JP2007094801A - フィールド機器管理システムおよびフィールド機器管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 機器固有のアプリケーションを機器ごとにプラグインアプリケーション化する必要をなくすことで、開発や保守の負担を大幅に低減できるフィールド機器管理システムおよびフィールド機器管理方法を提供する。
【解決手段】 アプリケーションソフトウェアを用いてフィールド機器との間で通信を実行してフィールド機器を管理するフィールド機器管理システムである。仮想アプリケーション機構１は、対象アプリケーション３０を特定する情報を取得して対象アプリケーション３０を起動するとともに、通信対象となる対象ＨＡＲＴ機器５を特定する情報を取得する。仮想ドライバ機構２は、仮想アプリケーション機構１により取得された対象ＨＡＲＴ機器５を特定する情報を受け取り、その情報に基づいて、対象アプリケーション３０による対象ＨＡＲＴ機器５との間の通信を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アプリケーションソフトウェアを用いてフィールド機器との間で通信を実行してフィールド機器を管理するフィールド機器管理システム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（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。

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機器はコンピュータ上の機器固有のアプリケーションとの間で通信を実行し、パラメータ等を管理する。とくに個々の機器ごとにパラメータの扱い方が異なるような機器、例えば、バルブポジショナの調整等には、機器固有のアプリケーション（アプリケーションソフトウェア）の利用が不可欠となっている。

特開２００２−４１１３９号公報

森宏、他３名「機器管理パッケージ"ＰＲＭ"」、横河技報、横河電機株式会社、２００１年、第４５巻、第３号、ｐ．１５３−１５６

図５に示すように、機器固有のアプリケーション３０は、コンピュータ上のシリアルポート(ＣＯＭポート)に接続されたＨＡＲＴモデム５１等を経由して、ＨＡＲＴ機器５とＨＡＲＴ信号によって通信する。機器固有のアプリケーション３０の構成や機能は提供ベンダにより異なるが、ここでは代表的な例を示している。機器固有のアプリケーション３０は、コンピュータのＯＳで提供されている一般的なＣＯＭポートドライバ５２およびＨＡＲＴモデム５１を介して、ＨＡＲＴ機器５と接続される。ＨＡＲＴモデム５１は、ＨＡＲＴ信号とシリアル信号(RS-232C)を変換する。

このような機器固有のアプリケーション３０を上記フィールド機器管理システムと協調して動作させる場合には、図６に示すように、フィールド機器管理システムが提供するプラグインアプリケーションライブラリインタフェースに合わせて、機器固有のアプリケーション３０を改造し、これをフィールド機器管理システムのプラグインアプリケーション３１として動作させる。

図６に示す機器管理クライアント２０Ｂは、フィールド機器管理システムのユーザインタフェースとして機能する。プラグインアプリケーション３１は、機器固有のアプリケーション３０に相当する機能を担い、プラグインアプリケーションライブラリ３は、プラグインアプリケーション３１に対してＨＡＲＴ機器５との通信インタフェースやデータベースの情報を提供する。図６のフィールド通信サーバ６はフィールド制御システムに接続されたＨＡＲＴ機器５と通信するための機構である。図６のデータベースサーバ７は履歴情報などを二次記憶装置７１に保管する。

プラグインアプリケーション３１は、機器管理クライアント２０Ｂから受け取った起動引数を介して「機器ＩＤ」，「機器タグ」、「デバイスパス」を取得し、これらを用いてプラント制御システムに接続されたＨＡＲＴ機器５と通信を行う。「機器ID」とは機器に固有な識別番号であり、「機器タグ」とは機器を識別するための論理名称であり、「デバイスパス」とはＨＡＲＴ機器５までの経路情報である。

このような機器固有のアプリケーション３０を改造してプラグインアプリケーション３１を作成することで、ＨＡＲＴ機器５をフィールド機器管理システムに接続した環境の下で、実質的に機器固有のアプリケーション３０を使用できる。これにより、すべてのデータをフィールド機器管理システムにおいて一元管理化できるなどの利点が得られる。

しかし、機器固有のアプリケーション３０に改造を加える方式では、機器ごとにそれぞれアプリケーションの改造を行う必要があり、機器導入時の開発負担や機器導入後の保守のための負担は多大なものとなる。

