(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位装置と有線で接続された第１の中継機と、前記第１の中継機と無線で接続された第２の中継機と、前記第２の中継機と有線で接続されたプロセス入出力モジュールを備え、
前記上位装置からの電流または電圧のデジタルの指令値を前記第１の中継機及び第２の中継機を経由して前記プロセス入出力モジュールに送信し、前記プロセス入出力モジュールは受信した前記指令値をデジタルからアナログに変換して外部装置へ出力するプロセス制御装置において、前記上位装置は、前記プロセス入出力モジュールに対して送信する前記指令値に、前記プロセス入出力モジュールを識別するためのモジュール識別番号と前記指令値を処理する順序が判別可能な指示番号とを付与して通信を行い、前記プロセス入出力モジュールは、前記指令値に付与された前記モジュール識別番号により自己のモジュールへの指令値であることを判別し、前記指示番号により前記指令値を処理する順序が正しいかを判別し、前記モジュール識別番号および前記指示番号のいずれも正しければ、前記指令値を前記外部装置へ出力し、前記モジュール識別番号または前記指示番号が間違っていれば、前記指令値を破棄するようにしたことを特徴としたプロセス制御装置。
【請求項２】
前記プロセス入出力モジュールは、受信した前記モジュール識別番号と前記指示番号を前記上位装置へ送信するようにした請求項１に記載のプロセス制御装置。
【請求項３】
上位装置と有線で接続された第１の中継機と、前記第１の中継機と無線で接続された第２の中継機と、前記第２の中継機と有線で接続されたプロセス入出力モジュールを備え、
前記上位装置からのデジタルのデータ要求信号を前記第１の中継機及び第２の中継機を経由して前記プロセス入出力モジュールに送信し、前記プロセス入出力モジュールは受信した前記データ要求信号に基づいた信号をデジタルからアナログに変換して外部装置へ出力するプロセス制御装置において、前記上位装置は、前記プロセス入出力モジュールに対して送信する前記データ要求信号に、前記プロセス入出力モジュールを識別するためのモジュール識別番号と要求する指示データを示す指示番号とを付与して通信を行い、前記プロセス入出力モジュールは、前記データ要求信号に付与された前記モジュール識別番号により自己モジュールへの要求信号であることを判別し、前記指示番号により要求されている指示データが正しいかを判別し、前記モジュール識別番号および前記指示番号のいずれも正しければ、前記データ要求信号を前記外部装置へ出力し、前記モジュール識別番号または前記指示番号が間違っていれば、前記データ要求信号を破棄するようにしたことを特徴としたプロセス制御装置。
【請求項４】
前記プロセス入出力モジュールは、前記指示データに基づいた前記外部装置からの指示値を入力し、前記指示値に前記モジュール識別番号と前記指示番号を付与して前記上位装置へ送信するようにした請求項３に記載のプロセス制御装置。
【請求項５】
前記外部装置から前記プロセス入出力モジュールに入力される前記指示値は、電流または電圧のアナログ値で、前記プロセス入出力モジュールは、前記アナログ値をデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換器を備えた請求項４に記載のプロセス制御装置。
【請求項６】
上位装置と有線で接続された第１の中継機と、前記第１の中継機と無線で接続された第２の中継機と、前記第２の中継機と有線で接続されたプロセス入出力モジュールを備え、前記プロセス入出力モジュールは、前記上位装置からの指令値およびデータ要求信号に基づいて制御される外部装置と信号の入出力を行うものであって、前記上位装置は、前記第１および第２の中継機を介して前記プロセス入出力モジュールに送信する指令値またはデータ要求信号に、前記プロセス入出力モジュールを識別するためのモジュール識別番号と前記指令値を処理する順序が判別可能な第１の指示番号または要求する指示データを示す第２の指示番号とを付与して通信を行い、前記プロセス入出力モジュールは、前記モジュール識別番号により自己のモジュールへの指令値またはデータ要求信号であることを判定し、前記第１の指示番号により指令の順序または第２の指示番号により要求されている指示データが正しいかを判別し、前記モジュール識別番号および前記第１の指示番号または第２の指示番号のいずれも正しければ、前記指令値または前記データ要求信号を前記外部装置へ出力し、前記モジュール識別番号または前記第１の指示番号または第２の指示番号が間違っていれば、前記指令値またはデータ要求信号を破棄するようにしたことを特徴としたプロセス制御装置。
