(57)【要約】【課題】比較的高速の応答が可能なプラント制御システムを提供する。【解決手段】第１ＰＩＯ  ｐ１は、プラントから入力される入力信号の取得、およびプラントに出力すべき出力信号のプラントへの出力の少なくとも一方を行う。第１ＰＩＯ  ｐ１は、コントローラＣ１の論理を記述する問題指向言語（ＰＯＬ）を保持しており、入力信号に対して、ＰＯＬによる演算処理を実行し、演算結果をコントローラＣ１に与える。コントローラＣ１は、第１ＰＩＯ  ｐ１から与えられる演算結果に基づいて、プラントを制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントを制御するプラント制御システムであって、
前記プラントから入力される入力信号の取得、および前記プラントに出力すべき出力信号の前記プラントへの出力の少なくとも一方を行う入出力装置と、
前記プラントを制御するコントローラとを備え、
前記入出力装置は、前記コントローラの論理を記述する問題指向言語を保持しており、前記入力信号に対して、前記問題指向言語による演算処理を実行し、演算結果を前記コントローラに与え、
前記コントローラは、前記入出力装置から与えられる前記演算結果に基づいて、前記プラントを制御することを特徴とするプラント制御システム。
【請求項２】
前記入出力装置は、前記入力信号に予め定める処理を施すフィルタを有し、前記フィルタにおける前記処理の条件を表すパラメータを設定可能であることを特徴とする請求項１に記載のプラント制御システム。
【請求項３】
前記コントローラは、
前記入出力装置から与えられる信号に対して演算処理を行うことが可能であり、
前記コントローラが行う前記演算処理の結果と、前記入出力装置から与えられる前記演算処理とに基づいて、前記プラントを制御することを特徴とする請求項１または２に記載のプラント制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィールドネットワークを介してコントローラと接続される複数のプロセス入出力装置（Process Input Output；略称：ＰＩＯ）を備えるプラント制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラント制御システムは、コントローラと、プロセス入出力装置（Process Input Output；略称：ＰＩＯ）とを備えて構成される（たとえば、特許文献１参照）。プラント制御システムは、入力用のＰＩＯと、出力用のＰＩＯとを備える。
【０００３】
入力用のＰＩＯは、プラントのデジタル信号およびアナログ信号を読み取り、読み取ったデジタル信号およびアナログ信号を、フィールドネットワーク経由でコントローラに送信する。出力用のＰＩＯは、上位のコントローラからの出力データおよび出力指示に基づいて、プラントにデジタル信号およびアナログ信号を出力する。
【０００４】
コントローラは、入力信号に応じて演算を行って出力信号を決定する演算処理を実行する。コントローラは、プラントの全ての入力信号を集め、集めた全ての入力信号に基づいて演算を実行し、プラントへの全ての出力信号を決定して、全てのＰＩＯに送信する機能を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−７０３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の従来技術のプラント制御システムでは、ＰＩＯとコントローラとがフィールドネットワークで接続されており、プラントからの入力データの取り込み、演算およびプラントへのデータの出力は、フィールドネットワークを経由して行われる。具体的には、入力用のＰＩＯが、入力データをフィールドネットワーク経由でコントローラに送信する。コントローラは、受信した入力データを用いて演算処理を行い、演算結果をフィールドネットワーク経由で出力用のＰＩＯに送信する。
【０００７】
このように演算処理がコントローラで実行される場合、高速の応答を必要とするような制御を実現するためには、フィールドネットワークの高速化、およびコントローラの演算機能の高速化を図る必要がある。
【０００８】
しかし、フィールドネットワークの高速化、およびコントローラの演算機能の高速化を実現するためには、フィールドネットワークおよびコントローラを、構成から変更する必要があり、困難である。また、大きなコストもかかる。したがって、応答性能の要求を実現することが不可能な場合がある。
【０００９】
応答性能を向上させることを目的として、たとえば特許文献１に開示される技術では、ＰＩＯ側で入力データの加工処理を行うように構成して、コントローラ側の処理負荷を下げるようにしている。
