特許 6249080 設定装置、Ｉ／Ｏモジュール、及びプロセス制御システムの構築方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6249080

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】設定装置、Ｉ／Ｏモジュール、及びプロセス制御システムの構築方法

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/05 20060101AFI20171211BHJP

【ＦＩ】

   G05B19/05 L

【請求項の数】13

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-223271(P2016-223271)

(22)【出願日】2016年11月16日

(62)【分割の表示】特願2014-214364(P2014-214364)の分割

【原出願日】2014年10月21日

(65)【公開番号】特開2017-33609(P2017-33609A)

(43)【公開日】2017年2月9日

【審査請求日】2016年11月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(74)【代理人】

【識別番号】100181124

【弁理士】

【氏名又は名称】沖田 壮男

(72)【発明者】

【氏名】森 宏

(72)【発明者】

【氏名】江間 伸明

【審査官】 影山 直洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−３３８６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２２０４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９７９５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｂ １９／０４−０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フィールド機器が接続される複数の接続部を有する第１インターフェイスと、前記フィールド機器を制御するコントローラが接続される第２インターフェイスと、外部装置が接続される第３インターフェイスと、前記第３インターフェイスを介して入力される前記外部装置からの設定指示に基づき、前記第１インターフェイスに設けられた前記接続部の各々に、前記接続部の各々を論理的に識別するタグ情報を設定する設定部とを備え、複数の前記フィールド機器を前記コントローラに接続するＩ／Ｏモジュールに前記外部装置として接続される設定装置であって、
前記Ｉ／Ｏモジュールの前記第３インターフェイスに接続される下位インターフェイスと、
前記フィールド機器と前記Ｉ／Ｏモジュールとの間の入出力に係る設定情報を格納する格納部と、
前記格納部に格納された前記設定情報を用いて、前記Ｉ／Ｏモジュール及び前記フィールド機器の少なくとも一方に対する前記設定指示を、前記下位インターフェイスを介して行う指示部と、
前記下位インターフェイスを介して、前記Ｉ／Ｏモジュールに接続された前記フィールド機器の状態の確認を行うチェック部と
を備え
前記格納部は、前記フィールド機器について確認すべき項目及び手順を規定するチェック情報を格納しており、
前記チェック部は、前記格納部に格納された前記チェック情報に基づいて、前記フィールド機器の状態の確認を行う
ことを特徴とする設定装置。

【請求項2】

前記チェック部は、前記フィールド機器の状態の確認を行って得られた確認情報に、前記フィールド機器の状態の確認を行った時刻を示す時刻情報を加えて履歴情報として前記格納部に格納することを特徴とする請求項１記載の設定装置。

【請求項3】

前記チェック部は、前記フィールド機器の状態の確認状況を示す進捗情報を、表示させ或いは外部に通知させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の設定装置。

【請求項4】

前記設定情報は、前記Ｉ／Ｏモジュールの前記第１インターフェイスに設けられた前記接続部の各々に設定される前記タグ情報と、前記接続部に接続される前記フィールド機器における入出力情報とが対応づけられた第１設定情報と、
前記接続部の各々を論理的に識別するために前記コントローラで用いられるタグ情報と、前記接続部における入出力情報とが対応づけられた第２設定情報と
を含む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設定装置。

【請求項5】

前記第１設定情報に含まれる前記タグ情報と、第２設定情報に含まれる前記タグ情報との対応付けを行って、前記接続部における入出力情報と前記フィールド機器における入出力情報とを結合させる結合部を備えることを特徴とする請求項４記載の設定装置。

【請求項6】

上位装置又はオフラインの装置に接続される上位インターフェイスを備えており、
前記格納部に格納される前記設定情報は、前記上位インターフェイスを介して前記上位装置又はオフラインの装置から得られる
ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の設定装置。

【請求項7】

フィールド機器が接続される複数の接続部を有する第１インターフェイスと、前記フィールド機器を制御するコントローラが接続される第２インターフェイスと、外部装置が接続される第３インターフェイスと、前記第３インターフェイスを介して入力される前記外部装置からの設定指示に基づき、前記第１インターフェイスに設けられた前記接続部の各々に、前記接続部の各々を論理的に識別するタグ情報を設定する設定部とを備え、複数の前記フィールド機器を前記コントローラに接続するＩ／Ｏモジュールに前記外部装置として接続される設定装置であって、
前記Ｉ／Ｏモジュールの前記第３インターフェイスに接続される下位インターフェイスと、
前記フィールド機器と前記Ｉ／Ｏモジュールとの間の入出力に係る設定情報を格納する格納部と、
前記格納部に格納された前記設定情報を用いて、前記Ｉ／Ｏモジュール及び前記フィールド機器の少なくとも一方に対する前記設定指示を、前記下位インターフェイスを介して行う指示部と
を備え、
前記設定情報は、前記Ｉ／Ｏモジュールの前記第１インターフェイスに設けられた前記接続部の各々に設定される前記タグ情報と、前記接続部に接続される前記フィールド機器における入出力情報とが対応づけられた第１設定情報と、
前記接続部の各々を論理的に識別するために前記コントローラで用いられるタグ情報と、前記接続部における入出力情報とが対応づけられた第２設定情報と
を含むことを特徴とする設定装置。

【請求項8】

前記第１設定情報に含まれる前記タグ情報と、第２設定情報に含まれる前記タグ情報との対応付けを行って、前記接続部における入出力情報と前記フィールド機器における入出力情報とを結合させる結合部を備えることを特徴とする請求項７記載の設定装置。

【請求項9】

上位装置又はオフラインの装置に接続される上位インターフェイスを備えており、
前記格納部に格納される前記設定情報は、前記上位インターフェイスを介して前記上位装置又はオフラインの装置から得られる
ことを特徴とする請求項７又は請求項８記載の設定装置。

【請求項10】

フィールド機器が接続される複数の接続部を有する第１インターフェイスと、前記フィールド機器を制御するコントローラが接続される第２インターフェイスと、外部装置が接続される第３インターフェイスと、前記第３インターフェイスを介して入力される前記外部装置からの設定指示に基づき、前記第１インターフェイスに設けられた前記接続部の各々に、前記接続部の各々を論理的に識別するタグ情報を設定する設定部とを備え、複数の前記フィールド機器を前記コントローラに接続するＩ／Ｏモジュールに前記外部装置として接続される設定装置であって、
前記Ｉ／Ｏモジュールの前記第３インターフェイスに接続される下位インターフェイスと、
前記フィールド機器と前記Ｉ／Ｏモジュールとの間の入出力に係る設定情報を格納する格納部と、
前記格納部に格納された前記設定情報を用いて、前記Ｉ／Ｏモジュール及び前記フィールド機器の少なくとも一方に対する前記設定指示を、前記下位インターフェイスを介して行う指示部と、
上位装置又はオフラインの装置に接続される上位インターフェイスと
を備え、
前記格納部に格納される前記設定情報は、前記上位インターフェイスを介して前記上位装置又はオフラインの装置から得られる
ことを特徴とする設定装置。

【請求項11】

フィールド機器が接続される複数の接続部を有する第１インターフェイスを備え、複数の前記フィールド機器をコントローラに接続するＩ／Ｏモジュールにおいて、
外部の設定装置が接続される第２インターフェイスと、
前記第２インターフェイスを介して入力される前記設定装置からの設定指示に基づき、前記第１インターフェイスに設けられた前記接続部の各々に、前記接続部の各々を論理的に識別するタグ情報を設定する設定部と
を備え、
前記設定部は、前記第２インターフェイスを介して入力される前記設定装置からの設定指示に基づき、前記タグ情報を用いて、設定が行われた前記接続部に接続された前記フィールド機器の設定を行う
ことを特徴とするＩ／Ｏモジュール。