【請求項７】
前記プロセス入出力モジュールは、前記指示データに基づいた前記外部装置からの指示値を入力し、前記指示値に前記モジュール識別番号と前記第２の指示番号を付与して前記上位装置へ送信するようにした請求項６に記載のプロセス制御装置。
【請求項８】
前記第１および第２の中継機はそれぞれ無線信号送信部と無線信号受信部を有する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のプロセス制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、上位装置から外部の例えばプラント装置に、指令値またはデータ要求信号を通信により送信し、プラント装置からデータを受信するようにしたプロセス制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントの監視制御装置などにおいて、プラント装置の状態を示す各データを監視、演算を実施しプラント装置を制御する上位装置は、制御するために必要なデータをプロセス入出力装置（以下、ＰＩＯモジュールまたはプロセス入出力モジュールと称する）により、プラント装置の状態を電圧や電流などのデータで収集し、収集したデータにより新たな指示値を各ＰＩＯモジュールに与えることによりプラント装置を制御する。
【０００３】
上記プロセス入出力モジュールにおいて、上位装置からの信号を受信してデジタルの出力指令値を出力すると共に、この出力指令値をアナログ信号に変換して出力する出力指令部と、アナログ信号を取り込みデジタル値に変換して今回のリードバック信号として出力するリードバック回路と、前回出力指令値と前回リードバック値に基づいてリードバック信号の判定基準値を生成する判定値生成部と、リードバック回路からの今回のリードバック値と判定基準値とを比較し、今回のリードバック値が判定基準値の範囲内であれば正常と判定するリードバック診断部を備えたものが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１０００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プロセス入出力モジュールの信頼性を高めるため、特許文献１は出力モジュールに対して入力モジュールにより信号をリードバックすることで、出力モジュールの健全性をモニタしている。この場合、出力モジュールと入力モジュールの２台が必要となり、その間の配線も必要なので、限られたスペースに配置することが求められるシステムには不向きである。
【０００６】
設置場所が狭かったり、配線が困難な場所にプロセス入出力モジュールを設置する場合、上位装置とプロセス入出力モジュールとの間で無線通信を行うために中継機（親機）と中継機（子機）を設け、装置を２つに分割することで、限られたスペースであってもプロセス入出力モジュールが配置できるようになった。
このように近年、無線通信により、プロセス入出力モジュールを制御することが発生しているが、上位装置で多数のプロセス入出力モジュールを制御する必要がある。
【０００７】
従来、有線により接続しているプロセス入出力モジュールでは、上位装置から受信する指示値を、順番に処理することで、処理の順序が入れ替わることはないが、上位装置からの指示値が無線通信で行われることで、指令値などが空間中を反射し、同じデータを複数回受信することが発生したり、遅延した反射波を、次のデータより遅れて受信して、プロセス入出力モジュールが誤動作することが発生する問題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、無線通信であっても、正しい順序でデータの送受信を行い、プロセス入出力モジュールの誤動作を防ぐことができるプロセス制御装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るプロセス制御装置は、上位装置と有線で接続された第１の中継機と、第１の中継機と無線で接続された第２