JP2015090595A - 機器管理システムおよび機器管理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】DCSの主たる制御に影響を与えず、フィールド機器における診断データなど機器の状態を表すデータを欠落することなく収集する。通信頻度を下げる。【解決手段】ポジショナ3において、周期C1(例えば、6分40秒)で診断データを取得し、履歴データとしてリングバッファに書き込む。機器管理装置4より、周期C1よりも長い周期C2(例えば、20分)で、ポジショナ3のリングバッファに書き込まれている履歴データの全てを取得し、取得した履歴データのうち前回読み取った以降の履歴データを読み取って収集データとして保存する。【選択図】 図1
Description
この発明は、機器管理装置から通信ラインを介してフィールド機器における機器の状態を表すデータを収集する機器管理システムおよび機器管理方法に関するものである。
従来より、大規模なプラントでは、調節弁の開度制御を行うポジショナ(AVP)などのフィールド機器をコントローラを用いて制御する分散制御システム(DCS(Distributed Control System))が用いられている。このDCSは、監視装置と、この監視装置と通信ラインを介して接続されたコントローラと、このコントローラによって制御されるフィールド機器とを備え、プラントに分散して配置されているフィールド機器の監視・制御を行う。
近年、このDCSの通信ラインに機器管理装置を接続し、コントローラを経由してフィールド機器における各種の診断データを定周期で収集する機器管理システムが用いられている。この機器管理システムによれば、機器管理装置の画面上に、診断データのトレンドグラフを表示することにより、プラントに分散して配置されているフィールド機器をオンラインで診断することが可能となる(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述した従来の機器管理システムでは、DCSの本来の目的の制御を優先させるために、機器管理のために使える通信帯域を制限する必要があり、機器管理装置が収集する診断データに欠落が生じることがあった。
例えば、ポジショナをフィールド機器とし、診断データをスティックスリップ診断データ(調節弁の内部の固着やかじりなどの診断に使用するデータ)とした場合、ポジショナは6分40秒周期でスティックスリップ診断データを取得し、自己のメモリに書き込む(上書き更新する)。
機器管理装置は、ポジショナのメモリに書き込まれたスティックスリップ診断データを6分40秒周期で収集するが、管理対象のポジショナの数が多いと、データを収集しようとするポジショナがDCSの制御中であることがあり、このDCSの制御を優先させるために、ポジショナから診断データを収集できないことがある。
このように、従来の機器管理システムでは、DCSの本来の目的の制御を優先させるために、機器管理装置が収集するフィールド機器からの診断データに欠落が生じることがあり、収集される診断データの点数が少なくなってしまい、表示される診断データのトレンドグラフから正しい傾向をつかめないことがあった。
また、フィールド機器における診断データの取得周期(診断周期)をC1,機器管理装置におけるフィールド機器からの診断データの取得周期(収集周期)をC2とした場合、フィールド機器における診断データを欠落なく収集するためにはC2≦C1とする必要があり、通信頻度が高いという問題もあった。
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、DCSの主たる制御に影響を与えず、フィールド機器における診断データなど機器の状態を表すデータを欠落することなく収集することが可能で、かつ通信頻度を下げることができる機器管理システムおよび機器管理方法を提供することにある。
このような目的を達成するために本発明は、機器管理装置と、この機器管理装置と通信ラインを介して接続されたフィールド機器とを備え、機器管理装置から通信ラインを介してフィールド機器における機器の状態を表すデータを収集する機器管理システムにおいて、フィールド機器は、機器の状態を表すデータを所定の周期C1で取得し、その取得したデータを履歴データとして、この履歴データの数が所定数に達した後は最古のデータを最新のデータに書き替えながら、循環してメモリに書き込む履歴データ書込手段を備え、機器管理装置は、メモリに書き込まれている全ての履歴データを周期C1よりも長い所定の周期C2で取得する履歴データ取得手段を備えることを特徴とする。
本発明において、フィールド機器は、機器の状態を表すデータ(例えば、診断データ)を所定の周期C1で取得し、その取得したデータを履歴データとしてメモリに書き込む。この場合、履歴データの数が所定数に達した後は、最古のデータが最新のデータに書き替えられながら、循環して履歴データがメモリに書き込まれる。すなわち、本発明では、メモリをリングバッファとし、このリングバッファに循環して履歴データを書き込む。機器管理装置は、このメモリに書き込まれている全ての履歴データを周期C1よりも長い周期C2(C2>C1)で取得する。
