JP2005044111A - フィールドバスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 ブロックインスタンシェーション対応機器に対して実機接続なしでエンジニアリング（オフラインエンジニアリング）を可能とすると共に、実機が設置された場合には、必要に応じてブロックインスタンシェーションを実施し、エンジニアリングデータを実機に設定可能なフィールドバスシステムを実現する。
【解決手段】 フィールド機器のケーパビリティファイルとブロックインスタンス情報ファイルに基づいて前記フィールド機器の登録を行なうフィールドバスシステムにおいて、
登録対象フィールド機器をフィールドバスに接続しない状態で暫定的なインスタンシェーションを実行してブロックインスタンス情報ファイルを生成するインスタンシェーション定義手段を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フィールドバスシステムに関するもので、ブロックインスタンシェーションのオフラインエンジニアリング（実機の接続なしでエンジニアリングする）を実現するための改良を施したフィールドバスシステムに関するものである。

フィールドバスシステムに関連する先行技術文献としては、次のようなものがある。

特開２００３−１２４９３７号公報

図４は、従来のインスタンシェーション手段を有するフィールドバスシステムの一例を示す機能ブロック図である。１はエンジニアリングが実行される分散型制御システムの上位ステーション、２はこの上位ステーションが接続される制御バスである。

３は制御バス１を介して上位ステーション１と通信するフィールドコントロールステーション（以下ＦＣＳ）であり、アプリケーションプログラムによりフィールド機器の制御を実行する。４はＦＣＳ３と通信するFOUNDATION FIELDBUS規格に準拠したフィールドバス（このようなフィールドバスをFOUNDASTIONフィールドバスとする）であり、フィールド機器５が接続されている。

フィールド機器を新たに登録するための従来のブロックインスタンシェーションは、フィールドバス４に接続された登録対象の実機（フィールド機器５）に対して通信を介してブロック構成を設定するものであり、基本的にオンラインエンジニアリング（実機を用いたエンジニアリング）となる。

ブロックインスタンシェーションとは、能力としてフィールド機器に実装されているプログラム（クラス）を、メモリブロックのインデックス値で特定されるブロックインスタンスに具体的に割付ける作業を上位ステーションとの通信を介して実行し、上位からのデータダウンロードを可能とする「実体」を生成することである。

上位ステーション１において、１１は機器登録を実行するフィールドバスビルダ、１２はこのフィールドバスビルダで起動されるインスタンシェーション手段である。１３はケーパビリティファイルであり、登録対象のフィールド機器５の仕様、即ち能力と資源情報が記述されている。

具体的には、通信能力、通信資源、アプリケーション能力、アプリケーション資源である。アプリケーション能力及びアプリケーション資源とは、ブロックの資源、オブジェクトの資源、ブロックインスタンシェーションの有無である。このようなフィールド機器の仕様情報は、FOUNDATION FIELDBUS協会若しくは機器ベンダより公開されており、ネットワークを介して容易に入手可能である。

実機を用いた従来のブロックインスタンシェーションの流れを説明する。まず、起動されたインスタンシェーション手段１２は、ブロックインスタンシェーション対象機器に対応するケーパビリティファイル１３よりブロックインスタンシェーション情報（以下、ＢＩ情報）を取得する。

次に、インスタンシェーション手段１２は、ＢＩ情報に基づきインスタンシェーション内容を定義し、フィールド機器５に対してＦＣＳ３を経由する通信を介してブロックインスタンシェーションを実行する。

フィールド機器５では、メーカの定めた所定のアルゴリズムにより、ブロックインスタンスの所定インデックス値へのプログラム（クラス）割付が実行される。インスタンシェーション手段１２は、決定付けられたブロック情報（インスタンス情報）をフィールド機器５より通信を介して取得する。

インスタンシェーション手段１２は、この取得されたブロック情報に基づいてブロックインスタンス情報ファイル１４を生成する。

ケーパビリティファイル１３及び生成されたブロックインスタンス情報ファイル１４内容がフィールドバスビルダ１１にインポートされ、「実体」としてのフィールド機器が定義されてエンジニアリング機能データベース１５に機器登録される。

