JP2004199528A

JP2004199528A - Monitor control system

Info

Publication number: JP2004199528A
Application number: JP2002369111A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yuya; 隆司油谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a monitor control system, which can be structured as a system unexpensively and easily for various monitor control targets, and can display a monitor-screen at high speed. <P>SOLUTION: The system has an HMI 2 to display monitor control targets on a screen, and tag memory 30 to store control data. In addition, the system also has a controller 1 to input and output control data, and an engineering tool 3, which includes an HMI engineering tool 71a and a controller engineering tool 71b, to program control algorithms for various commands and generate tag information corresponding to various commands to download it to the controller and the HMI. The engineering tool 71b provides a mechanism, in which users define tag data structures 68 and 69, and generates a data structure optimized by rearranging the data structures. The engineering tool 71a generates plant screen data only with information for screen display detected by a compiler 72 from the data structure. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廉価に、また簡易にシステム構築が可能な監視制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラント制御システムの計装制御分野では、標準計装機能をタグといわれるデータ構造を用いて抽象化することにより、監視及び制御におけるエンジニアリングの容易性を実現してきた。（例えば、非特許文献１参照）
【０００３】
タグを用いた標準計装機能の構造は、コントローラ、マンマシンインターフェイスであるＨＭＩ（ＨｕｍａｎＭａｃｈｉｎｅＩｎｔｅｒｆａｃｅ）、コントローラ及びＨＭＩのエンジニアリングを司るエンジニアリングツールを備え、コントローラ、ＨＭＩ及びエンジニアリングツールは、メンテナンスネットワークで接続されている。
【０００４】
ＨＭＩ内には、ＨＭＩ制御ソフトウエア（Ｓ／Ｗ）及びＨＭＩタグメモリを備えている。
【０００５】
コントローラ内には、コントローラ制御Ｓ／Ｗ、コントローラタグメモリを備えている。
【０００６】
エンジニアリングツールは、制御ループ群を作成し、制御ループ群の１つ１つが、モニタ用命令やＰＩＤ（ＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌＩｎｔｅｇｒａｌａｎｄＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＣｏｎｔｒｏｌ）用命令等の各種命令を行う制御アルゴリズムである。制御ループ群で示される命令ごとに対応して、タグのデータ構造の群がある。
【０００７】
以上の構成において、ユーザは、制御対象の計装制御をするためにエンジニアリングツールを用いて制御ループ群を作成する。制御ループ群は、一般に、制御対象からの入力値（ＰＶ値）、制御対象への出力値（ＭＶ値）、制御対象への設定値（ＳＶ値）を有し、そのほかにＰＶ値、ＭＶ値、ＳＶ値の演算を行う演算部分を有する。
【０００８】
制御ループ群の演算部分は、演算方法を複数種の標準的な演算方法の中から選択できるようになっており、演算方法を調整するためのパラメータも入れられるようになっている。また、制御ループ群において使用される演算によっては、上記ＰＶ値、ＭＶ値及びＳＶ値を一部しか使用しない場合もある。制御ループ群の中の個々の命令に対応してタグといわれるデータ構造が定義されたデータ構造体の群が作成され、制御ループ群の個々の命令に対応してデータ構造体における固定長のメモリが占有される。
【０００９】
データ構造体の群は、ＨＭＩ及びコントローラへメンテナンスネットワークを介してダウンロードされ、ＨＭＩ制御Ｓ／Ｗ及びコントローラ制御Ｓ／Ｗはそれぞれ、タグメモリのデータ構造を理解する。メンテナンスネットワークを介してダウンロードし、ＨＭＩタグメモリのデータ構造とコントローラタグメモリのデータ構造とが常に等価であるようにすることによって、ＨＭＩとコントローラ間で制御ループ群に関するデータを共有化することができる。
【００１０】
この共有化によって、コントローラにおける制御の出力値や入力値がＨＭＩに反映され、ユーザは制御状態を監視することができる。また、ＨＭＩから設定値を入力することによって、コントローラへ制御指示データを通知することができる。
【００１１】
また、タグデータ構造は、各演算ごとにＰＶ値、ＭＶ値及びＳＶ値の格納個所が同じであり、コントローラ及びＨＭＩは、使用するデータ構造上の格納位置を意識することなしに、必要な値を適切に使用することができる。
【００１２】
【非特許文献１】
西本朗雄、外４名，「情報制御基本システム−大規模プラント用監視制御マンマシン−」，三菱電機技報，三菱電機株式会社，Ｖｏｌ．６９，Ｎｏ．８，１９９５，ｐ．２４−２９
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の監視制御システムは、上記のように構成されているので、コントローラ及びＨＭＩそれぞれが持っているタグメモリの容量によって、コントローラが制御することができる制御ループ数が固定的に決まっていた。このため、さらに制御ループを追加したい時に、制御ループ数がタグメモリの容量の上限を越えた場合、別のコントローラとＨＭＩを追加することが必要になり、高価になるという問題があった。
【００１４】
また、ユーザが使えるタグ構造は、予め決められた命令に対してのみ使えるようになっているため、ユーザの目的に合う適切なものがない場合、監視制御システム自体の設計変更が必要になり、システム構築に手間がかかるという問題があった。
【００１５】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、タグのデータ構造の形式を演算ごとに適切に設定できる構造とし、また、このデータ構造と演算の組み合わせをユーザで定義できるようにすることによって、コントローラ及びＨＭＩ内のタグメモリを有効に使用して、種々の監視制御対象に対して廉価に、また、簡易にシステム構築ができるような監視制御システムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る監視制御システムは、監視制御対象の監視を画面表示によって行うマンマシンインターフェイス（ＨＭＩ）、
上記監視制御対象の制御データを格納するタグメモリを有し、上記制御データの入出力を行うコントローラ、
各種命令の制御アルゴリズムをプログラミングし、上記各種命令に対応するタグ（監視・制御を実行するためのデータ構造）の情報を生成し、該生成したタグの情報をネットワークを介して上記コントローラにダウンロードするコントローラエンジニアリングツール及び上記画面表示のデータを上記ネットワークを介して上記ＨＭＩにダウンロードするＨＭＩエンジニアリングツールを含むエンジニアリングツールを備え、
上記コントローラエンジニアリングツールは、上記タグのデータ構造にユーザが定義する機構を設けると同時に、定義されたデータ構造を再配置して最適化したデータ構造体を生成し、
上記ＨＭＩエンジニアリングツールは、上記最適化したデータ構造体から上記画面表示に必要な情報だけを検出する機能を有するコンパイラを介して上記画面表示のデータを生成するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明に係る監視制御システムの実施の形態１を示す構成図である。同図に示したように、本実施の形態の監視制御システムは、プラント等の監視制御対象の計装制御データの入出力を行うコントローラ１、プラント等の監視制御対象の状態を監視するマンマシンインターフェイスであるＨＭＩ２、コントローラ１とＨＭＩ２のエンジニアリングを司るエンジニアリングツール３を備えている。
【００１８】
コントローラ１及びＨＭＩ２とエンジニアリングツール３とは、ネットワーク（メンテナンスネットワーク）４で接続されている。
【００１９】
エンジニアリングツール３のコントローラエンジニアリングツール７１ｂでは、制御アルゴリズムをプログラミングしたプログラムが作成され、プログラム内にはモニタ用命令６５及びＰＩＤ制御用命令６６が存在し、それぞれの命令６５，６６は、モニタ用命令６５に関連したモニタ用のタグデータ構造体６８と、ＰＩＤ制御用命令６６に関連したＰＩＤ制御用のタグデータ構造体６９を有する。
【００２０】
従来のエンジニアリングツールは、モニタ用命令に対するタグデータ構造体としては、ＰＩＤ制御用命令のデータ構造に合わせて固定的にしていたため、必要としないデータあるいは空きが混在していて無駄なデータ構造体６７となっていたが、本発明におけるコントローラエンジニアリングツール７１ｂでは、例えば、図１に示したように、従来のデータ構造体６７が９６ワードであったものを、再配置したタグデータ構造体６８とすることによって、４８ワードに削減することができる。
【００２１】
また、エンジニアリングツール３は、プラント画面を作成するＨＭＩエンジニアリングツール７１ａ、ＨＭＩデータ生成コンパイラ７２、プラント監視画面表示データ７３を有し、ＨＭＩデータ生成コンパイラ７２は、タグデータ構造情報５からプラント監視画面表示データ７３が参照するコントローラ１のデータの物理アドレスを検索して、検索した物理アドレスをプラント監視画面表示データ７３に埋め込む。
【００２２】
ＨＭＩ２内には、ＨＭＩ制御Ｓ／Ｗ２１及びＨＭＩ制御Ｓ／Ｗ２１によって参照されるプラント監視画面表示データ７３が備えられている。
【００２３】
コントローラ１内には、コントローラ制御Ｓ／Ｗ１１及びコントローラ制御Ｓ／Ｗ１１によって参照されるコントローラタグメモリ３０が備えられている。
