JP2006018368A - 信号仲介装置、通信ネットワーク・システム及び操業システム - Google Patents

Abstract

【課題】 各社で通信プロトコル等、各種の仕様が異なる制御システム、機器が複数存在するようなシステムでも、容易に全体システムを構築することができるとともに、効率よく遠隔監視、操作ができるようにすることを目的とする。
【解決手段】 本発明の信号仲介装置、通信ネットワーク・システム及び操業システムは、制御システムの種類または機器の種類を判別して通信ネットワークに適合する通信信号に変換する統一論理インターフェイス変換部、または、通信ネットワークからの信号を制御システムの種類または機器の種類に適合する通信信号に変換する機器側論理インターフェイス変換部を備え、更に、操作監視ステーションにあって、制御システムまたは機器に対する高度制御ブロックを備えて制御信号を通信ネットワークに送信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、地域的に分散配置されたプラント・工場に導入されている制御システム、それに接続される各種機器等を遠隔地から統合的に監視、運転、制御、保守するために好適な信号仲介装置、通信ネットワーク・システム及び操業システムに関するものである。

本発明は、上記したような、地域的に分散配置されたプラント・工場に導入、設置されている複数ベンダーの制御システム、それに接続されるセンサー、アクチュエータ等の各種の機器を遠隔地から統合的に監視、運転、制御、保守を行う操業システム、この操業システムに用いられる有線、無線、衛星等の通信ネットワーク・システム、このような通信ネットワーク・システム中に設置される信号仲介装置を対象とするものである。

ここで、制御システムとは、複数ベンダーから構成される各種のシステムを意味し、例えば、ビル管理システム、オーディオ・ビデオ・映画等の製作スタジオ、映画館・劇場システム、遊園地システム、鉄道・船舶・航空運行管理システム、病院システム等をも含むものとする。

制御システムの集合体であるプラントを操業し、所望の製品を生産するシステムにあって、プラントを遠隔操業する操業コンピュータと、プラントを遠隔保守する保守コンピュータとが協調してプラントを制御するような生産システムが既に提案され、本発明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２００１−３３７７２０号公報

図６は、このような従来の通信ネットワーク・システムを端的に表わす構成ブロック図である。この図では、地域的に分散配置された、プラント１０、工場２０、操作監視センター３０が通信ネットワークＬに接続されている例を表わしている。

プラント１０は、例えば、Ａ社製制御システムＳ１１及びＢ社製制御システムＳ１２により構成される。制御システムＳ１１は、センサ，アクチュエータ等の機器ａ１１１，ａ１１２が接続されて制御動作を実行し、制御システムＳ１２は、センサ，アクチュエータ等の機器ａ１２１，ａ１２２が接続されて制御動作を実行する。

工場２０も同様にして、Ｃ社製制御システムＳ２０が組み込まれ、センサ，アクチュエータ等の機器ａ２１，ａ２２が接続されて制御動作を実行する。

ここで、プラント１０にあって、制御システムＳ１１は、モデムｍ１１により有線、無線等の通信ネットワークＬに接続し、同様に制御システムＳ１２は、モデムｍ１２により通信ネットワークＬに接続する。

また、工場２０にあって、制御システムＳ２０は、モデムｍ２０により通信ネットワークＬに接続する。

更に、通信ネットワークＬには操作監視センター３０が接続され、プラント１０及び工場２０の操作、監視を実行している。操作監視センター３０において、操作監視ステーションＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３は、それぞれ、モデムｍ３１，ｍ３２，ｍ３３により通信ネットワークＬに接続する。

以上の構成により、プラント１０、工場２０等が、それぞれ地域的に分散配置されているような操業システムでも、操作監視センター３０に設置される操作監視ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３によって、プラント１０内の制御システムＳ１１，Ｓ１２、工場２０内の制御システムＳ２０の操作、監視を実行することができる。

しかし、以上のような従来の技術では、制御システムで使用する通信プロトコルが各社で異なるために、操作監視ステーションＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３と制御システムＳ１１，Ｓ１２，Ｓ２０とを１対１に対応させてシステムを構築しなければならず、システム全体を構築する作業が煩雑であった。

つまり、操作監視ステーションＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３は、それぞれ制御システムＳ１１，Ｓ１２，Ｓ２０専用のステーションを用意、準備しなければならなかった。

また、通信ネットワークＬが例えば公衆電話回線だけに限定されることもあり、このような場合には、通信のための回線確保が必要となる、という問題もあった。

更には、遠隔監視を行なうために、制御システム毎に操作監視ステーションをアドホックに接続配置、移動する機器が必要であった。

本発明は、各社で通信プロトコル等、各種の仕様が異なる制御システム、機器が複数存在するようなシステムでも、容易に全体システムを構築することができるとともに、効率よく遠隔監視、操作ができるようにすることを目的とするものである。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、各種制御システムまたは各種機器と、通信ネットワークとの間に介在する信号仲介装置において、
前記制御システムの種類または前記機器の種類を判別して統一した論理インターフェイスに変換する統一論理インターフェイス変換部を
備えることを特徴とする信号仲介装置である。

請求項２の発明は、前記統一論理インターフェイスは、前記制御システムの種類または前記機器の種類に応じてマッピング情報を選択するマッピング情報選択部と、選択された前記マッピング情報により統一論理インターフェィスへ変換を行なう変換実行部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の信号仲介装置である。

請求項３の発明は、前記統一論理インターフェイス部に設定される論理は、遠隔から設定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の信号仲介装置である。

請求項４の発明は、前記制御システムまたは前記機器からの信号が暗号化されていた場合に復号する復号化部と、前記統一論理インターフェイス変換部からの通信信号をプロトコル変換するプロトコル変換部と、前記プロトコル変換部からの信号に暗号を施す暗号化部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の信号仲介装置である。

請求項５の発明は、前記通信ネットワークからの信号を受け、この信号を転送する相手を選択する経路制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の信号仲介装置である。

