JP2001320391A - 通信制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ネットワーク機器の異常発生時、電源投入ま
たはリセット時の初期化処理において、これらの機器の
誤動作を防ぐ。 【解決手段】 ネットワークとのインタフェースとして
機能するネットワーク制御手段と、ネットワークへの信
号の送信処理およびネットワークからの信号の受信処理
を行う通信制御手段とを備え、ネットワーク制御手段
は、通信制御手段とネットワークとの接続／非接続を切
り換えるスイッチ手段を有し、通信制御手段は、ネット
ワーク機器に発生した異常信号またはネットワーク機器
の再起動のために入力されたリセット信号を受信するこ
とにより、スイッチ手段の接続状態を非接続とするため
の信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信制御装置に関
し、特にプロセス監視システムに用いられる通信制御装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりプラント設備においては、配管
に流量計やバルブ等（以下、プロセス現場機器という）
が取り付けられ、これらの機器を使って配管内を流れる
プロセス流体の流量制御を行っている。すなわち、流量
計の計測結果に基づいて、バルブの開閉をフィードバッ
ク制御することにより行っている。また、これらのプラ
ント現場機器は、プラント設備内の各所に多数取り付け
られるのが一般的であり、その制御および監視には、ネ
ットワークを介して相互に接続されたプロセス制御コン
トローラや監視装置が用いられている。

【０００３】プロセス制御コントローラは、プラント現
場機器に直接接続され、予め設定された設定値や監視装
置からの制御信号に基づいてバルブの開閉等を制御する
とともに、流量計からの計測信号をネットワークを介し
て監視装置へ送信する。具体的にはＰＩＤ演算等の制御
演算を実行するとともに、プロセス現場機器（例えばセ
ンサや流量計等）からの状態信号を受信し、バルブに対
する開閉信号等を出力する。監視装置は、キーボードや
ＣＲＴ等の入出力手段を備えた端末装置であり、オペレ
ータの操作により、プロセス制御コントローラの設定値
変更やプロセス現場機器の監視操作に用いられる。

【０００４】図７は、一般的なプロセス制御コントロー
ラおよび監視装置を示すブロック図である。同図に示す
ように、バルブ、流量計および圧力計等からなるプロセ
ス現場機器３ｆ，４ｆは、イーサネット（登録商標）等
のネットワーク５上に接続された監視装置１，２および
プロセス制御コントローラ３，４により、状態監視およ
び駆動制御が行われる。この例では監視装置１がネット
ワーク５およびプロセス制御コントローラ３を介してプ
ロセス現場機器３ｆの監視または制御を行い、監視装置
２がネットワーク５およびプロセス制御コントローラ４
を介してプロセス現場機器４ｆの監視または制御を行っ
ている。しかし、実際のプラント設備においては、１台
の監視装置が複数のプロセス制御コントローラおよびプ
ロセス現場機器の監視および制御を行っている。

【０００５】監視装置１は、オペレータによる操作命令
等の入力手段であるキーボード１ａと、監視結果等の表
示手段であるＣＲＴ１ｂと、状態監視等に係る演算およ
び入出力処理を行う演算手段１ｃと、通信制御手段１ｄ
およびネットワーク制御手段１ｅからなる通信ボード１
ｆとを備えている。また、プロセス制御コントローラ３
は、ネットワーク制御手段３ｂおよび通信制御手段３ｃ
からなる通信モジュール３ａと、ＰＩＤ演算等を行う演
算手段３ｄと、入出力処理手段３ｅとを備え、この入出
力処理手段３ｅはバルブ、流量計または圧力計等からな
るプロセス現場機器３ｆと接続されている。なお、監視
装置２は監視装置１と同様の構成であり、プロセス制御
コントローラ４はプロセス制御コントローラ３と同様の
構成であるため、その説明は省略する。

【０００６】ところで、ネットワーク５に用いられるネ
ットワーク・ケーブルには、用途に応じていくつかの種
類（すなわち、ネットワークの仕様）があり、例えば１
０−ＢＡＳＥ−Ｔや１０−ＢＡＳＥ−５等がある。この
ようなネットワークの仕様は、プロセス現場機器等の設
置環境やネットワーク・ケーブルの敷設条件に応じて適
宜選択されるため、同一プラント設備内に種々の仕様が
混在することが一般的である。そのため、従来において
はネットワーク制御手段１ｅ，２ｅ，３ｂ，４ｂ内に予
め複数の仕様の送受信ドライバを用意することにより、
ネットワークの仕様に対応していた。

