(57)【要約】【課題】実機のフィールドバス機器が存在しない場合でもシステム全体の検証を行うことができる制御システムを実現する。【解決手段】フィールドバス機器に存在するフィールドバスブロックと、制御ステーションに存在する機能ブロックとを協調動作させて制御を行う制御システムにおいて、フィールドバスブロックのシミュレーションを実行するシミュレートブロックを制御ステーションに設ける。【選択図】　　　図１
2004029910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィールドバス機器に存在するフィールドバスブロックと、制御ステーションに存在する機能ブロックとを協調動作させて制御を行う制御システムにおいて、
前記フィールドバスブロックのシミュレーションを実行するシミュレートブロックを制御ステーションに設けたことを特徴とする制御システム。
【請求項２】
前記フィールドバスブロックとデータ交換する写像ブロックを制御ステーションに設け、
実機のフィールドバス機器が存在する場合は前記写像ブロックが動作し、実機のフィールドバス機器が存在しない場合は前記シミュレートブロックが動作することを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記シミュレートブロックは、データの入出力処理を実行する入出力処理部品、シミュレートブロックの動作モードの変更処理を実行するブロックモード処理部品、アラームの発生処理と復帰処理を実行するアラーム処理部品、プロセス値の測定値と設定値をもとに制御演算を行い、演算結果を操作出力値として出力する制御演算処理部品の少なくとも１つの部品を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記シミュレートブロックが有する部品の中からシミュレーション動作を行わせる部品を指定する指定手段を有することを特徴とする請求項３に記載の制御システム。
【請求項５】
演算処理が異なる制御演算処理部品を複数個用意し、前記指定手段は、シミュレーション動作を行わせる制御演算処理部品を指定することを特徴とする請求項３に記載の制御システム。
【請求項６】
前記シミュレートブロック及び写像ブロックは、フィールドバスブロックと対で設けられていることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィールドバス機器と協調動作して制御を実行する制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラントを制御する制御システムとして分散型制御システムが多く用いられている。分散型制御システムは、操作監視ステーションと制御ステーションを通信バスに接続し、制御ステーションはプラントに分散配置し、操作監視ステーションの監視下で制御ステーションによりプラントを制御する構成をとっている。
最近の制御システムでは機器としてフィールドバス機器を持つものが増えている。フィールドバス機器は、機器内に機能ブロック（これをフィールドバスブロックとする）が存在し、それ自体で制御を行うことが可能である。
そのため大規模制御システムでは、フィールドバス機器にあるフィールドバスブロックと、制御システムの制御ステーションに存在する機能ブロックとを協調動作させて制御を行うものがある。
【０００３】
図３は従来における制御システムの構成例を示した図である。
図３で、フィールドバス機器１０ａ，１０ｂと制御ステーション２０はフィールドバス３０に接続されている。フィールドバス機器１０ａにはフィールドバスブロック１１，１２が設けられている。フィールドバス機器１０ｂにはフィールドバスブロック１３が設けられている。フィールドバスブロック１１，１２，１３は、プロセスの測定値ＰＶ、プロセスの設定値ＳＶ、制御演算結果としての操作出力値ＭＶを保有する。
制御ステーション２０は分散型制御システムにある。制御ステーション２０には、フィールドバスブロック１１，１２，１３と対応して写像ブロック２１，２２，２３が設けられている。制御ステーション２０には、機能ブロック２４，２５が設けられている。機能ブロックは制御機能を実現する単位である。機能ブロックとしては、例えば、ＰＩＤ演算（比例，積分，微分演算）ブロックや、足し算を行うブロック、アナログ信号を入力するブロック、アナログ信号を出力するブロック等がある。
【０００４】
フィールドバスブロック１１，１２，１３では、入出力処理、制御演算処理、アラーム処理等、全ての処理をフィールドバスブロック内で実行し、結果をフィールドバス通信で上位側（制御ステーション２０）に送信するようになっている。
そのため図３の制御システムでは、制御ステーション２０上にフィールドバスブロック１１，１２，１３と通信するための写像ブロック２１，２２，２３を用意し、その写像ブロック２１，２２，２３がフィールドバスブロック１１，１２，１３と通信を行う構成をとっている。
この結果、オペレータは制御ステーション２０上の写像ブロック２１，２２，２３のデータを監視するだけで、システム全体の状態を把握することが可能になっている。
【０００５】
