JP7302633B2 - 設定システム、設定装置、設定方法及び設定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、設定システム、設定装置、設定方法及び設定プログラムに関する。

プラントや工場等（以下、これらを総称する場合には、単に「プラント」という）に構築されるプロセス制御システムは、概してフィールド機器と呼ばれる現場機器（測定器、操作器）と、これらを制御する制御装置とが入出力装置を介して接続された構成である。このプロセス制御システムでは、フィールド機器で得られたプロセス値（例えば、圧力、温度、流量等の測定値）を、入出力装置を介して制御装置が収集し、収集したプロセス値に応じて制御装置がフィールド機器を、入出力装置を介して操作（制御）する動作が行われる。このような動作が繰り返されることで、プラント等の高度な自動操業が実現される。尚、プロセス制御システムの概要については、例えば、以下の特許文献１を参照されたい。

特開２０１９－７４８８０号公報

ところで、このようなプロセス制御システムでは、フィールド機器に所定の動作を行わせるために必要な設定をフィールド機器に対して事前に行う必要がある。但し、フィールド機器に対する設定及び動作確認作業は、一般にエンジニアリング装置やハンドヘルドターミナル等の端末を用いて複数の手順に沿って手動で行う必要があるため、時間がかかっているのが問題点である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、フィールド機器の設定に要する作業時間を従来よりも削減することができる設定システム、設定装置、設定方法及び設定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、本発明の一態様による設定システムは、フィールド機器（１１）に所定の動作を行わせるために必要な設定を前記フィールド機器に対して行う設定システム（１）であって、前記フィールド機器の識別情報と前記フィールド機器に設定すべき設定データとが対応付けられた機器設定データを提供するサーバ装置（１４）と、前記フィールド機器と、前記フィールド機器の制御を行う制御装置（１３）との間に介在する装置であって、前記フィールド機器との接続が確立した場合に、前記サーバ装置から提供された前記機器設定データのうち、接続が確立した当該フィールド機器の識別情報に対応付けられた前記設定データを、当該フィールド機器に送信することにより、当該フィールド機器の設定を行う入出力装置（１２）と、を備える。

また、本発明の一態様による設定システムは、前記サーバ装置が、提供すべき前記機器設定データが更新された場合には、更新された前記機器設定データを前記入出力装置に提供し、前記入出力装置が、先に前記サーバ装置から提供された前記機器設定データを、新たに前記サーバ装置から提供された前記機器設定データに更新する。

また、本発明の一態様による設定システムは、前記入出力装置が、前記サーバ装置から提供された前記機器設定データが更新された場合には、更新された前記機器設定データを前記サーバ装置に送信し、前記サーバ装置は、現在の前記機器設定データを前記入出力装置から送信された前記機器設定データに更新する。

また、本発明の一態様による設定システムは、前記サーバ装置が、前記入出力装置から送信された前記機器設定データの更新を行った場合には、更新を行った旨を前記入出力装置に通知し、前記入出力装置が、前記サーバ装置からの通知に基づき、前記サーバ装置の前記機器設定データと、自装置の前記機器設定データとが一致しているか否かを確認する。

また、本発明の一態様による設定システムは、入出力装置が、前記フィールド機器との接続が切断された後に、接続が切断された前記フィールド機器の識別情報と同じ識別情報を有する前記フィールド機器との接続が確立した場合には、接続が切断された前記フィールド機器の識別情報に対応付けられた前記設定データを、接続が確立した当該フィールド機器に送信することにより、当該フィールド機器の設定を行う。

本発明の一態様による設定装置は、フィールド機器に所定の動作を行わせるために必要な設定を前記フィールド機器に対して行う設定装置（１２）であって、前記フィールド機器と通信する通信部（４３）と、前記フィールド機器の識別情報と前記フィールド機器に設定すべき設定データとが対応付けられた機器設定データを格納する格納部（４４）と、前記フィールド機器との接続が確立した場合に、前記格納部に格納された前記機器設定データのうち、接続が確立した当該フィールド機器の識別情報に対応付けられた前記設定データを、当該フィールド機器に送信することにより、当該フィールド機器の設定を行う処理部（４５）と、を備える。

また、本発明の一態様による設定装置は、前記フィールド機器と、前記フィールド機器の制御を行う制御装置との間に介在する入出力装置である。

本発明の一態様による設定方法は、フィールド機器（１１）に所定の動作を行わせるために必要な設定を前記フィールド機器に対して行う設定方法であって、前記フィールド機器と、前記フィールド機器の制御を行う制御装置（１３）との間に介在する入出力装置（１２）が、前記フィールド機器との接続が確立した場合に、前記フィールド機器の識別情報と前記フィールド機器に設定すべき設定データとが対応付けられた機器設定データのうち、接続が確立した当該フィールド機器の識別情報に対応付けられた前記設定データを、当該フィールド機器に送信することにより、当該フィールド機器の設定を行う。

本発明の一態様による設定プログラムは、コンピュータを、フィールド機器（１１）に所定の動作を行わせるために必要な設定を前記フィールド機器に対して行う設定装置（１２）として機能させる設定プログラムであって、前記コンピュータを、前記フィールド機器と通信する通信手段（４３）と、前記フィールド機器の識別情報と前記フィールド機器に設定すべき設定データとが対応付けられた機器設定データを格納する格納手段（４４）と、前記フィールド機器との接続が確立した場合に、前記格納手段に格納された前記機器設定データのうち、接続が確立した当該フィールド機器の識別情報に対応付けられた前記設定データを、当該フィールド機器に送信することにより、当該フィールド機器の設定を行う処理手段（４５）と、して機能させる。