【請求項12】

工業プロセスの制御を行うプロセス制御システムの構築方法であって、
フィールド機器が接続される複数の接続部を有する第１インターフェイスと、前記フィールド機器を制御するコントローラが接続される第２インターフェイスと、外部の設定装置が接続される第３インターフェイスと、前記第３インターフェイスを介して入力される前記設定装置からの設定指示に基づき、前記第１インターフェイスに設けられた前記接続部の各々に、前記接続部の各々を論理的に識別するタグ情報を設定する設定部とを備え、複数の前記フィールド機器を前記コントローラに接続するＩ／Ｏモジュールと前記フィールド機器とを現場に設置して配線を行い、前記Ｉ／Ｏモジュールに接続された前記設定装置を用いて、前記Ｉ／Ｏモジュール及び前記フィールド機器の設定を行う第１工程と、
前記第１工程とは独立して、前記Ｉ／Ｏモジュールの前記第１インターフェイスに設けられた前記接続部の各々を論理的に識別するタグ情報を用いて、前記フィールド機器を制御する前記コントローラの設計を行う第２工程と、
前記第２工程で設計された前記コントローラを前記現場に設置して前記Ｉ／Ｏモジュールに接続し、前記コントローラで用いられるタグ情報と、前記Ｉ／Ｏモジュールで設定されたタグ情報との対応付けを行って、前記プロセス制御システムの試験を行う第３工程と
を有することを特徴とするプロセス制御システムの構築方法。

【請求項13】

前記第１工程は、前記フィールド機器が接続された複数の前記Ｉ／Ｏモジュールの各々に前記設定装置を接続し、複数の前記Ｉ／Ｏモジュール及び前記フィールド機器の設定を複数並列に又は個別に行う工程であることを特徴とする請求項１２記載のプロセス制御システムの構築方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、設定装置、Ｉ／Ｏモジュール、及びプロセス制御システムの構築方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、プラントや工場等においては、工業プロセスにおける各種の状態量（例えば、圧力、温度、流量等）を制御するプロセス制御システムが構築されており、高度な自動操業が実現されている。このような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）がＩ／Ｏモジュールを介してコントローラに接続された構成であり、コントローラが測定器（例えば、センサ）の測定結果に応じて操作器（例えば、アクチュエータ）を制御することによって上述した各種の状態量が制御される。

【0003】

このようなプロセス制御システムは、おおむね、以下の３つの検査・試験の工程を経て構築される。
（１）工場内立会検査（ＦＡＴ：Factory Acceptance Test）
プロセス制御システムを構成する各種機器（上述のフィールド機器、Ｉ／Ｏモジュール、コントローラ等）が工場から出荷される前に行われるハードウェアやソフトウェアについての立会検査ある。

【0004】

（２）現地受入検査（ＳＡＴ：Site Acceptance Test）
プラント等に納入された上記の各種機器が、要求される機能や性能等を有しているか否かを確認する検査である。具体的には、上記の各種機器の据付、設置、及び配線を行い、接続が正しく行われているか否かのチェック、各種機器の設定や調整、及びＩ／Ｏモジュールとフィールド機器との間の信号チェック等が行われる。

【0005】

（３）総合確認試験（ＳＩＴ：System Integration Test）
プラント等に構築されたプロセス制御システムが、全体として設計通り連携して動作するか否かを確認する試験である。具体的には、コントローラの上位に設けられた監視操作端末とＩ／Ｏモジュールとの間の信号チェック、及び監視操作端末とフィールド機器との間の信号チェック等が行われる。

【0006】

以上の工程が終了すると、プラント等に構築されたプロセス制御システムの試運転が行われ、試運転が正常に終了すると本稼働に移行する。尚、以下の特許文献１には、コントローラの上位に設けられた機器監視ユニットによって、フィールド機器の接続状態、コミッショニング、及び動作状態（アナログ入出力）のチェック、並びにチェックの進捗状況の確認を簡単に行うことができるようにした技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１２−２０８６９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、コントローラとフィールド機器との間の経路は、上述した工場内立会検査（ＦＡＴ）において、プロセス制御システムで用いられる制御プログラムを設計する際に決定される。また、上述した現地受入検査（ＳＡＴ）で行われる配線作業、及び接続が正しく行われているか否かの確認作業は、工場内立会検査（ＦＡＴ）で制御プログラムを設計する際に決定された経路に沿って行われる。このため、従来は、上述した工場内立会検査（ＦＡＴ）、現地受入検査（ＳＡＴ）、及び総合確認試験（ＳＩＴ）を順に実施する必要があり、プロセス制御システムの構築に長時間を要するという問題があった。

【0009】

尚、プラントの規模にも依存するが、プラント設計（構築すべきプロセス制御システムを含めたプラントの仕様設計）が完了してから、プロセス制御システムを含めたプラントの本稼働が開始されるまでに１〜２年程度の時間を要する。また、上述した３つの工程（工場内立会検査（ＦＡＴ）、現地受入検査（ＳＡＴ）、及び総合確認試験（ＳＩＴ））を完了するには３ヶ月程度の時間を要する。

【0010】

ここで、コントローラより上位に設けられる装置に対する設定は、プロセス制御に係る論理的設定が主となる。これに対し、フィールド機器やＩ／Ｏモジュール等の機器の設定や確認は、測定レンジの設定や、その測定レンジ内における測定／動作精度確認等の物理的設定が主となる。このため、これらを並列して行うことができれば、上述した３つの工程に要する時間を短縮することができ、その短縮した時間の分だけプロセス制御システムを含めたプラントの本稼働を早めることができると考えられる。

