JP2007080194A - 制御システム及び制御システムのパラメータ設定方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 人為的ミスを抑制可能な高信頼の制御システム及び制御システムのパラメータ設定方法を提供する。
【解決手段】 フィールドネットワークに接続される複数のフィールド機器と、前記フィールドネットワークに選択的に接続され、前記フィールド機器をコントロールする携帯可能なフィールドターミナルと、前記フィールドネットワークに接続され、前記フィールド機器をコントロールする上位システムと、前記上位システムに接続され、前記各フィールドターミナルの固有識別情報一覧を予め格納する上位データベースとを備え、前記上位システムは、前記フィールドターミナルから入力される設定権限要求情報と前記固有識別情報一覧に基づき前記フィールドターミナルを認証するとともに、この認証と前記フィールド機器から入力されるアラーム情報に基づき設定権限譲渡情報を生成し、前記フィールド機器と前記フィールドターミナルは、前記設定権限譲渡情報に基づきパラメータ設定の通信を行うことを特徴とする制御システム。
【選択図】 図1

Description

本発明は、伝送器や流量計等のフィールド機器とハンドヘルドターミナル等のフィールドターミナルとを備えた制御システム及び制御システムのパラメータ設定方法に関し、特に、信頼性の高い制御システム及び制御システムのパラメータ設定方法に関する。
従来の制御システムには、フィールドターミナルを備えるものもある(例えば、特許文献1参照)。
図4は、従来の制御システムの一例を示す構成図である。
フィールド機器11は、所定の現場(フィールド)に設置され、フィールドネットワーク12に接続される。そして現場では、フィールド機器11に対し、設置や保守の目的で、パラメータ確認、監視、校正、調整を実施することがしばしばある。
フィールドターミナル(ハンドヘルドターミナル)13は携帯可能に構成されていて、フィールドネットワーク12に必要に応じて選択的に接続される。また、フィールドターミナル13は、フィールド機器11から測定値、警報等の情報を得る情報収集機能とともにパラメータ設定機能を有し、フィールド機器11のパラメータ設定、調整を行う。このようにして、フィールドターミナル13は、フィールド機器11をコントロールする。
上位システム14は、所定の場所に設置され、フィールドネットワーク12に接続される。また、上位システム14は、フィールド機器11から測定値、警報等の情報を得るとともに、フィールド機器11のパラメータ設定、調整を行う。このようにして、上位システム14は、フィールド機器11をコントロールする。
そして、上位システム14とフィールドターミナル13との間の通信は、HART通信やフィールドバス通信等で行われる。
このような図4の従来例の動作を説明する。
まず、フィールド機器11は、各種のアラーム情報を生成し、フィールドネットワーク12を介して上位システム14に送信する(ステップS1)。
作業員は、フィールド機器11から入力されるアラーム情報に基づき、フィールドターミナル13を携帯して現場に出向く。そして、作業員は、現場でフィールドターミナル13をフィールドネットワーク12に接続する。
次に、作業員は、現場でフィールドターミナル13を使用して、フィールド機器11のパラメータ確認、監視、校正、調整等を実施する。即ち、作業員は、フィールド機器11からのアラーム情報に基づき、フィールドターミナル13を使用してフィールド機器11をコントロールする(ステップ5)。
作業員は、フィールド機器11に対するコントロール作業を終えると、フィールドターミナル13をフィールドネットワーク12から切り離す。
特開2002−008176号公報
しかしながら、このような図4の従来例では、作業員等の人為的ミスを防止する対策が施されていない。人為的ミスにより、フィールド機器11が誤った設定になる場合があるという課題がある。特に、フィールドターミナル13によって、フィールド機器11が誤った設定に調整される場合があるという課題がある。
さらに、第3者が不正にフィールド機器11の設定を変更する場合があるという課題もある。
本発明の目的は、これらの課題を解決するものであり、人為的ミスを抑制可能な高信頼の制御システム及び制御システムのパラメータ設定方法を提供することにある。
このような目的を達成する本発明は、次の通りである。
