(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１設備に対応する第１制御を実行する主制御部を備える第１制御装置と、
第２設備に対応する第２制御を実行する主制御部を備える第２制御装置と、を備え、
前記第１制御装置は、前記第２制御を実行する副制御部を備え、
前記第２制御装置は、前記第１制御を実行する副制御部を備え、
前記第１制御装置の前記副制御部は、前記第２制御装置による前記第２制御の実行と並行して前記第２制御の演算処理を実行し、
前記第２制御装置の前記副制御部は、前記第１制御装置による前記第１制御の実行と並行して前記第１制御の演算処理を実行し、
前記第１制御装置における前記第１制御の演算処理と、前記第２制御装置における前記第１制御の演算処理とは同時にかつ互いの演算結果によらず処理され、
前記第１制御装置における前記第２制御の演算処理と、前記第２制御装置における前記第２制御の演算処理とは同時にかつ互いの演算結果によらず処理され、
前記第１設備は、１以上の第１設備機器を含み、
前記第１設備機器は、前記第１制御装置から送信されるデータに基づき前記第１制御装置から送信されるデータの正常検出を行い、前記第１制御装置から送信されるデータが正常な場合、前記第１制御装置から送信されるデータを選択し、前記第１制御装置から送信されるデータが異常な場合、前記第２制御装置から送信されるデータを選択する第１選択部を備え、
前記第２設備は、１以上の第２設備機器を含み、
前記第２設備機器は、前記第２制御装置から送信されるデータに基づき前記第２制御装置から送信されるデータの正常検出を行い、前記第２制御装置から送信されるデータが正常な場合、前記第２制御装置から送信されるデータを選択し、前記第２制御装置から送信されるデータが異常な場合、前記第１制御装置から送信されるデータを選択する第２選択部を備える
ことを特徴とする製鉄制御システム。
【請求項２】
前記第１制御および前記第２制御は、シーケンス制御によって行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の製鉄制御システム。
【請求項３】
前記第１制御装置および前記第２制御装置は、それぞれ前記主制御部と前記副制御部とを含む主制御ユニットとは別に、前記第１制御と前記第２制御を実行する主制御部と副制御部とを含む副制御ユニットをさらに備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の製鉄制御システム。
【請求項４】
第３設備に対応する第３制御を実行する主制御部と、前記第１制御および前記第２制御をそれぞれ実行する複数の副制御部を備える第３制御装置を備え、
前記第１制御装置および前記第２制御装置は、それぞれ前記第３制御を実行する副制御部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の製鉄制御システム。
【請求項５】
前記第１制御装置と前記第２制御装置とは互いに別体の制御装置である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の製鉄制御システム。
【請求項６】
前記第１制御装置と前記第２制御装置とは互いに異なる制御盤に収容される
ことを特徴とする請求項５に記載の製鉄制御システム。
【請求項７】
前記第１制御および前記第２制御をそれぞれ実行するバックアップ用の第４制御装置をさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の製鉄制御システム。
【請求項８】
第１機器に対応する第１制御を実行する主制御部を備える第１制御装置と、
第２機器に対応する第２制御を実行する主制御部を備える第２制御装置と、を備え、
前記第１制御装置は、前記第２制御を実行する副制御部を備え、
前記第２制御装置は、前記第１制御を実行する副制御部を備え、
前記第１制御装置の前記副制御部は、前記第２制御装置による前記第２制御の実行と並行して前記第２制御の演算処理を実行し、
前記第２制御装置の前記副制御部は、前記第１制御装置による前記第１制御の実行と並行して前記第１制御の演算処理を実行し、
前記第１制御装置における前記第１制御の演算処理と、前記第２制御装置における前記第１制御の演算処理とは同時にかつ互いの演算結果によらず処理され、
前記第１制御装置における前記第２制御の演算処理と、前記第２制御装置における前記第２制御の演算処理とは同時にかつ互いの演算結果によらず処理され、
前記第１機器は、１以上の第１設備機器を含み、
前記第１設備機器は、前記第１制御装置から送信されるデータに基づき前記第１制御装置から送信されるデータの正常検出を行い、前記第１制御装置から送信されるデータが正常な場合、前記第１制御装置から送信されるデータを選択し、前記第１制御装置から送信されるデータが異常な場合、前記第２制御装置から送信されるデータを選択する第１選択部を備え、
前記第２機器は、１以上の第２設備機器を含み、
前記第２設備機器は、前記第２制御装置から送信されるデータに基づき前記第２制御装置から送信されるデータの正常検出を行い、前記第２制御装置から送信されるデータが正常な場合、前記第２制御装置から送信されるデータを選択し、前記第２制御装置から送信されるデータが異常な場合、前記第１制御装置から送信されるデータを選択する第２選択部を備える
ことを特徴とする制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、製鉄制御システムおよび制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラントを制御する制御システムとして、鉄鋼プラント内に設けられた複数の設備を制御する複数の制御装置を備える製鉄制御システムが知られている。
【０００３】
かかる製鉄制御システムにおいては、一部の設備であっても運転が停止すると、鉄鋼プラント全体に影響が及ぶおそれがあり、そのため、一部の制御装置に故障が生じた場合であっても、設備の運転を行えることが望ましい。このことは、例えば、水処理プラントや発電プラントなどを制御する制御システムについても同様である。
【０００４】
そこで、プラント各所の設備を制御する複数の制御装置に加え、バックアップ用の制御装置を別に設け、バックアップ制御を行うことができる制御システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
かかる制御システムは、複数の制御装置のいずれかが異常になった場合に、異常になった制御装置に関連するプログラムやデータを、データベースからバックアップ用の制御装置へダウンロードし、かかるバックアップ用の制御装置によってバックアップ制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−０３９００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の制御システムでは、プラント各所の設備を制御する複数の制御装置とは別に、バックアップ専用の制御装置を設ける必要があり、制御システムを構成する装置の数が増えることからシステムの信頼性を向上させることが難しい場合がある。
【０００８】
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、システムの信頼性を向上させることができる製鉄制御システムおよび制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の一態様に係る製鉄制御システムは、第１設備に対応する第１制御を実行する主制御部を備える第１制御装置と、第２設備に対応する第２制御を実行する主制御部を備える第２制御装置とを備える。前記第１制御装置は、前記第２制御を実行する副制御部を備え、前記第２制御装置は、前記第１制御を実行する副制御部を備える。
【発明の効果】
【００１０】
実施形態の一態様によれば、システムの信頼性を向上させることができる製鉄制御システムおよび制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態に係る製鉄制御システムを有する鉄鋼プラントを示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係る制御装置、駆動装置およびリモートＩ／Ｏ装置の接続関係および配置関係を示す図である。
【図３】図３は、実施形態に係る制御装置の構成例を示す図である。
【図４】図４は、駆動装置、リモートＩ／Ｏ装置、ＨＭＩおよびＥＷＳの構成例を示す図である。
【図５】図５は、第１〜第ｎ制御装置が正常動作している場合における、第１〜第ｎ制御装置の制御部と第１〜第ｎ設備との関係を示す図である。
【図６】図６は、第１制御装置に異常が発生した場合の例を示す図である。
【図７】図７は、第１および第２ネットワークにおけるデータ伝送マップを示す図である。
【図８】図８は、第１制御装置からの入力データのデータ伝送マップを示す図である。
【図９】図９は、第１〜第ｎ制御装置への出力データのデータ伝送マップを示す図である。
【図１０】図１０は、第３および第４ネットワークにおけるデータ伝送マップを示す図である。
【図１１】図１１は、第５および第６ネットワークにおけるデータ伝送マップを示す図である。
【図１２】図１２は、各制御装置の入出力切替部による処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、図１２に示す出力データの引き渡し処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、駆動装置の入出力切替部による処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、図１４に示す入力データの引き渡し処理の流れを示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、選択テーブルの一例を示す図である。
