(57)【要約】【課題】  フィールドネットワーク上に接続された全てのプログラマブルコントローラからフィールドネットワーク上の出力ユニットに対し、制御出力を可能とするプラント監視制御システムを得る。【解決手段】  プログラマブルコントローラ（スレーブ局）２、３は、自局のスレーブ局内出力用バッファに書き込まれた制御出力データをプログラマブルコントローラ（マスタ局）１に送信し、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１は、プログラマブルコントローラ（スレーブ局）２、３に対応するエリアを有するマスタ局内入力用バッファで送信された制御出力データを受信し、マスタ局内入力用バッファから出力ユニット４、５に対応するエリアを有するマスタ局内出力用バッファに制御出力データを転送し、マスタ局内出力用バッファから制御出力データを出力ユニット４、５に出力する。【選択図】図１
2005056141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィールドネットワークに接続された複数のプログラマブルコントローラを有し、上記フィールドネットワークに接続された監視制御機器を上記プログラマブルコントローラにより監視及び制御するプラント監視制御システムにおいて、監視制御機器の制御出力を行うマスタ局を形成する第一のプログラマブルコントローラ、この第一のプログラマブルコントローラに上記フィールドネットワークを介して接続され、スレーブ局を形成する第二のプログラマブルコントローラ、及び上記フィールドネットワークに接続され、それぞれ上記第一のプログラマブルコントローラからの制御出力を受けて上記監視制御機器に動作指令を出力する複数の出力ユニットを備え、上記第二のプログラマブルコントローラは、上記出力ユニットへの制御出力データを書き込む第二の出力バッファを有し、上記第二の出力バッファに書き込まれた制御出力データを上記第一のプログラマブルコントローラに送信するように構成され、上記第一のプログラマブルコントローラは、上記第二のプログラマブルコントローラに対応するエリアを有し、上記第二のプログラマブルコントローラから受信した制御出力データが上記エリアに書き込まれる入力バッファと、上記出力ユニットに対応するエリアを有する第一の出力バッファとにより構成され、上記入力バッファに書き込まれた上記出力ユニットに対する制御出力データを上記第一の出力バッファの上記出力ユニットに対応したエリアに転送し、上記転送されたエリアの制御出力データを上記出力ユニットに出力することを特徴とするプラント監視制御システム。
【請求項２】
上記第一のプログラマブルコントローラは、上記第二のプログラマブルコントローラが上記出力ユニットに制御出力を行う場合の可否を定めた制御出力可否情報テーブルを有し、上記制御出力可否情報テーブルに基づき、制御出力可の場合のみ、上記第二のプログラマブルコントローラから受信した上記出力ユニットへの制御出力データの出力を行うことを特徴とする請求項１記載のプラント監視制御システム。
【請求項３】
上記第一のプログラマブルコントローラは、上記第二のプログラマブルコントローラの状態を定周期で監視し、ダウンしている上記第二のプログラマブルコントローラから受信した上記出力ユニットへの制御出力データを破棄することを特徴とする請求項１または請求項２記載のプラント監視制御システム。
【請求項４】
上記第一のプログラマブルコントローラは、上記ダウンしている第二のプログラマブルコントローラが復帰した場合には、上記入力バッファの上記復帰した第二のプログラマブルコントローラに対応するエリアに書き込まれた制御出力データを一定時間後に上記第一の出力バッファに転送することを特徴とする請求項３記載のプラント監視制御システム。
【請求項５】
上記入力バッファには、上記出力ユニットが撤去された場合に所定のコードが書込まれ、上記入力バッファに書込まれた所定のコードに基づき、上記第一の出力バッファの上記撤去された出力ユニットに対応するエリアに上記入力バッファからの制御出力が書き込まれないようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のプラント監視制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フィールドネットワーク上に接続されたプログラマブルコントローラにより、監視制御機器の監視制御を行うプラント監視制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のフィールドネットワークを用いて、プログラマブルコントローラからプラントを制御するプラント監視制御システムでは、複数台設置されたプログラマブルコントローラの内、一台のプログラマブルコントローラ（マスタ局）によりフィールドネットワーク上のデータが管理され、プラントへの制御出力指令は、このプログラマブルコントローラ（マスタ局）からのみ制御出力が可能であり、プログラマブルコントローラ（マスタ局）から出力ユニットに制御出力が行われ、出力ユニットからプラントに動作指令を通知するようになっていた。
