(57)【要約】【課題】停止予定の制御装置の代替実行が必要な場合においても、複数の制御装置はそれぞれ実行する制御プログラムのみを組み込まれることが可能な監視制御システムを提供する。【解決手段】制御プログラム管理マスタ装置７の制御プログラム保管部７ｃに、複数の制御装置４が使用している全ての制御プログラムを保管しており、停止予定の制御装置が使用していた制御プログラムを、制御プログラム保管部７ｃから制御プログラム転送・消去部７ｂによって、停止予定の制御装置の代替実行を行う制御装置に転送するものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプラント設備の運転状態を監視制御する監視制御装置と、前記監視制御装置からの制御指令を受けて組み込まれている制御プログラムにより対応するプラント設備に対する制御を入出力装置を介して実行するとともに、前記入出力装置を介して収集した対応するプラント設備からの運転状態信号を前記監視制御装置に通知する複数の制御装置と、前記制御装置に組み込まれている制御プラグラムを保管するとともに、各制御装置に組み込まれた制御プラグラムが何れのプラント設備を制御しているか管理する制御プログラム管理マスタ装置を備え、前記制御プログラム管理マスタ装置は停止予定の制御装置で実行していた制御プログラムを他の稼働中の制御装置に組み込んで代替実行させることを特徴とする監視制御システム。
【請求項２】
前記制御プログラム管理マスタ装置は前記監視制御装置と前記制御装置との間に設けられた通信用の制御バスに接続されてい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】
前記制御プログラム管理マスタ装置は代替実行先の制御装置を選択する際に、その時点での稼働中の制御装置の負荷率を表示することを特徴とする請求項１または２に記載の監視制御システム。
【請求項４】
前記制御プログラム管理マスタ装置は代替実行先の制御装置の負荷率が高く代替実行が困難な場合には、代替実行先の制御装置に組み込まれている制御プログラムの実行周期を変えて代替実行に必要な空き時間を確保させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項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】
この発明は、例えば水処理プラントなどのプラント設備の運転状態を監視制御する監視制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、監視制御システムにおける制御装置の故障については冗長化などの対策がある。例えば、プラント設備の制御等を実行する複数の制御装置が、他の制御装置の実行する制御プログラムを全て内蔵しており、放送型通信網に流れている他の制御装置の送信データを全て常時受信して記憶し、送信データ中の送信元制御装置識別番号の欠落があったときには、その識別番号の欠落した制御装置の制御プログラムを代替して実行するプラント制御システムが提案されている。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４５００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の監視制御システムにおいては、プラント設備の制御等を実行する複数の制御装置が、他の制御装置の実行する制御プログラムを全て内蔵しているため、大規模プラントにおいては制御装置の制御プログラムを保存するデータ領域が膨大となる。また、他の制御装置の送信データを全て常時受信して記憶しているため、高い情報処理能力とデータ記憶領域を有する高性能の制御装置が必要となるという課題があった。
【０００５】
この発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、停止予定の制御装置の代替実行が必要な場合においても、複数の制御装置はそれぞれ実行する制御プログラムのみを組み込まれることが可能な監視制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る監視制御システムは、複数のプラント設備の運転状態を監視制御する監視制御装置と、前記監視制御装置からの制御指令を受けて組み込まれている制御プログラムにより対応するプラント設備に対する制御を入出力装置を介して実行するとともに、前記入出力装置を介して収集した対応するプラント設備からの運転状態信号を前記監視制御装置に通知する複数の制御装置と、前記制御装置に組み込まれている制御プラグラムを保管するとともに、各制御装置に組み込まれた制御プラグラムが何れのプラント設備を制御しているか管理する制御プログラム管理マスタ装置を備え、前記制御プログラム管理マスタ装置は停止予定の制御装置で実行していた制御プログラムを他の稼働中の制御装置に組み込んで代替実行させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、複数のプラント設備の運転状態を監視制御する監視制御装置と、前記監視制御装置からの制御指令を受けて組み込まれている制御プログラムにより対応するプラント設備に対する制御を入出力装置を介して実行するとともに、前記入出力装置を介して収集した対応するプラント設備からの運転状態信号を前記監視制御装置に通知する複数の制御装置と、前記制御装置に組み込まれている制御プラグラムを保管するとともに、各制御装置に組み込まれた制御プラグラムが何れのプラント設備を制御しているか管理する制御プログラム管理マスタ装置を備え、前記制御プログラム管理マスタ装置は停止予定