本発明によれば、フィールド機器の設定に要する作業時間を従来よりも削減することができるという効果がある。

本発明の実施形態によるプロセス制御システムの要部構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による設定システムの要部構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるサーバ装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による機器設定データＤの一例を示す図である。 本発明の実施形態による入出力装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による第１の設定方法を示すシーケンス図である。 本発明の実施形態による第２の設定方法を示すシーケンス図である。 本発明の実施形態による第３の設定方法を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による設定システム、設定装置、設定方法及び設定プログラムについて詳細に説明する。以下では、まず本発明の実施形態の概要について説明し、続いて本発明の実施形態の詳細について説明する。

〔概要〕
本発明の実施形態は、フィールド機器の設定に要する作業時間を従来よりも削減することができるようにするものである。具体的には、入出力装置にフィールド機器に設定すべき設定データを格納し、入出力装置とフィールド機器との接続が確立した場合には、そのフィールド機器に入出力装置内の設定データを自動で反映されるようにしたものである。

プロセス制御システムでは、フィールド機器に所定の動作を行わせるために必要な設定をフィールド機器に対して事前に行う必要がある。例えば、フィールド機器に対する設定作業は、プロセス制御システムの立ち上げ（スタートアップ）時や保守点検作業時において行われる。保守作業としては、プロセス制御システムの立ち上げ後において定期的に行われ、例えばフィールド機器の校正、古くなったフィールド機器の交換、故障した機器の交換、出力確認、様々なテスト等である。

このようなフィールド機器に対する設定作業は、エンジニアリング装置やハンドヘルド等の端末を用いて作業者により手作業で行われるのが一般的である。具体的なエンジニアリングの手順の一例は、以下の通りである。まず、フィールド機器の性能情報やリソース情報等が記述されたＣＦ（Capability File）ファイルと、機器パラメータの属性情報等が記述されたＤＤ（Device Description）ファイルとから、フィールド機器内部の構成情報を取得する。次に、取得した構成情報と、ユーザによって定義された通信定義やアプリケーション定義のデータとに基づいて、フィールド機器に設定すべき設定データを生成する。そして、フィールド機器が設置されたプラントの現場において、生成された設定データをフィールド機器にダウンロードする（読み込ませる）。

規模の大きなプロセス制御システムでは、数千のフィールド機器が設置されており、全てのフィールド機器の設定に要する作業時間は、各々のフィールド機器の設定に要する作業時間が積み重なったものとなる。このため、フィールド機器一台の設定作業に要する設定作業が長いと、スタートアップ時の作業又は保守点検作業を完了するまでに、多大な時間と労力を要する。

本発明の実施形態では、まず、入出力装置にフィールド機器に設定すべき設定データを格納しておく。そして、入出力装置に対してフィールド機器を接続する作業を行い、入出力装置とフィールド機器との接続が確立した場合に、入出力装置がそのフィールド機器に対して設定データを送信することで当該フィールド機器の設定を行うようにしている。このように、本実施形態では、入出力装置に対してフィールド機器を接続させるだけで、フィールド機器の設定が行われる。このため、フィールド機器の設定に要する作業時間を従来よりも削減することができる。

〔詳細〕
〈プロセス制御システム〉
図１は、プロセス制御システムの要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、プロセス制御システムＰＳは、フィールド機器１１、入出力装置１２、及び制御装置１３を備えており、操作監視端末（図示省略）等からの指示等に応じて制御装置１３がフィールド機器１１を制御することによってプラント（図示省略）で実現される工業プロセスの制御を行う。尚、プロセス制御システムＰＳにおいて、フィールド機器１１に所定の動作を行わせるために必要な設定は、後述する設定システム１（図２参照）によって行われる。

フィールド機器１１は、入出力装置１２を介して制御装置１３に接続されている。フィールド機器１１は、例えば流量計や温度センサ等のセンサ機器、流量制御弁や開閉弁等のバルブ機器、ファンやモータ等のアクチュエータ機器、その他のプラントの現場に設置される機器である。フィールド機器１１は、例えば、プロセス工業用の汎用通信プロトコルの一種であるＨＡＲＴ（登録商標）を用いた通信が可能である。尚、フィールド機器１１は、ＨＡＲＴ（登録商標）以外の通信プロトコル（例えば、FOUNDATION Fieldbus（登録商標）等）を用いて通信を行うものあってよい。

入出力装置１２は、フィールド機器１１と制御装置１３との間に介在し、フィールド機器１１を制御装置１３に接続する。図１に示す例では、制御装置１３には、複数の入出力装置１２－１～１２－ｎ（ｎは２以上の整数）がネットワークＮ１を介して接続される。入出力装置１２－１～１２－ｎは、同一の構成であって、特に区別しない場合には「入出力装置１２」という。図１に示す例では、入出力装置１２には、複数のフィールド機器１１が接続される。但し、これに限定されず、入出力装置１２には、１つのフィールド機器１１が接続されてもよい。尚、入出力装置１２は、「設定装置」の一例である。ネットワークＮ１は、有線であってもよいし、無線であってもよいし、その組み合わせであってもよい。

