JP2012003311A - フィールド機器システム - Google Patents

Abstract

【課題】ダウンロードするソフトウェアの正当性の確認を行い、フィールド機器への不正なソフトウェアの更新を防止すると共に不正なソフトウェアによるフィールド機器の異常動作を防止することが可能なフィールド機器システムを実現する。
【解決手段】フィールド機器に実装されているソフトウェアをダウンロードにより更新するフィールド機器システムにおいて、記憶しているキーコードと、このキーコードから生成された第１のパスワードを埋め込んだダウンロードファイルとを送信する制御装置を備え、前記フィールド機器は、前記制御装置から受信した前記キーコードを用いて第２のパスワードを生成し、前記制御装置から受信した前記ダウンロードファイルに埋め込まれた前記第１のパスワードと前記第２のパスワードを比較して一致した場合に、記憶されているソフトウェアを前記ダウンロードファイルを用いて更新する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フィールド機器に実装されているソフトウェアをダウンロードにより更新するフィールド機器システムに関し、詳しくは、ダウンロードするソフトウェアの正当性の確認を行い、フィールド機器への不正なソフトウェアの更新を防止すると共に不正なソフトウェアによるフィールド機器の異常動作を防止することが可能なフィールド機器システムに関するものである。

プラントで使用されるフィールド機器には、差圧伝送器、流量計、バルブポジショナ等があり、これらのフィールド機器は、フィールドバスと呼ばれる通信回線でフィールド機器を制御する制御装置に接続されている。フィールド機器に実装されているソフトウェアは、新たに開発した機能の追加等の理由で改訂（バージョンアップ）されるため、その都度、更新する必要がある。一般に、フィールド機器のソフトウェアの更新は、フィールドバスを介して行われる。

図３は、従来のフィールド機器システムの一例を示した構成図である。
図３において、制御装置５０は、例えば、プラントで使用されるフィールド機器を統合的に制御する制御装置であり、記憶部１、演算制御部２および送信部３を有している。また、フィールド機器６０は、例えば、差圧伝送器、流量計、バルブポジショナ等のプラントで使用されるフィールド機器であり、受信部４、演算制御部５および記憶部６を有している。

制御装置５０およびフィールド機器６０は、バスにそれぞれ相互に接続される。バスは、規格化された通信回線であり、例えば、IEC61784-1 CP1/1（Foundation Fieldbus H1）に規定された通信方式の通信信号を伝送する。なお、説明を簡単にするために、図３では、フィールド機器６０を１つしか記載していないが、実際には、フィールド機器６０は、バスに複数接続されている。

記憶部１は、ハードディスク等で構成され、更新するソフトウェアのプログラムコードが書かれたプログラムファイルを記憶する。演算制御部２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等から構成され、制御装置５０を統括的に制御する。また、演算制御部２は、記憶部１からプログラムファイルを読み出し、このプログラムファイルをフォーマット変換してダウンロードファイルを生成する。送信部３は、演算制御部２から入力されたダウンロードファイルをフィールド機器６０へ送信する。

受信部４は、バスを介して制御装置５０からダウンロードファイルを受信する。演算制御部２は、ＣＰＵやメモリ等から構成され、フィールド機器６０を統括的に制御する。記憶部６は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリで構成され、フィールド機器６０の動作を制御するソフトウェアを記憶する。

このようなフィールド機器システムの動作を図４を用いて説明する。
図４は、従来のフィールド機器システムの動作を示すフローチャートである。制御装置５０の演算制御部２は、記憶部１からプログラムファイルを読み出し、フォーマット変換してダウンロードファイルを生成する（図４のＳ００１）。ここで、フォーマット変換とは、プログラムファイルをフィールド機器６０で実行可能な形式に変換することをいう。

