WO2013031569A1 - フィールド機器 - Google Patents

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WO2013031569A1
WO2013031569A1 PCT/JP2012/070989 JP2012070989W WO2013031569A1 WO 2013031569 A1 WO2013031569 A1 WO 2013031569A1 JP 2012070989 W JP2012070989 W JP 2012070989W WO 2013031569 A1 WO2013031569 A1 WO 2013031569A1
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WO
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field device
log
memory
storage area
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PCT/JP2012/070989
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Inventor
落合　覚
Original Assignee
横河電機株式会社
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Publication date
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    • G06F12/02—Addressing or allocation; Relocation
    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
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    • G06F2212/25—Using a specific main memory architecture
    • G06F2212/251—Local memory within processor subsystem

Definitions

  • the present invention relates to a field device installed in a plant or factory.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2011-191564 filed on September 2, 2011, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • DCS Distributed Control System
  • field devices measuring instruments, operation devices
  • control device for controlling them
  • Most of the communication systems that form the basis of such a distributed control system are those that communicate by wire, but in recent years, those that communicate by radio in compliance with wireless communication standards such as ISA100.11a have also been realized. Has been.
  • the self-diagnosis performed in the field device is a self-diagnosis for diagnosing whether the result of the measurement and calculation performed periodically is abnormal, and whether the setting value of the parameter or the like is abnormal. It is roughly divided into self-diagnosis.
  • diagnosis for example, a process value abnormality indicating that the process value has exceeded a preset threshold value or a sensor abnormality indicating that the signal from the sensor is an abnormal value is diagnosed.
  • an adjustment abnormality indicating that the adjustment amount set by the user for adjusting the field device is an abnormal value is diagnosed.
  • Conventional field devices process abnormalities detected by self-diagnosis as alarms, and store four alarms that occurred in the past as alarm history.
  • the conventional field device does not update the alarm history when the same alarm is continuously generated, and updates the alarm history only when the generated alarm is changed. Further, when a new alarm is generated in a state where the four alarms are already stored as the alarm history, the oldest alarm is overwritten on the newly generated alarm.
  • Patent Document 1 discloses a technique for recording an execution command history of a CPU (Central Processing Unit), although it is not related to a field device. Specifically, in an information processing apparatus equipped with a pipeline control CPU, instructions executed by the CPU and their addresses and write data are used to facilitate analysis in the event of an abnormality that cannot be continued. Is recorded as a history in an instruction history buffer.
  • a CPU Central Processing Unit
  • the conventional field device can only store the past four alarms as an alarm history, and must have a poor alarm history function.
  • the alarm history function of field devices can be strengthened by newly installing a large-capacity memory as a memory for storing the alarm history.
  • the field device is restricted by the installation space as described above and needs to avoid an increase in cost, it cannot be scaled up unlike the technique disclosed in Patent Document 1 described above. For this reason, it is difficult to enhance the alarm history function by installing a new large-capacity memory in the field device.
  • the present invention provides a field device capable of accurately grasping events that have occurred in the past without significantly increasing the scale and cost.
  • a field device occurs in a first memory that stores a program that defines the operation of the field device, a second memory that stores a parameter used in the field device, and the field device.
  • a log generation unit that generates an operation log in which first information indicating a type of an event, second information indicating a time when the event occurs, and third information related to the event, and the log generation unit
  • a control unit that stores the operation log in a log storage area secured in one of the free areas of the first and second memories.
  • the third information includes information indicating a state of the field device before and after the time when the event occurs, information indicating a state of the field device when the event occurs, and the event occurs.
  • the log generation unit generates the operation log every time an event occurs in the field device, and the control unit stores the operation log in the log storage area every time the operation log is generated by the log generation unit. May be stored in time series.
  • the field device includes a log analysis unit that is included in the control unit and performs a predetermined analysis process using the operation log stored in the log storage area, and a result of the analysis process performed by the log analysis unit. And an output unit for outputting.
  • the log storage area is secured in a free area of the second memory, and the control unit secures an update program in the second memory for updating a program stored in the first memory.
  • the update control unit overwrites the operation log stored in the log storage area secured in the second memory with the update program, thereby writing the log storage area secured in the second memory to the log storage area.
  • the update program may be temporarily stored.
  • Each function of the control unit may be realized by the control unit reading and executing the program stored in the first memory.
  • the first memory is a nonvolatile semiconductor memory, and the program stored in the first memory is updated to an update program distributed from a host device via a wireless communication network under the control of the control unit. May be.
  • the second memory is a FeRAM (Ferroelectric Random Access Memory), which is a non-volatile semiconductor memory that uses the hysteresis of a ferroelectric substance and associates positive and negative spontaneous polarizations with values “1” and “0”, respectively.
  • the second memory may store the operation log of the field device generated by the control unit or an update program distributed from a host device via a wireless communication network.
  • a first area and a second area are secured by the control unit, and the first area is a parameter storage area secured for storing the parameter,
  • the second area may be a log storage area secured in a free area of the second memory for storing the operation log or the update program.
  • the free area of the second memory is secured in advance as a log storage area for storing the operation log, and when the program stored in the first memory is updated, the update program is stored in the log storage area. May be.
  • the event includes state transition of the field device, occurrence of an external alarm or internal alarm due to an external error or an internal error of the field device, an abnormality of a process value or a measured value, an abnormality of an installation value set by a user But you can.
  • the log generation unit Returning to the top of the log storage area, the already stored operation log may be overwritten with a new operation log.
  • the first information is a number uniquely assigned to each of the events occurring in the field device
  • the second information is a count value of a 32-bit counter used in the control unit.
  • Reference time information indicating a time at which counting by the counter is started is stored in the parameter storage area
  • the third information is information related to the event that has occurred in the field device.
  • the information may be different in content and data length.
  • a method of operating a field device that stores a program that defines the operation of the field device in a first memory of the field device and sets parameters used in the field device. A pair of the first information indicating the type of the event that occurred in the field device, the second information indicating the time when the event occurred, and the third information related to the event. Generating the action log, and storing the action log in a log storage area secured in one of the first and second memory free areas.
  • the log generation unit pairs the first information indicating the type of the event occurring in the device, the second information indicating the time when the event occurred, and the third information related to the event.
  • the operation log is generated and stored in a log storage area secured in one of the first and second memory free areas. Therefore, it is possible to accurately grasp events that have occurred in the past without significantly increasing the scale and cost.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a wireless communication system in which a field device according to an embodiment of the present invention is used.
  • the wireless communication system CS includes wireless field devices 1a and 1b, a wireless gateway 2, and a host device 3, and can communicate via the wireless communication network N1 and the backbone network N2.
  • the wireless communication network N1 and the backbone network N2 In FIG. 1, two field wireless devices 1a and 1b are shown, but the number of field wireless devices is arbitrary.
  • the wireless field devices 1a and 1b are, for example, sensor devices such as flow meters and temperature sensors, valve devices such as flow control valves and on-off valves, actuator devices such as fans and motors, and other devices installed in plants and factories.
  • the wireless communication conforming to ISA100.11a which is a wireless communication standard for industrial automation is performed.
  • These wireless field devices 1a and 1b have a self-diagnosis function for automatically diagnosing their own state in order to improve safety and reliability. The details of the internal configuration of the field wireless devices 1a and 1b will be described later.
  • the wireless gateway 2 connects the wireless communication network N1 to which the field wireless devices 1a and 1b are connected and the backbone network N2 to which the host device 3 is connected, and between the field wireless devices 1a and 1b and the host device 3. Relays various data sent and received.
