(57)【要約】【課題】装置制御における制御コマンドデータの信頼性を向上すること。【解決手段】デジタル情報として入力されるコマンドに基づいて対象の装置を制御するための制御信号を出力する信号制御装置２であって、入力された前記コマンドに基づいて制御信号を生成するコマンド受信部２０４と、コマンドとは異なる回線を経て入力される信号であって、コマンドに応じて出力され、コマンドが出力されていることを確認する確認信号を受信する確認信号受信部２０１と、確認信号の受信に応じてカウントを開始し、確認信号が連続で受信されている期間が所定の閾値に達した場合にタイムアウト信号を出力するタイムアウト制御部２０３と、確認信号が入力されており、且つタイムアウト信号が出力されていない場合にのみ制御信号を出力する制御信号出力部２０５とを含むことを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル情報として入力されるコマンドに基づいて対象の装置を制御するための制御信号を出力する信号制御装置であって、
入力された前記コマンドに基づいて制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記コマンドに応じて出力され且つ前記コマンドとは異なる回線を経て入力される信号であって、前記コマンドが出力されていることを確認する確認信号を受信する確認信号受信部と、
前記確認信号の受信に応じてカウントを開始し、前記確認信号が連続で受信されている期間が所定の閾値に達した場合にタイムアウト信号を出力するタイムアウト制御部と、
前記確認信号が入力されており、且つ前記タイムアウト信号が出力されていない場合にのみ前記生成された制御信号を前記対象の装置に出力する制御信号出力部とを含むことを特徴とする信号制御装置。
【請求項２】
前記制御信号出力部は、前記制御信号と前記確認信号の受信に応じて出力される信号との論理積を出力することにより、前記確認信号が入力されている場合にのみ前記生成された制御信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の信号制御装置。
【請求項３】
前記制御信号出力部は、前記制御信号と前記確認信号の受信に応じて出力される信号との論理積を出力ための論理積回路として、出力前記対象の装置に応じた数の複数の論理積回路を有し、
一の信号線を経て受信された前記確認信号に応じて出力される信号が前記複数の論理積回路に入力されることを特徴とする請求項２に記載の信号制御装置。
【請求項４】
デジタル情報として入力されるコマンドに基づいて対象の装置を制御するための制御信号を出力する信号制御方法であって、
入力された前記コマンドに基づいて制御信号を生成し、
前記コマンドに応じて出力され且つ前記コマンドとは異なる回線を経て入力される信号であって、前記コマンドが出力されていることを確認する確認信号を受信し、
前記確認信号の受信に応じてカウントを開始し、前記確認信号が連続で受信されている期間が所定の閾値に達した場合にタイムアウト信号を出力し、
前記確認信号が入力されており、且つ前記タイムアウト信号が出力されていない場合にのみ前記生成された制御信号を前記対象の装置に出力することを特徴とする信号制御方法。
【請求項５】
デジタル情報のコマンドによって対象の装置を制御する制御端末及びデジタル情報として入力されるコマンドに基づいて対象の装置を制御するための制御信号を出力する信号制御装置を含む信号制御システムであって、
前記制御端末は、
前記コマンドを出力するコマンド出力部と、
前記コマンドを出力する際に、前記コマンドとは異なる回線に前記コマンドが出力されていることを確認する確認信号を出力する確認信号出力部とを含み、
前記信号制御装置は、
入力された前記コマンドに基づいて制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記確認信号を受信する確認信号受信部と、
前記確認信号の受信に応じてカウントを開始し、前記確認信号が連続で受信されている期間が所定の閾値に達した場合にタイムアウト信号を出力するタイムアウト制御部と、
前記確認信号が入力されており、且つ前記タイムアウト信号が出力されていない場合にのみ前記生成された制御信号を前記対象の装置に出力する制御信号出力部とを含むことを特徴とする信号制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号制御装置、信号制御方法及び信号制御システムに関し、特に、出力される制御信号の信頼性の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、都市ガス製造プラント、化学プラント、食品製造プラント等の設備の誤動作が、製造物の品質低下や設備の故障に直結するプラントや、電気系統を制御する遮断機の開閉設備においては、設備に動作指示を与えるＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の司令部から、誤った動作指示が設備に伝達されないことが重要であった。
【０００３】
