JP2006146631A - フィールド機器管理装置およびフィールド機器管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 フィールド機器の状態を迅速に検知することができるフィールド機器管理装置およびフィールド機器管理方法を提供する。
【解決手段】 フィールド機器に対して自己診断情報の問合せを実行する問合せ手段１０１と、問合せに応じてフィールド機器から送信された、自己診断情報を取得する取得手段１０２と、を備える。このフィールド機器管理装置によれば、フィールド機器に対し自己診断情報の問合せを実行して自己診断情報を取得するので、煩雑な作業を要求されることなくフィールド機器の状態を常時監視できる。個々のフィールド機器に対する問合せの頻度には、プラントにおける個々のフィールド機器の重要度や、異常発生時の影響度、あるいは機器の故障の可能性等を反映させることができる。取得された自己診断情報に応じて巡回条件を変更してもよく、例えば、取得された自己診断情報が対応するフィールド機器の異常の発生を予知するものであれば、そのフィールド機器に対する問合せの頻度を高くすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、フィールド機器からの情報を収集してフィールド機器を管理するフィールド機器管理装置およびフィールド機器管理方法に関する。

プラントに配置されるフィールド機器の故障予知、メンテナンススケジュール、機器状態の確認等の保全管理、監視などを行うためのフィールド機器管理システムが知られている。

一方、フィールド機器としてＨＡＲＴ通信協会が提唱しているＨＡＲＴ機器が各社より各種販売されている。ＨＡＲＴ機器では、古くからの業界標準であったアナログ４−２０ｍＡ信号にデジタル信号を重畳した信号により外部と通信を行うことができる。ＨＡＲＴ機器は自己診断機能を備えており、この機能によって自らの異常等を検出することができる。

特許文献１には、フィールド機器が自己診断機能により不具合を検出したときにステータス情報をネットワークを介して送信するシステムが記載されている。

特開２００３−２５６０２７号公報

しかし、ＨＡＲＴ機器は上記のような自己診断機能を備えていながら自主的に自己診断情報を通知する機能を備えていない。このため、ＨＡＲＴ機器がフィールド機器管理システムに接続されていてもシステムに対して異常等の発生を通知できず、フィールド機器管理システムにおいて迅速に状況を把握できない。この場合、メンテナンスマンがＨＡＲＴ機器に端末装置（ＨＡＲＴハンドヘルドターミナル等）を接続して自己診断情報を収集し、あるいはフィールド機器管理システムを介して手動操作によって自己診断情報を収集するまで、異常等を発見できない。現状では、これらの方法により自己診断情報を収集し、その時点で異常が生じているか否かの一次元的な判断に利用する程度に留まっている。仮に、フィールド機器の状態を常に把握するためには、このような方法による自己診断情報の収集作業を頻繁に行う必要があり、非常に効率が悪いものとなるため現実的でない。

本発明の目的は、フィールド機器の状態を迅速に検知することができるフィールド機器管理装置およびフィールド機器管理方法を提供することにある。

本発明のフィールド機器管理装置は、フィールド機器からの情報を収集してフィールド機器を管理するフィールド機器管理装置において、フィールド機器に対して自己診断情報の問合せを実行する問合せ手段と、前記問合せに応じて前記フィールド機器から送信された、自己診断情報を取得する取得手段と、を備えることを特徴とする。
このフィールド機器管理装置によれば、フィールド機器に対し自己診断情報の問合せを実行して自己診断情報を取得するので、煩雑な作業を要求されることなくフィールド機器の状態を常時監視できる。複数のフィールド機器に対して順次問合せを実行することで、各フィールド機器に対して定期的に問合せを行うことができる。

前記問合せ手段は、予め定義された巡回条件に従ってフィールド機器に対する問合せを実行してもよい。
この場合、巡回条件には各フィールド機器に対する問合せの頻度を含めることができる。問合せの頻度には、プラントにおける個々のフィールド機器の重要度や、異常発生時の影響度、あるいは機器の故障の可能性等を反映させることができる。

取得された前記自己診断情報に応じて前記巡回条件を変更する巡回条件変更手段を備えてもよい。
この場合、例えば、取得された自己診断情報が、対応するフィールド機器の異常の発生を予知するものであれば、そのフィールド機器に対する問合せの頻度を高くすることができる。

収集された前記自己診断情報が、対応するフィールド機器の異常を示す場合に、その自己診断情報に基づくメッセージを作成するメッセージ作成手段を備えてもよい。
この場合には、ユーザはメッセージによりフィールド機器の状態を知ることができる。

