JP2013182391A - デバイスコントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】上位システム側がローカルコントローラ（例えば調節計）に接続されたデバイスの情報を取得できるようにする。
【解決手段】アナログ信号にデジタル信号を重畳する通信プロトコルに対応した入出力ユニット１１と前記通信プロトコルによる通信を行なう第１のポート１５１−１と、第１のデバイス１４ａが接続可能な第２のポート１５１−２と、第２のデバイス１４ｂが接続可能な第３のポート１５１−３と、第１のデバイス１４ａ及び第２のデバイス１４ｂの少なくとも一方の情報を記憶する記憶部１６３ａ／１６３ｂと、第１のポート１５１−１を通じて受信された情報取得要求に対して前記情報を第１のポート１５１−１を通じて前記通信プロトコルによる通信によって入出力ユニット１１へ送信する通信制御部１６１と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明の一態様は、例えばプラント等に設置されるデバイスを制御する技術に関する。

生産プロセスを管理する現場では、発信機能を有する各種のデバイス（例えばセンサやバルブ等）をプラントに設置し、デバイスから発信される信号をシステムに取り込むことで、各種の生産プロセスを管理している。生産プロセスを管理するシステムとして、例えばセンサから取得した流量や温度、圧力等に基づいてバルブの開度等を制御するものがある。

近年、このようなプロセス管理システムに接続されるデバイスとして、ＨＡＲＴ（Highway Addressable Remote Transducer）通信機能を搭載した機器（以下、「ＨＡＲＴ通信対応デバイス」という。）がある。

ＨＡＲＴ（登録商標）通信対応デバイスは、測定値や制御値（以下「ＰＶ値」と総称することがある。）を示す４〜２０ｍＡの直流信号（アナログ電流）に、１２００Ｈｚと２２００Ｈｚとの周波数信号に変換されたデジタル信号を重畳することで生成される信号を入出力する。つまり、ＨＡＲＴ通信対応デバイスは、測定値や制御値の他に、各種の情報を付加してやりとりすることができる。

ＨＡＲＴ通信を通じてデバイスやプロセスの情報をプロセス管理システムにおいて収集することで、デバイスの故障やメンテナンス、修理の必要時期等をシステムユーザに伝えることができる。これにより、システムユーザは、例えば、プラントの致命的なシャットダウン等を事前に防ぐ等の対処を採ることができる。なお、下記特許文献１および特許文献２には、ＨＡＲＴ通信対応デバイスを用いたシステムが記載されている。

特開２００３−１８６５０３号公報 特許第４１２９７１５号公報

アナログ電流値が意味するＰＶ値は、プロセス管理システムのコントローラに送られ、プロセス制御や監視に用いられる。プロセス監視システムで集中監視制御を行なう一方、別にローカルコントローラを設けて、デバイス単位でローカルに制御を行なうことがある。

例えば、専用メーカーの装置の制御機能が組み込まれている場合、制御周期を高速に実施したい場合、ある制御に特化したプログラムを使用したい場合、監視や設定をプラントに設置された機器や装置の近くで行ないたい場合等に、プロセス監視システムと共にローカルコントローラが使用される。

ローカルコントローラには、代表的に調節計が用いられることが多い。ローカルコントローラは、それ自体で、当該ローカルコントローラに接続されたデバイスの監視や制御を実施する。

しかし、ローカルコントローラがＨＡＲＴ通信対応の入出力ユニット（ＨＡＲＴ−ＩＯ）に直接接続される場合、ローカルコントローラに接続されたデバイスは、上位システム（例えば機器管理システム）側からは当該接続の状態等を認識できない（別言すると、上位システム側から見えない）。そのため、上位システム側がローカルコントローラ（例えば調節計）に接続されたデバイスの情報を取得することができない。

本発明の目的の一つは、上位システム側がローカルコントローラ（例えば調節計）に接続されたデバイスの情報を取得できるようにすることにある。また、当該情報取得の高速化も本発明の目的の一つである。

なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的の一つとして位置付けることができる。

本発明のデバイスコントローラ(ローカルコントローラ)の一態様は、アナログ信号にデジタル信号を重畳する通信プロトコルに対応した入出力ユニットと前記通信プロトコルによる通信を行なう第１のポートと、第１のデバイスが接続可能な第２のポートと、第２のデバイスが接続可能な第３のポートと、前記第１のデバイス及び前記第２のデバイスの少なくとも一方の情報を記憶する記憶部と、前記第１のポートを通じて受信された情報取得要求に対して前記情報を前記第１のポートを通じて前記通信プロトコルによる通信によって前記入出力ユニットへ送信する通信制御部と、を備える。

ここで、前記第２及び第３のポートが、それぞれ前記第１のデバイス及び前記第２のデバイスと前記通信プロトコルに対応した通信を行なうポートであり、前記デバイスコントローラは、前記第２及び第３のポートの少なくとも一方を通じて前記情報を前記通信プロトコルに対応した通信により取得し、当該情報を前記記憶部に記憶する、ようにしてもよい。

