(57)【要約】【課題】自動運転される制御対象である現場機器への制御信号の出力及び現場機器の当該制御信号に応じた実行についての情報を取得し、取得した情報をユーザーに通知することで、ユーザーが自動運転の状況を容易に確認することができるプログラマブルコントローラ及びそれに用いられる監視装置を提供する。【解決手段】入出力部８００から制御信号がポンプのような現場機器９００に出力されたこと、及び現場機器９００が入出力部８００を経て入力された制御信号を実行したことを、通信部６００からネットワーク４００経由で、例えば、パソコン１００や携帯電話２００によって現場機器のユーザー宛てに通知する。したがって、ユーザーは、これらの制御信号の出力と現場機器におけるその実行とを容易に確認することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークを介して通信を行う通信部と、現場機器との間で信号の入出力を行う入出力部と、前記現場機器のための制御信号の出力を前記入出力部に指示する制御部とを備えたプログラマブルコントローラであって、
前記制御部は、前記制御信号の前記現場機器への出力、及び前記制御信号の前記現場機器における実行を、前記通信部から前記ネットワーク経由で前記現場機器のユーザーに通知することを特徴とするプログラマブルコントローラ。
【請求項２】
請求項１記載のプログラマブルコントローラにおいて、
前記通信部は、前記ネットワーク経由での前記ユーザーへの通知を電子メールで行うことを特徴とするプログラマブルコントローラ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のプログラマブルコントローラにおいて、
前記制御部は、前記制御信号の出力の際に前記入出力部を経て入手した前記現場機器の運転状態を記録し、前記ユーザーへの通知に当該運転状態を含めることを特徴とするプログラマブルコントローラ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載のプログラマブルコントローラにおいて、
前記制御部は、前記現場機器における前記制御信号の実行後に取得した前記現場機器の運転状態が予め設定した内容と一致するか否かに応じて前記制御信号の実行の成否を判定し、前記ユーザーへの通知に当該判定内容を含めることを特徴とするプログラマブルコントローラ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載のプログラマブルコントローラにおいて、
前記制御部は、前記ユーザーへの通知を、前記現場機器が前記制御信号の実行に対して応答信号を出力する際に生じるタイムラグを考慮したタイミングにて発することを特徴とするプログラマブルコントローラ。
【請求項６】
ネットワークを介して通信を行う通信部と、現場機器との間で信号の入出力を行う入出力部と、前記現場機器のための制御信号の出力を前記入出力部に指示する制御部とを備えたプログラマブルコントローラに用いられる監視装置であって、
前記制御部は、前記入出力部からの前記制御信号の前記現場機器への出力、及び前記入出力部を経て入力された前記制御信号の前記現場機器における実行を検出して、当該出力と実行とを前記通信部から前記ネットワーク経由で前記現場機器のユーザーに通知することを特徴とする監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークを介して通信を行う通信部と、現場機器との間で信号の入出力を行う入出力部と、前記現場機器のための制御信号の出力を前記入出力部に指示する制御部とを備えたプログラマブルコントローラ及びそれに用いられる監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、現場の機器の運転制御を行うために、与えられた専用のユーザープログラムに基づいて機械の自動化を行うためのコントローラとして、プログラマブルコントローラ（以下、「ＰＬＣ」という）が利用されている。このユーザープログラム内のモジュール内に機器の運転の開始時間や停止時間を記述しておくことで任意の時間の間だけ機器を運転させる制御システムが知られている。この手法を以下、自動運転と言う。
【０００３】
