JP2004272403A - プロセス入出力装置及びこれを用いた監視制御システム - Google Patents
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Abstract
【課題】プロセス機器からの入力データ数が非常に多いシステムや、フィールドバス接続により入出力部が独立したモジュールとして分散配置されるようなシステムにおいても、全プロセス入力が高精度な状態変化順序情報を獲得できるプロセス入出力装置を得る。
【解決手段】プロセス機器31から入力されるプロセスデータの変化を検出する状変検出回路9を設け、この状変検出回路9によって検出された変化時のプロセスデータに、計時カウンタ15のカウント値をタイムスタンプ回路5によりタイムスタンプし、このタイムスタンプされた変化時のプロセスデータを通信メモリ4に蓄積して、通信回路3により一定周期毎に制御装置32に送信するようにし、計時カウンタ15をGPS14から一定時刻毎にパルス信号を出力してリセットするようにした。
【選択図】 図1
【解決手段】プロセス機器31から入力されるプロセスデータの変化を検出する状変検出回路9を設け、この状変検出回路9によって検出された変化時のプロセスデータに、計時カウンタ15のカウント値をタイムスタンプ回路5によりタイムスタンプし、このタイムスタンプされた変化時のプロセスデータを通信メモリ4に蓄積して、通信回路3により一定周期毎に制御装置32に送信するようにし、計時カウンタ15をGPS14から一定時刻毎にパルス信号を出力してリセットするようにした。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プロセス機器とこのプロセス機器を制御する制御装置との間に配置され、上記プロセス機器から入力されるプロセスデータを制御装置に送信するプロセス入出力装置及びこれを用いた監視制御システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
特許文献1に示された従来の監視制御装置においては、制御装置内の入出力回路が採取したデータ入力情報から状態変化を検出し、絶対時間を計算する時計部の時刻と併せて編集してメモリに格納し、表示端末装置などに表示する状変順序情報とする。これら一連の処理は、制御装置に搭載されたマイクロプロセッサで実施される。また、各制御装置間すなわち入力データ間の時刻同期を確保するため、ラジオ標準時を受信する機構を設け、同じく制御装置上のマイクロプロセッサで時刻補正を行い、全制御装置の時刻を同期させる機能を設けている。
【0003】
【特許文献1】
特開平5−244668号公報(第2〜3頁、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の監視制御装置では、入力データの状態変化検出並びに時刻との関連付け、時刻補正は、全て制御装置に搭載されているマイクロプロセッサによる処理にて実施されている。具体的には、データの入力操作を行う最初の過程で時刻を読み出し、続いて入力処理を実施、データの状変確認を実施して、読み出し時刻を編集してメモリへ格納するという方式にしていたため、入力するデータ量(接続されるプロセス機器の数)が多くなると、処理遅延により状変確認した実時刻とタイムスタンプとして使う時刻とのずれが大きくなるという問題点があった。
【0005】
制御装置の入出力部が個々のプロセス入出力装置として物理的に分散配置されるフィールドバス接続のシステムの場合は、フィールドバス経由でデータ入力することによる処理遅延のため、タイムスタンプ時刻とデータ入力時刻のずれは更に大きくなり、順序判定のためのタイムスタンプデータとしては使えない可能性があるなどの問題があった。
さらに、データ入力処理、状変検出処理、タイムスタンプ処理(状変データと時刻データを関連付けてメモリへ格納する処理)の全ての処理が、全入力数分終了しなければ、次の処理に入ることができず、プロセス入力数の多いシステムでは、きめ細かいタイムスタンプデータ(状変順序情報)の獲得が困難であるなどの問題点があった。
【0006】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、プロセス機器からの入力データ数が非常に多いシステムや、フィールドバス接続により入出力部が独立したモジュールとして分散配置されるようなシステムにおいても、全プロセス入力が高精度な状態変化順序情報を獲得できるプロセス入出力装置を得ることを第一の目的とする。
また、このようなプロセス入出力装置を用いた監視制御システムを得ることを第二の目的にしている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わるプロセス入出力装置においては、プロセス機器からプロセスデータが入力されるように配置され、プロセス機器を制御する制御装置に接続されたプロセス入出力装置において、プロセス機器から入力されるプロセスデータの変化を検出する状変検出回路、クロックに基づきカウントする計時カウンタ、状変検出回路によって検出された変化時のプロセスデータに計時カウンタのカウント値を関連付けるタイムスタンプ回路、及びタイムスタンプ回路によってカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを制御装置に送信する通信回路を備えたものである。
また、この発明に係わる監視制御システムにおいては、プロセス入出力装置が接続され、このプロセス入出力装置によって送信されるカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを受信してカウント値を絶対時刻に変換する制御装置、及びこの制御装置とネットワークを介して接続され、制御装置の受信した変化時のプロセスデータを絶対時刻と共に表示する表示端末装置を備えたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
図1において、プロセス入出力装置1は、後述する(図2参照)各プロセス機器からのデータをフィールドバス2経由で、後述する制御装置に送ること、さらに、制御装置からの制御データをプロセス機器に出力することを主たる機能とする。但し、実施の形態1におけるプロセス入出力装置1は、データを入力する装置であること、入力データが変化したことを検出すると同時にその時刻をスタンプする(関連付ける)機能をもつ装置であることを前提に説明するので、データ出力機能など他のものについては説明しない。
【0009】
次にプロセス入出力装置1の構成について説明する。
通信回路3は、フィールドバス2を制御して制御装置との間でデータ送受信を実施する。通信メモリ4は、制御装置へ送信するデータを格納する。この通信メモリ4は、FIFO(ファーストイン ファーストアウト)メモリなどで構成されるものであり、タイムスタンプ制御回路7から出力される通信メモリライト信号18にて書き込まれ、通信回路3が出力する通信メモリリード信号17で読み出される。通信回路3は、一定周期毎に通信メモリ4に格納されているデータを制御装置に送信する。
タイムスタンプ回路5は、計時カウンタ15の計時データとプロセス入力データ24を合成して1データとする合成回路6、タイムスタンプ制御回路7からなるH/W群である。プロセス入力回路8は、プロセス機器からのデータを入力する回路である。外部から入力されたデータは、入力制御回路11からの入力確定信号25によりホールドされ、プロセス入力データ24として出力される。
