CN109634096A - 控制系统、控制方法及均衡装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高过程控制的可靠性的控制系统、控制方法及均衡装置。在均衡装置的每一个中，接收数据输出部将来自于测定过程状态的传感器的输入数据发出到网络，其他装置数据接收部从所述接收数据输出部取得所述输入数据，从所述网络接收由本装置和其他的均衡装置的每一个发出的输入数据，数据选取部选取由所述他装置数据接收部取得的输入数据的代表值作为输出数据。运算装置的每一个基于来自于对应的均衡装置的所述输出数据算出致动器的操作量。

Description

控制系统、控制方法及均衡装置
技术领域
本发明涉及控制系统、控制方法及均衡装置。
背景技术
过程控制系统和安全仪表系统(以下称为DCS)用于化学制品、石油、天然气等的生产工厂的控制。一旦动作发生异常，大量的原材料将被浪费，有时甚至会造成事故。因此，要求DCS具有非常高的可靠性。
另一方面，DCS用户出于未来易于扩展性、各装置的灵活上手性、成本削减等目的，要求具有不依赖于特定供应商的开放性架构。易于扩展性的意思是指能够容易地引入新技术的特性(参见专利文献1)。获得这种结构的目的例如是为了应对多供应商，应对功能和规格的动态变动。另外还要求使用通用电脑(Personal Computer，PC)而非专用硬件来实现控制器，不依赖于特定处理器，能够在线进行功能强化而不停止控制。
从可靠性的角度出发提出了如下方案，如图7所示，该方式是在DCS9中设置有多个控制器40(运算装置)(图7所示例中为40-1、40-2和40-3)，在其运算结果中由最先到达选取装置50的运算结果来驱动致动器60(参照专利文献2)。作为控制器40的多重化的优点，当控制器40的一部分停止动作时，或者当网络路径的一部分中断时，仍然可以利用来自于其他正常的控制器40和网络路径的运算结果继续进行控制。
然而，在这种结构中，即便控制器40输出了错误的运算结果，也无法对此进行检测。可以考虑在控制器40上设置自我诊断功能，以抑制错误运算结果的输出。但当来不及检测时，基于错误运算结果的控制就已经被执行了。
因此，为了确保可靠性，例如可以考虑由选取装置50将针对各控制器40的运算结果进行多数统计或中位值平均后得到的选取结果输出给致动器60(参照专利文献3)。如此一来，当从多重化的控制器40输出的运算结果中的一部分发生错误时，或者由于控制器40到选取装置50之间的通信状况不佳而造成所发送的是来自于控制器40的过去的运算结果时，能够排除错误的运算结果。
现有技术文献
专利文献1:美国专利申请公开第2016-0065656号公报
专利文献2:日本专利申请公开第2014-063414号公报
专利文献3:日本专利申请公开第2003-140707号公报
发明内容
发明要解决的技术问题：
然而，当分发装置20与各个控制器40之间的通信、各个控制器40与选取装置50之间的通信是通过连接多种多样的设备经由网络而进行的时，上述通信会经由各种各样的网络路径而进行。因此，即便控制器40的动作和网络路径是正常的，如下现象的发生也会使得控制器40间的输入值变得不同。
·由雷击等引起的来自于外部的噪音会使部分路径的数据发生缺损或变化。
·数据在传播路径上的再次分发或旁路延迟会引起部分数据发生延迟。
如果由这些现象的原因造成了控制器40之间的输入值变得不同，则各控制器40在内部所保持的参数(例如，PID控制中的积分值)在控制器40之间也会变得不同。其结果是，来自于各控制器40的运算结果(输出)不相同的状态会长期持续，从而损害过程控制的可靠性。
本发明鉴于上述问题，提供了一种能够提高过程控制可靠性的控制系统、控制方法及均衡装置。
解决问题的技术手段：
(1)本发明为了解决上述技术问题，本发明的一方式提供一种控制系统，包括:多个均衡装置，接收从测定过程状态的传感器发送来的数据作为输入数据；以及运算装置，与各个所述均衡装置对应设置，使用来自于对应的所述均衡装置的输出数据算出控制所述过程的致动器的操作量。所述均衡装置的每一个均包括:
接收数据输出部，将所述输入数据发出到网络；其他装置数据接收部，从所述接收数据输出部取得所述输入数据，从所述网络接收从其他的均衡装置的每一个发出的输入数据；以及数据选取部，选取所述他装置数据接收部所取得的输入数据的代表值作为所述输出数据。所述运算装置的每一个基于来自于对应的所述均衡装置的所述输出数据算出所述致动器的操作量。
(2)本发明的另一方式是在上述的控制系统中，所述均衡装置的每一个均包括:输入数据接收部，当在每个控制周期的重复的接收期间内不能接收所述输入数据时，将最后接收到的输入数据或预定的输入数据输出给所述接收数据输出部。
(3)本发明的另一方式是在上述的控制系统中，所述输入数据接收部将表示所述输入数据非最新的附加信息附加到输出给所述接收数据输出部的输入数据上。
(4)本发明的另一方式是在上述的控制系统中，所述数据选取部将所述代表值输出给所述接收数据输出部，所述接收数据输出部将所述代表值作为所述输入数据发出到所述网络。
(5)本发明的另一方式是在上述的控制系统中，所述数据选取部算出作为从所述多个均衡装置的每个取得的所述输入数据彼此一致的程度的一致度；
重复执行不将所述输出数据输出给所述运算装置而将所述代表值输出给所述接收数据输出部的处理，直到所述一致度达到给定的一致度阈值以上。
(6)本发明的另一方式是在上述的控制系统中，所述均衡装置的每一个在每个输入数据的通道上具有所述其他装置数据接收部及所述数据选取部；所述运算装置的每一个基于每个通道的所述输出数据算出所述操作量。
