(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視システムであって、
プラント機器の動作状態データに基づき前記プラント機器を制御するローカル制御装置と、
前記ローカル制御装置と第１の通信ネットワーク経路で接続され、前記動作状態データの伝送周期で前記プラント機器を制御する上位制御システムと、
前記ローカル制御装置の前記動作状態データの前記伝送周期よりも長い監視周期で、前記プラント機器を監視する監視・診断システムと、
前記ローカル制御装置と前記上位制御システムを接続する前記第１の通信ネットワーク経路に配置され、入力されたパケットを送信先ネットワーク・アドレスの機器のネットワーク・ポートにのみ伝送するよう弁別し、前記動作状態データを前記上位制御システムに伝送する情報弁別部と、
前記第１の通信ネットワーク経路の前記ローカル制御装置と前記情報弁別部の間に配置され、受信したパケットを複数のネットワーク・ポートに送信する情報透過部と、
入力ポートおよび出力ポートを有し、前記プラント機器の前記動作状態データを前記情報透過部を経由して前記入力ポートから取得し、前記動作状態データから予め設定された診断アルゴリズムに基づく診断を実行して監視データを求め、前記監視データを前記出力ポートから前記情報弁別部を介して第２の通信ネットワーク経路により前記監視・診断システムに送る監視サブシステムと、
を備えた監視システム。
【請求項２】
請求項１に記載された監視システムにおいて、
前記監視サブシステムの前記入力ポートは、前記ローカル制御装置から前記情報透過部を経由して前記上位制御システムに伝送される前記動作状態データを取得可能なようにプロミスキャス・モードで動作させること、または、前記動作状態データを閲覧可能な動作条件を設定することを特徴とする監視システム。
【請求項３】
請求項１に記載された監視システムにおいて、
前記監視サブシステムは、前記情報弁別部を経て取得したパケットより前記動作状態データを分離し、
前記監視サブシステムは、前記動作状態データに対する予め定められた判定条件により、分離した前記動作状態データのデータ診断を実施し、
前記監視サブシステムは、前記データ診断の結果を、前記監視データとして、前記動作状態データの伝送周期よりも長い予め設定された前記監視周期毎に、前記第２の通信ネットワーク経路により前記監視・診断システムに伝送する
ことを特徴とする監視システム。
【請求項４】
請求項１に記載された監視システムにおいて、
前記プラント機器および前記ローカル制御装置および前記情報透過部を複数組備え、
前記監視サブシステムは、前記入力ポートを前記複数組の数設け、
それぞれの前記ローカル制御装置のネットワーク・ポートと前記情報弁別部を接続する前記第１の通信ネットワーク経路上に、前記情報透過部をそれぞれ配置し、
各前記情報透過部と前記監視サブシステムの各前記入力ポートを接続し、
前記監視サブシステムは、複数の前記入力ポートから取り込んだ複数の前記動作状態データに基づき、複数の前記プラント機器に対応したデータ診断をして、該データ診断の結果を前記監視データとして前記第２の通信ネットワーク経路に出力する
ことを特徴とする監視システム。
【請求項５】
請求項４に記載された監視システムにおいて、
前記監視サブシステムは、各前記プラント機器から取り込んだそれぞれの前記動作状態データに対して個別にデータ診断をすることを特徴とする監視システム。
【請求項６】
請求項４に記載された監視システムにおいて、
前記監視サブシステムは、複数の前記プラント機器から取り込んだ複数の前記動作状態データを統合してデータ診断をすることを特徴とする監視システム。
【請求項７】
請求項１に記載された監視システムにおいて、
前記監視・診断システムは、取得した前記監視データから、予め定められた診断を実施し、該診断の結果により求めた保守情報および／または稼働情報を表示装置に表示することを特徴とする監視システム。
【請求項８】
請求項７に記載された監視システムにおいて、
前記監視・診断システムは、前記保守情報および／または稼働情報を、外部ネットワークを経由して、遠隔監視装置に表示させることを特徴とする監視システム。
【請求項９】
請求項１に記載された監視システムにおいて、
前記動作状態データは、送信元ＩＰアドレスと送信先ＩＰアドレスを含むネットワーク・アドレス部と、パケットの送信時刻と複数の前記動作状態データを含む伝送データ部を含むことを特徴とする監視システム。
【請求項１０】
請求項１に記載された監視システムにおいて、
前記動作状態データは、前記プラント機器の時刻に対する温度データを複数含み、
前記監視サブシステムは、前記温度データを、予め定められた温度の上下限値と許容温度勾配によりデータ診断し、該データ診断の結果を前記監視データとして前記第２の通信ネットワーク経路に出力することを特徴とする監視システム。
【請求項１１】
請求項１に記載された監視システムにおいて、
前記プラント機器は、
患者に照射する荷電粒子ビームを発生する加速器システムと、前記加速器システムでエネルギーを制御した荷電粒子ビームの照射野を形成する照射システムと、荷電粒子ビームの照射位置を合わせる位置決めシステムとを備えた粒子線治療システムであり、
ひとつまたは複数の前記ローカル制御装置が、前記加速器システム、前記照射システム、前記位置決めシステムに、それぞれ設けられ、
前記監視サブシステムは、前記ローカル制御装置の数に応じて、前記入力ポートを複数設け、
それぞれの前記ローカル制御装置のネットワーク・ポートと前記情報弁別部を接続するそれぞれの前記第１の通信ネットワーク経路上に、前記情報透過部をそれぞれ配置し、
各前記情報透過部と前記監視サブシステムの各前記入力ポートを接続し、
前記監視サブシステムは、複数の前記入力ポートから取り込んだ複数の前記動作状態データに基づき、複数の前記ローカル制御装置に対応したデータ診断をして、該データ診断の結果を前記監視データとして前記第２の通信ネットワーク経路に出力する
ことを特徴とする監視システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載された監視システムにおいて、
前記監視サブシステムを、前記加速器システム、前記照射システム、前記位置決めシステム毎に備え、
前記情報弁別部は、複数の前記監視サブシステムの各々からの各前記監視データを入力し、複数の前記監視データを前記監視・診断システムに伝送することを特徴とする監視システム。
【請求項１３】
請求項１１に記載された監視システムにおいて、
前記動作状態データは、荷電粒子ビームのビーム形状の計測結果、ビーム位置の計測結果、ビーム強度の計測結果のいずれかひとつまたは複数を含むことを特徴とする監視システム。
【請求項１４】
粒子線治療システムであって、
荷電粒子ビームを発生する加速器システムと、
前記荷電粒子ビームを照射する照射システムと、
前記荷電粒子ビームの照射位置を合わせる患者位置決めシステムと、
前記各システムの機器を監視する監視システムと
を有し、
前記監視システムは、
監視装置と、
前記各システムの機器の動作状態情報に基づき前記各システムの機器を制御するローカル制御装置と、
前記ローカル制御装置と第１の通信ネットワーク経路で接続され、前記動作状態情報の伝送周期で前記各システムの機器を制御する上位制御システムと、
前記ローカル制御装置の前記動作状態情報の前記伝送周期よりも長い監視周期で、前記各システムの機器を監視する監視・診断システムと、