【図１７】図１７は、図１５に示す第１処理の流れを示すフローチャートである。
【図１８】図１８は、図１５に示す第２処理の流れを示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、実施形態に係る制御装置の他の構成例を示す図である。
【図２０】図２０は、実施形態に係る製鉄制御システムの他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する製鉄制御システムおよび制御システムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
［１．鉄鋼プラント］
図１は、実施形態に係る製鉄制御システムを有する鉄鋼プラントを示す図である。図１に示すように、鉄鋼プラント２００は、第１〜第ｎ設備２０１1〜２０１n（ｎは整数）を有し、例えば、連続鋳造を行う。これらの設備２０１1〜２０１n（以下、設備２０１と総称する場合がある）は、製鉄制御システム１００によって制御される。
【００１４】
かかる製鉄制御システム１００は、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nと、複数の駆動装置２1_1〜２1_m、２2_1〜２2_p、２3_1〜２3_q、・・・、２n_1〜２n_kと、複数のリモートＩ／Ｏ装置３1_1〜３1_x、３2_1〜３2_y、３3_1〜３3_w、・・・、３n_1〜３n_zとを備えている。
【００１５】
なお、以下において、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nを制御装置１と総称し、駆動装置２1_1〜２1_m、２2_1〜２2_p、２3_1〜２3_q、・・・、２n_1〜２n_kを駆動装置２と総称する場合がある。また、リモートＩ／Ｏ装置３1_1〜３1_x、３2_1〜３2_y、３3_1〜３3_w、・・・、３n_1〜３n_zをリモートＩ／Ｏ装置３と総称する場合があり、設備２０１に配置されている駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３を設備機器と総称する場合がある。
【００１６】
第１設備２０１1は、レードル７０と、レードルターレット７１と、タンディッシュ７３とを有する。かかる第１設備２０１1では、レードルクレーン（不図示）により溶鋼を収容するレードル７０がレードルターレット７１に移載される。レードルターレット７１は、例えば、１８０度旋回することによって、レードル７０をタンディッシュ７３上に配置する。なお、タンディッシュ７３は、タンディッシュカー７５に搭載されている。
【００１７】
レードル７０に収容された溶鋼は、レードル７０底部のレードルスライディングノズル７２からタンディッシュ７３へ抽入される。レードルスライディングノズル７２の開度を調整することで、タンディッシュ７３内の溶鋼レベルが調整される。
【００１８】
タンディッシュ７３底部には、タンディッシュスライディングノズル７４が配置され、かかるタンディッシュスライディングノズル７４から溶鋼が第２設備２０１2のモールド８０へ受け渡される。タンディッシュスライディングノズル７４の開度を調整することで、モールド８０内の溶鋼レベルが調整される。
【００１９】
レードルターレット７１、レードルスライディングノズル７２およびタンディッシュスライディングノズル７４などには、例えば、モータなどの駆動機構が取り付けられており、これら駆動機構は、駆動装置２1_1〜２1_mによって駆動される。また、第１設備２０１1には、複数の計測装置が設けられており、これらの計測装置は、リモートＩ／Ｏ装置３1_1〜３1_xと接続される。
【００２０】
第２設備２０１2は、モールド８０と、振動装置８１と、電磁撹拌装置８２と、水冷機構８３〜８５と、ピンチロール部８６と、昇降機構８７1〜８７4と、ダミーバーウインチ８８と、切断装置８９とを備える。
【００２１】
モールド８０は、振動装置８１によって鋳造方向に振動させられ、また、水冷機構８３によって冷却される。タンディッシュスライディングノズル７４からモールド８０の中空状部分に注入された溶鋼はモールド８０によって冷やされかつ振動が与えられ、また、電磁撹拌装置８２によって攪拌される。
【００２２】
モールド８０の下端内部には、ダミーバー（不図示）が挿入されている。モールド８０内に溶鋼が注入された後、先端にダミーバーが結合された鋳片がピンチロール部８６によってモールド８０から下方に引抜かれる。水冷機構８４、８５は、モールド８０から引抜かれた鋳片を冷却し、ピンチロール部８６は、冷却により固まりかけた鋳片を搬送する。
【００２３】
なお、図１では、鋳片を冷却する冷却機構として、２つの水冷機構８４、８５のみを図示しているが、鉄鋼プラント２００には、例えば、鋳片を前後左右方向からそれぞれ冷却するために４つの水冷機構が設けられてもよい。また、図１では、４つの昇降機構８７1〜８７4のみが図示されているが、例えば、昇降機構８７1の上流側にも昇降機構８７が設けられてもよい。
【００２４】
ダミーバーウインチ８８は、ダミーバーの先端が昇降機構８７4と対向する領域を通過したところで、ダミーバーの先端を引っかけてピンチロール部８６と同期運転を行う。その後、鋳片とダミーバーとの継ぎ目が昇降機構８７4と対向する領域を通過したところで、ダミーバーウインチ８８がダミーバーを鋳片から切り離すようにして巻き上げる。
【００２５】
ダミーバーが切り離された後、ピンチロール部８６によって搬送された鋳片は、切断装置８９によって所望の長さに切断され、第３設備２０１3に送られる。なお、昇降機構８７1〜８７4は、ピンチロール部８６のピンチロールを昇降する。
【００２６】
振動装置８１、電磁撹拌装置８２、ピンチロール部８６の各ピンチロール、昇降機構８７1〜８７4、ダミーバーウインチ８８および切断装置８９などには、例えば、モータなどの駆動機構が取り付けられており、これら駆動機構は、駆動装置２2_1〜２2_pによって駆動される。また、第２設備２０１2には、複数の計測装置が設けられており、これらの計測装置は、リモートＩ／Ｏ装置３2_1〜３2_yと接続される。
【００２７】
第３設備２０１3は、ロール昇降装置９０や搬送テーブル９１などが設けられている。ロール昇降装置９０は、鋳片を搬送するロールが切断装置８６によって切断されないように、ロールを個別に昇降することができる。また、搬送テーブル９１は、切断装置８９によって切断された鋳片を搬送する。かかるロール昇降装置９０や搬送テーブル９１などには、例えば、モータなどの駆動機構が取り付けられており、これら駆動機構は、駆動装置２3_1〜２3_qによって駆動される。
【００２８】
また、第３設備２０１3には、複数の計測装置が設けられており、これらの計測装置は、リモートＩ／Ｏ装置３3_1〜３3_wと接続される。なお、第４設備２０１4〜第ｎ設備２０１nについても、同様に、設備内に設けられた駆動機構を駆動する駆動装置２や計測装置に接続されたリモートＩ／Ｏ装置３が配置される。また、リモートＩ／Ｏ装置３には、計測装置以外の機器も接続することができる。
【００２９】
上述したように、製鉄制御システム１００は、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nを有しており、かかる第１〜第ｎ制御装置１1〜１nは、各設備２０１1〜２０１nに配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御することにより、鉄鋼プラント２００の運転を行う。
【００３０】
なお、上述した第１〜第ｎ設備２０１1〜２０１nは一例であり、上述した構成に限定されない。例えば、タンディッシュスライディングノズル７４は、第１設備ではなく、第２設備として第２制御装置１2で制御してもよく、また、切断装置８９は、第２設備ではなく、第３設備として第３制御装置１3で制御してもよい。
【００３１】
また、製鉄制御システム１００は、複数のＨＭＩ（Human  Machine  Interface）４1〜４S（Ｓは２以上の整数）と、複数のＥＷＳ(Engineering  WorkStation)５1〜５T（Ｔは２以上の整数）とを備えている。ＨＭＩ４1〜４S（以下、ＨＭＩ４と総称する場合がある）は、例えば、利用者の操作に基づき、制御装置１が実行する過去または現在の制御状態や設備２０１の状態を表示したり、制御装置１に制御を実行させたりする。また、ＥＷＳ５1〜５T（以下、ＥＷＳ５と総称する場合がある）は、例えば、利用者の操作に基づき、制御装置１のプログラムを変更する。
【００３２】
かかる製鉄制御システム１００は、システムの信頼性を向上させることができるように構成されており、以下、製鉄制御システム１００の構成について詳細に説明する。
【００３３】
［２．製鉄制御システム１００］
図２は、実施形態に係る制御装置１、駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３の接続関係および配置関係を示す図である。
【００３４】
図２に示すように、各制御装置１、各駆動装置２および各リモートＩ／Ｏ装置３は、第１ネットワーク６1および第２ネットワーク６2に接続される。制御装置１と駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３とは、第１ネットワーク６1および第２ネットワーク６2を介して互いにデータの送受信が可能である。
【００３５】
第１ネットワーク６1および第２ネットワーク６2は、制御装置１と駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３との間を通信可能に接続するための通信ネットワークであればよく、専用の通信ネットワークであっても、汎用の通信ネットワークであってもよい。
【００３６】