【００１０】
具体的には、特許文献１に開示される技術では、入力データに演算を加えて加工する処理のみをＰＩＯ側で実現するようにしている。この場合、入力データの内容に応じてプラントに信号を出力するような用途では、加工した入力データをフィールドネットワークでコントローラに伝えて、演算を行った後、出力データをフィールドネットワークでＰＩＯに送信して、実際に出力されるという処理になる。したがって、高速に応答することができないという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、比較的高速の応答が可能なプラント制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のプラント制御システムは、プラントを制御するプラント制御システムであって、前記プラントから入力される入力信号の取得、および前記プラントに出力すべき出力信号の前記プラントへの出力の少なくとも一方を行う入出力装置と、前記プラントを制御するコントローラとを備え、前記入出力装置は、前記コントローラの論理を記述する問題指向言語を保持しており、前記入力信号に対して、前記問題指向言語による演算処理を実行し、演算結果を前記コントローラに与え、前記コントローラは、前記入出力装置から与えられる前記演算結果に基づいて、前記プラントを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のプラント制御システムによれば、プラントから入力される入力信号の取得、およびプラントに出力すべき出力信号のプラントへの出力の少なくとも一方が、入出力装置によって行われる。入出力装置は、コントローラの論理を記述する問題指向言語を保持しており、入力信号に対して、問題指向言語による演算処理を実行し、演算結果をコントローラに与える。コントローラは、入出力装置から与えられる演算結果に基づいて、プラントを制御する。このように問題指向言語による演算処理が入出力装置によって行われるので、入出力装置とコントローラとの間で入力信号および出力信号をやり取りせずに、演算処理を行うことができる。これによって、比較的高速の応答が可能である。したがって、比較的高速の応答が可能なプラント制御システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるプラント制御システム１の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のプラント制御システム１におけるＰＯＬ編集ウィンドウ１０の表示の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のプラント制御システム１におけるＰＯＬ子ウィンドウ２０の表示の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるコントローラＣ１および第１ＰＩＯ  ｐ１の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるプラント制御システムで用いられる設定ダイアログの一例を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態におけるコントローラＣ１および第１ＰＩＯ  ｐ１の構成を示すブロック図である。
【図７】前提技術のプラント制御システム１００の構成の一例を示す図である。
【図８】前提技術におけるＰＯＬ編集ウィンドウ１１０の表示の一例を示す図である。
【図９】前提技術のプラント制御システム１００における動作の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜前提技術＞
図７は、前提技術のプラント制御システム１００の構成の一例を示す図である。図８は、前提技術におけるＰＯＬ編集ウィンドウ１１０の表示の一例を示す図である。図９は、前提技術のプラント制御システム１００における動作の一例を示す図である。図９において、参照符号ｂ２１〜ｂ２６はバッファを示し、参照符号ｔ２１〜ｔ２８はバスを示す。
【００１６】
前提技術のプラント制御システム１００は、コントローラＣ２１と、保守用パーソナルコンピュータ（以下「保守用パソコン」という場合がある）Ｔ１と、複数のプロセス入出力装置（Process Input Output；略称：ＰＩＯ）ｐ２１，ｐ２２，ｐ２３と、フィールドネットワークＮ１と、汎用ネットワークＮ２とを備えて構成される。複数のＰＩＯは、たとえば、３つのＰＩＯ、具体的には、第１ＰＩＯ  ｐ２１、第２ＰＩＯ  ｐ２２、および第３ＰＩＯ  ｐ２３を含む。
【００１７】
