JP2011071619A - フィールド制御ネットワーク構築補助装置およびこれを備えたフィールド制御ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワーク機器に対して確実にネットワーク設定をできるフィールド制御ネットワーク構築補助装置およびこれを備えたフィールド制御ネットワークシステムを実現すること。
【解決手段】 フィールド制御ネットワークを構成するネットワーク機器のネットワーク設定を無線通信を介して設定させるフィールド制御ネットワーク構築補助装置であって、前記ネットワーク機器に電源を供給する電源と、前記ネットワーク機器のネットワーク設定をするネットワーク設定装置と無線通信を介してネットワーク設定情報を送受信する無線通信手段と、前記ネットワーク機器に接続し、前記ネットワーク機器と前記ネットワーク機器のネットワーク設定情報を送受信する設定情報送受信手段とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィールド制御ネットワークの構築におけるリンキングデバイスまたはＩＰ（internet protocol）を利用する場合はスイッチやルータなどのネットワーク機器のネットワーク設定に関し、確実にネットワーク設定をできるフィールド制御ネットワーク構築補助装置に関する。

従来のフィールド機器は、浄水場やプラント等に設置され、物理量（例えば、流量、水位、圧力、温度等）を計測し、その計測結果に応じた電気信号を出力するものであり、圧力／差圧伝送器、各種流量計、温度計、バルブ・ポジショナ等である。たとえばフィールド機器は、オートメーション及びプロセス制御の技術において、センサとしてプロセス変数を測定し、アクチュエータとして制御変数を制御するためにしばしば用いられている。

また、たとえばインダストリアルオートメーションにおけるプロセス制御システムとして、フィードバック制御などの制御ループを構成する流量計や温度計などのセンサ、アクチュエータ、コントローラを含むフィールド機器を、プラント等に敷設されたFoundation Fieldbus FF-H1（登録商標）、PROFIBUS-PA（登録商標）などの２線式バス給電型のフィールドバス等のネットワークにより相互に接続し、フィールド制御システムとして構築することが提案されている。

フィールド制御システムは、フィールド機器の動作スケジュールが設定され、フィールド機器で構成される制御ループが計画通りに動作するように構成されている。このときフィールド機器は、あらかじめ設定される製品仕様のファンクションブロック実行時間（ＦＢ実行時間）に基づき所定のファンクションブロック（アナログインプットファンクションブロックＡＩ、ＰＩＤファンクションブロックＰＩＤ等）に応じた動作を行う。このような複数のフィールド機器により構成されるネットワークを以下フィールド制御ネットワークという。

なお、フィールド機器システムの通信規格には、ファウンデーションフィールドバス（Foundation FIELDBUS（登録商標））、プロフィバス（PROFIBUS（登録商標））、ハート（HART（登録商標））などがある。

またフィールド制御ネットワークには、フィールド機器以外に、フィールド機器、フィールドバス、および／または、Ethernet（登録商標）などのネットワークと接続され、ゲートウェイ機能などを有するリンキングデバイスなどのネットワーク機器が接続されている。

たとえば、リンキングデバイスは、通常、各セグメント（即ち、フィールド機器が相互接続された各グループ）とコントローラとの間に通信ゲートウェイを提供するのに用いられる。これらのリンキングデバイスは、セグメント内のフィールド機器がフィールドバスなどのネットワークを介して、コントローラの機能ブロック、および、そのプロセス制御システムの他のセグメントに接続されているフィールド機器と相互動作することを可能にしている。

またリンキングデバイスには、１つのEthernet（ＨＳＥ）（登録商標）ポートと複数のフィールドバス（たとえばＨ１等）ポートを備えており、これらの通信に係るゲートウェイとして動作するものがある。

このリンキングデバイスなどのネットワーク機器に電源が投入されるのは、現在の計装工事のワークフローを当てはめると、受電など各種の検証が完了した工事の最終工程であることが多い。

ここで、フィールド制御ネットワークは、リンキングデバイスなどのネットワーク機器のネットワーク設定、および、プロセス制御通信において必要なフィールド機器のネットワークアドレスの設定を行い、ネットワーク機器およびフィールド機器をフィールドバスなどのネットワークを介して相互接続することにより構築されていた。

このとき、従来のネットワーク機器のネットワーク設定は、フィールド制御ネットワークを構築するに際しリンキングデバイスなどのネットワーク機器のネットワーク設定は、計装工事においてフィールド（現場）に設置する前にネットワーク設定をするか、通電後にネットワーク設定をするかなどの手法により行なわれていた。