【0011】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、従来よりもプロセス制御システムの構築に要する時間を短縮することが可能な設定装置、Ｉ／Ｏモジュール、及びプロセス制御システムの構築方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するために、本発明のＩ／Ｏモジュールは、フィールド機器（１１）が接続される複数の接続部（Ｐ）を有する第１インターフェイス（２１）と、前記フィールド機器を制御するコントローラ（１３）が接続される第２インターフェイス（２２）とを備え、複数の前記フィールド機器を前記コントローラに接続するＩ／Ｏモジュール（１２）において、外部の設定装置（１７）が接続される第３インターフェイス（２３）と、前記第３インターフェイスを介して入力される前記設定装置からの設定指示に基づき、前記第１インターフェイスに設けられた前記接続部の各々に、前記接続部の各々を論理的に識別するタグ情報（Ｔ１）を設定する設定部（２４）とを備えることを特徴としている。
また、本発明のＩ／Ｏモジュールは、前記設定部が、前記第３インターフェイスを介して入力される前記設定装置からの設定指示に基づき、前記タグ情報を用いて、前記接続部の入出力に係る設定を行うことを特徴としている。
また、本発明のＩ／Ｏモジュールは、前記接続部が、前記設定装置からの設定指示に基づき、前記フィールド機器からのアナログ信号の入力、前記フィールド機器へのアナログ信号の出力、前記フィールド機器からのディジタル信号の入力、及び前記フィールド機器へのディジタル信号の出力の何れかを行うように設定されることを特徴としている。
また、本発明のＩ／Ｏモジュールは、前記設定部が、前記第３インターフェイスを介して入力される前記設定装置からの設定指示に基づき、前記タグ情報を用いて、設定が行われた前記接続部に接続された前記フィールド機器の設定を行うことを特徴としている。
また、本発明のＩ／Ｏモジュールは、前記第３インターフェイスを介して入力される前記設定装置からの確認指示に基づき、前記タグ情報を用いて、設定が行われた前記フィールド機器の状態の確認を行う試験部（２５）を備えることを特徴としている。
また、本発明のＩ／Ｏモジュールは、前記第２インターフェイスを介して入力される前記コントローラからの指示、或いは前記第３インターフェイスを介して入力される前記設定装置からの指示に基づいて、前記第３インターフェイスを介して入力される前記設定装置からの指示、或いは前記第２インターフェイスを介して入力される前記コントローラからの指示を遮断する遮断部（２６、２７、２８）を備えることを特徴としている。
或いは、本発明のＩ／Ｏモジュールは、前記第２インターフェイスと前記設定部及び前記試験部との間を開状態又は閉状態にする第１スイッチ（２６）と、前記第３インターフェイスと前記設定部及び前記試験部との間を開状態又は閉状態にする第２スイッチ（２７）と、前記第２インターフェイスを介して入力される前記コントローラからの指示、或いは前記第３インターフェイスを介して入力される前記設定装置からの指示に基づいて、前記第１，第２スイッチの何れか一方を閉状態に設定し、何れか他方を開状態に設定する開閉設定部（２８）とを備えることを特徴としている。
また、本発明のＩ／Ｏモジュールは、前記接続部の各々に設定された前記タグ情報を記憶する記憶部（Ｍ）を備えることを特徴としている。
本発明の設定装置は、上記の何れかに記載のＩ／Ｏモジュール（１２）に接続される設定装置（１７）であって、前記Ｉ／Ｏモジュールの前記第３インターフェイスに接続される下位インターフェイス（３２）と、前記フィールド機器と前記Ｉ／Ｏモジュールとの間の入出力に係る設定情報（Ｌ１、Ｌ２）を格納する格納部（３３）と、前記格納部に格納された前記設定情報を用いて、前記Ｉ／Ｏモジュール及び前記フィールド機器の少なくとも一方に対する前記設定指示を、前記下位インターフェイスを介して行う指示部（３４ａ）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の設定装置は、前記下位インターフェイスを介して、前記Ｉ／Ｏモジュールに接続された前記フィールド機器の状態の確認を行うチェック部（３４ｃ）を備えることを特徴としている。
また、本発明の設定装置は、前記格納部が、前記フィールド機器について確認すべき項目及び手順を規定するチェック情報（ＤＢ３）を格納しており、前記チェック部が、前記格納部に格納された前記チェック情報に基づいて、前記フィールド機器の状態の確認を行うことを特徴としている。
また、本発明の設定装置は、前記チェック部が、前記フィールド機器の状態の確認を行って得られた確認情報に、前記フィールド機器の状態の確認を行った時刻を示す時刻情報を加えて履歴情報（ＤＢ２）として前記格納部に格納することを特徴としている。
また、本発明の設定装置は、前記チェック部が、前記フィールド機器の状態の確認状況を示す進捗情報を、表示させ或いは外部に通知させることを特徴としている。
また、本発明の設定装置は、前記設定情報が、前記Ｉ／Ｏモジュールの前記第１インターフェイスに設けられた前記接続部の各々に設定される前記タグ情報（Ｔ１）と、前記接続部に接続される前記フィールド機器における入出力情報（Ｊ１）とが対応づけられた第１設定情報（Ｌ１）と、前記接続部の各々を論理的に識別するために前記コントローラで用いられるタグ情報（Ｔ２）と、前記接続部における入出力情報（Ｊ２）とが対応づけられた第２設定情報（Ｌ２）とを含むことを特徴としている。
また、本発明の設定装置は、前記第１設定情報に含まれる前記タグ情報と、第２設定情報に含まれる前記タグ情報との対応付けを行って、前記接続部における入出力情報と前記フィールド機器における入出力情報とを結合させる結合部（３４ｄ）を備えることを特徴としている。
また、本発明の設定装置は、上位装置（１５）又はオフラインの装置に接続される上位インターフェイス（３１）を備えており、前記格納部に格納される前記設定情報が、前記上位インターフェイスを介して前記上位装置から得られることを特徴としている。
本発明のプロセス制御システムの構築方法は、工業プロセスの制御を行うプロセス制御システム（１）の構築方法であって、上記の何れかに記載のＩ／Ｏモジュールと前記フィールド機器とを現場に設置して配線を行い、前記Ｉ／Ｏモジュールに接続された前記設定装置を用いて、前記Ｉ／Ｏモジュール及び前記フィールド機器の設定を行う第１工程（Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ３５）を有することを特徴としている。
また、本発明のプロセス制御システムの構築方法は、前記第１工程が、前記フィールド機器が接続された複数の前記Ｉ／Ｏモジュールの各々に前記設定装置を接続し、複数の前記Ｉ／Ｏモジュール及び前記フィールド機器の設定を複数並列に又は個別に行う工程であることを特徴としている。
また、本発明のプロセス制御システムの構築方法は、前記第１工程とは独立して、前記Ｉ／Ｏモジュールの前記第１インターフェイスに設けられた前記接続部の各々を論理的に識別するタグ情報（Ｔ２）を用いて、前記フィールド機器を制御する前記コントローラの設計を行う第２工程（Ｓ４１）と、前記第２工程で設計された前記コントローラを前記現場に設置して前記Ｉ／Ｏモジュールに接続し、前記コントローラで用いられるタグ情報（Ｔ２）と、前記Ｉ／Ｏモジュールで設定されたタグ情報（Ｔ１）との対応付けを行って、前記プロセス制御システムの試験を行う第３工程（Ｓ５２、Ｓ５４、Ｓ５５、Ｓ６１）とを有することを特徴としている。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、Ｉ／Ｏモジュールの第３インターフェイスを介して入力される設定装置からの設定指示に基づき、Ｉ／Ｏモジュールの第１インターフェイスに設けられた接続部の各々に、接続部の各々を論理的に識別するタグ情報が設定される。このため、設定装置からの設定指示に基づき、接続部に設定されたタグ情報を用いて、Ｉ／Ｏモジュールの入出力に係る設定やフィールド機器に対する設定を行うことができる。これにより、Ｉ／Ｏモジュールにコントローラが接続されていない状態であっても、フィールド機器及びＩ／Ｏモジュールに対する設定等を行うことができる。その結果、フィールド機器及びＩ／Ｏモジュールに対する設定等とコントローラの設計とを並列して行うことができるため、従来よりもプロセス制御システムの構築に要する時間を短縮することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】プロセス制御システムの全体構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態によるＩ／Ｏモジュールの要部構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態による設定装置の要部構成を示すブロック図である。

【図4】本発明の一実施形態による設定装置で用いられるＩ／Ｏリストの一例を示す図である。

【図5】図１に示すプロセス制御システムを構築する大まかな手順を示すフローチャートである。

【図6】本発明の一実施形態による設定装置を用いて行われる各種設定の作業手順を示すフローチャートである。

【図7】本発明の一実施形態による設定装置で行われるＩ／Ｏタグの対応付けを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態によるＩ／Ｏモジュール、設定装置、及びプロセス制御システムの構築方法について詳細に説明する。

【0016】

〔プロセス制御システム〕
図１は、プロセス制御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、プロセス制御システム１は、フィールド機器１１、Ｉ／Ｏモジュール１２、コントローラ１３、操作監視端末１４、エンジニアリング端末１５、及び計装データベース１６を備えており、操作監視端末１４からの指示等に応じてコントローラ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、詳細は後述するが、プロセス制御システム１は、設定装置１７によってＩ／Ｏモジュール１２及びフィールド機器１１に対する各種設定が行われつつ構築される。

【0017】

ここで、フィールド機器１１とＩ／Ｏモジュール１２とは伝送線Ｃ１によって接続されており、Ｉ／Ｏモジュール１２とコントローラ１３とはケーブルＣ２によって接続されている。また、コントローラ１３、操作監視端末１４、エンジニアリング端末１５、及び計装データベース１６は、制御ネットワークＮに接続されている。尚、制御ネットワークＮは、例えばプラントの現場と監視室との間を接続するネットワークである。

【0018】

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。尚、本実施形態では、理解を容易にするために、制御すべき工業プロセスにおける状態量が流体の流量である場合を例に挙げて説明する。このため、図１においては、プラントに設置された複数のフィールド機器１１のうちの流体の流量を測定する１つのセンサ機器１１ａと流体の流量を制御（操作）する１つのバルブ機器１１ｂとを図示している。

【0019】

Ｉ／Ｏモジュール１２は、フィールド機器１１とコントローラ１３との間に設けられ、複数のフィールド機器１１が接続可能であり、接続されたフィールド機器１１とコントローラ１３との間で入出力される信号の処理を行う。例えば、フィールド機器１１から得られる信号を、コントローラ１３が受信可能な信号に変換する処理を行う。このＩ／Ｏモジュール１２は、複数のフィールド機器１１をコントローラ１３に接続し、フィールド機器１１で入出力される信号とコントローラ１３で入出力される信号との中継を行うモジュールであるということもできる。尚、Ｉ／Ｏモジュール１２の詳細については後述する。

【0020】

コントローラ１３は、操作監視端末１４からの指示等に応じてフィールド機器１１との間で通信を行ってフィールド機器１１の制御を行う。具体的に、コントローラ１３は、あるフィールド機器１１（例えば、センサ機器１１ａ）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１１ｂ）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１１ｂ）を制御する。

