CN107407914A - 工厂监视控制装置 - Google Patents

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Abstract

在工厂监视控制装置(100)中，由操作人对实施工厂(200)的控制的处理控制装置(300)输入控制指示的情况下，控制部(13)将该控制指示的控制信息通知给仿真器(2)。此外，基于仿真器(2)的预测运算的结果，由控制部(13)的判断电路(131)自动判断是否实施该控制，在判断为实施的情况下，控制部(13)将该控制指示的控制信息通知给处理控制装置(300)。

Description

工厂监视控制装置
技术领域
本发明涉及具备对实施工厂的控制的处理控制装置的动作进行仿真的仿真器的工厂监视控制装置。
背景技术
工厂监视控制装置从控制工厂的处理控制装置获得表示工厂状态的各种参数、即工厂数据。操作人在监视画面上对表示工厂数据的当前值或变化倾向的趋势曲线等进行监视，并对处理控制装置指示所需的控制。
然而，根据操作人的指示来实施例如参数设定值的变更或阀门的开闭等处理，工厂的响应却可能与操作人的预想不同。因此，操作人必须边监视工厂数据的变化倾向边进行控制，可能使得操作花费较长时间。
另外，为实施影响较大的重要控制，操作人需要利用训练用仿真器来进行训练。此外，在实际操作时，利用多重确认按钮来引起注意，从而操作次数较多，操作人的负担较大。
因此，作为用于减轻操作人的负担的支援，使用模拟工厂的仿真，从而预测实施控制后的工厂数据的变化。例如，在专利文献1中公开了一种工厂运行支援装置，其具备第1预测仿真器及第2预测仿真器，该第1预测仿真器在操作人改变设定值的情况下，基于改变后的设定值信息来预测工厂的将来趋势，而该第2预测仿真器基于改变前的设定值信息来预测工厂的将来趋势。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2009－223457号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在专利文献1的工厂运行支援装置中，操作人能够在探讨了两个仿真结果的趋势信息的基础上来决定是否进行设定值变更。然而，在仿真结果中未出现明确差异的情况下、或未得到想要的仿真结果的情况下，将判断交给操作人，因此，操作人的负担增加。
另外，在专利文献1中，在操作人改变了设定值的情况下，对其改变前后的将来趋势进行仿真，但对于工厂的控制指示不仅仅是设定值变更，例如也可以是阀门的开闭或电动机的启动、停止等。专利文献1中未涉及对于设定值变更以外的控制指示的结果的预测。
本发明鉴于上述问题而得以完成，其目的在于，提供一种工厂监视控制装置，其能预测实施工厂的控制后的工厂数据的变化，进而自动判断是否实施该控制，由此，减轻操作人的负担。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的工厂监视控制装置通过网络与基于控制信息来实施工厂的控制的处理控制装置相连接，从处理控制装置获得表示工厂状态的各种参数、即工厂数据，从而进行监视控制，该工厂监视控制装置包括：输入部，该输入部对处理控制装置输入控制指示；仿真器，该仿真器执行模拟处理控制装置的动作的控制程序，对实施了基于控制指示的控制后的工厂数据进行预测运算；工厂模型，该工厂模型具有存储从处理控制装置获得的工厂数据的数据库，将执行控制程序时所需的工厂数据提供给仿真器；判断部，该判断部获得仿真器的预测运算的结果、即预测工厂数据，并判断是否实施基于控制指示的控制；以及控制部，该控制部将控制指示的控制信息通知给仿真器并请求预测运算，在判断部判断为实施基于控制指示的控制的情况下，将控制指示的控制信息通知给处理控制装置。
发明效果
