JP2013168850A

JP2013168850A - 分散型制御システム

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Publication number: JP2013168850A
Application number: JP2012031644A
Authority: JP
Inventors: Osamu Shiizuka; 修椎塚
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2013-08-29

Abstract

【課題】各分散コントローラ内にカレンダクロックを有することなく、かつタイムサーバーからの時刻補正処理も不要な分散型制御システムを実現する。
【解決手段】ゲートウェイ１００は、カレンダクロック部１７１を有し、各分散コントローラ２００への照会信号に送信時刻を付与した基準時刻付照会信号を送信する。各分散コントローラ２００内のカウンタクロック部２１９は、基準時刻付照会信号に受信時のカウンタ値を付与するとともに、受信した制御対象信号にその受信時のカウンタ値を付しこれらの信号に送信時点のカウンタ値を付してゲートウェイに送信する。ゲートウェイ１００は、分散コントローラ２００が制御対象信号を受信した時刻をゲートウェイ側の基準時刻に換算しホストコントローラ１６へ送信する。
【選択図】図２

Description

本発明は、マルチプラットフォームで構成される異種の制御機器を用いた分散型制御システムの時刻同期に関する。

発電プラントにおいて、プラントの保守・補修、あるいはアラーム解析の為には、各制御機器が検知したＩ／Ｏ（入出力）イベントに発生時刻情報を付与し、ホストコントローラにこれらの情報を収集し、データの分析を行っている。

このため、各制御機器が有している時刻情報と他の制御機器が有している時刻情報の同期精度が重要となっている。この各制御機器が有している時刻情報の同期を取るためにネットワーク内にタイムサーバーを設置し、タイムサーバーと各制御機器をネットワークで接続し、時刻同期を行っている。

この方法を用いるとタイムサーバーから各制御機器へ時刻補正の為に時刻同期処理の通信を行う必要がある。また、各制御機器は、内部に時刻を管理する機能を有する必要がある。

しかしながら、マルチプラットフォームで構成された異種の制御機器を用いた分散型制御システムにおいては、制御機器の機種により、時刻管理方法が異なったり、または、時刻管理機能を有していない等の問題から、各制御機器の機種毎にそれぞれ異なる時刻管理が必要となる。

また、各ネットワークに接続される異種の制御機器間は、ネットワーク間に設置されたゲートウェイを用いて接続する手法がとられる為、タイムサーバーから各制御機器へ時刻補正の為に行われる時刻同期処理の通信がゲートウェイの負荷にもなっている。

この為、タイムサーバーを用いず、かつ各制御機器で時刻管理の必要の無い時刻情報の同期システムが望まれる。

特開平３−５５９９９公報

前記のような時刻同期方法は、分散型制御システム内の各コントローラ内部に時刻管理を行うカレンダクロックが必要となる。また、タイムサーバーによる時刻補正処理が必要となり、制御機器の高コスト化、システムの複雑化の問題がある。

そこで、本発明は、制御機器内に時刻管理をする為のカレンダクロックを有することなく、かつタイムサーバーからの時刻補正処理も必要ない分散型制御システムを実現することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は、第１のネットワークおよび第２のネットワークと、前記第１のネットワークに接続されるとともに、それぞれの制御対象を制御する複数の分散コントローラと、前記第２のネットワークに接続されるとともに、前記各分散コントローラからの情報を収集しシステム全体の統括監視制御を行うホストコントローラと、前記第１のネットワークと第２のネットワーク間を接続する少なくとも一つのゲートウェイと、を備える分散型制御システムであって、前記ゲートウェイは、基準時刻を刻んで、基準時刻情報を生ずるカレンダクロック部と、前記基準時刻情報を前記カレンダクロック部から入力し前記各分散コントローラへの照会信号に付与する送信時刻演算部と、前記送信時刻演算部において前記基準時刻情報が付与された基準時刻付照会信号を前記第１のネットワークを通じて前記各分散コントローラへ送信する第１のゲートウェイ送信部と、前記第１のネットワークを通じて前記各分散コントローラからの制御側情報信号を受信するゲートウェイ受信部と、前記基準時刻情報を前記制御側情報信号に付与するとともに前記送信時刻演算部へ受信が完了した旨を出力する受信時刻演算部と、前記各分散コントローラによって前記制御側情報信号に付与されたカウンタ値を、基準時刻情報に換算するゲートウェイ時刻補正計算部と、前記ゲートウェイ時刻補正計算部の出力を送信用信号に変換する変換部と、前記変換部からの情報を前記第２のネットワークを通じて前記ホストコントローラへ送信する第２のゲートウェイ送信部と、を備え、前記分散コントローラはそれぞれ、一定周期でカウントしカウンタ値を発するローカルカウンタ部と、前記制御対象の状態を示す制御対象信号が発せられたときに、この制御対象信号を受信する入力部と、その時点でのカウンタ値を前記ローカルカウンタ部から受けて、該カウンタ値を前記制御対象信号に付与してカウンタ値付制御対象信号を生ずる入力演算部と、前記ゲートウェイより前記基準時刻付照会信号を受信する分散コントローラ受信部と、受信時のカウンタ値を前記ローカルカウンタ部から受けて、前記分散コントローラ受信部にて受信した前記基準時刻付照会信号に付与する受信カウンタ演算部と、前記カウンタ値付制御対象信号と、前記受信カウンタ演算部においてカウンタ値を付与された前記基準時刻付照会信号と、前記ローカルカウンタ部でカウントされたカウンタ値とを記憶する前記分散コントローラ記憶部と、前記ローカルカウンタ部からカウンタ値を受け、前記分散コントローラ記憶部に記憶された前記カウンタ値付制御対象信号、前記カウンタ値を付与された前記基準時刻付照会信号を入力とし、これらに該カウンタ値を付与する送信カウンタ演算部と、前記送信カウンタ演算部からの出力を受けて、前記第１のネットワークを介して前記ゲートウェイへ送信する分散コントローラ送信部と、を備える、ことを特徴とする。

