JP2016509328A - 産業プラントの分散制御システムを試験するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
・DCSのエンジニアリング環境からDCSのトポロジーをエクスポートする。
・そのトポロジーから必要とされるエミュレータタイプを識別する。
・ユーザが選択した、シミュレーションの対象とすべきDCSの要素について構成ファイルを生成する。
・選択したDCS要素に基づいてバーチャルマシンの必要数を求め、生成する。この場合、以下の制限を考慮する。
-1つのバーチャルマシンにつき、1つのエミュレータタイプの実行可能なインスタンスの最大数
-1つのバーチャルマシンにつき利用可能な通信インタフェースの最大数
-1つのエミュレータによって同時に実行されるオブジェクトの最大数
-1つのエミュレーションコンピュータデバイスにつき利用可能な最大実ワーキングメモリ
・バーチャルマシンにソフトエミュレータを構成する。これにはそれらの通信インタフェースの構成も含まれる。
・エミュレーションコンピュータデバイス間にバーチャルマシンを分散する。
・バーチャルマシンを始動する。
・DCS要素の以前に生成された構成ファイルを個々のソフトエミュレータにロードする。
・所定の時間間隔で、またはエンジニアリングデータが修正されるたびに、遠隔データ接続を介してエンジニアリングデータのコピーを検索し、コピーを少なくとも1つの遠隔データストレージユニット(この場合、遠隔データストレージユニットは少なくとも1つの遠隔データ処理サーバに属する)に格納し、
・結果として得られるエミュレーションバーチャルマシンの数およびそれらに対応するソフトエミュレータのタイプがエンジニアリングデータのコピーに含まれている数およびタイプに合致するように、バーチャルマシンテンプレートのコピーを作成または削除することによって、少なくとも1つの遠隔データ処理サーバに、または少なくとも1つの遠隔データ処理サーバから、エミュレーションバーチャルマシンを追加または除去し、
・エンジニアリングデータのコピーに含まれた通信構成情報にしたがって、結果として得られたエミュレーションバーチャルマシンにソフトエミュレータを構成し、
・エミュレーションバーチャルマシンが動作していることを確認し、
・少なくともDCSの少なくとも1つの部分のエンジニアリングデータが修正された場合に、エンジニアリングデータストレージユニットから、DCSの少なくとも1つの部分の対応する産業用制御デバイスまたはデータ通信手段のデバイス構成データおよび/または実行可能プログラムコードを、結果として得られたエミュレーションバーチャルマシンにダウンロードすることによって、結果として得られたエミュレーションバーチャルマシンにソフトエミュレータをさらに構成し、
・少なくとも1つまたはさらなるヒューマンマシンインタフェースを介して入力されたシミュレーションコマンドにしたがって、結果として得られたエミュレーションバーチャルマシンのソフトエミュレータを動作させるために、結果として得られたエミュレーションバーチャルマシンおよび少なくとも1つまたはさらなるヒューマンマシンインタフェースと通信を行うように構成されている。
・所定の時間間隔で、またはエンジニアリングデータが修正されるたびに、遠隔データ接続を介してエンジニアリングデータのコピーを検索し、コピーを少なくとも1つの遠隔データストレージユニットに格納するステップと、
・結果として得られるエミュレーションバーチャルマシンの数およびそれらに対応するソフトエミュレータのタイプがエンジニアリングデータのコピーに含まれている数およびタイプに合致するように、バーチャルマシンテンプレートのコピーを作成または削除することによって、少なくとも1つの遠隔データ処理サーバに、または少なくとも1つの遠隔データ処理サーバから、エミュレーションバーチャルマシンを追加または除去するステップと、
・エンジニアリングデータのコピーに含まれている通信構成情報にしたがって、結果として得られたエミュレーションバーチャルマシンにソフトエミュレータを構成するステップと、
・エミュレーションバーチャルマシンが動作していることを確認するステップと、
