本发明涉及i/o模块、设定装置、以及过程控制系统的构建方法。
本申请基于2014年10月21日向日本申请的特愿2014-214364号而主张优先权，并在这里引用其内容。
背景技术
当前，在车间、工厂等中构建有对工业过程中的各种状态量(例如压力、温度、流量等)进行控制的过程控制系统，实现高级的自动操作。这种过程控制系统为将一般被称为现场(field)仪器的现场设备(测定器、操作器)经由i/o模块而与控制器连接的结构，控制器根据测定器(例如传感器)的测定结果对操作器(例如致动器)进行控制，由此控制上述的各种状态量。
大致经历下面的3个检查·试验的工序而构建这种过程控制系统。
(1)工厂内验收检查(fat：factoryacceptancetest)
其是在构成过程控制系统的各种仪器(上述的现场仪器、i/o模块、控制器等)从工厂出货之前所进行的针对硬件、软件的验收检查。
(2)现场接收检查(sat：siteacceptancetest)
其是确认纳入到车间等中的上述各种仪器是否具有要求的功能、性能等的检查。具体而言，进行上述的各种仪器的安装、设置以及布线，进行是否正确地进行了连接的检查、各种仪器的设定、调整、以及i/o模块和现场仪器之间的信号检查等。
(3)综合确认试验(sit：systemintegrationtest)
其是确认在车间等中构建的过程控制系统整体上是否按照设计而协同地进行动作的试验。具体而言，进行设置于控制器的上位处的监视操作终端和i/o模块之间的信号检查、以及监视操作终端和现场仪器之间的信号检查等。
如果以上工序结束，则进行在车间等中构建的过程控制系统的试运转，如果试运转正常结束，则进入正式运转。此外，下面的专利文献1中公开有下述技术，即，利用设置于控制器的上位处的仪器监视单元，能够简单地进行现场仪器的闭合状态、调试以及动作状态(模拟输入输出)的检查、以及检查的进度状况的确认。
专利文献1：日本特开2012-208694号公报
但是，在上述的工厂内验收检查(fat)中，在对过程控制系统中所使用的控制程序进行设计时决定控制器和现场仪器之间的路径。另外，在上述的现场接收检查(sat)中所进行的布线作业、以及是否正确地进行了连接的确认作业，沿着在工厂内验收检查(fat)中对控制程序进行设计时所决定的路径而进行。因此，以往存在下述问题，即，需要按顺序实施上述的工厂内验收检查(fat)、现场接收检查(sat)、以及综合确认试验(sit)，过程控制系统的构建需要很长时间。
此外，还依赖于车间的规模，从车间设计(包含应当构建的过程控制系统的车间的规格设计)完毕起直至包含过程控制系统的车间的正式运转开始为止，需要1～2年左右的时间。另外，为了使上述的3个工序(工厂内验收检查(fat)、现场接收检查(sat)、以及综合确认试验(sit))完毕，需要3个月左右的时间。
这里，针对与控制器相比设置为上位装置的装置的设定，以与过程控制相关的逻辑方面的设定为主。与此相对，现场仪器、i/o模块等的仪器的设定、确认，以测定范围的设定、该测定范围内的测定/动作精度确认等的物理方面的设定为主。因此，可以认为，如果能够并行地进行这些设定，则能够缩短上述的3个工序所需的时间，能够与其缩短的时间相应地使包含过程控制系统的车间的正式运转提前。
技术实现要素：
本发明就是鉴于上述情形而提出的，其目的在于，提供与当前相比能够缩短过程控制系统的构建所需的时间的i/o模块、设定装置、以及过程控制系统的构建方法。
为了解决上述课题，本发明的i/o模块具有：第1接口(21)，其具有与现场仪器(11)连接的多个连接部(p)；以及第2接口(22)，其与对所述现场仪器进行控制的控制器(13)连接，所述i/o模块(12)将多个所述现场仪器与所述控制器连接，所述i/o模块(12)的特征在于，具有：第3接口(23)，其与外部的设定装置(17)连接；以及设定部(24)，其基于经由所述第3接口而输入的来自所述设定装置的设定指示，对设置于所述第1接口处的所述连接部，分别设定在逻辑方面分别识别所述连接部的标签信息(t1)。
另外，本发明的i/o模块的特征在于，所述设定部基于经由所述第3接口而输入的来自所述设定装置的设定指示，使用所述标签信息，进行与所述连接部的输入输出相关的设定。
另外，本发明的i/o模块的特征在于，所述连接部基于来自所述设定装置的设定指示，进行从所述现场仪器的模拟信号的输入、向所述现场仪器的模拟信号的输出、从所述现场仪器的数字信号的输入、以及向所述现场仪器的数字信号的输出中的某一个。
另外，本发明的i/o模块的特征在于，所述设定部基于经由所述第3接口而输入的来自所述设定装置的设定指示，使用所述标签信息，对与进行了设定的所述连接部连接的所述现场仪器进行设定。
另外，本发明的i/o模块的特征在于，具有试验部(25)，该试验部(25)基于经由所述第3接口而输入的来自所述设定装置的确认指示，使用所述标签信息，对进行了设定的所述现场仪器的状态进行确认。
另外，本发明的i/o模块的特征在于，具有切断部(26、27、28)，它们基于经由所述第2接口而输入的来自所述控制器的指示、或者经由所述第3接口而输入的来自所述设定装置的指示，将经由所述第3接口而输入的来自所述设定装置的指示、或者经由所述第2接口而输入的来自所述控制器的指示切断。