制御装置１３は、１つ以上の入出力装置１２を介して１つ以上のフィールド機器１１との間で通信を行って当該フィールド機器１１の制御を行う。具体的に、制御装置１３は、あるフィールド機器１１（例えば、センサ機器）で測定されたプロセス値を取得し、他のフィールド機器１１（例えば、バルブ機器）の操作量を演算して送信することによって、他のフィールド機器１１（例えば、バルブ機器）を制御する。

〈設定システム〉
図２は、本発明の実施形態による設定システムの要部構成を示すブロック図である。図２に示す通り、本実施形態の設定システム１は、サーバ装置１４及び１つ以上の入出力装置１２によって実現され、フィールド機器１１に所定の動作を行わせるために必要な設定をフィールド機器１１に対して行うシステムである。図２に示す例では、設定システム１は、サーバ装置１４と、複数の入出力装置１２－１～１２－ｎとを備える。設定システム１がフィールド機器１１に対して行う設定としては、例えばディジタル通信を可能とするための通信設定や、機能ブロックを動作させるための機能ブロック設定等が挙げられる。

〈サーバ装置〉
サーバ装置１４は、例えば、インターネット上やクラウド上に配置される。サーバ装置１４は、ネットワークＮ２を介して複数の入出力装置１２－１～１２－ｎに接続されている。ネットワークＮ２は、有線であってもよいし、無線であってもよいし、その組み合わせであってもよい。サーバ装置１４は、フィールド機器１１の識別情報とフィールド機器１１に設定すべき設定データとが対応付けられた機器設定データＤ（図３参照）を提供する。例えば、サーバ装置１４は、提供すべき機器設定データが更新された場合には、更新された機器設定データを入出力装置１２に提供する。また、入出力装置１２への初期設定として、サーバ装置１４は、機器設定データを入出力装置１２に提供する。例えば、サーバ装置１４は、初期設定として、プロセス制御システムＰＳのスタートアップ時や装置の設置の時などに機器設定データを入出力装置１２に提供する。サーバ装置１４には、第１の端末１００が接続される。第１の端末１００は、作業員等の操作者によって操作される端末であって、操作者による操作に応じてサーバ装置１４内に機器設定データを入力したり、サーバ装置１４内の機器設定データを更新したりする。

図３は、本発明の実施形態によるサーバ装置の要部構成を示すブロック図である。図３に示す通り、本実施形態のサーバ装置１４は、通信部３１、通信部３２、データベース３３、及び処理部３４を備える。

通信部３１は、処理部３４の下で第１の端末１００と通信を行う。第１の端末１００からの指示が通信部３１で受信されることで、例えば、データベース３３に新たな機器設定データＤが格納されたり、データベース３３に既に格納されている機器設定データＤが更新されたりする。通信部３２は、処理部３４の下で複数の入出力装置１２と通信を行う。

データベース３３には、プロセス制御システムＰＳで使用される全てのフィールド機器１１の設定データが格納されている。具体例として、データベース３３には、フィールド機器１１の識別情報とそのフィールド機器１１に設定すべき設定データとが対応付けられた機器設定データＤが格納されている。この機器設定データＤは、入出力装置１２毎に区部されている。このため、データベース３３には、図３に示す通り、入出力装置１２－１～１２－ｎにそれぞれ対応する機器設定データＤ－１～Ｄ－ｎが格納される。

例えば、入出力装置１２－ｋ（ｋ＝１，…，ｎ）に対して複数のフィールド機器１１が接続される場合には、機器設定データＤ－ｋにおいて、入出力装置１２－ｋに接続された各々のフィールド機器１１の識別情報（以下、「機器ＩＤ」という。）と設定データとが対応付けられている。また、機器設定データＤ－ｋには、入出力装置１２－ｋの識別情報（以下、「入出力装置ＩＤ」という。）と、入出力装置１２－ｋに設定すべき設定データとが対応付けられている。尚、例えば、フィールド機器１１の設定データは、複数の変数を有する。一例として、フィールド機器１１の設定データは、センサの種類、センサのレンジ、プロセス値の単位、その他機器を設定するための変数等を有する。尚、ハイフン以下の符号は、複数の同じ種類の構成要素を互いに区別するものである。

図４は、本発明の実施形態において、入出力装置１２－ｋに対応した機器設定データＤ－ｋの一例を示す図である。図４では、入出力装置１２－ｋに対して３台のフィールド機器１１ａ，１１ｂ，１１ｃが接続されている場合の機器設定データＤ－ｋを例として示している。図４に示す例では、機器設定データＤ－ｋには、フィールド機器１１ａの機器ＩＤ「００ａ」と設定データ「Ｄａ」とが対応付けられ、フィールド機器１１ｂの機器ＩＤ「００ｂ」と設定データ「Ｄｂ」とが対応付けられ、フィールド機器１１ｃの機器ＩＤ「００ｃ」と設定データ「Ｄｃ」とが対応付けられている。また、機器設定データＤ－ｋには、入出力装置１２－ｋの入出力装置ＩＤ「００００ｋ」と設定データ「Ｄ００ｋ」とが対応付けられている。

処理部３４は、データベース３３に格納されている機器設定データＤ－ｋが更新された場合には、更新された機器設定データＤ－ｋを入出力装置１２－ｋに提供する。また、処理部３４は、入出力装置１２から機器設定データＤ－ｋが送信されてきた場合には、データベース３３に格納されている現在の機器設定データＤ－ｋを入出力装置１２から送信されてきた機器設定データＤ－ｋに更新する。これにより、サーバ装置１４内の機器設定データＤ－ｋと、入出力装置１２－ｋ内の機器設定データＤ－ｋとは同期することになる。