フィールドバスビルダ１１は、登録されたフィールド機器５に対するエンジニアリングデータをエンジニアリング機能データベース１５より呼び出してフィールド機器５にダウンロードすることで、フィールド機器５がFOUNDATIONフィールドバス４上で稼動可能となる。

図４に示す従来システムでは、次のような問題点があった。
（１）ブロックインスタンシェーション対応機器を用いてフィールドバスシステムを構築する場合は、実機を用意しない限りエンジニアリングを開始できない。
この理由は、前述のようにブロックインスタンスの所定インデックス値へのプログラム（クラス）割付が、フィールド機器メーカの定めた所定のアルゴリズムにより実行されるので、決定付けられたブロック情報（インスタンス情報）を取得しないとブロックインスタンス情報ファイル１４を作成できないためである。

（２）従って、エンジニアリング作業は実機接続の現場作業となる。大規模システムのように、全ての実機を接続する環境を実現することが困難である場合、事前にエンジニアリングを完了することができないので、開発効率が大幅に低下する。

従って本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、ブロックインスタンシェーション対応機器に対して実機接続なしでエンジニアリング（オフラインエンジニアリング）を可能とすると共に、実機が設置された場合には、必要に応じてブロックインスタンシェーションを実施し、エンジニアリングデータを実機に設定可能なフィールドバスシステムを実現することを目的とする。

このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
（１）フィールド機器のケーパビリティファイルとブロックインスタンス情報ファイルに基づいて前記フィールド機器の登録を行なうフィールドバスシステムにおいて、
登録対象フィールド機器をフィールドバスに接続しない状態で暫定的なインスタンシェーションを実行してブロックインスタンス情報ファイルの暫定版を生成するインスタンシェーション定義手段を有することを特徴とするフィールドバスシステム。

（２）前記暫定的なインスタンシェーションは、前記フィールド機器のブロックインスタンスに対するクラス割付により実行され、この割付では所定のアルゴリズムで前記ブロックインスタンスのインデックス値を暫定的に決定する（１）記載のフィールドバスシステム。

（３）前記ケーパビリティファイルとブロックインスタンス情報ファイルをインポートし、前記フィールド機器をエンジニアリング機能データベースに登録するフィールドバスビルダを有することを特徴とする（１）又は（２）記載のフィールドバスシステム。

（４）前記インスタンシェーション定義手段は、前記フィールドバスビルダに機器登録を実行することにより起動されることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のフィールドバスシステム。

（５）登録対象フィールド機器をフィールドバスに接続した状態でブロックインスタンシェーションを実行してブロックインスタンス情報ファイルを生成するインスタンシェーション実施手段を有することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載のフィールドバスシステム。

（６）前記インスタンシェーション実施手段は、前記フィールドバスビルダにより起動されることを特徴とする（５）記載のフィールドバスシステム。

（７）前記インスタンシェーション実施手段により生成された正式版のブロックインスタンス情報ファイルは前記フィールドバスビルダに再インストールされ、前記インスタンシェーション定義手段により生成された暫定版のブロックインスタンス情報ファイルに置き換えられることを特徴とする（５）または（６）に記載のフィールドバスシステム。

（８）前記フィールド機器は、FOUNDATION FIELDBUS規格に準拠することを特徴とする（１）乃至（７）のいずれかに記載のフィールドバスシステム。

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）ブロックインスタンシェーション対応機器に対してオフラインエンジニアリングが実施でき、大規模システムのエンジニアリングの開発効率を大幅に向上させることができる。
（２）実機が設置された場合には、必要に応じてブロックインスタンシェーションを実施し、他のフィールド機器と同様にエンジニアリングデータを実機に設定することができる。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明を適用したフィールドバスシステムの一実施例を示す機能ブロック図である。図４で説明した従来システムと同一要素には同一符号を付して説明を省略する。以下、本発明の特徴部を説明する。