請求項６の発明は、各種制御システムまたは各種機器と、通信ネットワークとの間に介在する信号仲介装置において、
前記通信ネットワークからの信号を、前記制御システムの種類または前記機器の種類に適合する通信信号に変換する機器側論理インターフェイス変換部を
備えることを特徴とする信号仲介装置である。

請求項７の発明は、前記機器側論理インターフェイスは、前記通信ネットワークからの信号について前記制御システムの種類または前記機器の種類に応じてマッピング情報を選択するマッピング情報選択部と、選択された前記マッピング情報により前記通信ネットワークからの信号を前記制御システムまたは前記機器へ振り分ける変換実行部とを備えることを特徴とする請求項６に記載の信号仲介装置である。

請求項８の発明は、前記機器側論理インターフェイス部に設定される論理は、遠隔から設定されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の信号仲介装置である。

請求項９の発明は、前記通信ネットワークからの信号が暗号化されていた場合に復号する復号化部と、前記機器側論理インターフェイス変換部からの通信信号をプロトコル変換するプロトコル変換部とを備えることを特徴とする請求項６に記載の信号仲介装置である。

請求項１０の発明は、前記プロトコル変換部からの信号に暗号を施す暗号化部を備えることを特徴とする請求項９に記載の信号仲介装置である。

請求項１１の発明は、前記通信ネットワークからの信号を受け、この信号を転送する相手を選択する経路制御部を備えたことを特徴とする請求項６に記載の信号仲介装置である。

請求項１２の発明は、操作監視センターと、各種制御システムまたは各種機器とが通信ネットワークに接続される通信ネットワーク・システムにおいて、
前記制御システムの種類または前記機器の種類を判別して統一した論理インターフェイスに変換する統一論理インターフェイス変換部を備える信号仲介装置を
設けたことを特徴とする通信ネットワーク・システムである。

請求項１３の発明は、前記統一論理インターフェイスは、前記制御システムの種類または前記機器の種類に応じてマッピング情報を選択するマッピング情報選択部と、選択された前記マッピング情報により統一論理インターフェイスへ変換を行なう変換実行部とを備えることを特徴とする請求項１２に記載の通信ネットワーク・システムである。

請求項１４の発明は、前記統一論理インターフェイス部に設定される論理は、遠隔から設定されることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の通信ネットワーク・システムである。

請求項１５の発明は、前記信号仲介装置は、前記制御システムまたは前記機器からの信号が暗号化されていた場合に復号する復号化部と、前記統一論理インターフェイス変換部からの通信信号をプロトコル変換するプロトコル変換部と、前記プロトコル変換部からの信号に暗号を施す暗号化部とを備えることを特徴とする請求項１２に記載の通信ネットワーク・システムである。

請求項１６の発明は、前記信号仲介装置は、前記通信ネットワークからの信号を受け、この信号を転送する相手を選択する経路制御部を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の通信ネットワーク・システムである。

請求項１７の発明は、操作監視センターと、各種制御システムまたは各種機器とが通信ネットワークに接続される通信ネットワーク・システムにおいて、
前記通信ネットワークからの信号を、前記制御システムの種類または前記機器の種類に適合する通信信号に変換する機器側論理インターフェイス変換部を備える信号仲介装置を
設けたことを特徴とする通信ネットワーク・システムである。

請求項１８の発明は、前記機器側論理インターフェイスは、前記通信ネットワークからの信号について前記制御システムの種類または前記機器の種類に応じてマッピング情報を選択するマッピング情報選択部と、選択された前記マッピング情報により前記通信ネットワークからの信号を前記制御システムまたは前記機器へ振り分ける変換実行部とを備えることを特徴とする請求項１７に記載の通信ネットワーク・システムである。

請求項１９の発明は、前記機器側論理インターフェイス変換部に設定される論理は、遠隔から設定されることを特徴とする請求項１７または請求項１８のいずれかに記載の通信ネットワーク・システムである。

請求項２０の発明は、前記信号仲介装置は、前記制御システムまたは前記機器からの信号が暗号化されていた場合に復号する復号化部と、前記統一論理インターフェイス変換部からの通信信号をプロトコル変換するプロトコル変換部とを備えることを特徴とする請求項１７に記載の通信ネットワーク・システムである。

請求項２１の発明は、前記信号仲介装置は、前記プロトコル変換部からの信号に暗号を施す暗号化部とを備えることを特徴とする請求項２０に記載の通信ネットワーク・システムである。

請求項２２の発明は、前記信号仲介装置は、前記通信ネットワークからの信号を受け、この信号を転送する相手を設定する経路制御部を備えたことを特徴とする請求項１７に記載の通信ネットワーク・システムである。

請求項２３の発明は、前記操作監視ステーションは、前記制御システムまたは前記機器に対する高度制御ブロックを備えて制御信号を前記通信ネットワークに送信することを特徴とする請求項１７に記載の通信ネットワーク・システムである。

請求項２４の発明は、各種制御システムまたは各種機器が通信ネットワークを介して操作監視ステーションにより操業される操業システムにおいて、
前記通信ネットワークに、前記制御システムまたは前記機器の種類を判別して信号送受信する信号仲介装置を設けるとともに、
前記操作監視ステーションに、前記通信ネットワークから前記制御システムまたは前記機器に対応する信号を受け、高度制御演算を実行して前記通信ネットワークに送信する高度制御ブロックを設けた
ことを特徴とする操業システムである。

請求項２５の発明は、前記信号仲介装置は、前記制御システムの種類または前記機器の種類を判別して統一した論理インターフェイスに変換する統一論理インターフェイス変換部を備えることを特徴とする請求項２４記載の操業システムである。

請求項２６の発明は、前記統一論理インターフェイスは、前記制御システムの種類または前記機器の種類に応じてマッピング情報を選択するマッピング情報選択部と、選択された前記マッピング情報により統一論理インターフェイスへ変換を行なう変換実行部とを備えることを特徴とする請求項２５に記載の操業システムである。