前記ローカル制御装置と前記上位制御システムを接続する前記第１の通信ネットワーク経路に配置され、入力されたパケットを送信先ネットワーク・アドレスの機器のネットワーク・ポートにのみ伝送し、前記動作状態情報を前記上位制御システムに伝送する情報弁別部と、
を備え、
前記監視装置は、
前記第１の通信ネットワーク経路の前記ローカル制御装置と前記情報弁別部の間に配置され、受信したパケットを全てのネットワーク・ポートに送信する情報透過部と、
入力ポートおよび出力ポートを有し、前記各システムの機器の前記動作状態情報を前記情報透過部を経由して前記入力ポートから取得し、前記動作状態情報から予め設定された診断アルゴリズムに基づく診断を実行して監視情報を求め、前記監視情報を前記出力ポートから前記情報弁別部を介して第２の通信ネットワーク経路により前記監視・診断システムに送る監視サブシステムと、
を備えた前記監視装置であることを特徴とする粒子線治療システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視システム、粒子線治療システム、プラントの改修方法に係り、特に、プラント機器の動作状態を監視するプラント監視・診断システム、粒子線治療システム、プラントの改修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントの稼働率の向上策として、ＩＴ技術を活用したプラント監視・診断システムが普及している。プラント監視・診断システムは、プラントを構成するプラント機器に監視用センサを設置し、センサが取得した情報を監視・診断システムに伝送する。監視・診断システムは、これらの取得した情報の経時変化や情報の時間的な変動等からプラント機器の状態変化を検出することで、プラント機器の状態を監視・診断する。この監視結果より、プラントの運転状況や、プラント保守の案内をプラント管理者や運転員および、保守担当者等に通知することで、プラントの安定な稼働と運用を支援する。
【０００３】
また、プラント機器にはプラント機器の制御等に用いる制御用センサも設置されている。この制御用センサが取得した情報は、プラント機器を制御するローカル制御装置に取り込まれ制御に用いられる。プラント機器に設置されている制御用センサが取得した情報は、プラント機器の制御情報のみならず、プラント機器の監視・診断の視点においても有効な監視情報を含むことができる。
【０００４】
また、ＩＴ技術を活用したインフラ監視・診断システムとして、特にＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を用いた情報通信インフラの分野で普及が進んでいる。情報通信インフラの健全性を監視する監視・診断システムとして、特許文献１に示した通信機器の障害監視システムや、特許文献２に示した情報通信ネットワークの異常検知システムが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−６８２９号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１４／１５５６５０Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述のプラント監視・診断システムに関する従来技術には、次のような課題があった。プラントを構成する機器を制御するローカル制御装置にて収集したデータを監視・診断システムでも活用する場合、ローカル制御装置はプラントの全体を統括制御する上位制御システムとともに、監視・診断システムに情報を伝送する必要がある。そのため、ローカル制御装置の伝送負荷が高くなり、プラント機器の安定な制御に支障をきたす場合がある。また、ローカル制御装置の台数が多くなると、プラントを構築する通信ネットワーク上のトラフィックも増大するため、システム全体の負荷も高くなる。これらのシステム負荷に対応可能なシステムを構築するには、通信ネットワークの広帯域化や制御システムの高速・大容量化の必要があるため、システムコストが高くなる課題がある。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、プラント機器の動作状態情報を負荷を低減して安価に収集すること、および／または、監視・診断システムを提供する際に稼働率を低下させず且つ継続した運用を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の解決手段によると、
監視システムであって、
プラント機器の動作状態データに基づき前記プラント機器を制御するローカル制御装置と、
前記ローカル制御装置と第１の通信ネットワーク経路で接続され、前記動作状態データの伝送周期で前記プラント機器を制御する上位制御システムと、
前記ローカル制御装置の前記動作状態データの前記伝送周期よりも長い監視周期で、前記プラント機器を監視する監視・診断システムと、
前記ローカル制御装置と前記上位制御システムを接続する前記第１の通信ネットワーク経路に配置され、入力されたパケットを送信先ネットワーク・アドレスの機器のネットワーク・ポートにのみ伝送するよう弁別し、前記動作状態データを前記上位制御システムに伝送する情報弁別部と、
前記第１の通信ネットワーク経路の前記ローカル制御装置と前記情報弁別部の間に配置され、受信したパケットを複数のネットワーク・ポートに送信する情報透過部と、
入力ポートおよび出力ポートを有し、前記プラント機器の前記動作状態データを前記情報透過部を経由して前記入力ポートから取得し、前記動作状態データから予め設定された診断アルゴリズムに基づく診断を実行して監視データを求め、前記監視データを前記出力ポートから前記情報弁別部を介して第２の通信ネットワーク経路により前記監視・診断システムに送る監視サブシステムと、
を備えた監視システムが提供される。
【０００９】
本発明の第２の解決手段によると、
粒子線治療システムであって、
荷電粒子ビームを発生する加速器システムと、
前記荷電粒子ビームを照射する照射システムと、
前記荷電粒子ビームの照射位置を合わせる患者位置決めシステムと、
前記各システムの機器を監視する監視システムと
を有し、
前記監視システムは、
監視装置と、
前記各システムの機器の動作状態情報に基づき前記各システムの機器を制御するローカル制御装置と、
前記ローカル制御装置と第１の通信ネットワーク経路で接続され、前記動作状態情報の伝送周期で前記各システムの機器を制御する上位制御システムと、
前記ローカル制御装置の前記動作状態情報の前記伝送周期よりも長い監視周期で、前記各システムの機器を監視する監視・診断システムと、
前記ローカル制御装置と前記上位制御システムを接続する前記第１の通信ネットワーク経路に配置され、入力されたパケットを送信先ネットワーク・アドレスの機器のネットワーク・ポートにのみ伝送し、前記動作状態情報を前記上位制御システムに伝送する情報弁別部と、
を備え、
前記監視装置は、
前記第１の通信ネットワーク経路の前記ローカル制御装置と前記情報弁別部の間に配置され、受信したパケットを全てのネットワーク・ポートに送信する情報透過部と、
入力ポートおよび出力ポートを有し、前記各システムの機器の前記動作状態情報を前記情報透過部を経由して前記入力ポートから取得し、前記動作状態情報から予め設定された診断アルゴリズムに基づく診断を実行して監視情報を求め、前記監視情報を前記出力ポートから前記情報弁別部を介して第２の通信ネットワーク経路により前記監視・診断システムに送る監視サブシステムと、