(1) フィールドネットワークに接続される複数のフィールド機器と、前記フィールドネットワークに選択的に接続され、前記フィールド機器をコントロールする携帯可能なフィールドターミナルと、前記フィールドネットワークに接続され、前記フィールド機器をコントロールする上位システムと、前記上位システムに接続され、前記各フィールドターミナルの固有識別情報一覧を予め格納する上位データベースとを備え、前記上位システムは、前記フィールドターミナルから入力される設定権限要求情報と前記固有識別情報一覧に基づき前記フィールドターミナルを認証するとともに、この認証と前記フィールド機器から入力されるアラーム情報に基づき設定権限譲渡情報を生成し、前記フィールド機器と前記フィールドターミナルは、前記設定権限譲渡情報に基づきパラメータ設定の通信を行うことを特徴とする制御システム。
(2)前記フィールド機器は、前記各フィールドターミナルの固有識別情報一覧を予め格納するフィールドデータベースを備え、前記フィールドターミナルは、前記設定権限譲渡情報に基づきパラメータ設定情報を生成し、前記フィールド機器は、前記パラメータ設定情報と前記フィールドデータベースの固有識別情報一覧から前記フィールドターミナルを認証することを特徴とする(1)記載の制御システム。
(3)前記上位システムは、前記アラーム情報と前記設定権限要求情報と前記前記設定権限譲渡情報の履歴管理を行うことを特徴とする(2)記載の制御システム。
(4)フィールドネットワークに接続される複数のフィールド機器と、前記フィールドネットワークに選択的に接続され、前記フィールド機器をコントロールする携帯可能なフィールドターミナルと、前記フィールドネットワークに接続され、前記フィールド機器をコントロールする上位システムとを備えた制御システムのパラメータ設定方法であって、前記各フィールドターミナルの固有識別情報一覧を予め上位データベースに格納するステップ、前記上位システムが、前記フィールドターミナルから入力される設定権限要求情報と前記固有識別情報一覧に基づき前記フィールドターミナルを認証するとともに、この認証と前記フィールド機器から入力されるアラーム情報に基づき設定権限譲渡情報を生成するステップ、前記フィールド機器と前記フィールドターミナルが、前記設定権限譲渡情報に基づきパラメータ設定の通信を行うステップ、を含むことを特徴とする制御システムのパラメータ設定方法。
(5)フィールドネットワークに接続される複数のフィールド機器と、前記フィールドネットワークに選択的に接続され、前記フィールド機器をコントロールする携帯可能なフィールドターミナルと、前記フィールドネットワークに接続され、前記フィールド機器をコントロールする上位システムとを備えた制御システムのパラメータ設定方法であって、前記各フィールドターミナルの固有識別情報一覧を予め上位データベースに格納し、前記各フィールドターミナルの固有識別情報一覧を予め前記フィールド機器内のフィールドデータベースに格納するステップ、前記上位システムが、前記フィールドターミナルから入力される設定権限要求情報と前記固有識別情報一覧に基づき前記フィールドターミナルを認証するとともに、この認証と前記フィールド機器から入力されるアラーム情報に基づき設定権限譲渡情報を生成するステップ、前記フィールドターミナルが前記設定権限譲渡情報に基づきパラメータ設定情報を生成するステップ、前記フィールド機器が前記パラメータ設定情報と前記フィールドデータベースの固有識別情報一覧とから前記フィールドターミナルを認証するステップ、を含むことを特徴とする制御システムのパラメータ設定方法。
本発明によれば次のような効果がある。
人為的ミスを抑制可能な高信頼の制御システム及び制御システムのパラメータ設定方法を提供できる。また、不正なアクセスから保護できる。
以下に図1に基づいて本発明を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施例を示す構成図である。図4の従来例と同一の要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図1の実施例の特徴は、上位データベース15の構成にある。
上位データベース15は、例えばEEPROMやFlashROM等の不揮発性記憶素子で形成され、上位システム14と接続される。そして、上位データベース15は、各フィールドターミナル13の固有識別情報一覧(リスト)を予め格納(登録)する。
上位データベース15は、例えば、権限委譲フラグと機器ID情報とタグ情報とアドレス情報とから形成されるリストを予め備える。ここで、機器IDは、それぞれのフィールド機器11及びそれぞれのフィールドターミナル13が固有に有する識別情報である。タグ及びアドレスは、フィールドネットワーク12における識別情報であり、機器IDとタグとアドレスとはそれぞれ一意となる。なお、初期状態において、権限委譲のフラグは全て空白とする。