請求項２７の発明は、前記統一論理インターフェイス部に設定される論理は、遠隔から設定されることを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載の通信ネットワーク・システムである。

請求項２８の発明は、前記信号仲介装置は、前記制御システムまたは前記機器からの信号が暗号化されていた場合に復号する復号化部と、前記統一論理インターフェイス変換部からの通信信号をプロトコル変換するプロトコル変換部と、前記プロトコル変換部からの信号に暗号を施す暗号化部とを備えることを特徴とする請求項２７に記載の操業システムである。

請求項２９の発明は、前記信号仲介装置は、前記通信ネットワークからの信号を、前記制御システムの種類または前記機器の種類に適合する通信信号に変換する機器側論理インターフェイス変換部を設けたことを特徴とする請求項２４に記載の操業システムである。

請求項３０の発明は、前記機器側論理インターフェイスは、前記通信ネットワークからの信号について前記制御システムの種類または前記機器の種類に応じてマッピング情報を選択するマッピング情報選択部と、選択された前記マッピング情報により前記通信ネットワークからの信号を前記制御システムまたは前記機器へ振り分ける変換実行部とを備えることを特徴とする請求項２９に記載の操業システムである。

請求項３１の発明は、前記機器側論理インターフェイス変換部に設定される論理は、遠隔から設定されることを特徴とする請求項２９または請求項３０のいずれかに記載の操業システムである。

請求項３２の発明は、前記信号仲介装置は、前記制御システムまたは前記機器からの信号が暗号化されていた場合に復号する復号化部と、前記統一論理インターフェイス変換部からの通信信号をプロトコル変換するプロトコル変換部とを備えることを特徴とする請求項２４に記載の操業システムである。

請求項３３の発明は、前記信号仲介装置は、前記プロトコル変換部からの信号に暗号を施す暗号化部とを備えることを特徴とする請求項３２に記載の操業システム。

請求項３４の発明は、前記信号仲介装置は、前記通信ネットワークからの信号を受け、この信号を転送する相手を設定する経路制御部を備えたことを特徴とする請求項２４に記載の操業システムである。

以上説明したことから明らかなように、本発明の信号仲介装置、通信ネットワーク・システム及び操業システムによれば次のような効果がある。
統一論理インターフェイス変換部を設けたので、各種の制御システム、各種の機器の種類に関係なく、受信した信号を通信ネットワークに送出することができる。

また、通信ネットワークに送出するときには、暗号化を施すので、セキュリティの確保が確実となる。

更に、各種制御システム、各種機器から通信ネットワークへ信号を無線手段で送出する際、複数台の信号仲介装置を中継させて送信することができるので、制御システムまたは機器の設置の状況に影響されることはない。

機器側論理インターフェイス変換部を設けたので、通信ネットワーク側からの信号を各種制御システム、各種機器を特定して送信することができる。

また、各種制御システムへ送出するとき、または、各種機器へ信号を送出するようなときには、暗号化を施すこともできるので、セキュリティの確保が確実となる。

統一論理インターフェイス変換部、または、機器側論理インターフェイス変換部に設定する論理構成は、遠隔から設定することができるので、構築する制御システム、各種機器に対しても融通をきかせることができる。

操作監視ステーションには、高度制御プログラム、高度制御パッケージ等の制御ブロックを設置するので、操作監視ステーションから通信ネットワークを介して、各種制御システム、各種機器の種類に関係なく、高度なオペレーション、リモート操業を可能とすることができる。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明にかかる信号仲介装置、通信ネットワーク・システム及び操業システムの全体を表わす構成概念図である。

この図にあって、Ｘ社プラント４０、Ｙ社工場５０、操作監視センター６０が地域的に分散配置され、それぞれ、光ネットワークＬ１、携帯電話ネットワークＬ２、無線ネットワークＬ３に接続されている。

Ｘ社プラント４０は、Ａ社製制御システムＳ４１、Ｂ社製制御システムＳ４２、Ｃ社製制御システムＳ４３により構成される。

制御システムＳ４１は、センサ、アクチュエータ、カメラ、マイクロフォン等の機器ｄ４１１，ｄ４１２が無線等により接続されて制御動作を実行する。制御システムＳ４２も同様に、機器ｄ４２１，ｄ４２２が接続されて制御動作を実行する。制御システムＳ４３も同様にして機器ｄ４３１，ｄ４３２が接続されて制御動作を実行する。

ここで、Ｘ社プラント４０にあって、設置状況、システム仕様、インフラ等により、制御システムＳ４１及び制御システムＳ４２は、信号仲介装置Ａ４１を介して光ネットワークＬ１に接続し、制御システムＳ４３は、信号仲介装置Ａ４２を介して携帯電話ネットワークＬ２に接続している。

また、Ｙ社工場５０にあって、センサ、アクチュエータ、カメラ、マイクロフォン等の機器ｄ５１，ｄ５２は、直接、無線手段により、信号仲介装置Ａ５０に接続して信号送受信を行なう。信号仲介装置Ａ５０は、無線ネットワークＬ３に接続して、機器ｄ５１，ｄ５２と信号送受信する。

操作監視センター６０は、信号仲介装置Ａ６０により、光ネットワークＬ１、携帯電話ネットワークＬ２、無線ネットワークＬ３と結合し、操作監視ステーションＰ１，Ｐ２，Ｐ３との間で信号を送受信する。

尚、操作監視ステーションＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、それぞれの制御システムＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３，Ｙ社工場５０に対応させて設置するが、操作監視ステーションとして、例えば１台のものを設置して、ウィンドウ操作、複数の操作監視プログラム等により、それぞれの制御システム、工場の操作監視に対応させるようにしてもよい。

このような構成により、操作監視センター６０は、光ネットワークＬ１、携帯電話ネットワークＬ２、無線ネットワークＬ３等の種々のネットワークと接続して、Ｘ社プラント４０の制御システムＳ４１，制御システムＳ４２、Ｙ社工場５０の操作監視を実行する。