また、前記情報の取得及び記憶は、前記入出力ユニットから前記第１のポートを通じて所定のコマンドが受信された場合に、又は、周期的に実施される、こととしてもよい。

なお、前記通信プロトコルは、ＨＡＲＴ（Highway Addressable Remote Transducer）通信プロトコルであってもよい。

一実施形態に係るプロセス管理システムの一例を示す図である。 一実施形態に係る調節計に着目したプロセス管理システムの動作例を説明する図である。 図２に例示する調節計の機能ブロック図である。 図１に例示する入出力ユニット（ＨＡＲＴ−ＩＯ）、調節計及びデバイスの接続関係を示す図である。 図４に例示する接続において前記通信プロトコルで通信する場合の論理的な構成を示す図である。 図４及び図５に例示するＨＡＲＴ−ＩＯと調節計及びデバイスとの間の通信シーケンスの一例を示す図である。 図６に例示するリクエスト信号及びレスポンス信号の波形例を示す図である。 変形例１に係る調節計の機能ブロック図である。 変形例１においてＨＡＲＴ−ＩＯからの指示に応じてデータベースキャッシュが更新される場合のシーケンスの一例を示す図である。 変形例１においてＨＡＲＴ−ＩＯからの指示に応じてデータベースキャッシュが更新される場合のシーケンスの一例を示す図である。 変形例２に係る調節計の機能ブロック図である。 変形例２において所定時刻の到来によってデータベースキャッシュが更新される場合のシーケンスの一例を示す図である。 変形例２において所定周期でデータベースキャッシュが更新される場合のシーケンスの一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。即ち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形（各実施例を組み合わせる等）して実施することができる。また、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付して表している。図面は模式的なものであり、必ずしも実際の寸法や比率等とは一致しない。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。

図１は、一実施形態に係るプロセス管理システムの一例を示す図である。図１に示すプロセス管理システム１は、例示的に、スマート通信に対応した１又は複数のデバイス１０を備える。プロセス管理システム１は、スマート通信には非対応の１又は複数のデバイス１２を備えてもよい。「スマート通信」の一例は、ＨＡＲＴ通信プロトコルに準拠した通信である。

デバイス１０や１２の一例としては、発信器やポジショナが挙げられる。発信器の一例は、流量センサ、圧力センサ、温度センサ等の各種センサである。ポジショナの一例は、電気信号を例えば制御目的の空気圧力に応じた信号に変換し、当該信号に従って流量制御弁や圧力制御弁等のバルブの位置制御を行なう。ＨＡＲＴ通信対応デバイス１０には、（後述する上位のコントローラ１７に対する）ローカルコントローラ（デバイスコントローラ）の一例である調節計（以下、他のデバイス１０と区別するために「調節計１０Ａ」と表記する。）が含まれてよい。

調節計１０Ａは、例示的に、温度、湿度、圧力、流量等の細かな（高精度な）制御や、上位コントローラ１７による制御周期よりも短い制御周期（例えば１００ｍｓ以下）等を要求されるデバイスについて設けられる。調節計１０Ａは、例示的に、コントローラ１７から遠隔設定（指定）されることにより、以後、リモートセットポイント（ＲＳＰ）として、当該調節計１０Ａに接続されたデバイス１４ａや１４ｂ（以下、両者を区別しない場合には、「デバイス１４」と表記する。）をローカルに制御する。

調節計１０Ａに接続されるデバイス１４ａの一例は、調節計１０Ａへアナログ電流信号を入力するアナログ入力デバイス（例えば流量計）であり、他のデバイス１４ｂの一例は、調節計１０Ａからのアナログ電流信号を受けるアナログ出力デバイス（例えばバルブポジショナやアクチュエータ）である。

この場合、調節計１０Ａは、配管等における流量が指定された流量値（制御目標値）となるように、流量計１４ａで測定された流量値に基づいてバルブポジショナ１４ｂによるバルブ開度を制御（例えばＰＩＤ制御等）することができる。制御目標値は、調節計１０Ａに直接接続した計算機等から指定してもよいし、コントローラ１７を通じて例えば運転操作ユニット１９から遠隔設定してもよい。

また、プロセス管理システム１には、例示的に、ＨＡＲＴ通信対応の１又は複数の入出力（ＩＯ）ユニット（以下「ＨＡＲＴ−ＩＯ」とも表記する。）１１、ＨＡＲＴ通信非対応の１又は複数の入出力（ＩＯ）ユニット１３、機器監視ユニット１５、リンクモジュール１５Ａ、コントローラ１７、及び、運転操作ユニット１９等を備えることができる。

概略的に、運転操作ユニット１９は、コントローラ１７、ＩＯユニット１１を介してデバイス１０（調節計１０Ａを含む。以下、同様。）とそれぞれ通信することができる。また、運転操作ユニット１９は、コントローラ１７、及び、ＩＯユニット１３とデバイス１２との間のアナログ伝送を通じて、情報の伝送が可能である。当該通信あるいは伝送によって、運転操作ユニット１９は、デバイス１０及び１２の測定値を取得したり、当該測定値に基づいてデバイス１０及び１２へ設定値や制御値を与えたりすることができる。別言すると、コントローラ１７及び運転操作ユニット１９は、ＩＯユニット１１及び１３を経由する第１の通信路（あるいは伝送路）を通じてプロセスを制御する制御系統の一例を成す。

