(57)【要約】【課題】プロセス機器からの入力データ数が非常に多いシステムや、フィールドバス接続により入出力部が独立したモジュールとして分散配置されるようなシステムにおいても、全プロセス入力が高精度な状態変化順序情報を獲得できるプロセス入出力装置を得る。【解決手段】プロセス機器３１から入力されるプロセスデータの変化を検出する状変検出回路９を設け、この状変検出回路９によって検出された変化時のプロセスデータに、計時カウンタ１５のカウント値をタイムスタンプ回路５によりタイムスタンプし、このタイムスタンプされた変化時のプロセスデータを通信メモリ４に蓄積して、通信回路３により一定周期毎に制御装置３２に送信するようにし、計時カウンタ１５をＧＰＳ１４から一定時刻毎にパルス信号を出力してリセットするようにした。【選択図】        図１
2004272403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス機器からプロセスデータが入力されるように配置され、上記プロセス機器を制御する制御装置に接続されたプロセス入出力装置において、上記プロセス機器から入力されるプロセスデータの変化を検出する状変検出回路、クロックに基づきカウントする計時カウンタ、上記状変検出回路によって検出された変化時のプロセスデータに上記計時カウンタのカウント値を関連付けるタイムスタンプ回路、及び上記タイムスタンプ回路によってカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを上記制御装置に送信する通信回路を備えたことを特徴とするプロセス入出力装置。
【請求項２】
上記計時カウンタの最大値を定める計時上限値設定レジスタを備え、上記計時カウンタのカウント値が上記計時上限値設定レジスタの値を超えた場合には、上記計時カウンタのカウント動作を禁止するようにしたことを特徴とする請求項１記載のプロセス入出力装置。
【請求項３】
上記計時カウンタのカウントするクロックの周期を設定する周期設定レジスタを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のプロセス入出力装置。
【請求項４】
衛星からの電波に基づき所定時刻毎に上記計時カウンタのリセット信号を生成するＧＰＳを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のプロセス入出力装置。
【請求項５】
上記計時カウンタは、上記制御装置により生成される時刻同期信号によりリセットされることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のプロセス入出力装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載のプロセス入出力装置が接続され、このプロセス入出力装置によって送信されるカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを受信して上記カウント値を絶対時刻に変換する制御装置、及びこの制御装置とネットワークを介して接続され、上記制御装置の受信した変化時のプロセスデータを上記絶対時刻と共に表示する表示端末装置を備えたことを特徴とする監視制御システム。
【請求項７】
請求項３記載のプロセス入出力装置が接続され、このプロセス入出力装置によって送信されるカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを受信して上記カウント値を絶対時刻に変換すると共に、上記プロセス入出力装置の周期設定レジスタへの値の設定を行う制御装置、及びこの制御装置とネットワークを介して接続され、上記上記制御装置の受信した変化時のプロセスデータを上記絶対時刻と共に表示する表示端末装置を備えたことを特徴とする監視制御システム。
【請求項８】
請求項５記載のプロセス入出力装置が複数接続され、このプロセス入出力装置によって送信されるカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを受信して上記カウント値を絶対時刻に変換すると共に、衛星からの電波に基づき所定時刻毎に上記プロセス入出力装置の計時カウンタの時刻同期信号を生成するＧＰＳを有し、上記複数のプロセス入出力装置に上記生成された時刻同期信号を送信する制御装置、及びこの制御装置とネットワークを介して接続され、上記制御装置の受信した変化時のプロセスデータを上記絶対時刻と共に表示する表示端末装置を備えたことを特徴とする監視制御システム。
【請求項９】
上記制御装置は、上記複数のプロセス入出力装置と同じキャビネットに収納されていることを特徴とする請求項８記載の監視制御システム。
【請求項１０】