また、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nは、互いに別体の制御装置であり、各設備２０１に対応する場所に分散配置される。例えば、各第１〜第ｎ制御装置１1〜１nは、図２に示すように、互いに異なる制御盤８1〜８nに収容される。このように分散配置されることから、落下や高温環境などの外的要因による影響を分散させることができ、製鉄制御システム１００の信頼性をさらに向上させることができる。なお、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nは、その一部または全部を同じ場所に集中配置するようにしてもよい。
【００３７】
なお、図２に示す例では、制御装置１、駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３の符号として、各設備２０１との関係や数などを示す情報を下付文字で表しており、かかる下付文字のうち、「ｋ」、「ｍ」、「ｐ」、「ｑ」、「ｗ」、「ｘ」、「ｙ」、「ｚ」は、例えば、３以上の整数である。なお、制御装置１は、２以上であればよく、各設備２０１における駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３は、１つずつであってもよい。
【００３８】
［２．１．制御装置１の構成］
図３は、制御装置１の構成例を示す図である。図３に示すように、制御装置１は、演算部１０と、第１〜第６インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部１１、１２、２１〜２４と、入出力切替部１３、２５と、入力処理部１４、２６と、出力処理部１５、２７とを備える。
【００３９】
演算部１０は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、フラッシュメモリやＲＡＭ（Random  Access  Memory）などの記憶部と、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。
【００４０】
演算部１０の記憶部には、ｎ個の仮想ＣＰＵを形成するためのプログラムが記憶されており、演算部１０のＣＰＵは、記憶部に記憶されているプログラムを実行することによって、ｎ個の仮想ＣＰＵとして機能する。
【００４１】
また、演算部１０の記憶部には、ｎ個の設備２０１に対応するｎ個の設備制御プログラムが記憶されている。ｎ個の仮想ＣＰＵは、ｎ個の設備制御プログラムを実行することによって、第１〜第ｎ制御部１６1〜１６nとして機能する。ｎ個の設備制御プログラムは、第１〜第ｎ設備制御プログラムであり、例えば、第１設備制御プログラムは、第１設備２０１1を制御するためのプログラムであり、第ｎ設備制御プログラムは、第ｎ設備２０１nを制御するためのプログラムである。演算部１０のＣＰＵが１つである場合、かかるＣＰＵは、例えば、第１〜第ｎ設備制御プログラムを順次実行する。
【００４２】
第１〜第ｎ制御部１６1〜１６n（以下、制御部１６と総称する場合がある）は、例えば、ＰＬＣ（Programmable  Logic  Controller）であり、シーケンス制御を行う。かかるシーケンス制御は、あらかじめ定められた順序または手続きに従って制御の各段階を順次進めていく制御方式である。なお、第１〜第ｎ制御部１６1〜１６nが行う処理は、シーケンス制御に限定されるものではなく、例えば、シーケンス制御に代えてまたは加えて、その他の演算処理、論理演算、データ処理などを行うことができる。
【００４３】
第１制御部１６1は、第１設備２０１1に配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御し、第２制御部１６2は、第２設備２０１2に配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御する。また、第３制御部１６3は、第３設備２０１3に配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御し、第ｎ制御部１６nは、第ｎ設備２０１nに配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御する。
【００４４】
なお、ここでは、第１〜第ｎ制御部１６1〜１６nは、仮想ＣＰＵで構成されるものとして説明したが、第１〜第ｎ制御部１６1〜１６nは、それぞれ物理的に独立したＣＰＵがそれぞれ設備制御プログラムを実行することによって構成されてもよい。
【００４５】
また、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nがすべて正常動作している場合、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nは、それぞれ一つの制御部１６が主制御部として対応する設備２０１に配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御する。また、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nにおける制御部１６1〜１６nのうち、主制御部以外の制御部１６は、副制御部であり、異常時に有効になるサブの制御部である。
【００４６】
副制御部は、主制御部による設備２０１に対する制御の実行と並行して設備２０１を制御するための演算処理を実行しており、主制御部が故障した場合に、設備２０１を制御するバックアップ用の副制御部である。
【００４７】
図５は、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nが正常動作している場合における、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nの制御部１６1〜１６nと設備２０１1〜２０１nとの関係を示す図である。
【００４８】
図５に示すように、第１制御装置１1においては、第１制御部１６1が主制御部として第１設備２０１1に配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御し、第２〜第ｎ制御部１６2〜１６nが副制御部として機能する。
【００４９】
また、第２制御装置１2においては、第２制御部１６2が主制御部として第２設備２０１2に配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御し、第１、第３〜第ｎ制御部１６1、１６3〜１６nが副制御部として機能する。
【００５０】
また、第ｎ制御装置１nにおいては、第ｎ制御部１６nが主制御部として第ｎ設備２０１nに配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御し、第１〜第ｎ−１制御部１６1〜１６n-1が副制御部として機能する。
【００５１】
第１〜第ｎ制御装置１1〜１nのいずれかに異常が発生した場合、異常が発生した制御装置１が制御していた設備２０１は、異常が発生した制御装置１以外の制御装置１の副制御部によって制御される。
【００５２】
図６は、第１制御装置１1に異常が発生した場合の例を示す図である。図６に示すように、第１制御装置１1に異常が発生した場合、第１制御装置１1の第１制御部１６1により第１設備２０１1を制御できない。この場合、例えば、第２制御装置１2の副制御部である第１制御部１６1が第１設備２０１1を制御する。これにより、第１設備２０１1の運転を継続して行うことができる。なお、第３〜第ｎ制御装置１3〜１nのいずれかの副制御部である第１制御部１６1が第１設備２０１1を制御することもできる。
【００５３】
また、第２制御装置１2に異常が発生した場合、第２制御装置１2以外の制御装置１の副制御部である第２制御部１６2（例えば、第１制御装置１1の第２制御部１６2）が第２設備２０１2を制御することができる。これにより、第２制御装置１2に異常が発生した場合であっても、第２設備２０１2の運転を行うことができる。
【００５４】
このように、第１〜第ｎ制御装置１1〜１n（ｎは２以上）のいずれかが故障した場合であっても、故障した制御装置１以外の制御装置１が設備の制御を行うことができる。そのため、バックアップ専用の制御装置を別途設ける場合に比べ、制御装置の数を低減させて製鉄制御システムの信頼性を向上させることができ、また、システム構築のコストも低減することができる。また、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nを全て同じ構成にすることができるため、システム構築コストを抑えることができる。
【００５５】
図３に戻って、制御装置１の説明を続ける。制御装置１の第１および第２インターフェイス部１１、１２は、第１および第２ネットワーク６1、６2を介して駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３との間でデータの送受信を行う。
【００５６】
第１インターフェイス部１１は、第１ネットワーク６1上に流れるデータを取得して入出力切替部１３に渡し、入出力切替部１３から渡されたデータを第１ネットワーク６1に出力する。また、第２インターフェイス部１２は、第２ネットワーク６2上に流れるデータを取得して入出力切替部１３に渡し、入出力切替部１３から渡されたデータを第２ネットワーク６2に出力する。
【００５７】
入出力切替部１３は、第１および第２インターフェイス部１１、１２からデータを取得すると、取得したデータを入力処理部１４へ渡し、また、出力処理部１５から取得したデータを第１および第２インターフェイス部１１、１２へ渡す。
【００５８】
入力処理部１４は、入出力切替部１３から取得したデータを演算部１０へ渡し、出力処理部１５は、演算部１０から取得したデータを入出力切替部１３へ渡す。制御部１６は、入力処理部１４からデータを取得し、また、入力処理部１４から取得したデータや設備制御プログラムに従って駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御するためのデータを生成して出力処理部１５へ渡す。
【００５９】
