JP2005149379A - 制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 システム構成の変更を短時間に行うことができる制御システムを実現することを目的にする。
【解決手段】 本発明は、ネットワークを介して構築される制御システムに改良を加えたものである。本システムは、ネットワークに接続されるとユニークなグローバルアドレスを自己生成し、生成したグローバルアドレス、自ノードの属性情報および自ノードが設置される位置情報をネットワークに送信する通信部を具備した複数のシステム構成要素ノードと、ネットワークを介してシステム構成要素ノードの監視と操作とを行い、制御システム全体の制御を管理する管理ノードとを設け、管理ノードは、通信を行う通信部と、定義情報を記憶する記憶部と、操作・監視画面を表示する表示部と、グローバルアドレス、属性情報、位置情報より定義情報を生成し、記憶部に格納する定義情報生成部と、記憶部の定義情報から操作・監視画面を表示させる画面生成部と、記憶部からシステム構成要素ノードの動作を定義した情報を読み出し、通信部に出力する制御機能提供部とを有することを特徴とするものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ネットワークを介して構築される制御システムに関し、詳しくは、システム構成の変更を短時間に行うことができる制御システムに関するものである。

制御システムには、ＩＡ（Industrial Automaion）と呼ばれるような大規模なもの（例えば、プラントの制御や監視）から、ＢＡ（Building Automaion）と呼ばれるような中規模なもの（例えば、ビルの空調・照明等の制御や監視）、ＬＡ（Laboratory Automaion）と呼ばれるような小規模なもの（例えば、研究室内に設けられる数台〜数十台程度の小数の機器の制御や監視）まで様々な規模がある。

このような制御システムは、制御システム全体の制御を管理する管理ノードの表示部の表示画面に、システムの制御・運転に必要な各種の情報を表示したり、システムに異常が発生した場合にそのことを警報表示して、オペレータに通知し、オペレータはその異常に対して管理ノードを操作して、システム構成要素ノードに適切な指示や警報確認等の処理が行えるように構成してある。

図７は、プラントにおける従来の制御システムの構成を示した図である。図７において、管理ノード１０は、ネットワーク１００に接続され、プラントの定義、監視、操作を行い、プラント全体の制御を管理する。また、管理ノード１０は、ＣＲＴ画面や液晶画面等の表示部を備えている。なお、ネットワーク１００は、有線でも無線でもよい。

コントローラ２０〜２２は、プラント内に分散配置され、ネットワーク１００を介して管理ノード１０と通信を行う（図７中は、一例として３台接続しているが、何台接続してもよい）。センサ３０は、例えば、温度センサ、圧力センサ、流量計、スイッチ等の被対象物の測定を行うものである。アクチュエータ３１は、例えば、バルブ、モータ、ポンプ等である。ここで、コントローラ、センサ、アクチュエータをシステム構成要素ノードと呼ぶ。

そして、コントローラ２０〜２２のそれぞれは、プラントを制御するのに必要な数のセンサ３０、アクチュエータ３１が接続される。（図７中は、各コントローラ２０〜２２それぞれに２個のセンサ３０、１個のアクチュエータ３１が接続される一例を示しているが、もちろん、コントローラ２０〜２２それぞれに必要な数を接続してよい）。また、コントローラ２０〜２２は、センサ３０から信号を入力し、アクチュエータ３１の制御を行う。

続いて、管理ノード１０の詳細を説明する。
管理ノード１０は、システム構成定義データベース（以下、データベースをＤＢと略す）１１、ネットワーク定義ＤＢ１２、タグ定義ＤＢ１３、制御機能定義ＤＢ１４、操作・監視画面定義ＤＢ１５を有する。ここで、ＤＢ１１〜ＤＢ１５に記憶される定義情報を総称して、システム定義情報群と呼ぶ。また、ＤＢ１１〜ＤＢ１５は記憶部である。

このような装置の動作を説明する。
まず、プラントの制御を行う前に、プラントを制御するためのシステム設計を行う。
コントローラ２０〜２２、センサ３０、アクチュエータ３１の台数、設置場所等を設計する。そして、コントローラ２０〜２２を設置する位置情報をシステム構成定義ＤＢ１１に定義し、コントローラ２０〜２２に割り振るネットワークアドレスをネットワーク定義ＤＢ１２に定義する。さらに、各コントローラ２０〜２２に接続するセンサ３０、アクチュエータ３１の名前（タグ）、接続される位置をタグ定義ＤＢ１３に定義する。

そして、システム構成要素ノードに行わせる制御機能を制御機能定義ＤＢ１４に定義する。例えば、コントローラ２０〜２２ならば、センサ３０、アクチュエータ３１からの信号に対する上下限値の監視プログラム、センサ３０から入力された信号に基づいてアクチュエータ３１を制御するＰＩＤ制御のパラメータや制御プログラム等が定義される。また、センサ３０、アクチュエータ３１ならば入出力信号の入出力方法、形式等が定義される。

さらに、管理ノードの表示部にシステム構成を表示したり、オペレータの操作に対する処理を行うための情報を操作・監視画面定義ＤＢ１５に定義する。

このようにして各ＤＢ１１〜１５に予めシステム全体の定義を行い、システム設計が終了する。

そして、システム定義情報群の定義情報に基づいて、プラントにシステム構成要素ノードを順次設置していく。例えば、コントローラ２０〜２２にネットワークアドレスを設定して所定の位置に設置し、ネットワーク１００に接続する。また、センサ３０、アクチュエータ３１をコントローラ２０〜２２それぞれの所定の位置に設置し、接続する。

設置が終了すると、管理ノード１０が、各システム構成要素ノードに対して制御機能定義ＤＢ１４の制御機能をダウンロードする。全てのシステム構成要素ノードに対して、ダウンロードが完了すると、管理ノード１０から画面による制御システムの操作・監視が可能となり、プラントの制御を行う管理をすることができる。

つまり、分散配置されているコントローラ２０〜２２が、各種のセンサ３０からの信号を用いて、所定の制御演算等を行い、各アクチュエータ３１を操作して、プラントの制御を行う。また、コントローラ２０〜２２が、入力データや出力データ等に対する上下限値を監視し、これらの上下限値範囲を越えるような場合には、その旨を示す警報（アラーム）信号等をネットワーク１００を介して、管理ノード１０に送信する。さらに、コントローラ２０〜２２が扱う各種の制御機能は、ネットワーク１００を介して管理ノード１０側に送られており、管理ノード１０が、表示部にプラントの制御機能や監視結果等を表示する。そして、オペレータは、表示部を監視し、必要に応じて管理ノード１０にプラントの運転・操作を行うための制御機能を再設定し、ネットワーク１００を介してコントローラ２０〜２２に送信させる。

このようなシステムは、システム構成要素ノードが変更（追加、削除、交換）される場合がある。システム構成要素ノードの台数、種類、用途、制御機能等は全てシステムの稼動前に詳細に設計されている。そのため、システム構成要素ノードが変更されると、その都度、システムの設計からやり直して変更に関連するＤＢ１１〜１５の定義も変更し、それから実際にシステム構成要素ノードの変更を行う。