を備えた前記監視装置であることを特徴とする粒子線治療システムが提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、プラント機器の動作状態情報を負荷を低減して安価に収集すること、および／または、監視・診断システムを提供する際に稼働率を低下させず且つ継続した運用を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した第１実施例のプラント機器情報収集手段およびこれを用いた監視・診断システムの構成を示す図である。
【図２】本発明を適用した第１実施例の特徴である通信パケット内の動作状態データの構造と監視サブシステムでのデータ判定処理を示す図である。
【図３】本発明を適用した第１実施例の特徴である監視サブシステムでのデータ判定処理フローを示す図である。
【図４】本発明を適用した第１実施例の特徴である動作状態データとデータ処理判定結果の伝送周期を示す図である。
【図５】本発明を適用した第２実施例のプラント機器情報収集手段およびこれを用いた監視・診断システムの構成を示す図である。
【図６】本発明を適用した第３実施例の粒子線治療システムの機器情報収集手段およびこれを用いた監視・診断システムの構成を示す図である。
【図７】本発明を適用した第３実施例の粒子線治療システムにおいて、前段加速器からシンクロトロンへ供給される荷電粒子ビームの特性変化が生じた場合ビーム計測結果の比較を示す。
【図８】本発明を適用した第４実施例の粒子線治療システムの機器情報収集手段およびこれを用いた監視・診断システムの構成を示す図である。
【図９】従来のプラント機器情報収集手段およびこれを用いた監視・診断システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
Ａ．概要
本発明および本実施例によると、例えばプラントの監視・診断を実現するプラント監視・診断システムにおいて、プラントは、プラントを構成するプラント機器と、プラント機器の動作状態情報を取得するセンサと、センサからの動作状態情報に基づきプラント機器を制御するローカル制御装置と、ローカル制御装置と通信ネットワーク経路で接続されプラント全体の運転を制御する上位制御システムで構成され、プラント監視・診断システムは、前記プラント機器の動作状態情報を前記ローカル制御装置から取得する監視サブシステムと、監視サブシステムでの診断結果を集約する監視・診断システムから構成され、プラントを構成するローカル制御装置と上位制御システムを接続する通信ネットワーク経路上に情報透過手段を配置し、監視サブシステムは、動作状態データ入力ポートと前記情報透過手段とを接続し、監視サブシステムは、情報透過手段を経由して取得した動作状態情報から、予め設定された故障診断アルゴリズムに基づき故障診断を実施し、監視サブシステムはプラント機器の故障診断結果や動作情報を監視データ出力ポートから監視・診断システムに伝送し、監視・診断システムは、監視サブシステムでの故障診断結果や監視サブシステムで集約したプラント機器の動作状態情報を収集し、プラントの運転状況や、プラント保守の案内を通知することを特徴とするプラント監視・診断システムを提供することができる。
【００１４】
Ｂ．監視システムおよび装置および方法、機器情報収集方法
以下に本発明の機器情報収集方法、および、これを用いた監視・診断システムおよび装置の実施形態を、図面を用いて説明する。監視対象の一例として、粒子線治療システム等を含むプラント機器・プラントシステムについて、以下に説明する。また、以下の実施例では、監視・診断システムという名称を用いるが、必ずしも診断まで含まず監視のみを行う監視システムでもよい。
【実施例１】
【００１５】
本発明を適用したプラント監視・診断システムの第１実施例を、図１乃至図９を用いて説明する。
図９に、本実施例の関連技術のプラントの構成を示す。プラント１０は、プラント１０を構成するプラント機器１１とプラント機器１１の動作状態情報を取得する複数のセンサ１２と、プラント機器１１を制御するローカル制御装置２１と、プラント１０全体を制御する上位制御システム２２と、プラント１０の運転状況やプラント機器１１の動作状況を監視する監視・診断システム２３を備える。本実施例では説明を分かりやすくするため、プラント機器１１を１つだけ記載しているが、実際のプラント１０は、複数のプラント機器１１と複数のローカル制御装置２１を備える。
【００１６】
ローカル制御装置２１と上位制御システム２２および監視・診断システム２３は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等の通信ネットワークで接続されており、送信元と送信先が設定された機器間で情報を伝送可能な情報弁別手段であるスイッチング・ハブ３１等を介して、それぞれネットワーク・ポート３４１〜３４３を経由して接続されている。
【００１７】
ローカル制御装置２１は、ローカル制御装置２１が動作している間、プラント機器１１に設置した各センサ１２からのセンサ検出値を逐次取り込み、プラント機器１１の動作状態データ４１として上位制御システム２２乃至インターロックシステム（図示せず）に対して伝送する。この際、ローカル制御装置２１からインターロックシステムまでの伝送は、通信ネットワーク経路の他に電線等の物理的な線路を併用して伝送することが多い。プラント運転員（図示せず）は上位制御システム２２乃至インターロックシステムでプラント１０を構成する各プラント機器１１の状態を確認した上で、上位制御システム２２に対して運転を指示する。上位制御システム２２は、ローカル制御装置２１から伝送された動作状態データ４１乃至インターロックシステムからのインターロック情報（図示せず）に基づき、プラント機器１１の健全性を確認する。上位制御システム２２はプラント機器１１の健全性が確認された上で、ローカル制御装置２１に対して運転指令４２を伝送し、ローカル制御装置２１は、上位制御システム２２から伝送された運転指令４２に基づき、プラント機器１１に対して制御指令２１１を伝送する。プラント機器１１はローカル制御装置２１からの制御指令２１１に基づいて動作を開始する。
【００１８】
上位制御システム２２は、ローカル制御装置２１から伝送される動作状態データ４１に基づき、プラント機器１１の健全性をリアルタイムで確認し、プラント１０の運転を管理する。プラント機器１１に異常が生じた場合には、安全にプラント１０を停止させるため、上位制御システム２２は、故障したプラント機器１１を速やかに停止する。また、他のプラント機器１１に対しても運転を停止させる。このように、上位制御システム２２は、プラントの安全性を担保するため、プラント機器１１の健全性をリアリタイムで確認する必要がある。そのため、ローカル制御装置２１から上位制御システム２２へ動作状態データ４１の伝送周期は、一般に短くする必要がある。
【００１９】
監視・診断システム２３は、上位制御システム２２とは独立したシステムであり、プラント機器１１を構成する機器の長期的な動作トレンドをより詳細に把握するために用意する。具体的には、監視・診断システム２３は、例えば、プラント機器１１に異常が生じた場合の故障原因の調査や、プラント機器１１の異常動作の予兆検出および、消耗部品の補給・交換時期をプラント運用者やプラント運転員および、プラント保守担当者等に案内することを目的として設ける。そのため、上位制御システム２２のようにリアルタイム性を要求されていないため、監視周期はローカル制御装置２１の動作状態データ４１の更新周期よりも長くても構わない。
