JP2013152505A - プラント監視制御システム及び端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラントコントローラが停止したり、或は故障した時にも、プラント設備の信頼性を維持できる、プラント監視制御システムと、これに用いる端末装置を提供する。
【解決手段】現場携帯端末１０６はフラグテーブル３０６で全てのプラント機器１１０の制御状態を管理している。そして、プラントコントローラ１０３が停止すると、現場携帯端末１０６はプラントコントローラ１０３の異常状態を検出して全てのプラント機器１１０を制御可能な状態になるので、プラント監視制御システム１０１はプラントコントローラ１０３が停止してもプラント機器１１０を制御可能な状態を維持できる。また、プラントコントローラ１０３が正常状態に復帰した際、直ちに通常状態に戻すことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラント監視制御システムに関する。
より詳細には、プラント設備を監視すると共に適宜手動にて制御を行うための端末装置と、これを用いるプラント監視制御システムに関する。

上下水道、工場設備、発電所等のプラント設備には、プラント設備を正常に稼働させるためにプラント監視制御システムが設置されている。プラント監視制御システムは、流量計や濁度計等の計測機器から得られる情報を収集して、プラント機器の監視を行うと共に、広大な敷地に設置されているポンプや弁等のプラント機器を制御する。
プラント監視制御システムは、ネットワークにプラントコントローラとマルチコントローラが接続されて構成される。マルチコントローラは複数のプラント機器の制御情報系統を集約する。そして、マルチコントローラはプラントコントローラから送信される制御指令を受信して、その制御指令に基づいて制御対象となるプラント機器を制御する。また、マルチコントローラはプラント機器等に設置されている計測機器から得られる情報をプラントコントローラに送信する。

プラント機器の制御方法は、自動制御と手動制御に分けられる。
自動制御は、プラント機器を正常状態に維持するために、プラントコントローラが所定のプログラムに従って、人手を介することなくプラント機器を制御する。
手動制御は、プラント機器を正常状態に維持するために、操作者がプラント機器に対して直接的に手作業の制御命令を送信する。
手動制御は更に、中央監視装置を用いてプラントコントローラを通じて行う手動制御と、プラント機器が備える操作盤を直接操作する手動制御と、現場携帯端末を用いた手動制御に分けられる。特に、近年ではプラント機器を点検したり、異常が発生した時に対応する際に、機器を目視しながら監視制御を行うことができる、無線通信を用いる現場携帯端末が利用され始めている。特許文献１及び特許文献２に現場携帯端末の一例を示す。

特開２００３−６７００２号公報 特開２００７−２２１５５３号公報

従来の現場携帯端末は、マルチコントローラに集約されたプラント機器の情報を、プラントコントローラを介してゲートウェイから無線ネットワークを介して受信することで、プラント設備の監視を行っていた。つまり、従来の現場携帯端末は、プラントコントローラがなくてはプラント設備の監視や制御が遂行出来なかった。
ところが、プラント設備の定期点検や、プラント設備を増設したり改良する等の際には、プラントコントローラを停止させることもある。また、プラント設備の運営時に、不慮の事故等でプラントコントローラが故障することも想定される。このような場合、プラントコントローラが停止しているため、現場携帯端末はマルチコントローラからプラント機器の情報を受信できない。したがって、プラントコントローラが停止している状態では、プラント機器を監視及び制御する手段は、プラント機器が備える操作盤を直接操作する手動制御以外になくなってしまう。

特に、上下水道は市民の生活に不可欠なインフラであるので、上下水道のプラント設備は常に正常に運営されることが求められている。万一、上下水道のプラント設備に異常が発生した場合は、その状況をすぐに把握した上で対応しなければならない。よって、上下水道のプラント設備は常時監視制御が行われる必要がある。
しかし、先に述べたように、上下水道のプラント設備のプラントコントローラが停止・故障した場合には、プラント機器の異常の発見が遅れたり、プラント機器が誤動作したり、プラント機器を動かすモータ等に過負荷等に起因する事故が発生する可能性が生じる。つまり、上下水道のプラント設備のプラントコントローラが停止・故障した場合、プラント設備の信頼性を保つことができない。

本発明は係る状況に鑑みてなされたものであり、プラントコントローラが停止したり、或は故障した時にも、プラント設備の信頼性を維持できる、プラント監視制御システムと、これに用いる端末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、本発明のプラント監視制御システムは、ネットワークに接続され、一以上のプラント機器が接続される一以上のマルチコントローラと、ネットワークに接続され、マルチコントローラに対してプラント機器を操作するための制御コマンドを送信できるプラントコントローラとを具備する。
そして、更に現場携帯端末は、ネットワークに接続され、表示部を備え、プラントコントローラと排他的にマルチコントローラに対してプラント機器を操作するための制御コマンドを送信できると共に、プラントコントローラが異常状態であることを検出して、プラントコントローラが異常状態である間は表示部にプラント機器を操作するための画面を表示する。

プラントコントローラが停止すると現場携帯端末はプラントコントローラの異常状態を検出して、全てのプラント機器を制御可能な状態になるので、プラント監視制御システムはプラントコントローラが停止してもプラント機器を制御可能な状態を維持できる。