作成された前記メッセージの重要度、そのメッセージの通知先、または異常に対応するための推奨行動の少なくともいずれかを、前記メッセージに関連する情報として作成する関連情報作成手段を備えてもよい。
この場合には、作成されたメッセージに関連する情報を、異常に対応するための処理に反映させ、あるいはその情報の通知先を選択することができる。

作成された前記メッセージを所定の相手先に送信する送信手段を備えてもよい。
この場合、上記メッセージに関連する情報を併せて送信してもよい。また、メッセージに関連する情報としての上記メッセージの通知先を、送信の相手先としてもよい。

本発明のフィールド機器管理方法は、フィールド機器からの情報を収集してフィールド機器を管理するフィールド機器管理方法において、フィールド機器に対して自己診断情報の問合せを実行するステップと、前記問合せに応じて前記フィールド機器から送信された、自己診断情報を取得するステップと、を備えることを特徴とする。
このフィールド機器管理方法によれば、フィールド機器に対し自己診断情報の問合せを実行して自己診断情報を取得するので、煩雑な作業を要求されることなくフィールド機器の状態を常時監視できる。複数のフィールド機器に対して順次問合せを実行することで、各フィールド機器に対して定期的に問合せを行うことができる。

前記問合せを実行するステップでは、予め定義された巡回条件に従ってフィールド機器に対する問合せを実行してもよい。
この場合、巡回条件には各フィールド機器に対する問合せの頻度を含めることができる。問合せの頻度には、プラントにおける個々のフィールド機器の重要度や、異常発生時の影響度、あるいは機器の故障の可能性等を反映させることができる。

取得された前記自己診断情報に応じて前記巡回条件を変更するステップを備えてもよい。
この場合、例えば、取得された自己診断情報が、対応するフィールド機器の異常の発生を予知するものであれば、そのフィールド機器に対する問合せの頻度を高くすることができる。

取得された前記自己診断情報が、対応するフィールド機器の異常を示す場合に、その自己診断情報に基づくメッセージを作成するステップを備えてもよい。
この場合には、ユーザはメッセージによりフィールド機器の状態を知ることができる。

作成された前記メッセージの重要度、そのメッセージの通知先、または異常に対応するための推奨行動の少なくともいずれかを、前記メッセージに関連する情報として作成するステップを備えてもよい。
この場合には、作成されたメッセージに関連する情報を、異常に対応するための処理に反映させ、あるいはその情報の通知先を選択することができる。

作成された前記メッセージを所定の相手先に送信するステップを備えてもよい。
この場合、上記メッセージに関連する情報を併せて送信してもよい。また、メッセージに関連する情報としての上記メッセージの通知先を、送信の相手先としてもよい。

本発明のフィールド機器管理装置およびフィールド機器管理方法によれば、フィールド機器に対し自己診断情報の問合せを実行して自己診断情報を取得するので、煩雑な作業を要求されることなくフィールド機器の状態を常時監視できる。

以下、図１〜図３を参照して、本発明によるフィールド機器管理装置の一実施形態について説明する。

図１は本実施形態のフィールド機器管理装置が適用されるプラント制御システムの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、プラント制御システムは、プラントのプロセス制御を実行するためのプラント制御用サーバ／端末装置１と、プラントに分散配置され、フィールド機器３１，３２等を制御するフィールドコントローラ２とを備える。図１に示すように、プラント制御用サーバ／端末装置１およびフィールドコントローラ２は制御バス７を介して接続される。なお、図１では１つのフィールドコントローラ２のみを図示しているが、実際にはプラントの規模に応じて適当な数のフィールドコントローラがプラント内に分散配置される。

本実施形態のフィールド機器管理装置は、プラントに配置されたフィールド機器３１，３２等の故障予知、メンテナンススケジュール管理、機器状態の収集等の保全管理、監視などを行うものである。

本実施形態のフィールド機器管理装置は、上記のプラント制御システムに接続され構成される。

図１に示すように、本実施形態のフィールド機器管理装置は、フィールド機器管理を統括的に実行する機器管理用サーバ５と、情報バス８を介して機器管理用サーバ５に接続された機器管理用端末装置６１，６２とを備える。機器管理用サーバ５は、フィールド機器３１，３２等との間で通信を行い、フィールド機器に対する管理を統括する。機器管理用端末装置６１，６２は、フィールド機器管理に必要な操作を受け付ける。

図１に示すように、機器管理用サーバ５は情報バス８、プラント制御用サーバ／端末装置１、制御バス７、およびフィールドコントローラ２を介してフィールド機器３１，３２に接続されている。情報バス８、プラント制御用サーバ／端末装置１、制御バス７、およびフィールドコントローラ２は、機器管理用サーバ５とフィールド機器３１，３２等との間での通信に際して通信経路あるいはゲートウェイとして機能する。

