JP3412667B2 - フィールドバスシステムのスケジューリング方法 - Google Patents
フィールドバスシステムのスケジューリング方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フィールドバスシ
ステムのエンジニアリング作業を支援するために用いら
れるフィールドバスシステムのスケジューリング方法に
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、プラントの制御には分散型制
御システムが多く用いられていた。分散型制御システム
は、操作監視ステーションと制御ステーションを通信バ
スに接続し、制御ステーションはプラントに分散配置
し、操作監視ステーションの監視の下で制御ステーショ
ンによりプラントを制御する構成をとっている。最近
は、フィールドバスを用いたプラント制御も実用化に向
けてテストされている。フィールドバスを用いたプラン
ト制御では、プラントにフィールドバスを敷設し、この
フィールドバスにフィールド機器を接続し、フィールド
機器が互いに通信をしながらプラントの制御を実行す
る。フィールドバスを用いたプラント制御では、分散型
制御システムに閉じ込められていた制御機能をフィール
ドに分散することができる。 【０００３】図１２は分散型制御システムとフィールド
バスの構成例を示した図である。図１２のＧの部分は分
散型制御システムで、Ｈの部分はフィールドバスシステ
ムである。図１２で、ＩＣＳは操作監視ステーション、
ＦＣＳは制御ステーション、１，２は通信用のバスであ
る。３は入出力カード（以下、ＩＯカードとする）であ
る。ＩＯカード３を経由してプラントに信号が入出力さ
れる。ＳＮ及びＶはＩＯカード３に接続されたセンサ及
びバルブである。センサＳＮの検出信号がＩＯカード３
に入力され、バルブＶに与える操作量がＩＯカード３か
ら出力される。４はバス２に接続されたフィールドバス
用カード、５はフィールドバス用カード４に接続された
フィールドバス、６1，６2…はフィールドバス５に接続
されたフィールド機器である。図の例ではフィールド機
器にセンサが接続されている。分散型制御システムによ
るプラント制御とフィールドバスシステムによるプラン
ト制御とはそれぞれ独立に行われる。フィールドバスシ
ステムは、制御機能をフィールドに分散することができ
る。 【０００４】図１３はフィールドバスシステムの具体的
構成例を示した図である。図１３で図１２と同一のもの
は同一符号を付ける。フィールド機器６1にはアナログ
入力を行うファンクションブロックＢ１が設けられてい
る。フィールド機器６2には、ＰＩＤ演算を行うファン
クションブロックＢ２、アナログ出力を行うファンクシ
ョンブロックＢ３が設けられている。２つのフィールド
機器６1，６2が持つファンクションブロックＢ１〜Ｂ３
を組み合わせて制御系を構築する。 【０００５】図１４は構築された制御系の構成イメージ
を示した図である。この制御系はフィードバック制御を
行う制御ループである。このような制御系では、異なる
フィールド機器にあるファンクションブロック間の信号
伝達は、フィールド機器間の通信により実現する。例え
ば、ファンクションブロックＢ１からＢ２への信号伝達
は、フィールド機器６1と６2の間の通信により実現す
る。このようにフィールドバスシステムでは異なるフィ
ールド機器をまたいでファンクションブロックを接続
し、制御系を構築している。従って、フィールドバスシ
ステムにおける制御が正しく実行されるには、フィール
ド機器間の通信が効率良く行われる必要がある。このた
めには、いつファンクションブロックが処理を実行し、
そして、その結果をいつ他のフィールド機器にあるファ
ンクションブロックに通信するのかを決定するスケジュ
ーリング作業が必要である。しかし、従来におけるフィ
ールドバスシステムではスケジューリング機能は搭載さ
れていなかった。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した問題
点を解決するためになされたものであり、１つの制御ル
ープを１つのグループとして、順次関係のあるファンク
ションブロックをグルーピングし、各グループに対して
入力から出力の方向でソーティングし、各ファンクショ
ンブロックに対して処理を実行する時刻と通信を実行す
る時刻を割り付ける手順でスケジューリングすることに
よって、フィールド機器間の通信を効率良く行い、異な
るフィールド機器にあるファンクションブロックどうし
を接続して構築した制御系が正しく制御を行うことがで
きるフィールドバスシステムのスケジューリング方法を
実現することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は次のとおりの構
成になったフィールドバスシステムのスケジューリング
方法である。プラントにフィールドバスを敷設し、この
フィールドバスにフィールド機器を接続し、制御のため
の処理を実行するファンクションブロックをフィールド
機器に搭載し、ファンクションブロックを組み合わせて
構築した制御系でプラントを制御するフィールドバスシ
ステムに適用され、スケジューリング手段により次の手
順でファンクションブロックのスケジューリングデータ
を生成することを特徴とするフィールドバスシステムの
スケジューリング方法。 （Ｓ１）スケジューリングするファンクションブロック
を抽出する工程。 （Ｓ２）スケジューリングするファンクションブロック
の順序付けを次のルールに従って行う工程。 （ａ）順次関係のあるファンクションブロックをグルー
ピングする。このとき、１つの制御ループを１つのグル
ープとする。 （ｂ）各グループに対して入力から出力の方向でソーテ