本発明により、プラントコントローラが停止したり、或は故障した時にも、プラント設備の信頼性を維持できる、プラント監視制御システムと、これに用いる端末装置を提供できる。

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構成図である。 プラントコントローラと中央監視装置の機能ブロック図である。 現場携帯端末の機能ブロック図である。 フラグテーブルのフィールド構成とレコードの例を示す図である。 操作モードと制御モードの関係を示す概略図である。 現場携帯端末が操作者の操作によって所望のプラント機器を制御するための、操作モード及び制御モードを変更する処理の流れを示すフローチャートである。 現場携帯端末が手動操作を行ったプラント機器を、手動操作を行う前の状態に戻すための、操作モード及び制御モードを復帰する処理の流れを示すフローチャートである。 現場携帯端末が常時実行している、プラントコントローラの状態を確認する処理の流れを示すフローチャートである。 現場携帯端末が実行する正常状態確認処理の、処理の流れを示すフローチャートである。 現場携帯端末が実行する異常状態確認処理の、処理の流れを示すフローチャートである。 現場携帯端末が実行する緊急制御処理の、処理の流れを示すフローチャートである。 現場携帯端末が実行する復旧制御処理の、処理の流れを示すフローチャートである。

［外観］
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構成図である。
プラント監視制御システム１０１は、中央監視装置１０２と、プラントコントローラ１０３と、マルチコントローラ１０４と、無線ゲートウェイ１０５と、現場携帯端末１０６よりなる。
プラントコントローラ１０３と、マルチコントローラ１０４と、無線ゲートウェイ１０５は、ネットワーク１０７に接続されている。
現場携帯端末１０６は、無線ゲートウェイ１０５を通じてネットワーク１０７に接続される。
中央監視装置１０２はプラントコントローラ１０３に接続されて、プラントコントローラ１０３の端末として機能する。

マルチコントローラ１０４は弁１０８やポンプ１０９等の、複数のプラント機器１１０を集約している。そして、マルチコントローラ１０４はプラントコントローラ１０３或は現場携帯端末１０６から発される制御指令を受信して、その制御指令に基づいて制御対象となるプラント機器１１０を制御する。また、マルチコントローラ１０４はプラント機器１１０等に設置されている図示しない計測機器から得られる情報を、プラントコントローラ１０３と現場携帯端末１０６に送信する。
マルチコントローラ１０４は広大な敷地に設置されている多数のプラント設備を網羅するため、複数設けられている。

ネットワーク１０７上で、プラントコントローラ１０３と、複数のマルチコントローラ１０４と、現場携帯端末１０６は、夫々一意性を有するアドレスによって区別される。また、マルチコントローラ１０４に接続される複数のプラント機器１１０も、夫々一意性を有する識別情報が割り当てられている。一例として、ネットワーク１０７がＴＣＰ／ＩＰネットワークの場合であれば、アドレスはＩＰアドレスである。また、ネットワーク１０７がデバイスネットの場合であれば、アドレスはノードアドレスである。

図２は、プラントコントローラ１０３と中央監視装置１０２の機能ブロック図である。
プラントコントローラ１０３は、入出力制御部２０１にフラグテーブル２０２と直前フラグテーブル２０３と自動制御部２０４とアドレスリスト２０５が接続されてなる。
入出力制御部２０１はネットワーク１０７に接続されており、ネットワーク１０７に対して情報の送受信を行う。また、入出力制御部２０１は中央監視装置１０２にも接続されている。
自動制御部２０４はフラグテーブル２０２に示されたプラント機器１１０に対して自動制御を遂行するための制御コマンドを生成する。入出力制御部２０１は該当するプラント機器１１０を集約するマルチコントローラ１０４に対して制御コマンドを送信する。

アドレスリスト２０５には、マルチコントローラ１０４と現場携帯端末１０６のアドレスが記述されている。入出力制御部２０１はアドレスリスト２０５を参照して、制御コマンドを所望のマルチコントローラ１０４に送信したり、マルチコントローラ１０４から送信されるプラント機器１１０や計測機器の情報を受信する。
図２には図示していないものの、プラントコントローラ１０３がマルチコントローラ１０４に送信した制御コマンドと、マルチコントローラ１０４からプラントコントローラ１０３が受信したプラント機器１１０や計測機器の情報は、入出力制御部２０１によって図示しないログファイルに記録される。また、プラントコントローラ１０３が受信したプラント機器１１０や計測機器の情報は、中央監視装置１０２の表示部２１１に表示することもできる。

中央監視装置１０２は、表示部２１１と操作部２１２と入出力制御部２１３よりなる。中央監視装置１０２はプラントコントローラ１０３を操作するための端末として機能する。
なお、中央監視装置１０２はネットワーク１０７とは別の接続経路を用いて、プラントコントローラ１０３と直接的に接続されているが、ネットワーク１０７を介して接続される構成であってもよい。