の中継機と、第２の中継機と有線で接続されたプロセス入出力モジュールを備え、上位装置からの電流または電圧のデジタルの指令値を第１の中継機及び第２の中継機を経由してプロセス入出力モジュールに送信し、プロセス入出力モジュールは受信した指令値をデジタルからアナログに変換して外部装置へ出力するプロセス制御装置において、上位装置は、プロセス入出力モジュールに対して送信する指令値に、プロセス入出力モジュールを識別するためのモジュール識別番号と指令値を処理する順序が判別可能な指示番号とを付与して通信を行い、プロセス入出力モジュールは、指令値に付与されたモジュール識別番号により自己のモジュールへの指令値であることを判別し、指示番号により指令値を処理する順序が正しいかを判別し、モジュール識別番号および指示番号のいずれも正しければ、指令値を外部装置へ出力し、モジュール識別番号または指示番号が間違っていれば、指令値を破棄するようにしたものである。
【００１０】
また、この発明に係るプロセス制御装置は、上位装置と有線で接続された第１の中継機と、第１の中継機と無線で接続された第２の中継機と、第２の中継機と有線で接続されたプロセス入出力モジュールを備え、上位装置からのデジタルのデータ要求信号を第１の中継機及び第２の中継機を経由してプロセス入出力モジュールに送信し、プロセス入出力モジュールは受信したデータ要求信号に基づいた信号をデジタルからアナログに変換して外部装置へ出力するプロセス制御装置において、上位装置は、プロセス入出力モジュールに対して送信するデータ要求信号に、プロセス入出力モジュールを識別するためのモジュール識別番号と要求する指示データを示す指示番号とを付与して通信を行い、プロセス入出力モジュールは、データ要求信号に付与されたモジュール識別番号により自己モジュールへの要求信号であることを判別し、指示番号により要求されている指示データが正しいかを判別し、モジュール識別番号および指示番号のいずれも正しければ、データ要求信号を外部装置へ出力し、モジュール識別番号または指示番号が間違っていれば、データ要求信号を破棄するようにしたものである。
【００１１】
また、この発明に係るプロセス制御装置は、上位装置と有線で接続された第１の中継機と、第１の中継機と無線で接続された第２の中継機と、第２の中継機と有線で接続されたプロセス入出力モジュールを備え、プロセス入出力モジュールは、上位装置からの指令値およびデータ要求信号に基づいて制御される外部装置と信号の入出力を行うものであって、上位装置は、第１および第２の中継機を介してプロセス入出力モジュールに送信する指令値またはデータ要求信号に、プロセス入出力モジュールを識別するためのモジュール識別番号と指令値を処理する順序が判別可能な第１の指示番号または要求する指示データを示す第２の指示番号とを付与して通信を行い、プロセス入出力モジュールは、モジュール識別番号により自己のモジュールへの指令値またはデータ要求信号であることを判定し、第１の指示番号により指令の順序または第２の指示番号により要求されている指示データが正しいかを判別し、モジュール識別番号および第１の指示番号または第２の指示番号のいずれも正しければ、指令値またはデータ要求信号を外部装置へ出力し、モジュール識別番号または第１の指示番号または第２の指示番号が間違っていれば、指令値またはデータ要求信号を破棄するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、プロセス入出力モジュールへの入出力が正常に行われているかを測定する測定器を用いて確認することが困難な狭い場所であっても、プロセス入出力モジュールを設置することができ、またプロセス入出力モジュールへの入出力が正常に行われているかを遠隔の上位装置で確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係るプロセス制御装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係るプロセス制御装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係るプロセス制御装置を図１に基づいて説明する。図１はプロセス制御装置の構成図を示し、プロセス入出力モジュールが上位装置からの指令値を受けて外部装置へ出力する出力モジュールの場合について記載している。