【００２４】
上記構成において、ユーザは、監視制御対象の計装制御をするためにコントローラエンジニアリングツール７１ｂを用いてモニタ用命令６５及びＰＩＤ制御用命令６６の制御アルゴリズムをプログラミングする。
【００２５】
本発明におけるエンジニアリングツール３のコントローラエンジニアリングツール７１ｂは、各種命令に対応するタグデータ構造をユーザが定義できるようにすると同時に、上記のように、データの再配置を実施することができる機能を有しており、必要なデータを最小限のデータ容量内に構造化することができる。
【００２６】
また、エンジニアリングツール３のコントローラエンジニアリングツール７１ｂは、各種命令に対するタグデータ構造をユーザが定義できるようにしているので、ユーザの目的に適合する演算方法を定義することができる。例えば、図２に示すように、複数の命令を複合化した命令として、この複合化命令に対して、新たなタグデータ構造体を作成できるようにするのである。
【００２７】
エンジニアリングツール３のコントローラエンジニアリングツール７１ｂは、任意のワード数で構成されたモニタ用のタグデータ構造体６８とＰＩＤ制御用のタグデータ構造体６９、並びに全てのタグの管理情報（例えば、データ構造の個数、使用している種類など）をコントローラ１にメンテナンスネットワーク４経由でダウンロードする。
【００２８】
コントローラ１上のコントローラ制御Ｓ／Ｗ１１は、ダウンロードされたモニタ用のタグデータ構造体６８とＰＩＤ制御用のタグデータ構造体６９によって、コントローラ１のタグメモリ３０の構造を理解することができる。
【００２９】
また、エンジニアリングツール３のＨＭＩデータ生成コンパイラ７２は、予め、表示するために必要な情報のみをタグデータ構造情報５から検出し、検出した情報を参照して物理アドレスのみを含んだ監視制御用のプラント画面データ７３を生成し、得られたプラント画面データ７３をＨＭＩにメンテナンスネットワーク２１経由でダウンロードする。
【００３０】
上記のように、タグデータ構造情報５の中にあり、画面表示するために必要な情報のみをＨＭＩ画面表示データ７３としているので、ＨＭＩ監視制御Ｓ／Ｗ制御時にタグデータ構造情報５の画面表示に必要な情報を検索する必要がなくなり、画面を高速に表示することが可能になる。
【００３１】
本実施の形態１は、ユーザが定義したタグデータ構造体の構造を再配置して無駄のないように構成しているので、コントローラ１上のタグメモリ３０及びＨＭＩ２上のプラント画面データ７３のデータ容量を効率的に使用することができ、扱うことができるタグの数を増加させることができ、システムを再構築するに当り、コントローラ１、ＨＭＩ２を増設する必要がなくなり、廉価に再構築することができるとともに、ＨＭＩデータ生成コンパイラ７２によって、予め、画面表示するために必要な情報のみをタグデータ構造情報５から検出し、検出した情報を参照してＨＭＩの監視制御用のプラント画面７３のプラント画面データとしているので、画面表示を高速化することができる。
【００３２】
また、各種命令に対するタグデータ構造体の構造をユーザが定義できるようにしたので、個々の監視・制御対象に応じたカスタマイズが可能となり、最適なシステムを容易に構築することができる。
【００３３】
なお、本実施の形態においては、タグデータ構造体６８、６９を構成する各アイテムの内容は、予め決定されており、その予め決定された範囲で再配置を実施する。
【００３４】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、タグデータ構造体を構成する各アイテムの内容は、予め決定されており、その決定された範囲で再配置を実施するために、特定のアーキテクチャを持つコントローラのみ対応可能で、電力、鉄鋼向けのＤＣＳ（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ）のコントローラと機械制御用の汎用ＰＬＣ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）の組み合わせ等、異なったアーキテクチャを持つコントローラを組み合わせて実現されるシステムや、Ｆｉｅｌｄ機器に制御機器機能を持たせたフィールドバス制御機器とコントローラの組み合わせでは、容易に適用できない問題点があった。
【００３５】
本実施の形態２は、上記問題点を解決して、異なったアーキテクチャを持つコントローラを組み合わせたシステムに、本発明を適用できるようにするものである。
【００３６】
図３は、本発明に係る監視制御システムの実施の形態２を示す構成図であり、図１と同一符号は同一部分または相当部分を示す。図において、コントローラＡ６は、アーキテクチャＡを元にして開発され、コントローラＢ１は、アーキテクチャＡとは異なるアーキテクチャＢを元にして開発されたものである。
【００３７】
コントローラエンジニアリングツール７１ｂで作成されたプログラムの、制御アルゴリズムであるモニタ用命令６５と、制御アルゴリズムであるＰＩＤ制御用命令６６内のそれぞれに対応するモニター用及びＰＩＤ制御用のタグデータ構造は、コントローラエンジニアリングツール７１ｂによって、必要なデータを最小限のデータ容量内に構造化されており、この構造化されたタグデータ構造は、コントローラ毎のタグ構造データ情報７４に基づき、コントローラデータ生成コンパイラ７０によって、アーキテクチャＡを持つコントローラＡ６及びアーキテクチャＢを持つコントローラＢ１それぞれに対応するＰＩＤ制御用のタグデータ構造体７５，７６として生成され、それぞれメンテナンスネットワーク４を経由してモニター用のタグデータ構造体とともにコントローラＡ６及びコントローラＢ１にダウンロードされる。
【００３８】
コントローラＡ６及びコントローラＢ１上のコントローラ制御Ｓ／Ｗ７７及び１１は、ダウンロードされたモニタ用のタグデータ構造体７５及び７６によって、それぞれのコントローラ６及び１のタグメモリＡ７８及びタグメモリＢ１２の構造を理解することができる。
【００３９】
本実施の形態によれば、エンジニアリングツール３で作成されたモニタ用命令６５及びＰＩＤ制御用命令６６と、コントローラＡ６及びコントローラＢ１それぞれに対するタグデータ構造情報７４を入力して、コントローラＡ６及びコントローラＢ１それぞれに最適なタグデータ構造体７５および７６を出力するコントローラデータ生成コンパイラ７０を持つので、複数のアーキテクチャを元にしたコントローラの組を備えた監視制御システムにおいても、タグメモリＡ７８及びタグメモリＢ１２のデータ容量を効率的に使用することができる。
【００４０】
また、タグデータ構造情報５の中の、画面表示するために必要な情報のみをＨＭＩ２の監視制御用のプラント画データ７３としているので、ＨＭＩ監視制御Ｓ／Ｗ制御時に画面表示に必要なタグデータ構造情報５の情報を検索する必要がなくなり、画面を高速に表示することが可能になる。
【００４１】
なお、本実施の形態においては、コントローラデータ生成コンパイラ７０を介してタグデータ構造体を生成すると同時に、各コントローラ６，１で実行する制御プログラム（命令の組み合わせ）を生成して各コントローラ６，１にダウンロードしている。コントローラデータ生成コンパイラ７０はコントローラ６，１のアーキテクチャに合わせてコントローラ６，１のどの位置に各タグが格納されているかを認識し、制御プログラムの実行結果を納める位置を制御プログラムに埋め込む。
【００４２】
実施の形態３．
図４は、本発明に係る監視制御システムの実施の形態３を示す構成図であり、図３と同一符号は同一部分または相当部分を示す。
【００４３】
本実施の形態においては、画面表示するための計装画面を作成するＨＭＩエンジニアリングツール７１１が、個々の計器の表示画面を定義する計器ビルダと１つの画面で複数の計器の表示画面を表示するために、その表示レイアウトを決定する計器表示定義ビルダを備えている。
【００４４】
ＨＭＩ２が計装画面を表示するための計装画面表示データ７３１は、個々の計器の種類別の表示定義（表示画面の定義）である計器データと、１つの画面で複数個の表示画面を表示するためのレイアウト定義である１画面の計器表示データを有する。また、計装画面表示データ７３１は、コントローラエンジニアリングツール７１ｂで生成されたタグデータ構造情報５を参照し、ＨＭＩデータ生成コンパイラ７２１を介して得られる、個々の計器の表示画面に対応して画面表示するために必要なコントローラ６，１の物理アドレスを有する。
【００４５】
次に、動作について説明する。
実施の形態２と同様、コントローラエンジニアリングツール７１ｂで作成されたプログラムの、制御アルゴリズムであるモニタ用命令６５と、制御アルゴリズムであるＰＩＤ制御用命令内のそれぞれに対応するモニター用及びＰＩＤ制御用のタグデータ構造は、コントローラデータ生成コンパイラ７０によって、コントローラ毎のタグ構造データ情報５９に基づき、アーキテクチャＡを持つコントローラＡ６及びアーキテクチャＢを持つコントローラＢ１それぞれに対応するＰＩＤ制御用のタグデータ構造体７５，７６として生成されるとともに、図示していないモニター用のタグデータ構造は必要なデータを最小限のデータ容量内に構造化され、この構造化したタグデータ構造及びＰＩＤ制御用のタグデータ構造７５，７６は、それぞれメンテナンスネットワーク４を経由してコントローラＡ６及びコントローラＢ１にダウンロードされる。
【００４６】
ユーザは表示画面上で、画面表示しようとする複数の計器の種類を計器ビルダで定義し、この複数の計器の並び方を計器表示定義ビルダで定義する。ＨＭＩデータ生成コンパイラ７２１は、タグデータ構造情報５から画面表示に必要な情報（物理アドレス）のみを検出し、この検出情報、複数の計器の種類の定義及びこの複数の計器の並び方の定義から、複数の計器を含んだ計装画面表示データ７３１を生成する。
【００４７】
本実施の形態によれば、コントローラＡ６及びコントローラＢ１それぞれに対するタグ構造データ情報７４を入力して、コントローラＡ６及びコントローラＢ１それぞれに最適なタグデータ構造７５及び７６を出力するコントローラデータ生成コンパイラ７０を持つので、複数のアーキテクチャを元にしたコントローラの組を備えた監視制御システムにおいても、タグメモリＡ７８及びタグメモリＢ１２のデータ容量を効率的に使用することができる。
【００４８】
また、タグデータ構造情報５の中にある、画面表示するために必要な情報のみをＨＭＩ２の監視制御用の計装画面表示データ７３１としているので、ＨＭＩ監視制御Ｓ／Ｗ２１制御時に表示に必要なタグデータ構造情報５の情報を検索する必要がなくなり、画面を高速に表示することが可能になる。
【００４９】
また、計器ビルダを設けたので、計器の種類を、計器の表示状態、例えば、記号、グラフのような形で、任意に変更できるので、客先や適用分野に応じた自由な適用が可能になる。
【００５０】
実施の形態４．
図５は、本発明に係る監視制御システムの実施の形態４を示す構成図であり、図３と同一符号は同一部分または相当部分を示す。
【００５１】