中央監視装置１０２は、操作者の操作に呼応して、操作者によって指定されたプラント機器１１０に対して手動制御を遂行するための制御コマンドの生成をプラントコントローラ１０３に指示する。プラントコントローラ１０３の入出力制御部２０１は、中央監視装置１０２の指示に呼応して、該当するプラント機器１１０を集約するマルチコントローラ１０４に対して制御コマンドを生成して送信する。

図３は、現場携帯端末１０６の機能ブロック図である。
現場携帯端末１０６は一例として液晶表示素子である表示部３０１と、透明電極を用いた位置検出器である操作部３０２が組み合わさって構成されるタッチパネルを備え、図示しないバッテリで駆動されるコンピュータである。
入出力制御部３０３は無線インターフェース３０４と無線ゲートウェイ１０５を通じてネットワーク１０７に接続される。

入出力制御部３０３と表示部３０１と操作部３０２は操作者に対してＧＵＩを提供する。
表示部３０１は入出力制御部３０３によって、プラント機器１１０を選択するための選択画面や、選択したプラント機器１１０を手動にて制御するための制御操作画面等を表示する。
操作部３０２は表示部３０１に表示された選択画面や、制御操作画面等に対する操作情報を入出力制御部３０３に出力する。入出力制御部３０３は操作情報を受けて、マルチコントローラ１０４に対して操作情報に対応する制御コマンドを送信する。

アドレスリスト３０５には、プラントコントローラ１０３のアドレスリスト２０５と同様に、マルチコントローラ１０４とプラントコントローラ１０３のアドレスが記述されている。入出力制御部３０３はアドレスリスト３０５を参照して、制御コマンドを所望のマルチコントローラ１０４に送信したり、マルチコントローラ１０４から送信されるプラント機器１１０や計測機器の情報を受信する。また、後述する制御モード及び操作モードを切り替える制御コマンドを、プラントコントローラ１０３に送信する。
但し、厳密にはマルチコントローラ１０４はブロードキャスト通信にて、プラント機器１１０や計測機器の情報を送信する。プラントコントローラ１０３及び現場携帯端末１０６は、マルチコントローラ１０４が送信するブロードキャスト通信を受信することで、プラント機器１１０や計測機器の情報を受信する。

図４は、フラグテーブル３０６のフィールド構成とレコードの例を示す図である。
中央フラグテーブルともいえるプラントコントローラ１０３のフラグテーブル２０２と、現場フラグテーブルともいえる現場携帯端末１０６のフラグテーブル３０６は同一のフィールド構成を備えている。また、全てのレコードが常に共通の内容になるように、プラントコントローラ１０３と現場携帯端末１０６は互いにフラグテーブル２０２及びフラグテーブル３０６の同期処理を適宜行っている。
以下、現場携帯端末１０６のフラグテーブル３０６を対象に説明する。

フラグテーブル３０６は、マルチコントローラフィールドと、プラント機器フィールドと、操作モードフィールドと、制御モードフィールドと、機器状態情報フィールドよりなる。
マルチコントローラフィールドには、マルチコントローラ１０４を識別する情報が記述される。
プラント機器フィールドには、マルチコントローラ１０４に接続されているプラント機器１１０を識別する情報が記述される。
操作モードフィールドには、操作モードを識別するフラグ情報が記述される。
制御モードフィールドには、制御モードを識別するフラグ情報が記述される。
機器状態情報フィールドには、マルチコントローラ１０４に接続されているプラント機器１１０の様々な状態を示す情報が記述される。

操作モードは、プラント機器１１０に対する制御操作の主体がプラントコントローラ１０３であることを示す「中央」と、プラント機器１１０に対する制御操作の主体が現場携帯端末１０６であることを示す「現場」の、二つの値のいずれかが記述される。
制御モードは、プラント機器１１０に対する制御操作の形態がプラントコントローラ１０３の自動制御部２０４によってなされることを示す「自動制御」と、プラント機器１１０に対する制御操作の形態が操作者によってなされることを示す「手動制御」の、二つの値のいずれかが記述される。

図５は、操作モードと制御モードの関係を示す概略図である。
操作モードが「中央」で、制御モードが「自動制御」の場合は、プラント機器１１０がプラントコントローラ１０３の自動制御部２０４によって制御操作されることを示す。
操作モードが「中央」で、制御モードが「手動制御」の場合は、プラント機器１１０が、操作者によって中央監視装置１０２とプラントコントローラ１０３を通じて制御操作されることを示す。
操作モードが「現場」で、制御モードが「手動制御」の場合は、プラント機器１１０が、操作者によって現場携帯端末１０６を通じて制御操作されることを示す。
なお、操作モードが「現場」で、制御モードが「自動制御」という組み合わせは存在しない。

本実施形態のプラント監視制御システム１０１は、従来のものと異なり、現場携帯端末１０６がマルチコントローラ１０４と直接通信を行う。現場携帯端末１０６は、プラント機器１１０の状態情報をマルチコントローラ１０４から直接取得すると共に、操作モードが「現場」で、制御モードが「手動制御」の場合は、現場携帯端末１０６がプラントコントローラ１０３を介さずにマルチコントローラ１０４に対して直接制御コマンドを送信する。