上記に示す従来の制御システムでは、多くの場合、開始時間や停止時間等の設定値はユーザープログラム中に直接書き込まれる。その上、セキュリティー上の観点から、ユーザープログラムは遠隔操作で書き換えられないようにしていることが多い。そのため、設定値を変更するには、新たな設定値を書き込んだユーザープログラムを現場で専用の入力ツールを用いて直接ＰＬＣに書き込む必要がある。
【０００４】
例えば、上下水道の給水・配水設備においては、通常、水の圧送用に複数台のポンプを備えており、それぞれのポンプについて運転時間を定めて制御している。また、使用電力料金の節減のため、夜間電力を利用することが行われている。また、非常用のポンプ設備を設ける場合には、定期的に動作試験が行われている。このように、ポンプ設備に適用されるＰＬＣにおいては、その制御部が所定の時間に運転開始と運転停止との制御信号を出力し、複数台のポンプを一定時間に限って動作させており、各ポンプの運端開始と運転停止はユーザーにとって重要な要確認事項となっている。
【０００５】
また、多くのＰＬＣは、パソコン上のソフトウェアや他のＰＬＣとデータの遣り取りを行うための通信機能は有しているが、ＰＬＣ内に取り込んだデータやプログラムの動作状況をユーザーが直接に確認できるためのインターフェイス機能を持っていない。そのため、自動制御により現場機器が動作したかどうかの結果をユーザーが確認するには、専用のソフトウェアが動作するパソコンを用意してＰＬＣの内部メモリのデータを記録しておき、取得したデータを確認する必要がある。そのため、自動制御を行った結果、現場機器にどのような影響があったかをその制御時点でユーザーが判断するのは困難であった。
【０００６】
設備設置時の稼働時間を初期設定にて予め登録しておき、設備の稼働時間と経過時間とをカウントし、カウント値が予め設定されたメンテナンス周期である閾値に到達した時点で、メッセージ表示、音声表示等でメンテナンス通報を行うことにより、メンテナンス忘れや遅れを未然に防止し、安全な水の安定供給を図った上下水道用監視装置が提案されている（特許文献１）。また、ホスト装置を介してネットワークに接続されており、被制御機器と信号の入出力を行う入出力部と動作情報通知機能を有する監視装置であって、被制御機器への制御変更指令後の動作状態が異常か否かを検出しホスト装置に通知することが提案されている（特許文献２）。更に、予め設定した時間後の運転状態の制御信号を基準値と比較して、その比較結果を送信する監視装置が提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開平１１−３６１２３７号公報
【特許文献２】特開２００４−１２９２８０号公報（段落００４６、００５０、００５７）
【特許文献３】特開平０６−２４２１５５号公報（段落００２２、００２３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の従来の問題を整理すると、以下のようになる。
（１）制御信号の出力を行ったかどうかの確認が困難である。
一般に自動制御に使用するＰＬＣにはデータの表示機能が存在しないため、自動運転の結果、意図していた通りに制御対象に制御信号を出力したかどうかを確認するためには、専用のソフトウェアをインストールしたパソコンを設置して、現場機器の運転信号やその他の計測機器の測定データを記録しておき、記録したデータをユーザーが確認する必要がある。
（２）制御を行った結果の確認が困難である。
制御信号の出力を行った結果、現場機器が意図していた通りに動作をしたかどうかや、機器が動作した結果、現場状況が期待をしていた通りになったかどうかを確認するには、記録しておいた現場機器のデータを確認してユーザーが判断をする必要がある。
【０００８】
そこで、現場機器の自動運転に関して、意図していた通りに制御対象に制御信号を出力したかどうか、及び現場機器が意図していた通りに動作をしたかを、時間や場所に制約されずにユーザーが容易に確認可能とする点で解決すべき課題がある。
そして、本発明の目的は、現場機器の自動運転に関して、制御対象である現場機器への制御信号の出力及び現場機器の当該制御信号に応じた実行についての情報を取得し、取得した情報をユーザーに通知することで、ユーザーが自動運転の状況を容易に確認することができる監視機能を備えたプログラマブルコントローラ及びそれに用いられる監視装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題点を踏まえ、本発明においては以下のように対応を図っている。
