JP5293174B2 - 機器管理システム及び機器管理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、フィールド機器等の各種機器を管理する機器管理システム及び機器管理プログラムに関する。

近年、プラントは、生産力の向上、生産効率の向上等のために大規模化・統合化が図られており、分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）を用いて高度に自動化されて操業されるのが一般的である。このようなプラントには様々なメーカーから提供されるフィールド機器等の各種機器（以下、単に「機器」という）が設置されており、温度、圧力、流量等の測定が自動的に行われるとともに、その測定結果が収集されて一元管理されている。

一般的に、以上の機器はフィールドバス等のシリアルバス（以下、単に「バス」という）に接続されており、このバスを介して機器に対する制御が行われるとともに、機器で測定されたデータが収集される。ここで、上記のバスの規格には様々な規格が存在するが、バスがフィールドバスである場合には、ファンデーションフィールドバス（Foundation Fieldbus：登録商標）、ＨＡＲＴ（Highway Addressable Remote Transducer：登録商標）、プロフィバス（PROFIBUS：登録商標）、又はＢＲＡＩＮ等の規格が存在する。

以上のバスに接続された機器の管理は、専用の機器管理ツール（機器の設定・調整や機器で測定されたデータの収集を行うための専用のツール）がインストールされたコンピュータ（機器管理装置）を用いて行われる。この機器管理装置をバスに接続して、バスに接続された機器との間の通信を可能にするために変復調装置（バスがフィールドバスである場合には所謂フィールドバスモデム）が用いられる。

ここで、上記のモデムで用いられる通信プロトコルが、接続されるバスで用いられる通信プロトコルと一致しない場合には、機器と機器管理装置との間で通信を行うことができない。このため、プラント内に異なる規格のバスが混在する場合には、バスの規格に対応したモデムをバスの種類毎に用意するか、或いは１台で複数のバスの規格に対応しているモデムを使用する必要がある。

尚、従来のフィールドバスモデムの詳細については、例えば以下の特許文献１を参照されたい。
特開平８−１９５７８５号公報

ところで、従来のモデムは、以下の（１）〜（６）に示すような様々な問題があった。
（１）複数種類のバスが混在する場合には、そのバスの種類の分だけモデムを用意する必要があり、管理や操作に支障をきたすことがある。
（２）バスの仕様が変更された場合又はモデムの機能改善が行われた場合には、モデムの交換又はモデム内に存在するファームウェアの更新等のメンテナンスを行う必要があり、ユーザに繁雑な作業が強いられる。
（３）新しい種類のバスが追加された場合には、そのバスに対応可能なモデムを購入する必要がある。

（４）バスを介した通信が正常に行われない場合には、バスの通信状況を診断する特殊な診断装置を別途用意する必要がある。これは、モデム内に複雑な診断を実現するファームウェアを搭載することが一般的には困難なためである。つまり、複雑な機能を追加することで、モデムの消費電力が上昇して電力不足、バッテリの短寿命化、及び寸法の増大等を招いてしまうという不具合が生じてしまう。また、防爆が求められる環境で使用されるモデムについては、上記の機能を追加することで防爆規定を満たさなくなる可能性がある。

（５）複数種類のバスに対応可能なモデムの場合には、接続されるバスの種類を自動認識できるのが好ましいが、従来のモデムは接続されるバスの自動認識に対応することは困難である。これは、バスの自動認識のための複雑なファームウェアをモデムに搭載する必要があり、上記（４）で述べた通り、消費電力の上昇等の問題が生ずるためである。このため、従来のモデムは、接続されるバスで用いられる通信プロトコルの選択をディップスイッチの切り換え等により行っていた。