本実施形態のプラント監視制御システム１０１において、マルチコントローラ１０４はプラントコントローラ１０３と現場携帯端末１０６の双方から制御コマンドを受信するように、マルチコントローラ１０４の通信機能が変更された。このため、制御コマンドを送る側は同時にマルチコントローラ１０４に対して制御コマンドを送り、制御コマンドが衝突しないように配慮しなければならない。つまり、プラント機器１１０に対する制御の主体が常に単一であるようにするために、プラントコントローラ１０３と現場携帯端末１０６の双方で、制御の主体が排他的に成立するように、互いに制御状態を把握していなければならない。このために、プラントコントローラ１０３と現場携帯端末１０６の双方にフラグテーブルが設けられ、適宜同期が行われる。

フラグテーブルの同期処理は周知のデータ同期処理が用いられる。
例えば、フラグテーブルの内容をハッシュ値に変換して、定期的なポーリングによって状態情報を送受信し合い、変化が起きたらフラグテーブルの全レコードを送受信する、という方法が考えられる。
また例えば、フラグテーブルの各レコードに最終更新日時を記入するフィールドを設けて、定期的なポーリングによって最終更新日時を送受信し合い、最終更新日時が変化したらフラグテーブルの当該レコードを送受信する、という方法が考えられる。
また例えば、フラグテーブルの内容に変化が生じたらフラグテーブルの当該レコードを送受信する、という方法も考えられる。
これらの周知の手法を単独に利用しても、或は組み合わせて利用してもよい。

プラントコントローラ１０３と現場携帯端末１０６には、フラグテーブルの他に直前フラグテーブルが存在する。プラントコントローラ１０３の直前フラグテーブル２０３及び現場携帯端末１０６の直前フラグテーブル３０７は、所望のプラント機器１１０に対して手動制御を実行したい場合に、当該プラント機器１１０におけるフラグテーブルのレコードの、操作モードフィールドと制御モードフィールドの内容をバックアップするために存在する。
現場携帯端末１０６が手動制御にて当該プラント機器１１０を制御した後、元の状態に復帰させる際、直前フラグテーブル３０７から操作モードフィールドと制御モードフィールドを読み出して、操作モードと制御モードを変更するコマンドを送信した後、操作モードフィールドと制御モードフィールドの値をフラグテーブル３０６に書き戻す。

［動作］
図６は、現場携帯端末１０６が操作者の操作によって所望のプラント機器１１０を制御するための、操作モード及び制御モードを変更する処理の流れを示すフローチャートである。
操作者が現場携帯端末１０６のタッチパネルを操作して、所望のプラント機器１１０を手動制御するために選択すると（Ｓ６０１）、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３はフラグテーブル３０６の該当するプラント機器１１０のレコードから操作モードフィールドと制御モードフィールドを読み出して、直前フラグテーブル３０７に書き出す（Ｓ６０２）。つまり、これから手動操作をしようとするプラント機器１１０の、操作モード及び制御モードを変更する直前の状態を、直前フラグテーブル３０７に退避する。

次に、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、所望のプラント機器１１０について操作モードを「現場」に変更するコマンドを、プラントコントローラ１０３に送信する（Ｓ６０３）。そして、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は内部の図示しないタイマを起動して（Ｓ６０４）、所定の時間が経過したか否かを確認しながら（Ｓ６０５）、プラントコントローラ１０３からコマンドを正常に受信して操作モードを変更した旨を示すリザルトコードが返信されたか否かを確認する（Ｓ６０６）。

所定の時間内に（Ｓ６０５のＮＯ）プラントコントローラ１０３からリザルトコードが返信されたなら（Ｓ６０６のＹＥＳ）、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、フラグテーブル３０６の該当するプラント機器１１０のレコードの操作モードフィールドを「現場」に変更する（Ｓ６０７）。

次に、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、所望のプラント機器１１０について制御モードを「手動」に変更するコマンドを、プラントコントローラ１０３に送信する（Ｓ６０８）。そして、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は内部の図示しないタイマを再度起動して（Ｓ６０９）、所定の時間が経過したか否かを確認しながら（Ｓ６１０）、プラントコントローラ１０３からコマンドを正常に受信して制御モードを変更した旨を示すリザルトコードが返信されたか否かを確認する（Ｓ６１１）。

所定の時間内に（Ｓ６１０のＮＯ）プラントコントローラ１０３からリザルトコードが返信されたなら（Ｓ６１１のＹＥＳ）、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、フラグテーブル３０６の該当するプラント機器１１０のレコードの制御モードフィールドを「手動」に変更する（Ｓ６１２）。
そして、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、表示部３０１に捜査対象となる所望のプラント機器１１０の操作画面を表示して（Ｓ６１３）、一連の処理を終了する（Ｓ６１４）。

ステップＳ６０５及びステップＳ６１０において、所定の時間が経過してもプラントコントローラ１０３からリザルトコードが返信されなかった場合（Ｓ６０５のＹＥＳ及びＳ６１０のＹＥＳ）は、全てのプラント機器１１０について現場携帯端末１０６による制御を可能にする、緊急制御処理を行う（Ｓ６１５）。

