JP2004086504A - 制御装置 - Google Patents

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Hisayasu Sugimori
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Abstract

【課題】情報制御部からの処理要求を、制御装置内で簡便に実現できる制御装置を提供する。
【解決手段】ネットワークで繋がれた情報制御部1からの要求に従って処理を行う制御装置2であって、この制御装置2はゲートウェイ部21と、このゲートウェイ部21に接続され制御装置で管理・制御される複数の機器が登録された制御機器部22,23とから構成される。ゲートウェイ部21は更に、データ処理部211と、制御装置と情報制御部間でやりとりされるデータの名称を格納した名称情報格納部212と、制御装置2に接続された機器の情報を格納した設備構造情報格納部214と、機器へ要求された処理方法を記録した演算情報格納部213とから成る。この制御装置では、情報制御部1から名称情報格納部1に予め登録された機器に対して処理要求があった場合にデータ処理部211内で要求された処理を行うことを特徴とする。
【選択図】   図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用プラント等において、情報制御部からの処理要求に対して、管理下にある被制御対象を管理・制御する制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
産業用プラント等で使用される計装等を制御するには、サーバたる制御装置と、クライアント側たる情報制御部間で効率よくデータの交換・処理を行う必要がある。サーバ(制御装置)とクライアント(情報制御部)間で情報のやりとりを行う場合には、(1)サーバ側で予め設定された時刻やイベント発生時にクライアント側にデータを送信する方法と、(2)クライアント側からサーバ側への要求に従って、サーバ側がクライアント側へ要求されたデータないしは処理結果を送信する場合とがある。また(1)の方法には、クライアント側からサーバ側へデータを送信する場合も含まれる。(1)の方法は予めサーバ側に送信条件やデータ名を保存したデータベースを組み込んでおく必要があり、定型的なデータを高速でクライアント側とやりとりする場合に適している。(2)の方法はクライアント側が必要とする時に必要とするデータをサーバ側と交換出来るので、(1)に比べて作成可能なシステムの自由度が高い。なお、制御装置におけるプロセスデータ交換の、ソフトウェアインターフェースの業界標準であるOPC(OLE(Object Linking and Embedding) for Process Control)は、上記(2)の方法の一つである。
【0003】
サーバはクライアントとのデータのやりとりを行う「ゲートウェイ部」と、実際にクライアント側に送信するデータを作成、或いはクライアント側から提供されたデータを利用して制御を行う「監視制御機器部」とを具備する。ゲートウェイ部は、監視制御機器部内の一機能として組み込まれている場合と、物理的に監視制御機器部とは別個の装置として構成されている場合の二通りがある。
【0004】
以下、上記(2)の方式について述べる。
【0005】
(データ間演算)
今、サーバ(監視制御機器部)内には、クライアントからの要求に応じるべく複数のデータが格納されているものとする。サーバには通常複数の機器が接続されており、各機器がデータの計測や制御を行っている。データ間演算におけるデータとは、各機器が計測等によって取得したデータのことを指すものとする。
【0006】
データ間の演算が必要な場合は、クライアントからの要求に応じた適切なタイミングで演算を行う必要がある。このデータ間演算をサーバ内で処理する場合には、いつクライアント側から要求がだされるか不明であるから、常時演算を行いながらクライアント側からの要求に待機するか、クライアント側からの要求とは別にサーバ内の演算開始のタイミングを知らせる信号を、なんらかの方法でクライアント側からサーバへ通知する必要がある。後者の場合常時演算を行わなくてもよい代わりに、タイミングを知らせるためのやり取りが別途必要となる。
【0007】
(設備運用資源情報の演算)