このようなフィールド制御ネットワークの構築に係るネットワーク機器のネットワーク設定に関連する先行技術文献として、下記の特許文献１がある。

特開特開２００３−０２３６２１号公報

しかしながら、従来のフィールド制御ネットワークの構築手法では、現場に設置する前にリンキングデバイス等のネットワーク機器を設定する場合には、設定後に行われる結線を配慮した上で、複雑な設定を事前に行う必要があり、結線ミスや設定ミスなど人的ミスを招き易いという問題点があった。

また、通電後にリンキングデバイス等のネットワーク機器の設定を行なう場合では、計装工事の最終段階であるため、結線ミスや設定ミスなどの問題が発生した場合に修正にかけられる期間が非常に短く対処が難しくなるという問題点があった。

本発明は上述の問題点を解決するものであり、その目的は、ネットワーク機器に対して確実にネットワーク設定をできるフィールド制御ネットワーク構築補助装置およびこれを備えたフィールド制御ネットワークシステムを実現することにある。

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、
フィールド制御ネットワークを構成するネットワーク機器のネットワーク設定を無線通信を介して設定させるフィールド制御ネットワーク構築補助装置であって、
前記ネットワーク機器に電源を供給する電源と、
前記ネットワーク機器のネットワーク設定をするネットワーク設定装置と無線通信を介してネットワーク設定情報を送受信する無線通信手段と、
前記ネットワーク機器に接続し、前記ネットワーク機器と前記ネットワーク機器のネットワーク設定情報を送受信する設定情報送受信手段と、
を備えることを特徴とするフィールド制御ネットワーク構築補助装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のフィールド制御ネットワーク構築補助装置であって、
前記無線通信手段が前記ネットワーク設定装置からネットワーク設定情報を受信すると前記設定情報送受信手段を制御して前記ネットワーク機器にこのネットワーク設定情報を送信させる演算制御手段を備えることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のフィールド制御ネットワーク構築補助装置であって、
前記演算制御手段は、
前記無線通信手段が前記ネットワーク設定装置からネットワーク設定情報の送信を要求するリクエストデータを受信すると、前記設定情報送受信手段を制御して前記ネットワーク機器にこのリクエストデータを転送し、前記ネットワーク機器にネットワーク設定情報を送信させる演算制御手段を備えることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３いずれかに記載のフィールド制御ネットワーク構築補助装置であって、
前記無線通信手段は、
他のフィールド制御ネットワーク構築補助装置または前記ネットワーク設定装置に、他のフィールド制御ネットワーク構築補助装置から受信したデータまたは前記設定情報受信手段が前記ネットワーク機器から取得したネットワーク設定情報を転送することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４いずれかに記載のフィールド制御ネットワーク構築補助装置であって、
前記ネットワーク機器はフィールド機器であることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、
１個以上のフィールド機器および他のネットワーク機器と接続され、有線ネットワークを介して受信したデータを転送するネットワーク機器と、
請求項１〜５いずれかに記載のフィールド制御ネットワーク構築補助装置と、
前記フィールド制御ネットワーク構築補助装置と無線通信を介してデータ送受信を行って、前記ネットワーク機器のネットワーク設定を実行するネットワーク設定装置と、を備えることを特徴とするフィールド制御ネットワークシステム。

請求項７記載の発明は、
請求項６記載のフィールド制御ネットワークシステムであって、
前記ネットワーク機器は、
計装工事後に前記有線ネットワークを介したデータ送受信に代えて、前記フィールド制御ネットワーク構築補助装置を介し無線通信により他のネットワーク機器とデータを送受信するバックアップライン制御手段を、備えることを特徴とする。

このように、本発明によれば、ネットワーク機器に電源を供給する電源と、ネットワーク機器のネットワーク設定をするネットワーク設定装置と無線通信を介してネットワーク設定情報を送受信する無線通信手段と、ネットワーク機器に接続し、ネットワーク機器とネットワーク機器のネットワーク設定情報を送受信する設定情報送受信手段とを備えることにより、フィールドに設置されたネットワーク機器に対して、計装工事期間中の任意の時間にネットワーク設定が可能となり、事前設定により発生する人的ミスによる不整合や、工期の最終段階での設定作業を削減できるため、ネットワーク機器に対して確実にネットワーク設定をできる。

本発明に係るフィールド制御ネットワーク構築補助装置およびこれを備えたフィールド制御ネットワークシステムの構成例を示す構成図である。 本発明に係るフィールド制御ネットワーク構築補助装置が直接フィールド機器に接続する場合のフィールド制御ネットワークシステムの構成図である。 本発明に係るフィールド制御ネットワーク構築補助装置を工事期間後にネットワーク機器へ接続したまま残した場合の構成図である。 本発明に係るフィールド制御ネットワーク構築補助装置を備えたフィールド制御ネットワークシステムのネットワーク機器が結線情報やネットワークトポロジを示す情報を収集する場合の構成図である。

