JP2000122707A

JP2000122707A - プログラマブルコントローラの機能確認試験方法およびプラント監視制御装置

Info

Publication number: JP2000122707A
Application number: JP29808498A
Authority: JP
Inventors: 幹男 ▲高▼岡; Mikio Takaoka; Hideo Onishi; 秀雄大西; Hiroyuki Suzuki; 裕幸鈴木; Hisato Miyamura; 寿人宮村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-10-20
Filing date: 1998-10-20
Publication date: 2000-04-28
Anticipated expiration: 2018-10-20
Also published as: JP3713150B2

Abstract

(57)【要約】【課題】プラント監視制御装置におけるプログラマブル
コントローラの機能確認試験を、１人で実施可能にす
る。【解決手段】現場Ｂのプラント機器の入力要素（例えば
801a、801b）、出力要素（例えば802a〜802c）と、信号
線を経由して入出力する電気室１ＦのＰＬＣ１は、機器
の動作状態を取り込んでプログラムを実行する。このプ
ログラムの機能確認試験のために、現場操作盤10などか
らのテスト入力信号で実行するＰＬＣ１の出力信号を、
携帯無線端末子機２〜携帯無線端末子機５の一部を無線
化した通信経路を経由して、現場Ｂのロジックモニタ端
末６で受信し、状態変化した出力信号を音声変換し、検
査員９の携帯する無線端末７から音声報知する。検査員
はリミットスイッチ801aの短絡による手動のテスト入力
を行い、そのプログラム応答を音声報知で確認でき、現
場でのワンマン試験を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプラント監視制御装
置に係り、特にプログラマブルコントローラの機能確認
試験方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラント機器の監視制御は、一般に複数
のプログラマブルコントローラによって分担して実行さ
れる。このプログラムのインストールや修正時には、有
線で接続されるプログラミングツールを用い、ＰＩ／Ｏ
への模擬入力または実負荷入力とその応答により、プロ
グラムの機能確認を行う。

【０００３】実プラントにおけるプログラマブルコント
ローラの機能確認試験では、プログラミングツールに装
備されたモニタによるプログラムの動作確認だけでな
く、リミットスイッチなどの信号入力要素を含む制御対
象機器の実動作の確認のために、検査員による外部端子
台や入力要素の操作、対象機器の近傍での動作の目視な
ど、実負荷前の試験が行われている。このとき、中央操
作デスクまたは現場操作盤から運転指令および応答を操
作・確認する検査員と、現場のリミットスイッチなどの
入力や機器動作を目視確認する検査員と、少なくとも二
人が必要であった。

【０００４】プログラマブルコントローラの機能確認試
験の公知例として、例えば特開平６−１１９０１５号
は、コントローラから離れた場所から動作確認や修正を
行う無線伝送方式のプログラミングツールを開示してい
る。また、特開昭６２−５０９０５号は、複数局のコン
トローラをデータウェイで接続し、任意のコントローラ
に付属したＣＲＴ付の周辺装置データウェイを介して、
自他局のコントローラのプログラムの動作確認や修正を
行うことができる有線方式のプログラミングツールを開
示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したプロ
グラミングツールと表示モニタを用いた機能確認試験で
は、実プラントの機器が広域ないし複数階に分散する下
水処理設備や発電設備などの場合に、検査員の負担が大
きくなる。特に、複数の機器動作を同時に目視したり、
目視と手動入力を同時的に行うような場合、表示式モニ
タによる機能確認では作業勝手が悪い。近年は検査期間
の短縮とともに、人件費の高騰や熟練検査員の不足から
検査員のワンマン化が求められており、作業性がよく、
ワンマン化可能なテスト装置に対するニーズが高い。

【０００６】表示装置に代わるモニタとして、音声出力
装置が知られている。音声出力によるモニタ装置は、検
査員の目と手がフリーになるので使い勝手がよく、携帯
や無線化も容易である。特に、現場の機械の近傍での機
能確認試験は、狭隘な場所での作業となることが多く、
検査員がレシーバーを通してプログラムの応答を確認で
きるので、検査員の作業性および安全性にとって好まし
い。しかし、同時に複数の出力を扱えないため、プラン
トの機能確認試験のように、複数の出力を同時ないし連
続してモニタするような場合に問題がある。また、現場
環境によっては聞き誤りや、聞き漏らしを生じ易い欠点
もある。

【０００７】本発明の目的は、上記した従来技術の状況
に鑑み、作業性がよくワンマン化の可能なプログラマブ
ルコントローラの機能確認試験方法と、その適用を可能
にしたプラント監視制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、周期的にプラントと入出力し、機器の動作状態を
複数の入力要素から入力し、プログラムによる前記動作
状態を反映した制御演算の結果を複数の出力要素へ出力
するプログラマブルコントローラの機能確認試験方法に
おいて、前記入力要素にテスト入力が与えられるとき、
前記プログラムの実行状態からプラントの機器の状態変
化を検出し、予め用意された文章データの中から前記状
態変化を表すメッセージを選択して音声変換し、現場で
機器の操作や目視を行っている検査員に対して音声出力
を応答することを特徴とする。

【０００９】また、前記プログラマブルコントローラが
前記現場から遠隔配置されている場合に、前記コントロ
ーラの実行状態の出力から前記音声出力までのデータ転
送の少なくとも一部を無線によって行うことを特徴とす
る。