（６）バスに異常が生じた場合に、信号線のノイズ等の全履歴を保存するのが困難である。これは、上記（４）で述べた消費電力の上昇等の理由から、モデムに大容量の記憶装置を搭載するのは困難であるからである。また、モデムから機器管理装置に送信される信号は既にノイズ等が除去された復調後の信号であるため、大容量の記憶装置を搭載する機器管理装置でノイズ等の全履歴を保存することもできない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、モデムのハードウェア構成、消費電力、及びメンテナンスに要する作業量を削減しつつ、高度な管理を行うことができる機器管理システム及び機器管理プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の機器管理システムは、シリアルバス（B）に接続された管理対象の機器（１０）と、該機器の管理を行う機器管理装置（３０）と、前記シリアルバスを介して前記機器と前記機器管理装置とを接続する接続装置（２０）とを備える機器管理システム（１）において、前記接続装置は、前記シリアルバスを介して入力される前記機器からの信号を該信号の周波数の２倍以上のサンプリング周波数でサンプリングして前記機器管理装置に出力する第１変換部（２３）と、前記機器管理装置から出力される信号をアナログ信号に変換して前記シリアルバスを介して前記機器に出力する第２変換部（２５）とを備えており、前記機器管理装置は、前記接続装置から出力される信号を解析して前記機器で使用されている通信プロトコルを特定する解析手段（３４ａ〜３４ｄ、３５）と、該解析手段で特定された通信プロトコルを用いて前記接続装置を介して前記機器との間で通信を行って前記機器の管理を行う管理手段（３６）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、シリアルバスを介した機器からの信号が接続装置に入力されると、その信号の周波数の２倍以上のサンプリング周波数でサンプリングされた後に機器管理装置に送信され、機器管理装置で行われる解析によって機器で使用されている通信プロトコルが特定され、この特定された通信プロトコルを用いて接続装置を介した管理手段と機器との間の通信により機器の管理が行われる。
また、本発明の機器管理システムは、前記解析手段が、前記通信プロトコルの種類毎に設けられて、前記接続装置から出力される信号に対して前記通信プロトコルの種類に応じた復調処理を行う複数の復調手段（４６ａ〜４６ｃ）と、前記複数の復調手段に対応してそれぞれ設けられ、対応する復調手段で得られた復調信号に対して前記通信プロトコルの種類に応じた解析処理を行う複数の解析処理手段（４７ａ〜４７ｃ）と、前記解析処理手段の処理結果に基づいて前記通信プロトコルを選択する選択手段（３５）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の機器管理システムは、前記機器管理装置が、前記接続装置から出力される信号に対して直流成分の揺らぎを除去するフィルタ手段（３３）を備えることを特徴としている。
また、本発明の機器管理システムは、前記機器管理装置が、前記接続装置から出力される信号に含まれる雑音を分析する雑音分析手段（４８）と、前記雑音分析手段の分析結果を保存する保存装置（６２）とを備えることを特徴としている。
本発明の機器管理プログラムは、コンピュータを、シリアルバスに接続された管理対象の機器から出力されて前記シリアルバスを介して通信される信号の周波数の２倍以上のサンプリング周波数でサンプリングされた信号を解析して前記機器で使用されている通信プロトコルを特定する解析手段（３４ａ〜３４ｄ、３５）と、前記解析手段で特定された通信プロトコルを用いて前記機器との間で通信を行って前記機器の管理を行う管理手段（３６）として機能させることを特徴としている。
また、本発明の機器管理プログラムは、前記解析手段が、前記通信プロトコルの種類毎に設けられて、前記サンプリングされた信号に対して前記通信プロトコルの種類に応じた復調処理を行う複数の復調手段（４６ａ〜４６ｃ）と、前記複数の復調手段に対応してそれぞれ設けられ、対応する復調手段で得られた復調信号に対して前記通信プロトコルの種類に応じた解析処理を行う複数の解析処理手段（４７ａ〜４７ｃ）と、前記解析処理手段の処理結果に基づいて前記通信プロトコルを選択する選択手段（３５）とを含むことを特徴としている。

本発明によれば、機器から出力されてシリアルバスを介した信号を、接続装置でその信号の周波数の２倍以上のサンプリング周波数でサンプリングした後に機器管理装置に送信し、機器管理装置において送信されてきた信号に対する解析を行って機器で使用されている通信プロトコルを特定し、この特定した通信プロトコルを用いて接続装置を介した管理手段と機器との間の通信を行って機器の管理を行っている。よって、接続装置（モデム）に通信プロトコルを実装する必要がないため、複数種類のバスが混在している場合であっても、接続装置のハードウェア構成、消費電力、及びメンテナンスに要する作業量を削減することができるという効果がある。また、機器管理装置の管理手段に高度な管理機能を持たせることが可能であるため、従来に比べて高度な管理を実現することができるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による機器管理システム及び機器管理プログラムについて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による機器管理システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の機器管理システム１は、管理対象である機器１０、モデム２０（接続装置）、及び機器管理装置３０を含んでなり、作業者（ユーザ）が機器管理装置３０を操作して機器１０の管理を行う。尚、機器１０の管理とは、機器１０の設定・調整や機器１０で測定されたデータの収集をいう。