図１に示すように、本実施形態では、プラント各部にはフィールド機器３１，３２等が配置されるが、これらのフィールド機器は複数の規格に基づく機種が混在しており、その通信機能も統一されていない。図１に示す例では、フィールド機器３１はＨＡＲＴ機器である。これらの機器では自己診断機能が設けられているが、自主的に自己診断情報を通知する機能が用意されていない。一方、図１に示すフィールド機器３２はFOUNDATION（商標名）フィールドバス対応機器であり、自己診断機能とともに、自主的に自己診断情報を通知する機能を備えている。

本実施形態のフィールド機器管理装置は、自己診断情報の自主的な通知機能を備えていないフィールド機器（例えば、フィールド機器３１）についても、自主的な通知機能を備える機器と同様に、異常の発生等の情報を迅速に収集可能とするものである。

図２は本実施形態のフィールド機器管理装置を機能的に示すブロック図である。

図２において、問合せ手段１０１は、フィールド機器３１に対して自己診断情報の問合せを実行する。取得手段１０２は、問合せ手段１０１の問合せに応じてフィールド機器３１から送信された、自己診断情報を取得する。巡回条件変更手段１０３は、取得された自己診断情報に応じて、問合せ手段１０１によるフィールド機器３１に対する問合せの巡回条件を変更する。

メッセージ作成手段１０４は、収集された自己診断情報が、対応するフィールド機器の異常を示す場合に、その自己診断情報の内容を示すメッセージを作成する。関連情報作成手段１０５は、作成されたメッセージの重要度、そのメッセージの通知先、または異常に対応するための推奨行動の少なくともいずれかを、メッセージに関連する情報として作成する。送信手段１０６は、作成されたメッセージを所定の相手先に送信する。

問合せ手段１０１、取得手段１０２、巡回条件変更手段１０３、メッセージ作成手段１０４、関連情報作成手段１０５および送信手段１０６は、機器管理用サーバ５（図１）の機能として構成される。

図３は本実施形態のフィールド機器管理装置の動作手順を示すフローチャートである。図３に示す手順は機器管理用サーバ５の制御に基づいて実行される。なお、図１に示すプラント制御システムでは、機器管理用端末装置６１，６２あるいはプラント制御用サーバ／端末装置１への操作によってフィールド機器３１にアクセスし、自己診断情報あるいは自己診断情報に対応する情報を取得することも可能であるが、以下の手順はこれらの操作とは独立して実行される。

図３のステップＳ１〜ステップＳ４は、自己診断情報の自主的な通知機能を備えていないフィールド機器３１に対して自己診断情報の問合せを実行する手順を示している。この手順は問合せ手段１０１（図２）の機能に対応する。自己診断情報の問合せは、巡回条件に従ってフィールド機器３１に対して順次、実行され、その巡回条件は予め定義されている。

図３のステップＳ１では、特定のフィールド機器３１に対して、自己診断情報の問合せを行う。問合せを受けたフィールド機器３１は、保有している自己診断情報を機器管理用サーバ５に向けて送信する。ステップＳ２ではステップＳ１において問合せの対象となったフィールド機器３１からの自己診断情報を受信し、自己診断情報が当該フィールド機器３１の異常の可能性を示しているか否か判断する。ここでは、自己診断情報に含まれるＨＡＲＴコマンドResponse CodeのDevice Status bitを受信し、これがオンしていれば異常の可能性を示していると判断し、オンしていなければ異常ではないと判断する。

ステップＳ２の判断が肯定されれば、ステップＳ３へ進み、当該フィールド機器３１に対して自己診断情報に含まれる詳細診断情報の問合せを行う。フィールド機器３１では、ステップＳ３の問合せを受けて、機器管理用サーバ５に向けて詳細診断情報を送信する。

一方、ステップＳ２の判断が否定されれば、ステップＳ３をスキップしてステップＳ４へ進む。

次に、ステップＳ４では、問合せ先（巡回先）となる次のフィールド機器３１が存在するか否か判断し、判断が肯定されれば次の機器についてステップＳ１〜ステップＳ４の手順を繰り返す。この判断が否定されれば自己診断情報の問合せの処理を終了する。

このように、ステップＳ１〜ステップＳ４の手順では、問合せ対象（巡回対象）となるフィールド機器３１に対して順次、問合せを実行する。

巡回条件はプラントにおける個々のフィールド機器３１の重要度や、異常発生時の影響度、故障の可能性等に応じて、各フィールド機器３１に対する問合せ（巡回）の有無および頻度が適切となるように定義することができる。例えば、故障を起こす可能性が極めて低い機器については一定の巡回順序から間引くことにより、問合せの頻度を低くしてもよい。