制御装置５０の演算制御部２は、送信部３を介してダウンロードファイルをフィールド機器６０へ送信し、ダウンロードを実行する（図４のＳ００２）。フィールド機器６０の受信部４は、制御装置５０からのダウンロードファイルを受信し、演算制御部５へ出力する。フィールド機器６０の演算制御部５は、所定のタイミングで、記憶部６に記憶されているソフトウェアを受信部４からのダウンロードファイルを用いて更新する（図４のＳ００３）。

特許文献１には、電子機器に接続された情報処理装置によって電子機器のソフトウエアをバージョンアップする際に、不正なバージョンアップを防止できると共に正規なバージョンアップは速やかに行える電子機器のソフトウエアのバージョンアップ方法が記載されている。

特許文献２には、ホスト・コンピュータ側からのダウンロード処理を高速にかつ効率よく実行できるフィールド機器システムが記載されている。

特許文献３には、余分の機能を持たずに、必要最小限の機能のみを持ったフィールド機器からなる、最適なシステムを構築することができるフィールド機器システムが記載されている。

特開２００２−０７３１９３号公報 特開２００４−２９５２９９号公報 特開２００８−３１０７２５号公報

しかし、図３および図４に示す従来例では、フィールド機器６０側にはシリアルコード等を用いた不正コピーを防止するプロテクト機能が無いため、複数のフィールド機器６０に対して無制限にダウンロードすることができてしまい、不正コピーを防止することができないという問題があった。

また、プログラムファイルが改ざんされていても、プログラムファイルが不正なものであるか否かの確認が行われないままで、ソフトウェアを更新することができてしまうため、不正なソフトウェアで更新されたフィールド機器６０が異常動作を引き起こす危険があるという問題もあった。

そこで本発明の目的は、ダウンロードするソフトウェアの正当性の確認を行い、フィールド機器への不正なソフトウェアの更新を防止すると共に不正なソフトウェアによるフィールド機器の異常動作を防止することが可能なフィールド機器システムを実現することにある。

請求項１記載の発明は、
フィールド機器に実装されているソフトウェアをダウンロードにより更新するフィールド機器システムにおいて、
記憶しているキーコードと、このキーコードから生成された第１のパスワードを埋め込んだダウンロードファイルとを送信する制御装置を備え、
前記フィールド機器は、前記制御装置から受信した前記キーコードを用いて第２のパスワードを生成し、前記制御装置から受信した前記ダウンロードファイルに埋め込まれた前記第１のパスワードと前記第２のパスワードを比較して一致した場合に、記憶されているソフトウェアを前記ダウンロードファイルを用いて更新することを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記制御装置は、
更新される前記ソフトウェアのプログラムコードが書かれたプログラムファイルと前記キーコードとを記憶する第１の記憶部と、
前記キーコードから前記第１のパスワードを生成し、前記プログラムファイルをフォーマット変換して前記第１のパスワードを埋め込んだ前記ダウンロードファイルを生成する第１の演算制御部と、
前記キーコードと前記ダウンロードファイルを前記フィールド機器へ送信する送信部と
を有することを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、
前記フィールド機器は、
前記制御装置からの前記キーコードと前記ダウンロードファイルを受信する受信部と、
前記ソフトウェアを記憶する第２の記憶部と、
前記キーコードを用いて前記第２のパスワードを生成し、前記ダウンロードファイルに埋め込まれた前記第１のパスワードと前記第２のパスワードを比較して一致した場合に、前記第２の記憶部に記憶されている前記ソフトウェアを前記ダウンロードファイルを用いて更新する第２の演算制御部と
を有することを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、
前記第１の演算制御部は、
前記第１の記憶部から前記キーコードを読み出して前記送信部へ出力するキーコード読み出し手段と、
前記キーコードから前記第１のパスワードを生成する第１のパスワード生成手段と、
前記プログラムファイルをフォーマット変換すると共に前記第１のパスワードを埋め込んで前記ダウンロードファイルを生成するダウンロードファイル生成手段と、
前記ダウンロードファイルを前記送信部へ出力してダウンロードを実行するダウンロード実行手段と
を有することを特徴とするものである。
請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、
前記第２の演算制御部は、
前記キーコードを用いて前記第２のパスワードを生成する第２のパスワード生成手段と、
前記ダウンロードファイルに埋め込まれた前記第１のパスワードと前記第２のパスワードを比較し、一致した場合に認証信号を出力するパスワード比較手段と、
前記認証信号に応じて、前記第２の記憶部に記憶されている前記ソフトウェアを前記ダウンロードファイルを用いて更新する更新実行手段と
を有することを特徴とするものである。
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、
前記制御装置は、
前記ソフトウェアを更新する度に、異なる前記キーコードを用いることを特徴とするものである。