根据本发明所涉及的工厂监视控制装置，由操作人对处理控制装置输入控制指示的情况下，该控制指示的控制信息被通知给仿真器。此外，基于仿真器的预测运算的结果来自动判断是否实施该控制，在判断为实施的情况下，将该控制指示的控制信息通知给处理控制装置。由此，操作人无需进行输入控制指示以外的操作就能迅速地实施恰当的控制，从而减轻操作人的负担。
本发明的上述以外的目的、特征、观点及效果通过参照附图并进行下述详细说明来进一步阐明。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的工厂监视控制装置的功能框图。
图2是本发明的实施方式1所涉及的工厂监视控制装置的硬件结构图。
图3是示出本发明的实施方式1所涉及的工厂监视控制装置中的判断逻辑表的图。
图4是示出本发明的实施方式1所涉及的工厂监视控制装置的监视控制部的处理流程的图。
图5是示出本发明的实施方式1所涉及的工厂监视控制装置的仿真器的处理流程的图。
图6是示出本发明的实施方式2所涉及的工厂监视控制装置中的预测运算必要性判断表的图。
图7是示出本发明的实施方式2所涉及的工厂监视控制装置的监视控制部的处理流程的图。
图8是示出本发明的实施方式3所涉及的工厂监视控制装置的仿真器的处理流程的图。
图9是示出本发明的实施方式4所涉及的工厂监视控制装置的监视控制部的处理流程的图。
具体实施方式
实施方式1
下面，基于附图对本发明的实施方式1所涉及的工厂监视控制装置进行说明。图1及图2是本实施方式1所涉及的工厂监视控制装置的功能框图及硬件结构图。工厂监视控制装置100功能性上包括监视控制部1、仿真器2、工厂模型3、输入部4以及显示部5。另外，作为硬件，包括处理器10、存储器20、接收装置30以及显示装置40。
本实施方式1所涉及的工厂监视控制装置100通过控制网络400与基于控制信息来实施工厂200的控制的处理控制装置300相连接。此外，工厂200包括构成工厂的各种设备，例如电动机、泵、阀门、开关器、油压装置等。
监视控制部1、仿真器2以及工厂模型3的功能通过由处理器10执行存储器20中存储的程序来实现。另外，也可以由多个处理器10及多个存储器20协同执行上述功能。输入部4是对操作人利用鼠标、键盘、触摸面板等(均省略图示)输入的信息进行接收的接收装置30。显示部5是液晶显示器等显示装置40。
监视控制部1的监视部12及控制部13经由输入输出处理部11与处理控制装置300进行控制信息及工厂数据的输入输出。监视部12从处理控制装置300获取表示工厂200的状态的各种参数、即工厂数据，并对其当前值及变化倾向进行监视。
控制部13将操作人利用输入部4输入的控制指示的控制信息通知给仿真器2或处理控制装置300。控制部13在对仿真器2请求预测运算的情况下，在将控制信息通知给处理控制装置300之前，将控制信息通知给仿真器2。本实施方式1中，在控制指示被输入至输入部4的情况下，控制部13对仿真器2请求预测运算，而与该控制的处理内容无关。
仿真器2具有模拟处理控制装置300的动作的控制程序21，从控制部13接受预测运算的请求，执行控制程序21，对实施了基于操作人的控制指示的控制后的工厂数据的变化进行预测运算。此外，作为预测运算的结果输出的预测工厂数据并不限于一个值，有时也输出工厂数据随时间经过的推移等。
另外，仿真器2在未从控制部13请求预测运算的情况下，经由监视控制部1的输入输出处理部11从处理控制装置30获取实际的工厂数据，使用该工厂数据来执行控制程序21，并将得到的预测工厂数据通知给工厂模型3。
工厂模型3具有工厂数据库31(以下记作工厂DB31)，该工厂数据库31存有从处理控制装置300获取到的实际的工厂数据。工厂模型3通过监视控制部1的输入输出处理部11以时间顺序从处理控制装置300获得实施控制的控制数据、以及包含实施前后的工厂数据在内的工厂数据，并存储于工厂DB31。
