JP2012089013A - フィールド機器通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プロフィバスへのフィールド機器の着脱にあたり、マスタデバイスやスレーブデバイスのリスタート処理を不要にできるフィールド機器通信装置を提供すること。
【解決手段】分散型制御システムを構築するプロフィバスに接続されるフィールド機器の情報を格納するプロフィバス定義データファイル格納部を有するフィールド機器通信装置において、前記プロフィバス定義データファイル格納部と並列に接続され、前記プロフィバス定義データファイル格納部からフィールド機器の情報が転送格納される現用と保全用に切換可能な２系統の管理テーブルと、前記プロフィバス定義データファイル格納部と保全用管理テーブルに格納されるフィールド機器の情報の整合性をチェックして両者の情報が整合していれば前記プロフィバスに接続される管理テーブルの系統を切り換える整合性／切換手段、を設けことを特徴とするもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フィールド機器通信装置に関し、詳しくは、規格化された汎用フィールドネットワークの一種であるプロフィバス（ＰＲＯＦＩＢＵＳ）に着脱されるフィールド機器情報の通信制御に関する。

一般に、分散型制御システム（以下ＤＣＳという）では、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮフィールドバスやプロフィバスなどの規格化された各種のオープンフィールドネットワークを介してフィールド機器が接続されている。

図４は、プロフィバスを用いた従来のＤＣＳの一例を示す構成説明図である。図４において、制御バス１には、システム生成機能部２、操作監視機能部３、フィールド制御部（以下ＦＣＳという）４などが接続されている。ＦＣＳ４には、プロフィバス５を介してフィールド機器６が接続されている。

システム生成機能部２は、システムビュー生成部２ａ、通信入出力ビルダ部２ｂ、機能ブロック詳細ビルダ部２ｃなどで構成されている。このシステム生成機能部２には、ＰＲＯＦＩＢＵＳ−ＤＰコンフィグレータ（以下コンフィグレータという）７により制御されるＰＲＯＦＩＢＵＳ定義データファイル（以下定義データファイルという）格納部８が接続されている。

操作監視機能部３は、ＦＣＳ状態表示ウィンドウ３ａ、システムアラームウィンドウ３ｂ、ヒストリカルメッセージレポートウィドウ３ｃなどで構成されている。

ＦＣＳ４は、ＰＲＯＦＩＢＵＳ−ＤＰＶ１通信機能部４ａ、ＰＲＯＦＩＢＵＳ−ＤＰＶ１通信モジュール部（以下ＡＬＰ１１１という）４ｂなどで構成されている。

プロフィバス５には、フィールド機器６ａ、６ｂが接続されている。

これらＡＬＰ１１１ ４ｂとフィールド機器６の間には、ＡＬＰ１１１ ４ｂをマスタデバイスとしてフィールド機器６をスレーブデバイスとするマスタ・スレーブの関係が構築されている。

このような構成において、コンフィグレータ７から定義データファイル格納部８に定義データファイルがエクスポートされ、定義データファイル格納部８からシステム生成機能部２に定義データファイルがコピーされ、システム生成機能部２からＦＣＳ４に定義データファイルがダウンロードされる。

ＦＣＳ４のＰＲＯＦＩＢＵＳ−ＤＰＶ１通信機能部４ａとＡＬＰ１１１ ４ｂの間では入出力データの授受が行われ、ＡＬＰ１１１ ４ｂとフィールド機器６との間でも入出力データの授受が行われる。

ＦＣＳ４のＰＲＯＦＩＢＵＳ−ＤＰＶ１通信機能部４ａは、操作監視機能部３のＦＣＳ状態表示ウィンドウ３ａにＡＬＰ１１１の稼動状態情報を出力するとともに、システムアラームウィンドウ３ｂにＡＬＰ１１１のFail/Recoverメッセージを出力する。

ＦＣＳ４のＡＬＰ１１１ ４ｂは、操作監視機能部３のヒストリカルメッセージレポートウィドウ３ｃにスレーブデバイス診断情報を出力する。

ところで、これらマスタデバイスとスレーブデバイスとの間で通信を行うためには、システムの各部におけるデータを等値化する必要がある。具体的には、コンフィグレータ７により制御される定義データファイル格納部８に設定されているコンフィグレーションデータと、システム生成機能部２に設定されているデータと、ＡＬＰ１１１ ４ｂに設定されているデータと、フィールド機器６に設定されているデータを等しくしなければならない。

そこで、図４に示す従来の構成では、ＡＬＰ１１１ ４ｂに、リスタート部ＲＳが設けられている。

図５は、図４におけるＡＬＰ１１１ ４ｂの具体例を示すブロック図である。図５において、プロフィバス定義データファイル格納部４ｂ１と並列にリスタート部ＲＳを構成するリスタート制御部ＲＳ１が接続されるとともに、プロフィバス定義データファイル格納部４ｂ１と直列にリスタート部ＲＳを構成する開閉スイッチＲＳ２が接続されている。