【００１０】また、同時に複数の状態変化が存在する場
合に、前記音声出力は前記文章データに信号属性として
「故障」が付与されているものを優先することを特徴と
する。この「故障」には、例えばプラントの安全動作に
重大な影響を与える「重故障」が設定され、「重故障」
の音声出力のリアルタイム性を向上する。

【００１１】また、前記音声出力は、設定された繰り返
し回数分の音声出力を行うことを特徴とする。これによ
り聞き漏らし、聞き誤りを回避する。

【００１２】さらに、前記音声出力と前記状態変化の検
出が並行処理され、前記「故障」以外の状態変化の音声
出力中に新たな「故障」が検出される場合は、当該状態
変化の音声出力を打切ることを特徴とする。この打切り
は、直ちにあるいは当該状態変化の１回分の音声出力後
に行われる。これにより、重故障のリアルタイム性をよ
り向上できる。

【００１３】あるいは、前記音声出力の対象となる状態
変化は、打切るか否かに関わらず時系列に蓄積すること
を特徴とする。これにより、音声出力されなかった試験
結果を含む追跡確認が可能になる。

【００１４】本発明の上記した機能確認試験方法を適用
するプラント監視制御装置は、複数の機器が連携して動
作するプラントの現場から遠隔配置され、信号線を経由
して機器の動作状態を複数の入力要素から入力し、プロ
グラムによる前記動作状態を反映した制御演算の結果を
アクチュエータなど、複数の出力要素へ出力するプログ
ラマブルコントローラを備え、さらに、テスト入力信号
で実行する前記プログラマブルコントローラの出力信号
を、少なくとも一部を無線化した経路により受信する通
信手段と、前記通信手段を介した前記出力信号の前回か
らの状態変化をメッセージで表すメッセージデータベー
スと、前記メッセージを音声に変換する音声変換手段
と、変換された音声を報知する音声出力手段をもつプロ
グラマブルコントローラの機能確認試験装置をプラント
の現場に備え、現場で機能確認試験の操作ないし目視を
行う検査員に対し、前記テスト入力信号に対する前記プ
ログラムの応答を音声報知できるように構成したことを
特徴とする。

【００１５】前記メッセージデータベースは、メッセー
ジ毎に該当する前記出力信号の重要度または緊急度に基
づき、例えば「重故障」、「軽故障」、「その他の状態
変化」などの順に、音声出力の優先順位を設定してい
る。

【００１６】また、前記テスト入力信号が特定の入力要
素に対する手動操作で与えられる場合、前記音声出力手
段が前記手動操作を行う検査員によって携帯可能に構成
されることを特徴とする。

【００１７】本発明によれば、現場でプログラマブルコ
ントローラの機能確認試験の操作や複数機器の動作の目
視を行う検査員が、例えば手動操作に対するプログラム
の応答を居ながらにして音声で取得でき、試験のワンマ
ン化が可能になる。

【００１８】また、コントローラからの出力信号の状変
の重要度や緊急度に応じて予め優先順位を設定している
ので、一定期間に音声出力が重複する場合に優先処理が
行われ、特に重故障信号のリアルタイム性が確保でき
る。

【００１９】また、音声出力する信号の繰り返し回数を
優先度などにより適宜設定できるので、聞き漏らしや聞
き誤りが防止できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、プログラ
マブルコントローラの機能確認試験装置（以下、テスト
装置と略称する）を適用したプラント監視装置のシステ
ム構成を示す。本システムは下水処理場を示し、流入ゲ
ート８０６ａ、汚水ポンプ８０６ｂ、吐出弁８０６ｃ、
それらの駆動用のモータ８０４ａ，ｂ，ｃ、電磁接触器
８０２ａ，ｂ，ｃ、ポンプ井８０７などの機器や、電源
８０３ａ，ｂ，ｃ、現場操作盤１０などが地下２階（Ｂ
２）の現場Ｂに、ＰＬＣ（コントローラ／シーケンサ）
１などが１Ｆ電気室に、中央操作デスク１１が２Ｆ監視
室に配置されている。現場操作盤１０は、現場での操作
と監視を行うもので、試運転時にはテスト入力にも用い
られる。

【００２１】ＰＬＣ１は中央操作デスク１１または現場
操作盤１０からの指令と、現場のリミットスイッチ８０
１ａ、水位接点８０１ｂの状態を取り込み、プログラム
による制御演算の結果を操作指令として電磁接触器８０
２ａ，ｂ，ｃに出力し、モータ８０４ａ，ｂ，ｃを駆動
または停止する。また、監視や演算の結果を中央操作デ
スク１１および現場操作盤１０に反映する。

【００２２】図２はＰＬＣの構成を示す。ＰＬＣ１は、
入出力装置(PI／O)101aおよびＣＰＵユニット101bから
構成される。入出力装置101aは、プラントとの信号授受
に用いられ、ＤＩモジュール(ディジタル入力信号用)10
1a2、ＤＯモジュール(ディジタル出力信号用)101a4、Ａ
Ｉモジュール(アナログ入力信号用)101a5、ＡＯモジュ
ール(アナログ出力信号用)101a6、ＰＩモジュール(パル
ス入力信号用)101a7、Ｉ／Ｆ101a8などが実装されてい
る。ＣＰＵユニット101bは、入出力装置101a側と接続す
る入出力Ｉ／Ｆ101b4、ＣＰＵ101b3、通信制御Ｉ／Ｆ10
1b5、主記憶装置101b6などが実装されている。

