(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象を制御するための制御データを記憶する複数の制御データ記憶装置と制御ネットワークを介して接続されたカウンタ装置と、このカウンタ装置とネットワークを介して接続された制御関連計算機及びデータ蓄積装置とを備え、
前記カウンタ装置は、
前記複数の制御データ記憶装置に備えられた前記制御ネットワーク内でスキャン伝送により共有される共通メモリに記憶された制御データに、前記制御ネットワークの制御周期より短い所定の更新周期でカウンタを付加して制御情報として生成する制御情報生成手段と、
前記更新周期で前記カウンタを前記ネットワーク上に送信するカウンタ送信手段と、を有し、
前記制御関連計算機は、
前記制御対象に関する制御関連データを生成する制御関連データ生成手段と、
前記制御関連データ生成手段により制御関連データが生成された場合に、この生成された制御関連データに前記カウンタ送信手段により送信されたカウンタを付加してイベント情報として生成するイベント情報生成手段と、を有し、
前記データ蓄積装置は、
前記制御情報生成手段により生成された制御情報と、前記イベント情報生成手段により生成されたイベント情報とを記憶する記憶手段と、を有する
ことを特徴とする制御システム。
【請求項２】
前記記憶手段に記憶された制御情報とイベント情報とに基づいて、外部からの検索要求に応じて制御関連データと制御データとを関連付けて抽出する検索装置
を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の制御システム。
【請求項３】
請求項１記載のデータ蓄積装置に記憶された所定数の前記カウントに対応する前記制御情報と前記イベント情報とを記憶するデータ保持装置と、
前記データ保持装置に記憶された制御情報とイベント情報とに基づいて、前記カウントに従って前記制御データと前記制御関連データとを順次発生させるデータ発生装置と、
を備えたことを特徴とするデータ解析支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼・製紙プラントや自動車産業などの組み立て作業を含むＦＡ分野、化学プラントなどのＰＡ分野、そして上下水道システムや他の公共システムなど、産業用システムの制御に広く使用されている制御システム、及び制御システムのデータの解析を支援するデータ解析支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラント機器を制御するための一般的な制御システムには、ネットワークを介して接続された複数の制御装置で構成され、このネットワークを介して制御装置間で制御データの転送を行うことによって、プラント機器を制御するものがある。
【０００３】
この制御システムにおいてプラント機器を制御している間の制御データを記憶し、例えば、プラント機器に何らかの異常事象が発生した場合、記憶された制御データを解析することにより、発生した異常事象の原因の究明や対策の立案に役立てることが考えられる。
【０００４】
特許文献１には、記録時刻とデータとを含む情報を１ブロック構成として記録するデータ記録装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３０６１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術を一般的な制御システムに適用した場合、複数の制御装置はそれぞれ内部に時計を有しており、この時計により計時された時刻に基づいて記録時刻とデータとを含む情報を１ブロック構成として記録するので、各制御装置間で時間差が生じ、制御装置間のデータを同期させることは困難であった。
【０００７】
また、複数の制御装置からデータを収集するデータ収集装置を配置して時刻を同期させることも考えられる。このような場合、複数の制御装置は数msecの制御周期で動作しているので、複数の制御装置が転送するデータを数msecの制御周期で収集するためには、高い装置能力が要求され、装置の製造コストが増大するという課題があった。さらに、装置負荷分散を目的として複数のデータ収集装置を備える構成とすると、これらのデータ収集装置間で時間差が生じるので、データ収集装置間のデータを同期させることが困難となる。