【００２０】
プラント１０内およびプラント機器１１に設置した各センサ１２のセンサ検出値には、例えば、ローカル制御装置２１内でプラント機器１１の補正制御（フィードバック制御）に利用する制御情報として用いる機器動作情報１２１や、プラント機器１１が設置されている環境の温度、湿度、気圧等といったプラント１０内およびプラント機器１１の動作雰囲気情報１２２、冷却水の流量、受電系統の電圧変化等の施設インフラ情報１２３が挙げられる。ローカル制御装置２１は、これらのセンサ検出値（１２１、１２２、１２３）をプラント機器１１の動作状態データ４１として、監視・診断システム２３に伝送する。監視・診断システム２３は、ローカル制御装置２１から取得した動作状態データ４１に含まれる、各プラント機器１１の機器動作情報１２１や、プラント機器１１の動作雰囲気情報１２２、施設インフラ情報１２３等を記憶装置２３１に記録する。監視・診断システム２３は、これら記憶装置２３１に記録したデータより、取得データが所定のしきい値範囲に入っているかの判定や、取得データのトレンド変化の検出、および、動作状態の変化点の抽出等のデータ診断を実施し、この診断結果によりプラント機器１１の故障原因の調査や、プラント機器１１の異常動作の予兆および、消耗部品の補給・交換時期等の保守情報および／または稼働情報を表示装置２３２に表示する。また、監視・診断システム２３で得られた情報は、ファイヤーウォール３３を経由して外部ネットワーク３７と接続され、遠隔監視コンソール２６にて保守情報および／または稼働情報が閲覧されるようにすることができる。
【００２１】
本実施例の関連技術のプラント１０において監視・診断システム２３を構築する際の課題のひとつとして、ローカル制御装置２１からのデータ伝送がある。ローカル制御装置２１は上位制御システム２２および監視サブシステム２４に動作状態データ４１をそれぞれ伝送する必要がある。そのため、プラント監視・診断システムを設置する前と比較して、ローカル制御装置２１の伝送処理の負担が相対的に高まり、通信ネットワークの伝送データ量が増大し、システム全体の負荷が高くなる傾向にある。また、ローカル制御装置２１から伝送する動作状態データ４１のデータ点数が多い場合、プラント１０を構成する通信ネットワークの高帯域化やローカル制御装置２１の高速化等が必要となり、システムコストが高くなることが想定される。さらに、既に稼働しているプラント１０に対して監視・診断システムを追加しようとした場合、ローカル制御装置の再構築となるため、プラントの停止時間が長くなる場合があり、故障・診断システムの提供が容易でなかった。
【００２２】
図１に、本実施例におけるプラント１０の構成を示す。本実施例に示す通信ネットワーク経路として、現在広く普及しているＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を適用した場合について示す。図９に示した本実施例の関連技術のプラント１０の構成とは、特に、リピータ・ハブ３２、スイッチング・ハブ３１、監視サブシステム２４を設ける点が異なる。本実施例では、ローカル制御装置２１のネットワーク・ポート３４１と上位制御システム２２のネットワーク・ポート３４２を接続する通信ネットワーク経路上に情報弁別部であるスイッチング・ハブ３１とともに、情報透過部であるリピータ・ハブ３２を設け、情報透過部であるリピータ・ハブ３２はローカル制御装置２１のネットワーク・ポート３４１と情報弁別部であるスイッチング・ハブ３１の間に配置する。また、スイッチング・ハブ３１とリピータ・ハブ３２は、それぞれ、複数のネットワーク・ポート３４を備える。なお、図９に示した関連技術のように、ファイヤーウォール３３、外部ネットワーク３７、監視診断データ出力ポート３６も設けられるが、図では省略されている。また、情報弁別部および情報透過部は、それぞれスイッチング・ハブ３１およびリピータ・ハブ３２以外にも適宜の構成を採用することができる。
【００２３】
監視サブシステム２４は、情報透過部であるリピータ・ハブ３２を経由してローカル制御装置２１と接続する動作状態データ入力ポート３５と、情報弁別部であるスイッチング・ハブ３１を経由して監視・診断システム２３と接続する監視診断データ出力ポート３６を設ける。動作状態データ入力ポート３５と監視診断データ出力ポート３６は、監視サブシステム２４として独立したポートとして設ける。
【００２４】
さらに、ローカル制御装置２１から上位制御システム２２に伝送される動作状態データ４１を取得可能とするため、監視サブシステム２４の動作状態データ入力ポート３５は、情報透過部を経由して伝送される伝送情報を閲覧可能な動作条件を設定する。具体的には、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）での機能として提供されているプロミスキャス・モードで動作させる。ローカル制御装置２１と情報弁別部であるスイッチング・ハブ３１を接続する通信ネットワークの間に情報透過部であるリピータ・ハブ３２を配置することで、ローカル制御装置２１から上位制御システム２２へ伝送される動作状態データ４１および、上位制御システム２２からローカル制御装置２１へ伝送する運転指令４２を監視サブシステム２４にも伝送することが可能となり、監視サブシステム２４の動作状態データ入力ポート３５をプロミスキャス・モードで動作することで、ローカル制御装置２１から上位制御システム２２へ伝送される動作状態データ４１および、上位制御システム２２からローカル制御装置２１へ伝送する運転指令４２を監視サブシステム２４でも取得可能となる。
なお、監視サブシステム２４の動作状態データ入力ポート３５は、プロミスキャス・モードに限らず、無差別モード、宛先にかかわらず全てのパケットを受信するモード、または、自分宛てのデータパケットでない信号も取り込んで処理するモード等であればよい。
【００２５】
このように、ローカル制御装置２１から上位制御システム２２に伝送される動作状態データ４１および、上位制御システム２２からローカル制御装置２１へ伝送する運転指令４２を監視サブシステム２４で取得可能とすることで、本実施例の関連技術の監視・診断システム２３で処理していたデータ診断を監視サブシステム２４で実現できる。また、このような構成とすることで、監視サブシステム２４にて運転指令４２を受信後に動作状態データ４１が変化した際の関連も明らかになるため、故障時の原因調査等に有効である。またローカル制御装置２１は、上位制御システム２２に伝送していた動作状態データ４１と、監視・診断システム２３に伝送していた監視データ４３を並列に伝送する必要が無いため、ローカル制御装置２１の伝送制御に関する負荷が低くなりかつ、伝送ネットワークの伝送データ量も減少できるため、システム全体の負荷を低く抑えられる。
【００２６】
さらに、既に稼働しているプラント１０に対して監視・診断システム２３を追加しようとした場合にも、ローカル制御装置２１と情報弁別部であるスイッチング・ハブ３１を接続する既存の通信ネットワーク経路の間に情報透過部であるリピータ・ハブ３２を配置するだけで、監視サブシステム２４にて動作状態データ４１の取得が可能となる。そのため、既に稼働しているプラント１０に対して監視・診断システム２３の導入時には、極めて短時間のプラント１０停止で適用可能となるため、当該プラント１０の稼働率を維持したまま、監視・診断システム２３の導入を実現できる。
プラントの改修方法としては、例えば、次のような手順を含むことにより実現することができる。
