(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラント制御システム（２０）を独立して操作するために適応可能なプロセス制御システム（１０）において、前記プラント制御システム（２０）に対応付けられたプラント（３０）が、該プラント（３０）の１つまたは複数の作動部（３１）の複数のインターロック要素（３２）を備え、前記作動部（３１）の作動が、前記プラント制御システム（２０）によって、前記プラント制御システム（２０）に接続された前記インターロック要素（３２）を利用して制御され、プラント制御システム（２０）が、前記適応可能なプロセス制御システム（１０）によって、マシンツーマシン（Ｍ２Ｍ）ネットワークを介してアクセス可能である、プラント制御システム（２０）を独立して操作するために適応可能なプロセス制御システム（１０）であって、
前記適応可能なプロセス制御システム（１０）のプラントプロセスエンジン（１１）が、ネットワークインターフェース（１６／２０２）を介して、前記プラント制御システム（２０）の少なくとも１つのプログラマブルロジックコントローラ（２０１／ＰＬＣ）と接続されたプラントコントローラ部（１３）を備え、前記プラント（３０）および前記作動部（３１）の作動が、前記プログラマブルロジックコントローラ（２０１／ＰＬＣ）および前記複数のインターロック要素（３２）を利用して、前記適応可能なプロセス制御システム（１０）の制御監理およびデータ取得部（１２）によって制御され、
前記プラントプロセスエンジン（１１）が、前記適応可能なプロセス制御システム（１０）によって操作可能な各々のタイプのプラント制御システム（２０）に関して選択可能なプロセス制御コマンド記録（１４２）のライブラリ（１４１）を備えたプラントクリエータ部（１４）を備え、対応するプラント（３０）の作動を、前記選択可能なプロセス制御コマンド記録によって特定のタイプのプラント制御システム（２０）に指定されたプロセス制御コマンドによって生じさせることができ、前記プラント（３０）の作動が、前記制御監理およびデータ取得部（１２）を利用して操作可能であり、かつ制御可能であり、
前記プラントプロセスエンジン（１１）が、プロセス制御機構（１５）に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部を備え、前記ライブラリ（１４１）の選択可能なプロセス制御コマンドが、前記プロセス制御機構（１５）に関する前記オブジェクトリンクおよび埋め込み部によって、前記プログラマブルロジックコントローラ（２０１／ＰＬＣ）のための基本コマンドに、および／またはアクセス可能な前記プラント制御システム（２０）の全ての前記プログラマブルロジックコントローラ（２０１／ＰＬＣ）によって統合される動作に変換されることを特徴とする、プラント制御システム（２０）を独立して操作するために適応可能なプロセス制御システム（１０）。
【請求項２】
前記制御監理およびデータ取得部（１２）が、プラント制御システム（２０）と独立した前記プロセス制御システム（１０）との間でプロセス制御機構（１５）に関する前記オブジェクトリンクおよび埋め込み部の相互運用性を拡張するＯＰＣ  ＵＡオープン標準アーキテクチャを利用して、前記プラント制御システム（２０）に動作可能に接続され、インタープリタ（２０４）が、送信されたＰＬＣコマンド内の前記ＯＰＣ  ＵＡプロトコルを変換し、前記対応するＰＬＣ(２０１)にアドレス指定することを特徴とする、請求項１に記載の適応可能なプロセス制御システム（１０）。
【請求項３】
各々のタイプのプラント制御システム（２０）に関して選択可能なプロセス制御コマンド記録のライブラリ（１４１）を備える前記プラントクリエータ部（１４）が、一元化されたプログラミングインターフェース（１４３）を備え、対応するプラントの作動が、前記一元化されたプログラミングインターフェース（１４３）を介してより高度のプログラミング言語コマンドを使用することによってプログラム可能かつ操作可能であり、前記より高度のプログラミング言語コマンドが、前記一元化されたプログラミングインターフェース（１４３）によって前記プロセス制御コマンドに変換されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の適応可能なプロセス制御システム（１０）。
【請求項４】
前記より高度のプログラミング言語コマンドが、クロスプラットフォームのオブジェクト指向プログラミングコマンドを含むことを特徴とする、請求項３に記載の適応可能なプロセス制御システム（１０）。
【請求項５】
前記クロスプラットフォームのオブジェクト指向プログラミングコマンドが、ＪＡＶＡ（登録商標）および／またはＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標）および／またはＸＭＬコマンドとして実現されることを特徴とする、請求項４に記載の適応可能なプロセス制御システム（１０）。
【請求項６】
適応可能なプロセス制御システム（１０）が、適応可能なヒューマンマシンインターフェースを備え、前記制御監理およびデータ取得部（１２）、前記プラントクリエータ部（１４）ならびに前記プラントコントローラ部（１３）が、前記適応可能なヒューマンマシンインターフェースによってアクセス可能であり、前記制御監理およびデータ取得部（１２）が、前記プラント制御システム（２０）と、前記プラント制御システム（２０）に接続されたクライアント装置（１７）との間に一列に配置される処理装置を形成するように動作可能に接続され、前記クライアント装置（１７）が前記適応可能なヒューマンマシンインターフェースを備え、前記制御監理およびデータ取得部（１２）が、前記制御監理およびデータ取得部（１２）によってアクセス可能な前記プラント制御システム（２０）と、前記クライアント装置（１７）のクライアント装置の層（１０１）との間の構造化されたデータの安全な伝送を管理し、前記構造化されたデータが、前記制御監理およびデータ取得部（１２）を利用して処理および解析されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の適応可能なプロセス制御システム（１０）。
【請求項７】
前記制御監理およびデータ取得部（１２）を介して前記プラント制御システム（２０）の前記プログラマブルロジックコントローラ（２０１／ＰＬＣ）と接続された前記プラントコントローラ部（１３）が、前記適応可能なヒューマンマシンインターフェースによって操作可能であり、前記作動部（３１）が、前記プログラマブルロジックコントローラ（２０１／ＰＬＣ）および前記複数のインターロック要素（３２）を利用して制御されることを特徴とする、請求項６に記載の適応可能なプロセス制御システム（１０）。
【請求項８】
前記プラントクリエータ部（１４）が、選択可能なグラフィカル絵文字（１４５）のライブラリ（１４４）を備え、前記ライブラリ（１４４）が、前記適応可能なヒューマンマシンインターフェースによってアクセス可能であり、選択可能なグラフィカル絵文字（１４５）が前記プラント（３０）の作動部（３１）を表しており、前記選択可能なグラフィカルな絵文字（１４５）が、前記適応可能なヒューマンマシンインターフェースを利用して、前記適応可能なヒューマンマシンインターフェースの修正可能な制御フローパネル（１１１）上に配列させることが可能であり、前記作動部（３１）が、前記グラフィカルな絵文字（１４２）を利用して、前記作動部（３１）の前記要素（３２）に対応付けられた適応可能なＩ／Ｏフィールド（１４３）によって構成可能であり、その作動を前記適応可能なＩ／Ｏフィールド（１４３）を利用してパラメータ表示することが可能であり、前記制御フローパネル（１１１）の選択されたグラフィカルな絵文字（１４５）が、選択可能なラダープログラミングオブジェクト（１４６）によって接続可能であることで、前記選択可能なプロセス制御コマンド記録（１４２）を利用して前記プラント制御システム（２０）を操作するために対応するプラント制御システム（２０）と適応可能なインターフェースを形成することを特徴とする、請求項６または７に記載の適応可能なプロセス制御システム（１０）。
【請求項９】
前記選択可能なラダープログラミングオブジェクト（１４６）が、前記選択可能なプロセス制御コマンド記録（１４２）として実現されることを特徴とする、請求項６乃至８のいずれか一項に記載の適応可能なプロセス制御システム（１０）。
【請求項１０】
前記適応可能なヒューマンマシンインターフェースが、前記プラント（３０）の作動の回路パラメータを動的に追跡し指示する追跡オブジェクトを備えることを特徴とする、請求項６乃至９のいずれか一項に記載の適応可能なプロセス制御システム（１０）。
【請求項１１】
前記プラント（３０）の作動が、前記適応可能なヒューマンマシンインターフェースの追跡オブジェクトとやり取りすることによってアクセス可能であり、かつ修正可能であることを特徴とする、請求項６乃至１０のいずれか一項に記載の適応可能なプロセス制御システム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、コンピュータ化されたプロセス制御の分野に関する。より具体的には、本発明は、プロセス制御運転およびアプリケーションをプラットフォームから独立して実行するためのセキュアアーキテクチャに関する。最も具体的には本発明は、プラント制御システムの独立した操作のための適応可能なプロセス制御システムに関し、プラント制御システムに対応付けられたプラントは、プラントの１つまたは複数の作動部の複数のインターロック要素を備える。このようなシステムでは、作動部の作動は、プラント制御システムにインターロックされた要素を介して制御される。つまり、本発明は、適応可能プロセス制御システムに基づいて一般化されたヒューマンマシンインターフェースに関する。
【背景技術】
【０００２】
この１０年、産業プロセス制御技術における著しい進歩は、工場およびプラントの操業の全ての局面を大いに向上させてきた。今日の産業プロセス制御システムの以前は、産業プロセスは、人と初歩的な機械的制御装置によって操作され制御されていた。その結果、１つのプロセスにわたる制御の複雑さおよび調整度合いによって、人が、種々のプロセス状態の変数の現在の状態を確認すること、現在の状態を所望される作動レベルと比較すること、修正動作を計算すること（必要であれば）、および制御地点に対する変更を履行することで状態変数に対して変化を及ぼすことが可能な速度が制限されていた。プロセス制御技術の向上により、プログラムされた制御プロセッサを介してより大規模な、より複雑な産業プロセスを制御することが可能になった。制御プロセッサは、プロセス状態変数を読み取る制御および／または操作プログラムを実行し、状態変数および所望される設定点情報に基づいて制御アルゴリズムに関連する命令コマンドを実行して産業プロセスにおけるその制御点に関する出力値を与える。そのような制御プロセッサおよびプログラムは、ほぼ自動稼働式の産業プロセスをサポートする。産業プロセスが、人が介在することなく、予め確立された作動パラメータでプログラムされたプロセス制御装置の下で作動することが可能であるにもかかわらず、制御プロセッサおよびその関連するプロセスの監視制御とモニタリングが行われることが望ましい。そのような監視は、マルチレベルのプロセス制御ネットワークのアプリケーション／ヒューマンインターフェース層において、人と、より上位レベルの制御プログラムとの両方によって行われる。そのような監視は一般に、より下位レベルのプロセス制御装置の下で制御されるプロセスの適切な実行を検証し、制御されるプロセスの設定点を構成することが望ましい。
【０００３】
製造およびプロセス制御システムは、プロセス制御装置およびプロセス自体の変更によって修正される。よってシステムの変更されていない部分に触れることなく、迅速に構成／再構成するための手段を提供することが重要である。産業プロセスの運転に対する混乱を最小限にしつつ、例えばプロセスが停止状態である時間を最小限にしつつ、そのような変更を行うための手段を提供することも重要である。さらに管理プロセス制御およびプロセス／製造情報システムを継続的に向上させる必要性を鑑みると、管理プロセス制御および製造情報システムについて１つのアーキテクチャのみに確定されないようにするという強い要望もある。プロセス制御システムは変化するため、その規模にかかわらずそういった変化に適応するより上位レベルのシステムを有することが望ましい。さらにあまり柔軟性のない管理プロセス制御および製造情報システムが提供するものは、ひとたびアプリケーションがインストールされると修正に対するその比較的に低い柔軟性の理由で、プロセス制御インストールの設計者が、アプリケーションの長期間使用の要件を考慮に入れることを必要とする。プラント制御システムのそのようなアプリケーションの柔軟性の低さは、望ましいことではないが、現時点では保守的な工業制御システム市場において不可避である。プロセス制御産業はパイロットプラントで試験的しがちであり、設計者が、最後に最終的なインストールに組み込まれるオートメーションの全体の規模および形式を十分に知らないことが多い。プラントの寿命の後の方に新たな機能性が加えられた場合に、新たな制御システム構成要素は既存のシステムを活用するまたはこれに合体する。プロセス制御システムがかなり変更されたような例では、インストールした管理プロセス制御アプリケーションに異なるアーキテクチャを組み込むことが有利である。従来技術のシステムでは、全体がほぼ製造元専用のプラント制御システムは、特有の製造元のプログラミングの専門家によって多大なコストをかけて再構築する必要がある。
【０００４】