(7)本发明的另一方式是在上述的控制系统中，针对每个均衡装置关联有多个所述运算装置，所述多个运算装置的每一个与所述输出数据的一部分或全部的要素各不相同的致动器相关联，基于所述要素算出对应的所述致动器的操作量。
(8)本发明的另一方式是提供一种控制系统的控制方法，所述控制系统包括：多个均衡装置，接收从测定过程状态的传感器发送来的数据作为输入数据；以及运算装置，与各个所述均衡装置对应设置，使用来自于对应的所述均衡装置的输出数据算出控制所述过程的致动器的操作量；所述均衡装置的每一个均包括:
接收数据输出过程，将所述输入数据发送给网络；其他装置数据接收过程，接收从其他的均衡装置的每一个发出的输入数据；数据选取过程，选取在本装置取得的所述输入数据和在所述他装置数据接收过程中取得的输入数据的代表值作为输出数据；所述运算装置的每一个操作量算出过程，基于来自于对应的均衡装置的所述输出数据算出所述致动器的的操作量。
(9)本发明的另一方式是提供一种均衡装置，接收从测定过程状态的传感器发送来的数据作为输入数据，包括：接收数据输出部，将所述输入数据发出到网络；其他装置数据接收部，从所述接收数据输出部取得所述输入数据，从所述网络接收从其他的均衡装置的每一个发出的输入数据；以及数据选取部，选取由所述他装置数据接收部取得的输入数据的代表值作为输出数据。
另外，上述发明内容并未列举出本发明的全部可能特征，所述特征组的子组合也有可能构成发明。
发明效果：
根据本发明能够提高过程控制的可靠性。
附图说明
图1为表示实施例1所述控制系统的一结构例的模块图。
图2为表示实施例1所述控制系统的每个控制周期的动作的动作时序图。
图3为表示实施例2所述控制系统的一结构例的模块图。
图4为表示实施例2所述控制系统的每个控制周期的动作的动作时序图。
图5为表示实施例3所述控制系统的一结构例的模块图。
图6为表示实施例3所述控制系统的另一结构例的模块图。
图7为表示现有控制系统的一结构例的模块图。
具体实施方式
以下通过发明实施方式对本发明进行说明，但以下实施方式并非对权利要求书所涉及的发明进行限定。并且，实施方式中说明的特征组合也并非全部为本发明的必要特征。
以下参照附图，对本发明所述控制系统、控制方法及均衡装置的实施方式进行说明。
<实施例1>
首先，对本发明实施例1所述控制系统的一结构例进行说明。图1为表示本实施例所述控制系统1的一结构例的模块图。
本实施例所述控制系统1的结构包括:分发装置20、N(N为2以上的整数)个均衡装置30、N个控制器40和选取装置50。在以下的说明中，以N为4的情形为例。另外，对各个均衡装置30、控制器40及其构成部(例如，输入数据接收部32)赋予子编号1～4等以进行区分。另外，当要对多个装置或构成部进行统称或不必进行区分时，则可以不附加子编号，只是统称为均衡装置30等。
在分发装置20与四个均衡装置30之间、在四个均衡装置30彼此之间、在四个控制器40与选取装置50之间均可以分别通过网络NW进行通信连接。网络NW是能够通过无线或有线方式传输各种信号的传输介质。网络NW例如可以为在IEEE802.3、IEEE802.11等通信规范中所规定的通用本地通信网(LAN:Local Area Network)。
均衡装置30-1～30-4与控制器40-1～40-4分别关联，均衡装置30与控制器40的组形成四组。N组均衡装置30与控制器40的组可以被分散配置在互不相同的位置。
控制系统1在作为控制对象的工厂中设置有多个传感器10和致动器60，但在图1中，以分别为一个的情形为例进行说明。
传感器10对表示工厂状态的物理量进行检测作为测定值。传感器例如为检测温度的温度传感器、检测压力的压力传感器、检测流量的流量计等。传感器10将检测出的测定值S1的数据输出给分发装置20。在以下的说明中，有时将表示测定值S1的数据或信号简称为测定值S1。对于其他的值和量也一样。相反，有时将输入数据S’11所表示的值和量简称为输入数据S’11。对于其他的值和量也一样。
另外，传感器10输出测定值S1的采样周期可以与控制周期相等或更短。将以比控制周期更短的周期对测定值S1进行的采样称为过采样。
分发装置20将从传感器10输入的测定值S1发送给网络NW，并作为测定值S11～S14分发给各个均衡装置30-1～30-4。分发装置20例如可以被构成为网关、网桥、路由器等网络设备。分发装置20可以在分配测定值S11～S14时指定各个均衡装置30-1～30-4的地址，也可以不指定这些地址而是一同广播(broadcast)。
均衡装置30-1～30-4接收从分发装置20发送的测定值S11～S14分别作为输入数据S’11～S’14。均衡装置30-1～30-4将输出数据S”11～S”14分别输出给对应的控制器40-1～40-4。关于均衡装置30-1～30-4的功能结构，将在以后进行叙述。
控制器40-1～40-4分别基于输出数据S”11～S”14算出用于控制工厂状态的操作量A1～A4作为运算结果。
控制器40-1～40-4将生成的操作量A1～A4分别发送给选取装置50。关于控制器40-1～40-4的功能结构，将在以后进行叙述。
选取装置50分别从控制器40-1～40-4接收操作量A1～A4。选取装置50选取操作量A1～A4的代表值作为操作量Az。应选取的代表值的种类例如为:最常见值、平均值、最早值、中位值、中央平均值等的任一值。关于代表值的具体内容，会在后面针对数据选取部38-1的说明中进行叙述。选取装置50将所选取的操作量Az输出给致动器60。选取装置50例如可以被构成为网关、网桥、路由器等网络设备。
致动器60对应于从选取装置50输入的操作量Az来调整其动作的动作量(过程值)。致动器60例如为阀门、压缩机、泵、电机等。动作量例如为，阀门的打开度、压缩机和泵的旋转量等。一般地，操作量Az越大，致动器60的过程值就越大。例如，致动器60的动作量与输出值成正比。在图1所示的例子中，由传感器10、分发装置20、N个均衡装置30、N个控制器40、选取装置50及致动器60形成一个控制环。