コントローラＣ２１は、汎用ネットワークＮ２を介して、保守用パソコンＴ１に接続されている。また、コントローラＣ２１は、フィールドネットワークＮ１を介して、第１ＰＩＯ  ｐ２１、第２ＰＩＯ  ｐ２２および第３ＰＩＯ  ｐ２３にそれぞれ接続されている。第１ＰＩＯ  ｐ２１および第２ＰＩＯ  ｐ２２は、アナログ信号の入力に用いられる。第３ＰＩＯ  ｐ２３は、アナログ信号の出力に用いられる。
【００１８】
図７に示す例では、第１ＰＩＯ  ｐ２１は、第１センサＳ１および第２センサＳ２と接続される。第２ＰＩＯ  ｐ２２は、第３センサＳ３および第４センサＳ２４と接続される。第１ＰＩＯ  ｐ２１には、第１センサＳ１および第２センサＳ２から、それぞれ第１接続線Ｌ２１を介して、アナログ信号が入力される。第２ＰＩＯ  ｐ２２には、第３センサＳ３および第４センサＳ４から、それぞれ第２接続線Ｌ２２を介して、アナログ信号が入力される。
【００１９】
第３ＰＩＯ  ｐ２３は、第１アクチュエータＡ１および第２アクチュエータＡ２と接続される。第１アクチュエータＡ１および第２アクチュエータＡ２は、たとえばバルブによって実現される。第３ＰＩＯ  ｐ２３から出力されるアナログ信号は、第１アクチュエータＡ１および第２アクチュエータＡ２に与えられる。これによって、バルブの開閉の操作ができるようになっている。
【００２０】
これらの信号を取扱う制御を行う論理は、コントローラＣ２１に接続された保守用パソコンＴ１によって行われる。本論理の記載には、問題指向言語（Problem Oriented Language；略称：ＰＯＬ）が用いられる。ＰＯＬは、各種演算器に対応するグラフィック部品を接続することによって演算処理を記載することが可能な言語である。
【００２１】
ＰＯＬにおいて、演算の元になる各信号の値は、それぞれ入力信号点として定義されている。たとえば、図８に示す例では、第１センサＳ１のアナログ信号入力値に対応する入力信号点をＧ１、第２センサＳ２のアナログ信号入力値に対応する入力信号点をＧ２、第３センサＳ３のアナログ入力値に対応する入力信号点をＧ３、第４センサＳ４のアナログ信号入力値に対応する入力信号点をＧ４と定義している。
【００２２】
ＰＯＬ上では、演算器のグラフィック部品に接続線で接続することによって、演算への入力とすることが可能となっている。
【００２３】
また演算結果をプラントへの出力とする場合には、入力信号点と同じように、出力信号点が定義される。図８に示す例では、第１アクチュエータＡ１への開閉のアナログ出力信号値に対応する出力信号点をＧ５、第２アクチュエータＡ２への開閉のアナログ出力信号値に対応する出力信号点をＧ６と定義している。
【００２４】
したがって、図８に示す例では、第１アクチュエータＡ１に対応する出力信号点Ｇ５、および第２アクチュエータＡ２に対応する出力信号点Ｇ６を、それぞれ演算器Ｇ１２，Ｇ１３の出力と接続することによって、演算結果に基づいて、第１アクチュエータＡ１および第２アクチュエータＡ２の開閉を制御することができるようになっている。
【００２５】
ここで、第１〜第４センサＳ１〜Ｓ４の入力信号点Ｇ１〜Ｇ４としては、図９に示すように、各ＰＩＯ  ｐ２１，ｐ２２で実際のプラントからの入力値が読み取られ、フィールドネットワークＮ１経由でコントローラＣ２１まで送信される。その後、コントローラＣ２１によって演算が実行され、演算結果が、図８に示す出力信号点Ｇ５，Ｇ６に出力される。出力信号点Ｇ５，Ｇ６に出力された演算結果は、フィールドネットワークＮ１経由で第３ＰＩＯ  ｐ２３に出力される。
【００２６】
これらのプラントからの信号入力、フィールドネットワークＮ１を介してのコントローラＣ２１へのデータ送信、コントローラＣ２１での演算、フィールドネットワークＮ１を経由したコントローラＣ２１からの出力信号の第３ＰＩＯ  ｐ２３への送信、ならびにプラントへの実際の出力の処理は、それぞれ予め定める周期で連続して実行される。各処理の周期を比較的高速にすることによって、プラント制御システム１００全体の応答性を高速にすることができる。
【００２７】
前提技術のプラント制御システム１００は、前述のように、プラントからの入力信号を一度コントローラＣ２１に送信して、コントローラＣ２１で演算を実行した後、演算結果をフィールドネットワークＮ１経由で第３ＰＩＯ  ｐ２３に出力する構成となっている。この構成において、高速の応答を実現するためには、フィールドネットワークＮ１の通信周期を比較的高速にすること、およびコントローラＣ２１の演算周期を比較的高速にすることが必要である。
【００２８】
