(57)【要約】【課題】コントローラと上位データ処理装置との間の通信データ量を少なくしてネットワークや各機器の大容量化、必要以上の高機能化を抑制する。【解決手段】コントローラ４０が収集したプラント機器状態データをデータサーバ６０に送信し、その受信データに基づきプラント機器１０を監視制御する監視制御システムにおいて、コントローラ４０は、プラント機器状態データを実行単位時間毎に定周期処理し、基準時刻情報及び基準時刻カウンタからなる時刻カウンタ同期情報４４Ｔ、並びに、実行単位時間毎にインクリメントされる時刻カウンタをプラント機器状態データに付加した時刻カウンタ付きプラント機器状態データ４４Ｄを生成してバッファメモリ４５に保存する制御部４２を備え、制御部４２は、前記同期情報４４Ｔ及び前記状態データ４４Ｄをデータサーバ６０に送信する。【選択図】図１
2015219616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラがプラント機器から収集したプラント機器状態データを、ネットワークを介して上位のデータ処理装置に送信し、前記データ処理装置が前記プラント機器状態データに基づいて前記プラント機器を監視制御する監視制御システムにおいて、
前記コントローラは、
基準時刻情報を管理する時刻管理部と、
内部に時刻カウンタを備え、前記プラント機器状態データを実行単位時間毎に周期的に演算処理すると共に、前記基準時刻情報とこの基準時刻情報に対応する基準時刻カウンタとからなる時刻カウンタ同期情報、並びに、前記実行単位時間毎にインクリメントされる前記時刻カウンタが前記プラント機器状態データに付加された時刻カウンタ付きプラント機器状態データ、を生成する制御部と、
前記制御部により生成された前記時刻カウンタ同期情報と前記時刻カウンタ付きプラント機器状態データとを保存するメモリと、
を備え、
前記制御部は、前記時刻カウンタ同期情報と前記時刻カウンタ付きプラント機器状態データとを前記メモリから読み出して前記データ処理装置に送信することを特徴とする監視制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載した監視制御システムにおいて、
前記データ処理装置は、
前記時刻カウンタ付きプラント機器状態データに含まれる時刻カウンタと前記基準時刻カウンタとの差、前記実行単位時間、及び、前記基準時刻情報を用いて、前記プラント機器状態データが前記コントローラにより収集された時刻を算出することを特徴とする監視制御システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載した監視制御システムにおいて、
前記時刻管理部は、
前記基準時刻情報を、前記ネットワークを介して外部から取得することを特徴とする監視制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種プラント機器の状態データの収集時刻を示す時刻情報の取得手段を改良した監視制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発電プラント、工業プラント、水処理プラント等の大規模プラントにおいては、監視制御対象となるプラント機器が電動機、バルブ、遮断器、開閉器、ポンプ、空調機等、多種多様であり、また、これらのプラント機器から計測器のアナログ出力として取得する状態データも、動作状態、温度、電流、電圧、振動、圧力等、多岐にわたっている。
このため、監視制御対象の全点数は、プラントの規模によって数百にも及ぶ場合がある。
【０００３】
この種の大規模プラントにおける監視制御装置としては、表示装置付ＨＭＩ（Human Machine Interface）装置が知られている。
通常、ＨＭＩ装置は、プラント機器から遠隔地にある監視所側に設置され、各プラント機器を制御するコントローラは、各プラント機器から数１０ｍ離れた空調完備の制御機器室内に設置されている。そして、各プラント機器の近傍には、各機器に設置された各種計測器のアナログ出力をある程度纏めてディジタル出力するリモートＩ／Ｏ装置がそれぞれ設けられ、複数台のリモートＩ／Ｏ装置から対応コントローラに向けて、対応プラント機器の数１０種類の状態データ（以下、プラント機器状態データもいう）が送信されるようになっている。そして、これらのコントローラとＨＭＩ装置とはネットワークにより結ばれている。
【０００４】
このような大規模プラントでは、各プラント機器から監視所側のＨＭＩ装置に至るまでに多数の伝送路を経由するので、プラント機器の数、言い換えればプラントの規模が大きくなればなるほど、プラント機器状態データの伝送遅れが大きく、また多く発生する。