これに対し、機器監視ユニット１５は、例えばリンクモジュール１５Ａと連携し、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１を介してＨＡＲＴ通信対応デバイス１０と通信することができる。当該通信によって、機器監視ユニット１５は、例えばデバイス１０の状態を示す情報（例えば、プロセス情報や故障情報等）を取得することができる。別言すると、機器監視ユニット１５及びリンクモジュール１５Ａは、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１を経由する第２の通信路を通じてＨＡＲＴ通信対応デバイス１０の状態等を監視する監視系統の一例を成す。

より詳細には、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１、機器監視ユニット１５、リンクモジュール１５Ａ、コントローラ１７、及び、運転操作ユニット１９は、所定の通信路１６に接続することができる。通信路１６の一例は、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）又はＵＤＰ（User Datagram Protocol）に準拠したデジタル通信が可能なＴＣＰ／ＵＤＰ通信路である。

ＴＣＰ／ＵＤＰ通信路（デジタル通信路）１６の一例としては、イーサネット（登録商標）通信路（ケーブル）が挙げられる。したがって、運転操作ユニット１９は、例えば、機器監視ユニット１５やコントローラ１７等とＴＣＰ／ＵＤＰ通信が可能であり、機器監視ユニット１５は、例えばリンクモジュール１５ＡやＨＡＲＴ−ＩＯユニット１１等とＴＣＰ／ＵＤＰ通信が可能である。

コントローラ１７には、例示的に、所定の通信路１８を介してＩＯユニット１１及び１３を相互通信可能に接続することができる。通信路１８の一例は、コントローラ１７及びＩＯユニット１３の通信機能に特化した独自規格のＸ−ＢＵＳである。Ｘ−ＢＵＳは、コントローラ１７とＩＯユニット１３との間でデジタル通信を可能にするデジタル通信路の一例である。

ＨＡＲＴ−ＩＯ１１には、ＨＡＲＴ通信対応デバイス１０を接続することができる。ＩＯユニット１３には、デバイス１２を接続することができる。これらの接続には、アナログ直流信号（例えば、４ｍＡ〜２０ｍＡ）を伝送するアナログ伝送路を用いることができる。

アナログ直流信号は、デバイス１０やデバイス１２に応じた変数を表す信号の一例である。変数の一例としては、流量計、圧力計、温度計等のデバイス１０で得られる流量、圧力、温度等の測定値や、ポンプやバルブ等の弁開度等の制御値が挙げられる。

したがって、デバイス１０及び１２は、測定値に応じた電流値（４〜２０ｍＡ）のアナログ直流信号を、ＩＯユニット１１及び１３を介してコントローラ１７へ送信することができ、また、コントローラ１７からＩＯユニット１１及び１３を介して送信されてくる設定値や制御値等に応じた電流値（４〜２０ｍＡ）のアナログ直流信号を受信することができる。

ここで、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１及びＨＡＲＴ通信対応デバイス１０は、上記アナログ直流信号にデジタル信号を重畳した信号を互いに伝送することができる。別言すると、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１及びＨＡＲＴ通信対応デバイス１０は、アナログ直流信号（４〜２０ｍＡ）
によるアナログ伝送とデジタル信号によるデジタル通信とを同時に行なうことができる。

アナログ直流信号に重畳されるデジタル信号は、例示的に、ＨＡＲＴ通信対応デバイス１０において取得可能な各種データを表す信号である。各種データの一例としては、ＨＡＲＴ通信対応デバイス１０の状態を示す情報（例えば、プロセス情報や機器１０の状態を示す情報等）が挙げられる。なお、ＨＡＲＴ通信対応デバイス１０の測定値や制御値等を各種データに含めてもよい。

ＨＡＲＴ通信プロトコルでは、４〜２０ｍＡのアナログ直流信号に、２種類の周波数信号（例えば、１２００Ｈｚと２２００Ｈｚ）でデジタル値の０及び１をそれぞれ表すように変換（例えば位相変調）されたデジタル信号を重畳する。

ＨＡＲＴ−ＩＯ１１（又はＨＡＲＴ通信対応デバイス１０）は、このようにデジタル信号が重畳されたアナログ直流信号をＨＡＲＴ通信対応デバイス１０（又はＨＡＲＴ−ＩＯ１１）から受信すると、受信した信号をアナログ直流信号とデジタル信号とに分離する。これにより、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１（又はＨＡＲＴ通信対応デバイス１０）は、分離した信号のそれぞれが示す値やデータを取得することができる。

別言すると、デバイス１０及び１２とＩＯユニット１１及び１３との間のアナログ伝送路、並びに、ＩＯユニット１１及び１３とコントローラ１７との間のデジタル通信路１８が、制御系統における第１の通信路（あるいは伝送路）の一例を成す。

一方、ＨＡＲＴ通信対応デバイス１０及びＨＡＲＴ−ＩＯ１１の間のアナログ伝送路、並びに、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１とリンクモジュール１５Ａ及び機器監視ユニット１５との間のデジタル通信路１６が、監視系統における第２の通信路の一例を成す。別言すると、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１は、ＨＡＲＴ通信により取得した信号を、アナログ電流信号をコントローラ１７に伝達するラインとは別のラインで上位のリンクモジュール１５Ａや機器監視ユニット１５に伝達する。

