JP5092800B2

JP5092800B2 - フィールド機器管理装置

Info

Publication number: JP5092800B2
Application number: JP2008052434A
Authority: JP
Inventors: 和俊児玉
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2028-03-03
Also published as: JP2009211308A; US8307125B2; EP2098932A2; US20090222242A1; EP2098932A3

Description

本発明は、フィールド機器管理装置に関する。

周知のように、プラントでは、フィールド機器と総称される各種の計測装置によって各種のプロセス量を計測し、制御装置が上記フィールド機器の計測結果に基づいてプラントを構成する各種のプロセス機器を制御する。制御装置と各種のフィールド機器とはFoundation FieldbusやHART（登録商標）等のフィールドバスによって相互接続され、当該フィールドバスを介して通信を行うことによって各種のプロセス機器の制御を実現する。
上記フィールド機器はプラントの保全計画に基づいて定期的に、あるいは不定期な異常発生時やフィールド機器の増設時等に保全作業が行われるが、下記非特許文献１には、このようなフィールド機器の保全等に用いられる管理ツール「FieldMate（登録商標）」が紹介されている。この管理ツールは、フィールドバスに接続されたノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）等にインストールされ、フィールド機器の各種パラメータの設定、調整及びフィールド機器の保全等の管理を可能にするアプリケーションプログラムである。
廣岡勲、他３名、「新時代のフィールド機器管理ツールFieldMate」，横河技報、横河電機株式会社、2007年5月20日、Vol.51 No.2（2007） p.45-48

ところで、上記従来の管理ツールは、フィールド機器の管理処理を行うに際して、最初に全てのフィールド機器から機器アドレスを含む全機器情報を取得した上で、個々のフィールド機器の管理処理を行うように構成されている。したがって、フィールド機器の台数が多い場合等には、フィールドバスの通信速度が比較的遅いこともあって全機器情報の取得に時間を要するので、フィールド機器の管理処理を速やかに行い得ないという問題がある。例えばFoundation Fieldbusを介して接続された６台のフィールド機器を対象とした場合に、全てのフィールド機器の全機器情報を取得するのに４分程度の時間を要する。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、フィールド機器の管理作業を従来よりも速やかに行うことを可能とすることを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、フィールドバスを介してフィールド機器と通信を行うことにより当該フィールド機器を管理するフィールド機器管理装置であって、機器アドレスの要求をフィールド機器に送信し、フィールド機器から機器アドレスを取得すると当該機器アドレスを外部に報知し、フィールド機器から機器アドレスを取得すると、機器タグ名及び機器ＩＤの要求をフィールド機器に送信し、フィールド機器から機器タグ名及び機器ＩＤを取得すると当該機器タグ名及び機器ＩＤを外部に報知し、フィールド機器から機器タグ名及び機器ＩＤを取得すると、当該機器タグ名及び機器ＩＤに該当する個別管理ツールを起動可能状態とすると共に当該起動可能状態を外部に報知する、という手段を採用する。
第２の解決手段として、上記第１の手段において、起動した個別管理ツールを操作することによりフィールド機器の設定変更要求が入力されると、当該設定変更要求をフィールド機器に送信して計測パラメータを設定変更させる、という手段を採用する。
第３の解決手段として、上記第１または第２の手段において、起動した個別管理ツールを操作することにより機器アドレス、機器タグ名及び機器ＩＤ以外の詳細機器情報の提供要求が入力されると、当該詳細機器情報の提供要求をフィールド機器に送信し、フィールド機器から詳細機器情報を取得すると当該詳細機器情報を外部に報知する、という手段を採用する。