また、本発明は、第１のネットワークおよび第２のネットワークと、前記第１のネットワークに接続されるとともに、それぞれの制御対象を制御する複数の分散コントローラと、前記分散コントローラの制御周期とは独立の一定周期でカウントしカウンタ値を発するローカルカウンタ部と、前記第２のネットワークに接続されるとともに、前記各分散コントローラからの情報を収集するホストコントローラと、前記第１のネットワークと第２のネットワーク間を接続する少なくとも一つのゲートウェイと、を備える分散型制御システムであって、前記ゲートウェイは、基準時刻を刻んで、基準時刻情報を生ずるカレンダクロック部と、前記基準時刻情報を前記カレンダクロック部から入力し前記各分散コントローラへの照会信号に付与する送信時刻演算部と、前記送信時刻演算部において前記基準時刻情報が付与された基準時刻付照会信号を前記第１のネットワークを通じて前記各分散コントローラへ送信する第１のゲートウェイ送信部と、前記第１のネットワークを通じて前記各分散コントローラからの制御側情報信号を受信するゲートウェイ受信部と、前記基準時刻情報を前記制御側情報信号に付与するとともに前記送信時刻演算部へ受信が完了した旨を出力する受信時刻演算部と、前記各分散コントローラによって前記制御側情報信号に付与されたカウンタ値を、基準時刻情報に換算するゲートウェイ時刻補正計算部と、前記ゲートウェイ時刻補正計算部の出力を送信用信号に変換する変換部と、前記変換部からの情報を前記第２のネットワークを通じて前記ホストコントローラへ送信する第２のゲートウェイ送信部と、を備え、前記分散コントローラはそれぞれ、前記制御対象の情報に関する制御対象信号が発せられたときに、この制御対象信号を受信する入力部と、その時点でのカウンタ値を前記ローカルカウンタ部から受けて、該カウンタ値を前記制御対象信号に付与してカウンタ値付制御対象信号を生ずる入力演算部と、前記ゲートウェイより前記基準時刻付照会信号を受信する分散コントローラ受信部と、受信時のカウンタ値を前記ローカルカウンタ部から受けて、前記分散コントローラ受信部にて受信した前記基準時刻付照会信号に付与する受信カウンタ演算部と、前記カウンタ値付制御対象信号と、前記受信カウンタ演算部においてカウンタ値を付与された前記基準時刻付照会信号と、前記ローカルカウンタ部でカウントされたカウンタ値とを記憶する前記分散コントローラ記憶部と、前記ローカルカウンタ部からカウンタ値を受け、前記分散コントローラ記憶部に記憶された前記カウンタ値付制御対象信号、前記カウンタ値を付与された前記基準時刻付照会信号を入力とし、これらに該カウンタ値を付与する送信カウンタ演算部と、前記送信カウンタ演算部からの出力を受けて、前記第１のネットワークを介して前記ゲートウェイへ送信する分散コントローラ送信部と、を備える、ことを特徴とする。

また、本発明は、第１のネットワークおよび第２のネットワークと、前記第１のネットワークに接続されるとともに、それぞれの制御対象を制御する複数の分散コントローラと、前記第２のネットワークに接続されるとともに、前記各分散コントローラからの情報を収集するホストコントローラと、前記第１のネットワークと第２のネットワーク間を接続する少なくとも一つのゲートウェイと、を備える分散型制御システムであって、前記ゲートウェイは、基準時刻を刻んで、基準時刻情報を生ずるカレンダクロック部と、前記カレンダクロック部から出力された前記基準時刻情報と、前記各分散コントローラへの照会信号の送信時点とを対応づける送信時刻演算部と、前記照会信号を前記第１のネットワークを通じて前記各分散コントローラへ送信する第１のゲートウェイ送信部と、前記送信時演算部で照合した送信時点と前記カレンダクロック部からの基準時刻とを記憶する送信時刻記憶部と、送信時刻記憶部からの出力を受けカウントを開始し、所定時間を経過した場合は所定時刻経過信号を受信時刻演算部に出力するタイムアップカウンタと、前記第１のネットワークを通じて前記各分散コントローラからの制御側情報信号を受信するゲートウェイ受信部と、前記タイムアップカウンタから前記所定時刻経過信号を受けた場合は前記送信時刻演算部へ再度の送信を要求する信号を出力し、前記所定時刻経過信号を受ける前にゲートウェイ受信部から前記制御側情報信号が出力された場合は前記基準時刻情報を前記制御側情報信号に付与するとともに受信が完了した旨を前記送信時刻演算部に出力する受信時刻演算部と、前記各分散コントローラによって前記制御側情報信号に付与されたカウンタ値を、基準時刻情報に換算するゲートウェイ時刻補正計算部と、前記ゲートウェイ時刻補正計算部の出力を送信用信号に変換する変換部と、前記変換部からの情報を前記第２のネットワークを通じて前記ホストコントローラへ送信する第２のゲートウェイ送信部と、を備え、前記分散コントローラはそれぞれ、一定周期でカウントしカウンタ値を発するローカルカウンタ部と、前記制御対象の情報に関する制御対象信号が発せられたときに、この制御対象信号を受信する入力部と、その時点でのカウンタ値を前記ローカルカウンタ部から受けて、該カウンタ値を前記制御対象信号に付与してカウンタ値付制御対象信号を生ずる入力演算部と、前記ゲートウェイより前記基準時刻付照会信号を受信する分散コントローラ受信部と、受信時のカウンタ値を前記ローカルカウンタ部から受けて、前記分散コントローラ受信部にて受信した前記基準時刻付照会信号に付与する受信カウンタ演算部と、前記カウンタ値付制御対象信号と、前記受信カウンタ演算部においてカウンタ値を付与された前記基準時刻付照会信号と、前記ローカルカウンタ部でカウントされたカウンタ値とを記憶する前記分散コントローラ記憶部と、前記ローカルカウンタ部からカウンタ値を受け、前記分散コントローラ記憶部に記憶された前記カウンタ値付制御対象信号、前記カウンタ値を付与された前記基準時刻付照会信号を入力とし、これらに該カウンタ値を付与する送信カウンタ演算部と、前記送信カウンタ演算部からの出力を受けて、前記第１のネットワークを介して前記ゲートウェイへ送信する分散コントローラ送信部と、を備える、ことを特徴とする。

