JP2002108841A

JP2002108841A - 分散型制御システム

Info

Publication number: JP2002108841A
Application number: JP2000303705A
Authority: JP
Inventors: Yoshinao Onoe; 義尚尾上
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2000-10-03
Publication date: 2002-04-12

Abstract

(57)【要約】【課題】オペレータコンソールにおいて、他のタスク
の実行に影響しない適切な速度でデータ取り込みを行
う。【解決手段】受信処理部１１、タスク部１３ａ、１３
ｂ、……、１３ｘの負荷量を負荷状態監視部１４で求
め、この負荷量が所定値を越えると、制御ネットワーク
３より受信処理部１１を経て、取り込みデータの取り込
み周期を低速に切り替え、逆にタスク部１３ａ、１３
ｂ、……、１３ｘの負荷量が所定値よりも小さくなる
と、データの取り込み周期を高速に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、分散型制御シス
テム、特にオペレータコンソールの通信処理に特徴を有
する分散型制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般によく知られた分散型制御システム
は、被制御対象であるプラントを制御するためのプラン
トよりデータとしての入力信号を受け、また多くの制御
信号を出力する複数個の制御装置と、これらを監視する
複数の監視装置（オペレータコンソール）が制御ネット
ワークを介して接続され、構成されている。複数の制御
装置間は互いにデータを制御に用いる場合があり、互い
のデータの受け渡しは高速かつ確実に行う必要がある。
このため、各制御装置のデータ授受の周期を早くすると
ともに、各制御装置の通信処理において、送信順序を割
り当て、データ送受信の衝突の起こることなく、定周期
にデータ伝送を行うようにしている。一方、同じ制御ネ
ットワークに接続されているオペレータコンソールも同
様に、定周期に送信されて来るデータを受信処理し、各
タスクの処理において利用している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】諸設備が高度、複雑化
する今日では、システムによっては、制御装置の分散化
によるノード数の増加、更には入出力信号点数及び演算
処理数の増加により、制御ネットワークに伝送されるデ
ータは膨大な量となる。したがって、制御ネットワーク
に伝送されて来る全データの受信処理を行うだけで、各
機器の負荷はかなり大きなものとなっている。

【０００４】特にオペレータコンソールにおいて、その
主たる目的であるプラントの監視、データの収集につい
ては、画面の表示更新周期やサンプリング周期に比べ、
より早い周期で伝送されて来るデータの全てを利用する
ことはない。にもかかわらず、これに受信対応している
と、受信処理に必要以上の負荷がかかり、その他の処理
（例：描画処理、データ処理）の妨げとなるという問題
があった。

【０００５】具体的には、キー入力操作に対する反応が
遅い、画面切り替えの際の描画速度が滑らかでない、更
には瞬時にサンプリングを行うべき処理に時間がかかる
など、オペレータの運転・操作及びデータ収集に支障を
きたす、という問題があった。

【０００６】この発明は上記問題点に着目してなされた
ものであって、オペレータコンソールのタスク負荷に応
じ、適正な速度でデータ受信をなし得る分散型制御シス
テムを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の分散型制御シ
ステムは、少なくとも１台のオペレータコンソールと、
複数台の制御装置が制御ネットワークを介して接続さ
れ、互いにデータを授受するシステムにおいて、前記オ
ペレータコンソールに、前記制御ネットワークより、各
制御装置からのデータを所定の周期で取り込む受信処理
部と、前記データ取り込み以外の処理を実行する複数の
タスク部と、前記受信処理部及び又はタスク部の負荷量
を監視する負荷状態監視部とを備え、前記負荷量に応
じ、前記受信処理部のデータ取り込み周期を制御するよ
うにしている。