本発明の目的は、機器固有のアプリケーションを機器ごとにプラグインアプリケーション化する必要をなくすことで、開発や保守の負担を大幅に低減できるフィールド機器管理システム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システムは、アプリケーションソフトウェアを用いてフィールド機器との間で通信を実行してフィールド機器を管理するフィールド機器管理システムにおいて、対象アプリケーションソフトウェアを特定する情報を取得して前記対象アプリケーションソフトウェアを起動するとともに、通信対象となる対象フィールド機器を特定する情報を取得する仮想アプリケーション手段と、前記仮想アプリケーション手段により取得された前記対象フィールド機器を特定する前記情報を受け取り、その情報に基づいて、前記対象アプリケーションソフトウェアによる前記対象フィールド機器との間の通信を実行する仮想ドライバ手段と、を備えることを特徴とする。
このフィールド機器管理システムによれば、対象アプリケーションソフトウェアを特定する情報を取得して対象アプリケーションソフトウェアを起動するとともに、対象フィールド機器を特定する上記情報を受け取り、その情報に基づいて、対象アプリケーションソフトウェアによる対象フィールド機器との間の通信を実行するので、アプリケーションソフトウェアをプラグインアプリケーション化することなく、フィールド機器を管理できる。

前記仮想ドライバ手段は、前記対象アプリケーションソフトウェアからの情報、および対象フィールド機器からの情報を解析する解析部と、前記解析部と前記対象アプリケーションソフトウェアとの間で情報をやり取りするシリアルポートドライバインタフェースと、を備え、シリアルポートドライバとして動作してもよい。

前記対象フィールド機器は、ＨＡＲＴ機器であってもよい。

本発明のフィールド機器管理方法は、アプリケーションソフトウェアを用いてフィールド機器との間で通信を実行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、対象アプリケーションソフトウェアを特定する情報を取得して前記対象アプリケーションソフトウェアを起動するとともに、通信対象となる対象フィールド機器を特定する情報を取得するステップと、取得された前記対象フィールド機器を特定する前記情報を受け取り、その情報に基づいて、前記対象アプリケーションソフトウェアによる前記対象フィールド機器との間の通信を実行するステップと、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、対象アプリケーションソフトウェアを特定する情報を取得して対象アプリケーションソフトウェアを起動するとともに、対象フィールド機器を特定する上記情報を受け取り、その情報に基づいて、対象アプリケーションソフトウェアによる対象フィールド機器との間の通信を実行するので、アプリケーションソフトウェアをプラグインアプリケーション化することなく、フィールド機器を管理できる。
前記対象フィールド機器は、ＨＡＲＴ機器であってもよい。

本発明のフィールド機器管理システムによれば、対象アプリケーションソフトウェアを特定する情報を取得して対象アプリケーションソフトウェアを起動するとともに、対象フィールド機器を特定する上記情報を受け取り、その情報に基づいて、対象アプリケーションソフトウェアによる対象フィールド機器との間の通信を実行するので、アプリケーションソフトウェアをプラグインアプリケーション化することなく、フィールド機器を管理できる。

以下、図１〜図４を参照して、本発明によるフィールド機器管理システム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、本実施形態のフィールド機器管理システムでは、プラグイン仮想環境機構を設けることで、機器固有のアプリケーション（アプリケーションソフトウェア）をフィールド機器ごとに個別に改造する必要性を解消している。

プラグイン仮想環境機構１０は、機器管理クライアント２０からの要求を受け付ける仮想アプリケーション機構１と、ＣＯＭポートドライバとして動作する仮想ドライバ機構２と、を備える。

図１に示す機器管理クライアント２０は、フィールド機器管理システムのユーザインタフェースとして機能する。プラグインアプリケーションライブラリ３は、プラグイン仮想環境機構１０に対してＨＡＲＴ機器５との通信インタフェースやデータベースの情報を提供する。フィールド通信サーバ６はフィールド制御システムに接続されたＨＡＲＴ機器５と通信するための機構である。なお、フィールド制御システムは、プラントに配置されたフィールド機器（ＨＡＲＴ機器５を含む）をプラント稼動時に自動制御するシステムである。データベースサーバ７は履歴情報などを二次記憶装置７１に保管する。