特開平１１−２３１９２７号公報（段落番号０００２−０００９、第１図）

近年、プラントで製造される製造物の品質向上、短納期化、生産コストの削減等を行うために、プラント内のシステム構成要素ノードの変更が頻繁に行われるようになっている。

しかしながら、プラント内の現場で、例えば、一つのシステム構成要素ノードを変更する場合であっても、その都度システム定義情報群の関連するＤＢ１１〜１５を修正し、修正した定義情報に沿って表示部の画面生成、システム構成要素ノードのアドレス設定やダウンロードを行う必要があり、多大な工数が必要になるという問題があった。

そこで本発明の目的は、システム構成要素ノードの変更（追加、交換、削除）を短時間に行うことができる制御システムを実現することにある。

請求項１記載の発明は、
ネットワークを介して構築される制御システムにおいて、
前記ネットワークに接続されるとユニークなグローバルアドレスを自己生成し、生成したグローバルアドレス、自ノードの属性情報および自ノードが設置される位置情報を前記ネットワークに送信する通信部を具備した複数のシステム構成要素ノードと、
前記ネットワークを介して前記システム構成要素ノードの監視と操作とを行い、制御システム全体の制御を管理する管理ノードと
を設け、
前記管理ノードは、
前記ネットワークを介して通信を行う通信部と、
前記システム構成要素ノードの定義情報を記憶する記憶部と、
操作・監視画面を表示する表示部と、
前記ネットワークを介して取得する前記グローバルアドレス、前記属性情報および前記位置情報に基づいて、定義情報を生成し、前記記憶部に格納する定義情報生成部と、
前記記憶部の定義情報から、前記表示部に前記システム構成要素ノードの操作・監視画面を表示させる画面生成部と、
前記記憶部から前記システム構成要素ノードの動作を定義した情報を読み出し、前記通信部に出力する制御機能提供部と
を有することを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
システム構成要素ノードは、センサ、アクチュエータまたはコントローラの少なくとも一つであることを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、
定義情報は、前記システム構成要素ノードのグローバルアドレス、設置される位置、タグ、制御機能および操作・監視画面の構成を含むことを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、
定義情報生成部は、前記属性情報の正当性を判断する属性情報判断部を有することを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項１または４記載の発明において、
属性情報は、自ノードの種別、製造メーカ、型式またはシリアル番号のいずれか一つを少なくとも含むものであることを特徴とするものである。

請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、
システム構成要素ノードおよび管理ノードの通信部は、ユニークなグローバルアドレスを生成するアドレス生成部を有することを特徴とするものである。

請求項７記載の発明は、請求項１記載の発明において、
システム構成要素ノードおよび管理ノードの通信部は、パケット通信を行うことを特徴とするものである。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、
通信部は、パケットのヘッダに認証データを付加し、受信したパケットに付加された認証データによってパケットの正当性を判断する認証部を有することを特徴とするものである。

請求項９記載の発明は、請求項７記載の発明において、
通信部は、パケットを暗号化する暗号処理部を有することを特徴とするものである。

請求項１０記載の発明は、請求項７記載の発明において、
システム構成要素ノードの通信部は、生成したグローバルアドレスを送信元アドレスとして含むパケットを本システムに接続される管理ノードおよびシステム構成要素ノード全てにマルチキャストし、
管理ノードの通信部は、前記マルチキャストしたパケットを受信し、それに対する応答を前記システム構成要素ノードに行うことを特徴とするものである。

請求項１１記載の発明は、請求項６〜１０のいずれかに記載の発明において、
前記ネットワークに接続するための通信プロトコルとして、インターネットプロトコル仕様ＩＰｖ６を使用したことを特徴とするものである。

請求項１２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
システム構成要素ノードは、設置される位置を検出する位置検出部を有することを特徴とするものである。

請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の発明において、
位置検出部は、電波または超音波を用いて位置を検出することを特徴とするものである。

請求項１４記載の発明は、請求項１記載の発明において、
ネットワークは、スイッチングハブを有し、
システム構成要素ノードは、前記スイッチングハブに接続されることを特徴とするものである。

請求項１５記載の発明は、請求項２記載の発明において、
コントローラは、前記センサと前記アクチュエータからの送受信によって、より適した制御機能を学習する自己学習手段を有し、前記学習した制御機能を前記管理ノードに送信し、
管理ノードの定義情報生成部は、前記コントローラからの制御機能によって、定義情報を生成することを特徴とするものである。

請求項１６記載の発明は、請求項１〜１５のいずれかに記載の発明において、
管理ノードは、インターネットを介してシステム構成要素ノードと通信を行うことを特徴とするものである。

本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１〜１６によれば、システム構成要素ノードの通信部が、ユニークなグローバルアドレスを生成して管理ノードとの通信を確立し、位置情報と属性情報とを管理ノードに送信する。そして、管理ノードが、位置情報と属性情報とから記憶部の定義情報を変更し、画面生成部が最新の操作・監視画面を表示部に表示する。これにより、システム構成要素ノードが変更される都度、記憶部をシステム設計者や開発者が多大な工数をかけて変更する必要なく、システム構成要素ノードを接続後に直ちに動作を開始することができる。従って、システム構成の変更を短時間に行うことができ、システム構築、運用、保守の効率を飛躍的に向上することができる。

また、システム構成要素ノードの追加、削除、交換によって、実際の設置状況と記憶部の内容とが不一致となっても、定義情報生成部が、記憶部の内容を自己的に検知・修正するので、システムの不整合を抑えることができる。

また、通信部は、ユニークなグローバルアドレスを生成するので、アドレスが管理ノード、システム構成要素ノードで重複することがない。従って、設計者や開発者が、記憶部に格納されるアドレスを確認して、アドレスを割り振る必要がない。

請求項４、５によれば、属性情報判断部が、システム構成要素ノードからの属性情報の正当性を判断するので、第３者が不正なシステム構成要素ノードを接続しても、不正なシステム構成要素ノードからのデータを除去することができる。従って、システムの信頼性が向上し、設置ミスも防ぐことができる。

請求項７によれば、システム構成要素ノードおよび管理ノードそれぞれの通信部は、パケット通信を行うので多重化して伝送することができる。これにより、ネットワークの回線が少ない場合でも、効率的に通信を行うことができる。また、通信速度や通信手段の異なるノード間でも、通信を行うことができる。

請求項８によれば、通信部の認証部は、パケットのヘッダに認証データを付加する。また、受信したパケットの正当性を認証データによって判断するので、パケットレベルで容易にパケットの正当性を判断することができ、システムの信頼性が向上する。