・プラント１０のローカル制御装置２１とプラント１０の上位制御システム２２を接続する通信ネットワーク経路に、受信したパケットを複数のネットワーク・ポートに送信するリピータ・ハブ３２（情報透過部）を設置する手順、
・リピータ・ハブ３２（情報透過部）と通信ネットワークで接続された監視サブシステム２４を設置する手順、及び、
・監視サブシステム２４と通信ネットワークで接続された監視・診断システム２３を設置する手順
【００２７】
以下に、監視サブシステム２４の動作を実現する通信ネットワークの機能について説明する。
図２は、本発明を適用した第１実施例の特徴である通信パケット内の動作状態データの構造と監視サブシステムでのデータ判定処理を示す図である。
Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等の通信ネットワークでは、伝送データを予め決められた仕様に基づき、パケットに分割して伝送する。パケットは、図２（ａ）に示したように、ＩＰアドレスやＭＡＣアドレスといった、送信元と送信先を特定するネットワーク・アドレス部５１と、伝送したいデータを示す伝送データ部５２を含む。通信ネットワークに接続されている機器のネットワーク・ポートには、それぞれ独立したＩＰアドレスやＭＡＣアドレス（以下、ネットワーク・アドレス）が設定されている。各機器のネットワーク・ポートは、一般に、送信先に自分のネットワーク・アドレスが示されたパケットのみ受信可能であり、自分のネットワーク・アドレス以外が示されたパケットは受信しない（例外として、ブロードキャスト・モードで伝送されたパケットはいずれのネットワーク・ポートで受信可能である）。また、情報弁別部であるスイッチング・ハブ３１は、スイッチング・ハブ３１に接続されている機器のネットワーク・ポート３４のネットワーク・アドレスを把握する機能を有しており、スイッチング・ハブ３１に入力されたパケットは、送信元ネットワーク・アドレスと送信先ネットワーク・アドレスを確認し、送信先ネットワーク・アドレスの機器のネットワーク・ポート３４にのみ、パケットを伝送する。このように、情報弁別部であるスイッチング・ハブ３１には、ネットワークに接続されている機器から送信される多数のパケットで通信ネットワークが輻輳を生じないように、パケットの伝送先を切り替える機能を有する。
【００２８】
本発明を特徴付ける構成要素のひとつである情報透過部であるリピータ・ハブ３２の機能を説明する。情報透過部であるリピータ・ハブ３２は情報弁別部であるスイッチング・ハブ３１と異なり、リピータ・ハブ３２が受信したパケットは、リピータ・ハブ３２に接続されている全てのネットワーク・ポート３４に送信される。本発明では、ローカル制御装置２１から上位制御システム２２に伝送される動作状態データ４１を監視サブシステム２４でもアクセス可能とするため、ローカル制御装置２１と情報弁別部であるスイッチング・ハブ３１の間に情報透過部であるリピータ・ハブ３２を設置する。
【００２９】
また、監視サブシステム２４は、ローカル制御装置２１が上位制御システム２２に伝送する動作状態データ４１の受信と、監視・診断システム２３に対して監視データ４３を送信する機能を有する。この際、監視サブシステム２４のネットワーク・ポートは、動作状態データ４１を受信する動作状態データ入力ポート３５と、監視データ４３の送信する監視データ出力ポート３６に機能を分離して使用する。監視サブシステム２４の監視データ出力ポート３６を動作状態データ入力ポート３５と独立し、監視データ出力ポート３６を情報弁別部であるスイッチング・ハブ３１に接続することで、監視・診断システム２３のみに伝送すべき監視データ４３をローカル制御装置２１へ伝送されることを防ぎ、ローカル制御装置２１と上位制御システム２２を接続する通信ネットワークの伝送負荷を低減する。
【００３０】
さらに、監視サブシステム２４の動作状態データ入力ポート３５に上位制御システム２２宛のパケットが伝送されても、そのままでは受診することはできない。そのため、動作状態データ入力ポート３５は、ローカル制御装置２１から上位制御システム２２に伝送される動作状態データ４１を取得可能なようにプロミスキャス・モードで動作させる。プロミスキャス・モードで設定されたネットワーク・ポートは、自分宛のパケットでないパケットも取り込み可能となる。
【００３１】
以上に示したように、ローカル制御装置２１のネットワーク・ポート３４１と上位制御システム２２のネットワーク・ポート３４２を接続する通信ネットワーク間に情報透過部であるリピータ・ハブ３２を設け、この情報透過部であるリピータ・ハブ３２に監視サブシステム２４の動作状態データ入力ポート３５を接続する。監視サブシステム２４は、ネットワーク・ポートを動作状態データ入力ポート３５と監視データ出力ポート３６に機能を分離し、動作状態データ入力ポート３５をプロミスキャス・モードで動作させることで、ローカル制御装置２１から上位制御システム２２に伝送される動作状態データ４１および、上位制御システム２２からローカル制御装置２１に伝送される運転指令４２を取得可能とする。
【００３２】
次に、監視サブシステム２４における監視データ４３の処理について図１、図２、図３を用いて説明する。
図３に、監視サブシステム２４での一連の監視シーケンスを示す。
監視サブシステム２４は、図１に示したように、アドレス・データ選別部２４１、取得データ保存部２４２、判定条件保存部２４３、データ診断部２４４、判定結果保存部２４５、データ伝送処理部２４６を備える。また、動作状態データ４１は図２に示すように、通信ネットワーク経路上をパケットの形で伝送される。
【００３３】
ローカル制御装置２１から上位制御システム２２に伝送される動作状態データ４１は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等の通信ネットワーク経路をパケットとして送信される。パケットとして送信された動作状態データ４１は、図２（ａ）に示すように、ネットワーク・アドレス部５１と伝送データ部５２を含み、図２（ａ）の１行がひとつのパケット化された動作状態データ４１である。ネットワーク・アドレス部５１は、パケットの送信元ＩＰアドレスと送信先ＩＰアドレスが記載されており、本実施例では、送信元ＩＰアドレスがローカル制御装置２１のもの（１９２．１６８．０．２１）となり、送信先ＩＰアドレスが上位制御システム２２のもの（１９２．１６８．０．２２）となる。伝送データ部５２は、パケットの送信時刻とひとつまたは複数の動作状態データを含み、それぞれ予め決められたフォーマットで項目と値が記載されている。
【００３４】
図２（ａ）に示した伝送データは、一例として、プラント機器１１の温度（ＴＥＭＰ）と回転機械の回転数（ＲＥＶ）を記載している。本データは、０．１秒毎の短い周期でローカル制御装置２１から上位制御システム２２に伝送されたデータ（ＡＣＫ）を示しており、上位制御システム２２からローカル制御装置２１に対して同間隔で応答を返している。動作状態データ入力ポート３５へ伝送された動作状態データ４１は、アドレス・データ選別部２４１にて、ネットワーク・アドレス部５１の送信元ＩＰアドレスに基づき、パケットとして伝送された各パラメータのデータに選別される。アドレス・データ選別部２４１で選別したデータは、取得データ保存部２４２に逐次記憶する。本実施例では、図２（ａ）に示した伝送データのうち、プラント機器１１の温度（ＴＥＭＰ）に注目して選別し記憶した結果を図２（ｂ）に示す。アドレス・データ選別部２４１は、図２（ｂ）に示したように、取得したデータを選別し、時系列に記憶することで、機器の動作状態を時系列データとして利用可能となる。