【０００８】
さらに、一般的な制御システムは、制御装置以外に、製造指示データ等の各種制御関連データを供給する上位のコンピュータを備えている場合が多い。このような場合、データ解析を行うためには、この制御関連データと複数の制御装置による制御データとを同期させて記憶する必要がある。しかしながら、制御周期毎に発生する制御装置の制御データと、イベント毎に発生する上位のコンピュータの制御関連データとを関連付けることは非常に困難であった。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、制御システム内のデータを同期させて記憶すると共に、この記憶されたデータに基づく解析を支援する制御システム及びデータ解析支援システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御システムの第１の特徴は、制御対象を制御するための制御データを記憶する複数の制御データ記憶装置と制御ネットワークを介して接続されたカウンタ装置と、このカウンタ装置とネットワークを介して接続された制御関連計算機及びデータ蓄積装置とを備え、前記カウンタ装置は、前記複数の制御データ記憶装置に備えられた前記制御ネットワーク内でスキャン伝送により共有される共通メモリに記憶された制御データに、前記制御ネットワークの制御周期より短い所定の更新周期でカウンタを付加して制御情報として生成する制御情報生成手段と、前記更新周期で前記カウンタを前記ネットワーク上に送信するカウンタ送信手段と、を有し、前記制御関連計算機は、前記制御対象に関する制御関連データを生成する制御関連データ生成手段と、前記制御関連データ生成手段により制御関連データが生成された場合に、この生成された制御関連データに前記カウンタ送信手段により送信されたカウンタを付加してイベント情報として生成するイベント情報生成手段と、を有し、前記データ蓄積装置は、前記制御情報生成手段により生成された制御情報と、前記イベント情報生成手段により生成されたイベント情報とを記憶する記憶手段と、を有することにある。
【００１１】
本発明に係る制御システムの第２の特徴は、前記記憶手段に記憶された制御情報とイベント情報とに基づいて、外部からの検索要求に応じて制御関連データと制御データとを関連付けて抽出する検索装置を更に備えたことにある。
【００１２】
本発明に係るデータ解析支援システムの第１の特徴は、本発明に係る制御システムの第１の特徴に記載のデータ蓄積装置に記憶された所定数の前記カウントに対応する前記制御情報と前記イベント情報とを記憶するデータ保持装置と、前記データ保持装置に記憶された制御情報とイベント情報とに基づいて、前記カウントに従って前記制御データと前記制御関連データとを順次発生させるデータ発生装置とを備えたことにある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の制御システム及びデータ解析支援システムによれば、簡易な構成で、制御システム内のデータを同期させて記憶すると共に、この記憶されたデータに基づく解析を支援することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態である制御システムの接続関係を示した図である。
【図２】レベル１計算機、レベル０計算機、制御データ採取装置、及びカウンタ装置が備える共通メモリのスキャン伝送の概念を模式的に示した図である。
【図３】本発明の第１の実施形態である制御システムが備えるデータ収集装置による制御情報記憶処理の処理手順を示したフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態である制御システムが備えるレベル２計算機及びデータ収集装置によるイベント情報記憶処理の処理手順を示したフローチャートである。
【図５】（ａ）は、本発明の第１の実施形態である制御システムが備えるデータ蓄積装置に記憶させた制御情報の一例を示した図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態である制御システムが備えるデータ蓄積装置に記憶されたイベント情報の一例を示した図である。