本実施の形態は、プラント画面のエンジニアリングを効率化するためのものであり、プラント画面データ７３２に複合化命令毎あるいは計器毎にブロック化した複数のプラント画面データ（監視画面部品という）を蓄積する機能を持たせ、ＨＭＩデータ生成コンパイラ７２２で、コントローラデータ生成コンパイラ７０で出力生成されたタグ構造体７５，７６を参照することにより、監視画面部品の物理アドレスを自動変更することができる。これによって、過去に設計した監視画面や制御アルゴリズムを類似プラントの監視制御に適用する場合にコントローラ６，１側の変更だけで、プラント画面データは自動的に変更される。また、監視画面部品とコントローラ６，１が監視制御する計器（マクロブロック部品という）との関係をリンクさせ、相互に関連するデータを簡単に検索できるようにするものである。
【００５２】
本実施の形態では、実施の形態３と同様、ＨＭＩエンジニアリングツール７１２によって、物理アドレスを含んだプラント画面７３２に、複合化命令毎あるいは計器毎にブロック化した複数の監視画面部品が埋め込まれ、蓄積される。
【００５３】
また、ＨＭＩエンジニアリングツール７１２によって、プラント画面７３２のブロック化された監視画面部品としての画面データは、コントローラエンジニアリングツール７１ｂの制御アルゴリズムによって監視制御される計器（マクロ監視制御ブロック（複合化命令）という）とリンク（関連付け）され、コントローラ６，１には、マクロ監視制御ブロックに対応する監視制御データが蓄積されている。
【００５４】
すなわち、プラント画面データ７３２の監視画面部品としての画面データと、この監視画面部品に対応するコントローラ６，１に蓄積されたマクロブロック部品としての制御アルゴリズムを含む監視制御データとがリンクされている。
【００５５】
従って、本実施の形態によれば、監視画面部品の物理アドレスが正しいかどうかを検証することができ、また、監視画面部品とコントローラ６，１が監視制御する計器（マクロブロック部品という）との関係をリンクさせ、相互に関連するデータを簡単に検索できるので、過去に設計した監視画面や、制御アルゴリズムを類似プラントの監視制御に応用することが容易にできるようになる。また、エンジニアリングの時間短縮ができ、結果的に、安価な監視制御システムを実現することができる。
【００５６】
実施の形態５．
上記実施の形態１及び２における監視制御システムでは、１つのタグのデータ構造を固定ワード数に限定しないようにしたため、各タグの必要とする情報がタグメモリ内のどの位置に格納されているかを求める、すなわち、アドレスを求めるために、情報を必要とするタグの種類からタグ構成情報を引出しコントローラにおいて、毎回複雑な演算を実施しなければならないという問題点がある。
【００５７】
本実施の形態５は、この問題点を解決するものであり、毎回複雑な演算を実施することなく、各タグの必要とする情報のアドレスを求めることができるようにするものである。
【００５８】
図６は、本発明に係る監視制御システムの実施の形態５を示す構成図であり、コントローラ１の構成を示している。図において、コントローラ１の動作を制御するコントローラ制御ＣＰＵ３１は、タグメモリアドレスライン３９とデータライン３５を出力する。
【００５９】
アドレスメモリ３２はタグメモリ６２のアドレス情報を格納する。タグレジスタ３３の内容はコントローラ制御ＣＰＵ３１によってセットされ、アドレスメモリアドレスライン３６に出力される。なお、アドレスメモリアドレスライン３６はアドレスメモリ３２に接続される。
【００６０】
加算器３４は、アドレスメモリ３２からアドレスメモリデータライン３８へ出力されるタグメモリアドレス情報と、コントローラ制御ＣＰＵ３１からタグメモリアドレスライン３９上に出力されるオフセットアドレス（先頭アドレスからのオフセット値）とを加算してタグメモリアドレスライン３７に結果を出力する。
【００６１】
本実施の形態においては、タグのデータ構造に関する構成情報を有するエンジニアリングツールで演算を行い、その結果（各タグの先頭アドレス）をコントローラ１内のアドレスメモリ３２に予め格納しておく。この時、タグの先頭アドレスはアドレスメモリ３２のアドレス“０”からタグ番号順（タグＮｏ．０、タグＮｏ．１、…）に格納されるものとする。
【００６２】
コントローラ制御ＣＰＵ３１は、処理を必要としているタグＮｏ．をタグレジスタ３３にセットする。これにより、アドレスメモリアドレスライン３６にはタグＮｏ．が出力され、アドレスメモリデータライン３８にはタグの先頭アドレスが出力される。
【００６３】
次に、コントローラ制御ＣＰＵ３１は、実行処理するタグの中で、必要なデータの位置、すなわち、オフセットアドレス（先頭アドレスからのオフセット値）をタグメモリアドレスライン３９に出力する。
【００６４】
アドレスメモリデータライン３８に出力されたタグの先頭アドレスとタグメモリアドレスライン３９に出力されたオフセットアドレスが加算器３４で加算されて、その結果がタグメモリ６２のアドレスとしてタグメモリアドレスライン３７へ出力され、処理すべきタグの所定の情報へのアクセスができる。
【００６５】
実施の形態６．
図７は、本発明に係る監視制御システムの実施の形態４を示す構成図であり、コントローラの構成を示している。図において、図６と同一符号は同一部分または相当部分を示している。アラームアドレスメモリ４０には、エンジニアリングツールにおいてデータ構造を定義されたタグのアラーム格納位置を示す情報（先頭アドレスからのオフセット値）が格納されている。セレクタ４１は、アラームアドレスメモリ４０が出力するデータとコントローラＣＰＵ３１が出力するアドレスメモリデータライン３８を、同じくコントローラＣＰＵ３１が出力する選択信号４２の内容に従って、いずれかを選択して選択結果を加算器３４に対して出力するものである。
【００６６】
各タグのアラームがＨＭＩに対して警報を出力させるようにするために、全てのタグに関して頻繁にアクセスが生じる。従って、アラームに対するアクセス性能はシステム全体の性能に影響を与える。
【００６７】
上記実施の形態１及び２における監視制御システムでは、タグのデータ構造をユーザが設定できるようにしたため、各タグのアラームデータがどの位置にあるか（オフセット値）を固定的な演算方法で計算することができなくなり、タグの種類からタグのデータ構造の構成情報を引き出し、アクセスの度に複雑な計算をしなければならないという問題があった。
【００６８】
本実施の形態においては、タグのデータ構造の構成情報を有するエンジニアリングツールから各タグのアラームデータの位置（オフセット値）を抽出した結果（各タグのアラーム格納位置）をコントローラ１内のアラームアドレスメモリ４０に予め格納しておく。この時、タグのアラームデータの位置は、アラームアドレスメモリ４０のアドレス”０”からタグ番号順に格納されるものとする。
【００６９】
コントローラ制御ＣＰＵ３１は、アラーム情報以外にも必要なタグの情報へアクセスする。この場合、上記実施の形態３と同様に、処理すべきタグの所定の情報へアクセスする場合に、コントローラ制御ＣＰＵ３１は、セレクタ４１がタグメモリアドレスライン３９を選択するように選択信号４２を出力する。これによって、アドレスメモリデータライン３８に出力されたタグの先頭アドレスとタグメモリアドレスライン３９に出力されたオフセットアドレスが加算器３４で加算されて、その結果がタグメモリ６２のアドレスとしてタグメモリアドレスライン３７へ出力され、処理すべきタグの所定の情報へのアクセスができる。
【００７０】
アラームデータを確認したい場合には、コントローラ制御ＣＰＵ３１はセレクタ４１がアラームアドレスメモリ４０から出力されるデータを選択するように選択信号４２を出力する。この時、アラームアドレスメモリ４０のアドレスはタグレジスタ３３にセットされるタグＮｏ．が示されており、アラームアドレスメモリ４０のデータは、該当タグのアラーム格納位置が出力される。セレクタ４１で選択されたアラーム格納位置は、タグレジスタ３３にセットされたタグＮｏ．のアドレスメモリ３２から出力される先頭アドレスと加算器３４で加算され、タグメモリ６２のアドレスになる。これにより、タグメモリ６２内にある、任意のタグＮｏ．のアラーム情報へのアクセスが容易にできるようになる。
【００７１】
実施の形態７．
図８は、本発明に係る監視制御システムの実施の形態７を示す構成図であり、コントローラの構成を示している。図において、図６と同一符号は同一部分または相当部分を示している。本実施の形態では、タグカウンタ５０とセレクタ５２を具備する。タグカウンタ５０の出力は”０”からスタートし、コントローラ制御ＣＰＵ３１が出力するタグカウントアップコマンド５１の指示に従って、現在の出力値がカウントアップされる。セレクタ５２は、タグカウンタ５０の出力値とタグレジスタ３３の出力値を選択する機能を持つ。なお、セレクタ５２の選択信号４２はセレクタ４１の選択信号４２と同一であり、アラーム情報以外の情報へのアクセス時には、セレクタ４１はタグメモリアドレスライン３９を選択し、セレクタ５２はタグレジスタ３３の出力を選択する。
【００７２】
各タグのアラーム情報がＨＭＩに対して警報を出力させるようにするため、全てのタグのアラーム情報を頻繁にチェックする。本実施の形態は全アラーム情報のチェックを容易（高速化）する手段を提供するものである。
【００７３】
アドレスメモリ３２、アラームアドレスメモリ４０へのデータ格納については上記実施の形態４に示したアクセスに従う。
【００７４】
アラームデータを確認したい場合、コントローラ制御ＣＰＵ３１は、セレクタ４１がアラームアドレスメモリ４０から出力されるデータを選択し、セレクタ５２がタグカウンタ５０の出力を選択するように選択信号４２を出力する。この時、タグカウンタ５０の出力は“０”を示しているので、タグの先頭アドレス並びにアラーム格納位置はいずれもタグＮｏ．０の情報を出力することになる。従って、タグメモリ６２からはタグＮｏ．０のアラーム情報が読み込める。この後、コントローラ制御ＣＵＰ３１は、タグカウンタカウントアップコマンド５１を出力する。タグカウンタカウントアップコマンド５１の出力によって、タグカウンタ５０の出力はカウントアップされて“１”になり、タグメモリ６２からはタグＮｏ．１のアラーム情報が読み込める。
【００７５】
このように、タグカウンタカウントアップコマンド５１、タグカウンタ５０を含むタグカウンタ機構によって、タグＮｏ．０から順に全てタグのアラーム情報を読み込むことができ、タグレジスタ３３へタグＮｏ．をセットすることなく全てのアラーム情報を獲得することができる。
【００７６】
なお、本実施の形態では、タグカウンタカウントアップコマンド５１をコントローラ制御ＣＰＵ３１から出力するようにしたが、タグメモリ６２からのデータ読み込み完了で自動的にカウントアップするようなＨ／Ｗとしてもよく、この場合、コントローラ制御ＣＰＵ３１から明示的にカウントアップ指示を出す必要がなくなる。
【００７７】
実施の形態８．
図９は、本発明に係る監視制御システムの実施の形態８を示す構成図であり、コントローラの構成を示している。図において、図６と同一符号は同一部分または相当部分を示している。アドレスメモリ３２の中にデータの１ビットを使用したタグ更新許可ビット６０が格納され、タグ更新許可ビット６０の出力はＡＮＤ素子６１に入力される。ＡＮＤ素子６１の他方の入力は、コントローラ制御ＣＰＵ３１によって出力される、タグメモリ書き込みコマンド６２である。ＡＮＤ素子６１でとった論理積は、タグメモリ６２へのメモリ書き込みコマンド６３となる。
【００７８】
