(57)【要約】【課題】本発明は，夫々のリモートＩ／Ｏ局のプログラムの変更を多重化された制御局のプログラム変更のみで対応できるようにした監視制御システムのリモートＩ／Ｏシステムを提供する。【解決手段】夫々の前記制御局及びリモートＩ／Ｏ局はデータを共有するコモンメモリを備え、夫々が送信権の獲得時に前記コモンメモリに割り当てられた自局の送信エリアのデータを他の全ての前記制御局及びリモートＩ／Ｏ局へ定期的に同報送信し、前記制御局のコントローラは、自局の送信エリアに対してＩ／Ｏ出力データを書き込み、前記リモートＩ／Ｏ局から送られてくるＩ／Ｏ入力データを読出し、前記リモートＩ／Ｏ局は、前記制御局から送られてくるＩ／Ｏ出力データを出力し、入力されたＩ／Ｏ入力データを自局の送信エリアに格納して他の制御局及びリモートＩ／Ｏ局へ送信する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多重化された複数のコントローラ及び伝送部から成る制御局と一つもしくは複数のリモートＩ／Ｏ局とがネットワークで接続された監視制御システムにおいて、
前記制御局及び前記リモートＩ／Ｏ局は夫々がデータを共有するコモンメモリを備え、
前記制御局及び前記リモートＩ／Ｏ局は、夫々が送信権を獲得した時に前記コモンメモリに割り当てられた自局の送信エリアのデータを他の全ての前記制御局及び前記リモートＩ／Ｏ局へ定期的に同報送信し、
前記制御局のコントローラは前記コモンメモリの自局の送信エリアに対して出力データを書き込み、前記リモートＩ／Ｏ局から送られてくる入力データを自局の送信エリアから読出し、
前記リモートＩ／Ｏ局は、前記制御局から送られてくる出力データを夫々の出力モジュールへ出力し、入力モジュールから入力された入力データを自局の送信エリアに格納して他の前記制御局及び他の前記リモートＩ／Ｏ局へ送信するようにしたことを特徴とする監視制御システムにおけるリモートＩ／Ｏシステム。
【請求項２】
前記複数の制御局から送られる同一のビットデータを、夫々の前記リモートＩ／Ｏ局において所定の論理で出力モジュールに出力するとともに、同一のワードデータを、夫々の前記リモートＩ／Ｏ局において算術平均をとって夫々の出力モジュールに出力するようにしたことを特徴とする請求項１記載の監視制御システムにおけるリモートＩ／Ｏシステム。
【請求項３】
前記リモートＩ／Ｏ局の送信エリアは、夫々の前記リモートＩ／Ｏ局の局アドレスとして固定的に送信エリアを割り当てるようにしたことを特徴とする請求項１記載の監視制御システムにおけるリモートＩ／Ｏシステム。
【請求項４】
前記リモートＩ／Ｏ局は、予め設定された自局の送信エリアと自局に送信されたデータの送信エリアが重複していたときに、自局からの出力を停止し、重複していたことを他局に伝送するようにしたことを特徴とする請求項３記載の監視制御システムにおけるリモートＩ／Ｏ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、産業設備の監視制御システムにおけるリモートＩ／Ｏシステムに係り、特に、電力系統などの複数の制御局により多重化された監視制御システムにおけるリモートＩ／Ｏシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力システム、電気鉄道システム、上下水道システム等の公共システムにおいては、連続運転に耐えられるように多重化された冗長性のある高信頼性システムが採用されている。
【０００３】
例えば、図４に示すように、遠方のフィールド機器群４を制御する３台のリモート局１２０を伝送ネットワーク３を介して、２台の制御局１０１Ａと１０１Ｂとによって並列運転している構成の制御システムがある。
【０００４】
この複数の制御局１０１Ａ、１０１Ｂの夫々はシステムの制御を行うためプログラミング可能な機能を備えた、例えば、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）１０１ａと伝送部１０１ｂから構成される。
【０００５】
またリモートＩ／Ｏ局１２０も同じようにプログラミング可能な機能を備えたコントローラと、伝送部及びフィールド機器群４と接続される入出力部とから構成されている。
