JP2015141645A - プラント監視制御システム - Google Patents
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Abstract
Description
制御装置は、取得したデータを用いて各種の演算処理を行うことで、プラントの制御を行う。さらに、制御装置はネットワークを通じて、操作端末と接続されており、ユーザは操作端末から、制御装置の様々な制御データの監視を行う。
稼働状況データには、定期状態データと一時ログデータの2種類が存在する。定期状態データは、制御装置の運転モードや、重故障/軽故障ランプのように、定期的に収集する必要のあるデータであり、データ量は小さく、比較的容易に取得することができる。
また、一時ログデータは、制御装置で何か異常が起こったときに、その詳細を調べるために用いられる一時的なログデータであり、データ量は大きく、そのデータを取得するためには、制御装置にある程度の負荷がかかってしまう。
そのため、制御装置が行う各種の演算処理の空き時間に、操作端末からのリクエストを受け付け、自身の稼働状況データを返信することになる。このように、制御装置が自身の稼働状況データを取り扱うリソースには限りがあり、汎用PCである操作端末と比べると、その能力は極めて限定的である。
したがって、多数のユーザが別々の操作端末から同時に、1台の制御装置の稼働状況を確認しようとした際に、リソースに限りのある制御装置に負荷を与えてしまい、稼働状況の確認に時間がかかってしまったり、最悪、制御装置がダウンしてしまったりする恐れがある。
また、特許文献1のものでは、複数の装置に非同期にアクセスすることによるデータの矛盾回避、および、アクセス時間の短縮が主な目的であり、アクセスされる側への負荷軽減を考慮していなかった。
以下、この発明の実施の形態1を図に基づいて説明する。
図1は、この発明の実施の形態1によるプラント監視制御システムを示すシステム構成図である。
図1において、プラント・補機6は、監視制御対象の機器である。分散PIO5は、プラント上のデータ(圧力/温度/流量や、ファン/ポンプなどの起動/停止状態、オン/オフ弁の開/閉状態など)をアナログ/デジタル入力信号として取得し、制御装置1に転送する。
制御装置1は、取得したデータを用いて各種の演算処理を行うことで、プラント・補機6の制御を行う。さらに、制御装置1は、ネットワーク4を通じて、操作端末2と接続されており、ユーザ3は操作端末2から、制御装置1の様々な制御データの監視を行う。
制御装置1の保守を行う際には、制御装置1の稼働状況(稼働状況データ)を、ユーザ3がネットワーク4を通じて操作端末2から確認するようになっている。
このとき、制御装置1に負荷が集中しないように、操作端末2の中から代行端末12を2台選定し、代行端末12から制御装置1の稼働状況データを取得する。実施の形態1では、代行端末12は、代行端末(マスタ)10または代行端末(スレーブ)11として動作するようになっている。
図2において、1〜3、12は図1におけるものと同一のものである。代行端末12には、稼働状況データを収集する稼働状況収集機能14を設けている。稼働状況収集機能14は、稼働状況データのうちの定期状態データ8(状態データ)を制御装置1から取得する稼働状況取得部15と、取得した定期状態データ8を操作端末2に転送する稼働状況転送部16と、取得した定期状態データ8を格納する稼働状況データベース17(データベース)とを有する。稼働状況取得部15は、定期起動トリガ18によって動作を促され、定期的に定期状態データを取得する。
操作端末2には、稼働状況データを表示する稼働状況表示機能13が設けられている。
図3において、メイン画面と、メイン画面を操作することによって呼び出される制御装置状態画面が示されている。メイン画面には、定期状態データ8が表示され、メイン画面から遷移する制御装置状態画面には、一時ログデータ9が表示される。
図3では、異常と表示された制御装置をクリックすることによって、エラー内容を表わす制御装置状態画面が表示されるようになっている。