或者，本发明的i/o模块的特征在于，具有：第1开关(26)，其使所述第2接口和所述设定部及所述试验部之间形成为断开状态或者闭合状态；第2开关(27)，其使所述第3接口和所述设定部及所述试验部之间形成为断开状态或者闭合状态；以及开闭设定部(28)，其基于经由所述第2接口而输入的来自所述控制器的指示、或者经由所述第3接口而输入的来自所述设定装置的指示，将所述第1、第2开关中的某一者设定为闭合状态，将另一者设定为断开状态。
另外，本发明的i/o模块特征在于，具有存储部(m)，该存储部(m)存储对所述连接部分别设定的所述标签信息。
本发明的设定装置是与上述的任意方案所记载的i/o模块(12)连接的设定装置(17)，其特征在于，具有：下位接口(32)，其与所述i/o模块的所述第3接口连接；储存部(33)，其对与所述现场仪器和所述i/o模块之间的输入输出相关的设定信息(l1、l2)进行储存；以及指示部(34a)，其使用储存于所述储存部中的所述设定信息，经由所述下位接口，进行针对所述i/o模块以及所述现场仪器的至少一者的所述设定指示。
另外，本发明的设定装置的特征在于，具有检查部(34c)，其经由所述下位接口，对与所述i/o模块连接的所述现场仪器的状态进行确认。
另外，本发明的设定装置的特征在于，所述储存部储存有规定针对所述现场仪器应当确认的项目及流程的检查信息(db3)，所述检查部基于储存于所述储存部中的所述检查信息，对所述现场仪器的状态进行确认。
另外，本发明的设定装置的特征在于，所述检查部将对确认信息追加了时刻信息的信息，作为履历信息(db2)而储存于所述储存部中，其中，该确认信息是通过对所述现场仪器的状态进行确认而获得的，该时刻信息表示进行所述现场仪器的状态的确认的时刻。
另外，本发明的设定装置的特征在于，所述检查部对进度信息进行显示或者向外部进行通知，其中，该进度信息表示所述现场仪器的状态的确认状况。
另外，本发明的设定装置的特征在于，所述设定信息包含：第1设定信息(l1)，其使得对在所述i/o模块的所述第1接口处设置所述连接部分别设定的所述标签信息(t1)、和与所述连接部连接的所述现场仪器中的输入输出信息(j1)相关联；以及第2设定信息(l2)，其使得为了在逻辑方面分别识别所述连接部而在所述控制器中使用的标签信息(t2)、和所述连接部中的输入输出信息(j2)相关联。
另外，本发明的设定装置的特征在于，具有结合部(34d)，该结合部(34d)进行所述第1设定信息中包含的所述标签信息、和第2设定信息中包含的所述标签信息之间的关联，使所述连接部中的输入输出信息和所述现场仪器中的输入输出信息相结合。
另外，本发明的设定装置的特征在于，具有与上位装置(15)或者离线的装置连接的上位接口(31)，从所述上位装置经由所述上位接口而获得在所述储存部中储存的所述设定信息。
本发明的过程控制系统的构建方法是进行工业过程的控制的过程控制系统(1)的构建方法，其特征在于，具有第1工序(s32、s33、s35)，在该工序中，将上述任意方案所记载的i/o模块和所述现场仪器设置于现场并进行布线，利用与所述i/o模块连接的所述设定装置，进行所述i/o模块及所述现场仪器的设定。
另外，本发明的过程控制系统的构建方法的特征在于，所述第1工序是下述工序，即，将所述设定装置与连接有所述现场仪器的多个所述i/o模块分别连接，多个并行或者单独地进行多个所述i/o模块及所述现场仪器的设定。
另外，本发明的过程控制系统的构建方法的特征在于，具有：第2工序(s41)，在该工序中，相对于所述第1工序独立地，使用在逻辑方面分别识别在所述i/o模块的所述第1接口处设置的所述连接部的标签信息(t2)，进行控制所述现场仪器的所述控制器的设计；以及第3工序(s52、s54、s55、s61)，在该工序中，将在所述第2工序中设计的所述控制器设置于所述现场并将其与所述i/o模块连接，进行在所述控制器中使用的标签信息(t2)、和在所述i/o模块中设定的标签信息(t1)的关联，进行所述过程控制系统的试验。
发明的效果
根据本发明，基于经由i/o模块的第3接口而输入的来自设定装置的设定指示，对在i/o模块的第1接口处设置的连接部分别设定在逻辑方面识别连接部各自的标签信息。因此，基于来自设定装置的设定指示，使用对连接部设定的标签信息，能够进行与i/o模块的输入输出相关的设定、针对现场仪器的设定。由此，即使在控制器不与i/o模块连接的状态，也能够进行针对现场仪器及i/o模块的设定等。其结果，能够并行地进行针对现场仪器及i/o模块的设定等和控制器的设计，因此具有下述效果，即，与当前相比能够缩短过程控制系统的构建所需的时间。
附图说明
图1是表示过程控制系统的整体结构的框图。
图2是表示本发明的一个实施方式所涉及的i/o模块的要部结构的框图。
图3是表示本发明的一个实施方式所涉及的设定装置的要部结构的框图。
图4a、图4b是表示在本发明的一个实施方式所涉及的设定装置中使用的i/o列表的一个例子的图。
图5是表示构建图1所示的过程控制系统的大体的流程的流程图。
