JP2001202344A - データ統合方法および分散制御システム - Google Patents

データ統合方法および分散制御システム

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JP2001202344A
JP2001202344A JP2000014065A JP2000014065A JP2001202344A JP 2001202344 A JP2001202344 A JP 2001202344A JP 2000014065 A JP2000014065 A JP 2000014065A JP 2000014065 A JP2000014065 A JP 2000014065A JP 2001202344 A JP2001202344 A JP 2001202344A
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JP2000014065A
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Manabu Yamauchi
学 山内
Akibumi Nakabashi
晃文 中橋
Masanori Naito
政則 内藤
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Hitachi Ltd
Hitachi Information and Control Systems Inc
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Process Computer Engineering Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】分散化された個々の制御装置のデータを監視装
置に統合するための識別子管理を柔軟にし、制御装置間
で同じ識別子名の使用を可能にする。 【解決手段】監視装置100と複数の制御装置が接続さ
れ、各制御装置が識別子(TAG)で管理しているデー
タを監視装置のメモリ101上で統合する。このため、
予め定義された識別子及び識別子とノードのマッピング
に基づいて、統合データ管理部108は識別子の重複を
排して一意な名称の識別子に変換して識別子管理テーブ
ル102を生成し、この変換識別子を用いてメモリ10
1の統合データエリアをマッピングする。さらに、識別
子管理テーブル112、122、132を生成し、各制
御装置に送信する。監視装置100は各制御装置にデー
タの送受信要求を行ってデータの統合を行う。各制御装
置のアプリケーションは、受信した識別子管理テーブル
の識別子を用いて統合データにアクセスする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は制御プラントなどの
分散制御システムに関わり、特に、識別子を用いてメモ
リの管理を行い、各制御装置のデータを制御装置毎に別
々のデータとして監視装置のデータに統合するデータ統
合方式に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的なシステムでのデータ共用方式
は、図7(a)に示すように、データ共用を行うデータ
の識別子(TAG)を各装置間で同一にし、TAG1〜
TAG3の各データが装置1〜装置3で共用され、同一
の値に保たれる。例えば、共同作業等の分散処理システ
ムでは、共用データのアクセスに対し、データの整合性
を確保するための排他制御が行なわれるので、共有デー
タの効率的な利用を妨げる結果となる。このため、排他
制御を簡略化して共用データにアクセスする手法などが
提案されている(特開平6−139208号公報、特開
平9−311839号公報)。
【0003】これに対し、プラント制御システム等で
は、制御装置と監視装置との間でデータを共用し、制御
装置間では共用しないデータがある。このようなデータ
を統合データと呼ぶことにする。例えば、プラントの系
統別や行程別等の制御装置間で、入出力(I/O)アプ
リケーションプなどに同様のログラムが使用されること
が多い。この場合、制御装置毎に異なるデータの値を排
他的に保持するために、図7(b)に示すように、装置
2と装置3のデータの識別子を異ならせ、装置1で一元
管理している。つまり、統合データの識別子はシステム
全体で一意に管理されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のプラント制御な