図７は、現場携帯端末１０６が手動操作を行ったプラント機器１１０を、手動操作を行う前の状態に戻すための、操作モード及び制御モードを復帰する処理の流れを示すフローチャートである。
操作者が現場携帯端末１０６のタッチパネルを操作して、それまで手動操作を行っていたプラント機器１１０の制御を戻す操作を行うと（Ｓ７０１）、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は直前フラグテーブル３０７の該当するプラント機器１１０のレコードから操作モードフィールドと制御モードフィールドを読み出す（Ｓ７０２）。つまり、これから操作モード及び制御モードを復帰させようとするプラント機器１１０の、操作モード及び制御モードを変更した直前の状態を、直前フラグテーブル３０７から読み出す。

次に、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、ステップＳ７０２で直前フラグテーブル３０７から読み出した操作モードフィールドの値に基づいて、該当するプラント機器１１０の操作モードを、手動操作を行う直前の状態に変更するコマンドを、プラントコントローラ１０３に送信する（Ｓ７０３）。そして、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は内部の図示しないタイマを起動して（Ｓ７０４）、所定の時間が経過したか否かを確認しながら（Ｓ７０５）、プラントコントローラ１０３からコマンドを正常に受信して操作モードを変更した旨を示すリザルトコードが返信されたか否かを確認する（Ｓ７０６）。

所定の時間内に（Ｓ７０５のＮＯ）プラントコントローラ１０３からリザルトコードが返信されたなら（Ｓ７０６のＹＥＳ）、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、ステップＳ７０２で直前フラグテーブル３０７から読み出した操作モードフィールドの値に基づいて、フラグテーブル３０６の該当するプラント機器１１０のレコードの操作モードフィールドを、手動操作を行う直前の値に変更する（Ｓ７０７）。

次に、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、ステップＳ７０２で直前フラグテーブル３０７から読み出した制御モードフィールドの値に基づいて、該当するプラント機器１１０の制御モードを、手動操作を行う直前の状態に変更するコマンドを、プラントコントローラ１０３に送信する（Ｓ７０８）。そして、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は内部の図示しないタイマを再度起動して（Ｓ７０９）、所定の時間が経過したか否かを確認しながら（Ｓ７１０）、プラントコントローラ１０３からコマンドを正常に受信して制御モードを変更した旨を示すリザルトコードが返信されたか否かを確認する（Ｓ７１１）。

所定の時間内に（Ｓ７１０のＮＯ）プラントコントローラ１０３からリザルトコードが返信されたなら（Ｓ７１１のＹＥＳ）、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、ステップＳ７０２で直前フラグテーブル３０７から読み出した制御モードフィールドの値に基づいて、フラグテーブル３０６の該当するプラント機器１１０のレコードの制御モードフィールドを、手動操作を行う直前の値に変更する（Ｓ７１２）。
そして、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、表示部３０１に元のメニュー画面を表示して（Ｓ７１３）、一連の処理を終了する（Ｓ７１４）。

ステップＳ７０５及びステップＳ７１０において、所定の時間が経過してもプラントコントローラ１０３からリザルトコードが返信されなかった場合（Ｓ７０５のＹＥＳ及びＳ７１０のＹＥＳ）は、全てのプラント機器１１０について現場携帯端末１０６による制御を可能にする、緊急制御処理を行う（Ｓ７１５）。

図８は、現場携帯端末１０６が常時実行している、プラントコントローラ１０３の状態を確認する処理の流れを示すフローチャートである。
処理を開始すると（Ｓ８０１）、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、図示しない内部のプラントコントローラ状態フラグを見て、プラントコントローラ１０３が現在正常な状態にあるのか否かを確認する（Ｓ８０２）。
もし、プラントコントローラ状態フラグが、プラントコントローラ１０３が正常であることを示しているのであれば（Ｓ８０２のＹＥＳ）、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、プラントコントローラ１０３が本当に正常であるのかを確認するために、正常状態確認処理を実行して（Ｓ８０３）、処理を終了する（Ｓ８０４）。
もし、プラントコントローラ状態フラグが、プラントコントローラ１０３が異常であることを示しているのであれば（Ｓ８０２のＮＯ）、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、プラントコントローラ１０３が本当に異常であるのかを確認するために、異常状態確認処理を実行して（Ｓ８０５）、処理を終了する（Ｓ８０４）。
図８のプラントコントローラ状態確認処理は、例えば２秒毎等の、所定の時間間隔を伴って常時実行される（Ｓ８０４からＳ８０１へ）。

図９は、現場携帯端末１０６が実行する、正常状態確認処理の処理の流れを示すフローチャートである。図８のステップＳ８０３の詳細である。
処理を開始すると（Ｓ９０１）、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、内部の図示しないタイマを起動して（Ｓ９０２）、所定の時間が経過したか否かを確認しながら（Ｓ９０３）、プラントコントローラ１０３が所定の時間間隔でネットワーク１０７に発信し続けるハートビートパケットを受信できたか否かを確認する（Ｓ９０４）。

