(57)【要約】【課題】  新たに通信プロトコルを追加することなく、他のサブシステムを意識することなく、各サブシステム相互間でデータの連携を取りつつ監視制御を実現する。【解決手段】  ネットワーク１上にサブシステム２ａ，２ｂ，２ｃ，…が分岐接続された大規模監視制御システムにおいて、サブシステム例えば２ａは、下位側装置であるコントローラ３ａ，…と、上位側装置である監視処理・表示装置４ａ，５ａと、システム間連携装置６ａとを有し、システム間連携装置６ａは、下位側装置であるコントローラ３ａから所定周期で送信される監視制御に関するデータを、上位側装置と位置付け、自システム内の通信プロトコルにより受信した後、第２の所定周期でネットネットワーク１を通して他のシステム間連携装置６ｂ，６ｃ，…へ転送する大規模監視制御システムである。【選択図】図２
2010067181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワーク上に複数のサブシステムが分岐接続された大規模監視制御システムにおいて、
前記各サブシステムは、下位側装置である少なくとも１つのコントローラと、上位側装置である監視処理・表示装置と、前記ネットワークを介して他のサブシステムと接続されるシステム間連携装置とを有し、
この各システム間連携装置は、前記下位側装置である前記コントローラから第１の所定周期で送信される監視制御に関するデータを、前記上位側装置と位置付け、自システム内の通信プロトコルにより受信し、第２の所定周期で前記ネットネットワークを通して他のシステム間連携装置へ転送し連携することを特徴とする大規模監視制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の大規模監視制御システムにおいて、
前記システム間連携装置は、前記他のシステム間連携装置から転送されてくるデータを受信し、前記大規模監視制御システムとして共有するデータや自サブシステムで必要なデータを抽出し、前記下位側装置と位置付け、第３の所定周期で前記自サブシステム内の通信プロトコルにより前記上位側装置へ送信することを特徴とする大規模監視制御システム。
【請求項３】
請求項２に記載の大規模監視制御システムにおいて、
前記各システム間連携装置は、前記大規模監視制御システムとして共有すべきデータや自サブシステムのみ必要とするデータなどの抽出基準用データを管理する抽出データ管理テーブルと、前記他のシステム間連携装置から転送されてくる受信データの中から前記抽出データ管理テーブルで管理される抽出基準用データに基づいて抽出し、前記自サブシステム内の上位側装置に送信する制御手段とを備えたことを特徴とする大規模監視制御システム。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の大規模監視制御システムにおいて、
前記各システム間連携装置は、他のサブシステムの監視制御にとって不要な対象データを記憶する記憶手段と、前記下位側装置である前記コントローラから前記第１の所定周期で送信される監視制御に関するデータを自サブシステム内の通信プロトコルにより受信すると、前記記憶手段に記憶される前記不要対象データに該当するデータを削除した後、前記第２の所定周期で前記ネットネットワークを通して他のシステム間連携装置へ転送し連携することを特徴とする大規模監視制御システム。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載の大規模監視制御システムにおいて、
前記各システム間連携装置は、ＵＤＰを用いて、前記他のシステム間連携装置に監視制御に関するデータを転送し連携することを特徴とする大規模監視制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複雑な通信処理や連携機能を備えることなく、多数のサブシステム相互間で監視制御に必要なデータを授受する大規模監視制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多数のサブシステムを用いた大規模監視制御システムを構築するに当たり、２通りのシステム構築方法が考えられている。
【０００３】
