(57)【要約】【課題】制御装置と制御、計測機器との間で電力線通信を行い、制御、計測機器側において制御、保護演算を行う、自律分散型監視制御システムを提供する。【解決手段】制御装置３は、ＯＰＳ１あるいはサーバ２から入力された指令を基に、制御機器に対する制御指令を生成するＣＰＵ５と、各制御、計測機器との間で電力線通信を行う電力線通信手段６を備える。制御、計測機器８〜１０は、制御装置３や他の制御、計測機器と電力線通信を行う電力線通信手段１１〜１３と、制御、保護演算処理を行う演算回路２１〜２３とを備え、制御装置３から入力した制御指令と、演算回路２１〜２３に格納した保護インターロック、制御ロジックの論理と、当該制御機器及び関連する他の制御、計測機器のプロセスデータとを基に制御信号を演算し、制御することによりプラントの監視制御を行う。【選択図】図１
2008071142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置及び他の制御機器と電力線への搬送波の重畳で通信を行う電力線通信手段と、
当該制御機器の状態を示すプロセスデータ及びプラントの状態を示す計測値を入力する状態入力手段と、
前記電力線通信手段を介して制御指令やプロセスデータなどの制御情報を入力または出力する制御情報入出力手段と、
当該制御機器の保護インターロックまたは制御ロジックの論理を格納する記憶手段と、
前記記憶手段に格納した保護インターロックまたは制御ロジックの論理と、制御装置から電力線通信手段を介して入力された制御指令と、当該制御機器及び関連する他の制御機器のプロセスデータとを基に、制御信号を演算する演算手段と、
前記演算手段によって演算した制御信号を出力する制御信号出力手段から構成することを特徴とする制御機器。
【請求項２】
請求項１記載の制御機器において、
前記状態入力手段と、前記制御情報入出力手段と、前記制御信号出力手段と、前記演算手段の内、少なくとも一つを多重化してなる制御機器。
【請求項３】
請求項１記載の制御機器において、
前記記憶手段に格納された保護インターロックまたは制御ロジックの論理を書き換え可能とし、
当該制御機器との間で電力線による通信を行う電力線通信手段を備えた保守装置からの指令により、前記制御機器の保護インターロックまたは制御ロジックの論理を変更又は更新することによりメンテナンスを行うことを特徴とする制御機器。
【請求項４】
制御装置が制御対象の複数の制御機器と電力線通信を行って、監視し、制御する監視制御システムであって、
前記複数の制御機器は、
制御装置及び他の制御機器と電力線への搬送波の重畳で電力線により通信を行う電力線通信手段と、
当該制御機器の状態を示すプロセスデータ及びプラントの状態を示す計測値を入力する状態入力手段と、
前記電力線通信手段を介して制御指令やプロセスデータなどの制御情報を入力または出力する制御情報入出力手段と、
当該制御機器の保護インターロックまたは制御ロジックの論理を格納する記憶手段と、
前記記憶手段に格納した保護インターロックまたは制御ロジックの論理と、制御装置から電力線通信手段を介して入力された制御指令と、当該制御機器及び関連する他の制御機器のプロセスデータとを基に制御信号を演算する演算手段と、
前記演算手段によって演算した制御信号を出力する制御信号出力手段を備え、
前記制御装置は、
前記複数の制御機器との間で、電力線により制御情報を入出力する電力線通信手段と、
制御機器に対する制御指令を生成し、制御機器を監視し、制御するための処理手段を備え、
前記制御装置により、前記複数の制御機器を監視し、制御することによりプラントを運転する監視制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御機器を監視・制御することによりプラントを運転する監視制御システムに係り、特に水力・火力・原子力発電プラントにおいて各制御機器を監視・制御するに好適な監視制御システム及びそのシステムに適用される制御機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントにおいては、中央制御室にオペレーション装置やサーバなどの電子計算機を配置し、これらをネットワークを介して主タービン制御装置やボイラ制御装置などの制御装置に接続して、オペレーション装置からの操作指令あるいは制御装置からの制御指令に基づいて各種制御機器を動作させるシステムが構築されている。オペレーション装置は、プラントの運転に必要な操作・監視機能を備えたヒューマンマシンインタフェース装置で、運転員の要求に基づき、各制御機器に対する指令を制御装置に出力するとともに、プラント情報をディスプレイなどの表示装置へ表示することにより、各種制御情報の提供およびガイダンスの出力等を行う。サーバは、プラント全体の運用に関する情報処理を行い、各制御装置に対する運転、停止などの指令を生成する。