【００２３】ＰＬＣ１は、プラントからの制御信号であ
るＤＩ，ＡＩ，ＰＩを受け、ＰＬＣ１内部のＣＰＵ101b
3は、シーケンスプログラムを実行するリアルタイムタ
スクによって主記憶装置101b6上に「現在のデータ」を
保持し、シーケンスプログラムを定周期・逐次実行す
る。図２の例では、ＤＩモジュール101a2からリミット
スイッチ８０１ａ、水位接点８０１ｂの接点状態を取り
込んでいる。

【００２４】本実施例のテスト装置は、１Ｆ電気室の携
帯無線端末子機２、無線基地局３と、Ｂ１現場Ａの増設
基地局４−１と、Ｂ２現場Ｂの増設基地局４−２、携帯
無線端末子機５、ロジックモニタ装置６、携帯無線７か
ら構成される。図２のように、携帯無線端末子機２はＣ
ＰＵユニット101bの通信制御Ｉ／Ｆ101b5に接続され、
ロジックモニタ装置６からのデータ取得要求をＣＰＵ10
1b3に伝送する。携帯無線端末子機２はＣＰＵ101b3のリ
アルタイムタスクによって前述の「現在のデータ」を定
周期で受け取り、ロジックモニタ装置６に伝送する。

【００２５】ここで、現場Ａ，Ｂの増設基地局４−１，
４−２は電波が届きにくい場所（図１では１Ｆ〜Ｂ２
間）に設置されるもので、無線基地局３の増設基地局Ｉ
／Ｏ３１と増設基地局４−１及び増設基地局４−２の間
が有線で接続されている。なお、増設基地局４−１から
直接、ロジックモニタ装置６に有線接続する場合もあ
る。また、携帯無線の方式はデータ伝送効率の良好なＰ
ＨＳ（Personal Handy‐Phone System）を採用したが、
ＳＳ方式やディジタル・セルラー方式などでもよい。

【００２６】図３に、ＰＬＣにおけるロジックモニタ装
置へのデータ伝送処理を示す。本処理は、ＰＬＣ１（シ
ーケンサ）の内部処理により実行される。すなわち、Ｐ
ＬＣ１が定周期で実行しているシーケンスプログラム処
理（Ｓ１０１）があり、ロジックモニタ装置６からのデ
ータ取得要求があるかを前述の定周期の合間に周期的に
監視し（Ｓ１０２）、要求があるときは割込み処理を受
け付け、主記憶装置101b6の「現在のデータ」を通信制
御Ｉ／Ｆ101b5経由で送信する（Ｓ１０３）。そして、
割込み前の定周期で実行しているシーケンスプログラム
処理に戻る。機能確認試験中は、ロジックモニタ装置６
からのデータ取得要求が周期的に発行される。

【００２７】上記の構成によれば、ＰＬＣ１のシーケン
スプログラムの処理状態（各入出力のＯＮ／ＯＦＦ状態
変化、アナログ・パルス値等）は、携帯無線端末子機２
〜携帯無線端末子機５間の無線と有線の通信回線を経由
して、ロジックモニタ装置６に伝送される。ロジックモ
ニタ装置６は、受信したシーケンスプログラムの処理状
態を基に、後述する状態変化検出処理および音声合成処
理を実行し、その結果の音声データを携帯無線７に伝送
する。さらに携帯無線７から音声データを検査員９に報
知する。これにより、検査員９は携帯無線７を携帯し現
場Ｂ内を移動しながら、機能確認試験を実施する。

【００２８】次に、下水処理場におけるＰＬＣ１の動作
を具体的に説明する。ＰＬＣ１は流入ゲート８０６ａの
開閉、汚水ポンプ８０６ｂ（複数台あるが図示を省略）
の運転・停止、吐出弁８０６ｃの開閉などの制御項目に
ついてプログラムによるシーケンス制御またはＤＤＣ制
御を行う（以下では、シーケンス制御の例を説明す
る）。このため、ＰＬＣ１の機能確認試験は、中央操作
デスク１１からの「操作」および「監視」と、現場操作
盤１０からの「操作」および「監視」のそれぞれについ
て、機能確認を実施する。

【００２９】ＰＬＣ１の機能確認試験では、主機（流入
ゲート８０６ａ、汚水ポンプ８０６ｂ、吐出弁８０６ｃ
など）を接続した実負荷運転の前に、シーケンスプログ
ラムの動作確認を、入力要素の手動操作や現場操作盤１
０からのテスト入力により行う。例えば、流入ゲート８
０６ａの位置検出用のリミットスイッチ８０１ａのディ
ジタル入力信号（ＤＩ）がＰＬＣ１のプログラムによっ
て正しく取り込まれるかの確認を行う。

【００３０】このため、検査員９はリミットスイッチ８
０１ａの近傍に配置されている外部端子台で、リミット
スイッチ８０１ａの外部端子を短絡させる。このＤＩ入
力がプログラムによって取り込まれると、その入力信号
あるいはその応答信号（流入ゲート８０６ａの停止指
令）が上記の通信経路とテスト装置を介し、音声データ
となって検査員９に確認される。現場のリミットスイッ
チ８０１ａの近傍は、モータ８０４ａや流入ゲート８０
６ａが配置された狭く作業性の悪い環境であるが、検査
員９はリミットスイッチの短絡動作と音声モニタによる
プログラムの応答の確認を、一人で容易に行うことがで
きる。