【０００８】この分散型制御システムでは、オペレータ
コンソールにおいて、受信処理部及び又はタスク部の負
荷量を監視しており、負荷量が全能力の所定％以上にな
ると、受信処理部のデータ取り込みの周期を大にし、つ
まり低速の取り込みとし、受信処理がその他のタスク部
の処理に負担を与えないようにしている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態により、この発
明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明が実施形
態される分散型制御システムの構成を示すブロック図で
ある。図１において、複数の制御装置２_-1、２_-2、…
…、２_-nと、オペレータコンソール１が制御ネットワー
ク３を介して互いに接続されている。各制御装置２_-1、
２_-2、……、２_-nは、よく知られるように、それぞれ被
制御対象であるプラントの各点よりの入力信号を受け、
所定の演算を行い、制御信号出力をプラントに出力す
る。また、互いに優先順位を定め、早い定周期で互いに
データ授受を行っている。通信周期は、例えば２００ｍ
ｓｅｃである。制御ネットワーク３上での全ての制御装
置２_-1、２_-2、……、２_-n及びオペレータコンソール１
は、伝送されて来るデータを制限なく受信し、利用する
ことができる。

【００１０】オペレータコンソール１は、機能的に受信
処理部１１と、信号・ステータス格納部１２と、タスク
部１３ａ、１３ｂ、……、１３ｘと、負荷状態監視部１
４とを備えている。受信処理部１１は、制御装置２_-1、
２_-2、……、２_-nから制御ネットワーク３に出力される
制御データを受信し、取り込む。信号・ステータス格納
部１２は、受信処理部１１よりデータとして取り込まれ
た信号及びステータスを格納する。タスク１３ａ、１３
ｂ、……、１３ｃは、それぞれ受信処理以外の個別の処
理、例えば描画処理、データ処理を実行する。負荷状態
監視部１４は、各タスク１３ａ、１３ｂ、……、１３ｘ
から、それぞれの負荷量を抽出し、総負荷量を算出す
る。この総負荷量が所定値より大となると、受信処理部
１１にデータ読み取り速度を低速に切り替えるための指
令信号を出力する。

【００１１】この実施形態システムにおいて、定常時
は、受信処理部１１で制御ネットワーク３上の伝送デー
タを受信し、その内容を信号・ステータス格納部１２に
格納しておく。各タスク部１３ａ、１３ｂ、……、１３
ｘは、それぞれのタイミングで信号・ステータス格納部
１２にアクセスし、必要なデータを取得する。例えば、
プラントの状態表示を行うグラフィック画面では、表示
しているプロセス値、各機器の運転／停止状態などを１
秒周期で取得し、画面に表示更新する。ロギング処理で
は、毎正時に帳票として利用されるデータを取得し、帳
票用データファイルに保存する。

【００１２】負荷状態監視部１４は、常に受信処理部１
１及び各タスク部１３ａ、１３ｂ、……、１３ｘと、シ
ステム全体の負荷を監視している。受信処理部１１の負
荷が高くなった状態、例えばＣＰＵ占有率がシステム全
体の１０％以上になった場合、負荷状態監視部１４は、
受信処理部１１に対して、受信処理の優先レベルを下げ
るよう指令を出す。

【００１３】受信処理部１１では、高速（２００ｍｓｅ
ｃ周期）で、伝送されて来る全てのデータを、それまで
受信していたが、上記負荷状態監視部１４からの指令を
受けて、受信処理の周期を低速（４００ｍｓｅｃ）に落
とす。システム全体の負荷が低くなり、受信処理を低速
から高速（４００ｍｓｅｃ→２００ｍｓｅｃ）に切り替
えても、受信処理の負荷が高くなりすぎない。例えば、
ＣＰＵ占有率がシステム全体の１０％以下になったと
き、負荷監視部１４は、受信処理の優先レベルを上げる
ように指令を出す。受信処理部１１では、低速（４００
ｍｓｅｃ周期）に落としていた受信処理を高速（２００
ｍｓｅｃ周期）に戻す。

【００１４】次に、この実施形態のオペレータコンソー
ル１の具体的な処理動作を図２に示すフロー図により説
明する。先ず、システム運転の開始時において、この監
視ルーチンに入ると、先ずステップＳＴ１において、受
信処理部１１の受信周期を２００ｍｓｅｃ（高速）と
し、更にステップＳＴ２において、フラグＦを１とす
る。次にステップＳＴ３へ移る。ステップＳＴ３におい
ては、フラグＦが１か否かを判定する。高速の受信状態
なので、フラグＦ＝１であるから、ステップＳＴ４へ移
行する。

