JPH10177401A - フィールドバスシステム - Google Patents

フィールドバスシステム

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JPH10177401A
JPH10177401A JP33541796A JP33541796A JPH10177401A JP H10177401 A JPH10177401 A JP H10177401A JP 33541796 A JP33541796 A JP 33541796A JP 33541796 A JP33541796 A JP 33541796A JP H10177401 A JPH10177401 A JP H10177401A
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JP
Japan
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control system
field
function block
field device
function
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Application number
JP33541796A
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English (en)
Inventor
Shoji Tomita
昭司 富田
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 分散型制御システムにある制御機能を有効に
利用してフィールド機器の制御系を構築し、フィールド
機器の制御機能を向上させたフィールドバスシステムを
実現する。 【解決手段】 (1)プラントにフィールドバスを敷設
し、このフィールドバスにフィールド機器を接続し、フ
ィールド機器によりプラントを制御するフィールドバス
システムに関するものである。フィールド機器の制御系
を構築するファンクションブロックから引き出された通
信経路の先端を接続端子として定義し、この接続端子に
よってフィールド機器の制御系を構築するファンクショ
ンブロックと分散型制御システムの制御系を構築するフ
ァンクションブロックとを論理的に接続する。 (2)フィールド機器の制御系を構築するファンクショ
ンブロックと他のフィールドバスに接続されたフィール
ド機器の制御系を構築するファンクションブロックとを
接続端子で論理的に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フィールドバスを
用いてプラントを制御するフィールドバスシステムに関
するものである。更に詳しくは、分散型制御システムに
ある制御機能を有効に利用してフィールド機器の制御系
を構築するための工夫を施したフィールドバスシステム
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】プラントの制御には分散型制御システム
が多く用いられていた。分散型制御システムは、操作監
視ステーションと制御ステーションを通信バスに接続
し、制御ステーションはプラントに分散配置し、操作監
視ステーションの監視下で制御ステーションによりプラ
ントを制御する構成をとっている。最近は、フィールド
バスを用いたプラント制御も実用化に向けてテストされ
ている。フィールドバスを用いたプラント制御では、プ
ラントにフィールドバスを敷設し、このフィールドバス
にフィールド機器を接続し、フィールド機器が互いに通
信をしながらプラントの制御を実行する。フィールドバ
スを用いたプラント制御では、フィールドに配置された
機器にインテリジェンスをもたせ、制御機能をフィール
ドに分散することができる。
【0003】図9は分散型制御システムとフィールドバ
スの構成例を示した図である。図9のGの部分は分散型
制御システム、Hの部分はフィールドバスシステムであ
る。図9で、ICSは操作監視ステーション、FCSは
制御ステーション、1,2は通信用のバスである。3は
入出力カード(以下、IOカードとする)である。IO
カード3を経由してプラントに信号が入出力される。S
N及びVはIOカード3に接続されたセンサ及びバルブ
である。センサSNの検出信号がIOカード3に入力さ
れ、バルブVに与える操作量がIOカード3から出力さ
れる。4はバス2に接続されたフィールドバス用カー
ド、5はフィールドバス用カード4に接続されたフィー
ルドバス、61〜6nはフィールドバス5に接続されたフ
ィールド機器である。フィールド機器61〜6nは制御機
能が搭載されていて図ではセンサが例示されている。分
散型制御システムによる制御とフィールドバスシステム
による制御とはそれぞれ独立に行われる。