以下，针对均衡装置30-1的功能结构进行说明。均衡装置30-1～30-4的功能结构彼此共通，因此，以下以均衡装置30-1的说明为主。关于其他的均衡装置30-2～30-4，只要没有特别否定，可以引用均衡装置30-1的说明。
均衡装置30-1可以被构成为包含:输入数据接收部32-1、接收数据输出部34-1、其他装置数据接收部36-1、数据选取部38-1。
输入数据接收部32-1从分发装置20经由网络NW接收测定值S11作为输入数据。输入数据接收部32-1例如可以被构成为包含通信接口。输入数据接收部32-1将接收到的测定值S11作为输入数据S’11输出给接收数据输出部34-1。
接收数据输出部34-1将从输入数据接收部32-1输入的输入数据S’11发出到网络NW。来自于其他的均衡装置30-2～30-4各自的接收数据输出部34-2～34-4也向网络NW发出输入数据S’12～S’14。另外，接收数据输出部34-1可以不经网络NW将其输入数据S’11直接输出给其他装置数据接收部36-1。
其他装置数据接收部36-1经由网络NW接收从其他的均衡装置30-2～30-4发出的输入数据S’12～S’14。从接收数据输出部34-1向其他装置数据接收部36-1输入输入数据S’11。另外，接收数据输出部34-1也可以不必将输入数据S’11直接输出给其他装置数据接收部36-1。在此情形下，其他装置数据接收部36-1经由网络NW接收从本装置的接收数据输出部34-1发出的输入数据S’11。
其他装置数据接收部36-1将所取得的输入数据S’11～S’14输出给数据选取部38-1。
数据选取部38-1选取从其他装置数据接收部36-1输入的输入数据S’11～S’14的代表值作为待输出给控制器40-1的输出数据S”11。数据选取部38-1将所选取的输出数据S”11输出给控制器40-1。
数据选取部38-1可以在选取输出数据S”11时选取如下任一种类型的代表值。
最常见值(多数统计)、平均值、最早值、中位值、中央平均值等。
当选取最常见值或中位值时，N必须为3以上。最早值是指能够在各个控制周期中设定的预定期间T2(后述)中最先取得的值。中央平均值相当于在所取得的输入值中去除预定的前n个输入值和后m个输入值后的输入值的中央部分的平均值。因此，在选取中央平均值时，N必须为4以上。但要求所选取的代表值类型在均衡装置30-1～30-4之间必须一致。这时因为，均衡装置30-1～30-4的目的是要使输出数据S”11～S”14彼此相等(均衡:Equalization)。
另外，输入数据接收部32-1、接收数据输出部34-1、其他装置数据接收部36-1例如被构成为具有通信接口。
以下，针对控制器40-1～40-4的功能结构进行说明。控制器40-1～40-4的功能结构彼此共通，因此以下以控制器40-1的说明为主。关于其他的控制器40-2～40-4，如无特别否定，可以参考控制器40-1的说明。
控制器40-1被构成为包含:控制运算部42-1、运算结果输出部44-1。
控制运算部42-1根据从均衡装置30-1输入的输出数据S”11，以使得其与输出数据S”11所表示的测定量的目标值的偏差变小的方式，使用预定方式进行控制运算而将计算得到运算值作为操作量A1。输出数据S”11是与传感器10检测出的测定值S1相对应的值。控制运算的方式例如为PI控制、PID控制等。PI控制是指将在测定值上乘以预定的比例增益而得到的比例项与在测定值的时间积分值上乘以预定的积分增益而得到的积分项的总和作为运算值而进行计算的方式。PID控制是将比例项、积分项及微分项的总和作为运算值进行计算的方式。微分项是在测定值的时间微分值上乘以预定的微分增益而得到的值。控制运算部42-1将算出的操作量A1输出给运算结果输出部44-1。控制运算部42-1例如被构成为包含CPU(Central Processing Unit)等运算处理电路，运算处理电路执行由预定控制程序中所记录指令所指示的处理，以实现其功能。
运算结果输出部44-1将从控制运算部42-1输入的操作量A1经由网络NW发送给选取装置50。运算结果输出部44-1例如被构成为包含通信接口。
另外，在本实施例中，来自于传感器10的测定值的输入(传感器输入)、均衡、控制运算(输出)及致动器60的动作较佳为同步执行。尤其是要使控制运算和操作量A1～A4的输出与控制周期相同步。另外，基于来自于多个均衡装置30-1～30-4的输出数据S”11～S”14的控制运算也必须同时执行。
因此，为了使控制系统1在节点间取得同步，可以采用以下的任一同步方式。
(1)将外部的标准时刻作为主定时，使全部节点与其同步。
更具体地，均衡装置30-1～30-4的各部分及控制器40-1～40-4的各部分经由网络NW接收从预定的定时装置(图中未示出)广播的表示标准时刻的同步信号。均衡装置30-1～30-4的各部分及控制器40-1～40-4的各部分将接收到的同步信号所表示的标准时刻作为定时基准进行动作。此处，控制系统1可以具有用于对标准时刻进行计时的定时装置，将表示所计时的标准时刻的同步信号发送给均衡装置30-1～30-4。
(2)控制器40-1～40-4的任一个生成表示基准时刻的同步信号作为主定时，将所生成的同步信号经由网络NW发送给均衡装置30-1～30-4的各部分及控制器40-1～40-4的各部分。均衡装置30-1～30-4的各部分及控制器40-1～40-4的各部分以接收到的同步信号所表示的基准时刻作为定时基准进行动作。