【0021】

操作監視端末１４は、例えばプラントの運転員によって操作されてプロセスの監視のために用いられる端末である。具体的に、操作監視端末１４は、フィールド機器１１の入出力データをコントローラ１３から取得してプロセス制御システム１を構成するフィールド機器１１やコントローラ１３の挙動を運転員に伝えるとともに、運転員の指示に基づいてコントローラ１３の制御を行う。

【0022】

エンジニアリング端末１５は、計装データベース１６に格納された設計情報（プロセス制御システム１を含めたプラントの設計情報）に基づいて、フィールド機器１１、Ｉ／Ｏモジュール１２、及びコントローラ１３に設定すべき情報を作成する。このエンジニアリング端末１５によって作成される情報としては、フィールド機器１１とＩ／Ｏモジュール１２との間の入出力に係る情報であるＩ／ＯリストＬ１，Ｌ２（設定情報：詳細は後述する）が挙げられる。計装データベース１６は、エンジニアリング端末１５で参照される上記の設計情報を格納する。

【0023】

設定装置１７は、プロセス制御システム１を構築する際に、エンジニアリング端末１５から得られるＩ／ＯリストＬ１，Ｌ２を用いて、フィールド機器１１及びＩ／Ｏモジュール１２に対する各種設定を行うための装置である。本実施形態では、設定装置１７を用いることで、コントローラ１３がＩ／Ｏモジュール１２に接続されていない状態であっても、フィールド機器１１及びＩ／Ｏモジュール１２に対する設定や調整、及びフィールド機器１１とＩ／Ｏモジュール１２との間の接続試験等が可能である。尚、設定装置１７の詳細については後述する。

【0024】

〔Ｉ／Ｏモジュール〕
図２は、本発明の一実施形態によるＩ／Ｏモジュールの要部構成を示すブロック図である。図２に示す通り、Ｉ／Ｏモジュール１２は、Ｉ／Ｏポートインターフェイス２１（第１インターフェイス）、制御層インターフェイス２２（第２インターフェイス）、設定装置接続用インターフェイス２３（第３インターフェイス）、機器設定部２４（設定部）、試験部２５、スイッチ２６（遮断部、第１スイッチ）、スイッチ２７（遮断部、第２スイッチ）、及び切替部２８（遮断部、開閉設定部）を備える。

【0025】

Ｉ／Ｏポートインターフェイス２１は、フィールド機器１１が接続される複数のＩ／ＯポートＰ（接続部）を有しており、Ｉ／ＯポートＰに接続されているフィールド機器１１との間で各種信号の授受を行う。このＩ／Ｏポートインターフェイス２１は、設定装置１７の指示に基づいて機器設定部２４によってＩ／ＯポートＰの各々に設定されるＩ／ＯタグＴ１（タグ情報）を記憶するメモリＭ（記憶部）を備える。

【0026】

ここで、Ｉ／ＯポートＰは、フィールド機器１１からのアナログ信号の入力、フィールド機器１１へのアナログ信号の出力、フィールド機器１１からのディジタル信号の入力（ディスクリート入力）、及びフィールド機器１１へのディジタル信号の出力（ディスクリート出力）を行うことが可能である。Ｉ／ＯポートＰに上記の入出力の何れを行わせるかは、設定装置１７の指示に基づいて機器設定部２４によって設定される。

【0027】

制御層インターフェイス２２は、ケーブルＣ２に接続されて、制御層に設けられるコントローラ１３との間でケーブルＣ２を介した各種信号の授受を行う。設定装置接続用インターフェイス２３は、不図示の接続ケーブルにより、或いは無線接続により接続された設定装置１７との間で各種信号の授受を行う。この設定装置接続用インターフェイス２３としては、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）やイーサネット（登録商標）等の有線インターフェイス、或いは、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）やBluetooth（登録商標）等の無線通信規格に準拠した無線通信を行う無線インターフェイスを用いることができる。

【0028】

機器設定部２４は、設定装置接続用インターフェイス２３を介して入力される設定装置１７からの設定指示、或いは制御層インターフェイス２２を介して入力されるコントローラ１３からの設定指示に基づいて、Ｉ／Ｏポートインターフェイス２１に対する各種設定、及びフィールド機器１１に対する各種設定を行う。例えば、機器設定部２４は、設定装置接続用インターフェイス２３を介して入力される設定装置１７からの設定指示に基づき、Ｉ／ＯポートＰの各々にＩ／ＯタグＴ１を設定する。

【0029】

また、機器設定部２４は、設定装置接続用インターフェイス２３を介して入力される設定装置１７からの設定指示に基づき、上記のＩ／ＯタグＴ１を用いて、Ｉ／ＯポートＰの入出力に係る設定を行う。具体的に、機器設定部２４は、Ｉ／ＯポートＰの各々について、フィールド機器１１からのアナログ信号の入力、フィールド機器１１へのアナログ信号の出力、フィールド機器１１からのディジタル信号の入力、及びフィールド機器１１へのディジタル信号の出力の何れかを行うように設定する。

【0030】

また、機器設定部２４は、設定装置接続用インターフェイス２３を介して入力される設定装置１７からの設定指示に基づき、上記のＩ／ＯタグＴ１を用いて、上記の設定が行われたＩ／ＯポートＰに接続されたフィールド機器１１の設定を行う。尚、フィールド機器１１に対して行われる設定は、例えばフィールド機器１１の各々に固有なアドレス（機器アドレス）の設定、フィールド機器１１の各々に固有な動作条件の設定等が挙げられる。

【0031】

試験部２５は、設定装置接続用インターフェイス２３を介した設定装置１７からの確認指示が入力された場合、或いは制御層インターフェイス２２を介したコントローラ１３からの確認指示が入力された場合には、Ｉ／ＯポートＰ及びフィールド機器１１の状態の確認試験を行う。例えば、試験部２５は、Ｉ／ＯポートＰの入出力に係る設定が正常に行われているか否か、或いはＩ／ＯポートＰとフィールド機器１１との間の接続が正常に行われているか否か等を確認する確認試験を行う。

【0032】

尚、詳細は後述するが、Ｉ／ＯポートＰ及びフィールド機器１１の状態の確認試験は、設定装置１７が主体となって行われる場合もある。このように、設定装置１７が主体となる場合には、試験部２５は、自ら確認試験は行わず、設定装置１７とＩ／Ｏポートインターフェイス２１との間で送受信される各種信号の中継のみを行う。例えば、設定装置１７からの試験信号をＩ／Ｏポートインターフェイス２１に出力し、Ｉ／Ｏポートインターフェイス２１で得られた確認試験の結果を示す信号を、設定装置１７が接続された設定装置接続用インターフェイス２３に出力するといった具合である。

【0033】

スイッチ２６は、切替部２８からの指示により、制御層インターフェイス２２と機器設定部２４及び試験部２５との間を開状態又は閉状態にする。スイッチ２７は、切替部２８からの指示により、設定装置接続用インターフェイス２３と機器設定部２４及び試験部２５との間を開状態又は閉状態にする。尚、これらスイッチ２６，２７は、機械的なスイッチであっても良く、ソフトウェアによって実現されるスイッチであっても良い。

【0034】

切替部２８は、制御層インターフェイス２２を介して入力されるコントローラ１３からの指示、或いは設定装置接続用インターフェイスを介して入力される設定装置１７からの指示に基づいて、スイッチ２６，２７の何れか一方を閉状態に設定し、何れか他方を開状態に設定する。つまり、これらスイッチ２６，２７及び切替部２８は、制御層インターフェイス２２を介して入力されるコントローラ１３からの指示と、設定装置接続用インターフェイス２３を介して入力される設定装置１７からの指示とを排他的に遮断する。

【0035】

即ち、制御層インターフェイス２２を介して入力されるコントローラ１３からの指示に基づいて、設定装置接続用インターフェイス２３を介して入力される設定装置１７からの指示を遮断する。或いは、設定装置接続用インターフェイス２３を介して入力される設定装置１７からの指示に基づいて、制御層インターフェイス２２を介して入力されるコントローラ１３からの指示を遮断する。このようにするのは、コントローラ１３からの指示及び設定装置１７からの指示の何れか一方が、何れか他方に影響を及ぼさないようにするためである。