以上のように構成されたプロセス管理システム１では、次のような効果ないし利点が得られる。

・付属的な機能である機器監視（管理）系統と制御系統のラインが別であるため、既存システムに影響を与えない。そのため、制御の信頼性を損なわずに、スムーズに機器管理に移行できる。例えば、Ｘ−ＢＵＳ１８等の通信バスラインからコントローラ１７等を全部交換する必要が無い。

・既存のＩＯユニット１３をＨＡＲＴ−ＩＯ１１に置き換えるだけで、機器管理を容易に実現可能なインフラを提供できる。

・既存の配線やターミナルはそのまま使うことができる。

・機器管理（監視系統）用にイーサネット等の通信ライン等を配線すれば足りる。

・将来的に監視系統の信頼性が担保されれば、周辺機器を交換するだけで、監視系統を利用して、デバイス１０やデバイス１２に応じた変数を表す信号を制御系統に伝達し、制御系統によるプロセス制御に用いることができる。

以上のシステム構成において、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１に接続されたＨＡＲＴ通信対応の調節計１０Ａは、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１に接続される他のＨＡＲＴ通信対応のデバイス１０（例えばバルブポジショナや流量計等）と同列に位置付けることができる。

すなわち、調節計１０Ａは、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１に接続されるアナログ入出力ポート（第１のポート）１５１−１に対してＨＡＲＴ通信インターフェース１５０−１（図３参照）を備え、他のＨＡＲＴ通信対応のデバイス１０と同等にＨＡＲＴ−ＩＯ１１とＨＡＲＴ通信を実施することができる。

なお、調節計１０Ａは、図３にて後述するように、仮想スレーブ機能ブロック１６０を備えてよい。仮想スレーブ機能ブロック１６０は、調節計１０Ａに接続されたデバイス１４ａ及び／又は１４ｂの情報を記憶（キャッシュ）しており、当該情報の一部又は全部を必要に応じてＨＡＲＴ通信インターフェース１５０−１（第１のポート１５１−１）を通じＨＡＲＴ通信によりＨＡＲＴ−ＩＯ１１（マスター）へ送信することができる。

調節計１０Ａに接続されるデバイス１４ａ及び／又は１４ｂは、ＨＡＲＴ通信に対応したデバイスでもよいし、ＨＡＲＴ通信に非対応のデバイスでもよい。

ＨＡＲＴ通信に対応したデバイス１４ａ及び／又は１４ｂが調節計１０Ａに接続される場合、調節計１０Ａは、デバイス１４ａ及び／又は１４ｂとの間でＨＡＲＴ通信が可能なように、図８にて後述するごとく、デバイス１４ａが接続されるポート１５１−２に対してＨＡＲＴ通信インターフェース１５０−２を備え、デバイス１４ｂが接続されるポート１５１−３に対してＨＡＲＴ通信インターフェース１５０−３を備えることができる。これにより、調節計１０Ａは、ＨＡＲＴ通信によって、デバイス１４ａ及び／又は１４ｂの情報を取得したり、デバイス１４ａ及び／又は１４ｂの情報を設定、更新したりすることが可能となる。

なお、ＨＡＲＴ通信に非対応のデバイス１４ａ及び／又は１４ｂが調節計１０Ａ（ポート１５１−２及び／又は１５１−３）に接続される場合、調節計１０Ａで当該デバイス１４ａ及び／又は１４ｂについての情報を構築可能であれば、調節計１０Ａにおいて構築した情報をキャッシュしておくことができる。詳細については後述する。

調節計１０Ａは、例示的に、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１から第１のポート１５１−１を通じて受信したアナログ出力値をＨＡＲＴ−ＩＯ１１からの遠隔設定であるＲＳＰとして認識し、調節計１０Ａに接続されているアナログ出力デバイス（例えばバルブポジショナ１４ｂ）の制御（例えばＰＩＤ制御）を、アナログ入力デバイス（例えば流量計１４ａ）からの情報を基に行なう。

また、調節計１０Ａは、当該調節計１０Ａに接続されているデバイス１４ａ及び／又は１４ｂの情報とともに、調節計１０Ａの内部情報（例えばＭＶ：制御出力値、制御パラメータ）をＨＡＲＴ−ＩＯ１１及びＴＣＰ／ＵＤＰ通信路１６経由で、機器監視ユニット１５（又はリンクモジュール１５Ａ）へ提供することができる。

以下、調節計１０Ａに着目したプロセス管理システム１の動作について図２を参照して説明する。

まず、上位コントローラ１７から指定された、調節計１０ＡのＲＳＰが、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１のアナログ出力により、アナログ値（４〜２０ｍＡ）で出力される（処理Ｐ１）。
調節計１０Ａは、当該アナログ値を受信することにより当該調節計１０ＡがＲＳＰに指定され、指定されたアナログ値を制御目標値に用いてバルブポジショナ１４ｂをローカルに制御すべきことを認識する。

ＲＳＰに指定された調節計１０Ａは、例示的に、（上位の）コントローラ１７に代わり、第２のポート１５１−２に接続された流量計１４ａからのアナログ入力（処理Ｐ２）を基に第３のポート１５１−３に接続されたバルブポジショナ１４ｂの開度をローカルに制御する（処理Ｐ３）。なお、バルブポジショナ１４ｂに、開度情報を調節計１０Ａにフィードバックする機能が備わっている場合、調節計１０Ａは、第３のポート１５１−３を通じて当該フィードバック情報（開度情報）をアナログ値で取得することができる（処理Ｐ４）。

