JP2006120044A

JP2006120044A - データ収集システム

Info

Publication number: JP2006120044A
Application number: JP2004309249A
Authority: JP
Inventors: Saneji Matsuyama; 実嗣松山
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2006-05-11

Abstract

【課題】上位装置と制御装置間の通信負荷を増大させないデータ取得終了確認及び返信機能を有するデータ収集システムを実現する。
【解決手段】上位装置１００がデバイス６１−６ｎに対してデータ取得要求をすると、制御装置３００が前記デバイス６１−６ｎからデータを取得して保持し、前記上位装置１００からのデータ取得終了確認に対して取得済みデータを上位装置１００に返すデータ収集システムにおいて、前記上位装置１００は、取得要求に対して取得終了確認が得られていないデータを一括して前記制御装置３００に確認する一括確認手段１０６を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、上位装置がデバイスに対してデータ取得要求をすると、制御装置が前記デバイスからデータを取得して保持し、前記上位装置からのデータ取得終了確認に対して取得済みデータを上位装置に返すデータ収集システムに関する。

特許文献１には、上位装置がフィールド機器からデータを取得するシステムが記載されている。

特開２００２−７１６６号公報

図３は分散型制御システムにおける従来のデータ収集システムの構成例を示す機能ブロック図である。１は上位装置であり、制御バス２に接続されている。３はこの制御バスに接続されて上位装置１と通信する制御装置である。

この制御装置２は、フィールドバス通信モジュール４を介してフィールドバス５に接続されているデバイス６１，６２，６３…６ｎを制御する。これらデバイスは通信機能を有しており、上位装置１からのデータ取得要求に対して自己のデータを制御装置２に渡す。

上位装置１において、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…１１ｎは、この上位装置内で稼動するアプリケーションであり、これらアプリケーションから特定のデバイスのデータの取得要求が出される。１２はデータ収集手段であり、これらアプリケーションからの取得要求を受け付け、制御装置３から返される取得データを要求元のアプリケーションに渡す。

データ収集手段１２において、１３は制御バス２に対する通信インターフェース、１４は収集処理全体を管理するデータ処理手段、１４はデータ取得要求に対して未取得のデータをリアルタイムに反映する未取得データ待ち行列手段である。１６は個別確認手段であり、未取得データ待ち行列手段１５から順次個別に渡される未取得データにつき制御装置３対してデータ取得終了確認を順次個別に実行する。

制御装置３において、３１は制御バス２に対する通信インターフェース、３２はフィールドバス通信モジュール４に対する通信インターフェースである。３３は収集処理全体を管理するデータ処理手段、３４は取得データ保持手段であり、デバイスから取得したデータでまだ上位装置１からデータ取得終了確認がないデータを一時的に保持する。３５は個別返信手段であり、個別確認手段１６からのデータ取得終了確認に対してそのデータが取得済みデータであれば取得済みの返信と共にデータを上位装置１に渡す。

図４は、上位装置，制御装置，通信モジュール，デバイス間におけるデータ取得要求から返信までの処理手順を説明するシーケンス図である。説明を分かり易くする為に、各デバイスのデータ取得から返信までにかかる処理時間を、デバイス１＜デバイス２＜デバイス３と仮定している。

通信の手順は次の通りである。
（１）上位装置は、データ取得先のデバイスに対するデータ取得要求を制御装置に投げる。
（２）制御装置は、上位装置から受信したデータ取得要求をデータ取得先のデバイスが繋がっているフィールドバス通信モジュールに送る。

（３）フィールドバス通信モジュールは、指定されたデバイスに対してデータ取得要求を送る。
（４）フィールドバス通信モジュールは、はデータ取得要求の結果（取得データ）をデバイスから取得する。
（５）制御装置は、フィールドバス通信モジュールが取得したデバイスのデータを取得（取得データ保持手段に読み込む）する。

（６）上位装置は（１）のデータ取得要求送信後、決められた周期で、未取得データにつき制御装置に対して個別にデータ取得終了確認通信を行う。制御装置は、このデータ取得終了確認に対して、フィールドバス通信モジュール経由でデバイスからのデータが取得済みの場合には、上位装置に対して取得完了の個別返信と同時に取得データを返す。データ取得が完了していない場合は上位装置に対して通信未完である旨を返す。
（７）上位装置は制御装置からデータ取得完了の結果を得るまでデータ取得終了確認通信を繰り返す。

