(57)【要約】      （修正有）【課題】プロセス環境のための制御システムを最適化するためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】実装された制御システムに対応する制御システムエンジニアリング情報を、エンジニアリング情報リポジトリ１１０６から検索することを備える。検索された制御システムエンジニアリング情報に基づいて、実装された制御システムに対応する複数の機能ブロックおよび機能ブロック相互接続が識別される。実装された制御システムに対応する複数の機能ブロックから、機能ブロックのうちの少なくとも1つのグループが識別される。機能ブロックのグループの識別情報は、識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有される1つまたは複数の属性の識別情報に基づく。さらに、識別された機能ブロック、識別された機能ブロック相互接続、および、識別された機能ブロックのグループに基づいて、制御システムトポロジを生成する。【選択図】図１１
2017054488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御システム最適化のための方法であって、
実装された制御システムに対応する制御システムエンジニアリング情報を、エンジニアリング情報リポジトリから検索するステップと、
前記検索された制御システムエンジニアリング情報に基づいて、前記実装された制御システムに対応する複数の機能ブロックと機能ブロック相互接続とを識別するステップであって、
前記識別された機能ブロックは、前記実装された制御システム内のハードウェア構成要素に関連付けられた入力機能、出力機能、または制御機能のうちの少なくとも1つを定義するコードを備え、
各機能ブロック相互接続は、前記識別された機能ブロック間の関係を定義する、識別するステップと、
前記実装された制御システムに対応する前記識別された複数の機能ブロック内から、機能ブロックの少なくとも1つのグループを識別するステップであって、
前記機能ブロックのグループの識別情報は、前記識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有される1つまたは複数の属性の識別情報に基づき、
前記識別された機能ブロックのグループは、前記実装された制御システムに対応する、前記識別された複数の機能ブロック内のいくつかであるがすべてではない機能ブロックを含む、識別するステップと、
前記識別された機能ブロック、前記識別された機能ブロック相互接続、および、前記識別された機能ブロックのグループに基づいて、制御システムトポロジを生成するステップであって、前記制御システムトポロジを生成するステップは、前記実装された制御システムに対応するデータ構造内に、
前記識別された複数の機能ブロックを定義する情報と、
前記識別された機能ブロック相互接続を定義する情報と、
前記識別された機能ブロックのグループに対応するグループ化情報と
を含むステップを備え、
前記グループ化情報は、前記識別された複数の機能ブロックから、前記識別された機能ブロックのグループのメンバの識別情報を有効にし、
前記グループ化情報は、前記識別された複数の機能ブロックを定義する前記情報と、前記識別された機能ブロック相互接続を定義する前記情報とは異なる、生成するステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記実装された制御システム内の第1の機能ブロックを識別するステップであって、前記識別された第1の機能ブロックは、前記実装された制御システムに関連付けられたプロセス環境内の第1のイベントに関連する、識別するステップと、
前記実装された制御システム内の第2の機能ブロックを識別するステップであって、前記識別された第2の機能ブロックは、前記識別された第1の機能ブロックに関連する、識別するステップと、
ユーザインターフェースにおいて1つまたは複数のイベント通知を表示するステップであって、前記表示された1つまたは複数のイベント通知は、前記第1の機能ブロックと前記第2の機能ブロックとの両方に対応する情報を含む、表示するステップと
によって、前記第1のイベントの検出に応答するステップを備え、
前記第2の機能ブロックの識別情報は、前記制御システムトポロジから検索された機能ブロック相互接続情報または機能ブロックグループ情報のうちの少なくとも1つに基づく、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記制御システムエンジニアリング情報は、エンジニアリング文書、システム仕様書、制御図面、論理チャート、シーケンステーブル、または、インターロックテーブルのうちの1つまたは複数から検索される情報を備える、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有される1つまたは複数の属性の識別情報は、前記複数の機能ブロックの各々に割り当てられた分類識別子に基づく、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記分類識別子は、階層的に構築された分類法に従う、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有される前記1つまたは複数の属性は、
物理的な場所、
動作のために依存される物理的な媒体、
機器タイプ、あるいは、
アップストリームもしくはダウンストリームのデータフロー、メディアフロー、または制御フロー関係、のうちの何れかを備える、請求項4に記載の方法。
【請求項７】
前記識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有される前記1つまたは複数の属性は、
機器タイプ、
特定のエリアもしくはプラントサイト内の場所、または、
前記識別された機能ブロックのグループ内の他の機能ブロックとネットワーク通信していること、のうちの何れかを備える、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有される前記1つまたは複数の属性は、前記実装された制御システム内のユーザインターフェースに対応する単一のインターフェーススクリーン、ディスプレイウィンドウ、またはディスプレイワイヤフレーム内の各前記機能ブロックを含んでいることを備える、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記制御システムトポロジを生成するステップはさらに、前記実装された制御システム内の構成要素相互接続から導出される機能ブロック相互接続に基づき、前記構成要素相互接続は、前記実装された制御システムに対応するプラント構成情報から抽出される、請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
前記検出された第1のイベントは、前記識別された第2の機能ブロックと独立している、請求項2に記載の方法。
【請求項１１】
前記ユーザインターフェースにおいて1つまたは複数のイベント通知を表示するステップは、検出された第2のイベントに対応するイベント通知を表示するステップを含み、前記検出された第2のイベントは、前記識別された第2の機能ブロックに関連する、請求項2に記載の方法。
【請求項１２】
制御システム最適化のためのシステムであって、
1つまたは複数のコントローラと、
複数のフィールドデバイスと、
実装された制御システムに対応する制御システムエンジニアリング情報を、エンジニアリング情報リポジトリから検索し、
前記検索された制御システムエンジニアリング情報に基づいて、前記実装された制御システムに対応する複数の機能ブロックと機能ブロック相互接続とを識別し、
前記識別された機能ブロックは、前記実装された制御システム内のハードウェア構成要素に関連付けられた入力機能、出力機能、または制御機能のうちの少なくとも1つを定義するコードを備え、
各機能ブロック相互接続は、前記識別された機能ブロック間の関係を定義し、
前記実装された制御システムに対応する前記識別された複数の機能ブロック内から、機能ブロックの少なくとも1つのグループを識別し、
前記機能ブロックのグループの識別情報は、前記識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有される1つまたは複数の属性の識別情報に基づき、
前記識別された機能ブロックのグループは、前記実装された制御システムに対応する、前記識別された複数の機能ブロック内のいくつかであるがすべてではない機能ブロックを含む、
ように構成されたプロセッサと、
前記識別された機能ブロック、前記識別された機能ブロック相互接続、および、前記識別された機能ブロックのグループに基づいて、制御システムトポロジを生成するように構成されたトポロジ生成器であって、前記制御システムトポロジを生成することは、前記実装された制御システムに対応するデータ構造内に、
前記識別された複数の機能ブロックを定義する情報と、
前記識別された機能ブロック相互接続を定義する情報と、
前記識別された機能ブロックのグループに対応するグループ化情報と
を含むことを備え、
前記グループ化情報は、前記識別された複数の機能ブロックから、前記識別された機能ブロックのグループのメンバの識別情報を有効にし、
前記グループ化情報は、前記識別された複数の機能ブロックを定義する前記情報と、前記識別された機能ブロック相互接続を定義する前記情報とは異なる、トポロジ生成器と、
を備えるシステム。
【請求項１３】
前記実装された制御システムに関連付けられたプロセス環境内の第1のイベントの検出に応答して、以下を可能とするように構成されたプロセスモニタをさらに備え、前記プロセスモニタは、