また、第３および第４インターフェイス部２１、２２は、第３および第４ネットワーク６3、６4を介してＨＭＩ４との間でデータの送受信を行う。また、第５および第６インターフェイス部２３、２４は、第５および第６ネットワーク６5、６6を介してＥＷＳ５との間でデータの送受信を行う。なお、第３〜第６ネットワーク６3〜６6は、制御装置１とＨＭＩ４やＥＷＳ５との間を通信可能に接続するための通信ネットワークであればよく、専用の通信ネットワークであっても、汎用の通信ネットワークであってもよい。
【００６０】
第３インターフェイス部２１は、第３ネットワーク６3上に流れるデータを取得して入出力切替部２５に渡し、入出力切替部２５から渡されたデータを第３ネットワーク６3に出力する。また、第４インターフェイス部２２は、第４ネットワーク６4上に流れるデータを取得して入出力切替部２５に渡し、入出力切替部２５から渡されたデータを第４ネットワーク６4に出力する。
【００６１】
第５インターフェイス部２３は、第５ネットワーク６5上に流れるデータを取得して入出力切替部２５に渡し、入出力切替部２５から渡されたデータを第５ネットワーク６5に出力する。また、第６インターフェイス部２４は、第６ネットワーク６6上に流れるデータを取得して入出力切替部２５に渡し、入出力切替部２５から渡されたデータを第６ネットワーク６6に出力する。
【００６２】
入出力切替部２５は、第３〜第６インターフェイス部２１〜２４からデータを取得すると、取得したデータを入力処理部２６へ渡す。また、入出力切替部２５は、出力処理部２７から取得したデータを第３および第４インターフェイス部２１、２２または第５および第６インターフェイス部２３、２４へ渡す。
【００６３】
入力処理部２６は、入出力切替部２５から取得したデータを演算部１０へ渡し、出力処理部２７は、演算部１０から取得したデータを入出力切替部２５へ渡す。制御部１６は、このようにデータの受け渡しを行うことによって、ＨＭＩ４やＥＷＳ５などの管理機器からの指示を実行する。
【００６４】
例えば、制御部１６は、ＨＭＩ４との間でデータの受け渡しを行うことによって、制御装置１が実行する過去または現在の制御状態や設備２０１の状態をＨＭＩ４に表示したり、ＨＭＩ４への操作入力に応じた制御を制御装置１に実行させたりすることができる。
【００６５】
また、演算部１０は、ＥＷＳ５との間でデータの受け渡しを行うことによって、演算部１０の記憶部に記憶された第１〜第ｎ設備制御プログラムを変更することができる。なお、設備制御プログラムの変更は、第１〜第ｎ設備制御プログラムのそれぞれについて行うことができる。
【００６６】
［２．２．駆動装置２、リモートＩ／Ｏ装置３、ＨＭＩ４およびＥＷＳ５の構成］
次に、駆動装置２、リモートＩ／Ｏ装置３、ＨＭＩ４およびＥＷＳ５の構成について説明する。図４は、駆動装置２、リモートＩ／Ｏ装置３、ＨＭＩ４およびＥＷＳ５の構成例を示す図である。
【００６７】
図４に示すように、駆動装置２は、第１および第２インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部３１1、３２1と、入出力切替部３３1と、入力処理部３４1と、出力処理部３５1と、制御部３６1とを備える。また、リモートＩ／Ｏ装置３は、第１および第２インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部３１2、３２2と、入出力切替部３３2と、入力処理部３４2と、出力処理部３５2と、制御部３６2とを備える。
【００６８】
また、ＨＭＩ４は、第１および第２インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部３１3、３２3と、入出力切替部３３3と、入力処理部３４3と、出力処理部３５3と、制御部３６3とを備える。また、ＥＷＳ５は、第１および第２インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部３１4、３２4と、入出力切替部３３4と、入力処理部３４4と、出力処理部３５4と、制御部３６4とを備える。
【００６９】
第１インターフェイス部３１1、３１2は、第１ネットワーク６1を介して制御装置１との間でデータの送受信を行い、第２インターフェイス部３２1、３２2は、第２ネットワーク６2を介して制御装置１との間でデータの送受信を行う。
【００７０】
また、第１インターフェイス部３１3は、第３ネットワーク６3を介して制御装置１との間でデータの送受信を行い、第２インターフェイス部３２3は、第４ネットワーク６4を介して制御装置１との間でデータの送受信を行う。
【００７１】
また、第１インターフェイス部３１4は、第５ネットワーク６5を介して制御装置１との間でデータの送受信を行い、第２インターフェイス部３２4は、第６ネットワーク６6を介して制御装置１との間でデータの送受信を行う。
【００７２】
以下においては、冗長な説明になることを防ぐため、便宜上、第１インターフェイス部３１1〜３１4を第１インターフェイス部３１と総称し、第２インターフェイス部３２1〜３２4を第２インターフェイス部３２と総称し、入出力切替部３３1〜３３4（選択部の一例）を入出力切替部３３と総称する場合がある。また、入力処理部３４1〜３４4を入力処理部３４と総称し、出力処理部３５1〜３５4を出力処理部３５と総称し、制御部３６1〜３６4を制御部３６と総称し、第１〜第６ネットワーク６1〜６6をネットワーク６と総称する場合がある。
【００７３】
第１および第２インターフェイス部３１、３２は、それぞれ異なるネットワーク６上に流れるデータのうち制御装置１から送信されるデータを取得して入出力切替部３３に渡し、入出力切替部３３から渡されたデータをそれぞれ異なるネットワーク６に出力する。
【００７４】
入出力切替部３３は、第１および第２インターフェイス部３１、３２からデータを取得すると、取得したデータを入力処理部３４へ渡し、出力処理部３５から取得したデータを第１および第２インターフェイス部３１、３２へ渡す。
【００７５】
入力処理部３４は、入出力切替部３３から取得したデータを制御部３６へ渡し、出力処理部３５は、制御部３６から取得したデータを入出力切替部３３へ渡す。制御部３６は、入力処理部３４および出力処理部３５を介してデータの受け渡しを行う。
【００７６】
例えば、駆動装置２の制御部３６1は、入力処理部３４1から取得したデータに基づいて駆動機器を駆動する制御を行い、また、駆動機器の制御状態などを示すデータを出力処理部３５1へ渡す。また、リモートＩ／Ｏ装置３の制御部３６2は、入力処理部３４2から取得したデータに基づいて計測機器や、電磁弁および遮断弁などのアクチュエータを制御し、また、計測機器によって測定された情報を含むデータを出力処理部３５2へ渡す。
【００７７】
［２．３．データ伝送マップ］
ここで、ネットワーク６におけるデータ伝送マップについて説明する。なお、駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３を設備機器と総称する場合があり、ＨＭＩ４およびＥＷＳ５を管理機器と総称する場合がある。また、制御装置１から設備機器や管理機器へ送信されるデータを入力データとし、設備機器や管理機器から制御装置１へ送信されるデータを出力データとする。
【００７８】
［２．３．１．第１および第２ネットワーク６1、６2におけるデータ伝送マップ］
まず、第１および第２ネットワーク６1、６2におけるデータ伝送マップについて説明する。図７は、第１および第２ネットワーク６1、６2におけるデータ伝送マップを示す図であり、図８は、図７に示すデータ伝送マップのうち第１制御装置１1からの入力データのデータ伝送マップを示す図である。
【００７９】
図７に示すように、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nからの入力データは、制御装置１1の入力データから制御装置１nの入力データにかけて順番に第１〜第ｎ制御装置１1〜１nから駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３へ送信される。また、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nへの出力データは、第ｎ制御装置１nからの入力データの後に、駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３からすべての第１〜第ｎ制御装置１1〜１nへ送信される。
【００８０】
第１制御装置１1の入力データは、図８に示すように、駆動装置２1_1宛の入力データからリモートＩ／Ｏ装置３n_z宛の入力データにかけて順に制御装置１1から駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３へ送信される。
【００８１】
各設備２０１に配置された駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３への入力データは、制御装置１の各設備２０１に対応する制御部１６によって生成されて出力処理部１５へ渡される。
【００８２】
例えば、第１設備２０１1に配置された駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３への入力データは、第１制御装置１1の第１制御部１６1によって生成されて出力処理部１５へ渡される。また、第２設備２０１2に配置された駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３への入力データは、第１制御装置１1の第２制御部１６2によって生成されて出力処理部１５へ渡される。
【００８３】
第１制御装置１1の各入力データには、駆動装置２用制御データまたはリモートＩ／Ｏ装置３用制御データが含まれており、さらに、制御装置１1が正常であるか否かを判定するための正常検出用データが含まれている。
【００８４】
また、各第２〜第ｎ制御装置１2〜１nの入力データのデータ伝送マップは、図８に示す正常検出用データが各第２〜第ｎ制御装置１2〜１nの正常検出用データである点以外は、図８に示す第１制御装置１1についてのデータ伝送マップと同じである。各駆動装置２および各リモートＩ／Ｏ装置３は、各制御装置１1〜１nの正常検出用データに基づいて、制御装置１1〜１nが正常であるか否かを判定することができる。