その１つの大規模監視制御システムは、図５に示すように統括システム（上位システム）１００の下位に複数のサブシステム（下位システム）１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，…を接続し、統括システム１００が各サブシステム１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，…を統括的に管理する階層的なシステムの構築方法である。
【０００４】
統括システム１００は、統括装置１０１と、処理装置１０２と、表示監視装置１０３とからなり、各サブシステム１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，…は、例えばプラント各個所に設置される制御対象（図示せず）を制御する多数のコントローラ１１１ａ，…、１１１ｂ，…，１１１ｃ，…と、処理装置１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，…と、表示監視装置１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，…とからなる。
【０００５】
統括装置１０１は、各サブシステム１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，…から送られてくる監視データを収集し、処理装置１０２に渡す。処理装置１０２は、受け取った監視データを、既に表示監視装置１０３に表示される例えばプロセス計装フロー画面の対応する個所に表示するとともに、監視データからプラント全体が最適な制御を実施しているか判断し、その判断結果である制御データを対応するコントローラに例えば１１１ａに送信する。
【０００６】
ところで、近年、以上のような大規模監視制御システムに類似するシステムとして、数多くの遠隔監視制御システムが提案されている（特許文献１）。
【０００７】
このシステムは、遠隔監視制御システムを上位システムとし、その下位に接続される複数の端末器の中から必要な端末機に中央処理装置としての機能を持たせることにより、施工性良く、安価に大規模監視制御システムを実現しようとするシステムの構築方法がある。
【０００８】
また、別の大規模監視制御システムとしては、図６に示すようにネットワーク１２０上に多数のサブシステム１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，…が分岐接続され、各サブシステム１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，…にはそれぞれ個別にゲートウェイ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，…が設けられ、各サブシステム１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，…相互間でデータのやり取りを行うシステムの構築方法である。
【特許文献１】特開平０６−２６９０６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前者の階層的な大規模監視制御システムでは、新たに統括システム１００が必要となるだけでなく、各サブシステム（下位システム）１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，…の稼動状態を統括的に管理し必要な制御指示を該当するサブシステムに送信する必要があるため、複雑な通信処理や連携機能を備える必要がある。また、各サブシステム１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，…は、統括システム１００の管理下にあるため多くの制約を伴い、サブシステムにおける監視制御の柔軟性，拡張性に欠ける問題がある。
【００１０】