另外，在(1)、(2)的任一方式中可以使用预定的网络协议(例如:NTP(NetworkTime Protocol，网络时间协议)。上述定时装置例如为NTP服务器装置。同步信号可以是在各个控制周期具有给定样式波形(例如:脉冲)的信号，也可以是至少表示各个控制周期的时刻的数据。均衡装置30-1～30-4以及控制器40-1～40-4的各部分可以基于同步信号的波形或时刻检测各个控制周期的基准时(例如:起点)。
(1)、(2)中均成为经由网络NW的时刻同步，但有时作为应用也要求绝对时刻。在此情形中，(1)中那种配合标准时刻进行同步的方式更适合。
(动作流程)
以下说明本实施例所述控制系统1的动作流程。
图2为表示本实施例所述控制系统1的每个控制周期的动作的动作时序图。在图2中省略了均衡装置30-2～30-4的图示，以下可以参考对均衡装置30-1的说明。同样地，虽然省略了控制器40-2～40-4的图示但可以参考对控制器40-1的说明。
传感器10将表示工厂状态的测定值S1输出给分发装置20。
分发装置20将从传感器10输入的测定值S1经由网络NW分发给均衡装置30-1～30-4作为测定值S11～S14。
均衡装置30-1的输入数据接收部32-1从分发装置20接收测定值S11，将接收到的测定值S11输出给接收数据输出部34-1作为输入数据S’11。在输入数据接收部32-1中，在各控制周期内设定有接收测定值S11的接收期间W01。接收期间W01只要为比控制周期更短的期间即可。根据网络NW中的流量状态，输入数据接收部32-1有可能在接收期间W01内不能接收测定值S11，即测定值S11未被更新。此时，输入数据接收部32-1可以将代替数据作为输入数据S’11输出给接收数据输出部34-1。输入数据接收部32-1可以采用至此时点为止所接收到的最新的输入数据S’11(如，前一个控制周期的接收期间W01内所接收到的测定值S11)作为代替数据，也可以采用预定测定值。输入数据接收部32-1可以在输出给接收数据输出部34-1的代替数据上附加代替标识，作为表示其不是最新测定值的附加信息。
另外，传感器10在进行过采样时，在输入数据接收部32-1～32-4之间，传感器10测定(检测)输入数据S’11～S’14相关的测定值S11的时刻不严格一致也是可以的。另外，输入数据接收部32-1有时也会在接收期间W01内接收多个测定值S11。在此情形中，输入数据接收部32-1可以将多个测定值S11中最新的测定值S11输出给接收数据输出部34-1作为输入数据S’11。
接收数据输出部34-1将从输入数据接收部32-1输入的输入数据S’11发出给网络NW。在图2中，期间T1表示从输入数据的输入到发出为止的处理时间。另外，图1以接收数据输出部34-1将输入数据S’11直接输出给其他装置数据接收部36-1的情形为例，但接收数据输出部34-1不将输入数据S’11直接输出给其他装置数据接收部36-1也是可以的。
其他装置数据接收部36-1从接收数据输出部34-2～34-4经由网络NW接收输入数据S’12～S’14。在其他装置数据接收部36-1中从本装置的接收数据输出部34-1输入输入数据S’11。在接收数据输出部34-1不将输入数据S’11直接输出给其他装置数据接收部36-1的情形中，其他装置数据接收部36-1经由网络接收输入数据S’11。
在其他装置数据接收部36-1中，在各控制周期内设定接收输入数据S’11～S’14的接收期间T2。接收期间T2为比控制周期更短的期间，其起点是从接收期间W01结束后并经过了处理时间T1后的时刻即可。其他装置数据接收部36-1将在接收期间T2内取得的输入数据S’11～S’14输出给数据选取部38-1。根据网络NW的流量状态和均衡装置30-1～30-4各自的动作状态，其他装置数据接收部36-1有时无法在接收期间T2内取得输入数据S’11～S’14的一部分。此时，其他装置数据接收部36-1例如仅仅将已取得的输入数据输出给数据选取部38-1。另外，如实施例2所说明的那样，在数据选取部38-1将从其他装置数据接收部36-1输入的输入数据中选取的代表值Spd输出给接收数据输出部34-1(反馈)的情形中，其他装置数据接收部36-1可以在能够接收全部输入数据S’11～S’14为止，反复进行反馈。在反馈代表值Spd时，数据选取部38-1也可以将从其他装置数据接收部36-1输入的输入数据作为由其他装置数据接收部36-1已取得的输入数据进行处理。
数据选取部38-1将从其他装置数据接收部36-1输入的输入数据S’11～S’14的代表值通过上述方法选取待输出给控制器40-1的输出数据S”11。数据选取部38-1将所选取的输出数据S”11输出给控制器40-1。在图2中，期间T3表示从输入数据S’11～S’14的输入到输出数据S”11的输出为止的处理时间。
另外，在输入数据S’11～S’14的任一个上附加代替标识的情形中，数据选取部38-1例如可以通过废弃附加有上述代替标识的输入数据而从输出数据S”11的候补中去除。另外，数据选取部38-1可以比附加有代替标识的输入数据更优先地选取未附加有代替标识的输入数据。作为一例，在数据选取部38-1选取输入数据的加权平均值的情形中，数据选取部38-1使用比在附加有代替标识的输入数据上相乘的加权系数更大的加权系数作为在未附加有代替标识的输入数据上相乘的加权系数。
控制运算部42-1采用预定控制方式对从均衡装置30-1输入的输出数据S”11进行控制运算，算出操作量A1作为运算结果。控制运算部42-1将算出的操作量A1输出给运算结果输出部44-1。
运算结果输出部44-1将从控制运算部42-1输入的操作量A1经由网络NW发送给选取装置50。在图2中，期间T4表示从控制运算部42-1输入操作量A1开始到向选取装置50发送为止的处理时间。期间T4的起点是从期间T3结束后且控制运算部42-1的处理时间经过之后。