【0036】

〔設定装置〕
図３は、本発明の一実施形態による設定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、設定装置１７は、上位層インターフェイス３１（上位インターフェイス）、下位層インターフェイス３２（下位インターフェイス）、格納部３３、制御処理部３４、及び操作表示部３５を備える。このような設定装置は、例えばデスクトップ型或いはノート型のパーソナルコンピュータにより実現される。

【0037】

上位層インターフェイス３１は、コントローラ１３よりも上位に位置づけられるエンジニアリング端末１５（上位装置）に接続され、エンジニアリング端末１５との間で各種情報の授受を行う。例えば、エンジニアリング端末１５から、フィールド機器１１とＩ／Ｏモジュール１２との間の入出力に係る情報であるＩ／ＯリストＬ１，Ｌ２（図１参照）を受け取る。尚、上位層インターフェイス３１は、エンジニアリング端末１５に直接接続されるものであっても良く、制御ネットワークＮを介して間接的にエンジニアリング端末１５に接続されるものであっても良い。また、上位層インターフェイス３１は、オフライン状態にあるエンジニアリング端末に接続されていても良い。

【0038】

下位層インターフェイス３２は、Ｉ／Ｏモジュール１２の設定装置接続用インターフェイス２３に接続され、Ｉ／Ｏモジュール１２との間で各種情報の授受を行う。この下位層インターフェイス３２としては、上述したＩ／Ｏモジュール１２に設けられる設定装置接続用インターフェイス２３と同様に、有線インターフェイスや無線インターフェイスを用いることができる。

【0039】

格納部３３は、例えばハードディスク等の外部記憶装置を備えており、機器リストマッピングデータベースＤＢ１、履歴データベースＤＢ２（履歴情報）、及びチェックリストデータベースＤＢ３（チェック情報）を格納する。ここで、機器リストマッピングデータベースＤＢ１は、フィールド機器１１及びＩ／Ｏモジュール１２に対する各種設定値（設計上の設定値及び実際の設定値）、フィールド機器１１及びＩ／Ｏモジュール１２の配線を示す配線情報や位置を示す位置情報等が格納されるデータベースである。

【0040】

履歴データベースＤＢ２は、フィールド機器１１及びＩ／Ｏモジュール１２に対して行われた作業履歴（具体的な作業内容と作業が行われた日時とが対応づけられている履歴）が格納されるデータベースである。この履歴データベースＤＢ２には、例えばＩ／ＯポートＰ及びフィールド機器１１の状態の確認試験を行って得られた情報（確認情報）に、確認試験が行われた時刻を示す情報（時刻情報）が加えられた情報が格納される。

【0041】

チェックリストデータベースＤＢ３は、フィールド機器１１或いはＩ／Ｏモジュール１２について確認すべき項目（チェック項目）及び手順（チェック手順）を規定する情報（チェック情報）や、その結果が格納されるデータベースである。このチェックリストデータベースＤＢ３には、上記のチェック項目として、例えば「入力チェック」、「出力チェック」、「入力ループチェック」、「出力ループチェック」等が格納されている。尚、上記の「入力チェック」及び「出力チェック」は、入出力信号の種別（電流入力、パルス入力、ｍＶ入力、熱電対入力等の別）を確認するための項目である。

【0042】

制御処理部３４は、設定装置１７の動作を統括して制御するとともに、フィールド機器１１及びＩ／Ｏモジュール１２の各種設定を行うために必要な処理を行う。この制御処理部３４は、設定指示部３４ａ（指示部）、設定確認部３４ｂ、チェック部３４ｃ、及びＩ／Ｏタグ結合部３４ｄ（結合部）を備える。設定指示部３４ａは、格納部３３に格納された各データベースの情報を用いて、上述したＩ／Ｏモジュール１２及びフィールド機器１１に対する設定指示を、下位層インターフェイス３２を介して行う。

【0043】

設定確認部３４ｂは、上述したＩ／Ｏモジュール１２及びフィールド機器１１に対する確認指示を、下位層インターフェイス３２を介して行う。また、設定確認部３４ｂは、上記の確認指示を行って下位層インターフェイス３２から得られる情報と、格納部３３に格納された各データベースの情報とを比較する。そして、その比較結果を操作表示部３５に表示させ、或いは上位層インターフェイス３１を介してエンジニアリング端末１５に通知させる。

【0044】

チェック部３４ｃは、Ｉ／Ｏモジュール１２の試験部２５と同様に、Ｉ／ＯポートＰ及びフィールド機器１１の状態の確認試験を行う。具体的に、チェック部３４ｃは、格納部３３のチェックリストデータベースＤＢ３に格納されたチェック情報に基づいて、Ｉ／ＯポートＰ及びフィールド機器１１の状態の確認試験を行う。例えば、チェック部３４ｃは、Ｉ／ＯポートＰの入出力に係る設定が正常に行われているか否か、或いはＩ／ＯポートＰとフィールド機器１１との間の接続が正常に行われているか否か等を確認する確認試験を行う。

【0045】

また、チェック部３４ｃは、Ｉ／ＯポートＰ及びフィールド機器１１の状態の確認試験を行って得られた情報（確認情報）に、確認試験が行われた時刻を示す情報（時刻情報）を加えた情報を、履歴データベースＤＢ２に格納する。このような情報を履歴データベースＤＢ２に格納するのは、Ｉ／ＯポートＰ及びフィールド機器１１に対してどのような確認試験がいつ行われ、どのような結果が得られたのかを記録するためである。

【0046】

また、チェック部３４ｃは、Ｉ／ＯポートＰ及びフィールド機器１１の状態の確認試験の状況を示す進捗情報を操作表示部３５に表示させ、或いは上位層インターフェイス３１から外部（例えば、エンジニアリング端末１５）に通知させる。上記の確認試験は、複数のＩ／Ｏモジュール１２に対して並列して行われる場合がある（詳細は後述する）。進捗情報が操作表示部３５に表示されることで、その設定装置１７が接続されているＩ／Ｏモジュール１２及びフィールド機器１１についての確認試験の状況を把握することができる。また、進捗情報が外部（例えば、エンジニアリング端末１５）に通知されることで、全体（或いは、対象範囲内）の確認試験の状況（複数のＩ／Ｏモジュール１２及びフィールド機器１１についての確認試験の状況）を把握することができる。

【0047】

Ｉ／Ｏタグ結合部３４ｄは、コントローラ１３で用いられるＩ／ＯタグＴ２（図４（ｂ）参照）と、Ｉ／Ｏモジュール１２のＩ／ＯポートＰの各々に設定されたＩ／ＯタグＴ１との対応付けを行う。詳細は後述するが、上記のＩ／ＯタグＴ１は、図１に示すＩ／ＯリストＬ１に含まれており、上記のＩ／ＯタグＴ２は、図１に示すＩ／ＯリストＬ２に含まれている。Ｉ／Ｏタグ結合部３４ｄが、Ｉ／ＯタグＴ１，Ｔ２の対応付けを行うのは、Ｉ／ＯポートＰにおける入出力情報Ｊ１と、Ｉ／ＯポートＰに接続されているフィールド機器１１における入出力情報Ｊ２とを結合させるためである。

【0048】

操作表示部３５は、例えば表示機能と操作機能とを兼ね備えるタッチパネル式の液晶表示装置を備えており、制御処理部３４から出力される各種情報を表示し、液晶表示装置の表示面に対する操作が行われた場合には、その操作に応じた操作信号を制御処理部３４に出力する。尚、操作表示部３５は、例えば液晶表示装置とキーボードとのように、表示機能と操作機能とが物理的に分離されているものであっても良い

【0049】

ここで、上述したＩ／ＯリストＬ１，Ｌ２について説明する。図４は、本発明の一実施形態による設定装置で用いられるＩ／Ｏリストの一例を示す図である。尚、図４（ａ）は、Ｉ／ＯリストＬ１の一例を示す図であって、図４（ｂ）は、Ｉ／ＯリストＬ２の一例を示す図である。これらＩ／ＯリストＬ１，Ｌ２は、図１に示す通り、計装データベース１６に格納された設計情報に基づいてエンジニアリング端末１５によって作成されて設定装置１７に取り込まれる。

