(57)【要約】  【課題】  従来のような迂遠な手続を不要とし、システムの稼動状況の変化に対して迅速に対応することができる監視・制御システムを提供すること。  【解決手段】  監視・制御対象であるシステムを構成する稼動装置の稼動を制御すべく該稼動装置に設けられた制御装置に接続され、システム全体の稼動を制御する監視・制御システムにおいて、監視・制御用のオペレーション端末に、各制御装置の演算パラメータの値を変更することのできる演算パラメータ変更画面を表示し、オペレータにより変更可能とする。なお、その変更可能パラメータの種類及び/又は値の設定可能範囲を予め限定しておいてもよい。更に、そのような限定をオペレータ毎に定めておいてもよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視・制御対象であるシステムを構成する稼動装置の稼動を制御すべく該稼動装置に設けられた制御装置に接続され、システム全体の稼動を監視・制御するシステムにおいて、
a)所定の監視・制御端末であるオペレーション端末に、各稼動装置の稼動状況を表わす稼動状況表示画面を表示する稼動状況表示手段、
b)所定の設計・保守端末であるエンジニアリング端末に、各制御装置の演算種類及び該演算種類において使用する演算パラメータを登録する演算種類登録画面を表示する演算種類登録画面表示手段、
c)前記稼動状況表示画面において所定の操作がなされたとき、該オペレーション端末に、演算種類登録画面で登録された演算種類を表示するとともに、該演算種類の演算パラメータの変更を可能とする演算パラメータ変更画面を表示する演算パラメータ変更画面表示手段、
を備えることを特徴とする監視・制御システム。
【請求項２】
前記演算パラメータ変更画面において変更可能な演算パラメータの種類及び/又は演算パラメータの値の変更可能範囲が、演算種類登録画面において登録可能であることを特徴とする請求項１に記載の監視・制御システム。
【請求項３】
前記演算パラメータ変更画面において変更可能な演算種類及び/又は演算パラメータの種類及び/又は演算パラメータの値の変更可能範囲が、演算種類登録画面においてオペレータ毎に登録可能であることを特徴とする請求項１に記載の監視・制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、加熱炉や反応槽等を含むプラント等のプロセス制御又はシーケンス制御を行うシステムなどに用いられる監視・制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
工場や発電設備、プラント、浄水場等の大規模な監視・制御システムでは、システムを構成する加熱炉や反応槽等の個々の稼動装置にそれぞれ制御装置が設けられ、各制御装置からそれぞれ稼動状況を表すデータ（監視データ）が通信路を介して集中監視・制御用のオペレーション端末に送信される。また、オペレーション端末からは、各稼動装置を目的通りに動作させるための制御目標データがその制御装置に送信され、該制御装置はその制御目標データに沿うように該稼動装置を動作させる。
【０００３】
例えば加熱炉では、温度という制御対象について、昇温速度や最高到達温度等が、所定のパラメータを用いた演算種類の組み合わせにより制御される。このように、各稼動装置は、通常、一つ又は複数の演算種類により制御され、各演算種類に対して１つ又は複数の演算パラメータが設定される。そして、各演算パラメータには、システムの稼動目的に応じた値が予め設定される。従って、システム全体としては多数の演算種類について、演算パラメータ及びその値を設定しなければ、システムは正常に稼動しない。
【０００４】
従来、このようなシステムを制御するための演算種類、演算パラメータ及びその値の設定は、そのシステムを設計・製造するメーカーのエンジニアか、そのシステムを使用するユーザーの中でも熟練した一部のオペレータのみが、システムの構成を設定・変更するための専用の端末（エンジニアリング端末）上で保守ツールと呼ばれる専用のプログラムを用いてしか行うことができなかった。
保守ツールで設定・登録された演算種類や演算パラメータ及びその値は、十分に検証された後、実際のシステムに登録される。システム稼働中は、この登録された演算種類、演算パラメータ及びその値に従って各稼働装置が動作する。システムの稼働中は、オペレータは所定の監視・制御端末（オペレーション端末）でその操業状況を監視する。