プロフィバス５にフィールド機器６ｃが追加接続される場合に、マスタ・スレーブ間の通信が確立されるまでのフローについて、図６のフローチャートを用いて説明する。

プロフィバス５にフィールド機器６ｃが接続されると（ステップＳ１）、作業者はコンフィグレータ７を操作して定義データファイル格納部８にフィールド機器６ｃの情報を手動設定し（ステップＳ２）、さらに、定義データファイル格納部８に再作成された定義データファイルを手動でシステム生成機能部２にコピーする（ステップＳ３）。

システム生成機能部２からＡＬＰ１１１ ４ｂへ定義データファイルがダウンロードされると（ステップＳ４）、リスタート制御部ＲＳ１はリスタート制御を開始し、開閉スイッチＲＳ２を開いてプロフィバス５との接続を一時的にオフにする（ステップＳ５）。

この間に、ＡＬＰ１１１ ４ｂのプロフィバス定義データファイル格納部４ｂ１内の定義データファイルは自動的に更新される（ステップＳ６）。プロフィバス定義データファイル格納部４ｂ１内の定義データファイルの更新が完了すると、リスタート制御部ＲＳ１のリスタート制御は終了し、開閉スイッチＲＳ２を閉じてプロフィバス５との接続を再びオンにする（ステップＳ７）。

ＡＬＰ１１１ ４ｂは、開閉スイッチＲＳ２が閉じられる再起動のタイミングで、定義データファイル内のフィールド機器６ｃの初期化パラメータをフィールド機器６ｃに送信する（ステップＳ８）。初期化パラメータは自動的にロードされる。

プロフィバス仕様において、マスタデバイスとスレーブデバイスとの間で通信を開始するためには、双方で定義しているＩＯ構成定義が一致している必要がある。ＩＯ構成定義が一致しているかどうかのチェックは、スレーブデバイスの再起動（リスタート）をトリガとして行われる。チェックは、マスタデバイスからスレーブデバイスに対するCheck_Configというフレームで行われ、お互いのＩＯ構成定義内容を確認し、互換性があれば通信を確立する。

特許文献１には、メーカー依存のフィールドバス仕様に準拠するＤＣＳに、これとは規格の異なる汎用のプロフィバス（ＰＲＯＦＩＢＵＳ）規格の機器を混在的に接続した場合におけるフィールド機器状態情報の通信装置に関する技術が記載されている。

特開２００１−３３９４２１号公報

しかし、図４の構成によれば、マスタデバイスであるＡＬＰ１１１ ４ｂの内部に設けられている定義データファイルの更新にあたっては、リスタート処理が必要である。これにより、ＡＬＰ１１１ ４ｂがリスタート処理を実行している期間中は、ＡＬＰ１１１ ４ｂに接続されているスレーブデバイスであるすべてのフィールド機器６との通信が一時的に中断されることになり、たとえばＤＣＳによるプラント制御も中断されて安定したプラント操業が行えなくなってしまう。

また、フィールド機器６がモジュール型の場合、他のモジュールやモジュールの次段に接続される機器に対してもリスタートが必要となることがあり、対応機器以外にも悪影響を与えることがある。

本発明は、このような従来の問題点に着目したものであり、その目的は、プロフィバスへのフィールド機器の着脱にあたり、マスタデバイスやスレーブデバイスのリスタート処理を不要にできるフィールド機器通信装置を提供することにある。

このような課題を達成する請求項１の発明は、
分散型制御システムを構築する制御バスとプロフィバスの間に接続され、前記プロフィバスに接続されるフィールド機器の情報を格納するプロフィバス定義データファイル格納部を有するフィールド機器通信装置において、
前記プロフィバス定義データファイル格納部と並列に接続され、前記プロフィバス定義データファイル格納部からフィールド機器の情報が転送格納される現用と保全用に切換可能な２系統の管理テーブルと、
前記プロフィバス定義データファイル格納部と保全用管理テーブルに格納されるフィールド機器の情報の整合性をチェックして両者の情報が整合していれば前記プロフィバスに接続される管理テーブルの系統を切り換える整合性／切換手段、
を設けことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のフィールド機器通信装置において、
前記フィールド機器はモジュール型であることを特徴とする。

これらにより、プロフィバスへのフィールド機器の着脱を、マスタデバイスやスレーブデバイスのリスタート処理を伴うことなくオンラインで行える。

本発明の一実施例を示す構成説明図である。 図１の主要部の拡大図である。 図１および図２の動作の流れを説明するフローチャートである。 プロフィバスを用いた従来のＤＣＳの一例を示す構成説明図である。 図４の主要部の拡大図である。 図４および図５の動作の流れを説明するフローチャートである。

以下、本発明について、図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例を示す構成説明図であり、図４と共通する部分には同一の符号を付けている。図１と図４の相違点は、プロフィバスへのフィールド機器の着脱に伴い動作していたＡＬＰ１１１ ４ｂにおけるリスタート部ＲＳの有無にある。

すなわち、図１の構成では、図４に記載されているプロフィバスへのフィールド機器の着脱に伴って動作していたＡＬＰ１１１ ４ｂのリスタート部ＲＳが削除されている。これは、ＡＬＰ１１１ ４ｂにおける定義データファイルの管理体系を工夫することにより実現されている。