【０００７】図８は、従来の通信制御手段およびネット
ワーク制御手段の構成を示すブロック図である。同図に
示す通信制御手段３０およびネットワーク制御手段３１
は、図７に示した通信ボード１ｆ，２ｆや通信モジュー
ル３ａ，４ａの内部構成に相当する。通信制御手段３０
は、内部に図示しない送信手段および受信手段を有し、
データの送受信機能を有する。ネットワーク制御手段３
１は、エンコーダ３１ａと送信ドライバ３１ｂと受信ド
ライバ３１ｃとデコーダ３１ｄとスイッチ群３１ｅと送
信ドライバ３１ｆと受信ドライバ３１ｇとを備え、ネッ
トワーク５とのインタフェースとしての機能する。ま
た、送信ドライバ３１ｂおよび受信ドライバ３１ｃはチ
ャネル１を構成し、送信ドライバ３１ｆおよび受信ドラ
イバ３１ｇはチャネル２を構成している。チャネル１，
２には互いに異なるネットワークの仕様が設定されてお
り、ディップスイッチ等で構成されたチャネル選択手段
３２でスイッチ３１ｅ−１，３１ｅ−２を切り換えるこ
とにより、所望のチャネル（ネットワークの仕様）を選
択することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示したように同一ネットワークに複数の監視装置やプロ
セス制御コントローラ等が接続されている場合、ネット
ワーク上の監視装置やプロセス制御コントローラ等の機
器（以下、ネットワーク機器という）に異常が発生した
際に種々の問題が生じる。すなわち、各ネットワーク機
器は相互にデータ通信を行いながらプロセス現場機器の
駆動制御および状態監視を行っているため、ネットワー
ク機器の何れかに異常が発生し、論理異常または電圧異
常等の信号（以下、異常信号という）が出力されると、
この異常信号を受信したネットワーク機器が誤動作し、
最悪の場合においては異常信号を受信したネットワーク
機器のハードウェアを損傷させる恐れがある。プラント
現場においてはプロセス制御が不能となると、プロセス
現場機器の駆動が停止して生産停止に追い込まれるた
め、このような事態は絶対に起こしてはならない。

【０００９】また、ネットワーク機器の電源投入時やリ
セット直後に、他のネットワーク機器から信号を受信し
た場合においても種々の問題が生じる。初期化処理が完
了していないネットワーク機器においては、受信処理が
正常に実行されないため誤動作するなどして、上記同様
にプロセス現場機器の駆動を停止させる恐れがある。

【００１０】本発明は、このような課題を解決するため
のものであり、ネットワーク機器の異常発生時、電源投
入またはリセット時の初期化処理において、これらの機
器の誤動作を防止することができる通信制御装置を提供
することを目的とする。

【００１１】

【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、本発明に係る通信制御装置は、プロセス現場
機器の制御または監視をネットワークを介して行うネッ
トワーク機器に設けられた通信制御装置において、前記
ネットワークとのインタフェースとして機能するネット
ワーク制御手段と、前記ネットワークへの信号の送信処
理および前記ネットワークからの信号の受信処理を行う
通信制御手段とを備え、前記ネットワーク制御手段は、
前記通信制御手段と前記ネットワークとの接続／非接続
を切り換えるスイッチ手段を有し、前記通信制御手段
は、前記ネットワーク機器に発生した異常信号または前
記ネットワーク機器の再起動のために入力されたリセッ
ト信号を受信することにより、前記スイッチ手段の接続
状態を非接続とするための信号を出力する。

【００１２】また、本発明はその他の態様として次に示
す構成を含む。すなわち、前記ネットワーク制御手段
は、ネットワークの仕様に応じて設けられた複数のチャ
ネルと、これらのチャネルのうちから所望のチャネルを
選択するチャネル選択手段と、前記異常信号またはリセ
ット信号の入力に応じて前記スイッチ手段の接続状態を
切り換えることにより、前記チャネル選択手段によって
選択されているチャネルを他のチャネルに切り換えるチ
ャネル選択変更手段とを備える。

【００１３】したがって、このように構成することによ
り本発明は、ネットワーク機器（監視装置やプロセス制
御コントローラ等）で生じた異常信号がネットワーク上
に送信されることを防ぐことができ、またネットワーク
機器の再起動時に他のネットワーク機器からの信号を受
信することを防ぐことができる。そのため、ネットワー
ク機器の誤動作を防ぐことができ、プロセス現場機器の
駆動を停止させるような事態を防ぐことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一つの実施の形態
について図を用いて説明する。なお、後述の本発明を適
用したプロセス監視システムの全体構成は、図７に示し
たものと同様である。