一方、後者の大規模監視制御システムでは、各サブシステム１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，…にそれぞれ連携用のゲートウェイ１１４ａ,１１４ｂ，１１４ｃ，…が設けられている。その結果、各サブシステム１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，…側に接続先のネットワークに合わせたデータのフォーマットやアドレス、通信プロトコルの変換機能を追加する必要がある。このため、後者の大規模監視制御システムにおいても、前者の大規模監視制御システムと同様に複雑な通信処理や連携機能を備える必要があり、また、大規模システムを構築するために非常にコストが高くなる問題がある。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、新たに通信プロトコルを追加することなく、他のサブシステムを意識することなく、各サブシステム相互間でデータの連携を取りながら監視制御を実現する大規模監視制御システム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、本発明に係る大規模監視制御システムは、ネットワーク上に複数のサブシステムが分岐接続され、
前記各サブシステムは、下位側装置である少なくとも１つのコントローラと、上位側装置である監視制御処理・表示系装置と、前記ネットワークを介して他のサブシステムと接続されるシステム間連携装置とを有し、
この各システム間連携装置は、前記下位側装置である前記コントローラから第１の所定周期で送信される監視制御に関するデータを、前記上位側装置と位置付け、自システム内の通信プロトコルにより受信し、第２の所定周期で前記ネットネットワークを通して他のシステム間連携装置へ転送する構成である。
【００１３】
また、本発明は、前記各システム間連携装置としては、前記他のシステム間連携装置から転送されてくるデータを受信し、前記大規模監視制御システムとして共有するデータや自サブシステムで必要なデータを抽出し、前記下位側装置と位置付け、第３の所定周期で前記自サブシステム内の通信プロトコルにより前記上位側装置へ送信する構成である。
【００１４】
さらに、本発明は、前記各システム間連携装置としては、前記大規模監視制御システムとして共有すべきデータや自サブシステムのみ必要とするデータなどの抽出基準用データを管理する抽出データ管理テーブルと、前記他のシステム間連携装置から転送されてくる受信データの中から前記抽出データ管理テーブルで管理される抽出基準用データに基づいて抽出し、前記自サブシステム内の上位側装置に送信する制御手段とを備えた構成である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、新たに通信プロトコルを追加することなく、他のサブシステムを意識せずに、システム内の通信プロトコルを用いて、各サブシステム相互間でデータの連携を取りながら監視制御を実現できる大規模監視制御システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明に係る大規模監視制御システムの一実施の形態を示す構成図である。  
大規模監視制御システムは、例えばＬＡＮ，ＷＡＮなどのネットワーク１上に複数のサブシステム（監視制御装置に相当する）２ａ，２ｂ，２ｃ，…が分岐接続され、各ブシステム２ａ（２ｂ，２ｃ，…）には、各制御対象（図示せず）を個別に制御する所要数のコントローラ（ローカル・コントローラ）３ａ，…（３ｂ，３ｃ，…）と、処理装置４ａ（４ｂ，４ｃ，…）と、監視画面を有する表示監視装置５ａ（５ｂ，５ｃ，…）と、システム間連携装置６ａ（６ｂ，６ｃ，…）とが設けられている。なお、処理装置４ａ（４ｂ，４ｃ，…）と表示監視装置５ａ（５ｂ，５ｃ，…）は、図示するように個別的でもよく、あるいは一体的な構成でもよいので、これら両構成を含める場合には監視処理・表示装置と総称する。
【００１７】
前記ネットワーク１は、IＰ（Intemet  Protocol）に従って構築されたネットワークであって、各サブシステム２ａ，２ｂ，２ｃ，…相互のデータのやり取りに対しては、例えばデータの受信確認・応答を行わないコネクションレス型のＵＤＰ（ユーザー・データ・プロトコル）が用いられる。
【００１８】
以下、各サブシステム２ａ，２ｂ，２ｃ，…については同じ構成及び作用であるので、サブシステム２ａのみの構成及び作用を説明し、他のサブシステム２ｂ，２ｃ，…についてはサブシステム２ａの説明に譲る。
【００１９】
サブシステム２ａのコントローラ３ａ，…は、上位側装置である処理装置４ａ及び監視表示装置５ａに対して、所定周期（例えば５００ｍｓ）ごとに一斉同報通信により、制御対象の監視データその他監視制御上に必要なデータを送信する。