現代のプラント制御システムの重要な特徴は、いわゆるＰＬＣ、すなわちプログラマブルロジックコントローラである。このプログラマブルコントローラは、典型的には、例えば工場の組み立てライン、操作式のロボット製造ライン、または照明器具にある機械類の制御装置などの産業用電気機械プロセスのオートメーションに使用される電子式のデジタルプロセッサ装置である。ＰＬＣは、多くの産業および機械において利用される。ＰＬＣは、多様なアナログおよびデジタル入出力構成、拡張された温度範囲、電気ノイズに対する耐性ならびに振動および衝撃に対する抵抗力を求めて設計される。機械の作動を制御するプログラムは典型的には、電池バックアップ式または不揮発性メモリに記憶される。ＰＬＣは、制限時間内に入力条件に応答して出力の結果を生成する必要があり、そうでなければ意図しない作動が生じることことから、いわゆるハードなリアルタイムシステムである。ＰＬＣの開発以前は、オートメーション化された製造ラインなどの制御、シーケンス処理および安全なインターロックロジックは、主に中継器、カムタイマー、ドラムシーケンサおよび専用の閉ループ制御装置で成り立っていた。しかしながらより複雑なプロセスに関して、数百または数千の要望があり、毎年のモデル交換のためにそのような設備をアップデートするためのプロセスは、電気技術者が個別に中継器を再配線してそれぞれの動作特徴を変更する必要があるため、非常に時間を消費し、多くの費用がかかっていた。ＰＬＣのプログラマブルな局面に関して、ＰＬＣは、内蔵オペレーティングシステムを有する幾分小型のプロセッサベースの装置である。このオペレーティングシステムは、考察した生じている事象をリアルタイムで、すなわちそれが発生したそのときに処理するように高度に特化されている。ＰＬＣは、ユーザプログラマブルであり、対応付けられたプラントなどの作動を制御することが可能であるが、ＰＬＣは、事象が生じたこと（温度が特定のレベルを超えた／下回った、液体レベルが達したなど）を知らせるためにセンサが接続される入力ラインと、生じている事象（例えばエンジンの始動、弁の開／閉など）に対する何らかの反応を信号で合図するための出力ラインとを有する。ＰＬＣは、「リレーラダー（Ｒｅｌａｙ  Ｌａｄｄｅｒ）」またはＲＬＬ（リレーラダーロジック（Ｒｅｌａｙ  Ｌａｄｄｅｒ  Ｌｏｇｉｃ）などの言語を使用する。「リレーラダーロジック」という名前が示すように、中継器から構築された初期の頃のこの制御論理は、ＲＬＬの命令コマンドの構造によって現在シミュレートされている。最新技術のＰＬＣに関する他の命令コマンド構成は、例えば「シーケンシャルファンクションチャート」、「ファンクションブロックダイアグラム」、「構造化テキスト」または「命令リスト」と呼ばれる。
【０００５】
よってＰＬＣは、機械類または工業設備を制御または調整するための装置である。そのために利用される要素は通常、モジュールと呼ばれるものの中に収容されており、１つのモジュールは、個々のサブアセンブリおよび構成要素で構成することができる自己充足的な物体として定義されている。よって、モジュールは、工業設備またはオートメーションシステムの構成部品であり、そのプログラマブルロジックコントローラを利用して、この設備に属している関連する機器および機械類を制御または調整するように機能する。モジュールは、産業プロセスに対するインターフェースである。特定の範囲のモジュールによって、全ての機能をモジュラーベースに収容することが可能になる。よって、モジュールは、広範な種類の技術的なタスクをサポートし、多彩な通信の実現性を提供する。モジュールの実際の配備は、オートメーション設備またはシステムの関連する構成要素をこのモジュールに電気的に接続させることを要する。例えばオートメーション化する目的で使用される種々のセンサおよびアクチュエータにとって、制御を行うために使用されるモジュールに特定の設備を接続することは必須である。
【０００６】
言及したように、ＰＬＣは典型的には機械類を制御するために使用される。ＰＬＣによって行われる制御シーケンスは、入力状態および内部制御シーケンスに基づいて出力をオンにしたりオフにしたりする命令に対する命令コマンドで成り立っている。通常のプログラムと比べて、ＰＬＣ制御シーケンスは、いったんプログラムされると、必要に応じて繰り返し実行するように設計されている。実際、ＰＬＣは、例えばガレージのドアの開放装置など単純な装置だけでなく、建物またはプラント全体も制御することができ、これには、特定の時間に照明をつけたり消したりする、特注の安全システムを監視するなどが含まれる。しかしながらＰＬＣは通常は、産業環境にある特定の機械の内部に見られる。ＰＬＣは、ほとんど人が介在することなく、オートマチックの機械を何年も作動させることができる。それらは最も過酷な環境にも耐えるように設計されている。
【０００７】
上述のように、ＰＬＣ構造は、中継器による歴史的な機械の制御になおも依拠している。最初の電子機械制御装置が設計されたとき、それらは中継器を使用して機械論理を制御していた（すなわち「開始」を押すことで機械を始動させ、「停止」を押すことで機械を停止させる）。機械は、その機能の全てを制御するために中継器によって覆われた壁を必要とするため、この基本的な技術はほぼ完璧に障害に耐え得る。この種の機械制御に対して少数ではあるが制限および欠点があり、それは、（ｉ）中継器の故障、（ｉｉ）中継器をオン／オフにする際の遅延、および（ｉｉｉ）設計／配線／トラブルの処理に必要とされる大量の中継器などである。ＰＬＣは、これらの中継器の設置の制限を機械制御された作動によって克服する。
【０００８】
しかしながらＰＬＣにも欠点がある。近年、ＰＬＣはますますインテリジェントになってきている。ＰＬＣは、電気通信（例えばデータ伝送ネットワーク）に組み込まれてきた。そのため、産業環境にある全てのＰＬＣをネットワークにつなぐことができ、このネットワークは通常階層的に構成されている。ＰＬＣはこのとき、制御センターによって管理される。多くのタイプの所有権のあるネットワークおよびプロセス制御システムのが存在する。広く知られる１つのタイプは、ＳＣＡＤＡ（管理制御およびデータ取得）である。しかしながらＰＬＣのほとんどはなおも製造元−所有権設計に従っている。一般にＰＬＣは、種々のセンサからのデジタルおよびアナログ入力を読み取り、ユーザ定義の論理コマンドシーケンスを実行し、結果として生じるデジタルおよびアナログ値を油圧式および空気圧式アクチュエータ、表示ランプ、ソレノイドコイルなどの種々の出力要素に書き込むるように設計された特定用途向けに作られた機械制御プロセッサの駆動装置である。そのスキャンサイクルに関して、正確な詳細は製造元の間で変わるが、大抵のＰＬＣは「スキャンサイクル」フォーマットに従う。ＰＬＣのオーバーヘッドには、Ｉ／Ｏモジュールの完全性のテスト、ユーザコマンドシーケンス論理が変わっていないことの確認、制御ユニット事態がロックアップしていないことの確認（例えばウオッチドッグタイマを介して）、および任意の他の必要な通信を確認することが含まれる。通信は、ＰＬＣプログラマポート、遠隔Ｉ／Ｏラックおよび他の外部装置、例えばＨＭＩ（ヒューマンマシンインターフェース）などに関するトラフイックを含んでよい。ＰＬＣ入力スキャンに関して、入力カードに在るデジタルおよびアナログ値のスナップショットが、入力メモリテーブルにセーブされる。論理の実行に関して、ユーザコマンドシーケンス、すなわちプログラムまたはアルゴリズムが要素毎にスキャンされ、そのシーケンスの終わりまで順次作動され、結果として生じる値は、出力メモリテーブルに書き込まれる。ＰＬＣでは、診断および通信は、「原因と結果」を判定するための論理、解析および経験を利用して変化しながら様々な方法で利用される。大抵は、ＰＬＣの設計において、それは症状の原因、緩和および解決法を決定するのに利用され、これらはその後、入力モジュールに伝達される、および／または何らかの不正確なデータファイルの変化に備えてしかるべきメッセージを出力モジュールに送信するのに使用される。最後に出力スキャンに関して、結果として生じる出力メモリテーブルからの値が出力モジュールに書き込まれる。出力スキャンが完了すると、ＰＬＣの電源が落とされるまでこのプロセスは繰り返される。スキャンサイクルを完了するのにかかる時間は、スキャンサイクル時間と呼ばれ、数百ミリ秒（典型的にはより旧式のＰＬＣにおいて、および／または極めて複雑なプログラムを有するＰＬＣ）から、わずか数ミリ秒（新式のＰＬＣおよび／または短い簡素なコードを実行するＰＬＣでは）の範囲に及ぶ。ほとんど全てのＰＬＣによって見いだすことができるこれらの一般的な特徴は別として、既に基本的なコマンド命令は、ＰＬＣの製造元の間でそれぞれの固有の命名法および動作の詳細が広く変化する。加えて、実装の詳細は、何世代にもわたって発展することが多い。未熟なＰＬＣのオペレータまたはプログラマーの場合は特に、命名法を製造元の間で正確に維持することがある意味不可能であるということが従来技術のシステムの主な欠点である。よって対応するＰＬＣによって操作されるシステムまたはプラントの作動を稼働させ、最新式に維持するにはＰＬＣの製造元に強く依存している。最も悪いことには、極めて簡素な部品のみを交換、補完、削減またはスケール変更しなければならない場合でも、製造元のオペレータに高い費用を払い、ＰＬＣコマンド命令シーケンスを修正または改造してもらわなければならない。
【０００９】
上記に挙げたＳＣＡＤＡ（管理制御およびデータ取得）は一般に、ＰＬＣなどの遠隔機器の制御を行うために、通信チャネルにわたってコード化された信号を有する、典型的には遠隔ステーションに対して１つの通信チャネルを利用するシステムオペレーティングを指している。ＳＣＡＤＡ制御システムは、通信チャネルにわたるコード化された信号の利用を加えることによるデータ取得システムと組み合わせることで表示または記録機能に関する遠隔機器の状態に関する情報を取得することもできる(参照。  Ｂ．  Ｇａｌｌｏｗａｙ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，  ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｕｒｖｅｙｓ  ａｎｄ  Ｔｕｔｏｒｉａｌｓ，２０１２，以下で参照により本明細書に組み込まれている）。ＳＣＡＤＡは、特有の種類の産業制御システム（ＩＣＳ）を指している。産業制御システムは、現実の世界に存在する産業プロセスをモニターし制御するプロセッサベースのシステムである。しかしながら、ＳＣＡＤＡシステムは、複数の場所および長い距離を含む可能性のある大規模なプロセスを保持することができることによって、他のＩＣＳシステムと区別される。このようなプロセスには、工業、インフラストラクチャーおよび設備ベースのプロセスが含まれるのに対して、（ｉ）産業プロセスは、製造、生産、発電、組み立て、精錬を含み、連続、バッチ、反復または不連続モードで作動することができる、（ｉｉ）インフラストラクチャープロセスには、とりわけ水の処理および配給、廃水の収集および処理、石油及びガスパイプライン、送電および配電、風力発電、民間防衛サイレンシステムおよび大型の通信システムが含まれ、（ｉｉｉ）設備プロセスは、公共施設および私的施設の両方において発生し、これには建物、空港、船舶および宇宙ステーションが含まれる。このようなプロセスは、加熱、換気および空調システム（ＨＶＡＣ）、アクセスおよびエネルギー消費などをモニターし制御することができる。
【００１０】
ＳＣＡＤＡシステムは典型的には、以下のサブシステムを備える、またはそれらに接続される、（ｉ）そのプロセス内のセンサに接続し、センサ信号をデジタルデータに変換する遠隔ターミナルユニット（ＲＴＵｓ)。ＲＴＵは、デジタルデータを管理システムに送信する、ならびに管理システムからデジタルコマンドを受信することが可能な遠隔測定ハードウェアを有する。ＲＴＵは、以下のブール論理演算を達成するために、例えばラダーロジックなどの埋め込み式の制御能力を有することができる。（ｉｉ）上記ですでに考察したように、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）は、そのプロセス内のセンサに接続し、センサ信号をデジタルデータに変換する。ＰＬＣは、ＲＴＵよりも洗練された埋め込み式の制御能力（典型的には１つまたは複数のＩＥＣ  ６１１３１-３プログラミング言語）を有する。ＰＬＣは、遠隔測定ハードウェアは持たないが、このような機能を横付けに設置することができる。ＰＬＣがフィールドデバイスとしてＲＴＵの代わりに使用される場合もあり、その理由は、それらがより経済的であり、汎用性があり、柔軟性があり、構成可能であるためである。（ｉｉｉ）遠隔測定システムは典型的には、ＰＬＣおよびＲＴＵを制御センター、データウェアハウスおよび企業に接続するのに使用される。ＳＣＡＤＡシステムで使用される有線遠隔測定媒体の例には、専用電話回線およびＷＡＮ回路が含まれる。ＳＣＡＤＡシステムで使用される無線遠隔測定媒体の例には、衛星（ＶＳＡＴ）、認可および不認可の無線、携帯電話およびマイクロ波が含まれる。（ｉｖ）少なくとも１つのデータ取得サーバ、すなわちソフトウェアサービスを遠隔測定を介してＲＴＵおよびＰＬＣなどのフィールドデバイスに接続するのに産業プロトコルを使用するソフトウェア駆動式モジュールがある。それにより、クライアントが標準的なプロトコルを利用してこのようなフィールドデバイスからのデータにアクセスすることが可能になる。（ｖ）ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）、これは処理データを人であるオペレータに提示し、人であるオペレータがこれを介してプロセスをモニタしプロセスとやりとりする装置またはデバイスである。ＨＭＩは、データ取得サーバからのデータをリクエストするクライアントである。（ｖｉ）いわゆるソフトウェア駆動式のヒストリアン（Ｈｉｓｔｏｒｉａｎ）モジュールであり、これはタイムスタンプデータ、ブールイベントおよびブールアラームをデータベース内に蓄積し、このデータベースは、ＨＭＩ内のグラフィックトレンドを読み込むために照会するまたは使用することができる。ヒストリアンは、データ取得サーバからのデータをリクエストするクライアントである。（ｖｉｉ）プロセス上でデータを集め（取得し）、ＳＣＡＤＡシステムにコマンド（制御）を送信する管理プロセッサベースのシステム、（ｉｘ）管理システムを遠隔ターミナルユニットに接続する通信インフラストラクチャ、ならびに（ｘ）典型的な種々のプロセスおよび解析用の計測設備を含む。これによりＳＣＡＤＡベースのシステムによって、全ての場所をモニターおよび制御する集中型の制御システム、または広範囲（１つの工業プラントから１つの国までのいず��も）にわたって広がるシステムの複合体を提供することが可能になる。大抵の制御行動は、ＲＵＴまたはＰＬＣによって自動的に行われる。ホスト制御機能は通常、基本的な優先処理または管理レベルの介入に制限される。例えばＰＬＣは、産業プロセスの一部を通る冷却水の流れを制御することができる。ＳＣＡＤＡシステムはこのとき、オペレータが、流れに関する設定点を変更することを可能にし、かつ警報状態、例えば流れの流出および高温などを表示し記録することを可能にすることができる。フィードバック制御ループがＲＴＵまたはＰＬＣを通るのに対して、ＳＣＡＤＡシステムはそのループ全体の性能をモニタする。