  • the wireless gateway 2 is capable of wireless communication compliant with the wireless communication standard ISA100.11a, and controls wireless communication performed through the wireless communication network N1 and enters field wireless devices into the wireless communication network N1. Entry processing for determining whether or not to make it happen.
  • the host device 3 is connected to a backbone network N2 that is a wired network, and is a device that is operated by an administrator of the wireless communication system CS, for example.
  • the host device 3 communicates with, for example, the wireless gateway 2 according to the operation of the administrator, and acquires information (measurement data, information indicating an abnormality (alarm), etc.) regarding the wireless field devices 1a and 1b. Thus, it is used to manage the field wireless devices 1a and 1b.
  • the host device 3 distributes a program (update program) for updating a program used in the wireless field devices 1 a and 1 b to the wireless field devices 1 a and 1 b via the wireless gateway 2.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of a field device according to an embodiment of the present invention. Since the wireless field devices 1a and 1b have the same configuration, only the wireless field device 1a will be described below, and description of the wireless field device 1b will be omitted. Further, FIG. 2 illustrates only a configuration necessary for explaining the present invention among the configurations provided in the wireless field device 1a.
  • the wireless field device 1a includes a wireless communication unit 11 (output unit), a device specific processing unit 12, a display unit 13 (output unit), a flash memory 14 (first memory), and a ferroelectric memory 15 ( A second memory) and a control unit 16, and performs predetermined processing while monitoring the state of the device in accordance with a program PG stored in the flash memory 14.
  • the predetermined processing performed in the wireless field device 1a is, for example, temperature measurement processing, valve opening / closing processing, actuator operation processing, and the like.
  • a temperature measurement process is performed as the predetermined process.
  • the wireless communication unit 11 performs wireless communication with the wireless gateway 2 via the wireless communication network N1 under the control of the control unit 16.
  • the wireless communication performed by the wireless communication unit 11 is based on the above-described wireless communication standard ISA100.11a.
  • the device specific processing unit 12 performs processing specific to the field wireless device 1 a under the control of the control unit 16.
  • the device specific processing unit 12 includes a temperature sensor, and performs a temperature measurement process as the specific process.
  • the display unit 13 includes a display device such as a liquid crystal display device. Under the control of the control unit 16, for example, various messages for the operator who performs maintenance work of the wireless field device 1a, the state of the device, and the like are displayed on the display device. indicate.
  • the flash memory 14 is a nonvolatile semiconductor memory, and stores a program PG that defines the operation of the wireless field device 1a.
  • the program PG can be updated to an update program distributed from the host device 3 via the wireless communication network N1 or the like under the control of the control unit 16.
  • the capacity of the flash memory 14 provided in the wireless field device 1a is, for example, about 256 kilobytes.
  • the ferroelectric memory 15 is a non-volatile semiconductor memory that uses a hysteresis phenomenon (hysteresis) of a ferroelectric substance to associate positive and negative spontaneous polarizations with values “1” and “0”, respectively.
  • FerroelectricroRandom AccessandMemory The ferroelectric memory 15 stores various parameters PM used in the wireless field device 1a, and is distributed from the device operation log LG generated by the control unit 16 or the host device 3 via the wireless communication network N1 or the like. Store the update program that will be used.
  • the capacity of the ferroelectric memory 15 provided in the wireless field device 1a is also about 256 kilobytes, for example.
  • FIG. 3 is a diagram showing a memory map of the ferroelectric memory provided in the field device according to the embodiment of the present invention.
  • An area R1 shown in FIG. 3 is a parameter storage area reserved for storing the parameter PM, and has a capacity of, for example, 64 kilobytes.
  • the area R2 shown in FIG. 3 is a log storage secured in an empty area (an area other than the parameter storage area R1) of the ferroelectric memory 15 in order to store the operation log LG or the update program.
  • the free space in the ferroelectric memory 15 temporarily stores an update program distributed from the host device 3 via the wireless communication network N1 or the like when the program PG stored in the flash memory 14 is updated. It is only used for that purpose.
  • an empty area of the ferroelectric memory 15 is secured in advance as a log storage area R2 for storing the operation log LG, and the program PG stored in the flash memory 14 is updated when the update is performed.
  • the program is stored in the log storage area R2. This is because the free area of the ferroelectric memory 15 is effectively used for storing the operation log LG to prevent a significant increase in scale and cost.
  • the control unit 16 includes a log generation unit 16a, a log analysis unit 16b, and an update control unit 16c, and controls the overall operation of the wireless field device 1a.
  • Each function of the log generation unit 16a, the log analysis unit 16b, and the update control unit 16c provided in the control unit 16 is realized by the control unit 16 reading and executing the program PG stored in the flash memory 14. .
  • the log generation unit 16a generates an operation log LG when a predetermined event occurs in the wireless field device 1a.
  • the generated operation log LG is stored in the log storage area R2 secured in the ferroelectric memory 15 under the control of the control unit 16.
  • the events that the log generation unit 16a needs to generate the operation log LG include device state transition, occurrence of an external alarm or internal alarm due to an external error or internal error of the device, abnormal process value or measurement value, An example is an abnormality in an installation value set by a user.
  • the log generation unit 16a generates an operation log LG every time the above event occurs.
  • the generated operation log LG is stored in time series in the log storage area R2 secured in the ferroelectric memory 15 like the operation logs LG1, LG2, LG3 shown in FIG. Is done.
  • Information indicating a head address where a new operation log should be stored in the log storage area R2 is stored in an area R11 in the parameter storage area R1 shown in FIG. Therefore, if the control unit 16 sequentially stores the operation logs LG1, LG2, LG3 in the log storage region R2 while referring to the address stored in the region R11, these operation logs LG1, LG2, LG3 are time-sequential. Will be stored. When there is no remaining capacity in the log storage area R2, the control unit 16 returns to the top of the log storage area R2 and overwrites the already stored operation log with a new operation log.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of an operation log generated by the field device according to the embodiment of the present invention.
  • the operation log LG generated in the present embodiment is a pair of a count value (second information), an event number (first information), and related information (third information).
  • the count value is information indicating the occurrence time of an event occurring in the wireless field device 1a.
  • the event number is information indicating the type of event that has occurred.
  • the related information is information related to the event that has occurred.
  • the count value is a count value of a 32-bit counter (for example, a counter that increments the count value every second) used in the control unit 16, for example.
  • the reference time information indicating the time when the counting by the counter is started is stored in the region R12 in the parameter storage region R1 shown in FIG. For this reason, when the time indicated by the count value is added to the time indicated by the reference item information stored in the region R12, the time when the event occurs can be obtained. The reason why the count value is used instead of the time itself is to reduce the amount of data.
  • the event number is a number uniquely assigned to each event occurring in the field wireless device 1a. For this reason, the event which occurred in the field wireless device 1a can be specified from the event number.
  • the related information is information related to an event that has occurred in the field wireless device 1a, and is different in content and data length for each event. Specifically, the related information is information indicating the state of the device before and after the event occurs, information indicating the state of the device at the time of occurrence of the event, or the device specific processing unit 12 at the time of occurrence of the event. Information used.
  • FIG. 5 is a diagram showing a specific example of related information included in the operation log according to the embodiment of the present invention.
  • related information regarding events to which event numbers “0001”, “0002”, “0020”, “0021”, “0250”, and “0251” are assigned is shown.
  • the events to which event numbers “0001” and “0002” are assigned are the state transition of the calculation unit (not shown) and the state transition of the display unit 13, respectively.
  • Information indicating the state and the state after transition that is, information indicating the state of the device before and after the occurrence of the event.