ここで、取得した履歴データのうち前回読み取った以降の履歴データを読み取って収集データとして保存するようにすれば、前回から今回までの間に発生した履歴データが前回までの履歴データと合わせて収集データとして保存される。周期C2毎に、このフィールド機器のメモリに書き込まれている全ての履歴データの取得、この履歴データからの前回読み取った以降の履歴データの収集データとしての保存を繰り返すことにより、一時的にフィールド機器からの履歴データを取得することができないことがあっても、フィールド機器における機器の状態を表すデータを機器管理装置において欠落なく収集することが可能となる。なお、取得した履歴データが最初の履歴データであった場合には、取得した履歴データには前回読み取った履歴データがないので、取得した全ての履歴データを読み取って収集データとして保存するようにする。
本発明によれば、フィールド機器において、機器の状態を表すデータを周期C1で取得し、その取得したデータを履歴データとして循環してメモリに書き込むようにし、機器管理装置において、フィールド機器のメモリに書き込まれている全ての履歴データを周期C1よりも長い周期C2で取得するようにしたので、取得した履歴データのうち前回読み取った以降の履歴データを読み取って収集データとして保存するようにして、DCSの主たる制御に影響を与えることなく、フィールド機器における診断データなど機器の状態を表すデータを欠落することなく収集することが可能となる。また、周期C2を周期C1よりも長くして、通信頻度を下げることができるようになる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明に係る機器管理システムの一実施の形態を含むシステムの要部を示す図である。同図において、100は本発明に係る機器管理システム、200はDCS(分散制御システム)である。
図1は本発明に係る機器管理システムの一実施の形態を含むシステムの要部を示す図である。同図において、100は本発明に係る機器管理システム、200はDCS(分散制御システム)である。
DCS200は、監視装置1と、この監視装置1と通信ラインLを介して接続されたコントローラ2と、このコントローラ2によって制御されるフィールド機器3とを備え、プラントに分散して配置されているフィールド機器3の監視・制御を行う。この実施の形態では、説明を簡単とするために、フィールド機器3をポジショナとし、2台のポジショナ3−1,3−2が設けられているものとする。
機器管理システム100は、DCS200の通信ラインLに接続された機器管理装置4を備えており、機器管理装置4はコントローラ2を経由してポジショナ3における各種の診断データを定周期C2で収集する。なお、この実施の形態において、コントローラ2とポジショナ3との間は2線の伝送路で接続されており、この2線の伝送路に流れる電流信号(4〜20mAのアナログ信号)にデジタル信号を重畳して診断データの収集を行うが、すなわちHART(Highway Addressable Remote Transducer)通信によって診断データの収集を行うが、FF(Fieldbus Foundation)通信によって診断データの収集が行われるものであってもよい。
ポジショナ3は、各種の自己診断機能を備えており、その自己診断機能で得られる診断データを定周期C1で取得する。図2にポジショナ3が備える自己診断機能の概要を示す。ポジショナ3は、自己診断機能として、摺動距離積算、全閉回数、反転動作回数、開度別頻度分布、最大作動速度、スティックスリップ、偏差、温度などの自己診断機能を有している。例えば、スティックスリップの自己診断機能では、診断データとしてスティックスリップ診断データを6分40秒周期で取得する。すなわち、周期C1を6分40秒として、スティックスリップ診断データを取得する。
図3にポジショナ3の要部のブロック図を示す。ポジショナ3は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、診断部31と、メモリ32と、通信部33とを備えている。このポジショナ3において、メモリ32としては、リングバッファが用いられている。
診断部31は、図4にその処理動作のフローチャートを示すように、6分40秒が経過する毎に(ステップS101のYES)、すなわち周期C1が経過する毎に、スティックスリップ診断の計算処理を行い(ステップS102)、スティックスリップ診断の結果をスティックスリップ診断データとして取得し、このスティックスリップ診断データを履歴データとしてメモリ32に書き込む(ステップS103)。診断部31は、終了要求があるまで(ステップS104のYES)、ステップS101〜104の処理動作を繰り返す。
この実施の形態において、メモリ32はリングバッファとされており、診断部31は、取得した履歴データの数がメモリ32に書き込むことが可能な最大数(この例では、25個)に達した後は、最古のデータを最新のデータに書き替えながら、取得した履歴データを循環してメモリ32に書き込んで行く。