〈入出力装置〉
図５は、本発明の実施形態による入出力装置の要部構成を示すブロック図である。図５に示す通り、本実施形態の入出力装置１２（入出力装置１２－ｋ）は、通信部４１、通信部４２、通信部４３、データベース４４、及び処理部４５を備える。尚、データベース４４は、「格納部」の一例である。

通信部４１は、処理部４５の下で第２の端末２００と通信を行う。第２の端末２００からの指示が通信部４１で受信されることで、例えば、データベース４４に既に格納されている機器設定データＤ（機器設定データＤ－ｋ）が新たな機器設定データＤ（機器設定データＤ－ｋ）に更新される。通信部４２は、処理部４５の下でサーバ装置１４と通信を行うことでサーバ装置１４と情報を送受する。通信部４３は、処理部４５の下でフィールド機器１１と通信を行う。

データベース４４は、機器設定データＤ（機器設定データＤ－ｋ）を格納する。例えば、データベース４４に格納される機器設定データＤ－ｋは、サーバ装置１４から提供されたものである。尚、入出力装置１２－ｋのデータベース４４に格納される機器設定データＤ－ｋと、サーバ装置１４のデータベース３３に格納される機器設定データＤ－ｋとは、同一である。

処理部４５は、通信部４３とフィールド機器１１との接続が確立した場合に、データベース４４に格納されている機器設定データＤ－ｋのうち、接続が確立したフィールド機器１１の機器ＩＤに対応付けられた設定データを、そのフィールド機器１１に送信することにより、そのフィールド機器１１の設定を行う。

処理部４５は、サーバ装置１４から新たな機器設定データＤ－ｋが提供された場合には、先にサーバ装置１４から提供された機器設定データＤ－ｋを、新たにサーバ装置１４から提供された機器設定データＤ－ｋに更新する。つまり、サーバ装置１４のデータベース３３に格納されている機器設定データＤ―ｋが更新されると、入出力装置１２－ｋのデータベース４４に格納されている機器設定データＤ－ｋは、更新後の機器設定データＤ－ｋに上書きされる。

処理部４５は、データベース４４に格納されている機器設定データＤ－ｋが第２の端末２００等によって更新された場合には、更新された機器設定データＤ－ｋをサーバ装置１４に送信する。これにより、データベース３３に格納されている機器設定データＤ－ｋは、更新後の機器設定データＤ－ｋに上書きされる。

処理部４５は、フィールド機器１１との接続が切断された後に、接続が切断されたフィールド機器１１の機器ＩＤと同じ機器ＩＤを有するフィールド機器１１との接続が確立した場合には、接続が切断されたフィールド機器１１の機器ＩＤに対応付けられた設定データをデータベース４４から読み取る。そして、処理部４５は、読み取った設定データを、接続が確立したフィールド機器１１に送信することにより、そのフィールド機器１１の設定を行う。

〈設定方法〉
次に、フィールド機器１１に所定の動作を行わせるために必要な設定をフィールド機器１１に対して行う設定方法について説明する。まず、第１の端末１００によりサーバ装置１４の機器設定データＤ－ｋが更新された場合のフィールド機器１１の設定方法（以下、「第１の設定方法」という。）の手順を示す。

《第１の設定方法》
図６は、本発明の実施形態による第１の設定方法を示すシーケンス図である。ここでは、第１の端末１００の操作者Ａと、第２の端末２００の操作者Ｂとが連携してフィールド機器１１の設定を行う場合を例に挙げて説明する。また、説明を簡単にするために、入出力装置１２－ｋには、１つのフィールド機器１１のみが接続されているものとする。

まず、操作者Ａは、第１の端末１００を操作してサーバ装置１４に接続することでサーバ装置１４のデータベース３３にアクセスする。そして、操作者Ａは、第１の端末１００を操作してデータベース３３に機器設定データＤ－ｋを入力する（ステップＳ１）。例えば、操作者Ａは、第１の端末１００を用いてデータベース３３に対して、入出力装置１２－ｋの入出力装置ＩＤ及び入出力装置１２－ｋに接続されるフィールド機器１１の機器ＩＤを入力する。操作者Ａは、入出力装置ＩＤ及び機器ＩＤの入力後に、第１の端末１００を用いて入出力装置１２－ｋ及び入出力装置１２－ｋに接続されるフィールド機器１１の各設定データの変数に所望の値を入力する。

操作者Ａは、機器設定データＤ－ｋの入力が完了すると、第１の端末１００からサーバ装置１４に対して設定更新の命令を出力する。サーバ装置１４は、第１の端末１００から設定更新の命令を受信すると、データベース３３に既に格納されている現在の機器設定データＤ－ｋを、第１の端末１００に入力された新たな機器設定データＤ－ｋに更新する（ステップＳ２）。

次に、操作者Ｂは、入出力装置１２－ｋをサーバ装置１４に接続する作業を行う（ステップＳ３）。この作業が行われると、入出力装置１２－ｋはサーバ装置１４に対して通信を行って接続を確立する（ステップＳ４）。

サーバ装置１４は、ステップＳ４によって入出力装置１２－ｋと接続を確立すると、その接続の確立をトリガーとして、入出力装置１２－ｋに対して入出力装置ＩＤを要求する（ステップＳ５）。入出力装置１２－ｋは、入出力装置ＩＤの要求をサーバ装置１４から受信すると、入出力装置１２－ｋ内に格納されている入出力装置ＩＤをサーバ装置１４に送信する（ステップＳ６）。