前記実装された制御システム内の第1の機能ブロックを識別し、前記識別された第1の機能ブロックは、前記検出されたイベントに関連しており、
前記実装された制御システム内の第2の機能ブロックを識別し、前記識別された第2の機能ブロックは、前記識別された第1の機能ブロックに関連しており、
ユーザインターフェースにおいて1つまたは複数のイベント通知を表示し、前記表示された1つまたは複数のイベント通知は、前記第1の機能ブロックと前記第2の機能ブロックとの両方に対応する情報を含み、
前記第2の機能ブロックの識別情報は、前記制御システムトポロジから検索された機能ブロック相互接続情報または機能ブロックグループ情報のうちの少なくとも1つに基づく、請求項12に記載のシステム。
【請求項１４】
前記制御システムエンジニアリング情報は、エンジニアリング文書、システム仕様書、制御図面、論理チャート、シーケンステーブル、または、インターロックテーブルのうちの1つまたは複数から検索される情報を備える、請求項12に記載のシステム。
【請求項１５】
前記プロセッサは、前記識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有される1つまたは複数の属性を、前記複数の機能ブロックの各々に割り当てられた分類識別子に基づいて識別するように構成された、請求項12に記載のシステム。
【請求項１６】
前記分類識別子は、階層的に構築された分類法に従う、請求項15に記載のシステム。
【請求項１７】
前記識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有される前記1つまたは複数の属性は、
物理的な場所、
動作のために依存される物理的な媒体、
機器タイプ、あるいは、
アップストリームもしくはダウンストリームのデータフロー、メディアフロー、または制御フロー関係、のうちの何れかを備える、請求項15に記載のシステム。
【請求項１８】
前記識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有される前記1つまたは複数の属性は、
機器タイプ、
特定のエリアもしくはプラントサイト内の場所、または、
前記識別された機能ブロックのグループ内の他の機能ブロックとネットワーク通信していること、のうちの何れかを備える、請求項12に記載のシステム。
【請求項１９】
前記識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有される前記1つまたは複数の属性は、前記実装された制御システム内のユーザインターフェースに対応する単一のインターフェーススクリーン、ディスプレイウィンドウ、またはディスプレイワイヤフレーム内の各前記機能ブロックを含んでいることを備える、請求項12に記載のシステム。
【請求項２０】
前記プロセスモニタは、前記検出されたイベントが、前記識別された第2の機能ブロックと独立するように構成される、請求項13に記載のシステム。
【請求項２１】
前記プロセスモニタは、前記ユーザインターフェースにおいて1つまたは複数のイベント通知を表示することが、検出された第2のイベントに対応するイベント通知を表示することを含むように構成され、前記検出された第2のイベントは、前記識別された第2の機能ブロックに関連する、請求項13に記載のシステム。
【請求項２２】
前記制御システムトポロジを生成することはさらに、前記実装された制御システム内の構成要素相互接続から導出される機能ブロック相互接続に基づき、前記構成要素相互接続は、前記実装された制御システムに対応するプラント構成情報から抽出される、請求項12に記載のシステム。
【請求項２３】
制御システム最適化のためのコンピュータプログラム製品であって、具現化されたコンピュータ読取可能なプログラムコードを有する非一時的なコンピュータ使用可能な媒体を備え、前記コンピュータ読取可能なプログラムコードは、
実装された制御システムに対応する制御システムエンジニアリング情報を、エンジニアリング情報リポジトリから検索することと、
前記検索された制御システムエンジニアリング情報に基づいて、前記実装された制御システムに対応する複数の機能ブロックと機能ブロック相互接続とを識別することであって、
前記識別された機能ブロックは、前記実装された制御システム内のハードウェア構成要素に関連付けられた入力機能、出力機能、または制御機能のうちの少なくとも1つを定義するコードを備え、
各機能ブロック相互接続は、前記識別された機能ブロック間の関係を定義する、識別することと、
前記実装された制御システムに対応する前記識別された複数の機能ブロック内から、機能ブロックの少なくとも1つのグループを識別することであって、
前記機能ブロックのグループの識別情報は、前記識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有される1つまたは複数の属性の識別情報に基づき、
前記識別された機能ブロックのグループは、前記実装された制御システムに対応する、前記識別された複数の機能ブロック内のいくつかであるがすべてではない機能ブロックを含む、識別することと、
前記識別された機能ブロック、前記識別された機能ブロック相互接続、および、前記識別された機能ブロックのグループに基づいて、制御システムトポロジを生成することであって、前記制御システムトポロジを生成することは、前記実装された制御システムに対応するデータ構造内に、
前記識別された複数の機能ブロックを定義する情報と、
前記識別された機能ブロック相互接続を定義する情報と、
前記識別された機能ブロックのグループに対応するグループ化情報と
を含むことを備え、
前記グループ化情報は、前記識別された複数の機能ブロックから、前記識別された機能ブロックのグループのメンバの識別情報を有効にし、
前記グループ化情報は、前記識別された複数の機能ブロックを定義する前記情報と、前記識別された機能ブロック相互接続を定義する前記情報とは異なる、生成することと、
のための命令を備える、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業または他のプロセス制御システムを含む制御システムの分野に関する。特に、本発明は、制御システムトポロジを生成するための制御システムデータを抽出およびアグリゲートする。
【背景技術】
【０００２】
制御システムエンジニアリングは、特定のシステムまたはプロセスの出力を、所望の範囲内に維持するためのアーキテクチャ、メカニズム、およびアルゴリズムを取り扱うエンジニアリングの領域を称する。自動制御システムは、産業において広く使用されており、たとえば、プログラマブルロジックコントローラ(PLC)を使用して、または、より複雑なシステムの場合、分散制御システム(DCS)または監視制御およびデータ収集システム(SCADA)を使用して、達成され得る。
【０００３】
自動制御システムは、1つまたは複数のフィールドデバイスに通信によって結合された1つまたは複数のコントローラに依存する。フィールドデバイス(たとえば、センサ、バルブ、スイッチ、受信機、および送信機)は、制御システム(たとえば、限定されないが、産業プラントまたはシステム)に対応するプロセス環境内に配置され、プロセス環境内の観察下において、1つまたは複数の構成要素、プロセス、または変数を制御するための物理的またはプロセス制御機能を実行するように構成され得る。プロセスコントローラは、プロセス環境内に配置され得る。そして、フィールドデバイスから信号を受信し、制御決定を行い、制御信号を生成し、フィールドデバイスと通信するように構成される。
【０００４】
既存の制御システムは、プロセス環境内のフィールドデバイスから受信したデータと、そのようなデータのアーカイブとに依存する。プロセス環境内のコントローラまたはフィールドデバイスによって生成されたデータは、複数の具体的に指定されたデータベース(たとえば、データヒストリアンまたはデータサイロ)に記憶される。これら複数のデータベースは、プラットフォーム、または、これらが存在するコンピュータシステム、データモデル、記憶装置、検索、実施のための言語、問合せおよび更新のためのインターフェースおよび言語、スキーマ、ならびにデータタイプに関して互いに異なり得るという点において、独立かつヘテロジニアスである。数ある理由の中でも、制御システム内に典型的に実装される極めて多くのヘテロジニアスなフィールドデバイスによって、制御システムからのデータが、種々様々な異なるデータフォーマットで、異なる頻度で記憶されるという結果になる。
【０００５】
データベースを構築し、データをヘテロジニアスまたは分散方式で収集および記憶するステップは、統一されたアクセスへの、および、制御システムデータの解釈への障害をもたらす。たとえば、プロセス環境内のイベントの根本原因解析は、多数のデータベースから検索されるデータへのアクセスを必要とし得る。様々なフィールドデバイスによって実施されるデータフォーマットおよび収集頻度を、ヘテロジニアスなデータベースファイル構造、データベース属性、およびデータベースインターフェースとともに相違させるステップは、データが、アクセス、分析、または解釈されることを総合的に阻止し、制御システム内の連結監査、同期、またはモニタリングアクティビティと干渉する。
【０００６】
これらの制限は、リアルタイムのシステムモニタリング、問題検出、問題分析、救済措置、および/または、予測的なモデリングと関連することを含む、プロセス環境の効率的なモニタリングおよび制御に関する影響を有する。そのような制限を克服するステップは、所望のシステム関連動作を実行する前に、多数のデータベースからデータを抽出し説明するために実行されねばならない、時間のかかる予備的なワークフローを必要とする。予備的なワークフローの結果として得られるデータは、誤解釈、シフトした時間スタンプ、または同期における問題の影響として、不正確さを被り得る。さらに、多数のデータベースからのデータの記憶および検索は、有用なデータが、無関係または使用不可能として不注意に廃棄され、有用なデータパターンまたは関係を曖昧なままにする、という結果となり得る。
