(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の設備制御用ＰＬＣと複数の情報処理端末とを通信可能に接続した監視制御システムであって、
前記複数の設備制御用ＰＬＣをＰＬＣ系ネットワークで接続すると共に、前記複数の情報処理端末をＰＣ系ネットワークで接続し、
前記各情報処理端末をそれぞれ専用の中継用ＰＬＣを介して、かつ、前記ＰＣ系ネットワークを介さずに直接前記ＰＬＣ系ネットワークに接続してなることを特徴とする監視制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の監視制御システムにおいて、
前記中継用ＰＬＣは、
時々刻々と変化するデータを前記設備制御用ＰＬＣから前記ＰＬＣ系ネットワークを介して取得するデータ取得手段と、
当該データ取得手段で取得したデータを記憶するデータ記憶手段と、
当該データ記憶手段に記憶したデータを前記情報処理端末の要求に応じて提供するデータ提供手段とを備えたことを特徴とする監視制御システム。
【請求項３】
請求項２に記載の監視制御システムにおいて、
前記中継用ＰＬＣは、
前記データ取得手段で取得した各種データを前記ＰＬＣ系ネットワークを介して他の中継用ＰＬＣに送信するデータ送信手段をさらに有し、
前記データ取得手段は、他の中継用ＰＬＣから前記ＰＬＣ系ネットワークを介して送信されたきたデータも取得するようになっていることを特徴とする監視制御システム。
【請求項４】
請求項２または３に記載の監視制御システムにおいて、
前記中継用ＰＬＣは、さらに
前記データ記憶手段に記憶されたデータの変化を監視するデータ監視手段と、
当該データ監視手段で監視されたデータのうち、所定のデータの値が変化したとき、あるいはその値の変化量が閾値を超えたときにその旨を前記情報処理端末に通知するデータ通知手段とを備えたことを特徴とする監視制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産設備や物流施設などでＦＡ(factory automation)を実現する上で不可欠なコンピュータ監視制御システムに係り、具体的には、複数の設備制御用ＰＬＣ(programmable logic controller)と複数の情報処理端末（ＰＣ）とをネットワークを介して通信可能に接続した監視制御システムに関する。 
【背景技術】
【０００２】
従来、生産設備や物流施設などで採用されているコンピュータ監視制御システムとしては、例えば図６に示すような構成をしたものがある。
図示するようにこのコンピュータ監視制御システムは、ＰＬＣ系ネットワークによって施設各部の機器ごとに設けられた複数の設備制御用ＰＬＣ同士を相互に連動可能に接続すると共に、このＰＬＣ系ネットワークにゲートウェイ用ＰＬＣを介してパソコン系ネットワークを接続したものである。
【０００３】
そして、このパソコン系ネットワークに接続された汎用のパソコン（ＰＣ）によって個々の設備制御用ＰＬＣで制御される機器の稼働状況などといった時々刻々と変化する各種データをリアルタイムで監視すると共に、その各種データの変化などに基づいてオペレータが個々の設備制御用ＰＬＣなどに対して必要な制御を遠隔で行ったり、それら各種データを随時記録・解析するなどしてさらなるシステムや設備の改善などに役立てるようにしている。
【０００４】
また、以下の特許文献１には、複数の設備のＰＬＣとＰＣの間にモニタリング専用のＰＬＣを設置した構成をした設備稼働状況のモニタリングシステムが開示されている。
このモニタリングシステムは、先ず、各設備のＰＬＣが、稼働率算出のための運転状態やサイクルタイム、生産数などの信号と、設備が異常停止したときの要因をコード化し、これをＢＣＤ信号としてモニタリング専用ＰＬＣに出力する。次に、このＢＣＤ信号を入力したモニタリング専用ＰＬＣが、各設備のＰＬＣを連続して監視し、収集したデータを稼働率などに計算し、停止履歴や要因別・設備別の停止回数に集計すると共にレジスターにデータを確保すると共にＰＣに送る。そして、これらのデータを受信したＰＣが、これらデータを表計算ソフトに取り込み、設備の稼働状態を常時モニタすると共に、日報・月報の作成やデータ解析を行うようになっている。  