【００８５】
正常検出用データは、例えば、１周期分の入力データ（例えば、図７参照）を生成する毎に演算部１０によってカウントされる値であり、各制御装置１の演算部１０は、ｎビット（ｎは２以上の整数）のカウンタをインクリメントすることで正常検出用データを生成する。
【００８６】
例えば、演算部１０は、−３２７６８から＋３２７６７までを繰り返し＋１ずつインクリメントして正常検出用データを生成することができる。なお、正常検出用データは、制御部１６単位や演算部１０単位で生成することができる。
【００８７】
各制御装置１の各制御部１６は、それぞれ制御対象となる駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３に対する制御データ（図７参照）を生成し、各制御データに正常検出用データを付加して生成した入力データを出力処理部１５に渡す。
【００８８】
なお、各制御装置１の演算部１０は、上述したカウント値に代えて、正常か異常かを示す情報を正常検出用データとして生成することもできる。例えば、正常検出用データが１ビットである場合、正常を示す情報として、「１」を、異常を示す情報として、「０」が設定される。
【００８９】
次に、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nへの出力データのデータ伝送マップについて説明する。図９は、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nへの出力データのデータ伝送マップを示す図である。
【００９０】
図９に示すように、駆動装置２1_1の出力データからリモートＩ／Ｏ装置３n_zの出力データにかけて順に各駆動装置２および各リモートＩ／Ｏ装置３からすべての第１〜第ｎ制御装置１1〜１n宛に送信される。
【００９１】
駆動装置２の各出力データには、駆動装置２から制御装置１へ通知されるデータである通知データが含まれており、さらに、駆動装置２が正常であるか否かを判定するための正常検出用データが含まれている。かかる正常検出用データは、例えば、制御装置１の正常検出用データと同様にカウント値であってもよく、または、正常か異常かを示す情報であってもよい。
【００９２】
また、リモートＩ／Ｏ装置３の各出力データには、リモートＩ／Ｏ装置３から制御装置１へ通知されるデータである通知データが含まれており、さらに、リモートＩ／Ｏ装置３が正常であるか否かを判定するための正常検出用データが含まれている。かかる正常検出用データは、例えば、制御装置１の正常検出用データと同様にカウント値であってもよく、または、正常か異常かを示す情報であってもよい。
【００９３】
［２．３．２．第３〜第６ネットワーク６3〜６6におけるデータ伝送マップ］
次に、第３〜第６ネットワーク６3〜６6におけるデータ伝送マップについて説明する。
【００９４】
図１０は、第３および第４ネットワーク６3、６4における伝送マップを示す図であり、図１１は、第５および第６ネットワーク６5、６6におけるデータ伝送マップを示す図である。なお、図１０のデータ伝送マップと図１１のデータ伝送マップは、ＨＭＩ４かＥＷＳ５かの違いのみであり、冗長な記載を避けるため、図１０のデータ伝送マップについて説明し、図１１のデータ伝送マップについての説明を省略する。
【００９５】
図１０に示すように、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nからの入力データは、制御装置１1の入力データから制御装置１nの入力データにかけて順番に第１〜第ｎ制御装置１1〜１nからＨＭＩ４へ送信される。また、ＨＭＩ４1〜４Sからの出力データは、第ｎ制御装置１nからの入力データの後に、ＨＭＩ４1の出力データからＨＭＩ４Sの出力データにかけて第１〜第ｎ制御装置１1〜１nへ送信される。
【００９６】
各制御装置１からの入力データには、第１〜第ｎ制御部１６1〜１６nからの複数の入力データが含まれており、各制御部１６からの入力データには、制御部１６からのＨＭＩ４へのデータと、制御部１６の正常検出用データとが含まれている。かかる正常検出用データは、例えば、制御装置１の正常検出用データと同様にカウント値であってもよく、または、正常か異常かを示す情報であってもよい。
【００９７】
また、ＨＭＩ４からの出力データには、ＨＭＩ４から制御部１６へのデータと、ＨＭＩ４の正常検出用データとが含まれている。例えば、ＨＭＩ４1からの出力データは、ＨＭＩ４1から各制御部１６へのデータにＨＭＩ４1の正常検出用データが付加されたデータである。かかるＨＭＩ４のデータは、ＨＭＩ４の制御部３６3によって生成される。なお、ＥＷＳ５のデータの場合は、ＥＷＳ５の制御部３６4によって生成される。
【００９８】
ＨＭＩ４から制御部１６へのデータは、例えば、制御装置１が実行する過去または現在の制御状態や設備２０１の状態を示す情報の送信要求指令であり、制御部１６からＨＭＩ４へのデータは、例えば、送信要求指令に応じた情報である。また、ＥＷＳ５から制御部１６へのデータは、例えば、設備制御プログラムの表示要求や変更要求であり、制御部１６からＥＷＳ５へのデータは、例えば、設備制御プログラムを表示するための表示情報である。
【００９９】
［２．４．制御装置１の入出力切替部１３による処理］
次に、各制御装置１の入出力切替部１３による処理について説明する。図１２は、各制御装置１の入出力切替部１３による処理の流れを示すフローチャートである。かかる処理は、１周期分のデータ（例えば、図７、図１０または図１１参照）の受け渡しを行う毎に繰り返し実行される。
【０１００】
なお、以下においては、制御装置１の通信対象が駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３などの設備機器であるものとして説明するが、制御装置１の通信対象がＨＭＩ４およびＥＷＳ５などの管理機器である場合も、同様の処理が行われる。
【０１０１】
図１２に示すように、入出力切替部１３は、設備機器への入力データを出力処理部１５から取得したか否かを判定する（ステップＳ１０）。かかる処理において、入力データを出力処理部１５から取得したと判定すると（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、入出力切替部１３は、取得した入力データを第１および第２インターフェイス部１１、１２へ渡す（ステップＳ１１）。これにより、設備機器への入力データが第１および第２ネットワーク６1、６2へ送信される。
【０１０２】
ステップＳ１１の処理が終了した場合、または、入力データを出力処理部１５から取得していないと判定した場合（ステップＳ１０；Ｎｏ）、入出力切替部１３は、１周期分の出力データ（例えば、図９参照）を取り込み済みであるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【０１０３】
１周期分の出力データを取り込み済みではないと判定した場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、入出力切替部１３は、第１インターフェイス部１１の通信が正常であるかどうかを判定する（ステップＳ１３）。第１インターフェイス部１１の通信が正常であると判定した場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、入出力切替部１３は、ネットワーク６から第１インターフェイス部１１で受信した出力データを取り込む（ステップＳ１４）。
【０１０４】
ステップＳ１４の処理が終了した場合、または、ステップＳ１３において、第１インターフェイス部１１の通信が正常ではないと判定した場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、入出力切替部１３は、第２インターフェイス部１２の通信が正常であるかどうかを判定する（ステップＳ１５）。
【０１０５】
ステップＳ１５において、入出力切替部１３は、第２インターフェイス部１２の通信が正常であると判定した場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、ネットワーク６から第２インターフェイス部１２で受信した出力データを取り込む（ステップＳ１６）。
【０１０６】
ステップＳ１６の処理が終了した場合、または、ステップＳ１５において第２インターフェイス部１２の通信が異常であると判定した場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、入出力切替部１３は、１周期分の出力データ（例えば、図９参照）を取り込み済みであるか否かを判定する（ステップＳ１７）。
【０１０７】
ステップＳ１７において１周期分の出力データを取り込み済みであると判定すると（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、入出力切替部１３は、出力データの引き渡し処理を行う（ステップＳ１８）。かかる処理は、図１３に示すステップＳ２０〜Ｓ２６の処理であり、後で詳述する。
【０１０８】
ステップＳ１８の処理が終了した場合、ステップＳ１２において１周期分の出力データを取り込み済みであると判定した場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、または、ステップＳ１７において１周期分の出力データを取り込み済みではないと判定した場合（ステップＳ１７；Ｎｏ）、入出力切替部１３は、１周期分のデータ（例えば、図７参照）の受け渡しが完了したか否かを判定する（ステップＳ１９）。
【０１０９】
１周期分のデータの受け渡しが完了していないと判定した場合（ステップＳ１９；Ｎｏ）、入出力切替部１３は、処理をステップＳ１０へ移行する。一方、１周期分のデータの受け渡しが完了していると判定した場合（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）、入出力切替部１３は、図１２に示す処理を終了する。