・少なくとも分散制御システムの少なくとも1つの部分のエンジニアリングデータが修正された場合に、エンジニアリングデータストレージユニットから、DCSの少なくとも1つの部分の対応する産業用制御デバイスまたはデータ通信手段のデバイス構成データおよび/または実行可能プログラムコードを、結果として得られたエミュレーションバーチャルマシンにダウンロードすることによって、結果として得られたエミュレーションバーチャルマシンにソフトエミュレータをさらに構成するステップであって、ダウンロード動作は、エンジニアリングデータストレージユニットとエミュレーションバーチャルマシンとの間で直接に、または、デバイス構成データおよび実行可能プログラムコードをエミュレーションバーチャルマシンにロードするよりも前に少なくとも1つの遠隔データストレージユニットに中間的に格納することによって実行され得る、ステップと、
・少なくとも1つまたはさらなるヒューマンマシンインタフェースを介して入力されたシミュレーションコマンドにしたがって、結果として得られたエミュレーションバーチャルマシンのソフトエミュレータを動作させるために、結果として得られたエミュレーションバーチャルマシンおよび少なくとも1つまたはさらなるヒューマンマシンインタフェースと通信を行うステップと
が実行される。
・エンジニアリングデータ15の変更が検出されるとすぐに、遠隔データ接続3を介してエンジニアリングデータ15のコピーを検索し、そのコピーを少なくとも1つの遠隔データストレージユニット14に格納する。
・バーチャルマシンテンプレート11のコピーを作成することにより、少なくとも1つの遠隔データ処理サーバ1,2にエミュレーションバーチャルマシン16を追加する。その結果、結果として得られるエミュレーションバーチャルマシン9,10,16の数およびそれらに対応するソフトエミュレータのタイプが、エンジニアリングデータ15のコピーに含まれている数およびタイプに再び合致する。
・エンジニアリングデータ15のコピーに含まれている通信構成情報にしたがって、新たに導入されたエミュレーションバーチャルマシン16にソフトエミュレータを構成する。その他のコントローラのタイプは修正されないままなので、それらに新しいテンプレートを使う必要はまったくなく、また、それらのソフトエミュレータの再構成が生じる必要もまったくない。
・新たに導入されたエミュレーションバーチャルマシン16を始動することによって、確実にすべてのエミュレーションバーチャルマシンが動作するようにする。
・さらに、エンジニアリングデータストレージユニット5から、対応する新たに導入したコントローラのデバイス構成データ(図示せず)および実行可能プログラムコード18を、新たに導入したバーチャルマシン16にダウンロードすることによって、新たに導入したバーチャルマシン16にソフトエミュレータを構成する。あるいは、エンジニアリングデータ15が実際にDCSのどの要素について変更されたのかを特に確かめることなく、個々の実行可能プログラムコードおよび/またはデバイス構成データをすべての対応するエミュレーションバーチャルマシンに同様にダウンロードすることもできる。
3 遠隔データ接続
4 エンジニアリングコンピュータデバイス
5 エンジニアリングデータストレージユニット
6 オーケストレーションバーチャルマシン
7 シミュレーションバーチャルマシン
9,10,16 エミュレーションバーチャルマシン
11,21,23,25 バーチャルマシンテンプレート
12 ヒューマンマシンインタフェース(HMI)
14 遠隔データストレージユニット
15 エンジニアリングデータ
17 パブリッククラウド
18 実行可能プログラムコード
20,24 データ通信手段
22 制御デバイス
30 分散制御システム(DCS)
32 生産プロセス
34,35,36,37,38 データ通信手段
40,42 産業用制御デバイス
41,43 通信インタフェース
47 アーク炉
48 アルゴン酸素脱炭ユニット
49 取鍋炉
50 連続鋳造機
Claims (12)
- 産業プラントの分散制御システム(30)を試験するためのシステムであって、
前記分散制御システム(30)は、
・各々が、前記産業プラントの生産プロセス(32)の間、前記産業プラントの個々の作動部分の動作を制御するように構成されている、少なくとも2つの産業用制御デバイス(40,42)と、