実際の現場等のように全てのフィールドバス機器が揃っている場合は、図３の制御システムは非常に有効に機能する。しかし、システムの開発段階においては、通信相手であるフィールドバス機器が存在しないため、写像ブロックのデータが更新されない、アラーム通知が行われない等の状況が発生し、システム全体の検証を行うことができない。
実際上、フィールドバス機器をシステム開発段階やテスト段階で用意することは困難である場合が多い。このため、完成した制御システムを設置した現場で初めてフィールドバス機器と接続して総合テストを行うことが多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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、フィールドバスブロックのシミュレーションを実行するシミュレートブロックを制御ステーションに設けることによって、実機のフィールドバス機器が存在しない場合でもシステム全体の検証を行うことができる制御システムを実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は次のとおりの構成になった制御システムである。
【０００８】
（１）フィールドバス機器に存在するフィールドバスブロックと、制御ステーションに存在する機能ブロックとを協調動作させて制御を行う制御システムにおいて、
前記フィールドバスブロックのシミュレーションを実行するシミュレートブロックを制御ステーションに設けたことを特徴とする制御システム。
【０００９】
（２）前記フィールドバスブロックとデータ交換する写像ブロックを制御ステーションに設け、
実機のフィールドバス機器が存在する場合は前記写像ブロックが動作し、実機のフィールドバス機器が存在しない場合は前記シミュレートブロックが動作することを特徴とする（１）に記載の制御システム。
【００１０】
（３）前記シミュレートブロックは、データの入出力処理を実行する入出力処理部品、シミュレートブロックの動作モードの変更処理を実行するブロックモード処理部品、アラームの発生処理と復帰処理を実行するアラーム処理部品、プロセス値の測定値と設定値をもとに制御演算を行い、演算結果を操作出力値として出力する制御演算処理部品の少なくとも１つの部品を有することを特徴とする（１）または（２）に記載の制御システム。
【００１１】
（４）前記シミュレートブロックが有する部品の中からシミュレーション動作を行わせる部品を指定する指定手段を有することを特徴とする（３）に記載の制御システム。
【００１２】
（５）演算処理が異なる制御演算処理部品を複数個用意し、前記指定手段は、シミュレーション動作を行わせる制御演算処理部品を指定することを特徴とする（３）に記載の制御システム。
【００１３】
（６）前記シミュレートブロック及び写像ブロックは、フィールドバスブロックと対で設けられていることを特徴とする（２）乃至（５）のいずれかに記載の制御システム。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の一実施例を示す構成図である。図１で前出した図と同一のものは同一符号を付ける。
図１で、フィールドバス機器４０と制御ステーション５０はフィールドバス３０に接続されている。
フィールドバス機器４０にはフィールドバスブロック４１が設けられている。このフィールドバスブロック４１は、プロセスの測定値ＰＶ、プロセスの設定値ＳＶ、操作出力値ＭＶを保有する。
【００１５】
制御ステーション５０にはフィールドバス代理ブロック５１が設けられている。フィールドバス代理ブロック５１は、フィールドバスブロックと通信を行う写像ブロック５２と、フィールドバスブロックのシミュレーションを実行するシミュレートブロック５３とを有する複合ブロックである。写像ブロック５２は、図３の写像ブロック２１，２２，２３と同等な機能を持つ。
実機のフィールドバス機器が存在する実機モードの場合は、フィールドバス代理ブロックとして写像ブロック５２が動作する。実機のフィールドバス機器が存在しないテストモードの場合は、フィールドバス代理ブロックとしてシミュレートブロック５３が動作する。
【００１６】
写像ブロック及びシミュレートブロックは、フィールドバスブロックと対で設けられている。図１の例ではフィールドバスブロックは１個であるため、写像ブロック及びシミュレートブロックは１個ずつ設けられているが、フィールドバスブロックが２個の場合は、写像ブロック及びシミュレートブロックはそれぞれ２個ずつ設けられる。
【００１７】
シミュレートブロック５３は、入出力処理部品５３１、ブロックモード処理部品５３２、アラーム処理部品５３３、制御演算処理部品５３４を有する。
入出力処理部品５３１は、データの入出力処理を実行する。ブロックモード処理部品５３２は、シミュレートブロックの動作モードの変更処理を実行する。例えば、手動モードや自動モード等の変更処理を行う。アラーム処理部品５３３は、プロセスアラームの発生処理と復帰処理を実行する。例えばプロセス値が上限値を超えた場合にプロセスアラームを発生する処理を行う。復帰処理は正常な状態に復帰したことを知らせる処理である。