具体的には、上位データベース15において、例えば、機器IDの情報「5945430003XXXXXXX」と、タグの情報「TTT1002」と、アドレスの情報「0xF4」とが対応する。
さらに、上位データベース15は、例えば、機器IDの情報「5945430003XXXXXXX」に係る情報と機器IDの情報「5945430005XXXXXXX」に係る情報と機器IDの情報「5945430004XXXXXXX」に係る情報との3種類の情報が格納されている。
フィールドターミナル(ハンドヘルドターミナル)13は、設定権限機能とパラメータ設定機能とを備える。
フィールドターミナル13は、設定権限機能が有効のとき、フィールド機器11との間でパラメータ設定の通信を行う。また、フィールド機器11のパラメータ設定や調整を行うためのパラメータ設定情報を生成する。
なお、設定権限機能が無効のときは、フィールド機器11との間でのパラメータ設定の通信を行なわず、パラメータ設定情報を生成しない。
このような図1の実施例の動作を説明する。
はじめに、各フィールドターミナル13の固有識別情報一覧を予め上位データベース15に格納するステップを実行する。
次に、フィールド機器11がアラーム情報を生成するステップS1を実行する。このアラーム情報は、フィールドネットワーク12を介して上位システム14に伝達される。
また、このアラーム情報は、フィールド機器11に関する機器ID情報、タグ情報、アドレス情報等を備える。そして、フィールドターミナル13及び上位システム14は、アラーム情報により、いずれのフィールド機器11がアラーム情報を生成したのかを識別する。
作業員は、フィールド機器11から入力されるアラーム情報に基づき、フィールドターミナル13を携帯して現場に出向く。そして、作業員は、現場でフィールドターミナル13をフィールドネットワーク12に接続する。
次に、フィールドターミナル13は、設定権限要求情報を生成するステップS2を実行する。この設定権限要求情報は、フィールドネットワーク12を介して上位システム14に伝達される。なお、この設定権限要求情報は、フィールドターミナル13に関する機器ID情報、タグ情報、アドレス情報等を備える。
次に、上位システム14による認証ステップS3を実行する。上位システム14は、フィールドターミナル13からの設定権限要求情報と上位データベース15のリストとを比較し、設定権限要求情報を生成したフィールドターミナル13を特定する。詳しくは、機器ID情報、タグ情報、アドレス情報が一致するものを調べる。一致するものがない場合には、不正な設定権限要求情報が生じたものとして処理する。このようにして、上位システム14はフィールドターミナル13を認証する。
上位システム14は、フィールドターミナル13を正しく認証すると、これに対応する権限委譲のフラグ「1」を設定する。具体的には、例えば、機器IDの情報「5945430005XXXXXXX」、タグの情報「SETTING」、アドレスの情報「0xFC」に対応するフィールドターミナル13を認証し、これに対応する権限委譲のフラグ「1」を設定する。
ここで、権限委譲フラグ「1」が重複して発生しないようにする。詳しくは、既に権限委譲フラグが「1」となっているときは、新たな権限委譲フラグ「1」は生成しないように処理する。
また、この認証とフィールド機器11からのアラーム情報に基づき、設定権限譲渡情報を生成するステップS4を実行する。そして、この設定権限譲渡情報は、フィールドネットワーク12を介してフィールドターミナル13に伝達される。即ち、上位システム14は、特定のフィールドターミナル13に対して、パラメータ設定許可の権限を委譲する(チェックアウト)。
さらに、フィールド機器11とフィールドターミナル13とが、設定権限譲渡情報に基づきパラメータ設定の通信を行うステップS5を実行する。詳しくは、フィールドターミナル13は、この設定権限譲渡情報に基づきパラメータ設定情報を生成する。そして、このパラメータ設定情報は、フィールドネットワーク12を介してアラーム情報を生成したフィールド機器11に伝達される。
こうして、フィールドターミナル13は、フィールド機器11に対してパラメータ確認、監視、校正、調整を実施する。
フィールドターミナル13は、フィールド機器11に対するコントロール作業が終了すると、上位システムに14に権限を開放する旨の連絡をするステップS6を実行する。こうして、フィールドターミナル13は、設定権限譲渡情報による権限を開放する(チェックイン)。