サーバ装置１４は、入出力装置１２－ｋから入出力装置ＩＤを受信すると、その入出力装置ＩＤと入出力装置１２－ｋのアドレス（例えばＩＰアドレス）とを紐付けて保持する（ステップＳ７）。サーバ装置１４は、保持している入出力装置ＩＤが、データベース３３に格納されている入出力装置ＩＤと一致するか否かを確認する認証処理を実行する（ステップＳ８）。尚、サーバ装置１４は、認証処理が失敗した場合には、例えば、認証処理のリトライ、入出力装置ＩＤの再要求、認証処理のエラーの通知等を行う。

サーバ装置１４は、ステップＳ８において認証処理が成功すると、認証処理が成功した入出力装置ＩＤに紐づけてあるアドレスを基に、データベース３３に格納されている機器設定データＤ－ｋを入出力装置１２－ｋに送信する（ステップＳ９）。

入出力装置１２－ｋは、ステップＳ９でサーバ装置１４から機器設定データＤ－ｋを受信すると、データベース４４に格納されている機器設定データＤ（機器設定データＤ－ｋ）を、ステップＳ９によってサーバ装置１４から受信した機器設定データＤ－ｋに更新する（ステップＳ１０）。尚、機器設定データＤ－ｋが更新されることで、Ｄ－ｋに対応付けられた入出力装置１２－ｋの設定データも更新される。

次いで、操作者Ｂは、フィールド機器１１を入出力装置１２－ｋに接続する作業を行う（ステップＳ１１）。この作業が行われると、入出力装置１２－ｋは、フィールド機器１１との通信接続が確立したことを認識する（Ｓ１２）。入出力装置１２－ｋは、フィールド機器１１との通信接続の確立をトリガーとして、通信接続が確立したフィールド機器１１に対して機器ＩＤを要求する（Ｓ１３）。

フィールド機器１１は、機器ＩＤの要求を入出力装置１２－ｋから受信すると、フィールド機器１１内に格納されている機器ＩＤを入出力装置１２－ｋに送信する（ステップＳ１４）。入出力装置１２－ｋは、フィールド機器１１から機器ＩＤを受信すると、そのフィールド機器１１の機器ＩＤとフィールド機器１１のアドレス（例えばノードアドレス）とを紐付けて保持する（ステップＳ１５）。入出力装置１２－ｋは、保持している機器ＩＤが、データベース４４に格納されている機器ＩＤと一致するか否かを確認する認証処理を実行する（ステップＳ１６）。

入出力装置１２－ｋは、ステップＳ１６において認証処理が成功すると、認証処理が成功した機器ＩＤに対応付けられたフィールド機器１１の設定データをデータベース４４内の機器設定データＤ－ｋから読み取る。そして、入出力装置１２－ｋは、読み取ったフィールド機器１１の設定データを、フィールド機器１１のアドレスを基にそのフィールド機器１１に送信する（ステップＳ１７）。

フィールド機器１１は、ステップＳ１７で入出力装置１２－ｋから設定データを受信すると、現在の設定を入出力装置１２－ｋから受信した設定データに更新する（ステップＳ１８）。このように、入出力装置１２－ｋは、フィールド機器１１との接続が確立した場合に、フィールド機器１１に設定データを送信することにより、そのフィールド機器１１の設定が行われる。尚、ステップＳ１６の認証処理が失敗した場合には、例えば、入出力装置１２－ｋは、認証処理のリトライ、フィールド機器１１の再要求、第２の端末２００に対する認証処理のエラーの通知等を行う。

尚、ステップＳ３の処理を行うにあたって、入出力装置１２－ｋとサーバ装置１４との接続が既に確立されている場合には、ステップＳ３からステップＳ７の処理を省略してもよい。ステップＳ１１の処理を行うにあたって、入出力装置１２－ｋとフィールド機器１１との接続が既に確立されている場合には、ステップＳ１１からステップＳ１５の処理を省略してもよい。

次に、第２の端末２００により入出力装置１２－ｋの機器設定データが更新された場合のフィールド機器１１の設定方法（以下、「第２の設定方法」という。）の手順を示す。

《第２の設定方法》
図７は、本発明の実施形態による第２の設定方法を示すシーケンス図である。ここでは、図６と同様に、入出力装置１２－ｋには、１つのフィールド機器１１が接続されている場合を例に挙げて説明する。尚、上述した第１の設定方法では、フィールド機器１１の設定が、第１の端末１００の操作者Ａと第２の端末２００の操作者Ｂとが連携することで行われていたが、第２の設定方法では、第２の端末２００の操作者Ｂのみによって行われる。

まず、操作者Ｂは、第２の端末２００を操作して入出力装置１２－ｋに接続することで入出力装置１２－ｋのデータベース４４にアクセスする。操作者Ｂは、第２の端末２００を操作してデータベース４４に対して機器設定データＤ－ｋの各種情報を入力する（ステップＳ２１）。例えば、操作者Ｂは、第２の端末２００を用いてデータベース４４に対して、入出力装置１２－ｋに接続されるフィールド機器１１の設定データの変数に所望の値を入力する。

操作者Ｂは、フィールド機器１１の設定データの入力が完了すると、第２の端末２００から入出力装置１２－ｋに対して設定更新の命令を出力する。入出力装置１２－ｋは、第２の端末２００から設定更新の命令を受信すると、データベース４４に既に格納されている現在の機器設定データＤ－ｋを、第２の端末２００に入力された新たな機器設定データＤ－ｋに更新する（ステップＳ２２）。