【０００６】
制御局１０１Ａ、１０１Ｂと３台のリモートＩ／Ｏ局１２０は、夫々の伝送ネットワーク３で結ばれ、互いにデータを含むメッセージを交換する。
【０００７】
そして、リモートＩ／Ｏ局１２０は、夫々のフィールド機器群４間とのデータ交換を行うとともに、且つ制御局１０１Ａ、１０１Ｂに異常がないかを監視している。
【０００８】
またリモートＩ／Ｏ局１２０は、（１）多重化された２台の制御局１０１Ａ、１０１Ｂのいずれかを選択するための処理、（２）フィールド機器群４に対する誤出力防止等の処理、（３）夫々の異なるフィールド機器群４の入出力制御処理等の機能を備え、夫々のリモートＩ／Ｏ局１２０毎に異なるプログラムを備えている。
【０００９】
このような二重化された監視制御システムにおいては、いずれかの制御局が故障した場合には他のいずれかの制御局で運転を継続し、この間に故障した局の補修を行ってシステムの運転停止がないようにするとともに、日々更新されるフィールド機器群に対応できるプログラムの更新の保守性を良くしておくことがシステムの信頼性を確保する上で重要である。
【００１０】
このようなニ重化された制御システムのプログラムの変更方法にあっては、運転を継続するためにＣＰＵを二重化し、運転中にプログラムの保守を行う方法等が知られている（例えば、特許文献１）。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−２０２１０１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
リモートＩ／Ｏ局を持つ多重化された監視制御システムにおいては、遠隔地にあるリモートＩ／Ｏ局は制御局と同様に、プログラミング機能を有するコントローラと伝送部が必要であった。そのため、日々更新されるフィールド機器群に対応するリモートＩ／Ｏ局毎のプログラムの保守が必要となり、保守管理のために多大な時間を必要としていた。
【００１３】
しかし、従来このようなシステムにおいては、プログラムの変更作業についての能率向上の方法は種々知られているものの、制御局とネットワークで結ばれた場所にあるリモートＩ／Ｏ局のプログラムそのものを削除するための技術は知られていない。
【００１４】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、リモートＩ／Ｏ局毎に備えられていたプログラミングを削減するため、制御局とリモートＩ／Ｏ局で共有できるメモリを備えて、制御局に備えるプログラムのみでシステムを運転できる様にして、夫々のリモートＩ／Ｏ局のプログラムの変更を制御局のプログラム変更のみで対応できるようにした監視制御システムにおけるリモートＩ／Ｏシステムを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために，本発明の監視制御システムにおけるリモートＩ／Ｏシステムは、多重化された複数の制御局と一つもしくは複数のリモートＩ／Ｏ局とがネットワークで接続された監視制御システムにおいて、前記制御局及び前記リモートＩ／Ｏ局は夫々がデータを共有するコモンメモリを備え、前記制御局及び前記リモートＩ／Ｏ局は、夫々が送信権を獲得した時に前記コモンメモリに割り当てられた自局の送信エリアのデータを他の全ての前記制御局及び前記リモートＩ／Ｏ局へ定期的に同報送信し、前記制御局のコントローラは前記コモンメモリの自局の送信エリアに対して出力データを書き込み、前記リモートＩ／Ｏ局から送られてくる入力データを自局の送信エリアから読出し、前記リモートＩ／Ｏ局は、前記制御局から送られてくる出力データを夫々の出力モジュールへ出力し、入力モジュールから入力された入力データを自局の送信エリアに格納して他の前記制御局及び他の前記リモートＩ／Ｏ局へ送信するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
したがって、この監視制御システムは、いずれかの制御局の故障があっても２台の制御局が並列運転されているので常に運転が可能で、運転を止めることなく故障した制御局の保守が可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下，本発明による第１の実施の形態について図１乃至図３を参照して説明する。本発明のリモートＩ／Ｏシステムの構成を図１に示す。２台の並列運転される制御局１Ａ、１Ｂは、３台のリモートＩ／Ｏ局２の夫々の被監視制御フィールド機器群４を、伝送ネットワーク３を介して制御している。