一般の監視制御システムでは、各タグのデータはユーザが作成するアプリケーションプログラムにしたがって、コントローラ制御ＣＰＵ３１により更新されていく。一方、センサの故障等によって監視制御システムへの入力データに一部異常が生じた場合に、異常データによる制御処理の実行を防ぐために、特定のタグデータを更新させない機能を持つ。以下、この機能を計測休止機能と称す。一般の監視制御システムでは、計測休止機能を実現するために、計測休止指示を受けたタグＮｏ．をコントローラ制御ＣＰＵ３１が常に認識しておき、タグメモリ６２内のデータ更新を実施しないように、コントローラ制御ＣＰＵ３１が管理する機構を持つが、本実施の形態においてはコントローラ制御ＣＰＵ３１が特定のタグデータの更新可否を意識しないで処理できる手段を実現する。
【００７９】
通常のタグの情報にアクセスする方法については、上記実施の形態３の方法に従う。この時、アドレスメモリ３２内の全てのタグ更新許可ビット６０は、“１”が格納されており、全てのタグが“更新可能”であることを示している。センサの故障等により計測休止機能を特定タグに適用しなければならない場合、エンジニアリングツールまたはＨＭＩはユーザの指示により、計測休止機能を適用したいタグＮｏ．のタグ更新許可ビットを“０”にする。タグ更新許可ビットを“０”にすることによって、ＡＮＤ素子６１の出力は、タグメモリ書き込みコマンド６２の状態に関わらず常に無意になるので、該当する特定タグへのデータ更新（書き込み）が実施されなくなる。
【００８０】
以上のように、本実施の形態によれば、コントローラ制御ＣＰＵ３１は特定タグのデータ更新の可否を認識することなく処理することができるので、処理が容易になるとともに、高速化が図れる。
【００８１】
【発明の効果】
本発明に係る監視制御システムによれば、監視制御対象の監視を画面表示によって行うマンマシンインターフェイス（ＨＭＩ）、
上記監視制御対象の制御データを格納するタグメモリを有し、上記制御データの入出力を行うコントローラ、
各種命令の制御アルゴリズムをプログラミングし、上記各種命令に対応するタグ（監視・制御を実行するためのデータ構造）の情報を生成し、該生成したタグの情報をネットワークを介して上記コントローラにダウンロードするコントローラエンジニアリングツール及び上記画面表示のデータを上記ネットワークを介して上記ＨＭＩにダウンロードするＨＭＩエンジニアリングツールを含むエンジニアリングツールを備え、
上記コントローラエンジニアリングツールは、上記タグのデータ構造にユーザが定義する機構を設けると同時に、定義されたデータ構造を再配置して最適化したデータ構造体を生成し、
上記ＨＭＩエンジニアリングツールは、上記最適化したデータ構造体から上記画面表示に必要な情報だけを検出する機能を有するコンパイラを介して上記画面表示のデータを生成するものであるので、システムを再構築するに当り、廉価に再構築することができるとともに、画面表示を高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る監視制御システムの実施の形態１を示す構成図である。
【図２】ユーザによるタグのデータ構造の定義の例を示す図である。
【図３】本発明に係る監視制御システムの実施の形態２を示す構成図である。
【図４】本発明に係る監視制御システムの実施の形態３を示す構成図である。
【図５】本発明に係る監視制御システムの実施の形態４を示す構成図である。
【図６】本発明に係る監視制御システムの実施の形態５を示す構成図である。
【図７】本発明に係る監視制御システムの実施の形態６を示す構成図である。
【図８】本発明に係る監視制御システムの実施の形態７を示す構成図である。
【図９】本発明に係る監視制御システムの実施の形態８を示す構成図である。
【符号の説明】
１，６コントローラ、２ＨＭＩ、３エンジニアリングツール、
４メンテナンスネットワーク、５タグデータ構造情報、
１１，７７コントローラ制御Ｓ／Ｗ、１２，３０，７８タグメモリ、
２１ＨＭＩ制御Ｓ／Ｗ、３１コントローラ制御ＣＰＵ、
３２アドレスメモリ、３３タグレジスタ、３４加算器、
３５データライン、３６アドレスメモリアドレスライン、
３７タグメモリアドレスライン、３８アドレスメモリデータライン、
３９タグメモリアドレスライン、４０アラームアドレスメモリ、
４１，５２セレクタ、４２選択信号、５０タグカウンタ、
５１タグカウントアップコマンド、６０タグ更新許可ビット、
６１ＡＮＤ素子、６２タグメモリ書き込みコマンド、
６３メモリ書き込みコマンド、６５モニタ用命令、
６６ＰＩＤ制御用命令、６７従来のタグデータ構造体、
６８再配置されたモニター用のタグデータ構造体、
６９，７５，７６再配置されたＰＩＤ制御用のタグデータ構造体、
７０コントローラデータ生成コンパイラ、
７１ａ，７１２，７１３ＨＭＩエンジニアリングツール、
７１ｂコントローラエンジニアリングツール、
７２，７２１，７２２，７２３ＨＭＩデータ生成コンパイラ、
７３，７３２プラント画面データ、
７５コントローラ毎のタグデータ構造情報、７３１計装画面表示データ、
７３３システム監視画面データ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a monitoring and control system that enables a low-cost and simple system construction.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of instrumentation control of a plant control system, easiness of engineering in monitoring and control has been realized by abstracting standard instrumentation functions using a data structure called a tag. (For example, see Non-Patent Document 1)
[0003]
The structure of the standard instrumentation function using tags includes a controller, an HMI (Human Machine Interface) which is a man-machine interface, and an engineering tool for engineering the controller and the HMI. The controller, the HMI and the engineering tool are connected by a maintenance network. Have been.
[0004]
The HMI includes HMI control software (S / W) and an HMI tag memory.
[0005]
The controller includes a controller control S / W and a controller tag memory.
[0006]
The engineering tool creates a control loop group, and each of the control loop groups is a control algorithm for executing various instructions such as a monitor instruction and a PID (Proportional Internal and Differential Control) instruction. There is a group of tag data structures corresponding to each instruction indicated by the control loop group.
[0007]
In the above configuration, the user creates a control loop group using an engineering tool to perform instrumentation control of a control target. The control loop group generally has an input value (PV value) from the control target, an output value (MV value) to the control target, and a set value (SV value) to the control target, and further includes a PV value and an MV value. , SV values.
[0008]
In the operation part of the control loop group, the operation method can be selected from a plurality of types of standard operation methods, and parameters for adjusting the operation method can be entered. Further, depending on the calculation used in the control loop group, there is a case where only the PV value, the MV value and the SV value are partially used. A data structure group in which a data structure called a tag is defined corresponding to each instruction in the control loop group is created, and a fixed-length memory in the data structure is corresponding to each instruction in the control loop group. Is occupied.
[0009]
The group of data structures is downloaded to the HMI and the controller via the maintenance network, and the HMI control S / W and the controller control S / W each understand the data structure of the tag memory. By downloading the data via the maintenance network so that the data structure of the HMI tag memory and the data structure of the controller tag memory are always equivalent, the data on the control loop group can be shared between the HMI and the controller. .
