JP2011003038A - プロセス監視制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御装置等に入力されるすべてのプロセスデータをあらかじめ選択や登録をすることなく、様々な解析等に対応できるプロセスデータの長期データ保存機能を有するプロセス監視制御装置を提供する。
【解決手段】プロセス制御を行うとともに、プロセスデータを記録する制御装置と、このプロセスデータを転写して保存するバッファメモリと、このバッファメモリの前記プロセスデータを蓄積データファイルに格納し、この蓄積データファイルの情報を圧縮し、プロセスデータ圧縮ファイルを作成する補助記憶装置と、このプロセスデータ圧縮ファイルを蓄積する外部記憶装置とを含むプロセス監視制御装置であって、前記補助記憶装置は、前記蓄積データファイルを短時間のデータに区切って前記プロセスデータ圧縮ファイルを作成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、プロセス監視制御装置に関する。

製造プラント向けプロセス監視制御装置のプロセスデータの長期データ保存は、実績管理サーバ及び制御装置を専用の通信装置で接続し、長期データ保存が必要なプロセスデータを選択・登録して蓄積する方式が一般的であったが、外部記憶装置の大容量化に伴い、監視操作卓においても長期データの保存ができるシステムが普及してきた。本システムにおいては、光磁気ディスクを使用した技術が公開されている。

例えば、特許文献１には、長期的にデータ保存が可能なプラント監視装置を実現することを目的として、プラントの監視を行い、トレンドデータを表示するプラント監視装置において、前記トレンドデータを保存する光磁気ディスクと、トレンドデータセーブ画面を表示し、ファイル名と共に、前記トレンドデータを前記光磁気ディスクに保存するセーブ手段と、前記光磁気ディスクからファイル名を呼び出して、トレンドデータロード画面に表示し、前記光磁気ディスクからトレンドデータを呼び出すロード手段とを有することを特徴とするプラント監視装置が開示されている。

特開２０００−２９５１２号公報

本発明の目的は、制御装置等に入力されるすべてのプロセスデータをあらかじめ選択や登録をすることなく、様々な解析等に対応できるプロセスデータの長期データ保存機能を有するプロセス監視制御装置を提供することにある。

本発明のプロセス監視制御装置は、プロセス制御を行うとともに、プロセスデータを記録する制御装置と、このプロセスデータを転写して保存するバッファメモリと、このバッファメモリの前記プロセスデータを蓄積データファイルに格納し、この蓄積データファイルの情報を圧縮し、プロセスデータ圧縮ファイルを作成する補助記憶装置と、このプロセスデータ圧縮ファイルを蓄積する外部記憶装置とを含むプロセス監視制御装置であって、前記補助記憶装置は、前記蓄積データファイルを短時間のデータに区切って前記プロセスデータ圧縮ファイルを作成することを特徴とする。

本発明によれば、制御装置等に入力されるすべてのプロセスデータをあらかじめ選択や登録をすることなく、様々な解析等に対応できるプロセスデータの長期データ保存機能を有するプロセス監視制御装置を得ることができる。

本発明による実施例のプロセス監視制御システムを示す概略構成図である。 本発明による実施例におけるプロセスデータの流れを示す構成図である。 本発明による実施例におけるプロセスデータの保存工程（プロセスデータ蓄積管理処理）を示すフローチャートである。 本発明による実施例におけるプロセスデータの保存工程（プロセスデータ書込処理）を示すフローチャートである。 本発明による実施例におけるプロセスデータの保存工程（圧縮ファイル作成処理）を示すフローチャートである。 本発明による実施例におけるプロセスデータの保存工程（外部装置出力処理）を示すフローチャートである。 本発明による実施例におけるプロセスデータの表示状態を示す構成図である。

本発明は、製造プラント向けプロセス監視制御装置に関し、製造プラントの製造プロセス解析、事故・障害発生時の要因分析、原因究明を行うための機能を持つプロセス監視制御装置に関するものである。

製造プラント向けプロセス監視制御装置のプロセスデータの長期データ保存は、プロセス解析並びに事故・障害発生時の要因分析及び原因究明をするために非常に有効な手段である。このため、蓄積方式を改善し、大容量、高速周期で保存が行われるようになってきた。

しかし、プロセスデータを選択・登録して蓄積するため、必要なデータが登録されていない場合には、プロセスの解析が不十分となる。また、プラントの増設、改造などで追加したプロセスデータの登録を忘れてしまうなどの問題を抱えていた。

一般に、化学プラント等のプロセス監視制御においては、温度・圧力・流量等を検出するためのセンサ類を数千個程度使用し、１秒〜１分に１回程度の頻度でそれぞれのデータのサンプリングを行って記録している。これらのデータは、プロセス解析、事故・障害発生時の要因分析や原因究明をする場合に貴重なものであり、可能であれば、１秒に１回程度の頻度で検出するすべてのデータを保存しておきたいというニーズは高い。