本発明のフィールド制御ネットワーク構築補助装置の主な特徴は、ネットワーク機器に電源を供給し、ネットワーク設定を行なうネットワーク設定装置と無線通信を介してネットワーク設定情報を受信して、このネットワーク設定情報をネットワーク機器に送信する点である。以下、図面を用いて本発明のフィールド制御ネットワーク構築補助装置およびこれを備えたフィールド制御ネットワークシステムを説明する。

図１は、本発明に係るフィールド制御ネットワーク構築補助装置およびこれを備えたフィールド制御ネットワークシステムの構成例を示す構成図である。

図１において、フィールド制御ネットワーク構築補助装置（以下、ネットワーク構築補助装置という）は、主に演算制御手段１１と、記憶手段１２と、電源１３と、無線通信手段１４と、設定情報送受信手段１５とから構成される。

記憶手段１２、電源１３、無線通信手段１４、設定情報送受信手段１５は演算制御手段１１とそれぞれ相互に接続される。無線通信手段１４は無線通信を介してネットワーク構築補助装置と無線通信を行い、設定情報送受信手段１５はネットワーク機器６と接続される。また電源１３は電源線を介してネットワーク機器６と接続される。

演算制御手段１１は、無線通信手段１４がネットワーク設定装置２０からネットワーク設定情報を受信すると設定情報送受信手段１５を制御してネットワーク機器６にこのネットワーク設定情報を送信させる。また、演算制御手段１１は、無線通信手段１４がネットワーク設定装置２０からネットワーク設定情報の送信を要求するリクエストデータを受信すると、設定情報送受信手段１５を制御してネットワーク機器６にこのリクエストデータを転送し、ネットワーク機器６にネットワーク設定情報を送信させる。

記憶手段１２は、ネットワーク構築補助装置として動作するためのプログラムやアプリケーションなどを記憶するハードディスク、ＲＡＭ、ＲＯＭなどからなる。記憶手段１２は、ネットワーク設定として、ネットワークアドレスおよび他のネットワーク機器やフィールド機器に（他のフィールド機器またはその他のネットワーク機器から）受信したデータを転送するための経路管理テーブル等を記憶する。

電源１３は、電源ライン・電源線・伝送線等を介してネットワーク機器６と接続され、ネットワーク機器６に電源を供給する。

無線通信手段１４は、ネットワーク機器のネットワーク設定をするネットワーク設定装置２０と無線通信を介してネットワーク設定情報を送受信する。また、無線通信手段４は、他のフィールド制御ネットワーク構築補助装置から受信したデータまたは設定情報受信手段１５がネットワーク機器２０から取得したネットワーク設定情報を、他のフィールド制御ネットワーク構築補助装置またはネットワーク設定装置２０に転送することを特徴とする。

設定情報送受信手段１５は、ネットワーク機器２０の設定インタフェース（たとえばシリアルインタフェース）等に通信線などを介して接続し、ネットワーク機器２０とネットワーク機器２０のネットワーク設定情報を送受信する。なお設定情報送受信手段１５は、ネットワーク機器２０のＬＡＮインタフェース（たとえばイーサネットインタフェース）等にイーサネット（登録商標）などの通信線を介して接続するものでもよい。

なお、演算制御手段１１は、各手段の動作を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）などからなるものでもよい。具体的には演算制御手段１１は、記憶手段１２に格納されているＯＳなどを起動して、このＯＳ上で記憶手段に格納されたプログラムを読み出して実行することによりネットワーク補助装置１全体を制御し、ネットワーク機器に電源を供給し、ネットワーク設定を行なうネットワーク設定装置と無線通信を介してネットワーク設定情報を受信して、このネットワーク設定情報をネットワーク機器に送信する。

また図１を利用して、このフィールド制御ネットワーク構築補助装置を備えたフィールド制御ネットワークシステムについても説明する。

本発明に係るフィールド制御ネットワーク構築補助装置を備えたフィールド制御ネットワークシステムは、たとえばネットワーク構築補助装置１〜５と、リンキングデバイスなどのネットワーク機器７〜１０と、ネットワーク設定装置２０とから構成されるものがある。このとき上述のネットワーク構築補助装置２〜５は、上述のネットワーク構築補助装置の構成と同様のものであり、説明を省略するものとする。

ネットワーク構築補助装置１の設定情報送受信手段１５はネットワーク機器６の設定インタフェース（たとえばシリアルインタフェース）等に通信線などを介して接続され、ネットワーク構築補助装置１の電源１３は電源ライン・電源線・伝送線等を介してネットワーク機器６と接続され、ネットワーク機器６に電源を供給する。