次に、信号仲介装置Ａ４１，Ａ４２，Ａ５０，Ａ６０について、その詳細を説明する。これらの信号仲介装置Ａ４１，Ａ４２，Ａ５０，Ａ６０はそれぞれ同一の構成を採用するものであってよく、図２にその詳しい構成を表わす。

信号仲介装置１００は、通信機能として、機器側通信インターフェイス１０１及びネットワーク側通信インターフェイス１０２を備える。

機器側通信インターフェイス１０１側は、制御システム及びセンサ，アクチュエータ、カメラ、マイクロフォン等の機器と通信し、一般的には、専用の制御通信ネットワークとの間で通信を行う。この通信は信頼性を向上させるために冗長化するようにしてもよい。また、有線または無線のどちらにも対応可の構成とする。

ネットワーク側通信インターフェイス１０２は、電気または光による有線ネットワーク、電磁波による無線ネットワーク等と通信し、ネットワークのインフラ、制御システムの設置条件等により最適なネットワークと接続可の構成とする。

また、ネットワーク側通信インターフェイス１０２は、専用回線を使用してもよいが、公衆回線を使う場合には通信相手間を相互に認証し、さらに暗号化通信を行うことでセキュリティを確保する。また、有線または無線のＩＰｖ６ネットワークを利用してもよい。

復号化部１０３は、機器側通信インターフェイス１０１で受信した制御システム及び機器側からの信号が暗号化されていた場合にこの信号を復号する暗号解読ブロックである。

統一論理インターフェイス変換部１０４は、解読された信号を入力してその信号の種類を認識し、接続するネットワークの種類に対応させて信号変換するブロックである。例を挙げると、図１に示すように、Ａ社製制御システムＳ４１から受信した信号であるのか、または、Ｂ社製制御システム４２から受信した信号であるのかを判断し、光ネットワークＬ１に送信できる通信信号形態に変換するブロックである。

この統一論理インターフェイス変換部１０４の詳しい構成を図３に表わす。
統一論理インターフェイス変換部１０４は、前段部（復号化部１０３）から信号を受けて次段（プロトコル変換部１０５）へ変換出力を送信する変換実行部１０４１、復号化部１０３及び変換出力部１０４１から信号を受けてその信号の種類、即ち、制御システムの種類または機器の種類を判別し、その種類に該当するマッピング情報ＭＵ１，ＭＵ２，ＭＵ３，・・・を読み出すマッピング情報選択部１０４２より構成される。

このマッピング情報ＭＵ１，ＭＵ２，ＭＵ３，・・・は、少なくとも１以上設置される制御システムの種類または機器の種類に対応した、統一的なインターフェイスを対応させる論理マップである。

マッピング情報選択部１０４２は、制御システムまたは機器の種類を判読し、マッピング情報ＭＵ１，ＭＵ２，ＭＵ３，・・・のいずれかから対応したマッピング情報を読み出し、変換実行部１０４１に与える。

変換実行部１０４１は、読み出されたマッピング情報に従って、制御システムまたは機器側からの信号を、上位側の通信ネットワークに対応した統一的なインターフェイス信号に変換する処理を実行しするブロックである。

このような統一論理インターフェイス変換部１０４にあって、変換実行部１０４１は、例えば、Ａ社製制御システムＳ４１からの信号を受けたとすると、マッピング情報選択部１０４２へ指示信号を出力する。マッピング情報選択部１０４２は、Ａ社製制御システムＳ４１から信号受信したことを判別し、該当するマッピング情報ＭＵ１を読み出し、対応する通信信号を変換実行部１０４１に供給する。変換実行部１０４１は、通信すべき信号を次段へと送出する。

この統一論理インターフェイス変換部１０４内のマッピング情報ＭＵ１，ＭＵ２，ＭＵ３，・・・は、この信号仲介装置１００の内部にローカルに作りこんでよく、または、遠隔から設定できるようにしてもよい。例えば、ベンダーが遠隔に設置されているステーションからダウンロードするようにしてもよいし、アップロード等、いずれの設定手段でよい。

図２に戻り、プロトコル変換部１０５は、統一論理インターフェイス変換部１０４で変換された信号をネットワークに対応させた通信フレーム等の通信プロトコルに変換するブロックである。

暗号化部１０６は、プロトコル変換部１０５からの通信プロトコルに暗号処理を加えてその結果をネットワーク側通信インターフェイス１０２へ出力するブロックである。

次に、復号化部１０７は、ネットワーク側通信インターフェイス１０２で受信した、操作監視センター６０と接続するネットワーク側からの信号が暗号化されていた場合にこの信号を復号する暗号解読ブロックである。

機器側論理インターフェイス変換部１０８は、解読された信号を入力し、送信すべき制御システムまたは機器に対応させて信号変換するブロックである。具体的には、図１に示すように、光ネットワークＬ１から受けた信号をＡ製制御システムＳ４１へ送信すべき信号であるのか、または、Ｂ社製制御システム４２へ送信すべき信号であるのかを判断し、いずれかの制御システムまたは、Ｙ社工場５０であれば機器ｄ５１，ｄ５２に適合した信号形態に変換するブロックである。

この機器側論理インターフェイス変換部１０８の詳しい構成を図４に表わす。
機器側論理インターフェイス変換部１０８は、前段部（復号化部１０７）から信号を受けて次段（プロトコル変換部１０９）へ変換出力を送信する変換実行部１０８１、復号化部１０７及び変換実行部１０４１から信号を受けて、通信ネットワーク側からの信号がいずれの制御システムまたは機器に送信すべきものかを判別し、その種類に該当するマッピング情報ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３，・・・を読み出すマッピング情報選択部１０８２より構成される。