本発明によれば、制御機器内に時刻管理をする為のカレンダクロックを有することなく、かつタイムサーバーからの時刻補正処理も必要ない分散型制御システムを実現することができる。

本発明に係る分散型制御システムの第１の実施形態の全体構成を示すブロック図である。本発明に係る分散型制御システムの第１の実施形態のシステム構成を示すブロック図である。本発明に係る分散型制御システムの第２の実施形態のシステム構成を示すブロック図である。本発明に係る分散型制御システムの第３の実施形態のシステム構成を示すブロック図である。本発明に係る分散型制御システムの第４の実施形態のシステム構成を示すブロック図である。本発明に係る分散型制御システムの第５の実施形態のシステム構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明に係る分散型制御システムの実施形態について説明する。ここで、同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。

また、以下の各図では、時刻同期に関する部分を図示しており、ホストコントローラと各分散コントローラそれぞれの制御演算やこれらの間および各分散コントローラとそれぞれの制御対象との間の制御情報の交換等については図示していない。以下、他の実施形態についても同様である。

〔第１の実施形態〕
図１は、本発明に係る分散型制御システムの第１の実施形態の全体構成を示すブロック図である。第１のネットワーク１１に分散コントローラ２００〜２０２が接続されている。分散型制御システム全体の統括監視制御機能を有するホストコントローラ１６が別の第２のネットワーク１２側に接続されている。第１のネットワーク１１と第２のネットワーク１２とではプロトコルが異なり、これらのネットワーク間をゲートウェイ１００が接続している。

さらに別の第３のネットワーク（図示せず）に分散コントローラが設置され、この第３のネットワークをホストコントローラ１６が接続されている第２のネットワーク１２と接続する場合でも、第２のネットワーク１２と第３のネットワークとの間にさらに別のゲートウェイ（図示せず）を設置することで、これらのネットワーク間を接続することができる。この場合のゲートウェイについても、以下に説明する内容と同様である。

分散コントローラ２００に制御対象からのＩ／Ｏイベント情報が入った場合、ゲートウェイ１００を介してホストコントローラ１６にその情報が収集される。他の分散コントローラ２０１、２０２についても同様である。ここで、Ｉ／Ｏイベント情報は、たとえば、制御対象の機器の起動あるいはトリップが発生したといった情報である。

図２は、本発明に係る分散型制御システムの第１の実施形態のシステム構成を示すブロック図である。本実施形態による分散コントローラ２００は、第１のネットワーク１１との伝送を可能とするための分散コントローラ送信部２０９と分散コントローラ受信部２１０とを有している。

分散コントローラ２００は、入力部２０４、入力演算部２０５、カウンタクロック部２１９、送信カウンタ演算部２１７、および受信カウンタ演算部２１８を有する。現場からの電気信号は入力部２０４によって分散コントローラ２００内に入力されデータ化され、入力されたデータは、入力演算部２０５によってカウンタ値を付与される。

カウンタクロック部２１９では定周期カウントがなされ、カウンタ値が生成される。このカウンタ値を付与された入力データは、バッファメモリ２０６に一時格納される。また、送信データは、送信カウンタ演算部２１７によりカウンタ値を付与され、受信データは、受信カウンタ演算部２１８によりカウンタ値を付与される。

さらに第１のネットワーク１１には、第２のネットワーク１２との伝送データを変換することのできる、ゲートウェイ（ＧＷ）１００が接続される。ゲートウェイ１００は、ＧＷ時刻補正計算部１２０、ＧＷ受信部１２１、送信時刻演算部１２２、受信時刻演算部１２５、第１のＧＷ送信部１３１、第２のＧＷ送信部１３２、変換部１４１、カレンダクロック部１７１を有する。