【００３５】
判定条件保存部２４３には、プラント機器１１の監視項目毎に予め設定された判定基準が記憶されている。図２（ｃ）は、プラント機器１１の温度（ＴＥＭＰ）の判定基準として、温度の上下限値（ＴＥＭＰ［℃］）と許容温度勾配（ΔＴ／Δｔ［℃／ｓ］）について示している。データ診断部２４４は、取得データ保存部２４２に記憶された取得データと、判定条件保存部２４３に記憶された判定基準を取得し診断する。比較結果は、判定結果保存部２４５に保存される。
【００３６】
判定結果保存部２４５に保存されたデータは、データ伝送処理部２４６にて、監視データ出力ポート３６から監視・診断システム２３に伝送される。この際、すべての生データと診断結果を監視・診断システム２３に伝送することも可能であるが、図２（ｄ）に示したように、診断結果が異常のデータのみ抽出して伝送することで、監視・診断システム２３の記憶装置２３１の容量や通信ネットワークの負荷を低減できる。また、診断結果の異常データに関連する動作状態データ４１や上位制御システム２２からローカル制御装置２１への制御指令４１を確認したい場合には、監視・診断システム２３から監視サブシステム２４の取得データ保存部２４２に対して、閲覧したいデータ、時系列区間、データ間隔等の詳細データの閲覧機能を設けることで、詳細データが確認できる。
【００３７】
次に、図３を用いて監視シーケンスを説明する。まず、プラント管理者や運転員等のプラント利用者が監視・診断システム２３に対して、監視の開始を指示する。これに基づき、監視・診断システム２３は、監視サブシステム２４に、図示されない適宜の制御線等により監視シーケンスの開始を指示し、監視サブシステム２４のアドレス・データ選別部２４１は、パケットとして伝送される動作状態データ４１を取得する（２４０１）。監視サブシステム２４のアドレス・データ選別部２４１は、取得した動作状態データ４１のパケットより、各動作状態データ４１を分離し（２４０２）、分離した動作状態データ４１を取得データ保存部２４２に保存する（２４０３）。監視サブシステム２４のデータ診断部２４４は、分離した動作状態データ４１の判定条件を判定条件保存部２４３から読み込み（２４０４）、分離した動作状態データと判定条件を用いたデータ診断を実施する（２４０５）。監視サブシステム２４のデータ診断部２４４は、データ診断結果を判定結果保存部２４５に保存し（２４０６）、データ伝送処理部２４６は、予め設定された伝送周期毎に（２４０７）データ診断結果を監視・診断システム２３に伝送する（２４０８）。このような一連の処理をプラント利用者が監視停止指令を入力しない限り続ける（２４０９）。
【００３８】
図４に、動作状態データ４１と監視データ４３の伝送周期の関係を示す。図２に示したように、ローカル制御装置２１から上位制御システム２２へ伝送する動作状態データ４１の伝送周期（ｔ４１）はプラントの安全性・健全性を担保するため、短い周期で伝送される（図４（ａ））。一方、監視サブシステム２４から監視・診断システム２３に伝送する監視データ４３の伝送周期（ｔ４３）は、動作状態データ４１の伝送周期（ｔ４１）よりも長くて構わない（図４（ｂ））。また、監視サブシステム２４から監視・診断システム２３に伝送する監視データ４３は、プラント機器１１の状態変化を掴む情報として利用すると考えると、監視サブシステム２４でのデータ診断結果を全て伝送する必要はなく、例えば、診断結果に基づき状態変化が検出された毎（不定周期）もしくは、一定のプラント運転周期毎等、予め設定された伝送周期で監視データ４３を伝送すれば良い。また、動作状態データ４１に機器の異常を示すデータが含まれていた場合、監視サブシステム２４はその異常データの前後のデータを所定の経過時間分を別途抽出して記録しておくことで、異常発生の原因究明を容易に実現できる。
【００３９】
このように、実際のプラントは、複数のプラント機器１１および複数のローカル制御装置２１を備えるため、監視サブシステム２４で複数のプラント機器１１の動作状態データ４１を処理することで、監視・診断システム２３の負担を低減できる上、プラント系統毎に複数の監視サブシステム２４を設けることで、監視サブシステム２４の負荷自体を低減でき、さらに細かな診断処理が実現できる。
【実施例２】
【００４０】
図５に、本発明の第２実施例のプラント監視・診断システムの構成を示す。第２実施例を構成する機器の機能は第１実施例と同じであり、第１実施例と異なる点は、プラント機器１１が複数（１１ａ〜１１ｃ）で備えられている点である。ここでは、主に、第１実施例と異なる点について説明する。
【００４１】
複数のプラント機器１１ａ〜１１ｃおよびローカル制御装置２１ａ〜２１ｃで構成されるプラント１０の場合、監視サブシステム２４は、プラント機器１１ａ〜１１ｃおよびローカル制御装置２１ａ〜２１ｃの員数に応じて、動作状態データ入力ポート３５ａ〜３５ｃを設ける。また、プラント機器１１ａ〜１１ｃと上位制御システム２２間を通信ネットワーク上で伝送される動作状態データ４１ａ〜４１ｃと運転指令４２ａ〜４２ｃを監視サブシステム２４に取り込むため、それぞれのローカル制御装置１１ａ〜１１ｃのネットワーク・ポート３４１ａ〜３４１ｃと情報弁別部であるスイッチング・ハブ３１を接続する通信ネットワーク上に情報透過部であるリピータ・ハブ３２ａ〜３２ｃをそれぞれ配置する。この情報透過部であるリピータ・ハブ３２ａ〜３２ｃと監視サブシステム２４の動作状態データ入力ポート３５ａ〜３５ｃをそれぞれ接続する。監視サブシステム２４は、動作状態データ入力ポート３５ａ〜３５ｃから取り込んだ情報に基づき、図３に示したデータ処理を実施することで、複数のプラント機器１１ａ〜１１ｃに対応したデータ診断を実施できる。
【００４２】
また、各プラント機器１１ａ〜１１ｃから取り込んだ情報は、必ずしも個別にデータ診断をする必要はない。例えば、プラント機器１１ａ〜１１ｃの動作状態データ４１ａ〜４１ｃを監視サブシステム２４内でこれらの動作状態データを統合してデータ診断することで、各プラント機器１１ａ〜１１ｃ間の各データ変化に相関が抽出された場合には、単一のプラント機器１１のみの診断では得られなかった故障原因が特定される効果もある。また、類似する複数のプラント機器１１の監視・診断の際には、動作特性の個体差の抽出や、経年変化のばらつき判定等も可能となる。
【実施例３】
【００４３】
第３実施例では、プラント機器として粒子線治療システムを用いた例を説明する。
図６に、本発明の第３実施例の粒子線治療システムの機器情報収集方法およびこれを用いた監視・診断システムの構成を示す。
【００４４】
粒子線治療システム１００は大きく分けて、患者１０３９の患部に照射する荷電粒子ビームを発生する加速器システム１０１、加速器システム１０１で患部の体表からの深さ（飛程）に応じてエネルギーを制御した荷電粒子ビームを患部の位置・形状に合わせた照射野を形成する照射システム１０２、荷電粒子ビームの照射位置を合わせる患者位置決めシステム１０３、および、粒子線治療システムの全体を統括制御する制御システム１０４を備える。
【００４５】
ここで、粒子線治療システム１００の概要をシステム監視に関連する部分について簡単に説明する。粒子線治療システム１００を構成する加速器システム１０１として、一般にシンクロトロン１０１２が広く適用されている。
【００４６】