【００３１】前述のように、検査員９が外部端子台でリ
ミットスイッチ８０１ａの外部端子を短絡動作させる
と、リミットスイッチ８０１ａがＯＮし、そのＤＩ信号
はＤＩモジュール101a2に取り込まれる。ここで、リミ
ットスイッチ８０１ａの状態を取り込むＤＩ接点は、内
部の物理的なポジションをＸ０００と名付ける。つま
り、リミットスイッチ８０１ａのＸ０００＝ＯＮであ
る。Ｘ０００がＯＮの状態は、ＰＬＣ１内部の主記憶装
置101b6上に「現在のデータ」として保持され、ＣＰＵ1
01b3によりシーケンスプログラムの定周期・逐次実行が
行われる。またデータ伝送を実行するリアルタイムタス
クによって「現在のデータ」を携帯無線端末子機２へ伝
送する。

【００３２】図４は、ロジックモニタ装置の構成と内部
処理を示す説明図である。ロジックモニタ装置６はＣＰ
Ｕ６０３、音声出力Ｉ／Ｆ６０４、通信制御Ｉ／Ｆ６０
５、主記憶装置６０６、補助記憶装置６０７などから構
成される。主記憶装置６０６には、スケジューリングタ
スク６０６ａ、ＯＳ（オペレーティングシステム）６０
６ｂ、状態変化検出処理および音声合成処理を含むデー
タ取得タスク６０６ｃ、重故障発生フラグエリア６０６
ｄ、音声モニタテーブル６０６ｅ、音声出力の処理を行
う音声出力タスク６０６ｆを保持している。

【００３３】また、補助記憶装置６０７には、音声モニ
タテーブル６０６ｅを作成するための音声モニタデータ
ベース６０７ａ、データ取得タスク６０６ｃの処理過程
で音声合成処理に用いられる音声データ格納データベー
ス６０７ｂ、さらにデータ取得タスク６０６ｃの処理過
程で作成保存されるログファイル６０７ｃを格納してい
る。

【００３４】ＰＬＣ１から伝送された「現在のデータ」
は、通信制御Ｉ／Ｆ６０５を経て主記憶装置６０６上に
保持される。データ伝送は定周期で行われ、ＣＰＵ６０
３は主記憶装置６０６上の状態変化検出処理をリアルタ
イムタスクで実行する。

【００３５】まず、最新周期から一周期前のデータを前
回値メモリエリアに、最新周期のデータを今回値メモリ
エリアに保持する。いま、前回値メモリエリア上がすべ
てＯＦＦ状態で、今回値メモリエリア上にＸ０００＝Ｏ
Ｎの状態が取り込まれたとすると、Ｘ０００は前回値の
ＯＦＦ（０）から今回値のＯＮ（１）に状態変化してい
る。この状態変化は、主記憶装置６０６上に保持する
「前回値メモリエリア上のデータ」と「今回値メモリエ
リア上のデータ」を比較して検出する。

【００３６】図５に、ロジックモニタ装置の処理手順と
して、スケジューリングタスク６０６ａ、ＯＳ（オペレ
ーティングシステム）６０６ｂ及びデータ取得タスク６
０６ｃの処理手順を示す。

【００３７】スケジューリングタスク６０６ａは、音声
モニタデータベース６０７ａを読み出し処理し、音声モ
ニタテーブル６０６ｅを作成する（Ｓ２０１）。次に、
タイマーの設定を行い、ロジックモニタ装置６からＰＬ
Ｃ１に対して定周期でデータ取得要求がなされるようデ
ータ取得タスク６０６ｃの起動周期を設定する（Ｓ２０
２）。このとき、ロジックモニタ装置６の実際のタイマ
ー管理を司るＯＳ６０６ｂに対し前述の起動周期が設定
される。起動周期が設定されたＯＳ６０６ｂは、定周期
でデータ取得タスク６０６ｃを起動する。

【００３８】データ取得タスク６０６ｃは、シーケンサ
からのデータ取得を要求する（Ｓ３０１）。取得した各
データに対して前述の状態変化検出処理を行うが、その
際にまず重故障があったかを検出する（Ｓ３０２）。こ
れは、今回値メモリエリアに保持された全データについ
て、音声モニタテーブル６０６ｅに保持された各データ
の種別フラグ（重故障、軽故障、状態信号）から抽出処
理するものである。重故障データがあった場合は重故障
発生フラグを重故障発生フラグエリア６０６ｄにセット
する（Ｓ３０３）。

【００３９】以降、その重故障データを図４のデータ取
得タスク６０６ｃの「音声データ作成」のように音声合
成処理を行い、重故障音声データを作成する（Ｓ３０
４）。重故障音声データ作成では、重故障が複数検出さ
れた場合は発生順もしくは論理端子（Ｘ０００などの付
与端子名称）の若い番号順のいずれかの条件を基に並べ
替える処理を行う（図示せず）。音声合成処理の方法は
後述する。

【００４０】一方、重故障がなかった場合は、状態変化
があったか（含む、軽故障）を検出する（Ｓ３０８）。
状態変化がなければデータ取得タスク６０６ｃは終了
し、次回起動周期に再び起動される。状態変化があった
場合は、状態変化ありのデータが音声出力対象データで
あるかを判定する（Ｓ３０９）。音声出力対象データで
なければデータ取得タスク６０６ｃは終了し、次回起動
周期に再び起動される。

【００４１】音声出力対象データか否かを判定する処理
は、今回値メモリエリアに保持された全データについ
て、音声モニタテーブル６０６ｅに保持された各データ
のメッセージ選択／非選択フラグ（音声出力対象を示す
フラグ）から抽出処理するものである。このため、補助
記憶装置６０７の音声モニタデータベース６０７ａに、
予め複数の音声出力対象データを蓄積し、かつ、試験内
容に応じて選択／非選択を設定してある。