また、計装・制御装置では多数の計測機器等を管理しており、これら設備(資源)を管理することもサーバの重要な機能の一つである。設備運用時の資源管理すなわち各機器の状態を把握する場合、「設備−装置−機器−計装機器」といった階層構造で管理される場合が多い。これら資源に関する情報は、サーバ側に保持される場合と、クライアント側に保持される場合の両方があり得る。しかし、一般にシステムに接続されている機器及びクライアントは複数であり、これら複数のクライアントからのアクセスに耐えうるように、上記資源情報を管理するには、サーバ側でデータの保持することが望ましい。また、資源情報の更新等を容易に行うためにも、サーバ側に資源情報を保持させることが望ましい。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記したようなシステムでは、以下のような課題があった。
【0009】
これまでのクライアント・サーバシステムにおいて、クライアント側でデータ間演算を行う場合、クライアント設計者はデータ間の関係を予め十分に認識しておく必要があった。また、サーバ側の変更に伴うデータ間の関係が変更された場合には、サーバ側だけではなく、クライアント側の変更も行う必要がある。しかしながら、クライアント側はサーバ側とは独立したシステムとして運用されることが多く、上記したような状況下において双方に変更を行うことが困難・または煩雑であった。
【0010】
またサーバ側で演算を行う場合は、本来不必要なタイミングでも、クライアント側からいつ処理要求がくるか不明であるため、常時動作させなくてはならず、サーバへの負荷が増大しサーバの処理が低下する原因となっていた。また、常時クライアント側からの要求を待機しなくてもよいように、別途演算タイミングをサーバに知らせる方法をとっても、クライアント側の処理が増加することとなり、結果としてクライアント・サーバシステムの処理能力を低下させていた。また、サーバ側は複数の機器から構成される場合があり、演算するデータによっては機器間でのデータ伝送を行う必要がある。このような構成となっている場合、サーバやクライアントに変更を行うことが更に煩雑であった。
【0011】
本発明は上記したような、これまでのクライアント・サーバシステムの課題に鑑みてなされたものであり、クライアント・サーバシステムにおける情報のやりとりを簡便に実現できる制御装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決する本発明の第1の側面は、情報制御部との情報のやりとりを通じて管理下にある被制御対象を制御する制御装置であって、前記被制御対象を特定するための名称情報を予め複数格納した名称情報格納手段と、前記名称情報毎に予め設定されている演算情報を格納した演算指示格納手段と、前記情報制御部から前記制御装置に処理要求情報が発せられたときに、この処理要求情報に含まれる被制御対象の名称情報を前記名称情報格納部から検索して、この名称情報に対応する演算情報を前記演算指示格納手段から検索し、検索した演算情報に従って所要の被制御対象に対して処理を行う処理手段とから構成されていることを要旨とする。
【0013】
このようにして実現された制御装置にあっては、まず処理要求の発せられた対象が予め処理を行うことが許可されているか、名称情報格納手段から確認できる。許可されている被制御対象であることが確認された場合に処理を行うため、制御装置の負荷を軽減できる。また、演算内容や名称情報格納手段等を一括で制御装置側で管理するため、制御装置の作成・管理も容易になる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について詳述する。
【0015】
図1は、本発明の制御装置が適用されるクライアント・サーバシステムの構成図を表し、図2は名称情報格納部、図3は演算情報格納部、図4は設備構造情報格納部をそれぞれ表す。
【0016】
図1を参照するに、クライアント・サーバシステムは情報制御部たるクライアント1と、このクライアント1と情報LAN3を介して接続された、制御装置たるサーバ2とから成る。情報LAN3は、本発明におけるクライアント1とサーバ2間で処理要求やその他データ等の授受を行うためのネットワークであり、Ethernet等によって構築されている。なおクライアント1は、複数個であってもよい。
【0017】