图6是表示利用本发明的一个实施方式所涉及的设定装置而进行的各种设定的作业流程的流程图。
图7是用于对在本发明的一个实施方式所涉及的设定装置中进行的i/o标签的关联进行说明的图。
标号的说明
1过程控制系统、11现场仪器、12i/o模块、13控制器、15工程终端、17设定装置、21i/o端口接口、22控制层接口、23设定装置连接用接口、24仪器设定部、25试验部、26、27开关、28切换部、31上位层接口、3下位层接口、33储存部、34a设定指示部、34di/o标签结合部、db2履历数据库、db3检查列表数据库、j1、j2输入输出信息、l1、l2i/o列表、m存储器、pi/o端口、t1、t2i/o标签。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的一个实施方式所涉及的i/o模块、设定装置、以及过程控制系统的构建方法进行详细说明。
[过程控制系统]
图1是表示过程控制系统的整体结构的框图。如图1所示，过程控制系统1具有现场仪器11、i/o模块12、控制器13、操作监视终端14、工程终端15、以及仪表数据库16，控制器13根据来自操作监视终端14的指示等对现场仪器11进行控制，由此进行在车间(省略图示)中实现的工业过程的控制。此外，一边利用设定装置17进行针对i/o模块12及现场仪器11的各种设定一边构建过程控制系统1，后文中对此进行详细叙述。
这里，现场仪器11和i/o模块12由传送线c1连接，i/o模块12和控制器13由线缆c2连接。另外，控制器13、操作监视终端14、工程终端15、以及仪表数据库16与控制网络n连接。此外，控制网络n例如是将车间的现场和监视室之间连接的网络。
现场仪器11例如是流量计、温度传感器等传感器仪器、流量控制阀、开闭阀等阀仪器、风扇或电动机等的致动器仪器、其他设置于车间现场的仪器。此外，在本实施方式中，为了容易理解，举出应当控制的工业过程中的状态量为流体的流量的情况为例进行说明。因此，在图1中，示出设置于车间的多个现场仪器11中的、对流体的流量进行测定的1个传感器仪器11a和对流体的流量进行控制(操作)的1个阀仪器11b。
i/o模块12设置于现场仪器11和控制器13之间，能够与多个现场仪器11连接，对在连接后的现场仪器11和控制器13之间输入输出的信号进行处理。例如，进行下述处理，即，将从现场仪器11获得的信号变换为控制器13能够接收的信号。该i/o模块12将多个现场仪器11与控制器13连接，还能够将其称为对在现场仪器11中输入输出的信号和在控制器13中输入输出的信号进行中继的模块。此外，后文中对i/o模块12进行详细叙述。
控制器13根据来自操作监视终端14的指示等而与现场仪器11之间进行通信，由此进行现场仪器11的控制。具体而言，控制器13获取由某个现场仪器11(例如传感器仪器11a)测定出的过程值，运算并发送其他现场仪器11(例如阀仪器11b)的操作量，由此控制其他现场仪器11(例如阀仪器11b)。
操作监视终端14例如是由车间的操作人员操作而用于过程的监视的终端。具体而言，操作监视终端14从控制器13获取现场仪器11的输入输出数据，将构成过程控制系统1的现场仪器11、控制器13的动作转递给操作人员，并基于操作人员的指示而进行控制器13的控制。
工程终端15基于储存于仪表数据库16的设计信息(包含过程控制系统1在内的车间的设计信息)，生成应当对现场仪器11、i/o模块12、以及控制器13设定的信息。作为利用该工程终端15而生成的信息，能够举出与现场仪器11和i/o模块12之间的输入输出相关的信息即i/o列表l1、l2(设定信息：后文中进行详细叙述)。仪表数据库16对由工程终端15参照的上述设计信息进行储存。
设定装置17是用于在构建过程控制系统1时，利用从工程终端15获得的i/o列表l1、l2而进行针对现场仪器11及i/o模块12的各种设定的装置。在本实施方式中，通过使用设定装置17，即使在控制器13未与i/o模块12连接的状态下，也能够进行针对现场仪器11及i/o模块12的设定、调整、以及现场仪器11和i/o模块12之间的连接试验等。此外，后文中对设定装置17进行详细叙述。
[i/o模块]
图2是表示本发明的一个实施方式所涉及的i/o模块的要部结构的框图。如图2所示，i/o模块12具有i/o端口接口21(第1接口)、控制层接口22(第2接口)、设定装置连接用接口23(第3接口)、仪器设定部24(设定部)、试验部25、开关26(切断部、第1开关)、开关27(切断部、第2开关)、以及切换部28(切断部、开闭设定部)。
i/o端口接口21具有与现场仪器11连接的多个i/o端口p(连接部)，与连接于i/o端口p的现场仪器11之间进行各种信号的收发。该i/o端口接口21具有存储器m(存储部)，该存储器m对基于设定装置17的指示并利用仪器设定部24而对每一个i/o端口p设定的i/o标签t1(标签信息)进行存储。
这里，i/o端口p能够进行从现场仪器11的模拟信号的输入、向现场仪器11的模拟信号的输出、从现场仪器11的数字信号的输入(离散输入)、以及向现场仪器11的数字信号的输出(离散输出)。基于设定装置17的指示并利用仪器设定部24而设定使i/o端口p进行上述的输入输出中的哪一个。