【0010】
状変検出回路9は、プロセス入力データ24が前回入力値と比べて変化があるかどうかを検出する回路である。この状変検出回路9は、前回のプロセス入力データ入力24の値を格納する前回値レジスタ12と、この前回値レジスタ12に格納されている前回値データ23とプロセス入力データ24とを比較する比較器10、及びプロセスデータの入力処理と状態変化検出処理を制御する入力制御回路11からなるH/W群である。計時クロック生成回路13は、発振器16が生成するクロックを元に、計時カウントの基準パルス20を生成する回路である。基準パルス20の周期すなわち計時カウンタの最小単位は、システムで固有の値に決定される。これは、一般的には、0.1ミリ秒〜1秒周期である。GPS14は、衛星からの電波をキャッチし、一定時刻(所定時刻、例えば毎正時)に達するとカウンタリセット信号19を出力する機能を持つものとする。計時カウンタ15は、計時クロック生成回路13が出力する基準パルス20でカウントアップされるカウンタである。本カウンタ値がタイムスタンプの相対時刻として制御装置32に送出される。
【0011】
次に、図2について説明する。
図2は、この発明の実施の形態1による監視制御システムの構成を示す図である。
図2において、プロセス機器31は、センサなどであり、個々にプロセス入出力装置1に直接接続される。制御装置32は、プロセス機器31からのデータをプロセス入出力装置1経由で収集し、プロセス計算を実施してプロセス機器31に出力して、プラントの機械を最適な動作となるよう制御する装置である。実施の形態1では、制御装置32にてプロセス入出力装置1からの状変順序情報を編集し、同タイムスタンプの相対時刻を絶対時刻に変換すると同時に、表示端末装置34に送出する機能も兼ね備える。同データは、状態変化情報として絶対時間付きで表示端末装置34上の画面に表示される。また、制御装置32には、プロセス入出力装置1上に実装したGPS14と同一のものが実装されており、プロセス入出力装置1と同じく、例えば毎正時に制御装置32が有する時計(絶対時間)を補正する機能を持っているものとする。
【0012】
次に、実施の形態1によるプロセス入出力装置の動作を説明する。
計時クロック生成回路13は、発振器16の発生クロックを基準に一定周期(これがプロセス機器31からのデータ入力サンプリング周期となる)毎に基準パルス20を出力する。この信号は、計時カウンタ15のカウント値に1を加えるのと同時に、入力制御回路11に入力される。入力制御回路11は、同入力により入力確定信号25を出力する。入力確定信号25を受けたプロセス入力回路8は、その時点でのプロセス機器31からの入力データをホールドして、プロセス入力データ24に出力する。比較器10は、プロセス入力データ24と前回値レジスタ12が出力する前回値データ23を比較する。この比較結果が等しければ、状態に変化ないと判断されるので、タイムスタンプ制御回路7は何も処理しない。前回値レジスタ12の内容をプロセス入力データ24に書き換えた後に、次の基準パルス20発生までプロセス入出力装置1の処理は、停止される。
【0013】
一方、比較結果が異なる場合は、プロセス機器31からのデータに変化が発生したと認識される。比較器10から比較結果が異なる意の比較信号21を受けたタイムスタンプ制御回路7は、計時カウンタ15のカウント値とプロセス入力データ24を合成回路6で合成したデータを通信メモリ4に書き込むための通信メモリライト信号18を発生させる。これにより、プロセス機器31の変化情報とその相対時間が通信メモリ4に格納されることとなる。
プロセス入出力装置1は、基準パルス20の周期(サンプリング周期)毎に以上の動作を実施することにより、通信メモリ4内にプロセス機器31の状変情報がタイムスタンプ付きで格納されていくことになる。
制御装置32は、フィールドバス2を経由して自身に接続されている全プロセス入出力装置1の通信メモリ4の情報を一定周期(サンプリング周期より長い)で読み込む。これにより、全てのプロセス入出力装置1が採取したプロセス機器31の状態変化情報並びにその発生時刻(相対時間)を入手できる。制御装置32は、自己が持つ時計を使って、プロセス入出力装置1からの相対時間情報を絶対時間に変換する。
【0014】
次に、時刻同期機能動作について説明する。
この機能は、プロセス入出力装置1の計時カウンタ15並びに計時クロック生成回路13の計時基準となる発振器16の発振周波数がわずかながら個体差を持っているため、年月単位など長い時間を連続で計時することを考えた場合に、個々の時刻に大きな誤差を発生させるため、全ての計時回路を一定時間間隔にて同期化(時刻補正)するものである。これにより、発信器の個体差が大きく影響することなく、全ての装置の時間がほぼ同一であると考えることが可能となる。
全てのプロセス入出力装置1と制御装置32には、衛星からの電波で時刻合わせを実施するGPS14を搭載する。このGPS14は、例えば正時などの一定時刻になると時刻を合わせるためのパルス信号を出力する。プロセス入出力装置1では、前記パルスをカウンタリセット信号19として使う。このカウンタリセット信号19のパルスを受けた計時カウンタ15並びに計時クロック生成回路13は、各々のカウント値を“0”にリセットする。本機構を全てのプロセス入出力装置1に搭載することにより、これらの時刻をほぼ完全に一致させることが可能になる。
【0015】
一方、制御装置32については、プロセス入出力装置1で採用したGPS14を同じく搭載し、例えば正時などに発生するパルスにて自身の時計を合わせる。例えば、毎正時にパルス発生するとした場合、時計時刻を正時に合わせる(分以下を“0”にする)。これにより、制御装置32の絶対時刻もプロセス入出力装置1の時刻と同期がとれる。
また、プロセス入出力装置1からのタイムスタンプ情報は相対時刻であり、制御装置32で絶対時刻に変換しなければならない。前述の通り、各プロセス入出力装置1の時刻(計時カウンタ15が出力する値)の時刻は、GPS14により正時などの一定間隔で同期化される。また、プロセス入出力装置1の相対時刻は、基準パルス20の発生周期(サンプリング周期)であり、一意に決まる。例えばGPS14による時刻同期が毎正時実施されるとすると、プロセス入出力装置1から獲得した相対時刻は、正時から基準パルス20発生周期とカウント値(相対時刻)を積算した時間だけ経過していることになり、計算にて絶対時刻を求めることが可能となる。
【0016】
実施の形態1によれば、上記のような構成及び回路とすることにより、全てのプロセス入出力装置1は、制御装置32に接続されている形態に全く関与せず、GPS14で同期させる方式とすると共に、統一された基準時間単位でプロセス機器31の入力の状変検出、タイムスタンプ実施をする構成としたので、各プロセス入出力装置1間の時間誤差をほとんど無くすことができる。
また、状変検出機能とタイムスタンプ機能を簡易化して、プロセス入出力装置1のH/Wとして実装したため、データ入力の基準間隔(サンプリング周期)を極限まで短くでき、精度の良い事象順序解析が可能である。
また、サンプリング周期は、制御装置32がプロセス入出力装置1からデータを収集する時間に関与しないので、フィールドバスを使用してプロセス入出力装置1を分散配置するようなシステムでも影響がなく適用できる。
【0017】
実施の形態2.