サーバ2は、ゲートウェイ部21と、このゲートウェイ部21に制御LAN24によって接続された制御機器部22、23からなる。制御機器部22,23は本実施形態における被制御対象(各機器ないしは、各機器が格納しているデータ)を格納したデータ格納部5である。制御LAN24は制御装置2内部において、ゲートウェイ2と、各制御機器部22、23間で制御信号やデータ等の送受信を行うためのネットワークであり、RS−232CやEthernet等で構築される。また制御機器部は、一つでも、また三個以上から構成されていてもよいものである。
【0018】
ゲートウェイ部21は、データ処理を行うデータ処理部211と、サーバ2で処理されるべき被処理対象を特定するための名称情報(被制御対象となるデータの名称情報あるいは機器の名称)を格納した名称情報格納部212と、各被制御対象(データ名称ないしは機器名称)に対してどのような演算を行うかを記憶した演算情報格納部213と、サーバ2に接続されている機器の情報である設備構造情報を格納した設備構造情報格納部214とから構成されている。さらに本発明では、これら二つの格納部213、214が演算指示部4を構成している。
【0019】
データ処理部211は、クライアント1から処理要求が格納された処理要求情報を受け取ると、名称情報格納部212内を検索し、この情報内の名称情報が予めサーバ2内で処理可能な被処理対象の名称であるか否かを確認する。ここで処理部211は、処理要求情報内の被処理対象の名称情報に、データ名称が格納されているのか、それとも機器名称が格納されているかも検索する。データ処理部211は、検索の結果、データ名称が格納されていた場合は上記演算情報格納部213を検索し、機器の名称が格納されていた場合は設備構造情報格納部214内のレコードを検索する。
【0020】
データ処理部211でデータ処理を行う場合、名レコードたる名称情報d(j)(1≦j≦n)、及び処理要求情報に応じて演算指示部4内の演算情報r(i)(1≦i≦n)及び設備構造情報a(k)(1≦k≦n)を参照し、その結果を制御機器部22、23に書き込み、あるいは読み出しを行う。また処理条件によっては、処理結果をクライアント1側へ返す。
【0021】
本実施形態では、制御機器部22内部には、データA、データBが予め格納されているものとする。また制御機器部23は、装置(A)231と、この装置(A)231に接続されている機器(A1)232及び機器(A2)233と、機器(A1)232に接続されている計装機器(A1a)234及び計装機器(A1b)235を具備してなる。図1に示されているように、これら装置(A)231、機器232(A1)、233(A2)、計装機器234(A1a)、235(A1b)は順に階層的に接続されている。
【0022】
図2に示されるように名称情報格納部212では、サーバとクライアント間でやりとりされる被制御対象の名称情報d(j)(1≦j≦n)を任意の個数予め登録している。また図3に示されるように、演算情報格納部213内の各レコードたる演算情報r(i)(1≦i≦n)は、上記各名称情報と対応させられて複数個記憶させてある。データ間で演算を行う場合、名称情報d(j)と、この情報に対応した演算情報r(i)に基づき、データ処理部211で処理を行う。なお、各演算情報r(i)には、後述する演算指定が有る場合に、演算情報f(i)も記憶されている。
【0023】
図4は設備構造情報格納部を示したものである。同図に示されているように、サーバ2内に配置されている機器毎にテーブルが作成されており、各演算情報a(k)(1≦k≦n)は少なくとも「機器名称」欄、「等値化/演算式指定」欄、機器の属する「グループ名」とから構成されている。グループ名は、サーバの設計者によって任意に決定されるものである。図4では仮に、機器AはグループP1に、機器kはグループPxに、機器nはグループPyにそれぞれ属することを表している。また「等値化/演算式指定」欄では、後述する機器管理のために、機器の状態を含めて記憶させることも可能である。
【0024】
(データ間演算)