【０００７】
したがって、プロセス環境内の様々なフィールドデバイスまたは他のデータポイントから受信され、プロセス環境に関連付けられた多数のデータベースにわたって記憶された、ヘテロジニアスな制御システムデータの、自動化されたインテリジェントな抽出、連結、および解釈に対するニーズがある。それに加えて、プロセス環境の正確なモデリングを有効にするために、および、識別された関係に基づいて、システム動作、問題検出、問題分析、救済措置、および/または、予測的なモデリングを最適化するために、プロセス環境内の多数のデータポイント間の関係を識別することに対するニーズがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、制御システム最適化のための方法、システム、およびコンピュータプログラム製品を有効にする。
【０００９】
本発明の方法実施形態は、実装された制御システムに対応する制御システムエンジニアリング情報を、エンジニアリング情報リポジトリから検索するステップを備える。検索された制御システムエンジニアリング情報に基づいて、この方法は、実装された制御システムに対応する複数の機能ブロックと機能ブロック相互接続とを識別する。機能ブロックの少なくとも1つのグループは、実装された制御システムに対応する複数の機能ブロックから識別される。機能ブロックのグループの識別情報は、識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有される1つまたは複数の属性の識別情報に基づく。この方法は、識別された機能ブロック、識別された機能ブロック相互接続、および、識別された機能ブロックのグループに基づいて、制御システムトポロジを生成する。
【００１０】
この方法は、それに加えて、実装された制御システム内の第1の機能ブロックおよび第2の機能ブロックを識別することによって、実装された制御システムに関連付けられたプロセス環境内の第1のイベントの検出に対して応答するステップを含み得る。識別された第1の機能ブロックは、検出された第1のイベントに関連し得る。そして、識別された第2の機能ブロックは、識別された第1の機能ブロックに関連し得る。1つまたは複数のイベント通知が、ユーザインターフェースにおいて表示され得る。表示された1つまたは複数のイベント通知は、第1の機能ブロックと第2の機能ブロックとの両方に対応する情報を含み得る。
【００１１】
方法実施形態では、第2の機能ブロックの識別情報は、機能ブロック相互接続情報、または、制御システムトロポジから検索された機能ブロックグループ情報のうちの少なくとも1つに基づき得る。実施形態では、検出された第1のイベントは、識別された第2の機能ブロックと独立し得る。別の実施形態では、ユーザインターフェースにおける1つまたは複数のイベント通知の表示は、検出された第2のイベントに対応するイベント通知を表示するステップを含み得る。この検出された第2のイベントは、識別された第2の機能ブロックに関連する。
【００１２】
機能ブロックを識別するための制御システムエンジニアリング情報は、エンジニアリング文書、システム仕様書、制御図面、論理チャート、シーケンステーブル、または、インターロックテーブルのうちの1つまたは複数から検索される情報を含み得る。識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有される1つまたは複数の属性の識別情報は、複数の機能ブロックの各々に割り当てられた分類識別子に基づき得る。分類識別子は、階層的に構築された分類法に従い得る。
【００１３】
本発明の特定の実施形態では、識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有される1つまたは複数の属性は、物理的な場所、動作のために依存される物理的な媒体、機器タイプまたはアップリストリームもしくはダウンストリームデータフロー、メディアフローまたは制御フロー関係、のうちの何れかを含み得る。別の実施形態では、識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有される1つまたは複数の属性は、特定のエリアもしくはプラントサイト内の場所、または、識別された機能ブロックの識別されたグループ内の他の機能ブロックとネットワーク通信していること、を含み得る。さらなる実施形態では、識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有される1つまたは複数の属性は、単一のインターフェーススクリーン内の各機能ブロックを含む、実装された制御システム内のユーザインターフェースに対応するディスプレイウィンドウまたはディスプレイワイヤフレームを備え得る。
【００１４】
制御システムトポロジを生成するステップは、それに加えて、実装された制御システム内の構成要素相互接続から導出される機能ブロック相互接続に基づき得る。構成要素相互接続は、実装された制御システムに対応するプラント構成情報から抽出され得る。
【００１５】
本発明のシステム実施形態は、以前のパラグラフに記述されたステップのうちの1つまたは複数を実施するようにそれぞれ構成された1つまたは複数のコントローラ、複数のフィールドデバイス、プロセッサ、および、トロポジ生成器をそれぞれ含み得る。
【００１６】
具体的には、プロセッサは、(i)実装された制御システムに対応する制御システムエンジニアリング情報を、エンジニアリング情報リポジトリから検索し、(ii)実装された制御システムに対応する複数の機能ブロックと機能ブロック相互接続とを、検索された制御システムエンジニアリング情報に基づいて識別し、(iii)機能ブロックの少なくとも1つのグループを、実装された制御システムに対応する複数の機能ブロックから識別する、ように構成され得る。ここで、機能ブロックのグループの識別情報は、識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有された1つまたは複数の属性の識別情報に基づく。
【００１７】
トポロジ生成器は、識別された機能ブロック、識別された機能ブロック相互接続、および、識別された機能ブロックのグループに基づいて、制御システムトポロジを生成するように構成され得る。
【００１８】
このシステムは、それに加えて、実装された制御システムに関連付けられたプロセス環境内の第1のイベントの検出に応答して、以下を可能とするように構成されたプロセスモニタを含み得る。このプロセスモニタは、(i)実装された制御システム内の第1の機能ブロックを識別し、ここで、識別された第1の機能ブロックは、検出されたイベントに関連し、(ii)実装された制御システム内の第2の機能ブロックを識別し、ここで、識別された第2の機能ブロックは、識別された第1の機能ブロックに関連し、(iii)ユーザインターフェースにおいて1つまたは複数のイベント通知を表示し、ここで、表示された1つまたは複数のイベント通知は、第1の機能ブロックと第2の機能ブロックとの両方に対応する情報を含んでいる。実施形態では、第2の機能ブロックの識別情報は、制御システムトポロジから検索された機能ブロック相互接続情報または機能ブロックグループ情報のうちの少なくとも1つに基づく。
【００１９】
プロセスモニタは、検出されたイベントが、識別された第2の機能ブロックと独立するように構成され得る。プロセスモニタは、実施形態において、ユーザインターフェースにおいて1つまたは複数のイベント通知を表示するステップが、検出された第2のイベントに対応するイベント通知を表示するステップを含むように構成され得る。ここで、検出された第2のイベントは、識別された第2の機能ブロックに関連する。
【００２０】
プロセッサは、機能ブロックを識別するために依存される制御システムエンジニアリング情報が、エンジニアリング文書、システム仕様書、制御図面、論理チャート、シーケンステーブル、または、インターロックテーブルのうちの1つまたは複数から検索される情報を備えるように構成され得る。
【００２１】
プロセッサは、実施形態では、識別された機能ブロックのグループ内の各機能ブロックによって共有される1つまたは複数の属性を、複数の機能ブロックの各々に割り当てられた分類識別子に基づいて識別するように構成され得る。分類識別子は、階層的に構築された分類法に従い得る。プロセッサによって識別される、共有される属性は、物理的な場所、動作のために依存される物理的な媒体、機器タイプ、アップリストリームまたはダウンストリームデータフロー、メディアフローまたは制御フロー関係、特定のエリアまたはプラントサイト内の場所、識別された機能ブロックのグループ内の他の機能ブロックとネットワーク通信していること、あるいは、実装された制御システム内のユーザインターフェースに対応する単一のインターフェーススクリーン、ディスプレイウィンドウ、またはディスプレイワイヤフレーム内の各前記機能ブロックを含んでいること、のうちの何れかを含み得る。
【００２２】
プロセッサは、制御システムトロポジを生成するステップが、それに加えて、実装された制御システム内の構成要素相互接続から導出された機能ブロック相互接続に基づくように構成され得る。ここで、構成要素相互接続は、実装された制御システムに対応するプラント構成情報から抽出され得る。
【００２３】
本発明はそれに加えて、具現化されたコンピュータ読取可能なプログラムコードを有するコンピュータ使用可能な媒体を備える、制御システム最適化のためのコンピュータプログラム製品を含む。コンピュータ読取可能なプログラムコードは、上述された方法実施形態のうちの何れかを実施するための命令を備える。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】プロセス制御システムを例示する図である。