控制层接口22与线缆c2连接，与设置于控制层的控制器13之间进行经由线缆c2的各种信号的收发。设定装置连接用接口23和通过未图示的连接线缆、或者通过无线连接的方式而连接的设定装置17之间进行各种信号的收发。作为该设定装置连接用接口23，例如能够使用usb(universalserialbus)、以太网(注册商标)等的有线接口、或者依照wi-fi(注册商标)、bluetooth(注册商标)等无线通信标准进行无线通信的无线接口。
仪器设定部24基于经由设定装置连接用接口23而输入的来自设定装置17的设定指示、或者经由控制层接口22而输入的来自控制器13的设定指示，进行针对i/o端口接口21的各种设定、以及针对现场仪器11的各种设定。例如，仪器设定部24基于经由设定装置连接用接口23而输入的来自设定装置17的设定指示，对每一个i/o端口p设定i/o标签t1。
另外，仪器设定部24基于经由设定装置连接用接口23而输入的来自设定装置17的设定指示，利用上述的i/o标签t1进行与i/o端口p的输入输出相关的设定。具体而言，仪器设定部24针对每一个i/o端口p而设定进行从现场仪器11的模拟信号的输入、向现场仪器11的模拟信号的输出、从现场仪器11的数字信号的输入、以及向现场仪器11的数字信号的输出中的任一个。
另外，仪器设定部24基于经由设定装置连接用接口23而输入的来自设定装置17的设定指示，利用上述的i/o标签t1而对与进行了上述设定的i/o端口p连接的现场仪器11进行设定。此外，针对现场仪器11所进行的设定，例如能够举出每一个现场仪器11所固有的地址(仪器地址)的设定、每一个现场仪器11所固有的动作条件的设定等。
试验部25在经由设定装置连接用接口23而输入有来自设定装置17的确认指示的情况下、或者在经由控制层接口22而输入有来自控制器13的确认指示的情况下，进行i/o端口p以及现场仪器11的状态的确认试验。例如，试验部25进行下述确认试验，即，确认是否正常地进行了与i/o端口p的输入输出相关的设定、或者是否正常地进行了i/o端口p和现场仪器11之间的连接等。
此外，i/o端口p及现场仪器11的状态的确认试验有时还以设定装置17为主体而进行，后文中对此进行详细叙述。这样，在设定装置17成为主体的情况下，试验部25本身不进行确认试验，仅进行在设定装置17和i/o端口接口21之间发送接收的各种信号的中继。例如，存在下述情况，即，将来自设定装置17的试验信号输出至i/o端口接口21，将表示在i/o端口接口21获得的确认试验的结果的信号输出至与设定装置17连接的设定装置连接用接口23。
开关26根据来自切换部28的指示，使控制层接口22和仪器设定部24及试验部25之间形成为断开状态或者闭合状态。开关27根据来自切换部28的指示，使设定装置连接用接口23和仪器设定部24及试验部25之间形成为断开状态或者闭合状态。此外，这些开关26、27可以是机械式的开关，也可以是通过软件而实现的开关。
切换部28基于经由控制层接口22而输入的来自控制器13的指示、或者经由设定装置连接用接口而输入的来自设定装置17的指示，将开关26、27的任一者设定为闭合状态、且将另一者设定为断开状态。即，这些开关26、27及切换部28，对经由控制层接口22而输入的来自控制器13的指示、和经由设定装置连接用接口23而输入的来自设定装置17的指示进行排他性的切断。
即，基于经由控制层接口22而输入的来自控制器13的指示，将经由设定装置连接用接口23而输入的来自设定装置17的指示切断。或者，基于经由设定装置连接用接口23而输入的来自设定装置17的指示，将经由控制层接口22而输入的来自控制器13的指示切断。这样实施是为了不使来自控制器13的指示以及来自设定装置17的指示中的任一者对另一者造成影响。
[设定装置]
图3是表示本发明的一个实施方式所涉及的设定装置的要部结构的框图。如图3所示，设定装置17具有上位层接口31(上位接口)、下位层接口32(下位接口)、储存部33、控制处理部34、以及操作显示部35。这种设定装置例如由台式或者笔记本式的个人计算机实现。
上位层接口31与相对于控制器13位于上位处的工程终端15(上位装置)连接，与工程终端15之间进行各种信息的收发。例如，从工程终端15接受与现场仪器11和i/o模块12之间的输入输出相关的信息即i/o列表l1、l2(参照图1)。此外，上位层接口31可以与工程终端15直接连接，也可以经由控制网络n而间接地与工程终端15连接。另外，上位层接口31可以与处于离线状态的工程终端连接。
下位层接口32与i/o模块12的设定装置连接用接口23连接，和i/o模块12之间进行各种信息的收发。作为该下位层接口32，能够与上述的设置于i/o模块12的设定装置连接用接口23同样地使用有线接口、无线接口。
储存部33例如具有硬盘等外部存储装置，对仪器列表映射数据库db1、履历数据库db2(履历信息)、以及检查列表数据库db3(检查信息)进行储存。这里，仪器列表映射数据库db1是对针对现场仪器11及i/o模块12的各种设定值(设计上的设定值以及实际的设定值)、表示现场仪器11及i/o模块12的布线的布线信息、表示位置的位置信息等进行储存的数据库。