どでの分散制御システムにおいては、監視装置と各制御
装置間でデータ統合方式を適用する場合に、統合データ
の識別子をシステム内でユニークに管理する必要があっ
た。
【0005】ところで、プラント制御システムでは、例
えば、各制御装置のI/Oの制御プログラムやデータの
メモリ配置が同一になることが多い。つまり、共通のI
/Oアプリケーションを各制御装置に適用できる。しか
し、各制御装置のI/Oデータは監視装置で監視の必要
となる統合データであり、監視装置上では制御装置毎に
異なる識別子で管理しなければならず、データ統合のた
めの識別子管理が複雑になる。
【0006】また、同様のI/O制御を行う各制御装置
のアプリケーションにおいて、メモリにアクセスするた
めの識別子が制御装置毎に異なるため、制御装置毎にプ
ログラムを修正する必要が生じるので、システムの拡張
や変更が複雑になるという問題があった。
【0007】本発明では、上記した従来技術の問題点に
鑑み、同一プログラムが適用可能なデータエリアは同一
識別子を使用でき、分散システムの構築と統合データ管
理を容易にするデータ統合方法及び分散制御システムを
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、複数のノードの各々とホスト間で共用されるデー
タを、データ毎の識別子を用いてホスト上に統合するデ
ータ統合方法において、前記ホストは前記識別子とノー
ドの対応関係に基づいて、ノード間で重複する識別子を
ホスト上でユニークな識別子に変換し、統合されるデー
タをホスト上の異なるメモリエリアに記憶することを特
徴とする。
【0009】前記ユニークな識別子は、使用するノード
が認識できる識別子名称とするとともに、ホスト上のア
ドレスとノード上のアドレス及びデータ型を対応づけて
管理するので、ホストとノード間のデータの送受信が可
能になる。
【0010】また、前記ホストは、各ノードの統合され
るデータに使用する識別子と、その識別子によって管理
されるノードアドレス、データ型をノード毎に送信す
る。これにより、各ノードは他のノードと共通の識別子
名称を用いたアプリケーションプログラの使用が可能に
なり、システム構築が容易になる。
【0011】本発明の方法が好適な分散制御システム
は、監視装置と複数の制御装置(以下では、ノードと呼
ぶ)が伝送媒体を介して接続され、ノード毎にそのメモ
リ上の所定データが監視装置上のメモリに統合されるも
のであって、前記監視装置は、前記所定データのノード
メモリエリアを管理する識別子毎に定義されているノー
ドアドレス及び前記識別子とノードの対応関係に基づい
て、前記識別子がシステム内でユニークな名称を持つよ
うに変換し、前記所定データが統合される監視装置メモ
リエリアを変換された識別子により管理する統合データ
管理手段を設けたことを特徴とする。
【0012】この構成により、識別子管理テーブルで管
理するノードのメモリエリアと監視装置のメモリエリア
の対応に基づき、各ノードにデータの送受信要求を行う
ことで、データの統合を行う。つまり、ノードのアプリ
ケーションプログラムがノードの識別子管理テーブルの
識別子を用いてアクセスするデータと、監視装置のアプ
リケーションプログラムが監視装置の識別子管理テーブ
ルの識別子を用いてアクセスするデータとが統合され
る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の一実施
例となる分散制御監視システムの概略を示すブロック図
である。本システムは、監視装置100、ノード番号1
の制御装置110、ノード番号2の制御装置120及び
ノード番号3の制御装置130が、イーサネット等のネ
ットワーク140によって結ばれている。監視装置10
0と制御装置110〜130の各々は、通信機能をもつ
計算機装置によってハード構成されている。
【0014】本実施例のシステムでは、監視装置100
が制御装置110〜130の統合データのメモリエリア
に付与する識別子を管理し、制御装置間で同じアプリケ
ーションプログラムをそれぞれもち、そのプログラムに
よってアクセスされる各制御装置のデータエリアに対
し、共通の識別子(TAG)を使用している。例えば、
制御装置110ではTAG1、TAG2、TAG3、制
御装置120ではTAG1、TAG3、TAG4、制御
装置130ではTAG1、TAG2、TAG3を使用し
ている。
【0015】監視装置100は、統合データを記憶する
メモリ101、アプリケーションプログラム104を用