このマッピング情報ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３，・・・は、通信ネットワーク側からの統一的なインターフェイス信号を、少なくとも１以上設置される制御システムの種類または機器の種類に対応した、専用信号に対応させる論理マップである。

マッピング情報選択部１０８２は、通信ネットワークからの通信信号を判読し、マッピング情報ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３，・・・のいずれかから対応したマッピング情報を読み出し、変換実行部１０８１に与える。

変換実行部１０８１は、読み出されたマッピング情報に従って、通信ネットワーク側から受信した統一的なインターフェイス信号を、制御システムまたは機器側に対応する信号形態に変換する処理を実行しするブロックである。

このような機器側論理インターフェイス変換部１０８にあって、変換実行部１０８１は、例えば、通信ネットワーク側から、Ａ社製制御システムＳ４１へ送信すべき信号を受けたとし、マッピング情報選択部１０８２へ指示信号を出力する。マッピング情報選択部１０８２は、Ａ社製制御システムＳ４１へ信号送信することを判別し、該当するマッピング情報ＭＬ１を読み出し、対応する制御信号を変換出力部１０８１に供給する。変換実行部１０８１は、通信すべき信号を次段へと送出する。

この機器側論理インターフェイス変換部１０８内のマッピング情報ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３，・・・は、この信号仲介装置１００の内部にローカルに作りこんでよく、または、遠隔から設定できるようにしてもよい。例えば、ベンダーが遠隔に設置されているステーションからダウンロードするようにしてもよいし、アップロード等、いずれの設定手段でよい。

図２に戻り、プロトコル変換部１０９は、機器側論理インターフェイス変換部１０８で変換された信号を制御システムまたは機器に対応させた通信フレーム等の通信プロトコルに変換するブロックである。

暗号化部１１０は、必要に応じて、プロトコル変換部１０９からの通信プロトコル信号に暗号処理を施してその結果を機器側通信インターフェイス１０１へ出力するブロックである。

経路制御部１１１は、信号仲介装置１００を複数台設置したとき、ある信号仲介装置から他の信号仲介装置へと、送信すべき信号を中継させて所望のネットワーク、またはプラント、工場等へ送信する場合に、これら複数台の信号仲介装置の中継順序を設定するブロックである。

中継の方向は２通りあり、制御システムまたは機器からの信号を、信号仲介装置を数台経由して、通信ネットワークまたは操作監視センターへ送信する方向と、操作監視センターまたは通信ネットワークからの信号を、信号仲介装置を数台経由して、制御システムまたは機器へ送信する方向とがある。

いずれにしても、ある信号仲介装置から他の信号仲介装置へ信号送信する際、通信先信号仲介装置に異常が発生していた場合に、代わりに信号中継する信号仲介装置を選択できるように経路制御を行なう。

更新処理部１１２は、遠隔地または通信ネットワーク側、制御システムまたは機器側等の外部から更新信号を受け、統一論理インターフェイス変換部１０４または機器側論理インターフェイス変換部１０８の内容を更新するものである。

例えば、統一論理インターフェイス変換部１０４または機器側論理インターフェイス変換部１０８に設置される、後述するような、マッピング情報を更新する。この処理は、ダウンロード処理、アップロード処理等による。

尚、図１に示す信号仲介装置Ａ４１，Ａ４３，Ａ５０，Ａ６０とも、このような信号仲介装置１００と同一構成とする。

このような構成の信号仲介装置を備えた、図１に示す通信ネットワーク・システムの詳しい動作は次の通りである。

信号仲介装置Ａ４１は、Ａ社製制御システムＳ４１またはＢ社製制御システムＳ４２から機器等に関する信号（機器からのデータ、機器に対する設定値信号・操作信号等）及び制御動作に関する信号等を受信し、いずれの制御システムまたは機器からの信号であるかを識別して（例えば制御システムＳ４１からの信号とする）、暗号化、インターフェイス変換、プロトコル変換等を行って光ネットワークＬ１に送出する。

光ネットワークＬ１から信号を受信した、統合操作監視センター６０の信号仲介装置Ａ６０は、いずれかの制御システムまたは機器からの信号かを認識して、対応する操作監視ステーションＰ１，Ｐ２，Ｐ３のいずれか（例えば操作監視ステーションＰ１）に振り分ける。

操作監視ステーションＰ１では、信号仲介装置Ａ６０から制御システムＳ４１にかかる信号を受信し、表示動作等を行なう。更に、操作監視ステーションＰ１は、高度制御アルゴリズム、高度制御パッケージ等の制御ブロックを内蔵していて、制御システムＳ４１（または機器）からの信号を入力して制御演算等を実行し、その結果を操作信号、制御信号として、信号仲介装置Ａ６０、光ネットワークＬ１、信号中継装置Ａ４１を介して制御システムＳ４１に制御動作を実現する。

一方、例えば、操作監視ステーションＰ１は、制御システムＳ４１と同時に制御システムＳ４２にかかる制御ブロックを内蔵させるようにしてもよく、受信した信号に対応した制御動作を行なうようにしてもよい。

信号仲介装置Ａ４３，Ａ５０に関しても、上述と同様の動作をする。但し、信号仲介装置Ａ５０は、センサ、アクチュエータ、カメラ、マイクロフォン等の機器との間で、直接、制御システムを介さずに信号を無線手段等で送受信する装置である。

図３の例は、図１に示すＹ社工場５０にも相当するが、プラント・工場７０の新規建設または大規模改修のような時、各センサ、アクチュエータ等の機器ｄ７１，ｄ７２，ｄ７３，ｄ７４が高度化して自律的な制御が実現されるようになると、制御システムの介在なしに、直接、信号仲介装置１００と無線手段で通信する。

即ち、信号仲介装置１００がいずれかの機器ｄ７１，ｄ７２，ｄ７３，ｄ７４からの信号を無線受信して、統合操作監視ステーション（図示せず）に無線手段等により信号を送信し、続いて、統合操作監視ステーションから制御信号を無線受信し、この制御信号を機器ｄ７１，ｄ７２，ｄ７３，ｄ７４に振り分ける。