請求項５記載のプロセス入出力装置が複数接続され、このプロセス入出力装置によって送信されるカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを受信して上記カウント値を絶対時刻に変換する制御装置、及びこの制御装置とネットワークを介して接続され、上記制御装置の受信した変化時のプロセスデータを上記絶対時刻と共に表示する表示端末装置を備え、上記制御装置は、衛星からの電波に基づき所定時刻毎に上記プロセス入出力装置の計時カウンタの時刻同期信号を生成する第一のＧＰＳを有し、上記制御装置と同じキャビネットに収納された上記プロセス入出力装置には、上記制御装置の第一のＧＰＳにより生成された時刻同期信号が送信され、上記キャビネットから離れた距離に配置された別のキャビネットに収納されたプロセス入出力装置には、上記別のキャビネットに設けられると共に衛星からの電波に基づき所定時刻毎に上記プロセス入出力装置の計時カウンタの時刻同期信号を生成する第二のＧＰＳにより生成された時刻同期信号が送信されることを特徴とする監視制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プロセス機器とこのプロセス機器を制御する制御装置との間に配置され、上記プロセス機器から入力されるプロセスデータを制御装置に送信するプロセス入出力装置及びこれを用いた監視制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１に示された従来の監視制御装置においては、制御装置内の入出力回路が採取したデータ入力情報から状態変化を検出し、絶対時間を計算する時計部の時刻と併せて編集してメモリに格納し、表示端末装置などに表示する状変順序情報とする。これら一連の処理は、制御装置に搭載されたマイクロプロセッサで実施される。また、各制御装置間すなわち入力データ間の時刻同期を確保するため、ラジオ標準時を受信する機構を設け、同じく制御装置上のマイクロプロセッサで時刻補正を行い、全制御装置の時刻を同期させる機能を設けている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２４４６６８号公報（第２〜３頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の監視制御装置では、入力データの状態変化検出並びに時刻との関連付け、時刻補正は、全て制御装置に搭載されているマイクロプロセッサによる処理にて実施されている。具体的には、データの入力操作を行う最初の過程で時刻を読み出し、続いて入力処理を実施、データの状変確認を実施して、読み出し時刻を編集してメモリへ格納するという方式にしていたため、入力するデータ量（接続されるプロセス機器の数）が多くなると、処理遅延により状変確認した実時刻とタイムスタンプとして使う時刻とのずれが大きくなるという問題点があった。
【０００５】
制御装置の入出力部が個々のプロセス入出力装置として物理的に分散配置されるフィールドバス接続のシステムの場合は、フィールドバス経由でデータ入力することによる処理遅延のため、タイムスタンプ時刻とデータ入力時刻のずれは更に大きくなり、順序判定のためのタイムスタンプデータとしては使えない可能性があるなどの問題があった。
さらに、データ入力処理、状変検出処理、タイムスタンプ処理（状変データと時刻データを関連付けてメモリへ格納する処理）の全ての処理が、全入力数分終了しなければ、次の処理に入ることができず、プロセス入力数の多いシステムでは、きめ細かいタイムスタンプデータ（状変順序情報）の獲得が困難であるなどの問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、プロセス機器からの入力データ数が非常に多いシステムや、フィールドバス接続により入出力部が独立したモジュールとして分散配置されるようなシステムにおいても、全プロセス入力が高精度な状態変化順序情報を獲得できるプロセス入出力装置を得ることを第一の目的とする。
また、このようなプロセス入出力装置を用いた監視制御システムを得ることを第二の目的にしている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わるプロセス入出力装置においては、プロセス機器からプロセスデータが入力されるように配置され、プロセス機器を制御する制御装置に接続されたプロセス入出力装置において、プロセス機器から入力されるプロセスデータの変化を検出する状変検出回路、クロックに基づきカウントする計時カウンタ、状変検出回路によって検出された変化時のプロセスデータに計時カウンタのカウント値を関連付けるタイムスタンプ回路、及びタイムスタンプ回路によってカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを制御装置に送信する通信回路を備えたものである。