いてメモリ101をアクセスするAPI(アプリケーシ
ョンプログラム インタフエース)103及び通信デー
モン105を備える。また、システム内の統合データを
格納するメモリエリアに付与する識別子を管理する統合
識別子管理テーブル106と、識別子とノードのマッピ
ングを管理するマッピング管理テーブル107と、各ノ
ードの識別子をシステム内で一意に管理する識別子管理
テーブル102と、監視装置100と制御装置110〜
130に対し、統合データに対するメモリマッピングと
識別子管理テーブルの生成を行う統合データ管理部10
8を設けている。
【0016】統合識別子管理テーブル106は、「識別
子」、「ノードアドレス」及び「データ型」の項目を有
し、「識別子」は識別子名称、「ノードアドレス」は制
御装置のメモリエリアのアドレス、「データ型」はデー
タ統合するメモリエリアのデータ型を意味する。各制御
装置に依存する項目はなく、システムやアプリケーショ
ンの設計者等によって設定され、全ての制御装置で使用
される識別子を管理する。
【0017】例えば、統合識別子管理テーブル106が
識別子“TAG1”、ノードアドレス“0x100
0”、データ型“BOOL”を管理することは、制御装
置110が“TAG1”を使用する場合に、自己のメモ
リ111のアドレス“0x1000”、データ型“BO
OL”のデータにアクセスすることを意味する。また、
制御装置120が“TAG1”を使用する場合に、自己
のメモリ121のアドレス“0x1000”、データ型
“BOOL”のデータにアクセスすることを意味する。
【0018】マッピング管理テーブル107は、統合管
理識別子テーブル106の識別子とノード番号のマッピ
ングを定義し、各制御装置がどの識別子使用するかを管
理している。例えば、ノード番号1の制御装置110
は、“TAG1”、“TAG2”、“TAG3”を使用
している。
【0019】監視装置100は統合データ管理部108
により、統合識別子管理テーブル106とマッピング管
理テーブル107から、メモリ101の統合データエリ
アをノード別、識別子毎にマッピングし、また、各ノー
ドで共用される識別子をシステム全体で一意の識別子に
変換して識別子管理テーブル102で管理し、統合デー
タを混同無く保持する。また、各制御装置の識別子管理
テーブル112、122及び132を生成し、転送す
る。
【0020】制御装置110はメモリ111、識別子管
理テーブル112、API113、アプリケーションプ
ログラム114及び通信デーモン115を備えている。
制御装置110は、監視装置100から受信したTAG
1〜3と、それぞれのノードアドレス及びデータ型を識
別子管理テーブル112に格納する。例えば、“TAG
1”のメモリアドレス“0x1000”、データ型“B
OOL”である。メモリアドレスは、制御装置110の
メモリ111の統合データエリアのマッピング定義とな
る。制御装置120,130も同様に構成されている。
【0021】図2は監視装置の識別子管理テーブルの生
成方法を示すフロー図である。この識別子管理テーブル
の生成方法は、監視装置100が備える統合データ管理
部108により実行される。
【0022】ステップS1で、マッピング管理テーブル
107から、まず先頭のノード番号“ノード1”を取り
出し、ノードX=“ノード1”とする。また、ステップ
S2で、統合識別子管理テーブル106から、まず先頭
の識別子“TAG1”を取り出し、識別子Y=“TAG
1”とする。ステップS3で、識別子YはノードXにマ
ッピング定義されているかチェックする。定義されてい
ない場合は、ステップS6に進む。
【0023】定義されている場合は、ステップS4で、
メモリ101上の任意のメモリアドレス“0x010
0”からデータ長分のメモリエリアを割り当てる。さら
に、ステップS5で、ノードXと識別子Yを組合せた変
換識別子“N1_TAG1”と、メモリアドレス“0x
0100”、ノードアドレス“0x1000”、データ
型“BOOL”のデータを、識別子管理テーブル102
の各項目に設定する。変換識別子の名称は任意である
が、ノード名とそこで使用している識別子名が分かるよ
うにする。また、ノードアドレスとデータ型は統合識別
子管理テーブル106を参照する。
【0024】ステップ6で、次の識別子があるかチエッ
クし、ある場合は、ステップ7で識別子Y=“次の識別
子”として、ステップS3から処理を繰り返す。S6で
ない場合、つまり1つのノードの全ての識別子の処理が
終わったら、ステップS8で次のノードがあるかチエッ
