】
１５は第１フィールド機器部１に設けた第１高速化ブロック、１６は第２フィールド機器部９に設けた第２高速化ブロックである。１７は専用通信線であり、この通信線を介して第１高速化ブロック１５より第２高速化ブロック１６への一方向通信が実行される。
【００２６】
即ち、本発明では第１通信ブロック７と第２通信ブロック１０とは汎用通信線１１を介して従来のＨＡＲＴプロトコルによる双方向通信を行うが、第１高速化ブロック１５は発信機能のみを有し、受信機能のみを持つ第２高速化ブロック１６に対して専用通信線１７を介して一方向通信を行う。
【００２７】
第１高速化ブロック１５より第２高速化ブロック１６への一方向通信は、独自プロトコルにより実現される。このプロトコルは、双方向通信を行うＨＡＲＴプロトコルよりは簡略化されたものでよく、パケットは通信先アドレスとデータ種別とデータを持った形態でよい。
【００２８】
このような２系統の通信線構造において、第１高速化ブロック１５より第２高速化ブロックへ１６への一方向通信によりセンサ信号を含む定周期情報の高速通信を実現し、第１通信ブロック７と第２通信ブロック１０間の汎用通信線１１を介する双方向通信によりコンフィギュレーション情報等の低速通信を実現する。
【００２９】
第１高速化ブロック１５より第２高速化ブロックへ１６への高速通信の対象となる定周期情報は、センサ信号の他に自己診断情報、ウオッチドッグタイマーのように定期処理されるアラーム等のイベント情報である。
【００３０】
本発明フィールドバス機器の構造的な特徴は、第１フィールド機器部１の要素と、第２フィールド機器部９の要素とが夫々独立のプリント基板に実装されている点である。第１フィールド機器部１では従来のスマート機器の要素がそのまま利用され、これに高速化ブロック１５を追加した構造をとる。
【００３１】
図２の実施例は、第１フィールド機器部１のプリント基板と第２フィールド機器部９のプリント基板の夫々に、これらプリント基板を直接結合するコネクタ手段１８及び１９を形成したイメージ図である。
【００３２】
このコネクタ手段を介して第１通信ブロック７と第２通信ブロック１０間の双方向通信並びに第１高速化ブロック１５より第２高速化ブロック１６への一方向通信を実現し、専用通信線１７並びに汎用通信線１１のワイヤリングを省くことが可能である。
【００３３】
以上説明したように、本発明によれば第１フィールド機器部は既存のスマート機器をベースとし、これに第２フィールド機器部を追加し、２者の結合により上位装置との高速ディジタル通信を実行するフィールドバス機器の機能を容易に実現することが可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば新規に追加された第１及び第２高速化ブロック間の通信は独自のプロトコルによる専用線による一方向の高速通信である。そのためにセンサ信号や自己診断、アラームイベント等の定周期情報を高速かつ大量に転送することが可能となる。
【００３５】
一方、ＨＡＲＴプロトコルによるシリアル通信はそのまま存在するので、各種のコンフィギュレーション機能はこのシリアル通信機能を利用することができ、従来のようにコンフィギュレーション通信を行っているときに定周期通信が停止する問題も解決することができる。
【００３６】
本発明によれば、一般に工業計器が定常状態で動作している場合、入力信号や自己診断情報、イベント情報等の定周期更新を高速転送することが可能となり、機器の応答性を向上せしめることができる。
【００３７】
本発明によれば、既存のスマート機器資源を最大限利用できるため、フィールドバス機器の開発工数を大幅に短縮することができ、コストダウンに大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したフィールドバス機器の一例を示す機能ブロック図である。
【図２】第１フィールド機器部のプリント基板と第２フィールド機器部のプリント基板をコネクタ手段によりより直接結合したイメージ図である。
【図３】従来のスマート機器をベースとして開発されたフィールドバス機器の構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
１  第１フィールド機器部
２  センサ入力ブロック
３  伝送線
４  演算処理部
５  電源ユニット
６  給電線
７  第１通信ブロック
８  フィールドバス機器
９  第２フィールド機器部
１０  第２通信ブロック
１１  汎用通信線
１２  通信処理部
１３  ディジタル通信ユニット
１４  伝送線
１５  第１高速化ブロック
１６  第２高速化ブロック
１７  専用通信線
【図１】
0003849860.tif 000002
【図２】
0003849860.tif 000003
【図３】
0003849860.tif 000004