JP2013088995A - 保守作業支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】広域化、統合化された複数のプラント設備が混在する制御システムにおいて、リアルタイムでの保守作業監視を可能にする保守作業支援装置を提供する。
【解決手段】保守作業支援装置１０５に一対一通信処理部２０８を設けたことで、端末１０２は、制御装置１０３を制御しようとする際には、一対一通信処理部２０８を介して、排他的接続関係が担保される。このため、既に一の端末１０２と通信（ＴＣＰコネクション）が確立している制御装置１０３に対して、他の端末１０２が接続することはできない。一方、ＧＵＩ処理部２０６の保守作業監視画面生成部２１６及びログ閲覧処理部２１２が存在することで、端末１０２は、制御装置１０３との接続状況にかかわらず、全ての制御装置１０３の保守作業進捗状況を、保守作業監視画面にて確認することができる。つまり、制御命令を出すことは一つの端末１０２しかできないが、保守作業進捗状況は全ての端末１０２が閲覧できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、保守作業支援装置に関する。
より詳細には、プラント等の監視及び制御を行う、プラント監視制御システムに用いる、保守作業支援装置に関する。

近年、上下水道プラント等の監視制御システムは、人員削減や情報集約等の観点から、多数の制御対象である設備を遠隔地から集中的に監視する遠隔監視システムに置き換えられているケースが多い。
遠隔監視システムは、従来の各プラント（現場）に設置されていた監視端末や保守端末を廃棄することなくそのまま流用しつつ、プラントから遠隔地に中央監視センターを新たに設ける。中央監視センターには、新たな監視端末や保守端末が設けられており、これら端末から、主な監視制御や保守作業を行う。
このようなシステムとしての具体例を挙げると、所在が広域に及ぶ複数の浄水場や下水処理場を中央監視にて集中管理する上下水道監視制御システムがある。
また、プラント監視制御システムの保守を目的として設置する保守端末においても、遠隔作業を可能としている。さらに近年では保守メーカー側の所在地に設置した保守端末から顧客システム内にアクセスし、遠隔保守作業を行う方法も提案されている。

特開平８−１２９４９７号公報

しかしながら、特許文献１の保守作業の方法は、広域化、統合化したプラント監視制御システムの構成において、遠隔地の作業をリアルタイムで把握できない。このため、保守作業内容や保守作業進捗状況が分からない。また、リアルタイムで保守作業を提示する機能がないため、プラントを運転させたまま保守作業を行わなければならない状況では、プラントの異常停止や誤動作が生じる可能性も高い。

本発明は係る課題を解決し、広域化、統合化された複数のプラント設備が混在する制御システムにおいて、リアルタイムでの保守作業監視を可能にする保守作業支援装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の保守作業支援装置は、端末と制御装置との排他的接続関係を維持する、一対一通信処理部を有する。
一対一通信処理部は、一以上の制御装置を制御可能な第一端末が、任意の端末によって制御される第一制御装置に対して接続を要求したことを受けて、第一制御装置が他の端末との接続を確立していないことを確認したら、第一端末を第一制御装置と接続する。
その後、一以上の制御装置を制御可能な第二端末が第一制御装置に対して接続を要求したことを受けて、第一制御装置が第一端末との接続を確立していることを確認したら、第二端末を第一制御装置と接続せずに、第一端末と第一制御装置との排他的接続関係を維持する。

保守作業支援装置に一対一通信処理部を設けたことで、端末は、制御装置を制御しようとする際には、一対一通信処理部を介して排他的接続関係が担保される。このため、既に第一端末と通信が確立している第一制御装置に対して、第二端末が接続することはできない。

本発明により、可用性と信頼性を向上させるために必要なテスト機能を備えるフォールトトレラントシステムを提供できる。

本発明の一実施形態であるプラント監視制御システムの全体構成を示すブロック図である。 保守作業支援装置の機能ブロック図である。 保守作業支援装置に存在する各テーブルのフィールド構成を示す図である。 一対一通信処理部の機能ブロック図である。 保守作業支援装置が実行する、ユーザ認証処理の動作の流れを示すフローチャートである。 保守作業支援装置が実行する、保守作業監視画面描画処理の動作の流れを示すフローチャートである。 ログイン画面を示す図である。 保守作業監視画面を示す図である。 保守作業監視画面を示す図である。

［全体構成］
図１は、本発明の一実施形態であるプラント監視制御システムの全体構成を示すブロック図である。
プラント監視制御システム１０１は、複数の端末１０２と、複数の制御装置１０３が、ネットワーク１０４を介して夫々保守作業支援装置１０５に接続されている。端末１０２、制御装置１０３及び保守作業支援装置１０５は、ＴＣＰ／ＩＰネットワーク機器である。
図１では端末１０２について、一番目の端末１０２である第一端末１０２ａと、二番目の端末１０２である第二端末１０２ｂと、ｎ番目の端末１０２である第ｎ端末１０２ｎを図示している。また同様に制御装置１０３について、一番目の制御装置１０３である第一制御装置１０３ａと、二番目の制御装置１０３である第二制御装置１０３ｂと、ｍ番目の制御装置１０３である第ｍ制御装置１０３ｍを図示している。
制御装置１０３は制御対象であるプラント１０６を制御する。図１ではプラント１０６について、一番目のプラント１０６である第一プラント１０６ａと、二番目のプラント１０６である第二プラント１０６ｂと、ｍ番目のプラント１０６である第ｍプラント１０６ｍを図示している。