また、この発明に係わる監視制御システムにおいては、プロセス入出力装置が接続され、このプロセス入出力装置によって送信されるカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを受信してカウント値を絶対時刻に変換する制御装置、及びこの制御装置とネットワークを介して接続され、制御装置の受信した変化時のプロセスデータを絶対時刻と共に表示する表示端末装置を備えたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
図１において、プロセス入出力装置１は、後述する（図２参照）各プロセス機器からのデータをフィールドバス２経由で、後述する制御装置に送ること、さらに、制御装置からの制御データをプロセス機器に出力することを主たる機能とする。但し、実施の形態１におけるプロセス入出力装置１は、データを入力する装置であること、入力データが変化したことを検出すると同時にその時刻をスタンプする（関連付ける）機能をもつ装置であることを前提に説明するので、データ出力機能など他のものについては説明しない。
【０００９】
次にプロセス入出力装置１の構成について説明する。
通信回路３は、フィールドバス２を制御して制御装置との間でデータ送受信を実施する。通信メモリ４は、制御装置へ送信するデータを格納する。この通信メモリ４は、ＦＩＦＯ（ファーストイン  ファーストアウト）メモリなどで構成されるものであり、タイムスタンプ制御回路７から出力される通信メモリライト信号１８にて書き込まれ、通信回路３が出力する通信メモリリード信号１７で読み出される。通信回路３は、一定周期毎に通信メモリ４に格納されているデータを制御装置に送信する。
タイムスタンプ回路５は、計時カウンタ１５の計時データとプロセス入力データ２４を合成して１データとする合成回路６、タイムスタンプ制御回路７からなるＨ／Ｗ群である。プロセス入力回路８は、プロセス機器からのデータを入力する回路である。外部から入力されたデータは、入力制御回路１１からの入力確定信号２５によりホールドされ、プロセス入力データ２４として出力される。
【００１０】
状変検出回路９は、プロセス入力データ２４が前回入力値と比べて変化があるかどうかを検出する回路である。この状変検出回路９は、前回のプロセス入力データ入力２４の値を格納する前回値レジスタ１２と、この前回値レジスタ１２に格納されている前回値データ２３とプロセス入力データ２４とを比較する比較器１０、及びプロセスデータの入力処理と状態変化検出処理を制御する入力制御回路１１からなるＨ／Ｗ群である。計時クロック生成回路１３は、発振器１６が生成するクロックを元に、計時カウントの基準パルス２０を生成する回路である。基準パルス２０の周期すなわち計時カウンタの最小単位は、システムで固有の値に決定される。これは、一般的には、０．１ミリ秒〜１秒周期である。ＧＰＳ１４は、衛星からの電波をキャッチし、一定時刻（所定時刻、例えば毎正時）に達するとカウンタリセット信号１９を出力する機能を持つものとする。計時カウンタ１５は、計時クロック生成回路１３が出力する基準パルス２０でカウントアップされるカウンタである。本カウンタ値がタイムスタンプの相対時刻として制御装置３２に送出される。
【００１１】
次に、図２について説明する。
図２は、この発明の実施の形態１による監視制御システムの構成を示す図である。
図２において、プロセス機器３１は、センサなどであり、個々にプロセス入出力装置１に直接接続される。制御装置３２は、プロセス機器３１からのデータをプロセス入出力装置１経由で収集し、プロセス計算を実施してプロセス機器３１に出力して、プラントの機械を最適な動作となるよう制御する装置である。実施の形態１では、制御装置３２にてプロセス入出力装置１からの状変順序情報を編集し、同タイムスタンプの相対時刻を絶対時刻に変換すると同時に、表示端末装置３４に送出する機能も兼ね備える。同データは、状態変化情報として絶対時間付きで表示端末装置３４上の画面に表示される。また、制御装置３２には、プロセス入出力装置１上に実装したＧＰＳ１４と同一のものが実装されており、プロセス入出力装置１と同じく、例えば毎正時に制御装置３２が有する時計（絶対時間）を補正する機能を持っているものとする。
【００１２】
次に、実施の形態１によるプロセス入出力装置の動作を説明する。
計時クロック生成回路１３は、発振器１６の発生クロックを基準に一定周期（これがプロセス機器３１からのデータ入力サンプリング周期となる）毎に基準パルス２０を出力する。この信号は、計時カウンタ１５のカウント値に１を加えるのと同時に、入力制御回路１１に入力される。入力制御回路１１は、同入力により入力確定信号２５を出力する。入力確定信号２５を受けたプロセス入力回路８は、その時点でのプロセス機器３１からの入力データをホールドして、プロセス入力データ２４に出力する。比較器１０は、プロセス入力データ２４と前回値レジスタ１２が出力する前回値データ２３を比較する。この比較結果が等しければ、状態に変化ないと判断されるので、タイムスタンプ制御回路７は何も処理しない。前回値レジスタ１２の内容をプロセス入力データ２４に書き換えた後に、次の基準パルス２０発生までプロセス入出力装置１の処理は、停止される。