しかし、フィールドネットワークＮ１の通信周期およびコントローラＣ２１の演算周期の高速化を実現するためには、フィールドネットワークＮ１およびコントローラＣ２１を、構成から変更する必要があり、困難である。また、大きなコストもかかる。したがって、応答性能の要求を実現することが不可能な場合があるので、高速の応答を必要とするプラント制御システムを実現することは、困難である。そこで、本発明のプラント制御システムでは、以下に示す各実施の形態の構成を採用している。
【００２９】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるプラント制御システム１の構成を示す図である。図２は、本発明の第１の実施の形態のプラント制御システム１におけるＰＯＬ編集ウィンドウ１０の表示の一例を示す図である。図３は、本発明の第１の実施の形態のプラント制御システム１におけるＰＯＬ子ウィンドウ２０の表示の一例を示す図である。本実施の形態のプラント制御システム１は、前述の図７〜図９に示す前提技術のプラント制御システム１００と同一の構成を含んでいるので、同一の構成については同一の参照符号を付して、共通する説明を省略する。図２において、参照符号Ｌ１〜Ｌ１０は接続線を示す。
【００３０】
プラント制御システム１は、コントローラＣ１と、保守用パソコンＴ１と、複数のＰＩＯ  ｐ１，ｐ２と、フィールドネットワークＮ１と、汎用ネットワークＮ２とを備えて構成される。複数のＰＩＯは、本実施の形態では２つのＰＩＯ、具体的には、第１ＰＩＯ  ｐ１および第２ＰＩＯ  ｐ２を含む。コントローラＣ１は、フィールドネットワークＮ１を介して、各ＰＩＯ、本実施の形態では第１ＰＩＯ  Ｐ１および第２ＰＩＯ  ｐ２に接続されている。
【００３１】
前述の図７〜図９に示す前提技術のプラント制御システム１００では、第１ＰＩＯｐ２１および第２ＰＩＯ  ｐ２２は、それぞれ、単一の信号を取扱うように構成される。これに対し、本実施の形態における第１ＰＩＯ  ｐ１および第２ＰＩＯ  ｐ２は、単一の信号を取扱うのではなく、複数の種類の信号を取扱うことができるように構成されており、かつその入力および出力の種別も複数有するように構成されている。
【００３２】
たとえば、本実施の形態における第１ＰＩＯ  ｐ１は、図１に示すように、第１〜第４センサＳ１，Ｓ２、Ｓ３，Ｓ４からアナログ入力信号を受信することができるように構成されている。さらに、第１ＰＩＯ  ｐ１は、第１アクチュエータＡ１および第２アクチュエータＡ２に、それぞれアナログ出力信号を出力できるように構成されている。
【００３３】
図１では記載を省略するが、第２ＰＩＯ  ｐ２は、第１ＰＩＯ  ｐ１と同一の構成であり、第１〜第４センサＳ１〜Ｓ４からアナログ入力信号を受信するとともに、第１アクチュエータＡ１および第２アクチュエータＡ２にアナログ出力信号を出力することができるように構成されている。
【００３４】
このように本実施の形態では、各ＰＩＯ  ｐ１，ｐ２は、４つのアナログ信号の入力と２つのアナログ信号の出力とを行うことができるように構成されているが、デジタル信号の入力、およびデジタル信号の出力ができるように構成されてもよい。このように各ＰＩＯを、他の信号を取扱えるように構成することによって、種々の信号を取扱う制御を可能とすることができる。
【００３５】
ここで、保守用パソコンＴ１は、イーサネット（登録商標）などの汎用ネットワークＮ２を介してコントローラＣ１と接続されている。保守用パソコンＴ１は、コントローラＣ１に接続することによって、ユーザがロジック（論理）を編集して任意の制御を行うことができるように構成されている。ユーザは、ユーザ自身が所望するように演算器のグラフィック部品を接続することによって、容易に論理を記述することが可能である。
【００３６】
第１ＰＩＯ  ｐ１は、前述のように複数の種類の信号を取扱うことができるように構成されている。ユーザは、図２に示すＰＯＬ編集ウィンドウ１０において、論理を編集する。ＰＯＬ編集ウィンドウ１０上では、各演算器ｇ７〜ｇ１１を表すグラフィック部品が準備されている。ユーザは、ドラッグ操作およびドロップ操作を行って、該当する演算器ｇ７〜ｇ１１を表すグラフィック部品を図面上に配置して、配置した該当部品を他の演算器を表すグラフィック部品に接続することによって、演算を定義することができる。
【００３７】
ここで、該当のＰＩＯを表すグラフィック部品１１を配置した後、そのグラフィック部品１１に対して、ユーザがダブルクリックの操作を行うことによって、さらに詳細なＰＯＬ編集を行うための画面である図３に示すＰＯＬ子ウィンドウ２０が、表示画面の最前面に表示されるようになる。
【００３８】