履历数据库db2是对针对现场仪器11及i/o模块12所进行的作业的履历(使具体的作业内容和进行作业的日期时间相关联的履历)进行储存的数据库。该履历数据库db2中例如对下述信息进行储存，即，对进行i/o端口p及现场仪器11的状态的确认试验而获得的信息(确认信息)，追加有表示进行了确认试验的时刻的信息(时刻信息)的信息。
检查列表数据库db3是对规定针对现场仪器11或者i/o模块12应当确认的项目(检查项目)及流程(检查流程)的信息(检查信息)、其结果进行储存的数据库。作为上述的检查项目，该检查列表数据库db3中例如储存有“输入检查”、“输出检查”、“输入回路检查”、“输出回路检查”等。此外，上述的“输入检查”及“输出检查”是用于确认输入输出信号的种类(电流输入、脉冲输入、mv输入、热电偶输入等的区别)的项目。
控制处理部34集中控制设定装置17的动作，并进行为了进行现场仪器11及i/o模块12的各种设定所需的处理。该控制处理部34具有设定指示部34a(指示部)、设定确认部34b、检查部34c、以及i/o标签结合部34d(结合部)。设定指示部34a利用储存于储存部33中的各数据库的信息，经由下位层接口32而进行上述的针对i/o模块12及现场仪器11的设定指示。
设定确认部34b经由下位层接口32而进行上述的针对i/o模块12及现场仪器11的确认指示。另外，设定确认部34b对进行上述的确认指示而从下位层接口32获得的信息、和储存于储存部33中的各数据库的信息进行比较。并且，将其比较结果显示于操作显示部35上，或者经由上位层接口31而向工程终端15通知其比较结果。
检查部34c与i/o模块12的试验部25同样地进行i/o端口p及现场仪器11的状态的确认试验。具体而言，检查部34c基于在储存部33的检查列表数据库db3中储存的检查信息，进行i/o端口p及现场仪器11的状态的确认试验。例如，检查部34c进行下述确认试验，即，确认是否正常地进行了与i/o端口p的输入输出相关的设定、或者是否正常地进行了i/o端口p和现场仪器11之间的连接等。
另外，检查部34c将下述信息储存于履历数据库db2，即，对进行i/o端口p及现场仪器11的状态的确认试验而获得的信息(确认信息)，追加有表示进行了确认试验的时刻的信息(时刻信息)的信息。将这种信息储存于履历数据库db2中，是为了对何时针对i/o端口p及现场仪器11进行了何种确认试验、得到了何种结果进行记录。
另外，检查部34c将表示i/o端口p及现场仪器11的状态的确认试验的状况的进度信息显示于操作显示部35上，或者从上位层接口31向外部(例如工程终端15)通知所述进度信息。上述确认试验有时针对多个i/o模块12并行地进行(详情后述)。通过将进度信息显示于操作显示部35上，能够掌握针对与该设定装置17连接的i/o模块12及现场仪器11的确认试验的状况。另外，通过向外部(例如工程终端15)通知进度信息，能够掌握整体(或者对象范围内)的确认试验的状况(针对多个i/o模块12及现场仪器11的确认试验的状况)。
i/o标签结合部34d进行在控制器13中所使用的i/o标签t2(参照图4b)、和针对i/o模块12的每一个i/o端口p而设定的i/o标签t1的关联。上述i/o标签t1包含在图1所示的i/o列表l1中，上述i/o标签t2包含在图1所示的i/o列表l2中，后文中对此进行详细叙述。i/o标签结合部34d进行i/o标签t1、t2的关联，其理由在于使i/o端口p中的输入输出信息j1、和与i/o端口p连接的现场仪器11中的输入输出信息j2结合。
操作显示部35例如具有兼具显示功能和操作功能的触摸面板式的液晶显示装置，对从控制处理部34输出的各种信息进行显示，在进行针对液晶显示装置的显示面的操作的情况下，将与该操作相对应的操作信号输出至控制处理部34。此外，操作显示部35可以是例如液晶显示装置和键盘这样的显示功能和操作功能在物理方面分离的结构。
这里，对上述的i/o列表l1、l2进行说明。图4a、图4b是表示在本发明的一个实施方式所涉及的设定装置中使用的i/o列表的一个例子的图。此外，图4a是表示i/o列表l1的一个例子的图，图4b是表示i/o列表l2的一个例子的图。如图1所示，这些i/o列表l1、l2是由工程终端15基于储存于仪表数据库16中的设计信息而生成的，并被取入到设定装置17中。
如图4a所示，i/o列表l1是使得针对i/o模块12的每一个i/o端口p而设定的i/o标签t1、和与i/o端口p连接的现场仪器11中的输入输出信息j1相关联的列表。在图4a所示的例子中，作为现场仪器11中的输入输出信息j1，能够举出“p&id标签”、“i/o类型”、“通信方式”、“仪器地址”、“仪器模型名”、“信道信息”等。
“p&id标签”是在车间的配管·仪表图(p&id：pipingandinstrumentationdiagram)中，用于在逻辑方面示出设置于i/o模块12中的每一个i/o端口p的标签。“i/o类型”是表示现场仪器11的输入输出的种类(模拟信号的输入(ai)、模拟信号的输出(ao)、数字信号的输入(d1)、数字信号的输出(do)等)的信息。