の制御装置で実行していた制御プログラムを他の稼働中の制御装置に組み込んで代替実行させるものであるため、代替実行が必要な場合においても、複数の制御装置はそれぞれ実行する制御プログラムのみを組み込まれることが可能な監視制御システムを得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１における監視制御システムの全体構成を示す概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における監視制御システムの制御装置と制御プログラム管理マスタ装置を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１における監視制御システムの実行テーブルの画面表示例を説明する説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１における監視制御システムの送信データのラベル情報を説明する説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１における監視制御システムの制御装置における動作を説明するフロー図である。
【図６】この発明の実施の形態２における監視制御システムの全体構成を示す概略構成図である。
【図７】この発明の実施の形態２における監視制御システムの制御装置と制御プログラム管理マスタ装置を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３における監視制御システムの制御装置の負荷率の画面表示例を説明する説明図である。
【図９】この発明の実施の形態４における監視制御システムの実行テーブルの画面表示例を説明する説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態４における監視制御システムの制御装置の実行周期の変更を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態について説明するが、各図において同一、または相当部分については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における監視制御システムの全体構成を示す概略構成図、図２はこの発明の実施の形態１における監視制御システムの制御装置と制御プログラム管理マスタ装置を示す構成図、図３はこの発明の実施の形態１における監視制御システムの実行テーブルの画面表示例を説明する説明図、図４はこの発明の実施の形態１における監視制御システムの送信データのラベル情報を説明する説明図、図５はこの発明の実施の形態１における監視制御システムの制御装置における動作を説明するフロー図である。
【００１０】
一般に、水処理プラントの運用における監視制御システムは、上下水道設備の運転管理と維持管理の位置付けにあり、その範囲は受変電設備や水処理設備および汚泥処理設備等多岐に渡る。各設備は大小様々な機器により構成されており、監視制御対象となる箇所は膨大に広がっている。その為、現場運転員に対する業務負荷軽減や経営効率化および省人化等を目的とした水処理プラント設備の自動制御による運用が進んでいる。近年はソフトウェアによる水処理プラント運用の自動制御化が進んでおり、省配線化や機能拡張の容易性等を実現している。
【００１１】
ここで、一台の制御装置に複数設備の自動制御プログラムを混同させた場合、保守・点検または故障等により制御装置が停止した場合に各自動制御プログラムも停止し、当該制御装置にて組み込んでいる複数設備の自動制御が同時に不可能となってしまう。その為、各設備を混同することは避け、設備単位または重要設備においては号機単位に制御装置を用意し、各設備の自動制御プログラムを構成している。しかし、制御装置を停止した場合はその自動制御プログラムは実行できないので、運転員が現場まで急行して制御装置回復までの間は現場による当該設備に関する監視制御を強いられてしまう。省人化が進み運転員が不足しているプラントもある中で、複数設備が同時に停止した場合には人手不足により運用が難しくなる事態が想定される。本発明はこのような事態が発生しないように、停止する制御装置の代替実行を他の稼働中の制御装置で実施するものである。
【００１２】
図１において、水処理プラントを構成する複数のプラント設備１の運転状態を監視制御する監視制御装置２が制御バス３に接続されており、制御バス３には複数の制御装置４が接続されている。複数の制御装置４には、それぞれのプラント設備１に対する専用の制御プログラムが組み込まれており、監視制御装置２からの制御指令を受けて、組み込まれている制御プログラムを使用して入出力バス５および複数の入出力装置６を介して制御対象のプラント設備１の自動制御を実行するとともに、対応するプラント設備１から入出力装置６および入出力バス５を介して収集したプラント設備１の運転状態信号を、制御バス３を介して監視制御装置２に通知している。各制御装置４には制御プログラム管理マスタ装置７が通信線８によって接続されている。
【００１３】
次に、図２にもとづき制御装置４と制御プログラム管理マスタ装置７の構成について説明する。各制御装置４は同様の構成であるため、図２では一台の制御装置４のみを図示している。制御装置４は、制御バス３とデータの授受を行うデータ送受信部４ａと、組み込まれている制御プログラム実行等のデータ処理を行うデータ処理部４ｂと、入出力バス５とデータの授受を行う入出力部４ｃと、データ処理部４ｂで実行される制御プラグラムを記憶した制御プログラム記憶部４ｄとが設けられている。制御プログラム記憶部４ｄには制御プログラム管理マスタ装置７が接続されており、制御プログラム管理マスタ装置７により記憶する制御プラグラムとその実行テーブル４ｅが一元管理されている。