ＰＯＬ子ウィンドウ２０上の画面で、前述の図８に示す前提技術におけるＰＯＬ編集ウィンドウ１１０と同じように論理を編集することが可能になる。たとえば、図３に示すＧ１は、実際のＰＩＯに接続されたセンサＳ１からの入力信号を示している。それらを演算器Ｇ７〜Ｇ１３に接続していくことによって、ＰＩＯ内で実行する信号処理を記載することが可能になっている。Ｇ２〜Ｇ４も、Ｇ１と同様である。
【００３９】
最終的に演算結果の信号は、ＰＩＯの出力信号に接続される。図３では、該当の出力信号点は、Ｇ５，Ｇ６で示されている。ユーザは、演算結果を出力信号点Ｇ５，Ｇ６に接続することによって、制御信号を出力することが可能になる。
【００４０】
ここで、Ｇ１〜Ｇ４などの入力信号点に入力される信号は、該当のＰＩＯにおいて物理的に接続された信号である。Ｇ５，Ｇ６などの出力信号点から出力される信号も、同じように物理的に接続される信号であり、固定的に定義されている。したがって、初期のＰＯＬの子ウィンドウにおいて、左側には入力信号点Ｇ１〜Ｇ４が配置され、右側には出力信号点Ｇ５，Ｇ６が配置されているものとする。
【００４１】
ユーザは、ＰＯＬ子ウィンドウ２０においては、左側の入力信号を加工して、右側の出力信号へ接続するという意識を持つことによって、直感的に分かりやすく論理を記載することが可能になる。
【００４２】
図４は、本発明の第１の実施の形態におけるコントローラＣ１および第１ＰＩＯ  ｐ１の構成を示すブロック図である。図４を用いて、本実施の形態におけるプラント制御システム１の実際の内部の動作について説明する。図４において、参照符号ｂ１〜ｂ４はバッファを示し、参照符号ｔ１〜ｔ１０はバスを示す。
【００４３】
コントローラＣ１は、コントローラ側ＰＯＬ記憶領域Ｍ１、コントローラ側入出力パラメータ記憶領域Ｍ２、コントローラ側ＣＰＵ（Central Processing Unit）  ｃ１、コントローラ側入力バッファｂ１およびコントローラ側出力バッファｂ２を備える。第１ＰＩＯ  ｐ１は、ＰＩＯ側入出力パラメータ記憶領域Ｍ３、ＰＩＯ側ＰＯＬ記憶領域Ｍ４、ＰＩＯ側ＣＰＵ  ｃ２、ＰＩＯ側入力バッファｂ３およびＰＩＯ側出力バッファｂ４を備える。
【００４４】
コントローラ側ＰＯＬ記憶領域Ｍ１には、保守用パソコンＴ１で編集されて、ダウンロードされたＰＯＬロジック（以下「ＰＩＯ−ＰＯＬ」という）Ｍ１１が記憶されている。コントローラ側ＰＯＬ記憶領域Ｍ１は、実際にＰＯＬの論理を実行するためのコントローラ側ＣＰＵｃ１に接続されている。コントローラ側ＣＰＵｃ１は、コントローラ側ＰＯＬ記憶領域Ｍ１から読み込んだＰＯＬロジックに基づいて、入力および演算を実行した後、出力を行う。
【００４５】
ここで、コントローラ側ＣＰＵ  ｃ１は、コントローラ側ＰＯＬ記憶領域Ｍ１とは内部バスｔ５で接続されている。第１ＰＩＯ  ｐ１からフィールドネットワークＮ１経由で得られた入力データは、内部バスｔ８で接続されたコントローラ側入力バッファｂ１から読み込まれるようになっている。また同様に、ＰＯＬロジックによる出力は、内部バスｔ９によって接続されたコントローラ側出力バッファｂ２に書き込まれるようになっている。
【００４６】
フィールドネットワークＮ１では、予め定める通信周期で通信が行われる。フィールドネットワークＮ１の予め定める通信周期によって、第１ＰＩＯ  ｐ１への出力データは、コントローラ側出力バッファｂ２から第１ＰＩＯ  ｐ１に送信される。第１ＰＩＯ  ｐ１からの入力データは、コントローラ側入力バッファｂ１を予め定める周期で更新するようになっている。
【００４７】
第１ＰＩＯ  ｐ１の電源がオン（ＯＮ）状態である場合に、通信が開始されるときには、コントローラＣ１は、コントローラ側ＰＯＬ記憶領域Ｍ１に記憶されているＰＯＬ実行用のＰＩＯのＰＯＬロジックを、フィールドネットワークＮ１経由で、第１ＰＩＯ  ｐ１にダウンロードする。第１ＰＩＯ  ｐ１は、ダウンロードされたＰＯＬロジックを、内部のＰＩＯ側ＰＯＬ記憶領域Ｍ４に記憶する。
【００４８】
その後、第１ＰＩＯ  ｐ１のＰＩＯ側ＣＰＵ  ｃ２は、演算周期に応じて、ＰＩＯ側ＰＯＬ記憶領域Ｍ４から内部バスｔ３を介してＰＯＬロジックを読み込み、演算を実行する。また、ＰＩＯ側ＣＰＵ  ｃ２は、内部バスｔ２を介してＰＩＯ側入力バッファｂ３から、演算に必要な入力信号の読み込みを行う。また、ＰＩＯ側ＣＰＵ  ｃ２は、演算結果に基づいて、内部バスｔ５を介してＰＩＯ側出力バッファｂ４に、出力信号の書き込みを実行する。
【００４９】
ＰＩＯ側入力バッファｂ３は、フィールド入力のアナログ信号の値を記憶するバッファである。ＰＩＯ側出力バッファｂ４は、フィールド出力のアナログ信号の値を記憶するバッファである。これらのフィールド入出力のバッファは、予め定める更新周期ｔ１で、フィールドからの入力信号値、すなわちセンサからの信号読み取り値によってＰＩＯ側入力バッファｂ３が更新され、予め定める他の更新周期ｔ６で、ＰＩＯ側出力バッファｂ４の値がアクチュエータに出力されるようになっている。
