(57)【要約】  【課題】  プロセス制御用のプログラム作成・変更時に省力化を図り、効率的な運用を可能とする。  【解決手段】  手書き又はＣＡＤシステムで作成された系統図をスキャナにセットし、その系統図の画像データを取得する（Ｓ２）。この画像データに基づいて、系統図に含まれる演算セル、結合要素等の構成要素を抽出し（Ｓ３）、その中で演算や処理を担うソフトセルの内容を解析し（Ｓ４）、さらに結合要素を解析して各ソフトセル同士の結合状態を把握する（Ｓ５）。その後に、保守ツールに特有のデータ形式として、セル番号の順序で以て各セル毎にその内容と結合状態とを記述したデータテーブルを作成し、これを記憶させる（Ｓ６、Ｓ７）。これによって、保守ツールの入力部の操作による図面入力の手間が省け、プログラム設計が効率的に行える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス制御システムを統括的に制御する制御装置における演算制御のためのプログラムを作成又は変更するプログラム作成支援装置であって、
a)信号の入力元、出力先、演算の種類等を含む信号の処理の流れを表現するために既定の形式に則った構成要素の組み合わせで記述された系統図（又はこれに相当する図）を画像データとして読み取るための画像読み取り手段と、
b)前記系統図に対して取得された画像データに含まれる構成要素を抽出するとともに抽出された各構成要素の内容を解析し、前記プログラムとして利用可能であるように、各構成要素毎に整理した所定のデータ形式に変換するデータ変換手段と、
を備えることを特徴とするプログラム作成支援装置。
【請求項２】
前記データ変換手段は、同一機能を有しながら異なる表現形式を持つ構成要素を対応付ける変換機能を備えることを特徴とする請求項１に記載のプログラム作成支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラント等の監視／制御を行うプロセス制御システムを稼働させるための制御プログラムを作成したり修正・変更したりする際に用いられるプログラム作成支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場や発電設備、プラント等の制御／監視システムにおいて、コントローラ（制御装置）は制御対象からの各種の入力信号を受けて所定の制御演算を実行し、その演算結果に基づく制御信号を制御対象へと出力する。こうした制御装置には例えばセルと呼ばれるプログラム格納領域が設けられており、ここに演算の名称、入力信号の総合情報、パラメータ等を登録しておき、このセルの番号順に登録されたプログラムを実行することで各種の演算処理を実行するようにしている。この制御装置における処理内容を変更する際には、セル内のプログラムを書き換える必要があり、そのために専用のプログラム作成支援装置が利用されている。例えば非特許文献１には、保守ツールと名付けられたプログラム作成支援装置が開示されている。この保守ツールの実体は汎用のパーソナルコンピュータ（又はワークステーション）であって、コンピュータに所定のソフトウエアをインストールすることで、プログラム作成支援機能を始めとする保守ツールとしての各種機能を達成する。
【０００３】
従来、こうした保守ツールにおいてプログラム作成を行う場合には、そのプログラム作成支援装置に付設された入力部をオペレータが操作しながら処理の流れを示す系統図を作図するようにしている（例えば特許文献１など参照）。すなわち、保守ツールを用いてユーザがプログラムの作成や変更を行う手順としては、まず他のＣＡＤ装置を利用して或いは手書きにより、処理の流れを示す系統図等の下書き図面を作成する。その後、保守ツール上でオペレータがその下書き図面を見ながら、所定の入力操作により系統図等を作画する。こうして入力した図面データに基づいて、例えばコンパイルを行うことによってプログラムデータを生成する。
【０００４】
従来のこの種の装置では、上記のような手順を踏む必要があるため、プログラムの追加、変更などの作業を行うには保守ツール上での作図作業に或る程度習熟しているか、或いは習熟しているオペレータが居る必要があった。また、そもそも、手書きやＣＡＤにより図面を作成した上で、さらに保守ツールで作図作業を行うのは二度手間であり、作業効率がよくなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１２４１１５号公報
【非特許文献１】「総合計装システム  保守ツールMCD2000」，[online]，島津システムソリューションズ株式会社，平成１５年１１月１０日検索，インターネット<ＵＲＬ：  http://www.shimadzu.co.jp/sss/products/process/jmcd20.html>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、プロセス制御等の計装システム用の制御装置であって、プログラムの新規作成、変更などを効率よく行うことができるプログラム作成支援装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために成された本発明は、プロセス制御システムを統括的に制御する制御装置における演算制御のためのプログラムを作成又は変更するプログラム作成支援装置であって、
a)信号の入力元、出力先、演算の種類等を含む信号の処理の流れを表現するために既定の形式に則った構成要素の組み合わせで記述された系統図（又はこれに相当する図）を画像データとして読み取るための画像読み取り手段と、
