JP2005056141A - Plant monitoring and controlling system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、フィールドネットワーク上に接続されたプログラマブルコントローラにより、監視制御機器の監視制御を行うプラント監視制御システムに関するものである。 The present invention relates to a plant supervisory control system that performs supervisory control of supervisory control equipment using a programmable controller connected on a field network.
従来のフィールドネットワークを用いて、プログラマブルコントローラからプラントを制御するプラント監視制御システムでは、複数台設置されたプログラマブルコントローラの内、一台のプログラマブルコントローラ(マスタ局)によりフィールドネットワーク上のデータが管理され、プラントへの制御出力指令は、このプログラマブルコントローラ(マスタ局)からのみ制御出力が可能であり、プログラマブルコントローラ(マスタ局)から出力ユニットに制御出力が行われ、出力ユニットからプラントに動作指令を通知するようになっていた。
例えば、特許文献1は、従来のバス接続されたマスタ入出力制御装置及びスレーブ入出力制御装置を有するデータ転送方式を示すもので、出力ユニットに対する制御出力は、マスタ入出力制御装置からのみ可能であり、スレーブ入出力装置については、マスタ入出力装置との間でデータ転送を行うのみであった。
In a plant monitoring and control system that controls a plant from a programmable controller using a conventional field network, data on the field network is managed by one programmable controller (master station) among a plurality of programmable controllers installed, The control output command to the plant can be output only from the programmable controller (master station), the control output is performed from the programmable controller (master station) to the output unit, and the operation command is notified from the output unit to the plant. It was like that.
For example,
従来のフィールドネットワークにおける制御方式では、フィールドネットワーク上に接続される出力ユニットへの制御は、プログラマブルコントローラ(マスタ局)からのみ制御が可能であり、プログラマブルコントローラ(スレーブ局)からは、フィールドネットワーク上に接続される入力ユニットからの監視のみが可能であり、スレーブ局から出力ユニットへの制御出力は不可であった。 In the control method in the conventional field network, the control to the output unit connected to the field network can be controlled only from the programmable controller (master station), and from the programmable controller (slave station) to the field network. Only monitoring from the connected input unit was possible, and control output from the slave station to the output unit was not possible.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、フィールドネットワーク上に接続された全てのプログラマブルコントローラからフィールドネットワーク上の出力ユニットに対し、制御出力を可能とするプラント監視制御システムを得ることを目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and enables plant outputs to be controlled from all programmable controllers connected on the field network to output units on the field network. The goal is to obtain a system.
この発明に係わるプラント監視制御システムにおいては、フィールドネットワークに接続された複数のプログラマブルコントローラを有し、フィールドネットワークに接続された監視制御機器をプログラマブルコントローラにより監視及び制御するプラント監視制御システムにおいて、監視制御機器の制御出力を行うマスタ局を形成する第一のプログラマブルコントローラ、この第一のプログラマブルコントローラにフィールドネットワークを介して接続され、スレーブ局を形成する第二のプログラマブルコントローラ、及びフィールドネットワークに接続され、それぞれ第一のプログラマブルコントローラからの制御出力を受けて監視制御機器に動作指令を出力する複数の出力ユニットを備え、第二のプログラマブルコントローラは、出力ユニットへの制御出力データを書き込む第二の出力バッファを有し、第二の出力バッファに書き込まれた制御出力データを第一のプログラマブルコントローラに送信するように構成され、第一のプログラマブルコントローラは、第二のプログラマブルコントローラに対応するエリアを有し、第二のプログラマブルコントローラから受信した制御出力データがエリアに書き込まれる入力バッファと、出力ユニットに対応するエリアを有する第一の出力バッファとにより構成され、入力バッファに書き込まれた出力ユニットに対する制御出力データを第一の出力バッファの出力ユニットに対応したエリアに転送し、転送されたエリアの制御出力データを出力ユニットに出力するものである。 The plant monitoring control system according to the present invention has a plurality of programmable controllers connected to the field network, and monitors and controls the monitoring control equipment connected to the field network by the programmable controller. A first programmable controller that forms a master station that performs control output of the device, connected to the first programmable controller via a field network, connected to a second programmable controller that forms a slave station, and a field network; Each of the second programmable controllers is provided with a plurality of output units that receive control outputs from the first programmable controller and output operation commands to the monitoring control device. A second output buffer for writing control output data to the knit, and configured to send the control output data written to the second output buffer to the first programmable controller, the first programmable controller comprising: It has an area corresponding to the second programmable controller, and is composed of an input buffer in which control output data received from the second programmable controller is written to the area, and a first output buffer having an area corresponding to the output unit The control output data for the output unit written in the input buffer is transferred to the area corresponding to the output unit of the first output buffer, and the control output data of the transferred area is output to the output unit.