次に、本実施形態のフィールド機器管理システムの動作について説明する。

機器固有のアプリケーション３０を起動させる場合、機器管理クライアント２０は起動引数付きでプラグイン仮想環境機構１０の仮想アプリケーション機構１を呼び出す。起動因数は、対象となるＨＡＲＴ機器５との通信に必要な「機器ＩＤ」、「機器タグ」、「デバイスパス」を示している。「機器ＩＤ」とはＨＡＲＴ機器５に固有な識別番号であり、「機器タグ」とはＨＡＲＴ機器５を識別するための論理名称であり、「デバイスパス」とはＨＡＲＴ機器５までの経路情報である。

図２は仮想アプリケーション機構１の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、仮想アプリケーション機構１が起動因数を受け取った場合に開始される。

図２のステップＳ１では、仮想アプリケーション機構１は、機器管理クライアント２０から受け取った起動引数をプラグイン仮想環境機構１０の仮想ドライバ機構２に渡す。ステップＳ２では、登録済みアプリケーション名の中から、機器管理クライアント２０から受け取った起動引数で特定されるアプリケーション名を取得する。ステップＳ３では、取得されたアプリケーション名の機器固有のアプリケーション３０を呼び出し、起動する。ステップＳ４では、起動されたアプリケーション３０の終了を待って、処理を終了する。

ステップＳ３において起動された機器固有のアプリケーション３０は、プラグイン仮想環境機構１０の仮想ドライバ機構２へ通信要求を出す。仮想ドライバ機構２は、仮想アプリケーション機構１から受け取った起動引数に基づいて、通信対象となるＨＡＲＴ機器５の「デバイスパス」を取得し、ＣＯＭドライバ（仮想ドライバ）として動作する。仮想ドライバ機構２は、ＣＯＭドライバとして、プラグインアプリケーションライブラリ３を介してフィールド制御システムに接続されたＨＡＲＴ機器５にアクセスする。

なお、上記の例では、起動引数を用いることで、通信対象となるＨＡＲＴ機器５を特定している。しかし、フィールド制御システムに接続された多数のＨＡＲＴ機器５の中から通信対象となるＨＡＲＴ機器５を特定するための「デバイスパス」を、仮想ドライバ機構２が受け取ることで、対応するＨＡＲＴ機器５にアクセス可能とできればよく、ＨＡＲＴ機器５を特定する方法は限定されない。

図３は仮想ドライバ機構２の機能を示すブロック図である。

図３に示すように、仮想ドライバ機構２は、ＯＳの規約として規定されるＣＯＭポートドライバインタフェース２１と、ＣＯＭポートドライバインタフェース２１を介してコマンドを受け付けるＨＡＲＴコマンド受付機構２２と、ＨＡＲＴコマンド受付機構２２で受け付けたコマンドを解析するＨＡＲＴコマンド解析機構２３と、ＨＡＲＴコマンド解析機構２３が受けたＨＡＲＴ機器５側からの情報に基づいてＨＡＲＴ応答コマンドを生成するＨＡＲＴコマンド返送機構２４と、仮想アプリケーション機構１から上記起動引数を受け付ける引数受付機構２５と、を備える。

ＣＯＭポートドライバインタフェース２１を介して得られるＨＡＲＴコマンドには、ＨＡＲＴ通信規約で規定されたプリアンブルと呼ばれる信号同期のためのコードが連続して複数付加されているため、ＨＡＲＴコマンド受付機構２２によりこうした不要なコードやチェックサムを削除する。その後、ＨＡＲＴコマンド解析機構２３によりＨＡＲＴコマンドの内容を解析する。

ＨＡＲＴコマンドの詳細な情報は機器毎に変更可能であるものの、基本構成はＨＡＲＴ通信規約でフォーマットを含め規定されており、例えばコマンド「４１」は機器に自己診断を実行させる、コマンド「４８」は自己診断の結果を機器から取得すると規定されている。このような規定に基づいてＨＡＲＴコマンドの内容を解析することと、引数受付機構２５によりあらかじめデバイスパスを受け取っておくことで、ＨＡＲＴコマンド解析機構２３が所定の機器固有のアプリケーション３０（図１）を呼び出すことが可能となる。例えば、ＨＡＲＴコマンドおよびデバイスパスに基づいて、ＨＡＲＴ機器５に対する操作履歴を残し、かつフィールド制御システムに接続されたＨＡＲＴ機器５にアクセスするなどの処理が実行できる。また、その実行結果をＨＡＲＴコマンド解析機構２３が受けることにより、逆にＨＡＲＴコマンド返送機構２４でＨＡＲＴ応答コマンドを作り出し、ＣＯＭポートドライバインタフェース２１を介して、起動している所定の機器固有のアプリケーション３０（図１）に返送することもできる。

