JP2007520784A - 自動フィールドバス装置ロードモード識別 - Google Patents

Abstract

パラメータ書込みメッセージに起因する誤りに対処するためのフィールドバス装置および方法。ロードモード識別子は、パラメータ書込みメッセージがオペレータ起動かプログラム起動かを検出する。連続したパラメータ書込みメッセージ（６４）間の経過時間を決定することによって検出が行われる。プログラム起動の場合、パラメータ書込みの実行に起因する誤りの通信は抑制される。また、この誤りに起因するパラメータ書込み動作の拒絶は、プログラム起動型のプログラム書込みメッセージに対して抑制される。

Description

本発明は、方法およびフィールドバス装置に関し、詳細には、フィールドバス装置への各パラメータのローディングに起因する誤りの取扱いに関する。

ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮフィールドバス仕様書は、フィールドデバイスを含むプロセス制御システムネットワーキングのための通信およびプロセスの制御規格を定義する、公開された一連の仕様書である。それらの仕様書（ＦＦ−１０３、ＦＦ−１３１、ＦＦ−５８１、ＦＦ−８０１、ＦＦ−８１６、ＦＦ−８２１、ＦＦ−８２２、ＦＦ−８７０、ＦＦ−８７５、ＦＦ−８８０、ＦＦ−８９０、ＦＦ−８９１、ＦＦ−８９２、ＦＦ−８９３、ＦＦ−８９４、ＦＦ−９００、ＦＦ−９４０）は、その産業用ネットワーク上の各要素（ホスト、フィールドデバイス、モニタ、ブリッジ、など）の間で通信するための各プロトコルを含む。フィールドデバイスのための各構成パラメータは、構成ツールに関係するデータベース内にそれらを記憶することによって、しばしばフィールドデバイスが使用可能になるのに先立って準備される。

ある程度時間が経過した時点で、フィールドデバイスが設置された後に、一組のパラメータが、「ロード」動作の一部分としてフィールドデバイスに書き込まれることがある。続いて、個々の装置パラメータは、ユーザによって個別に変更されてもよく、フィールドデバイスは、構成データベースからまたは装置データベースの保存されたイメージからそっくりそのまま再ロードされてもよい。しかし、パラメータの新規の値をフィールドデバイスに書き込むとき、プロトコルには、誰がまたは何が書込みをしているのか、あるいはなぜその値が書き込まれているのかについての指示は含まれない。ホストまたは監督要素が、人間のユーザ（オペレータ、技能者、または制御技術者など）のためのエージェントとして、パラメータをフィールドデバイスに書き込むこともある。あるいは、パラメータは、コンピュータベースの監督要素によって実行される、より大きいフィールドデバイス「ロード」動作の一部分としてフィールドデバイスをロードするために使用される一連のパラメータ書込みメッセージの一部分として書き込むことができ、通常、この動作はユーザによって起動される。

こうした指示はないので、現フィールドデバイスは、フィールドデバイスのオペレータによる書込みとプログラムに基づくローディングとの区別がつかず、したがって誤り検査は各動作に対して同じである。その結果、ロード動作はしばしば、１つずつエントリを作成しているユーザに対して助言を与えるように意図された無意味で迷惑な誤り表示のリストになる。典型的な誤り表示は、第２のパラメータが第１のパラメータを必要としない構成選択肢を選択したために実際には使用されていない第１のパラメータを書き込むことに起因する。パラメータのロードは無害であるが、フィールドデバイスによる警告応答および場合により拒絶誤り応答は、「ロード」動作の場合には望ましくなく迷惑である。実際、第２のパラメータは、数メッセージ後に第１のパラメータを利用することになる構成値に変更することができ、したがって、問題は不適当な順序の問題であって間違った値の問題ではないはずなので、誤り応答は無意味で紛らわしくなる。

他の例としては、各パラメータ値が確実に適切に配列されるようにする検査もある。超警告下限は、警告下限よりも小さくなければならず、次に、警告下限は警告上限よりも小さくなければならず、次に、警告上限は超警告上限よりも小さくなければならない。対話型ユーザは順序づけの制限を承知していなければならないが、「ロード」動作の提供者は一般的に各値およびそれらの関係を承知していないので、「ロードされている」フィールドデバイスからのいかなる拒絶または警告誤りも望ましくなく迷惑である。

一般に、「ロード」動作時は、パラメータ値を変更する順序および相互作用は、通常、強制するほど重要な規則ではない。これらの規則に起因する重要でない警告または誤りの冗長なリストは、望ましくなく、より重要な警告または誤りに気づきにくくしがちである。