機器１０は、例えば温度、圧力、流量等の測定を行うフィールド機器である。この機器１０は、プラントの内部に設置されて、プラント内に敷設されたフィールドバス等のバスＢに接続される。尚、プラント内には複数の機器１０が設置されてバスＢに接続されるが、図１においては図示の簡単化のために、１つの機器１０のみを図示している。

機器１０には、ファンデーションフィールドバス（Foundation Fieldbus：登録商標）、ＨＡＲＴ（Highway Addressable Remote Transducer：登録商標）、プロフィバス（PROFIBUS：登録商標）、又はＢＲＡＩＮ等のプロセス工業用の汎用通信プロトコルがそれぞれ実装されている。機器１０は、これらの通信プロトコルの何れか１つを用いて、バスＢを介した通信、又はモデム２０を介した通信を行う。

モデム２０は、アナログフィルタ２１、バッファ２２、Ａ／Ｄコンバータ２３（第１変換部）、通信部２４、及びＤ／Ａコンバータ２５（第２変換部）を備えており、バスＢを介して機器１０と機器管理装置３０とを接続する。アナログフィルタ２１は、バスＢから入力される信号から、例えばサージ電流等を除去するフィルタである。バッファ２２は、モデム２０の入力回路の保護等を行うためのものである。尚、アナログフィルタ２１及びバッファ２２は、モデム２０の故障を防止するために設けられるのが望ましいが、特に必要がなければ省略することが可能である。

Ａ／Ｄコンバータ２３は、バッファ２２から出力される信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングして、複数ビット（例えば、４ビット又は８ビット）からなるディジタルデータに変換する。ここで、Ａ／Ｄコンバータ２３のサンプリング周波数は、バスＢを介して通信される信号の周波数の２倍以上の周波数である。

通信部２４は、機器管理装置３０との間の通信を実現するための通信インターフェイスであり、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）、イーサネット（登録商標）、ＰＣＭＣＩＡ（Personal Computer Memory Card International Association）等で規定される通信インターフェイスを用いることができる。尚、図１においては、Ａ／Ｄコンバータ２３と通信部２４とを分けて図示しているが、これらの機能を１つの集積回路で実現することも可能である。

Ｄ／Ａコンバータ２５は、通信部２４から出力される機器管理装置３０からの信号（ディジタル信号）をアナログ信号に変換してバスＢを介して機器１０に出力する。尚、機器管理装置３０からの信号のビット数は、上記のＡ／Ｄコンバータ２３と同様であり、例えば４ビット又は８ビットである。尚、一般的に「モデム」とは送信すべき信号を変調するとともに、受信した信号を復調するものをいうが、図１に示す通り、本実施形態の機器管理システム１で用いられるモデム２０は、復調・変調を行う機能が設けられていないのが特徴である。

機器管理装置３０は、通信部３１、ドライバ部３２、フィルタ部３３（フィルタ手段）、プロトコル解析部３４ａ〜３４ｄ（解析手段）、プロトコル選択部３５（解析手段、選択手段）、及び管理部３６（管理手段）を備えており、モデム２０を介して機器１０との間で通信を行って機器１０の管理を行う。通信部３１は、モデム２０との間の通信を実現する通信インターフェイスであり、モデム２０に設けられた通信部２４と同様に、例えばＵＳＢ、イーサネット（登録商標）、ＰＣＭＣＩＡ等で規定される通信インターフェイスを用いることができる。

ドライバ部３２は、通信部３１を制御して、モデム２０との間の通信経路を確立するとともに、モデム２０との間で行われる通信の制御を行う。フィルタ部３３は、ディジタルフィルタを備えており、ドライバ部３２から出力される信号からノイズ成分を除去する。また、ドライバ部３２から出力される信号に含まれる直流成分を負帰還させて、通信部３１から出力される信号に対して直流成分の揺らぎを除去する。

図２は、機器管理装置３０に設けられるフィルタ部３３及びプロトコル解析部３４ａ〜３４ｄの内部構成を示すブロック図である。図２に示す通り、フィルタ部３３は、帰還部４１、ディジタルフィルタ部４２、及び差分演算部４３を備えており、ドライバ部３２から出力される信号からノイズ成分及び直流成分の揺らぎを除去する。