同様に、ネットワーク構築補助装置２〜５の設定情報送受信手段（図示せず）はそれぞれネットワーク機器７〜１０の設定インタフェース（たとえばシリアルインタフェース）等に通信線などを介して接続され、ネットワーク構築補助装置２〜５の電源（図示せず）は電源ライン・電源線・伝送線等を介してネットワーク機器７〜１０と接続され、ネットワーク機器６に電源を供給する。

なお各ネットワーク構築補助装置２〜５の設定情報送受信手段は、ネットワーク機器７〜１０のＬＡＮインタフェース（たとえばイーサネットインタフェース）等にイーサネット（登録商標）などの通信線を介して接続するものでもよい。

ネットワーク構築補助装置１〜５は無線通信を介して相互接続され、無線ネットワークを構築する。具体的にはネットワーク構築補助装置２は、ネットワーク構築補助装置１、３、５と無線通信を介して接続され、ネットワーク構築補助装置４はネットワーク構築装置３、５無線通信を介して接続され、ネットワーク構築補助装置５はネットワーク設定装置２０と無線通信を介して接続される。

ネットワーク機器６〜１０はフィールドバスなどの有線ネットワークを介して相互接続され、フィールド制御ネットワークを構築する。具体的には、ネットワーク機器７はフィールドバスなどの通信回線を介してネットワーク機器６およびネットワーク機器８、ネットワーク機器９、ネットワーク機器１０と相互に接続される。

これらネットワーク機器６〜１０は、たとえばリンキングデバイスなどであり、特に図示しないが、フィールド機器と接続されている。セグメント内のフィールド機器がフィールドバスなどのネットワークを介して、コントローラ、および、そのプロセス制御システムの他のセグメントに接続されているフィールド機器と相互動作することを可能にしている。

リンキングデバイスには、１つのEthernet（ＨＳＥ）（登録商標）ポートと複数のフィールドバス（たとえばＨ１等）ポートを備えており、これらの通信に係るゲートウェイとして動作するものがある。

また特に図示しないが、ネットワーク機器６〜１０は、ネットワーク設定として、ネットワークアドレスおよび、接続ポートと接続しているフィールド機器情報（ネットワークアドレス、ホスト名など）とが関連付けて記憶されているポート設定テーブルと、他のネットワーク機器のネットワークアドレスとフィールド機器のネットワークアドレスおよび識別情報（ホスト名など）とが関連づけて記憶されているネットワーク管理テーブルと、他のネットワーク機器やフィールド機器に（他のフィールド機器またはその他のネットワーク機器から）受信したデータを転送するための経路管理テーブル等を記憶手段（図示せず）に記憶し、これらのネットワーク設定に基づいて、各フィールド機器間のフィールドバスプロトコル（たとえばＨ１プロトコルなど）によるフィールドバス通信を実行している。

このような構成で本発明に係るフィールド制御ネットワーク構築補助装置およびこれを備えたフィールド制御ネットワークシステムは、たとえば以下（１−１）〜（１−５）の動作を行なう。

（１−１）フィールド制御ネットワーク構築補助装置１〜５の演算制御手段は、電源を制御してネットワーク機器７〜１０に電源ライン等を介して電源を供給する。
これにより（たとえばフィールド制御ネットワークシステムから遠隔に設置された）ネットワーク設定装置２０は、ネットワーク補助装置１〜５が構築している無線ネットワークを介してネットワーク機器７〜１０にアクセスでき、計装工事中でも各ネットワーク機器７〜１０のネットワーク設定を実施できる点で有効である。

（１−２）ネットワーク設定装置２０は、ネットワーク機器のネットワーク設定をするべく無線ネットワークを介してネットワーク設定を含むネットワーク設定情報を送信する。具体的には、ネットワーク設定装置２０は、ネットワーク機器６のネットワーク設定をするべく無線ネットワークを介してネットワーク設定を含むネットワーク設定情報を送信する。このネットワーク設定情報としては、たとえば、ネットワーク機器のネットワークアドレス、ホスト名や、および、上述のポート設定テーブル、ネットワーク管理テーブル、経路管理テーブルが挙げられる。
このときネットワーク設定装置２０は、（設定対象である）宛先であるネットワーク機器６に接続されているネットワーク構築補助装置１に当該ネットワーク設定情報を到達させるべく、ネットワーク設定装置２０の記憶手段（図示せず）内のネットワーク情報に基づいて、近隣のネットワーク構築補助装置５に送信する。

（１−３）ネットワーク構築補助装置５は、無線ネットワークを介してネットワーク設定情報を受信すると、記憶手段内の経路管理テーブルに記載のネットワーク情報に基づいて、宛先であるネットワーク構築補助装置１に当該ネットワーク設定情報を到達させるべく、近隣のネットワーク構築補助装置２に転送する。
また、ネットワーク構築補助装置２は、無線ネットワークを介してネットワーク設定情報を受信すると、記憶手段内の経路管理テーブルに記載のネットワーク情報に基づいて、宛先であるネットワーク構築補助装置１に転送する。