制御演算処理部品５３４は、プロセス値の測定値と設定値をもとに制御演算を行い、演算結果を操作出力値として出力する。
【００１８】
指定手段５４は、シミュレートブロック５３が有する部品の中からシミュレーション動作を行わせる部品を指定する。
フィールドバスブロックの処理は、フィールドバス機器を提供するベンダにより異なるので、各々の処理を実行する部品は複数個提供されている。指定手段５４を設けたことにより、フィールドバスブロックの種類やテスト方法に応じて、ユーザは任意に部品を選択することができる。また、処理毎にシミュレート動作させるかどうかを指定することも可能なため、一部分のみシミュレートを行わせることも可能である。
なお、演算処理が異なる制御演算処理部品を複数個用意しておき、指定手段５４は、シミュレーション動作を行わせる制御演算処理部品を指定してもよい。例えば、簡略化された演算処理を行う制御演算処理部品と、詳細な演算処理を行う制御演算処理部品とを用意しておき、テストのしかたやフィールドバス機器の種類に応じて制御演算処理部品を指定してもよい。
【００１９】
図１の実施例の動作を説明する。図２はテストモード時における動作例を示した図である。
図の例では３個のシミュレートブロック５３ａ，５３ｂ，５３ｃが設けられている。各シミュレートブロックは入出力処理部品５３１、ブロックモード処理部品５３２、アラーム処理部品５３３、制御演算処理部品５３４を有する。
テストモードで動作指定が行われているため、各フィールドバス代理ブロックはシミュレートブロックで動作する。
以下、シミュレートブロック５３ｂを例に動作を説明する。
【００２０】
入出力処理部品５３１は、入出力処理のシミュレートが指定されている場合、結合先のシミュレートブロック５３ａからデータを入力して測定値ＰＶとする。（図２のＳ１）
制御演算処理部品５３４は、制御演算処理のシミュレートが指定されている場合、測定値ＰＶ、設定値ＳＶ等をもとに制御演算を行い、演算結果を操作出力値ＭＶとして出力する。（図２のＳ２）
【００２１】
ブロックモード処理部品５３２は、ブロックモード処理のシミュレートが指定されている場合、自ブロックのブロックモード（手動モード、自動モード等）の変更処理を行う。（図２のＳ３）
アラーム処理部品５３３は、アラーム処理のシミュレートが指定されている場合、プロセスアラームの発生や復帰処理を行う。（図２のＳ４）
入出力処理部品５３１は、入出力処理のシミュレートが指定されている場合、制御演算結果である操作出力値ＭＶを結合先である機能ブロック２４へ出力する。（図２のＳ５）
上述したデータは、全てフィールドバス代理ブロック上のデータに反映される。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば次の効果が得られる。
【００２３】
請求項１及び請求項２に記載の発明では、フィールドバスブロックのシミュレーションを実行するシミュレートブロックを制御ステーションに設け、実機のフィールドバス機器が存在しない場合はシミュレートブロックを動作させている。これによって、システム開発段階やテスト段階のように、実機のフィールドバス機器が存在しない場合でもシステム全体の検証を行うことができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、各種の処理のシミュレーションを実行することができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明では、ユーザが任意にシミュレーション動作を行わせる部品を指定することができるため、一部のみシミュレートを行わせることができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明では、演算処理が異なる制御演算処理部品を複数個用意しておき、指定手段でシミュレーション動作を行わせる制御演算処理部品を指定している。このため、テストのしかたやフィールドバス機器の種類に応じた演算処理を行ってもよい。例えば、初期の開発段階では概略的な検証で足りるため、簡略化された制御演算を行う制御演算処理部品でシミュレーションする。開発が進むにつれてより詳細な制御演算を行う制御演算処理部品でシミュレーションしていく。
【００２７】
請求項６に記載の発明では、シミュレートブロック及び写像ブロックは、フィールドバスブロックと対で設けられているため、フィールドバスブロック単位でシミュレーション動作を実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の動作説明図である。
【図３】従来における制御システムの構成例を示した図である。
【符号の説明】
２４，２５　機能ブロック
３０　フィールドバス
４０　フィールドバス機器
４１　フィールドバスブロック
５０　制御ステーション
５２　写像ブロック
５３　シミュレートブロック
５３１　入出力処理部品
５３２　ロックモード処理部品
５３３　アラーム処理部品
５３４　制御演算処理部品
【図１】
2004029910.tif 000003
【図２】
2004029910.tif 000004
【図３】
2004029910.tif 000005