このため、監視所側でタイムスタンプを付与する現在監視中の状態データは、実際には一定時間前に収集された状態データとなり、その状態データに基づいて監視制御を行うとプラント機器の状態を誤判断したり、誤った制御指令を発するおそれがある。
【０００５】
上記のようなプラント機器状態データの伝送遅れを解決するための従来技術として、特許文献１に記載されたプラント監視制御システムが知られている。
図４は、このプラント監視制御システムの構成図であり、１００はプラント機器、２００は、データ入力部２１０，時間設定部２２０及び時間管理部２３０からなるデータ入力カード、３００はプラント機器側伝送路、４００は、Ｉ／Ｏ通信制御部４１０，監視制御用ネットワーク制御部４２０，状変検出部４３０及びバッファメモリ４４０からなるコントローラ、５００は監視制御用ネットワーク、６００は検索部６１０及び記憶部６２０からなるデータサーバ、７００は表示装置である。
【０００６】
図４に示した従来技術では、状態データの発生源であるプラント機器１００に近いデータ入力カード２００に時間設定部２２０及び時間管理部２３０を設け、これらの機能を用いて、図５に示すような時刻情報付きプラント機器状態データ２４０を作成する。このプラント機器状態データ２４０は、プラント機器状態データＤ１〜Ｄｎに、各データの収集時刻を示す時刻情報Ｔ１〜Ｔｎをそれぞれ付加したものである。
そして、この時刻情報付きプラント機器状態データ２４０を、送信したい個数分並べた形のデータ構造にして、プラント機器側伝送路３００，コントローラ４００及び監視制御用ネットワーク５００を介し、データサーバ６００に送信し、記憶部６２０に蓄積している。
【０００７】
すなわち、この従来技術においては、プラント機器１００の直近にあるデータ入力カード２００内の時間設定部２２０及び時間管理部２３０により時刻情報の付与、管理を行うため、データサーバ６００が受信するプラント機器１００の状態データの時刻情報は実際のデータ収集時刻にほぼ一致するものとなり、オペレータは、伝送遅れの影響が少ないプラント機器状態データを用いて高精度に監視制御を行うことが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１９９６２４号公報（段落［００１１］〜［００３０］、図１，図７等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図５に示したデータ構造によると、データ入力カード２００側からデータサーバ６００側に１回の動作で送信されるデータ量が、（時刻情報のデータサイズ＋プラント機器状態データのデータサイズ）×（時刻情報付きプラント機器状態データ２４０の個数）となり、プラント機器状態データだけを送信する場合に比べて通信データ量が増加するという問題があった。
このように通信データ量が増えると、プラント機器側伝送路３００や監視制御用ネットワーク５００の容量、コントローラ４００やデータサーバ６００等における送受信負荷も増加するので、システム全体として大容量かつ高機能が求められることになり、これらがコストを上昇させる原因となっていた。
【００１０】
そこで、本発明の解決課題は、コントローラとデータサーバ等の上位データ処理装置との間で通信されるデータ量を少なくしてネットワークや各機器の大容量化、必要以上の高機能化を抑制するようにした監視制御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】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、コントローラがプラント機器から収集したプラント機器状態データを、ネットワークを介して上位のデータ処理装置に送信し、前記データ処理装置が前記プラント機器状態データに基づいて前記プラント機器を監視制御する監視制御システムにおいて、
前記コントローラは、
基準時刻情報を管理する時刻管理部と、
内部に時刻カウンタを備え、前記プラント機器状態データを実行単位時間毎に周期的に演算処理すると共に、前記基準時刻情報とこの基準時刻情報に対応する基準時刻カウンタとからなる時刻カウンタ同期情報、並びに、前記実行単位時間毎にインクリメントされる前記時刻カウンタが前記プラント機器状態データに付加された時刻カウンタ付きプラント機器状態データ、を生成する制御部と、
前記制御部により生成された前記時刻カウンタ同期情報と前記時刻カウンタ付きプラント機器状態データとを保存するメモリと、を備え、
前記制御部は、前記時刻カウンタ同期情報と前記時刻カウンタ付きプラント機器状態データとを前記メモリから読み出して前記データ処理装置に送信するものである。