シンクロトロン１０１２は、前段加速器１０１１から発生された低エネルギーの荷電粒子ビーム１０００ａを入射し、患部の飛程に対応したエネルギーに到達するまで、荷電粒子ビーム１０００ｂをシンクロトロン１０１２内で周回させながら加速する。この際、シンクロトロン１０１２に入射された荷電粒子ビーム１０００ａの入射軌道にずれを生じた場合や、所定のエネルギーまで加速できていない場合には、シンクロトロン１０１２に荷電粒子ビーム１０００ａを安定に供給できない。そのため、入射軌道のずれを計測するビームモニタ１０１１ａや、前段加速器１０１１に設けた高周波検出器１０１１ｂに基づき、前段加速器制御装置１０１４で制御パラメータを調整する。
【００４７】
また、シンクロトロン１０１２は、周回ビーム１０００ｂを一定の周回軌道上を周回させることで安定に加速できる。そのため、シンクロトロン１０１２を構成する偏向電磁石１０１３や四極電磁石（図示せず）の磁場強度と周回ビーム１０００ｂにエネルギーを付与する高周波加速空胴１０１４の加速周波数を精度良く制御する必要がある。シンクロトロン１０１２内を周回ビーム１０００ｂが安定に加速できているか確認するため、ビーム位置モニタ１０１５ａやビーム強度モニタ１０１５ｂが設けてあり、ビーム位置やビーム強度が低下した場合には、適宜、磁場強度や加速周波数等の制御パラメータを各制御装置（図示せず）で調整する。
【００４８】
所定のエネルギーまで加速した周回ビーム１０００ｂは、高周波電極１０１６に印加された高周波電圧により、周回ビーム１０００ｂのベータトロン振動振幅を増大させ、周回ビームが安定に周回可能な範囲（安定限界）を越えさせることでデフレクタ１０１７を経由してビーム輸送系１０１８に取り出される。
【００４９】
ビーム輸送系１０１８に取り出された荷電粒子ビーム１０００ｃは、ビーム輸送系を構成する電磁石（図示せず）にて照射システム１０２に輸送される。この際、荷電粒子ビーム１０００ｃが照射システム１０２の所定の場所に所定の位置・勾配で輸送されることを複数の輸送系モニタ１０１９ａ、１０１９ｂで適宜確認する。
【００５０】
照射システム１０２は、加速器システム１０１で加速し輸送された荷電粒子ビーム１０００ｃを回転ガントリー１０２２上のビーム輸送系にて照射装置１０２１に輸送し、患部形状に合わせた照射野を形成する。この際、照射装置１０２１の入口と出口に設けてあるビーム位置モニタ１０２０ａ、１０２０ｂにて照射装置内を通過する荷電粒子ビーム１０００ｄの位置と勾配を計測し、所定の経路を通過するように回転ガントリー１０２２上の輸送系の電磁石（図示せず）の磁場強度を調整する。また、照射する荷電粒子ビーム１０００ｄの強度を計測する線量モニタ１０２３を設けることで、照射した荷電粒子ビーム１０００ｄにより所定の線量に到達したら、荷電粒子ビーム１０００ｄの照射を停止する。この際、照射する荷電粒子ビーム１０００ｄの強度は、シンクロトロン１０２を構成する高周波電極１０１６に印加する高周波電圧を調整できるため、照射する荷電粒子ビームの停止は高周波電極１０１６に印加する高周波電圧の供給を停止することで容易に実現できる。
【００５１】
患者位置決めシステム１０３は、患者を治療ベッド１０３１上に固定し、患部位置を照射装置１０２１の照射位置に合わせる。この際、患者１０３９の患部位置は、Ｘ線透視画像を用いて確認する。Ｘ線透視画像は、治療室乃至回転ガントリー１０２２に設置されているＸ線発生装置１０３３とＸ線検出器１０３４にて取得する。Ｘ線検出器１０３４で取得した透視画像は、位置決め制御システム１０４７で所定の患部位置とのずれを演算し、治療技師（図示せず）が治療ベッド制御装置１０４６に補正量を入力することで精度良く位置を合わせられる。
【００５２】
制御システム１０４は、上位制御システム２２、インターロックシステム（図示せず）、監視・診断システム２３および、監視サブシステム２４を備えており、監視・診断システム２３は、ファイヤーウォール３３を経由して外部ネットワーク３７に接続され、遠隔監視コンソール２６が接続されている。上位制御システム２２は、情報弁別部であるスイッチング・ハブ３１を経由した通信ネットワークにて、各機器のローカル制御装置１０４１〜１０４７からの動作状態データを収集し、各機器のローカル制御装置１０４１〜１０４７への運転指令を伝送する。また、各機器のローカル制御装置１０４１〜１０４７とインターロックシステム（図示せず）は、電線等の物理的な線路にてインターロック情報（図示せず）が伝送される。なお、各ローカル制御装置１０４１〜１０４７から各機器への運転指令や制御指令等の線は、図では省略されている。
【００５３】
以上に示した粒子線治療システム１００に対して、本発明の適用方法と適用効果をそれぞれ説明する。粒子線治療システム１００を構成する各機器のローカル制御装置１０４１〜１０４７のネットワーク・ポート３４１と情報弁別部であるスイッチング・ハブ３１を結ぶ通信ネットワークの間にそれぞれ情報透過部であるリピータ・ハブ３２を設置する。そして、これらの情報透過部であるリピータ・ハブ３２と監視サブシステム２４に設けた複数の動作状態データ入力ポート３５を通信ネットワークで接続する。監視サブシステム２４は、監視・診断システム２３に監視データを出力する監視データ出力ポート３６を情報弁別部であるスイッチング・ハブ３１に接続する。このような通信ネットワークを構築することで、粒子線治療システム１００の監視体系を構築可能となる。
【００５４】
特に、既に稼働している粒子線治療システム１００に新たに監視・診断システム２３を設ける場合、各モニタからの伝送機能は各機器のローカル制御装置１０４１〜１０４７と上位制御システム２２のソフトウェアとして実装されているため、新たに監視・診断システム２３に対して同様のデータを伝送するためには、従来は、粒子線治療システム１００の運用を長期間停止した上で実装・動作検証が必要となる。一方、粒子線治療システム１００での患者治療は、日々連続して照射する必要があるため、治療を停止することは患者治療への影響も大きく、避けなければならない。
これに対して、本発明を適用する場合、監視・診断システム２３とともに監視サブシステム２４、情報透過部であるリピータ・ハブ３２を用意し、各装置のローカル制御装置１０４１〜１０４７の各ネットワーク・ポート３４１と情報弁別部であるスイッチング・ハブ３１の間に情報透過部であるリピータ・ハブ３２を接続するだけで実装は完了できるため、夜間に上述作業を実施すれば、粒子線治療システム１００の治療を長時間停止する必要はない。また、本実施例の監視・診断システムの導入により、粒子線治療システム１００を構成する機器に異常が生じた場合の故障原因の調査や、プラント機器１１の異常動作の予兆検出および、消耗部品の補給・交換時期をプラント運用者やプラント保守員に案内が可能となり、粒子線治療システム１００の稼働率を向上でき、より多くの患者の治療が実現できると想定される。
【００５５】
つぎに、粒子線治療システム１００に対して監視・診断システムを導入した場合の監視例について説明する。
図７は、本発明を適用した第３実施例の粒子線治療システムにおいて、前段加速器からシンクロトロンへ供給される荷電粒子ビームの特性変化が生じた場合ビーム計測結果の比較を示す。