請求項９によれば、通信部Ｔｒの暗号処理部Ｔｒ３は、パケットを暗号化して送信するので、パケット内のデータの漏洩や改ざん等を防ぐことができ、セキュリティが向上する。

請求項１０によれば、システム構成要素ノードの通信部が、生成したグローバルアドレスを送信元アドレスとして含むパケットを本システムに接続される管理ノードおよびシステム構成要素ノード全てにマルチキャストし、管理ノードの通信部が、マルチキャストしたパケットを受信し、受信したパケットに対する応答をシステム構成要素ノードに行うので、システム構成要素ノードが自動的に管理ノードを認識することができる。

請求項１１によれば、通信部は、ネットワークに接続するための通信プロトコルとして、インターネットプロトコル仕様ＩＰｖ６を使用するので、パケットの暗号化、パケットのヘッダへの認証データの付加、グローバルアドレスの生成を仕様に沿って行うことができる。

請求項１２、１３によれば、位置検出部が、自ノードが設置される位置を検出するので、設置位置を勘違いしたとしても、表示部の表示画面に設置した位置が表示されるので、設置ミスを防ぐことができる。

請求項１４によれば、スイッチングハブがネットワークシステム構成要素ノードの間に設けられるので、同じスイッチングハブ内のシステム構成要素ノードへの通信以外のパケットのみをネットワークに送信する。これにより、ネットワークの通信量を少なくすることができる。

請求項１５によれば、コントローラの自己学習手段が、センサ、アクチュエータからの入出力信号を送受信することによって、より適した制御機能を学習し、管理ノードの記憶部に反映するので、オペレータが表示部の操作・監視画面から最適な制御機能を求め、記憶部に格納する必要がない。これにより、システム構成の変更後にかかる工数を削減することができる。

請求項１６によれば、インターネットを用いて通信を行うので、広域に分散された管理ノード、システム構成要素を専用線、通信量に応じて課金される公衆回線で接続して通信を行う必要がなく、敷設のコスト、通信料金を抑えることができる。

以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例を示す構成図である。図２は、システム構成要素ノード４０の構成を示した図である。図３は、管理ノード５０の構成を示した図である。ここで、図７と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１〜図３において、コントローラ２０〜２２、センサ３０、アクチュエータ３１の代わりに、コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）がネットワーク１００に接続される（図１中は、一例としてコントローラを３台、センサ、アクチュエータを４台接続しているが、それぞれ何台接続してもよい）。ここで、コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）、ＳＮ（１）〜ＳＮ（４）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）をシステム構成要素ノード４０と呼ぶ。システム構成要素ノード４０間は、図７に示す装置のように複数の階層で接続されず、同一の階層でネットワーク１００に接続される。

コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）のそれぞれは、通信部Ｔｒ、位置検出部４１、属性情報保持部４２、制御機能取得部４３、制御機能保持部４４、実行部４５を有する。

通信部Ｔｒは、アドレス生成部Ｔｒ１、認証部Ｔｒ２、暗号処理部Ｔｒ３を有し、ネットワーク１００に接続される。なお、通信部Ｔｒは、ネットワーク１００に接続するための通信プロトコルとして、インターネットプロトコル仕様ＩＰｖ６（Internet Protocol version 6）を使用し、パケット通信を行う。

アドレス生成部Ｔｒ１は、ネットワーク１００に接続されると、ＩＰｖ６の仕様に従ってユニークなグローバルアドレスを生成する。認証部Ｔｒ２は、ＩＰｖ６の仕様に従ってパケットのヘッダに認証データを付加する。また、受信したパケットに付加された認証データによって、パケットの正当性を判断する。暗号処理部Ｔｒ３は、送信する平文のパケットを暗号化し、受信した暗号化されているパケットを元の平文に戻す。

位置検出部４１は、例えば、人工衛星からの電波を用いて位置測定を行うＧＰＳ(Global Positioning System)であり、プラント内で自ノードが設置されている位置を検出し、設置される位置情報を通信部Ｔｒに出力する。属性情報保持部４２は、自ノードに固有の属性情報（自ノードの種別（コントローラ、センサの種別、アクチュエータの種別等）、製造メーカ、型式、シリアル番号のいずれか一つを少なくとも含む）を保持し、通信部Ｔｒに属性情報を出力する。

制御機能取得部４３は、通信部Ｔｒからの制御機能を取得し、制御機能保持部４４に格納する。実行部４５は、通信部Ｔｒの取得したデータに基づいて、制御機能保持部４４に格納される制御機能を読み出して実行し、実行結果を通信部Ｔｒに出力する。

管理ノード１０の代わりに管理ノード５０が設けられる。管理ノード５０は、定義情報を格納するＤＢ５１ａ〜５１ｅ（なお、ＤＢ５１ａ〜５１ｅは記憶部である）、通信部Ｔｒ、定義情報生成部５２、制御機能提供部５３、画面生成部５４、表示部５５を有し、ネットワーク１００に接続され、プラントの定義、監視、操作を行い、プラント全体の制御を管理する。

システム構成定義ＤＢ５１ａは、定義情報として、コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）の設置される位置を含む属性を格納する。ネットワーク定義ＤＢ５１ｂは、コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）のグローバルアドレスを格納する。タグ定義ＤＢ５１ｃは、コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）のタグを含む属性と、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）の設置位置とを格納する。

制御機能定義ＤＢ５１ｄは、コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）の動作を定義した制御機能を格納する。例えば、コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）ならば、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）からの信号に対する上下限値の監視プログラム、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）からの信号に基づいてアクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）を制御するＰＩＤ制御のパラメータや制御プログラム、制御や監視を行うセンサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）等が定義される。また、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）ならば入出力信号の入出力方法、形式等である。

操作・監視画面定義ＤＢ５１ｅは、表示部５５にシステム構成の表示、オペレータに操作を行わせるグラフィックの表示等をするための、操作・監視画面の構成情報を格納する。ここで、ＤＢ５１ａ〜ＤＢ５１ｅに記憶される定義情報を総称して、システム定義情報群と呼ぶ。

定義情報生成部５２は、位置判断部５２ａ、属性情報判断部５２ｂを有し、通信部Ｔｒからのデータに従って、システム定義情報群の定義情報を生成し、ＤＢ５１ａ〜５１ｅに格納する。位置判断部５２は、システム構成要素ノード４０がプラントに設置される位置を判断する。属性情報判断部５３は、システム構成要素ノード４０の属性情報の正当性を判断する。

制御機能提供部５３は、制御機能定義ＤＢ５１ｄから制御機能を読み出し、通信部Ｔｒに出力する。画面生成部５４は、操作・監視画面定義５１ｅから操作・監視画面の定義情報を読み出して、表示部５５に操作・監視画面を表示させる。

このような装置の動作を説明する。
まず、プラントの制御を行う前に、プラントを制御するためのシステム設計を行う。
図７に示す装置と同様に、プラントの設計者や開発者等が、コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）の台数、仕様、設置場所等を設計する。そして、コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）を設置する位置情報等をシステム構成定義ＤＢ５１ａに定義する。なお、コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）のネットワークアドレスをネットワーク定義ＤＢ５１ｂに定義する必要はない。