第一端末１０２ａを例に、端末１０２について説明を続ける。
第一端末１０２ａは、ユーザのマンマシン−ンターフェースとして、ユーザの操作を受け付ける操作部１０７と、種々の情報を表示するディスプレイである表示部１０８を有する。操作部１０７と表示部１０８は入出力制御部１０９に接続され、入出力制御部１０９はネットワーク１０４を通じて保守作業支援装置１０５に接続されている。
制御命令生成部１１０は、制御装置１０３に対する制御命令を生成する。この制御命令は、送信元ＩＰアドレスが端末１０２に付されているＩＰアドレスであり、宛先ＩＰアドレスが制御装置１０３に付されているＩＰアドレスの、ＴＣＰパケットとして送信される。

図２は、保守作業支援装置１０５の機能ブロック図である。
複数の端末１０２は、ネットワーク１０４を通じてパケットフィルタ２０１に接続される。パケットフィルタ２０１は、機器マスタ２０２に記載されているＭＡＣアドレスを読み込み、機器マスタ２０２に登録されていないＭＡＣアドレスが付されているパケットの流入を阻止する。つまり、機器マスタ２０２に登録されているＭＡＣアドレスを有する端末１０２及び制御装置１０３のみ、保守作業支援装置１０５に接続することができる。したがって、ＭＡＣアドレスが未登録の端末は、後述するログイン画面すら表示されない。

パケットフィルタ２０１を通過したパケットは、ログイン処理部２０３に入力される。ログイン処理部２０３は、ＧＵＩ処理部２０６を制御して、ログイン画面生成部２１４が生成するデータによって、所定のログイン画面を端末１０２に表示させる。そして、端末１０２から送信されるユーザＩＤ及びパスワードを受信すると、ユーザマスタ２０４を参照して、周知のユーザ認証処理を行う。正規のユーザであることが判明した場合、ユーザステータスリスト２０５にその旨を記録すると共に、ＧＵＩ処理部２０６を制御して、メニュー画面生成部２１５が生成するデータによって、所定のメニュー画面を端末１０２に表示させる。
機器登録処理部２０７は、端末１０２のＭＡＣアドレスを登録する権限を持つユーザ（管理者等）の指示に基づいて、機器マスタ２０２に新たな端末１０２のＭＡＣアドレスを登録したり、逆に使わなくなった端末１０２のＭＡＣアドレスの削除等を行う。

ユーザ認証を経た端末１０２のパケットから送信される、制御装置１０３に対する制御命令に係るパケットは、一対一通信処理部２０８に入力される。一対一通信処理部２０８は、一つの端末１０２と一つの制御装置１０３とを、排他的に接続するために、制御命令に係るパケットの流れを制御する。既にある一つの端末１０２と、ある一つの制御装置１０３との間の通信（ＴＣＰコネクション）が確立している状態において、他の端末１０２が当該接続中の制御装置１０３に対して接続要求を送信した場合、一対一通信処理部２０８はその接続要求を拒否する。その際、一対一通信処理リスト２０９及びＩＰアドレスリスト２１０を参照し、適宜書き換える。
また、一対一通信処理部２０８は、制御命令に係るパケットの内容（ペイロード）である制御命令と、制御装置１０３から返信される状態情報に係るパケットの内容である状態情報を、保守作業ログファイル２１１に記録する。

ログ閲覧処理部２１２は、ＧＵＩ処理部２０６の保守作業監視画面生成部２１６を通じて複数の端末１０２に、保守作業ログファイル２１１に記録されているプラント監視制御システム１０１全体の稼働状況の情報を提供する。
リアルタイムクロック（RealTime Clock：以下「ＲＴＣ」）２１３は、周知の日時情報を提供するＩＣであり、ユーザステータスリスト２０５、一対一通信処理リスト２０９、保守作業ログファイル２１１にレコードを記録する際に日時情報が参照される。

保守作業支援装置１０５に一対一通信処理部２０８が存在することで、端末１０２は、制御装置１０３を制御しようとする際には、一対一通信処理部２０８を介して、排他的接続関係が担保される。このため、既に一の端末１０２と通信（ＴＣＰコネクション）が確立している制御装置１０３に対して、他の端末１０２が接続することはできない。
しかし、ＧＵＩ処理部２０６の保守作業監視画面生成部２１６及びログ閲覧処理部２１２が存在することで、端末１０２は、全ての制御装置１０３の保守作業進捗状況を、保守作業監視画面にて確認することができる。
つまり、制御命令を出すことは一つの端末１０２しかできないが、保守作業進捗状況は全ての端末１０２が閲覧できる。
保守作業監視画面生成部２１６及びログ閲覧処理部２１２は、複数の端末に対して保守作業進捗状況に係る情報を提供する、保守作業情報提供部ともいえる。