选取装置50选取分别从控制器40-1～40-4接收到的操作量A1～A4的代表值作为操作量Az。选取代表值的方式可以为上述方式中的任一方式。选取装置50中，在各控制周期内设定有接收操作量A1～A4的接收期间T5。接收期间T5是比控制周期更短的期间，其起点只要在期间T4结束之后即可。选取装置50将所选取的表示操作量Az的操作数据输出给致动器60。致动器60对应于操作量Az调整其动作的动作量。
如以上所说明的那样，如图1所示，本实施例所述控制系统1采用开放式架构结构将控制器40-1～40-4多重化。在此结构中，能够使控制器40-1～40-4的输入值与输出数据S”11～S”14尽可能地分别相等。因此，能够降低作为来自于控制器40-1～40-4的运算结果在操作量A1～A4上产生差异的风险。从而能够在控制系统1中确保高可靠性的同时达到如下的优点。
·使用通用设备便可实现高可靠性
即使采用通用设备作为控制系统1的构成要素，也能够确保一定的可靠性而无需特别考虑其动作原理、内部结构。例如，即使采用通用PC作为控制器40-1～40-4，也能够采用通用网络设备作为分发装置20或选取装置50。这是因为在此情形中通过数据选取部38-1～38-4和选取装置50确保了控制运算和其输入值或运算结果等的传输系统的健全性。通过采用多台运算性能较高且价格较低的通用PC构成控制器40的群，即便各个PC的自我诊断功能比较脆弱，也能提高控制系统1的整体可靠性。
·易于系统维护
判断是否可以选取输入数据S’11～S’14和操作量A1～A4由接收这些信息的数据选取部38-1～38-4和选取装置50进行。例如，将操作量Az输出给选取装置50和致动器60的输出I/O(Input/Output模块)只要能够足以判断对指示值是否接收和是否接收到指示值即可，无需指定其发送源。因此，能够容易地实施多重化的控制器40-1～40-4的部分变更。例如，能够从连接到网络NW的其他设备以在线的方式变更实际上工作的(活跃的)控制器40-1～40-4的一部分，这种变更作业与以前相比大为减轻。例如，在进行控制器40-1～40-4的OS(Operating System，操作系统)升级时，使作为控制器40而发挥功能的PC的控制程序逐台停止，在更新完OS之后，再次启动该控制程序即可。不需要进行由此引起的均衡装置30和控制器40的动作模式的变更和所连接的设备设定(配置)等的变更。由于这些作业可以不完全停止对工厂控制，在持续的控制中实施，因此能够抑制或者避免对作业的影响。
<实施例2>
以下说明本发明的实施例2。以下的说明以与实施例1的不同点为主。针对与实施例1相同的结构赋予相同的符号并参考其说明。
图3为表示本实施例所述控制系统1的一结构例的模块图。
本实施例所述控制系统1具有从各个数据选取部38-1～38-4到各个接收数据输出部34-1～34-4的反馈环。即，数据选取部38-1～38-4将分别从输入数据S’11～S’14选取的代表值Spd输出给接收数据输出部34-1～34-4。此后，接收数据输出部34-1～34-4将从数据选取部38-1～38-4分别输入的代表值Spd作为输入数据S’11～S’14发出给网络NW。并且，接收数据输出部34-1～34-4可以将代表值Spd分别作为输入数据S’11～S’14分别输出给其他装置数据接收部36-1～36-1。因此，重复执行从发出来自于接收数据输出部34-1～34-4的输入数据S’11～S’14到从数据选取部38-1～38-4中的输入数据S’11～S’14选取代表值Spd为止的一系列处理。
一系列处理是在图4中以阴影表示部分的处理。数据选取部38-1对一系列处理的重复次数进行计数，当计数到的重复次数到达给定的重复次数以上时，停止重复执行，将代表值Spd作为输出数据S”11输出给控制器40-1。因此，与未重复执行一系列处理的情形相比，提高了从数据选取部38-1接收的输入数据S’11～S’14中选取的代表值相一致的程度(一致度)。因此，输入给控制器40-1～40-4的输出数据S”11～S”14以较高的可能性收敛于给定的容许范围内或者成为彼此相同的值。
另外，代替预先设定一系列处理的重复次数的是，数据选取部38-1也可以在从输入数据S’11～S’14选取代表值Spd的过程中算出输入数据S’11～S’14的一致度。一致度是表示输入数据S’11～S’14相互一致程度的指标。一致度例如为给出输入数据S’11～S’14的最常见值的输入数据的个数相对于输入数据的全部个数的比例。更具体地，当输入数据S’11、S’12、S’13、S’14分别为2、2、2、3时，2为最常见值。此时，给出2的输入数据的个数和输入数据的全部个数分别为3、4，因此，一致度为0.75。在成为全部个数的计数对象的输入数据中，可以不包含其他装置数据接收部36-1在接收期间T2内未接收到的输入数据。在此情形中，算出的值越大，表明一致度越高。另外，一致度也可以为输入数据S’11～S’14的最大值与最小值之差。在此情形中，算出的值越小，表明一致度越高。
当算出的一致度分别为给定的一致度阈值以上时，数据选取部38-1～38-4将暂定的代表值Spd确定为输出数据S”11～S”14，将所确定的输出数据S”11～S”14分别输出给控制器40-1～40-4。另一方面，当算出的一致度未达到给定的一致度阈值时，数据选取部38-1～38-4将代表值Spd输出给接收数据输出部34-1～34-4。
因此，重复执行从发出来自于收数据输出部34-1的输入数据S’11到数据选取部38-1从输入数据S’11～S’14选取代表值Spd为止的一系列处理，直到一致度达到给定的一致度以上。从而能够使输入到控制器40-1～40-4的输出数据S”11～S”14之间的一致度至少达到给定的一致度阈值以上。另外，在通过一次运算使一致度到达给定的一致度阈值以上的情形中，不重复执行一系列处理。