そして、コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）のタグと、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）の設置位置等をタグ定義ＤＢ５１ｃに定義する。また、タグ定義ＤＢ５１ｃは、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）が、どのコントローラＣ（１）〜Ｃ（３）によって制御されるかといったシステム構成要素ノード４０間の関連情報も定義される。

さらに、システム構成要素ノード４０に行わせる制御機能を制御機能定義ＤＢ５１ｄに定義する。そして、管理ノード５０の表示部５５にシステム構成や、オペレータの操作に対する処理を行うための操作・監視画面の構成を操作・監視画面定義ＤＢ５１ｅに定義する。

このようにして各ＤＢ５１ａ〜５１ｅに予めシステム全体の定義を行い、システム設計が終了する。

続いて、設置の動作を説明する。
まず、管理ノード５０をネットワーク１００に接続する。これにより、管理ノード５０の通信部Ｔｒのアドレス生成部Ｔｒ１が、ＩＰｖ６の仕様に従って、ユニークなグローバルアドレスを生成する。

管理ノード５０をネットワーク１００に接続して設置した後、システム定義情報群の定義情報に基づいて、プラントにシステム構成要素ノード４０を順次設置していく。また、図４は、システム構成要素ノード４０の設置の動作を説明した図である。

ネットワーク１００にシステム構成要素ノード４０が接続されると、システム構成要素ノード４０の通信部Ｔｒのアドレス生成部Ｔｒ１が、ユニークなグローバルアドレスを生成する（ＳＱ１）。そして、通信部Ｔｒが、アドレス生成部Ｔｒ１の生成したアドレスを送信元アドレスとするパケットを生成する。さらに、認証部Ｔｒ２が、パケットのヘッダに予め定めておいた認証データを付加する。さして、認証データの付加されたパケットを、暗号処理部Ｔｒ３が暗号化する。そして、通信部Ｔｒが、暗号化されたパケットをプラント内に設置されるローカルエリアネットワーク内をスコープとしてリンクローカルのマルチキャストを行う（ＳＱ２）。

一方、管理ノード５０の通信部Ｔｒが、マルチキャストされたパケットを受信する。そして、暗号処理部Ｔｒ３がパケットの暗号を平文に変換する。さらに、認証部Ｔｒ２が、パケットレベルで正当性を判断する。すなわち、認証部Ｔｒ２は、パケットのヘッダに含まれる認証データが予め定めておく認証アルゴリズムにより認証されるならば、正当なシステム構成要素ノード４０が接続された判断する。そして、管理ノード５０の通信部Ｔｒが、アドレス生成部Ｔｒ１が生成したアドレスを送信元アドレスとするパケットを生成し、認証部Ｔｒ２がパケットのヘッダに予め定めておいた認証データを付加する。さらに、認証データの付加されたパケットを、暗号処理部Ｔｒ３が暗号化する。そして、通信部Ｔｒが暗号化されたパケットを、受信したパケット内に含まれていたアドレスに対して送信する（ＳＱ４）。

そして、システム構成要素ノード４０の通信部Ｔｒが、自ノード宛に送信されたパケットを受信する。そして、暗号処理部Ｔｒ３が、受信したパケットを平文に変換し、認証部Ｔｒ２が認証データの正当性を判断する。正当性が確認されれれば、通信部Ｔｒが、パケットに含まれる管理ノード５０のアドレスを読み出し、保持する。さらに、位置検出部４１が自ノード４０が設置される位置情報を通信部Ｔｒに出力し、属性情報保持部４２が属性情報を通信部Ｔｒに出力する。そして、通信部Ｔｒが位置情報、属性情報をデータとするパケットを作成し、ヘッダに認証データを付加して暗号化し、保持する管理ノード５０のアドレスを送付先として、管理ノード５０に送信する（ＳＱ５）。

一方、管理ノード５０の通信部Ｔｒが、受信したパケット（もちろん、平文化、パケットの正当性確認後）から位置情報、属性情報を抽出し定義情報生成部５２に出力する。そして、属性情報判断部５２ｂが、図示しないＤＢに予め定義される属性情報と、受信パケットの属性情報とが一致するかを確認する。確認する項目は、システム構成要素ノード４０の種別、製造メーカ、型式、シリアル番号の全てで判断してもよく、所望の項目のみでもよい。そして、属性情報が一致しない場合、不当であるとして、パケットを受信したシステム構成要素ノード４０との通信を切断する。属性情報が正当である場合、通信を切断しない（ＳＱ６）。そして、定義情報生成部５２の位置判断部５２ａが、システム構成用ノード４０がプラントのどの位置に設置されているかを判断する（ＳＱ７）。

さらに、定義情報生成部５２が、システム構成定義ＤＢ５１ａ、タグ定義５１ｃに定義される情報を読み出す。そして、位置判断部５２ａの判断した位置と読み出した定義情報とから、システム構成要素ノード４０がプラント内の正しい位置に設置されているかを確認する。もし、間違った位置に設置されている場合は、操作・監視画面定義ＤＢ５１ｅにシステム構成要素ノード４０が設置されている位置を格納する。そして、画面生成部５４が、操作・監視画面定義ＤＢ５１ｅに格納された内容を読み出し、表示部５５に間違った位置に設置されている警告、および現在設置されている位置、正しい位置を表示するとよい。そして、システム構成要素ノード４０が正しい位置に設置されたのを確認後、システム構成要素ノード４０のグローバルアドレスをネットワーク定義ＤＢ５１ｂに追加する（ＳＱ８）。

さらに、制御機能提供部５３が、タグ定義ＤＢ４１ｃからタグを読み出し、制御機能定義ＤＢ５１ｄから制御機能を読み出し、通信部Ｔｒに出力する。さらに、通信部Ｔｒがタグや制御機能をデータとするパケットを作成し、ヘッダに認証データを付加し、暗号化する。そして、システム構成要素ノード４０に送信し、ダウンロードする（ＳＱ９）。

そして、アドレス先のシステム構成要素ノード４０が、管理ノード５０から受信したパケットを平文に変換し、認証データの正当性を判断し、パケットに含まれる制御機能を、制御機能取得部４３に出力する。そして、制御機能取得部４３が、実行可能な形式のデータに変換して、制御機能保持部４４に格納する（ＳＱ１０）。これにより、システム構築時の初期設置が終了する。

設置が終了したシステム構成要素ノードは、正常に動作しているという識別子をデータとして含むパケットを、管理ノード５０と関連するシステム構成要素ノード４０とに定期的に自らがマルチキャストする。または、管理ノード５０が、ポーリングにより特定のシステム構成要素ノード４０から正常に動作していることを示す識別子を含むパケットを受信する。

