JP2010233160A

JP2010233160A - データ記録装置

Info

Publication number: JP2010233160A
Application number: JP2009081145A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Uehara; 邦明上原
Original assignee: Metawater Co Ltd
Current assignee: Metawater Co Ltd
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2010-10-14
Anticipated expiration: 2029-03-30
Also published as: JP5252570B2

Abstract

【課題】複数送信元のうちの任意の送信元からのデータ変化でトリガーをかけ、トリガー時点近傍での全送信元からのデータを記録できるデータ記録装置を提供する。
【解決手段】当該装置は、（Ａ）入来データを送信元毎に分配出力するデータ分配部と、（Ｂ）データ分配部からのデータを送信元毎にそれぞれ蓄積するデータ・バッファと、（Ｃ）データ分配部から該当データ・バッファへのデータの書き込みを制御し、トリガー対象となる送信元の指定を含むトリガー条件を設定し、トリガー条件満足時に応答して、各データ・バッファへのデータの新たな書き込みを停止する、バッファ読み書き制御部と、（Ｄ）トリガー対象となるデータ・バッファのデータを監視してトリガー条件満足時を検出するトリガー検出部と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、データ記録装置に関する。より詳細には、取り込まれた複数送信元からのデータの任意の１つでトリガーをかけ、トリガー時点近傍での全ての送信元からのデータを記録することができるデータ記録装置に関する。

一般に産業用プロセスの監視制御等の分野においては、現場に設置される各種産業設備において測定されるデータ（いわゆるプロセス・データ）を処理するために、産業設備毎に分散制御システム（以後、ＤＣＳ＝Distributed Control Systemと称する。）を割り当てて、これを各産業設備と通信可能に接続し、各ＤＣＳが、上位に位置するクライアント等と通信する。

図１は、産業用プロセスの監視制御系の構成の例を示す。産業用プロセスの監視現場には複数の設備（設備１３０、１３２）が設置されている。各設備には、センサーや機器等のいわゆる現場機器１２０および１２２、ならびに１２４および１２６が備えられ、各現場機器での測定データは、設備毎に割り当てられたＤＣＳ１１０、１１２に、測定のサンプリング時刻毎にリアルタイムで一旦バッファリングされる。その後、バッファリングされた測定データは、ＬＡＮ等でネットワーク接続されたデータベース・サーバ１５２にファイルまたはデータベース１５４の形で蓄えられ、中央監視サーバ１０６またはクライアント１０２、１０４によって適宜アクセスされる。

この産業用プロセスの監視制御系のどこかに不具合が発生して、測定データの何れかが異常値を示した場合に、不具合個所を特定するために、従来は面倒な手順を踏む必要があった。
図２は、産業用プロセスの監視制御系において、測定データの何れかが異常値を示した場合の従来の対処の例を示す。今、設備１が水槽設備であり、センサー２０２が水位センサーであって水位の異常を示したとする。この場合、センサー２０２での測定データがバッファリングされるＤＣＳ１１０において水位異常と認識され、また、ＤＣＳ１１０を経由して上位に送られた測定データを分析して、中央監視サーバ１０６が水位異常を認識する場合もある。この場合、水位異常を検出した原因と考えられる不具合箇所としては次の５種類が考えられる。
（１）水位を計測するセンサー２０２の故障
（２）センサー２０２の測定データの出力を取り込むＤＣＳ１１０の故障
（３）設備１の水位調整用バルブ調節器である機器２０４の故障
（４）設備１に影響を及ぼす設備２のセンサー２０６または機器２０８の故障
（５）ＤＣＳ１１０内のアプリケーション・プログラムのミス