図２は、図１におけるＡＬＰ１１１ ４ｂの具体例を示すブロック図である。図２において、プロフィバス定義データファイル格納部４ｂ１と並列に、定義データファイルを格納する現用と保全用に相補的に切換可能な２系統の管理テーブル４ｂ２と４ｂ３が接続されている。

これらプロフィバス定義データファイル格納部４ｂ１と２系統の管理テーブル４ｂ２と４ｂ３の一端は整合性／切換制御部４ｂ４とともに制御バス１または定義データファイル格納部８に接続され、管理テーブル４ｂ２と４ｂ３の他端は切換スイッチ４ｂ５を介してプロフィバス５に接続されている。

整合性／切換制御部４ｂ４は、プロフィバス定義データファイル格納部４ｂ１と保全用管理テーブル４ｂ３に格納されるフィールド機器の情報の整合性をチェックし、両者の情報が整合していればプロフィバス５に接続される管理テーブルの系統を現用管理テーブル４ｂ２から保全用管理テーブル４ｂ３に瞬時に切り換えるように切換スイッチ４ｂ５を切換制御する。切換後は、管理テーブル４ｂ３は現用として機能し、管理テーブル４ｂ２は保全用として機能する。

図３は、図１および図２の動作の流れを説明するフローチャートである。

プロフィバス５にフィールド機器６ｃが接続されると（ステップＳ１）、作業者はコンフィグレータ７を操作して定義データファイル格納部８にフィールド機器６ｃの情報を手動設定し（ステップＳ２）、さらに、定義データファイル格納部８に再作成された定義データファイルを手動でシステム生成機能部２にコピーする（ステップＳ３）。

これにより、ＡＬＰ１１１ ４ｂ内のプロフィバス定義データファイル格納部４ｂ１の定義データファイルは自動更新されるとともに（ステップＳ４）、ＡＬＰ１１１ ４ｂ内の保全用管理テーブル４ｂ３も自動作成される（ステップＳ５）。

一方、整合性／切換制御部４ｂ４は、追加されたフィールド機器の領域など、プロフィバス定義データファイル格納部４ｂ１と保全用管理テーブル４ｂ３に格納される各種情報の整合性をチェックする（ステップＳ６）。

整合性／切換制御部４ｂ４は、両者の情報の整合性に問題がなければ、現用管理テーブルを、４ｂ２から４ｂ３へ瞬時に切り換える（ステップＳ７）。

切り換えた後は、管理テーブル４ｂ２は保全用として機能して管理テーブル４ｂ３は現用として機能する。そして、保全用管理テーブル４ｂ２もプロフィバス定義データファイル格納部４ｂ１に格納されている情報に基づいて自動作成され、現用管理テーブル４ｂ３の情報と等値化される（ステップＳ８）。

このように構成することにより、プロフィバスへのフィールド機器の着脱に伴って従来行われていたマスタデバイスやスレーブデバイスのリスタート処理は不要になり、他の機器の動作に影響を与えることなくプロフィバスへのフィールド機器の着脱が行える。

なお、スレーブデバイスの下にさらに他の機器が接続される場合には、スレーブデバイス内に図２と同様の機能を組み込むことで、そのスレーブデバイスに接続されている他の機器に影響を与えることなく機器の着脱が行える。

以上説明したように、本発明によれば、プロフィバスへのフィールド機器の着脱にあたり、マスタデバイスやスレーブデバイスのリスタート処理を不要にできるフィールド機器通信装置を提供することができ、たとえばＤＣＳによるプラント制御の安定操業にも好適である。

１ 制御バス
２ システム生成機能部
３ 操作監視機能部
４ フィールド制御部（ＦＣＳ）
４ａ ＰＲＯＦＩＢＵＳ−ＤＰＶ１通信機能部
４ｂ ＰＲＯＦＩＢＵＳ−ＤＰＶ１通信モジュール部（ＡＬＰ１１１）
４ｂ１ プロフィバス定義データファイル格納部
４ｂ２、４ｂ３ 管理テーブル
４ｂ４ 整合性／切換制御部
４ｂ５ 切換スイッチ
５ プロフィバス
６ フィールド機器
７ ＰＲＯＦＩＢＵＳ−ＤＰコンフィグレータ
８ ＰＲＯＦＩＢＵＳ定義データファイル格納部

Claims (2)

1. 分散型制御システムを構築する制御バスとプロフィバスの間に接続され、前記プロフィバスに接続されるフィールド機器の情報を格納するプロフィバス定義データファイル格納部を有するフィールド機器通信装置において、
   前記プロフィバス定義データファイル格納部と並列に接続され、前記プロフィバス定義データファイル格納部からフィールド機器の情報が転送格納される現用と保全用に切換可能な２系統の管理テーブルと、
   前記プロフィバス定義データファイル格納部と保全用管理テーブルに格納されるフィールド機器の情報の整合性をチェックして両者の情報が整合していれば前記プロフィバスに接続される管理テーブルの系統を切り換える整合性／切換手段、
   を設けことを特徴とするフィールド機器通信装置。
2. 前記フィールド機器はモジュール型であることを特徴とする請求項１に記載のフィールド機器通信装置。

Images