図３は、保守作業支援装置１０５に存在する各テーブルのフィールド構成を示す図である。
ユーザマスタ２０４は、保守作業者氏名フィールドと、ユーザＩＤフィールドと、パスワードフィールドと、個体識別情報操作権限フィールドよりなる。
保守作業者氏名フィールドには、端末１０２を操作するユーザの氏名が格納される。
ユーザＩＤフィールドには、端末１０２を操作するユーザがログイン操作を行う際に入力するユーザＩＤが格納される。
パスワードフィールドには、端末１０２を操作するユーザがログイン操作を行う際に入力するパスワードが格納される。
個体識別情報操作権限フィールドには、端末１０２を操作するユーザが機器マスタ２０２を編集することができる権限を持つか否かを示すフラグ情報が格納される。

機器マスタ２０２は、機器ホスト名フィールドと、ＭＡＣアドレスフィールドと、ＩＰアドレスフィールドと、機器詳細情報フィールドよりなる。
機器ホスト名フィールドには、端末１０２又は制御装置１０３のホスト名が格納される。
ＭＡＣアドレスフィールドには、端末１０２又は制御装置１０３のＭＡＣアドレスが格納される。ＭＡＣアドレスは、本実施形態における個体識別情報に該当する。
ＩＰアドレスフィールドには、端末１０２又は制御装置１０３のＩＰアドレスが格納される。
機器詳細情報フィールドには、端末１０２又は制御装置１０３に関する説明文等の情報が格納される。
なお、本実施形態のプラント監視制御システム１０１を構成する全てのネットワーク機器は、固定ＩＰアドレスであることを前提に説明している。勿論、端末１０２に関しては周知のＤＨＣＰ等の動的ＩＰアドレス付与機能を用いてもよい。その場合、機器マスタ２０２のＩＰアドレスフィールドの内容は可変となる。

ユーザステータスリスト２０５は、ユーザＩＤフィールドと、ログイン状態フィールドと、端末ホスト名フィールドと、ログイン日時フィールドよりなる。
ユーザＩＤフィールドは、ユーザマスタ２０４の同名のフィールドと同じ内容である。
ログイン状態フィールドには、ユーザＩＤフィールドに格納されている当該ユーザが現在ログイン場であるか否かを示すフラグが格納される。
端末ホスト名フィールドは、機器マスタ２０２の機器ホスト名フィールドに格納されている端末１０２ホスト名が格納される。
ログイン日時フィールドには、ユーザＩＤフィールドに格納されている当該ユーザがログインを行った日時情報が格納される。

一対一通信処理リスト２０９は、制御装置ホスト名フィールドと、端末ホスト名フィールドと、使用開始日時フィールドよりなる。
制御装置ホスト名フィールドは、機器マスタ２０２の機器ホスト名フィールドに格納されている制御装置１０３ホスト名が格納される。
端末ホスト名フィールドは、ユーザステータスリスト２０５の同名フィールドと同様、機器マスタ２０２の機器ホスト名フィールドに格納されている端末１０２ホスト名が格納される。
使用開始日時フィールドには、制御装置ホスト名フィールドに格納されている制御装置１０３と、端末ホスト名フィールドに格納されている端末１０２が通信を確立した日時情報が格納される。

保守作業ログファイル２１１は、ユーザＩＤフィールドと、端末ホスト名フィールドと、制御装置ホスト名フィールドと、作業実施日時フィールドと、作業内容フィールドよりなる。
ユーザＩＤフィールドは、ユーザマスタ２０４の同名のフィールドと同じ内容である。
端末ホスト名フィールドと制御装置ホスト名フィールドは、ユーザステータスリスト２０５の同名フィールドと同じ内容である。
作業実施日時フィールドには、制御装置ホスト名フィールドに格納されている制御装置１０３に対して、端末ホスト名フィールドに格納されている端末１０２が保守作業を実施した日時情報が格納される。
作業内容フィールドには、作業実施日時フィールドに格納されている日時に実施された具体的な作業の内容の情報が格納される。

ＩＰアドレスリスト２１０は、送信元ＩＰアドレスフィールドと、宛先ＩＰアドレスフィールドよりなる。
送信元ＩＰアドレスフィールドには、端末１０２から制御装置１０３に対して送信される制御命令に係るパケットに付されている送信元ＩＰアドレス、すなわち端末１０２のＩＰアドレスが格納される。
宛先ＩＰアドレスフィールドには、端末１０２から制御装置１０３に対して送信される制御命令に係るパケットに付されている宛先ＩＰアドレス、すなわち制御装置１０３のＩＰアドレスが格納される。

図４は、一対一通信処理部２０８の機能ブロック図である。
一対一通信処理部２０８は、端末１０２から制御装置１０３に向けて送信される制御命令に係るパケットを捉え、排他的接続関係を維持すべく管理する。また、制御命令の内容と、制御装置１０３から返送される実行結果を、保守作業ログファイル２１１に記録する。