本発明によれば、フィールド機器の全機器情報を取得してから外部に報知するのではなく、機器アドレスを取得した段階、また機器タグ名及び機器ＩＤを取得した段階で機器アドレス、機器タグ名及び機器ＩＤを報知するので、作業員（ユーザも含む）はフィールド機器の管理作業を従来よりも速やかに行うことが可能である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るクライアントコンピュータ１（フィールド機器管理装置）を含むフィールド機器管理システムのシステム構成図である。このフィールド機器管理システムは、複数（ｎ個）のフィールド機器Ｆ1〜Ｆｎを管理対象とするものであり、クライアントコンピュータ１、ＬＡＮケーブル２、通信サーバ３及びフィールドバス４を構成要素とする。

クライアントコンピュータ１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の汎用コンピュータであり、プラントの運転監視あるいはプラントのメンテナンスを担当する作業員Ｓ（ユーザも含む）によって操作される。このクライアントコンピュータ１は、キーボードやマウス等の操作部１ａ、液晶ディスプレイ等の表示部１ｂ、ＬＡＮ（Local Area Network）の通信規格に準拠して外部と通信を行うＬＡＮ通信部１ｃ、各種アプリケーションプログラム及びオペレーティングシステム（ＯＳ）等を記憶する記憶部１ｄ、上記各種アプリケーションプログラム、オペレーティングシステム、操作部１ａから入力される操作情報及び通信部１ｃが受信する受信情報等々に基づいて上記各部を制御する制御演算部１ｅを備えている。

上記記憶部１ｄには、オペレーティングシステム（図示略）に加えて、管理プログラム１ｆと機器情報データベース１ｇと個別管理ツール１ｈが記憶されている。管理プログラム１ｆは、各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎを管理するためのアプリケーションプログラムであり、機器情報データベース１ｇは、各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎに関する各種属性情報を機器情報として各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎ毎に登録したものである。上記機器情報データベース１ｇは、ＬＡＮケーブル２、通信サーバ３及びフィールドバス４を介して各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎから上記機器情報を取得することにより記憶部１ｄ内に構築される。個別管理ツール１ｈは、流量計、圧力計、温度計等々、各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎの種別に特化した管理プログラム（アプリケーションプログラム）であり、該当する種別のフィールド機器Ｆ1〜Ｆｎを専用に管理するためのものである。

ＬＡＮケーブル２は、ＬＡＮの通信規格に準拠した機械的かつ電気的特性を備えた信号ケーブルであり、クライアントコンピュータ１と通信サーバ３とをＬＡＮ通信可能に接続する。通信サーバ３は、クライアントコンピュータ１と各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎとの通信を仲介するものであり、クライアントコンピュータ１からの要求に応じて各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎから機器情報を取得してクライアントコンピュータ１に提供する。フィールドバス４は、プラントにおける通信用に規格化されたFoundation FieldbusやHART等の通信バスであり、通信サーバ３と各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎとを通信可能に接続する。

次に、上記管理プログラム１ｆに基づくクライアントコンピュータ１（フィールド機器管理装置）の管理動作について、図２及び図３をも参照して詳しく説明する。

図２は、本フィールド機器管理システムの動作を示すシーケンス図である。
作業員Ｓが操作部１ａを操作することにより各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎに関する確認要求（機器確認要求）をクライアントコンピュータ１に入力すると（ステップＳ1）、クライアントコンピュータ１は、機器アドレス要求を通信サーバ３に送信する（ステップＳ2）。すなわち、クライアントコンピュータ１の操作部１ａは、作業員Ｓから機器確認要求を受け付けると、当該機器確認要求を制御演算部１ｅに出力する。この結果、当該制御演算部１ｅは、機器アドレス要求をＬＡＮ通信部１ｃに出力して通信サーバ３に送信させる。

上記機器アドレス要求は、全てのフィールド機器Ｆ1〜Ｆｎについてフィールドバス４の仕様に基づいて各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎに個別に割り当てられた機器アドレスの提供を要求するものである。通信サーバ３は、このような機器アドレス要求を受信すると、同様な機器アドレス要求を全てのフィールド機器Ｆ1〜Ｆｎに送信する（ステップＳ3）。