自動のまたはプログラムに基づいた「ロード」動作中に、望ましくないまたは無意味な通知を生成する可能性を排除または低減する必要がある。

本発明の方法は、オペレータ起動のパラメータ書込みメッセージよりも接近して発生する一群のパラメータ書込みメッセージを検出し、この一群のパラメータ書込みメッセージに起因する誤りの通信、またはこの一群のパラメータ書込みメッセージに起因する誤りのいずれかに起因するパラメータ書込みメッセージの拒絶を抑制する。

本発明の方法の一態様によれば、ロードモードインディケータは、その一群のパラメータ書込みメッセージに対してオンに設定される。パラメータ書込みメッセージの誤りまたは拒絶の通信は、ロードモードインディケータがオンであることに応答して抑制される。ロードモードインディケータは、現パラメータ書込みメッセージおよび以前のパラメータ書込みメッセージの各発生時間と時間間隔との比較に基づいて、オンおよびオフに設定される。この時間間隔は、オペレータ起動の各パラメータ書込みメッセージ間の期間よりも小さい。

本発明の方法の他の一態様によれば、整合性検査は、一群のパラメータ書込みメッセージが終了した後に、誤りに対するパラメータのデータベース上で実行され、この整合性検査誤りの通知が要求される。たとえば、整合性検査誤りのうちの少なくとも１つは構成誤りである。

本発明のフィールドバス装置は、プロセッサ、メモリ、およびパラメータ書込みメッセージに起因する誤りに対処するロードモード識別子を含む。このロード識別子は、オペレータ起動のパラメータ書込みメッセージよりも接近して発生する一群のパラメータ書込みメッセージを検出する動作を実行し、この一群のパラメータ書込みメッセージに起因する誤りの通信、またはこの一群のパラメータ書込みメッセージに起因する誤りのいずれかに起因するパラメータ書込みメッセージの拒絶を抑制する。

本発明のフィールドバス装置の一態様によれば、ロード識別子は、一群のパラメータ書込みメッセージに対してロードモードインディケータをオンに設定する。誤りの通信またはパラメータ書込みメッセージの拒絶は、ロードモードインディケータがオンであることに応答して抑制される。ロードモードインディケータは、現パラメータ書込みメッセージおよび以前のパラメータ書込みメッセージの各発生時間と時間間隔との比較に基づいてオンおよびオフに設定される。この時間間隔は、オペレータ起動の各パラメータ書込みメッセージ間の期間よりも小さい。

本発明のフィールドバス装置の他の態様によれば、ロード識別子は、一群のパラメータ書込みメッセージが終了した後に、誤りに対するパラメータのデータベースの整合性検査を実行し、この整合性検査誤りの通知を要求する。たとえば、整合性検査誤りのうちの少なくとも１つは構成誤りである。

本発明の他の、またさらなる目的、利点および特徴は、各添付図と関連して以下の詳述を参照することにより理解されよう。各図において、同じ参照文字は同じ構造要素を表す。

図１を参照すると、制御システム２０は、コンピュータ２２、コンピュータ２４、フィールドバス制御システム２８およびネットワーク３０を備える。コンピュータ２２および２４は、ネットワーク３０を介してフィールドバス制御システム２８に相互接続されている。２つのコンピュータが一例として示してあるが、制御システム２０には、それよりも多いまたは少ないコンピュータが含まれ得ることが、当業者には明白であろう。

フィールドバス制御システム２８は、プロセス２５を監視および／または制御する、１つまたは複数の、フィールドバス装置３４および３６（一例として２つを示す）を備える。フィールドバス装置３４および３６は、常駐制御ソフトウェアを含むことがあり、フィールドバス・バス３５を介して相互接続されている。

コンピュータ２２および２４は、それぞれネットワーク３０を介して相互接続された単一のコンピュータでも複数のコンピュータでもよい。ネットワーク３０は、適当な任意の有線または無線の通信ネットワークでもよく、ネットワーク３０には、プロセス制御ネットワーク、工場自動化ネットワーク、インターネット、イントラネット、公衆電話システムなど、およびそれらの組合せが含まれ得る。

フィールドバス装置３４および３６は、温度、圧力、流量、レベル、振動、音、電流、電圧、バルブ、ポンプ、電気スイッチなどの各センサなど、プロセス２５を監視または制御する適当な任意の装置でよい。フィールドバス装置３４および３６は、実質上同一である。したがって、フィールドバス装置３４のみを詳細に記述する。