調節計１０Ａは、調節計１０Ａに接続されているＨＡＲＴ非対応デバイスで、調節計１０Ａに予め設定されている情報があれば、ＨＡＲＴ対応機器相当の情報として保有する。
また、調節計１０Ａの内部情報（制御出力値、制御パラメータ等）をＨＡＲＴ対応機器相当の情報として保有する。

調節計１０Ａは、ＨＡＲＴ通信のマスターであるＨＡＲＴ−ＩＯ１１から情報取得の要求をＨＡＲＴ通信のデジタル信号により受信すると（処理Ｐ５）、これらの情報の一部又は全部を、ＨＡＲＴ通信のスレーブとしてＨＡＲＯ−ＩＯ１１に、ＨＡＲＴ通信のデジタル信号により送信する（処理Ｐ６）。なお、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１に対する情報取得要求の送信指示（コマンド）は、例示的に、機器監視ユニット１５（又はリンクモジュール１５Ａ）から送信することができる。

ＨＡＲＴ−ＩＯ１１は、ＨＡＲＴ通信により調節計１０Ａから受信した上記情報をＴＣＰ／ＵＤＰ通信路１６経由で機器監視ユニット１５（又はリンクモジュール１５Ａ）へ送信する（処理Ｐ７）。これにより、システムユーザは、例えば機器監視ユニット１５において調節計１０Ａに接続されているデバイスの情報や調節計１０Ａの内部情報等を確認することが可能となる。
なお、機器監視ユニット１５は、コントローラ１７を通じて調節計１０Ａのデータや設定を変更することもできる。

図３に、上述した調節計１０Ａの機能ブロック図を例示する。図３に示す調節計１０Ａは、例示的に、ＲＳＰ処理部１１０、ＰＶ処理部１２０、制御部１３０、アナログ出力処理部１４０、及び、仮想スレーブ機能ブロック１６０を備える。

仮想スレーブ機能ブロック１６０は、例示的に、調節計通信制御部１６１、仮想スレーブ通信制御部１６２、及び、データベースキャッシュ１６３を備える。仮想スレーブ通信制御部１６２及びデータベースキャッシュ１６３の組は、調節計１０Ａに接続されるデバイスの数に対応して複数備えてよい。図３には、例示的に、デバイス１４ａに対応して仮想スレーブ通信制御部１６２ａ及びデータベースキャッシュ１６３ａが備えられ、デバイス１４ｂに対応して仮想スレーブ通信制御部１６２ｂ及びデータベースキャッシュ１６３ｂが備えられている。

ＲＳＰ処理部１１０は、上述したＲＳＰの指定（４〜２０ｍＡのアナログ値）を処理する。処理結果は制御部１３０に与えられ、例えばバルブポジショナ１４ｂの制御目標値として用いられる。

ＰＶ処理部１２０は、例示的に、上述した流量計１４ａの測定値（ＰＶ値）を受信、処理する。処理結果は、制御部１３０に与えられ、アナログ出力処理部１４０を通じたバルブポジショナ１４ｂの開度制御（例えばＰＩＤ制御）に用いられる。

アナログ出力処理部１４０は、制御部１３０から与えられる、バルブポジショナ１４ｂのための制御値（ＰＩＤ制御値）を、４〜２０ｍＡの対応するアナログ電流値としてバルブポジショナ１４ｂへ出力する。

制御部１３０は、ＲＳＰ処理部１１０を通じてＲＳＰの指定を認識すると、上述したバルブポジショナ１４ｂのローカル制御（例えばＰＩＤ制御）を実施する。例えば、制御部１３０は、既述のように、調節計１０Ａに対する情報取得要求（コマンド）の受信処理や、当該要求に対する応答（コマンド）の送信処理を、ＨＡＲＴ通信インターフェース１５０−１を通じて実施できる。

仮想スレーブ機能ブロック１６０は、ＨＡＲＴ通信インターフェース１５０−１を通じてデバイス１４ａ及び／又は１４ｂの情報取得要求を表わすコマンドを受信すると、内部（データベースキャッシュ１６３）に保持している該当デバイス情報の一部又は全部をＨＡＲＴ通信によりＨＡＲＴ−ＩＯ１１へ送信する。

当該仮想スレーブ機能ブロック１６０において、調節計通信制御部１６１は、ＨＡＲＴ通信インターフェース１５０−１を通じて所定のコマンドを受信することにより、仮想スレーブ通信制御部１６２ａ及び１６２ｂのＯＮ／ＯＦＦを制御できる。後述するマルチドロップ構成において、外的な制約により仮想スレーブの存在が問題となる場合は、仮想スレーブ機能をＯＦＦにしても良い。

仮想スレーブ通信制御部１６２ａ及び１６２ｂは、それぞれ調節計通信制御部１６１によりＯＮ制御されると、対応するデータベースキャッシュ１６３ａ及び１６３ｂへのアクセスが許容される。これにより、データベースキャッシュ１６３ａ及び／又は１６３ｂに保持されている情報の読み出しや、データベースキャッシュ１６３ａ及び／又は１６３ｂに対する情報の書き込みが可能となる。なお、調節計通信制御部１６１、仮想スレーブ通信制御部１６２ａ及び１６２ｂの一部又は全部の機能は、制御部１３０に組み込まれていてもよい。