【００１３】
一方、比較結果が異なる場合は、プロセス機器３１からのデータに変化が発生したと認識される。比較器１０から比較結果が異なる意の比較信号２１を受けたタイムスタンプ制御回路７は、計時カウンタ１５のカウント値とプロセス入力データ２４を合成回路６で合成したデータを通信メモリ４に書き込むための通信メモリライト信号１８を発生させる。これにより、プロセス機器３１の変化情報とその相対時間が通信メモリ４に格納されることとなる。
プロセス入出力装置１は、基準パルス２０の周期（サンプリング周期）毎に以上の動作を実施することにより、通信メモリ４内にプロセス機器３１の状変情報がタイムスタンプ付きで格納されていくことになる。
制御装置３２は、フィールドバス２を経由して自身に接続されている全プロセス入出力装置１の通信メモリ４の情報を一定周期（サンプリング周期より長い）で読み込む。これにより、全てのプロセス入出力装置１が採取したプロセス機器３１の状態変化情報並びにその発生時刻（相対時間）を入手できる。制御装置３２は、自己が持つ時計を使って、プロセス入出力装置１からの相対時間情報を絶対時間に変換する。
【００１４】
次に、時刻同期機能動作について説明する。
この機能は、プロセス入出力装置１の計時カウンタ１５並びに計時クロック生成回路１３の計時基準となる発振器１６の発振周波数がわずかながら個体差を持っているため、年月単位など長い時間を連続で計時することを考えた場合に、個々の時刻に大きな誤差を発生させるため、全ての計時回路を一定時間間隔にて同期化（時刻補正）するものである。これにより、発信器の個体差が大きく影響することなく、全ての装置の時間がほぼ同一であると考えることが可能となる。
全てのプロセス入出力装置１と制御装置３２には、衛星からの電波で時刻合わせを実施するＧＰＳ１４を搭載する。このＧＰＳ１４は、例えば正時などの一定時刻になると時刻を合わせるためのパルス信号を出力する。プロセス入出力装置１では、前記パルスをカウンタリセット信号１９として使う。このカウンタリセット信号１９のパルスを受けた計時カウンタ１５並びに計時クロック生成回路１３は、各々のカウント値を“０”にリセットする。本機構を全てのプロセス入出力装置１に搭載することにより、これらの時刻をほぼ完全に一致させることが可能になる。
【００１５】
一方、制御装置３２については、プロセス入出力装置１で採用したＧＰＳ１４を同じく搭載し、例えば正時などに発生するパルスにて自身の時計を合わせる。例えば、毎正時にパルス発生するとした場合、時計時刻を正時に合わせる（分以下を“０”にする）。これにより、制御装置３２の絶対時刻もプロセス入出力装置１の時刻と同期がとれる。
また、プロセス入出力装置１からのタイムスタンプ情報は相対時刻であり、制御装置３２で絶対時刻に変換しなければならない。前述の通り、各プロセス入出力装置１の時刻（計時カウンタ１５が出力する値）の時刻は、ＧＰＳ１４により正時などの一定間隔で同期化される。また、プロセス入出力装置１の相対時刻は、基準パルス２０の発生周期（サンプリング周期）であり、一意に決まる。例えばＧＰＳ１４による時刻同期が毎正時実施されるとすると、プロセス入出力装置１から獲得した相対時刻は、正時から基準パルス２０発生周期とカウント値（相対時刻）を積算した時間だけ経過していることになり、計算にて絶対時刻を求めることが可能となる。
【００１６】
実施の形態１によれば、上記のような構成及び回路とすることにより、全てのプロセス入出力装置１は、制御装置３２に接続されている形態に全く関与せず、ＧＰＳ１４で同期させる方式とすると共に、統一された基準時間単位でプロセス機器３１の入力の状変検出、タイムスタンプ実施をする構成としたので、各プロセス入出力装置１間の時間誤差をほとんど無くすことができる。
また、状変検出機能とタイムスタンプ機能を簡易化して、プロセス入出力装置１のＨ／Ｗとして実装したため、データ入力の基準間隔（サンプリング周期）を極限まで短くでき、精度の良い事象順序解析が可能である。
また、サンプリング周期は、制御装置３２がプロセス入出力装置１からデータを収集する時間に関与しないので、フィールドバスを使用してプロセス入出力装置１を分散配置するようなシステムでも影響がなく適用できる。
【００１７】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
図３において、１〜１３、１５〜２５は図１におけるものと同一のものである。時刻同期信号入力回路４１は、制御装置３２で生成される時刻同期信号４２を受けて、カウンタリセット信号１９を生成する。
図４は、この発明の実施の形態２による監視制御システムの構成を示す図である。