【0004】フィールドバスシステムは、制御機能をフ
ィールドに分散することができる。しかし、現在のフィ
ールドバスの仕様では、分散型制御システムで実行して
いる高度な制御機能までもフィールド機器に搭載できな
い。従って、現状ではフィールドバスシステムは分散型
制御システムに取って代わるものではない。プラントを
制御するときは、分散型制御システムとフィールドバス
システムの両方を設置し、高度な制御は分散型制御シス
テムに任せていた。
【0005】フィールド機器の制御系はファンクション
ブロックを単位に構築されている。ファンクションブロ
ックとしては、例えば、PID演算(比例,積分,微分
演算)ブロックや、足し算を行うブロック、アナログ信
号を入力するブロック、アナログ信号を出力するブロッ
ク等がある。分散型制御システムの制御系もファンクシ
ョンブロックを単位にして構築されている。分散型制御
システムのファンクションブロックは制御ステーション
にある。分散型制御システムの制御系にあるファンクシ
ョンブロックを利用してフィールド機器の制御系を構築
できれば、フィールド機器でより高度な制御を行うこと
ができる。しかし、従来におけるフィールドバスの仕様
では、分散型制御システムの制御系にあるファンクショ
ンブロックとフィールド機器にあるブロックを接続する
ことはできなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した問題
点を解決するためになされたものであり、フィールド機
器の制御系を構築するファンクションブロックから引き
出された通信経路の先端を接続端子として定義し、この
接続端子を用いてフィールド機器の制御系を構築するフ
ァンクションブロックと分散型制御システムの制御系を
構築するファンクションブロックとの間、及び、フィー
ルド機器の制御系を構築するファンクションブロックと
他のフィールドバスに接続されたフィールド機器の制御
系を構築するファンクションブロックとの間で通信を行
うことによって、分散型制御システムにある制御機能を
有効に利用してフィールド機器の制御系を構築し、フィ
ールド機器の制御機能を向上させたフィールドバスシス
テムを実現することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は次のとおりの構
成になったフィールドバスシステムである。 (1)プラントに敷設されたフィールドバスと、このフ
ィールドバスに接続されたフィールド機器と、フィール
ド機器の制御系を構築するファンクションブロックから
引き出された通信経路の先端を接続端子として定義し、
この接続端子を用いてフィールド機器の制御系を構築す
るファンクションブロックと分散型制御システムの制御
系を構築するファンクションブロックとを論理的に接続
するインタフェイス機器と、を具備し、前記分散型制御
システムの制御系を構築するファンクションブロックを
用いてフィールド機器の制御系を構築したことを特徴と
するフィールドバスシステム。 (2)プラントに敷設されたフィールドバスと、このフ
ィールドバスに接続されたフィールド機器と、フィール
ド機器の制御系を構築するファンクションブロックから
引き出された通信経路の先端を接続端子として定義し、
この接続端子を用いてフィールド機器の制御系を構築す
るファンクションブロックと他のフィールドバスに接続
されたフィールド機器の制御系を構築するファンクショ
ンブロックとを論理的に接続するインタフェイス機器
と、を具備し、前記他のフィールドバスに接続されたフ
ィールド機器の制御系を構築するファンクションブロッ
クを用いてフィールド機器の制御系を構築したことを特
徴とするフィールドバスシステム。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を説明
する。図1は本発明の一実施例を示した構成図である。
図1で、10はマスタ機能を持ったインタフェイス機
器、111,112…はフィールド機器で、これらはフィ
ールドバス5に接続されている。図の例ではフィールド
機器111,112…は制御機能を搭載したセンサを構成
している。フィールド機器111で、Bはフィールド機
器の制御系を構築するファンクションブロックである。
他のフィールド機器もファンクションブロックBを持っ
ている。ただし、フィールド機器によって持っているフ
ァンクションブロックの種類が異なる。インタフェイス
機器10はファンクションブロックをもたない。1つの
フィールド機器の中にあるファンクションブロック、ま
たは複数のフィールド機器にあるファンクションブロッ
クを組み合わせて制御系を構築し、構築した制御系によ
りプラントの制御を実行する。構築する制御系は、例え
ば、制御ループである。ファンクションブロック間の信
号伝達はフィールド機器間の通信により行う。インタフ
ェイス機器10は、フィールド機器の制御系を構築する