ィングする。 （Ｓ３）データベース用メモリに格納したファンクショ
ンブロックの最大処理時間を参照して各ファンクション
ブロックの処理時間を計算する工程。 （Ｓ４）結合関係にあるファンクションブロックのペア
を抽出し、入力、出力の順でファンクションブロックの
ペアを組む工程。 （Ｓ５）データベース用メモリに格納した通信に関する
パラメータを参照して通信時間を計算する工程。 （Ｓ６）グループ間に実行順序が存在する場合にのみ、
その実行順序を決定する工程。 （Ｓ７）ファンクションブロックが処理を実行する時刻
と通信を実行する時刻を割り付ける工程。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を説明
する。図１は本発明にかかる方法を実施する装置の構成
例を示した図である。図１において、１０はデータベー
ス用メモリ、２０はスケジュール作成部である。 【０００９】データベース用メモリ１０には、以下の情
報が格納されている。 ファンクションブロックの結合情報 ファンクションブロックの最大処理時間 通信に関するパラメータ値 これらの情報は、フィールドバスシステムを構築するツ
ールを用いて作成される。 【００１０】スケジュール作成部２０で、２０１はスケ
ジューリング手段で、データベース用メモリ１０に格納
されているスケジューリングに必要な情報を用いて、フ
ァンクションブロックが処理を実行するタイミングを決
定するスケジューリングデータ（このデータを処理スケ
ジューリングデータとする）、及び、ファンクションブ
ロックが通信を実行するタイミングを決定するスケジュ
ーリングデータ（このデータを通信スケジューリングデ
ータとする）を生成する。 【００１１】図２は処理スケジューリングデータのデー
タ形式の一例を示した図、図３は通信スケジューリング
データのデータ形式の一例を示した図である。図２に示
すように、処理スケジューリングデータは、開始時刻、
ブロックタグ名、処理時間のデータからなる。図３に示
すように、通信スケジューリングデータは、開始時刻、
送信元ファンクションブロックのタグ名とパラメータ
名、送信先ファンクションブロックのタグ名とパラメー
タ名、通信時間のデータからなる。 【００１２】２０２はユーザが定義するデータを入力す
るデータ入力手段である。図４はデータ入力手段２０２
からの入力データの一例を示した図である。図４に示す
ように、入力データは、バージョン名、マクロサイク
ル、時間分解能のデータからなる。２０３はメモリで、
処理スケジューリングデータ、通信スケジューリングデ
ータ及びデータ入力手段２０２の入力データが格納され
る。２０４は表示手段で、スケジューリング手段２０１
で作成した処理スケジューリングデータと通信スケジュ
ーリングデータを表示する。２０５はジェネレーション
手段で、スケジューリング手段２０１が生成したスケジ
ューリングデータを入力として、各フィールド機器に設
定するデータ形式のデータに変換するとともに、必要に
応じて新たなデータの生成を行う。 【００１３】このようにスケジューリングを行う際に、
スケジューリング手段２０１でスケジューリングデータ
を生成し、次にジェネレーション手段２０５でフィール
ド機器で扱うデータを生成するという２段階の生成工程
をとっている。これは、最初にユーザにとって分かりや
すい形式のスケジューリングデータを生成し、これを表
示手段２０４に表示することによって、ユーザがスケジ
ュールを容易に把握し、ユーザフレンドリィな操作性を
実現するためである。 【００１４】２０６は修正手段で、スケジューリング手
段２０１で生成したスケジューリングデータの修正と変
更を行う。２０７は再スケジューリング手段で、修正手
段２０６で修正した結果、スケジュールの競合が生じた
ときに、競合を解消するためにタイミングの調整を行
う。この調整は、例えば次の処理を行う。 修正または変更された要素は時間軸上の位置をそのま
まの状態にし、他の競合している要素を回避する。 修正または変更された要素を元の状態に戻す。 【００１５】２０８はグラフィカルデータ生成手段で、
スケジューリング手段２０１でスケジューリングデータ
をもとにグラフィカルにタイミング表示を行うデータを
生成する。生成したデータをもとに表示手段２０４はグ
ラフィカルなタイミング表示を行う。 【００１６】グラフィカルなタイミング表示例について
説明する。図５はフィールドバスシステムの構成例を示
した図である。図５で、６n，６n+1はフィールド機器で
ある。フィールド機器６nには、デジタル入力を行うフ
ァンクションブロックＢ１０及びアナログ入力を行うフ
ァンクションブロックＢ１１が設けられている。フィー
ルド機器６a+1には、デジタル出力を行うファンクショ
ンブロックＢ１２、ＰＩＤ演算を行うファンクションブ
ロックＢ１３、アナログ出力を行うファンクションブロ
ックＢ１４が設けられている。 【００１７】図６は図５のフィールドバスシステムにつ
いてのグラフィカルなタイミング表示例を示した図であ
る。図６で、横軸には時間軸をとっている。ＤＯ、Ｄ
Ｉ、ＡＩ、ＰＩＤ、ＡＯは、それぞれファンクションブ
ロックＢ１２、Ｂ１０、Ｂ１１、Ｂ１３、Ｂ１４に対応
する。Ｌはファンクションブロックが処理を実行する時
間、Ｍはファンクションブロックが通信を実行する時
間、Ｎは制御以外のための通信時間である。制御以外の
ための通信時間は、例えば、アラームを発生したり、ト
レンドデータを画面表示したりするのに必要な通信時間
である。図６に示すようにグラフィカルなタイミング表
示をすることによって、ユーザはフィールド機器にある
各ファンクションブロックのスケジュールを容易に把握
できる。 【００１８】本発明の動作を説明する。図７はスケジュ