しかし、１秒に１回のサンプリングデータであっても、例えば、数千個のデータを１時間（３６００秒）にわたって蓄積すると約１０００万個となり、２４時間分では約３億個となるため、このような大量のデータを長期間にわたってどのように保存しておくかが問題となる。

これらのデータを長期間にわたって保存する場合、通常の記録媒体であるハードディスク、ＤＶＤ、ブルーレイディスク等が突発的に破壊されてデータが消失してしまう問題もあり、バックアップデータを作成して保存しておく必要がある。

この場合、バックアップデータの作成工程（データの圧縮工程）やデータの転送工程に相当な時間が必要となり、限られた記録容量において処理する際に、上記の工程がデータのサンプリングの速度に追いつかず、サンプリングデータがオーバーフローしてしまうおそれがある。

本発明は、制御装置等に入力されるすべてのプロセスデータをあらかじめ選択や登録をすることなく、高速で長期間蓄積することにより、様々な解析等に対応できるプロセスデータの長期データ保存機能を提供することを目的とするものである。

具体的には、監視操作卓（監視システム端末）のハードディスク等に一時的に保存したデータを、バックアップ用の記録媒体であるＮＡＳ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｔｔａｃｈｅｄ Ｓｔｏｒａｇｅ）等に転送する際に、短時間（例えば、５分〜１時間程度である。望ましくは、１０〜４０分程度である。ただし、ＣＰＵの処理速度、データの転送速度などによって異なり、上記の具体的な時間に限定されるものではない。）のデータに区切ってデータの圧縮を行うことにより、最も処理時間を必要とするデータ圧縮工程及びデータ転送工程のバランスを維持し、オーバーフローを回避することを特徴とする。

本発明においては、制御装置のプロセスデータを操作卓のメモリへ直接転写する機能を設け、監視操作卓から要求しなくてもプロセスデータを取得できるようにした。また、自動的にプロセスデータファイルを圧縮して補助記憶装置へコピーすることでファイル容量を削減し、記憶容量の少ない機器においてもプロセスデータの長期データ保存ができるようにした。

以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明による実施例のプロセス監視制御システムを示す概略構成図である。

本図において、プロセス監視制御システムは、監視操作卓１、制御装置２及び実績管理サーバ６で構成されている。

監視操作卓１は、プロセスの監視操作を行い、情報用ネットワーク７を介して実績管理サーバ６と接続されている。制御装置２は、製造プラント等のプロセス制御を行うとともに、プロセスデータを記録するものであり、プロセスデータの収集及び制御演算を行い、制御用ネットワーク３を介して監視操作卓１と接続されている。監視操作卓１及び実績管理サーバ６にはそれぞれ、外部記憶装置１８及び６８が接続されている。

一方、プラント設備側には、プロセス製造装置４が配置されており、プロセス製造装置４に取付けられた制御バルブ４１及びセンサ４２が配線５を経由して制御装置２に接続されている。

従来のプロセスデータの長期データ保存システムは、実績管理サーバ６と制御装置２とを専用の通信装置９で接続し、長期データ保存が必要なプロセスデータを選択・登録して蓄積していた。

このため、選択・登録漏れにより、必要なプロセスデータが長期データ保存されない場合があり、製造プロセス解析並びに障害発生時の要因分析及び原因究明が十分にできない場合があった。

また、プラントの事故解析のように様々な角度から解析する場合、登録されているプロセスデータのみでは不十分であり、収集周期も高速化する必要であった。

本発明においては、制御装置２と監視操作卓１と実績管理サーバ６とを接続し、プロセスデータの選択・登録を行わずにデータの長期保存を行うため、従来の通信装置９は設置しなくてもよい。

図２は、本発明による実施例におけるプロセスデータの流れを示す構成図である。

制御装置２は、プロセス製造装置４のセンサ４２から得られる情報（プロセスデータ）をプロセスデータ入力処理２２により取込み、制御演算２３により演算した結果をプロセスデータ出力２４で出力し、プロセス製造装置４の制御バルブ４１を操作する。

従来、監視操作卓１のトレンド画面に必要なプロセスデータを登録し、制御装置２に対して制御用ネットワーク３を介してプロセスデータを要求して取得していた。しかし、監視操作卓１が複数の制御装置２を監視・操作するため、通信負荷の増加、処理能力低下などの問題により、すべてのプロセスデータを取得することができなかった。