【０００３】
制御装置は、オペレーション装置からの操作指令やサーバで生成された運転、停止などの指令を基に、各種制御機器に対して起動や停止、あるいは制御量の調整などの指令を出力したり、計測機器で計測されたセンサ検出値などを入力したりするプロセス入出力装置を備えている。このプロセス入出力装置と各種制御機器、例えば電動弁や電磁弁などのバルブ、ポンプ、モータ、アクチュエータ等との間は有線で接続されており、小規模な発電プラントでも、そのケーブルの数は数万本に上り、建設コストの大きな部分を占めている。
【０００４】
そこで、近年ではコスト削減のため、制御装置と制御機器間をそれぞれ有線で接続する代わりにフィールドバスで接続し、伝送を行う方法が普及し始めている。あるフィールドバス規格では１本のケーブル（セグメント）で双方向かつ３２個の制御および計測機器の信号を伝送できるので、従来の有線でのプロセス入出力方式と比較して、ケーブル数量を大幅に削減することができる。ケーブル数量の削減により、ケーブル敷設コストを削減できるだけでなく、制御装置に組み込む入出力装置の数も削減できるため、制御装置を小型化することができ、中央制御室の構成を簡素化できる。さらに、制御装置と制御機器間を無線で接続することにより、電源ケーブル以外のケーブルをなくしたシステムも提案されている。
【０００５】
また、複数の制御機器に対する制御指令を出力したり、複数の制御機器の状態に関する情報を入力したりする配電盤開閉装置を制御装置に接続することにより、敷設するケーブルの数を削減するとともに、装置の簡素化を図ることができる監視制御システムもある。
【０００６】
特許文献１には、制御装置と配電盤開閉装置とをシリアルケーブルを介して接続し、配電盤開閉装置が複数の制御機器の監視・制御を行う監視制御システムの例についての開示がある。
【特許文献１】特開平１０−１６４７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術のフィールドバス方式においては、制御装置と制御機器間をフィールドバスで接続することにより、プロセス入出力方式と比較してケーブル数量を削減できる。しかしながら、フィールドバスの場合、セグメントのある１箇所で断線などの故障が発生すると、その故障箇所から下流側（機器側）に接続している制御機器、計測機器との伝送がすべて途絶えてしまうという問題がある。そのため、発電所などのプラントでは、その信頼性、安定供給責務の観点から、重要な制御系統には使用されず、普及が進んでいない。それゆえに、入出力点数が数万点にのぼる大規模火力発電所などにおいても、重要度の低い系統にしかフィールドバスを適用できず、敷設ケーブル数が依然多いという問題点がある。
【０００８】
また、従来の制御機器は、複雑な処理を行うための手段を備えていないため、各制御機器の制御、保護ロジックは制御装置側に定義し、演算処理を行っていた。更に、従来のフィールドバス方式では、１つのセグメントに接続できる制御、計測機器の数が限られている上に、１つの制御機器が制御装置および他の制御機器との間でやりとりできる信号の数も多くなかった。そのため、ある制御機器の制御、保護論理に必要な保護インターロック条件が他セグメントに属していることもあり、その場合、制御装置を経由してその情報を得る必要があった。従って、制御機器側ではごく簡単なロジックしか実現できず、制御機器の主な制御、保護ロジックは制御装置側で組むことになり、制御装置を自律分散化することができなかった。
【０００９】
特許文献１の監視制御システムにおいても、配電盤開閉装置と制御機器間はプロセスケーブルで接続しているため、ケーブル数は依然として多いままである。また、制御、保護ロジックとそれらに必要な保護インターロック条件などの情報は配電盤開閉装置側に定義してあり、保護インターロックに関する監視情報を基にした制御指令などの情報は、配電盤開閉装置側で演算処理して生成するなど、保護インターロックに関しては自律分散化しているが、制御装置からの指令なしで制御が行えるほどの自律分散化は行われていない。さらに、制御装置と各配電盤制御装置はシリアル伝送ケーブルで直列に接続しているため、シリアル伝送ケーブルのある1箇所が断線したりあるいは配電盤開閉装置に故障が発生したりすると、その断線あるいは故障箇所から下流側(配電盤開閉装置側)に接続してある配電盤開閉装置と制御装置との伝送が全て途絶えてしまうという問題がある。