ーリング作業全体の流れを示したフローチャートであ
る。フローチャートのステップ順に従って動作を説明す
る。 （Ｓ１）ＦＢＡＰ（Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｂｌｏｃｋ Ａ
ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｅｓ）構成を作成
する。ＦＢＡＰは、様々なファンクションブロックを組
み合わせて構築される制御ループ群である。図８はＦＢ
ＡＰの一例を示した図である。図８で、Ｔ１，Ｔ２はフ
ァンクションブロックＢ２と分散型制御システムにある
ファンクションブロックとを接続する接続端子である。
分散型制御システムにあるファンクションブロックから
ファンクションブロックＢ２に送信される信号は接続端
子Ｔ１を経由し、ファンクションブロックＢ２から分散
型制御システムにあるファンクションブロックに送信さ
れる信号は接続端子Ｔ２を経由する。 （Ｓ２）表示手段２０４にスケジュール作成画面を開
く。 （Ｓ３）データ入力手段２０２によりユーザが定義する
データを入力する。 （Ｓ４）スケジューリング手段２０１によりスケジュー
リングデータを生成する。 （Ｓ５）生成したスケジューリングデータを表示手段２
０４に表示する。 （Ｓ６）生成したスケジューリングデータをフィールド
機器に設定するデータ形式に変換する。 （Ｓ７）生成したスケジューリングデータが満足する結
果であるかどうかを判断する。満足する結果である場合
は、処理を終了する。 （Ｓ８）スケジューリングデータが満足する結果でない
場合は、修正手段２０６によりスケジューリングデータ
を修正する。 （Ｓ９）修正手段２０６で修正した結果、スケジュール
の競合が生じたときは、競合を解消するために再スケジ
ューリング手段２０７により再スケジューリングを行
う。 【００１９】図９はスケジューリング手段２０１がスケ
ジューリングデータを生成する手順を示したフローチャ
ートである。 （Ｓ１）スケジューリング要素を抽出する。ここでいう
スケジューリング要素はファンクションブロックであ
る。 （Ｓ２）スケジューリング要素の順序付けを行う。ここ
で、順序付けは次のルールに従って行う。 順次関係のある要素をグルーピングする。このとき、
１つの制御ループを１つのグループとする。 各グループに対して入力から出力の方向でソーティン
グする。あるいは、各グループに対して要素間を接続す
る矢印の方向でソーティングする。 バックワードパスは切り離す。 （Ｓ３）各要素の処理時間を計算する。このとき、デー
タベース用メモリ１０に格納したファンクションブロッ
クの最大処理時間を参照する。 （Ｓ４）結合関係にあるファンクションブロックのペア
を抽出する。このとき、入力、出力の順で要素（ファン
クションブロック）のペアを組む。バックワードパス
は、異なるフィールド機器間に存在している場合にのみ
抽出する。 （Ｓ５）データベース用メモリ１０に格納した通信に関
するパラメータを参照して通信時間を計算する。 （Ｓ６）グループ間に実行順序が存在する場合にのみ、
その実行順序を決定する。実行順序はユーザが決定す
る。 （Ｓ７）要素が処理を実行する時刻と通信を実行する時
刻を割り付ける。時刻の割り付けは次のルールに従って
行う。 いかなる通信も時間的な重なりを許さない。 ファンクションブロックにおける処理の実行は、フィ
ールド機器が異なる場合にのみ時間的な重なりを許す。 全ての要素及び通信の時間的な順序関係は保証され
る。 （Ｓ８）タイミング表を生成する。タイミング表は、例
えば図６に示すようなグラフィカルなタイミング表であ
る。タイミング表には、処理時間と通信時間が０である
ものは含まない。 【００２０】図１０はスケジューリング要素の抽出とソ
ーティングの処理手順を示したフローチャートである。
図１０は図９の処理Ｓ１及びＳ２の具体的手順を示した
フローチャートである。 （Ｓ１）スケジューリング要素を抽出し、要素リストＡ
に格納する。このときのスケジューリング要素は、フィ
ールド機器のファンクションブロックと分散型制御シス
テムのファンクションブロックを接続するための接続端
子である。例えば、図８の接続端子Ｔ１，Ｔ２に相当す
る。 （Ｓ２）要素があるかどうかを判別する。要素がないと
きは、処理を終了する。 （Ｓ３）要素リストＡから要素を一つ抽出する。このと
き、抽出した要素を要素リストＡから削除する。 （Ｓ４）抽出した要素（対象要素）を要素リストＢｎに
挿入する。ここで、ｎは１から始まる正の整数で、制御
ループの番号である。 （Ｓ５）対象要素の入出力側の要素を抽出し、要素リス
トＢｎに挿入する。挿入した要素は要素リストＡから削
除するとともに追加リスト１に追加する。抽出した入出
力側の要素の中で、入力側の要素は要素リストＢｎに対
して対象要素のすぐ前に挿入し、出力側の要素は要素リ
ストＢｎに対して対象要素のすぐ後ろに挿入する。この
とき、既に要素リストＢｎに存在している要素は挿入し
ない。 （Ｓ６）追加リスト１の内容を追加リスト２に格納し、
追加リスト１の内容をクリアする。 （Ｓ７）追加リスト２に要素があるかどうかを判別す
る。 （Ｓ８）要素があるときは、追加リスト２から要素（対
象要素）を抽出し、抽出した要素を追加リスト２から削
除する。 （Ｓ９）要素がないときは、次の制御ループ番号ｎ＋１
について要素リストＢｎ＋１を生成する。 上述した各リストはデータを一時格納するために設けら
れている。以下、同様な処理を繰り返す。 【００２１】図１１は要素が処理を実行する時刻と通信
を実行する時刻を割り付ける手順を示したフローチャー
トである。図１１は図９の処理Ｓ７の具体的手順を示し
たフローチャートである。図１１の処理Ｓ５及びＳ９に