【００１２】
請求項２に係る監視制御システムは、請求項１に記載した監視制御システムにおいて、前記データ処理装置は、前記時刻カウンタ付きプラント機器状態データに含まれる時刻カウンタと前記基準時刻カウンタとの差、前記実行単位時間、及び、前記基準時刻情報を用いて、前記プラント機器状態データが前記コントローラにより収集された時刻を算出するものである。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載した監視制御システムにおいて、前記時刻管理部は、前記基準時刻情報を、前記ネットワークを介して外部のタイムサーバ等から取得するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コントローラから上位データ処理装置に送信するプラント機器状態データにそれぞれ時刻情報を付加する必要がなくなり、従来よりも通信データ量を少なくしてネットワークや各機器の大容量化、必要以上の高機能化を抑制し、システム全体の低コスト化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態における制御部の動作を示す概念図である。
【図３】本発明の実施形態における時刻カウンタ同期情報及び時刻カウンタ付きプラント機器状態データのデータ構造を示す図である。
【図４】特許文献１に記載された従来技術の構成図である。
【図５】従来技術における時刻情報付きプラント機器状態データの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、この実施形態に係る監視制御システムの構成図である。図１において、監視制御対象である複数のプラント機器１０は、電動機、バルブ、遮断器、開閉器、ポンプ、空調機等である。各プラント機器１０にはその動作状態や温度、電流、電圧、振動、圧力等を計測する各種計測器（図示せず）が設けられており、これらの計測器により取得したアナログのプラント機器状態データがI／Ｏ装置２０に送信される。
ここで、プラント機器１０はI／Ｏ装置２０の近くに設置されており、I／Ｏ装置２０がプラント機器１０からデータを収集した時刻は、プラント機器１０におけるプラント機器状態データの収集時刻にほぼ等しいものとする。
【００１７】
Ｉ／Ｏ装置２０は、多数のプラント機器状態データを所定形式のディジタルデータに変換し、Ｉ／Ｏネットワーク３０を介してコントローラ４０に送信する。コントローラ４０は、Ｉ／Ｏネットワーク通信部４１によりプラント機器状態データを受信する。
制御部４２は、Ｉ／Ｏネットワーク通信部４１、制御ネットワーク通信部４３、時刻管理部４４及びバッファメモリ４５を統括制御する機能、プラント機器状態データをバッファメモリ４５から読み出して制御ネットワーク通信部４３及び制御ネットワーク５０を介しデータサーバ４に送信する機能を備えると共に、プラント機器１０に対する制御動作を実行する際には、Ｉ／Ｏネットワーク通信部４１を介してＩ／Ｏ装置２０に各種指令を送信する機能も備えている。
【００１８】
時刻管理部４４は、制御ネットワーク通信部４３及び制御ネットワーク５０を介してタイムサーバ７０との間で通信可能であり、タイムサーバ７０から送られた基準時刻に従い、制御部４２と協働して、後述する時刻カウンタ等を管理する。
制御ネットワーク通信部４３は、制御部４２から送られたプラント機器状態データを、制御ネットワーク５０を介してデータサーバ６０に送信する。
データサーバ６０は、制御ネットワーク５０を介してコントローラ４０から送られたプラント機器状態データを受信し、記憶部６１に保存してプラント機器１０の監視、制御に用いる。
なお、タイムサーバ７０は複数のコントローラ４０との間で定期的に時刻情報を通信し、各コントローラ４０間の時刻同期を保っている。
【００１９】
図２は、コントローラ４０内の制御部４２の動作を示す概念図であり、制御部４２は、プラント機器１０から送信されたプラント機器状態データに対し、入力→演算→出力を一つの実行単位時間（周期）Ｐの処理として、この処理を定周期にて繰り返し実行する。
【００２０】
以下、この実施形態の動作を，図３を参照しつつ説明する。
制御部４２は、実行単位時間Ｐの処理が繰り返されるたびに、内部に保持している時刻カウンタ（時刻カウント値）をインクリメントするように構成されている。ここで、時刻カウンタのデータサイズは時刻情報（年月日時分秒からなる情報）のデータサイズよりも小さいものとする。
【００２１】
始めに、制御部４２は、時刻管理部４４がタイムサーバ７０から受信した時刻情報Ｔｘとその時点の時刻カウンタＣｘとを対にして、図３の時刻カウンタ同期情報４４Ｔとしてバッファメモリ４５に保存する。ここで、時刻情報Ｔｘは請求項における基準時刻情報に相当し、時刻カウンタＣｘは請求項における基準時刻カウンタに相当する。