【０００５】
【特許文献１】特開2005-148802号公報
【非特許文献１】「総合計装システム」，[online]，島津システムソリューションズ株式会社，平成１７年１０月３日検索，インターネット<ＵＲＬ：http://www.shimadzu.co.jp/sub_co/sss/products/syn/01.html>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
システムが正常に稼動している間は、各個別稼動装置は保守ツールにより予め設定された演算パラメータで問題なく動作するが、稼動装置の特性の経年変化等の理由によりその動作状況が正常でなくなったとき、或いはそのような兆候が見られたとき、オペレータはそれに適切に対応する必要があり、場合によっては演算パラメータを変更する必要がある。
【０００７】
しかし、従来の制御システムでは、オペレーション端末からは演算パラメータの値を変更することはできず、そのような問題が生じた場合、或いは生じると懸念された場合は、システムの稼働を一時停止するか、仮の安全側のパラメータを使って稼動を続け、その間に保守ツールで演算パラメータを設定し直して登録する必要があった。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、このような迂遠な手続を不要とし、監視・制御対象システムの稼動状況の変化に迅速に対応することができる監視・制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために成された本発明は、監視・制御対象であるシステムを構成する稼動装置の稼動を制御すべく該稼動装置に設けられた制御装置に接続され、システム全体の稼動を監視・制御するシステムにおいて、
a)所定の監視・制御端末であるオペレーション端末に、各稼動装置の稼動状況を表わす稼動状況表示画面を表示する稼動状況表示手段、
b)所定の設計・保守端末であるエンジニアリング端末に、各制御装置の演算種類、該演算種類において使用する演算パラメータ及びその値を登録する演算種類登録画面を表示する演算種類登録画面表示手段、
c)前記稼動状況表示画面において所定の操作がなされたとき、該オペレーション端末に、演算種類登録画面で登録された演算種類及び該演算種類の演算パラメータを表示するとともに、その値の変更を可能とする演算パラメータ変更画面を表示する演算パラメータ変更画面表示手段、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記演算パラメータ変更画面において変更可能な演算パラメータの種類及び/又は演算パラメータの値の変更可能範囲も、演算種類登録画面において登録可能とすることが望ましい。
【００１１】
また、前記演算パラメータ変更画面において変更可能な演算種類及び/又は演算パラメータの種類及び/又は演算パラメータの値の変更可能範囲を、演算種類登録画面においてオペレータ毎に登録可能としておくことが望ましい。すなわち、本システムにログインするオペレータの、これらの変更に関する権限を、演算種類登録画面において予め定めておくことが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るシステム制御装置では、システムが稼動している際に監視・制御端末（オペレーション端末）に常時表示されている稼働状況表示画面において、例えばボタン操作等の所定の操作を行うことにより直ちに演算パラメータ変更画面が表示され、その画面において演算パラメータの値を適切に変更することができる。従って、システムの稼働状況が問題となるような状況に変化した場合、或いは変化するような兆候が見られた場合、従来のようにシステムを一時停止又は仮運転状態とし、保守ツールを用いて再設定・登録するといった面倒な操作を行う必要がなく、オペレータがその場で迅速に対応することができる。
【００１３】