クして、ある場合はステップS9で、ノードX=“次の
ノード”としてステップS2から処理を繰り返す。
【0025】図3は制御装置の識別子管理テーブルの生
成方法を示すフロー図である。本処理も監視装置100
の統合データ管理部108で実行され、生成された識別
子管理テーブル112、122、132はそれぞれ、制
御装置110〜130に送信される。
【0026】図3の処理フローでステップS11〜S1
9は、図2のステップS1〜S9と同様である。図2と
の違いは、ステップS4の処理が無く、ステップS20
でノードXに識別子管理テーブルを送信する処理が追加
されている点である。ノードXは順次、制御装置11
0、120、130に該当し、1つのノードの識別子管
理テーブルの生成が完了したとき(ステップS16がN
Oの場合)、その設定内容、つまり“識別子”、“ノー
ドアドレス”、“データ型”が該当制御装置に送信され
る。ステップS20の送信処理は、後述するデータ統合
の送信処理と同様に行われる。
【0027】各制御装置においては、受信した識別子管
理テーブルを用いてメモリアクセスを行う。これによ
り、例えば、制御装置110で識別子“TAG1”を用
いてメモリ111をアクセスするデータが、監視装置1
00で変換後の識別子(“N1_TAG1”など)によ
り管理されるメモリ101のデータに統合される。すな
わち、制御装置110のアプリケーション114が識別
子管理テーブル112の識別子を用い、API113を
通してアクセスするデータと、監視装置100のアプリ
ケーション104が識別子管理テーブル102の識別子
を用い、API103を通してアクセスするデータとが
統合される。
【0028】同様に、制御装置120の識別子管理テー
ブル122で管理する識別子“TAG1”でメモリ12
1をアクセスするデータが、監視装置100の識別子
“N2_TAG1”で管理されるメモリ101のデータ
に統合れ、制御装置130の識別子管理テーブル132
で管理する識別子“TAG1”でメモリ131をアクセ
スするデータが、監視装置100の識別子“N3_TA
G1”で管理されるメモリ101のデータに統合され
る。
【0029】監視装置100と制御装置とのデータの統
合は、監視装置100の通信デーモン105が識別子管
理テーブル102を参照して、制御装置の通信デーモン
と送受信することで行う。
【0030】図4は、監視装置から制御装置へデータを
送信するときの通信デーモンの処理フローを示す。
(a)は監視装置の通信デーモンの送信処理、(b)は
制御装置の通信デーモンの受信処理である。
【0031】監視装置の通信デーモン105は、送信先
のノード番号Xのアドレスとデータ型の取得を行い(S
151)、ノードXに対してデータ送信を行う(S15
2)。一定時間スリープ(S153)した後、次のアド
レスのデータを送信する。例えば、ノードX=1となる
制御装置110の“ノードアドレス”及び“データ型”
と“アドレス”を識別子管理テーブル102より取得
し、メモリ101から“アドレス”のデータを読み出し
て、制御装置110の通信デーモン115に送信する。
(b)は制御装置側の通信デーモンの受信処理で、監視
装置100からの受信待ちを行い(S154)、自己宛
のデータを受信すると、“ノードアドレス”にデータを
書き込み(S155)、次の受信を待つ。
【0032】図5は、監視装置が制御装置からデータを
受信するときの通信デーモンの処理フローを示す。
(a)は監視装置の通信デーモン105の受信処理、
(b)は制御装置の通信デーモンの送信処理を示す。
【0033】監視装置の通信デーモン105は、送信要
求を行うノード番号Xのアドレスとデータ型の取得を行
い(S161)、ノードXの通信デーモンに対して、ノ
ードエリアのデータの送信要求を行う(S162)。ノ
ードXからの受信待ちを行い(S163)、受信したデ
ータを識別子管理テーブル102の“アドレス”によ
り、メモリ101に書き込む(S164)。一方、制御
装置の通信デーモンは、送信要求の受信待ちを行い(S
165)、通信デーモン105から要求された“ノード
アドレス”と“データ型”のエリアのデータを送信し
(S166)、一定時間スリープする(S167)。
【0034】以上のように、設計者等が統合識別子管理
テーブル106と定義マッピングテーブル107に、シ
ステムで用いる統合データの識別子やそのノードアドレ
スなど、及び識別子とノードのマッピングを定義すれ
ば、監視装置はノード別にデータを統合するデータエリ