[0010]
By this sharing, the output value and input value of the control in the controller are reflected on the HMI, and the user can monitor the control state. Also, by inputting a set value from the HMI, control instruction data can be notified to the controller.
[0011]
In the tag data structure, the storage locations of the PV value, the MV value, and the SV value are the same for each operation, and the controller and the HMI can store the necessary values without being aware of the storage position in the data structure to be used. Can be used appropriately.
[0012]
[Non-patent document 1]
Akio Nishimoto and four others, "Information Control Basic System-Supervisory Control Man-Machine for Large-Scale Plant", Mitsubishi Electric Technical Report, Mitsubishi Electric Corporation, Vol. 69, no. 8, 1995, p. 24-29
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional monitoring and control system is configured as described above, the number of control loops that can be controlled by the controller is fixedly determined by the capacities of the tag memories of the controller and the HMI. For this reason, when it is desired to add another control loop, if the number of control loops exceeds the upper limit of the capacity of the tag memory, it is necessary to add another controller and an HMI, and there is a problem that the cost becomes high.
[0014]
In addition, since the tag structure that can be used by the user can be used only for predetermined instructions, if there is no appropriate tag structure for the purpose of the user, the design of the monitoring control system itself needs to be changed, There was a problem that it took time to construct the system.
[0015]
The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and has a structure in which the format of a tag data structure can be appropriately set for each operation, and a combination of the data structure and the operation is defined by a user. By providing such a configuration, it is possible to provide a monitoring and control system that can effectively use a controller and a tag memory in an HMI to inexpensively and easily construct a system for various monitoring and control targets. Aim.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
A monitoring and control system according to the present invention includes a man-machine interface (HMI) that monitors a monitoring and control target by screen display;
A controller having a tag memory for storing the control data of the monitoring control target and performing input / output of the control data;
Programming a control algorithm for various instructions, generating information on a tag (a data structure for executing monitoring and control) corresponding to the various instructions, and downloading the generated information on the tag to the controller via a network. An engineering tool including a controller engineering tool and an HMI engineering tool for downloading the screen display data to the HMI via the network;
The controller engineering tool provides a user-defined mechanism in the data structure of the tag, and generates an optimized data structure by rearranging the defined data structure,
The HMI engineering tool generates the screen display data via a compiler having a function of detecting only information necessary for the screen display from the optimized data structure.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram showing Embodiment 1 of the monitoring control system according to the present invention. As shown in FIG. 1, a monitoring control system according to the present embodiment includes a controller 1 for inputting and outputting instrumentation control data of a monitoring control target such as a plant, and a man-machine monitoring the status of the monitoring control target such as a plant. An HMI 2 as an interface, a controller 1 and an engineering tool 3 for engineering the HMI 2 are provided.
[0018]
The controller 1 and the HMI 2 are connected to the engineering tool 3 via a network (maintenance network) 4.
[0019]
In the controller engineering tool 71b of the engineering tool 3, a program in which a control algorithm is programmed is created, and a monitor instruction 65 and a PID control instruction 66 are present in the program. And a PID control tag data structure 69 related to the PID control instruction 66.
[0020]
In the conventional engineering tool, the tag data structure for the monitor instruction is fixed in accordance with the data structure of the PID control instruction. Therefore, unnecessary data or empty space is mixed and a wasteful data structure 67 is included. However, in the controller engineering tool 71b according to the present invention, for example, as shown in FIG. 1, the conventional data structure 67 having 96 words is replaced by a rearranged tag data structure 68. Thus, the number of words can be reduced to 48 words.