【００１１】
汎用プログラマブル装置などのデジタルコンピューティングユニットもまた、産業プロセスの制御に適応されたことを述べるべきである。しかしながら大抵のプラント制御システムは、製造元固有のインターフェースと通信環境を有するため、プラント制御システムのアクセスおよび操作は、典型的には専門家であるプログラマーと厳しい動作環境の制御とを要する。さらに直接のプロセス制御のために汎用コンピュータを利用することは、コンピュータをプラントのフロア状態から保護する必要がある。よって産業プラント制御コンピュータは、いくつかの属性を有する必要があり、それは環境上のプラントの状態に耐える必要がある、それは不連続な（ビットフォーム）の入出力を容易に拡張可能な方法でサポートする必要がある、それは使用するのに何年も訓練する必要がない、かつそれはその動作がモニタされることを許可する必要がある。任意のそのようなシステムの応答時間は、制御にとって有効であるのに十分な速さである必要があり、要求される速度は、プロセスの性質に応じて変化し得る。多くの産業プロセスはミリ秒の応答時間によって容易に対処される時間尺度を有するため、現代の（迅速で小型で信頼できる）電子機器は、とりわけ信頼性を得るために性能をトレードオフし得ることが理由で、信頼できる制御装置の構築を大きく促進させる。要約すれば、いかなる製造元固有の制御システムにもプラットフォームから独立して容易に適応させることができ、かつ産業プラント制御システムの要件にも対応している一般化されたプラント制御システムを従来技術は実現していない。
【００１２】
最新技術において、相互運用性のための産業用のＭ２Ｍ通信プロトコルとして、ＯＰＣ統一アーキテクチャ（ＯＰＣ  ＵＡ）が知られている。ＯＰＣ  ＵＡは、ＯＰＣファウンデーション（協会）によって開発され、オープンプラットフォームコミュニケーション（ＯＰＣ）の後継モデルである。ＯＰＣ  ＵＡは、その先行モデルとは大きく異なる。最初のＯＰＣ通信モデルとは対照的に、ＯＰＣ  ＵＡは、プロセス管理のためにクロスプラットフォームのサービス指向アーキテクチャ（ＳＯＡ）を提供する一方で、安全性を高め、情報モデルを提供する。よってＯＰＣ  ＵＡは、マイクロソフトウィンドウズ専用のプロセスエクスチェンジＣＯＭ/ＤＣＯＭに基づく最初のＯＰＣの所有権の問題を克服し、この場合ＤＣＯＭは分散型のコンポーネントオブジェクトモデル（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｏｂｊｅｃｔ  Ｍｏｄｅｌ）の略であり、これはネットワーク接続されたコンピュータにわたって分散されたソフトウェアコンポーネントの間で通信するための専有のマイクロソフト技術である。ＤＣＯＭは、「ネットワークＯＬＥ」とも呼ばれ、マイクロソフトのＣＯＭを拡張し、マイクロソフトのＣＯＭ+アプリケーションサーバインフラストラクチャの下で通信フレームを提供する。ＣＯＭに「Ｄ」を追加することは、ＤＣＥ/ＲＰＣ（分散コンピューティング環境／遠隔プロシージャコール）およびＤＣＥ/ＲＰＣの改良型、すなわちマイクロソフトの強化版ＭＳＲＰＣ（マイクロソフト遠隔プロシージャコール)の利用を指している。
【００１３】
言及したように、ＯＰＣ  ＵＡアーキテクチャは、サービス指向アーキテクチャ（ＳＯＡ）であり、種々の論理レベルに基づいている。ＯＰＣベースサービスは、プロトコルから独立した抽象法の記述であり、ＯＰＣ  ＵＡ機能に関するベースを提供する。トランスポート層がこれらの方法をプロトコルに加え、このことは、それがデータをシリアライズする／デシリアライズし、それをネットワークにわたって送信することを意味する。２つのプロトコルがこの目的のために指定される。１つは、バイナリＴＣＰプロトコルであり、高性能のために最適化されており、２つめはウェブサービス指向である。ＯＰＣ情報モデルは、ノードに基づいたフルメッシュネットワーク（Ｆｕｌｌ  Ｍｅｓｈ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）であるのに対して、ノードは、任意の種類のメタ情報を含むことができる。ＯＰＣ  ＵＡネットワークノードは、オブジェクト指向プログラミング（ＯＯＰ）におけるオブジェクトと同様に処理することが可能である。そのようなオブジェクトは、送信することができるリードアクセス（ＤＡ、ＨＤＡ）、方法およびトリガーされたイベント（ＡＥ、データアクセス、データ変更）のための属性を備えることができる。ノードはプロセスデータならびに全ての他の種類のメタデータを保持する。したがって、ＯＰＣ  ＵＡは２つのコア要素を提供する。まず第１に、先代モデルのＯＰＣのベースであったマイクロソフトウィンドウズ固有のプロトコルＤＣＯＭが、統合されたセキュリテイ機構を備えたオープンプラットフォーム独立プラットフォームによって置き換えられる。第２番目に、データアクセス、アラーム＆イベントおよびヒストリカルデータアクセスなどのＯＰＣ機能がオブジェクト指向モデルに移され、方法およびタイプのシステムなどの追加の機能によって補完される。その結果、ＯＰＣ  ＵＡインターフェースは、異なるプログラム言語を有する任意のプラットフォーム上のシステムに直接統合させることができ、任意の複合システムをＯＰＣ  ＵＡによって完全に取り込むことができる。ＯＰＣ  ＵＡサーバのアドレススペースがこれに従って構築されるオブジェクト指向ルールおよびそのＯＰＣ  ＵＡの形態を採るアクセスするためのＯＰＣ  ＵＡインターフェースは、ネットワーク接続することが可能なプログラミング言語とみなすことができる。しかしながら、ＯＰＣ  ＵＡは、データアクセス、アラーム＆コンディション、ヒストリカルアクセスおよびプログラムなどの特有の情報モデルを介してオートメーション技術に特化されてきた。
【００１４】
ＯＰＣ  ＵＡは、記載した基本的な機能と、データアクセスおよびアラーム＆コンディションなどのこのような機能に基づいた情報モデルとを含む仕様リストで構成される。それを超える別の情報モデルを定義する仕様は通常コンパニオン仕様と呼ばれる。従来技術では、産業の特有の部門または利用の分野のために情報モデルを定義する多様なＯＰＣ  ＵＡコンパニオン仕様が開発されてきた。そのようなコンパニオン仕様の例は、顧客の要件に基づいて作成され、ＯＰＣファウンデーションの中ＯＰＣメンバーの作業グループによって開発されたアナライザー装置（ＡＤＩ）のための仕様ＯＰＣ  ＵＡ、またはＯＰＣファウンデーションの外部の標準としてＯＰＣ  ＵＡ情報モデルを定義するＰＬＣオープンと共に作成された、ＩＥＣ  ６１１３１-３に関する情報モデルＯＰＣ  ＵＡである。最終的に、操作可能またはプログラム可能な装置のためにＯＰＣ  ＵＡを使用するには、ハードウェアおよびソフトウェアコンポーネントの構成のための特定のモデルが存在し、これはフィールドデバイスの標準化された構成のためにＯＰＣファウンデーション、プロフィバスユーザオーガニゼーション（ＰＮＯ）、ハート（ＨＡＲＴ）ファウンデーション、フィールドバスファウンデーション（ＦＦ）およびフィールドデバイスツール（ＦＤＴ）の共通の作業グループにおいて作成された。この基本モデルは、ＯＰＣファウンデーションによって、独立情報モデルとして公開され、一部のケースでは、アナライザー装置のためのＯＰＣ  ＵＡおよびＩＥＣ  ６１１３１-３のためのＯＰＣ  ＵＡなど別の基準のためのベースとしても機能していた。情報モデルは、構成可能な構成要素および装置のための基本のタイプを定義し、それはパラメータ、方法および構成要素の論理グループ分けに関する概念を定義し、かつＯＰＣ  ＵＡサーバアドレススペースにおけるエントリ点を定義する。その上、装置の識別および利用可能なプロトコルに関する情報も定義される。しかしながらＯＰＣ  ＵＡの主な欠点の１つは、ＯＰＣ  ＵＡが、特定のＯＰＣ  ＵＡクライアントから別のＯＰＣ  ＵＡクライアントに対して構築されたデータのみを処理し伝達することが可能であるという点にある。よってＯＰＣ  ＵＡは、単なるデータ転送コンテナを提供するだけであり、ＯＰＣ  ＵＡネットワーク内でＯＰＣ  ＵＡクライアントに対応付けられた遠隔装置を直接制御したり、操作することは可能にすることはない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、変化したプロセス制御システムアーキテクチャに適応させるという点に関して、プラントの作動制御システムおよび管理プロセス制御利用に関するシステムおよび方法を提供することであり、プラットフォームから独立した管理プロセス制御および製造情報システム利用アーキテクチャは、システムフレームワークが容易に設計され、異なるプラントシステムの製造元の基準の下でのカスタマイズされた使用のために容易に変更することを可能にするように記載される。開示されるレイヤ状のアプリケーションアーキテクチャに従って、アプリケーションオブジェクトがエンジンによってホストされる。このエンジンは、例えばインフラストラクチャソフトウェアを有するパーソナルコンピュータに相当するプラットフォームによってホストされる。中間のエンジン層は、プラットフォームアーキテクチャからアプリケーションオブジェクトを抽出する。したがってそれぞれのプラント制御のためのアプリケーションオブジェクトをそれぞれ含む物理的な製造元固有のシステム内の位置は、本発明の目的によって対処される必要はない。
【００１６】
本発明によると、このような目的は、とりわけ独立クレームの特徴によって達成される。加えてさらなる有利な実施形態を従属クレームおよび関連する記載から得ることができる。
【００１７】
本発明によると、プラント制御システムの独立した操作のための適応可能なプロセス制御システムに関して上記に挙げた目的は、とりわけプラント制御システムを独立して操作するための適応可能なプロセス制御システムを利用して実現され、プラント制御システムに対応付けられたプラントが、プラントの１つまたは複数の作動部の複数のインターロック要素を備え、作動部の作動は、プラント制御システムによってプラント制御システムにインターロックされた要素を利用して制御され、適応可能な独立したプラント制御システムは、プラントプロセスエンジンによってアクセス可能であり、プラントプロセスエンジンは、管理制御およびデータ取得部を介してプラント制御システムの少なくとも１つのプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）と接続されたプラント制御部を備え、プラントおよび作動部の作動は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）および複数のインターロック要素を利用して制御され、プラントプロセスエンジンは、独立したプロセス制御システムによって操作可能な各々のタイプのプラント制御システムに関して選択可能なプロセス制御コマンド記録のライブラリを備えたプラントプロセスエンジンを備え、対応するプラントの作動が、選択可能なプロセス制御コマンド記録によって固有のタイプのプラント制御システムに指定されたプロセス制御コマンドによって操作可能である点、プラントプロセスエンジンが、プロセス制御機構に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部を備え、ライブラリの選択可能なプロセス制御コマンドが、プロセス制御のためのオブジェクトリンクおよび埋め込み部によって、基本のプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）コマンドに、および／またはアクセス可能なプラント制御システムの全てのプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）によって統合される動作に変換される点において達成される。管理制御およびデータ取得部は、例えばプラント制御システムと独立したプロセス制御システムと間のプロセス制御のためにオブジェクトリンクおよび埋め込み部の相互運用性を拡張するＯＰＣ  ＵＡオープン標準アーキテクチャを利用して、プラント制御システムに作動可能に接続させることができる。さらに管理制御およびデータ取得部のプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）は、例えば、セキュアプラント制御システムとクライアント装置との間のプロセス制御のためにオブジェクトリンクおよび埋め込み部の相互運用性を拡張するＯＰＣ  ＵＡオープン標準アーキテクチャを利用してプラント制御システムに接続された少なくとも１つのプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を備えることができる。各々のタイプのプラント制御システムに関して選択可能なプロセス制御コマンド記録のライブラリを備えるプラントクリエータ（ｃｒｅａｔｏｒ）部は、例えば統一されたプログラミングインターフェースを有し、対応するプラントの作動は、より高度のプログラミング言語を利用して統一されたプログラミングインターフェースを介してプログラム可能で操作可能であり、より高度のプログラミング言語コマンドは、統一されたプログラミングインターフェースによってライブラリの選択可能な記録の��ロセス制御コマンドに変換される。