JP2001313659A - 分散型制御システムにおけるフィールド機器通信装置 - Google Patents
分散型制御システムにおけるフィールド機器通信装置Info
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Abstract
周期で参照できる分散型制御システムを実現する。 【解決手段】 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おいて、前記フィ
ールド機器は、機能ブロック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、
受信した構造体データを分解すると共に内部パラメータ
情報テーブルを参照して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する。
Description
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FoundationFieldbus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。
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。
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。
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(登録商標)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。
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。
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。
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。
ation)による世界統一規格を目指すFoundation Field
bus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。
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。
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。
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。
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。
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。
1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。
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FC
S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することを特徴とする。
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。
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点に
ある
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高速定周期の通信
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。
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。F
CS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。
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。
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。
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。
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。
ュール11において、19は設定通信機能部であり、I
CS10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。
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。
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。
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。
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。
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、D
CS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。
システム構成図である。
ム構成図である。
S) 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
Claims (4)
- 【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 Fieldbu
s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請求項1及び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。 - 【請求項4】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
ールと高速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乃至3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。
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