図4において、稼働状況データ7には、定期状態データ8と一時ログデータ9の2種類が存在する。定期状態データ8は、制御装置1の運転モードや、重故障/軽故障ランプのように、定期的に収集する必要のあるデータであり、データ量は小さく、比較的容易に取得することができる。
一時ログデータ9は、制御装置1で何か異常が起こったときに、その詳細を調べるために用いられる一時的なログデータであり、データ量は大きく、そのデータを取得するためには、制御装置1にある程度の負荷がかかってしまう。
よって、図3の画面上では、メイン画面に表示されるデータが定期状態データとなり、メイン画面から遷移する制御装置状態画面に表示されるデータが一時ログデータとなる。
まず、操作端末2の中から代行端末12を2台選定する。そして、この2台に対して、あらかじめ代行端末(マスタ)10または代行端末(スレーブ)11の設定を行っておく。
なお、本説明では、操作端末2にて代行端末12を兼用しているが、代行端末12を新しい別の端末として用意してもかまわない。
代行端末12では、代行端末(マスタ)10または代行端末(スレーブ)11の割り当てに関係なく、稼働状況収集機能14の稼働状況取得部15が常に制御装置1とアクセスを行い、最新の定期状態データ8を、自身の稼働状況データベース17に保存しておく。
このとき、表示頻度や項目数の少ない一時ログデータ9については、従来通り、制御装置1から収集する。一方、表示頻度や項目数の多い定期状態データ8については、代行端末12から収集する。
代行端末12から定期状態データ8を収集する際、稼働状況表示機能13は、まず、代行端末(マスタ)10に問い合わせを行う。このとき、稼働状況収集機能14の稼働状況転送部16は、稼働状況表示機能13からリクエストを受けた際は、自身の稼働状況データベース17から、必要な情報を収集し、稼働状況表示機能13に返信する。
また、代行端末(マスタ)10が動作していない場合、稼働状況表示機能13は、続けて代行端末(スレーブ)11に問い合わせを行う。このように二重系にすることによって、1台の代行端末12で何か異常が発生した場合に備えることができ、信頼性が確保できる。
まず、操作端末2の稼働状況表示機能13の手順を、図5を用いて説明する。
稼働状況表示機能13は、あらかじめ起動しておき、ユーザ3から画面表示のリクエストを受け付けるまで待機する(S1111)。そして、ユーザ3から受け付けた画面表示のリクエストに応じて、表示する稼働状況データ7の種類を確認する(S1112)。
ここで、表示するデータが、一時ログデータ9の場合は、制御装置1に対して、一時ログデータ9の問い合わせを行う(S1113)。
最後に、取得した稼働状況データ7を、稼働状況表示機能13の画面に表示する(S1117)。なお、制御装置1または代行端末12のどちらの問い合わせにも失敗した場合は、不定を示すデータを画面に表示する。
稼働状況収集機能14の稼働状況取得部15は、代行端末12上であらかじめ起動しておき、一定間隔の定期起動トリガ18を検出するまで待機する(S1211)。定期起動トリガ18は、1秒おき程度を想定しているが、システムに応じて変更できるようにすることが望ましい。
そして、定期起動トリガ18を受け付けると、実際に制御装置1に問い合わせを行い、定期状態データ8を取得する(S1212)。
最後に、取得した定期状態データ8を、自身の稼働状況データベース17に保存する(S1213)。そして、これらの手順を稼働状況収集機能14が起動している限り、繰り返す。
稼働状況収集機能14の稼働状況転送部16は、代行端末12上であらかじめ起動しておき、操作端末2の稼働状況表示機能13から、定期状態データ8取得のリクエストがあるまで待機する(S1311)。
そして、稼働状況表示機能13からのリクエストを受け付けると、自身の稼働状況データベース17に保存されている最新の定期状態データ8を取得する(S1312)。
最後に、取得した定期状態データ8を稼働状況表示機能13に返信する(S1313)。そして、これらの手順を稼働状況収集機能14が起動している限り、繰り返す。
実施の形態1では、代行端末12に対して厳密なマスタ/スレーブを定義しているため、操作端末2からの同時アクセスによる負荷が代行端末(マスタ)10に集中しやすい傾向がある。
そこで、実施の形態2は、実施の形態1において、代行端末12におけるマスタ/スレーブの定義をやめ、操作端末2と代行端末12の間の負荷を分散した場合についてのものである。