図４中、第一端末１０２ａが第一制御装置１０３ａに対して保守作業のための制御命令を送信する様子を、送信元ＩＰアドレス及び宛先ＩＰアドレスが付されているパケットの流れとして説明する。図４中、第一端末１０２ａは「Ａ」というＩＰアドレスが、第一制御装置１０３ａは「Ｄ」というＩＰアドレスが付与されている。そして、保守作業支援装置１０５には第一ＮＩＣ４０１と第二ＮＩＣ４０２が設けられており、第一ＮＩＣ４０１には「Ｂ」というＩＰアドレスが、第二ＮＩＣ４０２には「Ｃ」というＩＰアドレスが、夫々付与されている。

第一端末１０２ａから第一制御装置１０３ａに対して保守作業を行うために、ユーザが第一端末１０２ａを操作すると、第一端末１０２ａの制御命令生成部１１０が第一制御装置１０３ａに向けて、ペイロードに制御命令を含むパケットを送信する。このパケットは、ＴＣＰである。したがって、ペイロードを含むパケットを送信する前に、周知のＴＣＰコネクションの開始シーケンスが、第一端末１０２ａと保守作業支援装置１０５との間で行われる。

第一端末１０２ａから送信される、ＴＣＰコネクションの開始を告げる周知のＴＣＰ ＳＹＮパケットのＩＰヘッダには、送信元ＩＰアドレスに「Ａ」が、宛先ＩＰアドレスに「Ｄ」が記載されている。このＴＣＰ ＳＹＮパケットは、第一ＮＩＣ４０１を通じて最初にＩＰアドレス記録部４０３に到達する。ＩＰアドレス記録部４０３は、ＩＰアドレスリスト２１０にＴＣＰ ＳＹＮパケットの送信元ＩＰアドレスと宛先ＩＰアドレスを一つのレコードとして追記録する。

ＩＰアドレス記録部４０３を通過したＴＣＰ ＳＹＮパケットは、次にアドレス変換処理部４０４に到達する。アドレス変換処理部４０４はＩＰ層（レイヤ３）を取り扱い、ＴＣＰ ＳＹＮパケットのＩＰヘッダの書き換えを行う。具体的には、宛先ＩＰアドレスを第一ＮＩＣ４０１に付与されている「Ｂ」に書き換える。こうして、ＴＣＰ ＳＹＮパケットは保守作業支援装置１０５のＯＳに備わっているＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック４０５によって処理される対象となる。

ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック４０５は、ネットワークＯＳに標準的に装備されている、周知のネットワークドライバプログラムであり、主にＴＣＰ層（レイヤ４）等を取り扱う。ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック４０５によって、第一端末１０２ａとの間でＴＣＰコネクション開始のネゴシエーションが実施される。

周知の、ＳＹＮ→ＡＣＫ／ＳＹＮ→ＡＣＫという、ＴＣＰコントロールパケットのネゴシエーションシーケンスが完了すると、第一端末１０２ａから制御命令をペイロードに含むＴＣＰデータパケットが送信される。ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック４０５は、ＴＣＰデータパケットからペイロード部分を取り出して連結し、データストリームとして復元して、サーバ処理部４０６に引き渡す。

サーバ処理部４０６は、一般的なＴＣＰ／ＩＰのサーバ機能とは少し異なる。先ず、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック４０５から制御命令のデータストリームを受け取る際、どの端末１０２から送信されたデータストリームであるのか、そしてその端末１０２はどの制御装置１０３を操作しようとしているのかを確認する。
先ず、データストリームの送信元ＩＰアドレス（端末１０２のＩＰアドレス）をＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック４０５から受け取り、そのＩＰアドレスで機器マスタ２０２を参照する。そして、ＩＰアドレスに対応するホスト名、即ち端末１０２のホスト名を取得する。
次に、データストリームの送信元ＩＰアドレス（端末１０２のＩＰアドレス）でＩＰアドレスリスト２１０を参照して、対応する宛先ＩＰアドレス（制御装置１０３のＩＰアドレス）を得る。更に、そのＩＰアドレスで機器マスタ２０２を参照することで、ＩＰアドレスに対応するホスト名、即ち制御装置１０３のホスト名を取得する。
この時点でサーバ処理部４０６は、端末１０２のホスト名（第一端末１０２ａのホスト名）と制御装置１０３のホスト名（第一制御装置１０３ａのホスト名）を取得する。

次に、サーバ処理部４０６は一対一通信処理リスト２０９を参照して、制御装置１０３のホスト名が既に他の端末１０２によってＴＣＰコネクションが成立しているか否かを確認する。図４の場合では、第一制御装置１０３ａのホスト名である。もし、一対一通信処理リスト２０９に第一制御装置１０３ａのホスト名がない場合は、制御装置ホスト名フィールドに第一制御装置１０３ａのホスト名を、端末ホスト名フィールドに第一端末１０２ａのホスト名を、使用開始日時フィールドにＲＴＣ２１３から取得した現在日時を記録した、新規レコードを追記録する。そして、送信元ＩＰアドレスが第一端末１０２ａのものであるデータストリームを、クライアント処理部４０７に引き渡す。