【００１５】図１は、本発明に係る通信制御装置の第１
の実施の形態を示すブロック図である。この通信制御装
置は、図７に示した監視装置やプロセス制御コントロー
ラ等のネットワーク機器に設けられ、通信制御手段１０
とネットワーク制御手段１１とで構成されている。これ
ら通信制御手段１０およびネットワーク制御手段１１
は、ＣＰＵ等のハードウェア資源とプログラム等のソフ
トウェアとで構成され、通信制御手段１０はデータを送
受信するための通信装置としての機能を有し、ネットワ
ーク制御手段１１はネットワークと通信制御手段１０と
のインタフェースとしての機能を有する。

【００１６】また、通信制御手段１０は、ネットワーク
機器（図７に示した監視装置１，２またはプロセス制御
コントローラ３，４）で生じた異常信号を検出する異常
検出手段１０ａを備え、ネットワーク制御手段１１に接
続されている。この異常検出手段１０ａはネットワーク
機器（すなわち、監視装置１，２またはプロセス制御コ
ントローラ３，４）からネットワーク５へ送信される信
号の電圧異常等に基づいて、ネットワーク機器における
異常発生の有無を監視する。また、常時所定の論理レベ
ルの正常信号をネットワーク制御手段１１に送信し、異
常信号またはリセット信号を受信すると、この正常信号
の論理レベルを反転させる。その結果、ネットワーク制
御手段１１は正常信号の論理レベルの反転によりネット
ワーク機器における異常発生を検知し、通信制御手段１
０とネットワーク５との接続を切り離す。その結果、ネ
ットワーク機器で発生した異常信号がネットワーク５へ
流出することを防ぐことができ、ネットワーク５上の他
の機器に障害を与えることを防ぐことができる。

【００１７】ここで、図１に係る通信制御装置の詳細に
ついて説明する。図２は、図１に係るネットワーク制御
手段の詳細を示すブロック図である。同図に示すように
通信制御手段１０は、異常検出手段１０ａと、送信手段
１０ｂと、受信手段１０ｃとを備える。ネットワーク制
御手段１１は、エンコーダ１１ａと、スイッチ１１ｅ−
１および１１ｅ−２からなるスイッチ群１１ｅと、送信
ドライバ１１ｂと、受信ドライバ１１ｃと、デコーダ１
１ｄとを備えている。また、異常検出手段１０ａは、送
信手段１０ｂに入力される前の信号の電圧値を常時監視
するとともに、この信号の正常時にオン状態の正常信号
を出力し、異常発生時にオフ状態の正常信号を出力す
る。スイッチ１１ｅ−１，１１ｅ−２は、上記異常検出
手段１０ａからの正常信号によって開閉され、正常信号
がオン状態のときに接続状態となり、オフ状態のときに
非接続状態となる。

【００１８】ここで、本実施の形態の動作について説明
する。 ［１．正常時］演算手段から通信制御装置に入力された
信号（ビットシリアルなデータストリーム）は、送信手
段１０ｂに入力され、誤り検出に必要なフレームチェッ
クシーケンスが付加されてからフレームビットとして送
信される。このフレームビットはエンコーダ１１ａに入
力され、エンコーダ１１ａはこのフレームビットと同期
に必要なプリアンブルとを出力する。そして、正常時に
おいてはオン状態の正常信号がスイッチ群１１ｅに入力
されてスイッチ１１ｅ−１は接続状態となるため、エン
コーダ１１ａから出力されたフレームビットは送信ドラ
イバ１１ｂに入力される。送信ドライバ１１ｂはフレー
ムビットを媒体（ネットワーク・ケーブル）に適合した
電気信号に変換してから出力する。ネットワークに送信
された電気信号は、他のネットワーク機器に送信され、
プロセス現場機器の制御等が行われる。

【００１９】また、ネットワークから通信制御装置へ入
力された電気信号は、受信ドライバ１１ｃによって受信
され、フレームビットに変換されてから出力される。ス
イッチ１１ｅ−２は、上記同様に正常信号によって開閉
される。デコーダ１１ｄは、スイッチ１１ｅ−２を介し
て入力された受信ドライバ１１ｃの出力を、フレームビ
ットに変換して出力する。受信手段１０ｃは、受信した
フレームビットをビットシリアルなデータストリームに
変換してから出力する。出力されたデータストリームは
後段の演算手段に入力される。

【００２０】［２．異常発生時］一方、異常検出手段１
０ａが通信信号の電圧異常を検出した場合、直ちにオフ
状態の正常信号を出力してスイッチ１１ｅ−２，１１ｅ
−２を非接続状態にする。したがって、異常発生時にネ
ットワークと通信制御装置との接続が切り離されるた
め、ネットワーク機器内で発生した異常信号が、ネット
ワークへ流出することを防ぐことができる。また、異常
検出手段１０ａを使ってリセット信号を検出し、リセッ
ト信号による再起動時にスイッチ群１１ｅを非接続状態
にするようにすれば、再起動時にネットワークから送信
されてきた信号を受信してしまうことがなくなり、ネッ
トワーク機器の誤動作を防ぐことができる。