工厂模型3使用存储于工厂DB31的工厂数据，来生成仿真器2执行控制程序21时所需的工厂数据(计算值)，并提供至仿真器2。
例如，在仿真器2所请求的预测运算为因图3所示的处理ID1的“XX阀打开”而引起的流量预测运算的情况下，工厂模型3从工厂DB31提取过去实施了相同处理ID1时的工厂数据(此处为流量数据)，从中选择所需的数据并提供至仿真器2。此外，在所需的数据未存储于工厂DB31的情况下，将根据前后的工厂数据推定出的计算值提供给仿真器2。
此外，工厂模型3具有如下功能：获取仿真器2的预测运算的结果、即预测工厂数据、以及与该预测工厂数据相对应的实际实施了控制后的工厂数据，并对两者进行比较。在预测工厂数据与实际的工厂数据偏差较大，存在规定值以上的差的情况下，对提供至仿真器2的工厂数据进行修正，并更新工厂DB31。
由于使用基于存储于工厂DB31的过去工厂数据的工厂数据(计算值)来执行仿真器2的预测运算，因此预测运算的精度依赖于从工厂模型3提供的工厂数据(计算值)的精度。换言之，在仿真器2的预测工厂数据与实际的工厂数据之间存在较大偏差的情况下，其原因有可能在于预测运算所使用的工厂数据。因此，通过由工厂模型3来更新工厂DB31的内容，从而能将仿真器2的预测运算的精度维持得较高。
此外,控制部13作为判断是否基于操作人的控制指示来实施控制的判断部，具备判断电路131及判断逻辑存储部132。判断逻辑存储部132存储对各控制的处理内容进行设定后的判断逻辑。判断电路131基于从仿真器2获得的预测工厂数据以及存储于判断逻辑存储部132的判断逻辑，来判断是否实施本次的控制。
图3示出了存储在判断逻辑存储部132中的判断逻辑表的示例。判断逻辑表中根据每个控制处理ID设定有预测工厂数据x、y、z的判断条件。图3中，A、B为预先设定的常数。判断电路131在预测工厂数据x、y、z满足判断逻辑的情况下，判断为实施该控制。
使用图4的流程图，来说明本实施方式1所涉及的处理监视控制装置100中，操作人对输入部4输入控制指示时的监视控制部1的处理流程。此外，图4的流程图中也包含操作人的处理(步骤70)。
在操作人对输入部4输入控制指示的情况下，监视控制部1的控制部13在步骤10(S10)中获得所输入的控制指示的控制信息。接着，在步骤20(S20)中，将所获得的控制信息通知至仿真器2，请求仿真器2进行预测运算。
接收到预测运算请求的仿真器2使用从控制部13通知而来的控制信息及从工厂模型3获得的工厂数据(计算值)来执行控制程序21。此外，之后使用图5的流程图对仿真器2的处理流程进行说明。
步骤30(S30)中，控制部13从仿真器2获得预测运算的结果。接着，在步骤40(S40)中，控制部13将预测运算的结果通知给判断电路131，在判断电路131中判断是否实施本次的控制。
步骤50(S50)中，在判断电路131判断为实施本次的控制的情况下(是)，前进至步骤90(S90)，控制部13对输入输出处理部11通知本次的控制指示的控制信息并指示控制。此外，在步骤100(S100)中，输入输出处理部11对处理控制装置300通知本次的控制指示的控制信息并指示控制。
另一方面，在S50中，在判断电路131判断为不实施本次的控制的情况下(否)，前进至步骤60(S60)，控制部13使显示部5显示仿真器2的预测运算结果及判断电路131的判断结果。接着，在步骤70(S70)中，操作人参考显示部5中显示的仿真器2的预测运算结果，来考虑本次控制的实施。
步骤80(S80)中，在判断为操作人实施本次的控制的情况下(是)，控制部执行S90及S100的处理。另外，在S80中，在判断为操作人不实施本次的控制的情况下(否)，结束处理。
接着，使用图5的流程图对仿真器2的处理流程进行说明。仿真器2每隔固定周期(例如50mec～500msec)来执行运算。在开始运算的情况下，首先，在步骤200(S200)中确认是否从控制部13有预测运算的请求。预测运算请求的有无通过控制信息的通知有无来进行判断。