ここで、ＧＷ受信部１２１と第１のＧＷ送信部１３１とは、第１のネットワーク１１との伝送を可能とするためのものである。受信データは、受信時刻演算部１２５により時刻データを付与され、送信データは、送信時刻演算部１２２により時刻データを付与される。

時刻データは、カレンダクロック部１７１により生成される。カウンタ値は、ＧＷ時刻補正計算部１２０により時刻に換算され、変換部１４１によりデータ変換がされる。

第２のネットワーク１２とは、第１のＧＷ送信部１３１により伝送が可能となる。さらに第２のネットワーク１２には、データを記録するホストコントローラ１６が接続される。ホストコントローラ１６は、分散型制御システム全体の統括監視制御を行い、前記各分散コントローラからの情報の収集も行う。前述のように、図では、他の機能は省略し、情報収集に係る部分のみを図示している。

次に、第１の実施形態の作用について説明する。

分散コントローラ２００で検知されたセンサーからのＩ／Ｏイベント情報をホストコントローラ１６が収集する場合、分散コントローラ２００の入力部２０４に入力された電気信号は、入力演算部２０５においてカウンタクロック部２１９で生成されたカウンタ値を付与されて、バッファメモリ２０６に一時格納される。

一方、ゲートウェイ１００は、分散コントローラ２００、２０１、２０２に順次ポーリングすなわち問い合わせを行う。

分散コントローラ２００への送信データは、送信時刻演算部１２２により、カレンダクロック部１７１から取得した時刻データを付与された上で、第２のＧＷ送信部１３２から第１のネットワーク１１を経由して分散コントローラ２００の分散コントローラ受信部２１０へ伝送される。

分散コントローラ２００へ入力されたデータは、受信カウンタ演算部２１８において、カウンタクロック部２１９で生成されたカウンタ値を付与され、バッファメモリ２０６に一時記憶される。

受信カウンタ演算部２１８からバッファメモリ２０６への書き込みが行われたときのみ、バッファメモリ２０６のデータには、送信カウンタ演算部２１７により、カウンタクロック部２１９のカウンタ値が付与される。このカウンタ値の付与されたデータはそのまま、分散コントローラ送信部２０９から第１のネットワーク１１を経由してゲートウェイ１００のＧＷ受信部１２１へ伝送される。

受信カウンタ演算部２１８からバッファメモリ２０６への書き込みが行われたときのみ、バッファメモリ２０６データは、送信カウンタ演算部２１７により、カウンタクロック部２１９のカウンタ値を付与された上で、分散コントローラ送信部２０９から第１のネットワーク１１を経由し、ゲートウェイ１００のＧＷ受信部１２１へ伝送される。

ゲートウェイ１００に入力されたデータは、ＧＷ受信部１２１から受信時刻演算部１２５に送られ、カレンダクロック部１７１の時刻データを付与された上で、ＧＷ時刻補正計算部１２０に渡される。

第２のＧＷ送信部１３２から分散コントローラ２００に送信されたデータに送信時刻演算部１２２で付与された時刻データＴＧＷ１と、ＧＷ受信部１２１で受信後に受信時刻演算部で付与された時刻データＴＧＷ２と、分散コントローラ２００の受信カウンタ演算部２１８で付与されたカウンタ値ＣＮＴ１と、送信カウンタ演算部２１７で付与されたカウンタ値ＣＮＴ２とは、以下の関係を有する。

２×ＴＣＯＭ＝（ＴＧＷ２−ＴＧＷ１）−（ＣＮＴ２−ＣＮＴ１）×ＴＣＮＴ
ここで、ＴＣＯＭは、往路と復路の通信時間が等しいとした場合の片側通信に要した時間であって、また、ＴＣＮＴはカウンタ周期である。

（ＴＧＷ１＋ＴＣＯＭ）の時刻のカウンタ値がＣＮＴ１であるから、分散コントローラ２００側のイベント発生時のカウンタ値に対応する時刻を算出することができる。

この換算は、ＧＷ時刻補正計算部１２０で行われ、カウンタ値は、カレンダクロック部１７１が生成する時刻に換算される。

さらに、分散コントローラ２００で検知されたＩ／Ｏイベントデータは、ＧＷ時刻補正計算部１２０で上記のように換算された時刻データを付与され、変換部１４１を経由し、第１のＧＷ送信部１３１から第２のネットワーク１２経由でホストコントローラ１６へ伝送され、ホストコントローラ１６に記録される。

また、受信時刻演算部１２５は、送信時刻演算部１２２へデータ受信が完了したことを伝達する。この情報は、送信時刻演算部１２２で、カレンダクロック部１７１からの新たな時刻データを付与され、第２のＧＷ送信部１３２から分散コントローラ２００に伝送される。

以上に説明したように、本実施形態によれば、制御機器が時刻管理をする為のカレンダクロックを有することなく、かつタイムサーバーからの時刻補正処理も必要ない時刻同期システムを提供することができる。

〔第２の実施形態〕
図３は、本発明に係る分散型制御システムの第２の実施形態のシステム構成を示すブロック図である。

本実施形態は、第１の実施形態における分散コントローラ２００が有するバッファメモリ２０６に代えて、分散コントローラ２００にイベントデータ保持部２２３を備えた構成とする。

ここで、第１の実施形態におけるバッファメモリ２０６は、カウンタ値付制御対象信号、基準時刻付照会信号およびカウンタ値入力と、送信カウンタ演算部における処理との間に生じたタイミングのずれをその都度補い、前記の入力のそれぞれを一時的に保持する機能を有している。

