JP2017049860A - トレンドグラフ表示システム - Google Patents

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Abstract

【課題】データ欠測に対処することができるトレンドグラフ表示システムを提供することを目的とする。
【解決手段】プラント監視制御装置と、第1のオペレータステーションと、第2のオペレータステーションと、を備えているトレンドグラフ表示システム。第1のオペレータステーションは、第1のトレンドグラフのデータ収集期間内に欠測があるかどうかを判断する第1のステップと、欠測があると判断した場合、第2のオペレータステーションに欠測データの配信要求を発行する第2のステップと、配信要求を発行した後、規定時間内に返信があったかどうかを判断する第3のステップと、規定時間内に返信があったと判断した場合、この返信に欠測データが含まれているかどうかを判断する第4のステップと、欠測データが含まれていると判断した場合、この欠測データを登録する第5のステップと、を実行する。
【選択図】図1

Description

この発明は、トレンドグラフ表示システムに係わり、特に、オペレータステーションが組み込まれているトレンドグラフ表示システムに関するものである。
工業用プラントや発電プラントでは、複数のオペレータステーション(OPS:Operator StationまたはOperator's Station)とプラント監視制御装置からなるトレンドグラフ表示システムが導入されている。複数のオペレータステーションとプラント監視制御装置は、専用のネットワークで接続されていて、相互にデータを送信及び発信している(例えば特許文献1〜4を参照)。オペレータステーションは、プラント監視制御装置から送信されてくる監視データやプロセスデータからトレンドグラフを作成し、モニターに表示する。工業用プラントや発電プラントの操作員は、オペレータステーションのモニターに表示されているトレンドグラフを参照して、工業用プラントや発電プラントのプラント状態を監視している。
プラント状態の監視に使用される複数のオペレータステーションを備えたトレンドグラフ表示システムでは、オペレータステーションのCPU(Central Processing Unit)が停止すると、監視データに欠測が発生する。これまでのトレンドグラフ表示システムでは、欠測に備えて、プラント監視制御装置(またはコントローラ)に外部記録ディスク装置を設置していた(例えば特許文献1を参照)。故障もしくは保守などの理由でオペレータステーションのCPUが停止した場合、この外部記録ディスク装置に欠測時の監視データやプロセスデータを保管させている。
特開2001-242932号公報 特開2008-40648号公報 特開2011-24289号公報 特開2005-141617号公報
以上説明したように、複数のオペレータステーションを備えたトレンドグラフ表示システムでは、故障もしくは保守などの理由で、オペレータステーションのCPUが停止することがある。CPUが停止したオペレータステーションでは、停止した時間帯のトレンドグラフデータ(または監視データ)が欠測した状態になっている。この解決策として、プラント監視制御装置に外部記録ディスク装置を置くなど、ハードウェアの増設などで対応してきた。本発明では、プラント監視制御装置に外部記録ディスク装置を置かなくても、データ欠測に対処することができるトレンドグラフ表示システムを提供することを目的とする。
この発明に係わるトレンドグラフ表示システムは、収集したプロセスデータをネットワークを経由して送信するプラント監視制御装置と、プラント監視制御装置が送信したプロセスデータをネットワークを経由して受信し、この受信したプロセスデータを基にして第1のモニタに第1のトレンドグラフを表示する第1のオペレータステーションと、プラント監視制御装置が送信したプロセスデータをネットワークを経由して受信し、この受信したプロセスデータを基にして第2のモニタに第2のトレンドグラフを表示する第2のオペレータステーションと、を備え、第1のオペレータステーションは、第1のトレンドグラフのデータ収集期間内に欠測があるかどうかを判断する第1のステップと、第1のステップで欠測があると判断した場合、第2のオペレータステーションに欠測データの配信要求を発行する第2のステップと、第2のステップで配信要求を発行した後、規定時間内に返信があったかどうかを判断する第3のステップと、第3のステップで規定時間内に返信があったと判断した場合、この返信に欠測データが含まれているかどうかを判断する第4のステップと、第4のステップで欠測データが含まれていると判断した場合、この欠測データを登録する第5のステップと、を実行することを特徴とするトレンドグラフ表示システムである。
本発明に係るトレンドグラフ表示システムによれば、欠測したオペレータステーションのCPUが停止した後、オペレータステーションが起動(復帰)した段階で、正常に動作していた別のオペレータステーションよりトレンドグラフデータを取得する。このため、プラント監視制御装置が外部記録ディスク装置を持っていなくとも、停止していたオペレータステーションにおいて欠測を補完することができ、連続したデータの表示が可能となる。