・前記少なくとも2つの産業用制御デバイス(40,42)の各々を、前記産業プラントの少なくとも前記個々の作動部分に接続するように構成された、少なくとも1つのデータ通信手段(34〜38)と
を含み、
前記システムは、
・前記分散制御システム(30)の少なくとも1つの部分のエンジニアリングデータ(15)を格納するためのエンジニアリングデータストレージユニット(5)と、前記エンジニアリングデータ(15)を操作するための少なくとも1つのヒューマンマシンインタフェース(12)とを含む、少なくとも1つのエンジニアリングコンピュータデバイス(4)を含み、
前記システムは、
・遠隔データ接続(3)を介して前記少なくとも1つのエンジニアリングコンピュータデバイス(4)に接続され、前記少なくとも2つの産業用制御デバイス(40,42)および/または前記少なくとも1つのデータ通信手段(34〜38)のうち1つをエミュレートするためのソフトエミュレータがインストールされているエミュレーションバーチャルマシン(9,10)を含む、少なくとも1つの遠隔データ処理サーバ(1,2)をさらに含み、
前記エンジニアリングデータ(15)は、前記分散制御システム(30)の前記少なくとも1つの部分の前記産業用制御デバイス(40,42)および前記データ通信手段(34〜38)の少なくとも数、タイプ、および通信構成情報を含み、
前記少なくとも1つの遠隔データ処理サーバ(1,2)は、前記産業プラントの外部にインストールされるとともに、
・前記少なくとも2つの産業用制御デバイス(40,42)および前記少なくとも1つのデータ通信手段(34〜38)の可能なタイプの各々について、インストールされたソフトエミュレータ(20,22,24)が個々のタイプに適合化されている、別個のバーチャルマシンテンプレート(11;21,23,25)と、
・オーケストレーションバーチャルマシン(6)と
を含み、
前記オーケストレーションバーチャルマシン(6)は、
-所定の時間間隔で、または前記エンジニアリングデータ(15)が修正されるたびに、前記遠隔データ接続(3)を介して前記エンジニアリングデータ(15)のコピーを検索し、前記エンジニアリングデータ(15)のコピーを少なくとも1つの遠隔データストレージユニット(14)に格納し、
-結果として得られたエミュレーションバーチャルマシン(9,10,16)の数および対応するソフトエミュレータのタイプが、前記エンジニアリングデータ(15)のコピーに含まれている数およびタイプに合致するように、前記バーチャルマシンテンプレート(11;21,23,25)のコピーを作成または削除することによって、前記少なくとも1つの遠隔データ処理サーバ(1,2)に、または前記少なくとも1つの遠隔データ処理サーバ(1,2)から、エミュレーションバーチャルマシン(16)を追加または除去し、
-前記エンジニアリングデータ(15)のコピーに含まれている前記通信構成情報にしたがって、前記結果として得られたエミュレーションバーチャルマシン(9,10,16)に前記ソフトエミュレータを構成し、
-前記エミュレーションバーチャルマシン(16)が動作していることを確認し、
-少なくとも前記分散制御システム(30)の前記少なくとも1つの部分の前記エンジニアリングデータ(15)が修正された場合に、前記エンジニアリングデータストレージユニット(5)から、前記分散制御システム(30)の前記少なくとも1つの部分の対応する産業用制御デバイスまたはデータ通信手段のデバイス構成データおよび/または実行可能プログラムコード(18)を、前記結果として得られたエミュレーションバーチャルマシン(9,10,16)にダウンロードすることによって、前記結果として得られたエミュレーションバーチャルマシン(9,10,16)に前記ソフトエミュレータをさらに構成し、