この発明は、以上説明したように、フィールドネットワークに接続された複数のプログラマブルコントローラを有し、フィールドネットワークに接続された監視制御機器をプログラマブルコントローラにより監視及び制御するプラント監視制御システムにおいて、監視制御機器の制御出力を行うマスタ局を形成する第一のプログラマブルコントローラ、この第一のプログラマブルコントローラにフィールドネットワークを介して接続され、スレーブ局を形成する第二のプログラマブルコントローラ、及びフィールドネットワークに接続され、それぞれ第一のプログラマブルコントローラからの制御出力を受けて監視制御機器に動作指令を出力する複数の出力ユニットを備え、第二のプログラマブルコントローラは、出力ユニットへの制御出力データを書き込む第二の出力バッファを有し、第二の出力バッファに書き込まれた制御出力データを第一のプログラマブルコントローラに送信するように構成され、第一のプログラマブルコントローラは、第二のプログラマブルコントローラに対応するエリアを有し、第二のプログラマブルコントローラから受信した制御出力データがエリアに書き込まれる入力バッファと、出力ユニットに対応するエリアを有する第一の出力バッファとにより構成され、入力バッファに書き込まれた出力ユニットに対する制御出力データを第一の出力バッファの出力ユニットに対応したエリアに転送し、転送されたエリアの制御出力データを出力ユニットに出力するので、フィールドネットワーク上の全てのプログラマブルコントローラからフィールドネットワーク上の出力ユニットに対し、制御出力を行うことができる。 As described above, the present invention has a plurality of programmable controllers connected to a field network, and in the plant monitoring control system for monitoring and controlling the monitoring control equipment connected to the field network by the programmable controller, the monitoring control equipment The first programmable controller that forms the master station that performs the control output of, connected to the first programmable controller via the field network, connected to the second programmable controller that forms the slave station, and the field network, respectively The system includes a plurality of output units that receive control output from the first programmable controller and output operation commands to the monitoring control device, and the second programmable controller outputs control signals to the output unit. A second output buffer for writing data, and configured to send control output data written to the second output buffer to the first programmable controller, the first programmable controller being the second programmable controller It has an area corresponding to the controller, and is composed of an input buffer in which control output data received from the second programmable controller is written to the area, and a first output buffer having an area corresponding to the output unit. Since the control output data for the written output unit is transferred to the area corresponding to the output unit of the first output buffer, and the control output data of the transferred area is output to the output unit, all programmable controllers on the field network From field net To the output unit on the workpiece, it is possible to control the output.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図1に基づいて説明する。
図1は、この発明の実施の形態1によるプラント監視制御システムにおけるフィールドネットワーク上の制御方式を示す概念図である。
図1において、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1(第一のプログラマブルコントローラ)は、フィールドネットワーク6上に1台接続され、プログラマブルコントローラ(スレーブ局)2、3(第二のプログラマブルコントローラ)は、フィールドネットワーク6上に複数台接続される。プログラマブルコントローラ(スレーブ局)2、3からのフィールドネットワーク6上の出力ユニットに対する制御出力要求は、フィールドネットワーク6を通じて、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1内に設けられた入力用バッファメモリに書き込まれる。プログラマブルコントローラ(マスタ局)1では、入力用バッファに書き込まれたプログラマブルコントローラ(スレーブ局)2、3に該当する出力ユニット4、5への出力データを読込み、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1内に設けられた出力用バッファの該当する出力ユニット4、5のエリアにコピーする。コピーされた出力データが、出力ユニット4、5へ書き込まれる。出力ユニット4、5から監視制御機器7には制御出力に対応した動作指令が出力される。このように、出力ユニット4、5には、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1から、及びプログラマブルコントローラ(マスタ局)1及びプログラマブルコントローラ(スレーブ局)2、3から制御出力される。