【図６】本発明の第２の実施形態であるデータ解析支援システムの接続関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態である制御システムの接続関係を示した図である。
【００１７】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態である制御システム１は、制御ネットワーク５１を介して、レベル１計算機２、レベル０計算機３、及び制御データ採取装置４１〜４３に接続されている。また、制御システム１は、第１のネットワーク５２を介して、制御データ採取装置４１〜４３と接続されると共に、第２のネットワーク５３を介して検索装置５と接続されている。
【００１８】
レベル１計算機２は、例えば、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）に代表される制御用コントローラで構成される。
【００１９】
レベル０計算機３は、例えば、ドライブ制御装置や油圧機器等で構成される。
【００２０】
制御データ採取装置４１〜４３は、制御データを収集する。
【００２１】
検索装置５は、後述するデータ蓄積装置１２に記憶された制御情報とイベント情報とに基づいて、外部から供給された検索要求に応じて後述する制御関連データと制御データとを関連付けて抽出する。
【００２２】
本発明の第１の実施形態である制御システム１は、データ収集装置１１と、データ蓄積装置１２と、カウンタ装置１３と、レベル２計算機６とを備えている。
【００２３】
データ収集装置１１は、カウンタの更新周期に達した場合、共通メモリから制御情報を抽出し、この抽出された制御情報を後述するデータ蓄積装置１２に記憶させる。また、データ収集装置１１は、後述するレベル２計算機６から送信されたイベント情報をデータ蓄積装置１２に記憶させる。
【００２４】
カウンタ装置１３は、その機能上、制御情報生成部１３ａと、カウンタ送信部１３ｂとを備えている。
【００２５】
制御情報生成部１３ａは、制御ネットワーク５１の制御周期より短い所定の更新周期で、制御データ採取装置４１〜４３に備えられた制御ネットワーク５１間で共有される共通メモリに記憶された制御データにカウンタを付加して制御情報として生成する。ここで、制御周期と更新周期とは、予め設定される周期であり、例えば、制御周期を２（ｍｓｅｃ）とすると、更新周期は、この２（ｍｓｅｃ）より短い周期として設定され、好ましくは、制御周期の１／２以下の値が設定される。ここでは、更新周期として１（ｍｓｅｃ）が設定されている場合を例に挙げて以下説明する。また、カウンタは、例えば、“カウンタ１”、“カウンタ２”、・・・、“カウンタｎ”等のように、所定の時刻を基準時として更新周期で“カウンタ１”から連続した数字として生成される。
【００２６】
カウンタ送信部１３ｂは、更新周期でカウンタを第２のネットワーク５３上に送信する。例えば、カウンタ送信部１３ｂは、更新周期である１（ｍｓｅｃ）毎に、カウンタを第２のネットワーク５３上にマルチキャストする。
【００２７】
レベル２計算機６は、制御用コンピュータで構成され、その機能上、制御関連データ生成部６ａと、イベント情報生成部６ｂを備えている。
【００２８】
制御関連データ生成部６ａは、制御対象であるプラント機器に関する制御関連データを生成する。ここで、制御関連データとは、例えば、熱間圧延プラントのプラント機器を制御対象とする場合、製造指示データ、製造実績データ、アラームデータ、勤務データ、ロールデータ、モデル計算データ、モデル学習データ、定数データ、パラメータデータ等の、熱間圧延プラントを運転する上で必要なプラント制御機器に関する様々なデータのことである。
【００２９】
イベント情報生成部６ｂは、制御関連データ生成部６ａにより制御関連データが生成された場合に、この生成された制御関連データにカウンタ装置１３のカウンタ送信部１３ｂによりマルチキャストされたカウンタを付加してイベント情報として生成する。
【００３０】
データ蓄積装置１２は、その機能上、記憶部１２ａを備えている。
【００３１】
記憶部１２ａは、カウンタ装置１３の制御情報生成部１３ａにより生成された制御情報と、レベル２計算機６のイベント情報生成部６ｂにより生成されたイベント情報とを記憶する。