【図１Ｂ】典型的な制御システムトポロジを例示する図である。
【図１Ｃ】典型的な制御システムトポロジを例示する図である。
【図２】制御システムトポロジを生成するための方法を例示する図である。
【図３Ａ】制御システムトポロジの典型的なグラフ表示である。
【図３Ｂ】図3Aの制御システムトポロジを記憶するための典型的なデータ構造である。
【図４】制御システムトポロジを生成するために使用され得るヘテロジニアスなデータソースを例示する図である。
【図５Ａ】システムエンジニアリング情報に基づいて制御システムトポロジを生成するための方法ステップを例示する図である。
【図５Ｂ】図5Aの方法に対応する方法ステップの様々な出力を示す図である。
【図５Ｃ】図5Aの方法に対応する方法ステップの様々な出力を示す図である。
【図５Ｄ】図5Aの方法に対応する方法ステップの様々な出力を示す図である。
【図５Ｅ】図5Aの方法に対応する方法ステップの様々な出力を示す図である。
【図６】制御システム分類情報に基づいて制御システムトポロジを生成するための方法ステップを例示する図である。
【図７】資産管理情報に基づいて制御システムトポロジを生成するための方法ステップを例示する図である。
【図８】プラント構成情報に基づいて制御システムトポロジを生成するための方法ステップを例示する図である。
【図９】本発明の方法ステップに基づいて生成された典型的なトポロジを例示する図である。
【図１０】本発明に従って開発された制御システムトポロジに依存するリアルタイムシステムモニタリングの方法を例示する図である。
【図１１】本発明に従って構成されたプロセス環境を図示する図である。
【図１２】本発明の様々な実施形態が実施され得る典型的なコンピューティングシステムを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は、制御システム最適化のための方法、システム、およびコンピュータプログラム製品を有効にする。本発明は、(プロセス制御システムのような)制御システムのための包括的なトポロジの生成によって、所望の最適化を達成する。包括的なトポロジは、制御システムまたはプロセス環境に対応するヘテロジニアスな制御システムデータに基づいて、制御システム内の機能ブロックのみならず、そのような機能ブロック間の関係をも識別することによって生成される。
【００２６】
この発明のために、「制御システム構成要素」という用語は、制御システム内の任意の1つまたは複数のデバイスまたは(コントローラ、アクチュエータ、センサ、または他のフィールドデバイスのような)ハードウェア構成要素を意味するものとする。
【００２７】
この発明のために、「制御図面」という用語は、制御システム、および/または、それによって制御されるプロセス環境内の制御命令の相互接続またはフローを表すあらゆる図面を意味するものとする。制御図面は、制御システム構成要素への制御動作の通信と、制御システム構成要素による制御動作の実行とを有効にする方式で相互接続された複数の機能ブロックを含み得る。別のタイプの制御図面は、制御システムまたはプロセス環境内からの(たとえば、バルブ、熱電対、圧力ゲージ、スイッチ等のような)複数の制御システム構成要素を含み得る。それに加えて、複数の制御システム構成要素間のポイント接続を描写し得る。
【００２８】
この発明のために、「機能ブロック」という用語は、制御システムのフィールドデバイスもしくは他の任意の部分に関連付けられた入力機能(入力機能ブロック)、出力機能(出力機能ブロック)、または制御機能(制御機能ブロック)を定義および実施するコードを備えるディスクリートまたは自己完結型ブロックを意味するものとする。機能ブロックは、制御システムが表示または制御する必要のある任意のディスクリートなデータポイント(アナログまたはデジタル)を含み得る。そして、プロセッサまたはマイクロプロセッサにおいて実行される対応するアルゴリズムに基づいて、制御システム内で1つまたは複数のデバイスまたは(コントローラ、アクチュエータ、センサ、または他のフィールドデバイスのような)ハードウェア構成要素を用いて実施または実行されることが意図された機能を表す。入力または出力機能ブロックは、(プロセス測定デバイスからのプロセス変数のような)少なくとも1つのプロセス制御入力、または、(アクチュエーションデバイスへ送られたバルブ位置のような)プロセス制御出力を生成し得る一方、各制御機能ブロックは、(たとえば、プロセス制御入力、または、ユーザインターフェースにおいて受信された入力のような)1つまたは複数の入力から、(たとえば、プロセス制御出力、または、ユーザインターフェースにおける出力のような)1つまたは複数の出力を生成するためのアルゴリズムを使用する。機能ブロックは、あらかじめ決定された基準に基づいて、アラームまたはイベントインジケーションを生成することが可能であり、異なるモードで、異なる方式で動作することが可能であり得る。それに加えて、機能ブロックは、同じまたは異なるフィールドデバイス内に実装された他のブロックと通信するように構成され得る。そして、(同じまたは異なるデバイス内に実装された)機能ブロックの組合せは、1つまたは複数の分散制御ループを生成するために互いに通信し得る。
【００２９】
典型的な機能ブロックは、限定することなく、構成要素、構成要素入力、構成要素出力、設定値、システムまたはプロセス変数、コントローラゲイン、モジュールステータス、計算変数、論理動作、シーケンシャルな動作、インターロック、制御ブロック、デジタルまたはアナログの入力または出力カード上の1つまたは複数の特定の配線ポイント、論理チャート、論理ブロック、計算ブロック、あるいは、論理ブロックまたは計算ブロックへのデータ入力、または、論理ブロックまたは計算ブロックからのデータ出力、を含み得る。
【００３０】
機能ブロックは、定義されたインターフェースを有しており、したがって、複雑な制御戦略を実施するために相互接続され得る。「機能ブロック」という用語はしばしば、Fieldbusプロトコルのコンテキストにおいて理解されるが、他の通信プロトコルを使用する制御システムが、記述された機能ブロックに類似したプロセス機能モジュールを含むであろうことが当業者に明らかになるであろう。したがって、「機能ブロック」という用語は、Fieldbusプロトコルを使用する制御システムに限定されておらず、他の通信プロトコルを使用するネットワークにおけるアプリケーションも同様に有するとして理解されるものとする。
【００３１】
本発明のために、「インターロックテーブル」は、制御システム内に実装されたプロセスインターロックおよび/または安全インターロックを文書化するテーブルを意味するものとする。インターロックテーブルは、制御システムの設計またはコミッション中に、マニュアル入力によって、プロセスエンジニアによって生成される。
【００３２】
本発明のために、「論理チャート」は、制御システム内の所望のシーケンシャル制御を達成するために、入力信号に応答して実行され得る論理動作を文書化するチャートまたはテーブルを意味するものとする。論理チャートは、入力信号によって受信された入力について実行されるべき論理動作を定義する論理オペレータと、特定の入力に応答して生成されるべき対応する出力信号と、出力信号に対応する目的機能ブロックとを含む。
【００３３】
本発明のために、「シーケンステーブル」は、シーケンシャルに実行される条件ベースの動作を文書化するチャートまたはテーブルを意味するものとする。シーケンステーブルは、条件付きイベントの発生に応じて、実行のための動作のシーケンスを指定する。
【００３４】
本発明のために、「タグ」という用語は、特定の機能ブロックに関連付けられた、または、特定の機能ブロックにアクセスするために使用され得る、ユニークな識別子として理解されるものとする。DCSまたはSCADAのような制御システムでは、タグは、単に、タグが割り当てられている構成要素または機能ブロックのアクセスまたは制御のために使用され得るユニークな名前、変数、または、メモリアドレスを備える。制御システム内の物理的構成要素に関連付けられたタグは、「物理タグ」と称され得る一方、データ変数、計算、または、論理もしくはシーケンシャルな演算に関連付けられたタグ(物理的な構成要素を識別しない)は、「仮想タグ」と称され得る。
【００３５】
図1Aは、一般的なプロセス制御システム100aを例示する。プロセス制御システムは、複数のコントローラ102、ならびに、たとえばアクチュエータ104およびセンサ108のような複数のフィールドデバイスを含む。コントローラ102は、プロセス制御システム内のフィールドデバイスによってプロセス106を制御する。例によれば、センサ108は、1つまたは複数のプロセス106の状態に関するフィードバックをコントローラ102へ通信し得る。受信したフィードバックに基づいて、コントローラ102は、実行中のプロセスを制御するために、制御信号を生成し、これらをアクチュエータ104へ通信し得る。
【００３６】
典型的な図1Bおよび図1Cは、制御システムのための2つの代替トポロジ100bおよび100cを例示する。両トポロジが、同一の制御システム構成要素(すなわち、コントローラ102a、102b、102c、アクチュエータ104a、104b、104c、センサ108a、108b、108c)を備えている一方、それらそれぞれの構成は異なる。図1Bは、分散制御システムを例示する。ここで、コントローラ102a、102bおよび102cの各々は、アクチュエータとセンサのディスクリートなグループを制御することを担当する。他方、図1Cは、集中制御システムを例示する。ここで、コントローラ102bおよび102cは、アクチュエータとセンサのディスクリートなグループを制御するように構成されているが、集中コントローラ102aによって制御される。これらの例示は典型的であり、実装においてそれを確立する一方、図1Aの制御システム100aは、特定のプロセス環境を制御することに適した任意のトポロジで構成され得る。