図４において、１、２、３１〜３４は図２におけるものと同一のものである。キャビネット４３は、ノイズなどから機器を守るために板金で作られたキュービクルである。キャビネット４３内に制御装置３２やプロセス入出力装置１が収められる。
【００１８】
例えば、図４に示すような制御装置３２とそれに接続されるプロセス入出力装置１が、全て同一キャビネット４３に収まるような比較的小規模なシステムの場合、制御装置３２は、自らに搭載されているＧＰＳ１４が生成する同期パルスを時刻同期信号４３経由でキャビネット４３内の全てのプロセス入出力装置１に出力できるようにする。各プロセス入出力装置１上の時刻同期信号入力回路４１は、この入力を受けて、実施の形態１で説明したＧＰＳ１４の代わりに、カウンタリセット信号１９を生成する。これにより、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００１９】
実施の形態２によれば、上記のような構成及び回路とすることにより、システム内に多数採用されるプロセス入出力装置１に比較的高価なＧＰＳ１４を搭載しなくても、実施の形態１と同一効果が得られるため、性能精度はそのままで、安価なシステムにも適用できる効果がある。
【００２０】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３による監視制御システムの構成を示す図である。
図５において、１、２、３１〜３４、４３は図４におけるものと同一のものである。
図５の構成では、１つの制御装置３２に接続されるプロセス入出力装置１が複数のキャビネット４３、４４にまたがって実装されており、さらにキャビネット間の距離が大きい場合である。
【００２１】
一般的にフィールドバス２に関しては、バス仕様にて長距離でも配線できるよう設計されているが、制御装置３２が出力する時刻同期信号４２は、長距離配線することは容易ではない。この問題を解決するため、キャビネット４３には、制御装置３２にＧＰＳ１４（第一のＧＰＳ）を設置し、距離の離れたキャビネット４４側には、同内部に外付けのＧＰＳ１４（第二のＧＰＳ）を設置して、このＧＰＳ１４より時刻同期信号４２を生成する。
【００２２】
実施の形態３によれば、距離的に離れているキャビネット間の時刻同期でも各プロセス入出力装置１にはＧＰＳ１４を実装する必要がなく、キャビネット４４で１台のみですむため、比較的安価にシステムを構成することができる。
【００２３】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
図６において、１〜２５は図１におけるものと同一のものである。周期設定レジスタ５１へのデータ書き込み並びにデータ読み出しについては、制御装置３２の指令に基づき、各プロセス入出力装置１内の通信回路３が実施する。なお、実施の形態４では、周期設定レジスタ５１への設定は、制御装置３２から実施することとしたが、フィールドバス２仕様の制約などにより制御装置３２からの設定でなく、設定スイッチなどを採用してもよい。
カウント比較器５２は、周期設定レジスタ５１の設定値と計時クロック生成回路１３のカウント値を比較し、基準パルス２０を発生する。時刻補正テーブル５３は、制御装置３２内に実装され、制御装置３２内のマイクロプロセッサにより読み書きされる。
【００２４】
次に、動作について説明する。
実施の形態１に示すプロセス入出力装置では、プロセス機器３１からの入力データのサンプリング周期を高速にでき、入力状態変化の精度を向上できるようにしたが、定常的に変化があるようなデータを大量に入力するような監視制御システムにおいてサンプリング周期を短くした場合、状変情報が通信メモリ４に大量に貯まる。フィールドバス２などの性能制約により制御装置３２からのデータ引き抜きが遅い場合、通信メモリ４のデータあふれが発生してしまう可能性がある。従って、監視制御システムでは、フィールドバス２のデータ転送能力と採取される状変情報データ量を考えて、制御装置３２に接続されるプロセス入出力装置１の台数に制限をかけなければならない。
一方、多くの監視制御システムでは、対象となるプロセス機器３１の違いにより、必要とされる時間情報の精度（サンプリング制度）は異なる。高精度に採取したい入力データと高精度が必要ない入力データとが、１つの制御装置３２に混在することが多い。前述の通り、精度を落とせば、状変情報量は少なくなるため、接続台数制限は、影響が少なくなる。実施の形態４では、このような課題を解決するためのものであり、プロセス入出力装置個々にサンプリング周期を変えることができるようにして、フィールドバス２のデータ転送能力が低い場合でも、冗長のない最適なシステム構築ができるようにしている。
【００２５】
実施の形態４の基本的な動作（状変検出処理やタイムスタンプ処理、時刻同期処理など）は、実施の形態１と同一であるため、ここでの説明は省く。