次に、操作者Ｂは、入出力装置１２－ｋをサーバ装置１４に接続する作業を行う（ステップＳ２３）。この作業が行われると、入出力装置１２－ｋはサーバ装置１４に対して通信を行って接続を確立する（ステップＳ２４）。

サーバ装置１４は、ステップＳ２４によって入出力装置１２－ｋと接続を確立すると、その接続の確立をトリガーとして、入出力装置１２－ｋに対して入出力装置ＩＤを要求する（ステップＳ２５）。入出力装置１２－ｋは、入出力装置ＩＤの要求をサーバ装置１４から受信すると、入出力装置１２－ｋ内に格納されている入出力装置ＩＤをサーバ装置１４に送信する（ステップＳ２６）。サーバ装置１４は、入出力装置１２－ｋから入出力装置ＩＤを受信すると、その入出力装置ＩＤと入出力装置１２－ｋのアドレス（例えばＩＰアドレス）とを紐付けて保持する（ステップＳ２７）。

入出力装置１２－ｋは、ステップＳ２２において機器設定データＤ－ｋの更新を行った旨の通知（以下、「設定変更通知」という。）と、更新後の機器設定データＤ－ｋとをサーバ装置１４に対して送信する（ステップＳ２８）。

サーバ装置１４は、入出力装置１２－ｋから設定変更通知を受信すると、データベース３３に格納されている現在の機器設定データＤ－ｋを入出力装置１２－ｋから送信された機器設定データＤ－ｋに更新する（ステップＳ２９）。サーバ装置１４は、機器設定データＤ－ｋの更新を行った場合には、更新を行った旨（以下、「完了通知」という。）を入出力装置１２－ｋに通知する（ステップＳ３０）。

入出力装置１２－ｋは、サーバ装置１４からの完了通知に基づき、サーバ装置１４の機器設定データＤ－ｋと、自装置（入出力装置１２－ｋ）の機器設定データＤ－ｋとが一致しているか否かを確認する（ステップＳ３１）。例えば、入出力装置１２－ｋは、サーバ装置１４からの完了通知を受信すると、データベース３３に格納されている更新後の機器設定データＤ－ｋを読み込む。そして、入出力装置１２－ｋは、読み込んだ機器設定データＤ－ｋと、データベース４４に格納されている機器設定データＤ－ｋとが一致しているか否かを判定する照合処理を実行する。尚、照合処理が失敗した場合には、例えば、入出力装置１２－ｋは、照合処理のリトライ、サーバ装置１４に格納されている機器設定データＤ－ｋの再度の読み込み、第２の端末２００に対する照合処理のエラーの通知等を行う。

入出力装置１２－ｋは、照合処理の結果、サーバ装置１４の機器設定データＤ－ｋと、自装置の機器設定データＤ－ｋとが一致している場合には、フィールド機器１１との通信接続が確立したことをトリガーとして、フィールド機器１１に対して自装置の機器設定データＤ－ｋを送信する。これにより、入出力装置１２－ｋに接続されているフィールド機器１１の設定を行うことができる。すなわち、ステップＳ３１において照合処理が完了すると、ステップＳ３２からステップＳ３９の処理を実行する。尚、ステップＳ３２からステップＳ３９の処理は、図６に示すステップＳ１１からステップＳ１８の処理と同様であるため、説明を省略する。

次に、入出力装置１２－ｋに接続されているフィールド機器１１を新しいフィールド機器１１に交換された場合の設定方法（以下、「第３の設定方法」という。）の手順を示す。尚、交換される新しいフィールド機器１１は、交換前のフィールド機器１１の機器ＩＤと同一の機器ＩＤが付与されている。

《第３の設定方法》
図８は、本発明の実施形態による第３の設定方法を示すフローチャートである。例えば、操作者Ｂが入出力装置１２－ｋからフィールド機器１１ａを取り外し、新たなフィールド機器１１ｄを接続するとする。この場合には、予めフィールド機器１１ｄの機器ＩＤは、フィールド機器１１ａの機器ＩＤに設定されている。

入出力装置１２－ｋは、フィールド機器１１ａとの接続が切断されたか否かを判定する（ステップＳ４１）。例えば、入出力装置１２－ｋは、フィールド機器１１ａと周期的に通信（例えば、ハートビート信号の送信）を行い、ステップＳ４１に示すようなフィールド機器１１ａの生存確認を行っている。したがって、入出力装置１２－ｋは、フィールド機器１１ａが入出力装置１２－ｋから取り外され、フィールド機器１１ａと通信ができなくなった場合には、フィールド機器１１ａとの接続が切断されたと判定する。

入出力装置１２－ｋは、フィールド機器１１ａとの接続が切断されたと判定した後に、接続が切断されたフィールド機器１１ａの機器ＩＤと同じ識別情報の機器ＩＤを有するフィールド機器１１ｄとの接続が確立したか否かを判定する（ステップＳ４２）。入出力装置１２－ｋは、フィールド機器１１ｄとの接続が確立するまでステップＳ４２の処理を実行してもよい。

入出力装置１２－ｋは、フィールド機器１１ｄとの接続が確立した場合には、フィールド機器１１ｄの機器ＩＤ（フィールド機器１１ａと同じ機器ＩＤ）に対応付けられた設定データをデータベース４４から読み取る。そして、入出力装置１２－ｋは、読み取った設定データをフィールド機器１１ｄに送信することで、フィールド機器１１ｄの設定を行う（ステップＳ４３）。例えば、入出力装置１２－ｋは、ステップＳ４３の処理として、図６に示すステップＳ１３からステップＳ１８までの処理を実行してもよい。