より高度のプログラミング言語コマンドは、例えば、クロスプラットフォーム、オブジェクト指向のプログラミングコマンドを含むことができる。クロスプラットフォーム、オブジェクト指向のプログラミングコマンドは、例えば、ＪＡＶＡおよび／またはＪａｖａＳｃｒｉｐｔおよび／またはＸＭＬコマンドとして実現することができる。本発明はとりわけ、ハードウェアに関して限られた場所の開発設計と組み合わせた局所的な部品製造業者を取り込むことによってコストを削減し、これは必要に応じて市場の需要を満たすという利点を有する。本発明は、既存の標準規格のプラットフォームのみならず、代替のプラットフォームも組み込むことができるため、ハードウェアプラットフォームは、より柔軟になる。例えばローラミルプラントに関して、本発明によって、Ｓｉｅｍｅｎｓおよび／またはＡｌｌｅｎ  Ｂｒａｄｌｅｙなどの既存の標準規格のプラットフォームのみならず、代替のプラットフォーム、Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ、ＧＥまたはＢｅｃｋｈｏｆｆなども統合することが可能になる。よって本発明は、プラント制御、操作、とりわけ標準的な独立したリモート操作およびオートメーションのために機能的にプラットフォームから独立したシステムである。オートメーション化されたプロセスおよびプロセスコマンドは、離れた場所から取り込まれ、管理することができ、離れた場所からの介入およびプロセス適応がいつでも可能な状態である。プラットフォームから独立した制御と、標準規格から独立した制御との組み合わせを通して、例えばプラント制御システムのプロバイダに見られることなく企業内部のノウハウを最適に保護することができる。プラント制御システムは、さらに、個々のまたは固有の作動要件を変えるために柔軟に適応可能な状態である。オートマチックな作動制御を備えた分散された適応可能なプラント制御システムによって、現場でプラント制御システムを適応させることなく、とりわけ最新のプラント能力の有意な上昇を可能にし、高いレベルの生産品質を保証する最適化され最新のプロセスシーケンスが可能になる。さらに本発明のプロセスおよびプラント制御システムによって、従来技術のシステムでは不可能であった新たな方法で製造計画、診断および品質保証を行うことができ、これは遠隔プラント制御システムの計画およびメンテナンスをかなり簡素化する。最後に、適応可能なシステムは、また、メンテナンス人員の必要性を大きく低下させ、これにより製造コストを下げる。
【００１８】
適応可能な独立したプロセス制御システムの具現化された一つの変形実施形態において、更なる手機構可能な独立したプロセス制御システム（１０）は、適応可能なヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）を備え、管理制御およびデータ取得部、プラントクリエータ部およびプラントコントローラ部は、この適応可能なヒューマンマシンインターフェースによってアクセス可能であり、管理制御およびデータ取得部は、プラント制御システムと、プラント制御システムに接続されたクライアント装置との間に直列に配置される処理装置を形成するために動作可能に接続され、クライアント装置は適応可能なヒューマンマシンインターフェースを備え、制御およびデータ取得部が、管理制御およびデータ取得部によってアクセス可能なプラント制御システムとクライアント装置のクライアント装置の層との間の構造化されたデータの安全な伝送を管理し、構造化されたデータは、管理制御およびデータ取得部を利用して処理され解析される。プラントコントローラ部は、例えば管理制御およびデータ取得部を介して、適応可能なヒューマンマシンインターフェースによって操作されるプラント制御システムのプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）に接続させることができ、作動部は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）および複数のインターロック要素を利用して制御される。さらに、プラントクリエータ部は例えば、選択可能なグラフィカルな絵文字のライブラリを備えることができ、このライブラリは、適応可能なヒューマンマシンインターフェースによってアクセス可能であり、選択可能なグラフィカルな絵文字はプラントの作動部を表しており、選択可能なグラフィカルな絵文字は、適応可能なヒューマンマシンインターフェースを利用して適応可能なヒューマンマシンインターフェースの修正可能な制御フローパネル上に配列させることが可能であり、作動部は、作動部の要素に対応付けられた適応可能なＩ／Ｏフィールドによってグラフィカルな絵文字を利用して構成可能であり、その作動を適応可能なＩ／Ｏフィールドを利用してパラメータ表示することが可能であり、制御フローパネルの選択されたグラフィカルな絵文字は、選択可能なラダープログラミングオブジェクトによって接続可能であることで、選択可能なプロセス制御コマンド記録を利用してプラント制御システムを操作するために対応するプラント制御システムと適応可能なインターフェースを形成する。選択可能なラダープログラミングオブジェクトは、選択可能なプロセス制御コマンド記録として実現することができる。適応可能なヒューマンマシンインターフェースは、例えば、プラントの作動の回路パラメータを動的に追跡し指示する追跡オブジェクトを含むことができる。最終的に、プラントの作動は、例えば、適応可能なヒューマンマシンインターフェースの追跡オブジェクトとやり取りすることによってアクセス可能であり、かつ修正可能であり得る。この具現化された変形実施形態は、とりわけプラント制御システムのユーザに対して、オペレータにとってだけでなく、関連するサービスにとってもヒューマンマシンインターフェースのために使用される装置の選択における柔軟性の実現性を与えるという利点を有する。例えばヒューマンマシンインターフェースを実現するために、ＨＴＭＬ５技術をベクトル化されたグラフィックおよび遠隔技術と合わせて使用することで、本発明によって、ユーザが自分が好む装置を何でも選ぶことが可能になる。
【００１９】
最後に、上記に記載したようなシステムおよび対応する方法の他に、本発明はまた、適応可能なプロセス制御システム、こうしてプラント制御システムを、それが所望されるように機能するようなやり方で制御するためのコンピュータプログラムコード手段を含む一般化されたヒューマンマシンインターフェースをにも関係しており、かつそれは具体的には、適応可能なプロセス制御システムのプロセッサのためのコンピュータプログラムコード手段を内部に含むコンピュータ読み取り可能記録媒体を含むコンピュータプログラム製品にも関係している。
【００２０】
本発明を、図面を参照して一例としてより具体的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の方法に基づいてＯＰＣ  ＵＡベースのマシンツーマシン（Ｍ２Ｍ）ネットワークにおけるプラントおよびプラント制御システムのプロセス制御のための一例の適応可能なプロセス制御システム１０を概略的に示すブロック図である。プラント制御システム２０に対応付けられたプラント３０は、プラント３０の１つまたは複数の作動部３１のインターロック要素３２を備える。作動部３１の作動は、プラント制御システム２０によって制御される。プラント制御システム２０は、ＯＰＣ  ＵＡベースのマシンツーマシン（Ｍ２Ｍ）ネットワークにおける独立したプロセス制御システム１０によって、ネットワークインターフェース１６／２０２を介して、ＯＰＣ  ＵＡネットワークノードをＯＰＣ  ＵＡサーバ１５２に提供するＯＰＣ  ＵＡクライアント１５１/２０３を利用してアクセス可能である。プロセス制御システム１０は、プラントプロセスエンジン１１を備え、プラントプロセスエンジン１１は、入／出力部（Ｉ/Ｏ)を介して管理制御およびデータ取得部１２を経由して、作動部３１の作動を制御するプログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣに接続されるプラントコントローラ部１３を備える。
【図２】本発明の方法に基づいてＯＰＣ  ＵＡベースのマシンツーマシン（Ｍ２Ｍ）ネットワークにおけるプラントおよびプラント制御システムのプロセス制御のための一例の適応可能なプロセス制御システム１０を概略的に示す別のブロック図である。複雑なバッチ制御を実現するために、プラント３０の制御のためにソフトＰＬＣ部２０５が加えられる。図２における参照番号１５３は、例えばこれもまたＯＰＣ  ＵＡベースである対応付けられたプロセス制御に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部であり、これによりソフトＰＬＣ部２０５のためにＰＬＣ２０１層からのデータを処理し、このデータを適応可能なプロセス制御システム１０のＰＣ層に伝達することが可能になる。
【図３】プラントコントローラ部１３と、プロセス制御機構１５に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部とのやりとりを示すブロック図であり、選択可能なプロセス制御コマンドが、プラントコントローラ部１３および／またはプロセス制御機構１５に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部によって、基本のプログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣコマンドに、および／またはアクセス可能なプラント制御システム２０の全てのプログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣによって統合される動作に変換される。プラントコントローラ１３は、プロセッサ駆動式装置としてプラントを制御する。特定の構成単位の要素（ローラミル）のインターロック作用および制御はローカルに行われる。一方でこの構成単位の制御はＰＬＣ上で行われる。このような概念によって、構成単位をあまり複雑にせず、柔軟にすることができ、かつ構造的なテキストビルダーのために、すなわちＰＬＣ操作コマンドの完全に自動化された生成のために、ＰＣ上で、例えばＪＡＶＡなどのより高度の言語を利用して容易にプログラミングすることが可能になる。例えばプラント制御部１３は、少なくとも一部をＪＡＶＡでプログラムされたコントローラとして実現することができる。本発明の概念は、例えばＰＣまたはさらには移動式のプロセッサ駆動式ネットワークノード上で実現されたプロセス制御システム１０を利用して、ＰＬＣ２０１の単一方向のプログラミング、制御および操作を可能にする。複雑なバッチ制御が必要とされるケースでは、システムは、プラントの制御のために追加のソフトＰＬＣを実現することを許容する。
【図４】ＰＬＣの操作およびＩ／Ｏリフレッシュ操作を概略的に示すブロック図であり、Ｉ／Ｏリフレッシュ操作は他のコマンドの実行の後に続いて行われる。
【図５】プラント制御システム２０の独立した操作のための一例の適応可能なプロセス制御システム１０を概略的に示す簡素化されたブロック図である。参照番号４１はデータ伝送ネットワーク／ＯＰＣ  ＵＡネットワークを指しており、１５１は、プロセス制御システム１０サイドにあるＯＰＣ  ＵＡクライアント、１５２はＯＰＣ  ＵＡネットワーク４１のＯＰＣ  ＵＡサーバ、２０３はプラント制御システム２０サイドにあるＯＰＣ  ＵＡクライアント、および２０４はプラント制御システム２０のインタープリタを指している。
【図６】上記に記載した表現および図面が、管理制御およびデータ取得部１２によって、または管理制御およびデータ取得部１２のＨＭＩを介しユーザによってどのように対処され得るかを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明に基づいたＯＰＣ  ＵＡベースのマシンツーマシン（Ｍ２Ｍ）ネットワークにおけるプラントおよびプラント制御システムのプロセス制御のための本発明の方法およびシステムの一実施形態の可能な実装形態に関するアーキテクチャを概略的に示す。プラント制御システム２０に対応付けられたプラント３０は、プラント３０の１つまたは複数の作動部３１の複数のインターロック要素３２を備える。例えばローラミルを取り上げると、作動部３１は、ローラ、研磨用ローラの釣り手を駆動するモータ、トレッドミル、ディフレクタ、ゲート、計測装置としての温度または他のパラメータ制御装置、割り込み装置などを備えることができる。作動部３１は、プラント３０の種類、およびプラント制御システム２０および適応可能なプロセス制御システム１０をそれに適応させるべきその特有の技術の実現に左右される。インターロック要素３２は、作動部３１とプラント制御システム２０のＩ／Ｏ要素との間に、プラント制御システム２０のＰＬＣ２０１それぞれとの接続部を形成する。よってプラント制御システム２０は、少なくとも、ＰＬＣ２０１と、そのインターフェースと、インターロック要素３２への接続部とを備え、後者は、作動部３１に対してアクセス可能なセンサ式および／または操作および／または信号要素を提供する。具体的にはＰＬＣ２０１は、プロセスにおいてセンサ３２などに接続し、センサ信号をデジタルデータに変換する。ＰＬＣは、例えば、例えばＩＥＣ  ６１１３１-３プログラミング言語などの制御能力を有するように実現することができる。一変形実施形態において、ＰＬＣ２０１は、少なくとも一部を遠隔ターミナルユニット（ＲＴＵ）によって置き換えることができ、これが、ＰＬＣ２０１の代わりにセンサに接続し、センサ信号をデジタルデータに変換する。ＲＴＵは、デジタルデータを管理システムに送信し、管理システムからデジタルコマンドを受信することが可能な遠隔測定ハードウェアを備えることができる。ＲＴＵは、ブール論理演算を達成するために、例えばラダーロジックなどの埋め込み式の制御能力を有する。作動部３１の作動は、プラント制御システム２０によって、プラント制御システム２０にインターロックされた要素３２を利用して制御される。プラント制御システム２０は、独立したプロセス制御システム１０によって、マシンツーマシン（Ｍ２Ｍ）のネットワークにおいてネットワークインターフェース１６/２０２を介してアクセス可能である。プラント３０の操作および制御のために、信号データおよび操作コマンドを含むメッセージが、プロセス制御システム１０と、プラント制御システム２０との間で伝達される。