【００３７】
制御システムのトポロジは、制御システム内の相互関連する機能ブロックのセットとして表現され得る。トポロジのノードは、制御システム内で表された機能ブロックに対応する一方、これらノード間の相互接続および/または関係は、制御システム内の機能または階層を表すデータフロー、制御フロー、または、他の属性に基づいて決定され得る。
【００３８】
図2は、制御システムトポロジを生成するための方法を例示する。
【００３９】
ステップ202は、制御システムに対応する情報を取得するステップを備える。制御システムに対応する情報は、システム設計者またはシステムオペレータから取得され得る。あるいは、制御システムに対応するエンジニアリング文書または仕様書から抽出され得る。エンジニアリング文書または仕様書は、制御システムを記述する情報を抽出するために解析され得る。
【００４０】
ステップ204は、ステップ202において抽出された情報に基づいて、制御システム内の機能ブロックを識別するステップを備える。ステップ206はその後、制御システム内の識別された機能ブロック間の相互接続または関係を識別する。この識別は、ステップ202において抽出された情報に基づく。制御システムの要素間の典型的な関係は、要素間のデータ、制御もしくはメディアフロー依存性、シーケンシャルな関係、またはインターロック関係を含み得る。
【００４１】
ステップ204および206において識別された機能ブロックおよび相互接続または関係に基づいて、制御システムのトポロジが、ステップ208において生成される。生成されたトポロジは、たとえば、図3Aに例示されたツリー構造300Aによって図式的に表示され得る。ここで、制御システムの機能ブロックX1乃至X8は、ノードとして表現され、機能ブロック間の関係は、エッジとして接続矢印によって表現される。トポロジ情報の記憶および検索は、機能ブロックに対応する情報と、制御システムの関連情報とを論理的に記憶するように構成されたデータ構造またはデータベーススキーマに依存する。図3Bは、図3Aのトポロジを記憶するための典型的なデータ構造を例示し、このデータ構造は、図3Aからの機能ブロックX1乃至X8に対応する情報を記憶するために使用されている。図3Aおよび図3Bの例示は典型的であり、制御システムに対応するトポロジの表示および記憶/検索のために、任意の図式表示および任意の適切なデータ構造が選択され得ることが理解されるであろう。
【００４２】
図4は、本発明の実施形態に従って、制御システムトポロジを生成または洗練するために使用され得る典型的なヘテロジニアスなデータソースを例示する。図示されるように、制御システムに対応する制御システムトポロジ410は、(i)制御システムエンジニアリング情報データソース402(エンジニアリング情報リポジトリとしても知られている)、(ii)制御システム分類情報データソース404、(iii)プラント構成情報データソース406、および(iv)資産管理情報データソース408を備える、ディスクリートでヘテロジニアスなデータソースから検索される情報を含み得る。図4は、各データソースを、個別のデータリポジトリ(データベース402乃至408)として図示する一方、これらデータソースのいくつかまたはすべては、単一のデータベースまたはデータリポジトリ内にともに記憶され得る。ヘテロジニアスなデータソースの各々の関連性、および、これらデータソースからの情報が制御システムトポロジを生成するために使用され得る方式が、以下に記述される。
【００４３】
(データソース402から取得されるような)制御システムエンジニアリング情報は、制御システムの設計フェーズ中に生成されたデータおよび情報を備え、エンジニアリング文書、または、制御図面、グラフィックディスプレイウィンドウもしくはグラフィックディスプレイワイヤフレーム、論理チャート、シーケンステーブル、およびインターロックテーブルのようなシステム仕様リソースを、(限定することなく)含み得る。これらの文書または仕様書リソースは、制御システムに対応する機能ブロックおよび相互接続に関する情報を含む。この情報は、制御システムトポロジを生成するために解析および使用され得る。
【００４４】
(データソース404から取得されるような)制御システム分類情報は、観察中の制御システム内の1つまたは複数のエンティティに対応する分類情報を備える。制御システム分類は、システム内の構成要素を分類するための分類法およびルールに基づく。分類法の目的は、システム構成要素および/または機能ブロックを制御するためにユニークな分類識別子を相関付ける、または、割り当てるためである。このユニークな分類識別子は、制御システム構成要素および/または機能ブロックに対応する意味のある、かつ正確な属性情報を提供する方式で生成され、割り当てられる。分類法は、プラニング、ライセンシング、構築、操作、およびメンテナンスを含むエンジニアリング科目内で良く知られている。制御システムまたはプロセス環境内での分類法の実施は、機器タイプまたは機能、動作のために制御システム構成要素または機能ブロックによって必要とされる媒体、制御システム構成要素もしくは機能ブロックへの測定入力または制御システム構成要素もしくは機能ブロックからの測定出力のタイプ(たとえば、温度、圧力等)、および、制御システム構成要素または機能ブロックが実装されているプラントの識別情報またはプラントのセクションを含む、制御システム構成要素または機能ブロックに対応する属性情報を伝送し得る。図4に関連して、データソース404から検索された制御システム分類情報は、制御システム構成要素または機能ブロックに対応する分類識別子のみならず、分類識別子を割当または解釈するための分類法ルールを含み得ることが理解されよう。
【００４５】
分類法は、階層的に構築され得るか、または、非階層的に構築され得る。階層的に構築された分類法は、制御システム構成要素と機能ブロックとの間のアップストリームまたはダウンストリームの関係に関する情報を提供する制御システム構成要素または機能ブロックに対応する分類識別子を提供する。たとえば、階層的に構築された分類法では、連続的に付番された分類識別子は、2つの連続的に付番された識別子に対応する制御システム構成要素または機能ブロックが、アップストリームまたはダウンストリームの関係で連続的に構成されることを示し得る。同様に、異なるアルファベットのプレフィクスまたはサフィックスを持つ同じ識別子を有する制御システム構成要素または機能ブロックは、制御システム構成要素または機能ブロックが、並列的に構成され動作していることを示すであろう。非階層的に構築された分類法では、制御システム構成要素または機能ブロックに対応する識別子は、構成要素間のアップストリームまたはダウンストリームの関係に関する情報を提供しない。本発明の実施形態では、データソース404から検索された制御システム分類情報は、制御システム構成要素または機能ブロックに対応する分類情報を備え得る。ここでは、この分類は、例として、Kraftwerk Kennzeichen System(KKS)またはPlant Numbering System(PNS)のような、階層的に構築された分類法に基づく。
【００４６】
(データソース406から取得されるような)プラント構成情報は、プラントまたはプロセス制御環境の主要部分を一連の親子関係で接続するハイレベルフロー図情報を備える。プラント構成情報は、プラント設計時にシステム設計者によってマニュアルで生成され得るか、または、ランタイム観察に基づいて、システムエンジニアまたはオペレータによってその後生成または洗練され得る。プラント構成情報は、フロー図またはテーブルの形式で、プラント構成データソース406に記憶され得る。あるいは、情報は、フロー図から解析され、解析されたフロー情報の検索を正確に反映および容易にする、適切に構成されたデータ構造またはデータベースに記憶され得る。
【００４７】
(データソース408から取得されるような)資産管理情報は、ネットワーク情報(たとえば、プラント通信ネットワーク内のフィールド制御局の場所、近さ、または接続性)、制御システム構成要素の機器タイプ、または位置関連属性を含む、制御システム内の制御システム構成要素に関する情報、を備える。この情報は、制御システム構成要素、または、そのような制御システム構成要素に対応する機能ブロックをグループ化、または階層的に順序付けるために使用され得る。本発明の実施形態では、資産管理情報は、それに加えて、制御システム構成要素に関連付けられたユーザ要件または機能結果を記述する属性情報を含み得る。
【００４８】
図4は、データソース402〜408の各々からの情報に基づいて生成される制御システムトポロジを例示しており、トポロジは、前述したデータソースの任意の1つまたは複数からの情報に基づいて、様々な実施形態において生成され得る。
【００４９】
図5Aは、図4の制御システムエンジニアリングデータソース402から検索された情報に基づいて、制御システムトポロジを生成することに関連付けられた方法ステップを例示する。ステップ502は、制御システム内のディスクリートな機能ブロックを識別し、かつ機能ブロック間の関係または相互接続を識別するために、エンジニアリング文書および/または仕様書を解析するステップを備える。ステップ502で解析されたエンジニアリングデータは、制御図面、論理チャート、シーケンステーブル、およびインターロックテーブルのような基本システム仕様文書を含み得る。これらは、システムの構成要素および機能のみならず、それらの間のプロセスフローをもマップする。
【００５０】