また、演算パラメータ変更画面により変更することのできる演算パラメータの種類及び/又はその値の変更可能範囲を、演算種類登録画面において予め設定しておくことにより、未熟な、あるいは動転したオペレータによる予期せぬ誤操作やパラメータ値の過度の変更によるシステム異常の増幅が防止される。更に、このような（種類及び/又は値の）変更可能範囲をオペレータ毎に定めておくことにより、より適切な操業及びシステム異常に対する対処が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明が実施されるシステム構成の一例を図１(a)に示す。このシステムは、複数の稼動装置（稼動装置No.1、稼動装置No.2等）の稼動状況を監視し、それらを統一的に制御して全体として目的の動作をさせるためのシステムである。各稼動装置にはそれらを監視・制御するための制御装置（制御装置No.1、制御装置No.2等）が設けられ、各稼動装置との間で監視データ及び制御データの授受を行っている。なお、複数の稼動装置に対して1台の制御装置が設けられることもある。各制御装置には中核となるコントローラの他、対応稼働装置との制御信号等の授受を行うための入出力装置(I/O)及び後述の制御ネットワークとの信号授受を行うための通信装置等が備えられている。
【００１５】
図１(b)に示すように、各制御装置のコントローラには、コントローラを動作させるための基本プログラムと、その基本プログラムが実行する演算の情報を保持しておく演算セル（又は演算ブロック）と呼ばれる情報保持領域が備えられている。演算セルは、１台の制御装置（コントローラ）に１つ又は複数設けられる。図１(c)に示すように、各演算セルには、加減乗除等の演算や数値比較又はPID制御等、その演算セルが行う演算の種類を表す情報と、その演算に用いられる１又は複数のパラメータ（演算パラメータ）及び、どの演算セルの演算結果出力を、どの演算セルの入力へ渡すかという結合関係情報が登録されている。
【００１６】
制御装置は全て制御ネットワークに接続され、制御ネットワークには、各稼動装置の稼働状況を監視・制御するための端末であるオペレーション端末が設けられる。オペレーション端末は複数存在することができる。オペレーション端末は専用の端末であってもよいが、パーソナルコンピュータ（パソコン）を用いることもできる。いずれにせよ、コンピュータに所定のプログラムを搭載し、実行することにより、本システムのオペレーション端末として動作する。そして、これらオペレーション端末は、外部の情報ネットワーク（室内・工場内ＬＡＮ、又はインターネット等）にも接続される。
【００１７】
本システムの制御ネットワークには、オペレーション端末の他にエンジニアリング端末と呼ばれる、システムの設計・保守用の端末が設けられている。なお、エンジニアリング端末は物理的にオペレーション端末と同一であってもよい。この場合、１台のコンピュータが、その動作プログラムを切り替えることによりオペレーション端末として動作したり、エンジニアリング端末として動作する。エンジニアリング端末も複数設けられていてもよい。ただし、エンジニアリング端末の操作は、制御システムを設計するメーカー側技術者や特にシステムに習熟し、許可されたユーザ側技術者である設計・保守エンジニアのみが行うことができ、それらの者が所定のパスワードを入力することにより初めてエンジニアリング端末にログインすることができる。
【００１８】
本発明に関連する動作として、各稼動装置の稼動状況を監視し、制御するための演算種類及び演算パラメータの設定、登録等の動作を、図２及び図３を用いて説明する。
【００１９】
まず、設計・保守エンジニアがエンジニアリング端末にログインし、保守ツールを起動して本システム全体の制御ロジックを作成・登録する。すなわち、保守ツールが用意する演算種類設定ツールを用いて、システムを構成する各稼働装置について、制御を行うためにどのような演算処理をすべきかを表す演算種類を設定する。演算種類設定ツールによりエンジニアリング端末に表示される画面（作図画面）を図２に示す。作図画面において、演算種類はセル要素により表示される。設計・保守エンジニアは、或る稼動装置について設定可能な演算種類（使用可能なセル）のうち本システムにおいて使用するセルを選択し、また、選択したセルの相互の関係を、この作図画面で設定する。
【００２０】
こうして設定された演算種類とそれらの関係を表す制御ロジックは、保守用ツール内に設けられた保守用データベースに登録される。また、保守用ツールにおいて所定の操作を行うことにより、制御装置、システム設定用データベース及びオペレーション用データベースにも転送される。システム設定用データベースは主として設定操作の際にオペレーション画面の設定を格納するものであり、オペレーション用データベースはシステムを実際に稼動させている際に参照するものである。