【００４２】図４に示すように、音声モニタデータベー
ス６０７ａは制御システム上の現象（用途）を、各論理
端子に割り付けられる状態信号（含む、制御信号）につ
いてデータベース化したものである。この論理端子はＤ
Ｉ、ＤＯなどの信号に対応し、その物理的ポジションに
付与した端子名称（例えば、Ｘ０００）である。つま
り、Ｘ０００がどんな現象を意味するのかを、文章でデ
ータベース化したものである。図示の例で、音声モニタ
データベース６０７ａの文章データ欄の先頭はメッセー
ジの選択肢で、白抜きの四角は非選択、黒塗りの四角は
選択を示す。これらは、ロジックモニタ装置６上で自由
に設定できる。論理端子名称（Ｘ０００など）の次の項
の数値は状態信号の種類を示し、０：重故障、１：軽故
障、２：故障でない状態信号を意味する。例えば、文章
データの１行目は、リミットスイッチ８０１ａのＤＩ接
点の状態変化の状態信号を示し、その０⇒１への状態変
化は「流入ゲート全開」の文章データに変換される。

【００４３】状態変化ありのデータが音声出力対象デー
タであった場合（状態変化が黒塗り四角を付与されてい
るメッセージデータと一致する場合）は、そのメッセー
ジデータに対して主記憶装置６０６上で図４のデータ取
得タスク６０６ｃの「音声データ作成」のように音声合
成処理を行い、状態変化音声データ作成を実行する（Ｓ
３１０）。状態変化音声データ作成では、軽故障、状態
信号が複数検出されるので軽故障、状態信号の順に並べ
替え、さらに軽故障、状態信号それぞれに対して発生順
もしくは論理端子（Ｘ０００などの付与端子名称）の若
い番号順のいずれかの条件を基に並べ替える処理を行う
（図示せず）。

【００４４】以上のように、本実施例ではまず重故障デ
ータの有無を検出し、重故障があった場合は重故障音声
データを作成し、重故障がなく状態変化があった場合は
状態変化音声データを作成する。これにより、重故障デ
ータに対するリアルタイムな応答性を向上している。

【００４５】音声合成処理（音声データ作成）は、図４
のデータ取得タスク６０６ｃの〜のように行われ
る。例えば、状態変化音声データＸ０００を音声データ
にする場合は、音声モニタテーブル６０６ｅからＸ００
０の文章データを抽出し、「流入ゲート全開」という文
章（メッセージ）を得る（）。次に、音声データ格納
データベース６０７ｂから「流入ゲート全開」というメ
ッセージを文字単位に分割した音声データの単位で音声
合成する（，）。すなわち、のように“りゅう”
“にゅう”“げ”“ー”“と”“ぜん”“かい”の各々
に対応する文字データ（９７ＡＣ〜８Ａ４Ａ）に分解
し、のように音声データ格納データベース６０７ｂを
参照して、各文字データが対応する音声データ（“りゅ
う”〜“かい”）へ変換する。

【００４６】音声データ格納データベース６０７ｂは、
文字と音声の対応が図られた音声データの辞書である。
図４の例では、一般的なパーソナルコンピュータで採用
されている『シフトＪＩＳコード』に基づいた音声デー
タベースを示している。例えば、文字"あ"は、シフトＪ
ＩＳコード"82A0"で表現され、音声『あ』という音を予
めアナウンサー等の吹き込み録音により採集しておき、
それらをデータベース化しておくものである。これ以外
にも『日本語ＥＵＣ(Extended UNIX Code)』や『ＪＩＳ
コード』等があり、また、文字単位でなく単語単位に登
録する方法や、文節単位に登録する方法があり、適宜に
採用できる。

【００４７】文節単位の登録、例えば、『ポンプ設備に
重故障が発生』という文章の場合に、文節"ポンプ設備
に"は、シフトＪＩＳコード"837C8393837690DD94F582C
9"で表現され、予め吹き込み録音により採集した『ぽん
ぷせつびに』の音声データと対応して、データベース化
しておく。

【００４８】重故障音声データ作成（Ｓ３０４）の場合
も、状態変化音声データ作成（Ｓ３１０）の場合も次段
の処理は共通となり、音声出力タスク起動中かを判定す
る（Ｓ３０５）。ここで、音声出力タスク６０６ｆが起
動中であれば、データ取得タスク６０６ｃの処理はログ
ファイル作成（Ｓ３０７）を行う。これは、既に音声出
力中の状態にさらに音声出力タスク起動を重ねることを
避け、次の周期の最新データを採用した音声出力を原則
とする回避策である。なお、重故障の優先報知について
は後述する。

【００４９】ログファイル６０７ｃは前述のようにデー
タ取得タスク６０６ｃの処理結果を格納するもので、補
助記憶装置６０７上のログファイル６０７ｃに今回抽出
した重故障音声データあるいは状態変化音声データのう
ち音声合成結果を除いたデータを格納する。格納データ
は、並べ替え後の出力順序に整理されて格納される。ま
た、発生時刻および音声出力タスク６０６ｆにデータが
渡されたかを判別するフラグと共に履歴データベースと
して格納される。このログファイル６０７ｃは、機能確
認試験における要因分析などに有効活用できる。