（１）制御用プログラムによる制御
ＰＬＣのユーザープログラムではなく、別の制御用プログラム、或いは通信機能を持った監視装置が制御信号の制御を行う。ＰＬＣ又は監視装置には制御用のプログラムが予め組み込まれているため、ユーザーは当該制御用プログラムに開始終了時間等の制御を行う条件を設定するだけで、従来の自動制御と同じことができる。
（２）現場機器（機場）データの収集と通知
ＰＬＣ又は監視装置には、現場機器の運転、故障などのデジタル信号や計測機器の測定値などのアナログ信号が取込まれている。ＰＬＣ又は監視装置は、制御を実行した際には、電子メールを使用してユーザーに制御の実行を通知することができる。また、制御実行の通知メールにこれらの現場機器のデータを添付して通知を行うことができる。
（３）現場機器（機場）データを利用した制御成功の判定
予め、制御後に変化する機場データに対して制御成功の時に取りうる値の範囲を設定しておく。制御後に取得した機場データが設定した範囲内であるかどうかを判定して、通知メールに判定結果を記載する。
【００１０】
この発明によるプログラマブルコントローラ又はそれに備わる監視装置は、ネットワークを介して通信を行う通信部と、現場機器との間で信号の入出力を行う入出力部と、前記現場機器のための制御信号の出力を前記入出力部に指示する制御部とを備えたプログラマブルコントローラ、或いはそれに備わる監視装置であって、前記制御部は、前記制御信号の前記現場機器への出力、及び前記制御信号の前記現場機器における実行を、前記通信部から前記ネットワーク経由で前記現場機器のユーザーに通知することを特徴としている。
【００１１】
この発明によるプログラマブルコントローラ又はそれに備わる監視装置においては、入出力部から制御信号が現場機器に出力されたこと、及び現場機器が入出力部を経て入力された制御信号を実行したことを、通信部からネットワーク経由で現場機器のユーザーに通知するので、ユーザーは、これらの制御信号の出力と現場機器におけるその実行とを容易に確認することができる。
【発明の効果】
【００１２】
（１）制御結果の送信
制御の実行がネットワーク経由で通知されるので、ユーザーは、データ収集用のソフトウェアをインストールしたパソコンを用意しなくても、ネットワークに接続できる環境にあれば、制御の結果を確認することができる。更に、電子メールを受信できる環境があれば、電子メールは携帯電話でも受信することができるため、外出先等でも手軽に制御の結果を確認することができる。
（２）現場機器のデータの送信
制御実行の通知に、制御後の現場機器の測定データ等の機場データを添付して送信可能であるため、制御実行の影響を瞬時に判断できる。
（３）制御結果の自動判定
制御実行後、現場機器のデータの値が事前に設定し範囲内にあるかどうかを判定し、当該判定結果を自動で通知するため、ユーザーは制御を実行したかどうかだけでなく、制御を実行した結果、現場機器が期待しているとおりに動作をしたかどうかも瞬時に確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明による監視装置の実施形態を説明する。図１は、本発明による制御システム全体の構成を示す。パソコン１００は、インターネット等の通信回線４００を経由してプログラマブルコントローラ（以下、「ＰＬＣ」と略す）５００に接続することができる。ＰＬＣ５００は、通信回線４００経由でデータの送信を行う通信部６００と、設定されたスケジュールに併せて入出力部８００に制御信号の指示を行う、或いは入出力部８００からの入力信号を見て制御の成功・失敗を判定する制御部７００と、接続した制御対象である現場機器９００に制御信号を出力する、或いは現場機器９００からの信号を入力する入出力部８００とで構成されている。また、ユーザーの携帯電話２００は携帯電話通信網３００を介して通信回線４００に接続可能である。
【００１４】
ユーザーは、パソコン１００を使用して、通信回線４００経由で制御の開始・終了時刻や制御結果の成功判定の基準値等の設定値をＰＬＣ５００に設定する。ＰＬＣ５００においては、通信部６００で受信した設定値は、制御部７００での制御用のプログラムに設定される。
【００１５】
