(57)【要約】【課題】  短時間で任意の入出力関係を定義できると共に、接続するコントローラに対して汎用性備えるプロセスシミュレーション装置を実現する。【解決手段】  コントローラからの操作量を入力し、プロセスの応答を模擬する制御量を前記コントローラに出力するプロセスシミュレーション装置において、  前記操作量を入力ポートに読み込み、これに対して所定の演算を実行した結果を制御量として出力ポートに書き込むデータ連携手段を備える。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラからの操作量を入力し、プロセスの応答を模擬する制御量を前記コントローラに出力するプロセスシミュレーション装置において、
前記操作量を入力ポートに読み込み、これに対して所定の演算を実行した結果を制御量として出力ポートに書き込むデータ連携手段を備えることを特徴とするプロセスシミュレーション装置。
【請求項２】
前記データ連携手段の入力と出力の関係を定義する編集手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のプロセスシミュレーション装置。
【請求項３】
前記編集手段は、入力と出力の関係を定義するテーブル手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のプロセスシミュレーション装置。
【請求項４】
前記編集手段は、前記出力ポートに書き込む演算式を記述する出力定義手段を備えることを特徴とする請求項２または３に記載のプロセスシミュレーション装置。
【請求項５】
前記データ連携手段は、ＯＰＣインターフェイスを介して読み込みおよび書き込みを実行することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のプロセスシミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コントローラからの操作量を入力し、プロセスの応答を模擬する制御量を前記コントローラに出力するプロセスシミュレーション装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロセスの制御に一般的に採用されている分散型制御システムについては、特許文献１に技術開示がある。図５は、プロセス制御系におけるコントローラとプロセスの一般的構成を示す機能ブロック図である。
【０００３】
プロセス１には、プロセス入力（プロセスに対して外部から設定されるもの）とプロセス出力（プロセス入力の値によるプロセスの動き）がある。夫々、操作端，検出端と呼ばれ、例えば、「タグ＋アイテム（例:FIC001.PV）」の形で定義される。
【０００４】
コントローラ２は、プロセス出力の値（=制御量）が思い通りの値となるように，プロセス入力に値（=操作量）を出力する。プロセス入力とプロセス出力の数は、プロセスにより異なるが、ここでは簡単のため、３入力２出力のプロセスを例示している。
【０００５】
プロセス１の３個の操作端１１（IN1.MV），１２（IN2.MV），１３（IN3.MV）には、コントローラ２より操作量２１，２２，２３が入力されている。プロセス１の２個の検出端１４（OUT1.PV），１５（OUT2.PV）は、コントローラ１に制御量２４，２５として出力されている。
【０００６】
図６は、プロセス入力とプロセス出力の関係を示すプロセスのモデルである。プロセスモデルは、一般的に「一次遅れ＋むだ時間」または「二次遅れ＋むだ時間」の伝達関数、更にそれらの和で近似して表現することができる。
【０００７】
図６のF1，F2，F3を伝達関数とすれば、プロセスの入出力関係は以下の演算式で表される。
OUT1.PV = F1 × IN1.MV
OUT2.PV = F2 × IN2.MV ＋ F3 × IN3.MV。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−４６４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
実際のプロセスの制御では，安全性が強く求められる。設計したコントローラを実際のプロセスに初めて適用するときには、コントローラが正しく動作することを十分に確認する必要がある。
【００１０】
特に、プロセスの最適運転と経済運転を同時に満足するように設計された多変数モデル予測制御パッケージ等では、運転前のチューニングを十分に実行して所定の制御結果が得られることを検証する必要がある。
【００１１】
コントローラの試運転時に、エンジニアが客先で実際のプロセスの挙動をみながら制御性を確認する作業では、大きな時間と費用を要するために、実際のプロセスへの接続をしないで、予めコントローラの制御性を確認するテストが行われている。
【００１２】
このためには、実際のプロセスと同じ動きをする仮想的なシステムが必要となる。プロセスを仮想的に実現するためのプロセスシミュレータも提供されているが、そのアルゴリズムの作成と操作は習熟度とプログラミング技術を必要とし、相当の時間を要する。更に、作成者によりシミュレーション機能にばらつきが生ずる等の問題があり、普及されていない。
【００１３】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、短時間で任意の入出力関係を定義できると共に、接続するコントローラに対して汎用性備えるプロセスシミュレーション装置の実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）コントローラからの操作量を入力し、プロセスの応答を模擬する制御量を前記コントローラに出力するプロセスシミュレーション装置において、
前記操作量を入力ポートに読み込み、これに対して所定の演算を実行した結果を制御量として出力ポートに書き込むデータ連携手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