図3は、この発明の実施の形態2によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
図3において、1〜13、15〜25は図1におけるものと同一のものである。時刻同期信号入力回路41は、制御装置32で生成される時刻同期信号42を受けて、カウンタリセット信号19を生成する。
図4は、この発明の実施の形態2による監視制御システムの構成を示す図である。
図4において、1、2、31〜34は図2におけるものと同一のものである。キャビネット43は、ノイズなどから機器を守るために板金で作られたキュービクルである。キャビネット43内に制御装置32やプロセス入出力装置1が収められる。
【0018】
例えば、図4に示すような制御装置32とそれに接続されるプロセス入出力装置1が、全て同一キャビネット43に収まるような比較的小規模なシステムの場合、制御装置32は、自らに搭載されているGPS14が生成する同期パルスを時刻同期信号43経由でキャビネット43内の全てのプロセス入出力装置1に出力できるようにする。各プロセス入出力装置1上の時刻同期信号入力回路41は、この入力を受けて、実施の形態1で説明したGPS14の代わりに、カウンタリセット信号19を生成する。これにより、実施の形態1と同様の効果が得られる。
【0019】
実施の形態2によれば、上記のような構成及び回路とすることにより、システム内に多数採用されるプロセス入出力装置1に比較的高価なGPS14を搭載しなくても、実施の形態1と同一効果が得られるため、性能精度はそのままで、安価なシステムにも適用できる効果がある。
【0020】
実施の形態3.
図5は、この発明の実施の形態3による監視制御システムの構成を示す図である。
図5において、1、2、31〜34、43は図4におけるものと同一のものである。
図5の構成では、1つの制御装置32に接続されるプロセス入出力装置1が複数のキャビネット43、44にまたがって実装されており、さらにキャビネット間の距離が大きい場合である。
【0021】
一般的にフィールドバス2に関しては、バス仕様にて長距離でも配線できるよう設計されているが、制御装置32が出力する時刻同期信号42は、長距離配線することは容易ではない。この問題を解決するため、キャビネット43には、制御装置32にGPS14(第一のGPS)を設置し、距離の離れたキャビネット44側には、同内部に外付けのGPS14(第二のGPS)を設置して、このGPS14より時刻同期信号42を生成する。
【0022】
実施の形態3によれば、距離的に離れているキャビネット間の時刻同期でも各プロセス入出力装置1にはGPS14を実装する必要がなく、キャビネット44で1台のみですむため、比較的安価にシステムを構成することができる。
【0023】
実施の形態4.
図6は、この発明の実施の形態4によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
図6において、1〜25は図1におけるものと同一のものである。周期設定レジスタ51へのデータ書き込み並びにデータ読み出しについては、制御装置32の指令に基づき、各プロセス入出力装置1内の通信回路3が実施する。なお、実施の形態4では、周期設定レジスタ51への設定は、制御装置32から実施することとしたが、フィールドバス2仕様の制約などにより制御装置32からの設定でなく、設定スイッチなどを採用してもよい。
カウント比較器52は、周期設定レジスタ51の設定値と計時クロック生成回路13のカウント値を比較し、基準パルス20を発生する。時刻補正テーブル53は、制御装置32内に実装され、制御装置32内のマイクロプロセッサにより読み書きされる。
【0024】
次に、動作について説明する。
実施の形態1に示すプロセス入出力装置では、プロセス機器31からの入力データのサンプリング周期を高速にでき、入力状態変化の精度を向上できるようにしたが、定常的に変化があるようなデータを大量に入力するような監視制御システムにおいてサンプリング周期を短くした場合、状変情報が通信メモリ4に大量に貯まる。フィールドバス2などの性能制約により制御装置32からのデータ引き抜きが遅い場合、通信メモリ4のデータあふれが発生してしまう可能性がある。従って、監視制御システムでは、フィールドバス2のデータ転送能力と採取される状変情報データ量を考えて、制御装置32に接続されるプロセス入出力装置1の台数に制限をかけなければならない。
一方、多くの監視制御システムでは、対象となるプロセス機器31の違いにより、必要とされる時間情報の精度(サンプリング制度)は異なる。高精度に採取したい入力データと高精度が必要ない入力データとが、1つの制御装置32に混在することが多い。前述の通り、精度を落とせば、状変情報量は少なくなるため、接続台数制限は、影響が少なくなる。実施の形態4では、このような課題を解決するためのものであり、プロセス入出力装置個々にサンプリング周期を変えることができるようにして、フィールドバス2のデータ転送能力が低い場合でも、冗長のない最適なシステム構築ができるようにしている。
【0025】
実施の形態4の基本的な動作(状変検出処理やタイムスタンプ処理、時刻同期処理など)は、実施の形態1と同一であるため、ここでの説明は省く。
図6に示すシステムの処理が開始される前の初期動作として、制御装置32は、システムの指示(例えば表示端末装置34からの設定)により、時刻補正テーブル53に、全プロセス入出力装置分の周期設定情報を順次格納する。ここで、周期設定情報は、プロセス入出力装置1がもつサンプリング周期の最速値からの倍数を設定するものとする。例えば、プロセス入出力装置1のサンプリング周期が最速1ミリ秒、システムで必要とされるサンプリング周期が100ミリ秒の場合は、“100”が格納される。全プロセス入出力装置分の周期データが、時刻補正テーブル53に格納できたら、制御装置32は、周期設定情報をフィールドバス2経由で各プロセス入出力装置1内の周期設定レジスタ51に設定する。
【0026】
システム動作が開始されると、計時クロック生成回路13は発振器16が生成する一定周期のクロックでカウントアップされる。カウント比較器52は、計時クロック生成回路13のカウント値と基準値を比較するが、この基準値は、サンプリング周期最速値を示すカウント値(固定値)と周期設定値との積算値となる。カウント値と基準値が一致すれば、基準パルス20を出力して、計時カウンタ15をカウントアップすると同時に、プロセス入力処理を開始する。これにより、サンプリング周期を、プロセス入出力装置1がもつ最速値の定数倍に延ばすことが可能である。一方、制御装置32は、個々のプロセス入出力装置1から入力した相対時刻情報を絶対時刻に変換する際に、時刻補正テーブル53内の該当データを読み出し、時刻補正を実施する。
【0027】
実施の形態4によれば、上記のような構成及び回路とすることにより、プロセス入出力装置1単位にサンプリング周期を変えることができるようにしたので、精度要否に従って冗長なく最適なデータ量とすることができ、フィールドバス2のデータ転送能力が低い場合でも最適なシステム構築ができる。
【0028】
実施の形態5.