【００２１】図３は、図１に係る構成の動作を示すフロ
ーチャートである。まず、正常時においては正常信号の
論理レベルをオン状態にし（ステップ１０１，１０
２）、スイッチ群１１ｅは各スイッチ１１ｅ−１，１１
ｅ−２を導通状態にする（ステップ１０３）。また、ネ
ットワーク機器で発生した異常信号が通信制御手段１０
に入力されて異常検出手段１０ａがこの異常の発生を検
知すると、正常信号の論理レベルをオフ状態にする（ス
テップ１０４）。すると、スイッチ群１１ｅは各スイッ
チ１１ｅ−１，１１ｅ−２を開放し（ステップ１０
５）、ネットワーク５と通信制御手段１０との接続を切
り離す。その結果、異常信号がネットワーク５へ流出す
ることを防ぐことができ、ネットワーク５上の他の機器
に障害を与えることを防ぐことができる。

【００２２】次に、本発明のその他の形態について説明
する。従来例のように通信制御装置が複数のチャネルを
備えている場合は、異常発生時やリセット信号の入力時
に、現在接続中のチャネルを未使用のチャネルに切り替
えることによっても、ネットワークと通信制御装置との
接続を切り離すことができる。

【００２３】図４は、本発明に係る通信制御装置の第２
の実施の形態を示すブロック図である。同図に示すよう
にネットワーク制御手段２１は、エンコーダ２１ａと、
送信ドライバ２１ｂと、受信ドライバ２１ｃと、デコー
ダ２１ｄと、送信ドライバ２１ｆと、受信ドライバ２１
ｇと、チャネル選択手段２２と、チャネル選択変更手段
２３とを備えている。また、通信制御手段２０はネット
ワーク機器を再起動するために外部から入力されたリセ
ット信号によって初期化処理および再起動が行われる。
なお、このリセット信号は、ネットワーク機器に付属の
リセットボタンをオペレータが押下することによって入
力される場合、ネットワークを介して他の監視装置等か
ら入力される場合がある。

【００２４】送信ドライバ２１ｂおよび受信ドライバ２
１ｃはチャネル１を構成し、送信ドライバ２１ｆおよび
受信ドライバ２１ｇはチャネル２を構成し、各チャネル
には異なるネットワーク仕様が設定されている。したが
って、ディップスイッチ等で構成されたチャネル選択手
段２２でスイッチ２１ｅ−１，２１ｅ−２を切り換える
ことにより、所望のチャネル（ネットワークの仕様）を
選択することができる。また、チャネル選択手段２２で
設定されているチャネルは、リセット信号の入力または
正常信号の論理レベルの変化に応じて、チャネル選択変
更手段２３によって別のチャネルに切り換えられる。

【００２５】図５は、図４に係る構成の動作を示すフロ
ーチャートである。まず、チャネル選択変更手段２３に
リセット信号が入力されると（ステップ２０１）、チャ
ネル選択変更手段２３は常時選択されていないチャネル
（この例ではチャネル２）にスイッチ２１ｅ−１，２１
ｅ−２の接続を切り換え（ステップ２０２）、他のネッ
トワーク機器からの信号を受信しないようにする。その
後、通信制御手段２０の初期化処理を実施し（ステップ
２０３）、初期化処理が完了すると（ステップ２０
４）、本来選択されているチャネル（この例ではチャネ
ル１）に切り換えることにより（ステップ２０５）、通
常の接続状態に戻す。

【００２６】なお、図５に示すフローをタイムチャート
で表すと図６のようになり、パルス信号であるリセット
信号が通信制御手段２０に入力されると、通信制御手段
２０のステータスは送受信処理の状態から初期化処理の
状態へ移行する。ネットワーク制御手段２１において
は、リセット信号の入力により、チャネル１からチャネ
ル２へ接続が切り換えられる。また、通信制御手段２０
からは図１で説明した正常信号が出力され、この正常信
号はチャネル選択変更手段２３に入力される。すなわ
ち、図１の場合同様に異常を検知した通信制御手段２０
によって正常信号の論理レベルを反転させることによ
り、チャネル選択変更手段２３はスイッチ２１ｅ−１，
２１ｅ−２の接続を切り換え、異常信号がネットワーク
５へ流出するのを防ぐ。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明は、ネットワ
ーク制御手段に通信制御手段とネットワークとの接続状
態を切り換えるスイッチ手段を備え、異常信号またはリ
セット信号を受信に応じてこのスイッチ手段の接続を切
り換えるため、ネットワーク機器（監視装置やプロセス
制御コントローラ等）で生じた異常信号がネットワーク
上に送信されたり、ネットワーク機器の再起動時に他の
ネットワーク機器からの信号が受信されたりすることを
防ぐことができる。そのため、ネットワーク機器の誤動
作を防ぐことができ、プロセス現場機器の駆動を停止さ
せるような事態を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一つの実施の形態（全体構成）を示
すブロック図である。