【００３２】
また、制御ネットワーク５１に接続されているレベル１計算機２、レベル０計算機３、制御データ採取装置４１〜４３、及びカウンタ装置１３は、共通メモリを有しており、それぞれの装置間で制御データをスキャン伝送（サイクリック伝送）することでネットワーク装置として機能を果たしている。
【００３３】
したがって、各共通メモリ内には、各装置間それぞれに割り付けられた送信データ領域と受信データ領域とを設けている。これにより、例えば、レベル１計算機２の送信データ領域内のデータは、１回のデータ伝送で、制御ネットワーク５１に接続されている全ての装置内の共通メモリに転送されるようになる。
【００３４】
このようなスキャン伝送の概念を、図２を用いて説明する。
【００３５】
図２は、レベル１計算機２、レベル０計算機３、制御データ採取装置４１〜４３、及びカウンタ装置１３が備える共通メモリのスキャン伝送の概念を模式的に示した図である。
【００３６】
図２に示すように、このＣ１行に示すように、レベル１計算機２の送信データ領域内のデータは、制御周期毎に、１回のデータ伝送で、同一の伝送路に接続されている全ての装置（レベル０計算機３、制御データ採取装置４１〜４３、及びカウンタ装置１３）のそれぞれの共通メモリに転送される。同様に、Ｃ２行に示すように、レベル０計算機３の送信データ領域内のデータもまた、制御周期毎に、レベル１計算機２、制御データ採取装置４１〜４３、及びカウンタ装置１３のそれぞれの共通メモリに転送される。
【００３７】
さらに、Ｃ０行に示すように、カウンタ装置１３の制御情報生成部１３ａにより生成されたカウンタはカウンタ装置１３の共通メモリのカウンタ記憶領域に記憶され、カウンタ記憶領域内のデータは、更新周期毎に、１回のデータ伝送で、同一の伝送路に接続されている全ての装置（レベル１計算機２、レベル０計算機３、及び制御データ採取装置４１〜４３）のそれぞれの共通メモリに転送される。
【００３８】
このように、各共通メモリ内に、各装置間それぞれに割り付けられた送信データ領域と受信データ領域とが設けられ、スキャン伝送により制御データを全ての装置内の共通メモリに転送されるので、各装置間で同一の制御データを共有することができる。
【００３９】
≪制御情報記憶処理≫
次に、本発明の第１の実施形態である制御システム１が備えるデータ収集装置１１による制御情報記憶処理について説明する。
【００４０】
図３は、本発明の第１の実施形態である制御システム１が備えるデータ収集装置１１による制御情報記憶処理の処理手順を示したフローチャートである。
【００４１】
図３に示すように、データ収集装置１１は、カウンタの更新周期に達したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。具体的には、データ収集装置１１は、共通メモリに記憶された制御情報に含まれるカウンタの値が更新されたか否かを判定する。
【００４２】
ステップＳ１０１において、カウンタの更新周期に達したと判定された場合、データ収集装置１１は、共通メモリから制御情報を抽出する（ステップＳ１０３）。
【００４３】
次に、データ収集装置１１は、ステップＳ１０３において抽出された制御情報をデータ蓄積装置１２に記憶させる（ステップＳ１０５）。
【００４４】
図５（ａ）は、本発明の第１の実施形態である制御システム１が備えるデータ蓄積装置１２に記憶させた制御情報の一例を示した図である。
【００４５】
図５（ａ）に示すように、レベル１計算機２からの制御データと、レベル０計算機３からの制御データとが制御データとして、この制御データにカウンタが関連付けられて制御情報として、データ蓄積装置１２に記憶されている。
【００４６】
この制御情報は、カウンタの更新周期に達する度に記憶されるので、カウンタ１、２・・・ｎというように、カウンタ毎に記憶されている。
【００４７】
≪イベント情報記憶処理≫
次に、本発明の第１の実施形態である制御システム１が備えるレベル２計算機６及びデータ収集装置１１によるイベント情報記憶処理について説明する。
【００４８】
図４は、本発明の第１の実施形態である制御システム１が備えるレベル２計算機６及びデータ収集装置１１によるイベント情報記憶処理の処理手順を示したフローチャートである。