このような課題を解決するため、基本信号をコモン側に配置して、複数の制御信号をその先に並列に接続し、使用しているリレーの一方が故障した際に、関連する複数の信号を安全側に持っていくことで、故障を発見し非常停止させることができる方法が既に提案されている（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−１３４０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の装置制御においては、制御対象の増加に伴い、夫々の制御対象毎に制御信号線を設けるアナログ制御ではなく、ネットワーク回線等を用いたデジタル制御が用いられることも多い。しかしながら、デジタル制御の場合、制御コマンドデータのビット列を構成するビットが反転することにより、誤った制御が行われるというリスクがある。そして、特許文献１に開示された技術においては、データの信頼性については考慮されておらず、上述したビット列の反転による誤った制御を回避することはできない。
【０００６】
本発明は、上述したような課題に対応したものであり、装置制御における制御コマンドデータの信頼性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、デジタル情報として入力されるコマンドに基づいて対象の装置を制御するための制御信号を出力する信号制御装置であって、入力された前記コマンドに基づいて制御信号を生成する制御信号生成部と、前記コマンドに応じて出力される信号であって、前記コマンドが出力されていることを確認する確認信号を受信する確認信号受信部と、前記確認信号の受信に応じてカウントを開始し、前記確認信号が連続で受信されている期間が所定の閾値に達した場合にタイムアウト信号を出力するタイムアウト制御部と、前記確認信号が入力されており、且つ前記タイムアウト信号が出力されていない場合にのみ前記生成された制御信号を前記対象の装置に出力する制御信号出力部とを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の他の態様は、デジタル情報として入力されるコマンドに基づいて対象の装置を制御するための制御信号を出力する信号制御方法であって、入力された前記コマンドに基づいて制御信号を生成し、前記コマンドに応じて出力される信号であって、前記コマンドが出力されていることを確認する確認信号を受信し、前記確認信号の受信に応じてカウントを開始し、前記確認信号が連続で受信されている期間が所定の閾値に達した場合にタイムアウト信号を出力し、前記確認信号が入力されており、且つ前記タイムアウト信号が出力されていない場合にのみ前記生成された制御信号を前記対象の装置に出力することを特徴とする。
【０００９】
本発明の更に他の態様は、デジタル情報のコマンドによって対象の装置を制御する制御端末及びデジタル情報として入力されるコマンドに基づいて対象の装置を制御するための制御信号を出力する信号制御装置を含む信号制御システムであって、前記制御端末は、前記コマンドを出力するコマンド出力部と、前記コマンドを出力する際に、前記コマンドとは異なる回線に前記コマンドが出力されていることを確認する確認信号を出力する確認信号出力部とを含み、前記信号制御装置は、入力された前記コマンドに基づいて制御信号を生成する制御信号生成部と、前記確認信号を受信する確認信号受信部と、前記確認信号の受信に応じてカウントを開始し、前記確認信号が連続で受信されている期間が所定の閾値に達した場合にタイムアウト信号を出力するタイムアウト制御部と、前記確認信号が入力されており、且つ前記タイムアウト信号が出力されていない場合にのみ前記生成された制御信号を前記対象の装置に出力する制御信号出力部とを含むことを特徴とする信号制御システム。
【発明の効果】
【００１０】
本発明を用いることで、装置制御における制御コマンドデータの信頼性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る制御システムの運用形態を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る制御端末のハードウェア構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る制御端末の機能構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る信号制御装置の機能構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る信号制御装置の回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る制御システムの全体構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る制御システムは、制御対象装置３に対して直接制御信号を出力する信号制御装置２と、信号制御装置２に対して制御信号を出力させるためのコマンドを送信する制御端末１とがＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のデジタル回線のネットワーク４を介して接続されている。また、制御端末１と信号制御装置２とは、専用回線５によっても接続されている。