これにより、プラント・工場５０内部に制御システム、各種コントローラ等がなくても、運転可能なシステムを構築することができる。

尚このとき、各機器ｄ７１，ｄ７２，ｄ７３，ｄ７４については、通常のアドレス割り付けをしておいて、信号仲介装置１００により識別されるようにしてもよく、または、ＩＰｖ６アドレスを割り当てるようにしてもよい。

更に、図６は、複雑な地形でかつ入り組んだ広範囲な土地等に、複数のプラントを配置して集約した石油化学等のコンビナートＺに本発明を適用した例である。

つまり、各プラントＰ，Ａ，Ｑ，Ｂ，・・・のそれぞれに信号仲介装置１００Ｐ，１００Ａ，１００Ｑ，１００Ｂ，・・・を設置する。統合操作監視センター６０には信号仲介装置１００を設置する。

そして、予め、信号中継装置１００Ｐ，１００Ａ，１００Ｑ，１００Ｂ，・・・にあって、地形、プラント配置の状況等を考慮し、内部の経路制御部１１１に、通信中継順序を予め設定しておく。

例えば、信号仲介装置１００Ｂからの無線信号は信号仲介装置１００Ｑへ、信号仲介装置１００Ｑからの無線信号は信号仲介装置１００Ｐへ、信号仲介装置１００Ｐからの無線信号は信号仲介装置１００Ａへ、信号仲介装置１００Ａからの無線信号は信号仲介装置１００へ、というようにメッシュ状に信号経路を設定する。

または、信号仲介装置１００からの無線信号は信号仲介装置１００Ｐへ、信号仲介装置１００Ｐからの無線信号は信号仲介装置１００Ｑへ、信号仲介装置１００Ｑからの無線信号は信号仲介装置１００Ｂへ、信号仲介装置１００Ｂからの無線信号は信号仲介装置１００Ａへの方向でもよい。

このような設定により、各プラントＰ，Ａ，Ｑ，Ｂ，・・・の配置状況に関係なく、各プラントＰ，Ａ，Ｑ，Ｂ，・・・と、操作監視センター６０との間で信号送受信することができるとともに、また、各プラントＰ，Ａ，Ｑ，Ｂ，・・・をプラント同士で相互に信号送受信することができる。

また、いずれかの信号仲介装置に異常が発生しているような場合、無線中継順序を変更して信号伝達するようなアルゴリズムを経路制御部に設定するようにしてもよい。

尚また、各プラントＰ，Ａ，Ｑ，Ｂ，・・・にあって、操作監視機器、コントローラが備えられていなくても運転可能であり、信号仲介装置１００Ｐ，１００Ａ，１００Ｑ，１００Ｂを採用すれば、各プラントＰ，Ａ，Ｑ，Ｂ，・・・の製造者が異なっても、操作監視センター６０からの高度な制御が実行可能である。

図７は、本発明の操業システムとしての実施例の全体を概念的に表わす図である。
この図で、複数のブロック１００は前述した通りの信号仲介装置であり、この信号仲介装置１００を用いて操業システムを構築した点に特徴がある。

更に、制御システムｓ、センサ、アクチュエータ、カメラ、マイクロフォン等の機器ｄが多数台、ネットワーク接続される。

また、プラント・工場の集合体ＰＦに設置されるネットワークＮＷ１，ＮＷ２，ＮＷ３が表わされるが、プラント・工場以外にも、金融システム、企業ネットワーク等の有線、無線、インターネット、イントラネット、専用ネットワークも本発明の通信ネットワーク・システムに含まれる。

例えば、ネットワークＮＷ１はプラント、工場に密着したネットワークであり、現場用の操作監視ステーションＨＭＩを含み、ローカル制御ノードＬＣＮにより、外側へのネットワークＵＮと接続する。ネットワークＮＷ１は、ネットワークＮＷ２、ネットワークＮＷ３とともに広域ネットワークＵＮを構成する。

広域ネットワークＵＮには、操作監視センター（操作監視ステーション６１，６２）が設置され、この遠隔地に設置された統合操作監視センター６１，６２は、例えば、ネットワークＵＮ，ＮＷ１を介して、プラント・工場の集合体ＰＦと信号送受信を行なう。

遠隔地に設置された操作監視センター６１，６２は、ＡＩブロック、ファジー論理等、各種の高度制御プログラム、高度制御パッケージ等が内蔵され、図７上で、その制御オペレーションを操作監視ステーション６１の上側にイメージとして示す。

更に、広域ネットワークＵＮには、操作監視センター６０（操作監視ステーション６１，６２）の機能を補完するような、例えば、メンテナンス、操業支援等の各種のサーバーＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３も接続され、操作監視センターにあって、プラント・工場の集合体ＰＦを遠隔からリモート操業するのに好都合である。

この図にあって、ネットワークＮＷ１には信号仲介装置１００が３台設置され、それぞれの信号仲介装置１００の元に、異なる会社、ベンダーの相違、仕様、型式、年式等、種類の異なる制御システムｓが設置されている。

このような構成の操業システムは次のように作用する。
信号仲介装置１００は、接続される制御システムｓ、機器ｄの種類にかかわらず、送信された各種のデータ、信号をネットワークＮＷ１，ＵＮに送信する。

例えば、操作監視ステーション６１は、操作監視したい制御システムｓまたは機器ｄを接続されるネットワークＵＮを介して指定する。

この信号をネットワーク側から受信した信号仲介装置１００は、該当する制御システムｓまたは機器ｄからその制御システムまたは機器固有の信号を受けて統一論理インターフェイス信号に変換し、接続するネットワークＮＷ１等からネットワーク側ＵＮへ返信する。

操作監視ステーション６１は、ネットワークＵＮ上から、この返信された信号を受け、内部で、高度制御プログラム、高度制御パッケージ等を用いて制御演算を実行し、制御信号、操作信号等を得る。