【００４９】
図４に示すように、レベル２計算機６のイベント情報生成部６ｂは、カウンタを受信したか否かを判定する（ステップＳ２０１）。具体的には、カウンタ装置１３のカウンタ送信部１３ｂにより第２のネットワーク５３上にマルチキャストされたカウンタを受信したか否かを判定する。
【００５０】
ステップＳ２０１において、カウンタを受信したと判定された場合（ＹＥＳの場合）、イベント情報生成部６ｂは、レベル２計算機６に内蔵されたメモリ内に受信したカウンタを記憶する（ステップＳ２０３）。
【００５１】
次に、イベント情報生成部６ｂは、イベントが発生したか否かを判定する（ステップＳ２０５）。具体的には、制御関連データ生成部６ａによりプラント機器に関する制御関連データが生成されると、イベント情報生成部６ｂは、イベントが発生したと判定する。
【００５２】
ステップＳ２０５において、イベントが発生したと判定された場合（ＹＥＳの場合）、イベント情報生成部６ｂは、レベル２計算機６に内蔵されたメモリ内に記憶されたカウンタを読み出す（ステップＳ２０７）。
【００５３】
そして、イベント情報生成部６ｂは、ステップＳ２０７において読み出されたカウンタと、制御関連データ生成部６ａにより生成された制御関連データとを関連付けて、イベント情報として生成する（ステップＳ２０９）。
【００５４】
次に、イベント情報生成部６ｂは、ステップＳ２０９において生成されたイベント情報をデータ収集装置１１に送信する（ステップＳ２１１）。
【００５５】
そして、データ収集装置１１は、ステップＳ２１１において送信されたイベント情報をデータ蓄積装置１２に記憶させる（ステップＳ２１３）。
【００５６】
図５（ｂ）は、本発明の第１の実施形態である制御システム１が備えるデータ蓄積装置１２に記憶されたイベント情報の一例を示した図である。
【００５７】
図５（ｂ）に示すように、イベントが発生したときのカウンタと、そのときに制御関連データ生成部６ａにより生成された制御関連データとが関連付けられて、イベント情報として記憶されている。制御関連データは、例えば、制御指示データや製造実績データ等が記憶されている。
【００５８】
このように、データ蓄積装置１２には、制御情報とイベント情報とが記憶されており、これの情報は、それぞれカウンタが関連付けられているので、例えば、検索装置５は、外部から検索要求が供給されると、この検索要求に応じてあるカウンタ値に対応する制御データと制御関連データとを、同期したデータとして抽出することができる。
【００５９】
以上のように、本発明の第１の実施形態である制御システム１によれば、カウンタ装置１３が、制御ネットワーク５１の制御周期より短い所定の更新周期で、制御データ採取装置４１〜４３に備えられた制御ネットワーク５１内でスキャン伝送により共有される共通メモリに記憶された制御データにカウンタを付加して制御情報として生成すると共に、更新周期でカウンタを第２のネットワーク５３上に送信し、レベル２計算機６が、制御対象であるプラント制御機器に関する制御関連データを生成し、この生成された制御関連データにカウンタ装置１３により送信されたカウンタを付加してイベント情報として生成し、データ蓄積装置１２が、カウンタ装置１３の制御情報生成部１３ａにより生成された制御情報と、レベル２計算機６のイベント情報生成部６ｂにより生成されたイベント情報とを記憶するので、プラントに何らかの異常事象が発生した場合、利用者は、この記憶された制御情報とイベント情報とを解析することにより、発生した異常事象の原因の究明や対策の立案に役立てることができる。また、この記憶された制御情報とイベント情報とを製品品質の向上を目的としたプラント機器の改良を検討する際にも役立てることもできる。
【００６０】
本発明の第１の実施形態では、第２のネットワーク５３を介して検索装置５と接続された制御システム１を例に挙げて説明したが、これに限らず、制御システム１は、検索装置５を備える構成としてもよい。
【００６１】
＜第２の実施形態＞
図６は、本発明の第２の実施形態であるデータ解析支援システムの接続関係を示した図である。
【００６２】
図６に示すように、本発明の第２の実施形態であるデータ解析支援システム１０は、検索装置８と、データ発生装置１８と、データ保持装置１７と、光ディスク装置１５と、レベル２計算機７とを備えており、それぞれは、第２のネットワーク５３を介して接続されている。