【００１０】
一方、無線通信を用いた監視制御システムでは、電源ケーブル以外のケーブルをなくすことができるため、ケーブル数を大幅に削減することはできるが、無線通信は電力線通信などの有線による通信と比較して通信が途切れやすいので、通信経路確保のために制御機器などの無線通信手段に中継機能を持たせる必要があった。
【００１１】
更に、近年、プラント規模の大型化や制御システムの高度化に伴い、制御装置の入出力点数が増加する傾向にあるため、設置コストが増大するとともに、装置や機器の増設に関しても容易に対応できるシステムが求められている。
【００１２】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、制御装置と制御、計測機器間の通信ケーブルまたはプロセスケーブルを不要とし、制御、計測機器側において制御、保護演算を行う、自律分散型監視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】
【００１３】
本発明は、バルブ、ポンプ、モータ、アクチュエータ等の制御機器や計測機器に、電力を供給する電力線を情報通信のための伝送路として用い、制御装置や他の制御機器、計測機器などと電力線通信により通信を行う電力線通信手段と、制御、保護演算処理を行う演算回路とを備える。また、演算回路には、制御機器の状態を示すプロセスデータや計測機器の計測値を入力する状態入力手段と、電力線通信手段を介して制御指令やプロセスデータなどの制御情報を入力または出力する制御情報入出力手段と、制御機器の保護インターロックあるいは制御ロジックの論理を格納する記憶手段と、記憶手段に格納した保護インターロックあるいは制御ロジックの論理と、制御装置からの制御指令と、当該制御機器及び関連する他の制御機器のプロセスデータとを基に制御信号を演算する演算手段と、演算手段によって演算した制御信号を制御機器に出力する制御信号出力手段を備える。
【００１４】
このように、制御機器や計測機器に演算回路を備えることによりプログラマブル化し、保護インターロックのロジックあるいは制御ロジックを組み込むことができる。また、ロジックに必要な他の制御機器の状態や計測データ等の情報を制御装置を経由せずに授受することにより、保護インターロックのような急を要する演算を制御装置とは独立して制御機器自身が行える。このため、制御装置の電力線通信手段に異常が発生するなど、その制御装置と制御機器との間の電力線通信が切断してしまった場合でも、制御機器自身で保護インターロックや制御に関する演算ができるため事故に至ることは無く、またプラントが一定運転している場合には、制御機器側のみで健全な制御を継続することができる。
【００１５】
なお、前記制御、計測機器を構成するに際しては、状態入力手段と制御信号出力手段と演算手段の内、少なくとも一つを多重化することが望ましい。
【００１６】
また、本発明は、制御装置に前記制御、計測機器との間で電力線通信を行うための電力線通信手段を搭載し、複数の制御装置と複数の制御、計測機器との間でＬＡＮ（Local Area Network）を構成し、制御、計測機器を監視・制御することによりプラントを運転する監視制御システムを構成する。
【００１７】
また、制御機器に組み込む保護インターロックあるいは制御ロジックの論理（ロジックプログラム）を書き換え可能とし、ロジックプログラムのローディングやパラメータチューニング、データ模擬などを含むメンテナンスを行う保守装置を設ける。この保守装置に制御、計測機器との間で電力線通信を行うための電力線通信手段を搭載し、保守装置と制御、計測機器との間で電力線通信を行うことにより、制御機器に組み込むロジックプログラムのメンテナンスを実現できるように構成したものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、制御、計測機器と制御装置とを接続する電源ケーブルを用いて通信することにより、電源ケーブル以外のケーブルを不要とする構成にすることができる。そのため、設備の小型化、簡素化やプラントの建設コスト低減を図ることができる。また、無線通信と比較して安定した通信を行うことができる。
【００１９】