【００１３】
ネットワーク４が光ケーブル回線の場合、制御端末１及び信号制御装置２とネットワーク４との間には光信号による入出力を行う装置が用いられる。また、ネットワーク４が電線の場合、制御端末１及び信号制御装置２とネットワーク４との間には電気信号による入出力を行う装置が用いられる。
【００１４】
制御端末１は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の汎用的な情報処理装置によって実現される。制御端末１は、制御対象装置３のＯＮ／ＯＦＦや、制御対象装置３に含まれるバルブの開閉等の指示を与えられるものであればよく、計装制御向けのディジタル計算機やプログラマブルロジックコントローラを用いる場合が多い。その他には単一の設備を制御するワンループコントローラやアナログ計算機を用いてもよい。図２を参照して、本実施形態に係る制御端末１のハードウェア構成について説明する。
【００１５】
図２に示すように、本実施形態に係る制御端末１は、一般的なＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やサーバ等の情報処理装置と同様の構成を有する。即ち、本実施形態に係る制御端末１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）３０、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）４０及びＩ／Ｆ５０がバス８０を介して接続されている。また、Ｉ／Ｆ５０にはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）６０及び操作部７０が接続されている。
【００１６】
ＣＰＵ１０は演算手段であり、制御端末１全体の動作を制御する。ＲＡＭ２０は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ１０が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ＲＯＭ３０は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア等のプログラムが格納されている。ＨＤＤ４０は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）や各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラム等が格納されている。
【００１７】
Ｉ／Ｆ５０は、バス８０と各種のハードウェアやネットワーク等を接続し制御する。ＬＣＤ６０は、ユーザが制御端末１の状態を確認するための視覚的ユーザインタフェースである。操作部７０は、キーボードやマウス等、ユーザが制御端末１に情報を入力するためのユーザインタフェースである。
【００１８】
このようなハードウェア構成において、ＲＯＭ３０やＨＤＤ４０若しくは図示しない光学ディスク等の記録媒体に格納されたプログラムがＲＡＭ２０に読み出され、ＣＰＵ１０の制御に従って動作することにより、ソフトウェア制御部が構成される。このようにして構成されたソフトウェア制御部と、ハードウェアとの組み合わせによって、本実施形態に係る制御端末１の機能を実現する機能ブロックが構成される。
【００１９】
次に、本実施形態に係る制御端末１の機能構成について図３を参照して説明する。図３に示すように、本実施形態に係る制御端末１は、コントローラ１００、ネットワークＩ／Ｆ１１０及び専用回線Ｉ／Ｆ１２０を含む。また、コントローラ１００は、主制御部１０１、コマンド出力部１０２及び確認信号出力部１０３を含む。
【００２０】
ネットワークＩ／Ｆ１１０は、制御端末１がネットワーク４を介して信号制御装置２等と通信するためのインタフェースであり、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等のインタフェースが用いられる。専用回線Ｉ／Ｆ１２０は、制御端末１が専用回線５を介して信号制御装置２に信号を送信するためのアナログ回線用インタフェースである。
【００２１】
コントローラ１００は、上述したように、ＣＰＵ１０がソフトウェア・プログラムに従って演算を行うことにより構成されるソフトウェア制御部と、ＨＤＤ４０等の記憶媒体とによって実現される。主制御部１０１は、ユーザの操作や予め定められたタイミングに応じて、コマンド出力部１０２及び確認信号出力部１０３を制御して制御コマンド、制御信号をそれぞれ出力させる。
【００２２】
コマンド出力部１０２は、主制御部１０１の制御に従い、信号制御装置２に制御対象装置３を制御させるためのコマンドデータを出力する。コマンド出力部１０２が出力するコマンドデータはデジタル情報であり、制御対象装置３における制御対象部位を識別するためのＩＤや制御値を含み、ネットワークＩ／Ｆ１１０によってネットワーク４を介して信号制御装置２に送信される。
【００２３】