【００２０】
処理装置４ａは、下位側装置であるコントローラ３ａから送られてくるデータを受け取り、所定のシーケンスプログラムに従って所定の処理を実行し、実行結果のデータを該当コントローラ３ａに送信する。また、表示監視装置５ａは、下位側装置であるコントローラ３ａから送られてくる制御対象の監視データを受け取り、例えば既に表示中のプロセス計装フロー画面の該当個所に監視結果を表示し、また処理装置４の実行結果の制御データや異常状態を表示する。
【００２１】
サブシステム２ａのシステム間連携装置６ａは、自サブシステム２ａのコントローラ３ａとの間では、処理装置４ａ及び表示監視装置５ａと同様に上位側装置と位置付け、コントローラ３ａ，…から周期的に送信されてくるデータを直接受信し、他のサブシステム２ｂ，２ｃ，…のシステム間連携装置６ｂ，６ｃ，…に対して一斉同報通信により転送する。このとき、システム間連携装置６ａは、自サブシステム２ａで扱うシステム内の通信プロトコルに従ってパケット化し、他のシステム間連携装置６ｂ，６ｃ，…に転送する。
【００２２】
他のサブシステム２ｂ，２ｃ，…のシステム間連携装置６ｂ，６ｃ，…は、サブシステム２ａのシステム間連携装置６ａから送られてくるデータを受信すると、そのデータの中から大規模監視制御システムとして共有するデータや自サブシステム２ｂ，２ｃ，…で必要とするデータを抽出し、後記する記憶部１１に蓄積する一方、自システム間連携装置６ｂ，６ｃ，…を下位側装置と位置付け、自サブシステム内の通信プロトコルに従って所定の周期で上位側装置である処理装置４ｂ，４ｃ，…及び表示監視装置５ｂ，５ｃ，…に送信する。
【００２３】
図２は各サブシステム２ａのシステム間連携装置６ａの一具体例を示す構成図である。
【００２４】
システム間連携装置６ａは、前述した記憶部１１と、自サブシステム２ａ内の構成要素であるコントローラ３ａ，…，処理装置４ａ及び表示監視装置５ａとの間でデータのやり取りを行う通信インタフェース１２と、制御部１３と、他のシステム間連携装置６ｂ，６ｃ，…との間で自サブシステム２ａ内の通信プロトコルを用いてデータのやり取りを行う通信インタフェース１４とが設けられている。
【００２５】
前記記憶部１１には、少なくともコントローラ３ａ，…から受け取るデータや通信インタフェース１４を介して受信される他のシステム間連携装置６ｂ，６ｃ，…からの監視データその他各種のプロセス計装システムの監視制御上必要なデータを受け取って記憶する受信データ蓄積領域１１ａと、大規模監視制御システムとして共有すべきデータや自サブシステム２ａのみの監視制御に必要なデータなどの抽出基準用データ（取り込み絞りデータ）を管理する抽出データ管理テーブル１１ｂとが設けられている。
【００２６】
抽出データ管理テーブル１１ｂには、各種の産業プラント，施設プロセス計装システムごとに異なるが、大規模のプラント，プロセス計装システムの場合には複数のゾーンに分けて監視制御を実行する場合、各ゾーンごとにサブシステム２ａ、２ｂ、２ｃ、…を配置し、大規模監視制御システムとして共有すべきデータや自サブシステムのみ必要とするデータなどの抽出基準用データが記憶される。
【００２７】
図３は抽出基準用データが記憶される抽出データ管理テーブル１１ｂの一例図である。
【００２８】
すなわち、抽出データ管理テーブル１１ｂとしては、送り出し側ゾーン（サブシステム２ａ、２ｂ、２ｃ）と受け側ゾーン（サブシステム２ａ、２ｂ、２ｃ）とに分けられ、受け側の各ゾーンには送り出し側のサブシステム２ａ、２ｂ、２ｃから転送されてくるデータのうち、大規模監視制御システムとして共有すべきデータや自サブシステムのみの監視制御で必要とするデータ，つまり予め予想し得る最大数のデータの抽出データ項目及びこれら抽出データ項目のうち，制御対象の追加・減少等に伴って現時点で自サブシステムで必要とするデータ項目のデータの取込み有無等を定めた抽出基準用データが規定されている。すなわち、受け側の各ゾーンごとに取り込む抽出データの場合には○またはフラグ１を立て、取り込まないデータの場合には×またはフラグ０を立てることにより、送り側のゾーンごとに取り込む抽出データを異ならせている。
【００２９】
