JP2016140003A - フィールド機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】フィールド機器が交換された状態が直ちにネットワークに反映されるようにする。【解決手段】フィールド機器１０１は、交換などにより新たに下位ネットワーク１０２に接続されると、この状態は、未接続の状態から接続部１０６がネットワークに接続した状態へと変化したことになり、この変化が、接続検出部１０９に検出されることになる。これにより、ネットワーク情報記憶部１０７に記憶されているＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスが、アドレス情報送出部１０８により下位ネットワーク１０２に送出されることになり、ルータ１０３に到達することになる。ルータ１０３では、設定されているＭＡＣアドレスとＩＰアドレスとの対応付けをしたテーブルが、新たな情報をもとに更新される。【選択図】 図１

Description

本発明は、制御システムにイーサネット（登録商標）によるネットワークで接続されるフィールド機器に関する。
例えば、建築物に付帯している各設備の監視制御や、プラントなどの制御には制御装置や機器管理装置などによる制御システムが用いられている（特許文献１参照）。制御システムは、ネットワークにより接続している現場に設置されたプロセス機器や各種センサなどのフィールド機器との間で信号をやりとりしている。
このような制御のシステムにおいて、制御システムにフィールド機器を接続するネットワークとして、「４−２０ｍＡ」信号と呼ばれる４ｍＡから２０ｍＡまでの電流値を信号として用いた規格（国際規格）が、広く用いられている。このネットワークでは、古くは、電流値（４−２０ｍＡ）で、例えば、フィールド機器であるセンサの値やバルブ開度（プライマリ測定値）の０−１００％値を示すようにしていた。
これに対し、圧力計における温圧補正のための温度情報や、フィールド機器の設定パラメータなどより多くの情報を取り扱うために、近年では、デジタル信号を用いたネットワークシステムが用いられるようになってきている。例えば、上述したアナログ制御信号上にデジタル信号を重畳したＨＡＲＴ（Highway Addressable Remote Transducer；登録商標）通信システムがある。
このようなデジタル信号を用いたネットワークでは、通信方式としてイーサネット（Ethernet／IEEE802.3u:100BASE-T：登録商標）が用いられている。イーサネットでは、ネットワーク上にある機器の識別に、ＩＰアドレス（Internet Protocol Address）を割り当てて用いている。また、装置固有に設けられているＭＡＣ（Media Access Control）アドレスも用いられている。このような通信では、例えば、ルータは、収容している各機器のＭＡＣアドレスとＩＰアドレスとの対応付けをしたテーブルを管理している。
ただし、前述したような「４−２０ｍＡ」信号によるネットワークで用いられてきたフィールド機器は、消費電力を抑えるために、必要な機能以外は備えないようにしている。このため、イーサネットによるネットワークが適用される状態となっても、コマンドリクエストに対してレスポンスを返す受動的な機能のみが実装されている場合が多い。
特開２０１２−０１４３８８号公報
ところで、上述したネットワーク構成の場合、故障などによりフィールド機器を交換した場合、ルータでは故障前のＭＡＣアドレス−ＩＰアドレステーブルを一定期間は保持したままであるため、フィールド機器が交換されたことが、直ちにはネットワーク上に反映されない。このため、交換したフィールド機器と、上位ホストである制御装置との間の通信の復帰に時間を要することが発生し、制御などの開始が遅れるなどの問題となる。
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、フィールド機器が交換された状態が直ちにネットワークに反映されるようにすることを目的とする。
本発明に係るフィールド機器は、制御システムにイーサネットによるネットワークで接続されるフィールド機器であって、ネットワークに接続するためのネットワーク接続手段と、自装置のＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスが記憶されたネットワーク情報記憶部と、ネットワーク情報記憶部に記憶されているＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスをネットワークに送出するアドレス情報送出手段とを備える。
上記フィールド機器において、ネットワークに未接続の状態から接続手段がネットワークに接続した状態への変化を検出する接続検出手段を備え、アドレス情報送出手段は、接続検出手段による変化の検出でＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスをネットワークに送出するようにすれば良い。
上記フィールド機器において、操作者の操作による指示を受け付ける入力インタフェースを備え、アドレス情報送出手段は、入力インタフェースによる指示の受け付けによりＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスをネットワークに送出するようにしても良い。