（２）前記データ連携手段の入力と出力の関係を定義する編集手段を備えることを特徴とする（１）に記載のプロセスシミュレーション装置。
【００１６】
（３）前記編集手段は、入力と出力の関係を定義するテーブル手段を備えることを特徴とする（２）に記載のプロセスシミュレーション装置。
【００１７】
（４）前記編集手段は、前記出力ポートに書き込む演算式を記述する出力定義手段を備えることを特徴とする（２）または（３）に記載のプロセスシミュレーション装置。
【００１８】
（５）前記データ連携手段は、ＯＰＣインターフェイスを介して読み込みおよび書き込みを実行することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載のプロセスシミュレーション装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）プロセスの動きを模擬する仕組みを視覚的に実現したので、習熟度を必要としないで入出力関係の定義作業を短時間で実行することができる。
【００２０】
（２）客先に納めるコントローラの制御性確認に要する時間を大幅に削減することができる。特に、多変数モデル予測制御パッケージ等では、製造現場で詳細な事前チューニングが可能である。
【００２１】
（３）ＯＰＣインターフェイスを介してデータ連携手段への読み込みおよび書き込みを実行することにより、接続するコントローラに対して汎用性を備えることができるので、他社の制御システムが導入されたプロセスに対してもシミュレーションが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用したプロセスシミュレーション装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図５，図６で説明した構成要素と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００２３】
本発明のプロセスシミュレーション装置は、入力データと出力データの関係が定義されたデータ連携手段１００と、その入出力関係を定義する編集手段２００よりなる。データ連携手段１００は、図６で例示したプロセスに適用することを前提に３個の入力ポート１０１，１０２，１０３および２個の出力ポート１０４，１０５を備える。
【００２４】
入力ポート１０１，１０２，１０３には、コントローラ（図示せず）より操作量IN1.MV’IN2.MV’，IN3.MV’が読み込まれる。出力ポート１０４，１０５には、定義された関数関係で演算された結果である制御量OUT1.PV’，OUT2.PV’が書き込まれる。
【００２５】
データ連携手段１００での定義内容は、F1，F2，F3を、伝達関数で定義するとき、以下の演算式で表される。
OUT1.PV’ = F1 × IN1.MV’
OUT2.PV’ = F2 × IN2.MV’ ＋ F3 × IN3.MV’
【００２６】
この入出力関係は、図６に示すプロセスと同じであり、このデータ連携手段１００を使用することで、図６のプロセスの動きを仮想的に実現することができる。
【００２７】
編集手段２００は、入出力情報テーブル２０１および出力定義手段２０２を備えている。
図２は、入出力情報テーブル２０１の表示画面である。オペレータは、この表示画面の閲覧によって入出力関係を一覧で把握することができる。
【００２８】
図３は、出力定義手段２０２の定義画面である。図３（Ａ）は、演算式を関数Ｆで抽象表現して出力を定義する画面、（Ｂ）は演算式を伝達関数表示して出力を定義する画面である。オペレータは、画面上部のドロップダウンリストボックスから出力ポートを選択し、その出力に対する演算式を記述する。
【００２９】
図４は、データ連携手段１００をコントローラ２に接続してシミュレーションを実行する場合の機能ブロック図である。コントローラ２は、実際のプロセス１を制御する前段階として、データ連携手段１００で実現している仮想プロセスを制御している。
【００３０】
コントローラ２の操作端２１，２２，２３および検出端２４，２５は、実際のプロセス１とは切り離されてデータ連携手段１００の入力ポート１０１，１０２，１０３および出力ポート１０４，１０５に接続されている。
【００３１】
この接続状態で仮想プロセスに対して制御動作を確認し、正しい動作を確認した上で実際のプロセスに適用する。コントローラの操作端および検出端は、実際のプロセスとは切り離されているため、試作したコントローラの制御性がよくない場合でも、安全にその制御性を確認し、再設計することができる。
【００３２】
また、データ連携手段の読みこみ，書きこみ処理は、ＰＣＳ（Process Control System）業界標準のＯＰＣ(OLE for Process Control)インターフェイス経由で実行すれば、コントローラへの接続に汎用性を備えることができるので、他社の制御システムが導入されたプロセスに対しても本発明のシミュレーション装置を適用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を適用したプロセスシミュレーション装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】入出力情報テーブルの表示画面である。
【図３】出力定義手段の定義画面である。
【図４】データ連携手段をコントローラに接続してシミュレーションを実行する場合の機能ブロック図である。
【図５】プロセス制御系におけるコントローラとプロセスの一般的構成を示す機能ブロック図である。
【図６】プロセスの入力と出力の関係を示すプロセスモデルである。
【符号の説明】
【００３４】
１００  データ連携手段
１０１，１０２，１０３  入力ポート
１０４，１０５  出力ポート
２００  編集手段
２０１  入出力情報テーブル
２０２  出力定義手段
【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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