データベースキャッシュ１６３ａは、調節計１０Ａ（第２のポート１５１−２）に接続されているデバイス１４ａの情報を保持し、データベースキャッシュ１６３ｂは、調節計１０Ａ（第３のポート１５１−３）に接続されている、もう１つのデバイス１４ｂの情報を記憶する。なお、データベースキャッシュ１６３ａ及び１６３ｂは、単一のメモリ（記憶部）にて記憶領域を分けることで実現してもよい。また、仮想スレーブ通信制御部１６２ａ及び１６２ｂとしての機能も、単一の機能ブロックにて実現するようにしてもよい。

データベースキャッシュ１６３ａ及び／又は１６３ｂには、リモートセットポイント（ポート１５１−１）以外のポート１５１−２及び／又は１５１−３に接続されるデバイスの情報が記憶される。当該情報の一例は、デバイス１４ａの一例である流量計からのＰＶ入力値や、デバイス１４ｂの一例であるバルブ等のアクチュエータに対する制御出力値等が挙げられる。

当該情報は、調節計１０Ａ（例えば制御部１３０）で構築可能な場合があり、その場合、調節計１０Ａは、調節計通信制御部１６１によって、対応する仮想スレーブ通信制御部１６２ａ及び／又は１６２ｂを通じ、データベースキャッシュ１６３ａ及び／又は１６３ｂに、構築したデバイス１４ａ及び／又は１４ｂの情報を記憶（ミラーリング）する。

調節計１０Ａ（例えば制御部１３０）で構築可能な情報の一例としては、ＰＶ処理部１２０を通じて得られるＰＶ入力値、アナログ出力処理部１４０を通じて得られるアナログ出力値（制御値）等が挙げられる。この場合、デバイス１４ａ及び／又は１４ｂは、必ずしもＨＡＲＴ通信（デジタル）通信に対応している必要はない。

調節計１０Ａ、デバイス１４ａ及びデバイス１４ｂには、それぞれ異なるアドレス（例えばアドレス＃０、アドレス＃１及びアドレス＃２）を割り当てておくことができる。当該アドレスは、仮想スレーブ機能ブロック１６０における調節計通信制御部１６１、仮想スレーブ通信制御部１６２ａ及び１６２ｂにもそれぞれ割り当てられる（図３及び図５参照）。

これにより、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１は、アドレス＃０により調節計通信制御部１６１に、アドレス＃１により仮想スレーブ通信制御部１６２ａに、アドレス＃２により仮想スレーブ通信制御部１６２ｂにそれぞれアクセスすることが可能になる。したがって、ＨＡＲＴ−ＩＯは、それぞれのアドレス＃ｉ（ｉ＝１〜３のいずれか）を用いて調節計１０Ａの内部情報、データベースキャッシュ１６３ａ（デバイス１４ａの情報）、データベースキャッシュ１６３ｂ（デバイス１４ｂの情報）に個別的にアクセスすることが可能となる。

よって、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１（マスター）からみると、図４に例示する実際の接続関係に対し、調節計１０Ａが接続された伝送路（アナログ信号ライン）と同じ伝送路に流量計やアクチュエータ等の複数のデバイス（スレーブ）１４ａ及び１４ｂがマルチドロップ接続されたようにみえる（図５参照）。

このような疑似的なマルチドロップ構成において、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１（マスター）と、調節計１０Ａ、仮想スレーブとしての位置付けを有するデバイス１４ａ及び１４ｂとの間の通信シーケンスの一例を図６に示す。

図６（ａ）に例示するように、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１は、調節計１０Ａと通信して当該調節計１０Ａの情報を取得したい場合、調節計１０Ａのアドレス＃０を含むリクエスト信号（ＨＡＲＴコマンド）を送信する。

当該リクエスト信号は、調節計１０ＡのＨＡＲＴ通信インターフェース１５０−１を通じて調節計通信制御部１６１にて受信される。調節計通信制御部１６１は、調節計１０Ａ自身のデータベース（図示省略）を参照し、当該データベースから取得した情報を含むレスポンス信号（ＨＡＲＴコマンド）を生成する。

当該レスポンス信号は、ＨＡＲＴ通信インターフェース１５０−１を通じてＨＡＲＴ−ＩＯ１１に返信される。レスポンス信号には、リクエスト信号に設定されたアドレス＃０を含めることができる。これにより、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１は、受信したレスポンス信号が調節計１０Ａからのものであることを認識できる。

次に、図６（ｂ）に例示するように、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１は、デバイス１４ａと通信して当該デバイス１４ａの情報を取得したい場合、デバイス１４ａのアドレス＃１を含むリクエスト信号（ＨＡＲＴコマンド）を送信する。

当該リクエスト信号は、アドレス＃１を含むため、調節計１０ＡのＨＡＲＴ通信インターフェース１５０−１を通じて仮想スレーブ通信制御部１６２ａにて受信される。仮想スレーブ通信制御部１６２ａは、デバイス１４ａの情報をデータベースキャッシュ１６３ａから取得し、取得した情報を含むレスポンス信号を生成する。