全てのシステム構成要素ノード４０に対して、ダウンロードが完了すると、管理ノード５０から画面による制御システムの操作・監視が可能となり、プラントの制御を行う管理をすることができる。

つまり、コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）からの指示により、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）の実行部４５が、制御機能保持部４４から制御機能を読み出し、計測や自ノードＳＮ（１）〜ＳＮ（４）の制御を行い、それらの結果を通信部Ｔｒに出力する。そして、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）の通信部Ｔｒが、結果をデータとするパケットを生成し、ヘッダに認証データを付加し、暗号化して指示をしたコントローラＣ（１）〜Ｃ（３）に送信する。

同様に、コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）からの指示により、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）の実行部４５が、制御機能保持部４４から制御機能を読み出し、指示に従って制御（バルブの開閉、モータのオン／オフ等）を行い、制御した結果を通信部Ｔｒに出力する。そして、センサＡＣの通信部Ｔｒが、結果をデータとするパケットを生成し、ヘッダに認証データを付加し、暗号化して指示をしたコントローラＣ（１）〜Ｃ（３）に送信する。

また、分散配置されているコントローラＣ（１）〜Ｃ（３）が、各種のセンサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）の通信部ＴｒからのパケットをコントローラＣ（１）〜Ｃ（３）の通信部Ｔｒが受信する。そして受信したパケットのデータを用いて、所定の制御演算等を行い、各アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）を操作して、プラントの制御を行う。また、コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）が、入力データや出力データ等に対する上下限値を監視し、これらの上下限値範囲を越えるような場合には、その旨を示す警報（アラーム）信号等をパケットに変換して、ネットワーク１００を介して、管理ノード５０に送信する。さらに、コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）が扱う各種の制御機能は、ネットワーク１００を介して管理ノード５０側に送られており、管理ノード５０が、表示部５５にプラントの制御機能や監視結果等を表示する。そして、オペレータは、表示部５５を監視し、必要に応じて管理ノード５０にプラントの運転・操作を行うための制御機能を再設定し、ネットワーク１００を介してコントローラＣ（１）〜Ｃ（３）に送信させる。

続いて、システム構成要素ノードが変更（追加、削除、交換）される場合の動作を説明する。
（１）システム構成要素ノード４０が追加される場合。
まず、管理ノード５０の属性情報判断部５２ｂが有する図示しないＤＢに、追加するシステム構成要素ノード（例えば、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４））の属性情報を格納する。そして、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）をネットワーク１００に接続する。以下、図４に示す動作と同様に、管理ノード５０とセンサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）が、アドレス生成（ＳＱ１）から、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）の設置位置の判断までを行う（ＳＱ７）。

そして、定義情報生成部５２が、ネットワークアドレス定義ＤＢ５１ｂから、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）のネットワークアドレスが存在するかを確認し、ない場合はセンサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）が新たに追加されたと判断する。そして、ネットワーク定義ＤＢ５１ｂにネットワークアドレスを新たに追加して定義し、タグ定義ＤＢ５１ｃに新たにタグを追加する。タグは、例えば、通し番号の部分を作っておき、新たに番号を付加していくとよい。また、操作・監視画面定義ＤＢ５１ｅにセンサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）の種別、および設置位置等を定義する。これにより、画面生成部５４が、操作・監視画面定義ＤＢ５１ｅから新たな定義情報を読み出し、表示部５５にセンサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）を追加した操作・監視画面を表示する。

また、設置位置から、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）に関連するシステム構成要素ノード４０に関する定義情報も変更する。例えば、システム設計時にエリア分けしておき、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）が設置されたエリアに含まれるシステム構成要素ノード４０を対象とする。また、コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）の制御機能は、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）の入力信号に基づいて、制御演算し、各アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）を操作するように定義されている。しかし、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）が追加されると、入力信号の数が増えるが、定義情報生成部５２は、近傍のセンサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）の出力値を平均して入力信号とし、制御演算する制御機能を定義するとよい。なお、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）でなく、コントローラが追加された場合は、システム構成定義ＤＢ５１ａにコントローラの位置を追加するとよい。このように定義情報生成部５２が、関連するＤＢ５１ａ〜５４ｅの定義情報を生成し、格納する。

そして、図４に示す動作と同様に、制御機能提供部５３が、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）およびこのセンサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）に関連するシステム構成要素ノード４０に対して、タグや制御機能のダウンロードを行い（ＳＱ９）、受信したパケットから制御機能取得部４３が、実行可能な形式のデータに変換して、制御機能保持部４４に格納する（ＳＱ１０）。

（２）システム構成要素ノード４０が削除される場合。
上述したように、設置が終了したシステム構成要素ノード４０は、正常に動作しているという識別子をデータとして含むパケットを、管理ノード５０と関連するシステム構成要素ノード４０とに定期的に自らがマルチキャストしている。または、管理ノード５０が、ポーリングにより特定のシステム構成要素ノード４０から正常に動作していることを示す識別子を含むパケットを受信している。管理ノード５０の定義情報生成部５２が、この識別子を含むパケットを所定の期間受信しないと、システム構成要素ノード（例えば、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４））がネットワーク１００から切断され、削除されたと判断する。

そして、パケットが届かないアクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）のグローバルアドレスをネットワーク定義ＤＢ５１ｂから消去し、タグ定義ＤＢ５１ｃからアクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）の定義情報を削除する。さらに、操作・監視画面定義ＤＢ５１ｅに格納されているアクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）に関連する定義情報も削除する。これにより、画面生成部５４が、表示する操作・監視画面からも、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）が表示されなくなる。また、タグ定義ＤＢ５１ｃに含まれるアクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）の設置位置から、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）に関連するシステム構成要素ノード４０に関する定義情報も変更する。

（３）システム構成要素ノード４０が交換される場合。
システム構成要素ノード４０の交換とは、例えば、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）の一種である温度センサにおいて、同種の熱伝対を交換する場合でなく、熱伝対を用いた温度センサを放射温度センサに交換するような場合である。まず、上述の（２）システム構成要素ノード４０が削除される場合の動作を行い、（１）システム構成要素ノードが追加される場合の動作を行う。

このように、システム構成要素ノード４０の通信部Ｔｒが、ユニークなグローバルアドレスを生成して管理ノード５０との通信を確立し、位置情報と属性情報とを管理ノード５０に送信する。そして、管理ノード５０が、位置情報と属性情報とからＤＢ５１ａ〜５１ｅの定義情報を変更し、画面生成部５４が最新の操作・監視画面を表示部５５に表示する。これにより、システム構成要素ノード４０が変更される都度、ＤＢ５１ａ〜５１ｅをシステム設計者や開発者が多大な工数をかけて変更する必要なく、システム構成要素ノード４０を接続後に直ちに動作を開始することができる。従って、システム構成の変更を短時間に行うことができ、システム構築、運用、保守の効率を飛躍的に向上することができる。