識別された機能ブロックおよび相互接続は、制御システムトポロジを生成するために使用され得る。制御システムトポロジを生成する際に、識別された機能ブロックは、ノードとして表現され得る一方、相互接続は、ノード間のエッジとして表現され得る。このトポロジを生成する際に、各ノードに割り当てられたノード属性は、対応する機能ブロックの、識別された特性に基づき得る。本発明の実施形態では、各機能ブロックに関連付けられたタグは、特定のノード属性を含み得る。本発明の特定の実施形態において、図5Aのステップ502において抽出された機能ブロックおよび相互接続情報に基づいて生成された制御システムトポロジは、複数の相互接続されたタグを備え得る。ここで、各タグは、対応する機能ブロックを表す。
【００５１】
ステップ504は、論理チャート、シーケンステーブル、またはインターロックテーブルを解析し、ステップ502において識別されたリンクまたは相互接続機能ブロックに役立つ1つまたは複数の論理動作を識別する、オプションのステップを備える。ステップ502で生成された制御システムトポロジは、その後、ステップ504において識別された追加のリンクまたは相互接続を、トポロジを表すデータ構造またはデータベースへ追加することによって修正または洗練され得る。
【００５２】
ステップ506はさらに、ユーザインターフェーススクリーン、グラフィックディスプレイウィンドウ、またはディスプレイワイヤフレーム(または、ユーザインターフェーススクリーン、グラフィックディスプレイウィンドウ、もしくはディスプレイワイヤフレームを定義もしくは記述するデータファイル)を解析し、単一のインターフェーススクリーン、ディスプレイウィンドウもしくはディスプレイワイヤフレーム内に表示される制御システム構成要素、機能ブロック、または関連付けられたタグを識別する、さらなるオプションのステップを備える。ステップ506においてそのように識別された制御システム構成要素、機能ブロック、またはタグは、ともにグループ化またはクラスタ化され得る。そして、ステップ502または504の何れかにおいて生成された制御システムトポロジは、その後、ステップ506において識別されたグループ情報を、トポロジを表すデータ構造またはデータベースへ追加することによって修正または洗練され得る。単一のインターフェーススクリーンによって表示または制御される制御システム構成要素または機能ブロックまたはタグをグループ化することによって、本発明は、制御システム構成要素または機能ブロックまたはタグのクラスタを生成する。ここで、クラスタ内の制御システム構成要素、機能ブロック、またはタグは、(i)同じクラスタの他のメンバと関連している可能性が高く、(ii)同じクラスタの他のメンバの動作条件、パフォーマンス、または欠陥によって影響される可能性が高い。ステップ506は、(i)単一のインターフェーススクリーン、ディスプレイウィドウ、またはディスプレイワイヤフレーム内に表示されるすべての制御システム構成要素、機能ブロック、またはタグをグループ化またはクラスタ化するステップを備え得るか、あるいは、(ii)単一のインターフェーススクリーン、ディスプレイウィンドウ、またはディスプレイワイヤフレーム内に表示される2つ以上の構成要素または機能ブロックを選択的にグループ化またはクラスタ化し得るか、の何れかであり得る。ここで、単一のインターフェーススクリーン、ディスプレイウィドウ、またはディスプレイワイヤフレーム内からの構成要素または機能ブロックの選択は、選択のためにあらかじめ定義されたルールまたは基準のセットに基づき得る。
【００５３】
本発明の実施形態において、方法ステップ502乃至506のうちの1つまたは複数は、(たとえばDCSまたはSCADAベースの制御システムのような)産業プロセス制御システムのためのトポロジを生成するために適用される。
【００５４】
図5B乃至図5Eは、図5Aのステップ502乃至506の典型的な出力を例示する。具体的には、図5Bは、図5Aのステップ502においてエンジニアリング文書および/またはシステム仕様書を解析することによって識別されるタグまたは機能ブロック(A1乃至A5、B1乃至B4、E7およびE8)ならびに相互接続の典型的な第1のセットを例示する。図5Cは、以前に識別されたタグまたは機能ブロック(A2、B2、およびA5)のうちのいくつかの間のさらなる相互接続の典型的なセットを例示する。さらなる相互接続は、論理チャート、シーケンステーブル、またはインターロックテーブルを解析することによって、図5Aのステップ504において識別される。図5Dは、図5のステップ506からの典型的な出力を例示する。ここで、タグA1乃至A5は、ユーザインターフェーススクリーン内でともに表示されるという理由で、(典型的なグループIへ)ともにグループ化される。図5Eは、図5Bのタグおよび相互接続を備える典型的なトポロジを、図5Cの追加の相互接続と、図5DからのタグA1乃至A5のグループ化とともに例示する。
【００５５】
図6は、制御システムトポロジを生成するステップ、または、図4の制御システム分類データソース404から検索された情報に基づいて、既存の制御システムトポロジを洗練もしくは修正するステップ、に関連付けられた方法ステップを例示する。
【００５６】
ステップ602は、図5Aのステップの何れかにおいて識別された、または、以前に生成された制御システムトポロジに対応する、複数の機能ブロックまたはタグに対応する制御システム分類情報を取得するステップを備える。制御システム分類情報は、(図4におけるデータソース404のような)制御システム分類データソースから検索され得る。図4に関連して議論されたように、取得された制御システム分類情報は、識別された機能ブロックまたはタグに対応する分類識別子を備え得る。そして、オプションで、根本をなす分類法の理解または実施のために必要な情報を含み得る。
【００５７】
その後、ステップ604は、複数の識別された機能ブロックの各々に割り当てられた分類識別子の分析に基づいて、複数の識別された機能ブロックまたはタグの属性を判定するステップを備える。分類識別子の分析は、根本をなす分類法に関連付けられた分類ルールに基づいて実行され得る。この分類ルールは、機能ブロックまたはタグに割り当てられた分類識別子に基づいて、機能ブロックまたはタグの属性を識別するために使用され得る。
【００５８】
ステップ606は、複数の識別された機能ブロックから、2つ以上の機能ブロックまたはタグをグループ化するステップを備える。このグループ化は、複数の識別された機能ブロックまたはタグに対応する分類情報の分析に基づく。機能ブロックまたはタグのグループ化は、ルールまたは基準のあらかじめ定義されたセットに基づき得る。
【００５９】
本発明の典型的な実施形態では、機能ブロックまたはタグのグループ化のためのあらかじめ定義された基準は、2つ以上の機能ブロックまたはタグに共通の属性に基づいて、2つ以上の機能ブロックまたはタグのグループ化を必要とし得る。共通の属性は、ステップ606における複数の機能ブロックまたはタグの分析に基づいて、分類情報の過程で識別される。この限定しない方法の実施形態では、機能ブロックまたはタグは、
・産業プラントの同じ部品内の場所、
・動作のための同じ物理媒体(たとえば、電気、蒸気等)に対する依存、
・共通の機器タイプ、
・たとえば、データ、媒体、または制御フローのうちの1つまたは複数に関する、アップストリームまたはダウンストリームの関係の共有、
のうちの少なくとも1つまたは複数に基づいて、ステップ606においてともにグループ化され得る。
【００６０】
ステップ606において決定されたグループ化のうちの1つまたは複数は、グループ化情報を、トポロジを表すデータ構造またはデータベースへ追加することによって、制御システムトポロジを生成または洗練するために使用され得る。
【００６１】
図7は、制御システムトポロジを生成するステップ、または、図4の資産管理データソース408から検索された資産管理情報に基づいて、既存の制御システムトポロジを洗練もしくは修正するステップ、に関連付けられた方法ステップを例示する。
【００６２】
ステップ702は、図5Aのステップの何れかにおいて識別された、または、以前に生成された制御システムトポロジに対応する、複数の機能ブロックまたはタグに対応する資産管理情報を取得するステップを備える。資産管理情報は、(図4におけるデータソース408のような)資産管理情報データソースから検索され得る。
【００６３】
その後、ステップ704は、識別された複数の機能ブロックに対応する資産管理情報の分析に基づいて、識別された複数の機能ブロックまたはタグ内の2つ以上の機能ブロックまたはタグをグループ化するステップを備える。資産管理情報の分析に基づいて2つ以上の機能ブロックまたはタグをグループ化するステップは、グループ化のためのルールまたは基準のあらかじめ設定されたセットに基づき得る。本発明の実施形態では、2つ以上の機能ブロックまたはタグのグループ化は、2つ以上の機能ブロックまたはタグに共通の資産管理属性に基づく。共通の属性は、ステップ704における分析の過程において識別される。実施形態では、機能ブロックまたはタグは、
・同じ機器タイプに関連付けられること、
・同じエリアまたはプラントサイト内に位置されていること、
・互いにネットワーク通信していること、
のうちの1つまたは複数に基づいてステップ704においてともにグループ化され得る。
【００６４】
ステップ704において決定されたグループ化は、グループ化情報を、トポロジを表すデータ構造またはデータベースへ追加することによって、制御システムトポロジを生成または洗練するために使用され得る。
【００６５】
図8は、図4のプラント構成データソース406から検索されたプラント構成情報に基づいて、制御システムトポロジを生成するステップ、または、既存の制御システムトポロジを洗練もしくは修正するステップ、に関連付けられた方法ステップを例示する。
【００６６】