【００１４】
制御プログラム管理マスタ装置７は、実行テーブル４ｅを表示する制御プログラム実行テーブル表示部７ａと、制御プログラム記憶部４ｄに組み込まれる制御プログラムを転送あるいは消去する制御プログラム転送・消去部７ｂと、複数の制御装置４に組み込まれている全ての制御プログラムを保管した制御プログラム保管部７ｃが設けられている。また、制御プログラム実行テーブル表示部７ａには、操作員が表示内容を見て入力操作を実施するキーボードやタッチ操作パネル等の操作入力部（図示せず）が設けられている。
【００１５】
次に動作について説明する。図３は制御プログラム管理マスタ装置７の制御プログラム実行テーブル表示部７ａに表示された実行テーブルの一例を示すもので、通常時は通常設定で設定されている制御装置と同一の制御装置が現状設定の制御装置に反映されており、現状設定のプログラム転送状態は済の状態である。この状態から特定の制御装置を保守または点検等で停止する場合、停止予定の制御装置にて実行されている制御プログラムを別の制御装置にて代替実行させるため、図３に示す実行テーブル４ｅの表示画面において、制御プログラムの実行場所変更を実施する。例えば、通常設定の制御装置Ｂを停止予定として、制御装置Ｂにて実行されている制御プログラムを制御装置Ａと制御装置Ｎに分割して代替実行する場合を、図３に一例として示している。
【００１６】
この場合には、通常設定の制御装置Ｂに対する現状設定の制御装置欄にＡとＮを入力する。通常設定と現状設定の制御装置名称が不一致の場合、現状設定のプログラム転送状態が未に変更され、転送ボタンおよび消去ボタンが表示される。操作者が転送ボタンを選択すると、制御プログラム保管部７ｃに保管されている対象の制御プログラムが制御プログラム転送・消去部７ｂから制御装置ＡまたはＮに転送され、プログラム転送状態が済に変わる。また、代替実行終了時には消去ボタンを選択することにより、制御プログラム転送・消去部７ｂによって制御装置ＡおよびＮから対象の制御プログラムを消去することが可能となる。なお、上記説明では制御装置Ｂにて実行されている制御プログラムを制御装置Ａと制御装置Ｎに分割して代替実行する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、制御装置Ｂにて実行されている制御プログラムを制御装置Ａで全て代替実行するなど、現状設定の制御装置欄への入力を変えることにより適宜設定可能である。
【００１７】
図４は制御装置４と監視制御装置２間および制御装置４と入出力装置６間の通信データ授受の際に使用されるデータ送信元ラベルである。図４に示すラベル情報を通信データに付加してデータ授受を行うことにより、監視装置２並びに入出力装置６において、データ送信元の制御装置４を認識することが可能となる。通常運用時はラベル情報の通常設定と現状設定の制御装置名称が一致し、代替実行運用時はラベル情報の通常設定と現状設定の制御装置名称が不一致となる。なお、図４では図示を省略しているが、通信データ授受の際に使用されるラベル情報の先頭にはデータ送信先ラベルが付加されている。
【００１８】
制御装置４の動作について図５に示すフロー図にもとづき説明する。制御装置４は所定の実行周期で稼働しており、以下に説明する自動制御を実行する。
ステップ１０１において、データ処理部４ｂは実行テーブル４ｅを読み込む。
ステップ１０２において、データ処理部４ｂは読み込んだ実行テーブル４ｅの現状設定の制御装置欄が自装置であるか確認し、他の制御装置（ＮＯ）の場合はステップ１０９に飛び、自装置に設定されている（ＹＥＳ）の場合にはステップ１０３に進む。
ステップ１０３において、データ処理部４ｂは制御プログラムが転送済か確認する。具体的には、読み込んだ実行テーブル４ｅの現状設定のプログラム転送状態欄が未（ＮＯ）の場合はステップ１０９に飛び、現状設定のプログラム転送状態欄が済（ＹＥＳ）の場合にはステップ１０４に進む。
【００１９】
ステップ１０４において、制御装置４はデータ送受信部４ａおよび入出力部４ｃによる自装置宛の受信データの読み込みを行いステップ１０５に進む。
ステップ１０５において、実行テーブル４ｅで現状設定の制御装置を変更した直後は監視制御装置２と入出力装置６はその変更を通知されていないため、制御装置４は監視制御装置２と入出力装置６からの対応するデータを受信できない。この監視制御装置２並びに入出力装置６からのデータ受信がない状態の場合（ＮＯ）はステップ１０６に進み、
ステップ１０６において、データ送受信部４ａおよび入出力部４ｃから図４に示すラベル情報を監視制御装置２および入出力装置６へ送信し、監視制御装置２および入出力装置６に制御装置４の変更を通知して、ステップ１０９に進む。このように変更を通知することで通信が確立することとなり、次の実行周期からは代替実行が可能となる。
【００２０】
一方、ステップ１０５において、監視制御装置２並びに入出力装置６からのデータ受信がある場合（ＹＥＳ）はステップ１０７に進み、
ステップ１０７において、受信したデータにてデータ処理部４ｂで対応の制御プログラムを実行し、ステップ１０８に進む。
ステップ１０８において、制御プログラムの実行結果データにラベル情報を付加して、データ送受信部４ａおよび入出力部４ｃから、監視制御装置２および対応する入出力装置６へ送出して、ステップ１０９に進む。