ところで、ＨＡＲＴ通信協会が提唱する規約により、機種によって異なるＨＡＲＴ機器固有の情報がバイナリファイルとして提供される。ＨＡＲＴ機器固有の情報にはＨＡＲＴコマンド定義情報(詳細フォーマットやパラメータの定義情報)が含まれており、ＨＡＲＴコマンド解析機構２３には、このＨＡＲＴ機器固有の情報を解析し上位アプリケーションが必要とする情報を取り出す処理を実行する機構が備えられている。ＨＡＲＴ機器の機種によって異なるＨＡＲＴコマンドの詳細情報を得ることで、正確な通信履歴を残すことができるなどの利点があり、本実施形態においてこの機構を併せて利用することも可能である。

以上のように、本実施形態では、仮想アプリケーション機構１および仮想ドライバ機構２を有するプラグイン仮想環境機構１０を設けている。このため、個々のアプリケーション３０に何ら手を加えることなく、複数の機器固有のアプリケーション３０のうち必要なアプリケーションを動かすことが可能となる。すなわち、各アプリケーション３０のプラグインアプリケーションを作成した場合と同様の操作を、機器管理クライアント２０を介して実行することで、任意の機器固有のアプリケーション３０を利用できる。

このように、機器固有のアプリケーション３０がそのままの状態で動作可能となるため、機器ごとの個別のプラグインアプリケーション化の開発が不要となり、開発負担を大幅に低減できる。また、機器管理クライアント２０、プラグインアプリケーションライブラリ３、フィールド通信サーバ６およびデータベースサーバ７（図６）を修正する必要もない。

また、個別のプラグインアプリケーション化を既に実施したプラグインアプリケーション３１（図１）についても、手を加えていない機器固有のアプリケーション３０と同様、プラグイン仮想環境機構で動作の相違を吸収できる。このため、プラグインアプリケーション３１が混在していても問題がなく、機器管理クライアントから見て、いずれのアプリケーションも等価の仮想アプリケーションとして機能させることができる。

なお、図６において、機器管理クライアント２０Ｂは、もともとプラグインアプリケーション３１を起動するために、登録されたプラグインアプリケーション３１の名称等を取得する機構を備えている。このため、あらかじめプラグインアプリケーション３１の代わりに仮想アプリケーション機構１（図１）を登録しておくことでその機構を利用できる。例えば、実装例としては仮想アプリケーション機構１のデータをレジストリに設定しておき、起動に際してその値を読むなどの方法が考えられる。

図４はＨＡＲＴマルチプレクサに接続された複数のＨＡＲＴ機器と通信する場合の構成例を示すブロック図である。

機器固有アプリケーションを用いた通信方法として、市販されているＨＡＲＴモデムを介した１対１通信によりＨＡＲＴ機器と通信する方法の他、市販のＨＡＲＴマルチプレクサに接続された複数のＨＡＲＴ機器と通信する方法がある。本発明を適用することで、ＨＡＲＴモデム接続だけに対応した機器固有アプリケーションを全く改造することなく、ＨＡＲＴマルチプレクサ対応アプリケーションと等価のアプリケーションを簡単に獲得することができる。

図４に示すように、複数のＨＡＲＴ機器５が、プラグイン仮想環境機構１０ＡとＨＡＲＴマルチプレクサ８およびＨＡＲＴマルチプレクサアクセスライブラリ３Ａを介して接続される。プラグイン仮想環境機構１０Ａは、仮想アプリケーション機構１Ａおよび仮想ドライバ機構２Ａを備える。また、対象ＨＡＲＴ機器５を特定するための対象機器選択クライアント５０が設けられている。このような構成により、機器固有のアプリケーション３０を改造することなく、ＨＡＲＴマルチプレクサ８に接続された複数のＨＡＲＴ機器５と通信することが可能となる。