【０１１０】
このように、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nは、第１および第２インターフェイス部１１、１２を有することから、これら第１および第２インターフェイス部１１、１２のうち一つが故障した場合であっても、設備機器や管理機器との間で通信を行うことができる。
【０１１１】
次に、図１２に示すステップＳ１８の出力データの引き渡し処理について説明する。図１３は、図１２に示す出力データの引き渡し処理の流れを示すフローチャートである。
【０１１２】
図１３に示すように、入出力切替部１３は、例えば、駆動装置２1_1を第１設備機器とし、かかる第１設備機器からの出力データを判定対象データに設定し（ステップＳ２０）、かかる判定対象データが正常であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。
【０１１３】
かかる処理において、入出力切替部１３は、第１インターフェイス部１１で取得された判定対象データに含まれる正常検出用データに基づいて判定対象データが異常であるか否かを判定する。入出力切替部１３は、例えば、正常検出用データがカウント値である場合、かかるカウント値が前回のカウント値からインクリメントされたものであれば、判定対象データが正常であると判定し、そうでなければ、判定対象データが異常であると判定する。
【０１１４】
また、入出力切替部１３は、正常検出用データが正常か異常かを示す情報である場合、正常検出用データが正常を示す情報であれば、判定対象データが正常であると判定し、正常検出用データが異常を示す情報であれば、判定対象データが異常であると判定する。
【０１１５】
ステップＳ２１において、判定対象データが正常であると判定した場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、入出力切替部１３は、第１インターフェイス部１１で取得された判定対象データを入力処理部１４へ渡す（ステップＳ２２）。
【０１１６】
ステップＳ２１において、判定対象データが異常であると判定した場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）、入出力切替部１３は、第２インターフェイス部１２で取得された判定対象データに含まれる正常検出用データに基づいて判定対象データが異常であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。かかる処理において、判定対象データが異常であるか否かの判定は、ステップＳ２１の処理と同様に行われる。
【０１１７】
ステップＳ２３において、判定対象データが正常であると判定した場合（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、入出力切替部１３は、第２インターフェイス部１２で取得された判定対象データを入力処理部１４へ渡す（ステップＳ２４）。
【０１１８】
ステップＳ２４の処理が終了した場合、ステップＳ２２の処理が終了した場合、または、ステップＳ２３において、判定対象データが異常であると判定した場合（ステップＳ２３；Ｎｏ）、入出力切替部１３は、全ての設備機器からの出力データを判定対象データとして設定したか否かを判定する（ステップＳ２５）。
【０１１９】
入出力切替部１３は、全ての設備機器からの出力データを判定対象データとして設定した場合（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、図１３に示す処理を終了する。一方、全ての設備機器からの出力データを判定対象データとして設定していない場合（ステップＳ２５；Ｎｏ）、入出力切替部１３は、次の設備機器からの出力データを判定対象データに設定し（ステップＳ２６）、処理をステップＳ２１へ移行する。
【０１２０】
なお、ステップＳ２６における「次の設備機器」とは、例えば、図９に示すデータ伝送マップの場合、判定対象データとして設定した最新の出力データが駆動装置２1_2である場合、駆動装置２1_3である。
【０１２１】
また、入力処理部１４に渡された出力データは、各制御部１６によって対応する出力データが取得される。例えば、第１制御部１６1は、第１設備２０１1に配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３からの出力データを入力処理部１４から取得し、第２制御部１６2は、第２設備２０１2に配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３からの出力データを入力処理部１４から取得する。
【０１２２】
このように、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nは、正常検出用データに基づき、出力データの異常を検出することができることから、一方のネットワーク６上の出力データが異常である場合であっても、正常な出力データを判定して取得することができる。
【０１２３】
また、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nは、第１〜第ｎ制御部１６1〜１６nを有しており、これらの第１〜第ｎ制御部１６1〜１６nのすべてがそれぞれ対応する設備制御プログラムを実行して入力データの送信や出力データの受信を行う。すなわち、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nはいずれも、第１〜第ｎ制御部１６1〜１６nによる制御の演算処理を行う。そのため、１周期分のデータの処理が終わった時点で、第１〜第ｎ制御装置１1〜１n間で第１〜第ｎ制御部１６1〜１６nでの制御処理状態は同じである。
【０１２４】
これにより、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nのうち一部の制御装置１が故障した場合であっても、故障した制御装置１に対応する設備２０１の運転をシームレスに行うことができる。なお、制御装置１は、主制御部のみ実行し、他の制御装置１が故障した場合に、副制御部を実行することもでき、これによっても、故障した制御装置１に対応する設備２０１の運転を再開することができる。
【０１２５】
また、ＨＭＩ４やＥＷＳ５から、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nのｎ個の設備制御プログラムへのアクセスや設備制御プログラムの変更を行うことができる。また、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nのうち一部の制御装置１が故障した場合であっても、ＨＭＩ４やＥＷＳ５から、故障していない残りの制御装置１の第１〜第ｎ設備制御プログラムへのアクセスや第１〜第ｎ設備制御プログラムのそれぞれの変更を行うことができる。
【０１２６】
［２．５．入出力切替部３３による処理］
次に、入出力切替部３３によって行われる処理について説明する。図１４は、駆動装置２の入出力切替部３３1による処理の流れを示すフローチャートである。かかる処理は、１周期分のデータの受け渡しを行う毎に繰り返し実行される。
【０１２７】
図１４に示すように、入出力切替部３３1は、制御装置１への出力データを出力処理部３５1から取得したか否かを判定する（ステップＳ３０）。かかる処理において、出力データを出力処理部３５1から取得したと判定すると（ステップＳ３０；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３1は、取得した出力データを第１および第２インターフェイス部３１1、３２1へ渡す（ステップＳ３１）。
【０１２８】
ステップＳ３１の処理が終了した場合、または、出力データを出力処理部３５1から取得していないと判定した場合（ステップＳ３０；Ｎｏ）、入出力切替部３３1は、１周期分の自装置宛（例えば、駆動装置２1_1の場合、駆動装置２1_1宛）の入力データを取り込み済みであるか否かを判定する（ステップＳ３２）。
【０１２９】
入力データを取り込み済みではないと判定した場合（ステップＳ３２；Ｎｏ）、入出力切替部３３1は、第１インターフェイス３１1の通信が正常であるかどうかを判定する（ステップＳ３３）。第１インターフェイス３１1の通信が正常であると判定した場合（ステップＳ３３；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３1は、ネットワーク６1から第１インターフェイス３１1で受信した入力データを取り込む（ステップＳ３４）。
【０１３０】
ステップＳ３４の処理が終了した場合、または、ステップＳ３３において、第１インターフェイス３１1の通信が異常であると判定した場合（ステップＳ３３；Ｎｏ）、入出力切替部３３1は、第２インターフェイス３２1の通信が正常であるかどうかを判定する（ステップＳ３５）。
【０１３１】
ステップＳ３５において、入出力切替部３３1は、第２インターフェイス３２1の通信が正常であると判定した場合（ステップＳ３５；Ｙｅｓ）、ネットワーク６2から第２インターフェイス部３２1で受信した入力データを取り込む（ステップＳ３６）。
【０１３２】
ステップＳ３６の処理が終了した場合、または、ステップＳ３５において第２インターフェイス３２1の通信が異常であると判定した場合（ステップＳ３５；Ｎｏ）、入出力切替部３３1は、ステップＳ３２の処理と同様に、入力データを取り込み済みであるか否かを判定する（ステップＳ３７）。
【０１３３】
ステップＳ３７において入力データを取り込み済みであると判定すると（ステップＳ３７；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３1は、入力データの引き渡し処理を行う（ステップＳ３８）。かかる処理は、図１５に示すステップＳ４０〜Ｓ４５の処理であり、後で詳述する。
【０１３４】