帰還部４１は、ドライバ部３２から出力される信号と差分演算部４３から出力される信号とを入力としており、これらの差分を示す信号を出力する。ディジタルフィルタ部４２は、帰還部４１から出力される信号に対して所定のフィルタ処理を行ってノイズ成分を除去する。ここで、ディジタルフィルタ部４２としては、有限インパルス応答（ＦＩＲ：Finite Impulse Response）型のもの、及び無限インパルス応答（ＩＩＲ：Infinite Impulse Response）型のものの何れをも用いることができる。差分演算部４３は、帰還部４１から出力される信号とディジタルフィルタ部４２から出力される信号との差分を演算する。

プロトコル解析部３４ａ〜３４ｄは、フィルタ部３３から出力される信号に対して、通信プロトコルの種類の応じた解析を行う。具体的には、プロトコル解析部３４ａはファンデーションフィールドバス（登録商標）に応じた解析を行い、プロトコル解析部３４ｂはＨＡＲＴ（登録商標）に応じた解析を行い、プロトコル解析部３４ｃはプロフィバス（登録商標）に応じた解析を行う。尚、プロトコル解析部３４ｄは以上の通信プロトコル以外の新たに規定された通信プロトコルに応じた解析を行うものであるとする。

ここで、図２に示す通り、プロトコル解析部３４ａは復号化部４６ａ（復調手段）と解析処理部４７ａ（解析処理手段）とを備えており、プロトコル解析部３４ｂは復号化部４６ｂ（復調手段）と解析処理部４７ｂ（解析処理手段）とを備えている。また、プロトコル解析部３４ｃは、復号化部４６ｃ（復調手段）と解析処理部４７ｃ（解析処理手段）とを備えている。尚、図２においては、プロトコル解析部３４ｄの図示は省略している。

上記の復号化部４６ａ，４６ｂ，４６ｃは、フィルタ部３３から出力される信号に対して、ファンデーションフィールドバス（登録商標）に応じた復調処理及び符号化、ＨＡＲＴ（登録商標）に応じた復調処理及び符号化、並びにプロフィバス（登録商標）に応じた復調処理及び符号化をそれぞれ行う。また、上記の解析処理部４７ａ，４７ｂ，４７ｃは、復号化部４６ａ，４６ｂ，４６ｃから出力される信号に対して、ファンデーションフィールドバス（登録商標）に応じた解析処理、ＨＡＲＴ（登録商標）に応じた解析処理、及びプロフィバス（登録商標）に応じた解析処理をそれぞれ行う。

ここで、上記の解析処理部４７ａ，４７ｂ，４７ｃの各々で行われる解析処理としては、例えば機器１０から送信されるフレームを構成するヘッダやコマンドをチェックして、自身が解析する通信プロトコルに近いかを示す点数付けの処理（スコアリング処理）、及びフレームを構成するヘッダを除去してデータを抽出する処理等が挙げられる。これら解析処理部４７ａ，４７ｂ，４７ｃの処理結果は、プロトコル選択部３５に出力される。尚、プロトコル解析部３４ａ〜３４ｄでは、機器１０に対して送信すべきデータの変調も行われる。

プロトコル選択部３５は、プロトコル解析部３４ａ〜３４ｄから出力されるスコアリング処理の処理結果のうち、点数（スコア）が最も高いものを機器１０で用いられている通信プロトコルであると特定し、機器１０との間の通信を行うために用いる通信プロトコルとして選択する。管理部３６は、プロトコル選択部３５で選択された通信プロトコルを用いてモデム２０を介して機器１０との間で通信を行い、機器１０の管理を行う。

また、図２に示す通り、機器管理装置３０には、差分演算部４３から出力される信号を入力としており、ドライバ部３２から出力される信号に含まれるノイズを解析するノイズ解析部４８（雑音分析手段）が設けられている。このノイズ解析部４８は、具体的には、ドライバ部３２から出力される信号に含まれるノイズのスペクトル分析や、バーストの検出を行う。このノイズ解析部４８の解析結果は管理部３６に入力されており、管理部３６の管理下で保存されるとともに、ユーザの指示に基づいて保存された解析結果が読み出されて解析される。

以上説明した機器管理装置３０は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータを用いて実現される。また、図１に示すドライバ部３２、フィルタ部３３、プロトコル解析部３４ａ〜３４ｄ、プロトコル選択部３５、及び管理部３６、並びに、図２に示すノイズ解析部４８は、それらの機能を実現すべく作成されたプログラムを実行又はロードすることによりソフトウェア的に実現される。