図7は、この発明の実施の形態5によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
図7において、1〜25は図1におけるものと同一のものである。計時上限値設定レジスタ61が設けられている。計時カウンタ15は、GPS14が生成するカウンタリセット信号19にて一定間隔でリセットされる。このリセット間隔(GPS14に依存)と基準パルス発生周期から、計時カウンタ15の最大カウント値は一意に算出でき、全プロセス入出力装置1で同じ値を採用するので、設定スイッチなどを採用してもよい。
上限値比較器62は、計時上限値設定レジスタ61の設定値と計時カウンタ15のカウント値を比較するもので、カウント値が設定値より小さい場合は“1”を、大きい場合は“0”を出力する。AND素子63は、上限値比較器62からの出力が“0”の場合は、基準パルス20を計時カウンタ15に入力するのを抑制し、計時カウンタ15のカウントアップを禁止する。
【0029】
次に、動作について説明する。
実施の形態1に示すシステムでは、全プロセス入出力装置1上のGPS14が一定周期に計時カウンタ15をリセットする(“0”にする)ことで、時刻同期を行うものとした。例えば、計時カウンタ15のカウントが、GPS14で補正される実時間より若干遅れる場合は、カウンタリセットによる補正が、時刻を進める方向になるため問題ないが、計時カウンタ15のカウントが、実時間より進んでいる場合は、カウンタリセットによる補正にて時刻が逆に戻されてしまう結果になる。この場合、補正がかかった近辺のタイムスタンプは、実際の発生事象を逆転させるように添付されるため、制御装置32で時系列に編集した後は、実際の入力順序とは逆の順序を示す可能性がある。
実施の形態5では、このような課題を解決するためのものであり、計時カウンタ15のカウントが、実時間より進んでいる場合でも、事象の逆転を発生させないようにしている。
【0030】
実施の形態5の基本的な動作(状変検出処理やタイムスタンプ処理、時刻同期処理など)は、実施の形態1と同一であるため、ここでの説明は省く。プロセス入出力装置1が持つ相対時刻の補正は、実施の形態1にて示されるとおり、GPS14が発生するカウンタリセット信号19にて計時カウンタ15を“0”にすることによって行われる。計時クロック15は、リセット後、計時クロック生成回路13が生成する基準パルス20に従って、次にGPS14よりリセット発生するため、1づつ加算していく。
【0031】
計時上限値設定レジスタ61には、GPS14が生成するリセット間隔と基準パルス発生周期から算出される計時カウンタ15の算出上の最大カウント値が設定されている。実際には、発振器16の周波数誤差(ごくわずか)により、計時カウンタの最大値は、計時上限値設定レジスタ61の値に比べて上下する。上限値比較器62は、計時上限値設定レジスタ61の設定値と計時カウンタ15のカウント値を比較し、カウント値が設定値より小さい場合は“1”を出力するので、AND素子63による抑制が発生せず、計時カウンタは実施の形態1と同様の動きを行う。
一方、カウント値は、設定値より大きくなった場合に、上限値比較器62が“0”を出力するため、AND素子63は、基準パルス20を計時カウンタ15に入力するのを抑制し、計時カウンタ15のカウントアップを禁止する。これにより、計時カウンタ15のカウント値は、算出上の最大値を超えることないので、時刻補正による逆転現象は発生しない。
【0032】
なお、実施の形態5では、計時カウンタ15の値が算術上の最大値を超える場合に、計時カウンタ15のカウントのみを抑制したため、入力処理や状変検出、タイムスタンプ処理は、通常通り実施されるので、同じ時刻のタイムスタンプが複数事象発生する。これを回避するため、AND素子63の抑制を入力回路11への起動信号にかけても良い。これにより、計時カウンタ15の値が算術上の最大値を超える期間は、プロセス入出力装置1の処理がなされないため、同じ時刻のデータが複数発生することはない。
【0033】
実施の形態5によれば、上記のような構成及び回路とすることにより、時刻補正による逆転現象を回避したので、より精度の良い情報を獲得できる。
【0034】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
プロセス機器からプロセスデータが入力されるように配置され、プロセス機器を制御する制御装置に接続されたプロセス入出力装置において、プロセス機器から入力されるプロセスデータの変化を検出する状変検出回路、クロックに基づきカウントする計時カウンタ、状変検出回路によって検出された変化時のプロセスデータに計時カウンタのカウント値を関連付けるタイムスタンプ回路、及びタイムスタンプ回路によってカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを制御装置に送信する通信回路を備えたので、プロセス入出力装置に状変検出回路とタイムスタンプ回路を実装したため、プロセスデータ入力の基準間隔を短くすることができ、制御装置で、精度のよい事象順序解析を行うことができる。
【0035】
また、プロセス入出力装置が接続され、このプロセス入出力装置によって送信されるカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを受信してカウント値を絶対時刻に変換する制御装置、及びこの制御装置とネットワークを介して接続され、制御装置の受信した変化時のプロセスデータを絶対時刻と共に表示する表示端末装置を備えたので、プロセスデータ入力の基準間隔を短くすることができ、精度のよい事象順序解析を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
【図2】この発明の実施の形態1による監視制御システムの構成を示す図である。
【図3】この発明の実施の形態2によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
【図4】この発明の実施の形態2による監視制御システムの構成を示す図である。
【図5】この発明の実施の形態3による監視制御システムの構成を示す図である。
【図6】この発明の実施の形態4によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
【図7】この発明の実施の形態5によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 プロセス入出力装置、2 フィールドバス、3 通信回路、
4 通信メモリ、5 タイムスタンプ回路、6 合成回路、
7 タイムスタンプ制御回路、8 プロセス入力回路、9 状変検出回路、
10 比較器、11 入力制御回路、12 前回値レジスタ、
13 計時クロック生成回路、14 GPS、15 計時カウンタ、
16 発振器、17 通信メモリリード信号、18 通信メモリライト信号、
19 カウンタリセット信号、20 基準パルス、21 比較信号、
23 前回値データ、24 プロセス入力データ、25 入力確定信号、
31 プロセス機器、32 制御装置、33 制御バス、34 表示端末、
41 時刻同期信号入力回路、42 時刻同期信号、43 キャビネット、
51 周期設定レジスタ、52 カウント比較器、53 時刻補正テーブル、
61 計時上限値設定レジスタ、62 上限値比較器、63 AND素子。
【発明の属する技術分野】
この発明は、プロセス機器とこのプロセス機器を制御する制御装置との間に配置され、上記プロセス機器から入力されるプロセスデータを制御装置に送信するプロセス入出力装置及びこれを用いた監視制御システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