得られた制御信号、操作信号等は、操作監視ステーション６１から、ネットワークＵＮ、ネットワークＮＷ１を介して該当する信号仲介装置１００へ送信される。

制御信号、操作信号等を受けた信号仲介装置１００は、ネットワークＮＷに対応するインターフェイス信号から制御システムｓまたは機器ｄの種類に合致する信号へ変換し、該当する制御システムｓまたは機器ｄへ送出する。

制御信号ｓまたは機器ｄはこの信号を受け、制御動作、操作、各種処理等を実行する。

このように、信号仲介装置１００を設置することにより、通信ネットワークに接続されるプラント、工場に設置される制御システム及び機器の種類、ベンダーＸ社，Ｙ社の相違等に関係なく、操作監視センター６０（操作監視センター６１，６２）からオペレータによる高度制御を実行でき、遠隔地からのリモート・メンテナンス、リモート・モニタリング等のリモート操業を実現することができる。

尚、広域ネットワークＵＮのセキュリティは、暗号化等により逐次最新のものに変更する。他のネットワークＮＷ１，ＮＷ２，ＮＷ３内の各システム、機器は、ＩＰｖ６アドレスを割り当てたＩＰｖ６ネットワークであってもよい。

更にまた、これらのネットワークＵＮ，ＮＷ１，ＮＷ２，ＮＷ３は、ユビキタス・ネットワークに対応するようにしてもよい。

更には、上記したような、統合的な監視操作そのものをアウトソーシングすることも可能である。

尚また、図１から図６に表わした構成をそのまま図７に示す操業システムに適用してもよく、効率の良い、遠隔制御を実怪訝できる操業システムを実現することができる。

本発明の全体構成を表わす図である。 本発明における信号仲介装置の詳細を説明する構成ブロック図である。 本発明における統一論理インターフェイス変換部のブロック図である。 本発明における機器側論理インターフェイス変換部のブロック図である。 本発明の信号仲介装置１００をプラント、工場に適用した時の図である。 本発明を適用した通信ネットワーク・システムの１例である。 本発明を採用した操業システムの概念を表わす図である。 従来の通信ネットワーク・システムの一例を示す構成ブロック図である。

符号の説明

４０ Ｘ社プラント
５０ Ｙ社工場
６０ 操作監視センター
Ａ４１，Ａ４２，Ａ５０，Ａ６０ 信号仲介装置
Ｓ４１ Ａ社製制御システム
Ｓ４２ Ｂ社製制御システム
Ｓ４３ Ｃ社製制御システム
ｄ４１１，ｄ４１２，ｄ４２１，ｄ４２２，ｄ４３１，ｄ４３２，ｄ５１，ｄ５２ 機器
Ｌ１ 光ネットワーク
Ｌ２ 携帯電話ネットワーク
Ｌ３ 無線ネットワーク
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 操作監視ステーション
１００ 信号仲介装置
１０１ 機器側通信インターフェイス
１０２ ネットワーク側通信インターフェイス
１０３，１０７ 復号化部
１０４ 統一論理インターフェイス変換部
１０５，１０９ プロトコル変換部
１０６，１１０ 暗号化部
１０８ 機器側論理インターフェイス変換部
１１１ 経路制御部

Claims (34)