-前記少なくとも1つのまたはさらなるヒューマンマシンインタフェース(12)を介して入力されたシミュレーションコマンドにしたがって、前記結果として得られたエミュレーションバーチャルマシン(9,10,16)の前記ソフトエミュレータを動作させるために、前記結果として得られたエミュレーションバーチャルマシン(9,10,16)および前記少なくとも1つのまたは前記さらなるヒューマンマシンインタフェース(12)と通信を行うように構成されている、システム。 - 前記少なくとも1つの遠隔データ処理サーバ(1,2)が、前記産業プラントの前記生産プロセス(32)のシミュレーションモデル(19)の実行時環境を含むシミュレーションバーチャルマシン(7)をさらに含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記オーケストレーションバーチャルマシン(6)が、前記シミュレーションモデル(19)の更新版を利用可能なときはいつでも、または所定の時間間隔で、前記遠隔データ接続(3)を介して前記シミュレーションモデル(19)の前記更新版のコピーを検索し、前記更新版を前記シミュレーションバーチャルマシン(7)にロードするようにさらに構成されている、請求項2に記載のシステム。
- 前記オーケストレーションバーチャルマシン(6)が、前記更新版を前記シミュレーションバーチャルマシン(7)にロードするよりも前に、以前のシミュレーションモデルの格納を開始する、請求項3に記載のシステム。
- 前記オーケストレーションバーチャルマシン(6)が、前記エンジニアリングデータ(15)の前記通信構成情報に基づいて、前記結果として得られたエミュレーションバーチャルマシン(9,10,16)と前記シミュレーションバーチャルマシン(7)との間のデータ通信接続を構成するようにさらに構成されている、請求項2から4のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記オーケストレーションバーチャルマシン(6)が、前記少なくとも1つの遠隔データ処理サーバ(1,2)にわたる、前記結果として得られたエミュレーションバーチャルマシン(9,10,16)の分散を開始するようにさらに構成されている、請求項1から5のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記ソフトエミュレータのうちの1つが、前記少なくとも2つの産業用制御デバイス(40,42)のうち1つの少なくとも1つの通信インタフェース(41,43)をエミュレートするように構成されている、請求項1から6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記オーケストレーションバーチャルマシン(6)が、前記結果として得られたエミュレーションバーチャルマシン(9,10,16)およびシミュレーションバーチャルマシン(7)をサスペンドモードにし、かつ/または対応するユーザ要求に応じて、前記結果として得られたエミュレーションバーチャルマシン(9,10,16)および前記シミュレーションバーチャルマシン(7)を前記少なくとも1つの遠隔データストレージユニット(14)に格納するようにさらに構成されている、請求項1から7のいずれか一項に記載のシステム。
- 産業プラントの分散制御システム(30)を試験するための方法であって、
前記分散制御システム(30)は、
・各々が、前記産業プラントの生産プロセス(32)の間、前記産業プラントの個々の作動部分の動作を制御するように構成されている、少なくとも2つの産業用制御デバイス(40,42)と、
・前記少なくとも2つの産業用制御デバイス(40,42)の各々を、前記産業プラントの少なくとも前記個々の作動部分に接続するように構成された、少なくとも1つのデータ通信手段(34〜38)と
を含み、
前記方法は、
・前記分散制御システム(30)の少なくとも1つの部分のエンジニアリングデータ(15)を、少なくとも1つのエンジニアリングコンピュータデバイス(4)のエンジニアリングデータストレージユニット(5)に格納するステップと、
・前記エンジニアリングデータ(15)を操作するための少なくとも1つのヒューマンマシンインタフェース(12)を提供するステップと、
・遠隔データ接続(3)を介して少なくとも1つの遠隔データ処理サーバ(1,2)を前記少なくとも1つのエンジニアリングコンピュータデバイス(4)に接続するステップと、
・前記少なくとも1つの遠隔データ処理サーバ(1,2)上にエミュレーションバーチャルマシン(9,10)を提供するステップと、
・前記少なくとも2つの産業用制御デバイス(40,42)および/または前記少なくとも1つのデータ通信手段(34〜38)のうちの1つをエミュレートするためのソフトエミュレータを前記エミュレーションバーチャルマシン(9,10)にインストールするステップと
を含み、