特許文献1に示された従来の監視制御装置においては、制御装置内の入出力回路が採取したデータ入力情報から状態変化を検出し、絶対時間を計算する時計部の時刻と併せて編集してメモリに格納し、表示端末装置などに表示する状変順序情報とする。これら一連の処理は、制御装置に搭載されたマイクロプロセッサで実施される。また、各制御装置間すなわち入力データ間の時刻同期を確保するため、ラジオ標準時を受信する機構を設け、同じく制御装置上のマイクロプロセッサで時刻補正を行い、全制御装置の時刻を同期させる機能を設けている。
【0003】
【特許文献1】
特開平5−244668号公報(第2〜3頁、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の監視制御装置では、入力データの状態変化検出並びに時刻との関連付け、時刻補正は、全て制御装置に搭載されているマイクロプロセッサによる処理にて実施されている。具体的には、データの入力操作を行う最初の過程で時刻を読み出し、続いて入力処理を実施、データの状変確認を実施して、読み出し時刻を編集してメモリへ格納するという方式にしていたため、入力するデータ量(接続されるプロセス機器の数)が多くなると、処理遅延により状変確認した実時刻とタイムスタンプとして使う時刻とのずれが大きくなるという問題点があった。
【0005】
制御装置の入出力部が個々のプロセス入出力装置として物理的に分散配置されるフィールドバス接続のシステムの場合は、フィールドバス経由でデータ入力することによる処理遅延のため、タイムスタンプ時刻とデータ入力時刻のずれは更に大きくなり、順序判定のためのタイムスタンプデータとしては使えない可能性があるなどの問題があった。
さらに、データ入力処理、状変検出処理、タイムスタンプ処理(状変データと時刻データを関連付けてメモリへ格納する処理)の全ての処理が、全入力数分終了しなければ、次の処理に入ることができず、プロセス入力数の多いシステムでは、きめ細かいタイムスタンプデータ(状変順序情報)の獲得が困難であるなどの問題点があった。
【0006】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、プロセス機器からの入力データ数が非常に多いシステムや、フィールドバス接続により入出力部が独立したモジュールとして分散配置されるようなシステムにおいても、全プロセス入力が高精度な状態変化順序情報を獲得できるプロセス入出力装置を得ることを第一の目的とする。
また、このようなプロセス入出力装置を用いた監視制御システムを得ることを第二の目的にしている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わるプロセス入出力装置においては、プロセス機器からプロセスデータが入力されるように配置され、プロセス機器を制御する制御装置に接続されたプロセス入出力装置において、プロセス機器から入力されるプロセスデータの変化を検出する状変検出回路、クロックに基づきカウントする計時カウンタ、状変検出回路によって検出された変化時のプロセスデータに計時カウンタのカウント値を関連付けるタイムスタンプ回路、及びタイムスタンプ回路によってカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを制御装置に送信する通信回路を備えたものである。
また、この発明に係わる監視制御システムにおいては、プロセス入出力装置が接続され、このプロセス入出力装置によって送信されるカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを受信してカウント値を絶対時刻に変換する制御装置、及びこの制御装置とネットワークを介して接続され、制御装置の受信した変化時のプロセスデータを絶対時刻と共に表示する表示端末装置を備えたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
図1において、プロセス入出力装置1は、後述する(図2参照)各プロセス機器からのデータをフィールドバス2経由で、後述する制御装置に送ること、さらに、制御装置からの制御データをプロセス機器に出力することを主たる機能とする。但し、実施の形態1におけるプロセス入出力装置1は、データを入力する装置であること、入力データが変化したことを検出すると同時にその時刻をスタンプする(関連付ける)機能をもつ装置であることを前提に説明するので、データ出力機能など他のものについては説明しない。
【0009】
次にプロセス入出力装置1の構成について説明する。
通信回路3は、フィールドバス2を制御して制御装置との間でデータ送受信を実施する。通信メモリ4は、制御装置へ送信するデータを格納する。この通信メモリ4は、FIFO(ファーストイン ファーストアウト)メモリなどで構成されるものであり、タイムスタンプ制御回路7から出力される通信メモリライト信号18にて書き込まれ、通信回路3が出力する通信メモリリード信号17で読み出される。通信回路3は、一定周期毎に通信メモリ4に格納されているデータを制御装置に送信する。
タイムスタンプ回路5は、計時カウンタ15の計時データとプロセス入力データ24を合成して1データとする合成回路6、タイムスタンプ制御回路7からなるH/W群である。プロセス入力回路8は、プロセス機器からのデータを入力する回路である。外部から入力されたデータは、入力制御回路11からの入力確定信号25によりホールドされ、プロセス入力データ24として出力される。
【0010】
状変検出回路9は、プロセス入力データ24が前回入力値と比べて変化があるかどうかを検出する回路である。この状変検出回路9は、前回のプロセス入力データ入力24の値を格納する前回値レジスタ12と、この前回値レジスタ12に格納されている前回値データ23とプロセス入力データ24とを比較する比較器10、及びプロセスデータの入力処理と状態変化検出処理を制御する入力制御回路11からなるH/W群である。計時クロック生成回路13は、発振器16が生成するクロックを元に、計時カウントの基準パルス20を生成する回路である。基準パルス20の周期すなわち計時カウンタの最小単位は、システムで固有の値に決定される。これは、一般的には、0.1ミリ秒〜1秒周期である。GPS14は、衛星からの電波をキャッチし、一定時刻(所定時刻、例えば毎正時)に達するとカウンタリセット信号19を出力する機能を持つものとする。計時カウンタ15は、計時クロック生成回路13が出力する基準パルス20でカウントアップされるカウンタである。本カウンタ値がタイムスタンプの相対時刻として制御装置32に送出される。
【0011】
次に、図2について説明する。
図2は、この発明の実施の形態1による監視制御システムの構成を示す図である。
図2において、プロセス機器31は、センサなどであり、個々にプロセス入出力装置1に直接接続される。制御装置32は、プロセス機器31からのデータをプロセス入出力装置1経由で収集し、プロセス計算を実施してプロセス機器31に出力して、プラントの機械を最適な動作となるよう制御する装置である。実施の形態1では、制御装置32にてプロセス入出力装置1からの状変順序情報を編集し、同タイムスタンプの相対時刻を絶対時刻に変換すると同時に、表示端末装置34に送出する機能も兼ね備える。同データは、状態変化情報として絶対時間付きで表示端末装置34上の画面に表示される。また、制御装置32には、プロセス入出力装置1上に実装したGPS14と同一のものが実装されており、プロセス入出力装置1と同じく、例えば毎正時に制御装置32が有する時計(絶対時間)を補正する機能を持っているものとする。
【0012】
次に、実施の形態1によるプロセス入出力装置の動作を説明する。