【００１５】ステップＳＴ４においては、受信処理部１
４の負荷がＣＰＵ占有率１０％以上か否かを判定する。
ＣＰＵ占有率１０％以上であれば、少し負荷を軽減する
ため、ステップＳＴ５へ移る。ステップＳＴ５において
は、受信周期を４００ｍｓｅｃ（低速）に切り替えると
ともに、ステップＳＴ６において、フラグＦを０とす
る。そして、ステップＳＴ７へ移る。一方、ステップＳ
Ｔ４において、ＣＰＵ占有率が１０％以上でない場合
は、更に負荷を軽減する必要がないので、そのままステ
ップＳＴ７へ移る。ステップＳＴ７においては、次の監
視タイミングが到来するまで待機する。

【００１６】ステップＳＴ７において、監視タイミング
が到来するとステップＳＴ８へ移行し、受信処理を行
う。そしてステップＳＴ３へ戻る。ステップＳＴ３にお
いて、フラグＦが１か否か判定する。現時点で２００ｍ
ｓｅｃ（高速）受信していると、フラグＦは１であり、
ステップＳＴ４に移り、以後、ステップＳＴ４〜ＳＴ８
の処理を再度実行する。しかし、受信速度が２００ｍｓ
ｅｃ（高速）から４００ｍｓｅｃ（低速）に切り替えら
れている場合は、フラグＦは０であり、ステップＳＴ３
よりステップＳＴ９へ移る。

【００１７】ステップＳＴ９においては、受信処理部１
１の負荷が受信速度を２００ｍｓｅｃの高速に戻して
も、ＣＰＵ占有率が１０％より小となるか否かを判定す
る。小となるのであれば、高速に戻しても問題ないの
で、ステップＳＴ１０において受信周期を２００ｍｓｅ
ｃに戻すとともに、ステップＳＴ１１でフラグＦを１と
する。ステップＳＴ９において、受信周期を２００ｍｓ
ｅｃとしてもＣＰＵ占有率が、なお１０％以上となる場
合は何もせず、ステップＳＴ７へ移る。

【００１８】なお、上記実施形態では受信処理部のＣＰ
Ｕ占有率により、負荷量を求めているが、他のタスク部
のＣＰＵ占有率を負荷量として用い、これにより受信処
理部のデータ取り込み周期を制御してもよい。

【００１９】また、この発明の他の実施形態として、各
タスクがそれぞれの処理に優先順位をつけ、重要度（優
先高さ）の高い処理を行う際には、事前に負荷状態監視
部１４に通知する。負荷状態監視部１４においては、依
頼のあったタスクの動作を妨げることのないよう、他の
タスクに対して、負荷を少なくする指令を出す。指令を
受けたタスクは重要でない処理を飛ばす、受信処理部
等、定周期の処理の周期を遅くする、など負荷を低減す
るように、動作状態を切り替える。これにより、受信処
理だけでなく、各タスクの負荷を動的に配分することが
できる。

【００２０】

【発明の効果】この発明によれば、タスク部の負荷量に
応じ、受信処理部のデータ取り込み周期を制御するもの
であるから、データ取り込み以外の処理を適切な処理速
度で行うことができ、オペレータの運転・操作が快適に
行え、確実なデータ収集を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態である分散型制御システ
ムの構成を示すブロック図である。

【図２】同実施形態分散型制御システムの動作を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１オペレータコンソール２_-1、２_-2、……、２_-n 制御装置３制御ネットワーク１１受信処理部１２信号・ステータス格納
部１３ａ、１３ｂ、……、１３ｘタスク部１４負荷状態監視部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１台のオペレータコンソール
と、複数台の制御装置が制御ネットワークを介して接続
され、互いにデータを授受する分散型制御システムにお
いて、前記オペレータコンソールに、前記制御ネットワークよ
り、各制御装置からのデータを所定の周期で取り込む受
信処理部と、前記データ取り込み以外の処理を実行する
複数のタスク部と、前記受信処理部及び又はタスク部の
負荷量を監視する負荷状態監視部とを備え、前記負荷量
に応じ、前記受信処理部のデータ取り込み周期を制御す
るようにしたことを特徴とする分散型制御装置。