[0021]
The engineering tool 3 has an HMI engineering tool 71a for creating a plant screen, an HMI data generation compiler 72, and plant monitoring screen display data 73. The HMI data generation compiler 72 uses the tag data structure information 5 to display the plant monitoring screen. The physical address of the data of the controller 1 referred to by the data 73 is searched, and the searched physical address is embedded in the plant monitoring screen display data 73.
[0022]
The HMI 2 includes an HMI control S / W 21 and plant monitoring screen display data 73 referred to by the HMI control S / W 21.
[0023]
The controller 1 includes a controller control S / W11 and a controller tag memory 30 referred to by the controller control S / W11.
[0024]
In the above configuration, the user programs the control algorithm of the monitor instruction 65 and the PID control instruction 66 using the controller engineering tool 71b in order to perform instrumentation control of the monitoring control target.
[0025]
The controller engineering tool 71b of the engineering tool 3 according to the present invention has a function of enabling a user to define a tag data structure corresponding to various instructions and, at the same time, reallocation of data as described above. Required data can be structured within a minimum data capacity.
[0026]
In addition, the controller engineering tool 71b of the engineering tool 3 allows the user to define the tag data structure for various instructions, so that it is possible to define an operation method suitable for the purpose of the user. For example, as shown in FIG. 2, it is possible to create a new tag data structure for a compound instruction as a compound instruction of a plurality of instructions.
[0027]
The controller engineering tool 71b of the engineering tool 3 includes a tag data structure 68 for monitoring and a tag data structure 69 for PID control composed of an arbitrary number of words, and management information of all tags (for example, the data structure of the data structure). The number and the type used are downloaded to the controller 1 via the maintenance network 4.
[0028]
The controller control S / W 11 on the controller 1 can understand the structure of the tag memory 30 of the controller 1 from the downloaded tag data structure 68 for monitor and the tag data structure 69 for PID control.
[0029]
Further, the HMI data generation compiler 72 of the engineering tool 3 detects only information necessary for display from the tag data structure information 5 in advance, and refers to the detected information for monitoring control including only a physical address. The plant screen data 73 is generated, and the obtained plant screen data 73 is downloaded to the HMI via the maintenance network 21.
[0030]
As described above, since only the information necessary for screen display is included in the tag data structure information 5 as the HMI screen display data 73, the screen display of the tag data structure information 5 during the HMI monitoring control S / W control is performed. Therefore, it is not necessary to search for information necessary for the screen, and the screen can be displayed at high speed.
[0031]
In the first embodiment, the structure of the tag data structure defined by the user is rearranged so as not to waste. Therefore, the data of the tag memory 30 on the controller 1 and the plant screen data 73 on the HMI 2 are used. The capacity can be used efficiently, the number of tags that can be handled can be increased, and when reconfiguring the system, it is not necessary to add the controller 1 and the HMI 2 and the cost can be reduced. In addition, the HMI data generation compiler 72 detects only information necessary for screen display from the tag data structure information 5 in advance, and refers to the detected information to display the plant information on the plant screen 73 for monitoring and controlling the HMI. Since screen data is used, the speed of screen display can be increased.
[0032]
Further, since the structure of the tag data structure for various commands can be defined by the user, customization according to each monitoring / control target is possible, and an optimal system can be easily constructed.
[0033]
In the present embodiment, the content of each item constituting the tag data structures 68 and 69 is determined in advance, and the rearrangement is performed within the predetermined range.
[0034]
Embodiment 2 FIG.
In the first embodiment, the content of each item constituting the tag data structure is determined in advance, and only the controller having a specific architecture can support the rearrangement in the determined range. , Power and steel, DCS (Distributed Control System) controller and general purpose PLC (Programmable Logic Controller) for machine control, etc. There is a problem that the combination of a fieldbus control device and a controller having functions cannot be easily applied.
[0035]
The second embodiment solves the above problem, and enables the present invention to be applied to a system in which controllers having different architectures are combined.
[0036]
FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the monitoring control system according to the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts. In the figure, a controller A6 is developed based on an architecture A, and a controller B1 is developed based on an architecture B different from the architecture A.
[0037]
The monitor and PID control tag data structures corresponding to the monitor instruction 65 as the control algorithm and the PID control instruction 66 as the control algorithm of the program created by the controller engineering tool 71b are described in Controller Engineering. The necessary data is structured within a minimum data capacity by the tool 71b. The structured tag data structure is structured by the controller data generation compiler 70 based on the tag structure data information 74 for each controller. A is generated as tag data structures 75 and 76 for PID control corresponding to the controller A6 having the controller A and the controller B1 having the architecture B, respectively. It is downloaded to the controller A6 and controller B1 with data structure.
[0038]
The controller controls S / W 77 and 11 on the controllers A6 and B1 understand the structures of the tag memories A78 and B12 of the controllers 6 and 1, respectively, by the downloaded monitor tag data structures 75 and 76. be able to.
[0039]
According to the present embodiment, the monitor instruction 65 and the PID control instruction 66 created by the engineering tool 3 and the tag data structure information 74 for the controllers A6 and B1 are input, and the controller A6 and the controller B1 are input. Has a controller data generation compiler 70 that outputs tag data structures 75 and 76 that are most suitable for the system. Therefore, even in a monitoring and control system including a set of controllers based on a plurality of architectures, the data in the tag memories A78 and B12 can be used. Capacity can be used efficiently.
[0040]
In addition, since only the information necessary for screen display in the tag data structure information 5 is used as the plant image data 73 for monitoring and controlling the HMI 2, the tag data necessary for displaying the screen during HMI monitoring control S / W control is provided. There is no need to search for the information of the structure information 5, and the screen can be displayed at high speed.
[0041]
In the present embodiment, a tag data structure is generated via the controller data generation compiler 70, and at the same time, a control program (combination of instructions) to be executed by each controller 6, 1 is generated to generate each controller 6, 1 Download to. The controller data generation compiler 70 recognizes where each tag is stored in the controller 6 or 1 in accordance with the architecture of the controller 6 or 1, and embeds the position for storing the execution result of the control program in the control program.
[0042]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a third embodiment of the monitoring and control system according to the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 3 indicate the same or corresponding parts.
[0043]
In the present embodiment, the HMI engineering tool 711 for creating an instrumentation screen for displaying a screen is used to display display screens of a plurality of instruments on one screen with an instrument builder for defining the display screen of each instrument. And an instrument display definition builder for determining the display layout.
[0044]
The instrumentation screen display data 731 for displaying the instrumentation screen by the HMI 2 includes instrument data that is a display definition for each instrument type (definition of display screen) and a plurality of display screens on one screen. It has one screen of instrument display data, which is a layout definition for performing. The instrumentation screen display data 731 refers to the tag data structure information 5 generated by the controller engineering tool 71b, and is displayed on the screen corresponding to the display screen of each instrument obtained through the HMI data generation compiler 721. The physical addresses of the controllers 6 and 1 necessary for the operation.
[0045]
Next, the operation will be described.
As in the second embodiment, in the program created by the controller engineering tool 71b, a monitor instruction 65 as a control algorithm, and a monitor and PID control tag corresponding to each of the PID control instructions as the control algorithm. The data structure is based on the tag structure data information 59 for each controller by the controller data generation compiler 70, and the PID control tag data structures 75 and 76 corresponding to the controller A6 having the architecture A and the controller B1 having the architecture B, respectively. The tag data structure for the monitor (not shown) is structured so that necessary data is structured within a minimum data capacity. The structured tag data structure and the tag data structures 75 and 76 for PID control are formed. Are each Via the Maintenance Manual network 4 are downloaded to the controller A6 and controller B1.
[0046]
The user defines the types of a plurality of instruments to be displayed on the display screen with the instrument builder, and defines the arrangement of the plurality of instruments with the instrument display definition builder. The HMI data generation compiler 721 detects only the information (physical address) necessary for the screen display from the tag data structure information 5 and, based on the detected information, the definition of the types of the plurality of instruments, and the definition of the arrangement of the plurality of instruments, Instrumentation screen display data 731 including a plurality of instruments is generated.
[0047]
According to the present embodiment, there is provided a controller data generation compiler 70 that inputs the tag structure data information 74 for each of the controllers A6 and B1 and outputs the optimum tag data structures 75 and 76 for the controllers A6 and B1, respectively. Therefore, even in a monitoring and control system including a set of controllers based on a plurality of architectures, the data capacity of the tag memory A78 and the tag memory B12 can be used efficiently.