もし、所定の時間が経過する前に（Ｓ９０３のＮＯ）プラントコントローラ１０３が発信するハートビートパケットを受信できたならば（Ｓ９０４のＹＥＳ）、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、タイマをリセットして止めて（Ｓ９０５）、処理を終了する（Ｓ９０６）。つまり、この場合（Ｓ９０４のＹＥＳ）はプラントコントローラ１０３の正常状態が確認できたので、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、実質的には何も変化しない。
もし、所定の時間が経過してもプラントコントローラ１０３が発信するハートビートパケットを受信できなかったならば（Ｓ９０３のＹＥＳ）、プラントコントローラ１０３が正常状態から異常状態に転換したので、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、緊急制御処理を実行して（Ｓ９０７）、処理を終了する（Ｓ９０６）。

図１０は、現場携帯端末１０６が実行する、異常状態確認処理の処理の流れを示すフローチャートである。図８のステップＳ８０５の詳細である。
処理を開始すると（Ｓ１００１）、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、内部の図示しないタイマを起動して（Ｓ１００２）、所定の時間が経過したか否かを確認しながら（Ｓ１００３）、プラントコントローラ１０３が所定の時間間隔でネットワーク１０７に発信し続けるハートビートパケットを受信できたか否かを確認する（Ｓ１００４）。
もし、所定の時間が経過してもプラントコントローラ１０３が発信するハートビートパケットを受信できなかったならば（Ｓ１００３のＹＥＳ）、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は何もせずに処理を終了する（Ｓ１００５）。つまり、この場合（Ｓ１００３のＹＥＳ）はプラントコントローラ１０３の異常状態が確認できたので、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、実質的には何も変化しない。
もし、所定の時間が経過する前に（Ｓ１００３のＮＯ）プラントコントローラ１０３が発信するハートビートパケットを受信できたならば（Ｓ１００４のＹＥＳ）、プラントコントローラ１０３が異常状態から正常状態に転換したので、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、復旧制御処理を実行して（Ｓ１００６）、処理を終了する（Ｓ１００５）。

図１１は、現場携帯端末１０６が実行する、緊急制御処理の処理の流れを示すフローチャートである。図６のステップＳ６１５、図７のステップＳ７１５及び図９のステップＳ９０７の詳細である。
処理を開始すると（Ｓ１１０１）、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、フラグテーブル３０６の全レコードの操作モードフィールドを「現場」に変更し（Ｓ１１０２）、フラグテーブル３０６の全レコードの制御モードフィールドを「手動」に変更する（Ｓ１１０３）。その後、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、プラントコントローラ状態フラグを「異常」に設定して（Ｓ１１０４）、一連の処理を終了する（Ｓ１１０５）。

図１２は、現場携帯端末１０６が実行する、復旧制御処理の処理の流れを示すフローチャートである。図１０のステップＳ１００６の詳細である。
処理を開始すると（Ｓ１２０１）、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、正常状態に復旧したプラントコントローラ１０３からフラグテーブル２０２をダウンロードして（Ｓ１２０２）、現場携帯端末１０６内のフラグテーブル３０６の全レコードの内容を、プラントコントローラ１０３からダウンロードしたフラグテーブル２０２の内容で上書きする（Ｓ１２０３）。その後、現場携帯端末１０６の入出力制御部３０３は、プラントコントローラ状態フラグを「正常」に設定して（Ｓ１２０４）、一連の処理を終了する（Ｓ１２０５）。

改めて、図６から図１２迄のフローチャートの内容を説明する。
先に説明したように、本実施形態のプラント監視制御システム１０１は、現場携帯端末１０６がプラントコントローラ１０３を介さずにマルチコントローラ１０４に直接制御コマンドを送信できる。
従来のプラント監視制御システム１０１では、現場携帯端末１０６がマルチコントローラ１０４に対するいかなる情報の送受信もプラントコントローラ１０３を介して行っていたので、プラントコントローラ１０３が停止状態或は故障状態に陥ると、プラント監視制御システム１０１の監視も制御もできない状態になってしまっていた。そこで、本実施形態のプラント監視制御システム１０１は、現場携帯端末１０６がプラントコントローラ１０３に依存する仕組みを止めて、現場携帯端末１０６もプラントコントローラ１０３と同様に独立して、直接、マルチコントローラ１０４との通信ができるように、システムの仕様を変更した。

マルチコントローラ１０４は、プラントコントローラ１０３が故障しても現場携帯端末１０６から直接制御コマンドを受信できるように、マルチコントローラ１０４の通信機能の仕様が変更された。マルチコントローラ１０４は、受信する制御コマンドがプラントコントローラ１０３のものであるのか、現場携帯端末１０６のものであるのかを区別しない。このため、制御コマンドをマルチコントローラ１０４へ送信する側が、制御コマンドの送信行為を矛盾なく遂行しなければならない。そのためには、最低限、プラントコントローラ１０３と現場携帯端末１０６が同時に制御コマンドを送信可能な状態を作ってはならない。つまり、制御コマンドを送信する側の排他性を、制御コマンドを送信する側が自主的に管理しなければならない。このために、プラントコントローラ１０３と現場携帯端末１０６には夫々全く同じ内容を保持するフラグテーブルが設けられ、適宜その内容を同期させている。