また、巡回により取得された自己診断情報に基づいて巡回条件を変更することもできる。巡回条件の変更については後述する。

次に、ステップＳ１１〜ステップＳ１４は自己診断情報を収集してメッセージおよび関連情報を作成し、所定の送信先に送信する手順を示している。これらの手順は、取得手段１０２、メッセージ作成手段１０４、関連情報作成手段１０５および送信手段１０６の機能に対応する。

図３のステップＳ１１では、詳細診断情報の受信を待って詳細診断情報を、例えば、機器管理用サーバ５の記憶装置（不図示）に蓄積し、ステップＳ１２へ進む。ここで受信される詳細診断情報は、ステップＳ３の問合せに応じてフィールド機器３１が機器管理用サーバ５に向けて送信した詳細診断情報である。

ステップＳ１２では、受信された詳細診断情報に基づいてメッセージを作成する。メッセージは、予め自己診断情報に含まれるビットのオン／オフ等に対応して用意され、ステップＳ１２では、受信された詳細診断情報に対応するメッセージが作成される。例えば、個々の異常に対応したメッセージが作成される。

ステップＳ１３では、受信された詳細診断情報に関連する関連情報が作成される。関連情報として、メッセージの重要度（複数メッセージ内での優先度）、メッセージの通知先、異常に対応するための推奨行動等が作成される。関連情報の内容はその通知先に応じて異なる内容で作成してもよい。これらの関連情報は、フィールド機器の診断や発生事象の予測などの上位の判断に利用できる。

ステップＳ１４では、ステップＳ１２で作成されたメッセージおよびステップＳ１３で作成された関連情報を送信し、フィールド機器管理装置内の所定の相手先に通知する。このように所定の送信先へメッセージ等を送信することで、これらの情報を有効に利用することが可能となる。例えば、これらの情報を、機器の運用状況や状態履歴を示すデータとして管理できる。また、個々の機器の運用状況や状態履歴に基づいて、個々の機器の余寿命の予測を行うこともできる。予測された余寿命は、機器や部品の交換時期の目安としてだけではなく、後述する巡回条件の変更における判断基準として利用することもできる。

ステップＳ１４の処理を終了後、ステップＳ１１に戻り、次の詳細診断情報が取得されるのを待つ。このようにステップＳ１１〜ステップＳ１４の手順を繰り返すことで、個々のフィールド機器から送信された詳細診断情報を収集するとともに、詳細診断情報に基づくメッセージおよび関連情報を順次作成し、これらを機器管理装置での機器管理に必要な情報として蓄積することができる。また、機器管理装置よりも上位のレイヤにおいて、これらの情報を有効に利用することも可能となる。メッセージ等は、例えば、機器管理用サーバ５の記憶装置（不図示）に格納することができる。

次に、ステップＳ２１〜ステップＳ２２は、巡回条件の変更のための手順を示している。この手順は巡回条件変更手段１０３の機能に対応する。

図３のステップＳ２１では詳細診断情報の受信を待って、ステップＳ２２へ進む。ここで受信される詳細診断情報は、ステップＳ１１と同様、ステップＳ３の問合せに応じてフィールド機器３１が機器管理用サーバ５に向けて送信した詳細診断情報である。

次に、ステップＳ２２では、必要に応じて巡回条件の変更処理を実行する。この処理では、蓄積された詳細診断情報に基づくフィールド機器の履歴や、最新の詳細診断情報に基づくフィールド機器の現在の状態に応じて、巡回条件を最適化する。例えば、フィールド機器の調子が悪い場合にはそのフィールド機器に対する問合せ（巡回）周期を短くし、問題のないフィールド機器については問合せ（巡回）周期を長くする。具体的な異常が詳細診断情報として示されない場合であっても、ステップＳ２の判断が何度も肯定されるような場合には、異常の予兆と判断し、問合せ（巡回）周期を短くしてもよい。

詳細診断情報の量および質の向上に応じて、より多元的な巡回条件の自動調整が可能となる。

また、フィールド機器管理装置で保有する情報を巡回条件に反映させることもできる。例えば、不特定のフィールド機器３１であるポンプが停止していることを示す情報があれば、流量がゼロであることを異常として検出することは無意味となるため、この場合にはそのフィールド機器３１への巡回を中止してもよい。また、製造プロセスの切り替え等の状況に応じて個々のフィールド機器３１のプラント内における重要度が変化するため、プラントの状況変化に応じて個々のフィールド機器３１に対する巡回頻度を変更してもよい。