設定された時間になると、制御部７００は現場機器９００の制御信号の出力を入出力部８００に行い、指示を受けた入出力部８００は現場機器９００へ制御信号の出力を行う。制御信号の出力が行われると、制御部７００は通信部６００に通知メール送信の指示を行い、通信部６００によって制御実行の通知メールが通信回線４００及び携帯電話通信網３００を介してユーザーの携帯電話２００宛に送信される。また、入出力部８００には現場機器９００から送信される機場データも入力され、その機場データは制御部７００に送られる。制御部７００に送られた機場データは制御の成功可否の判定に利用される。通信部６００は、制御の成功可否の判定結果を、場合によっては機場データそのものと共に、通知メールに添付してユーザーへと送信する。
【００１６】
図２に通知を行うタイミングを示す。現場機器（図１に示す９００）がＰＬＣ（図１に示す５００）からの制御信号１０００に応答して運転開始又は運転停止をした場合、現場機器からＰＬＣへの送信には、当該現場機器のＯＮ・ＯＦＦの動作のような応答信号（デジタル）１１００で送信するものもあれば、現場機器の作動の程度を現す流量や温度等の物理量の測定データのように応答信号（アナログ）１２００もある。一般に、ＰＬＣからの制御信号１０００の出力時に対して、現場機器の応答信号（デジタル）１１００の遅れ（タイムラグ）は比較的短いが、物理量の応答速度は遅いため、応答信号（アナログ）１２００が漸次変化し飽和（一定出力に安定）するには、応答信号（デジタル）１１００よりも長いタイムラグが存在する。
【００１７】
ユーザーに現場機器の運転状態に通知をする際に、現場機器のＯＮ・ＯＦＦのみならずその後の運転状態の変化をも通知することにすると、応答信号（アナログ）１２００で表される情報についても通知することになる。このような場合、ユーザーには、制御信号の出力に応じて現場機器が正しく応答したか否か、即ち、変化する応答信号がその遷移状態だけではなく、充分飽和した状態、即ち、変化し終わった状態までの信号を知りたいというニーズがある。
【００１８】
そこで、まず、ユーザーが設定した時間になって、ＰＬＣが制御対象である現場機器の運転制御のための制御信号１０００を出力し、それに応じて現場機器が運転を開始するとする。現場機器からは、応答信号（デジタル）１１００がＰＬＣに入力される。しかし、制御信号１０００の出力がされてから応答信号（デジタル）１１００が出力開始されるまでには比較的短いタイムラグが、また応答信号（アナログ）１２００の変化は漸次的であり、応答し切るまでには比較的長いタイムラグが生じる。そのため、ＰＬＣからユーザーへの現場機器の運転開始についての通知は、応答信号（アナログ）１２００の変化が充分落ち着いたと思われるタイミングで行われる。現場機器の運転終了の通知においても、運転開始の場合と同様に、運転終了の制御信号が出力されてから、応答信号（デジタル）１１００については比較的短いタイムラグを経てから、また応答信号（アナログ）１２００については比較的長いタイムラグを経てから、それぞれの信号が安定するので、結果として、ＰＬＣは、応答信号（アナログ）１２００の変化が落ち着いた一定時間が経ってから、ユーザーに対して終了通知を送信する。
【００１９】
制御開始から応答信号（デジタル）１１００や応答信号（アナログ）１２００に変化が生じるまでの時間は現場機器やシステムの種類や特性に応じて異なるため、通知を行うタイミングについては、ユーザーが現場機器の試験結果等に基づいてＰＬＣにおいて適切に設定することができる。
【００２０】
ユーザーは、制御信号の出力と実行について、現場機器のＯＮ・ＯＦＦのような運転を開始・停止したという信号のみならず、ＯＮ・ＯＦＦに応じて運転状態がどのように変化したかを、インターネット等の通信網或いは携帯電話通信網を介したメールによって、昼間や夜間というような時間、或いは通信状態が確保できる所であるという条件付きながらも場所に制約されることなく、確認することができる。
【００２１】
図３に従来方式の自動制御と本発明による方式の詳細な機器構成の比較を示す。