【００２３】
プロセス制御システム１０は、プラントプロセスエンジン１１を備え、プラントプロセスエンジン１１は、ネットワークインターフェース１６/２０２を介して、作動部３１の作動を制御するプログラマブルロジックコントローラ２０１/ＰＬＣに接続されたプラントコントローラ部１３を備える。ネットワークインターフェース１６/２０２は、ＯＰＣ  ＵＡネットワーク４１への橋渡し役をしている。よってプロセス制御システム１０は、ＯＰＣ  ＵＡサーバ１５２と合わせてＯＰＣ  ＵＡクライアント１５１／２０３をそれぞれ有するＯＰＣ  ＵＡネットワーク４１を介して、プラント制御システム２０の少なくとも１つのプログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣと接続される。プラント３０および作動部３１の作動は、プログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣを備えるプラント制御システム２０を利用して、複数のインターロック要素３２を介して制御される。そのため、プラント３０および作動部３１の作動は、プログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣを介して、またはそれを利用して制御される。プラントコントローラ部１３とプロセス制御機構１５に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部とのやりとりが図３に示されており、選択可能なプロセス制御コマンドが、プラントコントローラ部１３および／またはプロセス制御機構１５に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部によって、基本のプログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣコマンドに、および／またはアクセス可能なプラント制御システム２０の全てのプログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣによって統合される動作に変換される。プラントコントローラ１３は、プロセッサ駆動式装置としてプラントを制御する。特定の構成単位の要素（例えばローラミル）のインターロック作用および制御はローカルに行われる。一方で構成単位の制御はＰＬＣ上で行われる。このような概念によって、構成単位をあまり複雑にせず、柔軟にすることができ、かつＰＣ上で、例えばＪＡＶＡなどのより高度な言語を利用して容易にプログラミングすることが可能になる。とりわけ、プラント制御システム２０のＰＬＣの単一方向のプログラミングおよび制御を可能にするプロセス制御システムを実現することを可能にする。例えばプラント制御部１３は、少なくとも一部をＪＡＶＡでプログラムされたコントローラとして実現することができる。よって本発明の概念は、例えばＰＣまたはさらには移動式のプロセッサ駆動式のシステム上で実現されたプロセス制御システム１０を利用して、ＰＬＣ２０１の単一方向のプログラミングおよび制御を可能にする。ＯＰＣ  ＵＡトランスポート層に埋め込み可能なＰＬＣ操作コマンドを実行する準備が、例えばしかるべきＪａｖａエンジンによって実現されたプラントコントローラ１３によって生成される。複雑なバッチ制御が必要とされるケースでは、システムは、プラントの制御のために追加のソフトＰＬＣを実現することを許容する。
【００２４】
本発明の方法およびシステムにおいて、対応するＯＰＣ  ＵＡネットワークノード１５１／２０３および１５２を有するＯＰＣ  ＵＡネットワーク４１は、プロセス制御システム１０およびプラント３０のプロセス制御ハードウェアのために橋渡しを提供する。ＯＰＣ  ＵＡネットワーク４１を利用したデータ伝送のために、本発明は、プラントのフロアデバイスから一定してアクセスするフィールドデータを規定するＯＰＣ  ＵＡ標準規格を利用する。使用されるＯＰＣ  ＵＡ構造は、データの種類およびソースにかかわらず同一のままである。ＯＰＣサーバ１５２は、ハードウェア装置に対して、互いにデータにアクセスするために任意のＯＰＣクライアント１５１／２０３に対して同一のアクセスを提供する。よって本発明は、２つのものをつなぐために、ハードウェアの製造元およびそのソフトウェアパートナーから、ならびにＳＣＡＤＡおよび他のＨＩＭ製作者から要求される重複する労力を削減する。ハードウェアの製造元が新たなプラント３０、プラント制御システム２０またはしかるべきハードウェア装置に対してＯＰＣクライアント２０３およびインタープリタ２０４を統合すると、プロセス制御システム１０によってプラント３０、プラント制御システム２０またはしかるべきハードウェア装置にアクセスし、これを制御し作動させることができる。さらに、これはプロセス制御システム１０によって行われ、管理制御およびデータ取得部１２は、プロセス制御システム１０の統合された部分であるため、ＳＣＡＤＡの製作者は、既存のまたはまだ作成されていないいずれのハードウェアへのアクセスに関して配慮する必要がない。一変形実施形態として、ＯＰＣ  ＵＡサーバ１５２またはソフトＰＬＣ１５３のためのＯＰＣ  ＵＡが、プロセス制御システム１０上に生成される、またはその統合された部分として生成される。しかしながら、ＯＰＣ  ＵＡサーバ１５２はまた、ＯＰＣ  ＵＡネットワーク４１のそれぞれのノードの独立したネットワークコンポーネントとして、例えば接続ポイント、再分配ポイントまたは通信エンドポイント（例えばデータ端末装置）として実現することもできる。ＯＰＣ  ＵＡネットワーク４１は、物理ネットワーク４１上に実現される。データ通信に関して、ＯＰＣ  ＵＡクライアント１５１／２０３およびＯＰＣ  ＵＡサーバ１５２は、データ通信装置（ＤＣＥ）および／またはデータ端末装置（ＤＴＥ）を備える物理ネットワークノードに基づくことができる。以下で詳細に考察するように、物理ネットワーク４１は、ＬＡＮまたはＷＡＮを有することができ、この場合ＯＰＣ  ＵＡクライアント１５１／２０３およびＯＰＣ  ＵＡサーバ１５２は、ＬＡＮまたはＷＡＮノードに対応付けることができる。このようなケースでは、これらのＬＡＮまたはＷＡＮノードはＭＡＣアドレスを有するデータリンク層装置であり、典型的には各々のネットワークインターフェースコントローラに関してそれが例えばコンピュータ、パケットスイッチ、ｘＤＳＬモデム（イーサネットインターフェースを備えた）および無線ＬＡＮアクセスポイントを所有するものである。ネットワーク４１がインターネットまたはイントラネットである場合に、物理ネットワークノードはホストコンピュ��タ上で実現することができ、インターネットノードとしても知られ、ＩＰアドレスによって識別することができる。
【００２５】
ＯＰＣサーバ１５２は、プラント制御システム２０、ＰＬＣ２０１または分散制御システム（ＤＣＳ）などのプロセス制御装置からのデータにアクセスするために多くの異なるソフトウェアパッケージ（それがＯＰＣクライアント１５１／２０３である限り）に対して特定の方法を提供するように実現することができる。従来は装置、特注のインターフェースまたはドライバからのデータにアクセスするのに必要とされるパッケージを常に書き込む必要があった。ＯＰＣ  ＵＡを利用する本発明の利点の１つは、一度書き込まれると、その後いかなる産業分野においても、任意のＳＣＡＤＡ、ＨＭＩまたは特注のソフトウェアパッケージを利用していずれのプラント制御システム２０によっても再利用される共通のインターフェースおよびプロセス制御システム１０を提供することである。プラント３０の制御がＯＰＣ  ＵＡクライアント２０３によって橋渡しされる限り、プラント制御システム２０をＰＬＣ２０１を利用して、プロセスまたはプラントのための制御システムであり、その中の制御要素がこのシステム全体にわたって分散される分散制御システム（ＤＣＳ）によって、または中央位置にある１つのコントローラのみを利用する非分散システムによって直接実現することができる。ＤＣＳにおいて、コントローラの階層化は、コマンドおよびモニタリングのためにＯＰＣ  ＵＡクライアント２０３によってつながれる。
【００２６】
そのようなプラント制御システム２０の例は、例えばミルプラント、化学プラント、石油化学（油）プラントおよび精油所、ボイラー制御装置および発電所システム、原子力発電所、環境管理システム、水管理システム、冶金プロセスプラント、薬品製造、砂糖精製プラント、ドライカーゴおよびバルク油運搬船、マルチエージェントシステムのフォーメーション管理などのものである。ＯＰＣ  ＵＡネットワーク４１をつなぐＯＰＣ  ＵＡクライアント２０３とは別に、プラント制御システム２０は、コントローラとして特注で設計されたプロセッサを使用するおよび／または例えば分散制御システムなどの内部通信ための所有権の連携と、標準規格の通信プロトコルとの両方を使用する場合がある。入出力モジュールがプラント制御システム２０の構成部品を形成する。そのようなプロセッサは、入力モジュールから情報を受け取り、出力モジュールに情報を送信することができる。入力モジュールは、プロセス（またはフィールド）における入力機器から情報を受け取り、出力モジュールは、そのフィールドにおける出力器に命令を送信する。入／出力は、絶えず変化しているアナログ信号、または例えば２つの状態、オンまたはオフである離散信号のいずれかであり得る。コンピュータバスまたは電気バスが、マルチプレクサまたはデマルチプレクサを介してプロセッサとモジュールを接続する。これらのバスはまた、分散されたコントローラを中央コントローラに接続する、および／または最終的にヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）または局在化された制御コンソールに接続することもできる。プラント制御システム２０の要素は、物理的機器、例えばスイッチ、ポンプおよび弁に直接接続する、および／またはＯＰＣ  ＵＡネットワーク４１のデータ伝送ネットワークを経由して、管理およびデータ取得部１２（ＳＣＡＤＡ）を介してプロセス制御システム１０のヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）に接続する場合がある。一変形実施形態において、プラント制御システム２０および管理制御およびデータ取得部１２の機能は一部が重なるように実現される場合もある。よってプラント制御システム２０は、ミルプラント、精油、石油化学、中央ステーション発電、化学肥料、製薬、食品および飲料製造、セメント生成、製鋼および製紙などの連続するまたはバッチ指向の製造プロセスを制御するのに使用される専用システムである。プラント制御システム２０は、センサまたは作動装置に接続され、プラント内の物質の流れを管理するために設定値制御を利用する。最も一般的な例は、圧力センサ、コントローラおよび制御弁で構成される設定値制御ループである。圧力または流れの測定値は、通常は信号調整入／出力（Ｉ/Ｏ)装置の助けを借りてコントローラに送信される。測定された変数が特定の点に達したとき、コントローラは、流動性の流れプロセスが所望される設定値に達するまで、弁または作動装置に開閉を指示する。大型のミルプラントまたは精油所は、何千ものＩ／Ｏ点を有するため、極めて大型のプラント制御システム２０を利用する場合もある。しかしながら、プロセスはパイプを通る流動性の流れプロセスに限定されず、製紙機械、およびその関連する品質管理、可変速度���運転およびモータ制御センター、セメントキルン、採鉱作業、鉱石処理施設およびその他の多くのものも含むことができる。プラント制御システム２０は、無線システムおよびプロトコル、遠隔送信、ロギングおよびデータヒストリアン、モバイルインターフェースおよび制御装置、および埋め込み式のウェブサーバなどの技術を含む場合がある。好ましくはプラント制御システム２０は、プラントレベルにおいて中心に集中化され、遠隔機器およびプロセス制御システム１０によってログインし易くする。これにより、とりわけ遠隔アクセスおよび可搬性の観点からそのヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）を有するプロセス制御システム１０を実現し易くする。
【００２７】