また、各制御、計測機器に演算回路を設けることでプログラマブル化し、保護インターロックあるいは制御ロジックを組み込むことにより自律分散化するため、制御装置との電力線通信が途切れても安定した制御が継続できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施の形態を、添付図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態によるシステムの全体構成図である。図２は制御機器の一例である電動弁、図３は計測機器の一例である演算器内蔵センサの構成例を示すブロック図である。
【００２１】
まず、図１を参照して本実施の形態によるシステムの全体構成例について説明する。本例は、オペレーション装置（以降ＯＰＳと称す）１、サーバ２、制御装置３と制御機器、計測機器から構成し、ＯＰＳ１とサーバ２と制御装置３は、中央制御室などに設置され、それぞれネットワーク４を介して接続している。一般的に、制御装置３は制御系統毎に複数セット設置されるが、図１においては１セットのみ示している。ＯＰＳ１はプラントの運転に必要な操作・監視機能を備えたヒューマンマシンインタフェース装置で、運転員の要求に基づき各制御機器に対する指令を制御装置３に出力するとともに、プラント情報をＣＲＴなどの表示装置へ表示し、運転員に対する各種制御情報の提供およびガイダンスの出力等を行う。サーバ２はプラント全体の運用に関する情報処理を行い、制御装置３に対する運転、停止などの指令を出力する。制御装置３は、ＯＰＳ１あるいはサーバ２からの指令をネットワーク４を介して入力し、制御、計測機器に対して出力する。なお、ＯＰＳ１とサーバ２は必要に応じて設置されるもので、必ずしも必要ではない。
【００２２】
次に、制御装置３の構成について説明する。制御装置３は、制御機器に対する制御指令を生成し、制御機器を監視し、制御するための処理手段であるＣＰＵ（Central Processing Unit）５と電力線通信手段であるＰＬＣ（Power Line Communication）モデム６を備え、ＰＬＣモデム６は電力線７に接続する。ＣＰＵ５は、ネットワーク４に接続し、ＯＰＳ１あるいはサーバ２から入力された指令を処理して複数の制御機器に対する制御指令を生成して出力する。また、ＣＰＵ５は、ＰＬＣモデム６を介して各制御機器および計測機器から収集した情報を、サーバ２などへ伝送するなどの処理を行う。ＰＬＣモデム６は、ＣＰＵ５が生成した制御指令を電力線７へ重畳させて各制御機器へ出力したり、各制御機器および計測機器から電力線７に重畳して出力されたデータを受信して分離し、ＣＰＵ５へ入力したりするなどの電力線通信による情報の入出力処理を行う。電力線通信は、電力線への搬送波の重畳を行い、その重畳する搬送波のデータによる変調を行って、データ通信を行うものである。受信側では、搬送波の復調を行って、データを得るものである。なお、本例では、制御装置３は、電源３０から電力を供給され、電源装置１５および電源装置１６で供給された電源の電圧を変換して、ＣＰＵ５およびＰＬＣモデム６へ供給するよう構成する。更に、制御装置３は、電源３０から供給された電源を電力線７により制御機器及び計測機器へ供給する。
【００２３】
このように、電力線７は、制御装置３から各制御機器及び計測機器へ電力を供給すると共に、データ通信のための伝送路としても用いる。あるいは電力の供給方法として、制御装置３と各制御機器及び計測機器とは別電源系統とすることも考えられる。このとき、制御装置３と各制御機器及び計測機器との通信は、各制御機器及び計測機器の情報を電力線通信によって一ヶ所に集め、そこから制御装置３とは無線通信を行うなどの方法がある。
【００２４】
制御、計測機器は、現場に設置され、制御装置３からの制御指令を基に電動弁やポンプなどの機器を動作させたり、制御機器の状態を示すプロセスデータや計測機器の計測値などの情報を制御装置３や他の制御、計測機器へ出力したりする。図１には、制御機器の例として、電動弁８、ポンプ１０を、計測機器の例として、計測器９を示している。
【００２５】
次に、制御、計測機器の構成について説明する。電動弁８は、制御装置３および他の制御、計測機器との間で電力線通信を行うための電力線通信手段であるＰＬＣモデム１１と、保護または制御演算を行う演算回路２１と、電動弁本体２４から構成する。ポンプ１０も同様に、ＰＬＣモデム１３と、演算回路２３と、ポンプ本体２６から構成する。計測器９も同様に、ＰＬＣモデム１２と、演算回路２２と、センサ２５から構成する。演算回路２２は、センサ２５が計測した計測値の変換や補正などの処理を行う。また、各制御、計測機器に備えたＰＬＣモデム１１、１２、１３は、制御装置３のＰＬＣモデム６との間、および各制御、計測機器のＰＬＣモデムとの間を電力線７を介して接続し、制御指令やプロセスデータなどの情報を電力線通信により送受信する。