ファンクションブロックから通信経路が引き出されてい
るときは、引き出された通信経路の先端を接続端子とし
て定義し、この接続端子を用いてフィールド機器の制御
系を構築するファンクションブロックと分散型制御シス
テムの制御系を構築するファンクションブロックとを論
理的に接続する。
【0009】フィールドバスシステムで構築する制御系
について例を挙げて説明する。図2はフィールドバスシ
ステムの構成例を示した図である。このフィールドバス
システムは分散型制御システムの制御機能を利用しない
例である。図2で、フィールド機器11aにはアナログ
入力を行うファンクションブロックB1が設けられてい
る。フィールド機器11a+1には、PID演算を行うフ
ァンクションブロックB2、アナログ出力を行うファン
クションブロックB3が設けられている。2つのフィー
ルド機器11a,11a+1が持つファンクションブロック
B1〜B3を組み合わせて制御系を構築する。
【0010】図3は構築された制御系の構成イメージを
示した図である。この制御系は分散型制御システムと接
続していない例で、従来のフィールドバスシステムと変
わるところがない。
【0011】図4はフィールドバスシステムの他の構成
例を示した図である。このフィールドバスシステムは分
散型制御システムの制御機能を利用する例である。図4
で、フィールド機器11bにはファンクションブロック
B1が設けられ、フィールド機器11b+1には、ファン
クションブロックB2,B3が設けられている。C1は
分散型制御システムに設けられPID演算を行うファン
クションブロックである。2つのフィールド機器1
b,11b+1が持つファンクションブロックB1〜B3
と、分散型制御システムに設けられたファンクションブ
ロックC1とを組み合わせて制御系を構築する。
【0012】図5はフィールドバスシステムにおける制
御系の構成イメージを示した図、図6は制御系全体の構
成イメージを示した図である。この制御系は分散型制御
システムが持つPID演算機能を利用してカスケード制
御を行うシステムである。ファンクションブロックB2
から引き出された通信経路の先端を接続端子T1,T2
として定義する。この接続端子T1,T2を用いてフィ
ールドバスシステムにあるファンクションブロックB2
と分散型制御システムにあるファンクションブロックC
1とを接続している。
【0013】接続端子を用いてファンクションブロック
を組み合わせる作業は、接続端子を用いないでファンク
ションブロックを組み合わせる作業と同様である。ただ
し、作成者は図6に示す制御系を構築する場合は、分散
型制御システムにあるファンクションブロックを用いて
制御系を構築することを認識しておく必要がある。フィ
ールドバスシステムでは、接続端子への入力、または、
接続端子からの出力は、フィールドバスシステム以外の
場所から何らかの情報が入力され、または、フィールド
バスシステム以外の場所に何らかの情報が出力されると
解釈される。
【0014】接続端子に対しては、インタフェイス機器
のノードアドレスと同一のノードアドレスを定義する。
ここで、ノードアドレスはフィールドバスに接続された
フィールド機器の認識番号である。分散型制御システム
と通信を行うファンクションブロックは、インタフェイ
ス機器のノードアトレスを通信先アドレスとして通信を
行う。インタフェイス機器10は、フィールド機器にあ
るどのファンクションブロックと分散型制御システムに
あるどのファンクションブロックとを接続するかを指定
した接続関係データを持っていて、このデータをもとに
フィールド機器と分散型制御システムの間でファンクシ
ョンブロックを論理的に接続する。図6の例では、イン
タフェイス機器は、ファンクションブロックC1から接
続端子T1に送信されるデータはファンクションブロッ
クB2へ送信し、ファンクションブロックB2から接続
端子T2に送信されるデータはファンクションブロック
C1へ送信する。
【0015】接続端子に対するジェネレーション作業
は、VCR(Virtual Communicati
on Relationship)情報を生成すること
である。VCRは、機器間をデータが行き来するときの
通信形式の定義である。生成したVCR情報は、そのま
まインタフェイス機器のVCR情報に加えられる。
【0016】図7はファンクションブロックの各端子に
対して生成されるVCRのイメージを示した図である。
図7では分散型制御システムにあるファンクションブロ
ックC1を用いてフィールド機器の制御系を構築してい
る。VCR1,VCR2,VCR3はそれぞれ異なる種
類の通信に用いる。
【0017】また、通信のスケジューリング作業が必要
である。ここで、スケジューリングとは、ファンクショ
ンブロックが処理を実行するタイミングと、ファンクシ
ョンブロックが通信を実行するタイミングを作成するこ