更に、サーバ処理部４０６はユーザステータスリスト２０５を参照して、第一端末１０２ａを操作しているユーザのユーザＩＤを取得する。そして、保守作業ログファイル２１１の、ユーザＩＤフィールドに取得した当該ユーザＩＤを、端末ホスト名フィールドに第一端末１０２ａのホスト名を、制御装置ホスト名フィールドに第一制御装置１０３ａのホスト名を、作業実施日時フィールドにＲＴＣ２１３から取得した現在日時を、作業内容フィールドにデータストリーム中の制御命令を記録した、新規レコードを追記録する。

クライアント処理部４０７は、サーバ処理部４０６から宛先ＩＰアドレス（第一制御装置１０３ａのＩＰアドレスである「Ｄ」）と共にデータストリームを受け取ると、第一制御装置１０３ａに対する接続要求を生成する。ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック４０５はクライアント処理部４０７から発される接続要求を受け取ると、第一制御装置１０３ａとの間で前述と同様のＴＣＰコネクション確立のためのネゴシエーションシーケンスを開始する。この時生成されるＴＣＰコントロールパケットのＩＰヘッダには、送信元ＩＰアドレスに第二ＮＩＣ４０２の「Ｃ」が、宛先ＩＰアドレスに「Ｄ」が記載されている。そして、ネゴシエーションシーケンスが完遂すると、データストリームはＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック４０５によってＴＣＰパケットに変換されて、第一制御装置１０３ａに向けて送信される。
更に、第一制御装置１０３ａから返送される、制御命令を実行した結果である作業結果情報は、保守作業ログファイル２１１の、サーバ処理部４０６が追記録したレコードの作業内容フィールドに書き足される。

改めてパケットに付されているＩＰアドレスについて説明する。
第一端末１０２ａ（ＩＰアドレス：Ａ）から第一制御装置１０３ａ（ＩＰアドレス：Ｄ）に向けて送信されたパケット（送信元ＩＰアドレス：Ａ、宛先ＩＰアドレス：Ｄ）は、第一ＮＩＣ４０１を通過すると、アドレス変換処理部４０４によって宛先ＩＰアドレスが第一ＮＩＣ４０１のＩＰアドレスであるＢに書き換えられる（送信元ＩＰアドレス：Ａ、宛先ＩＰアドレス：Ｂ）。
ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック４０５によってパケットから復元されたデータストリームは、再びＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック４０５によって第一制御装置１０３ａ（ＩＰアドレス：Ｄ）に向けてパケット化され、第二ＮＩＣ４０２（ＩＰアドレス：Ｃ）から送信される（送信元ＩＰアドレス：Ｃ、宛先ＩＰアドレス：Ｄ）。

従来のプラント制御システムは、プラント１０６内の一つの制御対象に対し、専用通信路を用いて唯一の制御用端末が固定的に接続される、閉じた関係性で成り立っていた。
近年、ＴＣＰ／ＩＰネットワーク機器が極めて安価に流通する状況を鑑みて、ＴＣＰ／ＩＰネットワーク機器をプラント制御システムに応用し、遠隔地から集中的に多数の制御対象を制御し監視する要求が高まってきた。
周知のＴＣＰ／ＩＰネットワークでは、クライアントが繋げたいサーバを自由に選択できる。したがって、一つの端末で複数の制御機器を制御することも不可能ではない。但し、実際には制御対象の数に応じたクライアントを用意する必要がある。

周知のＴＣＰ／ＩＰネットワークでは、サーバは複数のクライアントの接続を許容する。しかし、このような接続形態を、そのまま旧来のプラント制御システムに適用することはできない。プラント１０６の制御対象は、ｗｅｂサーバ等の一般的なＴＣＰ／ＩＰネットワークのサーバとは異なり、あくまでも唯一の端末１０２から操作されなければならない。
そこで、本実施形態の保守作業支援装置１０５は、端末１０２と制御装置１０３との間の排他的接続関係を担保するために、一対一通信処理部２０８を設けた。
既に端末１０２と制御装置１０３との間でＴＣＰコネクションが確立していれば、その後に他の端末１０２が当該制御装置１０３に対して接続の要求を拒絶する。このように通信を制御することで、複数の端末１０２から単一の制御対象に対して送信される制御情報の衝突を防ぎ、プラント制御システムが要求する、端末１０２と制御対象との一対一の接続関係を担保することができる。

以上説明した、一対一通信処理部２０８の仕組みは、周知の透過型プロキシを参考にしている。
一対一通信処理部２０８が、宛先ＩＰアドレスの異なるＴＣＰパケットを取り扱うには、一旦宛先ＩＰアドレスを自装置のものに書き換える必要が生じる。そうしないと、ＯＳに備わっているＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック４０５が受け付けてくれないからである。
周知の透過型プロキシは、あらゆるＨＴＴＰ通信にプロキシ機能を提供するために、パケットがＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック４０５に到達する前の段階で、ＩＰヘッダの宛先ＩＰアドレスを自装置のＩＰアドレスに書き換えている。ＨＴＴＰの場合、ペイロード内に接続先の情報（接続先ホストのＦＱＤＮ）が格納されているので、宛先ＩＰアドレスを書き換えてしまっても何処へ接続したら良いのかがペイロードを読むことで容易に判別できる。