本発明においては、制御装置２の主記憶（メインメモリ）に格納されているプロセスデータ２１すべてを、監視操作卓１内のメモリ上のプロセスデータ１１に制御演算２３の周期（サイクル）ごとにプロセスデータ転写２５により転写する。このため、監視操作卓１内にあるプロセスデータ１１が自動的に更新されることになり、監視操作卓１の通信負荷の増加、処理能力の低下を防ぎ、すべてのプロセスデータ１１を監視操作卓１に高速で収集することが可能となる。

収集したプロセスデータ１１は、制御周期と同等の高速周期で、電源断時にメモリ情報を補助記憶装置ファイルに転写する機能を持つメモリ空間１２内のバッファ１２２（バッファメモリとも呼ぶ。）に格納し、管理情報１２１のポインタ、日時等の情報を更新する。バッファ１２２は、メモリ上に配置されているため、高速周期に対応できるようになっている。バッファ１２２のエリアを越えない間隔にて、バッファ１２２のプロセスデータを補助記憶装置１３内の蓄積データファイル１３２に一括で格納する。格納後、蓄積範囲の日時等を格納する蓄積情報１３１を更新する。

さらに、補助記憶装置１３は、蓄積データファイル１３２の情報を定期的に圧縮し、プロセスデータ圧縮ファイル１３３とする機能、及び、プロセスデータ圧縮ファイル１３３を実績管理サーバ６の外部記憶装置６８に移動（転送）し、圧縮ファイル８１を作成（蓄積）する機能を備えている。なお、圧縮ファイル８１は、プロセスデータ圧縮ファイル１３３と同一のファイル（データ又は情報）であってもよい。

ここで、実績管理サーバ６の外部記憶装置６８に転送する際、蓄積データファイル１３２を短時間（例えば、５分〜１時間程度である。望ましくは、１０〜４０分程度である。）のデータに区切ってプロセスデータ圧縮ファイル１３３を作成することにより、最も処理時間を必要とするデータ圧縮工程及びデータ転送工程のバランスを維持し、オーバーフローを回避する。すなわち、データ圧縮工程及びデータ転送工程におけるデータの流れが円滑に（データを流体とみなした場合、流体抵抗が上記２工程においてほぼ等しく）なるようにする。

データ量の大きい（長時間の）プロセスデータから１つのプロセスデータ圧縮ファイル１３３を作成するための時間、及び／又は、データ量の大きいプロセスデータ圧縮ファイル１３３を転送するための時間が長くなると、新たに制御装置２から送られてくるプロセスデータ１１の圧縮又は転送をするための時間が不十分となり、プロセスデータ１１が滞留して容量を超えてしまう場合がある。

このような事態を防止するため、本発明においては、上記のように短時間のデータに区切ってプロセスデータ圧縮ファイル１３３を作成する。

また、上記のように蓄積データファイル１３２を短時間のデータに区切ってプロセスデータ圧縮ファイル１３３を作成する際、補助記憶装置１３のファイル容量、データを圧縮する速度、及び、そのデータを転送する速度から、１回の圧縮操作で圧縮するデータ量、すなわち、データを区切る箇所を自動的に設定する機能を持たせてもよい。

また、メモリ空間１２内のバッファ１２２に蓄積されたプロセスデータ１１及び制御装置２に蓄積されたプロセスデータ２１のデータ量並びに制御装置２、メモリ空間１２内のバッファ１２２及び補助記憶装置１３の蓄積容量等を監視し、指定した使用率を超えたタイミングにて自動的にデータ圧縮を行い、プロセスデータ圧縮ファイル１３３を作成する機能を持たせてもよい。これにより、ファイル容量を削減することができる。

また、自動的に圧縮されたプロセスデータ圧縮ファイル１３３を圧縮ファイルの使用率が設定したタイミングで、外部記憶装置６８に自動でコピー（転送）し、コピーが終了したプロセスデータ圧縮ファイル１３３を削除する機能を持たせてもよい。

さらに、監視操作卓及び実績管理サーバに、外部記憶装置６８に出力した（蓄積してある）プロセスデータ圧縮ファイルをローディングする画面を設け、過去のプロセスデータをローディングし、トレンドグラフでプロセスデータを確認することができるようにしてもよい。

これらの機能により、データベースなどの特殊なソフトウェアを用いずに、高速で長期間のプロセスデータを蓄積することを可能となる。

図３Ａ〜図３Ｄにプロセスデータの長期データ保存フローを示す。

長期データ保存処理は、プロセスデータ蓄積管理処理（図３Ａ）、プロセスデータ書込処理（図３Ｂ）、圧縮ファイル作成処理（図３Ｃ）、外部装置出力処理（図３Ｄ）を含む構成となっており、各々が個別に動作する。