また、上位システム14は、対応する上位データベース15のフラグを空白にする。具体的には、例えば、機器IDの情報「5945430005XXXXXXX」、タグの情報「SETTING」、アドレスの情報「0xFC」に対応する権限委譲のフラグ「 」を設定する。
そして、作業員は、フィールドターミナル13をフィールドネットワーク12から切り離す。
図1の実施例によれば、フィールド機器11に対する不正なコントロールが抑制され、フィールド機器11は特定のフィールドターミナル13からのみコントロールされることになる。
このように、図1の実施例は信頼性の高い制御システムを提供できる。詳しくは、フィールドターミナル13は、事前に上位データベース15に登録されていないと、フィールド機器11をコントロールできない。また、フィールドターミナル13は、設定権限要求情報を生成する機能がない場合には、フィールド機器11をコントロールできない。
なお、フィールドターミナル13は、フィールド機器11をコントロールできない状態であっても、フィールド機器11からの測定値、警報等の情報を閲覧することだけはできる。
また、フィールド機器11をコントロールできるものは、設定権限譲渡情報を受けたフィールドターミナル13のみであることから、複数のフィールドターミナルから重複してフィールドターミナル13へアクセスされることがなくなる。
さらに、上位システム14は、アラーム情報と設定権限要求情報と前記設定権限譲渡情報、あるいはチェックアウト、チェックイン等の情報についての履歴管理をすることにより、問題が発生した場合に迅速に状況を分析できるようになるため、一層、信頼性の高い制御システムを構築できる。
図1の実施例の動作について図2を用いて説明する。図2は、図1の実施例のパラメータ設定方法を示すフロー図であり、縦軸(上部から下部)は時間の経過を示す。
ステップS01は、上位システム14において、各フィールドターミナル13の固有識別情報一覧を予め上位データベース15に格納するステップである。
ステップS11は、上位システム14がフィールドネットワーク12に接続されているフィールドターミナル13を検索するステップである。
ステップS12は、フィールドターミナル13がフィールドネットワーク12に参加(接続)するステップである。
ステップS13は、フィールドターミナル13が上位システム14の検索に対して応答するステップである。
ステップS14は、フィールドターミナル13がフィールド機器11のパラメータを読み込む(Read)ステップである。
ステップS16は、フィールド機器11がフィールドターミナル13からの読み込みに応答するステップである。
このとき、フィールド機器11とフィールドターミナル13とは、パラメータ設定(Write)の通信はできない。
ステップS21は、フィールドターミナル13が設定権限要求情報を上位システムに伝達するステップである。
ステップS22は、上位システム14による認証のステップである。
ステップS23は、上位システム14が設定権限譲渡情報をフィールドターミナル13に伝達するステップである。つまり、上位システム14は、特定のフィールドターミナル13に対して、パラメータ設定許可の権限を委譲する(チェックアウト)。
ステップS24は、フィールドターミナル13がパラメータ設定情報をフィールド機器11に伝達するステップである。つまり、フィールドターミナル13がパラメータ設定(Write)を行うステップである。
ステップS26は、フィールド機器11がフィールドターミナル13からのパラメータ設定情報に応答するステップである。
ステップS27は、フィールドターミナル13が上位システム14に権限を開放する旨の連絡をするステップである。つまり、フィールドターミナル13は、設定権限譲渡情報による権限を開放する(チェックイン)。
このようにして、図1の実施例はパラメータ設定を行う。
図3は、本発明の他の実施例を示す構成図であり、図1の実施例と同一の要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図3の実施例の特徴は、上位データベース15の構成と、フィールドデータベース16の構成とにある。
フィールドデータベース16は、フィールド機器11の内部に形成され、例えば、EEPROMやFlashROM等の不揮発性記憶素子で形成される。また、フィールドデータベース16は、各フィールドターミナル13の固有識別情報一覧(リスト)を予め格納する。