図5は、データ間演算を行う場合のフローチャートであり、以下これを参照しながら、データ間演算について説明する。例えば、クライアント1から特定のデータ(以下仮に、データAに対しての処理要求が発せられたとする)に対して読み出しないしは書き込み処理要求がなされ、この要求をサーバ2が受信すると(ステップ51)、その被制御対象であるデータの名称(データA)を、名称情報格納部212のレコードd(i)から検索する(ステップ52)。検索の結果、名称情報格納部212内に、「データA」のレコードが予め格納されていなかった場合は処理を終了する(ステップ59)。逆に「データA」のレコードが格納されていた場合は、次のステップに進む。次にデータAに関する演算情報r(1)を、演算情報格納部213から読み込む(ステップ53)。次にデータAの演算情報r(1)に「演算指定」を行う旨記録されているかチェックする(ステップ54)。演算指定がない場合は、制御機器部へデータを読み込み・書き込みを行い、処理後クライアントへ処理結果を送信する(ステップ55)。
【0025】
逆に演算指定が指定されていた場合は、以下のステップを経て、演算指定に従って処理を行う。演算指定の例としては、データA=データB*0.5や、データA*0.5→データB等がある。処理を行う為にまず必要なデータ、乃ち本実施形態では、データAという名称のデータを制御機器部22から読み出す(ステップ56)。次に、この読み出したデータAを用いて、指定された演算指定に従い処理を行う(ステップ57)。その結果を同じく制御機器部22内のデータに書き込む(ステップ58)。本実施形態では、演算指定にデータBへ書き込むことが指定されているので、結果をデータBに書き込む。また、同ステップ58において、指示に応じてこの結果をクライアント側へ送信する。
【0026】
(設備運用資源情報の演算)
次に、設備運用資源情報の演算について詳述する。「設備運用資源情報の演算」とは、サーバ2に接続されている計測機器等を管理するための演算・処理のことである。
【0027】
以下、図6のフローチャートを参照しつつ、処理方法を説明する。
【0028】
ゲートウェイ部2内部のデータ処理部211では、クライアント1からの特定のデータ(仮に、グループP1に属する機器A1とする。以下、これを機器(A1.P1)の様に記す)に対して、読み出しあるいは書き込みの要求がくると(ステップ61)、当該機器名称に対応した名称情報(設備運用資源情報の演算における名称情報とは、機器名称のことを表す)が存在する否かを、名称情報格納部212を検索する(ステップ62)。該当する名称情報が予め登録されていない場合は、処理を終了する(ステップ69)。
【0029】
該当する名称情報(機器名称)が検索の結果見つかった場合は、設備構造情報a(k)内の演算指定に従って処理を行う。本実施形態では演算の指定方法として「等値化指定」を行うか否かを設定出来る。次のステップでは、演算指定が等値化指定であるか、否かをチェックする(ステップ63)。演算指定が「等値化指定」である場合は、該当する機器が登録されているグループの上位階層にある機器(当該実施形態では装置A1)の情報を読み出す(ステップ64)。この後、読み出した情報をクライアント1側へ送信、ないしは等値化指定に従って下位階層(本実施例では、計装機器(A1a.P1)、(A1b.P1))の当該データへ情報の書き込みを行う(ステップ65)。
【0030】
また、該当するデータの設定内容に等値化以外の演算式の指定がなされている場合、指定されている演算式に従って処理を行う(ステップ66)。演算式指定の例としては、[機器(A1.P1)]=[計装機器A1a]and[計装機器A1b](即ち、機器A1が、計装機器A1aと計装機器A1bとから構成されていることを意味する)や、[機器(A1.P2)]*(―1)(信号反転)→[機器(A2.P2)]等がある。こうした演算式指定に従って処理を行った後、その結果をクライアント1へ送信するか、ないしは制御機器部の対象データへ書き込みを行う(ステップ65)。
【0031】
【実施例】
以下、上記演算に用いる演算の例を示す。
【0032】
(データ間演算の例)
<実施例1>
装置Aに対して、その下位階層に機器A1及びA2が接続されており、両方の機器の、処理量の合計が装置Aの処理量である場合。演算式は以下のようになる。
【0033】
演算式1:[装置A.処理量]=[機器A1.処理量]+[機器A2.処理量]
演算式記号:[X.Y]における左側の引数Xは装置や機器の名称を表し、同記号における右側の引数YはXの状態を表す。
【0034】
(設備運用資源情報の演算1:データ間演算が等値化指定の場合)
<実施例2>