各々のフィールド機器Ｆ1〜Ｆｎは、通信サーバ３から機器アドレス要求を受信すると、自らが記憶している機器アドレスを通信サーバ３に送信（提供）する（ステップＳ4）。そして、通信サーバ３は、各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎから取得した機器アドレスをクライアントコンピュータ１に送信し（ステップＳ5）、クライアントコンピュータ１は、以上のようにして取得した全てのフィールド機器Ｆ1〜Ｆｎの機器アドレスを表示部１ｂに表示することにより作業員Ｓに提供（報知）する（ステップＳ6）。すなわち、クライアントコンピュータ１の制御演算部１ｅは、ＬＡＮ通信部１ｃから機器アドレスが入力されると、当該機器アドレスを表示部１ｂに出力して表示させる。

ここで、各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎにおいて、稼動停止中のもの（稼動停止機器）は通信サーバ３とフィールドバス４を介した通信を行い得ないので、機器アドレス要求を通信サーバ３から受信しない。したがって、このような稼動停止機器は機器アドレスを通信サーバ３に送信しないが、通信サーバ３は、機器アドレス要求を各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎに送信してから所定期間に受信した機器アドレスのみをクライアントコンピュータ１に送信する。
なお、以下では、図１に記載した全てのフィールド機器Ｆ1〜Ｆｎが稼働中であり、機器アドレスを通信サーバ３に提供したものとして動作説明する。

図３は、各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎの機器情報を示す管理画面の模式図である。
クライアントコンピュータ１は、通信サーバ３から各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎの機器アドレスを受信すると、図３の管理画面に示すように、各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎ毎に各機器アドレスを表示する。作業員Ｓは、この管理画面を確認することにより、現状において何れの機器アドレスが使用されているかを把握することができる。したがって、作業員Ｓは、この管理画面を参照することにより、例えば新たなフィード機器をプラント内に増設する場合に、増設機器の機器アドレスを実際に使用されていない機器アドレス、つまり管理画面に表示されていない機器アドレスに設定する（ステップＳ7）。

一方、クライアントコンピュータ１は、通信サーバ３から上記機器アドレスを受信すると、当該受信した機器アドレスに該当する全てのフィールド機器Ｆ1〜Ｆｎの機器タグ名及び機器ＩＤの提供を要求する機器タグ名・機器ＩＤ提供要求を通信サーバ３に送信する（ステップＳ8）。すなわち、クライアントコンピュータ１の制御演算部１ｅは、機器アドレスがＬＡＮ通信部１ｃから入力されると、当該ＬＡＮ通信部１ｃに機器タグ名・機器ＩＤ提供要求を通信サーバ３に向けて送信させる。そして、通信サーバ３は、上記機器タグ名・機器ＩＤ提供要求を受信すると、当該機器タグ名・機器ＩＤ提供要求によって指定された機器アドレスに該当する全てのフィールド機器Ｆ1〜Ｆｎに対して、上記機器タグ名・機器ＩＤ提供要求と同様な機器タグ名・機器ＩＤ提供要求を送信する（ステップＳ9）。

この結果、各機器アドレスに該当する全てのフィールド機器Ｆ1〜Ｆｎは機器タグ名及び機器ＩＤを通信サーバ３に送信（提供）し（ステップＳ10）、該通信サーバ３は、上記機器タグ名及び機器ＩＤをクライアントコンピュータ１に提供し（ステップＳ11）、さらにクライアントコンピュータ１は、上記機器タグ名及び機器ＩＤを上記管理画面上に表示することによって作業員Ｓに提供（報知）する（ステップＳ12）。また、クライアントコンピュータ１は、上記機器タグ名及び機器ＩＤの管理画面への表示に加えて、当該機器タグ名及び機器ＩＤに該当する個別管理ツール１ｈを起動可能状態とすると共に当該起動可能状態であることを管理画面に表示する。