図３は、本発明の一実施形態による機器管理システムの一部をなす機器管理装置の外観を模式的に示す正面図であり、図４は同機器管理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図３に示す通り、機器管理装置３０は、キーボード５１ａ及びマウス５１ｂ等の入力装置５１、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）又は液晶表示装置等の表示装置５２、及びドライブ装置５３が設けられた装置本体部５４を備える。尚、図３においては、入力装置５１、表示装置５２、及び装置本体部５４が分離されたコンピュータで実現された機器管理装置３０を図示しているが、機器管理装置３０は入力装置５１、表示装置５２、及び装置本体部５４が一体化された携帯性のあるコンピュータで実現されていていても良い。

入力装置５１は、機器管理装置３０のユーザによって操作されて、ユーザの操作内容に応じた操作情報を装置本体部５４に出力する。表示装置５２は、機器管理装置３０が管理している機器１０の状態を示す情報等の装置本体部５４から出力される各種情報を表示する。装置本体部５４は、モデム２０を介してバスＢに接続されており、ユーザの指示に基づいて機器１０の管理を行う。また、この装置本体部５は、インターネットにも接続可能である。

装置本体部５４に設けられたドライブ装置５３は、例えばＣＤ−ＲＯＭドライブ又はＤＶＤ（登録商標）−ＲＯＭドライブ等である。このドライブ装置５３は、ＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ（登録商標）−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体Ｍに記憶されているプログラムや各種データの読み取りを行う。

図４に示す通り、機器管理装置３０の装置本体部５４は、以上説明したドライブ装置５３及び通信部３１（図１参照）に加えて、ＣＰＵ（中央処理装置）６１、データ格納部６２（保存装置）、及びメモリ６３を備える。ＣＰＵ６１は、装置本体部５４の動作を統括的に制御する。また、ユーザの指示に応じてデータ格納部６２に格納された各種プログラムをロードすることにより、それらのプログラムの機能を実現する。

データ格納部６２は、機器管理装置３０で実行される各種プログラムを格納するとともに、機器１０から取得された各種データや図２に示すノイズ解析部４８の解析結果を格納するものであり、例えばハードディスクで実現される。メモリ６３は、ＣＰＵ６１の処理で用いられるデータを一時的に記憶するものであり、ＲＡＭ（Random Access Memory)等の半導体メモリで実現することができる。

ここで、本実施形態では、上記の機器管理装置３０で実行される各種プログラムとして、図４に示す各種プログラムがデータ格納部６２に格納される。つまり、ドライバプログラムＰ１、フィルタプログラムＰ２、プロトコル解析プログラムＰ３ａ〜Ｐ３ｎ、プロトコル選択プログラムＰ４、ノイズ解析プログラムＰ５、及びアプリケーションプログラムＰ６がデータ格納部６２に格納される。

ＣＰＵ６１によってデータ格納部６２からドライバプログラムＰ１がロードされることにより図１に示すドライバ部３２が実現され、フィルタプログラムＰ２がロードされることにより図１又は図２に示すフィルタ部３３が実現される。また、ＣＰＵ６１によってデータ格納部６２からプロトコル解析プログラムＰ３ａ〜Ｐ３ｎがロードされることにより図１又は図２に示すプロトコル解析部３４ａ〜３４ｄが実現され、プロトコル選択プログラムＰ４がロードされることにより図１に示すプロトコル選択部３５が実現される。

更に、ＣＰＵ６１によってデータ格納部６２からノイズ解析プログラムＰ５がロードされることにより図２に示すノイズ解析部４８が実現され、アプリケーションプログラムＰ６がロードされることにより図１に示す管理部３６が実現される。アプリケーションプログラムＰ６はユーザの指示によって実行される実行可能形式のプログラムであるが、残りのプログラムは例えばアプリケーションプログラムＰ６に動的に関連付けられるライブラリとして提供されるプログラムである。ここで、通信プロトコルの解析を行う上記のプロトコル解析プログラムＰ３ａ〜Ｐ３ｎは個別に追加や削除が可能である。

上記のプログラムは、例えば図３に示す記録媒体Ｍに記録された状態で提供され、記録媒体Ｍに記録されたプログラムをドライブ装置５３を用いて読み取ることにより装置本体部５４のデータ格納部６２に格納（インストール）される。また、上記のプログラムがインターネットを介して提供される場合には、装置本体部５４をインターネットに接続し、インターネットを介して上記のプログラムをダウンロードしてインストールすることもできる。