【００２６】
また、本例では、制御、計測機器の演算回路に格納された制御論理や内部パラメータなどの情報を変更するための保守装置２７を設けることができる。保守装置２７は、パーソナルコンピュータや携帯情報端末などの計算機にメンテナンス機能を内蔵したものと、ＰＬＣモデム２８から構成することができる。ＰＬＣモデム２８を介して電力線７に接続し、メンテナンス対象の制御、計測機器との間で電力線通信を行うことにより、演算回路に格納された制御論理や内部パラメータなどの情報を書き換えることができる。また、内部パラメータのチューニングやデータ模擬などのメンテナンスも、同様に電力線通信により実施することが出来る。
【００２７】
次に、図２を参照して、制御機器の構成について更に説明する。図２は電動弁８の内部構成を示している。電動弁８は、ＰＬＣモデム１１、演算回路２１、電動弁本体（モータおよびバルブ）２４により構成する。演算回路２１は、ＰＬＣモデム１１による制御情報の入出力処理を行う制御情報入出力手段であるインターフェース３１と、保護あるいは制御演算を行う演算手段であるＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット、Micro Processing Unit）３２と、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ、Random Access Memory）３３と、保護インターロックまたは制御ロジックなどの論理を格納する記憶手段であるフラッシュメモリ３４と、制御機器の状態を示すプロセスデータなどの情報を入力する状態入力手段であり、かつＭＰＵ３２によって演算された制御信号を出力する制御信号出力手段でもあるプロセス入出力回路（ＰＩ／Ｏ）３５を、ＢＵＳ（バス）３７で接続したものである。また、必要に応じて、プロセス入出力回路３５にインターフェース回路３６を内蔵した構成となっている。なお、上記演算回路２１はパッケージ化されており、既設の通常の電動弁に対しても容易に取り付けることが出来るよう配慮されている。
【００２８】
電動弁８は、ＰＬＣモデム１１を介して電力線７に接続し、制御装置３あるいは他の制御機器、計測機器などから電力線７に重畳された制御指令やプロセスデータを受け取る。また、プロセス入出力回路３５は電動弁に関するプロセスデータである流量、弁開度、リミットスイッチなどの信号を電動弁本体２４から入力する。不揮発性のフラッシュメモリ３４には、電動弁に関する保護インターロックあるいは制御ロジックが保存されている。ＭＰＵ３２は、ＰＬＣモデム１１、インターフェース３１を介して入力した制御装置３からの制御指令と、他の制御、計測機器からのプロセスデータや、プロセス入出力回路３５から得られた情報と、フラッシュメモリ３４に保存されているロジックとから、制御指令を演算し、プロセス入出力回路３５を介して電動弁本体２４に対して制御指令を出力する。インターフェース回路３６は、電動弁本体２４の駆動に強電が必要な場合、プロセス入出力回路３５の弱電出力を電動弁本体２４の駆動に必要な電気信号に変換するなどの処理を行う。インターフェース回路３６は、デジタル信号の変換の場合はフォトＭＯＳリレーなどの素子や補助リレー、アナログ信号の変換の場合はアイソレータや電流アンプなどで構成する。
【００２９】
また、ＭＰＵ３２は、電動弁本体２４から、電動弁に関するプロセスデータをインターフェース回路３６、およびプロセス入出力回路３５を介して入力し、フラッシュメモリ３４に保存されている内部変数などを基に変換処理を行う。ＭＰＵ３２にて処理されたプロセスデータは、インターフェース３１を介してＰＬＣモデム１１により電力線７に重畳されて制御装置３あるいは他の制御機器、計測機器へ出力する。
【００３０】
フラッシュメモリ３４に格納されているロジックには、制御装置３との電力線通信が切断した場合の論理、あるいは、他の制御機器、計測機器からの条件が入力できない場合の論理などを必要に応じて組み込んでおく。例えば、制御装置３との電力線通信が一定時間以上切断した場合は、制御装置３からの指令値を保持するなどのロジックを組んでおいたり、他の制御、計測機器からのプロセスデータが入力されない場合は、直前に入力されたデータを保持して演算処理を行うなどのように定義したりしておく。これにより、電力線通信が切断した場合でも、制御機器が制御不能の状態になることを防ぎ、プラントの運転を継続することができる。