【００１８】
制御局１Ａ、１Ｂは、いずれも同じ構成でコントローラ１ａと伝送部１ｂとから構成される。
【００１９】
リモートＩ／Ｏ局２の詳細構成を図２に示す。リモートＩ／Ｏ局２は、コモンメモリ２１ｄを備える伝送部２１と、フィールド機器群４を制御する入出力制御部２２、入出力モジュール部２４と、入出力制御部２２と入出力モジュール部２４を接続する１／Ｏバス２３及び伝送部２１のツール２５とから構成される。
【００２０】
各局間のデータ伝送機能を実行させる伝送部２１は、制御局１Ａ、１Ｂ及び夫々のリモートＩ／Ｏ局２において共通の構成となっている。
【００２１】
この伝送部２１は、信号のレベルを変換して伝送ネットワーク３を介して伝送信号の送受信を行う送受信回路２１ａ、伝送ネットワーク３における信号の送受信タイミングを制御する伝送制御回路２１ｂ、受信した伝送データの分解・解釈と自局から送信するデータを生成するためのＣＰＵ２１ｃとそのワークメモリ２１ｆと、他局からの受信データと自局が送信する入力モジュール部２４からの入力データを格納する全局共通のコモンメモリ２１ｄ、設定・監視のためのツール２５と接続するＲＳ−２３２Ｃ（Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ  Ｓｔａｎｄａｒｄ２３２−Ｃ）２１ｇ及び伝送ネットワーク３におけるアドレス局を設定するたの局アドレススイッチ２１ｅとから構成される。
【００２２】
入出力制御部２２は、伝送部２１のコモンメモリ２１ｄと入出力モジュール部２４間のデータの転送を制御するＣＰＵ２２ａとメモリ２２ｂ及び入出力モジュール部２４の各モジュールと接続するためのＩ／Ｏバスインタフェース２２ｃから構成される。
【００２３】
また、入力出力モジュール部２４は、出力モジュール２４ａ、２４ｂ、入力モジュール２４ｃ、２４ｄがＩ／Ｏバス２３を介して入出力制御部２２のＩ／Ｏバスインタフェース２２ｃに接続されている。
【００２４】
次にこのように構成された監視制御システムのリモートＩ／Ｏシステムの全体の動作について説明する。まず、制御局１Ａ、１ＢとリモートＩ／Ｏ局２との通信動作について説明する。
【００２５】
制御局１Ａ、１Ｂのコントローラ１ａはリモートＩ／Ｏ局２の出力モジュール２４ａ、２４ｂにデータを出力するために、自局の伝送部１ｂのコモンメモリの送信エリアにデータを書き込む。
【００２６】
この書き込まれたデータは伝送部１ｂで伝送フレーム単位に変換され伝送ネットワーク３を経由して他の全ての局に定期的に同報送信される。この伝送フレームを受信した送信局以外の制御局の伝送部は自コモンメモリ２１ｄの予め定められた同一エリアに受信したデータを書き込む。
【００２７】
同様にリモートＩ／Ｏ局２においても入出力制御部２２が入出力モジュール部２４から入力したデータを自局の送信エリアに書き込み、伝送部２１が他の全ての局にデータを送信する。
【００２８】
このようにして、図３のコモンメモリマップ２０１に示すように、各局のコモンメモリ上には、このシステムの伝送部２１が送信するデータを同一のメモリマップにおいて共有することができる。
【００２９】
図３コモンメモリマップ２０１に示すように、制御局１Ａ、１Ｂからの送信データとリモートＩ／Ｏ局２の３台（１乃至３）の夫々のメモリエリアは固定サイズのエリアが割り当てられ、各制御局からの送信データは図３の符号２０２、２０３に示すように出力データがリモートＩ／Ｏ局２の夫々の入出力モジュール部２４に実装されている出力モジュール２４ａ、２４ｂの実装アドレスの順に書き込まれる。
【００３０】
したがって、リモートＩ／Ｏ局２では、制御局１Ａ、１Ｂから自局に送信されてくるデータのコモンメモリ２１ｄ上の領域を予め認識することができる。
【００３１】
これに対して３台の夫々のリモートＩ／Ｏ局２から送信される送信データの送信エリアの構成は、ツール２５によってＲＳ２３２Ｃ２１ｇを介してＣＰＵ２１Ｃに通知され図３の符号２０４に示すように入力モジュール２４Ｃ、２４Ｄの実装アドレスの順に設定される。
