(57)【要約】【課題】  高度制御コントローラの機能がＤＣＳと密に結合し、より一体となったオペレーションを可能とするＤＣＳを実現する。【解決手段】  制御バスを介してフィールドコントロールステーションと通信する、高度制御コントローラ機能を備える汎用ＰＣが接続された分散型制御システムにおいて、  前記フィールドコントロールステーションは、前記高度制御コントローラの処理を統括する高度制御統括部を実装し、  前記汎用ＰＣは、前記高度制御コントローラの演算処理を実行する演算部を実装する。【選択図】                    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御バスを介してフィールドコントロールステーションと通信する、高度制御コントローラ機能を備える汎用ＰＣが接続された分散型制御システムにおいて、
前記フィールドコントロールステーションは、前記高度制御コントローラの処理を統括する高度制御統括部を実装し、
前記汎用ＰＣは、前記高度制御コントローラの演算処理を実行する演算部を実装することを特徴とする分散型制御システム。
【請求項２】
前記フィールドコントロールステーションに実装された高度制御統括部は、前記制御バスを介して前記汎用ＰＣに実装された演算部に対して演算処理を命令し、演算結果を取得することを特徴とする請求項１に記載の分散型制御システム。
【請求項３】
前記汎用ＰＣは、前記演算部の演算情報に基づく予測監視部を実装し、前記フィールドコントロールステーションに実装された高度制御統括部は、前記制御バスを介して前記予測監視部と通信して予測監視情報を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の分散型制御システム。
【請求項４】
前記汎用ＰＣは、多変数モデル予測制御パッケージを実装し、前記演算部及び予測監視部は、前記多変数モデル予測制御パッケージが備える演算及び予測監視機能を利用して処理を実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の分散型制御システム。
【請求項５】
前記フィールドコントロールステーションに実装された高度制御統括部は、前記汎用ＰＣに実装された多変数モデル予測制御パッケージに対して、演算機能を具備しない仮想制御ユニットを形成することを特徴とする請求項４に記載の分散型制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御バスを介してフィールドコントロールステーションと通信する、高度制御コントローラ機能を備える汎用ＰＣが接続された分散型制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な構成を備える分散型制御システムについては、特許文献１に技術開示がある。図５は、高度制御コントローラを有する従来の分散型制御システム（以下、ＤＣＳ：Distributed Control System）の基本構成を示す機能ブロック図である。
【０００３】
ＤＣＳは、制御バス１０に接続されたフィールドコントロールステーション（以下、ＦＣＳ：Field Control Station）２０と、この制御バス１０を介してＦＣＳ２０と通信する操作監視ステーション３０からなる。操作監視ステーション３０は、表示部３１を備える。
【０００４】
さらに、制御バス１０に接続された汎用ＰＣ４０には、高度制御コントローラ５０が実装されており、ＦＣＳ２０と通信してプロセスモデルを用いた予測制御等の高度制御を実行する。汎用ＰＣ４０は、表示部４１を備える。
【０００５】
高度制御コントローラ５０が、ＤＣＳを操作するためのタグ情報はＦＣＳ２０上に存在する。しかし高度制御コントローラの機能群や、高度制御コントローラ５０の設定情報は、入出力インターフェイスを介して、そことは切り離された汎用ＰＣ４０上にある。即ち、ＤＣＳと高度制御コントローラ５０は「疎」に結合されている。
【０００６】
図６は、高度制御コントローラを有する従来の分散型制御システムの具体的な構成例を示す機能ブロック図である。ＦＣＳ２０において、制御部２１は上位装置からダウンロードされて実装されている制御パッケージに基づいて、センサー２２やバルブ２３等のプラントの機器と通信し、プロセス制御を実行している。
【０００７】
汎用ＰＣ４０には、高度制御コントローラ５０が実装されている。高度制御コントローラ５０の機能は、高度制御統括部５１、入出力部５２、演算部５３、高度制御コントローラ設定部５４の機能ブロックで構成されている。高度制御コントローラ５０の設定は、汎用ＰＣ４０の表示部４１から行なうことができる。
【０００８】
入出力部５２は、制御バスを介して高度制御統括部５１とＦＣＳ２０内の制御部２１との通信を中継する。制御部２１は高度制御コントローラからの処理情報を取得し、制御パラメータ等の設定を実行する。
【０００９】
高度制御コントローラ５０をＦＣＳ２０内に置かないのは、高度制御の演算処理が大規模データを高速処理する必要上、ＣＰＵ時間のリソースを大きく占める理由による。一般に、ＦＣＳは突発事象に対処するためにＣＰＵ時間のリソースに余裕を持つ必要があるので、高度制御へのリソース配分が困難である。
【００１０】
そのため、現状ではＦＣＳ２０とは別の汎用ＰＣ４０上に高度制御コントローラ５０を配置している。従って、ＤＣＳと高度制御コントローラ５０とは、互いに「疎」に結合された形態を取っている。
【００１１】