ステップ802は、(図4のデータソース406のような)プラント構成情報データソースからフローチャートを取得し解析するステップを備える。以前に説明したように、プラント構成情報は、プラントまたはプロセス制御環境の部分を、一連の親子関係に接続する、システム設計者またはシステムオペレータが生成したフロー図情報を備える。プラント構成情報は、制御システムエンジニアリング情報もしくは他のデータソースに記録されていない関係および相互接続、または、システム実装時に記録されていなかった関係および相互接続を含み得る。これらは、その後発生するか、または、システムオペレータのその後のランタイム観察および経験の過程でその後観察される。したがって、802における解析ステップの結果、制御システム内、または、プロセス制御環境内の機能ブロック、イベント、またはエンティティ間の接続を記述する追加情報が得られる。
【００６７】
ステップ804は、ステップ802において取得された追加の相互接続情報を、制御システムトポロジを表すデータ構造またはデータベースへ追加することによって、制御システムトポロジを生成または洗練するステップを備える。
【００６８】
本発明に従って制御システムトポロジを生成するステップは、図6、図7、および図8に関連してその後議論された方法ステップのうちの1つまたは複数とともに、図5Aに関連して記述された方法ステップのうちの何れかの組合せを含み得ることが理解されよう。
【００６９】
図9は、図5Eに関連して以前に取得および議論されたトポロジ(すなわち、図5Aの方法ステップの結果生じる制御システムトポロジ)を、図6、図7、または図8の方法の1つまたは複数から生じる機能ブロックまたはタグのさらなるグループ化および相互接続を記述する情報、と組み合わせることによって到達する典型的なトポロジを例示する。
【００７０】
上述された方法の結果生じる連結された包括的な制御システムトポロジは、多くの利点を提供する。第1の利点は、これらのトポロジが、プロセス環境内の機能ブロック間の関係および相互接続に関する改善された情報を表すことである。この改善された情報は、たとえば、(プロセス環境条件における変化のような)イベントを(アラームのような)後続するシステム変化と相関付けるための根本原因解析の目的のために使用され得る。これは、原因となるイベント、アラーム通知、またはシステム割込み間のリアルタイム相関を有効にすることによって、システムモニタリングを改善し、イベント応答時間を短縮する。これによって、人員が、原因となる要因を迅速かつ正確に識別し対処できるようになる。改善されたシステムトポロジ情報はまた、プロセスおよび構成要素挙動の予測的なモデリングをも有効にする。これは、予測的メンテナンスを改善し、システムダウン時間を短縮する。改善されたトポロジ情報はまた、以前に解読されていない関係または相互接続情報に応じて、人員訓練目的のため、既存のオペレータからの情報伝達を改善するため、および、システム設計を進めるための関連性を有する。
【００７１】
図10は、上述された方法に従って開発された制御システムトポロジに依存し、この制御システムトポロジを実施する、リアルタイムシステムモニタリングの典型的な方法を例示する。
【００７２】
ステップ1002は、制御システムに関連する複数のイベント通知またはアラーム通知を受信するステップを備える。ステップ1004では、イベント通知またはアラーム通知のサブセットは、受信された複数のイベント通知またはアラーム通知から選択される。ここで、イベント通知またはアラーム通知のサブセットの選択は、制御システムに対応する制御システムトポロジから抽出された機能ブロックグループ化または相互接続情報に基づく。これによって、選択されたイベント通知またはアラーム通知のサブセットは、制御システムトポロジ内の機能ブロックのグループ化または相互接続されたセットに対応するようになる。抽出されたグループ化または相互接続情報に基づく、イベント通知またはアラーム通知のサブセットの選択は、選択のための1つまたは複数のあらかじめ定義された、または、オペレータが定義したルールに依存し得ることが理解されよう。
【００７３】
ステップ1006は、イベント通知またはアラーム通知の選択されたサブセットを、システムオペレータへ提示または表示するステップを備える。本発明の実施形態では、制御システムは、選択されたアラーム通知のサブセット以外のイベント通知もしくはアラーム通知を、削除するか、または、システムオペレータへ表示もしくは提示しない。別の実施形態では、選択されたイベント通知またはアラーム通知のサブセットは、リアルタイムで、または、高い優先度を必要としていることを示すインジケーションとともに、ユーザへ提示される一方、制御システムから受信された他のすべてのイベント通知またはアラーム通知は、表示されないか、または、時間フェーズ方式もしくは遅延して表示されるか、または、低い優先度を示すインジケーションとともに表示される。ステップ1006におけるイベント通知またはアラーム通知の選択、優先付け、または排除は、イベント通知またはアラーム通知の選択、優先付け、または排除のためのあらかじめ定義された、または、オペレータが定義したルールに基づき得る。
【００７４】
予測的モデリングを有効にする実施形態では、ステップ1006に続いて、制御システムはオプションとして、通常動作している制御システム構成要素または機能ブロックに関して、システムオペレータに通知し得る。しかし、これらは、イベント通知またはアラーム通知が受信された制御システム構成要素または機能ブロックと相互接続またはグループ化されている。それによって、あらゆる潜在的な欠陥もしくはアラーム通知のために、または、予防的なメンテナンスの開始のために、これら制御システム構成要素または機能ブロックをシステムオペレータがモニタすることを有効にする。
【００７５】
上述されたリアルタイムシステムモニタリング方法の実施関連実施形態では、この方法は、プロセス制御システム内の第1の制御システム構成要素または第1の機能ブロックを識別することによって、プロセス環境内の第1のイベントの検出に対して応答する。識別された第1の制御システム構成要素または第1の機能ブロックは、検出されたイベントに関連している。この方法はその後、プロセス制御システム内の第2の制御システム構成要素または第2の機能ブロックを識別する。識別された第2の制御システム構成要素または第2の機能ブロックは、識別された第1の制御システム構成要素または第1の機能ブロックに関連している。第2の構成要素の識別情報は、複数の機能ブロック間の相互接続を識別する情報、または、制御システムトポロジから検索された複数の機能ブロックのグループ化を識別する情報、のうちの少なくとも1つに基づき得る。1つまたは複数のイベント通知はその後、ユーザインターフェースにおいて表示され得る。表示された1つまたは複数のイベント通知は、第1の制御システム構成要素または第1の機能ブロックと、第2の制御システム構成要素または第2の機能ブロックとの両方に対応する情報を含む。
【００７６】
より具体的な実施形態では、プロセス環境内で検出されたイベントは、識別された第2の制御システム構成要素もしくは第2の機能ブロックと独立し得るか、または、識別された第2の制御システム構成要素もしくは第2の機能ブロックに間接的にのみ関連し得る。しかしながら、(i)検出された第1のイベントが、第1の制御システム構成要素または第1の機能ブロックに関連していること、ならびに、(ii)第1および第2の制御システム構成要素もしくは第1および第2の機能ブロックを含む決定された相互接続またはグループ化を確立する相互接続情報あるいはグループ化情報に基づいて、この方法は、検出された第1のイベントを、第1および第2の制御システム構成要素または機能ブロックの両方に関連付け、第1および第2の制御システム構成要素または機能ブロックの両方に対応する情報とともに、1つまたは複数のイベント通知を表示する。上記実施形態の特定の事例では、第1および第2の制御システム構成要素または機能ブロックの両方に対応する情報とともに表示された1つまたは複数のイベント通知は、(i)第1の制御システム構成要素または第1の機能ブロックに関連する、検出された第1のイベントに対応する少なくとも第1のイベント通知を含み、(ii)オプションで、第2の制御システム構成要素または第2の機能ブロックに関連する、検出された第2のイベントに対応する少なくとも第2のイベント通知を含む。検出された第1のイベントは、ある実施形態では、第2の制御システム構成要素または第2の機能ブロックに、間接的に関連しているか、独立しているか、または無関係であり得る。同様に、検出された第2のイベントは、ある実施形態において、第1の制御システム構成要素または第1の機能ブロックに、間接的に関連しているか、独立しているか、または無関係であり得る。
【００７７】
実施形態では、この方法は、第1の優先度を、検出された第1のイベントに割り当て、第2の優先度を、検出された第2のイベントに割り当てる。ここで、第2のイベントが、第1および第2の制御システム構成要素または機能ブロックと無関係であるか、または、間接的にのみ関連しているかの何れかであるとの判定に応じて、割り当てられた第2の優先度は、割り当てられた第1の優先度よりも低くなる。
【００７８】
グループ化または相互接続されたイベントまたはエンティティに関するトポロジ情報に基づいて、アラーム通知またはイベント通知の提示を制御することによって、本発明は特に、(i)根本原因解析、(ii)連想されるまたは関連する問題の発生が阻止、検出、および解決されること、ならびに(iii)救済措置のための応答時間またはタイムライン、を改善することが理解されよう。本発明の結果、検出されたイベントのリアルタイム通知に加えて、システムオペレータは、関連付けられた、または、原因となるアップストリームイベントに関する関連情報のみならず、引き起こされたまたは、検出されたイベントによって引き起こされる可能性の高い関連付けられたダウンストリームイベントを、リアルタイムで、文脈的に受信し得る。追加の文脈的な情報は、根本原因解析の精度を向上し、また、根本原因の分離、ならびに、救済または阻止的なメンテナンス解決策の識別および配信に含まれる応答時間を低減する。同様に、接続されていない、または、分離されたイベント通知もしくはアラーム通知に割り当てられた緊急性または優先度を下げ、本発明は、(i)分離されたもしくは無関係のイベント通知またはアラーム通知間の不正確な関連付けの可能性を低減し、(ii)検出された問題または欠陥の大きさおよび影響を、システムオペレータが現実的に確認し、同時に発生するイベント、アラーム、または欠陥を、重要度順に優先付けることを有効にする。