【特許文献１】特開２００３−５０６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図６に示したようなコンピュータ監視制御システムにあっては、複数の設備制御用ＰＬＣ同士を接続するＰＬＣ系ネットワークは、例えばＣＣ−Ｌｉｎｋ（登録商標）などの専用のネットワーク（LAN：Local Area Network）で構成されているため、数ミリ秒の周期でデータ更新することが可能となっている。しかし、ＰＣ同士を接続するパソコン系ネットワークは、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）などの汎用のネットワークで構成されているため、そのパソコン間の共有データの更新周期は最短でも約１秒程度が限界であった。
【０００６】
また、各パソコンが他のパソコンへ時々刻々と変化しているデータを常に配付するケースでは、通信頻度が膨大となり、通信のコンテンションやパソコンの負荷の問題などからさらにデータ通信の遅れが生ずることがあった。
また、各パソコンとゲートウェイ用ＰＬＣとのデータ通信もパソコン系ネットワークを介して行われるため、これらの通信でもコンテンションが発生しないようにするには１秒程度の更新周期が限界であった。
【０００７】
さらに、各パソコン間でデータを供給するには、特殊な共有メモリカード、例えばインタフェース社のＭｅｍｏｌｉｎｋ（登録商標）などデバイスを各パソコンに増設する必要があるが、これらの特殊なデバイスを用いた場合には、将来の故障時に同一デバイスを入手できなかったり、あるいはパソコンのＯＳ（Operating System）や通信プロトコルなどが変わったときに動作しない可能性があるなどという懸念がある。また、ＰＬＣ系ネットワークとパソコン系ネットワーク間を１台のゲートウェイ用ＰＬＣで接続しているため、仮にこのゲートウェイ用ＰＬＣにシステムダウンや通信障害などのトラブルが発生した場合、両ネットワーク間の通信が完全に途絶えてしまうといった問題がある。
【０００８】
一方、前記特許文献１に示すようなモニタリングシステムにあっては、１台のＰＣによってすべてのＰＬＣの稼働状況をモニタリングしているため、１台のＰＣに負荷が集中してしまうと共に仮にこのＰＣにトラブルが発生した場合、モニタリングなどが一切できなくなってしまう可能性がある。特にＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）などの汎用のＯＳを用いたＰＣの場合は、リレー回路を原型とするステートマシンを動作モデルとしているＰＬＣなどに比べてトラブルの頻度が高い傾向にある。
そこで、本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、各パソコン間の共有データの更新周期をより短縮化できると共に、各パソコンと個々の設備制御用ＰＬＣとのデータ通信をより高速化できる新規な監視制御システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、
複数の設備制御用ＰＬＣと複数の情報処理端末とを通信可能に接続した監視制御システムであって、前記複数の設備制御用ＰＬＣをＰＬＣ系ネットワークで接続すると共に、前記複数の情報処理端末をＰＣ系ネットワークで接続し、前記各情報処理端末をそれぞれ専用の中継用ＰＬＣを介して、かつ、前記ＰＣ系ネットワークを介さずに直接前記ＰＬＣ系ネットワークに接続してなることを特徴とする監視制御システムである。
このような構成によれば、各情報処理端末（ＰＣ）がそれぞれ専用の中継用ＰＬＣを介して直接前記ＰＬＣ系ネットワークに接続しているため、ＰＣ系ネットワークの通信速度などの制限を受けることなく高速で設備制御用ＰＬＣとデータ通信することができる。
【００１０】
また、請求項２の発明は、
請求項１に記載の監視制御システムにおいて、前記中継用ＰＬＣは、時々刻々と変化するデータを前記設備制御用ＰＬＣから前記ＰＬＣ系ネットワークを介して取得するデータ取得手段と、当該データ取得手段で取得したデータを記憶するデータ記憶手段と、当該データ記憶手段に記憶したデータを前記情報処理端末の要求に応じて提供するデータ提供手段とを備えたことを特徴とする監視制御システムである。