データ取得処理にかかる時間は、デバイス性能や通信経路の状態等に影響される。データ取得処理に時間がかかるデバイスが複数存在した場合、データ取得未完のデバイスが複数存在することになり、上位装置からのデータ取得終了確認通信が、未完となっているデバイスの数分、上位装置と制御装置間の通信バス（制御バス）上を流れることになる。

上位装置と制御装置間は専用の制御バスで繋がっているが、このように大量のデータ通信がバス上を流れることはバスの通信負荷、制御装置の通信データ処理負荷を考慮した場合、最適ではない。

上位装置の通信相手となるデバイスが増えた場合、データ取得終了確認通信によるバスの負荷、制御装置の通信データ処理負荷が増大し、システム全体に対しても悪影響が発生する。

従って本発明が解決しようとする課題は、上位装置と制御装置間の通信負荷を増大させないデータ取得終了確認及び返信機能を有するデータ収集システムを実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
（１）上位装置がデバイスに対してデータ取得要求をすると、制御装置が前記デバイスからデータを取得して保持し、前記上位装置からのデータ取得終了確認に対して取得済みデータを上位装置に返すデータ収集システムにおいて、
前記上位装置は、取得要求に対して取得終了確認が得られていないデータを一括して前記制御装置に確認する一括確認手段を備えたことを特徴とするデータ収集システム。

（２）前記一括確認手段からの確認に対して、現時点で取得済みのデータを一括して前記上位装置に返す一括返信手段を備えたことを特徴とする（１）記載のデータ収集システム。

（３）データ未取得状態をリアルタイムに反映してこれを前記一括確認手段に渡す未取得データ待ち行列手段を備えることを特徴とする（１）又は（２）記載のデータ収集システム。

（４）前記デバイスは、Foundation Fieldbus-H1規格に準拠する機器であることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のデータ収集システム。

（５）前記上位装置は、前記デバイスを管理する統合機器管理装置であることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載のデータ収集システム。

（６）前記上位装置、制御装置、デバイスは、分散型制御システムを構成することを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載のデータ収集システム。

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）上位装置と制御装置間の通信バス上を流れるデータフレームの数が少なくなり、通信バスの通信負荷が軽減される。
（２）制御装置が処理する通信フレームの数が少なくなり、制御装置の処理負荷が軽減される。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明を適用したデータ収集システムの一実施形態を示す機能ブロック図である。図３で説明した従来システムと同一要素には同一符号を付し、説明を省略する。以下、本発明の特徴部につき説明する。

図１において、１００は本発明が適用された上位装置である。アプリケーション１０１ａ〜１０１ｎ並びにデータ収集手段１０２の通信インターフェース１０３及びデータ処理手段１０４は、図３の従来システムのアプリケーション１１ａ〜１１ｎ並びにデータ収集手段１２の通信インターフェース１３及びデータ処理手段１４と同一機能である。

本発明の特徴部は、データ収集手段１０２における未取得データ待ち行列手段１０５及び一括確認手段１０６の構成にある。未取得データ待ち行列手段１０５は、定周期の取得終了確認通信において、その時点で未取得のデータ要求情報をまとめて一括確認手段１０６に渡し、一括確認手段１０６は、渡された情報に基づいて制御装置に対してまとめて取得終了確認を実行する。

３００は本発明が適用された制御装置である。通信インターフェース３０１及び３０２並びにデータ処理手段３０３及び取得データ保持手段３０４は、図３の従来システムの通信インターフェース３１及び３２並びにデータ処理手段３３及び取得データ保持手段３４と同一機能である。

本発明の特徴部は、一括返信手段３０５の構成にある。上位装置１００の一括確認手段１０６からのまとめた取得終了確認に対してその時点取得データ保持手段３０４に取得済みのデータ情報を上位装置１００にまとめて返信する。その後、上位装置１００は返信のあったデータを制御装置から連続して取得する。