なお、図８では、入出力装置１２－ｋに接続されているフィールド機器１１を新しいフィールド機器１１に交換する場合を例として説明したが、これに限定されない。例えば、入出力装置１２－ｋから取り外したフィールド機器１１を再度入出力装置１２－ｋに接続する場合においても、第３の設定方法を適用可能である。例えば、入出力装置１２－ｋからフィールド機器１１を取り外し、取り外したフィールド機器１１を修理して入出力装置１２－ｋに再度接続する場合においても、第３の設定方法を適用可能である。すなわち、上記のフィールド機器１１ｄは、フィールド機器１１aと同じ機器ＩＤを有していればどのようなフィールド機器であってもよく、新しいフィールド機器であってもよいし、フィールド機器１１ａであってもよい。

以上の通り、本実施形態では、フィールド機器１１と、フィールド機器１１の制御を行う制御装置との間に介在する入出力装置１２を備える。そして、入出力装置１２は、フィールド機器１１との接続が確立した場合に、サーバ装置１４から提供された機器設定データのうち、接続が確立した当該フィールド機器１１の機器ＩＤに対応付けられた設定データを、当該フィールド機器に送信することにより、当該フィールド機器１１の設定を行う。これにより、フィールド機器１１と入出力装置１２との通信を確立するだけで、設定データをフィールド機器１１にダウンロードすることができ、手動によるフィールド機器１１の設定作業を削減できる。その結果、フィールド機器の設定に要する作業時間を従来よりも削減することができる。

また、サーバ装置１４は、提供すべき機器設定データＤが更新された場合には、更新された機器設定データを入出力装置１２に提供する。そして、入出力装置１２は、先にサーバ装置１４から提供された機器設定データを、新たにサーバ装置１４から提供された機器設定データに更新してもよい。これにより、フィールド機器１１に設定すべき設定データをインターネット経由でサーバ装置１４から入出力装置１２にダウンロードが可能となる。その結果、現場では入出力装置１２にフィールド機器１１を接続するだけでフィールド機器１１の設定を自動で行うことができる。また、サーバ装置１４から入出力装置１２に機器設定データＤをダウンロードすることで、手順を削減して作業時間を削減できる。

また、サーバ装置１４に接続する第１の端末１００が、フィールド機器１１を製造する工場にある場合には、製造関係者が出荷時に客先が望む機器設定データＤを第１の端末１００からサーバ装置１４に入力してもよい。これにより、客先では、フィールド機器１１がネットワークを介してサーバ装置１４に接続するだけで、自動的に客先が望む設定にフィールド機器１１の設定を更新することができる。また、サーバ装置１４上でフィールド機器１１の設定データを一元管理することができる。

フィールド機器１１の交換時は、もともと入出力装置１２に接続されているフィールド機器１１の設定データが入出力装置１２に同期しておき、交換時に例えば新しいフィールド機器１１にもともと接続されていたフィールド機器１１の設定データを自動でダウンロードする。これにより、フィールド機器１１の設定に要する作業時間を削減することができる。ここで、入出力装置１２に接続されているフィールド機器１１の設定データが入出力装置１２に同期していることとは、例えば、図６又は図７で説明した方法によって、フィールド機器１１及び入出力装置１２で設定データの値が共有されている状態である。換言すれば、この同期とは、図６又は図７で説明した方法によって、入出力装置１２の設定データの値と、その入出力装置１２に接続されているフィールド機器１１の設定データの値とが等値化されている状態である。

また、スタートアップ時にプロセス制御システムＰＳに接続する予定のフィールド機器１１の設定を、リモートで予め一括で変更可能である。これにより、操作者Ａの現場への移動に要する時間と費用を削減できる。

また、操作者Ｂは、保守点検時に入出力装置１２に第２の端末２００を有線または無線で接続するだけでフィールド機器１１の設定を行うことができ、入出力装置１２に接続されている各フィールド機器１１と第２の端末２００とを個別で接続する必要がなくなる。その結果、保守点検作業の効率が向上する。

また、第２の端末２００が各フィールド機器１１と個別で接続してフィールド機器１１の設定を行う場合には、その物理的な通信接続の間違い、その他作業手順の間違いが発生する。本実施形態では、第２の端末２００が各フィールド機器１１と個別で接続する必要がなく、物理的な通信接続の間違いや作業手順の間違いを削減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記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、上述した実施形態では、１段目にサーバ装置１４、２段目に入出力装置１２、３段目にフィールド機器１１が配置された３段のシステム構成の場合を例として説明した。しかしながら、Ｎ段（Ｎは任意の自然数）のシステム構成の場合についても、本発明を適用できる。例えば、Ｋ段目（Ｋは１以上Ｎ未満の任意の自然数）の機器からみて、Ｋ＋１段目に接続する機器の数は１つ以上の任意の数である。この機器とは、フィールド機器１１、サーバ装置１４、及び入出力装置１２のいずれであってもよい。Ｎ＝２である場合には、１段目がサーバ装置１４であり、２段目がフィールド機器となり、入出力装置１２が用いられない構成である。この場合には、サーバ装置１４は、フィールド機器１１との接続が確立した場合に、そのフィールド機器１１に対して設定データを送信することでフィールド機器の設定を行う。尚、サーバ装置１４は、「設定装置」の一例である。