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a control system on a field network in a plant monitoring control system according to
In FIG. 1, one programmable controller (master station) 1 (first programmable controller) is connected on the
図2は、この発明の実施の形態1によるプラント監視制御システムにおける処理ブロックを示す図である。
図2において、1〜5、7は図1におけるものと同一のものである。プログラマブルコントローラ(マスタ局)1は、マスタ局内入力用バッファ1a(入力バッファ)とマスタ局内出力用バッファ1b(第一の出力バッファ)を有し、プログラマブルコントローラ(スレーブ)局2、3は、それぞれスレーブ局出力用バッファ2b、3b(第二の出力バッファ)を有している。
FIG. 2 is a diagram showing processing blocks in the plant monitoring control system according to
2, 1 to 5 and 7 are the same as those in FIG. The programmable controller (master station) 1 has a master station input buffer 1a (input buffer) and a master
次に、動作について図2で説明する。
フィールドネットワーク6上の各プログラマブルコントローラ(スレーブ)局2、3からの制御出力要求は、各スレーブ局内出力用バッファ2a、3aの自局エリアに、制御出力先の出力ユニット局番と、出力データ(ON/OFF情報)がセットされる。セットされた出力データは、フィールドネットワーク6を通じて、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1のマスタ局内入力用バッファ1aにセットされる。プログラマブルコントローラ(マスタ局)1にてマスタ局内入力用バッファ1aにセットされたプログラマブルコントローラ(スレーブ局)に該当するエリアを読込み、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1のマスタ局内出力用バッファ1bの出力ユニットに該当するエリアにコピーされ、コピーされた出力ユニットへのデータが出力ユニット4、5に書き込まれる。これにより、各プログラマブルコントローラ(スレーブ)局2、3からの制御出力が、出力ユニットから動作指令として監視制御機器7に出力される。
Next, the operation will be described with reference to FIG.
A control output request from each programmable controller (slave)
実施の形態1によれば、フィールドネットワーク上のプログラマブルコントローラ(スレーブ局)からも監視制御機器に制御出力を行うことができる。 According to the first embodiment, it is possible to perform control output from the programmable controller (slave station) on the field network to the monitoring control device.
実施の形態2.
図3は、この発明の実施の形態2によるプラント監視制御システムにおけるフィールドネットワーク上の制御方式を示す概念図である。
図3において、1〜7は図1におけるものと同一のものである。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a control system on the field network in the plant monitoring control system according to
In FIG. 3, 1 to 7 are the same as those in FIG.
実施の形態1では、フィールドネットワーク6上のプログラマブルコントローラ(スレーブ局)2、3から出力ユニット4、5に対して制御出力が行えるが、複数のプログラマブルコントローラ(スレーブ局)2、3から同一出力ユニット4、5の同一ビットに対して同時出力を行った場合、出力を行ったタイミングにより出力情報がチャタリング(ON→OFF→ON)を起こす可能性がある。この状態を回避させるため、図3に示すように、各プログラマブルコントローラ(スレーブ局)毎に各出力ユニットのビット単位で制御出力可否情報をテーブル化した制御出力可否情報テーブルを、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1に持たせる。
この制御出力可否情報テーブルへは、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1の初期処理ソフトウエアにて、プログラマブルコントローラ(スレーブ局)毎に、出力ユニットの台数分、出力可(1)、出力不可(0)をセットする。この初期処理ソフトウエアは、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1の動作時の初回1回のみ実行されるものである。
In the first embodiment, control output can be performed from the programmable controllers (slave stations) 2 and 3 on the
To this control output enable / disable information table, the initial processing software of the programmable controller (master station) 1 can output (1) and cannot output (0) for each programmable controller (slave station) for each output unit. Set. This initial processing software is executed only once for the first time when the programmable controller (master station) 1 operates.