計時クロック生成回路13は、発振器16の発生クロックを基準に一定周期(これがプロセス機器31からのデータ入力サンプリング周期となる)毎に基準パルス20を出力する。この信号は、計時カウンタ15のカウント値に1を加えるのと同時に、入力制御回路11に入力される。入力制御回路11は、同入力により入力確定信号25を出力する。入力確定信号25を受けたプロセス入力回路8は、その時点でのプロセス機器31からの入力データをホールドして、プロセス入力データ24に出力する。比較器10は、プロセス入力データ24と前回値レジスタ12が出力する前回値データ23を比較する。この比較結果が等しければ、状態に変化ないと判断されるので、タイムスタンプ制御回路7は何も処理しない。前回値レジスタ12の内容をプロセス入力データ24に書き換えた後に、次の基準パルス20発生までプロセス入出力装置1の処理は、停止される。
【0013】
一方、比較結果が異なる場合は、プロセス機器31からのデータに変化が発生したと認識される。比較器10から比較結果が異なる意の比較信号21を受けたタイムスタンプ制御回路7は、計時カウンタ15のカウント値とプロセス入力データ24を合成回路6で合成したデータを通信メモリ4に書き込むための通信メモリライト信号18を発生させる。これにより、プロセス機器31の変化情報とその相対時間が通信メモリ4に格納されることとなる。
プロセス入出力装置1は、基準パルス20の周期(サンプリング周期)毎に以上の動作を実施することにより、通信メモリ4内にプロセス機器31の状変情報がタイムスタンプ付きで格納されていくことになる。
制御装置32は、フィールドバス2を経由して自身に接続されている全プロセス入出力装置1の通信メモリ4の情報を一定周期(サンプリング周期より長い)で読み込む。これにより、全てのプロセス入出力装置1が採取したプロセス機器31の状態変化情報並びにその発生時刻(相対時間)を入手できる。制御装置32は、自己が持つ時計を使って、プロセス入出力装置1からの相対時間情報を絶対時間に変換する。
【0014】
次に、時刻同期機能動作について説明する。
この機能は、プロセス入出力装置1の計時カウンタ15並びに計時クロック生成回路13の計時基準となる発振器16の発振周波数がわずかながら個体差を持っているため、年月単位など長い時間を連続で計時することを考えた場合に、個々の時刻に大きな誤差を発生させるため、全ての計時回路を一定時間間隔にて同期化(時刻補正)するものである。これにより、発信器の個体差が大きく影響することなく、全ての装置の時間がほぼ同一であると考えることが可能となる。
全てのプロセス入出力装置1と制御装置32には、衛星からの電波で時刻合わせを実施するGPS14を搭載する。このGPS14は、例えば正時などの一定時刻になると時刻を合わせるためのパルス信号を出力する。プロセス入出力装置1では、前記パルスをカウンタリセット信号19として使う。このカウンタリセット信号19のパルスを受けた計時カウンタ15並びに計時クロック生成回路13は、各々のカウント値を“0”にリセットする。本機構を全てのプロセス入出力装置1に搭載することにより、これらの時刻をほぼ完全に一致させることが可能になる。
【0015】
一方、制御装置32については、プロセス入出力装置1で採用したGPS14を同じく搭載し、例えば正時などに発生するパルスにて自身の時計を合わせる。例えば、毎正時にパルス発生するとした場合、時計時刻を正時に合わせる(分以下を“0”にする)。これにより、制御装置32の絶対時刻もプロセス入出力装置1の時刻と同期がとれる。
また、プロセス入出力装置1からのタイムスタンプ情報は相対時刻であり、制御装置32で絶対時刻に変換しなければならない。前述の通り、各プロセス入出力装置1の時刻(計時カウンタ15が出力する値)の時刻は、GPS14により正時などの一定間隔で同期化される。また、プロセス入出力装置1の相対時刻は、基準パルス20の発生周期(サンプリング周期)であり、一意に決まる。例えばGPS14による時刻同期が毎正時実施されるとすると、プロセス入出力装置1から獲得した相対時刻は、正時から基準パルス20発生周期とカウント値(相対時刻)を積算した時間だけ経過していることになり、計算にて絶対時刻を求めることが可能となる。
【0016】
実施の形態1によれば、上記のような構成及び回路とすることにより、全てのプロセス入出力装置1は、制御装置32に接続されている形態に全く関与せず、GPS14で同期させる方式とすると共に、統一された基準時間単位でプロセス機器31の入力の状変検出、タイムスタンプ実施をする構成としたので、各プロセス入出力装置1間の時間誤差をほとんど無くすことができる。
また、状変検出機能とタイムスタンプ機能を簡易化して、プロセス入出力装置1のH/Wとして実装したため、データ入力の基準間隔(サンプリング周期)を極限まで短くでき、精度の良い事象順序解析が可能である。
また、サンプリング周期は、制御装置32がプロセス入出力装置1からデータを収集する時間に関与しないので、フィールドバスを使用してプロセス入出力装置1を分散配置するようなシステムでも影響がなく適用できる。
【0017】
実施の形態2.
図3は、この発明の実施の形態2によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
図3において、1〜13、15〜25は図1におけるものと同一のものである。時刻同期信号入力回路41は、制御装置32で生成される時刻同期信号42を受けて、カウンタリセット信号19を生成する。
図4は、この発明の実施の形態2による監視制御システムの構成を示す図である。
図4において、1、2、31〜34は図2におけるものと同一のものである。キャビネット43は、ノイズなどから機器を守るために板金で作られたキュービクルである。キャビネット43内に制御装置32やプロセス入出力装置1が収められる。
【0018】
例えば、図4に示すような制御装置32とそれに接続されるプロセス入出力装置1が、全て同一キャビネット43に収まるような比較的小規模なシステムの場合、制御装置32は、自らに搭載されているGPS14が生成する同期パルスを時刻同期信号43経由でキャビネット43内の全てのプロセス入出力装置1に出力できるようにする。各プロセス入出力装置1上の時刻同期信号入力回路41は、この入力を受けて、実施の形態1で説明したGPS14の代わりに、カウンタリセット信号19を生成する。これにより、実施の形態1と同様の効果が得られる。
【0019】
実施の形態2によれば、上記のような構成及び回路とすることにより、システム内に多数採用されるプロセス入出力装置1に比較的高価なGPS14を搭載しなくても、実施の形態1と同一効果が得られるため、性能精度はそのままで、安価なシステムにも適用できる効果がある。
【0020】
実施の形態3.
図5は、この発明の実施の形態3による監視制御システムの構成を示す図である。
図5において、1、2、31〜34、43は図4におけるものと同一のものである。
図5の構成では、1つの制御装置32に接続されるプロセス入出力装置1が複数のキャビネット43、44にまたがって実装されており、さらにキャビネット間の距離が大きい場合である。
【0021】
一般的にフィールドバス2に関しては、バス仕様にて長距離でも配線できるよう設計されているが、制御装置32が出力する時刻同期信号42は、長距離配線することは容易ではない。この問題を解決するため、キャビネット43には、制御装置32にGPS14(第一のGPS)を設置し、距離の離れたキャビネット44側には、同内部に外付けのGPS14(第二のGPS)を設置して、このGPS14より時刻同期信号42を生成する。
【0022】
実施の形態3によれば、距離的に離れているキャビネット間の時刻同期でも各プロセス入出力装置1にはGPS14を実装する必要がなく、キャビネット44で1台のみですむため、比較的安価にシステムを構成することができる。
【0023】
実施の形態4.