この発明の実施の形態によるトレンドグラフ表示システムの全体構成を表している図である。 この発明の実施の形態によるトレンドグラフデータの構成を示している図である。 この発明の実施の形態によるオペレータステーションの構成を表しているブロック図である。 モニタに表示される合成されたトレンドグラフを表している図である。 実施の形態1によるプログラム1のフローチャートを表している図である。 実施の形態1によるプログラム2のフローチャートを表している図である。 実施の形態1によるプログラム3のフローチャートを表している図である。 2台のオペレータステーションの間で発信される信号の様子を表しているブロック図である。 実施の形態2によるプログラム4のフローチャートを表している図である。
本発明の実施の形態に係わるトレンドグラフ表示システムについて、図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付しており、対応する各構成部のサイズや縮尺はそれぞれ独立している。例えば構成の一部を変更した断面図の間で、変更されていない同一構成部分を図示する際に、同一構成部分のサイズや縮尺が異なっている場合もある。また、トレンドグラフ表示システムの構成は、実際にはさらに複数の部材を備えているが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、他の部分については省略している。
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係わるトレンドグラフ表示システムの構成を示している。トレンドグラフ表示システム100は、オペレータステーション11A(第1のオペレータステーション)、オペレータステーション11B(第2のオペレータステーション)、制御ネットワーク12、プラント監視制御装置13、PIO(Process Input Output)装置14A〜14Dなどから構成されている。図には、オペレータステーション11Aとオペレータステーション11Bが表示されているが、一般的には、3台以上のオペレータステーション(OPS:Operator StationまたはOperator's Station)が、専用の制御ネットワーク12を通じてプラント監視制御装置13と接続されている。
PIO装置14A〜14Dは、プラント監視制御装置13に専用回線で接続されており、工業用プラントや発電プラントなどで生み出されるプロセスデータを、プラント監視制御装置13に送信している。プラント監視制御装置13は、PIO装置14A〜14Dから送信されてくるプロセスデータ(または監視データ)を収集し、この収集したデータを基に、工業用プラントや発電プラントなどのプラント状態を監視している。オペレータステーション11Aは、プラント監視制御装置13だけではなく、オペレータステーション11Bともデータの送信および発信を行うことができる。
PIO装置14から収集したプロセスデータは、プラント監視制御装置13から、制御ネットワーク12を介して、オペレータステーション11Aおよびオペレータステーション11Bに伝送入力される。オペレータステーション11Aの構成とオペレータステーション11Bの構成は、全く同じである。PIO装置14は、オペレータステーション11のメモリバッファ上に、入力点番号で登録されている。オペレータステーション11では、メモリバッファ上に、入力点情報(入力点番号等)、データの発生時刻、プロセス値などが保存されており、これらの情報を元に、トレンドグラフの表示を実施している。
図2は、オペレータステーション11のメモリバッファに保存されている、PIO装置から収集したデータ(トレンドグラフデータ15)の構成を示している。ここで、一行目の数値(1P001……)は、PIO装置を識別する入力点番号を表している。2行目以降の数値は、PIO装置から採取されたプロセスデータを表している。最初の12桁の数値(141128000001……)は時刻を表している。時刻に続く次の4桁の数値(23.1……)はその時刻に採取されたプロセス値を表している。同様のメモリバッファがオペレータステーション毎に存在している。
図3は、オペレータステーション11の構成を示している。CPU29が各ブロックを統括している。オペレータステーション11Aがプラント監視制御装置13とデータ通信を行う際に使用するプロトコールと、オペレータステーション11Aがオペレータステーション11Bとデータ通信を行う際に使用するプロトコールとは異なっている。通常時のオペレータステーションは、プラント監視制御装置13から送信されてくるプロセスデータまたはトレンドグラフデータをトレンドグラフデータ収集部31にて受信し、メモリバッファ32にトレンドグラフ収集データとして保存する。操作員からのトレンドグラフの表示要求があった時に、このデータを元にトレンドグラフ表示部33にてトレンドグラフの表示を実施する。
トレンドグラフ表示部33は、表示要求があったトレンドグラフを液晶モニタ10に表示する。オペレータステーション11では、収集したトレンドグラフデータを、定期的に、たとえば1時間に1回、ディスク、メモリなどの外部記憶装置30に保存する仕組みが構築されている。CPU29を停止する場合には、オペレータステーション11は、収集したトレンドグラフデータを、外部記憶装置30に保存してからCPUを停止する。再起動後には、オペレータステーション起動検出部34にて、自動で外部記憶装置30からトレンドグラフの収集データをメモリバッファ32に復元する。その後、トレンドグラフデータ収集部31にてトレンドグラフデータの収集を開始する。