b)前記系統図に対して取得された画像データに含まれる構成要素を抽出するとともに抽出された各構成要素の内容を解析し、前記プログラムとして利用可能であるように、各構成要素毎に整理した所定のデータ形式に変換するデータ変換手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００８】
本発明に係るプログラム作成支援装置では、例えばユーザが手書きで作成したり他の一般的なＣＡＤを利用して作成したりした系統図を画像読み取り手段にセットして読み取り動作を行うことにより、その画像データに基づいて自動的に、つまりオペレータ等が正式な作図作業を行うことなく、演算制御のためのプログラムとして利用可能であるような、各構成要素毎に整理した所定のデータ形式に変換されたデータが得られる。
【発明の効果】
【０００９】
したがって、本発明に係るプログラム作成支援装置によれば、当該装置以外の装置や手書きにより下書きとして作成した図面をそのまま利用してプログラムデータを作成することができ、その下書きを見ながら図面の入力作業を行う必要がなくなる。そのため、図面作成作業が二度手間になることを回避でき、作業効率が大幅に向上するとともに、図面入力作業に習熟していない者でもプログラム作成作業に従事することができる。
【００１０】
また、好ましくは、前記データ変換手段は、同一機能を有しながら異なる表現形式を持つ構成要素を対応付ける変換機能を備える構成とするとよい。これによれば、例えば異なる機種或いは異なる製造元（メーカ）のプロセス制御システム用に設計された既存の系統図を容易に利用することが可能となる。それによって、プログラムの作成や変更をより効率よく行うことができるとともに、例えばプロセス制御システムの更新の際にもプログラムの移行をスムーズに進めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施例であるプログラム作成支援装置を備えるプロセス制御システムについて、図面を参照して説明する。図１はこのプロセス制御システムの要部の概略構成図である。ここではプログラム作成支援装置は保守ツール１と呼ばれる装置に機能的に含まれる。つまり、保守ツール１は本発明に係る装置が達成するプログラム作成支援機能を複数の機能の１つとして備えるものである。
【００１２】
この保守ツール１の実体はコンピュータであって、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ等を含む本体部１１、液晶モニタ等である表示部１２、キーボードやポインティングデバイス（マウスなど）である入力部１３、及びスキャナ（画像読み取り手段）１４、等から構成される。この保守ツール１はＬＡＮ等のネットワーク回線３を介して制御装置２に接続され、制御装置２が備える通信ユニット２１を介して相互に通信が可能となっている。制御装置２はこの通信ユニット２１以外に、演算ユニット２２、アナログ入力モジュール２３、アナログ出力モジュール２４、デジタル入力モジュール２５、デジタル出力モジュール２６等の各種ユニット又はモジュールを備えており、これら入出力モジュール２３〜２６を介してプロセスを監視するための各種計器やバルブ等の制御対象物に接続されている。
【００１３】
演算ユニット２２は各種演算処理を実行するためにＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＤＳＰ等を備え、例えば電気的に書き換え可能なＲＯＭが演算処理用のプログラムデータを記憶しておく記憶部となっている。この記憶部内のプログラムデータはネットワーク回線３を介して保守ツール１によって書き換えが可能である。すなわち、このプロセス制御システムにおいて制御内容を変更したい場合には、保守ツール１つまりプログラム作成支援装置を利用して新たにプログラムデータを作成し、これを制御装置２へと転送して演算ユニット２２の記憶部のデータを書き換える。
【００１４】
次に、保守ツール１におけるプログラムデータの作成手順について、図２のフローチャートに従って説明する。
【００１５】
まず、ユーザは下書きの段階では他のＣＡＤシステムを用いたり手書きによったりして系統図（下書き）を作成する（ステップＳ１）。その系統図は手書きの場合には紙に描かれるし、ＣＡＤシステムの場合にはプリンタを通して紙に出力されるが、いずれにしても紙の上に表現された図面４となる。オペレータはこうして作成された図面４をスキャナ１４にセットし、入力部１３で図面の読み取り指示を行う。これによってスキャナ１４が作動し、図面４は画像データとして読み取られ、取得された画像データは本体部１１のハードディスク又はＲＡＭに一旦格納される（ステップＳ２）。
【００１６】
いま、図３に示すようなごく簡単な系統図を処理する場合を一例として考える。ここで、この系統図について説明しておく。図面内で左側の箱状の要素はソフトセル５０を示し、その上段５０ａが処理名（この例では「ＳＧ」）、下段５０ｂがセル番号（この例では「0125」）を表す。また、このソフトセル５０から右方に延伸する矢印の先端にある要素がアナログ信号出力セル５１を示し、その上段５１ａがセル番号（この例では「0126」）、枠外の右下の英数字（この例では「BAO0001」）５１ｂはアナログ信号出力の１番目のアドレスの信号出力であることを表す。また、上記の右向きの矢印５２は両者が矢印で示される方向に結合していることを意味する結合要素である。ソフトセルの具体例としては、四則演算を行う演算セル、一次遅れセル、分岐処理セル、関数セル、信号発生セル、ＰＩＤセル、切替えセルなどがある。