【００３１】
ポンプ１０など他の制御機器も、電動弁８とほぼ同じ構成とすることができ、電動弁本体２４をポンプ本体（ポンプおよび電磁接触器など）２６に置き換えるだけで、同様に構成できる。
【００３２】
次に、図３を参照して計測機器の構成について説明する。図３は計測器９の内部構成を示している。計測器９は、ＰＬＣモデム１２、演算回路２２、センサ２５により構成する。演算回路２２は電動弁８の演算回路２１とほぼ同様であり、ＰＬＣモデム１２によるデータの入出力処理を行うインターフェース４１、計測値の変換や補正などの演算を行うＭＰＵ４２、ＲＡＭ４３、フラッシュメモリ４４、プロセス入出力回路（ＰＩ／Ｏ）４５を、ＢＵＳ（バス）４７で接続したものである。このうち、プロセス入出力回路４５は、センサ２５からの入力方向のみであり、センサ２５への出力はない。また、計測器９には、制御機器にあったインターフェース回路はない。上記演算回路２２はパッケージ化されており、既設のセンサに対しても容易に取り付けることが出来るよう配慮されている。
【００３３】
ＭＰＵ４２では、センサ計測値の工学値変換や温度圧力補正などの演算を行うことができ、その演算プログラムは、不揮発性のフラッシュメモリ４４に格納しておく。ＭＰＵ４２は、プロセス入出力回路４５より入力したセンサ計測値に対し、フラッシュメモリ４４に格納されている演算プログラムを基に演算処理を施し、その結果をＰＬＣモデム１２により電源ケーブルに重畳させて、制御装置３あるいは他の制御機器８、１０などに伝送する。
【００３４】
このように、本例においては、制御装置３が制御指令を出力すると、この指令が制御装置３のＰＬＣモデム６を介して操作対象である制御、計測機器８〜１０に電力線通信により伝送されるため、制御装置３と制御、計測機器８〜１０とを電力線以外のケーブルで接続する必要がなく、装置の簡素化を図ることができる。
【００３５】
また、各制御機器（電動弁、ポンプ、アクチュエータなど）が、各々保護あるいは制御ロジックを内蔵し、演算に必要な外部の条件も制御装置３を経由せず自律的に得ることが出来るため、制御装置３と各制御機器との間で授受される指令は主に起動、停止あるいは制御量の調整などの指令のみである。このため、制御装置３と各制御機器との間の電力線通信が途切れた場合でも、すぐに運転に支障が出ることはなく、特にプラントが一定運転をしている場合などにおいては、ある程度の時間であれば安定的に運転を継続することができる。更に、制御機器には、制御装置３や他の制御、計測機器との間の電力線通信が途切れた場合の保護的なロジックを組み込んでおくことができるため、電力線通信の一部が途切れることにより、制御機器に障害が発生し、プラントに異常を発生させることはない。
【００３６】
次に、本例による制御機器に組み込まれている保護インターロックあるいは制御ロジックや、計測機器に組み込まれている変換処理などの演算プログラムのメンテナンス方法について説明する。
【００３７】
図１に示すように、本例では、パーソナルコンピュータや携帯情報端末などの計算機にメンテナンス機能を内蔵した保守装置２７を、ＰＬＣモデム２８を介して電力線７に接続し、ＰＬＣモデム２８を介してメンテナンス対象の制御、計測機器と電力線通信を行うことにより、制御論理や内部パラメータなどの情報を変更することができる。保守装置２７は、電力線７に接続できる場所に設置すればよいため、保守員は制御機器室などの作業し易い場所や、場合によっては現場の制御、計測機器の近傍に出向くことでメンテナンス作業を行うことができる。このとき、保守装置２７は、電力線７からはデータだけを入手し、保守装置２７を動作させるのに必要な電力は、バッテリや他電源から得る構成とすることもできる。
【００３８】
保守装置２７には、電動弁８やポンプ１０などの制御機器に組み込まれている保護インターロックあるいは制御ロジックや、計測器９などの計測機器に組み込まれている工学値変換や温度圧力補正などの演算プログラムを格納しておく。メンテナンス時には、変更が必要な機器のロジックや演算プログラム、パラメータなどを保守装置２７にて変更し、その内容をＰＬＣモデム２８により電力線に重畳させて対象の機器に伝送することにより、対象機器の演算回路にあるフラッシュメモリの内容を書き換えることができる。また、保守装置２７に制御、計測機器のロジックや演算に用いる内部パラメータのチューニングやデータ模擬などの機能を設けることにより、ＰＬＣモデム２８を介して内部パラメータのチューニングやデータ模擬などの作業を行うことが出来る。