図5に電源ONからの経過時間が2400秒に達した時点でのメモリ32への履歴データの書込状況を示す。この場合、履歴データとして「データ1」,「データ2」の2組みのデータを6個、そのデータNO.と電源ONからの経過秒とを付して、メモリ32に書き込んでいる。メモリ32において、履歴データが書き込まれていない領域は、「0xFF」とされている。
図6に電源ONからの経過時間が11200秒に達した時点でのメモリ32への履歴データの書込状況を示す。この場合、「データ1」,「データ2」の2組みのデータは最初から数えると28個取得されているが、メモリ32に書き込むことが可能な最大個数は25個であるので、NO.1の履歴データがNO.26の履歴データに書き替えられ、NO.2の履歴データがNO.27の履歴データに書き替えられ、NO.3の履歴データがNO.28の履歴データに書き替えられている。
一方、通信部33は、機器管理装置4からのコマンドの着信を確認すると(図7:ステップS201のYES)、そのコマンドに含まれる要求パラメタの解釈処理を行う(ステップS202)。この場合、機器管理装置4からのコマンドとして、スティックスリップ診断データの返送要求が送られてきたものとする。機器管理装置4は、スティックスリップ診断データの収集を行う場合、ポジショナ3におけるスティックスリップ診断データの取得周期(診断周期)C1(6分40秒)よりも長い周期(収集周期)C2(C2>C1)で、スティックスリップ診断データの返送要求をポジショナ3へ送る。この例では、収集周期C2を20分としている。
通信部33は、機器管理装置4からスティックスリップ診断データの返送要求が送られてくると、メモリ32に履歴データとして書き込まれているスティックスリップ診断データの全てを結果データとして通信用のバッファ(図示せず)にコピーし(ステップS203)、そのコピーした結果データを機器管理装置4に返送する(ステップS204)。通信部33は、終了要求があるまで(ステップS205のYES)、ステップS201〜204の処理動作を繰り返す。
図8に機器管理装置4の要部のブロック図を示す。機器管理装置4は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、データ収集部41と、通信記憶部42と、収集データ記憶部43と、通信部44とを備えている。
データ収集部41は、図9にその処理動作のフローチャートを示すように、20分経過する毎に(ステップS301のYES)、すなわち周期C2が経過する毎に、通信記憶部42から「前回データNO.」と「経過秒」を取得する(ステップS302)。
通信記憶部42には、図10に示すように、データ収集部41が収集データとして読み取った前回の履歴データの最終のデータNO.が「前回データNO.」として、またその前回の最終の履歴データのポジショナ電源ONからの経過秒が「経過秒」として、ポジショナ3−1,3−2のデバイスタグ(フィールド機器(1)、フィールド機器(2))と対応づけて書き込まれている。この通信記憶部42に書き込まれる「前回データNO.」と「経過秒」については後述する。なお、機器管理装置4の電源ON時には、図10(a)に示すように、フィールド機器(1),フィールド機器(2)ともに、「前回データNO.」および「経過秒」は0とされている。
データ収集部41は、通信記憶部42から「前回データNO.」と「経過秒」を取得すると、通信要求を通信部44へ送る(ステップS303)。通信部44は、データ収集部41から通信要求が送られてくると(図11:ステップS401のYES)、ポジショナ3へコマンドを送信する(ステップS402)。この場合、コマンドとして、スティックスリップ診断データの返送要求を送るものとする。
このコマンドを受けて、ポジショナ3は、前述したように、メモリ32に書き込まれているスティックスリップ診断データの全て(全ての履歴データ)を結果データとして機器管理装置4へ返送する。この場合、ポジショナ3−1,3−2に順番にアクセスすることにより、ポジショナ3−1,3−2から結果データが送られてくるが、以下ではポジショナ3−1から結果データが送られてきた場合を例にとって説明する。
通信部44は、ポジショナ3−1からの結果データの着信を確認すると(ステップS403のYES)、通信結果の「データNO.」と「経過秒」と通信要求の「データNO.」と「経過秒」とを比較する(ステップS404)。すなわち、データ収集部41がステップS302で取得したフィールド機器(1)の「前回データNO.」と「経過秒」を通信要求の「データNO.」と「経過秒」とし、ポジショナ3−1から取得した結果データの中に通信要求の「データNO.」と「経過秒」と一致する履歴データがあるか否かを確認する。