例えば、特許文献１は、従来のバス接続されたマスタ入出力制御装置及びスレーブ入出力制御装置を有するデータ転送方式を示すもので、出力ユニットに対する制御出力は、マスタ入出力制御装置からのみ可能であり、スレーブ入出力装置については、マスタ入出力装置との間でデータ転送を行うのみであった。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５７−１２５４２６号公報（第２〜４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のフィールドネットワークにおける制御方式では、フィールドネットワーク上に接続される出力ユニットへの制御は、プログラマブルコントローラ（マスタ局）からのみ制御が可能であり、プログラマブルコントローラ（スレーブ局）からは、フィールドネットワーク上に接続される入力ユニットからの監視のみが可能であり、スレーブ局から出力ユニットへの制御出力は不可であった。
【０００５】
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、フィールドネットワーク上に接続された全てのプログラマブルコントローラからフィールドネットワーク上の出力ユニットに対し、制御出力を可能とするプラント監視制御システムを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わるプラント監視制御システムにおいては、フィールドネットワークに接続された複数のプログラマブルコントローラを有し、フィールドネットワークに接続された監視制御機器をプログラマブルコントローラにより監視及び制御するプラント監視制御システムにおいて、監視制御機器の制御出力を行うマスタ局を形成する第一のプログラマブルコントローラ、この第一のプログラマブルコントローラにフィールドネットワークを介して接続され、スレーブ局を形成する第二のプログラマブルコントローラ、及びフィールドネットワークに接続され、それぞれ第一のプログラマブルコントローラからの制御出力を受けて監視制御機器に動作指令を出力する複数の出力ユニットを備え、第二のプログラマブルコントローラは、出力ユニットへの制御出力データを書き込む第二の出力バッファを有し、第二の出力バッファに書き込まれた制御出力データを第一のプログラマブルコントローラに送信するように構成され、第一のプログラマブルコントローラは、第二のプログラマブルコントローラに対応するエリアを有し、第二のプログラマブルコントローラから受信した制御出力データがエリアに書き込まれる入力バッファと、出力ユニットに対応するエリアを有する第一の出力バッファとにより構成され、入力バッファに書き込まれた出力ユニットに対する制御出力データを第一の出力バッファの出力ユニットに対応したエリアに転送し、転送されたエリアの制御出力データを出力ユニットに出力するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、以上説明したように、フィールドネットワークに接続された複数のプログラマブルコントローラを有し、フィールドネットワークに接続された監視制御機器をプログラマブルコントローラにより監視及び制御するプラント監視制御システムにおいて、監視制御機器の制御出力を行うマスタ局を形成する第一のプログラマブルコントローラ、この第一のプログラマブルコントローラにフィールドネットワークを介して接続され、スレーブ局を形成する第二のプログラマブルコントローラ、及びフィールドネットワークに接続され、それぞれ第一のプログラマブルコントローラからの制御出力を受けて監視制御機器に動作指令を出力する複数の出力ユニットを備え、第二のプログラマブルコントローラは、出力ユニットへの制御出力データを書き込む第二の出力バッファを有し、第二の出力バッファに書き込まれた制御出力データを第一のプログラマブルコントローラに送信するように構成され、第一のプログラマブルコントローラは、第二のプログラマブルコントローラに対応するエリアを有し、第二のプログラマブルコントローラから受信した制御出力データがエリアに書き込まれる入力バッファと、出力ユニットに対応するエリアを有する第一の出力バッファとにより構成され、入力バッファに書き込まれた出力ユニットに対する制御出力データを第一の出力バッファの出力ユニットに対応したエリアに転送し、転送されたエリアの制御出力データを出力ユニットに出力するので、フィールドネットワーク上の全てのプログラマブルコントローラからフィールドネットワーク上の出力ユニットに対し、制御出力を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１によるプラント監視制御システムにおけるフィールドネットワーク上の制御方式を示す概念図である。