本実施の形態によるトレンドグラフ表示システムでは、停止期間のデータが欠測している状態を避けるために、複数台のオペレータステーションが制御ネットワーク12で相互に接続されている。オペレータステーションが再起動した段階で正常に動作していたオペレータステーションからプロセスデータまたはトレンドグラフデータを取得し、オペレータステーションが停止していてもデータ欠測が発生しない仕組みが構築されている。以下の説明では、オペレータステーション11Aが停止し、オペレータステーション11Bが継続して起動している場合を想定している。
オペレータステーション11Aとオペレータステーション11Bでの動作について説明する。停止していたオペレータステーション11Aが起動すると、オペレータステーション起動検出部34が起動信号を発信し、トレンドグラフ欠測検出部35にオペレータステーションの「起動」を通知する。トレンドグラフ欠測検出部35はメモリバッファ32を検索し、メモリバッファ32に保管されているトレンドグラフ収集データの中から、欠測していた時間帯(欠測期間)を検出する。CPU29は、制御ネットワーク上に配置されている他のオペレータステーション11Bに対して、検出した時間帯(欠測開始時刻、欠測終了時刻)のデータ(欠測データ)に対する配信要求を、トレンドグラフ配信要求部36を用いて実施する。
トレンドグラフ配信受信部37にて、オペレータステーション11Aから欠測データの配信要求を受信したオペレータステーション11Bにおいては、トレンドグラフ欠測チェック部38にて、自オペレータステーション内に収集されたトレンドグラフデータに、検出した時間帯(欠測開始時刻、欠測終了時刻)のデータが存在するかチェックを実施する。欠測期間に該当するデータ(欠測データ)がない場合には、オペレータステーション11Bは、トレンドグラフデータ送信部39を使って、問い合わせのあったオペレータステーション11Aに、配信要求に対応した欠測データを保持していないことを発信する。データがあった場合には、トレンドグラフ欠測データ編集部41は、トレンドグラフ収集データを編集して、欠測データ送信用データを作成し、メモリバッファ40に保存する。
オペレータステーション11Bは、メモリバッファ40に保存されている、欠測データ送信用データを、トレンドグラフデータ送信部39を使って、問い合わせのあったオペレータステーション11Aに送信する。欠測データ送信用データが送信されてきたオペレータステーション11Aでは、トレンドグラフ欠測データ受信部42にて、この欠測データ送信用データを受信する。欠測データがない場合は無視する。受信した欠測データはメモリバッファ43に欠測データ編集用データとして保存する。オペレータステーション11Aは、トレンドグラフの表示要求が入力されると、再起動から現在まで継続保存中のデータ(トレンドグラフ収集データ)と欠測データ編集用データを統合する。
すなわち、レンドグラフ収集データと欠測データ編集用データを重ね合わせて、トレンドグラフ表示部33にて表示を実施する。停止後、再起動したオペレータステーション11Aでは、自オペレータステーションのデータと配信されてきたデータを、合成したオペレータステーションデータとして表示する。図4は、合成されたトレンドグラフのイメージを表示している。図中、データ45は、停止後、再起動したオペレータステーションで収集された自己収集データを、データ46は、正常動作していたオペレータステーションからの配信データ(欠測データ編集用データ)をそれぞれ表している。
なお、正常動作継続していたオペレータステーションが複数ある場合、一番早く返信のあったオペレータステーションからの受信データを採用し、あとから返信のあったオペレータステーションのデータは破棄する。本実施の形態において実現される機能に関するプログラムは、大きく3つに分けることが出来る。それは、オペレータステーションが起動した時に動作するプログラム1、オペレータステーション起動後常時動作するプログラム2、およびトレンドグラフの表示要求時に動作するプログラム3の3つである。
図5は、オペレータステーションが起動した時に動作するプログラム1の処理を示すフローチャートである。オペレータステーションの起動時にトレンドグラフの収集を開始する。オペレータステーション11Aは、起動信号を検出すると、以下のステップを実行する。まず、トレンドグラフ収集データに欠測があるかどうかを検索するステップS01を実施し、欠測がある場合には他のオペレータステーションに欠測期間のデータの配信要求を実施する。すなわち、ステップS02では、オペレータステーション11Aのトレンドグラフのデータ収集期間内に欠測があるかどうかを判断する。ステップS03では、ステップS02で欠測があると判断した場合、オペレータステーション11Bに欠測データの配信要求を発行する。ステップS04では、ステップS03で配信要求を発行した後、規定時間内に返信があったかどうかを判断する。ステップS05では、ステップS02で規定時間内に返信があったと判断した場合、この返信に欠測期間に対応したトレンドグラフデータ(欠測データ)が含まれているかどうかを判断する。ステップS06では、ステップS05で欠測データが含まれていると判断した場合、この欠測データを欠測データ編集用データとして登録する。