また、システム構成要素ノード４０の追加、削除、交換によって、実際の設置状況とＤＢ５１ａ〜５１ｅの内容とが不一致となっても、定義情報生成部５２が、ＤＢ５１ａ〜５１ｅの内容を自己的に検知・修正するので、システムの不整合を抑えることができる。

また、属性情報判断部５２ｂが、受信したパケットに含まれる属性情報の正当性を判断するので、第３者が不正なシステム構成要素ノード４０を接続しても、不正なシステム構成要素ノード４０からのデータを除去することができる。システムの信頼性が向上し、設置ミスを防ぐこともできる。

システム構成要素ノード４０および管理ノード５０それぞれの通信部Ｔｒは、パケット通信を行うので多重化して伝送することができる。これにより、ネットワーク１００の回線が少ない場合でも、効率的に通信を行うことができる。また、通信速度や通信手段の異なるノード４０、５０間でも、通信を行うことができる。

通信部Ｔｒの認証部Ｔｒ２は、パケットのヘッダに認証データを付加する。また、受信したパケットの正当性を認証データによって判断するので、パケットレベルで容易にパケットの正当性を判断することができ、システムの信頼性が向上する。

通信部Ｔｒの暗号処理部Ｔｒ３は、パケットを暗号化して送信するので、パケット内のデータの漏洩や改ざん等を防ぐことができ、セキュリティが向上する。

通信部Ｔｒは、ユニークなグローバルアドレスを生成するので、アドレスが管理ノード５０、システム構成要素ノード４０で重複することがない。従って、設計者や開発者が、ネットワークアドレス定義ＤＢ５１ｂに格納されるアドレスを確認して、アドレスを割り振る必要がない。

システム構成要素ノード４０の通信部Ｔｒが、生成したグローバルアドレスを送信元アドレスとして含むパケットを本システムに接続される管理ノード５０およびシステム構成要素ノード４０全てにマルチキャストし、管理ノード５０の通信部Ｔｒが、マルチキャストしたパケットを受信し、受信したパケットに対する応答をシステム構成要素ノード４０に行うので、システム構成要素ノード４０が自動的に管理ノード５０を認識することができる。

通信部Ｔｒは、ネットワーク１００に接続するための通信プロトコルとして、インターネットプロトコル仕様ＩＰｖ６を使用するので、パケットの暗号化、パケットのヘッダへの認証データの付加、グローバルアドレスの生成を仕様に沿って行うことができる。

位置検出部４１が、自ノードが設置される位置を検出するので、設置位置を勘違いしたとしても、表示部５５の表示画面に設置した位置が表示されるので、設置ミスを防ぐことができる。

［第２の実施例］
図５は、本発明の第２の実施例を示す構成図である。ここで、図１〜図３と同一のものは同一符号を付し、説明を省略すると共に、図示も省略する。ネットワーク１００に複数のポートを有するスイッチングハブＳＨ１〜ＳＨ３が設けられる。また、スイッチングハブＳＨ１〜ＳＨ３は、ネットワーク１００とシステム構成要素ノード４０との間に設けられる。そして、システム構成要素ノード４０のうち、コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）とパケットの送受信を行うセンサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）は、同一のスイッチングハブＳＨ１〜ＳＨ３の各ポートに接続される。また、スイッチングハブＳＨ１〜ＳＨ３は、ポートに接続されるシステム構成要素ノード４０のアドレスを保持するアドレステーブルを持つ。さらに、スイッチングハブＳＨ１〜ＳＨ３の各ポートは、ブリッジ機能をブリッジ手段を持つ。

このような装置の動作を説明する。
図５に示す装置の動作は、図１に示す装置とほぼ同様だが、異なる動作は、スイッチングハブＳＨ１〜ＳＨ３が、管理ノード５０からのパケットのヘッダに含まれる送付先のアドレスを読み、アドレステーブルを参照して送付先のシステム構成要素ノード４０に送信する。また、システム構成要素ノード４０からのパケットのうち、このシステム構成要素ノード４０と同じスイッチングハブＳＨ１〜ＳＨ３に接続されるシステム構成要素ノード４０が送付先の場合、スイッチングハブＳＨ１〜ＳＨ３が、ネットワーク１００にパケットを送信せず、送付先のシステム構成要素ノード４０のみにパケットを送信する。もちろん、送付先が、管理ノード５０、異なるスイッチングハブＳＨ１〜ＳＨ３に接続されるシステム構成要素ノード４０の場合、ネットワーク１００にパケットを送信する。

このように、スイッチングハブＳＨ１〜ＳＨ３がネットワーク１００とシステム構成要素ノード４０の間に設けられるので、同じスイッチングハブＳＨ１〜ＳＨ３内のシステム構成要素ノード４０への通信以外のパケットのみをネットワーク１００に送信する。これにより、ネットワーク１００の通信量を少なくすることができる。

また、各ポートはブリッジ手段を有するので、各ポート間で１対１の通信を行うことができ、ある一組が通信中であっても、他のポートは自由に通信を行うことができる。これにより、コリジョンを低下することができる。

［第３の実施例］
図６は、本発明の第３の実施例を示す構成図であり、ＢＡに本発明を適用した一例である。ここで、図１〜図３と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図６において、コントローラＣ（４）〜Ｃ（６）、センサＳＮ（５）〜ＳＮ（７）、アクチュエータＡＣ（５）〜ＡＣ（８）は、コントローラＣ（１）〜Ｃ（３）、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（４）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（４）の代わりに設けられ、ネットワーク１００に接続される。ここで、センサＳＮ（５）〜ＳＮ（７）、コントローラＣ４〜Ｃ６、アクチュエータＡＣ（５）〜ＡＣ（８）は、システム構成要素ノード４０である。また、例えば、センサＳＮ（５）〜ＳＮ（７）のそれぞれは、認証センサ、人感センサ、温度センサであり、アクチュエータＡＣ（５）、ＡＣ（８）のそれぞれは、図示しない扉の電動錠、エアコンであり、アクチュエータＡＣ（６）、ＡＣ（７）は照明である。

また、管理ノード５０に、記憶部であるＤＢ５１ｆ〜５１ｈが新たに設けられる。日報・月報定義ＤＢ５１ｆは、定義情報として、システム構成要素ノード４０が１日や１ヶ月に消費した電力使用量や、認証センサＳＮ（５）で認証を行った人数等の、日報・月報の作成に必要な種別が定義される。アラーム定義ＤＢ５１ｇは、定義情報として、システム構成要素ノード４０からのアラームの種別を定義する。スケジュール定義ＤＢ５１ｈは、定義情報として、コントローラＣ（４）〜Ｃ（６）を動作させるスケジュールが定義される。