また、制御部４２は、あるアドレスのプラント機器１０から受信したプラント機器状態データを、図２の実行単位時間Ｐで処理するたびに時刻カウンタをインクリメントしながら、その時刻カウンタとプラント機器状態データとを対にして、図３の時刻カウンタ付きプラント機器状態データ４４Ｄとしてバッファメモリ４５に保存する。なお、プラント機器１０のアドレスは時刻カウンタ付きプラント機器状態データ４４Ｄに含まれている。
【００２２】
図３は、１台のプラント機器１０が時系列的にプラント機器状態データＤ１〜Ｄｎを収集し、それぞれに対応する時刻カウンタＣ１〜Ｃｎが各状態データにそれぞれ付加された状態のデータ構造を示している。
コントローラ４０と一対一対応で設置されたＩ／Ｏ装置２０には、通常、複数のプラント機器１０が接続されるため、各アドレスのプラント機器１０について作成された図３に示す構造の時刻カウンタ同期情報４４Ｔ及び時刻カウンタ付きプラント機器状態データ４４Ｄが、バッファメモリ４５に保存されることになる。
【００２３】
次に、制御部４２またはデータサーバ６０からの指令により、バッファメモリ４５に保存されたプラント機器状態データを読み出す際には、時刻カウンタ同期情報４４Ｔと、要求された個数の時刻カウンタ付きプラント機器状態データ４４Ｄとを同時に読み出し、制御ネットワーク通信部４３に送る。
これらのデータは、制御ネットワーク５０を介してデータサーバ６０に送られ、記憶部６１に記憶されることになる。
【００２４】
データサーバ６０は、時刻カウンタ同期情報４４Ｔと、時刻カウンタ付きプラント機器状態データ４４Ｄ内の時刻カウンタＣ１〜Ｃｎ、及び、実行単位時間Ｐに基づき、以下のようにしてプラント機器状態データＤ１〜Ｄｎの収集時刻を取得する。
例えば、データサーバ６０が受信した時刻カウンタ同期情報４４Ｔの時刻カウンタをＣｘ、同じく時刻情報をＴｘとし、ある時刻カウンタ付きプラント機器状態データ４４Ｄのプラント機器状態データＤ１に対応する時刻カウンタをＣ１とすると、実際にプラント機器状態データＤ１がコントローラ４０により収集された時刻（プラント機器１０によるデータ収集時刻にほぼ等しい）Ｔ１は、以下の数式１によって求められる。
［数式１］
Ｔ１＝Ｔｘ＋（Ｃ１−Ｃｘ）×Ｐ
【００２５】
すなわち、この実施形態によれば、コントローラ４０において、時刻情報よりもデータサイズが小さい時刻カウンタを個々のプラント機器状態データに付加してデータサーバ６０に送信し、データサーバ６０が数式１の演算を行うことにより、プラント機器状態データがコントローラ４０によって収集された時刻を取得することができる。従って、従来のように、個々のプラント機器状態データに時刻情報を付加して上位のサーバに送信する場合に比べて、通信データ量を大幅に少なくすることが可能である。
【００２６】
例えば、時刻情報のデータサイズをＬｔ、時刻カウンタのデータサイズをＬｃ、同時に通信される時刻情報付きプラント機器状態データの個数をｎとしたとき、本実施形態によれば、図４，図５に示した従来技術に比べて、数式２に示すデータ量が削減されることになる。なお、数式２において、Ｌｔ＞Ｌｃである。
［数式２］
（Ｌｔ−Ｌｃ）×ｎ−（Ｌｔ＋Ｌｃ）
【００２７】
従って、本実施形態によれば、各ネットワーク３０，５０やバッファメモリ４５の容量、各通信部４１，４３が処理するデータ量を削減することができ、各機器の小容量化等によってシステム全体の低コスト化に寄与することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、多種多様なプラント機器状態データを上位のサーバ等に送信して監視制御を行う際に、通信データ量の削減が求められる各種の監視制御システムに利用可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１０：プラント機器
２０：Ｉ／Ｏ装置
３０：Ｉ／Ｏネットワーク
４０：コントローラ
４１：Ｉ／Ｏネットワーク通信部
４２：制御部
４３：制御ネットワーク通信部
４４：時刻管理部
４５：バッファメモリ
５０：制御ネットワーク
６０：データサーバ
６１：記憶部
７０：タイムサーバ
４４Ｔ：時刻カウンタ同期情報
４４Ｄ：時刻カウンタ付きプラント機器状態データ
【図１】
2015219616.tif 000003
【図２】
2015219616.tif 000004
【図３】
2015219616.tif 000005
【図４】
2015219616.tif 000006
【図５】
2015219616.tif 000007