ステップＳ２１の処理を終了後、ステップＳ２１へ戻り、次の詳細診断情報が取得されるのを待つ。このようにステップＳ２１〜ステップＳ２２の手順を繰り返すことで、詳細診断情報に基づく巡回条件の最適化が繰り返される。

なお、自己診断情報を自主的に通知する機能を有するフィールド機器（例えば、フィールド機器３２）は、異常の発生を機器管理用サーバ５に向けて自主的に通知する。したがって、このようなフィールド機器に対しては自己診断情報の問合せを行わず、自主的な自己診断情報の通知があった場合に、図３のステップＳ１１〜１４およびステップＳ２１〜ステップＳ２２に相当する処理を実行している。これにより、本実施形態では、自己診断情報の自主的な通知機能の有無に関わり無く、フィールド機器の自己診断情報を同様に取り扱うことができる。

以上説明したように、本実施形態では、自己診断情報の自主的な通知機能のないフィールド機器に対し自己診断情報の問合せを実行し、自己診断情報を取得するので、煩雑な作業を要求されることなくフィールド機器の状態を常時監視できる。また、巡回条件を適切に設定することにより、個々のフィールド機器に対する問合せを適切な頻度で実行できる。また、収集された自己診断情報が、対応するフィールド機器の異常を示す場合に、その自己診断情報に基づくメッセージやその関連情報を作成するので、メッセージや関連情報を機器管理などのために有効に利用できる。

本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、自己診断情報を用いてフィールド機器の管理を行う場合に、広く適用することができる。

本実施形態のフィールド機器管理装置が適用されるプラント制御システムの構成を示すブロック図。 本実施形態のフィールド機器管理装置を機能的に示すブロック図。 本実施形態のフィールド機器管理装置の動作手順を示すフローチャート。

符号の説明

５ 機器管理用サーバ
１０１ 問合せ手段
１０２ 取得手段
１０３ 巡回条件変更手段
１０４ メッセージ作成手段
１０５ 関連情報作成手段
１０６ 送信手段

Claims (12)

1. フィールド機器からの情報を収集してフィールド機器を管理するフィールド機器管理装置において、
   フィールド機器に対して自己診断情報の問合せを実行する問合せ手段と、
   前記問合せに応じて前記フィールド機器から送信された、自己診断情報を取得する取得手段と、
   を備えることを特徴とするフィールド機器管理装置。
2. 前記問合せ手段は、予め定義された巡回条件に従ってフィールド機器に対する問合せを実行することを特徴とする請求項１に記載のフィールド機器管理装置。
3. 取得された前記自己診断情報に応じて前記巡回条件を変更する巡回条件変更手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のフィールド機器管理装置。
4. 収集された前記自己診断情報が、対応するフィールド機器の異常を示す場合に、その自己診断情報に基づくメッセージを作成するメッセージ作成手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィールド機器管理装置。
5. 作成された前記メッセージの重要度、そのメッセージの通知先、または異常に対応するための推奨行動の少なくともいずれかを、前記メッセージに関連する情報として作成する関連情報作成手段を備えることを特徴とする請求項４に記載のフィールド機器管理装置。
6. 作成された前記メッセージを所定の相手先に送信する送信手段を備えることを特徴とする請求項４または５に記載のフィールド機器管理装置。
7. フィールド機器からの情報を収集してフィールド機器を管理するフィールド機器管理方法において、
   フィールド機器に対して自己診断情報の問合せを実行するステップと、
   前記問合せに応じて前記フィールド機器から送信された、自己診断情報を取得するステップと、
   を備えることを特徴とするフィールド機器管理方法。
8. 前記問合せを実行するステップでは、予め定義された巡回条件に従ってフィールド機器に対する問合せを実行することを特徴とする請求項７に記載のフィールド機器管理方法。
9. 取得された前記自己診断情報に応じて前記巡回条件を変更するステップを備えることを特徴とする請求項８に記載のフィールド機器管理方法。
10. 取得された前記自己診断情報が、対応するフィールド機器の異常を示す場合に、その自己診断情報に基づくメッセージを作成するステップを備えることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載のフィールド機器管理方法。
11. 作成された前記メッセージの重要度、そのメッセージの通知先、または異常に対応するための推奨行動の少なくともいずれかを、前記メッセージに関連する情報として作成するステップを備えることを特徴とする請求項１０に記載のフィールド機器管理方法。
12. 作成された前記メッセージを所定の相手先に送信するステップを備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載のフィールド機器管理方法。
    

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