【0050】

図４（ａ）に示す通り、Ｉ／ＯリストＬ１は、Ｉ／Ｏモジュール１２のＩ／ＯポートＰの各々に設定されるＩ／ＯタグＴ１と、Ｉ／ＯポートＰに接続されるフィールド機器１１における入出力情報Ｊ１とが対応づけられたリストである。図４（ａ）に示す例では、フィールド機器１１における入出力情報Ｊ１として、「Ｐ＆ＩＤタグ」、「Ｉ／Ｏタイプ」、「通信方式」、「機器アドレス」、「機器モデル名」、「チャネル情報」等が挙げられている。

【0051】

「Ｐ＆ＩＤタグ」は、プラントの配管・計装図（Ｐ＆ＩＤ：Piping and Instrumentation Diagram）において、Ｉ／Ｏモジュール１２に設けられたＩ／ＯポートＰの各々を論理的に示すために用いられるタグである。「Ｉ／Ｏタイプ」は、フィールド機器１１の入出力の種別（アナログ信号の入力（ＡＩ）、アナログ信号の出力（ＡＯ）、ディジタル信号の入力（Ｄ１）、ディジタル信号（ＤＯ）等）を示す情報である。

【0052】

「通信方式」は、フィールド機器１１で用いられる通信方式を示す情報である。図４（ａ）に示す例では、４−２０ｍＡ信号を用いた通信方式、ＨＡＲＴ（登録商標）に準拠した通信方式、ＦＦ（ファウンデーションフィールドバス：Foundation Fieldbus（登録商標））に準拠した通信方式が例示されている。「機器アドレス」は、フィールド機器１１に割り当てられるアドレスを示す情報であり、「機器モデル名」は、フィールド機器１１の形式（モデル名）を示す情報であり、「チャネル情報」は、フィールド機器１１で用いられる通信チャネルを示す情報である。

【0053】

図４（ｂ）に示す通り、Ｉ／ＯリストＬ２は、Ｉ／Ｏモジュール１２のＩ／ＯポートＰの各々を論理的に識別するためにコントローラ１３で用いられるタグ情報Ｔ２と、Ｉ／ＯポートＰにおける入出力情報Ｊ２とが対応づけられたリストである。図４（ｂ）に示す例では、Ｉ／ＯポートＰにおける入出力情報Ｊ２として、「Ｐ＆ＩＤタグ」、「機器タイプ」、「Ｉ／Ｏタイプ」、「レンジ」、「工業単位」等が挙げられている。

【0054】

「Ｐ＆ＩＤタグ」及び「Ｉ／Ｏタイプ」は、Ｉ／ＯリストＬ１の入出力情報Ｊ１に含まれるものと同様のものである。「機器タイプ」は、Ｉ／ＯポートＰに接続されるフィールド機器１１の機能を示す情報である。図４（ｂ）に示す例では、温度測定、流量測定、流量調整等が例示されている。「レンジ」は、Ｉ／ＯポートＰで入出力される信号の大きさの範囲（レンジ）を示す情報である。「工業単位」は、Ｉ／ＯポートＰで入出力される信号についての単位を示す情報である。例えば、Ｉ／ＯポートＰで入出力される信号が温度を示す信号である場合には、「工業単位」として“℃”が規定される。

【0055】

〔プロセス制御システムの構築方法〕
図５は、図１に示すプロセス制御システムを構築する大まかな手順を示すフローチャートである。図５に示す通り、まず構築すべきプロセス制御システム１を含めたプラントの仕様設計であるプラント設計が行われる（工程Ｓ１）。次に、プラント設計によって仕様が決定されたプロセス制御システム１を構成する機器（フィールド機器１１、Ｉ／Ｏモジュール１２、コントローラ１３等）の生産が行われる（工程Ｓ２）。

【0056】

続いて、生産された機器のうち、フィールド機器１１及びＩ／Ｏモジュール１２についての現地受入検査（ＳＡＴ）が行われる（工程Ｓ３）。この現地受入検査（ＳＡＴ）は、Ｉ／Ｏモジュール１２がコントローラ１３に接続されていない状態で、複数の設定装置１７を用いて並列して（或いは、個別に）行われる。例えば、Ｎ（Ｎは２以上の整数）台の設定装置１７が用いられる場合には、図５に示す通り、Ｎ並列で行われる。尚、上記の現地受入検査（ＳＡＴ）は、時間をずらして個別に行われることもある。

【0057】

具体的に、フィールド機器１１及びＩ／Ｏモジュール１２についての現地受入検査（ＳＡＴ）では、まず工場から出荷（工程Ｓ３１）されたフィールド機器１１及びＩ／Ｏモジュール１２が、現地（プラントの現場）に設置され、配線が行われて伝送線Ｃ１によって接続された状態にされる（工程Ｓ３２：第１工程）。次に、設定装置１７を用いてＩ／Ｏモジュール１２（図５中では「ＩＯＭ」と表記）にＩ／ＯタグＴ１が設定された上で、Ｉ／Ｏモジュール１２に入出力される信号の種別が設定される（工程Ｓ３３：第１工程）。続いて、設定装置１７を用いてフィールド機器１１（図５中では「ＦＤ」と表記）とＩ／Ｏモジュール１２との接続が正常に行われているか否かが確認（チェック）される（工程Ｓ３４）。

【0058】

次いで、設定装置１７を用いてフィールド機器１１に対する各種の設定や調整が行われる（工程Ｓ３５：第１工程）。尚、フィールド機器１１に対して行われる設定は、例えばフィールド機器１１の各々に固有なアドレス（機器アドレス）の設定、フィールド機器１１の各々に固有な動作条件の設定等である。最後に、設定装置１７を用いてフィールド機器１１とＩ／Ｏモジュール１２との間で、信号が正常に入出力されるか否かが確認（チェック）される（工程Ｓ３６）。尚、設定装置１７を用いて行われる上記の設定や確認（工程Ｓ３３〜Ｓ３６）の手順については後述する。

【0059】

また、上述したフィールド機器１１及びＩ／Ｏモジュール１２についての現地受入検査（ＳＡＴ）（工程Ｓ３）とは独立して、コントローラ１３についての工場内立会検査（ＦＡＴ）が行われる（工程Ｓ４）。具体的には、工程Ｓ１のプラント設計によって決定された仕様を満たすように、コントローラ１３で用いられる制御プログラムの設計や設定が行われる（工程Ｓ４１：第２工程）。尚、この段階では、前述したＩ／ＯタグＴ２（図４（ｂ）参照）を用いて制御プログラムの設計等が行われる。そして、制御プログラムが完成すると、その制御プログラムを含めたコントローラ１３の検査が行われる（工程Ｓ４２）。

【0060】

コントローラ１３についての工場内立会検査（ＦＡＴ）が完了すると、上述したフィールド機器１１及びＩ／Ｏモジュール１２についての現地受入検査（ＳＡＴ）（工程Ｓ３）とは独立して、コントローラ１３についての現地受入検査（ＳＡＴ）が行われる（工程Ｓ５）。尚、この現地受入検査（ＳＡＴ）では、途中からＩ／Ｏモジュール１２がコントローラ１３に接続された状態での検査も行われる。

【0061】

具体的に、コントローラ１３についての現地受入検査（ＳＡＴ）では、まず工場から出荷（工程Ｓ５１）されたコントローラ１３が、現地（プラントの現場）に据え付けられ、制御ネットワークＮに接続された状態にされる（工程Ｓ５２）。次に、コントローラ１３（図５中では「ＣＴＬ」と表記）と操作監視端末１４（図５中では「ＨＭＩ」と表記）との間で、制御ネットワークＮを介した信号の送受信が正常に行われるか否かが確認（チェック）される（工程Ｓ５３）。