本発明によれば、以下のような効果がある。
フィールド機器に実装されているソフトウェアをダウンロードにより更新するフィールド機器システムにおいて、記憶しているキーコードと、このキーコードから生成された第１のパスワードを埋め込んだダウンロードファイルとを送信する制御装置を備え、前記フィールド機器は、前記制御装置から受信した前記キーコードを用いて第２のパスワードを生成し、前記制御装置から受信した前記ダウンロードファイルに埋め込まれた前記第１のパスワードと前記第２のパスワードを比較して一致した場合に、記憶されているソフトウェアを前記ダウンロードファイルを用いて更新することにより、ダウンロードするソフトウェアの正当性を確認することができるので、フィールド機器への不正なソフトウェアの更新を防止すると共に不正なソフトウェアによるフィールド機器の異常動作を防止することができる。

また、制御装置からフィールド機器へキーコードを送信してフィールド機器側でパスワードを生成するので、パスワードそのものがバス上に出力されることがなく、パスワードが第三者に盗まれにくい。

本発明のフィールド機器システムの一実施例を示した構成図である。 本発明のフィールド機器システムの動作を示すフローチャートである。 従来のフィールド機器システムの一例を示した構成図である。 従来のフィールド機器システムの動作を示すフローチャートである。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明のフィールド機器システムの一実施例を示した構成図である。ここで、図３と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１において、図３に示す構成と異なる点は、記憶部１の代わりに記憶部７が設けられている点、演算制御部２の代わりに演算制御部８が設けられている点、演算制御部５の代わりに演算制御部９が設けられている点である。

図１において、制御装置５１は、制御装置５０と同様に、例えば、プラントで使用されるフィールド機器を統合的に制御する制御装置であり、送信部３、記憶部７および演算制御部８を有している。また、フィールド機器６０は、フィールド機器６１と同様に、例えば、差圧伝送器、流量計、バルブポジショナ等のプラントで使用されるフィールド機器であり、受信部４、記憶部６および演算制御部９を有している。

制御装置５１およびフィールド機器６１は、バスにそれぞれ相互に接続される。なお、説明を簡単にするために、図１では、フィールド機器６１を１つしか記載していないが、実際には、フィールド機器６１は、バスに複数接続されている。

記憶部７は、ハードディスク等で構成され、更新するソフトウェアのプログラムコードが書かれたプログラムファイルやパスワードの生成に使用されるキーコードを記憶する。このキーコードは、例えば、ランダムな数字の羅列から構成される。

演算制御部８は、ＣＰＵやメモリ等から構成され、キーコード読み出し手段８１、パスワード生成手段８２、ダウンロードファイル生成手段８３を有している。キーコード読み出し手段８１は、記憶部７からキーコードを読み出して送信部３へ出力する。パスワード生成手段８２は、記憶部７に記憶されているキーコードを用いてパスワードＡを生成する。ダウンロードファイル生成手段８３は、記憶部７に記憶されているプログラムファイルをフォーマット変換し、パスワード生成手段８２で生成したパスワードＡを埋め込んでダウンロードファイルを生成する。