確認信号出力部１０３は、主制御部１０１の制御に従い、信号制御装置２が制御対象装置３を制御することを許容する確認信号を出力する。確認信号出力部１０３が出力する確認信号はアナログ信号であり、専用回線Ｉ／Ｆ１２０によって専用回線５を介して信号制御部２に入力される。
【００２４】
次に、本実施形態に係る信号制御装置２の機能構成について説明する。図４は、本実施形態に係る信号制御装置２の機能構成を示す図である。図４に示すように、本実施形態に係る信号制御装置２は、コントローラ２００、ネットワークＩ／Ｆ２１０、専用回線Ｉ／Ｆ２２０及び制御対象Ｉ／Ｆ２３０を含む。また、コントローラ２００は、確認信号受信部２０１、制御リレー部２０２、タイムアウト制御部２０３、コマンド受信部２０４及び制御信号出力部２０５を含む。
【００２５】
ネットワークＩ／Ｆ２１０は、信号制御装置２がネットワーク４を介して制御端末１等と通信するためのインタフェースであり、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等のインタフェースが用いられる。専用回線Ｉ／Ｆ２２０は、信号制御装置２が専用回線５を介して制御端末１から信号を受信するためのアナログ回線用インタフェースである。制御対象Ｉ／Ｆ２３０は、信号制御装置２が制御対象装置３に制御信号を出力するためのインタフェースであり、制御対象装置３に応じたインタフェースが用いられる。
【００２６】
コントローラ２００は、信号制御装置２の機能を実現するための制御部であり、本実施形態においては集積回路によって実現される。本実施形態に係るコントローラ２００は、ネットワークＩ／Ｆ２１０を介して受信したコマンドデータに基づき、制御対象Ｉ／Ｆ２３０を介して制御対象装置３を制御するための制御信号を出力する。その際、専用回線Ｉ／Ｆ２２０を介して入力される確認信号を参照し、確認信号が入力されている場合のみ制御信号を出力する。このコントローラ２００の機能が、本実施形態に係る要旨である。
【００２７】
確認信号受信部２０１は、専用回線Ｉ／Ｆ２２０を介して入力される確認信号を受信し、制御リレー部２０２に入力する。制御リレー部２０２は、確認信号受信部２０１から入力される確認信号に応じて、タイムアウト制御部２０３及び制御信号出力部２０５に信号を入力する。換言すると、制御リレー部２０２は、確認信号受信部２０１から入力された確認信号をリレーしてタイムアウト制御部２０３及び制御信号出力部２０５に入力する。
【００２８】
タイムアウト制御部２０３は、制御リレー部２０２から信号が入力されるとカウントを開始し、制御リレー部２０２からの信号が入力されたまま、カウント値が所定の閾値に到達数と、制御信号出力部２０５にカウントアップ信号を出力する。これにより、タイムアウト制御部２０３は、制御信号出力部２０５が、不具合によって制御信号を出力したままとなることを回避する。
【００２９】
コマンド受信部２０４は、ネットワークＩ／Ｆ２１０を介して入力されるコマンドデータを受信し、制御対象装置３を制御するための制御信号として制御信号出力部２０５に入力する。これにより、ネットワークＩ／Ｆ２１０を介して入力されたコマンドデータに応じた制御信号が制御信号出力部２０５から出力される。
【００３０】
制御信号出力部２０５は、上述したようにコマンド受信部２０４から入力された制御信号を制御対象Ｉ／Ｆ２３０を介して制御対象装置３に送信する。この際、制御信号出力部２０５は、制御リレー部２０２から確認信号がリレーされている場合にのみ、制御信号を送信する。また、制御信号出力部２０５は、確認信号がリレーされている場合であっても、タイムアウト制御部２０３からタイムアウト信号が入力された場合は、制御信号の出力を中止する。このような制御信号出力部２０５の機能により、本実施形態に係る効果が得られる。
【００３１】
次に、図５を参照して、本実施形態に係る信号制御装置２のコントローラ２００の回路構成について説明する。図５は、本実施形態に係るコントローラ２００の回路構成を示す図である。図５においては、制御端末１からコマンドデータや確認信号が出力されておらず、制御対象装置３に対して制御信号が出力されない状態を示している。
【００３２】
コマンド受信部２０４がコマンドデータに応じて出力した制御信号は、コマンドデータが示す制御対象部位のＩＤや制御値に応じて、制御信号出力部２０５における制御対象の信号線に入力される。制御信号出力部２０５に入力された制御信号は、論理積回路２０５ｄの入力端の一方に入力される。これに対して、論理積回路２０５ｄの入力端の他方に接続されたスイッチ２０５ｃはデフォルトではＯＦＦ状態であるため、コマンドデータに応じた制御信号が入力されただけでは、制御信号出力部２０５から制御信号は出力されない。
【００３３】
専用回線Ｉ／Ｆ２２０を介して入力された確認信号は、確認信号受信部２０１のスイッチ２０１ａをＯＮにする。スイッチ２０１ａがＯＮとなることにより、リレー２０１ｂが励磁され、その結果、制御リレー部２０２のスイッチ２０２ａ及び２０２ｂがＯＮとなる。スイッチ２０２ｂがＯＮとなることにより、制御信号出力部２０５のスイッチ２０５ａはデフォルトでＯＮ状態であるため、リレー２０５ｂが励磁され、その結果、スイッチ２０５ｃがＯＮとなる。
【００３４】