このような構成によれば、中継用ＰＬＣが時々刻々と変化するデータを取得して蓄積（記憶）しておき、前記情報処理端末（以下、適宜「パソコン」または「ＰＣ」と称す）の要求に応じて適宜そのデータを提供するようになっているため、パソコンと個々の中継用ＰＬＣとの通信頻度を少なくすることができる。
また、いずれか１つの中継用ＰＬＣやパソコンにトラブルが生じた場合でも制御システム全体のシステムダウンや通信障害などを回避することが可能となる。
【００１１】
また、請求項３の発明は、
請求項２に記載の監視制御システムにおいて、前記中継用ＰＬＣは、前記データ取得手段で取得した各種データを前記ＰＬＣ系ネットワークを介して他の中継用ＰＬＣに送信するデータ送信手段をさらに有し、前記データ取得手段は、他の中継用ＰＬＣから前記ＰＬＣ系ネットワークを介して送信されたきたデータも取得するようになっていることを特徴とする監視制御システムである。
このような構成によれば、いずれかの中継用ＰＬＣが取得したデータをＰＬＣ系ネットワークを介して他のすべての中継用ＰＬＣで共有することができる。これによって、各パソコンに共有メモリカードなどの特殊なデバイスを増設する必要がなくなるため、将来に亘って安定した動作と保全性などを確保することができる。
【００１２】
また、請求項４の発明は、
請求項２または３に記載の監視制御システムにおいて、前記中継用ＰＬＣは、さらに
前記データ記憶手段に記憶されたデータの変化を監視するデータ監視手段と、当該データ監視手段で監視されたデータのうち、所定のデータの値が変化したとき、あるいはその値の変化量が閾値を超えたときにその旨を前記情報処理端末に通知するデータ通知手段とを備えたことを特徴とする監視制御システムである。
このような構成によれば、個々の情報処理端末が中継用ＰＬＣから通知があったときにのみそのデータの送信を要求することができるため、パソコンと個々の中継用ＰＬＣとの通信頻度をより少なくすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上要するに本発明によれば、各パソコンと設備制御用ＰＬＣとの間で高速でデータ通信することができる。また、従来１秒程度の更新周期でしかできなかったパソコン間のデータ共有が数ミリ秒の更新周期で共有することが可能となる。さらに、特殊なデバイスを増設する必要がないため、長期に亘って安定した動作と保全性などを確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る監視制御システム１００の実施の一形態を示す構成図である。
図示するようにこの監視制御システム１００は、複数（本実施の形態では４つ）の設備制御用ＰＬＣ１０，１０，１０，１０を双方向通信可能に接続したＰＬＣ系ネットワークＮ１と、同じく複数（本実施の形態では４つ）の情報処理端末（ＰＣ）２０，２０，２０，２０とを双方向通信可能に接続したＰＣ系ネットワークＮ２とから構成されていると共に、これら各情報処理端末（ＰＣ）２０，２０，２０，２０をそれぞれ専用の中継用ＰＬＣ３０，３０，３０，３０を介して直接前記ＰＬＣ系ネットワークＮ１に接続した構成となっている。
【００１５】
このＰＬＣ系ネットワークＮ１は、例えばＣＣ−Ｌｉｎｋ（登録商標）やＭＥＬＳＥＣＮＥＴ（登録商標）などの専用のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ：コントローラネットワーク、フィールドネットワークなど）で構成されており、各設備制御用ＰＬＣ１０，１０，１０，１０および中継用ＰＬＣ３０，３０，３０，３０間で数ミリ秒の単位でデータ更新が行われるようになっている。
【００１６】
この設備制御用ＰＬＣ１０は、各設備機器を制御するための設備制御用コンピュータであり、例えば電源ユニットとＣＰＵユニットと入出力ユニットなどからなるベースユニットに、通信機能を発揮させるためのネットワークユニットや各制御に応じた各種ユニット（情報処理ユニット、アナログユニット、温度調節ユニット、温度入力ユニット、ループコントロールユニット、位置決めユニット、チャンネル間絶縁パルスユニット、高速カウンタユニット、割り込みユニット）、メモリカードなどの各種デバイスを適宜組み合わせて構成されている。