【００１７】
上述したように図面４の画像データが格納されると、本体部１１においては、画像データの解析処理が実行される。すなわち、まず画像データに基づいてその形状の特徴からセルや結合要素等の構成要素を抽出する（ステップＳ３）。図３の例では、画像データについて、１個の演算セル（ソフトセル）、１個の結合要素（矢印）、及び１個のアナログ出力セル（アナログ信号出力）が存在することを検出する。こうして各構成要素に分解した後に、次に各セル毎に内容を解析する（ステップＳ４）。すなわち、演算・処理の種類、セル番号、セルへの入出力内容、アナログ入力、アナログ出力、アドレスなどを決定する。上記例では、セル番号125がＳＧという演算であり、セル番号126がアナログ信号出力（BAO0001）であることを認識する。こうして各セルの解析が終了すると、さらに各セルの結合状況を解析する（ステップＳ５）。すなわち、結合要素の矢印の方向、セルのどの入出力パラメータに対応するか、どのセル同士を結合しているのか、という情報を解析する。ここではセル番号125からセル番号126に向かう結合要素が存在することが検出される。
【００１８】
上記ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５の処理によって、セルの内容と結合状況とが図面情報として取得できる。その後に、これらの情報を集約・整理し、この保守ツール１に特有なデータ形式に変換する（ステップＳ６）。ここでは、図４に示すように、セル番号の順序で以て、セル単位でその演算・処理内容と他のセルとの結合状態等を記述したテーブル形式のデータに変換する。このデータ形式は、オペレータが保守ツール１の入力部１３を操作しながら表示部１２の画面上で系統図を作成してゆく場合に、その系統図に対応した図面データとしてハードディスクに格納されるデータと同じものである。したがって、このデータに基づいて系統図を再構成し、これを表示部１２の画面上に表示するといったことも可能である。
【００１９】
こうして取得されたデータは、まとめてデータファイル又はデータベースとしてハードディスクに格納される（ステップＳ７）。制御装置２の演算ユニット２２がこうしたデータのコンパイル機能を内蔵している場合には、上記データをそのまま演算ユニット２２に転送し、その記憶部に保存されているプログラムデータを書き換えればよい。一方、演算ユニット２２がデータのコンパイル機能を内蔵していない場合には、保守ツール１にプログラムデータのコンパイル機能を内蔵し、ここでコンパイルして変換したプログラムデータを演算ユニット２２に転送し、記憶部に保存されているデータを書き換えればよい。
【００２０】
なお、上述したような系統図の様式は必ずしも統一されているわけではなく、例えばプロセス制御システムのメーカ毎に異なるものもある。しかしながら、その場合であっても、ソフトセル、結合要素等の構成要素を組み合わせて系統図を構成することは殆ど共通であって、異なるのは例えばソフトセルの表現形式等である。そこで、同一機能であって異なる表現形式のソフトセル等の変換対応プログラムを予め用意しておくことは、それほど困難ではない。こうした変換対応プログラムを利用すれば、例えば他の機種（又は他のメーカ）のプロセス制御システム用に作成された既存の系統図を流用して、プログラムを作成することが容易に行える。これによって、既存の系統図が無駄にならず、プログラムの設計を効率的に行うことができる。
【００２１】
また、前述したようにセルや結合要素等の構成要素を抽出する際、或いは、各セル毎に内容を解析する際に、この系統図で使用することが想定されていないセルが検出された場合には、例えば次のように処理することができる。
［方法１］そのセルは存在しないものとみなし、そのセルに対する入出力も存在しないものとして取り扱う。
［方法２］そのセルは「未知の演算」のセルと定義して他のセルと同様に変換を行い、その取り扱いについては実際に作図を行う際にユーザ（オペレータ）が入力設定するものとする。例えば「未知の演算」を新たな機能の演算としてデータベースに登録し、次回の変換からはその演算も既存の演算と同様にデータ変換に利用出来るようにする。この方法によれば、データ変換に利用するデータベースを逐次充実させることができるので、データ変換可能な系統図の範囲が広がり、ユーザにとっては非常に便利である。
【００２２】
上記実施例では保守ツール１を制御装置２と別体として説明したが、こうした保守ツールの機能を制御装置自体やオペレータコンソールなどの他の装置に組み込むことも可能である。またそれ以外にも、本発明の趣旨の範囲で適宜、変形、修正、追加を行っても本願発明に包含されることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例によるプログラム作成支援装置を含むプロセス制御システムの概略構成図。
【図２】プログラム作成時の作業／処理手順を示すフローチャート。
【図３】スキャナで読み込む系統図の一例を示す図。
【図４】図３に示す系統図に基づいて保守ツールで作成されるデータの一例を示す図。
【符号の説明】
【００２４】
１…保守ツール
１１…本体部
１２…表示部
１３…入力部
１４…スキャナ
２…制御装置
２１…通信ユニット
２２…演算ユニット
３…ネットワーク回線
４…図面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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