<实施例3>
以下说明本发明的实施例3。以下的说明以与实施例1的不同点为主。针对与实施例1相同的结构赋予相同符号并参考其说明。
图5为表示本实施例所述控制系统1的一结构例的模块图。
本实施例所述控制系统1具备两台分发装置20-1、20-2。在分发装置20-1、20-2中，从各个工厂所具备的传感器10-1、10-2输入各个通道的测定值S1、S2。分发装置20-1、20-2将输入的测定值S1、S2作为测定值S11～S14、S21～S24经由网络NW分发给均衡装置30-1～30-4。
均衡装置30-1～30-4针对每个通道的输入数据S’11～S’14、S’21～S’24分别具备:输入数据接收部32-11～32-14、32-21～32-24、接收数据输出部34-11～34-14、34-21～34-24、其他装置数据接收部36-11～36-14、36-21～36-24及数据选取部38-11～38-14、38-21～38-24。
输入数据接收部32-11～32-14、32-21～32-24的功能结构分别与输入数据接收部32-1相同。接收数据输出部34-11～34-14、34-21～34-24的功能结构分别与接收数据输出部34-1～34-4相同。其他装置数据接收部36-11～36-14、36-21～36-24的功能结构分别与其他装置数据接收部36-1～36-4相同。另外，数据选取部38-11～38-14、38-21～38-24的功能结构分别与数据选取部38-1～38-4的功能结构相同。
即，输入数据接收部32-21～32-24分别将接收到的测定值S21～S24作为输入数据S’21～S’24输出给接收数据输出部34-21～34-24。
接收数据输出部34-21～34-24将从输入数据接收部32-21～32-24分别输入的输入数据S’21～S’24发出到网络NW。并且，接收数据输出部34-21～34-24将输入数据S’21～S’24分别直接输出给其他装置数据接收部36-21～36-24。
其他装置数据接收部36-21～36-24经由网络NW取得从接收数据输出部34-21～34-24发出的输入数据S’21～S’24。但在图5所示的例子中，在其他装置数据接收部36-21～36-24中，从接收数据输出部34-21～34-24分别直接输入输入数据S’21～S’24，而不经由网络NW进行接收。
另外，接收数据输出部34-21～34-24可以不将输入数据S’21～S’24分别直接输出给其他装置数据接收部36-21～36-24。在此情形中，其他装置数据接收部36-21～36-24经由网络NW分别接收输入数据S’21～S’24。
其他装置数据接收部36-21～36-24将所取得的输入数据S’21～S’24输出给数据选取部38-21～38-24。
数据选取部38-21～38-24选取分别从其他装置数据接收部36-21～36-24输入的输入数据S’21～S’24的代表值作为待使用上述方式输出给控制器40-1～40-4的输出数据S”21～S”24。另外，数据选取部38-21～38-24选取代表值的方式是彼此相同的方式。数据选取部38-21～38-24将分别选取的输出数据S”21～S”24输出给控制器40-1～40-4。因此，将两个通道的输出数据S”11～S”14、S”21～S”24在每个通道上分别进行均衡的基础之上，输入给控制器40-1～40-4。
控制器40-1～40-4具备控制运算部42-1～42-4，分别从两个通道的输出数据(S”11、S”21)～(S”14、S”24)算出一个通道的操作量A1～A4。即，控制运算部42-1～42-4分别进行两输入单输出的控制运算。控制运算部42-1～42-4将算出的操作量A1～A4分别经运算结果输出部44-1～44-4发送给选取装置50。
选取装置50使用上述方式从控制器40-1～40-4分别接收到的操作量A1～A4选取代表值Az。选取装置50将选取的表示代表值Az的选取数据输出给致动器60。
图5所示的实施例以适用于两输入单输出的控制运算的情形为例，但输入通道数并不限于两个通道，也可以适用于三个通道以上的多输入系统。在此情形中，传感器10、分发装置20的个数有可以分别为三个以上。另外，在各均衡装置30-1～30-4中，在每个通道上具备输入数据接收部32-1～32-4、接收数据输出部34-1～34-4、其他装置数据接收部36-1～36-4及数据选取部38-1～38-4的组，只要这些处理被独立执行即可。另外，在如图5所示的例子中，与图3所示的例相同，可以分别设置从数据选取部38-11～38-14、38-21～38-24到接收数据输出部34-11～34-14、34-21～34-24的反馈环。
另外，在图1、3、5所示的实施例中，以从传感器10经由分发装置20分别输入到均衡装置30-1～30-4的测定值S11～S14主要为标量值的情形为例，但并不限于此。所输入的测定值S11～S14也可以分别为矢量值。一个矢量值包含多个要素值。
此处，在图1所示的输入数据接收部32-1～32-4中，以分别输入作为矢量值的测定值S11～S14的情形为例进行说明。在该例中，数据选取部38-1～38-4在从来自于其他装置数据接收部36-1～36-4的作为矢量值的输入数据S’11～S’14选取代表值时，在其过程中也可以直接以矢量值进行处理。数据选取部38-1～38-4在为了选取代表值而计算一致度时，可以直接以矢量而算出一致度。数据选取部38-1～38-4将选取的代表值分别发送给所对应的控制器40-1～40-4。