【００１７】
一方、ＰＣ系ネットワークＮ２は、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）などの汎用のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）で構成されている。この汎用ネットワークは、通信プロトコルとしてＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol / Internet Protocol）を用いる共に、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）と呼ばれる通信方式を採用しているため、各情報処理端末２０間の共有データの更新周期は約１秒程度となっている。
【００１８】
これら各情報処理端末２０，２０，２０，２０は、例えばＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）などの汎用のＯＳ（Operating System）を用いた汎用のパソコン（ＰＣ）から構成されており、このＯＳ上でシステム制御用のソフトウェア（制御プログラム）を起動させて設備全体の監視（モニタリング）や個々の機器の制御、および時々刻々と変化する各種データの取得・管理を実行すると共に、他の情報処理端末２０や中継用ＰＬＣ３０との間でデータ通信を行うようになっている。
また、中継用ＰＬＣ３０は、前記設備制御用ＰＬＣ１０と同様に、電源ユニットやＣＰＵユニットなどの各種ユニットを組み合わせた通信制御用コンピュータ（プログラマブルロジックコントローラ：ＰＬＣ）であり、ＰＣ系ネットワークＮ２の通信規格に適合した（汎用の）ＬＡＮケーブルＣを介してそれぞれ各情報処理端末２０，２０，２０，２０と対になるように双方向通信可能に接続されている。
【００１９】
図２は、これら各中継用ＰＬＣ３０，３０，３０，３０の基本的なハードウェア構成を示したものであり、前記の情報処理端末２０とＰＬＣ系ネットワークＮ１との間で各種データを制御信号などを直接入出力する入力インタフェース３１および出力インタフェース３２と、ＣＰＵやメモリ（ＲＡＭ）などからなる演算部３３と、制御用のプログラムやデータを記憶する記憶部（ＲＯＭ）などから構成されている。
【００２０】
そして、図３はこれらのハードウェア構成と制御用プログラムによって実現される各中継用ＰＬＣ３０，３０，３０，３０の機能を示したものであり、データ取得手段４０と、データ記憶手段４１と、データ提供手段４２と、データ送信手段４３と、データ監視手段４４と、データ通知手段４５に対応する機能をそれぞれ実現するようになっている。
【００２１】
ここでデータ取得手段４０は、各種センサーで取得される各種機器の稼働状態などのような時々刻々と変化する各種データを前記設備制御用ＰＬＣ１０からＰＬＣ系ネットワークＮ１を介して取得すると共に、他の中継用ＰＬＣ３０から同じくＰＬＣ系ネットワークＮ１を介して送信されたきた各種データも取り込んで取得するようになっている。
そして、データ記憶手段４１は、このデータ取得手段４０で取得したデータを各種データを記憶・保存（蓄積）するものであり、また、データ提供手段４２は、このデータ記憶手段４１で記憶・保存（蓄積）した各種データを、主に自己と対になっている情報処理端末２０の要求に応じて提供（送信）するものである。
【００２２】
図４は、このデータ取得手段４０とデータ記憶手段４１とデータ提供手段４２などによって実現される中継用ＰＬＣ３０による情報処理の流れの一例を示したものである。
図示するように先ずこの中継用ＰＬＣ３０は、最初のステップＳ１００において設備制御用ＰＬＣ１０側から各種データを取得したならば、次のステップＳ１０２に移行してその取得した各種データを記憶・保存（蓄積）して次のステップＳ１０４に移行する。