【００５０】
前述の図９に示すように、前提技術のプラント制御システム１００の場合には、入力信号は、参照符号ｔ２４で示されるフィールドネットワークＮ１を通じてコントローラＣ２１まで送信された後で、入力バッファｂ２４，ｂ２５を経由して、参照符号ｔ２６，ｔ２７で示されるように、コントローラＣ２１のＣＰＵ  ｃ２１によるＰＯＬの実行による演算処理が加えられる。その後、参照符号ｔ２８で示されるように、出力バッファｂ２６に出力データが書き込まれた後、フィールドネットワークＮ１を経由して、実際にプラントに出力されることになる。
【００５１】
これに対し、本実施の形態のプラント制御システム１では、前述の図４に示すように、第１ＰＩＯ  ｐ１において、入力データをコントローラＣ１に送信するとともに、その入力データを用いて演算を実行する。そして、第１ＰＩＯ  ｐ１は、出力データを、コントローラＣ１を介さずに決定して、ただちにＰＩＯ側ＰＯＬ記憶領域Ｍ４に書き込む。これによって、フィールドネットワークＮ１の通信オーバーヘッド、すなわち演算処理以外の余分な処理を行わずに、信号出力データを決定することが可能になる。したがって、比較的高速の応答が必要な制御を実行することが可能になる。
【００５２】
以上のように本実施の形態によれば、プラントから入力される入力信号の取得、およびプラントに出力すべき出力信号のプラントへの出力の少なくとも一方が、ＰＩＯによって行われる。ＰＩＯは、コントローラＣ１の論理を記述する問題指向言語（ＰＯＬ）を保持しており、入力信号に対して、ＰＯＬによる演算処理を実行し、演算結果をコントローラＣ１に与える。コントローラＣ１は、ＰＩＯから与えられる演算結果に基づいて、プラントを制御する。
【００５３】
このように本実施の形態では、ＰＯＬによる演算処理がＰＩＯによって行われるので、ＰＩＯとコントローラＣ１との間で入力信号および出力信号をやり取りせずに、演算処理を行うことができる。これによって、比較的高速の応答が可能である。したがって、比較的高速の応答が可能なプラント制御システムを実現することができる。
【００５４】
具体的には、本実施の形態のプラント制御システム１では、図４に示すように、第１ＰＩＯ  ｐ１は、入力と出力の両方の信号を取扱うことのできるＰＩＯで演算処理を実行可能なように、ＰＩＯ側ＣＰＵｃ２を備える。さらに、第１ＰＩＯ  ｐ１は、ＰＯＬの演算ロジックを記憶できるＰＩＯ側ＰＯＬ記憶領域Ｍ４を備える。また、第１ＰＩＯ  ｐ１は、その演算ロジックを読み込んで演算を実行できるように、ＰＩＯ側ＣＰＵｃ２と、ＰＩＯ側ＰＯＬ記憶領域Ｍ４とを接続するためのメモリバスｔ４を備える。
【００５５】
また、第１ＰＩＯ  ｐ１は、上位装置であるコントローラＣ１を介して、保守用パソコンＴ１のＰＯＬ編集ウィンドウ１０において、第１ＰＩＯ  ｐ１を演算器として取扱うように他信号と自由に接続して配置することが可能なようになっている。
【００５６】
また、第１ＰＩＯ  ｐ１は、コントローラＣ１を介して、保守用パソコンＴ１のＰＯＬ編集ウィンドウ１０において、ＰＩＯに対応する演算器を表すグラフィック部品に対してダブルクリック操作を行うことによって、ＰＯＬ子ウィンドウ２０を開いて、ＰＯＬ子ウィンドウ２０内で、ＰＯＬで演算ロジックを作成して、ＰＩＯへロジックをダウンロードすることが可能なようになっている。
【００５７】
また、ＰＩＯを表すＰＯＬのグラフィック部品は、その入出力を他のＰＯＬ部品と接続することが可能なようになっており、他のＰＩＯの入力信号を利用したり、他のＰＩＯへ信号を出力することによって、プラント制御システム１の全体のロジックの一部とすることも可能なようになっている。
【００５８】
これによって、前述のように比較的高速の応答が可能なプラント制御システムを、簡易な構成で実現することができる。
【００５９】
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態におけるプラント制御システムは、前述の図１に示す第１の実施の形態におけるプラント制御システム１と構成が同一であるので、同一の構成は同一の参照符号を付して示し、図示および共通する説明を省略する。本実施の形態のプラント制御システムは、前述の第１の実施の形態におけるプラント制御システム１とは動作が異なる。
【００６０】