図６に示すシステムの処理が開始される前の初期動作として、制御装置３２は、システムの指示（例えば表示端末装置３４からの設定）により、時刻補正テーブル５３に、全プロセス入出力装置分の周期設定情報を順次格納する。ここで、周期設定情報は、プロセス入出力装置１がもつサンプリング周期の最速値からの倍数を設定するものとする。例えば、プロセス入出力装置１のサンプリング周期が最速１ミリ秒、システムで必要とされるサンプリング周期が１００ミリ秒の場合は、“１００”が格納される。全プロセス入出力装置分の周期データが、時刻補正テーブル５３に格納できたら、制御装置３２は、周期設定情報をフィールドバス２経由で各プロセス入出力装置１内の周期設定レジスタ５１に設定する。
【００２６】
システム動作が開始されると、計時クロック生成回路１３は発振器１６が生成する一定周期のクロックでカウントアップされる。カウント比較器５２は、計時クロック生成回路１３のカウント値と基準値を比較するが、この基準値は、サンプリング周期最速値を示すカウント値（固定値）と周期設定値との積算値となる。カウント値と基準値が一致すれば、基準パルス２０を出力して、計時カウンタ１５をカウントアップすると同時に、プロセス入力処理を開始する。これにより、サンプリング周期を、プロセス入出力装置１がもつ最速値の定数倍に延ばすことが可能である。一方、制御装置３２は、個々のプロセス入出力装置１から入力した相対時刻情報を絶対時刻に変換する際に、時刻補正テーブル５３内の該当データを読み出し、時刻補正を実施する。
【００２７】
実施の形態４によれば、上記のような構成及び回路とすることにより、プロセス入出力装置１単位にサンプリング周期を変えることができるようにしたので、精度要否に従って冗長なく最適なデータ量とすることができ、フィールドバス２のデータ転送能力が低い場合でも最適なシステム構築ができる。
【００２８】
実施の形態５．
図７は、この発明の実施の形態５によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
図７において、１〜２５は図１におけるものと同一のものである。計時上限値設定レジスタ６１が設けられている。計時カウンタ１５は、ＧＰＳ１４が生成するカウンタリセット信号１９にて一定間隔でリセットされる。このリセット間隔（ＧＰＳ１４に依存）と基準パルス発生周期から、計時カウンタ１５の最大カウント値は一意に算出でき、全プロセス入出力装置１で同じ値を採用するので、設定スイッチなどを採用してもよい。
上限値比較器６２は、計時上限値設定レジスタ６１の設定値と計時カウンタ１５のカウント値を比較するもので、カウント値が設定値より小さい場合は“１”を、大きい場合は“０”を出力する。ＡＮＤ素子６３は、上限値比較器６２からの出力が“０”の場合は、基準パルス２０を計時カウンタ１５に入力するのを抑制し、計時カウンタ１５のカウントアップを禁止する。
【００２９】
次に、動作について説明する。
実施の形態１に示すシステムでは、全プロセス入出力装置１上のＧＰＳ１４が一定周期に計時カウンタ１５をリセットする（“０”にする）ことで、時刻同期を行うものとした。例えば、計時カウンタ１５のカウントが、ＧＰＳ１４で補正される実時間より若干遅れる場合は、カウンタリセットによる補正が、時刻を進める方向になるため問題ないが、計時カウンタ１５のカウントが、実時間より進んでいる場合は、カウンタリセットによる補正にて時刻が逆に戻されてしまう結果になる。この場合、補正がかかった近辺のタイムスタンプは、実際の発生事象を逆転させるように添付されるため、制御装置３２で時系列に編集した後は、実際の入力順序とは逆の順序を示す可能性がある。
実施の形態５では、このような課題を解決するためのものであり、計時カウンタ１５のカウントが、実時間より進んでいる場合でも、事象の逆転を発生させないようにしている。
【００３０】
実施の形態５の基本的な動作（状変検出処理やタイムスタンプ処理、時刻同期処理など）は、実施の形態１と同一であるため、ここでの説明は省く。プロセス入出力装置１が持つ相対時刻の補正は、実施の形態１にて示されるとおり、ＧＰＳ１４が発生するカウンタリセット信号１９にて計時カウンタ１５を“０”にすることによって行われる。計時クロック１５は、リセット後、計時クロック生成回路１３が生成する基準パルス２０に従って、次にＧＰＳ１４よりリセット発生するため、１づつ加算していく。
【００３１】
計時上限値設定レジスタ６１には、ＧＰＳ１４が生成するリセット間隔と基準パルス発生周期から算出される計時カウンタ１５の算出上の最大カウント値が設定されている。実際には、発振器１６の周波数誤差（ごくわずか）により、計時カウンタの最大値は、計時上限値設定レジスタ６１の値に比べて上下する。上限値比較器６２は、計時上限値設定レジスタ６１の設定値と計時カウンタ１５のカウント値を比較し、カウント値が設定値より小さい場合は“１”を出力するので、ＡＮＤ素子６３による抑制が発生せず、計時カウンタは実施の形態１と同様の動きを行う。