ステップＳ１０４では、その後、情報処理端末（ＰＣ）２０からデータ提供の要求があったか否かを判断し、要求がないと判断した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１００に戻って引き続き各種データの取得を続行することになるが、要求があった場合（Ｙｅｓ）は、次のステップＳ１０６に移行して要求のあったデータを情報処理端末（ＰＣ）２０に提供（送信）することになる。
【００２３】
すなわち、この中継用ＰＬＣ３０は、取得したすべての情報をそのまま記憶・保存（蓄積）すると共に情報処理端末（ＰＣ）２０側に流すだけでなく、情報処理端末（ＰＣ）２０側から要求があった情報のみを選択して提供することで情報処理端末（ＰＣ）２０の情報処理負荷を低減することが可能となっている。
次に、データ送信手段４３は、前記データ取得手段４０で取得した各種データのすべてあるいは予め特定したいずれかのデータのみをＰＬＣ系ネットワークＮ１を介して他の中継用ＰＬＣ３０に送信するものである。
【００２４】
すなわち、このデータ送信手段４３は、自己が取得したデータのすべてあるいは自己が取得したデータのうち他の中継用ＰＬＣ３０が取得していないデータを他のすべての中継用ＰＬＣに送信することで他のすべての中継用ＰＬＣ３０，３０，３０で同じデータを共有することが可能となっている。
従って、各中継用ＰＬＣ３０，３０，３０，３０がそれぞれ担当（通信）する各設備制御用ＰＬＣ１０，１０，１０，１０を分担することができるため、監視やデータ取得に要する個々の中継用ＰＬＣ３０，３０，３０，３０の処理負荷を軽減することができる。
【００２５】
なお、このデータ送信手段４３は、情報処理端末（ＰＣ）２０から送信されたきた計算結果なども同様に他のすべての中継用ＰＬＣ３０，３０，３０に送信（配付）するようになっており、これによって各設備制御用ＰＬＣ１０，１０，１０，１０で時々刻々と変化するデータだけでなく、情報処理端末（ＰＣ）２０側で時々刻々と変化するデータもすべての中継用ＰＬＣ３０，３０，３０，３０で同じデータを共有することが可能となる。また、このデータ通信は、データ更新時間が数ミリ秒単位のＰＬＣ系ネットワークＮ１を介して行われるため、極めて効率良く行われることになる。
次に、データ監視手段４４は、前記データ記憶手段４１に記憶されたデータの変化を監視（分析）するものであり、また、データ通知手段４５は、このデータ監視手段４４で監視されたデータのうち、予め登録しておいた特定のデータの値が変化したとき、あるいはその値の変化量が閾値を超えたときにその旨を情報処理端末（ＰＣ）２０にイベントを発行（通知）するものである。
【００２６】
図５は、このデータ監視手段４４とデータ通知手段４５および前記データ取得手段４０などによって実現される中継用ＰＬＣ３０による情報処理の流れの一例を示したものである。
図示するように先ずこの中継用ＰＬＣ３０は、最初のステップＳ２００において設備制御用ＰＬＣ１０側から各種データを取得したならば、次のステップＳ２０２に移行してこの取得したデータを分析する。そして、次のステップＳ２０４において、この分析の結果、取得したデータのうち、予め設定された所定のデータの変化量が閾値を超えたか否かを判断し、超えていないと判断した場合（Ｎｏ）にはステップＳ２００に戻って引き続き同様な処理を繰り返すことになるが、超えたと判断した場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ２０２に移行してその旨を対となる情報処理端末（ＰＣ）２０にイベントを発行する。
【００２７】
そして、このイベントを受けた情報処理端末（ＰＣ）２０は、そのデータの送信要求を中継用ＰＬＣ３０側へ送り、これを受けた中継用ＰＬＣ３０は、図４のフローに示したようにその要求に応じてそのデータを情報処理端末（ＰＣ）２０側に送信することになる。
これによって、情報処理端末（ＰＣ）２０側が必要とするデータのみを送信することができるため、情報処理端末（ＰＣ）２０側の情報処理負荷や通信トラフィックを軽減することができる。
【００２８】
このように本発明の監視制御システム１００は、各情報処理端末（ＰＣ）２０，２０，２０，２０をそれぞれ専用の中継用ＰＬＣ３０，３０，３０，３０を介して直接ＰＬＣ系ネットワークＮ１に接続したため、ＰＣ系ネットワークＮ２の通信速度などの制限を受けることなく高速で個々の設備制御用ＰＬＣ１０とデータ通信することができる。