可以将直接以矢量的处理适用于图3所示的反馈环。更具体地，数据选取部38-1～38-4当矢量的一致度达到给定的一致度以上时，不进行选取的代表值的反馈。即，数据选取部38-1～38-4将选取的代表值发送给控制器40-1～40-4。数据选取部38-1～38-4当矢量的一致度未达到给定的一致度时，执行选取的代表值的反馈。即，数据选取部38-1～38-4不将选取的代表值发送给控制器40-1～40-4，而输出给接收数据输出部34-1～34-4。可以利用构成该矢量的要素值的含义作为矢量的变形。例如，当矢量是将取得时刻和其时点的单数个或复数个函数值作为要素值而构成时，数据选取部38-1～38-4可以在构成矢量的要素值中利用取得时刻或其期间进行选取。另外，作为时刻信息，并不限于矢量中所包含的取得时刻，由输入数据接收部32-1～32-4和其他装置数据接收部36-1～36-4取得数据的时刻也可以被用作选取的依据。因此，重复执行反馈，直到取得由作为输入数据的构成要素的要素值构成的矢量值。从而能够进一步提高作为输入数据的矢量值的可靠性。
另外，控制器40-1～40-2的控制运算部42-1～42-4针对从各个数据选取部38-1～38-4输入的代表值(输出数据S”11～S”14)进行给定的控制运算以算出操作量A1～A4。在此例中，此后的数据流与图5所示例子相同。
另外，如图6所示，在各一台的均衡装置30具备多个数据选取部38的情形中，控制系统1可以具备与数据选取部38个数相同的控制器40。更具体地，数据选取部38-11～38-14、38-21～38～24分别与控制器40-11～40-14、40-21～40-24关联。但在图6所示的例子中，均衡装置30-1～30-4的功能结构与图5所示的均衡装置30-1～30-4相同，因此参照图5的说明。
控制器40-11～40-14、40-21～40-24被构成为分别包含控制运算部42-11～42-14、42-21～42-24和运算结果输出部44-11～44-14、44-21～44-24。
在控制运算部42-11～42-14、42-21～42-24中，分别从均衡装置30的数据选取部38-11～38-14、38-21～38-24输入输出数据S”11～S”14、S”21～S”24。控制运算部42-11～42-14、42-21～42-24分别针对输出数据的要素值S”11～S”14、S”21～S”24以预定控制方式进行控制运算以算出操作量A11～A14、A21～A24。控制运算部42-11～42-14、42-21～42-24将分别算出的操作量A11～A14、A21～24输出给运算结果输出部44-11～44-14、44-21～44-24。
运算结果输出部44-11～44-14、44-21～44-24将操作量A11～A14、A21～A24经由网络NW分别发送给选取装置50-1、50-2。
另外，在图6所示的例子中，控制器40-11～40-14、40-21～40-24与选取装置50-1、50-2分别关联，选取装置50-1、50-2与致动器60-1、60-2分别关联。
选取装置50-1、50-2分别使用上述方式确定从运算结果输出部44-11～44-14、44-21～44-24经由网络NW接收的操作量A11～A14的代表值Az1和A21～24的代表值Az2。选取装置50‐1、50-2将所确定的表示代表值Az1、Az2的选取数据分别输出给致动器60-1、60-2。
另外，在图5、6所示的例子中，与图3所示例子相同地，可以分别设置从数据选取部38-1～38-4到接收数据输出部34-1～34-4的反馈环。另外，也可以在图5、6中所例示的输入数据接收部32-11～32-14、32-21～32-24中分别输入表示由多个要素值构成的矢量值的输入数据。在此情形中，数据选取部38-11～38-14、38-21～38-24可以使用上述方式分别选择表示矢量值的代表值，作为输出给控制器40-11～40-14、40-21～40-24的输出数据。
以上参照附图针对本发明的实施例进行了说明，但具体的结构并不限于上述内容，在不脱离本发明精神的范围内可以进行各种各样的设计更改等。
例如，各个均衡装置30以及所对应的一个或多个控制器40的组可以被封装成一体化的单一设备。例如，一台PC可以具有一台均衡装置30的功能以及一台控制器40的功能。
另外，图5所示的例子示出多输入单输出的控制运算，图6所示的例子示出单输入多输出的控制运算的适用，但也可以适用于将他们组合而成的多输入多输出的控制运算。
另外，在上述实施例中，以控制系统1中各一个均衡装置30与一个或多个控制器40关联的情形为例，但并不限于此。各个均衡装置30也可以关联其他设备。例如，也可以使均衡装置30与存储从均衡装置30输出的输出数据的存储装置(未图示)关联。在此情形中，在多个存储装置中分别存储的输出数据被均衡。
另外，上述实施例中的分发装置20、均衡装置30、控制器40及选取装置50的一部分可以由计算机实现。在此情形中，在计算机可读存储介质上存储用于实现每个功能的程序，使计算机系统读取存储在记录介质上的程序，通过诸如CPU等运算处理电路执行从而实现。另外，此处所述的“计算机系统”是指在分发装置20、均衡装置30、控制器40或选取装置50中内置的计算机系统，包含OS和外围设备等硬件。另外，“计算机可读存储介质”是指软盘、光盘磁盘、ROM和CD-ROM等便携式介质，内置在计算机系统中的硬盘等存储装置。进一步地，“计算机可读存储介质”可以包含:如因特网等网络或电话线等通信线路发送程序的通信线路那样在短时间内动态保持程序的物体，如成为此时的服务器和客户端的计算机系统内部的易失性存储器那样在一定时间内保持程序的物体。另外，上述程序可以实现前述功能的一部分，可以进一步与已经存储在计算机系统中的程序相结合实现前述功能。另外，上述计算机系统可以被构成为能够经由网络相互收发各种数据的作为云计算系统的构成要素的计算资源。