図６に示したフローチャートは、現場携帯端末１０６が所望のプラント機器１１０を手動操作する際の動作を示している。
現場携帯端末１０６は、該当するプラント機器１１０の直前の操作モードと制御モードを直前フラグテーブル３０７に退避（Ｓ６０２）した後、該当するプラント機器１１０の操作モードを「現場」に変更するコマンドをプラントコントローラ１０３に送信する（Ｓ６０３）。そして、リザルトコードが返ってきたら（Ｓ６０６のＹＥＳ）、次に制御モードを「手動」に変更するコマンドをプラントコントローラ１０３に送信する（Ｓ６０８）。そして、リザルトコードが返ってきたら（Ｓ６１１のＹＥＳ）、当該プラント機器１１０の操作画面を表示する（Ｓ６１３）。

図７に示したフローチャートは、現場携帯端末１０６が手動操作したプラント機器１１０を手動操作する前の状態に戻す際の動作を示している。
現場携帯端末１０６は、該当するプラント機器１１０の、手動操作する直前の状態である操作モード及び制御モードを、直前フラグテーブル３０７から読み出した（Ｓ７０２）後、該当するプラント機器１１０の操作モードを元に戻すコマンドをプラントコントローラ１０３に送信する（Ｓ７０３）。そして、リザルトコードが返ってきたら（Ｓ７０６のＹＥＳ）、次に制御モードについても同様に元に戻すコマンドをプラントコントローラ１０３に送信する（Ｓ７０７）。そして、リザルトコードが返ってきたら（Ｓ７１１のＹＥＳ）、所定のメニュー画面を表示する（Ｓ７１３）。

図８、図９及び図１０に示したフローチャートは、現場携帯端末１０６が動作中に常時実行している、プラントコントローラ１０３の状態を確認する動作を示している。
本実施形態のプラント監視制御システム１０１は、プラントコントローラ１０３と現場携帯端末１０６がプラント機器１１０毎に排他的な制御状態を実現している。しかし、もしプラントコントローラ１０３がメンテナンス等で停止したり、或は故障してしまった場合には、それまでプラントコントローラ１０３が制御していたプラント機器１１０は制御の主体を失うことになってしまう。したがって、現場携帯端末１０６はプラントコントローラ１０３が正常に稼動しているか否かを常時監視して、もしもプラントコントローラ１０３がその機能を停止していることが判明した場合には、即座に全てのプラント機器１１０を制御する状態にしなければならない。

このために、現場携帯端末１０６はプラントコントローラ１０３がネットワーク１０７に常時発信し続けているハートビートパケットを確認する（図９のＳ９０４）。そして、現場携帯端末１０６はハートビートパケットが所定時間内に来ていれば（図９のＳ９０４のＹＥＳ及び図１０のＳ１００４のＹＥＳ）プラントコントローラ１０３が正常状態であると判断し、ハートビートパケットが所定時間内に来ないならば（図９のＳ９０３のＹＥＳ及び図１０のＳ１００３のＹＥＳ）プラントコントローラ１０３が異常状態であると判断する。これが図８、図９及び図１０のフローチャートであり、その際、プラントコントローラ１０３の状態を示すフラグがプラントコントローラ状態フラグである。

現場携帯端末１０６は、プラントコントローラ１０３が正常状態から異常状態に転換したことを検出したら（図９のステップＳ９０７）、図１１に示す緊急制御処理を実行する。こうすることで、現場携帯端末１０６は全てのプラント機器１１０を制御可能な状態になる。そして、この緊急制御処理において、プラントコントローラ状態フラグが「異常」を表す値に転換される。
逆に、現場携帯端末１０６は、プラントコントローラ１０３が異常状態から正常状態に転換したことを検出したら（図１０のステップＳ１００６）、図１２に示す復旧制御処理を実行する。こうすることで、現場携帯端末１０６は全てのプラント機器１１０の制御を、正常状態に復帰したプラントコントローラ１０３へ迅速に委ねることができる。そして、この復旧制御処理において、プラントコントローラ状態フラグが「正常」を表す値に転換される。

プラントコントローラ１０３が異常状態にあることを判断するには、ハートビートパケット以外に、先に図６及び図７で説明した、操作モード及び制御モードを変更するためのコマンドをプラントコントローラ１０３に送信する際にもチェックできる。所定時間内にプラントコントローラ１０３からリザルトコードが来ない場合には、プラントコントローラ１０３が異常状態にあると判断し、図１１に示す緊急制御処理を実行する。こうすることで、現場携帯端末１０６は全てのプラント機器１１０を制御可能な状態になるので、プラント監視制御システム１０１はプラントコントローラ１０３が停止してもプラント機器１１０を制御可能な状態を維持できる。

本実施形態では以下の応用例が可能である。
（１）表示部３０１と操作部３０２は、必ずしもタッチパネルを構成していなくてもよい。操作部３０２が所望のプラント機器１１０を操作できる機能を備えていれば、ロータリーエンコーダやジョイスティック等の入力機器も利用可能である。勿論、周知のキーボードもこれに含まれる。