よって、これらの不具合箇所を特定するために、まず故障の可能性がある範囲を絞り込み、絞り込んだ範囲のセンサーや機器の測定データを、ＤＣＳとは別の記録計２１０、２１２をそれぞれ使用して記録する方式が従来からとられてきた。特に、水位異常を検出したセンサー２０２に接続された記録計２１０には、水位異常の条件に該当したときに他の記録計２１２の記録を停止して記録範囲を固定するための制御信号（ビット信号）を発行させるための停止トリガー２１６を接続する。
測定データをバッファリングするＤＣＳ自体に記録計の機能を持たせられない理由は、ＤＣＳはデータ・バッファの機能を持つだけであり、データを大量に保存することができないためであり、また、上記（２）や（５）の原因を特定するためには、ＤＣＳとは独立系統のデータ測定系を持つことが望ましいためである。

このように記録計２１０、２１２によって測定され、トリガー発生によって記録範囲が固定された測定データと、ＤＣＳを経由して取り込まれた測定データとを比較して不具合箇所を特定する。しかし、異常検出時のこのような不具合箇所の特定方式は、全体的に手順が多く調査に時間がかかる。また、停止トリガー２１６が発行する停止信号によって他の記録計にデータ記録の停止を指示するものなので、停止信号発行の時間遅延によって、他の記録計にて固定された記録範囲が、真に必要とする記録範囲からずれてしまうという問題も有する。
そこで、産業用プロセスの監視制御系の各設備の各現場機器における測定データを集中して取り込んで、異常検出時における不具合箇所の解析等に利用できるデータ記録装置の実装が必要になる。

特許文献１では、異常状態信号を受信すると、その前後の全制御データをメモリに格納し、それらから故障原因を正確に特定する技術について示されている。
しかし、この技術は、複数の電子制御ユニットの１つが異常状態を検出した場合に、他の電子制御ユニットに異常状態信号を発行して伝えるというものであるので、基本的には図２に示した外部付加の記録計と停止トリガーによる方式と変わるところがなく、各電子制御ユニットがメモリに格納する制御データの範囲にずれが生じるという問題は解消しない。

特開平０９−１６０６０２号公報

本発明の目的は、複数送信元からのデータを取り込むデータ記録装置であって、複数送信元のうちの任意の送信元に係るデータの変化でトリガーをかけ、トリガー時点近傍での全送信元からのデータを記録することができるデータ記録装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明では、それぞれが時刻と関連付けられた複数の送信元からのデータを記録する装置を提供する。
本発明の第１の視点によれば、この装置は、（Ａ）入来するデータを送信元毎に分配して出力する「データ分配部」と、（Ｂ）データ分配部から送信元毎に出力されるデータをそれぞれ蓄積する、複数の送信元と同一数の「データ・バッファ」と、（Ｃ）（Ｃ−１）データ分配部から、一の送信元に係るデータを受信したとの通報に応答して、当該一の送信元に係るデータ・バッファへ、当該一の送信元に係るデータを書き込むよう、当該データ・バッファを制御し、（Ｃ−２）トリガー対象となる送信元の指定を含むトリガー条件を設定し、（Ｃ−３）トリガー条件が満足されたとの通報に応答して、複数の送信元と同一数のデータ・バッファの各々へのデータの新たな書き込みを停止するよう各データ・バッファを制御する、「バッファ読書制御部」と、（Ｄ）バッファ読書制御部からトリガー条件を受け取り、トリガー対象となる送信元に係るデータ・バッファのデータを監視してトリガー条件を満足することを検出する「トリガー検出部」と、を備える。