【0062】

次いで、コントローラ１３とＩ／Ｏモジュール１２とがケーブルＣ２によって接続された状態にされる（工程Ｓ５４）。ここで、工程Ｓ３３でＩ／Ｏモジュール１２のＩ／ＯポートＰに設定されたＩ／ＯタグＴ１と、工程Ｓ４１で制御プログラムの設計に用いられたＩ／ＯタグＴ２との対応付けは、設定装置１７を用いて行われる。尚、前述した工程Ｓ３４において、フィールド機器１１とＩ／Ｏモジュール１２との接続等が現地の状況に応じて変更されている場合には、その変更の内容を示す情報がＩ／Ｏモジュール１２からコントローラ１３に送信されて、コントローラ１３内で反映される。最後に、Ｉ／Ｏモジュール１２と操作監視端末１４との間で、コントローラ１３及び制御ネットワークＮを介した信号の送受信が正常に行われるか否かが確認（チェック）される（工程Ｓ５５）。

【0063】

以上の工程が終了すると、プラントに構築されたプロセス制御システム１が、全体として設計通り連携して動作するか否かを確認する試験である総合確認試験（ＳＩＴ）が行われる（工程Ｓ６）。具体的には、フィールド機器１１と操作監視端末１４との間で、Ｉ／Ｏモジュール１２、コントローラ１３、及び制御ネットワークＮを介した信号の送受信が正常に行われるか否かが確認（チェック）される（工程Ｓ６１）。以上のプロセス制御システム１についての総合確認試験（ＳＩＴ）が正常に完了すると、プラント等に構築されたプロセス制御システム１の試運転が行われ、試運転が正常に終了すると本稼働に移行する（工程Ｓ７）。

【0064】

図６は、本発明の一実施形態による設定装置を用いて行われる各種設定の作業手順を示すフローチャートである。作業が開始されると、まず設定装置１７の上位層インターフェイス３１がエンジニアリング端末１５に接続される（工程Ｓ１１）。尚、設定装置１７は、エンジニアリング端末１５に直接接続されても良く、制御ネットワークＮを介して間接的にエンジニアリング端末１５に接続されても良い。

【0065】

次に、エンジニアリング端末１５で作成されたＩ／ＯリストＬ１，Ｌ２が設定装置１７に取得されて、格納部３３の各データベース（機器リストマッピングデータベースＤＢ１、履歴データベースＤＢ２、及びチェックリストデータベースＤＢ３）に格納される（工程Ｓ１２）。尚、エンジニアリング端末１５で作成されたＩ／ＯリストＬ２（図４（ｂ）参照）は、図５中の工程Ｓ４１において、コントローラ１３で用いられる制御プログラムを設計するためにも用いられる。

【0066】

次いで、エンジニアリング端末１５から設定装置１７が取り外される（工程Ｓ１３）。具体的に、設定装置１７がエンジニアリング端末１５に直接接続されている場合には、エンジニアリング端末１５から取り外され、設定装置１７がエンジニアリング端末１５に間接的に接続されている場合には、制御ネットワークＮから取り外される。取り外された設定装置１７は、図５に示す工程Ｓ３２にてフィールド機器１１及びＩ／Ｏモジュール１２が設置された現地に移動される（工程Ｓ１４）。

【0067】

その後、設定装置１７の下位層インターフェイス３２がＩ／Ｏモジュール１２の設定装置接続用インターフェイス２３に接続される（工程Ｓ１５）。尚、ここでは、設定装置１７がＩ／Ｏモジュール１２に接続されているが、コントローラ１３はＩ／Ｏモジュール１２に接続されていない。このため、Ｉ／Ｏモジュール１２では、切替部２８によって、スイッチ２７が閉状態に設定され、スイッチ２６が開状態に設定される。

【0068】

次に、設定装置１７からの設定指示に基づいて、Ｉ／Ｏモジュール１２に対する設定及び試験が実施される（工程Ｓ１６：図５中の工程Ｓ３３，Ｓ３４）。具体的に、設定装置１７からの設定指示に基づいて、Ｉ／ＯポートＰの各々にＩ／ＯタグＴ１を設定する処理が機器設定部２４によって行われる。そして、設定装置１７からの設定指示に基づき、図４（ａ）に示すＩ／ＯリストＬ１を用いたＩ／ＯポートＰの入出力に係る設定が、機器設定部２４によって行われる。また、設定装置１７からの確認指示に基づき、Ｉ／ＯポートＰとフィールド機器１１との間の接続が正常に行われているか否か等を確認する試験が試験部２５によって行われる。

【0069】

続いて、設定装置１７からの設定指示に基づいて、フィールド機器１１に対する設定及び試験が実施される（工程Ｓ１７：図５中の工程Ｓ３５，Ｓ３６）。具体的に、設定装置１７からの設定指示に基づき、図４（ａ）に示すＩ／ＯリストＬ１を用いて、フィールド機器１１の各々に固有なアドレス（機器アドレス）を設定する処理、フィールド機器１１の各々に固有な動作条件を設定する処理等が機器設定部２４によって行われる。また、設定装置１７からの確認指示に基づき、フィールド機器１１とＩ／Ｏモジュール１２との間で、信号が正常に入出力されるか否か等を確認する確認が試験部２５によって行われる。

【0070】

以上の作業が終了すると、必要に応じてフィールド機器１１の設定内容を修正する作業が作業者によって行われる（工程Ｓ１８）。この作業は、フィールド機器１１の設定内容を見直して調整するために行われる作業であって、作業者が設定装置１７の操作表示部３５を操作することによって行われる。尚、フィールド機器１１の設定内容を修正する必要が無い場合には、この作業は省略される。

【0071】

次に、設定装置１７の格納部３３に格納された各データベースの情報と、フィールド機器１１の設定内容（或いは、確認指示により確認された内容）との差異の有無が制御処理部３４で判断される（工程Ｓ１９）。差異があると判断された場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、その差異の発生が操作表示部３５に表示され（工程Ｓ２０）、一連の処理が終了する。尚、上記の差異が発生した場合には、設定装置１７がエンジニアリング端末１５に接続された後に、差異が発生した旨がエンジニアリング端末１５に通知されるようにしても良い。

【0072】

これに対し、上記の差異が無いと判断された場合（工程Ｓ１９の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、コントローラ１３で用いられるＩ／ＯタグＴ２（図４（ｂ）参照）と、Ｉ／Ｏモジュール１２のＩ／ＯポートＰの各々に設定されたＩ／ＯタグＴ１とを対応付ける処理がＩ／Ｏタグ結合部３４ｄで行われる（工程Ｓ２１）。具体的には、図４に示す、Ｉ／ＯリストＬ１，Ｌ２に含まれる「Ｐ＆ＩＤタグ」を基準としてＩ／ＯタグＴ１，Ｔ２の対応付けを行う。

【0073】

図７は、本発明の一実施形態による設定装置で行われるＩ／Ｏタグの対応付けを説明するための図である。図７において、符号Ｒ１が付された矩形部分は、図４（ａ）に示すＩ／ＯリストＬ１を用いて各種設定が行われたＩ／Ｏモジュール１２を表している。また符号Ｒ２が付された矩形部分は、図４（ｂ）に示すＩ／ＯリストＬ２を用いて設計されたコントローラ１３を表している。

【0074】

図４（ａ）に示すＩ／ＯリストＬ１では、“ＴＩ１００”，“ＦＩ２００”，“ＦＯ３００”なる「Ｐ＆ＩＤタグ」には、“Ｉ／Ｏ−１”，“Ｉ／Ｏ−２”，“Ｉ／Ｏ−３”なるＩ／ＯタグＴ１がそれぞれ対応付けられている。また、図４（ｂ）に示すＩ／ＯリストＬ２では、“ＴＩ１００”，“ＦＩ２００”，“ＦＯ３００”なる「Ｐ＆ＩＤタグ」には、“Ｉ／Ｏ−Ａ”，“Ｉ／Ｏ−Ｂ”，“Ｉ／Ｏ−Ｃ”なるＩ／ＯタグＴ２がそれぞれ対応付けられている。