しかし、本実施形態の保守作業支援装置１０５が取り扱う、制御命令に係るＴＣＰストリームは、ＨＴＴＰではない。ペイロードを読んでも接続先の情報が書かれていないので、接続先の情報は宛先ＩＰアドレスしかない。したがって、宛先ＩＰアドレスを一律に自装置のＩＰアドレスに書き換える前の段階で、一旦宛先ＩＰアドレスを記憶しておき、接続先の情報としてアプリケーション層のクライアント処理部４０７から利用しなければならない。このために、ＩＰアドレスリスト２１０が存在する。

サーバ処理部４０６は、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック４０５から受け取ったデータストリームをクライアント処理部４０７に引き渡すべきか否かを、一対一通信処理リスト２０９を参照することで判断する。端末１０２が制御したい制御装置１０３のレコードが一対一通信処理リスト２０９に存在しており、当該制御装置１０３が既に塞がっていれば、データストリームを破棄し、エラーメッセージを端末１０２へ返送する。

図５は、保守作業支援装置１０５が実行する、ユーザ認証処理の動作の流れを示すフローチャートである。
処理を開始すると（Ｓ５０１）、ログイン処理部２０３はＧＵＩ処理部２０６を制御して、ログイン画面生成部２１４から端末１０２にログイン画面のための情報を送信する。端末１０２は表示部１０８にログイン画面を表示して（Ｓ５０２）、操作部１０７からユーザＩＤ及びパスワードの入力を待つ（Ｓ５０３）。

ステップＳ５０３によって、端末１０２の操作部１０７から生じたユーザＩＤ及びパスワードの情報は、ログイン処理部２０３に送信される。ログイン処理部２０３はユーザＩＤ及びパスワードをユーザマスタ２０４と照合し、正規ユーザであるか否かを確認する（Ｓ５０４）。ユーザ認証に失敗した場合は（Ｓ５０４のＮＯ）、ログイン処理部２０３はＧＵＩ処理部２０６を制御して、ログイン画面生成部２１４から端末１０２に認証エラーの画面のための情報を端末１０２に送信する。端末１０２は表示部１０８に認証エラーを示す画面を表示して（Ｓ５０５）、再びステップＳ５０２から処理を繰り返す。

ステップＳ５０４において、ユーザ認証に成功した場合は（Ｓ５０４のＹＥＳ）、ログイン処理部２０３はユーザステータスリスト２０５に該当するユーザＩＤのユーザ認証が成功した旨を記録する（Ｓ５０６）。
次に、ログイン処理部２０３はユーザマスタ２０４を参照して、ログインしたユーザが機器マスタ２０２の編集権限を有するか否かを確認する（Ｓ５０７）。ユーザマスタ２０４の当該ユーザのレコードの個体識別情報操作権限フィールドが論理の「真」であれば（Ｓ５０７のＹＥＳ）、ログイン処理部２０３はＧＵＩ処理部２０６を制御して、メニュー画面生成部２１５から端末１０２に機器登録ボタンを有するメニュー画面のための情報を端末１０２に送信する（Ｓ５０８）。そして、一連の処理を終了する（Ｓ５０９）。

ステップＳ５０７において、ユーザマスタ２０４の当該ユーザのレコードの個体識別情報操作権限フィールドが論理の「偽」であれば（Ｓ５０７のＮＯ）、ログイン処理部２０３はＧＵＩ処理部２０６を制御して、メニュー画面生成部２１５から端末１０２に機器登録ボタンのないメニュー画面のための情報を端末１０２に送信する（Ｓ５１０）。そして、一連の処理を終了する（Ｓ５０９）。

図６は、保守作業支援装置１０５が実行する、保守作業監視画面描画処理の動作の流れを示すフローチャートである。図８及び図９で後述する、端末１０２の表示部１０８にメニュー画面が表示されている状態で、保守作業監視画面を表示させる操作を行った場合の動作である。
処理を開始すると（Ｓ６０１）、ＧＵＩ処理部２０６の保守作業監視画面生成部２１６は機器マスタ２０２を読み込み、端末１０２の表示部１０８に表示するためのシステム構成図を作成する（Ｓ６０２）。

次に、保守作業監視画面生成部２１６はユーザステータスリスト２０５を読み込み（Ｓ６０３）、現在保守作業支援装置１０５にログイン中のユーザが居るか否かを確認する（Ｓ６０４）。もし、ユーザステータスリスト２０５の全てのレコードのログイン状態フィールドが論理の「偽」である、すなわち誰一人としてログインしていない場合（Ｓ６０４のＮＯ）は、この時点で端末１０２に対する描画処理を終了する（Ｓ６０５）。