  • the events assigned event numbers “0020” and “0021” are the occurrences of external alarms and internal alarms, respectively, and the related information of these events includes the contents of all bits of the generated external alarms and internal alarms. Information indicating the state of the device at the time when the event occurs.
  • the events to which the event numbers “0250” and “0251” are assigned are abnormal process values and sensor input values, respectively, and the related information of these events indicates the status of those values and the values themselves.
  • Information that is, information used by the device specific processing unit 12 or the like when an event occurs.
  • the operation log LG1 shown in FIG. 4 has a count value of “00000100” and an event number of “0001”, and thus occurred 256 seconds after the counter of the control unit 16 started counting. It can be seen that it is generated by the state transition of the calculation unit. Further, since the related information is “00020001”, it can be seen that the state of the computing unit before the transition is “0002” and the state of the computing unit after the transition is “0001”.
  • the operation log LG3 shown in FIG. 4 has a count value of “00000C00” and an event number of “0250”, the process value generated 3072 seconds after the count is started by the counter of the control unit 16 It can be seen that it was generated by the abnormality. Further, the status of the process value and the process value can be known from the related information “80445000000”.
  • the log analysis unit 16b performs life diagnosis and preventive maintenance by reading the operation log LG stored in the ferroelectric memory 15 at a constant cycle and performing self-analysis.
  • the change time of the battery provided in the wireless field device 1a is predicted by analyzing the fluctuation of the power supply voltage and noise, or the lifetime (replacement time) of the temperature sensor is predicted by analyzing the measured value of the temperature sensor.
  • the preventive maintenance can be performed by transmitting the analysis result of the log analysis unit 16b from the wireless communication unit 11 to the host device 3 or displaying the analysis result on the display unit 13 to notify the administrator or worker.
  • the update control unit 16c performs control to update the program PG stored in the flash memory 14 when an update program is distributed from the host device 3 via the wireless communication network N1 or the like. Specifically, the update program distributed by the host device 3 is temporarily stored in the log storage area R2 of the ferroelectric memory 15, and the program PG stored in the flash memory 14 is stored in the log of the ferroelectric memory 15. Rewrite (update) the update program temporarily stored in the region R2.
  • the update control unit 16c updates the operation log LG stored in the log storage area R2. Overwrite with program.
  • the operation log LG generated by the log generation unit 16a realized by executing the program PG that is, the log storage of the ferroelectric memory 15 is stored.
  • the operation log LG stored in the region R2 has no meaning and needs to be deleted.
  • the update control unit 16c updates the program PG stored in the flash memory 14
  • the operation log LG stored in the log storage area R2 of the ferroelectric memory 15 is overwritten with the update program. is doing. This is to save the trouble of deleting the operation log LG that has no meaning and to prevent the operation log LG that has no meaning from being used accidentally without being deleted.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the field device according to the embodiment of the present invention. Note that the flowchart shown in FIG. 6 is a flowchart showing an operation related to generation of an operation log among various operations performed in the wireless field device 1a, and is started after the power of the wireless field device 1a is turned on.
  • step S11 the state of the wireless field device 1a is monitored according to the program PG stored in the flash memory 14, and in step S12, an event occurs in the wireless field device 1a. It is judged by the control unit 16 whether or not it has been done. When it is determined that no event has occurred in the wireless field device 1a (when the determination result in step S12 is “NO”), the process returns to step S11 and the state monitoring of the wireless field device 1a is continued.
  • the generated event needs to generate an operation log LG in step S13.
  • the control unit 16 determines whether the event is a certain event. Specifically, the event that has occurred is set by the state transition of the wireless field device 1a, the occurrence of an external alarm or an internal alarm due to an external error or internal error of the wireless field device 1a, an abnormal process value or measurement value, and the user. It is determined whether the installation value is abnormal.
  • control unit 16 determines that the generated event is not an event that needs to generate the operation log LG (when the determination result of step S13 is “NO”), the process returns to step S11, and the wireless field device 1a Status monitoring continues.
  • the control unit 16 determines that the generated event is an event that needs to generate the operation log LG (when the determination result of step S13 is “YES”), the process of creating the operation log LG is performed. This is performed by the log generation unit 16a.
  • step S14 the event number is specified from the event that has occurred, and then in step S15, processing for collecting related information related to the event is performed by the control unit 16.
  • step S ⁇ b> 16 processing for obtaining the current time (count value of the counter of the control unit 16) is performed by the control unit 16.
  • step S17 the log generation unit 16a generates an action log LG in which the count value acquired in step S16, the event number specified in step S14, and the related information collected in step S15 are paired. It is generated and stored in the log storage area R2 of the ferroelectric memory 15.
  • step S18 the control unit 16 performs a process of updating the head address stored in the region R11 (see FIG. 3) of the ferroelectric memory 15 according to the length of the operation log LG stored in step S17. Is called. Note that when the process of step S18 ends, the process returns to step S11. When the process described above is repeated and an event that requires generation of the operation log LG occurs in the wireless field device 1a, the operation log LG is sequentially stored in the log storage region R2 of the ferroelectric memory 15 in time series. Is done.
  • the operation log LG stored in the log storage region R2 of the ferroelectric memory 15 is read at a constant cycle by the log analysis unit 16b provided in the control unit 16 and analyzed for life diagnosis and the like.
  • the analysis result of the log analysis unit 16b is transmitted from the wireless communication unit 11 to the host device 3 or displayed on the display unit 13 for the administrator of the wireless communication system CS and the operator who performs maintenance work of the wireless field device 1a. Informed.
  • the state of the wireless field device 1a is monitored, and when an event that needs to generate the operation log LG occurs in the wireless field device 1a, the count value (in the wireless field device 1a)
  • An operation log LG which is a pair of information indicating the occurrence time of the event that has occurred), event number (information indicating the type of event that has occurred), and related information (information relating to the event that has occurred) is stored in the ferroelectric memory 15
  • the log storage area R2 is stored. Therefore, compared to the conventional case where only alarms are stored as alarm history, it is possible to grasp the time when an event occurred and information related to the event, and accurately grasp the events that occurred in the past. can do.
  • the operation log LG is sequentially stored in the log storage area R2 of the ferroelectric memory 15 in time series, it is possible to trace the transition of events occurring in the field wireless device 1a. It is possible to more accurately grasp events that have occurred in the past.
  • an area other than the parameter storage area R1 of the ferroelectric memory 15 is secured as the log storage area R2, and an update program (update program for updating the program PG stored in the flash memory 14) is stored. Since the area used for storage is also used for storing the operation log LG, the scale and cost are not significantly increased.
  • the operation log LG is read in the log storage region R2 of the ferroelectric memory 15 at a constant cycle, and analysis for life diagnosis is performed, and the analysis result is transmitted to the host device 3 or displayed. It is displayed on the part 13.
  • the field device has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be freely changed within the scope of the present invention.
  • the log storage area R2 is secured in the ferroelectric memory 15 and the operation log LG is stored has been described.
  • an area similar to the log storage area R2 is secured in the flash memory 14.
  • the operation log LG may be stored.
  • the example in which the ferroelectric memory 15 is used as the memory for storing the parameter PM and the operation log LG has been described.
  • an EEPROM or a flash memory may be used instead of the ferroelectric memory 15.
  • the field wireless devices 1 a and 1 b analyze the operation log LG and transmit the analysis result to the host device 3.
  • the host device 3 may acquire and analyze the operation log LG stored in the wireless field devices 1a and 1b.
  • the wireless field devices 1a and 1b capable of wireless communication based on the wireless communication standard ISA100.11a have been described as an example.
  • the present invention is applied to field devices that perform communication via a wired network. Can also be applied.