【0075】

このため、Ｉ／Ｏタグ結合部３４ｄは、「Ｐ＆ＩＤタグ」を基準として、図７に示す通り、“Ｉ／Ｏ−１”なるＩ／ＯタグＴ１と“Ｉ／Ｏ−Ａ”なるＩ／ＯタグＴ２との対応付けを行う。同様に、“Ｉ／Ｏ−２”なるＩ／ＯタグＴ１と“Ｉ／Ｏ−Ｂ”なるＩ／ＯタグＴ２との対応付けを行い、“Ｉ／Ｏ−３”なるＩ／ＯタグＴ１と“Ｉ／Ｏ−Ｃ”なるＩ／ＯタグＴ２との対応付けを行う。このような対応付けを行うことで、Ｉ／ＯリストＬ１の入出力情報Ｊ１と、Ｉ／ＯリストＬ２の入出力情報Ｊ２とが結合され、これによりコントローラ１３が、Ｉ／Ｏモジュール１２を介してフィールド機器１１を制御することが可能になる。

【0076】

以上の作業が終了すると、設定装置１７がＩ／Ｏモジュール１２から取り外され（工程Ｓ２２）、図６に示す一連の作業が終了する。尚、図６に示す作業が終了すると、設定が完了したＩ／Ｏモジュール１２がコントローラ１３に接続される（図５中の工程Ｓ５４）。尚、ここでは、コントローラ１３がＩ／Ｏモジュール１２に接続されているが、設定装置１７はＩ／Ｏモジュール１２に接続されていない。このため、Ｉ／Ｏモジュール１２では、切替部２８によって、スイッチ２６が閉状態に設定され、スイッチ２７が開状態に設定される。

【0077】

そして、Ｉ／Ｏモジュール１２と操作監視端末１４との間で信号の送受信が正常に行われるか否かの確認（図５中の工程Ｓ５５）、及びフィールド機器１１と操作監視端末１４との間で信号の送受信が正常に行われるか否かの確認（図５中の工程Ｓ５６）が行われる。その後、プロセス制御システム１の試運転が行われて、本稼働に移行する（図５中の工程Ｓ７）。

【0078】

以上の通り、本実施形態では、複数のフィールド機器１１をコントローラ１３に接続するＩ／Ｏモジュール１２に、設定装置１７の接続を可能にする設定装置接続用インターフェイス２３を設け、設定装置接続用インターフェイス２３を介して入力される設定装置１７からの設定指示に基づき、Ｉ／ＯポートＰの各々にＩ／ＯタグＴ１を設定するようにしている。そして、設定装置１７からの設定指示に基づき、Ｉ／ＯタグＴ１を用いてＩ／ＯポートＰの入出力に係る設定を行うとともに、Ｉ／ＯタグＴ１を用いてフィールド機器１１の設定等を行うようにしている。これにより、Ｉ／Ｏモジュール１２がコントローラ１３に接続されていない状態であっても、フィールド機器１１及びＩ／Ｏモジュール１２に対する設定や調整、及びフィールド機器１１とＩ／Ｏモジュール１２との間の接続試験等が可能である。

【0079】

また、本実施形態では、上記のＩ／ＯタグＴ１とは異なるＩ／ＯタグＴ２を用いてコントローラ１３で用いられる制御プログラムの設計や設定を行い、Ｉ／Ｏモジュール１２のＩ／ＯポートＰに設定されたＩ／ＯタグＴ１と、コントローラ１３の設計に用いられたＩ／ＯタグＴ２との対応付けを設定装置１７により行うようにしている。このため、フィールド機器１１及びＩ／Ｏモジュール１２についての現地受入検査（ＳＡＴ）（図５中の工程Ｓ３）と、コントローラ１３についての工場内立会検査（ＦＡＴ）（図５中の工程Ｓ４）とを並列して行うことができる。尚、コントローラ１３についての現地受入検査（ＳＡＴ）（図５中の工程Ｓ５）の一部も並列して行うことができる。

【0080】

これにより、工場内立会検査（ＦＡＴ）、現地受入検査（ＳＡＴ）、及び総合確認試験（ＳＩＴ）に要する時間を短縮することができ、その結果としてプロセス制御システム１を含めたプラントの本稼働を早めることができる。つまり、従来よりもプロセス制御システムの構築に要する時間を短縮することができる。尚、プラントの規模にも依存するが、上述した３つの工程（工場内立会検査（ＦＡＴ）、現地受入検査（ＳＡＴ）、及び総合確認試験（ＳＩＴ））を完了するのに要する時間を１ヶ月程度短縮することが可能である。

【0081】

以上、本発明の一実施形態によるＩ／Ｏモジュール、設定装置、及びプロセス制御システムの構築方法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、上記実施形態においては、理解を容易にするために、Ｉ／Ｏモジュール１２の３つのインターフェイス（Ｉ／Ｏポートインターフェイス２１、制御層インターフェイス２２、設定装置接続用インターフェイス２３）を明示的に分けて説明した。しかしながら、これらは物理的に同一のインターフェイスで実現されていても良い。但し、セキュリティ上の問題から、プロトコル、アクセス権等で論理的に分離されているのが望ましい。これは、設定装置１７の上位層インターフェイス３１及び下位層インターフェイス３２についても同様である。

【0082】

また、図６に示す一連の作業を自動化するようにしても良い。具体的には、エンジニアリング端末１５から得られるＩ／ＯリストＬ１，Ｌ２を用いて、フィールド機器１１及びＩ／Ｏモジュール１２について実施すべき検査、設定、及び検証の項目のリストを設定装置１７に予め用意する。そして、例えば、チェック部３４ｃが、この項目のリストを参照して、フィールド機器１１及びＩ／Ｏモジュール１２の検査、設定、検証等の良否判断を順次行うとともに、その進捗状況を順次確認し、その判断結果や進捗状況を示す情報を、ステータスとして時間情報を付与した上で履歴データベースＤＢ２に順次格納する。尚、履歴データベースＤＢ２に格納される情報には、コメント等を付与できるようにするのが好ましい。

【0083】

そして、複数の設定装置１７の履歴データベースＤＢ２に格納された情報を、エンジニアリング端末１５に集約すれば、全体（或いは、対象範囲内）の検査、設定、検証等の進捗情報を把握することができる。ここで、エンジニアリング端末１５に集約する情報は、ステータスの変化があった分のみに限定するのが、通信状況や処理不可を低減する上で好ましい。また、各フィールド機器１１の詳細なステータスのとりまとめは設定装置１７内で行い、エンジニアリング端末１５には概要のステータスのみを通知しても良い。

【0084】

ここで、ステータスの変化を検出する際には、データを変更した時間を示す時間情報を有することにより、設定値が誤って過去に設定された設定値に変更されてしまう事態等を防止することができる。尚、上記の進捗情報は、作業者、管理者等にメールで通知しても良い。また、検査、検証等の完了時には、フィールド機器１１等の試験結果（例えば、測定誤差等）を、設定装置１７内に保存したり、エンジニアリング端末１５に通知したりするようにしても良い。

【0085】

また、Ｉ／Ｏタグ結合部３４ｄでの処理が実行される前に、エンジニアリング端末１５にて、当初設計情報と設定装置１７の有する現場情報の差分を確認（必要に応じて修正）し、確認後にＩ／Ｏタグ結合部３４ｄでの処理を実行するようにしても良い。尚、検査、設定、検証結果等についての報告用ドキュメント作成及び発行機能を設定装置１７又はエンジニアリング端末１５に保たせても良い。

【符号の説明】

【0086】

１ プロセス制御システム
１１ フィールド機器
１２ Ｉ／Ｏモジュール
１３ コントローラ
１５ エンジニアリング端末
１７ 設定装置
２１ Ｉ／Ｏポートインターフェイス
２２ 制御層インターフェイス
２３ 設定装置接続用インターフェイス
２４ 機器設定部
２５ 試験部
２６，２７ スイッチ
２８ 切替部
３１ 上位層インターフェイス
３２ 下位層居インターフェイス
３３ 格納部
３４ａ 設定指示部
３４ｄ Ｉ／Ｏタグ結合部
ＤＢ２ 履歴データベース
ＤＢ３ チェックリストデータベース
Ｊ１，Ｊ２ 入出力情報
Ｌ１，Ｌ２ Ｉ／Ｏリスト
Ｍ メモリ
Ｐ Ｉ／Ｏポート
Ｔ１，Ｔ２ Ｉ／Ｏタグ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】