図１において、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１（第一のプログラマブルコントローラ）は、フィールドネットワーク６上に１台接続され、プログラマブルコントローラ（スレーブ局）２、３（第二のプログラマブルコントローラ）は、フィールドネットワーク６上に複数台接続される。プログラマブルコントローラ（スレーブ局）２、３からのフィールドネットワーク６上の出力ユニットに対する制御出力要求は、フィールドネットワーク６を通じて、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１内に設けられた入力用バッファメモリに書き込まれる。プログラマブルコントローラ（マスタ局）１では、入力用バッファに書き込まれたプログラマブルコントローラ（スレーブ局）２、３に該当する出力ユニット４、５への出力データを読込み、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１内に設けられた出力用バッファの該当する出力ユニット４、５のエリアにコピーする。コピーされた出力データが、出力ユニット４、５へ書き込まれる。出力ユニット４、５から監視制御機器７には制御出力に対応した動作指令が出力される。このように、出力ユニット４、５には、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１から、及びプログラマブルコントローラ（マスタ局）１及びプログラマブルコントローラ（スレーブ局）２、３から制御出力される。
【０００９】
図２は、この発明の実施の形態１によるプラント監視制御システムにおける処理ブロックを示す図である。
図２において、１〜５、７は図１におけるものと同一のものである。プログラマブルコントローラ（マスタ局）１は、マスタ局内入力用バッファ１ａ（入力バッファ）とマスタ局内出力用バッファ１ｂ（第一の出力バッファ）を有し、プログラマブルコントローラ（スレーブ）局２、３は、それぞれスレーブ局出力用バッファ２ｂ、３ｂ（第二の出力バッファ）を有している。
【００１０】
次に、動作について図２で説明する。
フィールドネットワーク６上の各プログラマブルコントローラ（スレーブ）局２、３からの制御出力要求は、各スレーブ局内出力用バッファ２ａ、３ａの自局エリアに、制御出力先の出力ユニット局番と、出力データ（ＯＮ／ＯＦＦ情報）がセットされる。セットされた出力データは、フィールドネットワーク６を通じて、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１のマスタ局内入力用バッファ１ａにセットされる。プログラマブルコントローラ（マスタ局）１にてマスタ局内入力用バッファ１ａにセットされたプログラマブルコントローラ（スレーブ局）に該当するエリアを読込み、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１のマスタ局内出力用バッファ１ｂの出力ユニットに該当するエリアにコピーされ、コピーされた出力ユニットへのデータが出力ユニット４、５に書き込まれる。これにより、各プログラマブルコントローラ（スレーブ）局２、３からの制御出力が、出力ユニットから動作指令として監視制御機器７に出力される。
【００１１】
実施の形態１によれば、フィールドネットワーク上のプログラマブルコントローラ（スレーブ局）からも監視制御機器に制御出力を行うことができる。
【００１２】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２によるプラント監視制御システムにおけるフィールドネットワーク上の制御方式を示す概念図である。
図３において、１〜７は図１におけるものと同一のものである。
【００１３】
実施の形態１では、フィールドネットワーク６上のプログラマブルコントローラ（スレーブ局）２、３から出力ユニット４、５に対して制御出力が行えるが、複数のプログラマブルコントローラ（スレーブ局）２、３から同一出力ユニット４、５の同一ビットに対して同時出力を行った場合、出力を行ったタイミングにより出力情報がチャタリング（ＯＮ→ＯＦＦ→ＯＮ）を起こす可能性がある。この状態を回避させるため、図３に示すように、各プログラマブルコントローラ（スレーブ局）毎に各出力ユニットのビット単位で制御出力可否情報をテーブル化した制御出力可否情報テーブルを、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１に持たせる。
この制御出力可否情報テーブルへは、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１の初期処理ソフトウエアにて、プログラマブルコントローラ（スレーブ局）毎に、出力ユニットの台数分、出力可（１）、出力不可（０）をセットする。この初期処理ソフトウエアは、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１の動作時の初回１回のみ実行されるものである。
【００１４】
プログラマブルコントローラ（マスタ局）１では、プログラマブルコントローラ（スレーブ局）２、３から出力ユニット４、５への制御出力要求があった場合、制御出力可否情報テーブルをチェックし、要求元プログラマブルコントローラ（スレーブ局）２、３の出力ユニット４、５への制御が否であった場合、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１のマスタ局内出力用バッファ１ｂの出力ユニットエリアへのコピー処理は行わず、要求データを破棄することにより、同一出力ユニット４、５への同時出力を回避することができる。図３の場合、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１は、プログラマブルコントローラ（スレーブ局）２からの制御出力要求に関しては、出力ユニット５のみが出力対象となり（出力ユニット４への書き込み不可）、プログラマブルコントローラ（スレーブ局）３からの制御出力要求に関しては、出力ユニット４のみが出力対象となる（出力ユニット５への書き込み不可）。