スイッチ２０５ｃの論理積回路２０５ｄとは反対側の端には電源が供給されており、スイッチ２０５ｃがＯＮとなることにより、スイッチ２０５ｃを介して論理積回路２０５ｄに電源が入力される。これにより、論理積回路２０５ｄは、もう一方の単に入力された制御信号に応じた信号を出力する。
【００３５】
このように、本実施形態においては、コマンドデータに応じた制御信号をそのまま出力するのではなく、コマンドデータの伝送経路であるネットワーク４とは異なる経路であって、データ通信用の回線ではなく単純な信号を伝送するための回線を通った経路を経て入力された信号が同時に入力されている場合にのみ、制御信号を出力する。これにより、誤ったコマンドデータによる制御信号によって制御対象装置３が制御されてしまうようなことを防ぐことができる。
【００３６】
尚、専用回線５によって制御対象装置３を直接制御するためには、図５に示す夫々の論理積回路２０５ｄ毎に専用回線５を設ける必要がある。図５においては、論理積回路２０５ｄが３つの場合を例として示しているが、論理積回路２０５ｄは制御対象装置３における制御対象の部位に応じて数十個から数百個になり得る。それらの全てについて専用回線５を設けるとコストの増大や信号線数の増大によって逆に信頼性が低下する。
【００３７】
これに対して、図５の例の場合、１つの専用回線で全ての論理積回路２０５ｄを制御しているため、上述したような課題は発生しない。尚、専用回線５は１つの場合に限らず、例えば複数の論理積回路２０５ｄをグループとしてグループ毎に図５に示す回路を設け、夫々のグループ毎に専用回線５を設けても良い。
【００３８】
他方、制御リレー部２０２のスイッチ２０２ａがＯＮとなることにより、タイムアウト制御部２０３のタイマリレー２０３ａに通電される。タイマリレー２０３ａは、連続通電時間が所定の閾値に達すると励磁され、タイムアウト制御部２０３のスイッチ２０３ｂをＯＮとすると共に、制御信号出力部２０５のスイッチ２０５ａをＯＦＦとする。
【００３９】
スイッチ２０５ａがＯＦＦとなることにより、リレー２０５ｂへの通電が中止され、リレー２０５ｂの励磁が終了する。これにより、ＯＮ状態となっていたスイッチ２０５ｃがＯＦＦ状態となり、スイッチ２０５ｃを介した論理積回路２０５ｄへの電源の供給がストップする。その結果、論理積回路２０５ｄは、制御信号の入力に関わらず、信号を出力しない状態となる。
【００４０】
このように、本実施形態においては、タイムアウト制御部２０３が確認信号の連続通電時間をカウントし、予め定められた期間（以降、タイムアウト期間とする）に達した場合は、確認信号の有無に関わらず制御信号の出力を停止させる。これにより、例えば、スイッチ２０１ａやスイッチ２０２ｂが溶着してしまったような場合等、確認信号が入力されていないにも関わらず制御信号が出力されてしまうような状態を、少なくともタイムアウト期間で解消することが可能となる。
【００４１】
また、スイッチ２０３ｂがＯＮとなることにより、タイムアウト制御部２０３のランプ２０３ｃに電源が供給されてランプが点灯する。これにより、ユーザは、ランプの点灯によってタイムアウトが発生したことを容易に認識することができる。尚、ランプ２０３ｃではなく、ブザーやベル等の音源を用いたり、点灯や発音の効果を保持する機能であっても同様の効果を得ることが可能である。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態に係る制御システムにおいては、装置制御における制御コマンドデータの信頼性を向上することが可能となる。
【００４３】
尚、上記実施形態においては、図５において説明したように、コントローラ２００が回路によって構成される場合を例として説明したが、図２において説明したように、ソフトウェアによって実現することも可能である。その場合、図４において説明したような機能及び図５において説明したような回路と同様の機能を実現するためのソフトウェア・プログラムが、ＲＡＭ２０にロードされ、ＣＰＵ１０がそのプログラムに従って演算を行うことにより、上記と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  制御端末
２  信号制御装置
３  制御対象装置
４  ネットワーク
５  専用回線
１０  ＣＰＵ
２０  ＲＡＭ
３０  ＲＯＭ
４０  ＨＤＤ
５０  Ｉ／Ｆ
６０  ＬＣＤ
７０  操作部
８０  バス
１００  コントローラ
１０１  主制御部
１０２  コマンド出力部
１０３  確認信号出力部
１１０  ネットワークＩ／Ｆ
１２０  専用回線Ｉ／Ｆ
２００  コントローラ
２０１  確認信号受信部
２０２  制御リレー部
２０３  タイムアウト制御部
２０４  コマンド受信部
２０５  制御信号出力部
２１０  ネットワークＩ／Ｆ
２２０  専用回線Ｉ／Ｆ
２３０  制御対象Ｉ／Ｆ
【図１】
2013012035.tif 000003
【図２】
2013012035.tif 000004
【図３】
2013012035.tif 000005
【図４】
2013012035.tif 000006
【図５】
2013012035.tif 000007