ステップ１０９において、実行テーブル４ｅの全てのＮｏ．について実行したか確認して、実行未のものがある場合（ＮＯ）はステップ１０２に戻り、上記ステップ１０２からステップ１０８を繰り返す。実行テーブル４ｅの全てのＮｏ．について実行完了している場合（ＹＥＳ）には、処理を終了して次の実行周期が来るまで待つ。
【００２１】
以上説明したように、制御装置４は、通常設定で使用される制御プログラムと代替実行する制御プログラムのみを制御プログラム記憶部４ｄに記憶しており、通常設定と代替実行のデータのみを受信して、自動制御を実行することが可能となる。
なお、上記説明では全ての制御装置４に同一の実行テーブル４ｅを記憶している場合について説明したが、例えば制御プログラム管理マスタ装置７に全体の実行テーブルを保管して、各制御装置４の実行テーブル４ｅにはその制御装置に関係する現状設定で実行設定されている部分のみの実行テーブルを記憶するようにしてもよく、その場合にはステップ１０２の現状設定の確認処理が不要となり、制御装置４の動作がその分早くなる。
【００２２】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２における監視制御システムの全体構成を示す概略構成図、図７はこの発明の実施の形態２における監視制御システムの制御装置と制御プログラム管理マスタ装置を示す構成図である。上記実施の形態１では制御プログラム管理マスタ装置７が通信線８によって各制御装置４に接続されている場合について説明したが、実施の形態２では図６および図７に示すように制御プログラム管理マスタ装置７を制御バス３に接続したものである。
【００２３】
この場合には図７に示すように、制御プログラム転送・消去部７ｂからの制御プログラム転送等の処理は、制御バス３および制御装置４のデータ送受信部４ａ経由で実行されることになる。このように構成することで、制御プログラム管理マスタ装置７と各制御装置４とを接続していた通信線８が不要となり、システム構成を簡略化することができる。なお、他の部分については上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００２４】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３における監視制御システムの制御装置の負荷率の画面表示例を説明する説明図である。上記実施の形態１では停止予定の制御装置４で実行していた自動制御を他の稼働中の制御装置４にて代替実行する場合について説明したが、他の稼働中の制御装置４の負荷率が高い場合には代替実行できない場合がある。従って、制御プログラム管理マスタ装置７で代替設定を指定する時点で、図８に示すように各制御装置４の負荷率を制御プログラム実行テーブル表示部７ａに表示し、操作員が負荷率の低い制御装置４の選択ボタンを押して選択することで、代替実行する制御装置を決定する。このように構成することで、代替実行する制御装置の決定が容易となり、操作員の負担を軽減することができる。なお、他の部分については上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００２５】
実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４における監視制御システムの実行テーブルの画面表示例を説明する説明図、図１０はこの発明の実施の形態４における監視制御システムの制御装置の実行周期の変更を説明する説明図である。上記実施の形態３では負荷率の低い制御装置を選択して代替実行をさせる場合について説明したが、代替実行するための空き時間が十分ある制御装置４が無い場合が想定される。実施の形態４ではそのような負荷率の低い制御装置４が無い場合に、代替実行させる制御装置の実行周期を変えて、代替実行する制御プログラムを実行するのに必要な空き時間を確保するものである。
【００２６】
具体的には、図９に示す実行テーブルを制御プログラム管理マスタ装置７の制御プログラム実行テーブル表示部７ａに画面表示して、実行周期欄を操作員の入力によって変更することが可能となっている。例えば、図１０に示すように通常運用時の空き時間が少ない場合には、代替実行運用時に示すように実行周期を変更して、代替実行する制御プログラムの実行時間を確保する。このように構成することで、代替実行するための空き時間が十分ある制御装置４が無い場合においても、実行周期を変えて停止予定の制御装置の代替実行を実施することが可能となる。なお、他の部分については上記実施の形態１および３と同様であるため説明を省略する。
【００２７】
なお、この発明は、その発明の範囲内において各実施の形態を自由に組み合わせたり、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１  プラント設備、２  監視制御装置、３  制御バス、４  制御装置、５  入出力バス、６  入出力装置、７  制御プログラム管理マスタ装置、８  通信線
【図１】
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【図２】
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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３】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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