すなわち、クライアントコンピュータ１のＬＡＮ通信部１ｃは、通信サーバ３から機器タグ名及び機器ＩＤを受信すると、当該機器タグ名及び機器ＩＤを制御演算部１ｅに出力する。そして、制御演算部１ｅは、上記機器タグ名及び機器ＩＤを表示部１ｂに出力して管理画面上に表示させると共に、当該機器タグ名及び機器ＩＤに該当する個別管理ツール１ｈを特定して管理画面上に表示させる。

作業員Ｓは、管理画面上に表示された各機器アドレスのフィールド機器Ｆ1〜Ｆｎについて、機器タグ名及び機器ＩＤ並びに起動可能な個別管理ツール１ｈを把握することができる。したがって、作業員Ｓは、機器タグ名及び機器ＩＤに該当する個別管理ツール１ｈ（メンテナンス用のアプリケーションプログラム）を起動させる（ステップＳ13）。例えば機器タグ名が流量計であった場合、作業員Ｓは、操作部１ａを操作することにより、流量計のメンテナンス用の個別管理ツール１ｈとしてクライアントコンピュータ１の記憶部１ｄに予め記憶されたアプリケーションプログラムを指定して起動させる。

そして、作業員Ｓは、上記個別管理ツール１ｈが提供するマンマシンインタフェースに基づいて操作部１ａを操作することにより各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎの設定変更を要求する設定変更要求をクライアントコンピュータ１に入力する（ステップＳ14）。この結果、クライアントコンピュータ１は、上記設定変更要求を通信サーバ３に送信する（ステップＳ15）。すなわち、クライアントコンピュータ１の制御演算部１ｅは、操作部１ａから上記設定変更要求が入力されると、当該設定変更要求をＬＡＮ通信部１ｃに出力して通信サーバ３に送信させる。通信サーバ３は、上記設定変更要求を各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎに送信する（ステップＳ16）。そして、各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎは、上記設定変更要求に従って計測パラメータを設定変更する（ステップＳ17）。

また、作業員Ｓは、操作部１ａを用いて個別管理ツール１ｈを操作することにより、必要に応じて上記機器アドレス、機器タグ名及び機器ＩＤ以外の詳細機器情報の提供要求（詳細機器情報要求）をクライアントコンピュータ１に入力する（ステップＳ18）。上記詳細機器情報は、例えば製造事業者がフィールド機器Ｆ1〜Ｆｎに個別に付与している製造者ＩＤ（Manufacture ID）、フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎの類型（Dervice Type）、フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎの改訂（Dervice Revision）等である。

クライアントコンピュータ１の制御演算部１ｅは、操作部１ａから上記詳細機器情報要求が入力されると、当該上記詳細機器情報要求をＬＡＮ通信部１ｃに出力して通信サーバ３に送信させる（ステップＳ19）。通信サーバ３は、上記詳細機器情報要求を各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎに送信する（ステップＳ20）。そして、各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎは、上記詳細機器情報要求を受信すると、詳細機器情報を通信サーバ３に送信し（ステップＳ21）、該通信サーバ３は、詳細機器情報をクライアントコンピュータ１に提供し（ステップＳ22）、さらにクライアントコンピュータ１は、詳細機器情報を上記管理画面上に表示することによって作業員Ｓに提供（報知）する（ステップＳ23）。すなわち、クライアントコンピュータ１の制御演算部１ｅは、ＬＡＮ通信部１ｃから上記詳細機器情報が入力されると、当該詳細機器情報を表示部１ｂに出力して管理画面上に表示させる。

そして、作業員Ｓは、このように取得された詳細機器情報を考慮した設定変更要求をクライアントコンピュータ１に入力する（ステップＳ24）。この結果、クライアントコンピュータ１は、上記設定変更要求を通信サーバ３に送信し（ステップＳ25）、該通信サーバ３は、上記設定変更要求を各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎに送信する（ステップＳ26）。そして、各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎは、上記設定変更要求に従って計測パラメータを設定変更する（ステップＳ27）。