図１において、１００は本発明における上位ステーションである。この上位ステーション１００は、登録対象のフィールド機器５がFOUNDATIONフィールドバス４に接続されていない状態（仮想的な接続を点線で示す）で機器登録のエンジニアリング（オフラインエンジニアリング）を暫定的に実行する。

１０１は、暫定的なエンジニアリングを行なうフィールドバスビルダである。１０２は、インスタンシェーション定義手段であり、ユーザがこのフィールドバスビルダに機器登録を行なうと登録対象機器がブロックインスタンシェーション対応機器である場合に起動される。

インスタンシェーション定義手段１０２は、ケーパビリティファイル１０３より登録対象フィールド機器５に関するＢＩ情報を取得し、所定のアルゴリズムによるブロックインスタンシェーション定義を実行して暫定版のブロックインスタンス情報ファイル１０４を生成する。

一度作成されたブロックインスタンシェーション定義は、このインスタンシェーション定義手段１０２に保持されていて再利用が可能とされている。従って、再利用の場合では選択が実行され、新たなブロックインスタンス情報ファイル１０４の生成は不要となる。

生成されたブロックインスタンス情報ファイル１０４及びケーパビリティファイル１０３の情報は、フィールドバスビルダ１０１にインポートされる。フィールドバスビルダ１０１は暫定的なエンジニアリングによりフィールド機器を特定し、エンジニアリング機能データベース１０５に暫定的な機器登録を実行する。この段階ではフィールド機器の接続はないのでエンジニアリングデータのダウンロードは行なわれない。

図２は、インデックス値の決定アルゴリズムテーブルである。このテーブルには、ブロックのインスタンシェーション定義を実行して暫定版のブロックインスタンス情報ファイル１０４を生成するためのインデックス値を暫定的に決定するアルゴリズムが記述されている。

テーブルの項目は、ブロックのインデックス値とビューオブジェクトのインデックス値の２項目である。ブロックのインデックス値は、ファンクションブロックの場合は、先頭ブロックのインデックスを10000とし、２番目以降のブロックインデックスはそれに100を加えた数とする。トランスデューサブロックの場合は、先頭ブロックのインデックスを15000とし、２番目以降のブロックインデックスはそれに100を加えた数とする。

ビューオブジェクトは、複数のブロックパラメータ値を一度に（１回の通信で）読み込むためのオブジェクトであり、どのオブジェクトにどのパラメータを割り付けるかはベンダ依存である。

ブロックインスタンシェーションを実行すると、ブロックインデックス値が決定されるが、同じタイミングでビューオブジェクトのインデックス値も決定される。従って、暫定的なブロックインスタンシェーションを実行する場合には、ビューオブジェクトのインデックス値も暫定的に決定する必要がある。

図２に示したビューオブジェクトのインデックス値決定のアルゴリズムでは、対応するブロックのインデックス値を 1/10 してこれに20000を加えた数としている。従ってブロックのインデックス値が15500の場合は、21550となる。

このようにして暫定的にインデックス値が定義されて生成されたブロックインスタンス情報ファイル１０４は、「暫定版」として取り扱われる。実機を接続してブロックインスタンシェーションを実行して得られるファイルは「正式版」として取り扱い、正しいインデックス情報が記述される。暫定版はいずれ正式版に入れ替える必要がある。

図３は、本発明において再エンジニアリングを実行する場合の機能ブロック図である。この再エンジニアリングにより正式版のブロックインスタンス情報ファイルが作成され、暫定版との入れ替えが実行される。再エンジニアリングでは、従来システムと同様にフィールド機器５をFOUNDATIONフィールドバス４に接続し通信によりブロックインスタンシェーションを実行して正式版のブロックインスタンス情報ファイルを生成する。

図３において、１０６はインスタンシェーション実施手段であり、再エンジニアリングモードでフィールドバスビルダ１０１により起動される。このインスタンシェーション実施手段１０６の機能は、従来システムにおけるこのインスタンシェーション手段１２と同様であり、必要ならばケーパビリティファイル１０３より接続対象機器のＢＩ情報を取得し、フィールド機器５との通信によるブロックインスタンシェーションの実行とブロック情報の取得を行い、正式版のブロックインスタンス情報ファイル１０７を生成する。