図７は、図６の構成における信号処理手順を説明するフローチャートである。ステップＳ１で、高度制御コントローラの設定を汎用ＰＣ上の画面にて行なう。ステップＳ２で、
高度制御コントローラは入出力インターフェイスを介してＦＣＳからセンサー等の情報を取得する。
【００１２】
ステップＳ３で、高度制御コントローラは取得した情報を基に演算処理を行なう。ステップＳ４で、高度制御コントローラは演算の結果をもって、ＦＣＳに対して、制御情報の設定を行なう。以下、ステップＳ２〜Ｓ４を繰り返す。
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−２７６４２８号公報
【非特許文献１】横河技報Vol47 No.4(2003)P137〜P140        「高度制御パッケージExasmocR3とExarqeR3の機能連携による超深度脱硫プロセス        への高度制御の適用」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
高度制御コントローラとＤＣＳとが「粗」に結合していることに起因して、次のような問題がある。
（１）高度制御コントローラとＦＣＳが一体となっていないことにより、オペレータへの情報の表示や操作性の面で、ＤＣＳとの連続性を持つことが困難である。
【００１５】
（２）汎用ＰＣがダウンした場合は、高度制御そのものがダウンし、ＤＣＳの側からは一切見えなくなる。また高度制御コントローラがダウンしたというメッセージを高度制御コントローラ自身が発報することができない。そのため、安全を確保するために、別途ウォッチドッグ手段等による高度制御の監視を行い、高度制御がダウンした場合にはＤＣＳへ処理を移管する等の処理を別に付加する必要がある。
【００１６】
（３）高度制御コントローラの運用において、ＤＣＳの堅牢性の恩恵を受けられない。ＤＣＳは、ＦＣＳの二重化等、堅牢性を高める仕組みを持っているが、現状の仕組みにおいて、高度制御コントローラに同様のことを求めることは困難である。
【００１７】
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、高度制御コントローラの機能がＤＣＳと密に結合し、より一体となったオペレーションを可能とするＤＣＳの実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）制御バスを介してフィールドコントロールステーションと通信する、高度制御コントローラ機能を備える汎用ＰＣが接続された分散型制御システムにおいて、
前記フィールドコントロールステーションは、前記高度制御コントローラの処理を統括する高度制御統括部を実装し、
前記汎用ＰＣは、前記高度制御コントローラの演算処理を実行する演算部を実装することを特徴とする分散型制御システム。
【００１９】
（２）前記フィールドコントロールステーションに実装された高度制御統括部は、前記制御バスを介して前記汎用ＰＣに実装された演算部に対して演算処理を命令し、演算結果を取得することを特徴とする（１）に記載の分散型制御システム。
【００２０】
（３）前記汎用ＰＣは、前記演算部の演算情報に基づく予測監視部を実装し、前記フィールドコントロールステーションに実装された高度制御統括部は、前記制御バスを介して前記予測監視部と通信して予測監視情報を取得することを特徴とする（１）または（２）に記載の分散型制御システム。
【００２１】
（４）前記汎用ＰＣは、多変数モデル予測制御パッケージを実装し、前記演算部及び予測監視部は、前記多変数モデル予測制御パッケージが備える演算及び予測監視機能を利用して処理を実行することを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の分散型制御システム。
【００２２】
（５）前記フィールドコントロールステーションに実装された高度制御統括部は、前記汎用ＰＣに実装された多変数モデル予測制御パッケージに対して、演算機能を具備しない仮想制御ユニットを形成することを特徴とする（４）に記載の分散型制御システム。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の構成によれば、高度制御コントローラの演算機能を除く主体が、従来構成における汎用ＰＣ上からＦＣＳ内に移り、すなわち高度制御コントローラとＤＣＳが「密」に結合されたことによって、以下の効果を期待することができる。
【００２４】
（１）操作監視ステーションとの密結合：
高度制御コントローラ設定部をＦＣＳ内に移したことにより、高度制御コントローラの設定情報はフＦＣＳ情報とともに、操作監視ステーションの表示画面において、表示や設定が可能となる。その結果として、オペレータへの情報の表示や操作性の面で、ＤＣＳとの連続性を持つことが容易となる。
【００２５】
（２）ＦＣＳとの密結合：
高度制御コントローラを汎用ＰＣ上から、ＦＣＳ内に移してボックスとして配置し、高性能を要する演算部だけを高度制御コントローラから分離して汎用ＰＣ上に置くことにより、汎用ＰＣがダウンした場合も、高度制御コントローラそのものはダウンしない。
【００２６】
（３）高度制御コントローラ自身が、演算部との入出力インターフェイス上の通信の途絶等をもって演算部のダウンを感知することができる。また、高度制御コントローラ自身が演算部のダウンについてメッセージを発報したり、ＤＣＳへの運転の移管や、あるいは汎用ＰＣの再起動等を行なうことができる。
【００２７】