前記方法は、
・前記分散制御システム(30)の前記少なくとも1つの部分の前記産業用制御デバイス(40,42)および前記データ通信手段(34〜38)の少なくとも数、タイプ、および通信構成情報を前記エンジニアリングデータ(15)に格納するステップと、
・前記少なくとも1つの遠隔データ処理サーバ(1,2)を前記産業プラントの外部にインストールするステップと、
・前記少なくとも2つの産業用制御デバイス(40,42)および前記少なくとも1つのデータ通信手段(34〜38)の可能なタイプの各々について、インストールされたソフトエミュレータ(20,22,24)が個々のタイプに適合化されている、別個のバーチャルマシンテンプレート(11;21,23,25)を前記少なくとも1つの遠隔データ処理サーバ(1,2)に提供するステップと、
・前記少なくとも1つの遠隔データ処理サーバ(1,2)上で動作するオーケストレーションバーチャルマシン(6)によって、
-所定の時間間隔で、または前記エンジニアリングデータ(15)が修正されるたびに、前記遠隔データ接続(3)を介して前記エンジニアリングデータ(15)のコピーを検索し、前記エンジニアリングデータ(15)のコピーを少なくとも1つの遠隔データストレージユニット(14)に格納するステップと、
-結果として得られたエミュレーションバーチャルマシン(9,10,16)の数および対応するソフトエミュレータのタイプが、前記エンジニアリングデータ(15)のコピーに含まれている数およびタイプに合致するように、前記バーチャルマシンテンプレート(11;21,23,25)のコピーを作成または削除することによって、前記少なくとも1つの遠隔データ処理サーバ(1,2)に、または前記少なくとも1つの遠隔データ処理サーバ(1,2)から、エミュレーションバーチャルマシン(16)を追加または除去するステップと、
-前記エンジニアリングデータ(15)のコピーに含まれている前記通信構成情報にしたがって、前記結果として得られたエミュレーションバーチャルマシン(9,10,16)に前記ソフトエミュレータを構成するステップと、
-前記エミュレーションバーチャルマシン(16)が動作していることを確認するステップと、
-少なくとも前記分散制御システム(30)の前記少なくとも1つの部分の前記エンジニアリングデータ(15)が修正された場合に、前記エンジニアリングデータストレージユニット(5)から、前記分散制御システム(30)の前記少なくとも1つの部分の対応する産業用制御デバイスまたはデータ通信手段のデバイス構成データおよび実行可能プログラムコード(18)を、前記結果として得られたエミュレーションバーチャルマシン(9,10,16)にダウンロードすることによって、前記結果として得られたエミュレーションバーチャルマシン(9,10,16)に前記ソフトエミュレータをさらに構成するステップと、
-前記少なくとも1つのまたはさらなるヒューマンマシンインタフェース(12)を介して入力されたシミュレーションコマンドにしたがって、前記結果として得られたエミュレーションバーチャルマシン(9,10,16)の前記ソフトエミュレータを動作させるために、前記結果として得られたエミュレーションバーチャルマシン(9,10,16)および前記少なくとも1つのまたは前記さらなるヒューマンマシンインタフェース(12)と通信を行うステップと
をさらに含む、方法。 - 前記バーチャルマシンテンプレート(11)が、インスタンス化され、サスペンドモードで永続的に保持される、請求項9に記載の方法。
- 前記結果として得られたエミュレーションバーチャルマシン(9,10,16)およびシミュレーションバーチャルマシン(7)が、前記少なくとも1つの遠隔データ処理サーバ(1,2)から抽出され、前記エンジニアリングデータストレージユニット(5)に格納される、請求項9または10に記載の方法。
- 前記生産プロセス(32)のモニタリングおよび/または故障診断の間に使用するために、前記結果として得られたエミュレーションバーチャルマシン(9,10,16)および/または前記シミュレーションバーチャルマシン(7)が、前記少なくとも1つの遠隔データ処理サーバ(1,2)上に復元される、請求項11に記載の方法。
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