上記フィールド機器において、自装置からの送出に対する返信を検出する返信検出手段を備え、アドレス情報送出手段は、所定の時間間隔でネットワーク情報記憶部に記憶されているＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスをネットワークに送出し、返信検出手段が送出に対する返信を受け付けると、ＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスのネットワークへの送出を停止するようにしても良い。
以上説明したことにより、本発明によれば、フィールド機器が交換された状態が直ちにネットワークに反映されるようになるという優れた効果が得られる。
図１は、本発明の実施の形態１におけるフィールド機器１０１の構成を示す構成図である。 図２は、本発明の実施の形態２におけるフィールド機器２０１の構成を示す構成図である。 図３は、本発明の実施の形態３におけるフィールド機器３０１の構成を示す構成図である。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
［実施の形態１]
はじめに、本発明の実施の形態１について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるフィールド機器１０１の構成を示す構成図である。まず、フィールド機器１０１は、接続部１０６により、下位ネットワーク１０２，ルータ１０３，および上位ネットワーク１０４を介して監視制御装置１０５より構成される制御システムに接続している。なお、下位ネットワーク１０２には、複数のフィールド機器が接続しているが、図１では省略している。また、複数の下位ネットワークが、各々ルータにより上位ネットワークに接続しているが、図１では省略している。
フィールド機器１０１は、建築物に付帯している各設備の監視制御やプラントなどの制御などに用いられるプロセス機器や各種センサであり、監視制御装置１０５は、フィールド機器１０１を監視制御する。フィールド機器１０１は、監視制御装置１０５からの制御指示に基づき、要求された情報を返信する。
また、フィールド機器１０１は、上記構成に加え、ネットワーク情報記憶部１０７，アドレス情報送出部１０８を備える。
ネットワーク情報記憶部１０７は、自装置のＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを記憶している。アドレス情報送出部１０８は、ネットワーク情報記憶部１０７に記憶されているＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを、下位ネットワーク１０２に送出する。
また、実施の形態１におけるフィールド機器１０１は、下位ネットワーク１０２に未接続の状態から接続部１０６がネットワークに接続した状態への変化を検出する接続検出部１０９を備える。実施の形態１において、アドレス情報送出部１０８は、接続検出部１０９が上述した変化を検出すると、ネットワーク情報記憶部１０７に記憶されているＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスをネットワークに送出する。
実施の形態１によれば、フィールド機器１０１は、交換などにより新たに下位ネットワーク１０２に接続されると、この状態は、未接続の状態から接続部１０６がネットワークに接続した状態へと変化したことになり、この変化が、接続検出部１０９に検出されることになる。これにより、ネットワーク情報記憶部１０７に記憶されているＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスが、アドレス情報送出部１０８により下位ネットワーク１０２に送出されることになり、ルータ１０３に到達することになる。
アドレス情報送出部１０８は、例えば、ダミーフレームをブロードキャストに下位ネットワーク１０２に送出することで、ＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを送出する。また、アドレス情報送出部１０８は、例えば、ルータ１０３または監視制御装置１０５宛てのダミーフレームを下位ネットワーク１０２に送出することで、ＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを送出する。また、アドレス情報送出部１０８は、例えば、監視制御装置１０５のドメイン宛てのダミーフレームを下位ネットワーク１０２に送出することで、ＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを送出する。また、アドレス情報送出部１０８は、Ｇｒａｔｕｉｔｏｕｓ ＡＲＰ（Address Resolution Protocol）などのＡＲＰパケットを下位ネットワーク１０２に送出することで、ＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを送出する。
上述したように、自装置のＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスが送出されることにより、例えば、ルータ１０３では、設定されているＭＡＣアドレスとＩＰアドレスとの対応付けをしたテーブルが、新たな情報をもとに更新される。この結果、フィールド機器１０１が交換された状態が直ちに下位ネットワーク１０２に反映されるようになり、フィールド機器１０１と、監視制御装置１０５との間の通信が滞ることなく再開されるようになる。また、フィールド機器１０１と、監視制御装置１０５との間の通信が直ちに再開されるので、設備の監視制御やプラントの制御に支障が出ることが抑制されるようになる。