【００１５】
図１において、プロセス制御装置は、鉄鋼や発電などのプラント装置の外部装置５に対して指令値などの信号を生成する中央演算処理装置からなる上位装置１と、上位装置１と有線で接続された親機となる第１の中継機２と、第１の中継機２と無線で接続された子機となる第２の中継機３と、第２の中継機３と有線で接続され、外部装置５に上位装置１からの指令値などの信号を送信し、外部装置５からの信号を受信するプロセス入出力モジュール４とで構成されている。
【００１６】
ここで、第１の中継機２と第２の中継機３は、上位装置１とプロセス入出力モジュール４との間で信号のやりとりを無線で行う通信装置を構成しており、上位装置１側とプロセス入出力モジュール４側とを無線の通信装置で２つに分割することで、限られたスペースであってもプロセス入出力モジュール４が配置できるようになっている。
【００１７】
上位装置１は、プロセス入出力モジュール４を介して外部装置５に送信する、例えば電流または電圧のデジタル値の指令値１１と、プロセス入出力モジュール４を識別するためのモジュール識別番号１２と、指令値１１を処理する順序が判別可能な指示番号１３を生成し、指令値１１にモジュール識別番号１２と指示番号１３とを付与して親機の中継機２に送信する。
【００１８】
親機の中継機２は、無線信号送信部２１と無線信号受信部２２を備え、上位装置１から送信された指令値１１にモジュール識別番号１２と指示番号１３とを付与した信号を無線信号送信部２１により子機の中継機３に送信する。
子機の中継機３は、無線信号受信部３１と無線信号送信部３２を備え、上位装置１から受けた指令値１１にモジュール識別番号１２と指示番号１３とを付与した信号を無線信号受信部３１で受信してプロセス入出力モジュール４に送信する。
【００１９】
プロセス入出力モジュール４は、送受信部４１と、デジタル値をアナログ値に変換するデジタル／アナログ変換器４２と、外部装置５にアナログ信号を出力するアナログ出力回路４３とを備えている。
送受信部４１は、指令値１１にモジュール識別番号１２と指示番号１３とを付与した信号を受信し、モジュール識別番号１２により自己のプロセス入出力モジュール４への指令値１１であるかを判別し、さらに指示番号１３により指令値１１を処理する順次が正しいかを判別する。モジュール識別番号１２および指示番号１３のいずれも正しければ、指令値１１をデジタル／アナログ変換器４２に送信する。もし、モジュール識別番号１２または指示番号１３が間違っていれば、指令値１１はデジタル／アナログ変換器４２に送信せずに破棄する。
【００２０】
このように、プロセス入出力モジュール４は、モジュール識別番号１２により自己のプロセス入出力モジュール４への指令値かを判定し、指示番号１３を識別することにより、同じ指示番号を複数回受信しても一度だけその指示を実行し、前回受信した指令値よりも古い指令値を受信することがあっても、識別して指令値を廃棄することができる。
デジタル／アナログ変換器４２に送信された指令値１１は、アナログ値に変換されてアナログ出力回路４３に送られ、アナログ出力回路４３は外部装置５へアナログ信号の指令値１１を出力する。
【００２１】
さらに、プロセス入出力モジュール４の送受信部４１は、受信したモジュール識別番号１２と指示番号１３を、子機の中継機３の無線信号送信部３２を介して親機の中継機２の無線信号受信部２２に送信し、親機の中継機２は上位装置１に返送する。
上位装置１は、プロセス入出力モジュール４から返送されてきたモジュール識別番号１２と指示番号１３を受信することにより、プロセス入出力モジュール４へ正常に通信できたことを判別する。
【００２２】
以上のように実施の形態１の発明は、上位装置が送信する指令値にプロセス入出力モジュールを識別するためのモジュール識別番号と指令値を処理する順序が判別可能な指示番号とを付与してプロセス入出力モジュールに送信し、プロセス入出力モジュールはモジュール識別番号により、自己のモジュールへの指令値であることを判別し、指示番号により指示の順序を判別して、指令値を外部装置に反映するようにしているから、信頼性の高いプロセス制御装置が得られる。
【００２３】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係るプロセス制御装置を図２に基づいて説明する。図２はプロセス制御装置の構成図を示し、プロセス入出力モジュールがデータ要求指示に基づいた指示値を外部装置から入力する入力モジュールの場合について記載している。