  • the present invention can be widely applied to field devices installed in plants, factories, and the like, and can realize field devices that can accurately grasp events that occurred in the past without significantly increasing the scale and cost.
  • Wireless field device 1a, 1b Wireless field device 2 Wireless gateway 3 Host device 11 Wireless communication part (output part) 12 device-specific processing unit 13 display unit (output unit) 14 Flash memory (first memory) 15 Ferroelectric memory (second memory) 16 control unit 16a log generation unit 16b log analysis unit 16c update control unit CS wireless communication system LG, LG1, LG2, LG3 operation log N1 wireless communication network N2 backbone network PG program PM parameter R1 parameter storage region R11, R12 parameter storage region R1 Area R2 Log storage area

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Abstract

　フィールド機器の動作を規定するプログラムを格納する第１メモリと、前記フィールド機器で用いられるパラメータを格納する第２メモリと、前記フィールド機器内で生じた事象の種類を示す第１情報、前記事象が生じた時刻を示す第２情報、及び前記事象に関連する第３情報を対にした動作ログを生成するログ生成部と、前記ログ生成部を含み、前記動作ログを、前記第１，第２メモリの何れか一方の空き領域に確保されたログ格納領域に格納する制御部と、を備える、フィールド機器。

Description

フィールド機器
　本発明は、プラントや工場等に設置されるフィールド機器に関する。
　本願は、２０１１年９月２日に出願された日本国特許出願第２０１１－１９１５６４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来から、プラントや工場等においては、高度な自動操業を実現すべく、分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）が構築されている。分散制御システムでは、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通信手段を介して接続されている。このような分散制御システムの基礎をなす通信システムは、有線によって通信を行うものが殆どであったが、近年においては、ＩＳＡ１００．１１ａ等の無線通信規格に準拠した無線によって通信を行うものも実現されている。
　プラント等においては、安全性及び信頼性が最優先される。したがって、分散制御システムを構築するフィールド機器は、自己の状態を自動的に診断する自己診断機能を備えるものが多い。ここで、フィールド機器で行われる自己診断は、定期的に行われる測定及び演算の結果が異常である否かを診断する自己診断と、パラメータ等の設定値が異常であるか否かを診断する自己診断とに大別される。前者の診断では、例えばプロセス値が予め設定された閾値を超えたことを示すプロセス値異常や、センサからの信号が異常な値であることを示すセンサ異常が診断される。後者の診断では、例えばフィールド機器の調整のためにユーザによって設定された調整量が異常な値であることを示す調整異常が診断される。
　従来のフィールド機器は、自己診断によって検出した異常をアラームとして処理しており、過去に生じたアラームを４つ分だけアラーム履歴として保存している。ここで、従来のフィールド機器は、同一のアラームが連続して発生している場合にはアラーム履歴を更新せず、発生するアラームが変化した場合にのみアラーム履歴を更新するようにしている。また、４つのアラームがアラーム履歴として既に保存されている状態で新たなアラームが発生した場合には、最も古いアラームを新たに発生したアラームに上書きするようにしている。
　尚、以下の特許文献１には、フィールド機器に関するものではないが、ＣＰＵ（中央処理装置）の実行命令履歴を記録する技術が開示されている。具体的には、パイプライン制御方式のＣＰＵを備えた情報処理装置において、処理続行が不可能な異常が生じた場合における解析を容易にするために、ＣＰＵが実行した命令及びそのアドレスや書込みデータを履歴として命令履歴バッファに記録する技術が開示されている。
特開平５－１５８７５４号公報
　ところで、上述のフィールド機器は、プラント等に設置される組み込み機器であるため、設置スペースの制約を受ける関係から外形形状や大きさが先に規定されてしまい、要求される機能を必要最低限の部品によって実現しているのが現状である。このため、従来のフィールド機器は、上述の通り、過去４つ分のアラームをアラーム履歴として保存することができるに留まり、アラームの履歴機能が貧弱であると言わざるを得ない。
　従来のフィールド機器は、アラームの履歴機能が貧弱ではあるものの、保存されたアラーム履歴からフィールド機器に生じた異常を全く把握することができないという訳ではなく、ある程度は異常を把握することが可能である。しかしながら、従来のフィールド機器はアラームの履歴機能が貧弱であるが故に、フィールド機器においてどのような異常がいつ発生したのかを正確に把握することは困難である。
　ここで、アラーム履歴を記憶するメモリとして大容量のメモリを新たに搭載すれば、フィールド機器のアラームの履歴機能を強化することができるとも考えられる。しかしながら、フィールド機器は、前述した通り設置スペースの制約を受けるとともにコストの上昇も避ける必要があることから、上述した特許文献１に開示された技術とは異なり大規模化することはできない。このため、新たな大容量のメモリをフィールド機器に搭載することによって、アラームの履歴機能の強化を図ることは難しい。
　本発明は、規模及びコストを大幅に上昇させることなく過去に生じた事象を正確に把握することができるフィールド機器を提供する。
　本発明の一実施形態に係るフィールド機器は、フィールド機器の動作を規定するプログラムを格納する第１メモリと、前記フィールド機器で用いられるパラメータを格納する第２メモリと、前記フィールド機器内で生じた事象の種類を示す第１情報、前記事象が生じた時刻を示す第２情報、及び前記事象に関連する第３情報を対にした動作ログを生成するログ生成部と、前記ログ生成部を含み、前記動作ログを、前記第１，第２メモリの何れか一方の空き領域に確保されたログ格納領域に格納する制御部と、を備える。
　前記第３情報は、前記事象が生じた時点の前と後における前記フィールド機器の状態を示す情報、前記事象が生じた時点における前記フィールド機器の状態を示す情報、および前記事象が生じた時点において前記フィールド機器で行われる所定の処理で用いられる情報の何れかであってもよい。
　前記ログ生成部は、前記フィールド機器内で事象が生ずる度に前記動作ログを生成し、前記制御部は、前記ログ生成部で前記動作ログが生成される度に前記動作ログを前記ログ格納領域に時系列的に格納してもよい。
　前記フィールド機器は、前記制御部に含まれ、前記ログ格納領域に格納された前記動作ログを用いて所定の解析処理を行うログ解析部と、前記ログ解析部で行われた解析処理の結果を出力する出力部と、を更に備えてもよい。