ステップＳ３８の処理が終了した場合、ステップＳ３２において入力データを取り込み済みであると判定した場合（ステップＳ３２；Ｙｅｓ）、または、ステップＳ３７において１周期分の入力データを取り込み済みではないと判定した場合（ステップＳ３７；Ｎｏ）、入出力切替部３３1は、１周期分の自装置宛の出力データおよび入力データの受け渡しが完了したか否かを判定する（ステップＳ３９）。
【０１３５】
１周期分の出力データおよび入力データの受け渡しが完了していないと判定した場合（ステップＳ３９；Ｎｏ）、入出力切替部３３1は、処理をステップＳ３０へ移行する。一方、１周期分の出力データおよび入力データの受け渡しが完了していると判定した場合（ステップＳ３９；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３1は、図１４に示す処理を終了する。
【０１３６】
なお、入出力切替部３３2〜３３4によって行われる処理は、入力データや出力データの内容およびデータ伝送マップが異なる以外は駆動装置２の入出力切替部３３1と同様の処理であり、自装置名や添え字部分の数字を入れ替える等によって読み替えることができる。以下、同様である。
【０１３７】
このように、設備機器や管理機器の入出力切替部３３は、第１および第２インターフェイス部３１、３２を有することから、これら第１および第２インターフェイス部３１、３２のうち一つが故障した場合であっても、制御装置１との間で通信を行うことができる。
【０１３８】
次に、図１４に示すステップＳ３８の入力データの引き渡し処理について説明する。図１５は、図１４に示す入力データの引き渡し処理の流れを示すフローチャートである。
【０１３９】
図１５に示すように、入出力切替部３３1は、制御装置１1〜１nから取得した自装置宛の入力データのうち主制御部からの入力データが正常であるか否かを判定する第１処理を行う（ステップＳ４０）。かかる第１処理は、図１７に示すステップＳ５０〜５３の処理であり、後で詳述する。
【０１４０】
入出力切替部３３1は、例えば、選択テーブルを記憶しており、かかる選択テーブルに基づき、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nから取得した自装置宛の入力データのうち、どの入力データが主制御部からの入力データであるか否かを判定する。図１６は、選択テーブルの一例を示す図である。
【０１４１】
図１６に示すように、選択テーブルは、「設備番号」の情報と「選択順序」の情報とが対応付けられた情報である。入出力切替部３３1には、自装置が設置されている設備に対応する設備番号が設定されており、入出力切替部３３1は、設定されている設備番号に基づいて、選択順序が１番である制御装置１の制御部１６を主制御部として判定する。
【０１４２】
例えば、駆動装置２1_1の入出力切替部３３1には、駆動装置２1_1が設置されている第１設備２０１1に対応する設備番号「１」の情報が設定されている。駆動装置２1_1の入出力切替部３３1は、設定されている設備番号「１」の情報に基づき、第１制御装置１1の制御部１６1を主制御部として判定する。
【０１４３】
また、例えば、駆動装置２n_1の入出力切替部３３1には、駆動装置２n_1が設置されている第ｎ設備２０１nに対応する設備番号「ｎ」の情報が設定されている。駆動装置２n_1の入出力切替部３３1は、設定されている設備番号「ｎ」の情報に基づき、第ｎ制御装置１nの制御部１６nを主制御部として判定する。
【０１４４】
ステップＳ４０の第１処理が終了した場合、入出力切替部３３1は、第１および第２インターフェイス部３１1、３２1への主制御部からの入力データが共に異常であるか否かを判定する（ステップＳ４１）。
【０１４５】
第１および第２インターフェイス部３１1、３２1への主制御部からの入力データが共に異常であると判定すると（ステップＳ４１；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３1は、所定の規則に従って副制御部を選択する（ステップＳ４２）。入出力切替部３３1には、上述したように選択テーブルが設定されており、入出力切替部３３1はかかる選択テーブルに基づいて副制御部を選択する。
【０１４６】
例えば、駆動装置２1_1の入出力切替部３３1は、設定されている設備番号「１」の情報と選択テーブル（例えば、図１６参照）に基づき、第２制御装置１2の第１御部１６1を副制御部として選択する。また、駆動装置２3_1の入出力切替部３３1は、設定されている設備番号「３」の情報と選択テーブルに基づき、第４制御装置１4の第３制御部１６3を副制御部として選択する。
【０１４７】
次に、ステップＳ４２の処理が終了した場合、入出力切替部３３1は、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nから取得した自装置宛の入力データのうち、選択した副制御部からの入力データが正常であるか否かを判定する第２処理を行う（ステップＳ４３）。かかる第２処理は、図１８に示すステップＳ６０〜６３の処理であり、後で詳述する。
【０１４８】
ステップＳ４３の第２処理が終了した場合、入出力切替部３３1は、選択された副制御部からの第１および第２インターフェイス部３１1、３２1への入力データが共に異常であるか否かを判定する（ステップＳ４４）。
【０１４９】
選択された副制御部からの第１および第２インターフェイス部３１1、３２1への入力データが共に異常であると判定すると（ステップＳ４４；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３1は、所定の規則に従って次の副制御部を選択し（ステップＳ４５）、処理をステップＳ４３に移行する。
【０１５０】
例えば、駆動装置２1_1の入出力切替部３３1は、ステップＳ４４で第２制御装置１2の第１制御部１６1からの入力データが異常であると判定された場合、第３制御装置１3の第１制御部１６1を次の副制御部として選択する。また、駆動装置２3_1の入出力切替部３３1は、ステップＳ４４で第４の制御装置１4の第３制御部１６3からの入力データが異常であると判定された場合、第５の制御装置１5の第３制御部１６3を次の副制御部として選択する。
【０１５１】
ステップＳ４１において第１および第２インターフェイス部３１1、３２1への主制御部からの入力データが共に異常ではないと判定された場合（ステップＳ４１；Ｎｏ）、入出力切替部３３1は、図１５に示す処理を終了する。
【０１５２】
また、ステップＳ４４において第１および第２インターフェイス部３１1、３２1への副制御部からの入力データが共に異常ではないと判定された場合（ステップＳ４４；Ｎｏ）も、入出力切替部３３1は、図１５に示す処理を終了する。なお、入出力切替部３３1は、全ての副制御部からの入力データがすべて異常である場合も、図１５に示す処理を終了する。なお、後述するように、バックアップ用の制御装置１n+1が設けられる状態で、全ての副制御部からの入力データがすべて異常である場合、入出力切替部３３1は、制御装置１n+1の制御部１６を副制御部として選択することができる。
【０１５３】
次に、図１５に示すステップＳ４０の第１処理について説明する。図１７は、図１５に示す第１処理の流れを示すフローチャートである。
【０１５４】
図１７に示すように、入出力切替部３３1は、主制御部から第１インターフェイス部３１1への入力データが正常であるか否かを判定する（ステップＳ５０）。入出力切替部３３1は、主制御部からの入力データは正常であるか否かを、主制御部からの入力データに含まれる正常検出用データに基づいて判定する。
【０１５５】
例えば、入出力切替部３３1は、正常検出用データがカウント値である場合、かかるカウント値が前回のカウント値からインクリメントされたものであれば、入力データが正常であると判定し、そうでなければ、入力データが異常であると判定する。
【０１５６】
また、入出力切替部３３1は、正常検出用データが正常か異常かを示す情報である場合、正常検出用データが正常を示す情報であれば、入力データが正常であると判定し、正常検出用データが異常を示す情報であれば、入力データが異常であると判定する。
【０１５７】
ステップＳ５０において、入力データが正常であると判定した場合（ステップＳ５０；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３1は、主制御部から第１インターフェイス部３１1への入力データを第１インターフェイス部３１1から取得し、入力処理部３４1へ渡す（ステップＳ５１）。
【０１５８】
入力データが異常であると判定した場合（ステップＳ５０；Ｎｏ）、入出力切替部３３1は、主制御部から第２インターフェイス部３２1への入力データが正常であるか否かを判定する（ステップＳ５２）。かかる処理において、主制御部からの入力データは正常であるか否かの判定を、ステップＳ５０の処理と同様に、正常検出用データに基づいて行う。
【０１５９】
ステップＳ５２において、入力データが正常であると判定した場合（ステップＳ５２；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３1は、主制御部から第２インターフェイス部３２1への入力データを第２インターフェイス部３２1から取得し、入力処理部３４1へ渡す（ステップＳ５３）。ステップＳ５３の処理が終了した場合、ステップＳ５１の処理が終了した場合、または、入力データが異常であると判定した場合（ステップＳ５２；Ｎｏ）、入出力切替部３３1は、図１７に示す処理を終了する。
【０１６０】
次に、図１５に示すステップＳ４３の第２処理について説明する。図１８は、図１５に示す第２処理の流れを示すフローチャートである。
【０１６１】
図１８に示すように、入出力切替部３３1は、選択された副制御部から第１インターフェイス部３１1への入力データが正常であるか否かを判定する（ステップＳ６０）。入出力切替部３３1は、選択された副制御部からの入力データは正常であるか否かを、選択された副制御部からの入力データに含まれる正常検出用データに基づいて判定する。なお、係る処理は、ステップＳ５０の処理と同様の処理である。