装置Aがサーバに接続されており、さらに装置Aに別の機器が接続されている場合。即ち装置Aの下位下層に機器A1と機器A2が接続されており、装置Aが使用中の場合に機器A1と機器A2が使用中と見なされる場合、演算式を用いて処理しようとすると、以下のような二つの演算式が必要であった。
【0035】
演算式2:[機器A1.使用中]=[装置A.使用中]
演算式3:[機器A2.使用中]=[装置A.使用中]
しかしながら、「等値化指定」が予め設定されている場合は上記式を使用することなく上位階層の機器の状態から、処理対象である下位階層の機器の状態がわかる。上記例では、機器A1に対してなんらかの要求が発せられ、サーバ2がこの要求に応じるべく機器A1の状態をチェックしようとすると、機器A1の上位階層である装置Aのデータから、当該機器が使用中であることが認識される。
【0036】
このように等値化指定をしておくと、下位階層に属する複数の機器の使用状態が、上位階層の装置の状態という一つの引数で一括に管理できる。このため、データの管理が容易になることに加えて、上位階層の装置毎で処理を行えばよいので、システムの処理速度も向上する。
【0037】
<実施例3>
(設備運用資源情報の演算2:演算式指定がある場合)
上位階層に属する装置Aに、その下位階層に機器A1、A2が接続されており、どちらか一方の機器が正常に動作していれば、装置Aが正常に動作していると見なされるように応答する場合、以下のような式を指定する。
【0038】
演算式4:[装置A.正常動作]=[機器A1.正常]or[機器A2.正常]
<実施例4>
(設備運用資源情報の演算3:グループによる演算式指定)
この実施例では、装置、機器をそれぞれグループ(クラス)で管理する。例えば「装置」クラスに「機器α」、「機器β」が登録されており、「機器」クラスに「機器α1」、「機器α2」、「機器β1」、「機器β2」がそれぞれ登録されているとする。ここで、「装置」クラス内の全ての機器が正常に動作していると見なされる場合、
演算式5:[装置.正常]=[機器1.正常]and[機器2.正常]
と定義する。この定義によって、
演算式6:[装置α.正常]=[機器α1.正常]and[機器α2.正常]
演算式7:[装置β.正常]=[機器β1.正常]and[機器β2.正常]
と装置毎に定義せずに済む。
【0039】
上記のように装置毎、機器毎にクラスという概念でデータの管理を行うため、演算式を用いて管理を行う必要がある場合であっても、少ない演算式で指定を行える。このため、システムの処理速度も向上する。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による情報伝送装置では、処理要求の発せられた被処理対象が予め処理を行うことが許可されているか、名称情報格部から確認できる。許可されている被処理対象であることが確認された場合に処理を行うため、制御装置の負荷を軽減できる。また、処理内容や名称情報等を、制御装置側で一括管理するため、制御装置の作成・管理も容易になる。
【0041】
またさらに、以下のような効果もある。
【0042】
(データ間演算)
計装装置に関するデータ等をクライアント側に有さなくてもよいので、クライアント側のシステム構築が容易となる。また、計装装置等のデータをサーバ側に一括で管理させたことで、データの変更等が容易に行える。
【0043】
(設備運用資源情報の演算)
設備に関する情報は、一括で予めサーバ側に管理・登録されているので、クライアントを設計するのが容易になる。また、複数の計装機器が階層構造をなして管理されているため、これら複数の機器と情報の読みとり・書き込みを行う為に機器の状態のチェックする際、最上位に属する機器にのみアクセスすればよい。
【0044】
また複数の機器をクラスによって登録・管理可能であるので、演算を指定する際も、クラス単位で指定すればよく、計算量が少なくてすむためサーバの負担が軽減される。また登録内容を変更をする際も、クラス単位で変更すればよいので、サーバの構築も容易になる。また、これまでのシステムのように常時演算を行うわけではなく。データ交換時しか演算を行わないので、制御機器部の負荷を低減させ処理向上をはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御装置が適用される一実施形態たる、クライアント・サーバシステムの構成図である。