おいて、重なり部の時間Ｔａｄｄは次式で与えられる。 Ｔａｄｄは＝（重なっている要素の終了時刻）−（対象
要素の開始時刻） 処理Ｓ１０では、例えば（対象要素名、開始時刻）のよ
うなリストを一時保存する。 【００２２】再スケジューリングの処理手順は図９のフ
ローチャートに示す処理手順とほとんど同じであるが、
以下の部分が異なる。図９の処理Ｓ１〜Ｓ６は、スケジ
ューリング手段２０１が生成したスケジューリングデー
タを利用する。図９の処理Ｓ７では、以下の制約が追加
される。 「固定」された要素及び通信は、スケジューリングデ
ータに記述されている時刻に割り付けられる。「固定」
された要素は、修正手段２０６により修正を施した要素
である。一旦修正を施した要素を簡単に修正すると、修
正した意味がなくなるため、「固定」された要素をこの
ように定義している。 「固定」された要素と通信が実行される前に処理され
なければならないものとが重なった場合は、再スケジュ
ーリング不可能とする。固定作業そのものが違反してい
ることになる。 【００２３】 【発明の効果】本発明では、１つの制御ループを１つの
グループとして、順次関係のあるファンクションブロッ
クをグルーピングする。各グループに対して入力から出
力の方向でソーティングする。各ファンクションブロッ
クに対して処理を実行する時刻と通信を実行する時刻を
割り付ける。このような手順でスケジューリングするこ
とによって、フィールド機器間の通信を効率良く行い、
異なるフィールド機器にあるファンクションブロックど
うしを接続して構築した制御系が正しく制御を行うこと
ができるフィールドバスシステムのスケジューリング方
法を実現した。
ステムのエンジニアリング作業を支援するために用いら
れるフィールドバスシステムのスケジューリング方法に
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、プラントの制御には分散型制
御システムが多く用いられていた。分散型制御システム
は、操作監視ステーションと制御ステーションを通信バ
スに接続し、制御ステーションはプラントに分散配置
し、操作監視ステーションの監視の下で制御ステーショ
ンによりプラントを制御する構成をとっている。最近
は、フィールドバスを用いたプラント制御も実用化に向
けてテストされている。フィールドバスを用いたプラン
ト制御では、プラントにフィールドバスを敷設し、この
フィールドバスにフィールド機器を接続し、フィールド
機器が互いに通信をしながらプラントの制御を実行す
る。フィールドバスを用いたプラント制御では、分散型
制御システムに閉じ込められていた制御機能をフィール
ドに分散することができる。 【０００３】図１２は分散型制御システムとフィールド
バスの構成例を示した図である。図１２のＧの部分は分
散型制御システムで、Ｈの部分はフィールドバスシステ
ムである。図１２で、ＩＣＳは操作監視ステーション、
ＦＣＳは制御ステーション、１，２は通信用のバスであ
る。３は入出力カード（以下、ＩＯカードとする）であ
る。ＩＯカード３を経由してプラントに信号が入出力さ
れる。ＳＮ及びＶはＩＯカード３に接続されたセンサ及
びバルブである。センサＳＮの検出信号がＩＯカード３
に入力され、バルブＶに与える操作量がＩＯカード３か
ら出力される。４はバス２に接続されたフィールドバス
用カード、５はフィールドバス用カード４に接続された
フィールドバス、６1，６2…はフィールドバス５に接続
されたフィールド機器である。図の例ではフィールド機
器にセンサが接続されている。分散型制御システムによ
るプラント制御とフィールドバスシステムによるプラン
ト制御とはそれぞれ独立に行われる。フィールドバスシ
ステムは、制御機能をフィールドに分散することができ
る。 【０００４】図１３はフィールドバスシステムの具体的
構成例を示した図である。図１３で図１２と同一のもの
は同一符号を付ける。フィールド機器６1にはアナログ
入力を行うファンクションブロックＢ１が設けられてい
る。フィールド機器６2には、ＰＩＤ演算を行うファン
クションブロックＢ２、アナログ出力を行うファンクシ
ョンブロックＢ３が設けられている。２つのフィールド
機器６1，６2が持つファンクションブロックＢ１〜Ｂ３
を組み合わせて制御系を構築する。 【０００５】図１４は構築された制御系の構成イメージ
を示した図である。この制御系はフィードバック制御を
行う制御ループである。このような制御系では、異なる
フィールド機器にあるファンクションブロック間の信号
伝達は、フィールド機器間の通信により実現する。例え
ば、ファンクションブロックＢ１からＢ２への信号伝達
は、フィールド機器６1と６2の間の通信により実現す
る。このようにフィールドバスシステムでは異なるフィ
ールド機器をまたいでファンクションブロックを接続
し、制御系を構築している。従って、フィールドバスシ
ステムにおける制御が正しく実行されるには、フィール
ド機器間の通信が効率良く行われる必要がある。このた
めには、いつファンクションブロックが処理を実行し、
そして、その結果をいつ他のフィールド機器にあるファ
ンクションブロックに通信するのかを決定するスケジュ
ーリング作業が必要である。しかし、従来におけるフィ
ールドバスシステムではスケジューリング機能は搭載さ
れていなかった。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した問題
点を解決するためになされたものであり、１つの制御ル
ープを１つのグループとして、順次関係のあるファンク
ションブロックをグルーピングし、各グループに対して
入力から出力の方向でソーティングし、各ファンクショ
ンブロックに対して処理を実行する時刻と通信を実行す