【００５０】一方、音声出力タスク起動中かを判定（Ｓ
３０５）し、音声出力タスク６０６ｆが起動中でない場
合は、音声出力タスク６０６ｆを起動する（Ｓ３０
６）。その後前述のログファイル作成（Ｓ３０７）を行
う。ログファイル作成は、今回編集した音声データを音
声出力タスク６０６ｆへ出力指示したか否かよらず作成
する。これにより、検査履歴として後からの追跡確認を
容易にする。

【００５１】また、音声モニタデータベース６０７ａを
読み出し処理し、音声モニタテーブル６０６ｅを作成
し、音声出力対象データか否かを判定し、必要最小限の
音声出力データを音声出力するという前述の一連の仕掛
けにより、シーケンス連動で発生する多数の状態変化の
うち、音声報知の必要な状態変化のみを選択して、音声
出力が行われる。

【００５２】例えば、汚水ポンプ８０６ｂの起動までに
は、順次起動または準備完了の検知を行う真空ポンプ、
吸気電磁弁、封水電磁弁、満水検出リレー、吐出圧検知
リレーなど、いくつもの動作を示す状態信号が次々とＰ
ＬＣ１に取り込まれる。この汚水ポンプ８０６ｂのシー
ケンス連動の場合、図４のように予め、「非選択，X01
0, 2, 汚水ポンプ連動」「非選択，X011, 2, 汚水ポン
プ中央」「非選択，X013, 2, 吐出圧規定値」と、非選
択に設定しておき、音声出力を確認試験に必要最小限の
ものに限定する。

【００５３】図６にロジックモニタ装置の音声出力タス
ク６０６ｆの処理手順を示す。音声出力タスク６０６ｆ
は、前述のデータ取得タスク６０６ｃから起動される。
音声出力タスク６０６ｆは、音声出力繰り返し回数設定
（Ｓ４０１）を行う。繰り返し回数は、予め補助記憶装
置６０７に初期設定として格納しておいたものを、前述
のスケジューリングタスク６０６ａの初期処理の際に主
記憶装置６０６上の規定エリアに保持しておき、それを
参照する。

【００５４】次に、音声出力対象データがあるか（Ｓ４
０２）の判定を行う。音声出力対象データがない場合は
音声出力タスク６０６ｆを終了する。対象データがある
場合は、重故障フラグがＯＮかを判定する（Ｓ４０
３）。ここで、重故障フラグエリア６０６ｄを見てフラ
グがＯＮ（１）の場合は、重故障データがあるかを判定
する（Ｓ４０４）。重故障データがあれば重故障データ
の音声出力を行う（Ｓ４０５）。重故障データがなくな
るまで重故障データがあるかを判定して（Ｓ４０４）音
声出力を実行する。重故障データがなければ音声出力タ
スク６０６ｆを終了する。

【００５５】一方、重故障フラグがＯＮかを判定し（Ｓ
４０３）、重故障フラグエリア６０６ｄを見てフラグが
ＯＦＦ（０）だった場合は、状態変化データはあるか
（Ｓ４０６）の判定を行う。データがなければ音声出力
タスク６０６ｆを終了する。データがあれば状態変化デ
ータ音声出力（Ｓ４０７）を行う。さらに、次段で重故
障フラグがＯＮか（Ｓ４０８）の判定を行う。

【００５６】ここでは、音声出力が時間のかかる処理で
あるため、最新のデータを反映しにくいことを踏まえ、
プラントの動作に最も注意を要する重故障発生時の優先
報知を可能にするため、状態変化データ音声出力を１パ
ターン終了した段階で、データ取得タスク６０６ｃの重
故障が発生していないか、重故障発生フラグエリア６０
６ｄを確認する。重故障フラグがＯＮ（１）の場合は、
即座に音声出力タスク６０６ｆを終了する。これによ
り、データ取得タスク６０６ｃにおける音声出力タスク
起動（Ｓ３０６）が、実行可能となる。

【００５７】重故障フラグがＯＮかの判定（Ｓ４０３）
において、重故障フラグがＯＦＦ（０）の場合は再び状
態変化データがあるか判定し、残っている場合は音声出
力を行う。なお、Ｓ４０１で設定された各状態変化デー
タに対する音声出力繰り返し回数のカウントアップは、
Ｓ４０６の「状態変化データはあるか」のループと、Ｓ
４０４の「重故障データがあるか」のループのそれぞれ
で行われる。

【００５８】音声出力繰り返し回数設定（Ｓ４０１）
は、重故障／軽故障／状態信号のすべてに共通で設定し
ている。例えば３回繰り返しの場合＝３と設定する。こ
れにより、音声報知の繰り返しができ、聞き漏れや聞き
違いを防止することができる。音声繰り返し回数は、音
声出力の要素数によって予め適当な回数を設定しておく
ことで、音声出力がリアルタイムに追従できる。繰り返
し回数を、音声モニタデータベース６０７ａのメッセー
ジ毎に設定する場合もある。

【００５９】以上の結果として得られる音声データは、
音声出力Ｉ／Ｆ６０４を経由して送信アンテナ６０９を
介し携帯無線７を経由して検査員９に報知される場合、
音声出力Ｉ／Ｆ６０４を経由してロジックモニタ装置６
内部のスピーカ６０８から出力される場合の２通りが併
用できる。スピーカ６０８からの音声報知は、あまり広
くない空間で機能確認試験を行う時に適用できる。