【００１５】
実施の形態２によれば、プログラマブルコントローラ（マスタ局）内に、プログラマブルコントローラ（スレーブ局）毎の出力ユニットへの制御出力可否を規定した制御出力可否情報テーブルを設けることにより、同一出力ユニットへの同時出力を回避することができる。
【００１６】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３によるプラント監視制御システムにおけるフィールドネットワーク上の制御方式を示す概念図である。
図４のおいて、１〜７は、図１におけるものと同一のものである。プログラマブルコントローラ（マスタ局）１には、マスタ局内バッファメモリ１ｃが設けられ、この中にはフィールドネットワーク６に接続された各プログラマブルコントローラ（スレーブ局）の状態が格納されるエリアがある。このエリアは、ビット単位で各プログラマブルコントローラ（スレーブ局）の状態を監視しており、全部で６４ビット存在する。ビット０は、１番目のプログラマブルコントローラ（スレーブ局）２の状態が格納され、ビット６３は、６４番目のプログラマブルコントローラ（スレーブ局）の状態が格納される。そして、各ビットは、ビットＯＮでダウン状態、ビットＯＦＦで正常状態を示している。
【００１７】
実施の形態１、２では、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１では、プログラマブルコントローラ（スレーブ局）２、３の生存チェックを行っていないため、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１では、ダウン中のプログラマブルコントローラ（スレーブ局）２の制御出力データをプログラマブルコントローラ（マスタ局）１のマスタ局内入力用バッファ１ａより読み込んで、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１のマスタ局内出力用バッファ１ｂの出力ユニット４、５の該当するエリアにコピーを行ってしまう。このため、出力ユニット４、５に対し、嘘のデータを書き込む可能性がある。
この状態を回避させるため、図４に示すようにプログラマブルコントローラ（マスタ局）１にて、フィールドネットワーク６上に接続される各プログラマブルコントローラ（スレーブ局）２、３の状態を、マスタ局内バッファメモリ１ｃ内のプログラマブルコントローラ（スレーブ局）の状態を表すエリアを定周期で監視し、ビットがＯＮのプログラマブルコントローラ（スレーブ局）を異常（ダウン）と判断する。
ダウンしているプログラマブルコントローラ（スレーブ局）２からの制御出力要求情報を破棄することにより、出力ユニット４、５に対し、嘘のデータを書き込むことを回避する。
【００１８】
実施の形態３によれば、プログラマブルコントローラ（マスタ局）にて、フィールドネットワーク上に接続される各プログラマブルコントローラ（スレーブ局）の状態を定周期で監視するようにしたので、ダウンしているプログラマブルコントローラ（スレーブ局）から誤ったデータを出力ユニットに書き込むことを回避することができる。
【００１９】
実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４によるプラント監視制御システムにおけるフィールドネットワーク上の制御方式を示す概念図である。
図５において、１〜７、１ａ、１ｂは、図１及び図２におけるものと同一のものである。プログラマブルコントローラ（マスタ局）１には、タイマ８が設けられている。
【００２０】
実施の形態３で異常となったプログラマブルコントローラ（スレーブ局）２が復帰した場合、フィールドネットワーク６の性能により、復帰したプログラマブルコントローラ（スレーブ局）２のスレーブ局内出力用バッファのデータがプログラマブルコントローラ（マスタ局）１に伝達されるまで、一定時間を要する。プログラマブルコントローラ（マスタ局１）にて一定時間経過前にプログラマブルコントローラ（マスタ局）１がマスタ局内入力用バッファ１ａのプログラマブルコントローラ（スレーブ局）２に該当するエリアを読み込んで、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１のマスタ局内出力用バッファ１ｂの出力ユニット４、５に該当するエリアにコピーした場合、最新の出力情報がプログラマブルコントローラ（マスタ局）１に反映される前に出力ユニット４、５に出力データが書き込まれるため、最新の出力データが伝達されない問題が生じる。
なお、プログラマブルコントローラ（スレーブ局）の復帰は、実施の形態３で述べたプログラマブルコントローラ（マスタ局）１に設けられたマスタ局内バッファメモリ１ｃ中の各プログラマブルコントローラ（スレーブ局）の状態が格納されるエリアを、定周期で監視することにより、認識される。