【００７９】
図11は、本発明の方法を実施するように構成された典型的なプロセス環境1100を例示する。コントローラ1102は、複数のリポジトリ1106a乃至1106cに接続される。これらリポジトリは、本発明の実施形態に従って、制御システムトポロジを生成および/または洗練するために使用され得る(図4に関連して記述されたような)1つまたは複数のヘテロジニアスなデータソースを含み得る。コントローラ1102はまた、1つまたは複数のフィールドデバイス1104に通信可能に結合されている(フィールドデバイスは、プロセス環境1100の制御を達成するためのセンサおよびアクチュエータを含み得る)。コントローラ1102およびリポジトリ1106a乃至1106cの両方は、トポロジ生成器1108に通信可能に結合されている。これは、本発明の実施形態では、図5A、図6、図7、および図8に関連して上記で議論された方法の1つまたは複数に従って制御システムトポロジを生成するように構成される。プロセス環境1100は、それに加えて、図10に関連して上記で議論された方法ステップのうちの1つまたは複数に従って、プロセス環境をモニタし、通知またはアラームを生成し、表示し、優先付けるために、コントローラ1102およびトロポジ生成器1108に通信可能に接続されているプロセスモニタ1110を含む。
【００８０】
図12は、本発明の様々な実施形態が実施され得る典型的なコンピューティングシステムを例示する。
【００８１】
システム1202は、少なくとも1つのプロセッサ1204および少なくとも1つのメモリ1206を備える。プロセッサ1204は、プログラム命令を実行し、現実的なプロセッサであり得る。プロセッサ1204はまた、仮想的なプロセッサであり得る。コンピュータシステム1202は、記述された実施形態の用途または機能の範囲に関し、いかなる限定を示唆することも意図されていない。たとえば、コンピュータシステム1202は、限定されないが、本発明の方法を構成するステップを実施することが可能な汎用コンピュータ、プログラムされたマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、集積回路、および、他のデバイスまたはデバイスの配置のうちの1つまたは複数を含み得る。本発明に従うシステム1202の典型的な実施形態は、1つまたは複数のサーバ、デスクトップ、ラップトップ、タブレット、スマートフォン、モバイル電話、モバイル通信デバイス、タブレット、ファブレット、および携帯情報端末を含み得る。本発明の実施形態では、メモリ1206は、本発明の様々な実施形態を実施するためのソフトウェアを記憶し得る。コンピュータシステム1202は、追加の構成要素を有し得る。たとえば、コンピュータシステム1202は、1つまたは複数の通信チャネル1208、1つまたは複数の入力デバイス1210、1つまたは複数の出力デバイス1212、および記憶装置1214を含む。バス、コントローラ、またはネットワークのような相互接続メカニズム(図示せず)は、コンピュータシステム1202の構成要素を相互接続する。本発明の様々な実施形態では、オペレーティングシステムソフトウェア(図示せず)は、プロセッサ1204を使用して、コンピュータシステム1202において実行する様々なソフトウェアのための動作環境を提供し、コンピュータシステム1202の構成要素の異なる機能を管理する。
【００８２】
通信チャネル1208は、他の様々なコンピューティングエンティティへの通信媒体を介した通信を可能にする。通信媒体は、通信媒体内のプログラム命令のような情報または他のデータを提供する。通信媒体は、限定されないが、電気、光、RF、赤外線、聴覚、マイクロ波、Bluetooth(登録商標)、またはその他の送信媒体を用いて実施されるワイヤ方法またはワイヤレス方法を含む。
【００８３】
入力デバイス1210は、限定されないが、コンピュータシステム1202に入力を提供することが可能なタッチスクリーン、キーボード、マウス、ペン、ジョイスティック、トラックボール、音声デバイス、スキャニングデバイス、または、他の任意のデバイスを含み得る。本発明の実施形態では、入力デバイス1210は、アナログ形式またはデジタル形式でオーディオ入力を受け取るサウンドカード、または、類似のデバイスであり得る。出力デバイス1212は、限定されないが、コンピュータシステム1202からの出力を提供するサーバ、デスクトップ、ラップトップ、タブレット、スマートフォン、モバイル電話、モバイル通信デバイス、ファブレット、携帯情報端末、プリンタ、スピーカ、CD/DVDライタ、または他の任意のデバイスの何れかに関連付けられたCRT、LCD、LEDディスプレイ、または他の任意のディスプレイ上のユーザインターフェースを含み得る。
【００８４】
記憶装置1214は、限定されないが、情報を記憶するために使用されることが可能であり、コンピュータシステム1202によってアクセス可能である、磁気ディスク、磁気テープ、CD-ROM、CD-RW、DVD、任意のタイプのコンピュータメモリ、磁気ストライプ、スマートカード、印刷されたバーコード、または、他の任意の一時的もしくは非一時的な媒体を含み得る。本発明の様々な実施形態において、記憶装置1214は、記述された実施形態を実施するためのプログラム命令を含む。
【００８５】
本発明の実施形態では、コンピュータシステム1202は、分散ネットワークの一部である。
【００８６】
本発明は、プログラミング命令が遠隔場所から通信されるコンピュータ読取可能な記憶媒体またはコンピュータネットワークのような、システム、方法、またはコンピュータプログラム製品として含む、様々な方式で実現され得る。
【００８７】
本発明は、コンピュータシステム1202とともに使用するためのコンピュータプログラム製品として適切に具体化され得る。本明細書に記述された方法は、一般に、コンピュータシステム1202または他の任意の類似のデバイスによって実行されるプログラム命令のセットを備える、コンピュータプログラム製品として実現される。プログラム命令のセットは、たとえば、ディスク、CD-ROM、ROM、フラッシュデバイス、もしくはハードディスクのようなコンピュータ読取可能な記憶媒体のような有形の媒体に記憶された、または、モデムもしくは他のインターフェースデバイスによって、限定されないが光もしくはアナログの何れかの通信チャネル1208を含む有形の媒体を介して、コンピュータシステム1202へ送信可能である、一連のコンピュータ読取可能なコードであり得る。コンピュータプログラム製品としての本発明の実施は、限定されないが、マイクロ波、赤外線、Bluetooth(登録商標)、またはその他の送信技術を含むワイヤレス技術を用いた非有形の形態であり得る。これらの命令は、システムへあらかじめロードされ得るか、または、CD-ROMのような記憶媒体上に記録され得るか、または、インターネットもしくはモバイル電話ネットワークのようなネットワークを介したダウンロードのために利用可能とされ得る。一連のコンピュータ読取可能な命令は、本明細書に以前に記述された機能のすべてまたは一部を具体化し得る。
【００８８】
本発明の典型的な実施形態が、本明細書において記述および例示される一方、これらは単に例示的であることが認識されるであろう。形式において詳細な様々な修正が、ここでは、添付された特許請求の範囲によって定義されたような本発明の精神および範囲から逸脱することも、それに反することもなくなされ得ることが当業者によって理解されるであろう。
【符号の説明】
【００８９】
100a  プロセス制御システム
100b  代替トポロジ
100c  代替トポロジ
102  コントローラ
102a  コントローラ
102b  コントローラ
102c  コントローラ
104  アクチュエータ
104a  アクチュエータ
104b  アクチュエータ
104c  アクチュエータ
106  プロセス
108  センサ
108a  センサ
108b  センサ
108c  センサ
300A  ツリー構造
302  ノード
304  ノード
306  ノード
308  ノード
310  ノード
312  ノード
314  ノード
316  ノード
400  データソース
402  制御システムエンジニアリング情報データソース
404  制御システム分類情報データソース
406  プラント構成情報データソース
408  資産管理情報データソース
410  制御システムトポロジ
1100  プロセス環境
1102  コントローラ
1104  フィールドデバイス
1106a  リポジトリ
1106b  リポジトリ
1106c  リポジトリ
1108  トポロジ生成器
1110  プロセスモニタ
1202  コンピュータシステム
1204  プロセッサ
1206  メモリ
1208  通信チャネル
1210  入力デバイス
1212  出力デバイス
1214  記憶装置
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図３Ｂ】
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【外国語明細書】
2017054488000001.pdf