図２を参照すると、フィールドバス装置３４は、プロセッサ４０、通信ユニット４４、メモリ４６およびバス４７を備える。バス４７は、プロセッサ４０、通信ユニット４４およびメモリ４６を相互接続する。通信ユニット４４は、ネットワーク３０を介して制御システム２０内の他の装置と通信する能力を備える。メモリ４６は、オペレーティングシステム４８および誤り警告管理プログラム５０を含む。誤り警告管理プログラム５０は、ロードモード識別子プログラム５２を含む。図１および図２を参照すると、メモリ媒体５４（たとえば、ディスク）は、ロードモード識別子プログラム５２のコピーを含み、オペレーティングシステム４８、誤り警告管理プログラム５０、または他のソフトウェアのコピーも含むことがあり、それらを直接メモリ４６に、あるいはコンピュータ２２または２４にロードし、次いでフィールドバス装置３４および３６にダウンロードすることができる。

オペレーティングシステム４８は、パラメータ書込み動作に起因する誤りを通信するために、プロセッサ４０を制御して、誤り警告管理プログラム５０およびロードモード識別子プログラム５２を実行する。ロードモード識別子プログラム５２は、自動ローディング動作を認識し、この自動ローディングおよび可能性がある書込み拒絶に起因するいかなる誤りの通信をも抑制する。誤りメッセージは、通信ユニット４４およびネットワーク３０を介して、監視コンピュータ、たとえばコンピュータ２２に伝達される。制御システム２０中の他のフィールドバス装置、ならびにコンピュータ２４など制御システム２０中の他のコンピュータへの必要に応じて、コンピュータ２２は誤りメッセージを処理し、その通知を発行する。

ロードモード識別子プログラム５２は、パラメータ書込みメッセージが、自動的にまたはプログラムに基づいてフィールドデバイスパラメータを実際に「ローディング」している一連の書込みメッセージの一部分であることを識別する。すなわち、フィールドバス装置（３４または３６）は、「ロード」動作のターゲットである。ロードモード識別子プログラム５２は、この識別に応答して、ロード動作時に誤り警告管理プログラム５０による誤り警告メッセージの通信を抑制し、書込みの拒絶を防止することもある。すなわち、普通ならば相互作用型オペレータによるパラメータ書込み動作に応答して意図される誤りおよび警告のメッセージの通信が抑制される。ロード動作の完了に応答して、フィールドバス装置（３４または３６）の構成の整合性検査によって見つかった警告または誤りは、標準の誤り通知機構によって制御システム２０中の所望の宛先へ報告することができる。

ロードモード識別子プログラム５２によって、「ロード」動作の終わりに適切に順序付けなければならない限界値およびスケーリング値が、「ロード」動作時には個々のパラメータ書込みの後ごとに順序正しくなっている必要はない、という利益がもたらされる。たとえば、以前の上限１０および超上限１２を新規の上限１６および超上限１８で置き換えることができる。しかし、この上限１６が最初に書き込まれる場合、その限界値は、新規の超上限１８が書き込まれるまで以前の超上限１２を超えることになる。「ロード」されていることに気づいているフィールドデバイスは、無意味で迷惑な警告または書込みメッセージ拒絶を抑制することができる。この問題は、上限値の前に常に超上限値を書き込むことによって単純に解決できるわけではないことに留意されたい。というのも、新規の各限界値が両方とも各現行値（たとえば、上限６および超上限８）よりも値が低い場合、中間順序違反が存在することがあるからである。

ロードモード識別子プログラム５２の他の利益は、ある選択肢が選択された場合にのみ使用されるパラメータの書込みに起因する誤りの通信を抑制することであり、それら特定のパラメータは、実際の動作可能な選択肢が最終値に変更される前に、たまたまフィールドデバイスに書き込まれる。「ロード」時の中間時点において、フィールドデバイス中のパラメータ値のセットは矛盾していてよい。

時刻分配システム（図示せず）を介して、現時刻がフィールドバス装置３４および３６で利用可能である。たとえば、時刻分配システムは、フィールドバス装置３４および３６、ならびにフィールドバス制御システム２８内で接続されている他のいかなるフィールドバス装置にも、周期的に現時刻を分配する。時刻分配システムは、ネットワーク３０上に存在する任意のコンピュータ（たとえば、コンピュータ２２またはコンピュータ２４）あるいはフィールドバス装置（たとえば、フィールドバス装置３２またはフィールドバス装置３４）に常駐してもよい。次に、各フィールドバス装置は、そのクロックを調整して共通時刻に同期する。パラメータ書込みメッセージを受け取るたびに、フィールドデバイスはその時刻に注意を払うことになる。