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態２におけるフィールド機器２０１の構成を示す構成図である。まず、フィールド機器２０１は、前述した実施の形態１と同様に、接続部１０６により、下位ネットワーク１０２，ルータ１０３，および上位ネットワーク１０４を介して監視制御装置１０５より構成される制御システムに接続している。
フィールド機器２０１は、建築物に付帯している各設備の監視制御やプラントなどの制御などに用いられるプロセス機器や各種センサであり、監視制御装置１０５は、フィールド機器２０１を監視制御する。フィールド機器２０１は、監視制御装置１０５からの制御指示に基づき、要求された情報を返信する。
また、フィールド機器２０１は、前述した実施の形態１と同様に、ネットワーク情報記憶部１０７，アドレス情報送出部１０８を備える。
また、実施の形態２におけるフィールド機器２０１は、操作者の操作による指示を受け付ける入力部（入力インタフェース）２０９を備える。実施の形態２において、アドレス情報送出部１０８は、入力部２０９が操作者の操作による指示を受け付けると、ネットワーク情報記憶部１０７に記憶されているＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスをネットワークに送出する。
実施の形態２によれば、フィールド機器２０１は、交換などにより新たに下位ネットワーク１０２に接続された時点で、操作者による入力部２０９の操作により指示を受け付けると、ネットワーク情報記憶部１０７に記憶されているＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスが、アドレス情報送出部１０８により下位ネットワーク１０２に送出されることになり、ルータ１０３に到達することになる。
アドレス情報送出部１０８は、例えば、ダミーフレームをブロードキャストに下位ネットワーク１０２に送出することで、ＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを送出する。また、アドレス情報送出部１０８は、例えば、ルータ１０３または監視制御装置１０５宛てのダミーフレームを下位ネットワーク１０２に送出することで、ＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを送出する。また、アドレス情報送出部１０８は、例えば、監視制御装置１０５のドメイン宛てのダミーフレームを下位ネットワーク１０２に送出することで、ＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを送出する。また、アドレス情報送出部１０８は、Ｇｒａｔｕｉｔｏｕｓ ＡＲＰなどのＡＲＰパケットを下位ネットワーク１０２に送出することで、ＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを送出する。
上述したように、自装置のＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスが送出されることにより、例えば、ルータ１０３では、設定されているＭＡＣアドレスとＩＰアドレスとの対応付けをしたテーブルが、新たな情報をもとに更新される。この結果、フィールド機器２０１が交換された状態が直ちに下位ネットワーク１０２に反映されるようになり、フィールド機器２０１と、監視制御装置１０５との間の通信が滞ることなく再開されるようになる。また、フィールド機器２０１と、監視制御装置１０５との間の通信が直ちに再開されるので、設備の監視制御やプラントの制御に支障が出ることが抑制されるようになる。
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態３におけるフィールド機器３０１の構成を示す構成図である。まず、フィールド機器３０１は、前述した実施の形態１，２と同様に、接続部１０６により、下位ネットワーク１０２，ルータ１０３，および上位ネットワーク１０４を介して監視制御装置１０５より構成される制御システムに接続している。
フィールド機器３０１は、建築物に付帯している各設備の監視制御やプラントなどの制御などに用いられるプロセス機器や各種センサであり、監視制御装置１０５は、フィールド機器３０１を監視制御する。フィールド機器３０１は、監視制御装置１０５からの制御指示に基づき、要求された情報を返信する。
また、フィールド機器３０１は、前述した実施の形態１，２と同様に、ネットワーク情報記憶部１０７を備える。
また、実施の形態３におけるフィールド機器３０１は、自装置からの送出に対する返信を検出する返信検出部３０９を備える。また、実施の形態３では、アドレス情報送出部３０８は、所定の時間間隔でネットワーク情報記憶部に記憶されているＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスをネットワークに送出する。例えば、アドレス情報送出部３０８は、５秒間隔でＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを送出する。また、返信検出部３０９が送出に対する返信を受け付けると、アドレス情報送出部３０８は、ＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスのネットワークへの送出を停止する。