（１−４）ネットワーク構築補助装置１は、ネットワーク設定装置２０から送信されたネットワーク設定情報を受信すると、設定情報送受信手段１５を制御してこのネットワーク設定情報を設定インタフェース等を介しネットワーク機器６に転送する。

（１−５）ネットワーク機器６は、ネットワーク構築補助装置１の設定情報送受信手段１５から受信したネットワーク設定情報に基づき、ネットワーク設定を実行する。

このため、フィールドに設置されたネットワーク機器に対して、計装工事期間中の任意の時間にネットワーク設定が可能となり、事前設定により発生する人的ミスによる不整合や、工期の最終段階での設定作業を削減できるため、ネットワーク機器に対して確実にネットワーク設定をできる。

また、本発明に係るフィールド制御ネットワーク構築補助装置およびこれを備えたフィールド制御ネットワークシステムでは、ネットワーク設定装置２０が各ネットワーク機器のネットワーク設定を管理するためにネットワーク構築補助装置を介して各ネットワーク機器にネットワーク設定情報の送信を要求するリクエストデータを送信し、各ネットワーク機器がネットワーク構築補助装置を介してネットワーク設定情報を送信するものでもよい。たとえば以下（２−１）〜（２−５）の動作を行なう。

（２−１）ネットワーク設定装置２０がネットワーク機器６のネットワーク設定を管理（または再設定）するためにネットワーク構築補助装置１を介して各ネットワーク機器６にネットワーク設定情報の送信を要求するリクエストデータを送信する。

（２−２）ネットワーク構築補助装置１の演算制御手段１１は、無線通信手段１４がネットワーク設定装置２０からネットワーク設定情報の送信を要求するリクエストデータを受信すると、設定情報送受信手段１５を制御してネットワーク機器６にこのリクエストデータを転送し、ネットワーク機器６にネットワーク設定情報を送信させる。

（２−３）ネットワーク機器６は、ネットワーク構築補助装置１からリクエストデータを受信するとネットワーク構築補助装置を介してネットワーク設定情報を送信する。

（２−４）各ネットワーク機器はこのネットワーク情報を無線ネットワークを介してネットワーク設定装置に転送する。

（２−５）ネットワーク設定装置２０は無線ネットワークを介して受信したネットワーク設定情報に基づき、ネットワーク機器６のネットワーク設定を管理する。たとえばネットワーク設定装置２０はネットワーク機器６から無線通信を介して受信したネットワーク設定情報に基づき、ネットワーク設定の再設定を行なう。

このため、計装工事期間中の任意の時間にネットワーク設定が可能となり、事前設定により発生する人的ミスによる不整合を解消でき、ネットワーク機器に対して確実にネットワーク設定をできる。

この結果、ネットワーク機器に電源を供給する電源と、ネットワーク機器のネットワーク設定をするネットワーク設定装置と無線通信を介してネットワーク設定情報を送受信する無線通信手段と、ネットワーク機器に接続し、ネットワーク機器とネットワーク機器のネットワーク設定情報を送受信する設定情報送受信手段とを備えることにより、フィールドに設置されたネットワーク機器に対して、計装工事期間中の任意の時間にネットワーク設定が可能となり、事前設定により発生する人的ミスによる不整合や、工期の最終段階での設定作業を削減できるため、ネットワーク機器に対して確実にネットワーク設定をできる。

また、本発明によれば、遠隔に設置されたネットワーク設定装置によってネットワーク機器の設定および監視が可能となる。

なお、ネットワーク機器への電源供給は、無線ネットワークシステムとネットワーク機器とのインタフェースにより随時入り切りできるものであってもよい。このため、省電力に貢献できる点で有効である。

また、本発明のネットワーク構築補助装置により構築される無線ネットワークは、無線通信できるものであればどのようなものでもよく、たとえばIEEE-802.11やISA100.11a、携帯電話網からなるものでもよい。

なお、本発明に係るフィールド制御ネットワーク構築補助装置およびフィールド制御ネットワーク構築補助装置を備えたフィールド制御ネットワークシステムは、ＩＰ（internet protocol）を用いたデータ通信を行うものであってもよい。こうすれば、メンテナンスや運用面においてより簡単に末端のフィールド機器にアクセスすることが可能になる点で有効である。

近年、工場にはオフィス用に敷設されたＩＰネットワークも存在している。ＩＰネットワークは広く普及しており、ＩＰネットワークで多く用いられているイーサネット（登録商標）は、柔軟にネットワークを構築できることから、フィールド制御ネットワークをＩＰネットワーク上で動作させるようなプロトコルが提案されている。