步骤210(S210)中，在没有预测运算的请求的情况下(否)，前进至步骤220(S220)，从处理控制装置300获得实际的工厂数据(当前值)。接着，在步骤221(S221)中，使用S220中获得的实际的工厂数据来执行控制程序21。此外，在步骤222(S222)中，将预测运算的结果通知给工厂模型3，在步骤240(S240)中执行运算结束处理。
另一方面，在步骤210中，在有预测运算的请求的情况下(是)，前进至步骤230(S230)，从工厂模型3获得工厂数据(计算值)。接着，在步骤231(S231)中，使用S230中获得的工厂数据(计算值)来执行控制程序21。此外，在步骤232(S232)中，将预测运算的结果通知给判断电路131，在S240中执行运算结束处理。
根据本实施方式1所涉及的工厂监视控制装置100，由操作人对实施工厂200的控制的处理控制装置300输入控制指示的情况下，控制部13将该控制指示的控制信息通知给仿真器2。此外，由控制部13的判断电路131基于仿真器2的预测运算的结果来自动地判断是否实施该控制，且在判断为实施的情况下，控制部13将该控制指示的控制信息通知给处理控制装置300。
由此，操作人无需执行对输入部4输入控制指示以外的操作，另外，也无需由自身基于预测运算结果来判断是否实施该控制，就能迅速地实施预先由仿真器2预测到结果的恰当的控制，从而减轻操作人的负担。
实施方式2
上述实施方式1中，在操作人对输入部4输入控制指示的情况下，利用仿真器2进行预测运算，而与该控制的处理内容无关。然而，在控制指示中也具有无需预测运算的简单处理。
因此，本发明的实施方式2中，仅对需要仿真器的预测运算的处理内容的控制指示进行预测运算。此外，本实施方式2所涉及的工厂监视控制装置100的整体结构与上述实施方式1相同，因此延用图1，并省略各部分的说明。
本实施方式2所涉及的工厂监视控制装置100的控制部13具有图6所示的预测运算必要性判断表，对输入至输入部4的控制指示判断是否是需要仿真器2的预测运算的控制指示。
图6所示的示例中，预测运算必要性判断表中，在各控制的处理ID的每一个中设有判断基准。例如，在处理DI1的“XX阀打开”的情况下，流量超过100(升/分钟)的情况下，判断为需要预测运算。另外，在处理ID2的“XX阀关闭”的情况下，判断为无需预测运算，而与流量无关。
使用图7的流程图，来说明本实施方式2所涉及的处理监视控制装置100中，操作人对输入部4输入控制指示时的监视控制部1的处理流程。图7的流程图中也包含操作人的处理(步骤70)。
在操作人对输入部4输入控制指示的情况下，监视控制部1的控制部13在S10中获得所输入的控制指示的控制信息，在步骤15(S15)中，判断本次的控制指示是否是需要仿真器2的预测运算的控制指示。具体而言，在预测运算必要性判断表(图6)中对照与S10中获得的控制信息相对应的处理ID，从处理控制装置300获取判断所需的工厂数据，并进行判断。
S15中，在判断为需要预测运算的情况下(是)，前进至S20，将本次的控制指示的控制信息通知给仿真器2，并请求预测运算。另一方面，在S15中，在判断为无需预测运算的情况下(否)，前进至S90，控制部13将本次的控制指示的控制信息通知给输入输出处理部11，并指示控制。
此外，在S100中，输入输出处理部11对处理控制装置300通知本次的控制指示的控制信息并指示控制。此外，关于S30～S80的处理，由于与上述实施方式1所说明的图4的流程图处理相同，因此省略说明。
根据本实施方式2，在与上述实施方式1相同的效果的基础上，关于判断为无需预测运算的控制指示，还能不利用仿真器2来进行预测运算而直接将控制信息通知给处理控制装置300，因此能够迅速地实施简单的控制，从而减轻操作人的负担。
实施方式3