【００６０】ところで、下水処理プラントにおけるＰＬ
Ｃ１の処理周期は、２００ミリ秒〜１秒となる。これに
対し、ロジックモニタ装置６のデータ取得タスク６０６
ｃによるリアルタイムな追随処理は可能である。しか
し、音声出力タスク６０６ｆの処理は１メッセージの出
力に５〜１０秒を要し、繰り返し回数やメッセージ件数
によって増大し、一般にはＰＬＣ１の処理周期の数十倍
以上となるので、音声出力のリアルタイムからの遅れは
避けられない。

【００６１】しかし、音声出力対象となる状態変化の発
生はプロセスに局部的に現れる。プロセスの時定数や音
声出力対象データの絞り込みを含めた検討の結果、２０
０ミリ秒以上のシーケンシャルな周期を持つプロセスで
は、本実施例により音声出力の遅れを吸収しながら進行
できる。

【００６２】なお、データ取得タスク６０６ｃと連動す
る音声出力タスク６０６ｆの動作には、音声出力のリア
ルタイム性確保とデータ間の同時性確保との兼ね合いか
ら、種々の代案が可能になる。

【００６３】例えば、データ取得タスク６０６ｃで周期
毎に得られたデータを重故障のみ抽出せず、重故障、軽
故障、状態信号の順序で、かつ、発生順または論理端子
の若い番号順に並べ替えた上で、音声出力タスク６０６
ｆを起動するという、データ並べ替えの部分の考え方を
変えることを前提とした場合に、音声出力タスク６０６
ｆの処理に制限時間をカウントチェックするタイマー機
能を持たせ、制限時間で音声報知を打ち切る方法があ
る。

【００６４】あるいは、前記同様データ並べ替えの部分
の考え方を変えることを前提とした場合に、データ取得
タスク６０６ｃは音声出力タスク６０６ｆが既に起動中
であれば起動しないという部分を改め、データ取得タス
ク６０６ｃで得られた最新周期のデータが、いま音声出
力タスク６０６ｆが出力中のデータよりも優先度が高い
場合に音声出力タスク６０６ｆを強制終了して再起動
し、最新データで音声出力させる方法がある。

【００６５】このように、データ取得タスク６０６ｃと
音声出力タスク６０６ｆの動作や処理の方法を変えて
も、音声出力のリアルタイム性とデータ間の同時性を確
保し、優先報知情報をいち早く報知できる。

【００６６】ログファイル６０７ｃは音声出力対象デー
タのうち、音声合成結果を省いたデータ群を補助記憶装
置６０７に格納すると前述したが、これを音声合成結果
を含めたデータ群の格納ファイルとした例では、音声出
力タスク６０６ｆが強制または制限時間で処理を打ち切
る場合に、当該タイミングにおける音声出力ファイルの
全データを一時保存し、ロジックモニタ装置６の表示手
段に出力したり、検査員９の携帯無線７からの要求で全
データの音声出力を行えるようにしてもよい。

【００６７】図７に、音声モニタ受信の状況を示す。携
帯無線７をポケット等に携帯している検査員９に対し、
音声データによるメッセージを報知している様子を示し
ている。この場面は、検査員９がリミットスイッチ８０
１ａの外部端子を短絡動作させ、シーケンスプログラム
の応答を確認している例で、Ｘ０００端子の状態信号に
状態変化が検出され、"りゅう" "にゅう" "げ" "ー" "
と" "ぜん" "かい"つまり「流入ゲート全開」の音声メ
ッセージが、ＰＬＣ１〜ロジックモニタ装置６の動作を
経て、３回繰り返して報知されている。他のメッセージ
も同時発生している状態変化を示すもので、「ポンプ井
水位Ｌ」および「吐出弁全開」である。これにより、検
査員９は現場で機器操作を行いながら、同時にプログラ
ムの応答を音声により確認できる。メッセージの繰り返
しは、図示のように複数の音声データ群をすべて報知
し、最初のメッセージに戻るという方式である。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、プラント監視システム
におけるプログラマブルコントローラの機能確認試験に
関し、現場の検査員の機器操作やテスト入力などに対す
るプログラムの応答を、検査員の携帯無線に音声出力で
返報するので、機能確認試験を一人で実行できる。

【００６９】また、音声出力対象データを重故障、軽故
障、状態信号などの信号種類に応じて優先処理し、処理
周期内の音声出力が複数となる場合に、優先度の高い重
故障を優先して報知する。また、システム連動などで、
複数の出力信号が連続する場合に、重要度の高い信号に
絞って音声出力する。これにより、緊急度または重要度
の高い出力信号のリアルタイム性を確保するとともに、
システム連動などで、複数の出力信号が連続する場合
に、検査員による複数の機器動作の目視確認を確実、容
易にする。さらに、音声出力の繰り返し回数を、緊急
度、重要度に応じて設定することにより、故障信号など
の聞き漏らしや聞き違いを防止する。これらにより、プ
ラント監視装置のプログラマブルコントローラの機能確
認試験の作業性、作業効率を大幅に向上できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラント監視装置で、機能確認試験の
テスト装置を含む構成図。