このような装置の動作を説明する。
このような装置における初期設置や、システム構成ノード４０の追加、削除、変更における動作は図１に示す装置とほぼ同様である。異なる動作は、システム設計時に、ＤＢ５１ｆ〜５１ｈにも、定義情報を定義する。すなわち、ＩＡと異なり、ＢＡの場合、ビル内に立ち入るユーザが快適に過ごしたり、最小コストでビルを制御するための定義情報が、ＤＢ５１ｆ〜５１ｈが定義される。そして、管理ノード５０から全てのシステム構成要素ノード４０に対して、ダウンロードが完了すると、管理ノード５０から画面による制御システムの操作・監視が可能となり、ビルの制御を行う管理をすることができる。

例えば、コントローラＣ（４）が、認証センサＳＮ（５）で認証した結果が正しければ、図示しない扉の電気錠を開ける。また、人感センサＳＮ（６）が人を感知すると、コントローラＣ（５）が、照明ＡＣ（６）、ＡＣ（７）をオンさせる。さらに、コントローラＣ（６）が、温度センサＳＮ（７）からの温度によって、エアコンＡＣ（８）を動作させる。このようなコントローラＣ（４）〜Ｃ（６）への入出力信号は、ネットワーク１００を介して管理ノード５０に送信される。また、日報・月報ＤＢ５１ｇ、アラーム定義５１ｇで定義された種目に関連するデータもネットワーク１００を介して管理ノード５０に送信される。また、コントローラＣ（４）〜Ｃ（６）は、スケジュール定義ＤＢのスケジュールに沿って、電気錠ＡＣ（５）の開閉、照明ＡＣ（６）、ＡＣ（７）、エアコンＡＣ（８）のオン／オフを行う。そして、画面生成部５４が、操作・監視画面定義ＤＢ５１ｆ、およびコントローラＣ（４）〜Ｃ（６）からの入出力信号を送受信することにより、表示部５５に、操作・監視画面や日報・月報の結果、発生したアラーム、現在のスケジュール進行状況等を表示するとよい。

このように、ＢＡに本発明の制御システムを適用することにより、各フロア、各部屋のシステム構成要素ノード４０の変更を容易に検出し、システム構成の変更を短時間に行うことができる。一般的に、ＩＡの場合、システム構成要素ノード４０は、システム設計者や開発者の指示の元に設置されることが多い。それに対して、ＢＡの場合、システム構成要素ノード４０は、各フロア、各部屋を使用するユーザの嗜好によって独自にネットワーク１００に接続されるという問題があった。また、管理ノード５０を管理するオペレータが、各フロア、各部屋に自由に立ち入ることが困難という問題もあった。

しかし、システム構成要素ノード４０が、ユニークなグローバルアドレスを生成して管理ノード５０との通信を確立し、位置情報と属性情報とを管理ノード５０に送信する。そして、管理ノード５０が、位置情報と属性情報とからＤＢ５１ａ〜５１ｈの定義情報を変更し、画面生成部５４が最新の操作・監視画面を表示部５５に表示する。これにより、システム構成要素ノード４０が変更される都度、ＤＢ５１ａ〜５１ｈをＢＡの管理者が各フロア、各部屋に立ち入り、多大な工数をかけて変更する必要ない。また、各フロア、各部屋のユーザも、管理者に連絡することなしにシステム構成要素ノード４０を接続できる。さらに、システム構成要素ノード４０を接続後に直ちに動作を開始することができる。従って、システム構成の変更を短時間に行うことができ、システム構築、運用、保守の効率を飛躍的に向上することができる。

なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。
図１、図５、図６に示す装置において、管理ノード５０、システム構成要素ノード４０は、一つのプラント内またはビル内のネットワーク１００を介して通信を行う構成を示したが、管理ノード５０とシステム構成要素ノード４０との通信、およびシステム構成要素ノード４０間の通信は、ネットワーク１００の一種であるインターネットを介して通信を行ってもよい。すなわち、広域に分散して管理ノード５０、システム構成要素ノード４０を設置していもよい。

このようなに広域に分散された場合であっても、通信部ＴｒがＩＰｖ６の仕様に従ってグローバルアドレスを生成し、セキュアな通信を行うことができる。つまり、通信部Ｔｒのアドレス生成部Ｔｒ１が、ユニークなグローバルアドレスを生成するので、インターネットに接続することができる。また、認証部Ｔｒ２が、パケットのヘッダに認証データを付加して送信し、受信したパケットの正当性を認証データによって判断するので、パケットレベルで容易にパケットの正当性を判断することができ、システムの信頼性が向上する。さらに、暗号処理部Ｔｒ３が、パケットを暗号化して送信するので、パケット内のデータの漏洩や改ざん等を防ぐことができる。

例えば、インターネットを介して通信を行う場合、例えば、ＩＰｖ４（Internet Protocol version 4）ではグローバルアドレスが十分に確保できないという問題がある。またインターネットからの不正なアクセスを制限する必要もある。そのため、システム構成要素ノード４０には、各プラントまたは各ビルごとに、プライベートアドレスが割り振られる。また、インターネットとシステム構成要素ノード４０との間に、ゲートウェイやネットワークアドレス変換装置（ＮＡＴ：Network Address Translation）を設けセキュリティを強化する。そのため、外部からシステム構成要素ノード４０の操作・監視が困難になってしまう。しかし、通信部ＴｒがＩＰｖ６の仕様に従ってグローバルアドレスを生成し、セキュアな通信を行うので、ゲートウェイやＮＡＴが必要ない。これにより、システム構成を簡略化でき、コストを抑えることができる。

そして、インターネットを用いて通信を行うので、広域に分散された管理ノード５０、システム構成要素５０を専用線、通信量に応じて課金される公衆回線で接続して通信を行う必要がなく、敷設のコスト、通信料金を抑えることができる。

また、図１、図５、図６に示す装置において、大規模な制御システムの一例としてＩＡの構成を示し、中規模な制御システムの一例としてＢＡの構成を示したが、どのような制御システムに本発明を適用してもよく、小規模な制御システム（例えば、ＬＡ）に本発明を適用してもよい。

また、図１、図５、図６に示す装置において、ＤＢ５１ａ〜５１ｈを設け定義情報を定義する構成を示したが、対象とする制御システムに応じて、必要な定義情報を定義するとよい。

また、図１、図５、図６に示す装置において、ネットワーク１００に接続するための通信プロトコルとして、インターネットプロトコル仕様ＩＰｖ６を使用する構成を示したが、どような通信プロトコルを用いてもよい。

また、図１、図５、図６に示す装置において、認証部Ｔｒ２、暗号処理部Ｔｒ３を用いる構成を示したが、ネットワーク１００に接続されるシステム構成要素ノード４０の信頼性やセキュリティが確保されている場合は、認証部Ｔｒ２、暗号処理部Ｔｒ３の両方または一方を設けなくともよい。

また、図１、図５、図６に示す装置において、システム構成要素ノード４０が正当かを判断する属性判断部５２ｂを設ける構成を示したが、システム構成要素ノード４０の設置ミス、信頼性が確保されている場合、属性判断部５２ｂを設けなくともよい。