図５は、本発明の第２の実施の形態におけるプラント制御システムで用いられる設定ダイアログの一例を示す図である。本実施の形態では、保守用パソコンＴ１で、図２に示すＰＯＬ編集ウィンドウ１０において、該当のＰＩＯを配置して、ＰＯＬロジックを演算した後、ユーザは、ＰＯＬロジックの入力信号点をクリックする操作を行うことによって、その入力信号のフィルタのパラメータを設定できるウィンドウが表示されるようになっている。
【００６１】
たとえば、前述の図３に示すＰＯＬ子ウィンドウ２０のＧ１で示される入力信号点に対して、ユーザがクリック操作を行うと、図５に示すフィルタ設定ダイアログが表示される。フィルタ設定ダイアログは、入力信号をサンプリングするときのフィルタを設定するためのパラメータを入力する画面である。フィルタ設定ダイアログから、入力信号をサンプリングする周期（以下「サンプルレート」という）、および入力信号の移動平均時間が入力できるようになっている。
【００６２】
第１ＰＩＯ  ｐ１は、入力されたパラメータに基づいて、入力信号の読み取り、および移動平均時間を計算する処理を実行する。たとえば、図５に示すように、入力信号のサンプルレートとして１０ｍｓが入力され、入力信号の移動平均時間として１００ｍｓが入力される場合、第１ＰＩＯ  ｐ１は、入力信号を１０ｍｓ周期でフィールドからアナログ信号値として読み取り、さらに１０ｍｓ×１０＝１００ｍｓで移動平均時間を計算する処理を実行した後で、入力信号点Ｇ１の値にするように更新する。
【００６３】
このように本実施の形態では、第１ＰＩＯ  ｐ１の入力信号点のフィルタ処理の設定をダイアログから行うことができるようになっている。したがって、ＰＯＬ子ウィンドウにおいて、フィルタのための演算を記載する必要がないので、簡単にロジックを記載することが可能である。
【００６４】
本実施の形態におけるプラント制御システムは、以下のように動作する。前述の図５に示すフィルタ設定ダイアログが表示された画面において、フィルタの設定を編集して、各パラメータを設定すると、その値は、保守用パソコンＴ１から汎用ネットワークＮ２を経由して、コントローラＣ１のコントローラ側入出力パラメータ記憶領域Ｍ２に記憶される。
【００６５】
図５に示す画面では、入力信号点のパラメータとして、フィルタに関するパラメータを編集および設定している。パラメータは、これに限定されるものではなく、出力信号点でも何らかのパラメータを設定する必要がある場合には、同様に、コントローラ側入出力パラメータ記憶領域Ｍ２に記憶される。
【００６６】
コントローラ側入出力パラメータ記憶領域Ｍ２に記憶されたパラメータは、前述のＰＯＬの場合と同様に、ＰＩＯの電源がオン（ＯＮ）状態である場合に通信が開始されるときに、フィールドネットワークＮ１経由でコントローラＣ１からダウンロードされ、ＰＩＯの内部のＰＩＯ側入出力パラメータ記憶領域Ｍ３に記憶される。記憶された入出力パラメータは、フィールドからの信号入力処理において参照され、入出力パラメータに応じて、フィルタをかけたり、出力の場合には信号を加工してプラントに出力される。
【００６７】
本実施の形態によれば、ＰＯＬのロジック部分と信号の前段の加工処理とを分離することが可能になる。これによって、ＰＩＯのＰＯＬを演習するときのロジックを簡潔に記載することが可能になり、かつ直感的に分かりやすく制御を記載することが可能になる。
【００６８】
＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態におけるプラント制御システムは、前述の図１に示す第１の実施の形態におけるプラント制御システム１と構成が同一であるので、同一の構成は同一の参照符号を付して示し、図示および共通する説明を省略する。本実施の形態のプラント制御システムは、前述の第１の実施の形態におけるプラント制御システム１とは動作が異なる。
【００６９】
図６は、本発明の第３の実施の形態におけるコントローラＣ１および第１ＰＩＯ  ｐ１の構成を示すブロック図である。図６を用いて、本実施の形態におけるプラント制御システム１の動作について説明する。
【００７０】
本実施の形態においても、前述の第１の実施の形態と同様に、前述の図２に示すＰＯＬ編集ウィンドウ１０において、ＰＯＬを実行可能なＰＩＯが配置される。図２において、参照符号ｇ１〜ｇ４は、ＰＩＯに直接接続されたセンサからの入力信号を示す。参照符号ｇ５，ｇ６は、ＰＩＯに直接接続されたアクチュエータへの出力信号を示す。
【００７１】
本実施の形態においても、図２に示すＰＯＬ編集ウィンドウ１０において、ＰＩＯのグラフィック部品に対して、ユーザがダブルクリックの操作を行うと、ＰＯＬ子ウィンドウ画面２０が表示される。前述の入力信号ｇ１〜ｇ４および出力信号ｇ５，ｇ６は、ＰＯＬ子ウィンドウ画面２０において、編集されるＰＯＬロジックに直接接続される入力信号である。
【００７２】