図6は、この発明の実施の形態4によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
図6において、1〜25は図1におけるものと同一のものである。周期設定レジスタ51へのデータ書き込み並びにデータ読み出しについては、制御装置32の指令に基づき、各プロセス入出力装置1内の通信回路3が実施する。なお、実施の形態4では、周期設定レジスタ51への設定は、制御装置32から実施することとしたが、フィールドバス2仕様の制約などにより制御装置32からの設定でなく、設定スイッチなどを採用してもよい。
カウント比較器52は、周期設定レジスタ51の設定値と計時クロック生成回路13のカウント値を比較し、基準パルス20を発生する。時刻補正テーブル53は、制御装置32内に実装され、制御装置32内のマイクロプロセッサにより読み書きされる。
【0024】
次に、動作について説明する。
実施の形態1に示すプロセス入出力装置では、プロセス機器31からの入力データのサンプリング周期を高速にでき、入力状態変化の精度を向上できるようにしたが、定常的に変化があるようなデータを大量に入力するような監視制御システムにおいてサンプリング周期を短くした場合、状変情報が通信メモリ4に大量に貯まる。フィールドバス2などの性能制約により制御装置32からのデータ引き抜きが遅い場合、通信メモリ4のデータあふれが発生してしまう可能性がある。従って、監視制御システムでは、フィールドバス2のデータ転送能力と採取される状変情報データ量を考えて、制御装置32に接続されるプロセス入出力装置1の台数に制限をかけなければならない。
一方、多くの監視制御システムでは、対象となるプロセス機器31の違いにより、必要とされる時間情報の精度(サンプリング制度)は異なる。高精度に採取したい入力データと高精度が必要ない入力データとが、1つの制御装置32に混在することが多い。前述の通り、精度を落とせば、状変情報量は少なくなるため、接続台数制限は、影響が少なくなる。実施の形態4では、このような課題を解決するためのものであり、プロセス入出力装置個々にサンプリング周期を変えることができるようにして、フィールドバス2のデータ転送能力が低い場合でも、冗長のない最適なシステム構築ができるようにしている。
【0025】
実施の形態4の基本的な動作(状変検出処理やタイムスタンプ処理、時刻同期処理など)は、実施の形態1と同一であるため、ここでの説明は省く。
図6に示すシステムの処理が開始される前の初期動作として、制御装置32は、システムの指示(例えば表示端末装置34からの設定)により、時刻補正テーブル53に、全プロセス入出力装置分の周期設定情報を順次格納する。ここで、周期設定情報は、プロセス入出力装置1がもつサンプリング周期の最速値からの倍数を設定するものとする。例えば、プロセス入出力装置1のサンプリング周期が最速1ミリ秒、システムで必要とされるサンプリング周期が100ミリ秒の場合は、“100”が格納される。全プロセス入出力装置分の周期データが、時刻補正テーブル53に格納できたら、制御装置32は、周期設定情報をフィールドバス2経由で各プロセス入出力装置1内の周期設定レジスタ51に設定する。
【0026】
システム動作が開始されると、計時クロック生成回路13は発振器16が生成する一定周期のクロックでカウントアップされる。カウント比較器52は、計時クロック生成回路13のカウント値と基準値を比較するが、この基準値は、サンプリング周期最速値を示すカウント値(固定値)と周期設定値との積算値となる。カウント値と基準値が一致すれば、基準パルス20を出力して、計時カウンタ15をカウントアップすると同時に、プロセス入力処理を開始する。これにより、サンプリング周期を、プロセス入出力装置1がもつ最速値の定数倍に延ばすことが可能である。一方、制御装置32は、個々のプロセス入出力装置1から入力した相対時刻情報を絶対時刻に変換する際に、時刻補正テーブル53内の該当データを読み出し、時刻補正を実施する。
【0027】
実施の形態4によれば、上記のような構成及び回路とすることにより、プロセス入出力装置1単位にサンプリング周期を変えることができるようにしたので、精度要否に従って冗長なく最適なデータ量とすることができ、フィールドバス2のデータ転送能力が低い場合でも最適なシステム構築ができる。
【0028】
実施の形態5.
図7は、この発明の実施の形態5によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
図7において、1〜25は図1におけるものと同一のものである。計時上限値設定レジスタ61が設けられている。計時カウンタ15は、GPS14が生成するカウンタリセット信号19にて一定間隔でリセットされる。このリセット間隔(GPS14に依存)と基準パルス発生周期から、計時カウンタ15の最大カウント値は一意に算出でき、全プロセス入出力装置1で同じ値を採用するので、設定スイッチなどを採用してもよい。
上限値比較器62は、計時上限値設定レジスタ61の設定値と計時カウンタ15のカウント値を比較するもので、カウント値が設定値より小さい場合は“1”を、大きい場合は“0”を出力する。AND素子63は、上限値比較器62からの出力が“0”の場合は、基準パルス20を計時カウンタ15に入力するのを抑制し、計時カウンタ15のカウントアップを禁止する。
【0029】
次に、動作について説明する。
実施の形態1に示すシステムでは、全プロセス入出力装置1上のGPS14が一定周期に計時カウンタ15をリセットする(“0”にする)ことで、時刻同期を行うものとした。例えば、計時カウンタ15のカウントが、GPS14で補正される実時間より若干遅れる場合は、カウンタリセットによる補正が、時刻を進める方向になるため問題ないが、計時カウンタ15のカウントが、実時間より進んでいる場合は、カウンタリセットによる補正にて時刻が逆に戻されてしまう結果になる。この場合、補正がかかった近辺のタイムスタンプは、実際の発生事象を逆転させるように添付されるため、制御装置32で時系列に編集した後は、実際の入力順序とは逆の順序を示す可能性がある。
実施の形態5では、このような課題を解決するためのものであり、計時カウンタ15のカウントが、実時間より進んでいる場合でも、事象の逆転を発生させないようにしている。
【0030】
実施の形態5の基本的な動作(状変検出処理やタイムスタンプ処理、時刻同期処理など)は、実施の形態1と同一であるため、ここでの説明は省く。プロセス入出力装置1が持つ相対時刻の補正は、実施の形態1にて示されるとおり、GPS14が発生するカウンタリセット信号19にて計時カウンタ15を“0”にすることによって行われる。計時クロック15は、リセット後、計時クロック生成回路13が生成する基準パルス20に従って、次にGPS14よりリセット発生するため、1づつ加算していく。
【0031】
計時上限値設定レジスタ61には、GPS14が生成するリセット間隔と基準パルス発生周期から算出される計時カウンタ15の算出上の最大カウント値が設定されている。実際には、発振器16の周波数誤差(ごくわずか)により、計時カウンタの最大値は、計時上限値設定レジスタ61の値に比べて上下する。上限値比較器62は、計時上限値設定レジスタ61の設定値と計時カウンタ15のカウント値を比較し、カウント値が設定値より小さい場合は“1”を出力するので、AND素子63による抑制が発生せず、計時カウンタは実施の形態1と同様の動きを行う。
一方、カウント値は、設定値より大きくなった場合に、上限値比較器62が“0”を出力するため、AND素子63は、基準パルス20を計時カウンタ15に入力するのを抑制し、計時カウンタ15のカウントアップを禁止する。これにより、計時カウンタ15のカウント値は、算出上の最大値を超えることないので、時刻補正による逆転現象は発生しない。
【0032】
なお、実施の形態5では、計時カウンタ15の値が算術上の最大値を超える場合に、計時カウンタ15のカウントのみを抑制したため、入力処理や状変検出、タイムスタンプ処理は、通常通り実施されるので、同じ時刻のタイムスタンプが複数事象発生する。これを回避するため、AND素子63の抑制を入力回路11への起動信号にかけても良い。これにより、計時カウンタ15の値が算術上の最大値を超える期間は、プロセス入出力装置1の処理がなされないため、同じ時刻のデータが複数発生することはない。