また、ＰＬＣ系ネットワークＮ１を介してデータ通信すると共に各中継用ＰＬＣ３０，３０，３０，３０で時々刻々と変化するデータを共有するようになっていることから、従来１秒程度の更新周期でしかできなかった情報処理端末（ＰＣ）２０間のデータ共有が数ミリ秒の更新周期で共有することが可能となり、優れた情報処理能力を発揮することができる。さらに、データ共有にあたっては、共有メモリカードのような特殊なデバイスを増設する必要がないため、システム全体を長期に亘って安定した運用できると共に優れた保全性を確保することができる。
【００２９】
また、各情報処理端末（ＰＣ）２０，２０，２０，２０が必要なデータは、それぞれの情報処理端末（ＰＣ）２０，２０，２０，２０が必要なときに、それぞれの情報処理端末（ＰＣ）２０，２０，２０，２０に接続されている中継用ＰＬＣ３０へ要求することで取得することが可能となり、また、特定のデータが変化したことを各情報処理端末（ＰＣ）２０，２０，２０，２０側で知りたい場合、例えば特定のデータの変化をイベントとして特定の処理を実行したい場合などは、データの変化を中継用ＰＬＣ３０で検知して各情報処理端末（ＰＣ）２０，２０，２０，２０側に送信するようになっているため、情報処理端末（ＰＣ）２０と中継用ＰＬＣ３０間の通信頻度を下げることが可能となる。
【００３０】
また、この中継用ＰＬＣ３０，３０，３０，３０として汎用のＰＬＣ、例えばＭｅｌｓｅｃ（登録商標）などを用いれば、システム全体の汎用性が確保でき、将来的な保全性も向上する。
また、ＰＬＣ系ネットワークＮ１とＰＣ系ネットワークＮ２は、複数の中継用ＰＬＣ３０によって並列に接続されているため、仮にいずれか１つの中継用ＰＬＣや情報処理端末（ＰＣ）２０にトラブルが生じた場合でも制御システム１００全体のシステムダウンや通信障害などといった最悪のケースを回避することが可能となる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、各中継用ＰＬＣ３０，３０，３０，３０と各情報処理端末２０，２０，２０，２０とがそれぞれ１対１になるような構成としたが、本発明の監視制御システム１００では、この中継用ＰＬＣ３０が少なくとも２台以上ある構成であれば、例えば１つの中継用ＰＬＣ３０に対して２台以上の情報処理端末２０を接続したり、あるいは１つの情報処理端末２０に対して２台以上の中継用ＰＬＣ３０を接続するような構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る監視制御システム１００の実施の一形態を示す全体構成図である。
【図２】各中継用ＰＬＣ３０，３０，３０，３０の基本的なハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】各中継用ＰＬＣ３０，３０，３０，３０の具体的な機能を示す機能ブロック図である。
【図４】各中継用ＰＬＣ３０，３０，３０，３０で実施されるデータ提供処理の流れを示すフローチャート図である。
【図５】各中継用ＰＬＣ３０，３０，３０，３０で実施されるデータ通知処理の流れを示すフローチャート図である。
【図６】従来のコンピュータ監視制御システムの構成例を示す全体図である。
【符号の説明】
【００３３】
１００…監視制御システム
１０…設備制御用ＰＬＣ
２０…情報処理端末（ＰＣ、パソコン）
３０…中継用ＰＬＣ
４０…データ取得手段
４１…データ記憶手段
４２…データ提供手段
４３…データ送信手段
４４…データ監視手段
４５…データ通知手段
Ｎ１…ＰＬＣ系ネットワーク
Ｎ２…ＰＣ系ネットワーク
Ｃ…通信ケーブル
【図１】
0004967957.tif 000002
【図２】
0004967957.tif 000003
【図３】
0004967957.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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