る時刻を割り付ける手順でスケジューリングすることに
よって、フィールド機器間の通信を効率良く行い、異な
るフィールド機器にあるファンクションブロックどうし
を接続して構築した制御系が正しく制御を行うことがで
きるフィールドバスシステムのスケジューリング方法を
実現することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は次のとおりの構
成になったフィールドバスシステムのスケジューリング
方法である。プラントにフィールドバスを敷設し、この
フィールドバスにフィールド機器を接続し、制御のため
の処理を実行するファンクションブロックをフィールド
機器に搭載し、ファンクションブロックを組み合わせて
構築した制御系でプラントを制御するフィールドバスシ
ステムに適用され、スケジューリング手段により次の手
順でファンクションブロックのスケジューリングデータ
を生成することを特徴とするフィールドバスシステムの
スケジューリング方法。 （Ｓ１）スケジューリングするファンクションブロック
を抽出する工程。 （Ｓ２）スケジューリングするファンクションブロック
の順序付けを次のルールに従って行う工程。 （ａ）順次関係のあるファンクションブロックをグルー
ピングする。このとき、１つの制御ループを１つのグル
ープとする。 （ｂ）各グループに対して入力から出力の方向でソーテ
ィングする。 （Ｓ３）データベース用メモリに格納したファンクショ
ンブロックの最大処理時間を参照して各ファンクション
ブロックの処理時間を計算する工程。 （Ｓ４）結合関係にあるファンクションブロックのペア
を抽出し、入力、出力の順でファンクションブロックの
ペアを組む工程。 （Ｓ５）データベース用メモリに格納した通信に関する
パラメータを参照して通信時間を計算する工程。 （Ｓ６）グループ間に実行順序が存在する場合にのみ、
その実行順序を決定する工程。 （Ｓ７）ファンクションブロックが処理を実行する時刻
と通信を実行する時刻を割り付ける工程。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を説明
する。図１は本発明にかかる方法を実施する装置の構成
例を示した図である。図１において、１０はデータベー
ス用メモリ、２０はスケジュール作成部である。 【０００９】データベース用メモリ１０には、以下の情
報が格納されている。 ファンクションブロックの結合情報 ファンクションブロックの最大処理時間 通信に関するパラメータ値 これらの情報は、フィールドバスシステムを構築するツ
ールを用いて作成される。 【００１０】スケジュール作成部２０で、２０１はスケ
ジューリング手段で、データベース用メモリ１０に格納
されているスケジューリングに必要な情報を用いて、フ
ァンクションブロックが処理を実行するタイミングを決
定するスケジューリングデータ（このデータを処理スケ
ジューリングデータとする）、及び、ファンクションブ
ロックが通信を実行するタイミングを決定するスケジュ
ーリングデータ（このデータを通信スケジューリングデ
ータとする）を生成する。 【００１１】図２は処理スケジューリングデータのデー
タ形式の一例を示した図、図３は通信スケジューリング
データのデータ形式の一例を示した図である。図２に示
すように、処理スケジューリングデータは、開始時刻、
ブロックタグ名、処理時間のデータからなる。図３に示
すように、通信スケジューリングデータは、開始時刻、
送信元ファンクションブロックのタグ名とパラメータ
名、送信先ファンクションブロックのタグ名とパラメー
タ名、通信時間のデータからなる。 【００１２】２０２はユーザが定義するデータを入力す
るデータ入力手段である。図４はデータ入力手段２０２
からの入力データの一例を示した図である。図４に示す
ように、入力データは、バージョン名、マクロサイク
ル、時間分解能のデータからなる。２０３はメモリで、
処理スケジューリングデータ、通信スケジューリングデ
ータ及びデータ入力手段２０２の入力データが格納され
る。２０４は表示手段で、スケジューリング手段２０１
で作成した処理スケジューリングデータと通信スケジュ
ーリングデータを表示する。２０５はジェネレーション
手段で、スケジューリング手段２０１が生成したスケジ
ューリングデータを入力として、各フィールド機器に設
定するデータ形式のデータに変換するとともに、必要に
応じて新たなデータの生成を行う。 【００１３】このようにスケジューリングを行う際に、
スケジューリング手段２０１でスケジューリングデータ
を生成し、次にジェネレーション手段２０５でフィール
ド機器で扱うデータを生成するという２段階の生成工程
をとっている。これは、最初にユーザにとって分かりや
すい形式のスケジューリングデータを生成し、これを表
示手段２０４に表示することによって、ユーザがスケジ
ュールを容易に把握し、ユーザフレンドリィな操作性を
実現するためである。 【００１４】２０６は修正手段で、スケジューリング手
段２０１で生成したスケジューリングデータの修正と変
更を行う。２０７は再スケジューリング手段で、修正手
段２０６で修正した結果、スケジュールの競合が生じた
ときに、競合を解消するためにタイミングの調整を行
う。この調整は、例えば次の処理を行う。 修正または変更された要素は時間軸上の位置をそのま
まの状態にし、他の競合している要素を回避する。 修正または変更された要素を元の状態に戻す。 【００１５】２０８はグラフィカルデータ生成手段で、
スケジューリング手段２０１でスケジューリングデータ
をもとにグラフィカルにタイミング表示を行うデータを
生成する。生成したデータをもとに表示手段２０４はグ
ラフィカルなタイミング表示を行う。 【００１６】グラフィカルなタイミング表示例について