次に、上記構成における機器管理システム１の動作について説明する。ユーザからの指示があると、図４に示すＣＰＵ６１によってデータ格納部６２からアプリケーションプログラムＰ６がロードされて実行される。アプリケーションプログラムＰ６が実行されると、データ格納部６２からドライバプログラムＰ１、フィルタプログラムＰ２、プロトコル解析プログラムＰ３ａ〜Ｐ３ｎ、プロトコル選択プログラムＰ４、及びノイズ解析プログラムＰ５が併せてロードされる。これにより、図１に示すドライバ部３２、フィルタ部３３、プロトコル解析部３４ａ〜３４ｄ、プロトコル選択部３５、及び管理部３６、並びに図２に示すノイズ解析部４８が実現される。

尚、ここでは、アプリケーションプログラムＰ６が実行された場合に、ドライバプログラムＰ１〜ノイズ解析プログラムＰ５が併せてロードされる場合を例に挙げて説明するが、ドライバプログラムＰ１〜ノイズ解析プログラムＰ５は、機器管理装置３０の電源が投入された時点でＣＰＵ６１にロードされて実行されても良い。以上の処理が終了すると、機器管理装置３０が機器１０を管理できる状態になる。

機器１０から出力された信号は、バスＢを介してモデム２０に入力され、アナログフィルタ２１及びバッファ２２を介してＡ／Ｄコンバータ２３に入力されてサンプリングされる。これにより機器１０から出力された信号はディジタル信号に変換される。Ａ／Ｄコンバータ２３で変換されたディジタル信号は通信部２４によって機器管理装置３０に送信される。即ち、機器１０から出力された信号をサンプリングしただけの生のディジタル信号（復調処理や符号化が行われていないディジタル信号）がモデム２０から機器管理装置３０に送信される。

モデム２０から機器管理装置３０に送信されたディジタル信号は、機器管理装置３０の通信部３１で受信され、ドライバ部３２を介してフィルタ部３３に入力され、図２に示すディジタルフィルタ部４２によってノイズ成分が除去される。また、図２に示す帰還部４１から出力される信号とディジタルフィルタ部４２から出力される信号との差分が差分演算部４３で演算されるとともに、この差分演算部４３から出力される信号とドライバ部３２から出力される信号との差分が帰還部４１で求められることにより、ドライバ部３２から出力される信号の直流成分の揺らぎが除去される。

フィルタ部３３においてノイズ成分や直流成分の揺らぎが除去された信号はプロトコル解析部３４ａ〜３４ｄに入力され、プロトコル解析部３４ａ〜３４ｄの各々において通信プロトコルの種類の応じた解析が行われる。具体的には、例えば図２に示す通り、復号化部４６ａ〜４６ｃにおいて、ファンデーションフィールドバス（登録商標）に応じた復調処理及び符号化、ＨＡＲＴ（登録商標）に応じた復調処理及び符号化、並びにプロフィバス（登録商標）に応じた復調処理及び符号化がそれぞれ行われる。

そして、復号化部４６ａ〜４６ｃで得られた復調信号に対し、解析処理部４７ａ，４７ｂ，４７ｃの各々で、ファンデーションフィールドバス（登録商標）、ＨＡＲＴ（登録商標）、及びプロフィバス（登録商標）に応じたスコアリング処理が行われる。解析処理部４７ａ，４７ｂ，４７ｃで行われたスコアリング処理の処理結果はプロトコル選択部３５に出力され、点数（スコア）が最も高いものが機器１０との間の通信を行うために用いる通信プロトコルとして選択される。例えば、解析処理部４７ａから出力された処理結果の点数が、他の解析処理部４７ｂ，４７ｃから出力された処理結果の点数よりも高ければファンデーションフィールドバス（登録商標）が通信プロトコルとして選択される。

以上の処理が終了すると、プロトコル選択部３５で選択された通信プロトコルを用いて、管理部３６と機器１０との間でモデム２０を介した通信が可能になり、ユーザの指示に応じた機器管理装置３０による機器１０の管理が実施される。例えば、ユーザによって温度、圧力、流量等の測定結果を機器１０から収集すべき旨の指示がなされた場合には、機器１０の測定結果を収集すべき旨の制御信号が管理部３６から出力される。