ここで、ステップS402でのコマンド送信が機器管理装置4の電源をONとした後の初めてのコマンド送信(20分経過後のコマンド送信)であった場合、すなわち通信部44が取得した結果データが最初の結果データであった場合、ステップS404で比較される通信要求の「データNO.」と「経過秒」はともに0であり(図10(a)参照)、ポジショナ3−1から取得した結果データの中には通信要求の「データNO.」と「経過秒」と一致する履歴データがない。
この場合、通信部44は、ポジショナ3−1から取得した結果データの中に通信要求の「データNO.」と「経過秒」と一致するデータがないと判断し(ステップS405のNO)、ポジショナ3−1から結果データとして取得した全ての履歴データを収集データとしてデータ収集部41へ送る(ステップS406)。データ収集部41は、通信部44からの収集データを読み取り、その読み取った収集データの最終の「データNO.」と「経過秒」を通信記憶部42に保存する(ステップS304、図10(b)参照)。
そして、データ収集部41は、読み取った収集データの中にすでに記憶済みのデータがあればそれを除外したうえ(ステップS305)、読み取った収集データを収集データ記憶部43に保存する(ステップS306)。図12(b)にこの時の収集データ記憶部43への収集データの保存状況を例示する。機器管理装置4の電源ON時には、図12(a)に示すように、収集データ記憶部43にはポジショナ3−1からの収集データは保存されていないが、電源をONとしてから20分経過後は、図12(b)に示すように、ポジショナ3−1からの結果データ(ポジショナ3-1のメモリ32に書き込まれている全ての履歴データ)が収集データとして収集データ記憶部43に保存される。
これに対し、例えば、ステップS402でのコマンド送信が機器管理装置4の電源ON後、40分経過した後のコマンド送信であった場合、ステップS404で比較される通信要求の「データNO.」と「経過秒」は、データ収集部41が収集データとして読み取った前回の履歴データの最終の「データNO.」と「経過秒」となる。この例では、「データNO.」は「3」、「経過秒」は「1200秒」となる(図10(b)参照)。この場合、ポジショナ3−1から取得した結果データの中には通信要求の「データNO.」と「経過秒」と一致するデータがある。
このため、通信部44は、ポジショナ3−1から取得した結果データの中に通信要求の「データNO.」と「経過秒」と一致するデータがあると判断し(ステップS405のYES)、ポジショナ3−1から取得した結果データのうち通信要求の「データNO.」、「経過秒」以降のデータ、すなわち前回読み取った以降の履歴データを収集データとしてデータ収集部41へ送る(ステップS407)。データ収集部41は、通信部44からの収集データを読み取り、その読み取った収集データの最終の「データNO.」と「経過秒」を通信記憶部42に保存する(ステップS304、図10(c)参照)。
そして、データ収集部41は、読み取った収集データの中にすでに記憶済みのデータがあればそれを除外したうえ(ステップS305)、読み取った収集データを収集データ記憶部43に保存する(ステップS306)。図12(c)にこの時の収集データ記憶部43への収集データの保存状況を例示する。収集データ記憶部43には、前回までの履歴データ(データNO.1〜3の履歴データ)と合わせて、前回から今回までの間の履歴データ(データNO.4〜6の履歴データ)が収集データとして保存される。
データ収集集部41は、終了要求があるまで(ステップS307のYES)、ステップS301〜S307の処理動作を繰り返す。通信部44は、終了要求があるまで(ステップS408のYES)、ステップS401〜S408の処理動作を繰り返す。
この処理動作の繰り返しにより、機器管理装置4は、周期C2が経過する毎に、ポジショナ3−1からの結果データ(メモリ32に書き込まれている全ての履歴データ)を取り込み、この取り込んだ結果データのうち前回読み取った以降の履歴データを収集データとして読み取り、この読み取った収集データを収集データ記憶部43に保存して行く。
また、この処理動作の繰り返しにより、一時的にポジショナ3−1からの結果データを取得することができないことがあっても、ポジショナ3−1におけるスティックスリップ診断データを機器管理装置4において欠落なく収集することが可能となる。
すなわち、機器管理装置4からコマンドを送っても、DCSの本来の目的の制御を優先させるために、ポジショナ3−1から結果データを取り込むことができないことがある。この場合、機器管理装置4は、ポジショナ3−1から結果データを取り込むことができるようになった時点で、その取り込んだ結果データからそれまで読み取ることができなかった履歴データを収集データとして読み取り、収集データ記憶部43に保存する。これにより、ポジショナ3−1におけるスティックスリップ診断データを欠落なく収集することが可能となる。
また、本実施の形態では、ポジショナ3におけるスティックスリップ診断データの取得周期(診断周期)C1よりも機器管理装置4におけるデータの取得周期(収集周期)C2を長くするので、通信頻度が下がるものとなる。