【００３９】
このように、本例では、制御、計測機器に設けた演算回路に保護インターロックあるいは制御ロジックや、計測値の補正などに関する演算プログラムを分散して格納しているが、そのメンテナンスに関しては、保守装置により一括して行うことができる。また、保守装置を固定して設置しておく必要がないため、必要時に通信可能な任意の場所でメンテナンス作業を行うことができる。
【００４０】
次に、制御装置および制御、計測機器の電力線通信処理について説明する。本例の制御装置および制御、計測機器は、自身が入出力するデータ以外にも、自身のロジック演算に必要のないデータも受信し、送信する機能を持つ。
【００４１】
本例における電力線通信処理の一例について説明する。本例では、制御装置は制御系統毎に複数セット設置する。１台の制御装置では、当該制御装置が監視、制御する複数の制御、計測機器との間で電力線通信を行う。また、制御、計測機器についても、制御装置と電力線通信を行うとともに、その機器が所属する制御系統内の他の制御、計測機器との間でも電力線通信を行う。これら、ひとつの制御系統内における電力線通信の処理では、すべての伝送データの並びを定義した電力線伝送フィールドを用い、制御装置や各制御、計測機器間における電力線通信時に、電力線伝送フィールド全体を送受信する。送受信の処理は、ＰＬＣモデムを介して制御情報の入出力処理を行うインターフェースで行い、データの受信時は、演算回路に設けたインターフェースの内部記憶領域に電力線伝送フィールドのデータを保存し、データの送信時は、その電力線伝送フィールド上の所定のデータを書き換え、伝送フィールド全体を送信する。
【００４２】
このように、電力線伝送フィールドを仮想の共有メモリとして扱い、すべてのノードがこの仮想メモリをコピーする自律分散プロトコルにより伝送処理を行うことで、データの共有を実現することが出来る。
【００４３】
更に本例では、新しく制御機器や計測機器を追加する場合でも、プロセス入出力ケーブルを敷設することなく、容易にシステムに追加することができる。追加する制御機器や計測機器に、電力を供給するための電力線は必ず敷設する必要があるが、この電力線により情報通信ができるため、電力線以外のケーブルは不要である。また、新しく追加された制御機器が、既設の制御機器あるいは計測機器のプロセスデータを演算処理やインターロック条件に使用する場合も、上記の自律分散プロトコルによる伝送処理を行うことにより、既設の制御機器あるいは計測機器を改造することなく、そのデータを得ることが出来る。
【００４４】
以上説明したように、本発明によれば、制御装置と各制御機器、計測機器との間で電力線通信を行うことにより、電源ケーブル以外をケーブルレスとすることができるため、ケーブル数量を大幅に削減するとともに、装置の簡素化を図ることができる。また、各制御、計測機器をプログラマブル化し、保護インターロックあるいは制御ロジックを内部に組み込むなどして自律分散化したため、制御装置との電力線通信が途切れても制御を継続することができ、事故に至ることはない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施の形態による監視制御システムの全体構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態による制御機器の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態による計測機器の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…オペレーション装置（ＯＰＳ）、２…サーバ、３…制御装置、４…ネットワーク、５…ＣＰＵ、６…ＰＬＣモデム、７…電力線、８…電動弁、９…計測器、１０…ポンプ、１１，１２，１３…ＰＬＣモデム、１５，１６…電源装置、２１，２２，２３…演算回路、２４…電動弁本体、２５…センサ、２６…ポンプ本体、２８…ＰＬＣモデム、３０…電源、３１，４１…インターフェース、３２，４２…ＭＰＵ、３３，４３…ＲＡＭ、３４，４４…フラッシュメモリ、３５，４５…プロセス入出力回路（ＰＩ／Ｏ）、３６…インターフェース回路、３７，４７…ＢＵＳ
【図１】
2008071142.tif 000003
【図２】
2008071142.tif 000004
【図３】
2008071142.tif 000005