図8にいて、1〜6、12は図1におけるものと同一のものである。図8では、代行端末12に、マスタ/スレーブを定義していない。この代行端末12は、便宜上2台として説明するが、3台以上でも特に問題はない。ただし、代行端末12を設置しすぎると、制御装置1の負荷が高くなってしまうので注意が必要である。
操作端末2の稼働状況表示機能13の手順を、図9を用いて説明する。
稼働状況表示機能13は、実施の形態1と同様にあらかじめ起動しておき、ユーザ3から画面表示のリクエストを受け付けるまで待機する(S1111)。そして、ユーザ3から受け付けた画面表示のリクエストに応じて、表示する稼働状況データ7の種類を確認する(S1112)。
ここで、表示するデータが、一時ログデータ9の場合は、実施の形態1と同様に、制御装置1に対して、一時ログデータ9の問い合わせを行う(S1113)。
最後に、取得した稼働状況データ7を、稼働状況表示機能13の画面に表示する(S1117)。なお、制御装置1または代行端末12の全ての問い合わせに失敗した場合は、不定を示すデータを画面に表示する。
実施の形態1〜実施の形態2においては、一時ログデータ9については直接、操作端末2から制御装置1に問い合わせを行っていたため、頻度は少ないものの、複数の操作端末2から同時に制御装置1にアクセスがかかる可能性が残っていた。そのため、制御装置1側で多数のコネクションを受け付ける処理が必要であり、これについても制御装置1のリソースを圧迫している。
そこで、実施の形態3では、実施の形態1〜実施の形態2において、一時ログデータ9についても、代行端末12が取りまとめを行い、複数の操作端末2から一度に一時ログデータ9の問い合わせが制御装置1へ行かないようにする機能を有する場合についてのものである。
図10において、1〜3、7〜9、12〜18は図2におけるものと同一のものである。図10では、操作端末2は、一時ログデータ9を代行端末12を介して取得する。
すなわち、操作端末2の稼働状況表示機能13が直接、制御装置1に対して問い合わせを行うのではなく、稼働状況データ7の種類に関係なく、必ず代行端末12上の稼働状況収集機能14の稼働状況転送部16へ問い合わせを行うようにする。
稼働状況表示機能13は、実施の形態1〜実施の形態2と同様に、あらかじめ起動しておき、ユーザ3から画面表示のリクエストを受け付けるまで待機する(S1111)。そして、ユーザ3から画面表示のリクエストを受け付けると、表示する稼働状況データ7の種類に関係なく、代行端末12に対して、稼働状況データ7の問い合わせを行う(S1131)。なお、複数ある代行端末のうち、どの代行端末に問い合わせを行うかについては、実施の形態1〜実施の形態2のどちらかの方式に従えばよい(S1122/S1123)。
最後に、取得した稼働状況データ7を、稼働状況表示機能13の画面に表示する(S1117)。なお、代行端末12の問い合わせに失敗した場合は、不定を示すデータを画面に表示する。
稼働状況収集機能14の稼働状況転送部16は、実施の形態1〜実施の形態2と同様に、代行端末12上であらかじめ起動しておき、操作端末2の稼働状況表示機能13から、稼働状況データ7取得のリクエストがあるまで待機する(S1311)。
そして、稼働状況表示機能13からのリクエストを受け付けると、ここで稼働状況データ7の種類に応じて、処理の切り替えを行う(S1331)。
リクエストを受け付けたのが定期状態データ8の場合は、実施の形態1〜実施の形態2と同様に稼働状況データベース17から、最新の定期状態データ8を取得する(S1312)。
このとき、複数のリクエストを同時に受け付けた場合は、制御装置1に対して同時に問い合わせを行わないように排他制御の処理を行う。
最後に、取得した稼働状況データ7を稼働状況表示機能13に返信する(S1313)。そして、これらの手順を稼働状況収集機能14が起動している限り、繰り返す。
その結果、制御装置1のリソースを抑え、更なる負荷低減につなげることができる。
実施の形態3においては、稼働状況収集機能14の稼働状況転送部16が、同じ一時ログデータ9取得のリクエストを複数同時に受け付けた場合に、その回数だけ制御装置1に問い合わせを行うため、無駄な処理を行ってしまう恐れがある。