【００３２】
このように割り付けられた共通のコモンメモリマップ２０１にしたがって、制御局１Ａ、１Ｂ及び夫々のリモートＩ／０局２のコモンメモリ２１ｄがマッピングされる。
【００３３】
次に、リモートＩ／Ｏ局２の各部の動作について説明する。まず伝送部２１の動作から説明する。
【００３４】
伝送部２１は、伝送ネットワーク３を介して制御局１Ａ、１Ｂ及び他のリモートＩ／Ｏ局とのデータ伝送を実行する。入力データを送信する場合は、ＣＰＵ２１ｃがコモンメモリ２１ｄの中の自局からの送信エリアのデータを読出し、送信する宛先の局アドレス、自局の局アドレス、伝送フレームの種別、データの格納場所および大きさ等を含む伝送ヘッダと誤り符合を付加して伝送フレームを作成する。
【００３５】
そして、送信権を獲得した送信タイミングで送受信回路２１ａを介して伝送ネットワーク３に伝送フレームを送出する。この送信タイミングは伝送制御回路２１ｂで検出されるもので、伝送方式によってＣＳＭＡ／ＣＤ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）、トークンパッシング、およびポーリング方式など色々な方法があるが、本発明においては特にこれらの方式に制限されるものではない。
【００３６】
例えば、送信は、定期的に送信タイミングが回ってくるものを採用し、伝送フレームの宛先はグローバルアドレスを設定し、システムを構成するすべての他局において受信できる同報通信を使用する。
【００３７】
受信の動作は、ＣＰＵ２１ｃが他局から送られてきた伝送フレームを送受信回路２１ａ、伝送制御回路２１ｂを介して受信し、伝送フレームの伝送ヘッダを解釈して受信したデータをコモンメモリ２１ｄの図３で説明した所定のエリアに格納する。
【００３８】
また、この時、伝送フレームに付加されている誤り符号を確認してフレームの正常性をチェックする誤り検出処理、異常の場合は受信フレームを破棄する処理、ヘッダの内容を確認してコモンメモリ２１ｄのエリアが他の複数の送信局と重複していないかの照合処理および夫々の送信局からの伝送フレームが定期的に受信されているかをチェックする受信確認処理を夫々実行し、ＲＡＳ情報として所定のアドレスのコモンメモリ２１ｄ上に格納する。
【００３９】
さらに、ＣＰＵ２１ｃは、ＲＳ−２３２Ｃ２１ｇポートを介して、ツール２５と接続して、ツール２５を使用してリモートＩ／Ｏ局２に対する伝送パラメータやリモートＩ／Ｏ局２の送信エリアの設定および前述したＲＡＳ（Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ，Ｓｅｒｖｉｃｅａｂｉｌｉｔｙ）情報の読出しを行う。
【００４０】
次に、入出力制御部２２の動作について同じく図２を参照して説明する。入出力制御部２２は、伝送部２１のコモンメモリ２１ｄと入出力モジュール部２４間のデータの転送を実行する。
【００４１】
入出力制御部２２のＣＰＵ２２ａは、伝送部２１のコモンメモリ２１ｄから受信データを読み出し、出力モジュール２４ａ、２４ｂへデータをフィールド機器群４に出力する。
【００４２】
また、入力モジュール２４ｃ、２４ｄからの入力データを読出し、入力モジュール２４ｃ、２４ｄの入出力モジュール部２４における実装アドレスの順に伝送部２１のコモンメモリ２１ｄの送信エリアに対して先頭から順次書き込む。
【００４３】
尚、コモンメモリ２１ｄの内、データの転送に使用しない特定部分を使用して、伝送部２１のＣＰＵ２１ｃと次に示す情報を通信する。即ち、伝送部２１から入出力制御部２２に対しては、次の情報を送信する。
【００４４】
１．コモンメモリ２１ｄ上の自局の送信エリア（先頭アドレスとサイズ）
２．入出力モジュール部２４の種類、実装アドレス
３．他局の健全性を示す伝送のヘルシー信号
また、入出力制御部２２から伝送部２１に対しては、入出力モジュール部２４の夫々のモジュールのヘルシー信号を送信する。
【００４５】
これらの情報に基づいて、入出力制御部２２は制御局１Ａ，１Ｂから送信されたデータを読出し、これらのデータがビットデータかワードデータかを判別して、ビットデータであればこのデータをＯＲして出力する。ワードデータの場合は算術平均処理を実行して入出力モジュール部２４に出力する。