図２は、上位装置，制御装置，通信モジュール，デバイス間におけるデータ取得要求から返信までの処理手順を説明するシーケンス図である。説明を分かり易くする為に、各デバイスのデータ取得から返信までにかかる処理時間を、図４と同様にデバイス１＜デバイス２＜デバイス３と仮定している。

（６）上位装置は（１）のデータ取得要求送信後、決められた周期で制御装置に対して未取得データに関するデータ取得終了確認通信を一括して行う。制御装置は、このデータ取得終了確認に対して、フィールドバス通信モジュール経由でデバイスからのデータが取得済みの場合には、上位装置に対して一括して取得完了の返信を返すと同時に取得済みデータを連続して上位装置返す。データ取得が完了していない場合は上位装置に対して通信未完である旨を返す。

図２において、時刻ｔ１における上位装置から制御装置に対するデータ取得終了確認ではデバイス３，２が一括してデータ取得終了確認されている。時刻ｔ２ではデバイス３，２，１が一括してデータ取得終了確認されている。時刻ｔ３ではデバイス３，２が一括してデータ取得終了確認されている。

このように、本発明では複数デバイスに対するデータ取得終了確認を１フレーム中に載せることが可能となるために、１度の通信で、複数のデバイスに関するデータ取得状態を確認でき、データ取得が完了しているデバイスに対してのみデータ取得ができるようになった。

上位装置と制御装置間の通信量は、図４に比較して図２が軽減されていることがわかる。この通信負荷の軽減に伴って制御装置の通信データ処理負荷が軽減される。実施例では簡単のためデバイス数を３としたが、現実のプラントではデバイス数は数百、数千となる場合もあり、デバイス数が多いほど本発明の通信負荷軽減の効果が高くなる。

本発明の対象となるデバイスは、自己のデータを上位装置に渡す通信機能を有する機器であれば適用可能である。普及しているデバイスとしては、Foundation Fieldbus-H1規格に準拠する機器の他、PROFIBUSやHART規格の機器であってもよい。

本発明における上位装置は、下位のデバイスからデータを取得するアプリケーションが稼動するものであれば任意の形態が可能であり、分散型制御システムを構成する操作監視装置やデバイスを管理する統合機器管理装置であってもよい。

本発明を適用したデータ収集システムの一実施形態を示す機能ブロック図である。図１における上位装置，制御装置，通信モジュール，デバイス間におけるデータ取得要求から返信までの処理手順を説明するシーケンス図である。分散型制御システムにおける従来のデータ収集システムの構成の一例を示す機能ブロック図である。図３における上位装置，制御装置，通信モジュール，デバイス間におけるデータ取得要求から返信までの処理手順を説明するシーケンス図である。

符号の説明

２制御バス
４フィールドバス通信モジュール
５フィールドバス
６１，６２，６３，…６ｎデバイス
１００上位装置
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，…１０１ｎアプリケーション
１０２データ収集手段
１０３通信インターフェース
１０４データ処理手段
１０５未取得データ待ち行列手段
１０６一括確認手段
３００制御装置
３０１，３０２通信インターフェース
３０３データ処理手段
３０４取得データ保持手段
３０５一括返信手段

Claims

上位装置がデバイスに対してデータ取得要求をすると、制御装置が前記デバイスからデータを取得して保持し、前記上位装置からのデータ取得終了確認に対して取得済みデータを上位装置に返すデータ収集システムにおいて、
前記上位装置は、取得要求に対して取得終了確認が得られていないデータを一括して前記制御装置に確認する一括確認手段を備えたことを特徴とするデータ収集システム。
前記一括確認手段からの確認に対して、現時点で取得済みのデータを一括して前記上位装置に返す一括返信手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のデータ収集システム。
データ未取得状態をリアルタイムに反映してこれを前記一括確認手段に渡す未取得データ待ち行列手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のデータ収集システム。
前記デバイスは、Foundation Fieldbus-H1規格に準拠する機器であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のデータ収集システム。
前記上位装置は、前記デバイスを管理する統合機器管理装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のデータ収集システム。
前記上位装置、制御装置、デバイスは、分散型制御システムを構成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のデータ収集システム。