“通信方式”是表示现场仪器11中所采用的通信方式的信息。在图4a所示的例子中，举例示出了使用4-20ma信号的通信方式、依照hart(注册商标)的通信方式、依照ff(基金会现场总线：foundationfieldbus(注册商标))的通信方式。“仪器地址”是表示分配给现场仪器11的地址的信息，“仪器模型名”是表示现场仪器11的形式(模型名)的信息，“信道信息”是表示现场仪器11中所使用的通信信道的信息。
如图4b所示，i/o列表l2是为了在逻辑方面识别i/o模块12的每一个i/o端口p而使得在控制器13中使用的标签信息t2、和i/o端口p中的输入输出信息j2相关联的列表。在图4b所示的例子中，作为i/o端口p中的输入输出信息j2，能够举出“p&id标签”、“仪器类型”、“i/o类型”、“范围”、“工业单位”等。
“p&id标签”及“i/o类型”与i/o列表l1的输入输出信息j1中所包含的相同。“仪器类型”是表示与i/o端口p连接的现场仪器11的功能的信息。在图4b所示的例子中，举例示出了温度测定、流量测定、流量调整等。“范围”是表示在i/o端口p处输入输出的信号的大小的范围(range)的信息。“工业单位”是表示关于在i/o端口p处输入输出的信号的单位的信息。例如，在i/o端口p处输入输出的信号是表示温度的信号的情况下，将“℃”规定为“工业单位”。
[过程控制系统的构建方法]
图5是表示构建图1所示的过程控制系统的大体的流程的流程图。如图5所示，首先进行包含应当构建的过程控制系统1的车间的规格设计即车间设计(工序s1)。接下来，进行构成根据车间设计而决定了规格的过程控制系统1的仪器(现场仪器11、i/o模块12、控制器13等)的生产(工序s2)。
接着，对生产的仪器中的、现场仪器11及i/o模块12进行现场接收检查(sat)(工序s3)。该现场接收检查(sat)在i/o模块12未与控制器13连接的状态下，利用多个设定装置17并行地(或者单独地)进行。例如，在使用n(n为大于或等于2的整数)台设定装置17的情况下，如图5所示，利用n台设定装置并行地进行。此外，有时还错开时间而单独地进行上述的现场接收检查(sat)。
具体而言，在针对现场仪器11及i/o模块12的现场接收检查(sat)中，首先形成为下述状态，即，将从工厂出货(工序s31)的现场仪器11及i/o模块12设置于现场(车间的现场)，进行布线并利用传送线c1进行连接(工序s32：第1工序)。接下来，利用设定装置17对i/o模块12(图5中标记为“iom”)设定了i/o标签t1，在此基础上，设定对i/o模块12输入输出的信号的种类(工序s33：第1工序)。接着，利用设定装置17确认(检查)是否正常地进行了现场仪器11(图5中标记为“fd”)和i/o模块12的连接(工序s34)。
接下来，利用设定装置17进行针对现场仪器11的各种设定、调整(工序s35：第1工序)。此外，针对现场仪器11所进行的设定，例如是针对每一个现场仪器11所固有的地址(仪器地址)的设定、针对每一个现场仪器11所固有的动作条件的设定等。最后，利用设定装置17确认(检查)在现场仪器11和i/o模块12之间，信号是否正常地输入输出(工序s36)。此外，后文中对利用设定装置17进行的上述设定、确认(工序s33～s36)的流程进行叙述。
另外，相对于上述的针对现场仪器11及i/o模块12的现场接收检查(sat)(工序s3)独立地进行针对控制器13的工厂内验收检查(fat)(工序s4)。具体而言，以满足根据工序s1的车间设计而决定的规格的方式，进行控制器13中所使用的控制程序的设计、设定(工序s41：第2工序)。此外，在该阶段，利用前述的i/o标签t2(参照图4b)进行控制程序的设计等。并且，如果完成了控制程序，则进行包含该控制程序在内的控制器13的检查(工序s42)。
如果针对控制器13的工厂内验收检查(fat)完毕，则相对于上述的针对现场仪器11及i/o模块12的现场接收检查(sat)(工序s3)独立地进行针对控制器13的现场接收检查(sat)(工序s5)。此外，在该现场接收检查(sat)中，从中途还进行i/o模块12与控制器13连接的状态下的检查。
具体而言，在针对控制器13的现场接收检查(sat)中，首先形成为下述状态，将从工厂出货(工序s51)的控制器13安装于现场(车间的现场)，将其与控制网络n连接(工序s52)。接下来，确认(检查)在控制器13(图5中标记为“ctl”)和操作监视终端14(图5中标记为“hmi”)之间是否正常地进行经由控制网络n的信号的发送接收(工序s53)。
接下来，形成为控制器13和i/o模块12由线缆c2连接的状态(工序s54)。这里，在工序s33中对i/o模块12的i/o端口p设定的i/o标签t1、和在工序s41中用于控制程序的设计的i/o标签t2的关联是利用设定装置17而进行的。此外，在前述的工序s34中，在现场仪器11和i/o模块12的连接等根据现场的状况而变更的情况下，将表示该变更的内容的信息从i/o模块12发送至控制器13，在控制器13内反映该信息。最后，确认(检查)在i/o模块12和操作监视终端14之间是否正常地进行经由控制器13及控制网络n的信号的发送接收(工序s55)。