なお、上述した実施の形態では、ポジショナ3−1から結果データ(メモリ32に書き込まれている全ての履歴データ)を取得し、その結果データから収集データを読み取って収集データ記憶部43に保存する例について説明したが、ポジショナ3−2についても同様にしてその結果データが取得され、その結果データから収集データが読み取られて収集データ記憶部43に保存される。図10、図12には、ポジショナ3−1だけではなく、ポジショナ3−2も合わせて、通信記憶部42への書き込み内容の遷移、収集データ記憶部43に保存される収集データの遷移を示している。
また、上述した実施の形態では、説明を簡単とするためにポジショナ3をポジショナ3−1,3−2の2つとしたが、プラントにはさらに多くのポジショナが分散して配置されている。機器管理装置4は、このプラントに分散して配置されているポジショナから、同様にしてデータを収集する。また、本発明において、フィールド機器はポジショナに限られるものでないことは言うまでもなく、機器の状態を表すデータも診断データに限られるものでもない。
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
1…監視装置、2…コントローラ、3(3−1,3−2)…ポジショナ、4…機器管理装置、L…通信ライン、31…診断部、32…メモリ(リングバッファ)、33…通信部、41…データ収集部、42…通信記憶部、43…収集データ記憶部、44…通信部、100…機器管理システム、200…DCS(分散制御システム)。
Claims (6)
- 機器管理装置と、この機器管理装置と通信ラインを介して接続されたフィールド機器とを備え、前記機器管理装置から前記通信ラインを介して前記フィールド機器における機器の状態を表すデータを収集する機器管理システムにおいて、
前記フィールド機器は、
前記機器の状態を表すデータを所定の周期C1で取得し、その取得したデータを履歴データとして、この履歴データの数が所定数に達した後は最古のデータを最新のデータに書き替えながら、循環してメモリに書き込む履歴データ書込手段を備え、
前記機器管理装置は、
前記メモリに書き込まれている全ての履歴データを前記周期C1よりも長い所定の周期C2で取得する履歴データ取得手段
を備えることを特徴とする機器管理システム。 - 請求項1に記載された機器管理システムにおいて、
前記機器管理装置は、
前記履歴データ取得手段が取得した履歴データのうち前回読み取った以降の履歴データを読み取って収集データとして保存する収集データ保存手段
を備えることを特徴とする機器管理システム。 - 請求項2に記載された機器管理システムにおいて、
前記収集データ保存手段は、
前記履歴データ取得手段が取得した履歴データが最初の履歴データであった場合、取得した全ての履歴データを読み取って収集データとして保存する
ことを特徴とする機器管理システム。 - 機器管理装置と、この機器管理装置と通信ラインを介して接続されたフィールド機器とを備えたシステムに用いられ、前記機器管理装置から前記通信ラインを介して前記フィールド機器における機器の状態を表すデータを収集する機器管理方法において、
前記フィールド機器において、
前記機器の状態を表すデータを所定の周期C1で取得し、その取得したデータを履歴データとして、この履歴データの数が所定数に達した後は最古のデータを最新のデータに書き替えながら、循環してメモリに書き込む履歴データ書込ステップと、
前記機器管理装置において、
前記メモリに書き込まれている全ての履歴データを前記周期C1よりも長い所定の周期C2で取得する履歴データ取得ステップと
を備えることを特徴とする機器管理方法。 - 請求項4に記載された機器管理方法において、
前記機器管理装置において、
前記履歴データ取得ステップで取得された履歴データのうち前回読み取った以降の履歴データを読み取って収集データとして保存する収集データ保存ステップ
を備えることを特徴とする機器管理方法。 - 請求項5に記載された機器管理方法において、
前記収集データ保存ステップは、
前記履歴データ取得ステップで取得された履歴データが最初の履歴データであった場合、取得した全ての履歴データを読み取って収集データとして記憶する
ことを特徴とする機器管理方法。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017173879A (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-28 | 横河電機株式会社 | 機器診断装置、機器診断方法、及び機器診断プログラム |
JP2018009887A (ja) * | 2016-07-14 | 2018-01-18 | アズビル株式会社 | 情報表示装置 |
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- 2013-11-06 JP JP2013230417A patent/JP2015090595A/ja active Pending
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