プログラマブルコントローラ(マスタ局)1では、プログラマブルコントローラ(スレーブ局)2、3から出力ユニット4、5への制御出力要求があった場合、制御出力可否情報テーブルをチェックし、要求元プログラマブルコントローラ(スレーブ局)2、3の出力ユニット4、5への制御が否であった場合、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1のマスタ局内出力用バッファ1bの出力ユニットエリアへのコピー処理は行わず、要求データを破棄することにより、同一出力ユニット4、5への同時出力を回避することができる。図3の場合、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1は、プログラマブルコントローラ(スレーブ局)2からの制御出力要求に関しては、出力ユニット5のみが出力対象となり(出力ユニット4への書き込み不可)、プログラマブルコントローラ(スレーブ局)3からの制御出力要求に関しては、出力ユニット4のみが出力対象となる(出力ユニット5への書き込み不可)。
When there is a control output request from the programmable controllers (slave stations) 2, 3 to the
実施の形態2によれば、プログラマブルコントローラ(マスタ局)内に、プログラマブルコントローラ(スレーブ局)毎の出力ユニットへの制御出力可否を規定した制御出力可否情報テーブルを設けることにより、同一出力ユニットへの同時出力を回避することができる。 According to the second embodiment, by providing the control output availability information table that defines whether or not control output to the output unit for each programmable controller (slave station) is provided in the programmable controller (master station), Simultaneous output can be avoided.
実施の形態3.
図4は、この発明の実施の形態3によるプラント監視制御システムにおけるフィールドネットワーク上の制御方式を示す概念図である。
図4のおいて、1〜7は、図1におけるものと同一のものである。プログラマブルコントローラ(マスタ局)1には、マスタ局内バッファメモリ1cが設けられ、この中にはフィールドネットワーク6に接続された各プログラマブルコントローラ(スレーブ局)の状態が格納されるエリアがある。このエリアは、ビット単位で各プログラマブルコントローラ(スレーブ局)の状態を監視しており、全部で64ビット存在する。ビット0は、1番目のプログラマブルコントローラ(スレーブ局)2の状態が格納され、ビット63は、64番目のプログラマブルコントローラ(スレーブ局)の状態が格納される。そして、各ビットは、ビットONでダウン状態、ビットOFFで正常状態を示している。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a control system on the field network in the plant monitoring control system according to
In FIG. 4, 1 to 7 are the same as those in FIG. The programmable controller (master station) 1 is provided with a
実施の形態1、2では、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1では、プログラマブルコントローラ(スレーブ局)2、3の生存チェックを行っていないため、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1では、ダウン中のプログラマブルコントローラ(スレーブ局)2の制御出力データをプログラマブルコントローラ(マスタ局)1のマスタ局内入力用バッファ1aより読み込んで、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1のマスタ局内出力用バッファ1bの出力ユニット4、5の該当するエリアにコピーを行ってしまう。このため、出力ユニット4、5に対し、嘘のデータを書き込む可能性がある。
この状態を回避させるため、図4に示すようにプログラマブルコントローラ(マスタ局)1にて、フィールドネットワーク6上に接続される各プログラマブルコントローラ(スレーブ局)2、3の状態を、マスタ局内バッファメモリ1c内のプログラマブルコントローラ(スレーブ局)の状態を表すエリアを定周期で監視し、ビットがONのプログラマブルコントローラ(スレーブ局)を異常(ダウン)と判断する。
ダウンしているプログラマブルコントローラ(スレーブ局)2からの制御出力要求情報を破棄することにより、出力ユニット4、5に対し、嘘のデータを書き込むことを回避する。
In the first and second embodiments, the programmable controller (master station) 1 does not check the existence of the programmable controllers (slave stations) 2 and 3, so the programmable controller (master station) 1 The control output data of the slave station) 2 is read from the master station input buffer 1a of the programmable controller (master station) 1, and the
In order to avoid this state, as shown in FIG. 4, in the programmable controller (master station) 1, the state of each programmable controller (slave station) 2, 3 connected on the
By discarding the control output request information from the programmable controller (slave station) 2 that is down, writing false data to the
実施の形態3によれば、プログラマブルコントローラ(マスタ局)にて、フィールドネットワーク上に接続される各プログラマブルコントローラ(スレーブ局)の状態を定周期で監視するようにしたので、ダウンしているプログラマブルコントローラ(スレーブ局)から誤ったデータを出力ユニットに書き込むことを回避することができる。 According to the third embodiment, the programmable controller (master station) monitors the state of each programmable controller (slave station) connected to the field network at regular intervals, so that the programmable controller is down. Writing wrong data from the (slave station) to the output unit can be avoided.