一方、本実施形態におけるイベントデータ保持部２２３は、カウンタ値付制御対象信号、基準時刻付照会信号およびカウンタ値の各入力を、その都度、前記送信カウンタ演算部において演算処理し第２のゲートウェイ送信部に出力することなく、複数回分の前記カウンタ値付制御対象信号を一括して伝送するために、これら複数回の入力値を保存する記憶部である。したがって、一括して伝送するまではこれらの複数回の入力値を保存できる記憶容量を有している。

分散コントローラ２００は、入力演算部２０５、カウンタクロック部２１９、イベントデータ保持部２２３、送信カウンタ演算部２１７および受信カウンタ演算部２１８を有する。

カウンタ値を付与された入力データは、イベントデータ保持部２２３に格納される。

次に、第２の実施形態の作用について説明する。

第１の実施形態は、Ｉ／Ｏイベントデータ毎にホストコントローラへデータ送信するものであるが、第２の実施形態では、複数のＩ／Ｏイベントデータを一括してホストコントローラへデータ送信を行う方法である。

分散コントローラ２００の入力部２０４で検知されたＩ／Ｏイベントデータは、入力演算部２０５において定周期カウントを行うカウンタクロック部２１９で生成されたカウンタ値を付与され、イベントデータ保持部２２３に記憶される。

イベントデータ保持部２２３は、複数回分の記憶容量を有するため複数のＩ／Ｏイベントデータを保持することができる。

入力部２０４で新たなＩ／Ｏイベントデータを検知すると入力演算部２０５において定周期カウントを行うカウンタクロック部２１９で生成されたカウンタ値を付与し、イベントデータ保持部２２３に追加記憶される。

ゲートウェイ１００から第１のネットワーク１１を介して分散コントローラ２００へ入力されたデータは、受信カウンタ演算部２１８においてカウンタクロック部２１９で生成されたカウンタ値を付与され、イベントデータ保持部２２３に記憶される。

送信カウンタ演算部２１７は、受信カウンタ演算部２１８がイベントデータ保持部２２３に記憶したときのみ、イベントデータ保持部２２３データをカウンタクロック部２１９のカウンタ値を付与して、分散コントローラ送信部２０９から第１のネットワーク１１を経由し、ゲートウェイ１００のＧＷ受信部１２１へ伝送する。

以上の結果から、第２の実施形態では、第１の実施形態の効果に加えて、分散コントローラ２００がイベントデータ保持部２２３を有することで、複数のＩ／Ｏイベントの情報を記憶することができる。これによりゲートウェイ１００から分散コントローラへデータが送信される間に複数のＩ／Ｏイベントが発生してもＩ／Ｏイベントの情報を記憶することができる。また、イベントデータ保持部２２３に記憶したＩ／Ｏイベントデータを一括して伝送を行うことによって、データ送信回数を減らし第１および第２のネットワーク１１、１２の負荷を軽減することができる。

〔第３の実施形態〕
図４は、本発明に係る分散型制御システムの第３の実施形態のシステム構成を示すブロック図である。

第１の実施形態では、分散コントローラ２００のカウンタクロック部２１９を有していたが、本実施形態では、分散コントローラ２００はカウンタクロック部２１９を有さず、分散コントローラ２００外にカウンタクロックモジュール２２０を備えた構成とする。

分散コントローラ２００は、入力部２０４、入力演算部２０５、バッファメモリ２０６、送信カウンタ演算部２１７および受信カウンタ演算部２１８を有する。第１の実施形態では、分散コントローラが有するカウンタクロック部からカウンタ値を受けていたが、本実施形態では、カウンタクロックモジュール２２０からカウンタ値を受ける。この点を除き、それぞれの部分は、第１の実施形態と同様の機能を有する。

なお、カウンタクロックモジュール２２０は、各分散コントローラに対応して備えることでもよいし、同一のネットワーク内で同一のカウンタクロックモジュール２２０を共通に使用してもよい。

第１の実施形態はカウンタクロック部を分散コントローラ２００の一部とする構成であるが、第３の実施形態は、定周期カウントのデータ生成機能を分散コントローラ２００とは別のモジュールに分離し時刻同期を実現する。

本実施形態では、第１の実施形態の効果に加え、分散型制御コントローラからカウンタクロック部を分離することで、分散型制御コントローラ内部の制御クロックとカウンタクロックモジュール２２０の制御クロックは、別の周期となる。これによりカウンタクロックモジュール２２０の制御クロックの周期を制御コントローラの制御周期より早くすることが可能となる。

以上のように、本実施形態によれば、第１の実施形態における効果に加え、さらに、制御機器内に時刻管理をする為のカレンダクロックを有することがないため、カウンタクロックモジュール２２０にてカウンタ値の精度の細かいカウントが行うことができ、ゲートウェイ１００での時刻換算の精度向上が可能である。

〔第４の実施形態〕
図５は、本発明に係る分散型制御システムの第４の実施形態のシステム構成を示すブロック図である。

本実施形態は、第１の実施形態のゲートウェイ１００に送信時刻記憶部１２６とタイムアップカウンタ１２７を追加した構成である。

ゲートウェイ１００は、ＧＷ受信部１２１、第２のＧＷ送信部１３２、受信時刻演算部１２５、送信時刻記憶部１２６、送信時刻演算部１２２、タイムアップカウンタ１２７、カレンダクロック部１７１、ＧＷ時刻補正計算部１２０、変換部１４１および第１のＧＷ送信部１３１を備える。