また、図６のステップＳ３や図７のステップＳ２３に例示するように、入出力装置１２は、第２の端末２００からの接続指令を受信した場合に、サーバ装置１４と通信を行うことで接続を確立したが、これに限定されない。例えば、入出力装置１２は、電源が投入された場合等、第２の端末２００からの接続指令を受信しなくても何らかの契機によってサーバ装置１４と通信を行うことで接続を確立してもよい。

また、入出力装置１２に設けられる各構成部は、ハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせにより実現できる。また、第１の設定方法、第２の設定方法及び第３の設定方法も、各構成部の協調により行なわれ、ハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせにより実現できる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。

プログラムは、様々なコンピュータ読み取り可能な記録媒体を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えば、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、ハードディスクドライブ、光磁気ディスク）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＤＶＤ－Ｒ、ＤＶＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。

また、上述した実施形態は、装置単体で実現されるもののほか、ネットワークを介してクラウドコンピューティングによって実現されていてもよい。

１ 設定システム
１１ フィールド機器
１２ 入出力装置
１３ 制御装置
１４ サーバ装置
４３ 通信部
４４ データベース
４５ 処理部
１００ 第１の端末
２００ 第２の端末
ＰＳ プロセス制御システム

Claims (9)

1. フィールド機器に所定の動作を行わせるために必要な設定を前記フィールド機器に対して行う設定システムであって、
   前記フィールド機器の識別情報と前記フィールド機器に設定すべき設定データとが対応付けられた機器設定データを提供するサーバ装置と、
   前記フィールド機器と、前記フィールド機器の制御を行う制御装置との間に介在する装置であって、前記フィールド機器との接続が確立した場合に、前記サーバ装置から提供された前記機器設定データのうち、接続が確立した当該フィールド機器の識別情報に対応付けられた前記設定データを、当該フィールド機器に送信することにより、当該フィールド機器の設定を行う入出力装置と、
   を備える設定システム。
2. 前記サーバ装置は、提供すべき前記機器設定データが更新された場合には、更新された前記機器設定データを前記入出力装置に提供し、
   前記入出力装置は、先に前記サーバ装置から提供された前記機器設定データを、新たに前記サーバ装置から提供された前記機器設定データに更新する、
   請求項１記載の設定システム。
3. 前記入出力装置は、前記サーバ装置から提供された前記機器設定データが更新された場合には、更新された前記機器設定データを前記サーバ装置に送信し、
   前記サーバ装置は、現在の前記機器設定データを前記入出力装置から送信された前記機器設定データに更新する、
   請求項１又は請求項２記載の設定システム。
4. 前記サーバ装置は、前記入出力装置から送信された前記機器設定データの更新を行った場合には、更新を行った旨を前記入出力装置に通知し、
   前記入出力装置は、前記サーバ装置からの通知に基づき、前記サーバ装置の前記機器設定データと、自装置の前記機器設定データとが一致しているか否かを確認する、
   請求項３記載の設定システム。
5. 前記入出力装置は、前記フィールド機器との接続が切断された後に、接続が切断された前記フィールド機器の識別情報と同じ識別情報を有する前記フィールド機器との接続が確立した場合には、接続が切断された前記フィールド機器の識別情報に対応付けられた前記設定データを、接続が確立した当該フィールド機器に送信することにより、当該フィールド機器の設定を行う、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の設定システム。
6. フィールド機器に所定の動作を行わせるために必要な設定を前記フィールド機器に対して行う設定装置であって、
   前記フィールド機器と通信する通信部と、
   前記フィールド機器の識別情報と前記フィールド機器に設定すべき設定データとが対応付けられた機器設定データを格納する格納部と、
   前記フィールド機器との接続が確立した場合に、前記格納部に格納された前記機器設定データのうち、接続が確立した当該フィールド機器の識別情報に対応付けられた前記設定データを、当該フィールド機器に送信することにより、当該フィールド機器の設定を行う処理部と、
   を備える設定装置。
7. 前記設定装置は、前記フィールド機器と、前記フィールド機器の制御を行う制御装置との間に介在する入出力装置である請求項６記載の設定装置。
8. フィールド機器に所定の動作を行わせるために必要な設定を前記フィールド機器に対して行う設定方法であって、
   前記フィールド機器と、前記フィールド機器の制御を行う制御装置との間に介在する入出力装置が、前記フィールド機器との接続が確立した場合に、前記フィールド機器の識別情報と前記フィールド機器に設定すべき設定データとが対応付けられた機器設定データのうち、接続が確立した当該フィールド機器の識別情報に対応付けられた前記設定データを、当該フィールド機器に送信することにより、当該フィールド機器の設定を行う設定方法。
9. コンピュータを、フィールド機器に所定の動作を行わせるために必要な設定を前記フィールド機器に対して行う設定装置として機能させる設定プログラムであって、
   前記コンピュータを、
   前記フィールド機器と通信する通信手段と、
   前記フィールド機器の識別情報と前記フィールド機器に設定すべき設定データとが対応付けられた機器設定データを格納する格納手段と、
   前記フィールド機器との接続が確立した場合に、前記格納手段に格納された前記機器設定データのうち、接続が確立した当該フィールド機器の識別情報に対応付けられた前記設定データを、当該フィールド機器に送信することにより、当該フィールド機器の設定を行う処理手段と、
   して機能させる設定プログラム。

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