実施の形態4.
図5は、この発明の実施の形態4によるプラント監視制御システムにおけるフィールドネットワーク上の制御方式を示す概念図である。
図5において、1〜7、1a、1bは、図1及び図2におけるものと同一のものである。プログラマブルコントローラ(マスタ局)1には、タイマ8が設けられている。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a control method on a field network in a plant monitoring control system according to Embodiment 4 of the present invention.
In FIG. 5, 1 to 7, 1 a, and 1 b are the same as those in FIGS. 1 and 2. The programmable controller (master station) 1 is provided with a
実施の形態3で異常となったプログラマブルコントローラ(スレーブ局)2が復帰した場合、フィールドネットワーク6の性能により、復帰したプログラマブルコントローラ(スレーブ局)2のスレーブ局内出力用バッファのデータがプログラマブルコントローラ(マスタ局)1に伝達されるまで、一定時間を要する。プログラマブルコントローラ(マスタ局1)にて一定時間経過前にプログラマブルコントローラ(マスタ局)1がマスタ局内入力用バッファ1aのプログラマブルコントローラ(スレーブ局)2に該当するエリアを読み込んで、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1のマスタ局内出力用バッファ1bの出力ユニット4、5に該当するエリアにコピーした場合、最新の出力情報がプログラマブルコントローラ(マスタ局)1に反映される前に出力ユニット4、5に出力データが書き込まれるため、最新の出力データが伝達されない問題が生じる。
なお、プログラマブルコントローラ(スレーブ局)の復帰は、実施の形態3で述べたプログラマブルコントローラ(マスタ局)1に設けられたマスタ局内バッファメモリ1c中の各プログラマブルコントローラ(スレーブ局)の状態が格納されるエリアを、定周期で監視することにより、認識される。
When the programmable controller (slave station) 2 that has become abnormal in the third embodiment is restored, the data in the output buffer within the slave station of the restored programmable controller (slave station) 2 is programmable controller (master) due to the performance of the
The return of the programmable controller (slave station) stores the state of each programmable controller (slave station) in the
この問題を回避させるため、図5に示すようにプログラマブルコントローラ(マスタ局)1に、プログラマブルコントローラ(スレーブ局)2が復帰した時点で起動されるタイマーを設け、復帰から一定時間経過した時点でプログラマブルコントローラ(マスタ局)1のマスタ局内入力用バッファ1aのプログラマブルコントローラ(スレーブ局)2に該当するエリアを読み込み、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1のマスタ局内出力用バッファ1bの出力ユニット4、5の該当するエリアにコピーすることにより、最新の出力データが出力ユニット4、5に書き込まれる。
To avoid this problem, as shown in FIG. 5, a programmable controller (master station) 1 is provided with a timer that is activated when the programmable controller (slave station) 2 is restored, and programmable when a fixed time has elapsed since the restoration. Reads the area corresponding to the programmable controller (slave station) 2 of the input buffer 1a in the master station of the controller (master station) 1 and applies to the
実施の形態4によれば、プログラマブルコントローラ(マスタ局)に、プログラマブルコントローラ(スレーブ局)故障から復帰した時点で起動されるタイマーを設け、復帰から一定時間経過した時点でプログラマブルコントローラ(マスタ局)のマスタ局内入力用バッファのプログラマブルコントローラ(スレーブ局)に該当するエリアを読み込むようにしたので、最新の出力データを出力ユニットに書き込むことができる。 According to the fourth embodiment, the programmable controller (master station) is provided with a timer that is activated when the programmable controller (slave station) returns from a failure, and the programmable controller (master station) has a fixed time after the return. Since the area corresponding to the programmable controller (slave station) of the input buffer in the master station is read, the latest output data can be written to the output unit.