また、本発明の第２の視点によれば、この装置は、（Ａ）入来するデータを送信元毎に分配して出力する「データ分配部」と、（Ｂ）データ分配部から送信元毎に出力されるデータをそれぞれ蓄積する、複数の送信元と同一数の「データ・バッファ」と、（Ｃ’）（Ｃ’−１）データ分配部から、一の送信元に係るデータを受信したとの通報に応答して、当該一の送信元に係るデータ・バッファへ、当該一の送信元に係るデータを書き込むよう、当該データ・バッファを制御し、（Ｃ’−２）トリガー対象となる送信元の指定を含むトリガー条件を設定し、（Ｃ’−３）トリガー条件が満足されたとの通報に応答して、複数の送信元と同一数のデータ・バッファの各々から、トリガーの前後の所定の範囲の時刻に係るデータを読み出しするよう、各データ・バッファを制御する、「バッファ読書制御部」と、（Ｄ）バッファ読み書き制御部からトリガー条件を受け取り、トリガー対象となる送信元に係るデータ・バッファのデータを監視してトリガー条件を満足することを検出する「トリガー検出部」と、（Ｅ）バッファ読書制御部の制御に基づいて複数の送信元と同一数のデータ・バッファの各々から読み出されたデータを記録する、複数の送信元と同一数の「データ記録部」と、を備える。

尚、上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの構成要素のコンビネーションまたはサブコンビネーションもまた、本発明として提供することができることに留意されたい。

産業用プロセスの監視制御系の構成の例を示す。産業用プロセスの監視制御系において、測定データの何れかが異常値を示した場合の従来の対処の例を示す。本発明の実施形態に係るデータ記録装置の、産業用プロセスの監視制御系における位置付けの例を示す。本発明の実施形態に係るデータ記録装置の構成例を示す。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

図３は、本発明の実施形態に係るデータ記録装置（データ・レコーダとも呼ぶ。）の、産業用プロセスの監視制御系における位置付けの例を示す。この図に示すように、設備１におけるセンサーや調節機器等のいわゆる各現場機器は、設備毎に割り当てられたＧＳＡ（Gadget Service Adapter、ガジェット・サービス・アダプタ）３０２と呼ぶデータ集積装置と１対１に通信可能に接続される。この接続は、例えばＲＳ４８５等のシリアル・バスで行うことができる。
各現場機器での測定データは、ＤＣＳ１１０に送信するのとは別に、ＧＳＡ３０２にも送信される。同様に、設備２における各現場機器での測定データは、ＧＳＡ３０４に送信される。

全てのＧＳＡ３０２、３０４、３０６、３０８は、データ記録装置３１０と通信可能に接続される。この接続は、例えば、イーサネット（登録商標）等によるバス・ネットワークで行うことができる。
各ＧＳＡに蓄積された測定データは全てデータ記録装置３１０に送信される。ここに、データ記録装置には、この産業用プロセスの監視制御系の全ての現場機器における測定データが集約されることになる。

尚、ＧＳＡを経由せずに各現場機器から直接にデータ記録装置に接続することも理論上は可能であるが、当該産業用プロセスの監視制御系における設備の総数はかなり多数（たとえば１０００以上）となるので、対象となる現場機器の総数はさらに多く（例えば２０００以上）となり、設備毎に一旦ＧＳＡを介してＧＳＡからデータ記録装置まではバス・ネットワーク接続にしたほうが実用的であることは言うまでもない。

図４は、本発明の実施形態に係るデータ記録装置の構成例を示す。送信元である各現場機器からそれぞれに割り当てられたＧＳＡを経由して送信される測定データは、データ分配部４０２で送信元毎に分配される。
データ分配部４０２にデータが受け取られたことや、受け取られた測定データの属性（すなわち、送信元となる現場機器の情報及びデータ測定のサンプリング時刻の情報等）は、バッファ読書制御部４０４に通報される。バッファ読書制御部４０４はこの情報に基づいて、当該送信元からのデータ用のデータ・バッファに当該測定データを書き込むための制御をする。すなわち、具体的には、この測定データが例えば送信元１からのものであった場合、送信元１用のデータ・バッファ４１２において書き込みポインタが指し示す位置のバッファ・エントリに測定データを書き込み、書き込み終了後に書き込みポインタを更新する。