制御部１３は、他のシステム間連携装置６ｂ,６ｃ，…から通信インタフェース１４を介して受け取ったデータを記憶部１１の受信データ蓄積領域１１ａに一次記憶すると共に、抽出データ管理テーブル１１ｂの抽出基準用データに従って必要なデータを抽出し、自システム間連携装置６ａを下位側装置と位置付け、所定の周期で通信インタフェース１２を通して処理装置４ａ，表示監視装置５ａに送信する。
【００３０】
通信インタフェース１４は、制御部１３から受け取った送信すべきデータを自サブシステム識別ＩＤとともにパケット化し、ネットワーク１に転送する。
【００３１】
次に、以上のように構成された大規模監視制御システムの作用について、図４を参照して説明する。ここでは、特にサブシステム２ａのシステム間連携装置６ａの作用について説明する。サブシステム２ｂ，２ｃ，…のシステム間連携装置６ｂ，６ｃ，…の作用については省略する。
【００３２】
今、例えばサブシステム２ａのコントローラ３ａが監視データその他監視制御に必要なデータを所定周期ごとに一斉同報通信により内部ネットワークに送信する（Ｓ１）。
【００３３】
このとき、自システム間連携装置６ａの制御部１３は、処理装置４ａ及び表示監視装置５ａと同様に上位側装置と位置付け、通信インタフェース１２を介して自システム内データの受信か否かを判断する（Ｓ２）。制御部１３は、自システム内データを受信したと判断すると、当該受信データを記憶部１１の受信データ蓄積領域１１ａに順次蓄積していく（Ｓ３）。なお、他の各コントローラ３ａから送信されるデータも同様に受信する度に順次蓄積する。なお、制御部１３は、コントローラ３ａごとにデータを受信すると、何れのコントローラ３ａひいては何れの監視データ項目のデータかを容易に把握でき、必要に応じてコントローラ単位にデータを蓄積していく。
【００３４】
しかる後、制御部１３は、所定の周期に達したか否かを判断し（Ｓ４）、未だ所定周期に達していない場合にはステップＳ２に戻る。
【００３５】
制御部１３は、所定の周期に達したと判断したとき、記憶部１１に蓄積された各コントローラ３ａ，…の受信データを読み出し、例えば各コントローラの監視データ項目を付加し、自サブシステム（発信元）ＩＤとともにパケット化し、一斉同報通信にてネットワーク１上に転送する（Ｓ５）。そして、転送完了を確認した後（Ｓ６）、処理継続（Ｓ７）の場合にはステップＳ２に戻る。
【００３６】
ところで、制御部１３は、ステップＳ２において、自サブシステム内データの受信でないと判断したとき、ステップＳ８に移行し、通信インタフェース１４を通して他のシステム間連携装置６ｂ，６ｃ，…から転送されてくるデータを受信したか否かを判断する。ここで、他のシステム間連携装置６ｂ，６ｃ，…からデータを受信していないと判断すると、ステップＳ２に戻る。
【００３７】
制御部１３では、ステップＳ８にて他のシステム間連携装置例えば６ｂからのデータを受信したと判断したとき、その受信データを記憶部１１の受信データ蓄積領域１１ａにサブシステムごとに領域分けして一時保存する（Ｓ９）。
【００３８】
しかる後、制御部１３は、他のシステム間連携装置例えば６ｂのデータを記憶した後（Ｓ９）、直ちにデータ抽出処理を実施するか、あるいは所定の周期に達したか否かを判断し（Ｓ１０）、所定の周期に達したと判断したとき、他のシステム間連携装置６ｂの受信データを読み出し、記憶部１１の抽出データ管理テーブル１１ｂに設定される抽出基準用データに基づいて自サブシステム２ａで必要とするデータを順次抽出する（Ｓ１１）。未だ所定の周期に達していない場合にはステップＳ２に戻る。
【００３９】
しかる後、制御部１３は、自システム間連携装置６ａを下位側装置と位置付け、自サブシステム２ａの内部ネットワークに抽出データを一斉同報通信にて上位側装置である処理装置４ａ，表示監視装置５ａに送信する（Ｓ１２）。そして、送信完了を確認した後（Ｓ１６）、ステップＳ７に移行し、処理継続の場合にはステップＳ２に戻り、同様の処理を繰り返し実行する。
【００４０】
自サブシステム２ａ内の処理装置４ａは、制御部１３から送信されてくる自身の監視制御上必要なデータを用いて、所要の処理を実行し、表示監視装置５ａに反映する。また、表示監視装置５ａは、制御部１３から送信されてくる自身の監視制御上必要なデータを、既に表示されているプロセス計装フロー画面の必要な個所に表示し、監視制御のために利用される。