プロセス制御システム１０は、独立したプロセス制御システム１０によって操作可能な各々のタイプのプラント制御システム２０に関して、選択可能なプロセス制御コマンド記録１４２のライブラリ１４１を備えたプラントプロセスエンジン１１を備える。対応するプラントの作動は、選択可能なプロセス制御コマンド記録によって特有のタイプのプラント制御システム２０に指定されたプロセス制御コマンドによって操作可能である。プラントプロセスエンジン１１は、プロセス制御機構１５に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部を備える。ライブラリ１４１の選択可能なプロセス制御コマンドは、プロセス制御機構１５に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部によって、基本的なプログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣコマンドに、および／またはアクセス可能なプラント制御システム２０の全てのプログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣによって統合される動作に変換される。ＯＰＣＵ統一アーキテクチャに基づいたＯＰＣ  ＵＡクライアント１５１／２０３がプロセス制御システム１０上およびプラント制御システム２０上に各々形成され、プロセス制御システム１０のＯＰＣ  ＵＡクライアント１５１と、プラント制御システム２０のＯＰＣ  ＵＡクライアント１５２との間のトランスポート層が、エンコードされたプログラマブルロジックコントローラ（２０１／ＰＬＣ）メッセージを含む定義されたビットシーケンスを利用して双方向に拡張され、ＯＰＣ  ＵＡクライアント１５１／２０３は、キャプティブ（ｃａｐｔｉｖｅ）ポータルなどのＯＰＣ  ＵＡサーバ１５２を備えたＯＰＣ  ＵＡネットワーク４１内のＯＰＣ  ＵＡネットワークノードである。プラント３０を操作し制御するために、プロセス制御システム１０は、ＰＬＣコマンドメッセージをＯＰＣ  ＵＡトランスポート層用にエンコードし、定義されたビットシーケンスを利用してＯＰＣ  ＵＡトランスポート層内でそれを転送することによって、プログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣコマンドメッセージをプラント制御システム２０に送信する。よってＯＰＣ  ＵＡトランスポート層のエンコードされたＰＬＣコマンドメッセージは、ＰＬＣを操作するコマンドを含む。一変形形態として、エンコードされたＰＬＣコマンドメッセージはさらに、認証データを含む場合があり、これは例えば身元（ＩＤ）参照および／またはパスワードおよび／またはハッシュ値および／またはＳＩＭカードのＩＭＳＩを含む場合があり、その結果、対応するＯＰＣ  ＵＡクライアント１５１／２０３をシステム１０および／またはプラント制御システム２０によって安全にアドレス指定することができる。プラント制御システム２０は、インタープリタ２０４を利用して定義されたビットシーケンスからＰＬＣコマンドメッセージをデコードし、実行するためにデコードされたＰＬＣコマンドメッセージを対応するＰＬＣ２０１に送信する。プラント制御システム２０は、ＯＰＣ  ＵＡトランスポート層内で、定義されたビットシーケンスを利用して、エンコードされたＰＬＣ応答メッセージをプロセス制御システム１０のＯＰＣ  ＵＡクライアント１５１に送信する。プロセス制御システム１０は、プラント３０の���動を制御し操作するためにビットシーケンスからＰＬＣ応答メッセージをデコードしこれを処理する。プラント制御システム２０のＰＬＣ２０１は、例えばＪａｖａエンジンなどの統合された高度のプログラミング言語エンジンを有するように実現されたプラント制御部１３を利用して生成されたＰＬＣコマンドを解釈する、あるいはＯＰＣ  ＵＡトランスポート層から直接デコードされたＰＬＣコマンドを解釈する、あるいはそれは、インタープリタ２０４とＰＬＣ２０１との間でやり取りする、またはインタープリタ２０４の一部として実現される追加のソフトウェアベースユニットによって解釈される。プロセス制御システム１０およびプラント制御システム２０の本発明の構造によって、プロセス制御システム１０を利用してネットワークを介して完全に離れた場所からのＰＬＣの単一方向のプログラミングが可能になる、すなわちプラント３０およびプラント制御システム２０それぞれの単一方向の操作が可能になることに留意されたい。
【００２８】
プロセス制御システム１０のネットワークインターフェース１６およびプラント制御システム２０のネットワークインターフェース２０２は、例えば無線ネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）などの無線ネットワークインターフェースを備えてもよい。ＯＰＣ  ＵＡクライアント１５１／２０３間、すなわちプロセス制御システム１０とプラント制御システム２０との間の接続もまた、例えばイーサネットによって有線ネットワークインターフェース１５１または２０３によって実現することができる。ＩＰＡＳＳからのＧＩＳもまた、ノマディック（ｎｏｍａｄｉｃ）有線アクセスと併せて機能する。よってプロセス制御システム１０およびプラント制御システム２０は、本発明によるネットワーク４１にわたって記載されるネットワークアクセスおよびデータ伝送を実現するために、好きなように使用できるハードウェアおよびソフトウェアコンポーネントを含めた全ての必要なインフラストラクチャを備える。データ伝送ネットワーク４１は、世界的なバックボーン・ネットワークとして既知のインターネットを含むことができる。プロセス制御システム１０は、様々なネットワークの位置においておよび／または様々なネットワーク内で使用するために設けられる全ての可能な種類のいわゆるカスタマ構内設備（ＣＰＥ）に対応付けて実現することができる。さらに、例えばＣＰＥ上に実現されたＯＰＣ  ＵＡネットワークノード１５１およびＯＰＣ  ＵＡネットワークノード２０３は、複数の異なるネットワーク基準をサポートすることもできる１つまたは複数の種々の物理ネットワークインターフェース１６／２０２によってネットワーク４１にアクセスすることができる。参照番号１６／２０２は故にしかるべきネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）である。ノードの物理ネットワークインターフェースは、例えばＷＬＡＮ（無線ローカルエリアネットワーク）、ブルートゥース、ＧＳＭ（移動通信用のグローバルシステム）、ＧＰＲＳ（汎用パケット無線システム）、ＵＳＳＤ（非構造化補助サービスデータ）、ＵＭＴＳ（ユニバーサル移動体通信システム）および／またはイーサネットまたは別の有線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）などに対するインターフェースを含むことができる。参照番号４１は、ＩＥＥＥ  ８０２．１１または他の基準に基づくことができる、あるいは例えば屋根で覆われた領域に設置するためのブルートゥースネットワーク、ＧＳＭおよび／またはＵＭＴＳを備えた移動無線ネットワークなど、例えばＩＥＥＥ無線８０２．１ｘに基づく無線ＬＡＮ、あるいは同様に有線ＬＡＮ、すなわちＰＳＴＮ（公衆交換電話網）におけるローカル固定ネットワークなどの様々な異種のネットワークを含むことができる。原則的には、本発明による方法および／またはシステムは、本発明による特徴が存在するという条件で、特有のネットワーク標準規格に縛られるものではないが、何らかの実現されたＯＰＣ  ＵＡネットワーク技術構造を有するように達成することができること留意されたい。ネットワークノード１５１／２０３のインターフェース１６／２０２は、例えばイーサネットまたはトークンリングなどのネットワークプロトコルによって直接使用され得るパ��ットスイッチインターフェースであるのみならず、例えばＰＰＰ（ポイントツーポイントプロトコル、ＩＥＴＦ  ＲＦＣを参照）、ＳＬＩＰ（シリアルラインインターネットプロトコル）またはＧＰＲＳ（汎用パケット無線システム）などのプロトコルと共に使用することができる回路切り換え式のインターフェースである場合もあり、すなわち例えばＭＡＣまたはＤＬＣアドレスなどのネットワークアドレスを持たないインターフェースである。一部上述したように、通信は、例えば、ＳＭＳ（ショートメッセージサービス）、ＥＭＳ（発展系のメッセージサービス）などの固有のショートメッセージを利用して、ＵＳＳＤ（非構造化補助サービスデータ)、あるいはＭＥｘＥ（モバイル機器実施環境)、ＧＰＲＳ（汎用パケット無線システム)、ＷＡＰ（無線アプリケーションプロトコル)またはＵＭＴＳ（ユニバーサル移動体通信システム）などの他の技術などのシグナリングチャネルにわたって、またはＩＥＥＥ無線８０２．１ｘにわたって、または別のユーザ情報チャネルを介してＬＡＮ上で行うことができる。
【００２９】
管理制御およびデータ取得部１２は、通信チャネル４０を介するコード化された信号によって動作し、例えば遠隔ステーション２０、すなわちプラント制御システム２０またはプログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣにつき１つの通信チャネルを利用して、遠隔機器、すなわち作動部３１の作動を制御するプログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣの制御を行う。管理制御およびデータ取得部１２は本ケースにおいて、とりわけデータ解析のモニタリングおよび処理のプロセスに対処する。管理制御およびデータ取得部１２は、純粋なウェブベースシステムとして実現することができる。管理制御およびデータ取得部１２のバックボーンは、ＯＰＣ  ＵＡ（ＯＰＣ統一アーキテクチャ）を利用して実現させることができ、このＯＰＣ  ＵＡによって、システムがＰＬＣ層からの構築されたデータを扱い、プラントプロセスエンジン１１に伝達することが可能になり、プラントプロセスエンジン１１は、例えば、プロセッサベースおよび／またはプロセス駆動型ユニットまたはシステムとして実現される、あるいはより一般的には、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）として通常のコンピュータハードウェアに基づいて実現することができる。ＯＰＣ  ＵＡは、ＯＰＣ（オープンプラットフォームコミュニケーション）ファウンデーションによって開発された相互運用性のための技術的なマシンツーマシン（Ｍ２Ｍ）通信プロトコルを提供する。Ｍ２Ｍとは、無線および有線システムが共に同一種の他のデバイスと通信することを可能にする技術を指している。Ｍ２Ｍは、特定の事象（温度、在庫水準など）を取り込むためのデバイス（センサまたは計器など）を備える技術的計器装備を含んでよく、これらの事象はネットワーク（無線、有線または混合型）を介してアプリケーション（ソフトウェアプログラム）に中継され、このアプリケーションが取り込んだ事象を技術的な情報、そうでなければ必要な情報に翻訳するまたは変換する（例えば事前定義された事象をトリガーすることによって合図するなど）。ＯＰＣ  ＵＡ通信プロトコルの基本サービスは、抽象的な方法の構造であり、これはプロトコルから独立しており、ＯＰＣ  ＵＡの機能に関する基本原理を提供する。但しその全体の相互運用性に関して、ＯＰＣ  ＵＡのトランスポート層は、単に、この構造をプロトコル内に置くだけであり、このことは、それがデータをシリアル化／デシリアライズ化し、それをネットワークにわたって送信することを意味している。この目的のために、２つのプロトコルが指定される。１つ目は、高いパフォーマンスを目指して最適化されたバイナリＴＣＰプロトコルであり、２つ目は、ウェブサービス指向型である。そのコアにおいてＯＰＣ  ＵＡは単なる情報搬送構造であるのに対して、ＯＰＣ情報モデルは、対応するノードを備えたフルメッシュネットワークに基づいている。ノードは、任意の種類のメタ情報を含むことができる。これらのノードは、リードアクセス（ＤＡ、ＨＤＡ）、コマンドおよび送信することができるトリガーされた事象（ＡＥ、データアクセス（ＤａｔａＡｃｃｅｓｓ）、データ変更（ＤａｔａＣｈａｎｇｅ））に関するその独自の属性を所有することができる。ノードは、プロセス���ータならびに全ての他のタイプのメタデータを保持するのに対して、送信されたデータおよび／またはメタデータは、そのタイプ固有に送信することはできない。ＯＰＣ  ＵＡは２つのプロトコルをサポートし、１つは、バイナリプロトコルであり、他方は通常のウェブサービスプロトコル（ｈｔｔｐ）である。またＯＰＣ  ＵＡは、任意のアプリケーション−プログラミングインターフェース（ＡＰＩ）に対して完全な透明性をもって作用する。典型的には、バイナリプロトコルは、最適なパフォーマンス／最小のオーバーヘッドを提供し、最小限の資源しか利用せず(ＸＭＬパーサー、シンプルオブジェクトアクセスプロトコル（ＳＯＡＰ）およびハイパーテキストトランスファプロトコル（ＨＴＴＰ)は必要なく、これは埋め込み型デバイスにとって重要なことである）、最適な相互運用性を提供し（バイナリは明確に指定され、実装する際の自由度が低い）、トンネリングを容易にする通信またはファイアウォールを容易に通過することを可能にするために単一の適宜選択可能なＴＣＰポートを使用する。
【００３０】
言及したように、プラント３０および作動部３１の作動は、プログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣおよび複数のインターロック要素３２、例えばセンサなどを利用して制御される。プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）によって、制御、モニタリングおよび操作プログラムからのコマンドが１つずつ実行され、典型的にはＩ／Ｏメモリと呼ばれる内部ＰＬＣメモリ領域において情報を読み込み書き込むことによって処理される。基本のＩ／Ｏ部に直接接続されたセンサ／スイッチからのデータのパッケージは、指定時間にＰＬＣ内部Ｉ／Ｏメモリ内でデータと交換される。外部データと内部Ｉ／Ｏメモリデータを完全に交換するこのプロセスは、Ｉ／Ｏリフレッシュ作業と呼ばれる。プラント制御システムの作動およびプラントを操作するために構築された実行コードを考慮したとき、このタイミングでＩ／Ｏリフレッシュが実行されることになる。ＰＬＣの好ましいケースでは、このＩ／Ｏリフレッシュ作業は、図４に示されるように全ての他のコマンドの実行の直後に行われる。この構造において、管理制御およびデータ取得部１２は、プロセスの視覚化およびプロセスデータ解析に対処するように実現される。管理制御およびデータ取得部１２のバックボーンは、例えば上記で考察されるＯＰＣ  ＵＡトランスポートに基づいたプロセス制御機構１５に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部であり、これにより構造化されたデータに対処し、ＰＬＣ層から適応可能なプロセス制御システム１０のＰＣ層に伝達することが可能になる。プロセス制御機構１５に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部は以下に詳細に記載される。
【００３１】