演算制御部９は、ＣＰＵやメモリ等から構成され、パスワード生成手段９１、パスワード比較手段９２および更新実行手段９３を有している。パスワード生成手段９１は、制御装置５１から受信したキーコードを用いてパスワードＢを生成する。パスワード比較手段９２は、ダウンロードファイルに埋め込まれたパスワードＡとパスワード生成手段９１で生成されたパスワードＢを比較し、一致した場合に認証信号を出力する。更新実行手段９３は、パスワード比較手段９２からの認証信号に応じて、記憶部６に記憶されているソフトウェアをダウンロードファイルを用いて更新する。

なお、演算制御部８のパスワード生成手段８２と演算制御部９のパスワード生成手段９１が同一のキーコードを用いてパスワードをそれぞれ生成した場合には、生成されたそれぞれのパスワードは同一になるものとする。

このようなフィールド機器システムの動作を図２を用いて説明する。
図２は、本発明のフィールド機器システムの動作を示すフローチャートである。演算制御部８のパスワード生成手段８２は、記憶部７からプログラムファイルとキーコードを読み出し、キーコードを用いてパスワードＡを生成する（図２のＳ１０１）と共にプログラムファイルに生成したパスワードＡを埋め込む（図２のＳ１０２）。

演算制御部８のキーコード読み出し手段８１は、記憶部７からキーコードを読み出して送信部３へ出力する。送信部３は、入力されたキーコードをフィールド機器６１へ送信する（図２のＳ１０３）。フィールド機器６１の受信部４は、受信したキーコードを演算制御部９へ出力する。演算制御部９のパスワード生成手段９１は、受信部４から入力されたキーコードを用いてパスワードＢを生成する（図２のＳ１０４）。

そして、演算制御部８のダウンロードファイル生成手段８３は、記憶部７に記憶されているプログラムファイルをフォーマット変換し、パスワード生成手段８２で生成したパスワードＡを埋め込んでダウンロードファイルを生成する（図２のＳ１０５）。送信部３は、ダウンロードファイル生成手段８３で生成されたダウンロードファイルをフィールド機器６１へ送信（ダウンロード）する（図２のＳ１０６）。

フィールド機器６１の受信部４は、受信したダウンロードファイルを演算制御部９へ出力する。演算制御部９のパスワード比較手段９２は、ダウンロードファイルに埋め込まれたパスワードＡとパスワード生成手段９１で生成されたパスワードＢを比較する（図２のＳ１０７）。そして、パスワード比較手段９２は、ダウンロードファイルに埋め込まれたパスワードＡとパスワード生成手段９１で生成されたパスワードＢが一致した場合には、認証信号を更新実行手段９３へ出力し、一致しない場合には、認証信号を出力しない。

演算制御部９の更新実行手段９３は、パスワード比較手段９２からの認証信号に応じて、記憶部６に記憶されているソフトウェアをダウンロードファイルを用いて更新する。一方、パスワード比較手段９２から認証信号が出力されない場合、すなわち、ダウンロードファイルに埋め込まれたパスワードＡとパスワード生成手段９１で生成されたパスワードＢが一致しない場合、更新実行手段９３は、記憶部６に記憶されているソフトウェアを更新しない。

このように、制御装置５１が、キーコードを用いてパスワードＡを生成すると共にパスワードＡをプログラムファイルに埋め込み、このプログラムファイルからダウンロードファイルを生成してフィールド機器６１へ送信する。そして、フィールド機器６１が、ダウンロードファイルに埋め込まれたパスワードＡとキーコードを用いて生成したパスワードＢを比較し、一致していた場合に、記憶部６に記憶されているソフトウェアをダウンロードファイルを用いて更新することにより、ダウンロードするソフトウェアの正当性を確認することができるので、フィールド機器への不正なソフトウェアの更新を防止すると共に不正なソフトウェアによるフィールド機器の異常動作を防止することができる。

また、制御装置５１からフィールド機器６１へキーコードを送信してフィールド機器６１側でパスワードを生成するので、パスワードそのものがバス上に出力されることがなく、パスワードが第三者に盗まれにくい。

なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に示すようなものでもよい。
図１および図２に示す実施例において、ソフトウェア更新の度に、制御装置５１が同一のキーコードをフィールド機器６１へ送信する構成を示したが、ソフトウェアを更新する度に、制御装置５１が異なるキーコードをフィールド機器６１へ送信するようにしてもよい。例えば、キーコードに一度限りのパスワード（ワンタイムパスワード）を用いてもよい。

３ 送信部
４ 受信部
６ 記憶部（第２の記憶部）
７ 記憶部（第１の記憶部）
８ 演算制御部（第１の演算制御部）
９ 演算制御部（第２の演算制御部）
５１ 制御装置
６１ フィールド機器
８１ キーコード読み出し手段
８２ パスワード生成手段（第１のパスワード生成手段）
８３ ダウンロードファイル生成手段
９１ パスワード生成手段（第２のパスワード生成手段）
９２ パスワード比較手段
９３ 更新実行手段

Claims (6)

1. フィールド機器に実装されているソフトウェアをダウンロードにより更新するフィールド機器システムにおいて、
   記憶しているキーコードと、このキーコードから生成された第１のパスワードを埋め込んだダウンロードファイルとを送信する制御装置を備え、
   前記フィールド機器は、前記制御装置から受信した前記キーコードを用いて第２のパスワードを生成し、前記制御装置から受信した前記ダウンロードファイルに埋め込まれた前記第１のパスワードと前記第２のパスワードを比較して一致した場合に、記憶されているソフトウェアを前記ダウンロードファイルを用いて更新することを特徴とするフィールド機器システム。
2. 前記制御装置は、
   更新される前記ソフトウェアのプログラムコードが書かれたプログラムファイルと前記キーコードとを記憶する第１の記憶部と、
   前記キーコードから前記第１のパスワードを生成し、前記プログラムファイルをフォーマット変換して前記第１のパスワードを埋め込んだ前記ダウンロードファイルを生成する第１の演算制御部と、
   前記キーコードと前記ダウンロードファイルを前記フィールド機器へ送信する送信部と
   を有することを特徴とする請求項１記載のフィールド機器システム。
3. 前記フィールド機器は、
   前記制御装置からの前記キーコードと前記ダウンロードファイルを受信する受信部と、
   前記ソフトウェアを記憶する第２の記憶部と、
   前記キーコードを用いて前記第２のパスワードを生成し、前記ダウンロードファイルに埋め込まれた前記第１のパスワードと前記第２のパスワードを比較して一致した場合に、前記第２の記憶部に記憶されている前記ソフトウェアを前記ダウンロードファイルを用いて更新する第２の演算制御部と
   を有することを特徴とする請求項１または２記載のフィールド機器システム。
4. 前記第１の演算制御部は、
   前記第１の記憶部から前記キーコードを読み出して前記送信部へ出力するキーコード読み出し手段と、
   前記キーコードから前記第１のパスワードを生成する第１のパスワード生成手段と、
   前記プログラムファイルをフォーマット変換すると共に前記第１のパスワードを埋め込んで前記ダウンロードファイルを生成するダウンロードファイル生成手段と、
   前記ダウンロードファイルを前記送信部へ出力してダウンロードを実行するダウンロード実行手段と
   を有することを特徴とする請求項２記載のフィールド機器システム。
5. 前記第２の演算制御部は、
   前記キーコードを用いて前記第２のパスワードを生成する第２のパスワード生成手段と、
   前記ダウンロードファイルに埋め込まれた前記第１のパスワードと前記第２のパスワードを比較し、一致した場合に認証信号を出力するパスワード比較手段と、
   前記認証信号に応じて、前記第２の記憶部に記憶されている前記ソフトウェアを前記ダウンロードファイルを用いて更新する更新実行手段と
   を有することを特徴とする請求項３記載のフィールド機器システム。
6. 前記制御装置は、
   前記ソフトウェアを更新する度に、異なる前記キーコードを用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフィールド機器システム。

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