如果以上工序结束，则进行下述综合确认试验(sit)，即，确认车间中构建的过程控制系统1整体是否按照设计而协同地进行动作的试验(工序s6)。具体而言，确认(检查)在现场仪器1和操作监视终端14之间是否正常地进行经由i/o模块12、控制器13以及控制网络n的信号的发送接收(工序s61)。如果以上的针对过程控制系统1的综合确认试验(sit)正常完毕，则进行车间等中所构建的过程控制系统1的试运转，如果试运转正常结束，则进入正式运转(工序s7)。
图6是表示利用本发明的一个实施方式所涉及的设定装置进行的各种设定的作业流程的流程图。如果开始进行作业，则首先将设定装置17的上位层接口31与工程终端15连接(工序s11)。此外，设定装置17可以与工程终端15直接连接，也可以经由控制网络n而间接地与工程终端15连接。
接下来，在设定装置17中获取利用工程终端15而生成的i/o列表l1、l2，将其储存于储存部33的各数据库(仪器列表映射数据库db1、履历数据库db2、以及检查列表数据库db3)(工序s12)。此外，利用工程终端15而生成的i/o列表l2(参照图4b)在图5中的工序s41中，还用于对控制器13中所使用的控制程序进行设计。
接下来，从工程终端15将设定装置17拆下(工序s13)。具体而言，在设定装置17与工程终端15直接连接的情况下，从工程终端15将其拆下，在设定装置17与工程终端15间接地连接的情况下，从控制网络n将其拆下。使拆下后的设定装置17向图5所示的工序s32中设置有现场仪器11及i/o模块12的现场移动(工序s14)。
然后，将设定装置17的下位层接口32与i/o模块12的设定装置连接用接口23连接(工序s15)。此外，这里，设定装置17与i/o模块12连接，但控制器13不与i/o模块12连接。因此，在i/o模块12中，利用切换部28将开关27设定为闭合状态，将开关26设定为断开状态。
接下来，基于来自设定装置17的设定指示，实施针对i/o模块12的设定及试验(工序s16：图5中的工序s33、s34)。具体而言，基于来自设定装置17的设定指示，利用仪器设定部24进行对每一个i/o端口p设定i/o标签t1的处理。并且，基于来自设定装置17的设定指示，利用仪器设定部24进行与使用图4a所示的i/o列表l1的i/o端口p的输入输出相关的设定。另外，基于来自设定装置17的确认指示，利用试验部25进行下述试验，即，确认i/o端口p和现场仪器11之间的连接是否正常地进行。
接着，基于来自设定装置17的设定指示，实施针对现场仪器11的设定及试验(工序s17：图5中的工序s35、s36)。具体而言，基于来自设定装置17的设定指示，利用仪器设定部24并使用图4a所示的i/o列表l1，进行设定每一个现场仪器11所固有的地址(仪器地址)的处理、设定每一个现场仪器11所固有的动作条件的处理等。另外，基于来自设定装置17的确认指示，利用试验部25进行下述确认，即，确认信号在现场仪器11和i/o模块12之间是否正常地输入输出。
如果以上作业结束，则由作业者进行根据需要而校正现场仪器11的设定内容的作业(工序s18)。该作业是为了重新调整现场仪器11的设定内容而进行的作业，通过作业者操作设定装置17的操作显示部35而进行。此外，在无需校正现场仪器11的设定内容的情况下，省略该作业。
接下来，利用控制处理部34判断在设定装置17的储存部33中储存的各数据库的信息、和现场仪器11的设定内容(或者根据确认指示而确认的内容)之间有无差异(工序s19)。在判断为存在差异的情况(判断结果为“yes”的情况)下，将该差异的产生显示于操作显示部35上(工序s20)，一系列的处理结束。此外，在产生上述差异的情况下，可以在设定装置17与工程终端15连接之后，向工程终端15通知产生了差异的情况。
与此相对，在判断为不存在上述差异的情况(工序s19的判断结果为“no”的情况)下，利用i/o标签结合部34d进行下述处理，即，使控制器13中所使用的i/o标签t2(参照图4b)、和对i/o模块12的每一个i/o端口p设定的i/o标签t1相关联(工序s21)。具体而言，以图4a、图4b所示的、i/o列表l1、l2中所包含的“p&id标签”为基准而进行i/o标签t1、t2的关联。
图7是用于对利用本发明的一个实施方式所涉及的设定装置进行的i/o标签的关联进行说明的图。在图7中，标注有标号r1的矩形部分，表示利用图4a所示的i/o列表l1进行了各种设定的i/o模块12。另外，标注有标号r2的矩形部分，表示利用图4b所示的i/o列表l2而设计的控制器13。
在图4a所示的i/o列表l1中，使“i/o-1”、“i/o-2”、“i/o-3”的i/o标签t1分别与“ti100”、“fi200”、“fo300”的“p&id标签”相关联。另外，在图4b所示的i/o列表l2中，使“i/o-a”、“i/o-b”、“i/o-c”的i/o标签t2分别与“ti100”、“fi200”、“fo300”的“p&id标签”相关联。