この制御信号は、プロトコル選択部３５で選択された通信プロトコルに応じて変調される。例えば、ファンデーションフィールドバス（登録商標）が選択されている場合には、そのファンデーションフィールドバス（登録商標）に応じた変調がなされる。変調された制御信号は、フィルタ部３３及びドライバ３２を順に介した後に、通信部３１によってモデム２０に向けて送信される。モデム２０に向けて送信された制御信号は通信部２４で受信された後に、Ｄ／Ａコンバータ２５でアナログ信号に変換された後に、バスＢを介して機器１０に受信される。

機器管理装置３０からの制御信号を受信すると、この制御信号に対する応答として温度、圧力、流量等の測定結果を示す信号が機器１０から機器管理装置３０に向けて送信される。機器１０から出力された信号は、先の説明と同様に、モデム２０のＡ／Ｄコンバータ２３に入力されてサンプリングされてディジタル信号に変換された後に、通信部２４によって機器管理装置３０に送信される。

モデム２０から機器管理装置３０に送信されたディジタル信号は、機器管理装置３０の通信部３１で受信され、ドライバ部３２及びフィルタ部３３を順に介してプロトコル解析部３４ａ〜３４ｄに入力される。そして、プロトコル解析部３４ａ〜３４ｄのうちのプロトコル選択部３５で選択された通信プロトコルを扱うプロトコル解析部で、その通信プロトコルに応じた解析が行われる。

具体的には、プロトコル選択部３５で選択された通信プロトコルに応じた復調処理及び符号化が行われ、その後にフレームを構成するヘッダを除去してデータを抽出する処理等が行われる。抽出されたデータは、プロトコル選択部３５を介して管理部３６に入力される。以下、同様の処理が繰り返されて機器１０の測定結果が機器管理装置３０の管理部３６に収集される。尚、管理部３６に収集された測定結果は、図４に示すデータ格納部６２に保存される。

また、ユーザの指示によって、図２に示すノイズ解析部４８の解析結果も管理部３６に収集することができる。管理部３６に収集されたノイズ解析部４８の解析結果は、上記の測定結果と同様に、図４に示すデータ格納部６２に保存される。データ格納部６２に保存された測定結果及びノイズの解析結果は、ユーザの指示に応じて読み出されて解析される。

以上説明した通り、本実施形態では、機器１０から出力される信号をサンプリングして機器管理装置３０に出力するＡ／Ｄコンバータ２３と機器管理装置３０からの制御信号をアナログ信号に変換して機器に出力するＤ／Ａコンバータ２５とを備えるモデム２０を用いて機器１０と機器管理装置３０とを接続している。そして、モデム２０でサンプリングされた信号を機器管理装置３０で解析して機器１０で用いている通信プロトコルを特定し、この特定された通信プロトコルを用いて機器１０との間で通信を行って機器１０の管理を行っている。ここで、機器管理装置３０で通信プロトコルの解析のために用いられるプログラムは、通信プロトコルの種類毎に追加、削除を行うことができる。

このため、以下の（１）〜（６）に示す効果が得られる。
（１）複数種類のバスが混在する場合であっても、そのバスの種類の分だけモデムを用意する必要がなく、１つのモデムで対応することができるため、ユーザの投資、及び管理や操作に要する負担を軽減することができる。
（２）バスの仕様が変更された場合には、機器管理装置３０のプログラム（プロトコル解析プログラム）の変更で対応することができ、従来のようにモデムの交換又はモデム内に存在するファームウェアの更新等のメンテナンス作業を行う必要がないため、ユーザに強いられていた繁雑な作業の負担を軽減することができる。
（３）新しい種類のバスが追加された場合であっても、そのバスに対応可能なモデムを購入する必要はなく、機器管理装置３０のプログラム（プロトコル解析プログラム）の追加で対応することができる。

（４）バスを介した通信が正常に行われない場合には、バスの通信状況を診断するプログラムを機器管理装置３０にインストールしさえすれば診断することができるため、従来のようにバスの通信状況を診断する特殊な診断装置を別途用意する必要はない。
（５）従来に比べてモデム２０の構成を単純化できるため、防爆仕様に対応し易くなるとともに、バッテリの超寿命化、寸法の低減（小型化）、低コスト化を実現することができる。
（６）信号線のノイズ等の全履歴を機器管理装置３０で保存することができるため、プラントで何らかの障害が生じた場合の診断を容易に行うことができる。