説明する。図５はフィールドバスシステムの構成例を示
した図である。図５で、６n，６n+1はフィールド機器で
ある。フィールド機器６nには、デジタル入力を行うフ
ァンクションブロックＢ１０及びアナログ入力を行うフ
ァンクションブロックＢ１１が設けられている。フィー
ルド機器６a+1には、デジタル出力を行うファンクショ
ンブロックＢ１２、ＰＩＤ演算を行うファンクションブ
ロックＢ１３、アナログ出力を行うファンクションブロ
ックＢ１４が設けられている。 【００１７】図６は図５のフィールドバスシステムにつ
いてのグラフィカルなタイミング表示例を示した図であ
る。図６で、横軸には時間軸をとっている。ＤＯ、Ｄ
Ｉ、ＡＩ、ＰＩＤ、ＡＯは、それぞれファンクションブ
ロックＢ１２、Ｂ１０、Ｂ１１、Ｂ１３、Ｂ１４に対応
する。Ｌはファンクションブロックが処理を実行する時
間、Ｍはファンクションブロックが通信を実行する時
間、Ｎは制御以外のための通信時間である。制御以外の
ための通信時間は、例えば、アラームを発生したり、ト
レンドデータを画面表示したりするのに必要な通信時間
である。図６に示すようにグラフィカルなタイミング表
示をすることによって、ユーザはフィールド機器にある
各ファンクションブロックのスケジュールを容易に把握
できる。 【００１８】本発明の動作を説明する。図７はスケジュ
ーリング作業全体の流れを示したフローチャートであ
る。フローチャートのステップ順に従って動作を説明す
る。 （Ｓ１）ＦＢＡＰ（Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｂｌｏｃｋ Ａ
ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｅｓ）構成を作成
する。ＦＢＡＰは、様々なファンクションブロックを組
み合わせて構築される制御ループ群である。図８はＦＢ
ＡＰの一例を示した図である。図８で、Ｔ１，Ｔ２はフ
ァンクションブロックＢ２と分散型制御システムにある
ファンクションブロックとを接続する接続端子である。
分散型制御システムにあるファンクションブロックから
ファンクションブロックＢ２に送信される信号は接続端
子Ｔ１を経由し、ファンクションブロックＢ２から分散
型制御システムにあるファンクションブロックに送信さ
れる信号は接続端子Ｔ２を経由する。 （Ｓ２）表示手段２０４にスケジュール作成画面を開
く。 （Ｓ３）データ入力手段２０２によりユーザが定義する
データを入力する。 （Ｓ４）スケジューリング手段２０１によりスケジュー
リングデータを生成する。 （Ｓ５）生成したスケジューリングデータを表示手段２
０４に表示する。 （Ｓ６）生成したスケジューリングデータをフィールド
機器に設定するデータ形式に変換する。 （Ｓ７）生成したスケジューリングデータが満足する結
果であるかどうかを判断する。満足する結果である場合
は、処理を終了する。 （Ｓ８）スケジューリングデータが満足する結果でない
場合は、修正手段２０６によりスケジューリングデータ
を修正する。 （Ｓ９）修正手段２０６で修正した結果、スケジュール
の競合が生じたときは、競合を解消するために再スケジ
ューリング手段２０７により再スケジューリングを行
う。 【００１９】図９はスケジューリング手段２０１がスケ
ジューリングデータを生成する手順を示したフローチャ
ートである。 （Ｓ１）スケジューリング要素を抽出する。ここでいう
スケジューリング要素はファンクションブロックであ
る。 （Ｓ２）スケジューリング要素の順序付けを行う。ここ
で、順序付けは次のルールに従って行う。 順次関係のある要素をグルーピングする。このとき、
１つの制御ループを１つのグループとする。 各グループに対して入力から出力の方向でソーティン
グする。あるいは、各グループに対して要素間を接続す
る矢印の方向でソーティングする。 バックワードパスは切り離す。 （Ｓ３）各要素の処理時間を計算する。このとき、デー
タベース用メモリ１０に格納したファンクションブロッ
クの最大処理時間を参照する。 （Ｓ４）結合関係にあるファンクションブロックのペア
を抽出する。このとき、入力、出力の順で要素（ファン
クションブロック）のペアを組む。バックワードパス
は、異なるフィールド機器間に存在している場合にのみ
抽出する。 （Ｓ５）データベース用メモリ１０に格納した通信に関
するパラメータを参照して通信時間を計算する。 （Ｓ６）グループ間に実行順序が存在する場合にのみ、
その実行順序を決定する。実行順序はユーザが決定す
る。 （Ｓ７）要素が処理を実行する時刻と通信を実行する時
刻を割り付ける。時刻の割り付けは次のルールに従って
行う。 いかなる通信も時間的な重なりを許さない。 ファンクションブロックにおける処理の実行は、フィ
ールド機器が異なる場合にのみ時間的な重なりを許す。 全ての要素及び通信の時間的な順序関係は保証され
る。 （Ｓ８）タイミング表を生成する。タイミング表は、例
えば図６に示すようなグラフィカルなタイミング表であ
る。タイミング表には、処理時間と通信時間が０である
ものは含まない。 【００２０】図１０はスケジューリング要素の抽出とソ
ーティングの処理手順を示したフローチャートである。
図１０は図９の処理Ｓ１及びＳ２の具体的手順を示した
フローチャートである。 （Ｓ１）スケジューリング要素を抽出し、要素リストＡ
に格納する。このときのスケジューリング要素は、フィ
ールド機器のファンクションブロックと分散型制御シス
テムのファンクションブロックを接続するための接続端
子である。例えば、図８の接続端子Ｔ１，Ｔ２に相当す
る。 （Ｓ２）要素があるかどうかを判別する。要素がないと
きは、処理を終了する。 （Ｓ３）要素リストＡから要素を一つ抽出する。このと