　前記ログ格納領域は、前記第２メモリの空き領域に確保されており、前記制御部は、前記第１メモリに格納されるプログラムを更新するための更新プログラムを前記第２メモリに確保された前記ログ格納領域に一時的に格納し、該更新プログラムを用いて前記第１メモリに格納されるプログラムの更新を行う更新制御部を更に備えてもよい。
　前記更新制御部は、前記第２メモリに確保された前記ログ格納領域に格納されている前記動作ログを前記更新プログラムで上書きすることによって、前記第２メモリに確保された前記ログ格納領域に前記更新プログラムを一時的に格納してもよい。
　前記制御部の各機能は、前記制御部が前記第１メモリに格納された前記プログラムを読み出して実行することにより実現されてもよい。
　前記第１メモリは、不揮発性の半導体メモリであり、前記第１メモリに格納された前記プログラムは、前記制御部の制御によって、ホスト装置から無線通信ネットワークを介して配布される更新プログラムに更新されてもよい。
　前記第２メモリは、強誘電体のヒステリシスを利用し、正負の自発分極を値「１」及び値「０」にそれぞれ対応させた不揮発性の半導体メモリである、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory）であり、前記第２メモリは、前記制御部で生成された前記フィールド機器の前記動作ログ或いはホスト装置から無線通信ネットワークを介して配布される更新プログラムを格納してもよい。
　前記第２メモリには、前記制御部によって、第１の領域および第２の領域が確保され、前記第１の領域は、前記パラメータを格納するために確保されるパラメータ格納領域であって、前記第２の領域は、前記動作ログ或いは更新プログラムを格納するために、前記第２のメモリの空き領域に確保されるログ格納領域であってもよい。
　前記第２メモリの空き領域は、前記動作ログを格納するログ格納領域として予め確保され、前記第１メモリに格納された前記プログラムの更新が行われる場合には更新プログラムを前記ログ格納領域に格納してもよい。
　前記事象は、前記フィールド機器の状態遷移、前記フィールド機器の外部エラー又は内部エラーによる外部アラーム又は内部アラームの発生、プロセス値や測定値の異常、ユーザによって設定された設置値の異常、を含んでもよい。
　前記ログ格納領域において新たに前記動作ログを格納すべき先頭アドレスを示す情報が、前記パラメータ格納領域内に格納され、前記ログ格納領域の残りの容量が無くなった場合には、前記ログ生成部は、前記ログ格納領域の先頭に戻って、既に格納されている前記動作ログを新たな動作ログで上書きしてもよい。
　前記第１情報は、前記フィールド機器内で生ずる前記事象の各々に対して一意に割り当てられた番号であり、前記第２情報は、前記制御部で用いられる３２ビットのカウンタのカウント値であり、前記カウンタによるカウントが開始された時刻を示す基準時刻情報が、前記パラメータ格納領域内に格納され、前記第３情報は、前記フィールド機器内で生じた前記事象に関連する情報であって事象毎に内容及びデータ長が異なる情報であってもよい。
　本発明の一実施形態に係るフィールド機器の動作方法は、フィールド機器の動作を規定するプログラムを前記フィールド機器の第１メモリに格納することと、前記フィールド機器で用いられるパラメータを前記フィールド機器の第２メモリに格納することと、前記フィールド機器内で生じた事象の種類を示す第１情報、前記事象が生じた時刻を示す第２情報、及び前記事象に関連する第３情報を対にした動作ログを生成することと、前記動作ログを、前記第１，第２メモリの何れか一方の空き領域に確保されたログ格納領域に格納することと、を含む。
　本発明の実施形態によれば、ログ生成部が、機器内で生じた事象の種類を示す第１情報、事象が生じた時刻を示す第２情報、及び事象に関連する第３情報を対にした動作ログを生成して、第１，第２メモリの何れか一方の空き領域に確保されたログ格納領域に格納する。したがって、規模及びコストを大幅に上昇させることなく過去に生じた事象を正確に把握することが可能である。
本発明の一実施形態によるフィールド機器が用いられる無線通信システムの全体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フィールド機器の要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フィールド機器に設けられる強誘電体メモリのメモリマップを示す図である。 本発明の一実施形態によるフィールド機器で生成される動作ログの一例を示す図である。 本発明の一実施形態において動作ログに含まれる関連情報の具体例を示す図である。 本発明の一実施形態によるフィールド機器の動作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一実施形態によるフィールド機器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フィールド機器が用いられる無線通信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、無線通信システムＣＳは、無線フィールド機器１ａ，１ｂ、無線ゲートウェイ２、及びホスト装置３を備えており、無線通信ネットワークＮ１及びバックボーンネットワークＮ２を介した通信が可能である。尚、図１では２つの無線フィールド機器１ａ，１ｂを示しているが、無線フィールド機器の数は任意である。
　無線フィールド機器１ａ，１ｂ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、その他のプラントや工場に設置される機器であり、インダストリアル・オートメーション用無線通信規格であるＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行う。これら無線フィールド機器１ａ，１ｂは、安全性及び信頼性を高めるべく、自己の状態を自動的に診断する自己診断機能を備える。尚、無線フィールド機器１ａ，１ｂの内部構成の詳細については後述する。
　無線ゲートウェイ２は、無線フィールド機器１ａ，１ｂが接続される無線通信ネットワークＮ１と、ホスト装置３が接続されるバックボーンネットワークＮ２とを接続し、無線フィールド機器１ａ，１ｂとホスト装置３との間で送受信される各種データの中継を行う。この、無線ゲートウェイ２は、上記の無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信が可能であり、無線通信ネットワークＮ１を介して行われる無線通信の制御や、無線フィールド機器を無線通信ネットワークＮ１に参入させるか否かの参入処理等も行う。
　ホスト装置３は、有線ネットワークであるバックボーンネットワークＮ２に接続されており、例えば無線通信システムＣＳの管理者に操作される装置である。このホスト装置３は、管理者の操作に応じて、例えば無線ゲートウェイ２との間で通信を行って、無線フィールド機器１ａ，１ｂに関する情報（測定データ、異常を示す情報（アラーム）等）を取得して無線フィールド機器１ａ，１ｂの管理に用いる。また、ホスト装置３は、無線フィールド機器１ａ，１ｂで用いられているプログラムを更新するためのプログラム（更新プログラム）を、無線ゲートウェイ２を介して無線フィールド機器１ａ，１ｂに配布する。
　次に、無線フィールド機器１ａ，１ｂの内部構成について詳細に説明する。図２は、本発明の一実施形態によるフィールド機器の要部構成を示すブロック図である。尚、無線フィールド機器１ａ，１ｂは同様の構成であるため、以下では無線フィールド機器１ａのみについて説明し、無線フィールド機器１ｂについての説明は省略する。また、図２では、無線フィールド機器１ａに設けられた構成のうち、本発明の説明を行う上で必要な構成のみを図示している。
　図２に示す通り、無線フィールド機器１ａは、無線通信部１１（出力部）、機器固有処理部１２、表示部１３（出力部）、フラッシュメモリ１４（第１メモリ）、強誘電体メモリ１５（第２メモリ）、及び制御部１６を備えており、フラッシュメモリ１４に格納されるプログラムＰＧに従って機器の状態を監視しつつ所定の処理を行う。ここで、無線フィールド機器１ａで行われる所定の処理は、例えば温度の測定処理、バルブの開閉処理、アクチュエータの操作処理等である。本実施形態では、上記の所定の処理として、温度の測定処理が行われるものとする。