【図2】本発明の制御装置が適用される一実施形態たる、クライアント・サーバシステムにおける、名称情報格納部の説明図である。
【図3】本発明の制御装置が適用される一実施形態たる、クライアント・サーバシステムにおける、演算情報格納部の説明図である。
【図4】本発明の制御装置が適用される一実施形態たる、クライアント・サーバシステムにおける、設備構造情報格納部の説明図である。
【図5】本発明の制御装置が適用される一実施形態たる、クライアント・サーバシステムにおける、データ間の演算方法を示すフローチャートである。
【図6】本発明の制御装置が適用される一実施形態たる、クライアント・サーバシステムにおける、設備運用資源情報の演算方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1   クライアント
2   サーバ
21  ゲートウェイ部
211 データ処理部
212 名称情報格納部
213 演算情報格納部
214 設備構造情報格納部
22  制御機器部1
22A データA
22B データB
23  制御機器部2
231 装置A
232 機器A1
233 機器A2
234 計装機器A1a
235 計装機器A1b
24  制御LAN
3   情報LAN
4   演算指示部
5   データ格納部

Claims (4)

  1. 情報制御部との情報のやりとりを通じて管理下にある被制御対象を制御する制御装置であって、
    前記被制御対象を特定するための名称情報を予め複数格納した名称情報格納手段と、
    前記名称情報毎に予め設定されている演算情報を格納した演算指示格納手段と、
    前記情報制御部から前記制御装置に処理要求情報が発せられたときに、この処理要求情報に含まれる被制御対象の名称情報を前記名称情報格納手段から検索して、この名称情報に対応する演算情報を前記演算指示格納手段から検索し、検索した演算情報に従って所要の被制御対象に対して処理を行う処理手段とから構成されていることを特徴とする制御装置。
  2. 情報制御部との情報のやりとりを通じて管理下にある被制御対象を制御する制御装置であって、
    被制御対象であるデータを特定するためのデータ名称情報を予め複数格納した名称情報格納手段と、
    前記データ名称情報毎に実行すべきデータ間演算を特定するための演算情報を格納した演算指示格納手段と、
    前記情報制御部から前記制御装置に処理要求情報が発せられたときに、この処理要求情報に含まれるデータ名称情報を前記名称情報格納手段から検索し、このデータ名称情報に対応する演算情報を前記演算指示格納手段から検索し、検索した演算情報に従って所要の複数のデータに対して演算を処理する処理手段とから構成されていることを特徴とする制御装置。
  3. 情報制御部との情報のやりとりを通じて管理下にある被制御対象を制御する制御装置であって、
    被制御対象である機器を特定するための機器名称情報を予め複数格納した名称情報格納手段と、
    前記各機器名称情報に格納されている機器がどの上位階層機器に接続されているかを表す接続関係と、この上位階層機器の状態とからなる演算情報を格納した演算指示格納手段と、
    前記情報制御部から前記制御装置に処理要求情報が発せられたときに、この処理要求情報に含まれる機器名称情報を前記名称情報格納手段から検索し、この機器名称情報に対応する演算情報を前記演算指示格納手段から検索し、検索した演算情報に格納されている前記上位階層の状態に基づいて処理対象である機器の状態の判断を行う処理手段とから構成されていることを特徴とする制御装置。
  4. 情報制御部との情報のやりとりを通じて管理下にある被制御対象を制御する制御装置であって、
    被制御対象である機器を特定するための機器名称情報を予め複数格納した名称情報格納手段と、
    前記機器が属するグループの名称と、このグループに対して行うべき演算式とからなる演算情報を複数格納した演算指示格納手段と、
    前記情報制御部から前記制御装置に処理要求情報が発せられたときに、この処理要求情報に含まれる機器名称情報を前記名称情報格納手段から検索し、この機器名称情報に対応する演算情報に格納されている演算式に基づいて演算の処理を行う処理手段とから構成されていることを特徴とする制御装置。
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