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。
プラントコントローラ１０３が停止しても現場携帯端末１０６からプラント機器１１０を直接操作できるようにするため、マルチコントローラ１０４はプラントコントローラ１０３と現場携帯端末１０６の両方から制御コマンドを受け入れるように構成した。その上で、プラントコントローラ１０３と現場携帯端末１０６は、マルチコントローラ１０４に対して互いに排他的に制御コマンドを送信するように、個々のプラント機器１１０の操作モードと制御モードを管理するフラグテーブル２０２を設け、適宜同期させるように構成した。

現場携帯端末１０６は、プラントコントローラ１０３が正常に稼動したいないことを検出したら、プラントコントローラ状態フラグを「異常」に設定し、フラグテーブル２０２で管理する全てのプラント機器１１０の操作モードを「現場」に、制御モードを「手動制御」に、夫々書き換える。そして、プラントコントローラ１０３が正常状態に復帰したことを検出したら、プラントコントローラ状態フラグを「正常」に設定し、プラントコントローラ１０３からフラグテーブル２０２をダウンロードして、プラントコントローラ１０３とのフラグテーブル２０２の同期を取る。

このように、現場携帯端末１０６はフラグテーブル３０６で全てのプラント機器１１０の制御状態を管理している。そして、プラントコントローラ１０３が停止すると、現場携帯端末１０６はプラントコントローラ１０３の異常状態を検出して全てのプラント機器１１０を制御可能な状態になるので、プラント監視制御システム１０１はプラントコントローラ１０３が停止してもプラント機器１１０を制御可能な状態を維持できる。また、プラントコントローラ１０３が正常状態に復帰した際、直ちに通常状態に戻すことができる。

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…中央監視装置、１０３…プラントコントローラ、１０４…マルチコントローラ、１０５…無線ゲートウェイ、１０６…現場携帯端末、１０７…ネットワーク、１０８…弁、１０９…ポンプ、１１０…プラント機器、２０１…入出力制御部、２０２…フラグテーブル、２０３…直前フラグテーブル、２０４…自動制御部、２０５…アドレスリスト、２１１…表示部、２１２…操作部、２１３…入出力制御部、３０１…表示部、３０２…操作部、３０３…入出力制御部、３０４…無線インターフェース、３０５…アドレスリスト、３０６…フラグテーブル、３０７…直前フラグテーブル

Claims (4)

1. ネットワークに接続され、一以上のプラント機器が接続される一以上のマルチコントローラと、
   前記ネットワークに接続され、前記マルチコントローラに対して前記プラント機器を操作するための制御コマンドを送信できるプラントコントローラと、
   前記ネットワークに接続され、表示部を備え、前記プラントコントローラと排他的に前記マルチコントローラに対して前記プラント機器を操作するための制御コマンドを送信できると共に、前記プラントコントローラが異常状態であることを検出して、前記プラントコントローラが異常状態である間は前記表示部に前記プラント機器を操作するための画面を表示する現場携帯端末と
   を具備するプラント監視制御システム。
2. 前記プラントコントローラは、前記プラント機器を操作する主体が前記プラントコントローラであるか或は前記現場携帯端末であるかを示す操作モードフィールドと、前記プラント機器が前記プラントコントローラによる自動制御モードであるか或は操作者の操作に基づく手動制御モードであるかを示す制御モードフィールドとを備える中央フラグテーブルを有すると共に、前記操作モードフィールドが前記プラントコントローラを示している時に該当する前記プラント機器を操作するための前記制御コマンドを送信できるものであり、
   前記現場携帯端末は前記中央フラグテーブルと同じフィールド構成の現場フラグテーブルを有すると共に、前記操作モードフィールドが前記現場携帯端末を示していて且つ前記制御モードフィールドが手動制御モードを示している時に該当する前記プラント機器を操作するための前記制御コマンドを送信できるものである、
   請求項１記載のプラント監視制御システム。
3. 表示部と、
   ネットワークに接続され、一以上のプラント機器が接続される一以上のマルチコントローラに対し、前記ネットワークに接続され、前記マルチコントローラに対して前記プラント機器を操作するための制御コマンドを送信できるプラントコントローラと、排他的に前記プラント機器を操作するための制御コマンドを送信できると共に、前記プラントコントローラが異常状態であることを検出して、前記プラントコントローラが異常状態である間は前記表示部に前記プラント機器を操作するための画面を表示する入出力制御部と、
   前記入出力制御部と前記ネットワークとを接続する無線インターフェースと
   を具備する端末装置。
4. 更に、
   前記プラント機器を操作する主体が前記プラントコントローラであるか或は前記現場携帯端末であるかを示す操作モードフィールドと、前記プラント機器が前記プラントコントローラによる自動制御モードであるか或は操作者の操作に基づく手動制御モードであるかを示す制御モードフィールドとを備える、前記プラントコントローラに備わっている中央フラグテーブルと同じフィールド構成の現場フラグテーブルと
   を有すると共に、
   前記入出力制御部は、前記操作モードフィールドが前記現場携帯端末を示していて且つ前記制御モードフィールドが手動制御モードを示している時に該当する前記プラント機器を操作するための前記制御コマンドを送信できるものである、
   請求項３記載の端末装置。

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