フィールドデータベース16は、例えば、設定可否判断のフラグと機器IDの情報とタグの情報とアドレスの情報とから形成されるリストを予め備える。ここで、機器IDは、各フィールド機器11及び各フィールドターミナル13に固有の識別情報である。また、タグ及びアドレスはフィールドネットワーク12における識別情報であり、機器IDとタグとアドレスとはそれぞれ一意となる。
上位データベース15には、例えば、機器IDの情報「5945430003XXXXXXX」に係る情報と機器IDの情報「5945430005XXXXXXX」に係る情報と機器IDの情報「5945430004XXXXXXX」に係る情報との3種類の情報が格納されている。
また、フィールドターミナル13は、上位システム14からの設定権限譲渡情報に基づきパラメータ設定情報を生成する。
さらに、フィールド機器11は、このパラメータ設定情報とフィールドデータベース16の固有識別情報一覧に基づきフィールドターミナル13を認証する。
このような図3の実施例の動作を説明する。
はじめに、各フィールドターミナル13の固有識別情報一覧を予めフィールドデータベース16に格納するステップを実行する。
フィールドターミナル13のうち設定権限を得る可能性があるものについては、これに対応する設定可否判断のフラグ「1」を設定する。具体的には、例えば、機器ID情報「5945430005XXXXXXX」、タグ情報「SETTING」、アドレス情報「0xFC」に対応するフィールドターミナルについて、これに対応する設定可否判断フラグ「1」を設定し、機器ID情報「5945430004XXXXXXX」、タグ情報「FT1003」、アドレス情報「0xFF」に対応するフィールドターミナルについて、これに対応する設定可否判断フラグ「1」を設定する。
次に、図3の実施例において、図1の実施例と同様に、ステップS1,S2,S3,S4,S5を実行する。
次に、フィールド機器11は、フィールドターミナル13からのパラメータ設定情報とフィールドデータベース16の固有識別情報一覧に基づきフィールドターミナル13を認証するステップS7を実行する。ここで、パラメータ設定情報は、フィールドターミナル13に関する機器ID情報、タグ情報、アドレス情報等を備える。
フィールド機器11は、フィールドターミナル13からのパラメータ設定情報とフィールドデータベース16の固有識別情報一覧とを比較し、パラメータ設定情報を生成したフィールドターミナル13を特定する。詳しくは、機器ID情報、タグ情報、アドレス情報が一致するものを調べる。そして、一致するものがない場合には、不正なパラメータ設定情報が生じたものとして処理する。
さらに、フィールド機器11は、設定可否判断フラグ「1」を確認する。そして、設定可否判断フラグが「1」でない場合は、不正なパラメータ設定情報が生じたものとして処理する。
このようにして、フィールド機器11はフィールドターミナル13を認証する。フィールド機器11はフィールドターミナル13を正しく認証すると、パラメータ設定情報に基づいて、内部のパラメータ設定、調整を行う。
そして最後に、図1の実施例と同様に、ステップS6を実行する。
このように図3の実施例も図1の実施例と同様に、信頼性の高い制御システムを構築できる。
図3の実施例の動作について図2を用いて説明する。
ステップS02は、フィールド機器11において、各フィールドターミナル13の固有識別情報一覧を予めフィールドデータベース16に格納するステップである。
次に、図1の実施例と同様に、ステップS21,S22,S23,S24を実行する。
ステップS25は、フィールド機器11による認証のステップである。
次に、図1の実施例と同様に、ステップS26,27を実行する。
このようにして、図3の実施例はパラメータ設定を行う。
なお、図3の実施例において、上位データベース15と上位システム14とがそれぞれフィールドネットワーク12を介して接続されるように形成しても実質的に同等の構成となり、同等の作用効果が得られる。
また、図3の実施例では、上位データベース15と上位システム14とが別々に形成されているが、上位データベース15と上位システム14とを一体のハードウエアで形成しても同等の構成となり、同等の作用効果が得られる。
さらに、図3の実施例では、フィールドネットワーク12を介したオンライン通信状態で、上位データベース15及び上位システム14とフィールドターミナル13とが権限委譲するものであるが、上位データベース15及び上位システム14とフィールドターミナル13とがフィールドネットワーク12を介することなく直接接続された状態で権限委譲するものであっても実質的に同等の構成となり、同等の作用効果が得られる。