（４）高度制御コントローラの運用において、ＤＣＳの堅牢性の恩恵を受けることが可能となる。ＤＣＳにおけるフＦＣＳの二重化等が行なわれれば、高度制御コントローラにもそのまま反映される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用した高度制御コントローラを有するＤＣＳの基本構成を示す機能ブロック図である。
【００２９】
制御バス１００、ＦＣＳ２００、操作監視ステーション３００並びにその表示部３０１、汎用ＰＣ４００とその表示部４０１は、図５に示す従来システムの制御バス１０、ＦＣＳ２０、操作監視ステーション３０とその表示部３１、汎用ＰＣ４０とその表示部４１、と同一機能である。図５との比較で本発明の構成上の特徴部は、ＦＣＳ２００側に高度制御コントローラ５００の本体部が実装され、その演算部５０４のみが汎用ＰＣ４００側に実装されている構成にある。
【００３０】
図２は、本発明を適用した高度制御コントローラを有する分散型制御システムの一実施形態を示す機能ブロック図である。ＦＣＳ２００側に実装されてボックスとして配置された高性能コントローラ５００の本体部は、高度機能統括部５０１及び汎用ＰＣ４００と通信する入出力部５０２よりなる。高度制御コントローラ５００の演算部５０３は、汎用ＰＣ４００内に実装されている。高度機能統括部５０１は、入出力部５０２を介して、汎用ＰＣ４００内に実装されている演算部５０３と通信し、演算部５０３に演算を命令し、演算結果を取得する。
【００３１】
本発明の構成によれば、高度制御コントローラ設定部５０４は、ＤＣＳ側と一体のオペレーションが可能であり、オペレータへの情報の表示や操作性の面で、操作監視装置３０を利用し、ＤＣＳとの連続性を持たせることが容易となる。
【００３２】
図３は、図２の構成における信号処理手順を説明するフローチャートである。ステップ
Ｓ１で、高度制御コントローラの設定を操作監視ステーション上で行なう。ステップＳ２で、高度制御コントローラはＦＣＳ情報を取得する。
【００３３】
ステップＳ３で、高度制御コントローラは汎用ＰＣ上の演算部に対して演算処理を命令する。ステップＳ４で、高度制御コントローラは汎用ＰＣ上の演算部から演算結果を取得する。ステップＳ５で、高度制御コントローラは取得した演算結果により、ＦＣＳ情報の設定を行なう。以下、ステップＳ２〜Ｓ５を繰り返す。
【００３４】
図４は、本発明を適用した高度制御コントローラを有するＤＣＳの他の実施形態を示す機能ブロック図である。非特許文献１には、多変数モデル予測制御パッケージと性状予測モデルによる高度制御システムが開示されている。
【００３５】
汎用ＰＣ４００内には、多変数モデル予測制御パッケージ６００が実装されている。多変数モデル予測制御パッケージ６００は、大規模データを高速処理できる演算部６０１とその演算結果を取得する予測監視部６０２を備えている。
【００３６】
ＦＣＳ２００内に実装された高度制御コントローラ５００の高度制御統括部５０１は、入出力部５０２を介して汎用ＰＣ４００に実装されている多変数モデル予測制御パッケージ６００の演算部６０１に演算を命令し演算結果を取得すると共に、予測監視部６０２の予測監視情報を取得する。
【００３７】
このような構成では、ＦＣＳ２００側に実装された高度制御コントローラ５００は、汎用ＰＣ４００に実装された多変数モデル予測制御パッケージ６００に対して、演算機能を具備しない仮想制御ユニットとして機能する。
【００３８】
このように、仮想制御ユニット５００をＦＣＳ２００側で動作させることにより、操作監視ステーション３００上でＦＣＳの情報とシームレスに多変数モデル予測制御パッケージの情報を参照することができる。
【００３９】
汎用ＰＣ４００がダウンしても、仮想制御ユニット５００、はそのままＦＣＳ２００や操作監視ステーション３００から参照可能であるため、ＦＣＳ２００側から多変数モデル予測制御パッケージ６００の再起動を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明を適用した高度制御コントローラを有するＤＣＳの基本構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明を適用した高度制御コントローラを有するＤＣＳの一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図３】図２の構成における信号処理手順を説明するフローチャートである。
【図４】本発明を適用した高度制御コントローラを有するＤＣＳの他の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図５】高度制御コントローラを有する従来のＤＣＳの基本構成を示す機能ブロック図である。
【図６】高度制御コントローラを有する従来の分散型制御システムの具体的な構成例を示す機能ブロック図である。
【図７】図６の構成における信号処理手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１００  制御バス
２００  ＦＣＳ
２０１  制御部
２０２  センサー
２０３  バルブ
３００  操作監視ステーション
３０１  表示部
４００  汎用ＰＣ
４０１  表示部
５００  高度制御コントローラ
５０１  高度制御統括部
５０２  入出力部
５０３  演算部
５０４  高度制御コントローラ設定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010157023.tif 000008
【図７】
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