実施の形態３によれば、フィールド機器３０１は、交換などにより新たに下位ネットワーク１０２に接続された時点より、所定の時間間隔でネットワーク情報記憶部に記憶されているＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスをネットワークに送出し始める。これにより、自装置のＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスが、アドレス情報送出部３０８により下位ネットワーク１０２に送出されることになり、ルータ１０３に到達することになる。
アドレス情報送出部３０８は、例えば、ダミーフレームをブロードキャストに下位ネットワーク１０２に送出することで、ＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを送出する。また、アドレス情報送出部３０８は、例えば、ルータ１０３または監視制御装置１０５宛てのダミーフレームを下位ネットワーク１０２に送出することで、ＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを送出する。また、アドレス情報送出部３０８は、例えば、監視制御装置１０５のドメイン宛てのダミーフレームを下位ネットワーク１０２に送出することで、ＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを送出する。また、アドレス情報送出部３０８は、Ｇｒａｔｕｉｔｏｕｓ ＡＲＰなどのＡＲＰパケットを下位ネットワーク１０２に送出することで、ＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを送出する。
上述したように、自装置のＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスが送出されることにより、例えば、ルータ１０３では、設定されているＭＡＣアドレスとＩＰアドレスとの対応付けをしたテーブルが、新たな情報をもとに更新される。
この結果、フィールド機器３０１が交換された状態が直ちに下位ネットワーク１０２に反映されるようになり、フィールド機器３０１と、監視制御装置１０５との間の通信が滞ることなく再開されるようになる。また、フィールド機器３０１と、監視制御装置１０５との間の通信が直ちに再開されるので、設備の監視制御やプラントの制御に支障が出ることが抑制されるようになる。
なお、送出されたダミーフレームに対する返信がフィールド機器３０１（接続部１０６）で受信されて返信検出部３０９で検出されると、アドレス情報送出部３０８は、ＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスのネットワークへの送出を停止するので、不要なダミーフレームの送出が防げる。
以上に説明したように、本発明によれば、フィールド機器のＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスをネットワークに送出するようにしたので、フィールド機器が交換された状態が直ちにネットワークに反映されるようになる。
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
１０１，２０１，３０１…フィールド機器、１０２…下位ネットワーク、１０３…ルータ、１０４…上位ネットワーク、１０５…監視制御装置、１０６…接続部、１０７…ネットワーク情報記憶部、１０８，３０８…アドレス情報送出部、１０９…接続検出部、２０９…入力部（入力インタフェース）、３０９…返信検出部。

Claims (4)

  1. 制御システムにイーサネットによるネットワークで接続されるフィールド機器であって、
    前記ネットワークに接続するためのネットワーク接続手段と、
    自装置のＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスが記憶されたネットワーク情報記憶部と、
    前記ネットワーク情報記憶部に記憶されているＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを前記ネットワークに送出するアドレス情報送出手段と
    を備えることを特徴とするフィールド機器。
  2. 請求項１記載のフィールド機器において、
    前記ネットワークに未接続の状態から前記接続手段が前記ネットワークに接続した状態への変化を検出する接続検出手段を備え、
    前記アドレス情報送出手段は、前記接続検出手段による前記変化の検出で前記ＩＰアドレスおよび前記ＭＡＣアドレスを前記ネットワークに送出する
    ことを特徴とするフィールド機器。
  3. 請求項１記載のフィールド機器において、
    操作者の操作による指示を受け付ける入力インタフェースを備え、
    前記アドレス情報送出手段は、前記入力インタフェースによる指示の受付により前記ＩＰアドレスおよび前記ＭＡＣアドレスを前記ネットワークに送出する
    ことを特徴とするフィールド機器。
  4. 請求項１記載のフィールド機器において、
    自装置からの送出に対する返信を検出する返信検出手段を備え、
    前記アドレス情報送出手段は、
    所定の時間間隔で前記ネットワーク情報記憶部に記憶されているＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを前記ネットワークに送出し、
    前記返信検出手段が送出に対する返信を受け付けると、ＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスの前記ネットワークへの送出を停止する
    ことを特徴とするフィールド機器。
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