アの設定と一意の識別子の生成を行うので、同じ識別子
が複数のノードで使用される場合にもノード別にデータ
を統合するので、制御装置側が何ら意識することなく統
合データを排他的に保全できる。
【0035】次に、本発明の一適用例を説明する。図6
はプラント監視制御システムの一例を示す概略の構成図
である。プラントの装置や系統あるいは行程毎に設けら
れる制御装置A210、制御装置B220と、これら制
御装置によるプラントの動作状態の監視、更には運転員
等からの制御指令などを行う監視装200がネットワー
ク240によって結ばれている。監視装置200及び制
御装置A、Bは統合データ管理のために用いる図1と同
様の手段を備えている。同図では、メモリ201,21
1,221、統合識別子管理テーブル206、マッピン
グ管理テーブル207を示し、識別子管理テーブルやそ
の生成部は省略している。
【0036】制御装置Aは外部装置311〜313、制
御装置Bは外部装置321〜323を接続し、それぞれ
アプリケーション214,224により監視や制御のた
めの入出力が行われる。例えば、アプリケーション21
4はメモリ211のTAG_A、TAG_B、TAG_
Cのエリアをアクセスして、外部装置311、312、
313との入出力を行う。
【0037】本システムでは、制御装置Aの外部入出力
(I/O)を行うアプリケーション214と、制御装置
Bの外部入出力(I/O)を行うアプリケーション22
4は同一構成であり、I/Oデータのメモリエリアはど
の制御装置においても同じになる。つまり、同じ識別子
名称のTAGA〜TAG_Cを使用して、それぞれの外
部装置をアクセス可能にしている。
【0038】この構成を可能とするため、監視装置20
0では、予め、統合識別子管理テーブル206にI/O
アプリケーションで使用される統合データの識別子とそ
のノードアドレスと、データ型を、また、マッピング管
理テーブル207に識別子とそれを使用するノードの関
係を定義してある。図示例では、識別子A,B,Cをノ
ードA,Bの両方にマッピングしている。
【0039】さらに、監視装置200は識別子管理テー
ブル生成部を起動して、図2の処理を行い、メモリ20
1の統合データエリアをノード別にマッピングし、か
つ、識別子とノードを組み合わせて変換した識別子名N
A_TAGA〜NA_TAG_C及びNB_TAGA〜
NB_TAG_Cを用いて、メモリ201のエリアと各
制御装置のノードエリアを対応づけて、識別子管理テー
ブルを生成する。図示のメモリ201には、変換した識
別子名で示したメモリエリアを示す。この後、図3の処
理を行って、制御装置A,Bの識別子管理テーブルを生
成し、監視装置200から制御装置A,Bに送信する。
これにより、I/Oデータのメモリエリアは制御装置
A、Bで同様になる。
【0040】本実施例によれば、各制御装置の統合デー
タに対しシステム全体で一意な名称の識別子を用いる必
要がなく、各制御装置で同一のメモリエリアに対して同
一名称の識別子を用いることが可能になる。このため、
複数の制御装置で同一のプログラムを使用する場合に、
識別子名称の変更なしにメモリエリアに対する処理を行
うことができ、排他制御などの必要もない。従って、シ
ステムで使用する統合データの識別子を定義しておけ
ば、接続する制御装置と使用する識別子をマッピングす
るだけですむので、システムの構築や増設が簡単にな
る。また、識別子名称の変更に伴うプログラムの改造が
不要になり、改造に伴う時間やミスを回避できる。
【0041】
【発明の効果】本発明によれば、識別子を用いて複数の
ノードのデータを監視装置のメモリ上に統合する場合、
ノード間で重複する識別子を監視装置上で一意な名称の
識別子に自動変換して管理するので、各制御装置が使用
する識別子の管理が柔軟で容易になる。
【0042】また、複数の制御装置において同様の制御
を行う場合に統合されるデータ、例えばI/Oデータの
メモリエリアを同じ名称の識別子でアクセスするアプリ
ケーションプログラムを各制御装置に適用することがで
きるので、システムの構築を簡略化できる。
【0043】さらに、全く同一の処理を行う制御装置に
対して、同一のマッピング定義を行うことで使用する識
別子の名称を同一にでき、アプリケーションプログラム
の修正やコンパイルなしに、他の実行モジュールをその
まま使用できるため、システムの拡張が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による分散制御システムの概
略の構成図。