図４の例では、対象機器選択クライアント５０は新規に作成する必要があるが、対象ＨＡＲＴ機器５を特定するための情報だけを作業者が入力でき、かつ、その入力情報を起動引数にして仮想アプリケーション機構１Ａを起動できるだけの機能しか必要ない。また、図４のＨＡＲＴマルチプレクサアクセスライブラリ３Ａは図１のプラグインアプリケーションライブラリ３に対応しており、新規に開発する必要がある。しかし、これはマルチプレク８に接続された多数のＨＡＲＴ機器５を選択するためのマルチプレクサコマンドを提供する程度の簡素なライブラリである。図４の仮想ドライバ機構２Ａは、図１の仮想ドライバ機構２に対し、ＨＡＲＴマルチプレクサアクセスライブラリ３Ａに対応させるための多少の修正を加えたものである。したがって、図４の構成を得るための開発負担は小さいものである。

以上のように、図４の構成では、仮想アプリケーション機構１Ａおよび仮想ドライバ機構２Ａを有するプラグイン仮想環境機構１０Ａを設けているので、個々のアプリケーションに何ら手を加えることなく、複数の機器固有のアプリケーション３０のうち必要なアプリケーションを動かすことが可能となる。そして、起動したアプリケーションにより、ＨＡＲＴマルチプレクサ８に接続された複数のＨＡＲＴ機器５の中の任意の機器と通信できる。

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、フィールド機器を管理するシステムに対し、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システムの構成を示すブロック図。 仮想アプリケーション機構の処理手順を示すフローチャート。 仮想ドライバ機構の機能を示すブロック図。 ＨＡＲＴマルチプレクサに接続された複数のＨＡＲＴ機器と通信する場合の構成例を示すブロック図。 機器固有のアプリケーションによりフィールド機器との通信を実行するための構成例を示す図。 プラグインアプリケーションによりフィールド機器との通信を実行するための構成例を示す図。

符号の説明

１ 仮想アプリケーション機構（仮想アプリケーション手段）
２ 仮想ドライバ機構（仮想ドライバ手段）
２１ ＣＯＭポートドライバインタフェース（シリアルポートドライバインタフェース）
２３ ＨＡＲＴコマンド解析機構（解析部）

Claims (5)

1. アプリケーションソフトウェアを用いてフィールド機器との間で通信を実行してフィールド機器を管理するフィールド機器管理システムにおいて、
   対象アプリケーションソフトウェアを特定する情報を取得して前記対象アプリケーションソフトウェアを起動するとともに、通信対象となる対象フィールド機器を特定する情報を取得する仮想アプリケーション手段と、
   前記仮想アプリケーション手段により取得された前記対象フィールド機器を特定する前記情報を受け取り、その情報に基づいて、前記対象アプリケーションソフトウェアによる前記対象フィールド機器との間の通信を実行する仮想ドライバ手段と、
   を備えることを特徴とするフィールド機器管理システム。
2. 前記仮想ドライバ手段は、
   前記対象アプリケーションソフトウェアからの情報、および対象フィールド機器からの情報を解析する解析部と、
   前記解析部と前記対象アプリケーションソフトウェアとの間で情報をやり取りするシリアルポートドライバインタフェースと、
   を備え、シリアルポートドライバとして動作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システム。
3. 前記対象フィールド機器は、ＨＡＲＴ機器であることを特徴とする請求項１または２に記載のフィールド機器管理システム。
4. アプリケーションソフトウェアを用いてフィールド機器との間で通信を実行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、
   対象アプリケーションソフトウェアを特定する情報を取得して前記対象アプリケーションソフトウェアを起動するとともに、通信対象となる対象フィールド機器を特定する情報を取得するステップと、
   取得された前記対象フィールド機器を特定する前記情報を受け取り、その情報に基づいて、前記対象アプリケーションソフトウェアによる前記対象フィールド機器との間の通信を実行するステップと、
   を備えることを特徴とするフィールド機器管理方法。
5. 前記対象フィールド機器は、ＨＡＲＴ機器であ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方法。
   

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