　無線通信部１１は、制御部１６の制御の下で、無線通信ネットワークＮ１を介した無線ゲートウェイ２との無線通信を行う。尚、無線通信部１１で行われる無線通信は、上述した無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠したものである。機器固有処理部１２は、制御部１６の制御の下で無線フィールド機器１ａに固有の処理を行う。具体的に、本実施形態においては、機器固有処理部１２は温度センサを備えており、上記の固有の処理として温度の測定処理を行う。表示部１３は、液晶表示装置等の表示装置を備えており、制御部１６の制御の下で、例えば無線フィールド機器１ａの保守作業を行う作業者に対する各種メッセージや機器の状態等を表示装置に表示する。
　フラッシュメモリ１４は、不揮発性の半導体メモリであって、無線フィールド機器１ａの動作を規定するプログラムＰＧを格納する。このプログラムＰＧは、制御部１６の制御によって、ホスト装置３から無線通信ネットワークＮ１等を介して配布される更新プログラムに更新することが可能である。尚、無線フィールド機器１ａに設けられるフラッシュメモリ１４の容量は、例えば２５６キロバイト程度である。
　強誘電体メモリ１５は、強誘電体の履歴現象（ヒステリシス）を利用し、正負の自発分極を値「１」及び値「０」にそれぞれ対応させた不揮発性の半導体メモリであって、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory）とも呼ばれる。この強誘電体メモリ１５は、無線フィールド機器１ａで用いられる各種のパラメータＰＭを格納するとともに、制御部１６で生成された機器の動作ログＬＧ或いはホスト装置３から無線通信ネットワークＮ１等を介して配布される更新プログラムを格納する。尚、無線フィールド機器１ａに設けられる強誘電体メモリ１５の容量も、例えば２５６キロバイト程度である。
　ここで、強誘電体メモリ１５には、制御部１６によって、図３に示す２つの領域Ｒ１，Ｒ２が確保される。図３は、本発明の一実施形態によるフィールド機器に設けられる強誘電体メモリのメモリマップを示す図である。図３に示す領域Ｒ１は、上記のパラメータＰＭを格納するために確保されるパラメータ格納領域であって、例えば容量が６４キロバイトの領域である。これに対し、図３に示す領域Ｒ２は、上記の動作ログＬＧ或いは上記の更新プログラムを格納するために強誘電体メモリ１５の空き領域（パラメータ格納領域Ｒ１以外の領域）に確保されるログ格納領域であって、例えば容量が１９２キロバイトの領域である。
　強誘電体メモリ１５の空き領域は、フラッシュメモリ１４に格納されたプログラムＰＧの更新が行われる場合に、ホスト装置３から無線通信ネットワークＮ１等を介して配布される更新プログラムを一時的に格納するために用いられるだけである。本実施形態では、強誘電体メモリ１５の空き領域を、動作ログＬＧを格納するログ格納領域Ｒ２として予め確保しておき、フラッシュメモリ１４に格納されたプログラムＰＧの更新が行われる場合には更新プログラムをログ格納領域Ｒ２に格納するようにしている。これは、強誘電体メモリ１５の空き領域を動作ログＬＧの格納のために有効活用して、規模及びコストの大幅な増大を防止するためである。
　制御部１６は、ログ生成部１６ａ、ログ解析部１６ｂ、及び更新制御部１６ｃを備えており、無線フィールド機器１ａの動作を統括して制御する。これら制御部１６に設けられるログ生成部１６ａ、ログ解析部１６ｂ、及び更新制御部１６ｃの各機能は、制御部１６がフラッシュメモリ１４に格納されたプログラムＰＧを読み出して実行することにより実現される。
　ログ生成部１６ａは、無線フィールド機器１ａで所定の事象が生じた場合に、動作ログＬＧを生成する。生成された動作ログＬＧは、制御部１６の制御により、強誘電体メモリ１５に確保されたログ格納領域Ｒ２に格納される。ここで、ログ生成部１６ａが動作ログＬＧを生成する必要のある事象としては、機器の状態遷移、機器の外部エラー又は内部エラーによる外部アラーム又は内部アラームの発生、プロセス値や測定値の異常、ユーザによって設定された設置値の異常等が挙げられる。
　このログ生成部１６ａは、上記の事象が生ずる度に動作ログＬＧを生成する。生成された動作ログＬＧは、制御部１６の制御により、例えば図３に示す動作ログＬＧ１，ＬＧ２，ＬＧ３のように、強誘電体メモリ１５に確保されたログ格納領域Ｒ２に時系列的に格納される。ログ格納領域Ｒ２において新たに動作ログを格納すべき先頭アドレスを示す情報が、図３に示すパラメータ格納領域Ｒ１内における領域Ｒ１１に格納される。このため、制御部１６が、領域Ｒ１１に格納されたアドレスを参照しつつ動作ログＬＧ１，ＬＧ２，ＬＧ３をログ格納領域Ｒ２に順次格納すれば、これらの動作ログＬＧ１，ＬＧ２，ＬＧ３は時系列的に格納されることになる。尚、ログ格納領域Ｒ２の残りの容量が無くなった場合には、制御部１６は、ログ格納領域Ｒ２の先頭に戻って、既に格納されている動作ログを新たな動作ログで上書きする。
　図４は、本発明の一実施形態によるフィールド機器で生成される動作ログの一例を示す図である。図４に示す通り、本実施形態において生成される動作ログＬＧは、カウント値（第２情報）、事象番号（第１情報）、及び関連情報（第３情報）を対にしたものである。カウント値は無線フィールド機器１ａ内で生じた事象の発生時刻を示す情報である。事象番号は生じた事象の種類を示す情報である。関連情報は生じた事象に関連する情報である。
　カウント値は、例えば制御部１６で用いられる３２ビットのカウンタ（例えば、１秒毎にカウント値をインクリメントするカウンタ）のカウント値である。このカウンタによるカウントが開始された時刻を示す基準時刻情報が、図３に示すパラメータ格納領域Ｒ１内における領域Ｒ１２に格納されている。このため、領域Ｒ１２に格納された基準事項情報で示される時刻に対してカウント値で示される時間を加算すれば、事象が発生した時刻を得ることができる。尚、時刻そのものではなくカウント値を用いるのは、データ量を削減するためである。
　事象番号は、無線フィールド機器１ａ内で生ずる事象の各々に対して一意に割り当てられた番号である。このため、事象番号から無線フィールド機器１ａ内で生じた事象を特定することができる。関連情報は、無線フィールド機器１ａ内で生じた事象に関連する情報であって事象毎に内容及びデータ長が異なる情報である。具体的に、関連情報は、事象が生じた時点の前後における機器の状態を示す情報、事象が生じた時点における機器の状態を示す情報、又は事象が生じた時点において機器固有処理部１２等で用いられる情報等である。
　図５は、本発明の一実施形態において動作ログに含まれる関連情報の具体例を示す図である。図５に示す例では、事象番号「０００１」，「０００２」，「００２０」，「００２１」，「０２５０」，「０２５１」が割り当てられた事象についての関連情報が示されている。ここで、事象番号「０００１」，「０００２」が割り当てられた事象は、それぞれ演算部（図示省略）の状態遷移及び表示部１３の状態遷移であり、これらの事象の関連情報は、遷移前の状態と遷移後の状態を示す情報、すなわち事象が生じた時点の前後における機器の状態を示す情報である。
　また、事象番号「００２０」，「００２１」が割り当てられた事象は、それぞれ外部アラーム及び内部アラームの発生であり、これらの事象の関連情報は、発生した外部アラーム及び内部アラームの全ビットの内容を示す情報、すなわち事象が生じた時点における機器の状態を示す情報である。また、事象番号「０２５０」，「０２５１」が割り当てられた事象は、それぞれプロセス値及びセンサ入力値の異常であり、これらの事象の関連情報は、それらの値のステータスとそれらの値そのものを示す情報、すなわち事象が生じた時点において機器固有処理部１２等で用いられる情報である。
　具体的に、図４に示す動作ログＬＧ１は、カウント値が「０００００１００」であって事象番号が「０００１」であることから、制御部１６のカウンタでカウントが開始されてから２５６秒後に生じた演算部の状態遷移によって生成されたものであることが分かる。また、関連情報が「０００２０００１」であることから、遷移前の演算部の状態が「０００２」であり、遷移後の演算部の状態が「０００１」であることが分かる。