実施の形態5.
図6は、この発明の実施の形態5によるプラント監視制御システムにおけるフィールドネットワーク上の制御方式を示す概念図である。
図6において、1〜7、1a、1bは、図5におけるものと同一のものである。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a control system on a field network in a plant monitoring control system according to
In FIG. 6, 1-7, 1a, 1b are the same as those in FIG.
フィールドネットワーク6上に設置された出力ユニット4、5の内、出力ユニット4が工事等により撤去された場合、実施の形態1〜実施の形態4においては、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1では、出力ユニット4が撤去されたことが判断できず、プログラマブルコントローラ(スレーブ局)2、3からの出力データをプログラマブルコントローラ(マスタ局)1のマスタ局内入力用バッファ1aに読み込んで、マスタ局内出力用バッファ1bの撤去された出力ユニット4のエリアにデータを書き込んでしまう。
When the output unit 4 is removed from the
この問題を回避させるため、図6に示すように、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1のマスタ局内入力用バッファ1aの各プログラマブルコントローラ(スレーブ局)2、3の出力データの局番に対し、撤去された出力ユニット4の局番については、局番に替わり撤去コード(FF)をセットする。これによりプログラマブルコントローラ(マスタ局)1で局番チェックを実施し、撤去コードが入っている局番(出力ユニット4)に対しては、プログラマブルコントローラ(マスタ局)1のマスタ局内出力用バッファ1bの出力ユニット4に該当するエリアにデータを書き込まないようにする。
なお、撤去コードのセットは、実施の形態2で述べたプログラマブルコントローラ(マスタ局)1の初期処理ソフトウエアにて、初期動作時に行う。
In order to avoid this problem, as shown in FIG. 6, the station numbers of the output data of the programmable controllers (slave stations) 2 and 3 in the master station input buffer 1a of the programmable controller (master station) 1 have been removed. For the station number of the output unit 4, a removal code (FF) is set instead of the station number. As a result, the station number is checked by the programmable controller (master station) 1 and the output unit of the
The removal code is set by the initial processing software of the programmable controller (master station) 1 described in the second embodiment during the initial operation.
実施の形態5によれば、撤去された出力ユニットに対する撤去コードを、プログラマブルコントローラ(マスタ局)のマスタ局内入力用バッファに持たせるようにしたので、マスタ局内出力用バッファの撤去された出力ユニットのエリアにデータを書き込まないようにすることができる。 According to the fifth embodiment, the removal code for the removed output unit is provided in the master station input buffer of the programmable controller (master station). It is possible to prevent data from being written to the area.
1 プログラマブルコントローラ(マスタ局)、
1a マスタ局内入力用バッファ、1b マスタ局内出力用バッファ、
1c マスタ局内バッファメモリ、
2 プログラマブルコントローラ(スレーブ局)、
2a スレーブ局内出力用バッファ、
3 プログラマブルコントローラ(スレーブ局)、
3a スレーブ局内出力用バッファ、4,5 出力ユニット、
6 フィールドネットワーク、7 監視制御機器、8 タイマ。
1 programmable controller (master station),
1a Master station input buffer, 1b Master station output buffer,
1c Master station buffer memory,
2 programmable controller (slave station),
2a Buffer for slave station output,
3 Programmable controller (slave station),
3a Output buffer for slave station, 4, 5 output unit,
6 Field network, 7 Monitoring and control equipment, 8 Timer.
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