当該レスポンス信号は、ＨＡＲＴ通信インターフェース１５０−１を通じてＨＡＲＴ−ＩＯ１１に返信される。レスポンス信号には、リクエスト信号に設定されたアドレス＃１を含めることができる。これにより、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１は、受信したレスポンス信号が仮想的にデバイス１４ａからのものであると認識する。

同様に、図６（ｃ）に例示するように、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１は、デバイス１４ｂと通信して当該デバイス１４ｂの情報を取得したい場合、デバイス１４ｂのアドレス＃２を含むリクエスト信号（ＨＡＲＴコマンド）を送信する。

当該リクエスト信号は、アドレス＃２を含むため、調節計１０ＡのＨＡＲＴ通信インターフェース１５０−１を通じて仮想スレーブ通信制御部１６２ｂにて受信される。仮想スレーブ通信制御部１６２ｂは、デバイス１４ｂの情報をデータベースキャッシュ１６３ｂから取得し、取得した情報を含むレスポンス信号を生成する。

当該レスポンス信号は、ＨＡＲＴ通信インターフェース１５０−１を通じてＨＡＲＴ−ＩＯ１１に返信される。レスポンス信号には、リクエスト信号に設定されたアドレス＃２を含めることができる。これにより、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１は、受信したレスポンス信号が仮想的にデバイス１４ｂからのものであると認識する。

なお、図７に、リクエスト信号とレスポンス信号の波形例を示す。図７において、符号３０１で示す波形がリクエスト信号の波形例であり、符号３０２で示す波形がレスポンス信号の波形例である。

以上のように、本実施形態によれば、調節計１０Ａに、仮想スレーブ機能ブロック１６０を備え、データベースキャッシュ１６３ａ及び／又は１６３ｂにデバイス１４ａ及び／又は１４ｂの情報を記憶させておき、ＨＡＲＴ−Ｉ／Ｏ１１から当該データベースキャッシュ１６３ａ及び１６３ｂに個別的にアクセスできるので、ＨＡＲＴ−Ｉ／Ｏ１１からのリクエスト信号に対して直ちに調節計１０Ａからデバイス１４ａ及び／又は１４ｂの情報を返信することができる。したがって、ＨＡＲＴ通信プロトコルのレスポンスタイム規程も順守できる。

（変形例１）
データベースキャッシュ１６３に記憶するデバイス１４の情報は、調節計１０Ａにおいてデバイス１４から取得することが可能である。例えばデバイス１４がＨＡＲＴ通信に対応している場合、調節計１０Ａは、ＨＡＲＴ通信によりデバイス１４と通信してデバイス１４の情報を取得し、取得した情報をデータベースキャッシュ１６３に記憶（更新）することができる。

これを実現するための調節計１０Ａの機能ブロック図の一例を図８に示す。図８に示す調節計１０Ａは、図３に例示した調節計１０Ａの構成に比して、ポート１５１−２に対応した通信インタフェース１５０−２、ポート１５１−３に対応した通信インターフェース１５０−３を備える点が異なる。

通信インターフェース１５０−２は、制御部１３０及び／又は調節計通信制御部１６１による通信制御の下、ポート１５１−２に接続されたＨＡＲＴ等のデジタル通信に対応したデバイス１４ａとのＨＡＲＴ通信を可能にするインターフェースである。

ＨＡＲＴ通信インターフェース１５０−３は、制御部１３０及び／又は調節計通信制御部１６１による通信制御の下、ポート１５１−３に接続されたＨＡＲＴ等のデジタル通信に対応したデバイス１４ｂとのＨＡＲＴ通信を可能にするインターフェースである。

本例の場合、例示的に、調節計通信制御部１６１は、ＨＡＲＴ通信インターフェース１５０−１を通じてデバイス情報更新のための専用コマンド等を受信すると、情報更新対象のデバイス１４に対応する通信インターフェース１５０−２及び／又は１５０−３に対してリクエスト発行指示を与える。なお、調節計通信制御部１６１は、デバイス情報更新指示の受付完了通知をＨＡＲＴ−ＩＯ１１に返信してもよい（図９及び図１０参照）。

当該指示を受けた通信インターフェース１５０−２及び／又は１５０−３は、ＨＡＲＴ通信のマスターとなって、対応する仮想スレーブ（デバイス）１４に対してデバイス情報取得のためのリクエスト信号を発行する。

当該リクエスト信号に対するレスポンス信号がデバイス１４から受信されると、通信インターフェース１５０−２及び／又は１５０−３は、受信したレスポンス信号に含まれるデバイス１４の情報を対応するデータベースキャッシュ１６３ａ及び／又は１６３ｂに書き込み、情報更新する。

以上の処理（シーケンス）の一例を図９及び図１０に示す。図９は、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１からの指示に応じてデバイス１４ａに対応するデータベースキャッシュ１６３ａが更新される場合のシーケンスを例示している。一方、図１０は、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１からの指示に応じてデバイス１４ｂに対応するデータベースキャッシュ１６３ｂが更新される場合のシーケンスを例示している。なお、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１との通信（シーケンス）は、図６に例示したとおりである。ただし、図９及び図１０に例示するデバイス情報更新シーケンスと連動（同期）する必要はない。