き、抽出した要素を要素リストＡから削除する。 （Ｓ４）抽出した要素（対象要素）を要素リストＢｎに
挿入する。ここで、ｎは１から始まる正の整数で、制御
ループの番号である。 （Ｓ５）対象要素の入出力側の要素を抽出し、要素リス
トＢｎに挿入する。挿入した要素は要素リストＡから削
除するとともに追加リスト１に追加する。抽出した入出
力側の要素の中で、入力側の要素は要素リストＢｎに対
して対象要素のすぐ前に挿入し、出力側の要素は要素リ
ストＢｎに対して対象要素のすぐ後ろに挿入する。この
とき、既に要素リストＢｎに存在している要素は挿入し
ない。 （Ｓ６）追加リスト１の内容を追加リスト２に格納し、
追加リスト１の内容をクリアする。 （Ｓ７）追加リスト２に要素があるかどうかを判別す
る。 （Ｓ８）要素があるときは、追加リスト２から要素（対
象要素）を抽出し、抽出した要素を追加リスト２から削
除する。 （Ｓ９）要素がないときは、次の制御ループ番号ｎ＋１
について要素リストＢｎ＋１を生成する。 上述した各リストはデータを一時格納するために設けら
れている。以下、同様な処理を繰り返す。 【００２１】図１１は要素が処理を実行する時刻と通信
を実行する時刻を割り付ける手順を示したフローチャー
トである。図１１は図９の処理Ｓ７の具体的手順を示し
たフローチャートである。図１１の処理Ｓ５及びＳ９に
おいて、重なり部の時間Ｔａｄｄは次式で与えられる。 Ｔａｄｄは＝（重なっている要素の終了時刻）−（対象
要素の開始時刻） 処理Ｓ１０では、例えば（対象要素名、開始時刻）のよ
うなリストを一時保存する。 【００２２】再スケジューリングの処理手順は図９のフ
ローチャートに示す処理手順とほとんど同じであるが、
以下の部分が異なる。図９の処理Ｓ１〜Ｓ６は、スケジ
ューリング手段２０１が生成したスケジューリングデー
タを利用する。図９の処理Ｓ７では、以下の制約が追加
される。 「固定」された要素及び通信は、スケジューリングデ
ータに記述されている時刻に割り付けられる。「固定」
された要素は、修正手段２０６により修正を施した要素
である。一旦修正を施した要素を簡単に修正すると、修
正した意味がなくなるため、「固定」された要素をこの
ように定義している。 「固定」された要素と通信が実行される前に処理され
なければならないものとが重なった場合は、再スケジュ
ーリング不可能とする。固定作業そのものが違反してい
ることになる。 【００２３】 【発明の効果】本発明では、１つの制御ループを１つの
グループとして、順次関係のあるファンクションブロッ
クをグルーピングする。各グループに対して入力から出
力の方向でソーティングする。各ファンクションブロッ
クに対して処理を実行する時刻と通信を実行する時刻を
割り付ける。このような手順でスケジューリングするこ
とによって、フィールド機器間の通信を効率良く行い、
異なるフィールド機器にあるファンクションブロックど
うしを接続して構築した制御系が正しく制御を行うこと
ができるフィールドバスシステムのスケジューリング方
法を実現した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる方法を実施する装置の構成例を
示した図である。 【図２】処理スケジューリングデータのデータ形式の一
例を示した図である。 【図３】通信スケジューリングデータのデータ形式の一
例を示した図である。 【図４】データ入力手段の入力データの一例を示した図
である。 【図５】フィールドバスシステムの構成例を示した図で
ある。 【図６】グラフィカルなタイミング表示例を示した図で
ある。 【図７】本発明の動作説明図である。 【図８】ＦＢＡＰの一例を示した図である。 【図９】本発明の動作説明図である。 【図１０】本発明の動作説明図である。 【図１１】本発明の動作説明図である。 【図１２】分散型制御システムとフィールドバスの構成
例を示した図である。 【図１３】フィールドバスシステムの具体的構成例を示
した図である。 【図１４】構築された制御系の構成イメージを示した図
である。 【符号の説明】 ５ フィールドバス ６1，６2，６n，６n+1 フィールド機器 Ｂ１〜Ｂ３，Ｂ１０〜Ｂ１４ ファンクションブロック １０ データベース用メモリ ２０ スケジュール作成部 ２０１ スケジューリング手段 ２０４ 表示手段 ２０５ ジェネレーション手段
示した図である。 【図２】処理スケジューリングデータのデータ形式の一
例を示した図である。 【図３】通信スケジューリングデータのデータ形式の一
例を示した図である。 【図４】データ入力手段の入力データの一例を示した図
である。 【図５】フィールドバスシステムの構成例を示した図で
ある。 【図６】グラフィカルなタイミング表示例を示した図で
ある。 【図７】本発明の動作説明図である。 【図８】ＦＢＡＰの一例を示した図である。 【図９】本発明の動作説明図である。 【図１０】本発明の動作説明図である。 【図１１】本発明の動作説明図である。 【図１２】分散型制御システムとフィールドバスの構成
例を示した図である。 【図１３】フィールドバスシステムの具体的構成例を示
した図である。 【図１４】構築された制御系の構成イメージを示した図
である。 【符号の説明】 ５ フィールドバス ６1，６2，６n，６n+1 フィールド機器 Ｂ１〜Ｂ３，Ｂ１０〜Ｂ１４ ファンクションブロック １０ データベース用メモリ ２０ スケジュール作成部 ２０１ スケジューリング手段 ２０４ 表示手段 ２０５ ジェネレーション手段
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】プラントにフィールドバスを敷設し、この
フィールドバスにフィールド機器を接続し、制御のため