本発明に係るフィールド制御ネットワーク構築補助装置およびフィールド制御ネットワーク構築補助装置を備えたフィールド制御ネットワークシステムは、このようなＩＰプロトコルを用いることにより、フィールド制御ネットワークをオフィス用に敷設されたＩＰネットワークと共存させることができる。

この場合、上述実施例１におけるリンキングデバイスなどのネットワーク機器は、スイッチまたはルータなどのＩＰを用いた通信が可能なネットワーク機器であればどのようなものでもよい。

この場合、ネットワーク設定装置２０が設定するネットワーク機器に係るネットワーク設定の設定事項は、たとえば、ネットワーク機器のＩＰアドレス、ＤＮＳ（Ｄｏｍａｉｎ Ｎａｍｅ Ｓｅｒｖｅｒ）のＩＰアドレス、デフォルトゲートウェイのＩＰアドレス、サブネットマスク、ホスト名、ドメイン名など、ネットワーク機器のネットワークアドレス、ホスト名や、および、上述のポート設定テーブル、ネットワーク管理テーブル、経路管理テーブル、セキュリティを確保するための認証情報（証明書や事前共有鍵）、ＡＣＬが挙げられる。

すなわち、ネットワーク機器に電源を供給する電源と、ネットワーク機器のネットワーク設定をするネットワーク設定装置と無線通信を介してネットワーク設定情報を送受信する無線通信手段と、ネットワーク機器に接続し、ネットワーク機器とネットワーク機器のネットワーク設定情報を送受信する設定情報送受信手段とを備えることにより、センサやアクチュエータなどのフィールド機器が、スイッチまたはルータなどのネットワーク機器を介して直接ＩＰネットワークに接続するので、メンテナンスや運用面においてより簡単に末端のフィールド機器にアクセスすることが可能になる点で有効である。

また、本発明に係るフィールド制御ネットワーク構築補助装置およびフィールド制御ネットワーク構築補助装置を備えたフィールド制御ネットワークシステムは、フィールド制御ネットワーク構築補助装置がネットワーク機器を介さずに直接フィールド機器に接続するものであってもよい。こうすれば、フィールドに設置されたネットワーク機器（フィールド機器）に対して、計装工事期間中の任意の時間にネットワーク設定ができる点で有効である。

図２は本発明に係るフィールド制御ネットワーク構築補助装置が直接フィールド機器に接続する場合のフィールド制御ネットワークシステムの構成図であり、図１と共通する部分には同一の符号を付けて適宜説明を省略する。図２と図１との相違点は、フィールド制御ネットワーク構築補助装置が直接フィールド機器に接続する点で異なる。

図２において、フィールド制御ネットワーク構築補助装置は、ネットワーク機器を介さずに直接フィールド機器に接続する。

具体的には、フィールド制御ネットワーク構築補助装置は、フィールド機器に電源を供給する電源（図示せず）と、フィールド機器のネットワーク設定をするネットワーク設定装置と無線通信を介してネットワーク設定情報を送受信する無線通信手段（図示せず）と、フィールド機器に接続し、フィールド機器とフィールド機器のネットワーク設定情報を送受信する設定情報送受信手段（図示せず）とから構成される。

この場合、フィールド制御ネットワーク構築補助装置の演算制御手段（図示せず）は、無線通信手段がネットワーク設定装置からネットワーク設定情報を受信すると設定情報送受信手段を制御してフィールド機器にこのネットワーク設定情報を送信させる。

さらに、このフィールド制御ネットワーク構築補助装置の演算制御手段は、無線通信手段がネットワーク設定装置からネットワーク設定情報の送信を要求するリクエストデータを受信すると、設定情報送受信手段を制御してフィールド機器にこのリクエストデータを転送し、フィールド機器にネットワーク設定情報を送信させる。

この場合、ネットワーク設定の設定事項は、たとえば、フィールド機器のＩＰアドレス、ＤＮＳ（Ｄｏｍａｉｎ Ｎａｍｅ Ｓｅｒｖｅｒ）のＩＰアドレス、デフォルトゲートウェイのＩＰアドレス、サブネットマスク、ホスト名、ドメイン名、セキュリティを確保するための認証情報（証明書や事前共有鍵）、ＡＣＬなどがある。