このようにして、各送信元用のデータ・バッファ４１２、４１４、４１６について、バッファ読書制御部による制御のもと、測定データが順次格納されていく。
ここで、個々のデータ・バッファ４１２、４１４、４１６は、複数のバッファ・エントリを持ち、これらがリング状につながるようにアドレス管理されたいわゆるリング・バッファとすることができる。
また、それぞれのデータ・バッファ４１２、４１４、４１６はすべて同一数のバッファ・エントリを持つようにすることが好ましい。
また、各データ・バッファは、同じ位置のバッファ・エントリにはそれぞれ同一のサンプリング時刻と関連付けられたデータを格納するようにすることが好ましい。

バッファ読書制御部４０４はさらに、トリガー条件の設定をする。トリガー条件とは、当該データ記録装置に取り込まれる、全送信元からのデータのうちの、任意の１または複数の送信元からのデータの値が所定の変化（または、変化のコンビネーション）を示したことを検知する場合における、その検知の条件のことである。
一般には、ある信号（すなわち、ある送信元からのデータ列）が、ある閾値を超えたとき、あるいはある閾値を下回ったときをトリガー条件とすることが多い。よって、トリガー条件には、少なくとも、トリガー対象となる信号（すなわち送信元）の指定が含まれる。
このトリガー条件の設定は、外部からのユーザの指示に基づいて行うこともできるし、また、当該データ記録装置にデフォルト値（省略時初期設定値）として与えておくこともできる。

トリガー検出部４０６は、バッファ読書制御部４０４からトリガー条件の情報を受け取って、そのトリガー条件に含まれる、トリガー対象となる送信元の指定の情報に基づいて、その送信元に係るデータ・バッファに格納されていくデータの値を順次監視して、そのトリガー条件が満足されるかどうかをチェックする。
トリガー条件が満足された場合は、その旨およびトリガー条件が満足されたときのデータ測定のサンプリング時刻（あるいは、データ・バッファの中のどのバッファ・エントリであるか）をバッファ読書制御部４０４に伝達する。

ここで、第１の実施形態と第２の実施形態に分けて説明する。第１の実施形態では、バッファ読書制御部４０４は、トリガー検出部４０６から受け取った情報に基づいて、すべてのデータ・バッファ４１２、４１４、４１６のそれぞれに対して、トリガー条件が満足された時刻以後所定の時間的範囲分までの測定データが書き込まれた時点で、データ・バッファ４１２、４１４、４１６へのデータ分配器４０２からの新たな書き込みを順次停止する。

書き込みが停止された後の、各データ・バッファ４１２、４１４、４１６に残されたデータは、トリガー時近傍のデータとなるので、これを表示したり、ダウンロードして解析したりすることによって、当該産業用プロセスの監視制御系における不具合箇所の特定などに活用することができる。

次に、第２の実施形態について説明する。
データ・バッファ４１２、４１４、４１６には、トリガー条件が満足された後も、データの格納を停止させずに、入来するデータを引き続き格納させていくようにしたい場合もある。このような場合に、データ・バッファ４１２、４１４、４１６の容量は限られているので、新しく入来したデータによって古いデータは逐次書き換えられていく。
したがって、トリガー時近傍のデータは、速やかにどこかに転送しなければ、早晩、データ・バッファから消えてしまうことになる。

そこで、バッファ読書制御部４０４は、トリガー検出部４０６から受け取った情報に基づいて、すべてのデータ・バッファ４１２、４１４、４１６に対して、トリガー条件が満足された時刻の前後の所定の時間的範囲について、その範囲に属するサンプリング時刻でのすべての測定データを、データ記録部４２２、４２４、４２６に転送する。