另外，可以作为LSI(Large Scale Integration，大规模集成电路)等集成电路实现上述实施例中的分发装置20、均衡装置30、控制器40及选取装置50的一部分或全部。分发装置20、均衡装置30、控制器40及选取装置50的各功能模块可以单独地处理器化，也可以集成一部分或全部进行处理器化。另外，集成电路化的方式并不限于LSI，也可以用专用电路或通用处理器实现。另外，随着半导体技术的进步，当代替LSI的集成电路化的技术出现时，也可以应用该技术所形成的集成电路。
以上使用实施例对本发明进行了说明，但本发明的技术范围并不限于上述实施例所记载的范围。本领域技术人员应当明白，可以在上述实施例中增加各种修改或改进。从本发明的权利要求可知，增加了这种修改或改进的形态也包含在本发明的技术范围内。
附图标记说明
1…控制系统、10(10-1、10-2)…传感器、20(20-1、20-2)…分发装置、30(30-1～30-N)…均衡装置、32(32-1～32-N、3 2-11～32-1N、32-21～32-2N)…输入数据接收部、34(34-1～34-N、34-11～34-1N、34-21～34-2N)…接收数据输出部、36(36-1～36-N、36-11～36-1N、36-21～36-2N)…其他装置数据接收部、38(38-1～38-N、38-11～38-1N、38-21～38-2N)…数据选取部、40(40-1～40-N、40-11～40-1N、40-21～40-2N)…控制器、42(42-1～42-N、42-11～42-1N、42-21～42-2N)…控制运算部、44(44-1～44-N、44-11～44-1N、44-21～44-2N)…运算结果输出部、50(50-1、50-2)…选取装置、60…致动器。

Claims (9)

1.一种控制系统，包括:
多个均衡装置，接收从测定过程状态的传感器发送来的数据作为输入数据；以及
运算装置，与各个所述均衡装置对应设置，使用来自于对应的所述均衡装置的输出数据算出控制所述过程的致动器的操作量；
所述均衡装置的每一个均包括:
接收数据输出部，将所述输入数据发出到网络；
其他装置数据接收部，从所述接收数据输出部取得所述输入数据，从所述网络接收从其他的均衡装置的每一个发出的输入数据；以及
数据选取部，选取所述他装置数据接收部所取得的输入数据的代表值作为所述输出数据；
所述运算装置的每一个基于来自于对应的所述均衡装置的所述输出数据算出所述致动器的操作量。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述均衡装置的每一个均包括:输入数据接收部，当在每个控制周期的重复的接收期间内不能接收所述输入数据时，将最后接收到的输入数据或预定的输入数据输出给所述接收数据输出部。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其中，所述输入数据接收部将表示所述输入数据非最新的附加信息附加到输出给所述接收数据输出部的输入数据上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的控制系统，其中，所述数据选取部将所述代表值输出给所述接收数据输出部，所述接收数据输出部将所述代表值作为所述输入数据发出到所述网络。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其中，所述数据选取部算出作为从所述多个均衡装置的每个取得的所述输入数据彼此一致的程度的一致度；
重复执行不将所述输出数据输出给所述运算装置而将所述代表值输出给所述接收数据输出部的处理，直到所述一致度达到给定的一致度阈值以上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的控制系统，其中，所述均衡装置的每一个在每个输入数据的通道上具有所述其他装置数据接收部及所述数据选取部；所述运算装置的每一个基于每个通道的所述输出数据算出所述操作量。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的控制系统，其中，针对每个均衡装置关联有多个所述运算装置，所述多个运算装置的每一个与所述输出数据的一部分或全部的要素各不相同的致动器相关联，基于所述要素算出对应的所述致动器的操作量。
8.一种控制系统的控制方法，所述控制系统包括：
多个均衡装置，接收从测定过程状态的传感器发送来的数据作为输入数据；以及
运算装置，与各个所述均衡装置对应设置，使用来自于对应的所述均衡装置的输出数据算出控制所述过程的致动器的操作量；
所述均衡装置的每一个均包括:
接收数据输出过程，将所述输入数据发送给网络；
其他装置数据接收过程，接收从其他的均衡装置的每一个发出的输入数据；
数据选取过程，选取在本装置取得的所述输入数据和在所述他装置数据接收过程中取得的输入数据的代表值作为输出数据；
所述运算装置的每一个操作量算出过程，基于来自于对应的均衡装置的所述输出数据算出所述致动器的的操作量。
9.一种均衡装置，接收从测定过程状态的传感器发送来的数据作为输入数据，包括：
接收数据输出部，将所述输入数据发出到网络；
其他装置数据接收部，从所述接收数据输出部取得所述输入数据，从所述网络接收从其他的均衡装置的每一个发出的输入数据；以及
数据选取部，选取由所述他装置数据接收部取得的输入数据的代表值作为输出数据。
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