【００２４】
図２において、プロセス制御装置は、発電プラント装置などの外部装置５に対してデータ要求信号などの信号を生成する中央演算処理装置からなる上位装置１と、上位装置１と有線で接続された親機となる第１の中継機２と、第１の中継機２と無線で接続された子機となる第２の中継機３と、第２の中継機３と有線で接続され、外部装置５に上位装置１からのデータ要求信号などの信号を送信し、外部装置５からの信号を受信するプロセス入出力モジュール４とで構成されている。
【００２５】
上位装置１は、実施の形態１の指令値１１に代えてデータ要求信号１０を生成すること、および外部装置５からデータ要求信号１０に基づいた指示値１４を受信する以外は実施の形態１と同じである。第１の中継機２と第２の中継機３は実施の形態１と同じである。プロセス入出力モジュール４は、送受信部４１と、アナログ値をデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換器４４と、外部装置５からアナログ信号の指示値１４を入力するアナログ入力回路４５とを備えている。
図２において、上記以外の構成については、実施の形態１の図１と同じまたは相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００２６】
上位装置１は、プロセス入出力モジュール４を識別するためのモジュール識別番号１２と、データ要求信号１０に基づいて要求する指示データを示す指示番号１３を生成し、データ要求信号１０にモジュール識別番号１２と指示番号１３とを付与して親機の中継機２に送信する。
親機の中継機２は、データ要求信号１０にモジュール識別番号１２と指示番号１３とを付与した信号を子機の中継機３に送信する。子機の中継機３は、無線信号受信部３１と無線信号送信部３２を備え、上位装置１から受けたデータ要求信号１０にモジュール識別番号１２と指示番号１３とを付与した信号をプロセス入出力モジュール４に送信する。
【００２７】
プロセス入出力モジュール４の送受信部４１は、データ要求信号１０にモジュール識別番号１２と指示番号１３とを付与した信号を受信し、モジュール識別番号１２により自己のプロセス入出力モジュール４へのデータ要求信号１０であるかを判別し、さらに指示番号１３によりデータ要求信号１０に基づいた指示データが正しいかを判別する。モジュール識別番号１２および指示番号１３のいずれも正しければ、データ要求信号１０をデジタル／アナログ変換器（図示省略）に送信する。もし、モジュール識別番号１２または指示番号１３が間違っていれば、データ要求信号１０はデジタル／アナログ変換器に送信せずに破棄する。
【００２８】
このように、プロセス入出力モジュール４は、モジュール識別番号１２により自己のプロセス入出力モジュール４へのデータ要求信号かを判定し、指示番号１３を識別することにより、同じ指示番号を複数回受信しても一度だけその指示を実行し、前回受信したデータ要求信号よりも古いデータ要求信号を受信することがあっても、識別してデータ要求信号を廃棄することができる。
デジタル／アナログ変換器に送信されたデータ要求信号１０は、アナログ値に変換されてアナログ出力回路（図示省略）に送られ、アナログ出力回路は外部装置５へアナログ信号のデータ要求信号１０を出力する。
【００２９】
実施の形態２のプロセス入出力モジュール４は入力モジュールであり、上位装置１のデータ要求１０に基づいた外部装置５からの指示値、例えば電流または電圧のアナログ値をアナログ入力回路４５により受信する。アナログ／デジタル変換器４４はアナログ入力回路４５に入力されたアナログ信号の指示値をデジタルの指示値１４に変換し、プロセス入出力モジュール４の送受信部４１に送信する。
【００３０】
さらに、プロセス入出力モジュール４の送受信部４１は、受信したデジタルの指示値１４にモジュール識別番号１２と指示番号１３を付与して、子機の中継機３の無線信号送信部３２を介して親機の中継機２の無線信号受信部２２に送信し、親機の中継機２は上位装置１に返送する。
上位装置１は、プロセス入出力モジュール４から返送されてきたモジュール識別番号１２により、デジタルの指示値１４が要求したプロセス入出力モジュール４からのデータであるかを判定し、指示番号１３により上位装置１が要求したデータであるかを判定することができる。