本発明は、上述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲でさらに多くの変更及び変形を含むものである。
本発明の一実施例を示す構成図である。 図1の実施例のパラメータ設定方法を示すフロー図である。 本発明の他の実施例を示す構成図である。 従来の制御システムを示す構成図である。
符号の説明
11 フィールド機器
12 フィールドネットワーク
13 フィールドターミナル
14 上位システム
15 上位データベース
16 フィールドデータベース

Claims (5)

  1. フィールドネットワークに接続される複数のフィールド機器と、
    前記フィールドネットワークに選択的に接続され、前記フィールド機器をコントロールする携帯可能なフィールドターミナルと、
    前記フィールドネットワークに接続され、前記フィールド機器をコントロールする上位システムと、
    前記上位システムに接続され、前記各フィールドターミナルの固有識別情報一覧を予め格納する上位データベースとを備え、
    前記上位システムは、前記フィールドターミナルから入力される設定権限要求情報と前記固有識別情報一覧に基づき前記フィールドターミナルを認証するとともに、この認証と前記フィールド機器から入力されるアラーム情報に基づき設定権限譲渡情報を生成し、
    前記フィールド機器と前記フィールドターミナルは、前記設定権限譲渡情報に基づきパラメータ設定の通信を行う
    ことを特徴とする制御システム。
  2. 前記フィールド機器は、前記各フィールドターミナルの固有識別情報一覧を予め格納するフィールドデータベースを備え、
    前記フィールドターミナルは、前記設定権限譲渡情報に基づきパラメータ設定情報を生成し、
    前記フィールド機器は、前記パラメータ設定情報と前記フィールドデータベースの固有識別情報一覧から前記フィールドターミナルを認証する
    ことを特徴とする請求項1記載の制御システム。
  3. 前記上位システムは、前記アラーム情報と前記設定権限要求情報と前記前記設定権限譲渡情報の履歴管理を行う
    ことを特徴とする請求項2記載の制御システム。
  4. フィールドネットワークに接続される複数のフィールド機器と、前記フィールドネットワークに選択的に接続され、前記フィールド機器をコントロールする携帯可能なフィールドターミナルと、前記フィールドネットワークに接続され、前記フィールド機器をコントロールする上位システムとを備えた制御システムのパラメータ設定方法であって、
    前記各フィールドターミナルの固有識別情報一覧を予め上位データベースに格納するステップ、
    前記上位システムが、前記フィールドターミナルから入力される設定権限要求情報と前記固有識別情報一覧に基づき前記フィールドターミナルを認証するとともに、この認証と前記フィールド機器から入力されるアラーム情報に基づき設定権限譲渡情報を生成するステップ、
    前記フィールド機器と前記フィールドターミナルが、前記設定権限譲渡情報に基づきパラメータ設定の通信を行うステップ、
    を含むことを特徴とする制御システムのパラメータ設定方法。
  5. フィールドネットワークに接続される複数のフィールド機器と、前記フィールドネットワークに選択的に接続され、前記フィールド機器をコントロールする携帯可能なフィールドターミナルと、前記フィールドネットワークに接続され、前記フィールド機器をコントロールする上位システムとを備えた制御システムのパラメータ設定方法であって、
    前記各フィールドターミナルの固有識別情報一覧を予め上位データベースに格納し、前記各フィールドターミナルの固有識別情報一覧を予め前記フィールド機器内のフィールドデータベースに格納するステップ、
    前記上位システムが、前記フィールドターミナルから入力される設定権限要求情報と前記固有識別情報一覧に基づき前記フィールドターミナルを認証するとともに、この認証と前記フィールド機器から入力されるアラーム情報に基づき設定権限譲渡情報を生成するステップ、
    前記フィールドターミナルが前記設定権限譲渡情報に基づきパラメータ設定情報を生成するステップ、
    前記フィールド機器が前記パラメータ設定情報と前記フィールドデータベースの固有識別情報一覧とから前記フィールドターミナルを認証するステップ、
    を含むことを特徴とする制御システムのパラメータ設定方法。

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