データ記録部４２２、４２４、４２６に蓄えられたデータは、トリガー時近傍のデータとなるので、これを表示したり、ダウンロードして解析したりすることによって、当該産業用プロセスの監視制御系における不具合箇所の特定などに活用することができる。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０２．．．クライアント（クライアント・コンピュータ、クライアント・システム）
１０４．．．クライアント（クライアント・コンピュータ、クライアント・システム）
１０６．．．中央監視サーバ（サーバ・コンピュータ、サーバ・システム）
１１０．．．ＤＣＳ（分散制御システム）
１１２．．．ＤＣＳ（分散制御システム）
１２０．．．現場機器
１２２．．．現場機器
１２４．．．現場機器
１２６．．．現場機器
１３０．．．設備
１３２．．．設備
１４０．．．プロセス監視現場
１５２．．．データベース・サーバ
１５４．．．データベース
２０２．．．センサー
２０４．．．機器
２０６．．．センサー
２０８．．．機器
２１６．．．停止トリガー
３０２．．．ＧＳＡ（ガジェット・サービス・アダプタ）
３０４．．．ＧＳＡ（ガジェット・サービス・アダプタ）
３０６．．．ＧＳＡ（ガジェット・サービス・アダプタ）
３０８．．．ＧＳＡ（ガジェット・サービス・アダプタ）
３１０．．．データ記録装置（データ・レコーダ）
４０２．．．データ分配部
４０４．．．バッファ読書制御部
４０６．．．トリガー検出部
４０８．．．記憶装置
４１２．．．データ・バッファ
４１４．．．データ・バッファ
４１６．．．データ・バッファ
４２２．．．データ記録部
４２４．．．データ記録部
４２６．．．データ記録部

Claims

それぞれが時刻と関連付けられた複数の送信元からのデータを記録する装置であって、
入来するデータを前記送信元毎に分配して出力する、データ分配部と、
前記データ分配部から前記送信元毎に出力されるデータをそれぞれ蓄積する、前記複数の送信元と同一数のデータ・バッファと、
前記データ分配部から、一の送信元に係るデータを受信したとの通報に応答して、当該一の送信元に係るデータ・バッファへ当該一の送信元に係るデータを書き込むよう当該データ・バッファを制御し、トリガー対象となる送信元の指定を含むトリガー条件を設定し、前記トリガー条件が満足されたとの通報に応答して、前記複数の送信元と同一数のデータ・バッファの各々へのデータの新たな書き込みを停止するよう各データ・バッファを制御する、バッファ読み書き制御部と、
前記バッファ読み書き制御部から前記トリガー条件を受け取り、前記トリガー対象となる送信元に係るデータ・バッファのデータを監視して前記トリガー条件を満足することを検出する、トリガー検出部と、
を備える装置。
前記複数の送信元と同一数のデータ・バッファの各々はリング・バッファである、請求項１に記載の装置。
前記複数の送信元と同一数のデータ・バッファの各々は、それぞれが同数のバッファ・エントリを有する、請求項２に記載の装置。
前記複数の送信元と同一数のデータ・バッファの各々は、同じ位置のバッファ・エントリにはそれぞれ同一の時刻と関連付けられたデータを格納する、請求項３に記載の装置。
それぞれが時刻と関連付けられた複数の送信元からのデータを記録する装置であって、
入来するデータを前記送信元毎に分配して出力する、データ分配部と、
前記データ分配部から前記送信元毎に出力されるデータをそれぞれ蓄積する、前記複数の送信元と同一数のデータ・バッファと、
前記データ分配部から、一の送信元に係るデータを受信したとの通報に応答して、当該一の送信元に係るデータ・バッファへ当該一の送信元に係るデータを書き込むよう当該データ・バッファを制御し、トリガー対象となる送信元の指定を含むトリガー条件を設定し、前記トリガー条件が満足されたとの通報に応答して、前記複数の送信元と同一数のデータ・バッファの各々からトリガーの前後の所定の範囲の時刻に係るデータを読み出すよう前記各データ・バッファを制御する、バッファ読書制御部と、
前記バッファ読み書き制御部から前記トリガー条件を受け取り、前記トリガー対象となる送信元に係るデータ・バッファのデータを監視して前記トリガー条件を満足することを検出する、トリガー検出部と、
前記バッファ読書制御部の制御に基づいて前記複数の送信元と同一数のデータ・バッファの各々から読み出されたデータを記録する、前記複数の送信元と同一数のデータ記録部と、
を備える装置。