因此，如图7所示，i/o标签结合部34d以“p&id标签”为基准而进行“i/o-1”的i/o标签t1和“i/o-a”的i/o标签t2的关联。同样地，进行“i/o-2”的i/o标签t1和“i/o-b”的i/o标签t2的关联，进行“i/o-3”的i/o标签t1和“i/o-c”的i/o标签t2的关联。通过进行这种关联，能够将i/o列表l1的输入输出信息j1、和i/o列表l2的输入输出信息j2结合，由此控制器13能够经由i/o模块12而控制现场仪器11。
如果以上作业结束，则将设定装置17从i/o模块12拆下(工序s22)，图6所示的一系列的作业结束。此外，如果图6所示的作业结束，则设定完毕的i/o模块12与控制器13连接(图5中的工序s54)。此外，这里，控制器13与i/o模块12连接，但设定装置17未与i/o模块12连接。因此，在i/o模块12中，利用切换部28将开关26设定为闭合状态，将开关27设定为断开状态。
并且，进行在i/o模块12和操作监视终端14之间是否正常地进行信号的发送接收的确认(图5中的工序s55)、以及在现场仪器11和操作监视终端14之间是否正常地进行信号的发送接收的确认(图5中的工序s56)。然后，进行过程控制系统1的试运转，进入正式运转(图5中的工序s7)。
如上所述，在本实施方式中，在将多个现场仪器11与控制器13连接的i/o模块12中，设置有能够进行设定装置17的连接的设定装置连接用接口23，基于经由设定装置连接用接口23而输入的来自设定装置17的设定指示，对每一个i/o端口p设定i/o标签t1。并且，基于来自设定装置17的设定指示，使用i/o标签t1进行与i/o端口p的输入输出相关的设定，并使用i/o标签t1进行现场仪器11的设定等。由此，即使在i/o模块12未与控制器13连接的状态下，也能够进行针对现场仪器11及i/o模块12的设定、调整、以及现场仪器11和i/o模块12之间的连接试验等。
另外，在本实施方式中，使用与上述i/o标签t1不同的i/o标签t2进行控制器13中所使用的控制程序的设计、设定，利用设定装置17进行对i/o模块12的i/o端口p设定的i/o标签t1、和用于控制器13的设计的i/o标签t2的关联。因此，能够并行地进行针对现场仪器11及i/o模块12的现场接收检查(sat)(图5中的工序s3)、和针对控制器13的工厂内验收检查(fat)(图5中的工序s4)。此外，还能够并行地进行针对控制器13的现场接收检查(sat)(图5中的工序s5)的一部分。
由此，能够缩短工厂内验收检查(fat)、现场接收检查(sat)、以及综合确认试验(sit)所需的时间，其结果，能够使包含过程控制系统1的车间的正式运转提前。即，与以往相比能够缩短过程控制系统的构建所需的时间。此外，还依赖于车间的规模，但能够将使得上述的3个工序(工厂内验收检查(fat)、现场接收检查(sat)、以及综合确认试验(sit))完毕所需的时间缩短1个月左右。
以上对本发明的一个实施方式所涉及的i/o模块、设定装置、以及过程控制系统的构建方法进行了说明，但本发明不局限于上述实施方式，能够在本发明的范围内自由地变更。例如，在上述实施方式中，为了容易理解，明确地对i/o模块12的3个接口(i/o端口接口21、控制层接口22、设定装置连接用接口23)进行了区分说明。但是，这些接口在物理方面可以由同一接口实现。但是，从安全方面的问题考虑，优选在逻辑方面根据协议、访问权等而将它们分离。这对于设定装置17的上位层接口31及下位层接口32也一样。
另外，可以使图6所示的一系列的作业实现自动化。具体而言，使用从工程终端15获得的i/o列表l1、l2，在设定装置17中预先准备针对现场仪器11及i/o模块12而应当实施的检查、设定、以及验证的项目的列表。并且，例如，检查部34c参照该项目列表而按顺序进行现场仪器11及i/o模块12的检查、设定、验证等的优劣判断，并按顺序确认其进度状况，在添加了作为状态的时间信息的基础上，将表示其判断结果、进度状况的信息按顺序储存于履历数据库db2中。此外，优选能够对储存于履历数据库db2中的信息添加注释等。
并且，如果将在设定装置17的多个履历数据库db2中储存的信息汇集于工程终端15，则能够掌握整体(或者对象范围内)的检查、设定、验证等的进度信息。这里，汇集于工程终端15的信息仅限定于出现状态的变化的部分，但在通信状况、降低无法处理的可能性的方面是优选的。另外，可以在设定装置17内进行各现场仪器11的详细的状态的整理，向工程终端15仅通知概要的状态。
这里，在检测出状态的变化时，由于具有表示对数据进行了变更的时间的时间信息，从而能够防止设定值错误地变更为在过去所设定的设定值的事态等。此外，可以通过邮件向作业者、管理者等通知上述进度信息。另外，在检查、验证等完毕时，可以将现场仪器11等的试验结果(例如测定误差等)保存于设定装置17内，或者可以向工程终端15通知该试验结果。
另外，可以形成为，在利用i/o标签结合部34d执行处理之前，利用工程终端15确认当初的设计信息和设定装置17所具有的现场信息之间的差异(根据需要进行校正)，在确认之后利用i/o标签结合部34d执行处理。此外，可以使设定装置17或者工程终端15保持针对检查、设定、验证结果等的报告用文档制作以及发行功能。