これらの信号は、ＰＩＯの内部の演算に用いるだけでなく、コントローラ側で実行する演算の入出力とすることも可能である。たとえば、前述の図２に示されているＰＯＬ編集ウィンドウ１０では、ｇ３の信号は接続線Ｌ１経由でＰＯＬを実行可能なＰＩＯのグラフィック部品ＰＯＬ−ＰＩＯ１１に接続されている。ここで実際のｇ１の値は、物理的なＰＩＯに接続されたアナログ入力信号である。
【００７３】
ＰＯＬ編集ウィンドウ１０上では、ｇ３の信号は、接続線Ｌ３を経由して、別の演算器ｇ８に接続されている。同様に、ｇ４の信号は、接続線Ｌ４を経由して、演算器ｇ８に接続されている。演算器ｇ８は、接続線Ｌ５を経由して演算器ｇ７に接続されている。このようにＰＩＯに直接接続されている入力信号は、実際の内部のＰＯＬ演算の入力で使用されるとともに、コントローラで実行されるＰＯＬの入力としても機能させることができる。
【００７４】
ＰＯＬ−ＰＩＯの出力信号であるｇ５，ｇ６にいたっては、実際のＰＩＯの出力値であり、プラントへのアナログ出力信号であるが、本アナログ値についても、接続線Ｌ６，Ｌ７で示されるように、他の演算器と結んで演算に使用することが可能である。
【００７５】
このような構成とすることによって、高速な制御の処理は、実際のＰＩＯ側で実行させ、その入力値に基づいた低速だが、ＰＩＯをまたがったような制御を必要とするような場合、および実際のＰＩＯ側による演算結果をコントローラ側で監視するような場合に、高速の応答を実現することが可能になる。
【００７６】
次に、第３の実施の形態におけるプラント制御システム１の動作について、図６を用いて説明する。ここで、ＰＩＯのＣＰＵ  Ｃ２は、内部バスｔ２を介して、ＰＩＯ側入力バッファｂ３の値を読み取り、次に、内部バスｔ７１を介して、コントローラＣ１から入力されて入力バッファｂ７１に記憶された値を読み取る。
【００７７】
これらの入力値を用いて演算を実行した後、内部バスｔ５を介して、出力値をＰＩＯ側出力バッファｂ４に書き込む。その後、内部バスｔ７２を介して、コントローラＣ１にデータを送信するために、ＰＩＯ側入力バッファｂ７２に値を書き込む。コントローラＣ１からの入力値が書き込まれるＰＩＯ側出力バッファｂ７１には、図２に示されるようなＰＯＬ編集ウィンドウにおけるグラフィック部品ｇ９のような他演算器の出力値であり、ＰＯＬ−ＰＩＯに対して、図２に示されるように接続線Ｌ８などで接続されている。
【００７８】
図２でＰＯＬ−ＰＩＯを配置した後、その入力信号点を定義して、入力信号点に他の演算器の出力などを接続した場合に、ＰＯＬ−ＰＩＯへの入力信号が定義され本信号については、プラントに接続されるフィールド入力部分からではなく、フィールドネットワーク経由でコントローラから送信される入力データになる。本データについては、図６に示されるようにＰＯＬ−ＰＩＯのＣＰＵから見たＰＩＯ側入力バッファｂ７１にフィールドネットワークの通信周期で更新され、実際のＰＯＬ−ＰＩＯのＣＰＵで実行されるＰＯＬロジックで入力して演算に利用される。
【００７９】
さらにコントローラへの送信データが書き込まれるＰＩＯ側出力バッファｂ７２の値は、フィールドネットワークの通信周期でコントローラＣ１へ送信される。コントローラＣ１側では、本データを図２に示される出力信号点ｇ５，ｇ６の更新に用いられる。
【００８０】
ここにおいて、出力信号点ｇ５，ｇ６は、実際のプラントへのアナログ出力値でもあるので、コントローラＣ１は、ＰＯＬ−ＰＩＯの演算結果を監視し、ＰＯＬ−ＰＩＯの演算結果を利用することによって、演算処理自体をＰＩＯ側で実行させ、その演算結果を利用した制御を行うことが可能となる。
【００８１】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることが可能である。また、各実施の形態の任意の構成要素を適宜、変更または省略することが可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１，１００  プラント制御システム、Ｃ１，Ｃ２１  コントローラ、Ｍ１  コントローラ側ＰＯＬ記憶領域、Ｍ２  コントローラ側入出力パラメータ記憶領域、Ｍ３  ＰＩＯ側入出力パラメータ記憶領域、Ｍ４  ＰＩＯ側ＰＯＬ記憶領域、Ｍ２１  ＰＯＬ記憶領域、Ｔ１  保守用パソコン、ｃ１  コントローラ側ＣＰＵ、ｃ２  ＰＩＯ側ＣＰＵ、ｃ２１  ＣＰＵ、ｐ１，ｐ２１  第１ＰＩＯ、ｐ２，ｐ２２  第２ＰＩＯ、ｐ２３  第３ＰＩＯ。
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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