ステップＳ６０４において、ユーザステータスリスト２０５のログイン状態フィールドが論理の「真」であるレコードが一つでも存在している、すなわち一人でもユーザがログインしている場合（Ｓ６０４のＹＥＳ）は、保守作業監視画面生成部２１６はステップＳ６０２で描画したシステム構成図の、該当する端末１０２に「ログイン中」のメッセージを表示する（Ｓ６０６）。
次に、保守作業監視画面生成部２１６は一対一通信処理リスト２０９を読み込み（Ｓ６０７）、現在保守作業中の端末１０２が存在するか否かを確認する（Ｓ６０８）。もし、一対一通信処理リスト２０９の全てのレコードの端末ホスト名フィールドが空欄である、すなわちどの端末１０２も保守作業を行っていない場合（Ｓ６０８のＮＯ）は、この時点で端末１０２に対する描画処理を終了する（Ｓ６０５）。

ステップＳ６０８において、一対一通信処理リスト２０９の端末ホスト名フィールドが空欄でないレコードが一つでも存在している、すなわち一台でも保守作業中の端末１０２が存在する場合（Ｓ６０８のＹＥＳ）は、保守作業監視画面生成部２１６はステップＳ６０２で描画したシステム構成図の、該当する制御装置１０３に「保守作業中」のメッセージを表示する（Ｓ６０９）。そして、ログ閲覧処理部２１２を通じて保守作業ログファイル２１１を読み込んで、システム構成図の該当する制御装置１０３に保守作業内容を表示させて（Ｓ６１０）、一連の処理を終了する（Ｓ６０５）。

図７（ａ）及び（ｂ）は、ログイン画面を示す図である。
図７（ａ）は、図５のステップＳ５０７にて、ログインしたユーザが機器マスタ２０２の編集権限（個体識別情報操作権限）を有する場合に、ステップＳ５０８にて表示される、機器登録ボタンが表示されているメニュー画面７０１である。当該ユーザは、個体識別情報設定ボタン７０２をマウス等のポインティングデバイスでクリックすることで、図示しない機器登録メニュー画面を表示し、新たな端末１０２のＭＡＣアドレスを登録したり、廃棄等の理由でプラント監視制御システム１０１から除外する端末１０２のＭＡＣアドレスを削除する等の編集作業を行う。

図７（ｂ）は、図５のステップＳ５０７にて、ログインしたユーザが機器マスタ２０２の編集権限を有しない場合に、ステップＳ５１０にて表示される、機器登録ボタンが表示されていないメニュー画面７０３である。当該ユーザは、機器マスタ２０２の編集権限を有しないので、メニュー画面７０３には個体識別情報設定ボタン７０２が存在しない。個体識別情報設定ボタン７０２があるべき場所には、ボタンとしては押せない薄い表示領域７０４がある。表示領域７０４は、マウス等のポインティングデバイスでクリックできないので、図示しない機器登録メニュー画面を表示することもできない。

図８は、保守作業監視画面を示す図である。
図８は、図６の保守作業監視画面描画処理を終えて、端末１０２の表示部１０８に表示された保守作業監視画面８０１である。
保守作業監視画面８０１には、複数のプラント１０６として、第一プラント１０６ａ、第二プラント１０６ｂ、プラント１０６と実質的に等しい制御対象である遠隔保守端末８０２、同じくプラント１０６と実質的に等しい制御対象である中央監視センター８０３が表示されている。

図８中、第一端末１０２ａはログイン中であるが、保守作業を行っていない。
第二端末１０２ｂはログイン中であり、第一制御装置１０３ａを通じて第一プラント１０６ａの保守作業を行っている。
第三端末１０２ｃはログイン中であり、第二制御装置１０３ｂを通じて第二プラント１０６ｂの保守作業を行っている。
第四端末１０２ｄは誰も使用していないので、「ログイン中」表示がない。
このように、図６の保守作業監視画面描画処理を実行することで、保守作業監視画面８０１には、各プラント１０６に対する端末１０２と制御装置１０３との対応状況が明確に図示される。

図９は、保守作業監視画面を示す図である。
図９は、図８の保守作業監視画面が表示されている状態で、「保守作業中」メッセージが表示されているプラント１０６の制御装置１０３を、マウス等のポインティングデバイスでクリックした後、詳細内容が表示された状態の保守作業監視画面である。
図８の状態で、第一制御装置１０３ａのアイコンをクリックすることで、詳細ウィンドウ９０１が表示される。
詳細ウィンドウ９０１には、保守作業ログファイル２１１に記録された最新の保守作業の内容が詳細に開示される。

本実施形態では以下の応用例が可能である。
（１）制御命令に係るＴＣＰストリームを、ＨＴＴＰでカプセル化すると、ペイロードに宛先ホストのＦＱＤＮが含まれるので、図４のＩＰアドレス記録部４０３とＩＰアドレスリスト２１０が不要になる。そして、一対一通信処理部２０８は、周知の透過型プロキシサーバを基本とした、レイヤ７スイッチの一種として実装できる。

本実施形態では、プラント監視制御システム１０１を開示した。
保守作業支援装置１０５に一対一通信処理部２０８を設けたことで、端末１０２は、制御装置１０３を制御しようとする際には、一対一通信処理部２０８を介して、排他的接続関係が担保される。このため、既に一の端末１０２と通信（ＴＣＰコネクション）が確立している制御装置１０３に対して、他の端末１０２が接続することはできない。