在上述实施方式1中，在控制部13中设有用于判断是否实施本次的控制的判断电路131以及判断逻辑存储部132，但在本发明的实施方式3中，将判断部作为仿真器2所执行的控制程序21的一部分且与判断逻辑一并设置。此外，本实施方式3所涉及的工厂监视控制装置100的整体结构与上述实施方式1相同，因此延用图1，省略各部分的说明。
图8是表示本实施方式3中的仿真器2的处理流程的流程图。此外，图8中，S200～S231的处理与上述实施方式1所说明的图5的流程图处理相同，因此省略说明。
仿真器2在S231中，使用S230中获得的工厂数据(计算值)来执行控制程序21，进行预测运算。接着，在步骤233(S233)中，在控制程序21中，基于预测运算的结果来判断是否实施本次的控制。之后，在步骤234(S234)中，将预测运算的结果及判断结果通知给控制部13，并在S240中执行运算结束处理。
由此，在本实施方式3中，控制部13从仿真器2获得预测运算的结果及是否实施本次控制的判断结果。在仿真器2判断为实施本次的控制的情况下，控制部13将本次的控制指示的控制信息通知给处理控制装置300，处理控制装置300实施基于本次的控制指示的控制。
另一方面，在判断为不实施本次的控制的情况下，控制部13将仿真器2的预测运算的结果及判断结果显示于显示部5，操作人参照显示部5中显示的仿真器2的预测运算的结果，来考虑本次控制的实施。
根据本实施方式3，在与上述实施方式1相同的效果的基础上，通过还将判断部设为仿真器2的控制程序21的一部分，从而能够将判断逻辑程序化，并能进一步设定更为复杂的判断逻辑。
实施方式4
在上述实施方式1～实施方式3中，在判断部对于仿真器2的预测运算的结果判断为不实施本次的控制的情况下，操作人必须参照显示部5中显示的仿真器2的预测运算的结果来考虑本次控制的实施，并指示下一次的控制。
因此，本发明的实施方式4中追加了以下功能：在判断部判断为不实施本次的控制的情况下，对操作人提示与下一次的控制相关的操作引导。此外，本实施方式4所涉及的工厂监视控制装置100的整体结构与上述实施方式1相同，因此延用图1，省略各部分的说明。另外，本实施方式4中，与上述实施方式3相同，将判断部设为仿真器2的控制程序21的一部分。
通过对工厂200实施某个控制，从而具有所希望的工厂状态(工厂数据)的变化(将此称为期待效果)。例如，在实施图6所示的处理ID1的“XX阀打开”的情况下，若在正常时则期待xx水位上升或xx流量增加这一工厂数据的变化。然而，在异常时，也存在即使实施控制也无法得到期待效果的情况、或无法实施该控制本身的情况。
在仿真器2的预测运算的结果为预测无法得到期待效果，且判断部判断为不实施本次的控制的情况下，操作人需要指示代替本次控制的其它控制。本实施方式4中的监视部12具有操作引导存储部以及操作引导检索单元(均省略图示)，操作人能参照显示部5中显示的操作引导来执行下一控制指示。
操作引导存储部中存储有操作引导。操作引导构成为包含各控制的处理ID、处理内容、该处理的期待效果以及代替处理等。例如，在实施处理ID1的“XX阀打开”时的期待效果为“xx流量增加”的情况下，作为用于获得该效果的代替处理，登录有“YY阀打开”。操作引导检索单元基于本次的控制的处理ID来检索操作引导，并提取代替处理。
使用图9的流程图，来说明本实施方式4所涉及的处理监视控制装置100中，操作人对输入部4输入控制指示时的监视控制部1的处理流程。图9中，S10、S20、S90、S100的处理与上述实施方式1所说明的图4的流程图处理相同。此外，图9的流程图中也包含操作人的处理(步骤81)。
在操作人对输入部4输入控制指示的情况下，控制部13在S10中获得所输入的控制指示的控制信息。接着，在步骤S20中，将所获得的控制信息通知至仿真器2，请求仿真器2进行预测运算。接收到预测运算请求的仿真器2使用从控制部13通知而来的控制信息及从工厂模型3获得的工厂数据(计算值)来执行控制程序21，并基于预测运算的结果来判断是否实施本次的控制。