タイムアップカウンタ１２７は送信時刻からの経過時間をカウントする。また、送信時刻演算部で時刻データを付与された分散制御コントローラへの伝送データは、第２のＧＷ送信部１３２への出力と同時に、送信時刻記憶部１２６にも出力され、送信時刻記憶部１２６に記憶される。

第１の実施形態は、ゲートウェイ１００から分散コントローラ２００へ問い合せを行う送信データに時刻データが付与されて伝送が行われるものであるが、本実施形態では、送信時の時刻データがゲートウェイ１００内の伝送時刻記憶部１２６に記憶され、分散コントローラ２００への送信データには、時刻は付与されない。

ゲートウェイ１００は、分散コントローラ２００へ問い合せの送信を行う際、送信時刻演算部１２２がカレンダクロック部１７１から取得した時刻データが送信時刻記録部１２６に記憶される。

送信時刻記録部１２６に記録された時刻からの経過時間が、タイムアップカウンタ１２７により監視され、経過時間が設定時間を上回ったときに、受信時刻演算部１２５へ経過時間が設定時間を上回った旨が伝達される。

受信時刻演算部１２５は、送信時刻演算部１２２へデータ受信が完了したことを伝達し、送信時刻演算部１２２は、カレンダクロック部１７１から新たな時刻データを取得する。

以上に説明したように、本実施形態では、ゲートウェイ１００内に送信時刻記憶部１２６とタイムアップカウンタ１２７を設置することにより、タイムアップカウンタ１２７が経過時間を監視する。この結果、第１の実施形態の効果に加え、分散コントローラ２００からゲートウェイ１００への送信が途絶えた場合でも、経過時間が設定時間を上回った後に新たな通信を開始することが可能となり、ゲートウェイ１００と分散コントローラ２００の効率の良い通信が可能となる。

〔第５の実施形態〕
図６は、本発明に係る分散型制御システムの第５の実施形態のシステム構成を示すブロック図である。本実施形態は、第１の実施形態のゲートウェイ１００にデータ保持部１２８を追加した構成である。

本実施形態のゲートウェイ１００は、ＧＷ受信部１２１、第２のＧＷ送信部１３２、受信時刻演算部１２５、送信時刻演算部１２２、カレンダクロック部１７１、ＧＷ時刻補正計算部１２０、データ保持部１２８、変換部１４１、第１のＧＷ送信部１３１を備える。

時刻補正計算されたデータは、データ保持部１２８に記憶される。データ保持部１２８は、このデータを記憶するとともに変換部１４１に出力する。

第１の実施形態は、分散コントローラ２００からゲートウェイ１００へ返信したカウンタデータをゲートウェイ１００内で時刻換算し、ホストコントローラへ伝送を行なうものである。

一方、本実施形態では、分散コントローラ２００から受信したカウンタデータは、受信時刻演算部１２５にて時刻換算され、さらにＧＷ時刻補正計算部１２０で補正された時刻データは、ゲートウェイ１００内のデータ保持部１２８に記憶される。

データ保持部１２８は、この記憶したデータを逐次ホストコントローラへ伝送はしない。すなわち、ＧＷ時刻補正計算部１２０で、分散コントローラ２００で検知されたＩ／ＯイベントデータはＧＷ時刻補正計算部１２０で換算した時刻データを付与され、データ保持部１２８に記憶される。

以降に、データ保持部１２８が記録データで満たされたら、変換部１４１を経由し、第１のＧＷ送信部１３１から第２のネットワーク１２経由でホストコントローラ１６へ伝送されホストコントローラ１６に記録される。

以上のように、本実施形態では、ゲートウェイ１００内に、データ保持部１２８を設置することで、第１の実施形態の効果に加え複数のＩ／Ｏイベントの情報を記録することができる。これにより、ゲートウェイ１００からホストコントローラ１６へ一括してデータ送信が可能である。このため、逐次ゲートウェイ１００からホストコントローラ１６へデータが送信される場合と比較して、ネットワークの負荷を低減することが出来る。

〔その他の実施形態〕
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。

また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

これら実施形態やその変形には、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１１・・・第１のネットワーク
１２・・・第２のネットワーク
１６・・・ホストコントローラ
１７・・・センサー
１００・・・ゲートウェイ
１２０・・・ＧＷ時刻補正計算部（ゲートウェイ時刻補正計算部）
１２１・・・ＧＷ受信部（ゲートウェイ受信部）
１２２・・・送信時刻演算部
１２５・・・受信時刻演算部
１２６・・・送信時刻記憶部
１２７・・・タイムアップカウンタ
１２８・・・データ保持部
１３１・・・第１のＧＷ送信部（第１のゲートウェイ送信部）
１３２・・・第２のＧＷ送信部（第２のゲートウェイ送信部）
１４１・・・変換部
１７１・・・カレンダクロック部
２００，２０１，２０２・・・分散コントローラ
２０４・・・入力部
２０５・・・入力演算部
２０６・・・バッファメモリ（分散コントローラ記憶部）
２０９・・・分散コントローラ送信部
２１０・・・分散コントローラ受信部
２１７・・・送信カウンタ演算部
２１８・・・受信カウンタ演算部
２１９・・・カウンタクロック部（ローカルカウンタ部）
２２０・・・カウンタクロックモジュール（ローカルカウンタ部）
２２３・・・イベントデータ保持部（分散コントローラ記憶部）