最後のパラメータ書込みメッセージ以降の時間が、「ロード検出間隔」と呼ばれる小さいタイムアウト値（たとえば１秒）よりも小さいまたは同じである場合、フィールドデバイスは、各書込みメッセージが近すぎる間隔で発生したために、相互作用型オペレータがそれらを開始できなかったと決定し、ロードモードインディケータをオンに設定することになる。

図３を参照すると、ステップ６０において、ロードモード識別プログラム５２は、現パラメータ書込みメッセージに対して、最後のパラメータ書込みメッセージ以降の経過時間が不確定かどうか決定する。たとえば、この経過時間は、比較すべき最後の時刻が存在しないために不確定でもよく、これはパラメータ書込みメッセージの第１の発生ケースになる。結果が不確定時間である場合、ステップ６６でロードモードインディケータをオフに設定する。すなわち、フィールドバス装置は、現パラメータ書込みメッセージが大きすぎる間隔で発生したために、プログラムローダがそれを開始できなかったと仮定する。

ステップ６０で、経過時間が決定されたことが分かった場合、ステップ６２で、経過時間がロード検出間隔の終わりと同じか、それよりも大きいか判定する。ロード検出間隔の終わりは、より大きいタイムアウト値（たとえば、約１０秒のオーダー）であり、以前のパラメータ書込みメッセージ以降の非常に長い非活動期間のために、ロードが完了したことを意味する。

アプリケーションによって、あるパラメータの周期的な書込みが発生することがある。（例として、調整可能な同調定数でも警告限界でもよい。）こうした変更は、通常緩やかな割合で（たとえば３０秒以下の頻度）行われる。予備ステップ（図示せず）は、これら周期的なパラメータ書込みメッセージを検出し、ステップ６０に供給される各パラメータ書込みメッセージからそれらを除外することができる。

ステップ６２で、経過時間がロード検出間隔の終わりと同じか、それよりも大きいことが分かった場合、ステップ６６でロードモードインディケータをオフに設定する。すなわち、現パラメータ書込みメッセージは、オペレータ起動されたものであると仮定される。

ステップ６２で、経過時間がロード検出間隔の終わりと同じでないか、それよりも大きくないことが分かった場合、ステップ６４で、経過時間がロード検出間隔の終わりと同じか、それよりも小さいかを判定する。

ステップ６４で、経過時間がロード検出間隔の終わりと同じか、それよりも小さいことが分かった（すなわち、現パラメータ書込みメッセージが近すぎる間隔で発生したために、相互作用型オペレータがそれを開始できなかった）場合、ステップ６８で、ロードモードインディケータをオンに設定する。ロードモードインディケータがオンである間、ステップ６８で、各書込みメッセージの実行に起因するあらゆる誤りの通信および／または誤りのいずれかに起因するあらゆるパラメータ書込みメッセージの拒絶を抑制する。ステップ６４で、経過時間がロード検出間隔と同じでないか、それよりも小さくないことが分かった場合、ロードモードは変更されず、次のパラメータ書込みメッセージが発生するときに使用するために、ステップ７０で現パラメータ書込みメッセージの時刻を保存する。ステップ７０はまた、ロードモードインディケータをそれぞれオフおよびオンに設定するステップ６６および６８に応答して実行される。

最後のパラメータ書込みメッセージ以降の時間が、より小さい「ロード検出間隔」タイムアウト値よりも大きいが、より大きい「ロード検出間隔の終わり」よりも小さい場合、フィールドデバイスにより、ロードモードインディケータはその現在の状態を維持することができることになる。

任意選択として、識別（qualifying）パラメータ書込みが発生するたびに、ロード検出間隔の終わりにおいて、タイマがタイムアウトにリセットされる。（タイムアウトに先立ってリセットされる場合、タイマの以前の開始は効果的にキャンセルされる。）そのロード検出間隔の終わりの失効に基づいてタイマがトリガされる場合、ロードモードインディケータはオフに設定され、装置データベースの整合性検査がターゲットフィールドバス装置、たとえばフィールドバス装置３４によって行われる。次いで、構成誤り表示がフィールドバス装置３４内で設定され、詳細なインディケータがフィールドバス装置３４内で設定されることがあり、フィールドバス装置３４によって誤り通知が要求される。