接着，在步骤31(S31)中，控制部13从仿真器2获得预测运算的结果及判断结果。步骤51(S51)中，在判断结果为实施本次的控制的情况下(是)，前进至S90，控制部13对输入输出处理部11指示本次的控制，进而在S100中，输入输出处理部11指示处理控制装置300进行本次的控制。
另一方面，在S51中，在判断结果为不实施本次的控制的情况下(否)，在步骤61(S61)中，监视部12的操作引导检索部根据本次的控制的种类(处理ID)以及预测运算的结果来检索操作引导，在步骤71(S71)中，在显示部5中显示操作引导。接着，在步骤81(S81)中，操作人根据操作引导对输入部4输入下一控制指示，并执行S90、S100的处理。
根据本实施方式4，在与上述实施方式1及实施方式3相同的效果的基础上，在判断部判断为不实施本次的控制的情况下，还对操作人提示与下一控制有关的操作引导，因此操作人的负担进一步得到减轻，即使在工厂200发生异常时，也能迅速地实施恰当的控制。本发明可以在该发明的范围内对各实施方式自由地进行组合，或对各实施方式进行适当的变形、省略。

Claims (6)

1.一种工厂监视控制装置，通过网络与基于控制信息来实施工厂的控制的处理控制装置相连接，从所述处理控制装置获得表示工厂状态的各种参数、即工厂数据，从而进行监视控制，其特征在于，包括：
输入部，该输入部对所述处理控制装置输入控制指示；
仿真器，该仿真器执行模拟所述处理控制装置的动作的控制程序，对实施了基于所述控制指示的控制后的工厂数据进行预测运算；
工厂模型，该工厂模型具有存储从所述处理控制装置获得的工厂数据的数据库，将执行所述控制程序时所需的工厂数据提供给所述仿真器；
判断部，该判断部获得所述仿真器的预测运算的结果、即预测工厂数据，并判断是否实施基于所述控制指示的控制；以及
控制部，该控制部将所述控制指示的控制信息通知给所述仿真器并请求预测运算，在所述判断部判断为实施基于所述控制指示的控制的情况下，将所述控制指示的控制信息通知给所述处理控制装置。
2.如权利要求1所述的工厂监视控制装置，其特征在于，
所述工厂模型获得所述仿真器的预测运算结果、即预测工厂数据以及与该预测工厂数据相对应的实际工厂数据，并对两者进行比较，在两者之差在规定值以上的情况下，对提供给所述仿真器的工厂数据进行修正，并更新所述数据库。
3.如权利要求1或2所述的工厂监视控制装置，其特征在于，
所述控制部对输入至所述输入部的控制指示判断是否是需要所述仿真器的预测运算的控制指示，在判断为是需要所述仿真器的预测运算的控制指示的情况下，对所述仿真器通知所述控制指示的控制信息并请求预测运算，在判断为不是需要所述仿真器的预测运算的控制指示的情况下，对所述处理控制装置通知所述控制指示的控制信息。
4.如权利要求1至3中任一项所述的工厂监视控制装置，其特征在于，
所述判断部包括：存储有对各控制的处理内容设定的判断逻辑的判断逻辑存储部以及基于所述判断逻辑进行判断的判断电路，且所述判断部设置于所述控制部。
5.如权利要求1至3中任一项所述的工厂监视控制装置，其特征在于，
所述判断部作为所述仿真器所执行的所述控制程序的一部分与判断逻辑一并设置。
6.如权利要求1至5中任一项所述的工厂监视控制装置，其特征在于，
具有：操作引导存储部，该操作引导存储部存储有各控制的处理内容、该处理的期待效果以及用于得到该期待效果的代替处理；操作引导检索单元，该操作引导检索单元基于本次的控制的处理内容对操作引导存储部进行检索，并提取代替处理；以及显示部，该显示部显示操作引导，在所述判断部判断为不实施基于本次的控制指示的控制的情况下，所述操作引导检索单元提取代替基于本次的控制指示的控制的代替处理，并作为操作引导显示于所述显示部。
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