Claims

第１のネットワークおよび第２のネットワークと、
前記第１のネットワークに接続されるとともに、それぞれの制御対象を制御する複数の分散コントローラと、
前記第２のネットワークに接続されるとともに、前記各分散コントローラからの情報を収集しシステム全体の統括監視制御を行うホストコントローラと、
前記第１のネットワークと第２のネットワーク間を接続する少なくとも一つのゲートウェイと、
を備える分散型制御システムであって、
前記ゲートウェイは、
基準時刻を刻んで、基準時刻情報を生ずるカレンダクロック部と、
前記基準時刻情報を前記カレンダクロック部から入力し前記各分散コントローラへの照会信号に付与する送信時刻演算部と、
前記送信時刻演算部において前記基準時刻情報が付与された基準時刻付照会信号を前記第１のネットワークを通じて前記各分散コントローラへ送信する第１のゲートウェイ送信部と、
前記第１のネットワークを通じて前記各分散コントローラからの制御側情報信号を受信するゲートウェイ受信部と、
前記基準時刻情報を前記制御側情報信号に付与するとともに前記送信時刻演算部へ受信が完了した旨を出力する受信時刻演算部と、
前記各分散コントローラによって前記制御側情報信号に付与されたカウンタ値を、基準時刻情報に換算するゲートウェイ時刻補正計算部と、
前記ゲートウェイ時刻補正計算部の出力を送信用信号に変換する変換部と、
前記変換部からの情報を前記第２のネットワークを通じて前記ホストコントローラへ送信する第２のゲートウェイ送信部と、
を備え、
前記分散コントローラはそれぞれ、
一定周期でカウントしカウンタ値を発するローカルカウンタ部と、
前記制御対象の状態を示す制御対象信号が発せられたときに、この制御対象信号を受信する入力部と、
その時点でのカウンタ値を前記ローカルカウンタ部から受けて、該カウンタ値を前記制御対象信号に付与してカウンタ値付制御対象信号を生ずる入力演算部と、
前記ゲートウェイより前記基準時刻付照会信号を受信する分散コントローラ受信部と、
受信時のカウンタ値を前記ローカルカウンタ部から受けて、前記分散コントローラ受信部にて受信した前記基準時刻付照会信号に付与する受信カウンタ演算部と、
前記カウンタ値付制御対象信号と、前記受信カウンタ演算部においてカウンタ値を付与された前記基準時刻付照会信号と、前記ローカルカウンタ部でカウントされたカウンタ値とを記憶する前記分散コントローラ記憶部と、
前記ローカルカウンタ部からカウンタ値を受け、前記分散コントローラ記憶部に記憶された前記カウンタ値付制御対象信号、前記カウンタ値を付与された前記基準時刻付照会信号を入力とし、これらに該カウンタ値を付与する送信カウンタ演算部と、
前記送信カウンタ演算部からの出力を受けて、前記第１のネットワークを介して前記ゲートウェイへ送信する分散コントローラ送信部と、
を備える、
ことを特徴とする分散型制御システム。
第１のネットワークおよび第２のネットワークと、
前記第１のネットワークに接続されるとともに、それぞれの制御対象を制御する複数の分散コントローラと、
前記分散コントローラの制御周期とは独立の一定周期でカウントしカウンタ値を発するローカルカウンタ部と、
前記第２のネットワークに接続されるとともに、前記各分散コントローラからの情報を収集するホストコントローラと、
前記第１のネットワークと第２のネットワーク間を接続する少なくとも一つのゲートウェイと、
を備える分散型制御システムであって、
前記ゲートウェイは、
基準時刻を刻んで、基準時刻情報を生ずるカレンダクロック部と、
前記基準時刻情報を前記カレンダクロック部から入力し前記各分散コントローラへの照会信号に付与する送信時刻演算部と、
前記送信時刻演算部において前記基準時刻情報が付与された基準時刻付照会信号を前記第１のネットワークを通じて前記各分散コントローラへ送信する第１のゲートウェイ送信部と、
前記第１のネットワークを通じて前記各分散コントローラからの制御側情報信号を受信するゲートウェイ受信部と、
前記基準時刻情報を前記制御側情報信号に付与するとともに前記送信時刻演算部へ受信が完了した旨を出力する受信時刻演算部と、
前記各分散コントローラによって前記制御側情報信号に付与されたカウンタ値を、基準時刻情報に換算するゲートウェイ時刻補正計算部と、
前記ゲートウェイ時刻補正計算部の出力を送信用信号に変換する変換部と、
前記変換部からの情報を前記第２のネットワークを通じて前記ホストコントローラへ送信する第２のゲートウェイ送信部と、
を備え、
前記分散コントローラはそれぞれ、
前記制御対象の情報に関する制御対象信号が発せられたときに、この制御対象信号を受信する入力部と、
その時点でのカウンタ値を前記ローカルカウンタ部から受けて、該カウンタ値を前記制御対象信号に付与してカウンタ値付制御対象信号を生ずる入力演算部と、
前記ゲートウェイより前記基準時刻付照会信号を受信する分散コントローラ受信部と、
受信時のカウンタ値を前記ローカルカウンタ部から受けて、前記分散コントローラ受信部にて受信した前記基準時刻付照会信号に付与する受信カウンタ演算部と、
前記カウンタ値付制御対象信号と、前記受信カウンタ演算部においてカウンタ値を付与された前記基準時刻付照会信号と、前記ローカルカウンタ部でカウントされたカウンタ値とを記憶する前記分散コントローラ記憶部と、