また、ネットワーク設定の設定事項として、フィールドバスに係るパラメータなどの設定パラメータを設定することも可能とするものでもよい。ここで設定パラメータとしては、例えば、トークンパッシング方式の伝送プロトコルをもつ通信方式においては、フィールド機器などが所有できるトークン(発言権)の最長時間：(token-holding-time)、システム制御を管理する機器(リンクマスタ)が持てるトークン(発言権)の最長時間：(Link-maintenance-token-holding-time)、トークンが接続機器全体を一巡する目標時間：(Target-token-rotation-time)、送信を受けてから応答するまでの保証すべき最低の間隔：(Minimum inter PDU Delay)、送信を受けてから応答するまでの許容される最大の遅延時間：(Maximum Response Delay)、システムの制御用サイクル時間(Macro-cycle)等がある。

この結果、本発明のフィールド制御ネットワーク構築補助装置およびフィールド制御ネットワーク構築補助装置を備えたフィールド制御ネットワークシステムは、フィールド機器に電源を供給する電源と、フィールド機器のネットワーク設定をするネットワーク設定装置と無線通信を介してネットワーク設定情報を送受信する無線通信手段と、フィールド機器に接続し、フィールド機器とフィールド機器のネットワーク設定情報を送受信する設定情報送受信手段とを備えることにより、フィールドに設置されたネットワーク機器（フィールド機器）に対して計装工事期間中の任意の時間にネットワーク設定が可能となる。

また、本発明によれば、フィールドに設置されたネットワーク機器（フィールド機器）に対して、計装工事期間中の任意の時間に設定パラメータの変更が可能となり、最適なプロセス制御システムの運転に貢献ができる。

また、本発明に係るフィールド制御ネットワーク構築補助装置およびフィールド制御ネットワーク構築補助装置を備えたフィールド制御ネットワークシステムは、フィールド制御ネットワーク構築補助装置に有線ネットワーク用のポートを用意し、工事期間後にネットワーク機器へ接続したまま残すものでもよい。この場合、フィールド制御ネットワーク構築補助装置は、電源と通信それぞれのバックアップラインとして使用することが可能となる。また、このバックアップラインと併せてネットワーク障害時の解析を遠隔から行うことが可能となる。

図３は本発明に係るフィールド制御ネットワーク構築補助装置を工事期間後にネットワーク機器へ接続したまま残した場合の構成図であり、図１と共通する部分には同一の符号を付けて適宜説明を省略する。図３と図１との相違点は、フィールド制御ネットワーク構築補助装置に有線ネットワーク用のポートを用意し、工事期間後にネットワーク機器へ接続したまま残す点で異なる。

図３において、フィールド制御ネットワーク構築補助装置は、計装工事期間後にネットワーク機器への接続したままフィールドに残して、フィールド制御ネットワークシステムに配置される。

この場合、ネットワーク機器は、計装工事後に有線ネットワークを介したデータ送受信に代えてフィールド制御ネットワーク構築補助装置を介し無線通信により他のネットワーク機器とデータを送受信する、または、既存の電源からの電源供給に代えてフィールド制御ネットワーク構築補助装置の電源から電源供給を受けるバックアップライン制御手段を備える。

たとえば、ネットワーク機器のバックアップライン制御手段は、制御システムと連動してリンクダウンを検出又はＳＮＭＰ等を用いて異常を検出することにより計装工事後にネットワーク機器が有線ネットワークに異常が生じてデータを送受信することができなくなったと把握した場合に、有線ネットワークを介したデータ送受信に代えて、フィールド制御ネットワーク構築補助装置を介し無線通信により他のネットワーク機器とデータを送受信する。

また、ネットワーク機器のバックアップライン制御手段は、計装工事後にネットワーク機器に供給している電源に異常が発生して電源供給ができなくなった場合には、既存の電源からの電源供給に代えてフィールド制御ネットワーク構築補助装置の電源から電源供給をする。
この場合、ネットワーク機器のバックアップライン制御手段は、計装工事後にネットワーク機器に供給している電源に異常が発生して電源供給ができなくなった／できなくなると予想される場合は、ネットワーク構築補助装置と接続されている設定インタフェースを介して電源供給を要求するためのリクエストデータを送信する。ネットワーク構築補助装置の演算制御手段はネットワーク機器からリクエストデータを受信すると自機に備えられている電源を制御してネットワーク機器に電源を供給する。

この結果、本発明のフィールド制御ネットワーク構築補助装置およびフィールド制御ネットワーク構築補助装置を備えたフィールド制御ネットワークシステムは、フィールド制御ネットワーク構築補助装置を計装工事期間後にネットワーク機器への接続したままフィールドに残し、かつ、ネットワーク機器が上述のバックアップライン制御手段を備えることにより、ネットワーク機器が電源またはネットワークのバックアップを保持することになるので、フィールド制御ネットワークシステムにおけるデータ通信の信頼性が向上することに貢献できる。