【００６３】
検索装置８は、後述するデータ保持装置１７に記憶された制御情報とイベント情報とに基づいて、外部から供給された検索要求に応じて後述する制御関連データと制御データとを関連付けて抽出する。
【００６４】
光ディスク装置１５は、光ディスク１６の読み出し及び記録が可能な装置であり、光ディスク１６から制御情報及びイベント情報を読み出し、この読み出された制御情報及びイベント情報を、データ保持装置１７の記憶部１７ａに記憶させる。ここで、光ディスク１６は、本発明の第１の実施形態である制御システム１が備えるデータ蓄積装置１２の記憶部１２ａに記憶された所定数のカウントに対応する制御情報及びイベント情報が記録されている。ここで所定数とは、利用者が設定できるカウントの数であり、例えば、カウント１００〜カウント１００００等というように、外部入力に基づいて、異常事象解析を行いたい時刻に対応するカウント数が指定される。
【００６５】
データ保持装置１７は、その機能上、記憶部１７ａを備えている。
【００６６】
記憶部１７ａは、光ディスク装置１５により光ディスク１６から読み込まれた所定数のカウントに対応する制御情報とイベント情報とを記憶する。
【００６７】
データ発生装置１８は、データ保持装置１７の記憶部１７ａに記憶された制御情報とイベント情報とに基づいて、制御対象であるプラント機器の制御データと制御関連データとを発生させる。具体的には、データ発生装置１８は、更新周期（ここでは、１（ｍｓｅｃ））毎に、カウント順に従って、順次制御情報と制御関連情報とを抽出する。そして、データ発生装置１８は、抽出された制御情報を内蔵する共通メモリに記憶すると共に、抽出されたイベント情報をレベル２計算機へ送信する。
【００６８】
レベル２計算機７は、その機能上、イベント再生部７ａを備えている。
【００６９】
イベント再生部７ａは、データ発生装置１８から送信されたイベント情報に基づいて、イベントを表示部（図示しない）に表示させる。
【００７０】
このように、本発明の第２の実施形態であるデータ解析支援システム１０は、本発明の第１の実施形態である制御システム１が備えるデータ蓄積装置１２に記憶された所定数のカウントに対応する制御情報とイベント情報とを記憶し、この記憶された制御情報とイベント情報とに基づいて、プラント機器の制御データと制御関連データとを発生させるので、プラント機器の動きを模擬することができる。
【００７１】
これにより、利用者は、発生した異常事象の原因の究明や対策の立案や、製品品質の向上を目的としたプラント機器の改良が容易となる。
【００７２】
なお、本発明の第２の実施形態であるデータ解析支援システム１０では、光ディスク１６を用いて、所定数のカウントに対応する制御情報とイベント情報とを、データ保持装置１７の記憶部１７ａに記憶したが、これに限らず、他の記憶媒体を用いてもよいし、ネットワークを介して所定数のカウントに対応する制御情報とイベント情報とをデータ保持装置１７の記憶部１７ａに記憶するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１…制御システム
２…レベル１計算機
３…レベル０計算機
５…検索装置
６，７…レベル２計算機（制御関連計算機）
６ａ…制御関連データ生成部
６ｂ…イベント情報生成部
７ａ…イベント再生部
１０…データ解析支援システム
１１…データ収集装置
１２…データ蓄積装置
１２ａ…記憶部
１３…カウンタ装置
１３ａ…制御情報生成部
１３ｂ…カウンタ送信部
１５…光ディスク装置
１６…光ディスク
１７…データ保持装置
１７ａ…記憶部
１８…データ発生装置
４１〜４３…制御データ採取装置（制御データ記憶装置）
５１…制御ネットワーク
５２…第１のネットワーク
５３…第２のネットワーク
【図１】
0005380314.tif 000002
【図２】
0005380314.tif 000003
【図３】
0005380314.tif 000004
【図４】
0005380314.tif 000005
【図５】
0005380314.tif 000006
【図６】
0005380314.tif 000007