図３Ａにおいて、プロセスデータ蓄積管理処理は、制御周期と同一周期にて起動（１０１）することにより開始し、メモリ上からすべてのプロセスデータを取得し（１０２）、リングバッファにプロセスデータを書込み（１０３）、リングバッファの管理情報を更新する（１０４）。前回補助記憶書込みからのバッファ使用量を監視し、使用率が設定値を越えたタイミングを記憶装置への書込みタイミングと認識し（１０５）、プロセスデータ書込処理を起動する（１０６）。

同様に、ハードディスクの使用率が設定値を超えたタイミングを圧縮ファイル作成処理時刻と認識し（１０７）、で圧縮ファイル作成処理の起動（１０８）を行う。そして、圧縮ファイルの使用率が設定値を越えたタイミング（１０９）で外部装置出力処理の起動（１１０）を行い、それぞれの処理の起動を管理する。

図３Ｂにおいて、プロセスデータ書込処理は、リングバッファよりプロセスデータを取得し（１０６１）、蓄積データファイルに一プロセスデータを書込み（１０６２）、蓄積データ管理情報の日時情報を更新する（１０６３）。

図３Ｃにおいて、圧縮ファイル作成処理は、蓄積データより圧縮用ファイルを編集し（１０８１）、圧縮用ファイルを作成する（１０８２）。作成後、圧縮済蓄積データ削除、蓄積データ管理情報の日時情報を更新する（１０８３）。

図３Ｄにおいて、外部装置出力処理は、外部装置に圧縮ファイルをコピーし（１１０１）、外部出力済圧縮ファイルを削除する（１１０２）。

これらの処理により、適切なタイミングでプロセスデータを管理することができる構成となっている。

図４にプロセスデータの表示状態を示す。

実績管理サーバ６は、監視操作卓１と情報用ネットワーク７とを経由して、圧縮データ１３３を圧縮ファイルコピー６７により一定周期でコピーし、圧縮データ６４を作成する。作成時、圧縮データインデックス６３を作成する。これにより、更に長期間のデータ管理を提供する。

また、外部記憶装置８に出力した圧縮ファイル８２は、監視操作卓１及び実績管理サーバ６で使用できるように蓄積されている。このため、監視操作卓１のローディング画面１５を介してのローディング、実績管理サーバ６のローディング画面６６を介してローディングができる。

また、データ解析においては、それぞれのトレンド画面表示１４、６５、表形式での表示、保存などの機能により、解析支援を行う。

以上の通り、本発明によれば、運転操作員がプロセスデータの選択・登録を行うことなく、すべてのプロセスデータを高速で長期間蓄積することができ、様々な解析に対応できるプロセス監視・制御システムを得ることができる。

１：監視操作卓、２：制御装置、３：制御用ネットワーク、４：プロセス製造装置、５：配線、６：実績管理サーバ、７：情報用ネットワーク、９：通信装置、１１：プロセスデータ、１２：メモリ空間、１３：補助記憶装置、１８：外部記憶装置、２１：プロセスデータ、６８：外部記憶装置、８１：圧縮ファイル、１２２：バッファ、１３２：蓄積データファイル、１３３：プロセスデータ圧縮ファイル。

Claims (5)

1. プロセス制御を行うとともに、プロセスデータを記録する制御装置と、このプロセスデータを転写して保存するバッファメモリと、このバッファメモリの前記プロセスデータを蓄積データファイルに格納し、この蓄積データファイルの情報を圧縮し、プロセスデータ圧縮ファイルを作成する補助記憶装置と、このプロセスデータ圧縮ファイルを蓄積する外部記憶装置とを含むプロセス監視制御装置であって、前記補助記憶装置は、前記蓄積データファイルを短時間のデータに区切って前記プロセスデータ圧縮ファイルを作成することを特徴とするプロセス監視制御装置。
2. 前記補助記憶装置は、前記バッファメモリに蓄積された前記プロセスデータの蓄積容量を監視し、指定した使用率を超えた時に前記プロセスデータ圧縮ファイルを作成することを特徴とする請求項１記載のプロセス監視制御装置。
3. 前記補助記憶装置は、指定した前記補助記憶装置の使用率を超えた時に、前記プロセスデータ圧縮ファイルを前記外部記憶装置に転送し、前記補助記憶装置に残された前記プロセスデータ圧縮ファイルを削除することを特徴とする請求項１又は２に記載のプロセス監視制御装置。
4. 前記外部記憶装置に蓄積してある前記プロセスデータ圧縮ファイルをローディングして過去のプロセスデータを確認するための画面を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセス監視制御装置。
5. 前記補助記憶装置は、前記補助記憶装置のファイル容量、データを圧縮する速度、及び、そのデータを転送する速度から、１回の圧縮操作で圧縮するデータ量を設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロセス監視制御装置。

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