【0033】
実施の形態5によれば、上記のような構成及び回路とすることにより、時刻補正による逆転現象を回避したので、より精度の良い情報を獲得できる。
【0034】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
プロセス機器からプロセスデータが入力されるように配置され、プロセス機器を制御する制御装置に接続されたプロセス入出力装置において、プロセス機器から入力されるプロセスデータの変化を検出する状変検出回路、クロックに基づきカウントする計時カウンタ、状変検出回路によって検出された変化時のプロセスデータに計時カウンタのカウント値を関連付けるタイムスタンプ回路、及びタイムスタンプ回路によってカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを制御装置に送信する通信回路を備えたので、プロセス入出力装置に状変検出回路とタイムスタンプ回路を実装したため、プロセスデータ入力の基準間隔を短くすることができ、制御装置で、精度のよい事象順序解析を行うことができる。
【0035】
また、プロセス入出力装置が接続され、このプロセス入出力装置によって送信されるカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを受信してカウント値を絶対時刻に変換する制御装置、及びこの制御装置とネットワークを介して接続され、制御装置の受信した変化時のプロセスデータを絶対時刻と共に表示する表示端末装置を備えたので、プロセスデータ入力の基準間隔を短くすることができ、精度のよい事象順序解析を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
【図2】この発明の実施の形態1による監視制御システムの構成を示す図である。
【図3】この発明の実施の形態2によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
【図4】この発明の実施の形態2による監視制御システムの構成を示す図である。
【図5】この発明の実施の形態3による監視制御システムの構成を示す図である。
【図6】この発明の実施の形態4によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
【図7】この発明の実施の形態5によるプロセス入出力装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 プロセス入出力装置、2 フィールドバス、3 通信回路、
4 通信メモリ、5 タイムスタンプ回路、6 合成回路、
7 タイムスタンプ制御回路、8 プロセス入力回路、9 状変検出回路、
10 比較器、11 入力制御回路、12 前回値レジスタ、
13 計時クロック生成回路、14 GPS、15 計時カウンタ、
16 発振器、17 通信メモリリード信号、18 通信メモリライト信号、
19 カウンタリセット信号、20 基準パルス、21 比較信号、
23 前回値データ、24 プロセス入力データ、25 入力確定信号、
31 プロセス機器、32 制御装置、33 制御バス、34 表示端末、
41 時刻同期信号入力回路、42 時刻同期信号、43 キャビネット、
51 周期設定レジスタ、52 カウント比較器、53 時刻補正テーブル、
61 計時上限値設定レジスタ、62 上限値比較器、63 AND素子。
Claims (10)
- プロセス機器からプロセスデータが入力されるように配置され、上記プロセス機器を制御する制御装置に接続されたプロセス入出力装置において、上記プロセス機器から入力されるプロセスデータの変化を検出する状変検出回路、クロックに基づきカウントする計時カウンタ、上記状変検出回路によって検出された変化時のプロセスデータに上記計時カウンタのカウント値を関連付けるタイムスタンプ回路、及び上記タイムスタンプ回路によってカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを上記制御装置に送信する通信回路を備えたことを特徴とするプロセス入出力装置。
- 上記計時カウンタの最大値を定める計時上限値設定レジスタを備え、上記計時カウンタのカウント値が上記計時上限値設定レジスタの値を超えた場合には、上記計時カウンタのカウント動作を禁止するようにしたことを特徴とする請求項1記載のプロセス入出力装置。
- 上記計時カウンタのカウントするクロックの周期を設定する周期設定レジスタを備えたことを特徴とする請求項1または請求項2記載のプロセス入出力装置。
- 衛星からの電波に基づき所定時刻毎に上記計時カウンタのリセット信号を生成するGPSを備えたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のプロセス入出力装置。
- 上記計時カウンタは、上記制御装置により生成される時刻同期信号によりリセットされることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のプロセス入出力装置。
- 請求項1〜請求項5のいずれかに記載のプロセス入出力装置が接続され、このプロセス入出力装置によって送信されるカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを受信して上記カウント値を絶対時刻に変換する制御装置、及びこの制御装置とネットワークを介して接続され、上記制御装置の受信した変化時のプロセスデータを上記絶対時刻と共に表示する表示端末装置を備えたことを特徴とする監視制御システム。
- 請求項3記載のプロセス入出力装置が接続され、このプロセス入出力装置によって送信されるカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを受信して上記カウント値を絶対時刻に変換すると共に、上記プロセス入出力装置の周期設定レジスタへの値の設定を行う制御装置、及びこの制御装置とネットワークを介して接続され、上記上記制御装置の受信した変化時のプロセスデータを上記絶対時刻と共に表示する表示端末装置を備えたことを特徴とする監視制御システム。
- 請求項5記載のプロセス入出力装置が複数接続され、このプロセス入出力装置によって送信されるカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを受信して上記カウント値を絶対時刻に変換すると共に、衛星からの電波に基づき所定時刻毎に上記プロセス入出力装置の計時カウンタの時刻同期信号を生成するGPSを有し、上記複数のプロセス入出力装置に上記生成された時刻同期信号を送信する制御装置、及びこの制御装置とネットワークを介して接続され、上記制御装置の受信した変化時のプロセスデータを上記絶対時刻と共に表示する表示端末装置を備えたことを特徴とする監視制御システム。
- 上記制御装置は、上記複数のプロセス入出力装置と同じキャビネットに収納されていることを特徴とする請求項8記載の監視制御システム。
- 請求項5記載のプロセス入出力装置が複数接続され、このプロセス入出力装置によって送信されるカウント値が関連付けられた変化時のプロセスデータを受信して上記カウント値を絶対時刻に変換する制御装置、及びこの制御装置とネットワークを介して接続され、上記制御装置の受信した変化時のプロセスデータを上記絶対時刻と共に表示する表示端末装置を備え、上記制御装置は、衛星からの電波に基づき所定時刻毎に上記プロセス入出力装置の計時カウンタの時刻同期信号を生成する第一のGPSを有し、上記制御装置と同じキャビネットに収納された上記プロセス入出力装置には、上記制御装置の第一のGPSにより生成された時刻同期信号が送信され、上記キャビネットから離れた距離に配置された別のキャビネットに収納されたプロセス入出力装置には、上記別のキャビネットに設けられると共に衛星からの電波に基づき所定時刻毎に上記プロセス入出力装置の計時カウンタの時刻同期信号を生成する第二のGPSにより生成された時刻同期信号が送信されることを特徴とする監視制御システム。
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