図５は、プロセス制御システム１０とプラント制御システム２０とＰＬＣ２０１との間のＯＰＣ  ＵＡ構造を概略的に示している。参照番号１は、必要なプロセッサ駆動式のハードウェア、例えばＰＣなどを含む適応可能なプロセス制御システム１０を指しており、２は、プロセス制御システム１０／４１に結合するＯＰＣ  ＵＡクライアントを指しており、３はＯＰＣ  ＵＡサーバを指しており、４は、インタープリタ２０４に結合するＯＰＣ  ＵＡクライアントを指しており、この場合後者は、プラント制御システム２０とＰＬＣ２０１をそれぞれつないでいる。一変形形態において、ＯＰＣ  ＵＡクライアントは、サーバがサポートするものを検証することができる。よってそれは、サーバが例えばＤＡ機能のみをサポートするまたは付加的にＡＥ、ＨＤＡなどをサポートする場合に、情報を獲得することができる。ＯＰＣ  ＵＡクライアント４およびインタープリタ２０４は、例えばプラント制御システム２０の（統合された）一部としてＰＬＣ２０と一緒に実現される場合がある。
【００３２】
管理制御およびデータ取得部２０は、１００％ウェブ技術に基づくことができる。図５に例示されるように、管理制御およびデータ取得部２０のメインデータゲートウェイは、ＯＰＣ  ＵＡに基づいており、これにより例えばＰＣ上に実現されたプロセス制御システム１０／４１からの構造化されたデータをＰＬＣ２０１に伝達する、またはその逆を可能にする。ＰＬＣタイプの場合に、これはＯＰＣ  ＵＡをサポートせず、プロトコルを翻訳するためにドライバーまたはインタープリタ２０４が使用される。完璧なシステムは、少なくとも以下の要素で構成されてよい。（ｉ）サーバとしての管理制御およびデータ取得部１２（ＰＣベースのハードウェア上で稼働する）が、直接ＯＰＣ  ＵＡを介してまたはＯＰＣドライバーを介してＰＬＣに接続される。管理制御およびデータ取得部１２（ＳＣＡＤＡ）は、プラントクリエータ部１４およびヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）のために統合されたウェブサーバを使用してよい。管理制御およびデータ取得部１２自体は、ＯＰＣ  ＵＡクライアントとしてだけでなく、ＯＰＣ  ＵＡサーバ３としての役割を果たすこともでき、これはＰＬＣ２０１、コントローラ、すなわちプラントコントローラ部１３、管理制御およびデータ取得部１２のシステム、可能なアーカイブツールおよびその他と通信するのに使用される。（ｉｉ)実際のプラントを設計し構成するための技術者のためのツールであるプラントクリエータ部１４、（ｉｉｉ）エンドユーザがプラント３０を管理し制御するランタイムＨＭＩ、(ｉｖ)長期間の統計値が、その独自の記録ツールによって、外部アーカイブツールに記録され、管理されてよい、(ｖ)ヒストリアンが別個のシステムにインストールされてよい、（ｖｉ)プロセス制御機構のためのコアモジュールであるプラントコントローラ部１３。それは、インターロック作用、フロー（開始および停止シーケンス）を制御し、ジョブおよびデータを管理し、ラインおよびセクションを制御し、ビン管理、汚染管理、パラメータの処理などの機能を果たす、（ｖｉｉ）ＯＰＣ  ＵＡサーバと直接接続されるＯＰＣ  ＵＡ対応可能なＰＬＣ２０１、他のＰＬＣはＯＰＣドライバを介して接続することができる、(ｖｉｉｉ)場合によってはウェブブラウザインターフェース、プラントクリエータ部１４に関する設計ならびにプラント３０の作動は、ウェブブラウザ内で稼働させることができる。
【００３３】
上記に挙げたプラントコントローラ部１３は、適応可能なプロセス制御システム１０がＰＣ上で実現された場合に、適応可能なプロセス制御システム１０の一部として、ＰＣからプラント３０およびプラント制御システム２０を制御する。プラント３０（例えばローラミルプラント）の作動部３１のインターロック作用および制御は、適応可能なプロセス制御システム１０上でローカルに行われる。一方で作動部３１の制御はＰＬＣ２０１上で行われる。この概念によって、構成単位をあまり複雑にせず、柔軟にすることができ、ＰＣ上でＪＡＶＡなどのより高度な言語を利用して容易にプログラミングすることが可能になる。複雑なバッチ制御の一変形実施形態として、図２に示されるようにプラントの制御のためにソフトＰＬＣ部２０２を加えることができる。図面の参照番号１５１は、例えばＯＰＣ  ＵＡに基づいた、プロセス制御のための関連するオブジェクトリンクおよび埋め込み部であり、これによりソフトＰＬＣ部２０２のために、構造化されたデータに対処し、ＰＬＣ層から適応可能なプロセス制御システム１０のＰＣ層に伝達することが可能になる。
【００３４】
ＰＬＣ処理サイクルに関して、典型的にはサイクル時間は、Ｉ/Ｏリフレッシュ作業の実行（開始）から、次のＩ/Ｏリフレッシュの実行（処理）までの時間である。サイクル時間は、オーバヘッド処理（自己診断）、ユーザプログラムの実行、Ｉ/Ｏリフレッシュ処理および周辺サービスの処理のための時間を含む。サイクル時間が長い場合に、ＰＬＣの外部からのデータを更新するためのサイクルおよびＩ／Ｏ応答時間も長くなり、これによりサイクル時間よりも速い速度で入力される変更を履行することが不可能になる。サイクル時間が短い場合に、Ｉ／Ｏ応答時間もまた短くなり、これにより高速処理が可能になる。サイクル時間が変化すると、コマンド実行サイクルおよびＩ／Ｏ応答時間も変化する。適応可能なプロセス制御システム１０によって送信されるコマンドは、ＰＬＣ処理サイクル内でＩ／Ｏリフレッシュなどの処理と共に順番に実行される。しかしながら、この処理サイクルに優先して割り込みタスクが行われる場合もある。特定の割り込み条件が満たされる状況では、処理サイクルは保留にされ、割り込みタスクがまず実行されることになる。例えば割り込みタスクは、電源オフ割り込み、スケジュール管理された割り込み、Ｉ／Ｏ割り込み、内部タイマーに基づいた周期的な割り込みおよび外部割り込みを含むことができる。
【００３５】
適応可能なプロセス制御システム１０が、ＰＬＣに設置されたＩ／Ｏ部からのＩ／Ｏ信号を利用するために、最初にＰＬＣ  Ｉ／Ｏメモリ内にアドレスを指定する必要がある。ＰＬＣ内のこのようなユニットからの入出力に対するＩ／Ｏメモリの指定は、Ｉ／Ｏ割り当てとして知られている。このＩ／Ｏ割り当て情報は、適応可能なプロセス制御システム１０などの接続されたユニットによるＩ／Ｏリフレッシュの実施において使用される。適応可能なプロセス制御システム１０とプラント制御システム２０のＰＬＣ２０１とのやり取りの当面のケースでは、このＩ／Ｏ割り当て情報は、例えば、「登録されたＩ／Ｏテーブル」内でＰＬＣに記録させることができる。この「登録されたＩ／Ｏテーブル」は、ＰＬＣに組み込まれたユニットからの情報を利用する適応可能なプロセス制御システム１０に自動的にオンラインを登録することによって、または適応可能なプロセス制御システム１０を利用してオフラインを設計し、その後Ｉ／ＯテーブルをＰＬＣに送信することによって自動的に登録するかのいずれかによって作成することができる。しかしながら、一部のプラント制御システム２０は、登録されたＩ／Ｏテーブルの作成を必要としない場合もあり、その他のものは、Ｉ／Ｏテーブルのオフライン設計をサポートしない場合もある。
【００３６】
ＰＬＣ２０１は、典型的には、適応可能なプロセス制御システム１０によって送信されるコマンドなどの外部プログラムコード、Ｉ／Ｏメモリデータおよびコメント、ＣＰＵ部および特有のＩ／Ｏ部のパラメータ、登録されたＩ／Ｏテーブル情報など多様な種類の様々なデータを利用する。ＰＬＣ２０１によって利用されるこれらのデータの全ては、ＰＬＣ２０１のＣＰＵ部内のメモリ領域に保管される。ＰＬＣ２０１のメモリ領域は、典型的にはユーザプログラム領域を備え、これは適応可能なプロセス制御システム１０などの外部装置によって送信されたユーザプログラムを記録する。さらに、それはＩ／Ｏメモリ領域を備え、これはコマンドオペランドによってアクセスされる。それは、ＣＩＯ、内部Ｉ／Ｏ領域、保持領域、補助領域、ＤＭ領域、ＥＭ領域、タイマー完了フラグ／現在値、完了フラグ／現在値、タスクフラグ、インデクスレジスタ、データレジスタ、コンディションフラグ、クロックパルスなどの情報を記録する。Ｉ／Ｏメモリ領域内のデータは通常、内容が電源が入れ直される毎に消去される領域と、以前の情報が保持される領域とに置かれる。最後に、それはパラメータ領域を備え、これはＰＬＣによって使用される初期パラメ−タに関する情報の全てを含んでいる。このメモリ領域は、ＰＬＣシステムパラメータ、登録されたＩ／Ｏテーブル、ルーティングテーブルおよびＣＰＵバスユニットのためのＰＬＣセットアップなどの情報を記録する。ＰＬＣ２０１は、ＰＬＣ２０１内に既にかつ共通にインストールされた基本的な機能を有する。しかしながら、ＰＬＣベースのプロセス制御部を基本のシステム構成に加えることによって、既にＰＬＣ２０１にインストールされた基本性能に対してＰＬＣ２０１のプロセス制御機能を簡単に加えることができる。プラント制御システム２０に関して、このような追加のＰＬＣプロセス制御機能は、製造元固有のものであることに留意することが重要である。よって、それは、プラント制御システム２０が以前に使用されたプロセス制御システムと適合可能なデバイス、または複数のコントローラが組み合わせて使用され、かつそれらが適合可能であるデバイスに対してのみ使用することができる。本発明の１つの大きな利点は、適応可能なプロセス制御システム１０が、ＰＬＣ２０１に既にインストールされた基本的な機能のみを使用することであり、そしてそれ故全ての可能なタイプのプラント制御システム２０から独立したプラットフォームおよび製造元を利用することが可能である点である。
【００３７】
ソフトウェア設計のほとんどは、例えば仮想プログラミング、構成およびモデリングで構成されてよく、そのための技術はその技術分野において容易に利用可能であることに留意されたい。メインのＰＬＣ２０１ソフトウェアは最小限まで縮小することができ、各々のデバイスの基本的な制御のみを含んでおり、大抵のケースでは規格化されたＩＥＣ６１１３１-３プログラミング言語であるラダーダイヤグラムと呼ばれる、電気関係のスタッフによって大抵理解されるグラフィカル言語を使用している。ＰＬＣ２０１内でプログラムされた各々のユニットの運転開始、運転停止、インターロック作用を、本発明のシステムを利用して、プロセス制御システム１０を稼働するＰＣ内に表示されそこで実行されるフローチャートを利用してグラフィカル方式に制御することが可能であり、このグラフィカル方式によってプロジェクトの設計を簡素化するだけでなく、熟練した者ならだれでもそのプロセスを理解し検証することも可能にする。このようなフローチャートは、システムの仕様要件の一部を形成し、誰でも容易に理解できるグラフィカル方式で機能の制御の文書による説明に取って替わることができる。この手法は、また、個々の顧客および変わりやすい地域市場のニーズに対処するための柔軟性も高める。
【００３８】
本発明のシステムによって、インタープリタ２０４によってプラットフォームから独立したプロセス制御システムシステム１０の形成を利用して、スイッチボード、制御筐体、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）、ケーブル配線および／またはＰＣなどのプロセッサ駆動式システムなどのハードウェア、ならびにソフトウェア（設計および処理ソフトウェア）を備えるプラント制御システムのオートメーションの生成が可能になる。それは、ＰＬＣ２０１上で通常実行される操作の基本的な部分を、例えばＰＣ上で稼働するプロセス制御システム１０に移動させることが可能である。操作をより高度の、プラットフォームから独立したプロセスおよびオペレーションコードで設計することができる。システムは、このコードを汎用コマンドに翻訳し、これは全てのＰＬＣ２０１によって理解される。プラント３０を操作するために、プロセス制御システム１０は、以下のステップを行う。(ｉ)プラント３０を操作するのに必要とされる要素を規定し生成する、（ｉｉ)規定された要素をＰＬＣ２０１およびインタープリタ２０４にそれぞれ読み込みダウンロードする。例えばミルの場合に、そのような要素は、エンジン、弁、フラップ、センサおよび作業体の５つのカテゴリを有する場合がある。しかしながら、任意の他のカテゴリ化もまた考えられる、（ｉｉｉ)これらの要素をユニットに組み合わせる。これにより、マシン、シーケンスまたは任意の他の要素のグループを組み立てることが可能になる。１つのグループの内部接続は、プロセス制御システム１０を利用して定義される。形成された接続は、マスクとして見ることができ、これによって例えばＵ1=ｅ１ＡＮＤｅ２ＡＮＤｅ３ＯＲｅ４ＡＮＤｅ５の形式でロジック（ブール）演算子および時間枠を利用して、グループのインターロック作用を生成することができる。この方法において、１つのグループを定義することができ、ＰＬＣ２０１上のエンティティとして作動させることができる。
【数１】
0006577128.tif 000002
【００３９】
図６は、上記に記載した表示および図が管理制御およびデータ取得部１２によって、または管理制御およびデータ取得部１２のＨＭＩを介してユーザによってどのように対処され得るかを示している。（ｉｖ)次のステップにおいて、グループまたはユニットがどのようにして互いにやりとりするのかが定義される。これはフローとも呼ばれる。後者の関係は、プラント３０の全体の作動を定義する。グループまたはユニット内の要素、すなわち作動部３１を伴うインターロック要素３２の操作がＰＬＣ２０１上に行われるのに対して、グループまたはユニットの操作は、ＰＣおよびプロセス制御システム１０上で行われる。フローにおける関係の定義もまた、プロセス制御システム１０によってプラント３０のオートメーションの技術要件に適応した演算子によって行われる。したがって、フローラインは、例えばＬ１=(Ｕ１ＡＮＤＵ２ＡＮＤＵ３)ＯＲ(Ｕ４ＡＮＤＵ５)のように１つのグループとして同じ方法で定義することができる。これはそのユニットの相互的な相関関係を定義する。(ｖ)これらは共にインタープリタ２０４を利用して全てのＰＬＣ２０１によって理解される操作コマンドに翻訳される。製造元固有の要件は、論理制御およびフロー操作構造などを備えた対応するオブジェクトを有するライブラリ７を利用してインタープリタ２０４によって解釈される。このように、製造元固有のノウハウ等を必要とせずに、本発明のシステムを利用して全ての使用されるＰＬＣプラットフォームと通信することが可能である。プロセス制御システム１０によって使用される構造言語およびコマンドの表示法の修正、変換および解釈は、任意のＰＬＣを操作し、これに正しく対処するのに使用されるいかなる製造元固有のコマンドの表示法も非表示にする。（ｖｉ)全体の通信は、ＯＰＣ  ＵＡプラットフォーム構造に基づいており、これにより全てのレベルにおける構造化されたデータの通信が可能になる。しかしながら、インタープリタ２０４とライブラリ７のオブジェクトのやり取りなしで、ＯＰＣ  ＵＡを利用して伝達された構造化されたデータをＰＬＣ２０１を操作するのに使用することはできない。