一方、カウント値は、設定値より大きくなった場合に、上限値比較器６２が“０”を出力するため、ＡＮＤ素子６３は、基準パルス２０を計時カウンタ１５に入力するのを抑制し、計時カウンタ１５のカウントアップを禁止する。これにより、計時カウンタ１５のカウント値は、算出上の最大値を超えることないので、時刻補正による逆転現象は発生しない。
【００３２】
なお、実施の形態５では、計時カウンタ１５の値が算術上の最大値を超える場合に、計時カウンタ１５のカウントのみを抑制したため、入力処理や状変検出、タイムスタンプ処理は、通常通り実施されるので、同じ時刻のタイムスタンプが複数事象発生する。これを回避するため、ＡＮＤ素子６３の抑制を入力回路１１への起動信号にかけても良い。これにより、計時カウンタ１５の値が算術上の最大値を超える期間は、プロセス入出力装置１の処理がなされないため、同じ時刻のデータが複数発生することはない。
【００３３】
実施の形態５によれば、上記のような構成及び回路とすることにより、時刻補正による逆転現象を回避したので、より精度の良い情報を獲得できる。
【００３４】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
プロセス機器からプロセスデータが入力されるように配置され、プロセス機器を制御する制御装置に接続されたプロセス入出力装置において、プロセス機器から入力されるプロセスデータの変化を検出する状変検出回路、クロックに基づきカウントする計時カウンタ、状変検出回路によって検出された変化時のプロセスデータに計時カウンタのカウント値を関連付けるタイムスタンプ回路、及びタイムスタンプ回路によってカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを制御装置に送信する通信回路を備えたので、プロセス入出力装置に状変検出回路とタイムスタンプ回路を実装したため、プロセスデータ入力の基準間隔を短くすることができ、制御装置で、精度のよい事象順序解析を行うことができる。
【００３５】
また、プロセス入出力装置が接続され、このプロセス入出力装置によって送信されるカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを受信してカウント値を絶対時刻に変換する制御装置、及びこの制御装置とネットワークを介して接続され、制御装置の受信した変化時のプロセスデータを絶対時刻と共に表示する表示端末装置を備えたので、プロセスデータ入力の基準間隔を短くすることができ、精度のよい事象順序解析を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による監視制御システムの構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態２による監視制御システムの構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３による監視制御システムの構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態４によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態５によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  プロセス入出力装置、２  フィールドバス、３  通信回路、
４  通信メモリ、５  タイムスタンプ回路、６  合成回路、
７  タイムスタンプ制御回路、８  プロセス入力回路、９  状変検出回路、
１０  比較器、１１  入力制御回路、１２  前回値レジスタ、
１３  計時クロック生成回路、１４  ＧＰＳ、１５  計時カウンタ、
１６  発振器、１７  通信メモリリード信号、１８  通信メモリライト信号、
１９  カウンタリセット信号、２０  基準パルス、２１  比較信号、
２３  前回値データ、２４  プロセス入力データ、２５  入力確定信号、
３１  プロセス機器、３２  制御装置、３３  制御バス、３４  表示端末、
４１  時刻同期信号入力回路、４２  時刻同期信号、４３  キャビネット、
５１  周期設定レジスタ、５２  カウント比較器、５３  時刻補正テーブル、
６１  計時上限値設定レジスタ、６２  上限値比較器、６３  ＡＮＤ素子。
【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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【図７】
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