【図２】 通信制御手段およびネットワーク制御手段の
第１の実施の形態を示すブロック図である。

【図３】 図２に係る構成の詳細を示すブロック図であ
る。

【図４】 図２に係る構成の動作を示すフローチャート
である。

【図５】 通信制御手段およびネットワーク制御手段の
第２の実施の形態を示すブロック図である。

【図６】 図５に係る構成の動作を示すフローチャート
である。

【図７】 図６に係る構成の動作を示すタイムチャート
である。

【図８】 従来例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１，２…監視装置、１ａ，２ａ…キーボード、１ｂ，２
ｂ…ＣＲＴ、１ｃ，２ｃ…演算手段、１ｄ，２ｄ…通信
制御手段、１ｅ，２ｅ…ネットワーク制御手段、１ｆ，
２ｆ…通信ボード、３，４…プロセス制御コントロー
ラ、３ａ，４ａ…通信モジュール、３ｂ，４ｂ…ネット
ワーク制御手段、３ｃ，４ｃ…通信制御手段、３ｄ，４
ｄ…演算手段、３ｅ，４ｅ…入出力処理手段、３ｆ，４
ｆ…プロセス現場機器、１０…通信制御手段、１０ａ…
異常検出手段、１０ｂ…送信手段、１０ｃ…受信手段、
１１…ネットワーク制御手段、１１ａ…エンコーダ、１
１ｂ…送信ドライバ、１１ｃ…受信ドライバ、１１ｄ…
デコーダ、１１ｅ…スイッチ群、１１ｅ−１，１１ｅ−
２…スイッチ、２０…通信制御手段、２１…ネットワー
ク制御手段、２１ａ…エンコーダ、２１ｂ…送信ドライ
バ、２１ｃ…受信ドライバ、２１ｄ…デコーダ、２１ｅ
…スイッチ群、２１ｅ−１，２１ｅ−２…スイッチ、２
１ｇ…受信ドライバ、２２…チャネル選択手段、２３…
チャネル選択変更手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｑ 9/00 ３１１ Ｈ０４Ｌ 13/00 ３０３Ｚ ３２１ ３１１ Ｆターム(参考） 5B089 GA07 HA06 JA35 KA12 MD02 ME04 ME06 5K032 AA05 AA06 BA04 CA08 CC01 DA02 DB05 DB24 DB31 EA02 EA03 EA04 EB02 EB03 EB04 EB08 EC01 5K034 AA05 FF02 FF04 FF06 LL02 TT01 TT02 TT06 5K035 CC05 EE14 EE27 FF02 HH02 HH04 HH05 HH07 LL02 LL03 LL04 LL07 5K048 AA09 BA23 DC04 EB02 EB06 EB09 GB05 GB10 HA01 HA02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロセス現場機器の制御または監視をネ
   ットワークを介して行うネットワーク機器に設けられた
   通信制御装置において、 前記ネットワークとのインタフェースとして機能するネ
   ットワーク制御手段と、前記ネットワークへの信号の送
   信処理および前記ネットワークからの信号の受信処理を
   行う通信制御手段とを備え、 前記ネットワーク制御手段は、前記通信制御手段と前記
   ネットワークとの接続／非接続を切り換えるスイッチ手
   段を有し、 前記通信制御手段は、前記ネットワーク機器に発生した
   異常信号または前記ネットワーク機器の再起動のために
   入力されたリセット信号を受信することにより、前記ス
   イッチ手段の接続状態を非接続とするための信号を出力
   することを特徴とする通信制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記ネットワーク制御手段は、 ネットワークの仕様に応じて設けられた複数のチャネル
   と、 これらのチャネルのうちから所望のチャネルを選択する
   チャネル選択手段と、 前記異常信号またはリセット信号の入力に応じて前記ス
   イッチ手段の接続状態を切り換えることにより、前記チ
   ャネル選択手段によって選択されているチャネルを他の
   チャネルに切り換えるチャネル選択変更手段とを備えた
   ことを特徴とする通信制御装置。