【図2】本発明の一実施例によるデータ統合方法で、監
視装置の識別子管理テーブルの生成方法を示すフロー
図。
【図3】本発明の一実施例によるデータ統合方法で、制
御装置の識別子管理テーブルの生成方法を示すフロー
図。
【図4】一実施例による監視装置と制御装置の通信方法
で、監視装置からの送信手順と制御装置の受信手順を示
すフロー図。
【図5】一実施例による監視装置と制御装置の通信方法
で、制御装置からの送信手順と監視装置の受信手順を示
すフロー図。
【図6】本発明の一適用例を示すプラント制御システム
の概略構成図。
【図7】共用データを用いる従来システムの説明図。
【符号の説明】
100,200…監視装置、110,120,130,
210,220…制御装置、101,201…監視装置
のメモリ、111,121,131,211,221…
制御装置のメモリ、102…監視装置の識別子管理テー
ブル、112,122,132…制御装置の識別子管理
テーブル、103,113,123,133…API、
104,114,124,134,214,224…ア
プリケーション、105,115,125,135…通
信デーモン、106…統合識別子管理テーブル、107
…マッピング管理テーブル、108…統合データ管理
部、140…通信媒体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中橋 晃文 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事業所内 (72)発明者 内藤 政則 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 日 立プロセスコンピュータエンジニアリング 株式会社内 Fターム(参考) 5B045 AA05 BB02 BB44 DD02 GG01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のノードの各々とホストとの間で共
    用されるデータを、データ毎の識別子を用いてホスト上
    に統合するデータ統合方法において、 前記ホストは前記識別子とノードの対応関係の定義に基
    づいて、ノード間で重複する識別子をホスト上でユニー
    クな識別子に変換し、統合されるデータを異なるエリア
    に記憶することを特徴とするデータ統合方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記ユニークな識別子は、使用するノードが認識できる
    識別子名称とするとともに、ホスト上のアドレスとノー
    ド上のアドレス及びデータ型を対応づけて管理すること
    を特徴とするデータ統合方法。
  3. 【請求項3】 請求項2において、 前記ホストは、各ノードの統合されるデータに使用する
    識別子と、その識別子によって管理されるノードアドレ
    ス、データ型をノード毎に送信することを特徴とするデ
    ータ統合方法。
  4. 【請求項4】 監視装置と複数の制御装置(以下では、
    ノードと呼ぶ)が伝送媒体を介して接続され、ノード毎
    にそのメモリ上の所定データが監視装置上に統合される
    分散制御システムにおいて、 前記監視装置は、前記所定データのノードメモリエリア
    を管理する識別子毎に定義されているノードアドレス及
    び前記識別子とノードの対応関係に基づいて、前記識別
    子がシステム内でユニークな名称を持つように変換し、
    前記所定データが統合される監視装置メモリエリアを変
    換された識別子により管理する統合データ管理手段を設
    けたことを特徴とする分散制御システム。
  5. 【請求項5】 監視装置と複数の制御装置が伝送媒体を
    介して接続され、各制御装置毎にそのメモリ上の所定デ
    ータが監視装置上のメモリに統合される分散制御システ
    ムにおいて、 前記監視装置は、制御装置間における前記所定データの
    メモリエリアを管理する識別子の重複を回避するため、
    前記監視装置上でユニークな識別子に変換して管理する
    手段を設け、 複数の制御装置がアプリケーションプログラムからそれ
    ぞれ同一の識別子を用いて前記メモリエリアをアクセス
    し、制御装置毎に異なるデータを混同無く保持できる構
    成としたことを特徴とする分散制御システム。
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