【００２１】
こうして制御ロジックを設定・登録した後、設計・保守エンジニアは、制御ロジックの各演算種類において使用すべき演算パラメータの値を設定・登録する。演算パラメータの設定・登録は、図３の画面（演算パラメータ登録一覧画面）で行われる。すなわち、図２の作図画面において例えば所望のセルをクリックすると図３の演算パラメータ登録一覧画面が表示され、設計・保守エンジニアはこの画面で、演算種類の各演算パラメータを設定する。例えば、No.7（セルNo.212）の演算種類を選択し、［設定］ボタンを押すと演算パラメータ設定画面が表示され、その画面のパラメータの欄に値を記入することにより、その演算パラメータの値が設定される。なお、パラメータ値は一覧表から選択するようにしてもよい。
【００２２】
演算パラメータの値が決定すると、演算パラメータ登録一覧画面（図３）に戻る。この画面で全ての演算パラメータについて値を設定した後、［決定］ボタンを押すと作図画面（図２）に戻る。この画面で［登録］ボタンを押すことにより、以上のように設定されたこの制御装置に関する全ての演算種類及び演算パラメータの値が保守用データベースに登録される。制御ロジックの場合と同様、このようにして登録された全ての演算パラメータの値は、設計・保守エンジニアが保守ツール上で操作を行うことにより、保守ツール用データベースから制御装置、システム設定用データベース及びオペレーション用データベースに転送される。
【００２３】
以上のようにして用意された、全ての演算種類及び全ての演算パラメータを含む制御ロジックに基づき、プラント等の対象とするシステムの操業（オペレーション）が行われる。操業の際の演算パラメータの変更に関する処理を図４〜図１０により説明する。
操業が行われている間、オペレーション端末には、このシステムの操業状況を表す画面（オペレーション画面）が常時表示されている。図４に、浄水場システムにおけるオペレーション画面の一例を示す。この操業時に何らかの調整が必要となったとき、オペレータが例えば数値設定パネルのボタンをクリックすることにより、オペレーション端末には図５に示すような、演算パラメータの一覧表が表示される。この一覧表の中の所望の演算パラメータ（例えば、バルブ１開時間タイマー）を選択し、決定ボタンを押すことにより図６のような数値設定パラメータ入力画面が表示される。この画面においてその演算パラメータに適切な値を入力し、決定ボタンを押すことにより、その演算パラメータの値が制御装置に送られ、システム設定用データベース及びオペレーション用データベースに反映される。それ以降はそのパラメータ値により操業が行われる。
【００２４】
演算種類によっては、更に複雑な設定が必要となる場合がある。例えば、加熱炉の温度制御の場合、PID制御が多く用いられるが、その場合実測値の変化等を参照してパラメータ値を適切に定める必要がある。このような場合には、チューニング画面と呼ばれる画面が用いられる。図７はチューニング画面の一例であり、パラメータの実測値の経時変化を表すトレンドデータ（折れ線グラフ）を中心に構成されている。チューニング画面は１つの実測値につき１つの画面が用意され、本発明に係るシステムでは、そのトレンドデータの他、その画面には、その値に関連する演算パラメータが表示され、それら演算パラメータの値を変更することが可能となっている。
【００２５】
この画面で［パラメータ変更］ボタンを操作すると、図８(a)に示すような演算パラメータ変更画面がオペレーション端末に表示され、ここに表示された演算パラメータの値を変更することができるようになる。この画面でオペレータが所望の演算パラメータに対応するセルNo.を指定すると、図８(b)の数値設定パネルが表示される。このパネルにおいて、その演算パラメータの値を入力し、［設定］ボタンを押すと、図８(a)の演算パラメータ変更画面に戻り、設定された演算パラメータの値がそこに反映されている。必要な演算パラメータの値を全て変更した後、演算パラメータ変更画面で［決定］ボタンを押すと、変更された演算パラメータの値は直ちに制御装置に送られ、システム設定用データベース及びオペレーション用データベースに反映される。
【００２６】
従来のシステムでは、このような演算パラメータの変更は、保守ツール（エンジニアリング端末）から行わなければならなかったが、本発明に係るシステムでは、オペレーション画面からオペレータがそのパラメータ値を変更することができるため、システムの状況の変化に対して迅速に対応することができる。