の処理を実行するファンクションブロックをフィールド
機器に搭載し、ファンクションブロックを組み合わせて
構築した制御系でプラントを制御するフィールドバスシ
ステムに適用され、スケジューリング手段により次の手
順でファンクションブロックのスケジューリングデータ
を生成することを特徴とするフィールドバスシステムの
スケジューリング方法。 （Ｓ１）スケジューリングするファンクションブロック
を抽出する工程。 （Ｓ２）スケジューリングするファンクションブロック
の順序付けを次のルールに従って行う工程。 （ａ）順次関係のあるファンクションブロックをグルー
ピングする。このとき、１つの制御ループを１つのグル
ープとする。 （ｂ）各グループに対して入力から出力の方向でソーテ
ィングする。 （Ｓ３）データベース用メモリに格納したファンクショ
ンブロックの最大処理時間を参照して各ファンクション
ブロックの処理時間を計算する工程。 （Ｓ４）結合関係にあるファンクションブロックのペア
を抽出し、入力、出力の順でファンクションブロックの
ペアを組む工程。 （Ｓ５）データベース用メモリに格納した通信に関する
パラメータを参照して通信時間を計算する工程。 （Ｓ６）グループ間に実行順序が存在する場合にのみ、
その実行順序を決定する工程。 （Ｓ７）ファンクションブロックが処理を実行する時刻
と通信を実行する時刻を割り付ける工程。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33662996A JP3412667B2 (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | フィールドバスシステムのスケジューリング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33662996A JP3412667B2 (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | フィールドバスシステムのスケジューリング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10177410A JPH10177410A (ja) | 1998-06-30 |
| JP3412667B2 true JP3412667B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=18301141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33662996A Expired - Lifetime JP3412667B2 (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | フィールドバスシステムのスケジューリング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3412667B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6088665A (en) * | 1997-11-03 | 2000-07-11 | Fisher Controls International, Inc. | Schematic generator for use in a process control network having distributed control functions |
| US7761171B2 (en) * | 2006-09-29 | 2010-07-20 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Methods and apparatus to generate schedules to execute functions in a process control system |
| JP4941753B2 (ja) | 2007-08-31 | 2012-05-30 | 横河電機株式会社 | フィールド制御システム |
| JP2009060480A (ja) * | 2007-09-03 | 2009-03-19 | Yokogawa Electric Corp | フィールド制御システム |
| US8229578B2 (en) * | 2009-09-21 | 2012-07-24 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Methods and apparatus to manage module run sequences in a process control environment |
| JP5602643B2 (ja) * | 2011-01-06 | 2014-10-08 | アズビル株式会社 | スケジュール作成装置、スケジュール作成方法、及びスケジュール作成プログラム |
-
1996
- 1996-12-17 JP JP33662996A patent/JP3412667B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 丹治直昭，フィールドバス時代のプロセスセンサの機能と役割，計装，日本，工業技術社，１９９５年 ６月１日，第３８巻／第６号，ｐ．１０−１５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10177410A (ja) | 1998-06-30 |
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