従来方式の制御システムが図４に示されている。従来の制御システムで使用されるＰＬＣ１４００は、ＰＬＣ１４００の制御を行うＣＰＵモジュール１５００とデジタル信号やアナログ信号の入出力を行う入出力モジュール１７００がベースモジュール１６００上に設置されている構成となっている。自動制御の場合、ユーザープログラムはＣＰＵモジュール１５００内のＰＬＣ用制御部１６００に保存され、実行される。ユーザーはユーザープログラムをＰＬＣに書き込むためには、現場でＣＰＵモジュール１５００にパソコン１３００を直結して書き込みを行う必要がある。ユーザープログラムで指定された時間になると制御部１６００がベースモジュール１９００を経由して入出力モジュール１７００内の入出力部１８００に制御信号の出力を指示し、入出力モジュール１７００から現場機器２４００へ制御信号が出力される。
【００２２】
本発明による方式の自動制御が図３に示されている。本発明による方式では、ＣＰＵモジュール１５００と入出力モジュール１７００に加えて、監視装置２１００もＰＬＣのモジュールとしてベースモジュール１９００上に設置され、ベースモジュール１９００経由でＣＰＵモジュール１５００と通信をする。監視装置２１００は、通信部２２００を使用して、通信回線２０００に接続している。そのため、ユーザーはパソコン１３００を遠隔地から通信回線２０００経由で監視装置２１００に接続し、監視装置２１００の監視装置用制御部２３００に制御開始時間や制御終了時間を設定する。設定された時間になると、監視装置用制御部２３００はＣＰＵモジュール１５００内のＰＬＣ用制御部１６００に制御開始又は制御終了についての制御信号の出力を指示する。指示を受けたＰＬＣ用制御部１６００が入出力モジュール１７００内の入出力部１８００に制御信号の出力を指示することで、入出力モジュール１７００から現場機器２４００に制御信号が出力される。
【００２３】
また、監視装置用制御部２３００は、ＰＬＣ用制御部１６００を経由して、入出力モジュール１７００への入力信号の収集を行っている。この収集されたデータは監視装置用制御部２３００が制御結果の判定を行う際に用いられる。制御信号の出力が行われると、監視装置用制御部２３００は通信部２２００に通知メール送信の指示を行い、通信部２２００によって制御実行の通知メールが通信回線２０００を介してユーザー宛に送信される。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
この発明によるプログラマブルコントローラあるいはそれにおける監視装置として、上下水道の給水・配水システムを例に挙げて説明したが、本発明は、これに限られることなく、産業用の自動化された生産設備であるＦＡ（ファクトリー・オートメーション）やＰＡ（プロセス・オートメーション）、販売データ収集設備、或いはＨＡ（ホーム・オートメーション）等の自動化を図るべき多種多様な分野において適用可能である。応答信号（デジタル）は、典型的には自動化された各機器のＯＮ・ＯＦＦ信号であり、応答信号（アナログ）はそれらの自動化のために取得する各種物理量の測定データである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】制御システム全体の一例概略構成を示すシステム図。
【図２】通知を行うタイミングの一例を示すタイムチャート。
【図３】本発明による制御システムの説明図。
【図４】従来の制御システムの説明図。
【符号の説明】
【００２６】
１００  パソコン                    ２００  携帯電話
３００  携帯電話網                  ４００  通信回線
５００  プログラマブルコントローラ  ６００  通信部
７００  制御部                      ８００  入出力部
９００  現場機器
１０００  制御信号                  １１００  応答信号（デジタル）
１２００  応答信号（アナログ）      １３００  パソコン
１４００  ＰＬＣ                    １５００  ＣＰＵモジュール
１６００  ＰＬＣ用制御部１６００    １７００  入出力モジュール
１８００  入出力部                  １９００  ベースモジュール
２０００  通信回線                  ２１００  監視装置
２２００  通信部                    ２３００  監視装置用制御部
２４００  現場機器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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