また、図１、図５、図６に示す装置において、位置検出部４１は、衛星からの電波を用いるＧＰＳによって位置測定を行って、位置検出する構成を示したが、プラントまたはビル内に電波を発信する複数の電波基地局を設け、システム構成要素ノード４０がこれらの電波基地局が発信する電波を受信し、受信電波強度に基づいて自ノードの位置を検出してもよい。とくに衛星からの電波の届かない場所または届きにくい場所（例えば、地下やビルの谷間等）で有効である。また、電波でなく超音波を用いて位置検出を行ってもよい。

また、図１、図５、図６に示す装置において、位置検出部４１は、設置される位置を自己検出する構成を示したが、設置前に予め位置情報を位置検出部４１に格納しておき、自己検出を行わせなくともよい。

さらに、図１、図５、図６に示す装置において、コントローラＣ（１）〜Ｃ（６）の実行部４５は、定義情報生成部５２の定義した制御機能に従って実行する構成を示したが、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（７）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（８）からの入出力信号を送受信することによって、より適した制御機能を学習する自己学習手段（例えば、ニューラルネットワーク）を設けてもよい。そして、自己学習手段が学習した制御機能を通信部Ｔｒを介して管理ノード５０に送信するとよい。さらに、管理ノード５０の定義情報生成部５２は、コントローラＣ（１）〜Ｃ（６）からの制御機能によって、制御機能の定義情報を生成し、制御機能定義ＤＢ５１ｄに格納するとよい。

このように、コントローラＣ（１）〜Ｃ（６）の自己学習手段が、センサＳＮ（１）〜ＳＮ（７）、アクチュエータＡＣ（１）〜ＡＣ（８）からの入出力信号を送受信することによって、より適した制御機能を学習し、管理ノード５０の制御機能ＤＢ５１ｄに反映するので、オペレータが表示部５５の操作・監視画面から最適な制御機能を求め、制御機能ＤＢ５１に格納する必要がない。これにより、システム構成の変更後にかかる工数を削減することができる。

本発明の第１の実施例を示した構成図である。 図１に示すシステムのシステム構成要素ノード４０の構成例を示した図である。 図１に示すシステムの管理ノード５０の構成例を示した図である。 図１に示すシステムの動作例を示した図である。 本発明の第２の実施例を示した構成図である。 本発明の第３の実施例を示した構成図である。 従来のＩＡにおける制御システムの構成図である。

符号の説明

４０ システム構成要素ノード
４１ 位置検出部
４２ 属性情報保持部
４３ 制御機能取得部
４４ 制御機能保持部
４５ 実行部
５０ 管理ノード
５１ａ〜５１ｈ データベース
５２ 定義情報生成部
５２ａ 位置判断部
５２ｂ 属性情報判断部
５３ 制御機能提供部
５４ 画面生成部
５５ 表示部
１００ ネットワーク
Ｔｒ 通信部
Ｔｒ１ アドレス生成部
Ｔｒ２ 認証部
Ｔｒ３ 暗号処理部
Ｃ（１）〜Ｃ（６） コントローラ
ＳＮ（１）〜ＳＮ（７） センサ
ＡＣ（１）〜ＡＣ（８） アクチュエータ
ＳＨ１〜ＳＨ３ スイッチングハブ

Claims (16)

1. ネットワークを介して構築される制御システムにおいて、
   前記ネットワークに接続されるとユニークなグローバルアドレスを自己生成し、生成したグローバルアドレス、自ノードの属性情報および自ノードが設置される位置情報を前記ネットワークに送信する通信部を具備した複数のシステム構成要素ノードと、
   前記ネットワークを介して前記システム構成要素ノードの監視と操作とを行い、制御システム全体の制御を管理する管理ノードと
   を設け、
   前記管理ノードは、
   前記ネットワークを介して通信を行う通信部と、
   前記システム構成要素ノードの定義情報を記憶する記憶部と、
   操作・監視画面を表示する表示部と、
   前記ネットワークを介して取得する前記グローバルアドレス、前記属性情報および前記位置情報に基づいて、定義情報を生成し、前記記憶部に格納する定義情報生成部と、
   前記記憶部の定義情報から、前記表示部に前記システム構成要素ノードの操作・監視画面を表示させる画面生成部と、
   前記記憶部から前記システム構成要素ノードの動作を定義した情報を読み出し、前記通信部に出力する制御機能提供部と
   を有することを特徴とする制御システム。
2. システム構成要素ノードは、センサ、アクチュエータまたはコントローラの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１記載の制御システム。
3. 定義情報は、前記システム構成要素ノードのグローバルアドレス、設置される位置、タグ、制御機能および操作・監視画面の構成を含むことを特徴とする請求項１記載の制御システム。
4. 定義情報生成部は、前記属性情報の正当性を判断する属性情報判断部を有することを特徴とする請求項１記載の制御システム。
5. 属性情報は、自ノードの種別、製造メーカ、型式またはシリアル番号のいずれか一つを少なくとも含むものであることを特徴とする請求項１または４記載の制御システム。
6. システム構成要素ノードおよび管理ノードの通信部は、ユニークなグローバルアドレスを生成するアドレス生成部を有することを特徴とする請求項１記載の制御システム。
7. システム構成要素ノードおよび管理ノードの通信部は、パケット通信を行うことを特徴とする請求項１記載の制御システム。
8. 通信部は、パケットのヘッダに認証データを付加し、受信したパケットに付加された認証データによってパケットの正当性を判断する認証部を有することを特徴とする請求項７記載の制御システム。
9. 通信部は、パケットを暗号化する暗号処理部を有することを特徴とする請求項７記載の制御システム。
10. システム構成要素ノードの通信部は、生成したグローバルアドレスを送信元アドレスとして含むパケットを本システムに接続される管理ノードおよびシステム構成要素ノード全てにマルチキャストし、
    管理ノードの通信部は、前記マルチキャストしたパケットを受信し、それに対する応答を前記システム構成要素ノードに行うことを特徴とする請求項７記載の制御システム。
11. 前記ネットワークに接続するための通信プロトコルとして、インターネットプロトコル仕様ＩＰｖ６を使用したことを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載の制御システム。
12. システム構成要素ノードは、設置される位置を検出する位置検出部を有することを特徴とする請求項１記載の制御システム。
13. 位置検出部は、電波または超音波を用いて位置を検出することを特徴とする請求項１２記載の制御システム。
14. ネットワークは、スイッチングハブを有し、
    システム構成要素ノードは、前記スイッチングハブに接続されることを特徴とする請求項１記載の制御システム。
15. コントローラは、前記センサと前記アクチュエータからの送受信によって、より適した制御機能を学習する自己学習手段を有し、前記学習した制御機能を前記管理ノードに送信し、
    管理ノードの定義情報生成部は、前記コントローラからの制御機能によって、定義情報を生成することを特徴とする請求項２記載の制御システム。
16. 管理ノードは、インターネットを介してシステム構成要素ノードと通信を行うことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の制御システム。
    

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