【００４０】
プラントプロセスエンジン１１は、独立したプロセス制御システム１０によって操作可能な各々のタイプのプラント制御システム２０に関して選択可能なプロセス制御コマンド記録１４２のライブラリ１４１を備えたプラントクリエータ部１４を備える。対応するプラントの作動は、選択可能なプロセス制御コマンド記録によって固有のタイプのプラント制御システム２０に指定されたプロセス制御コマンドによって操作可能である。プラントプロセスエンジン１１は、プロセス制御機構１５に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部を備える。ライブラリ１４１の選択可能なプロセス制御コマンドは、プロセス制御機構１５に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部によって基本のプログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣコマンドに、および／またはアクセス可能なプラント制御システム２０の全てのプログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣによって統合される動作に変換される。一変形実施形態において、管理制御およびデータ取得部１２は、プラント制御システム２０と独立したプロセス制御システム１０との間でプロセス制御機構１５に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部の相互運用性を拡張するＯＰＣ  ＵＡオープン標準規格アーキテクチャを利用してプラント制御システム２０に動作可能に接続される。別の変形実施形態において、管理制御およびデータ取得部１２のプログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣは、安全なプラント制御システム２０とクライアント装置１０との間でプロセス制御機構１５に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部の相互運用性を拡張するＯＰＣ  ＵＡオープン標準規格アーキテクチャを利用してプラント制御システム２０に接続されたプログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣ（いわゆるソフトＰＬＣ）を備える。このようなケースでは、プラントの制御のために複雑なバッチ制御を実現するために、図２に示されるようにソフトＰＬＣ部２０２が、適応可能なプロセス制御システム１０に加えられる。図２における参照番号１５１は、プロセス制御のために対応付けられたオブジェクトリンクおよび埋め込み部であり、例えばこれもＯＰＣ  ＵＡに基づいており、これによりソフトＰＬＣ部２０２のためにＰＬＣ層からの構造化されたデータに対処し、適応可能なプロセス制御システム１０のＰＣ層に伝達することが可能になる。
【００４１】
プロセス制御機構１５に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部は、コンピュータベースのプログラムが産業ハードウェアデバイスと通信することを可能にする標準インターフェースを提供する。それは、プロセス制御のための既知の標準的なＯＬＥ（オブジェクトリンクおよび埋め込み）に基づいて実現することができる。標準的なＯＬＥはウィンドウズＣＯＭ（コンポーネントオブジェクトモデル）標準規格に基づいており、ＯＰＣは基本的にＣＯＭである。ネットワークを介してＯＰＣは、ＤＣＯＭ（分散型ＣＯＭ）に依拠しているが、これは実際にはリアルタイムの産業用途用に設計されておらず、ＯＰＣトンネリングを優先して除外される場合がある。本発明の場合に、プロセス制御機構１５に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部、例えばＯＰＣインターフェースは、適応可能なプロセス制御システム１０およびプラントの作動部３１の作動を制御するプラント制御システム２０のＰＬＣ２０１のサーバ／クライアントの対として実装することができる。よって、ＯＰＣサーバなどの適応可能なプロセス制御システム１０は、ＰＬＣ２０１によって使用されるハードウェア通信プロトコルをＯＰＣプロトコルに変換する。ＯＰＣクライアントは、例えば適応可能なプロセス制御システム１０または適応可能なプロセス制御システム１０のＨＭＩ（ヒューマンマシンインターフェース）などのハードウェアに接続するのに必要な任意の実行可能なコードである。ＯＰＣクライアントは、ＯＰＣサーバを利用して、ハードウェアからデータを獲得する、またはハードウェアにコマンドを送信する。ＯＰＣに基づいたプロセス制御機構１５に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部はオープンスタンダートであるため、本発明は、製造元に対するコストを下げ、ユーザのためにより多くの選択肢を与えるという利点を有する。本発明は、プロセス制御機構１５に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部をライブラリ１４１の本発明の選択可能なプロセス制御コマンドと合わせて利用して単一のＯＰＣサーバを提供するだけで、いかなるＯＰＣクライアントも統合する一般化されたプラント制御システムを生み出す。よってプロセス制御機構１５に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部は、ＯＰＣデータハブとして実現され、これはこれらのタスクの全てを独自に提供する、すなわちそれはＯＰＣサーバとＯＰＣクライアントとを組み合わせる。一変形実施形態において、プロセス制御機構１５に関するオブジェクトリンクおよび埋め込み部は、複数の接続をサポートすることができる。よって、それは、ＯＰＣの統合およびＯＰＣのブリッジングに関して複数のＯＰＣサーバを同時に提供することができる。２つのＯＰＣデータハブは、ＴＣＰネットワークにわたってデータをミラーすることでＯＰＣトンネリングを実現することができる。
【００４２】
各々のタイプのプラント制御システム２０に関して選択可能なプロセス制御コマンド記録のライブラリ１４１を有するプラントクリエータ部１４は、例えば一元化されたプログラミングインターフェース１４３を備えることができ、対応するプラントの作動は、この一元化されたプログラミングインターフェース１４３を介してより高度のプログラミング言語コマンドを使用することによってプログラム可能かつ操作可能であり、より高度のプログラミング言語コマンドは、一元化されたプログラミングインターフェース１４３によってライブラリ１４１の選択可能な記録のプロセス制御コマンドに変換される。そのより高度のプログラミング言語コマンドは、例えばクロスプラットフォームのオブジェクト指向プログラミングコマンドを含むことができる。そのクロスプラットフォームのオブジェクト指向プログラミングコマンドは、例えばＪＡＶＡおよび／またはＪａｖａＳｃｒｉｐｔおよび／またはＸＭＬコマンドとして実現することができる。後者の変形実施形態によって、一元化されたプログラミングインターフェース１４３を介して一般的に知られるより高度のプログラミング言語コマンドを利用して、適応可能な独立したプロセス制御システム１０の簡素化されたプログラミング処理が可能になる。
【００４３】
プラントクリエータ部１４は、任意の顧客のオーダーの設計を引き受け、そのオーダーの仕様に従ってオートメーションソリューションを創り出す。設計ステップは、プラントクリエータ部１４を利用して、設計時間が短縮されるようなやり方で生成される。プラントクリエータ部１４は、３つのステップを生み出すことができる。ステップ１では、技術者がライブラリから、ユニットを含みそれらを構成するフローシートを作成する。次のステップで、ユニットの制御が、簡単なラダープログラミングツールにプログラミングされる。最後にパラメータ表示および視覚データが構成される。プラントクリエータ部１４は、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔプログラムを利用することによってプロセスの生成を可能にするように実現することができる。具体的には、適応可能な独立したプロセス制御システム１０は、適応可能なヒューマンマシンインターフェース１６を備えることができ、管理制御およびデータ取得部１２、プラントクリエータ部１４ならびにプラントコントローラ部１３は、この適応可能なヒューマンマシンインターフェース１６によってアクセスすることができる。管理制御およびデータ取得部１２は、プラント制御システム２０とプロセス制御システム１０との間に一列に配置される処理装置を形成するように動作可能に接続させることができる。さらにクライアント装置１７をプラント制御システム２０に接続することができ、クライアント装置１７は、適応可能なヒューマンマシンインターフェース１６を備える。管理制御およびデータ取得部１２は、管理制御およびデータ取得部１２によってアクセス可能なプラント制御システム２０と、クライアント装置１７のクライアント装置層１０１との間の構造化されたデータの安全な伝送を管理する。構造化されたデータは、管理制御およびデータ取得部１２を利用して処理および解析される。さらにプラントコントローラ部１３を管理制御およびデータ取得部１２を介してプラント制御システム２０のプログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣと接続させることができ、適応可能なヒューマンマシンインターフェース１７によって操作することが可能であり、作動部３１は、プログラマブルロジックコントローラ２０１／ＰＬＣおよび複数のインターロック要素３２を利用して制御される。
【００４４】
この変形実施形態に関して、プラントクリエータ部１４は、選択可能なグラフィカルな絵文字１４５のライブラリ１４４を備えることができ、選択可能なグラフィカルな絵文字１４５は、プラント３０の作動部３１を表している。ライブラリ１４４は、適応可能なヒューマンマシンインターフェース１７によってアクセス可能である。選択可能なグラフィカルな絵文字１４５は、適応可能なヒューマンマシンインターフェース１１を利用して、適応可能なヒューマンマシンインターフェース１１の修正可能な制御フローパネル１１１上に配列させることが可能であり、作動部３１は、グラフィカルな絵文字１４２を利用して、作動部３１の要素３２に対応付けられた適応可能なＩ／Ｏフィールド１４３によって構成可能であり、その作動は、適応可能なＩ／Ｏフィールド１４３を利用してパラメータ表示される。制御フローパネル１１１の選択されたグラフィカルな絵文字１４５は、選択可能なラダープログラミングオブジェクト１４６によって接続可能であることで、選択可能なプロセス制御コマンド記録１４２を利用してプラント制御システム２０を操作するために対応するプラント制御システム２０と適応可能なインターフェースを形成する。その選択可能なラダープログラミングオブジェクト１４６は、その選択可能なプロセス制御コマンド記録１４２として実現することができる。適応可能なヒューマンマシンインターフェース１７は、プラント３０の作動の回路パラメータを動的に追跡し指示する追跡オブジェクトを備えることができる。最後に、プラント３０の作動は、適応可能なヒューマンマシンインターフェース１７の追跡オブジェクトとやり取りすることによってアクセス可能であり、修正可能であり得る。
【００４５】
最後に、制御に関してラダープログラミングを使用することによって設計時間のさらなる短縮を実現することができることに留意されたい。インターロック作用に関して、ＰＬＣ部品製造業者によって関連する設計ツールを提供することができる。インターロック作用の論理は分割することができる。より高度の機能は、適応可能なプロセス制御システム１０または対応するＰＣによってそれぞれ制御されることになる。機能をコア機能とアドオン機能に分けることによってカスタマイズされた簡素な解決法をさらに実現することができる。アドオン機能は、例えば地域的要望および種々の事業単位の要望に従って適応させることができる。１つのアドオンユニットを含むコア機能は、本発明の適応可能なプロセス制御システム１０において容易に発展させることができる。
【符号の記載】
【００４６】
１０  プロセス制御システム
１１  プラントプロセスエンジン
１２  管理制御およびデータ取得部
１３  プラントコントローラ部
１４  プラントクリエータ部
１４１  選択可能なプロセス制御コマンド記録を有するライブリ
１４２  プロセス制御コマンド記録
１５  プロセス制御のためのオブジェクトリンクおよび埋め込み部
１５１  ＯＰＣ  ＵＡクライアント
１５２  ＯＰＣ  ＵＡサーバ
１５３  ソフトＰＬＣ用のＯＰＣ  ＵＡ
１６  プロセス制御システムのネットワークインターフェース
２０  プラント制御システム
２０１  プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）
２０２  プラント制御システムのネットワークインターフェース
２０３  ＯＰＣ  ＵＡクライアント
２０４  インタープリタ
２０５  ソフトＰＬＣ
３０  プラント
３１  作動部
３２  インターロック要素
４１  データ伝送ネットワーク／ＯＰＣ  ＵＡネットワーク
【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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