そこで、実施の形態4は、実施の形態3において、稼働状況収集機能14の稼働状況転送部16が、一時ログデータ9の問い合わせを制御装置1に対して行った際に、一旦、一時ログデータ9を稼働状況データベース17(データベース)に保存する場合についてのものである。
図13において、1〜3、7〜9、12〜18は図10におけるものと同一のものである。図13では、一時ログデータ9を稼働状況データベース17に保存するようにしている。稼働状況収集機能14の稼働状況転送部16は、一時ログデータ9について稼働状況データベース17にアクセスする。
なお、図13では、一時ログデータ9を稼働状況データベース17に保存するようにしたが、一時ログデータ9を保存するデータベースは、稼働状況データベース17とは別に設けてもよい。
稼働状況収集機能14の稼働状況転送部16は、実施の形態1〜実施の形態3と同様に、代行端末12上であらかじめ起動しておき、操作端末2の稼働状況表示機能13から、稼働状況データ7取得のリクエストがあるまで待機する(S1311)。
そして、稼働状況表示機能13からのリクエストを受け付けると、実施の形態3と同様に稼働状況データ7の種類に応じて、処理の切り替えを行う(S1331)。ここで、リクエストを受け付けたのが定期状態データ8の場合は、実施の形態1〜実施の形態3と同様に、稼働状況データベース17から、最新の定期状態データ8を取得する(S1312)。
稼働状況データベース17に保存されていない場合は、実施の形態3と同様に、制御装置1に対して一時ログデータ9の問い合わせを行う(S1332)。そして、取得した一時ログデータ9を稼働状況データベース17に保存しておく(S1342)。
最後に、取得した稼働状況データ7を稼働状況表示機能13に返信する(S1313)。そして、これらの手順を稼働状況収集機能14が起動している限り、繰り返す。
実施の形態1〜実施の形態4においては、必ず代行端末12を介する仕組みであったため、全ての代行端末12がダウンしてしまった場合に稼働状況の監視ができなかった。
そこで、実施の形態5では、実施の形態1〜実施の形態4の仕組みによって、まずは代行端末12に問い合わせを行うものの、もしも全ての代行端末12への問い合わせに失敗した場合は、操作端末2自身が制御装置1に対して問い合わせを行う場合についてのものである。
図15において、1〜3、7、12、13は図13におけるものと同一のものである。図15では、操作端末2上の稼働状況表示機能13が、全ての代行端末12で稼働状況データの問い合わせに失敗した場合に、直接、制御装置1に対して問い合わせを行う。
稼働状況表示機能13は、実施の形態1〜実施の形態4と同様に、あらかじめ起動しておき、ユーザ3から画面表示のリクエストを受け付けるまで待機する(S1111)。そして、ユーザ3から画面表示のリクエストを受け付けると、表示する稼働状況データ7の種類に関係なく、代行端末12に対して、稼働状況データ7の問い合わせを行う(S1131)。なお、複数ある代行端末12のうち、どの代行端末に問い合わせを行うかについては、実施の形態1〜実施の形態2のどちらかの方式に従えばよい(S1122/S1123)。
最後に、取得した稼働状況データ7を、稼働状況表示機能13の画面に表示する(S1117)。なお、制御装置1もしくは、全ての代行端末12への問い合わせに失敗した場合は、不定を示すデータを画面に表示する。
実施の形態1〜実施の形態5においては、全ての操作端末2が同じネットワーク4上に存在していたが、システムによっては、ネットワーク4が多段となり、ある制御装置1に対するネットワーク経路が操作端末2ごとに異なる場合がある。
そこで、実施の形態6では、このような場合において、複数の代行端末12から取得した稼働状況データ7を1つにマージすることによって、より詳細な稼働状況を取得する場合についてのものである。
図17において、1〜6、12は図1におけるものと同一のものである。図17では、ネットワーク4が複数の経路を持っている。ネットワーク4と制御装置1「C」との間が断線すると、代行端末12「A」からは、制御装置1「C」が見えるが、代行端末12「B」からは不定に見える。