【図２】機能確認試験の対象プログラムを保持するＰＬ
Ｃの構成図。

【図３】機能確認試験時のＰＬＣの動作を示すフローチ
ャート。

【図４】ロジックモニタ装置の構成と処理を示す説明
図。

【図５】ロジックモニタ装置のデータ取得タスクの処理
を示すフローチャート。

【図６】ロジックモニタ装置の音声出力タスクの処理を
示すフローチャート。

【図７】現場検査員による音声モニタの受信状況を示す
説明図。

【符号の説明】

１…ＰＬＣ(コントローラ／シーケンサ)、２…携帯無線
端末子機、３…無線基地局、３１…増設基地局Ｉ／Ｏ、
４−１…増設基地局、４−２…増設基地局、５…携帯無
線端末子機、６…ロジックモニタ装置、７…携帯無線、
９…検査員、１０…現場操作盤、１１…中央操作デス
ク、101a…入出力装置（ＰＩ／Ｏ）、101a1…電源モジ
ュール、101a2…ＤＩモジュール、101a3…内部バス、10
1a4…ＤＯモジュール、101a5…ＡＩモジュール、101a6
…ＡＯモジュール、101a7…ＰＩモジュール、101a8…Ｉ
／Ｆ、101b…ＣＰＵユニット、101b1…電源モジュー
ル、101b2…内部バス、101b3…ＣＰＵ、101b4…入出力
Ｉ／Ｆ、101b5…通信制御Ｉ／Ｆ、101b6…主記憶装置、
601…電源ユニット、602…内部バス、603…ＣＰＵ、604
…音声出力Ｉ／Ｆ、605…通信制御Ｉ／Ｆ、606…主記憶
装置、606a…スケジューリングタスク、606b…ＯＳ、60
6c…データ取得タスク、606d…重故障発生フラグエリ
ア、606e…音声モニタテーブル、606f…音声出力タス
ク、607…補助記憶装置、607a…音声モニタデータベー
ス、607b…音声データ格納データベース、607c…ログフ
ァイル、608…スピーカ、609…送信アンテナ、801a…リ
ミットスイッチ、801b…水位接点、802a〜802c…電磁接
触器、803a〜803c…電源、804a〜804c…モータ、805…
水位計、806a…流入ゲート、806b…汚水ポンプ、806c…
吐出弁、807…ポンプ井、808…吐出槽。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木裕幸茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者宮村寿人茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内Ｆターム(参考） 5H220 AA01 BB09 BB11 BB15 CC03 CC09 CX06 FF09 JJ12 JJ15 JJ16 JJ26 JJ27 KK01 LL09 5H223 AA01 AA15 CC03 CC08 DD03 DD07 EE04 EE17 FF04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周期的にプラントと入出力し、機器の動
作状態を複数の入力要素から取り込み、プログラムによ
る前記動作状態を反映した制御演算の結果を複数の出力
要素へ出力するプログラマブルコントローラの機能確認
試験方法において、前記入力要素にテスト入力が与えられるとき、前記プロ
グラムの実行状態からプラントの機器の状態変化を検出
し、予め用意された文章データの中から前記状態変化を
表すメッセージを選択して音声に変換し、現場で機器の
操作や目視を行っている検査員に対して音声出力で応答
することを特徴とするプログラマブルコントローラの機
能確認試験方法。
【請求項２】請求項１において、前記プログラマブルコントローラが前記現場から遠隔配
置されている場合に、前記コントローラの実行状態の出
力から前記音声出力までのデータ転送の少なくとも一部
を無線によって行うことを特徴とするプログラマブルコ
ントローラの機能確認試験方法。
【請求項３】請求項１または２において、同時に複数の状態変化が存在する場合に、前記音声出力
は前記文章データに信号属性として「故障」が付与され
ているものを優先することを特徴とするプログラマブル
コントローラの機能確認試験方法。
【請求項４】請求項３において、前記音声出力は、設定された繰り返し回数分の音声出力
を行うことを特徴とするプログラマブルコントローラの
機能確認試験方法。
【請求項５】請求項３または４において、前記音声出力と前記状態変化の検出が並行処理され、前
記「故障」以外の状態変化の音声出力中に新たな「故
障」が検出された場合は、当該状態変化の音声出力を打
切ることを特徴とするプログラマブルコントローラの機
能確認試験方法。
【請求項６】請求項５において、前記音声出力の対象となる状態変化は、打切るか否かに
関わらず時系列に蓄積することを特徴とするプログラマ
ブルコントローラの機能確認試験方法。
【請求項７】複数の機器が連携して動作するプラント
の現場から遠隔配置され、信号線を経由して機器の動作
状態を複数の入力要素から入力し、プログラムによる前
記動作状態を反映した制御演算の結果をアクチュエータ
など、複数の出力要素へ出力するプログラマブルコント
ローラを備えるプラント監視制御装置において、テスト入力信号で実行する前記プログラマブルコントロ
ーラの出力信号を、少なくとも一部を無線化した経路に
より受信する通信手段と、前記通信手段を介した前記出力信号の前回からの状態変
化をメッセージで表すメッセージデータベースと、前記
メッセージを音声に変換する音声変換手段と、変換され
た音声を報知する音声出力手段をもつプログラマブルコ
ントローラの機能確認試験装置をプラントの現場に備
え、現場で機能確認試験の操作ないし目視を行う検査員に対
し、前記テスト入力信号に対する前記プログラムの応答
を音声報知できるように構成したことを特徴とするプラ
ント監視制御装置。
【請求項８】請求項７において、前記メッセージデータベースは、メッセージ毎に対応す
る前記出力信号の重要度または緊急度に基づく優先順位
を設定されていることを特徴とするプラント監視制御装
置。
【請求項９】請求項７または８において、前記テスト入力信号が特定の入力要素に対する手動操作
で与えられる場合、前記音声出力手段が前記手動操作を
行う検査員によって携帯可能に構成されていることを特
徴とするプラント監視制御装置。