とである。図5に示す構成の場合、ブロックB1,B
2、及び、接続端子T1,T2からいつデータを送信す
べきかをスケジューリングしなければならない。ただ
し、接続端子T1,T2は他のブロックと異なりデータ
を処理する機能はないため、処理を実行するタイミング
をスケジューリングする必要はない。
【0018】なお、実施例では分散型制御システムが持
つ制御機能をフィールドバスシステムで利用する場合を
説明したが、他のフィールドバスに接続されたフィール
ド機器が持つ制御機能をフィールドバスシステムで利用
してもよい。図8は他のフィールドバスに接続されたフ
ィールド機器が持つ制御機能を利用したフィールドバス
システムの構成例を示した図である。図8で、BRはブ
リッジ、12はフィールドバス、13はフィールドバス
12に接続されたフィールド機器、D1はフィールド機
器13に設けられていてPID演算を行うファンクショ
ンブロックである。図8に示す構成では、異なるフィー
ルドバス間で通信を行うために、データ転送機能を持っ
たブリッジを設けている。このシステムでは、フィール
ド機器B1とB3は、異なるフィールドバス12に接続
されたフィールド機器13が持つファンクションブロッ
クD1を利用して制御系を構築している。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、フィールド機器の制御
系を構築するファンクションブロックから引き出された
通信経路の先端を接続端子として定義し、この接続端子
によってフィールド機器の制御系を構築するファンクシ
ョンブロックと分散型制御システムの制御系を構築する
ファンクションブロックとを論理的に接続している。こ
れによって、分散型制御システムが持っている豊富な制
御機能を有効に利用してフィールド機器の制御系を構築
することができ、フィールド機器の制御機能を向上させ
ることができる。また、フィールド機器の制御系を構築
するファンクションブロックと他のフィールドバスに接
続されたフィールド機器の制御系を構築するファンクシ
ョンブロックとを接続端子で論理的に接続することによ
っても、フィールド機器の制御機能を向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図2】制御系の構築のしかたを示した説明図である。
【図3】制御系の構築のしかたを示した説明図である。
【図4】制御系の構築のしかたを示した説明図である。
【図5】制御系の構築のしかたを示した説明図である。
【図6】制御系の構築のしかたを示した説明図である。
【図7】制御系の構築のしかたを示した説明図である。
【図8】制御系の構築のしかたを示した説明図である。
【図9】分散型制御システムとフィールドバスの構成例
を示した図である。
【符号の説明】
5 フィールドバス 111,112 フィールド機器 B ファンクションブロック T 端子 ICS 操作監視ステーション FCS 制御ステーション

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラントに敷設されたフィールドバス
    と、 このフィールドバスに接続されたフィールド機器と、 フィールド機器の制御系を構築するファンクションブロ
    ックから引き出された通信経路の先端を接続端子として
    定義し、この接続端子を用いてフィールド機器の制御系
    を構築するファンクションブロックと分散型制御システ
    ムの制御系を構築するファンクションブロックとを論理
    的に接続するインタフェイス機器と、を具備し、前記分
    散型制御システムの制御系を構築するファンクションブ
    ロックを用いてフィールド機器の制御系を構築したこと
    を特徴とするフィールドバスシステム。
  2. 【請求項2】 プラントに敷設されたフィールドバス
    と、 このフィールドバスに接続されたフィールド機器と、 フィールド機器の制御系を構築するファンクションブロ
    ックから引き出された通信経路の先端を接続端子として
    定義し、この接続端子を用いてフィールド機器の制御系
    を構築するファンクションブロックと他のフィールドバ
    スに接続されたフィールド機器の制御系を構築するファ
    ンクションブロックとを論理的に接続するインタフェイ
    ス機器と、を具備し、前記他のフィールドバスに接続さ
    れたフィールド機器の制御系を構築するファンクション
    ブロックを用いてフィールド機器の制御系を構築したこ
    とを特徴とするフィールドバスシステム。
JP33541796A 1996-12-16 1996-12-16 フィールドバスシステム Pending JPH10177401A (ja)

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