稼働状況表示機能13は、実施の形態1〜実施の形態5と同様に、あらかじめ起動しておき、ユーザ3から画面表示のリクエストを受け付けるまで待機する(S1111)。そして、ユーザ3から画面表示のリクエストを受け付けると、表示する稼働状況データ7の種類に関係なく、代行端末12に対して、稼働状況データ7の問い合わせを行う(S1131)。なお、代行端末12が複数ある場合については、全ての代行端末12に対して問い合わせを行う(S1123)。
最後に、取得し、内容をマージした稼働状況データ7を、稼働状況表示機能13の画面に表示する(S1117)。なお、制御装置1もしくは、全ての代行端末12への問い合わせに失敗した場合は、不定を示すデータを画面に表示する。
6 プラント・補機、7 稼働状況データ、8 定期状態データ、9 一時ログデータ、10 代行端末(マスタ)、11 代行端末(スレーブ)、12 代行端末、
13 稼働状況表示機能、14 稼働状況収集機能、15 稼働状況取得部、
16 稼働状況転送部、17 稼働状況データベース、18 定期起動トリガ。
Claims (9)
- プラント機器を制御する制御装置、
この制御装置の稼働状況を示す稼働状況データを取得し、表示する複数の操作端末、
及びこの操作端末の上記制御装置からの上記稼働状況データの取得を代行する複数の代行端末を備え、
上記稼働状況データは、上記制御装置の運転状態を示すデータを定期的に取得した状態データと、上記制御装置で異常が発生した場合のデータである一時ログデータとを有し、
上記各代行端末は、上記状態データを定周期で取得して、自身のデータベースに保存するとともに、
上記操作端末から要求を受けた場合には、上記データベースに保存した上記状態データを当該操作端末に送信することを特徴とするプラント監視制御システム。 - 上記代行端末は、上記操作端末から上記一時ログデータの要求を受けた場合に、上記制御装置から上記一時ログデータを取得して、当該操作端末に転送することを特徴とする請求項1記載のプラント監視制御システム。
- 上記代行端末は、上記制御装置から取得した上記一時ログデータを自身のデータベースに保存し、いずれかの操作端末から要求を受けた場合に、上記データベースに保存した上記一時ログデータを当該操作端末に送信することを特徴とする請求項2記載のプラント監視制御システム。
- 上記代行端末は、マスタまたはスレーブとして設定され、
上記操作端末は、上記マスタを優先して上記稼働状況データの要求を行うとともに、
上記マスタが上記要求を受けられない場合には、上記スレーブに上記要求を行うことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項記載のプラント監視制御システム。 - 上記操作端末は、複数台のうちの任意の1台の上記代行端末に上記稼働状況データの要求を行うとともに、
当該代行端末が上記要求を受けられない場合には、他の代行端末に上記要求を行うことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項記載のプラント監視制御システム。 - 上記操作端末は、全ての上記代行端末への上記稼働状況データの要求に失敗した場合には、上記制御装置から直接、上記稼働状況データを取得することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項記載のプラント監視制御システム。
- 上記操作端末は、全ての上記代行端末に上記稼働状況データの要求を行い、全ての上記代行端末から取得した上記稼働状況データの内容をマージして表示することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項記載のプラント監視制御システム。
- 上記操作端末は、上記一時ログデータを上記制御装置から取得することを特徴とする請求項1記載のプラント監視制御システム。
- 上記代行端末は、上記操作端末の中から選定されることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項記載のプラント監視制御システム。
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