　また、図４に示す動作ログＬＧ２は、カウント値が「０００００５００」であって事象番号が「００２０」であることから、制御部１６のカウンタでカウントが開始されてから１２８０秒後に発生した外部アラームによって生成されたものであることが分かる。また、関連情報から外部アラームの全ビットの内容が「０００１００ＦＦ００００００４４」であることが分かる。
　更に、図４に示す動作ログＬＧ３は、カウント値が「０００００Ｃ００」であって事象番号が「０２５０」であることから、制御部１６のカウンタでカウントが開始されてから３０７２秒後に生じたプロセス値の異常によって生成されたものであることが分かる。また、関連情報「８０４５００００００」からプロセス値のステータスとプロセス値とが分かる。
　ログ解析部１６ｂは、強誘電体メモリ１５に格納された動作ログＬＧを一定周期で読み出して自己解析することにより寿命診断や予防保全を行う。例えば、電源電圧やノイズの変動を解析して無線フィールド機器１ａに設けられるバッテリの交換時期を予測したり、温度センサの測定値を解析して温度センサの寿命（交換時期）を予測する。ログ解析部１６ｂの解析結果を、無線通信部１１からホスト装置３に送信し或いは表示部１３に表示して管理者や作業者に報知することによって予防保全が可能になる。
　更新制御部１６ｃは、ホスト装置３から無線通信ネットワークＮ１等を介して更新プログラムが配布された場合に、フラッシュメモリ１４に格納されたプログラムＰＧを更新する制御を行う。具体的には、ホスト装置３によって配布された更新プログラムを強誘電体メモリ１５のログ格納領域Ｒ２に一時的に格納し、フラッシュメモリ１４に格納されたプログラムＰＧを強誘電体メモリ１５のログ格納領域Ｒ２に一時的に格納した更新プログラムに書き換える（更新する）。
　ここで、更新制御部１６ｃは、ホスト装置３によって配布された更新プログラムを強誘電体メモリ１５のログ格納領域Ｒ２に格納する場合には、ログ格納領域Ｒ２に格納されている動作ログＬＧを更新プログラムで上書きする。フラッシュメモリ１４に格納されたプログラムＰＧが更新されてしまうと、そのプログラムＰＧが実行されることによって実現されていたログ生成部１６ａで生成された動作ログＬＧ、すなわち強誘電体メモリ１５のログ格納領域Ｒ２に格納されていた動作ログＬＧは意味を持たなくなり消去する必要がある。
　本実施形態では、更新制御部１６ｃが、フラッシュメモリ１４に格納されたプログラムＰＧの更新を行うときに、強誘電体メモリ１５のログ格納領域Ｒ２に格納されていた動作ログＬＧを更新プログラムで上書きしている。これは、意味を持たなくなった動作ログＬＧを消去する手間を省くとともに、意味を持たなくなった動作ログＬＧが消去されずに誤って使用されるといった事態を防止するためである。
　次に、上記構成における無線フィールド機器１ａの動作について説明する。図６は、本発明の一実施形態によるフィールド機器の動作を示すフローチャートである。尚、図６に示すフローチャートは、無線フィールド機器１ａにおいて行われる各種動作のうちの動作ログの生成に係る動作を示すフローチャートであり、無線フィールド機器１ａの電源が投入された後に開始される。
　図６に示す処理が開始されると、まず、ステップＳ１１で、フラッシュメモリ１４に格納されたプログラムＰＧに従って無線フィールド機器１ａの状態が監視され、ステップＳ１２で、無線フィールド機器１ａ内において事象が発生したか否かが制御部１６によって判断される。無線フィールド機器１ａ内で事象が発生していないと判断した場合（ステップＳ１２の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、ステップＳ１１に戻り、無線フィールド機器１ａの状態監視が継続される。
　これに対し、無線フィールド機器１ａ内で事象が発生したと判断した場合（ステップＳ１２の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、ステップＳ１３で、発生した事象が動作ログＬＧを生成する必要のある事象であるか否かが制御部１６によって判断される。具体的には、発生した事象が、無線フィールド機器１ａの状態遷移、無線フィールド機器１ａの外部エラー又は内部エラーによる外部アラーム又は内部アラームの発生、プロセス値や測定値の異常、及びユーザによって設定された設置値の異常の何れかであるか否かが判断される。
　発生した事象が動作ログＬＧを生成する必要のある事象ではないと制御部１６が判断した場合（ステップＳ１３の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、ステップＳ１１に戻り、無線フィールド機器１ａの状態監視が継続される。これに対し、発生した事象が動作ログＬＧを生成する必要のある事象と制御部１６が判断した場合（ステップＳ１３の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、動作ログＬＧを作成する処理がログ生成部１６ａによって行われる。
　具体的には、まず、ステップＳ１４で、発生した事象からその事象番号を特定し、次いで、ステップＳ１５で、その事象に関連する関連情報を収集する処理が制御部１６によって行われる。次に、ステップＳ１６で、現在時刻（制御部１６のカウンタのカウント値）を取得する処理が制御部１６によって行われる。そして、ステップＳ１７で、ステップＳ１６の処理で取得したカウント値、ステップＳ１４の処理で特定した事象番号、及びステップＳ１５の処理で収集した関連情報が対とされた動作ログＬＧがログ生成部１６ａで生成されて強誘電体メモリ１５のログ格納領域Ｒ２に格納される。
　最後に、ステップＳ１８で、ステップＳ１７で格納した動作ログＬＧの長さに応じて強誘電体メモリ１５の領域Ｒ１１（図３参照）に格納される先頭アドレスを更新する処理が制御部１６によって行われる。尚、ステップＳ１８の処理が終了すると、処理はステップＳ１１に戻る。以上説明した処理が繰り返され、動作ログＬＧを生成する必要のある事象が無線フィールド機器１ａ内で生ずる度に、強誘電体メモリ１５のログ格納領域Ｒ２に動作ログＬＧが時系列的に順次格納される。
　強誘電体メモリ１５のログ格納領域Ｒ２に格納された動作ログＬＧは、制御部１６に設けられたログ解析部１６ｂによって一定周期で読み出され、寿命診断等のために解析される。ログ解析部１６ｂの解析結果は、無線通信部１１からホスト装置３に送信され、或いは表示部１３に表示されて、無線通信システムＣＳの管理者や無線フィールド機器１ａの保守作業を行う作業者に報知される。
　以上の通り、本実施形態では、無線フィールド機器１ａの状態を監視し、動作ログＬＧを生成する必要のある事象が無線フィールド機器１ａ内で生じた場合に、カウント値（無線フィールド機器１ａ内で生じた事象の発生時刻を示す情報）、事象番号（生じた事象の種類を示す情報）、及び関連情報（生じた事象に関連する情報）を対にした動作ログＬＧを強誘電体メモリ１５のログ格納領域Ｒ２格納するようにしている。このため、従来のように単にアラームのみをアラーム履歴として保存する場合に比べて、事象の発生した時刻や発生した事象に関連する情報を把握することができ、過去に生じた事象を正確に把握することができる。
　また、本実施形態では、強誘電体メモリ１５のログ格納領域Ｒ２に動作ログＬＧを時系列的に順次格納しているため、無線フィールド機器１ａで生じた事象の変遷を辿ることができ、これによって過去に生じた事象をより正確に把握することができる。また、本実施形態では、強誘電体メモリ１５のパラメータ格納領域Ｒ１以外の領域をログ格納領域Ｒ２として確保し、更新プログラム（フラッシュメモリ１４に格納されるプログラムＰＧを更新するための更新プログラム）の格納に用いられていた領域を動作ログＬＧの格納にも用いているため規模及びコストの大幅な上昇を招くこともない。
　更に、本実施形態では、強誘電体メモリ１５のログ格納領域Ｒ２に動作ログＬＧを一定周期で読み出して寿命診断等のための解析を行い、その解析結果をホスト装置３に送信し、或いは表示部１３に表示している。これにより、無線フィールド機器１ａに設けられるバッテリの交換時期や、温度センサの寿命（交換時期）を前もって知ることができるため予防保全が可能になる。