一例として、前段加速器１０１１からシンクロトロン１０１２へ供給される荷電粒子ビーム１０００ａの特性変化が生じた場合について図７を用いて説明する。図７（ａ）は前段加速器１０１１からシンクロトロン１０１２へ輸送される荷電粒子ビーム１０００ａのビームモニタ１０１１ａでのビーム形状の計測結果、図７（ｂ）はシンクロトロン１０１２内のビーム位置モニタ１０１５ａでの荷電粒子ビーム１０００ｂの計測結果、図７（ｃ）はシンクロトロン１０１２内のビーム強度モニタ１０１５ｂでの荷電粒子ビーム１０００ｂの計測結果、図７（ｄ）はビーム輸送系１０１８上に設けてあるビームモニタ１０１９ｂでの荷電粒子ビーム１０００ｃのビーム形状の計測結果を示している。
【００５６】
図７（ａ）〜図７（ｄ）の左側に示した図が正常時の計測結果例、右側に示した図が不安定時の計測結果例を示す。前段加速器１０１１が安定に動作している場合には、前段加速器１０１１から供給される荷電粒子ビーム１０００ａの形状を正円とした場合、前段加速器１０１１の高周波電源の出力不安定等の不具合が生じた場合には、前段加速器１０１１から供給される荷電粒子ビーム１０００ａのエネルギーが変動するため、所定の輸送経路から外れ、ビーム形状は正円から外れる。このようなエネルギーが不安定な荷電粒子ビーム１０００ａがシンクロトロン１０１２に入射されると、正常時と比較してビーム位置（図７（ｂ））がずれ、ビーム強度も低くなる（図７（ｃ））。これに伴い、シンクロトロン１０１２から取り出されたビーム強度は低く、ビーム位置も変動する。このように一連の計測結果にある相関が得られた場合、その計測結果から荷電粒子ビーム１０００の不安定な原因を特定できる。
粒子線治療装置はその装置の性質から、非常に厳密な出射制御が要求されるために、ローカル制御装置１０４１〜１０４７と上位制御システム２２の間で高頻度な情報伝送が発生する。そのため、制御用の情報伝達に加えて、それとは別個に診断システム２３のアドレスにもデータ送信を行う仕事を各機器に課すことによる負荷増大の影響は大きい。本実施例では情報透過部を利用することにより、各機器にその負荷を発生させることなく監視・診断システム２３用のデータを取得可能にし、装置の信頼性を向上させることができる。
さらに、自分宛てではないデータを取得するために必要となる監視サブシステム２４に、制御用の高頻度なデータを装置の監視診断に適するように低減する機能を設けることにより、診断機能の低負荷化に寄与し、装置の信頼性を更に向上させることができる。
【実施例４】
【００５７】
図８に、本発明の第４実施例の粒子線治療システムの機器情報収集手段およびこれを用いた監視・診断システムの構成を示す。第４実施例を構成する機器の機能は第３実施例と同じであり、第３実施例と異なる点は、監視サブシステム２４が複数（２４ａ〜２４ｃ）で構成されている点である。ここでは、第３実施例と異なる点について説明する。監視サブシステム２４を、加速器システム１０１、照射システム１０２、位置決めシステム１０３毎に用意することで、系統ごとに監視がしやすくなり、接続される各機器のローカル制御装置１０４１〜１０４７の員数が少なくなることで、監視サブシステム２４ａ〜２４ｃのそれぞれの負荷が低減できるため、より詳細なデータ診断が実施できると想定される。特に、各監視サブシステム２４に入力される動作状態データ４１の項目数が少なくなれば、図３に示した監視データの分析がより高速に実行できるため、より素早く監視・診断システム２３に対して監視データ４３の提供が可能となる。また、監視・診断システム２３に伝送された監視データ４３も体系的に処理がしやすくなり、監視・診断システム２３でのデータ閲覧・分析がより容易に実施できる。
【００５８】
Ｃ．実施例の効果および従来技術との差異
本発明および／または本実施例によれば、プラント機器の動作状態情報からプラント機器を監視・診断する監視・診断システムにおいて、機器の動作状態情報を通信ネットワークにて収集する際、ローカル制御装置および伝送ネットワークの負荷を低減し安価に監視・診断システムを構築できる。
本発明および／または本実施例によれば、既に稼働中のプラントに監視・診断システムを提供する際、監視・診断システムが構築できるまで当該プラントの稼働率を低下させず、かつ、既存のプラント機器の制御への影響を及ぼさずに継続した運用を実現できる。
【００５９】
ここで、本発明および／または本実施例と、各特許文献との主な違いを説明する。特許文献１は、ネットワークに接続された複数の監視対象機器に対して、監視装置を階層化した障害監視システムに関する。特許文献１が対象とする監視対象は、ＩＰネットワークに接続された機器であり、これらの機器の状態監視・制御を実現するため、ＳＮＭＰを用いている。本実施例において、ＩＰネットワークに接続された機器はローカル制御装置２１や上位制御システム２２、監視・診断システム２３、および、監視サブシステム２４であり、本発明および／または本実施例の監視対象は、プラント機器１１である。そのため、監視対象が異なる。また、本発明および／または本実施例ではＳＮＭＰを利用しておらず、階層化した監視装置では監視装置に接続されたプラント機器の故障診断を実施していないため、障害監視の内容も実現方法も異なる。
特許文献２は、制御システムの状態により通信パターンが変化する特徴に基づき、制御ネットワークの異常を検知する方法が示されている。特許文献２の監視対象は制御ネットワークであり、本発明および／または本実施例では、監視対象が異なる。
【００６０】
Ｄ．付記
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれている。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０…プラント
１１…プラント機器
１１１…受電系統
１２…センサ
１２１…センサ検出値
１２２…動作雰囲気情報
１２３…施設インフラ情報
２１…ローカル制御装置
２１１…制御指令
２２…上位制御システム
２３…監視・診断システム
２３１…記憶装置
２３２…表示装置
２４…監視サブシステム
２４１…アドレス・データ選別部
２４２…取得データ保存部
２４３…判定条件保存部
２４４…データ診断部
２４５…判定結果保存部
２４６…データ伝送処理部
２６…遠隔監視コンソール
３０…内部ネットワーク
３１…情報弁別部（スイッチング・ハブ）
３２…情報透過部（リピータ・ハブ）
３３…ファイヤーウォール
３４…ネットワーク・ポート
３４１…ローカル制御装置のネットワーク・ポート
３４２…上位制御システムのネットワーク・ポート
３４３…監視サブシステムのネットワーク・ポート
３５…動作状態データ入力ポート
３６…監視データ出力ポート
３７…外部ネットワーク
４１…動作状態データ
４２…運転指令
４３…監視データ
５１…ネットワーク・アドレス部
５２…伝送データ部
１００…粒子線治療システム
１０１…加速器システム
１０２…照射システム
１０３…患者位置決めシステム
１０４…制御システム
１０００ａ〜１０００ｄ…荷電粒子ビーム
１０１１…前段加速器
１０１１ａ…ビーム位置モニタ
１０１２…シンクロトロン
１０１３…偏向電磁石
１０１４…高周波加速空胴
１０１５ａ…ビーム位置モニタ
１０１５ｂ…ビーム強度モニタ
１０１６…高周波電極
１０１７…デフレクタ
１０１８…ビーム輸送系
１０１９ａ、１０１９ｂ…ビームモニタ
１０２０ａ、１０２０ｂ…ビームモニタ
１０２１…照射装置
１０２２…回転ガントリー
１０２３…線量モニタ
１０３１…治療ベッド
１０３３…Ｘ線発生装置
１０３４…Ｘ線検出器
１０４１〜１０４７…各機器のローカル制御装置
【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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