前記ローカルカウンタ部からカウンタ値を受け、前記分散コントローラ記憶部に記憶された前記カウンタ値付制御対象信号、前記カウンタ値を付与された前記基準時刻付照会信号を入力とし、これらに該カウンタ値を付与する送信カウンタ演算部と、
前記送信カウンタ演算部からの出力を受けて、前記第１のネットワークを介して前記ゲートウェイへ送信する分散コントローラ送信部と、
を備える、
ことを特徴とする分散型制御システム。
前記分散コントローラ記憶部は、前記カウンタ値付制御対象信号、前記受信カウンタ演算部においてカウンタ値を付与された前記基準時刻付照会信号および前記ローカルカウンタ部でカウントされたカウンタ値入力と、前記送信カウンタ演算部における処理との間に生じたタイミングのずれを補い、前記入力をその都度一時的に保持するバッファメモリであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の分散型制御システム。
前記分散コントローラ記憶部は、前記カウンタ値付制御対象信号、前記受信カウンタ演算部においてカウンタ値を付与された前記基準時刻付照会信号および前記ローカルカウンタ部でカウントされたカウンタ値の入力を、その都度、前記送信カウンタ演算部において演算処理し第２のゲートウェイ送信部に出力することなく、複数回分の前記カウンタ値付制御対象信号を一括して伝送するために一時的に保存する記憶部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の分散型制御システム。
第１のネットワークおよび第２のネットワークと、
前記第１のネットワークに接続されるとともに、それぞれの制御対象を制御する複数の分散コントローラと、
前記第２のネットワークに接続されるとともに、前記各分散コントローラからの情報を収集するホストコントローラと、
前記第１のネットワークと第２のネットワーク間を接続する少なくとも一つのゲートウェイと、
を備える分散型制御システムであって、
前記ゲートウェイは、
基準時刻を刻んで、基準時刻情報を生ずるカレンダクロック部と、
前記カレンダクロック部から出力された前記基準時刻情報と、前記各分散コントローラへの照会信号の送信時点とを対応づける送信時刻演算部と、
前記照会信号を前記第１のネットワークを通じて前記各分散コントローラへ送信する第１のゲートウェイ送信部と、
前記送信時演算部で照合した送信時点と前記カレンダクロック部からの基準時刻とを記憶する送信時刻記憶部と、
送信時刻記憶部からの出力を受けカウントを開始し、所定時間を経過した場合は所定時刻経過信号を受信時刻演算部に出力するタイムアップカウンタと、
前記第１のネットワークを通じて前記各分散コントローラからの制御側情報信号を受信するゲートウェイ受信部と、
前記タイムアップカウンタから前記所定時刻経過信号を受けた場合は前記送信時刻演算部へ再度の送信を要求する信号を出力し、前記所定時刻経過信号を受ける前にゲートウェイ受信部から前記制御側情報信号が出力された場合は前記基準時刻情報を前記制御側情報信号に付与するとともに受信が完了した旨を前記送信時刻演算部に出力する受信時刻演算部と、
前記各分散コントローラによって前記制御側情報信号に付与されたカウンタ値を、基準時刻情報に換算するゲートウェイ時刻補正計算部と、
前記ゲートウェイ時刻補正計算部の出力を送信用信号に変換する変換部と、
前記変換部からの情報を前記第２のネットワークを通じて前記ホストコントローラへ送信する第２のゲートウェイ送信部と、
を備え、
前記分散コントローラはそれぞれ、
一定周期でカウントしカウンタ値を発するローカルカウンタ部と、
前記制御対象の情報に関する制御対象信号が発せられたときに、この制御対象信号を受信する入力部と、
その時点でのカウンタ値を前記ローカルカウンタ部から受けて、該カウンタ値を前記制御対象信号に付与してカウンタ値付制御対象信号を生ずる入力演算部と、
前記ゲートウェイより前記基準時刻付照会信号を受信する分散コントローラ受信部と、
受信時のカウンタ値を前記ローカルカウンタ部から受けて、前記分散コントローラ受信部にて受信した前記基準時刻付照会信号に付与する受信カウンタ演算部と、
前記カウンタ値付制御対象信号と、前記受信カウンタ演算部においてカウンタ値を付与された前記基準時刻付照会信号と、前記ローカルカウンタ部でカウントされたカウンタ値とを記憶する前記分散コントローラ記憶部と、
前記ローカルカウンタ部からカウンタ値を受け、前記分散コントローラ記憶部に記憶された前記カウンタ値付制御対象信号、前記カウンタ値を付与された前記基準時刻付照会信号を入力とし、これらに該カウンタ値を付与する送信カウンタ演算部と、
前記送信カウンタ演算部からの出力を受けて、前記第１のネットワークを介して前記ゲートウェイへ送信する分散コントローラ送信部と、
を備える、
ことを特徴とする分散型制御システム。
前記ゲートウェイは、
前記時刻補正演算部の複数回分の出力を一括して前記ホストコントローラへ送信可能とするために、前記時刻補正演算部の出力を複数回入力し保持するデータ保持部を、
有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の分散型制御システム。