なお、図２には図示していないが、クライアントコンピュータ１は、通信サーバ３から機器情報を取得すると、当該機器情報を機器情報データベース１ｇに機器アドレス毎に順次登録する。すなわち、クライアントコンピュータ１の制御演算部１ｅは、ＬＡＮ通信部１ｃから上記機器情報が入力されると、当該機器情報を記憶部１ｄに出力して機器情報データベース１ｇに登録させる。このような機器情報の機器情報データベース１ｇへの登録によって、当該機器情報データベース１ｇには常に最新の機器情報が蓄積されることになる。

このような本実施形態によれば、クライアントコンピュータ１（フィールド機器管理装置）は、各フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎの全機器情報（機器アドレス、機器タグ名、機器ＩＤ及び詳細機器情報）を取得してから作業員Ｓに提供（報知）するのではなく、機器アドレスを通信サーバ３から取得した段階、また機器タグ名及び機器ＩＤを通信サーバ３から取得した段階で機器アドレス、機器タグ名及び機器ＩＤを作業員Ｓに提供（報知）するので、作業員Ｓは、フィールド機器Ｆ1〜Ｆｎのメンテナンス等の管理作業を従来よりも速やかに行うことが可能である。

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態におけるクライアントコンピュータ１（フィールド機器管理装置）は、表示部１ｂに管理画面を表示することにより作業員Ｓに各種機器情報を提供（報知）するが、機器情報の報知方法は管理画面の表示、つまり視覚的な報知に限定されない。例えばスピーカを用いて聴覚的に機器情報を報知したり、あるいは視覚的及び聴覚的な報知を組み合わせる報知方法でも良い。

（２）上記実施形態におけるフィールド機器管理システムは通信サーバ３を構成要素とするが、ＬＡＮケーブル２及び通信サーバ３を使用せず、フィールド機器管理装置をフィールドバス４に直接接続するようにしても良い。この場合のフィールド機器管理装置は、ＬＡＮ通信部１ｃに代えてフィールドバス通信部を備えたものとなる。

本発明の一実施形態に係るクライアントコンピュータ１（フィールド機器管理装置）を含むフィールド機器管理システムのシステム構成図である。本発明の一実施形態におけるフィールド機器管理システムの動作を示すシーケンス図である。本発明の一実施形態において表示部１ｂに表示される管理画面の模式図である。

符号の説明

Ｆ1〜Ｆｎ…フィールド機器、１…クライアントコンピュータ、１ａ…操作部、１ｂ…表示部、１ｃ…ＬＡＮ通信部、１ｄ…記憶部、１ｅ…制御演算部、２…ＬＡＮケーブル、３…通信サーバ、４…フィールドバス

Claims

フィールドバスを介してフィールド機器と通信を行うことにより当該フィールド機器を管理するフィールド機器管理装置であって、
機器アドレスの要求を前記フィールド機器に送信し、前記フィールド機器から機器アドレスを取得すると当該機器アドレスを外部に報知し、
前記フィールド機器から機器アドレスを取得すると、機器タグ名及び機器ＩＤの要求を前記フィールド機器に送信し、前記フィールド機器から機器タグ名及び機器ＩＤを取得すると当該機器タグ名及び機器ＩＤを外部に報知し、
前記フィールド機器から機器タグ名及び機器ＩＤを取得すると、当該機器タグ名及び機器ＩＤに該当する個別管理ツールを起動可能状態とすると共に当該起動可能状態を外部に報知する
ことを特徴とするフィールド機器管理装置。
起動した前記個別管理ツールを操作することにより前記フィールド機器の設定変更要求が入力されると、当該設定変更要求を前記フィールド機器に送信して計測パラメータを設定変更させる
ことを特徴とする請求項１記載のフィールド機器管理装置。
起動した前記個別管理ツールを操作することにより機器アドレス、機器タグ名及び機器ＩＤ以外の詳細機器情報の提供要求が入力されると、当該詳細機器情報の提供要求を前記フィールド機器に送信し、前記フィールド機器から詳細機器情報を取得すると当該詳細機器情報を外部に報知する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のフィールド機器管理装置。