以上、本発明の一実施形態による機器管理システム及び機器管理プログラムについて説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、機器管理装置３０がパーソナルコンピュータ等のコンピュータにより実現される例について説明した。しかしながら、本発明はパーソナルコンピュータ以外に、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant：携帯情報端末）や携帯電話機等を用いて機器管理装置３０を実現することもできる。

また、以上説明した実施形態では、図４に示すＣＰＵ６１がデータ格納部６２に格納された各種プログラムをロードすることにより図１に示すドライバ部３２〜管理部３６がソフトウェア的に実現される場合を例に挙げて説明した。しかしながら、これらをハードウェア的に実現することも可能である。但し、ハードウェア的に実現した場合には、図１に示すプロトコル解析部３４ａ〜３４ｄの追加、削除等が困難になるため、ソフトウェア的に実現するのが望ましい。

本発明の一実施形態による機器管理システムの全体構成を示すブロック図である。 機器管理装置３０に設けられるフィルタ部３３及びプロトコル解析部３４ａ〜３４ｄの内部構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による機器管理システムの一部をなす機器管理装置の外観を模式的に示す正面図である。 本発明の一実施形態による機器管理システムの一部をなす機器管理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 機器管理システム
１０ 機器
２０ モデム
２３ Ａ／Ｄコンバータ
２５ Ｄ／Ａコンバータ
３０ 機器管理装置
３３ フィルタ部
３４ａ〜３４ｄ プロトコル解析部
３５ プロトコル選択部
３６ 管理部
４６ａ〜４６ｃ 復号化部
４７ａ〜４７ｃ 解析処理部
４８ ノイズ解析部
６２ データ格納部

Claims (6)

1. シリアルバスに接続された管理対象の機器と、該機器の管理を行う機器管理装置と、前記シリアルバスを介して前記機器と前記機器管理装置とを接続する接続装置とを備える機器管理システムにおいて、
   前記接続装置は、前記シリアルバスを介して入力される前記機器からの信号を該信号の周波数の２倍以上のサンプリング周波数でサンプリングして前記機器管理装置に出力する第１変換部と、前記機器管理装置から出力される信号をアナログ信号に変換して前記シリアルバスを介して前記機器に出力する第２変換部とを備えており、
   前記機器管理装置は、前記接続装置から出力される信号を解析して前記機器で使用されている通信プロトコルを特定する解析手段と、該解析手段で特定された通信プロトコルを用いて前記接続装置を介して前記機器との間で通信を行って前記機器の管理を行う管理手段とを備える
   ことを特徴とする機器管理システム。
2. 前記解析手段は、前記通信プロトコルの種類毎に設けられて、前記接続装置から出力される信号に対して前記通信プロトコルの種類に応じた復調処理を行う複数の復調手段と、
   前記複数の復調手段に対応してそれぞれ設けられ、対応する復調手段で得られた復調信号に対して前記通信プロトコルの種類に応じた解析処理を行う複数の解析処理手段と、
   前記解析処理手段の処理結果に基づいて前記通信プロトコルを選択する選択手段と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の機器管理システム。
3. 前記機器管理装置は、前記接続装置から出力される信号に対して直流成分の揺らぎを除去するフィルタ手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の機器管理システム。
4. 前記機器管理装置は、前記接続装置から出力される信号に含まれる雑音を分析する雑音分析手段と、
   前記雑音分析手段の分析結果を保存する保存装置と
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の機器管理システム。
5. コンピュータを、
   シリアルバスに接続された管理対象の機器から出力されて前記シリアルバスを介して通信される信号の周波数の２倍以上のサンプリング周波数でサンプリングされた信号を解析して前記機器で使用されている通信プロトコルを特定する解析手段と、
   前記解析手段で特定された通信プロトコルを用いて前記機器との間で通信を行って前記機器の管理を行う管理手段と
   して機能させることを特徴とする機器管理プログラム。
6. 前記解析手段は、前記通信プロトコルの種類毎に設けられて、前記サンプリングされた信号に対して前記通信プロトコルの種類に応じた復調処理を行う複数の復調手段と、
   前記複数の復調手段に対応してそれぞれ設けられ、対応する復調手段で得られた復調信号に対して前記通信プロトコルの種類に応じた解析処理を行う複数の解析処理手段と、
   前記解析処理手段の処理結果に基づいて前記通信プロトコルを選択する選択手段と
   を含むことを特徴とする請求項５記載の機器管理プログラム。

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