[0048]
Since only the information necessary for screen display in the tag data structure information 5 is the instrumentation screen display data 731 for monitoring and controlling the HMI 2, it is necessary to display the data when controlling the HMI monitoring control S / W 21. There is no need to search for the information of the tag data structure information 5, and the screen can be displayed at high speed.
[0049]
In addition, since the instrument builder is provided, the type of the instrument can be arbitrarily changed in the display state of the instrument, for example, in the form of a symbol, a graph, etc. Become.
[0050]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the monitoring control system according to the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 3 indicate the same or corresponding parts.
[0051]
The present embodiment is for improving the efficiency of plant screen engineering, and stores a plurality of plant screen data (referred to as monitoring screen parts) that are blocked for each compounding instruction or for each instrument in the plant screen data 732. With the function, the HMI data generation compiler 722 can automatically change the physical address of the monitoring screen component by referring to the tag structures 75 and 76 output and generated by the controller data generation compiler 70. As a result, when a monitoring screen or control algorithm designed in the past is applied to monitoring control of a similar plant, plant screen data is automatically changed only by changing the controller 6 or 1. In addition, the relationship between the monitoring screen component and an instrument (referred to as a macro block component) that is monitored and controlled by the controllers 6 and 1 is linked so that mutually related data can be easily searched.
[0052]
In the present embodiment, similarly to the third embodiment, the HMI engineering tool 712 embeds and stores a plurality of monitoring screen components blocked for each compounding instruction or each instrument in the plant screen 732 including the physical address. Is done.
[0053]
Further, the screen data as the monitoring screen component which is made into a block of the plant screen 732 by the HMI engineering tool 712 is an instrument monitored and controlled by a control algorithm of the controller engineering tool 71b (referred to as a macro monitoring control block (composite instruction)). The supervisory control data corresponding to the macro supervisory control block is accumulated in the controllers 6 and 1.
[0054]
That is, the screen data as the monitoring screen component of the plant screen data 732 is linked to the monitoring control data including the control algorithm as the macro block component stored in the controller 6 corresponding to the monitoring screen component.
[0055]
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to verify whether or not the physical address of the monitoring screen component is correct. In addition, the monitoring screen component and an instrument (referred to as a macro block component) monitored and controlled by the controllers 6 and 1 can be verified. Since the relations can be linked and the mutually related data can be easily searched, it is easy to apply the monitoring screen and the control algorithm designed in the past to the monitoring and control of similar plants. Further, the engineering time can be reduced, and as a result, an inexpensive monitoring and control system can be realized.
[0056]
Embodiment 5 FIG.
In the monitoring and control systems according to the first and second embodiments, the data structure of one tag is not limited to a fixed number of words. Therefore, it is possible to determine where information required by each tag is stored in the tag memory. In order to obtain the address, that is, to obtain the address, there is a problem in that the tag configuration information is extracted from the type of the tag requiring the information, and a complicated operation must be performed in the controller every time.
[0057]
The fifth embodiment solves this problem, and enables the address of information required by each tag to be obtained without performing a complicated operation every time.
[0058]
FIG. 6 is a configuration diagram showing Embodiment 5 of the monitoring and control system according to the present invention, and shows the configuration of the controller 1. In the figure, a controller control CPU 31 for controlling the operation of the controller 1 outputs a tag memory address line 39 and a data line 35.
[0059]
The address memory 32 stores address information of the tag memory 62. The contents of the tag register 33 are set by the controller control CPU 31 and output to the address memory address line 36. The address memory address line 36 is connected to the address memory 32.
[0060]
The adder 34 calculates the tag memory address information output from the address memory 32 to the address memory data line 38 and the offset address (offset value from the head address) output from the controller control CPU 31 to the tag memory address line 39. The result of the addition is output to the tag memory address line 37.
[0061]
In the present embodiment, an operation is performed by an engineering tool having configuration information on the data structure of a tag, and the result (the head address of each tag) is stored in the address memory 32 in the controller 1 in advance. At this time, the head addresses of the tags are stored in the order of tag numbers (tag No. 0, tag No. 1,...) From address “0” in the address memory 32.
[0062]
The controller control CPU 31 determines the tag No. requiring processing. Is set in the tag register 33. As a result, the tag number is displayed on the address memory address line 36. Is output, and the head address of the tag is output to the address memory data line 38.
[0063]
Next, the controller control CPU 31 outputs a required data position, that is, an offset address (an offset value from the head address) in the tag to be processed to the tag memory address line 39.
[0064]
The adder 34 adds the head address of the tag output to the address memory data line 38 and the offset address output to the tag memory address line 39, and outputs the result to the tag memory address line 37 as the address of the tag memory 62. This allows access to the predetermined information of the tag to be processed.
[0065]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 7 is a configuration diagram showing Embodiment 4 of the monitoring and control system according to the present invention, and shows a configuration of a controller. 6, the same reference numerals as those in FIG. 6 indicate the same or corresponding parts. The alarm address memory 40 stores information (offset value from the head address) indicating the alarm storage position of the tag whose data structure is defined in the engineering tool. The selector 41 selects one of the data output from the alarm address memory 40 and the address memory data line 38 output from the controller CPU 31 in accordance with the content of the selection signal 42 output from the controller CPU 31 and adds the selected result to the adder 34. Is output.
[0066]
Frequent access occurs for all tags so that the alarm for each tag causes the HMI to output an alarm. Therefore, the access performance to the alarm affects the performance of the entire system.
[0067]
In the monitoring and control systems according to the first and second embodiments, since the data structure of the tag can be set by the user, the position (offset value) of the alarm data of each tag is calculated by a fixed calculation method. There is a problem that the configuration information of the data structure of the tag must be derived from the type of the tag, and a complicated calculation must be performed for each access.
[0068]
In the present embodiment, the result of extracting the position (offset value) of the alarm data of each tag from the engineering tool having the configuration information of the data structure of the tag is stored in the alarm address memory in the controller 1 (the alarm storage position of each tag). 40 is stored in advance. At this time, it is assumed that the position of the tag alarm data is stored in the order of tag number from the address “0” of the alarm address memory 40.
[0069]
The controller control CPU 31 accesses necessary tag information in addition to the alarm information. In this case, similarly to the third embodiment, when accessing predetermined information of a tag to be processed, the controller control CPU 31 outputs a selection signal 42 so that the selector 41 selects the tag memory address line 39. . As a result, the start address of the tag output to the address memory data line 38 and the offset address output to the tag memory address line 39 are added by the adder 34, and the result is added to the tag memory address line as the address of the tag memory 62. 37 to allow access to the predetermined information of the tag to be processed.
[0070]
When confirming the alarm data, the controller control CPU 31 outputs a selection signal 42 so that the selector 41 selects the data output from the alarm address memory 40. At this time, the address of the alarm address memory 40 is the tag No. set in the tag register 33. Are displayed, and the alarm storage position of the corresponding tag is output as the data of the alarm address memory 40. The alarm storage position selected by the selector 41 is the tag No. set in the tag register 33. Of the tag memory 62 is added to the head address output from the address memory 32 of the tag memory 62 by the adder 34. Thereby, any tag No. in the tag memory 62 can be set. Can easily access alarm information.
[0071]
Embodiment 7 FIG.
FIG. 8 is a configuration diagram showing Embodiment 7 of the monitoring control system according to the present invention, and shows a configuration of a controller. 6, the same reference numerals as those in FIG. 6 indicate the same or corresponding parts. In the present embodiment, a tag counter 50 and a selector 52 are provided. The output of the tag counter 50 starts from “0”, and the current output value is counted up according to the instruction of the tag count-up command 51 output by the controller control CPU 31. The selector 52 has a function of selecting the output value of the tag counter 50 and the output value of the tag register 33. The selection signal 42 of the selector 52 is the same as the selection signal 42 of the selector 41. When accessing information other than the alarm information, the selector 41 selects the tag memory address line 39, and the selector 52 outputs the output of the tag register 33. Select
[0072]
In order for the alarm information of each tag to output an alarm to the HMI, the alarm information of all tags is frequently checked. The present embodiment provides means for facilitating (speeding up) the checking of all alarm information.
[0073]
The data storage in the address memory 32 and the alarm address memory 40 follows the access described in the fourth embodiment.
[0074]
When confirming the alarm data, the controller control CPU 31 outputs a selection signal 42 so that the selector 41 selects the data output from the alarm address memory 40 and the selector 52 selects the output of the tag counter 50. At this time, since the output of the tag counter 50 indicates “0”, the tag start address and the alarm storage position are both the tag No. 0 information will be output. Therefore, the tag No. is read from the tag memory 62. 0 alarm information can be read. Thereafter, the controller control CUP 31 outputs a tag counter count-up command 51. In response to the output of the tag counter count-up command 51, the output of the tag counter 50 is counted up to "1". 1 alarm information can be read.