【００２７】
なお、図８(a)(b)の画面では演算パラメータの値を数値で入力していたが、上記のチューニング画面（図７）の右側に表示されるスライドスイッチによりアナログ的に変更することもできる。
【００２８】
前記実施例では、チューニング画面からオペレータが所望の演算パラメータを変更することが可能であったが、前述の通り、チューニング画面は１つの実測値に対して１つ設けられており、実測値の数が多い場合（PID制御では、その数が数百となる場合もある）、オペレータが目的とするチューニング画面を表示するのが困難となる。また、PID制御以外の、例えば加減乗除演算などに使用される演算パラメータを変更するためには、別の操作を行わなければならない。
【００２９】
そこで、操業時にオペレータが変更することのできる演算パラメータを予め定めておき、オペレーション画面において所定の操作がなされた時には、そのようにして予め定められた演算パラメータのみが画面上に表示され、修正できるようにしておくとよい。
【００３０】
また、前記実施例ではオペレータの演算種類を変更する権限について特に考慮していなかったが、オペレータの熟練度は様々であり、熟練度の低いオペレータに演算種類やパラメータ変更の権限を与えると、システム異常の際に却って異常を増幅させる恐れがある。
【００３１】
これらの点を考慮して、エンジニアリング端末上で動作する保守ツールにおいて、オペレーション画面で変更可能な演算パラメータの種類及び/又はその値の範囲を予め定めておくことが望ましい。そのための処理は、例えば図９に示すような画面を用いて行う。この画面において、設計・保守エンジニアは、演算パラメータ毎に、その設定許可範囲を定めておく。また、その変更を行うことのできるオペレータを定めておく。例えば、オペレータIDの欄に何も入力しない場合は、全てのオペレータが、その演算パラメータをその設定許可範囲内で変更することができる。一方、オペレータIDの欄に、変更を許可するオペレータのIDを入れておくと、そのIDを持つオペレータのみがその演算パラメータを変更することができる。この場合も、変更可能であるのは設定許可範囲内のみである。なお、オペレーション端末では、オペレータは自らのIDとパスワードを入力しなければオペレーション画面にログインすることができない。従って、オペレーション画面では、ログインされたオペレータIDに応じた演算パラメータのみを表示した演算パラメータ変更画面を表示することになる。図６において「設定可能範囲：150〜400秒」と表示されているのは、この保守ツールにおいて登録された設定許可範囲が反映されているものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明が実施されるシステムの構成の一例を示すシステム構成ブロック図。
【図２】保守ツールによりエンジニアリング端末に表示される、制御ロジックを設定するための作図画面の一例。
【図３】保守ツールによりエンジニアリング端末に表示される、演算パラメータの設定・登録のための演算パラメータ登録一覧画面の一例。
【図４】操業時にオペレーション端末に表示されるオペレーション画面の一例。
【図５】オペレーション画面から変更することのできる演算パラメータの一覧表である数値設定パラメータ一覧画面の一例。
【図６】演算パラメータの値を変更するための数値設定パラメータ入力画面の一例。
【図７】操業時にオペレーション端末に表示されるチューニング画面の一例。
【図８】チューニング画面から変更することのできる演算パラメータの一覧表である演算パラメータ変更画面(a)、及び各演算パラメータの値を入力するための数値設定パネルの一例。
【図９】保守ツールによりエンジニアリング端末に表示される、演算パラメータ変更許可範囲設定のための演算パラメータ登録一覧画面の一例。
【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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【図８】
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【図９】
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