【００３１】
以上のように実施の形態２の発明は、上位装置が送信するデータ要求信号にプロセス入出力モジュールを識別するためのモジュール識別番号と要求する指示データを示す指示番号とを付与してプロセス入出力モジュールに送信し、プロセス入出力モジュールはモジュール識別番号により自己のモジュールへのデータ要求信号であることを判別し、指示番号により要求データ判別して、データ要求信号を外部装置に反映するようにしているから、信頼性の高いプロセス制御装置が得られる。
また、外部装置からの指示値に、モジュール識別番号と指示番号とを付与して上位装置１に送信するようにしているから、上位装置１は受信するデータ、および要求データの健全性を確保し、プロセス入出力モジュールから確実にデータを収集することが可能となる。
【００３２】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係るプロセス制御装置をついて説明する。
実施の形態１はプロセス入出力モジュールが出力モジュール、実施の形態２はプロセス入出力モジュールが入力モジュールの場合について説明したが、実施の形態３の発明はプロセス入出力モジュールを入出力モジュールにしたものである。
実施の形態３に係るプロセス制御装置の構成図は、図１と図２を合わせたもので、共通する機器については図１および図２と同じなので図面は省略し、違う構成についてのみ、以下に説明する。
【００３３】
上位装置１については、図２の構成に指令値１１を生成する機能を追加すればよい。親機の中継機２および子機の中継機３は、図１または図２と全く同じ構成である。プロセス入出力モジュール４については、送受信部４１と、図１のデジタル／アナログ変換器４２とアナログ出力回路４３、図２のアナログ／デジタル変換器４４とアナログ入力回路４５とを備えたものにする。
【００３４】
実施の形態３の機能は、実施の形態１における上位装置１から外部装置５に指令値を送信する機能と、実施の形態２における上位装置１から外部装置５にデータ要求信号を送信し、外部装置から指示値を受信する機能を合わせ持ったもので、その詳細は実施の形態１および２で説明したので、ここでは詳しい説明は省略し、以下に簡単に述べる。  
【００３５】
実施の形態３のプロセス制御装置は、上位装置１と有線で接続された第１の中継機２と、この第１の中継機２と無線で接続された第２の中継機３と、この第２の中継機３と有線で接続されたプロセス入出力モジュール４を備え、プロセス入出力モジュール４は、上位装置１からの指令値およびデータ要求信号に基づいて制御される外部装置５と信号の入出力を行う。
上位装置１は、第１および第２の中継機２、３を介してプロセス入出力モジュール４に送信する指令値１１またはデータ要求信号１０に、プロセス入出力モジュール４を識別するためのモジュール識別番号１２と指令値を処理する順序が判別可能な第１の指示番号１３または要求する指示データを示す第２の指示番号１３とを付与して通信を行い、プロセス入出力モジュール４は、指令値１１に付与されたモジュール識別番号１２により自己のモジュールへの指令値またはデータ要求信号であることを判定し、第１の指示番号により指令の順序または第２の指示番号により要求されている指示データを判別して外部装置５へ出力するようにしたものである。
【００３６】
以上、この発明の実施の形態を記述したが、この発明は実施の形態に限定されるものではなく、種々の設計変更を行うことが可能であり、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１：上位装置、  ２：第１の中継機（通信装置）、  ３：第２の中継機（通信装置）、
４：プロセス入出力モジュール、  ５：外部装置、  １０：データ要求信号、
１１：指令値、  １２：モジュール識別番号、  １３：指示番号、１４：指示値、
２１：無線信号送信部、  ２２：無線信号受信部、  ３１：無線信号受信部、
３２：無線信号送信部、  ４１：送受信部、  ４２：デジタル／アナログ変換器、
４３：アナログ出力回路、  ４４：アナログ／デジタル変換器、
４５：アナログ入力回路
【図１】
0006685181.tif 000002
【図２】
0006685181.tif 000003