一方、ＧＵＩ処理部２０６の保守作業監視画面生成部２１６及びログ閲覧処理部２１２が存在することで、端末１０２は、制御装置１０３との接続状況にかかわらず、全ての制御装置１０３の保守作業進捗状況を、保守作業監視画面にて確認することができる。
つまり、制御命令を出すことは一つの端末１０２しかできないが、保守作業進捗状況は全ての端末１０２が閲覧できる。

したがって、保守作業支援装置１０５は、制御装置１０３に対して端末１０２を正しく接続して、混乱のない安定した制御通信路を形成すると共に、全ての端末１０２が全ての制御装置１０３の状態を一覧できるので、視認性の高い保守作業監視作業が実現できる。
更に、保守作業支援装置１０５はリアルタイムで保守作業を端末１０２に提示できるので、プラント１０６を運転させたまま保守作業を実施でき、その際プラント１０６の異常停止や誤動作が起き難い。

以上、本発明の実施形態例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。

１０１…プラント監視制御システム、１０２…端末、１０２ａ…第一端末、１０２ｂ…第二端末、１０２ｃ…第三端末、１０２ｄ…第四端末、１０２ｎ…第ｎ端末、１０３…制御装置、１０３ａ…第一制御装置、１０３ｂ…第二制御装置、１０３ｍ…第ｍ制御装置、１０４…ネットワーク、１０５…保守作業支援装置、１０６…プラント、１０６ａ…第一プラント、１０６ｂ…第二プラント、１０６ｍ…第ｍプラント、１０７…操作部、１０８…表示部、１０９…入出力制御部、１１０…制御命令生成部、２０１…パケットフィルタ、２０２…機器マスタ、２０３…ログイン処理部、２０４…ユーザマスタ、２０５…ユーザステータスリスト、２０６…ＧＵＩ処理部、２０７…機器登録処理部、２０８…一対一通信処理部、２０９…一対一通信処理リスト、２１０…ＩＰアドレスリスト、２１１…保守作業ログファイル、２１２…ログ閲覧処理部、２１３…ＲＴＣ、２１４…ログイン画面生成部、２１５…メニュー画面生成部、２１６…保守作業監視画面生成部、４０１…第一ＮＩＣ、４０２…第二ＮＩＣ、４０３…ＩＰアドレス記録部、４０４…アドレス変換処理部、４０５…ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック、４０６…サーバ処理部、４０７…クライアント処理部、７０１…メニュー画面、７０２…個体識別情報設定ボタン、７０３…メニュー画面、７０４…表示領域、８０１…保守作業監視画面、８０２…遠隔保守端末、８０３…中央監視センター、９０１…詳細ウィンドウ

Claims (4)

1. 一以上の制御装置を制御可能な第一端末が、任意の端末によって制御される第一制御装置に対して接続を要求したことを受けて、前記第一制御装置が他の端末との接続を確立していないことを確認したら、前記第一端末を前記第一制御装置と接続し、その後一以上の制御装置を制御可能な第二端末が前記第一制御装置に対して接続を要求したことを受けて、前記第一制御装置が前記第一端末との接続を確立していることを確認したら、前記第二端末を前記第一制御装置と接続せずに、前記第一端末と前記第一制御装置との排他的接続関係を維持する、一対一通信処理部と
   を具備する、保守作業支援装置。
2. 更に、
   前記一対一通信処理部が端末と制御装置との間の排他的接続関係を記録するための一対一通信処理リストと
   を具備する、請求項１記載の保守作業支援装置。
3. 前記保守作業支援装置と前記第一端末と前記第二端末と前記第一制御装置はＴＣＰ／ＩＰネットワークで相互に接続されており、
   前記一対一通信処理部は、
   端末から送信されるパケットのＩＰヘッダの送信元ＩＰアドレス及び宛先ＩＰアドレスが記録されるＩＰアドレスリストと、
   前記パケットのＩＰヘッダから送信元ＩＰアドレス及び宛先ＩＰアドレスを読み取り、前記ＩＰアドレスリストに記録するＩＰアドレス記録部と、
   前記パケットの宛先ＩＰアドレスを書き換えるアドレス変換処理部と、
   受信するパケットのペイロードを抽出して連結することでデータストリームを復元すると共に、送信するデータストリームをパケットに変換するＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタックと、
   前記ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタックから前記データストリームを受け取り、前記一対一通信処理リストを参照して前記データストリームを転送すべきか否か判定するサーバ処理部と、
   前記一対一通信処理リストと前記ＩＰアドレスリストを参照して、前記サーバ処理部から引き渡された前記データストリームを前記ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタックを通じて所定の制御装置へ転送するクライアント処理部と
   を有する、請求項２記載の保守作業支援装置。
4. 更に、
   前記一対一通信処理部を通じて、前記第一端末から前記第一制御装置に送信された制御命令と、前記第一制御装置から前記第一端末に送信された制御結果が記録される保守作業ログファイルと、
   複数の端末に対して前記保守作業ログファイルに記録された保守作業内容に係る情報を提供する保守作業情報提供部と
   を有する、請求項１記載の保守作業支援装置。

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