フィールドバスビルダ１０１は、生成された正式版のブロックインスタンス情報ファイル１０７の情報を再インポートし、必要ならばケーパビリティファイル１０３の情報をインポートして再エンジニアリングを実行し、エンジニアリング機能データベース１０５に正式な機器登録を行なう。

再エンジニアリングにおいてケーパビリティファイル１０３を利用するか否かは登録対象フィールド機器の実装形態に依存しており、暫定的なエンジニアリングで取得された情報のみで再エンジニアリングが可能な場合には不要である。

この機器登録により、接続対象のフィールド機器５はFOUNDATIONフィールドバス４上の「実体」として認識され、エンジニアリングデータがエンジニアリング機能データベース１０５より呼び出されてフィールド機器５にダウンロードされる。

図３の実施形態では、上位ステーション１００とフィールド機器５との通信が専用の制御バス２及びＦＣＳ３を経由する構成を示したが、イーサネット（登録商標）等の汎用の通信バスによるウェブ環境においてＩＰ通信によりブロックインスタンシェーションを実行することも可能である。

更に、図１及び図３の実施形態では、分散型制御システムの上位ステーション１００内にフィールドバスビルダ１０１が存在する構成を示したが、汎用のフィールドバスエンジニアリングツールがインストールされたＰＣを用い、ウェブ環境においてＩＰ通信でブロックインスタンシェーションを実行することも可能である。

本発明を適用したフィールドバスシステムの一実施例を示す機能ブロック図である。 本発明において、インデックス値の暫定的決定のためのアルゴリズムテーブルである。 本発明において、再エンジニアリングを実行する場合の機能ブロック図である。 従来のフィールドバスシステムの一例を示す機能ブロック図である。

符号の説明

４ FOUNDATIONフィールドバス
５ フィールド機器
１００ 上位ステーション
１０１ フィールドバスビルダ
１０２ インスタンシェーション定義手段
１０３ ケーパビリティファイル
１０４ ブロックインスタンス情報ファイル
１０５ エンジニアリング機能データベース

Claims (8)

1. フィールド機器のケーパビリティファイルとブロックインスタンス情報ファイルに基づいて前記フィールド機器の登録を行なうフィールドバスシステムにおいて、
   登録対象フィールド機器をフィールドバスに接続しない状態で暫定的なインスタンシェーションを実行してブロックインスタンス情報ファイルの暫定版を生成するインスタンシェーション定義手段を有することを特徴とするフィールドバスシステム。
2. 前記暫定的なインスタンシェーションは、前記フィールド機器のブロックインスタンスに対するクラス割付により実行され、この割付では所定のアルゴリズムで前記ブロックインスタンスのインデックス値を暫定的に決定することを特徴とする請求項１記載のフィールドバスシステム。
3. 前記ケーパビリティファイルとブロックインスタンス情報ファイルをインポートし、前記フィールド機器をエンジニアリング機能データベースに登録するフィールドバスビルダを有することを特徴とする請求項１又は２記載のフィールドバスシステム。
4. 前記インスタンシェーション定義手段は、前記フィールドバスビルダに機器登録を実行することにより起動されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
5. 登録対象フィールド機器をフィールドバスに接続した状態でブロックインスタンシェーションを実行してブロックインスタンス情報ファイルを生成するインスタンシェーション実施手段を有す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システム。
6. 前記インスタンシェーション実施手段は、前記フィールドバスビルダにより起動されることを特徴とする請求項５記載のフィールドバスシステム。
7. 前記インスタンシェーション実施手段により生成された正式版のブロックインスタンス情報ファイルは前記フィールドバスビルダに再インストールされ、前記インスタンシェーション定義手段により生成された暫定版のブロックインスタンス情報ファイルに置き換えられることを特徴とする請求項５または６に記載のフィールドバスシステム。
8. 前記フィールド機器は、FOUNDATION FIELDBUS規格に準拠することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
   
   

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