【０１６２】
ステップＳ６０において、入力データが正常であると判定した場合（ステップＳ６０；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３1は、選択された副制御部から第１インターフェイス部３１1への入力データを第１インターフェイス部３１1から取得し、入力処理部３４1へ渡す（ステップＳ６１）。
【０１６３】
入力データが異常であると判定した場合（ステップＳ６０；Ｎｏ）、入出力切替部３３1は、選択された副制御部から第２インターフェイス部３２1への入力データが正常であるか否かを判定する（ステップＳ６２）。かかる処理において、選択された副制御部からの入力データは正常であるか否かの判定を、ステップＳ５２の処理と同様に、正常検出用データに基づいて行う。
【０１６４】
ステップＳ６２において、入力データが正常であると判定した場合（ステップＳ６２；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３1は、選択された副制御部から第２インターフェイス部３２1への入力データを第２インターフェイス部３２1から取得し、入力処理部３４1へ渡す（ステップＳ６３）。ステップＳ６３の処理が終了した場合、ステップＳ６１の処理が終了した場合、または、入力データが異常であると判定した場合（ステップＳ６２；Ｎｏ）、入出力切替部３３1は、図１８に示す処理を終了する。
【０１６５】
このように、設備機器や管理機器の入出力切替部３３は、正常検出用データに基づき、出力データの異常を検出することができることから、一方のネットワーク６上の出力データが異常である場合であっても、正常な出力データを判定して取得することができる。
【０１６６】
また、設備機器や管理機器の入出力切替部３３は、２つのネットワーク６を介して送信される主制御部からの入力データが共に異常である場合、副制御部からの入力データを選択し、制御部３６は、入出力切替部３３が選択した入力データに基づいて動作する。これにより、設備機器や管理機器は、いずれの制御装置１のデータを用いるかを選択することができる。
【０１６７】
そのため、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nのうち一部の制御装置１が故障した場合であっても、故障した制御装置１に対応する設備２０１の運転をシームレスに継続することができる。また、各制御装置１は、一部の制御装置１が故障した場合であっても、設備機器や管理機器に対してデータの選択指令などを行うことなく、故障した制御装置１に対応する設備２０１の運転をシームレスに継続することができるため、処理を簡素化することができる。
【０１６８】
なお、上述した実施形態では、製鉄制御システム１００において、４つ以上の制御装置１を設けた例を説明したが、制御装置１の個数は、２つ以上であればよい。制御装置１の個数は、２つである場合、一方の制御装置１に故障が生じた場合であっても、残りの１つの制御装置１で設備の運転を行うことができ、製鉄制御システム１００の信頼性を向上させることができる。
【０１６９】
また、制御装置１の個数を３つとすることにより、仮に、２つの制御装置１に故障が生じた場合であっても、残りの１つの制御装置１で設備の運転を行うことができ、製鉄制御システム１００の信頼性を飛躍的に向上させることができる。制御装置１の個数を４つ以上とした場合には、製鉄制御システム１００の信頼性をさらに飛躍的に向上させることができる。このように制御装置１の個数が増す毎に製鉄制御システム１００の信頼性を大幅に向上させることができる。
【０１７０】
なお、上述した実施形態では、制御装置１の演算部１０において、第１〜第ｎ制御部１６1〜１６nをそれぞれ一つずつ設けているが、制御装置１の構成はかかる構成に限定されず、例えば、図１９に示す構成であってもよい。図１９は、実施形態に係る制御装置１の他の構成例を示す図である。
【０１７１】
図１９に示す制御装置１は、物理的に互いに独立した制御ユニットとして第１演算部１０1（主制御ユニットの一例）と第２演算部１０2（副制御ユニットの一例）とを備える。第１演算部１０1と第２演算部１０2は、上述した演算部１０と同様の構成であり、それぞれ上述した制御部１６1〜１６nとしての機能を実行する。そのため、１周期分のデータの処理が終わった時点で、第１演算部１０1と第２演算部１０2間で第１〜第ｎ制御部１６1〜１６nでの制御処理状態は同じである。
【０１７２】
入力処理部１４は、入出力切替部１３から取得した出力データを第１演算部１０1と第２演算部１０2とにそれぞれ渡す。また、出力処理部１５は、第１演算部１０1が正常である場合、第１演算部１０1からの入力データを入出力切替部１３へ渡し、第１演算部１０1が異常である場合、第２演算部１０2からの入力データを入出力切替部１３へ渡す。これにより、図１９に示す制御装置１は、第１演算部１０1が故障した場合であっても、第２演算部１０2からの入力データによって設備２０１の運転を継続することができる。
【０１７３】
また、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nに加え、さらに、バックアップ専用の制御装置１n+1を設けることもできる。図２０は、バックアップ専用の制御装置１n+1をさらに設けた製鉄制御システム１００の構成例を示す図であり、理解を容易にするため、制御装置１1〜１n+1とネットワーク６1、６2以外の構成は図示していない。
【０１７４】
図２０に示す制御システム１００は、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nに加え、バックアップ専用の制御装置１n+1が設けられる。かかる制御装置１n+1は、図３または図１９に示す制御装置１の構成と同じであり、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nとは別体である。
【０１７５】
したがって、仮に、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nがすべて故障した場合であっても、バックアップ用の制御装置１n+1により設備の運転を行うことができ、例えば、より高い信頼性の製鉄制御システム１００を構築する場合に有効である。また、バックアップ用の制御装置１n+1を第１〜第ｎ制御装置１1〜１nとは異なる場所（例えば、異なる建屋や離れた場所）に設置することにより、地震、津波、台風等の自然災害に対して信頼性を向上させることができる。
【０１７６】
なお、上述した実施形態では、鉄鋼プラント２００を制御する製鉄制御システム１００について説明したが、かかる製鉄制御システム１００は、制御システムの一例である。すなわち、駆動装置２、リモートＩ／Ｏ装置３、ＨＭＩ４およびＥＷＳ５は、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nによって制御される機器の一例である、本実施形態に係る制御システムは、例えば、水処理プラント、火力プラント、電力配電設備など、様々なプラントや設備に適用することができ、第１〜第ｎ制御装置１1〜１nと各プラントの機器や各設備の機器とによってシステムの信頼性を向上させることができる。
【０１７７】
また、図７〜図１１に示すデータ伝送マップは一例であり、出力データや入力データの伝送順序等は適宜変更することができる。また、図１６に示す選択テーブルは、一例であり、例えば、設備機器や管理機器は、異常のない制御装置１であれば、任意に選択することもできる。
【０１７８】
以上のように、製鉄制御システム１００を含む制御システムは、複数の設備のうちそれぞれ異なる設備を主制御対象として制御する複数の制御装置１1〜１nを備え、各制御装置１は、複数の設備のうち主制御対象の設備以外の設備をバックアップ用の副制御対象として制御する手段を備える。これにより、システムの信頼性を向上させることができる。
【０１７９】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【０１８０】
１1〜１n、１  制御装置（第１〜第３制御装置の一例）
１n+1  制御装置（第４制御装置の一例）
２1_1〜２1_m、２2_1〜２2_p、２3_1〜２3_q、・・・、２n_1〜２n_k、２  駆動装置
３1_1〜３1_x、３2_1〜３2_y、３3_1〜３3_w、・・・、３n_1〜３n_z、３  リモートＩ／Ｏ装置
４1〜４S  ＨＭＩ
５1〜５T  ＥＷＳ
６1〜６6  ネットワーク
８1〜８n  制御盤
１０  演算部
１６1〜１６n、１６  制御部（主制御部、副制御部の一例）
３３1〜３３4、３３  入出力切替部（選択部の一例）
【図１】
0006492326.tif 000002
【図２】
0006492326.tif 000003
【図３】
0006492326.tif 000004
【図４】
0006492326.tif 000005
【図５】
0006492326.tif 000006
【図６】
0006492326.tif 000007
【図７】
0006492326.tif 000008
【図８】
0006492326.tif 000009
【図９】
0006492326.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0006492326.tif 000012
【図１２】
0006492326.tif 000013
【図１３】
0006492326.tif 000014
【図１４】
0006492326.tif 000015
【図１５】
0006492326.tif 000016
【図１６】
0006492326.tif 000017
【図１７】
0006492326.tif 000018
【図１８】
0006492326.tif 000019
【図１９】
0006492326.tif 000020
【図２０】
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