図４を参照すると、ステップ７２で、ロードモード識別子プログラムは、最後の非周期的なパラメータ書込みメッセージがロード検出間隔を超えていることを決定する。ステップ７４は、ロードモードインディケータをオフに設定することによって応答する。ステップ７６で、データベース整合性検査を実行する。ステップ７８で、何らかの構成誤りが検出されたかどうか判定する。検出された場合、ステップ８０で必要に応じて誤り表示を設定し、ステップ８２でその通知を要求する。コンピュータ２２は、その標準の誤りメッセージ処理手順および通知手順を用いて応答する。図４に示した一連のステップは、ステップ８２が完了した場合またはステップ７８で構成誤りがないと分かった場合に終了する。

このように、本発明は、その好ましい各形態を具体的に参照して記述されてきており、添付の特許請求の範囲で定義されている本発明の趣旨および範囲を逸脱することなしに、様々な変更および修正がそこに実施できることは自明である。

本発明のフィールドバス装置および方法を使用することができる制御システムのブロック図である。 本発明のフィールドバス装置のブロック図である。 図２のフィールドバス装置のロードモード識別子の流れ図である。 図２のフィールドバス装置のロードモード識別子の流れ図である。

Claims (10)

1. フィールドバス装置のためのパラメータ書込みメッセージに起因する誤りに対処する方法であって、
   オペレータ起動のパラメータ書込みメッセージよりも接近して発生する、一群の前記パラメータ書込みメッセージを検出するステップと、
   前記一群のパラメータ書込みメッセージに起因する誤りの通信、またはパラメータ書込み動作の拒絶を抑制するステップとを含み、前記拒絶は、前記一群のパラメータ書込みメッセージに起因する前記誤りのいずれかに起因する方法。
2. 前記一群のパラメータ書込みメッセージのためにロードモードインディケータをオンに設定するステップをさらに含み、前記ロードモードインディケータがオンであることに応答して、誤りの前記通信またはパラメータ書込み動作の前記拒絶が抑制される、請求項１に記載の方法。
3. 前記ロードモードインディケータは、現パラメータ書込みメッセージおよび以前のパラメータ書込みメッセージの各発生時間と時間間隔との比較に基づいてオンおよびオフに設定され、前記時間間隔は、前記オペレータ起動の各パラメータ書込みメッセージ間の期間よりも小さい、請求項２に記載の方法。
4. 前記一群のパラメータ書込みメッセージが終了した後に、誤りに対する前記パラメータのデータベースの整合性検査を実行するステップと、前記整合性検査誤りの通知を要求するステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記整合性検査誤りのうちの少なくとも１つは構成誤りである、請求項４に記載の方法。
6. プロセッサ、メモリ、およびパラメータ書込みメッセージに起因する誤りに対処するロードモード識別子を含むフィールドバス装置であって、前記ロード識別子が、
   オペレータ起動のパラメータ書込みメッセージよりも接近して発生する一群の前記パラメータ書込みメッセージを検出する動作と、
   前記一群のパラメータ書込みメッセージに起因する誤りの通信、またはパラメータ書込みメッセージの拒絶を抑制する動作とを実行し、前記拒絶は、前記一群のパラメータ書込みメッセージに起因する前記誤りのいずれかに起因するフィールドバス装置。
7. 前記ロード識別子は、前記一群のパラメータ書込みメッセージに対してロードモードインディケータをオンに設定する動作をさらに実行し、誤りの前記通信またはパラメータ書込みメッセージの前記拒絶は、前記ロードモードインディケータがオンであることに応答して抑制される、請求項６に記載のフィールドバス装置。
8. 前記ロードモードインディケータは、現パラメータ書込みメッセージおよび以前のパラメータ書込みメッセージの各発生時間と時間間隔との比較に基づいてオンおよびオフに設定され、前記時間間隔は、前記オペレータ起動の各パラメータ書込みメッセージ間の期間よりも小さい、請求項７に記載のフィールドバス装置。
9. 前記ロード識別子は、前記一群のパラメータ書込みメッセージが終了した後に、誤りに対する前記パラメータのデータベースの整合性検査をさらに実行し、前記整合性検査誤りの通知を要求する、請求項６に記載のフィールドバス装置。
10. 前記整合性検査誤りのうちの少なくとも１つは構成誤りである、請求項９に記載のフィールドバス装置。

Images