以上のように、変形例１によれば、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１から調節計１０Ａにおけるデバイス１４（データベースキャッシュ１６３ａ及び／又は１６３ｂ）の情報を必要に応じて更新することができる。したがって、例えば、機器監視ユニット１５は、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１を介して、デバイス１４の情報を必要に応じて最新の情報に更新したり最新の情報を確認したりすることができる。

なお、上述した変形例１では、通信インターフェース１５０−２及び／又は１５０−３がデータベースキャッシュ１６３ａ及び／又は１６３ｂに対する情報書き込みを実施しているが、制御部１３０及び／又は調節計通信制御部１６１を通じて当該書き込みを実施するようにしてもよい。この点は、以下の変形例２においても同様である。

（変形例２）
データベースキャッシュ１６３ａ及び／又は１６３ｂにおけるデバイス１４の情報更新は、所定時刻や所定周期等の所定タイミングで実施してもよい。例えば、調節計通信制御部１６１が、所定タイミングの到来によって、通信インターフェース１５０−２及び／又は１５０−３に対してリクエスト発行指示を発行すればよい。

ただし、例えば図１１に例示するように、調節計１０Ａに計時部（時計、タイマー等）１７０を別途備え、当該計時部１７０にて所定タイミングの到来が検出されると、計時部１７０から通信インターフェース１５０−２及び／又は１５０−３に対してリクエスト発行指示を発行してもよい。なお、計時部１７０の機能は、調節計通信制御部１６１又は制御部１３０に組み込まれていてもよい。

図１２に、所定タイミングの一例としての指定（所定）時刻の到来によって、デバイス１４ａ／１４ｂに対応するデータベースキャッシュ１６３ａ／１６３ｂの情報更新シーケンスの一例を示す。また、図１３に、所定タイミングの一例としての所定周期の到来によって、デバイス１４ａ／１４ｂに対応するデータベースキャッシュ１６３ａ／１６３ｂの情報更新シーケンスの一例を示す。

なお、変形例２においても、変形例１と同様に、ＨＡＲＴ−ＩＯ１１とデバイス１４との通信（シーケンス）は、図６に例示したとおりである。ただし、図１２及び図１３に例示するデバイス情報更新シーケンスと連動（同期）する必要はない。

以上のように、本変形例２によれば、所定時刻の到来あるいは周期的にデータベースキャッシュ１６３ａ／１６３ｂのデバイス情報を更新することができるので、変形例１と同様の効果ないし利点が得られるほか、変形例１のように専用コマンドを用いなくても、データベースキャッシュ１６３ａ／１６３ｂのデバイス情報を最新の情報に保つことができる。

なお、変形例１による情報更新方法と変形例２による情報更新方法とは組み合わせてもよい。

１…プロセス管理システム、１０，１２…デバイス、１０Ａ…調節計（ローカルコントローラ）、１１，１３…ＩＯユニット、１４ａ…デバイス（流量計）、１４ｂ…デバイス（バルブポジショナ）、１５…機器監視ユニット、１５Ａ…リンクモジュール、１６…（デジタル）通信路（ＴＣＰ／ＵＤＰ通信路）、１７…（上位）コントローラ、１８…（デジタル）通信路（Ｘ−ＢＵＳ）、１９…運転操作ユニット、１１０…ＲＳＰ処理部、１２０…ＰＶ処理部、１３０…制御部、１４０…アナログ出力処理部、１５０−１…ＨＡＲＴ通信インターフェース、１５０−２，１５０−３…通信インターフェース、１５１−１〜１５１−３…アナログ入出力ポート、１６０…仮想スレーブ機能ブロック、１６１…調節計通信制御部、１６２ａ，１６２ｂ…仮想スレーブ通信制御部、１６３ａ，１６３ｂ…データベースキャッシュ、１７０…計時部

Claims (4)

1. アナログ信号にデジタル信号を重畳する通信プロトコルに対応した入出力ユニットと前記通信プロトコルによる通信を行なう第１のポートと、
   第１のデバイスが接続可能な第２のポートと、
   第２のデバイスが接続可能な第３のポートと、
   前記第１のデバイス及び前記第２のデバイスの少なくとも一方の情報を記憶する記憶部と、
   前記第１のポートを通じて受信された情報取得要求に対して前記情報を前記第１のポートを通じて前記通信プロトコルによる通信によって前記入出力ユニットへ送信する通信制御部と、を備えたデバイスコントローラ。
2. 前記第２及び第３のポートが、それぞれ前記第１のデバイス及び前記第２のデバイスと前記通信プロトコルに対応した通信を行なうポートであり、
   前記第２及び第３のポートの少なくとも一方を通じて前記情報を前記通信プロトコルに対応した通信により取得し、当該情報を前記記憶部に記憶する、請求項１に記載のデバイスコントローラ。
3. 前記情報の取得及び記憶は、前記入出力ユニットから前記第１のポートを通じて所定のコマンドが受信された場合に、又は、周期的に実施される、請求項２に記載のデバイスコントローラ。
4. 前記通信プロトコルは、ＨＡＲＴ（Highway Addressable Remote Transducer）通信プロトコルである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のデバイスコントローラ。