[0075]
As described above, the tag number is increased by the tag counter mechanism including the tag counter count-up command 51 and the tag counter 50. 0, the alarm information of all the tags can be read in order from the tag No. 0. All alarm information can be obtained without setting.
[0076]
In the present embodiment, the tag counter count-up command 51 is output from the controller control CPU 31. However, the H / W may be configured to automatically count up upon completion of reading data from the tag memory 62, In this case, it is not necessary to explicitly issue a count-up instruction from the controller control CPU 31.
[0077]
Embodiment 8 FIG.
FIG. 9 is a configuration diagram showing Embodiment 8 of the monitoring and control system according to the present invention, and shows a configuration of a controller. 6, the same reference numerals as those in FIG. 6 indicate the same or corresponding parts. A tag update permission bit 60 using one bit of data is stored in the address memory 32, and the output of the tag update permission bit 60 is input to the AND element 61. The other input of the AND element 61 is a tag memory write command 62 output by the controller control CPU 31. The logical product obtained by the AND element 61 becomes a memory write command 63 to the tag memory 62.
[0078]
In a general monitoring control system, the data of each tag is updated by the controller control CPU 31 according to an application program created by the user. On the other hand, when a part of the input data to the monitoring control system becomes abnormal due to a sensor failure or the like, a specific tag data is not updated in order to prevent execution of the control processing based on the abnormal data. Hereinafter, this function is referred to as a measurement suspension function. In a general monitoring and control system, in order to realize the measurement suspension function, the tag No. which receives the measurement suspension instruction is used. Is always recognized by the controller control CPU 31 and the controller control CPU 31 manages the data so that the data in the tag memory 62 is not updated. In the present embodiment, the controller control CPU 31 Implements a means that can process without being aware of whether or not it can be updated.
[0079]
The method of accessing the information of the normal tag follows the method of the third embodiment. At this time, "1" is stored in all the tag update permission bits 60 in the address memory 32, indicating that all tags are "updatable". If the measurement suspension function has to be applied to a specific tag due to a sensor failure or the like, the engineering tool or the HMI issues a tag No. to which the measurement suspension function is to be applied according to a user instruction. Is set to "0". By setting the tag update permission bit to “0”, the output of the AND element 61 is always insignificant irrespective of the state of the tag memory write command 62, so that the data is updated (written) to the corresponding specific tag. Disappears.
[0080]
As described above, according to the present embodiment, the controller control CPU 31 can perform the processing without recognizing whether or not the data of the specific tag can be updated, thereby facilitating the processing and increasing the speed.
[0081]
【The invention's effect】
According to the monitoring control system according to the present invention, a man-machine interface (HMI) for performing monitoring of a monitoring control target by screen display,
A controller having a tag memory for storing the control data of the monitoring control target and performing input / output of the control data;
Programming a control algorithm for various instructions, generating information on a tag (a data structure for executing monitoring and control) corresponding to the various instructions, and downloading the generated information on the tag to the controller via a network. An engineering tool including a controller engineering tool and an HMI engineering tool for downloading the screen display data to the HMI via the network;
The controller engineering tool provides a user-defined mechanism in the data structure of the tag, and generates an optimized data structure by rearranging the defined data structure,
Since the HMI engineering tool generates data of the screen display via a compiler having a function of detecting only information necessary for the screen display from the optimized data structure, the system is reconfigured. In this case, it is possible to reconstruct at low cost and to speed up the screen display.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a monitoring control system according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a definition of a tag data structure by a user.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the monitoring control system according to the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a third embodiment of the monitoring control system according to the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the monitoring control system according to the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the monitoring control system according to the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a sixth embodiment of the monitoring control system according to the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram showing a seventh embodiment of the monitoring control system according to the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a monitoring control system according to an eighth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,6 controller, 2 HMI, 3 engineering tools,
4 maintenance network, 5 tag data structure information,
11,77 controller control S / W, 12,30,78 tag memory,
21 HMI control S / W, 31 controller control CPU,
32 address memory, 33 tag register, 34 adder,
35 data lines, 36 address memory address lines,
37 tag memory address line, 38 address memory data line,
39 tag memory address line, 40 alarm address memory,
41, 52 selector, 42 selection signal, 50 tag counter,
51 tag count up command, 60 tag update enable bit,
61 AND element, 62 tag memory write command,
63 memory write command, 65 monitor instruction,
66 PID control instructions, 67 conventional tag data structure,
68 rearranged tag data structure for monitors,
69, 75, 76 rearranged tag data structures for PID control,
70 controller data generation compiler,
71a, 712, 713 HMI engineering tool,
71b Controller engineering tool,
72,721,722,723 HMI data generation compiler,
73,732 Plant screen data,
75 Tag data structure information for each controller, 731 Instrumentation screen display data,
733 System monitoring screen data.

Claims

A man-machine interface (HMI) that performs monitoring of the monitoring control target by screen display,
A controller having a tag memory for storing the control data of the monitoring control target and performing input / output of the control data;
Programming a control algorithm for various instructions, generating information on a tag (a data structure for executing monitoring and control) corresponding to the various instructions, and downloading the generated information on the tag to the controller via a network. An engineering tool including a controller engineering tool and an HMI engineering tool for downloading the screen display data to the HMI via the network;
The controller engineering tool provides a user-defined mechanism in the data structure of the tag, and generates an optimized data structure by rearranging the defined data structure,
The HMI engineering tool generates data of the screen display based on information detected by the compiler via a compiler having a function of detecting only information necessary for the screen display from the optimized data structure. And monitoring and control system.

The HMI engineering tool determines a display layout for displaying a combination of a plurality of display screens of the individual instruments on a single screen with an instrument builder that defines a display screen of the individual instruments to be monitored and controlled. An instrument display definition builder is provided to generate screen display data by combining the display screen data of the individual instruments by detecting information necessary for the screen display corresponding to the display screen of the individual instrument. The supervisory control system according to claim 1, wherein:

The HMI engineering tool includes an instrument builder that defines a display screen of each instrument to be monitored and controlled, and an instrument display that determines a display layout for displaying a plurality of display screens of the individual instruments in one screen. It has a definition builder, detects information necessary for the screen display from the data structure corresponding to the display screen of the individual instrument, and generates screen display data combining the display screen data of the individual instruments. Wherein the controller engineering tool generates tag information corresponding to the display screen data of the individual instrument, and links the generated tag information with the display screen data of the individual instrument. The supervisory control system according to claim 1, wherein

There are a plurality of the controllers having different architectures, and the controller engineering tool outputs a tag data structure adapted to each controller from the data structure information of the tag corresponding to each controller and various instructions. The supervisory control system according to claim 1, comprising:

An address memory for storing address information and an adder are provided inside the controller, and the start addresses of tags of various instructions stored in the tag memory are stored in the address memory from the controller engineering tool and executed. The head address of the tag to be processed is output from the address memory to the adder, and the offset from the head address of the required data in the tag is input to the adder, so that the adder adds the tag. 2. The supervisory control system according to claim 1, wherein an address of the required data is obtained.

Inside the controller, an alarm address memory for storing alarm information and a selector for selecting one of the alarm information and information other than the alarm information are arranged, and the tags of various instructions stored in the tag memory are arranged in the tag memory. The offset from the head address of a certain alarm is stored in the alarm address memory from the controller engineering tool, and when the alarm information is selected by the selector, the head address of the tag for executing the confirmation of the alarm information is read from the address memory. In addition to outputting the alarm information to the adder and outputting the alarm information of the tag executing the confirmation of the alarm information from the alarm address memory to the adder, the adder adds the alarm information to obtain the address of the alarm information. 6. The monitoring control according to claim 5, Stem.

7. The monitoring and control system according to claim 6, wherein a tag counter mechanism for sequentially selecting tags for executing confirmation of alarm information is arranged inside the controller.

A tag update permission bit for permitting a data update of a tag is provided in the address memory, and an AND element for calculating a logical product of a tag memory write command for instructing writing to the tag memory and an output of the tag update permission bit is provided inside the controller. 6. The monitoring and control system according to claim 5, wherein when it is desired to prohibit data update of a specific tag, the tag update permission bit of the specific tag is inadvertently set.