【００４６】
ビットデータとワードデータとの判別は、このデータの出力先のモジュールの種別によって決定する。例えば、出力モジュール２４ａがデジタル出力モジュールであればビットデータと判断し、アナログモジュールであればワードデータと判断する。
【００４７】
以上の説明では、リモートＩ／Ｏ局２の送信エリアはツール２５によって自由に設定されるが、リモートＩ／Ｏ局２の局アドレスによって、コモンメモリ２１ｄ上に一定範囲の送信エリアを自動的に割り当てるとともに、且つ、リモートＩ／Ｏ局２の送信エリアの構成をイニシャライズした時に入出力モジュール部２４の各モジュールのヘルシーチェックをした時に読み出した夫々のモジュールの実装アドレスを使用することによって、ツール２５からの送信エリアの設定を自動的に設定することもできる。
【００４８】
また、伝送部２１は、受信した他局からの伝送フレームを解釈してデータをコモンメモリ２１ｄの所定のエリアに格納するが、この際に送信元の局アドレス、送信されたデータのコモンメモリ２１ｄにおける格納アドレスとメモリサイズを記憶する。
【００４９】
したがって、データを送信する局毎に使用するコモンメモリ２１ｄのエリアは、図３で説明したようにマッピングされているので、割り当てられた送信局アドレスのエリアが重複したことを検出できる。また、重複を検出した場合は重複した伝送フレームを破棄するとともに、且つ、重複が自局のエリアであった場合には、自局からの送信を停止して他局に重複したことを異常信号として通信し、自局の運転モードをオフライン状態とする。
【００５０】
以上述べたように、本実施の形態によれば、従来はリモートＩ／Ｏ局がプログラミング機能を備えたコントローラと伝送部で構成されたものを、夫々の局毎でプログラムを製作する必要の無いリモートＩ／Ｏ局に置き換えることができる。これによって、リモートＩ／Ｏ局は、単なる設定のみで運用できるシステムとすることができるので、プログラミングに伴うエンジニアリング作業が削減される。
【００５１】
また、リモートＩ／Ｏ局の送信エリアを局アドレスで固定的に与え、入出力データの構成も実装アドレスの順に作成すれば、ツールによる設定も不要となり、さらにリモート局の作業が削減される。
【００５２】
また、送信エリアの重複も検出できるので局アドレスの誤設定によるシステム不適合も迅速に検出でき、システム立ち上げが容易になる。
【００５３】
本実施の形態では、制御局数を２、リモートＩ／Ｏ局数を３のして説明したが、本発明はこれらの台数に限定されるものでない。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によればプログラムの保守作業を削減することができ、監視制御システムの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明の実施の形態のリモートＩ／Ｏ局の構成図。
【図３】本発明の実施の形態のコモンメモリのメモリマップ。
【図４】従来のシステム構成図。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ  制御局
１ａ  コントローラ
１ｂ  伝送部
２  リモートＩ／Ｏ局
３  伝送ネットワーク
４  フィールド機器群
２１  伝送部
２１ａ  送受信回路
２１ｂ  伝送制御回路
２１ｃ  ＣＰＵ
２１ｄ  コモンメモリ
２１ｅ  局アドレススイッチ
２１ｆ４  メモリ
２１ｇ  ＲＳ２３２Ｃ
２２  入出力制御部
２２ａ  ＣＰＵ
２２ｂ  メモリ
２２ｃ  Ｉ／Ｏバスインタフェース
２１ｃ  入出力モジュール
２３  Ｉ／Ｏバス
２４  入出力モジュール部
２４ａ、２４ｂ  出力モジュール
２４ｃ、２４ｄ  入力モジュール
１０１Ａ、１０１Ｂ  制御局
１０１ａ  コントローラ
１０１ｂ  伝送部
１２０  リモートＩ／Ｏ局
１２０ａ  伝送部
１２０ｂ  コントローラ
１２０ｃ  入出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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