1. 各種制御システムまたは各種機器と、通信ネットワークとの間に介在する信号仲介装置において、
   前記制御システムの種類または前記機器の種類を判別して統一した論理インターフェイスに変換する統一論理インターフェイス変換部を
   備えることを特徴とする信号仲介装置。
2. 前記統一論理インターフェイスは、前記制御システムの種類または前記機器の種類に応じてマッピング情報を選択するマッピング情報選択部と、選択された前記マッピング情報により統一論理インターフェィスへ変換を行なう変換実行部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の信号仲介装置。
3. 前記統一論理インターフェイス部に設定される論理は、外部から設定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の信号仲介装置。
4. 前記制御システムまたは前記機器からの信号が暗号化されていた場合に復号する復号化部と、前記統一論理インターフェイス変換部からの通信信号をプロトコル変換するプロトコル変換部と、前記プロトコル変換部からの信号に暗号を施す暗号化部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の信号仲介装置。
5. 前記通信ネットワークからの信号を受け、この信号を転送する相手を選択する経路制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の信号仲介装置。
6. 各種制御システムまたは各種機器と、通信ネットワークとの間に介在する信号仲介装置において、
   前記通信ネットワークからの信号を、前記制御システムの種類または前記機器の種類に適合する通信信号に変換する機器側論理インターフェイス変換部を
   備えることを特徴とする信号仲介装置。
7. 前記機器側論理インターフェイスは、前記通信ネットワークからの信号について前記制御システムの種類または前記機器の種類に応じてマッピング情報を選択するマッピング情報選択部と、選択された前記マッピング情報により前記通信ネットワークからの信号を前記制御システムまたは前記機器へ振り分ける変換実行部とを備えることを特徴とする請求項６に記載の信号仲介装置。
8. 前記機器側論理インターフェイス部に設定される論理は、外部から設定されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の信号仲介装置。
9. 前記通信ネットワークからの信号が暗号化されていた場合に復号する復号化部と、前記機器側論理インターフェイス変換部からの通信信号をプロトコル変換するプロトコル変換部とを備えることを特徴とする請求項６に記載の信号仲介装置。
10. 前記プロトコル変換部からの信号に暗号を施す暗号化部を備えることを特徴とする請求項９に記載の信号仲介装置。
11. 前記通信ネットワークからの信号を受け、この信号を転送する相手を選択する経路制御部を備えたことを特徴とする請求項６に記載の信号仲介装置。
12. 操作監視センターと、各種制御システムまたは各種機器とが通信ネットワークに接続される通信ネットワーク・システムにおいて、
    前記制御システムの種類または前記機器の種類を判別して統一した論理インターフェイスに変換する統一論理インターフェイス変換部を備える信号仲介装置を
    設けたことを特徴とする通信ネットワーク・システム。
13. 前記統一論理インターフェイスは、前記制御システムの種類または前記機器の種類に応じてマッピング情報を選択するマッピング情報選択部と、選択された前記マッピング情報により統一論理インターフェイスへ変換を行なう変換実行部とを備えることを特徴とする請求項１２に記載の通信ネットワーク・システム。
14. 前記統一論理インターフェイス部に設定される論理は、遠隔から設定されることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の通信ネットワーク・システム。
15. 前記信号仲介装置は、前記制御システムまたは前記機器からの信号が暗号化されていた場合に復号する復号化部と、前記統一論理インターフェイス変換部からの通信信号をプロトコル変換するプロトコル変換部と、前記プロトコル変換部からの信号に暗号を施す暗号化部とを備えることを特徴とする請求項１２に記載の通信ネットワーク・システム。
16. 前記信号仲介装置は、前記通信ネットワークからの信号を受け、この信号を転送する相手を選択する経路制御部を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の通信ネットワーク・システム。
17. 操作監視センターと、各種制御システムまたは各種機器とが通信ネットワークに接続される通信ネットワーク・システムにおいて、
    前記通信ネットワークからの信号を、前記制御システムの種類または前記機器の種類に適合する通信信号に変換する機器側論理インターフェイス変換部を備える信号仲介装置を
    設けたことを特徴とする通信ネットワーク・システム。
18. 前記機器側論理インターフェイスは、前記通信ネットワークからの信号について前記制御システムの種類または前記機器の種類に応じてマッピング情報を選択するマッピング情報選択部と、選択された前記マッピング情報により前記通信ネットワークからの信号を前記制御システムまたは前記機器へ振り分ける変換実行部とを備えることを特徴とする請求項１７に記載の通信ネットワーク・システム。
19. 前記機器側論理インターフェイス変換部に設定される論理は、遠隔から設定されることを特徴とする請求項１７または請求項１８のいずれかに記載の通信ネットワーク・システム。
20. 前記信号仲介装置は、前記制御システムまたは前記機器からの信号が暗号化されていた場合に復号する復号化部と、前記統一論理インターフェイス変換部からの通信信号をプロトコル変換するプロトコル変換部とを備えることを特徴とする請求項１７に記載の通信ネットワーク・システム。
21. 前記信号仲介装置は、前記プロトコル変換部からの信号に暗号を施す暗号化部とを備えることを特徴とする請求項２０に記載の通信ネットワーク・システム。
22. 前記信号仲介装置は、前記通信ネットワークからの信号を受け、この信号を転送する相手を設定する経路制御部を備えたことを特徴とする請求項１７に記載の通信ネットワーク・システム。
23. 前記操作監視ステーションは、前記制御システムまたは前記機器に対する高度制御ブロックを備えて制御信号を前記通信ネットワークに送信することを特徴とする請求項１７に記載の通信ネットワーク・システム。
24. 各種制御システムまたは各種機器が通信ネットワークを介して操作監視ステーションにより操業される操業システムにおいて、
    前記通信ネットワークに、前記制御システムまたは前記機器の種類を判別して信号送受信する信号仲介装置を設けるとともに、
    前記操作監視ステーションに、前記通信ネットワークから前記制御システムまたは前記機器に対応する信号を受け、高度制御演算を実行して前記通信ネットワークに送信する高度制御ブロックを設けた
    ことを特徴とする操業システム。
25. 前記信号仲介装置は、前記制御システムの種類または前記機器の種類を判別して統一した論理インターフェイスに変換する統一論理インターフェイス変換部を備えることを特徴とする請求項２４記載の操業システム。
26. 前記統一論理インターフェイスは、前記制御システムの種類または前記機器の種類に応じてマッピング情報を選択するマッピング情報選択部と、選択された前記マッピング情報により統一論理インターフェイスへ変換を行なう変換実行部とを備えることを特徴とする請求項２５に記載の操業システム。
27. 前記統一論理インターフェイス部に設定される論理は、遠隔から設定されることを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載の通信ネットワーク・システム。
28. 前記信号仲介装置は、前記制御システムまたは前記機器からの信号が暗号化されていた場合に復号する復号化部と、前記統一論理インターフェイス変換部からの通信信号をプロトコル変換するプロトコル変換部と、前記プロトコル変換部からの信号に暗号を施す暗号化部とを備えることを特徴とする請求項２７に記載の操業システム。
29. 前記信号仲介装置は、前記通信ネットワークからの信号を、前記制御システムの種類または前記機器の種類に適合する通信信号に変換する機器側論理インターフェイス変換部を設けたことを特徴とする請求項２４に記載の操業システム。
30. 前記機器側論理インターフェイスは、前記通信ネットワークからの信号について前記制御システムの種類または前記機器の種類に応じてマッピング情報を選択するマッピング情報選択部と、選択された前記マッピング情報により前記通信ネットワークからの信号を前記制御システムまたは前記機器へ振り分ける変換実行部とを備えることを特徴とする請求項２９に記載の操業システム。
31. 前記機器側論理インターフェイス変換部に設定される論理は、遠隔から設定されることを特徴とする請求項２９または請求項３０のいずれかに記載の操業システム。
32. 前記信号仲介装置は、前記制御システムまたは前記機器からの信号が暗号化されていた場合に復号する復号化部と、前記統一論理インターフェイス変換部からの通信信号をプロトコル変換するプロトコル変換部とを備えることを特徴とする請求項２４に記載の操業システム。
33. 前記信号仲介装置は、前記プロトコル変換部からの信号に暗号を施す暗号化部とを備えることを特徴とする請求項３２に記載の操業システム。
34. 前記信号仲介装置は、前記通信ネットワークからの信号を受け、この信号を転送する相手を設定する経路制御部を備えたことを特徴とする請求項２４に記載の操業システム。