また、本発明に係るフィールド制御ネットワーク構築補助装置およびフィールド制御ネットワーク構築補助装置を備えたフィールド制御ネットワークシステムは、工事期間中を通して各ネットワーク機器が相互に通信可能となるため、ネットワークケーブルの結線情報を収集しネットワークトポロジを示す情報を各ネットワーク機器・フィールド機器等から収集するものでもよい。このため結線情報やネットワークトポロジを示す情報を収集し、収集された情報に基づいて計装工事を確実に進めることが可能となる点で有効である。

図４は本発明に係るフィールド制御ネットワーク構築補助装置を備えたフィールド制御ネットワークシステムのネットワーク機器が結線情報やネットワークトポロジを示す情報を収集する場合の構成図であり、図１と共通する部分には同一の符号を付けて適宜説明を省略する。図４と図１との相違点は、ネットワーク機器が位置情報送信端末を用いて結線情報やネットワークトポロジを示す情報を収集する点で異なる。このため結線情報やネットワークトポロジを示す情報を収集し、収集された情報に基づいて計装工事を確実に進めることが可能となる点で有効である。

以上説明したように、本発明のフィールド制御ネットワーク構築補助装置およびフィールド制御ネットワーク構築補助装置を備えたフィールド制御ネットワークシステムは、ネットワーク機器に電源を供給する電源と、ネットワーク機器のネットワーク設定をするネットワーク設定装置と無線通信を介してネットワーク設定情報を送受信する無線通信手段と、ネットワーク機器に接続し、ネットワーク機器とネットワーク機器のネットワーク設定情報を送受信する設定情報送受信手段とを備えることにより、事前設定により発生する人的ミスによる不整合や、工期の最終段階での設定作業を削減し、計装工事の円滑化に貢献できる。

１〜５ フィールド制御ネットワーク構築補助装置
１１ 演算制御手段
１２ 記憶手段
１３ 電源
１４ 無線通信手段
１５ 設定情報送受信手段
６〜１０ ネットワーク機器
２０ ネットワーク設定装置

Claims (7)

1. フィールド制御ネットワークを構成するネットワーク機器のネットワーク設定を無線通信を介して設定させるフィールド制御ネットワーク構築補助装置であって、
   前記ネットワーク機器に電源を供給する電源と、
   前記ネットワーク機器のネットワーク設定をするネットワーク設定装置と無線通信を介してネットワーク設定情報を送受信する無線通信手段と、
   前記ネットワーク機器に接続し、前記ネットワーク機器と前記ネットワーク機器のネットワーク設定情報を送受信する設定情報送受信手段と、
   を備えることを特徴とするフィールド制御ネットワーク構築補助装置。
2. 前記無線通信手段が前記ネットワーク設定装置からネットワーク設定情報を受信すると前記設定情報送受信手段を制御して前記ネットワーク機器にこのネットワーク設定情報を送信させる演算制御手段を備えることを特徴とする
   請求項１記載のフィールド制御ネットワーク補助装置。
3. 前記演算制御手段は、
   前記無線通信手段が前記ネットワーク設定装置からネットワーク設定情報の送信を要求するリクエストデータを受信すると、前記設定情報送受信手段を制御して前記ネットワーク機器にこのリクエストデータを転送し、前記ネットワーク機器にネットワーク設定情報を送信させる演算制御手段を備えることを特徴とする
   請求項１または２記載のフィールド制御ネットワーク補助装置。
4. 前記無線通信手段は、
   他のフィールド制御ネットワーク構築補助装置または前記ネットワーク設定装置に、他のフィールド制御ネットワーク構築補助装置から受信したデータまたは前記設定情報受信手段が前記ネットワーク機器から取得したネットワーク設定情報を転送することを特徴とする
   請求項１〜３いずれかに記載のフィールド制御ネットワーク構築補助装置。
5. 前記ネットワーク機器はフィールド機器であることを特徴とする
   請求項１〜４いずれかに記載のフィールド制御ネットワーク構築補助装置。
6. １個以上のフィールド機器および他のネットワーク機器と接続され、有線ネットワークを介して受信したデータを転送するネットワーク機器と、
   請求項１〜５いずれかに記載のフィールド制御ネットワーク構築補助装置と、
   前記フィールド制御ネットワーク構築補助装置と無線通信を介してデータ送受信を行って、前記ネットワーク機器のネットワーク設定を実行するネットワーク設定装置と、を備えることを特徴とするフィールド制御ネットワークシステム。
7. 前記ネットワーク機器は、
   計装工事後に前記有線ネットワークを介したデータ送受信に代えて、前記フィールド制御ネットワーク構築補助装置を介し無線通信により他のネットワーク機器とデータを送受信するバックアップライン制御手段を、備えることを特徴とするフィールド制御ネットワークシステム。

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