【００４１】
従って、以上のような実施の形態によれば、サブシステム２ａのシステム間連携装置６ａは、下位側装置であるコントローラ３ａ，…から送信される監視制御に関するデータを、システム内上位側装置と見なして受信するので、自サブシステム２ａ内に新たな通信プロトコルを必要せずに既存の通信プロトコルにより受信し、他システム間連携装置６ｂ，６ｃ，…に対してはＵＤＰにより一斉同報通信にて転送するので、特別な処理ないし機能を付加せずに各サブシステム２ａ，２ｂ，２ｃ，…が相互にデータのやり取りを行うことができる。
【００４２】
また、システム間連携装置６ａは、他のシステム間連携装置６ｂ，６ｃ，…から転送されてくるデータを受信し、大規模監視制御システムとして共有するデータや自サブシステム２ａに必要なデータを抽出し、下位側装置と位置付け、サブシステム２ａ内の上位側装置に送信するので、前述と同様に自システム内に新たな通信プロトコルを必要せずに既存の通信プロトコルにより受信でき、特別な処理ないし機能を付加せずに他監視制御システムからの監視制御に必要なデータを利用できる。
【００４３】
すなわち、本発明による大規模監視制御システムでは、各サブシステム２ａ，２ｂ，２ｃ，…にそれぞれサブシステム内の伝送方式を模擬したシステム間連携装置６ａ，６ｂ，６ｃ，…を設置することにより、各サブシステム２ａ，２ｂ，２ｃ，…はシステム間連携装置６ａ，６ｂ，６ｃ，…と接続するための新たな通信プロトコルが必要なく、相互に他のサブシステムを意識することなく、データのやり取りを行うことができる。
【００４４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００４５】
上記実施の形態では、各サブシステム２ａ，２ｂ，２ｃ，…のシステム間連携装置６ａ，６ｂ，６ｃ，…は、それぞれ他の複数のサブシステムからデータを受信したとき、大規模監視制御システムとして共有すべきデータなどを抽出したが、例えば自サブシステム２ａがシステム内の監視データその他監視制御に必要なデータを受信し、他のサブシステム２ｂ，２ｃ，…に送り出すときも同様に絞り込みを行ってもよい。例えば他のサブシステム２ｂ，２ｃ，…に送り出す際に絞り込みを行う不要対象データとしては、明らかに自サブシステム２ａ内のみだけに使用され、他のサブシステム２ｂ，２ｃ，…で使用しないデータなどである。この場合には、記憶部１１に不要対象データを管理する不要データ管理テーブルを設け、明らかに自サブシステム内だけで使用するデータを削除し、残りのデータを他システム間連携装置６ｂ，６ｃ，…に転送するようにしてもよい。
【００４６】
このような構成とすることにより、自サブシステムのみで使用するデータを不要データとして削除し、他システム間連携装置に転送するので、ネットワーク1上の伝送効率を上げることができ、また、システム間連携装置にとっては他のシステム間連携装置から受信したデータの抽出処理効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る大規模監視制御システムの一実施の形態を示す構成図。
【図２】各監視制御システムのシステム間連携装置の一具体例を示す構成図。
【図３】図２に示す記憶部に設けられた抽出データ管理テーブルの一例を示すデータ配列図。
【図４】大規模監視制御システムにおける各システム間連携装置の動作の流れを説明する図。
【図５】従来の大規模監視制御システムの構成図。
【図６】従来のもう１つの大規模監視制御システムの構成図。
【符号の説明】
【００４８】
１…ネットワーク、２ａ，２ｂ，２ｃ，…  …サブシステム、３ａ，３ｂ，３ｃ，…  …コントローラ、４ａ，４ｂ，４ｃ，…  …処理装置、５ａ，５ｂ，５ｃ，…表示監視装置、６ａ，６ｂ，６ｃ，…  …システム間連携装置、１１…記憶部、１２，１４…通信インタフェース、１３…制御部。
【図１】
2010067181.tif 000003
【図２】
2010067181.tif 000004
【図３】
2010067181.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010067181.tif 000007
【図６】
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