【００２１】
この問題を回避させるため、図５に示すようにプログラマブルコントローラ（マスタ局）１に、プログラマブルコントローラ（スレーブ局）２が復帰した時点で起動されるタイマーを設け、復帰から一定時間経過した時点でプログラマブルコントローラ（マスタ局）１のマスタ局内入力用バッファ１ａのプログラマブルコントローラ（スレーブ局）２に該当するエリアを読み込み、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１のマスタ局内出力用バッファ１ｂの出力ユニット４、５の該当するエリアにコピーすることにより、最新の出力データが出力ユニット４、５に書き込まれる。
【００２２】
実施の形態４によれば、プログラマブルコントローラ（マスタ局）に、プログラマブルコントローラ（スレーブ局）故障から復帰した時点で起動されるタイマーを設け、復帰から一定時間経過した時点でプログラマブルコントローラ（マスタ局）のマスタ局内入力用バッファのプログラマブルコントローラ（スレーブ局）に該当するエリアを読み込むようにしたので、最新の出力データを出力ユニットに書き込むことができる。
【００２３】
実施の形態５．
図６は、この発明の実施の形態５によるプラント監視制御システムにおけるフィールドネットワーク上の制御方式を示す概念図である。
図６において、１〜７、１ａ、１ｂは、図５におけるものと同一のものである。
【００２４】
フィールドネットワーク６上に設置された出力ユニット４、５の内、出力ユニット４が工事等により撤去された場合、実施の形態１〜実施の形態４においては、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１では、出力ユニット４が撤去されたことが判断できず、プログラマブルコントローラ（スレーブ局）２、３からの出力データをプログラマブルコントローラ（マスタ局）１のマスタ局内入力用バッファ１ａに読み込んで、マスタ局内出力用バッファ１ｂの撤去された出力ユニット４のエリアにデータを書き込んでしまう。
【００２５】
この問題を回避させるため、図６に示すように、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１のマスタ局内入力用バッファ１ａの各プログラマブルコントローラ（スレーブ局）２、３の出力データの局番に対し、撤去された出力ユニット４の局番については、局番に替わり撤去コード（ＦＦ）をセットする。これによりプログラマブルコントローラ（マスタ局）１で局番チェックを実施し、撤去コードが入っている局番（出力ユニット４）に対しては、プログラマブルコントローラ（マスタ局）１のマスタ局内出力用バッファ１ｂの出力ユニット４に該当するエリアにデータを書き込まないようにする。
なお、撤去コードのセットは、実施の形態２で述べたプログラマブルコントローラ（マスタ局）１の初期処理ソフトウエアにて、初期動作時に行う。
【００２６】
実施の形態５によれば、撤去された出力ユニットに対する撤去コードを、プログラマブルコントローラ（マスタ局）のマスタ局内入力用バッファに持たせるようにしたので、マスタ局内出力用バッファの撤去された出力ユニットのエリアにデータを書き込まないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施の形態１によるプラント監視制御システムにおけるフィールドネットワーク上の制御方式を示す概念図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるプラント監視制御システムにおける処理ブロックを示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２によるプラント監視制御システムにおけるフィールドネットワーク上の制御方式を示す概念図である。
【図４】この発明の実施の形態３によるプラント監視制御システムにおけるフィールドネットワーク上の制御方式を示す概念図である。
【図５】この発明の実施の形態４によるプラント監視制御システムにおけるフィールドネットワーク上の制御方式を示す概念図である。
【図６】この発明の実施の形態５によるプラント監視制御システムにおけるフィールドネットワーク上の制御方式を示す概念図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  プログラマブルコントローラ（マスタ局）、
１ａ  マスタ局内入力用バッファ、１ｂ  マスタ局内出力用バッファ、
１ｃ  マスタ局内バッファメモリ、
２  プログラマブルコントローラ（スレーブ局）、
２ａ  スレーブ局内出力用バッファ、
３  プログラマブルコントローラ（スレーブ局）、
３ａ  スレーブ局内出力用バッファ、４，５  出力ユニット、
６  フィールドネットワーク、７  監視制御機器、８  タイマ。
【図１】
2005056141.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005056141.tif 000007
【図６】
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