　以上、本発明の一実施形態によるフィールド機器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、強誘電体メモリ１５にログ格納領域Ｒ２を確保して動作ログＬＧを格納する例について説明したが、このログ格納領域Ｒ２と同様の領域をフラッシュメモリ１４に確保して動作ログＬＧを格納しても良い。また、上記実施形態では、パラメータＰＭ及び動作ログＬＧを格納するメモリとして強誘電性メモリ１５を用いる例について説明したが、強誘電性メモリ１５に代えてＥＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリを用いても良い。
　また、上記実施形態では無線フィールド機器１ａ，１ｂが動作ログＬＧを解析し、その解析結果をホスト装置３に送信する例について説明した。しかしながら、ホスト装置３が無線フィールド機器１ａ，１ｂに格納された動作ログＬＧを取得して解析するようにしても良い。更に、上記実施形態では、無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信が可能な無線フィールド機器１ａ，１ｂを例に挙げて説明したが、本発明は、有線ネットワーク介して通信を行うフィールド機器にも適用することが可能である。
　本発明は、プラントや工場等に設置されるフィールド機器に広く適用でき、規模及びコストを大幅に上昇させることなく過去に生じた事象を正確に把握することができるフィールド機器を実現できる。
　１ａ，１ｂ　無線フィールド機器
　２　無線ゲートウェイ
　３　ホスト装置
　１１　無線通信部（出力部）
　１２　機器固有処理部
　１３　表示部（出力部）
　１４　フラッシュメモリ（第１メモリ）
　１５　強誘電体メモリ（第２メモリ）
　１６　制御部
　１６ａ　ログ生成部
　１６ｂ　ログ解析部
　１６ｃ　更新制御部
　ＣＳ　無線通信システム
　ＬＧ，ＬＧ１，ＬＧ２，ＬＧ３　動作ログ
　Ｎ１　無線通信ネットワーク
　Ｎ２　バックボーンネットワーク
　ＰＧ　プログラム
　ＰＭ　パラメータ
　Ｒ１　パラメータ格納領域
　Ｒ１１，Ｒ１２　パラメータ格納領域Ｒ１内における領域
　Ｒ２　ログ格納領域
 

Claims (15)

  1. 　フィールド機器の動作を規定するプログラムを格納する第１メモリと、
    　前記フィールド機器で用いられるパラメータを格納する第２メモリと、
    　前記フィールド機器内で生じた事象の種類を示す第１情報、前記事象が生じた時刻を示す第２情報、及び前記事象に関連する第３情報を対にした動作ログを生成するログ生成部と、
    　前記ログ生成部を含み、前記動作ログを、前記第１，第２メモリの何れか一方の空き領域に確保されたログ格納領域に格納する制御部と、
    　を備える、フィールド機器。
  2. 　前記第３情報は、前記事象が生じた時点の前と後における前記フィールド機器の状態を示す情報、前記事象が生じた時点における前記フィールド機器の状態を示す情報、および前記事象が生じた時点において前記フィールド機器で行われる所定の処理で用いられる情報の何れかである、請求項１に記載のフィールド機器。
  3. 　前記ログ生成部は、前記フィールド機器内で事象が生ずる度に前記動作ログを生成し、
    　前記制御部は、前記ログ生成部で前記動作ログが生成される度に前記動作ログを前記ログ格納領域に時系列的に格納する、
    　請求項１に記載のフィールド機器。
  4. 　前記制御部に含まれ、前記ログ格納領域に格納された前記動作ログを用いて所定の解析処理を行うログ解析部と、
    　前記ログ解析部で行われた解析処理の結果を出力する出力部と、
    　を更に備える、請求項１に記載のフィールド機器。
  5. 　前記ログ格納領域は、前記第２メモリの空き領域に確保されており、
    　前記制御部は、前記第１メモリに格納されるプログラムを更新するための更新プログラムを前記第２メモリに確保された前記ログ格納領域に一時的に格納し、該更新プログラムを用いて前記第１メモリに格納されるプログラムの更新を行う更新制御部を更に備える、
    　請求項１に記載のフィールド機器。
  6. 　前記更新制御部は、前記第２メモリに確保された前記ログ格納領域に格納されている前記動作ログを前記更新プログラムで上書きすることによって、前記第２メモリに確保された前記ログ格納領域に前記更新プログラムを一時的に格納する、請求項５に記載のフィールド機器。
  7. 　前記制御部の各機能は、前記制御部が前記第１メモリに格納された前記プログラムを読み出して実行することにより実現される、
    　請求項１に記載のフィールド機器。
  8. 　前記第１メモリは、不揮発性の半導体メモリであり、
    　前記第１メモリに格納された前記プログラムは、前記制御部の制御によって、ホスト装置から無線通信ネットワークを介して配布される更新プログラムに更新される、
    　請求項１に記載のフィールド機器。
  9. 　前記第２メモリは、強誘電体のヒステリシスを利用し、正負の自発分極を値「１」及び値「０」にそれぞれ対応させた不揮発性の半導体メモリである、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory）であり、
    　前記第２メモリは、前記制御部で生成された前記フィールド機器の前記動作ログ或いはホスト装置から無線通信ネットワークを介して配布される更新プログラムを格納する、
    　請求項１に記載のフィールド機器。
  10. 　前記第２メモリには、前記制御部によって、第１の領域および第２の領域が確保され、
    　前記第１の領域は、前記パラメータを格納するために確保されるパラメータ格納領域であって、
    　前記第２の領域は、前記動作ログ或いは更新プログラムを格納するために、前記第２のメモリの空き領域に確保されるログ格納領域である、
    　請求項１に記載のフィールド機器。
  11. 　前記第２メモリの空き領域は、前記動作ログを格納するログ格納領域として予め確保され、
    　前記第１メモリに格納された前記プログラムの更新が行われる場合には更新プログラムを前記ログ格納領域に格納する、
    　請求項１に記載のフィールド機器。
  12. 　前記事象は、前記フィールド機器の状態遷移、前記フィールド機器の外部エラー又は内部エラーによる外部アラーム又は内部アラームの発生、プロセス値や測定値の異常、ユーザによって設定された設置値の異常、を含む、
    　請求項１に記載のフィールド機器。
  13. 　前記ログ格納領域において新たに前記動作ログを格納すべき先頭アドレスを示す情報が、前記パラメータ格納領域内に格納され、
    　前記ログ格納領域の残りの容量が無くなった場合には、前記ログ生成部は、前記ログ格納領域の先頭に戻って、既に格納されている前記動作ログを新たな動作ログで上書きする、
    　請求項１０に記載のフィールド機器。
  14. 　前記第１情報は、前記フィールド機器内で生ずる前記事象の各々に対して一意に割り当てられた番号であり、
    　前記第２情報は、前記制御部で用いられる３２ビットのカウンタのカウント値であり、
    　前記カウンタによるカウントが開始された時刻を示す基準時刻情報が、前記パラメータ格納領域内に格納され、
    　前記第３情報は、前記フィールド機器内で生じた前記事象に関連する情報であって事象毎に内容及びデータ長が異なる情報である、
    　請求項１０に記載のフィールド機器。
  15. 　フィールド機器の動作を規定するプログラムを前記フィールド機器の第１メモリに格納することと、
    　前記フィールド機器で用いられるパラメータを前記フィールド機器の第２メモリに格納することと、
    　前記フィールド機器内で生じた事象の種類を示す第１情報、前記事象が生じた時刻を示す第２情報、及び前記事象に関連する第３情報を対にした動作ログを生成することと、
    　前記動作ログを、前記第１，第２メモリの何れか一方の空き領域に確保されたログ格納領域に格納することと、
    　を含む、フィールド機器の動作方法。
     
     
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