図6は、オペレータステーションの起動後常時動作するプログラム2の処理を示すフローチャートである。配信要求を受けたオペレータステーションは、欠測期間を確認して、自オペレータステーション内に保管しているトレンドグラフデータにこの欠測期間のデータがあるかどうかを検索する。照合の結果、データがなければ無いことを、データがあれば、この欠測期間のデータを配信元のオペレータステーションに通知する。すなわちオペレータステーション11Bは、以下のステップを実行する。ステップS11では、オペレータステーション11Aから欠測データの配信要求が発行されているかどうかを判断する。ステップS12では、ステップS11で配信要求が発行されていると判断した場合、この配信要求から欠測データの欠測期間を確認する。ステップS13では、ステップS12で確認した欠測期間に対応する欠測データが、トレンドグラフ収集データに、含まれているかどうかを判断する。ステップS15では、ステップS13でトレンドグラフ収集データに欠測データが含まれていると判断した場合、この欠測データを配信元のオペレータステーションに発信する。ステップS14では、ステップS13でトレンドグラフ収集データに欠測データが含まれていないと判断した場合、配信要求に対応した欠測データを保持していないことを発信する。
図7は、トレンドグラフの表示要求時に動作するプログラム3の処理を示すフローチャートである。ステップS20で、オペレータステーションの操作員がトレンドグラフの表示要求を発行すると、このプログラム4が走り出す。すなわち、オペレータステーション11Aは、トレンドグラフの表示要求が入力されると、以下のステップを実行する。ステップS21では、表示要求に対応するトレンドグラフ収集データに欠測データがあるかどうかを判断する。ステップS23では、ステップS21で欠測データがあると判断した場合、欠測データに対応する欠測データ編集用データが保存されているかどうかを判断する。ステップS22では、ステップS21で欠測データがないと判断した場合、または、ステップS23で欠測データ編集用データが保存されていないと判断した場合、トレンドグラフ収集データを参照してモニタにレンドグラフを表示する。ステップS24では、ステップS23で欠測データ編集用データが保存されていると判断した場合、トレンドグラフ収集データと欠測データ編集用データを統合して液晶モニタ10にトレンドグラフを表示する。
こうした手順を踏むことで、配信元のオペレータステーションには、自己収集したトレンドグラフ収集データと欠測データ編集用データが揃うことになり、トレンドグラフの連続表示が可能になる。人による操作などで、トレンドグラフの表示要求が実施された場合には、トレンドグラフ収集データ内の欠測状況を確認し、欠測があれば、自己収集のトレンドグラフ収集データと欠測データ編集用データを統合して表示する仕組みとなっている。なお、他のオペレータステーションに、欠測を補填するデータが存在しない場合には、これまでどおり、欠測した状態で表示されることになる。
図8は、停止したオペレータステーション11Aの動作と、正常動作継続しているオペレータステーション11Bの動作を示している。オペレータステーション11Aは、欠測が発生していない場合には、トレンドグラフデータ収集部31にて、プラント監視制御装置13から伝送されたプロセスデータをメモリバッファ32にトレンドグラフ収集データとして保存する。操作員からのトレンドグラフの表示要求があった時には、トレンドグラフ表示部33にて、メモリバッファ32に保存されているトレンドグラフ収集データを液晶モニタ10に表示する。
故障もしくは保守にてCPUが停止する場合、オペレータステーションでは、停止前に外部記憶装置30にデータを保存し、その後停止する仕組みになっている。それ以降の停止した時間帯のデータは、欠測したような状態になっている。CPUが停止し起動したオペレータステーション11Aでは、保存されているデータをメモリバッファ32に置き、トレンドグラフデータのデータ収集をトレンドグラフデータ収集部31で再開する。データ収集が再開されたことは、トレンドグラフ欠測検出部35に通知される。
トレンドグラフ欠測検出部35は、メモリバッファ32に保存されているトレンドグラフ収集データから欠落した時間帯(欠測期間)を検出する。トレンドグラフ欠測検出部35は欠落した時間帯を検出後、「トレンドグラフの収集を停止した時刻(欠測開始時刻)」と「オペレータステーションが起動し、トレンドグラフの収集を開始した時刻(欠測終了時刻)」をトレンドグラフ配信要求部36に通知する。オペレータステーション11Aのトレンドグラフ配信要求部36は、正常動作継続していたオペレータステーション11Bに対して、上述の時刻を送信し、欠測部分のデータの配信要求を実施する。
正常動作継続していたオペレータステーション11Bは、トレンドグラフ配信受信部37にて、上述の時刻データを受信する。受信した時刻データに基づき、オペレータステーション11Bのトレンドグラフ欠測チェック部38は、自分のメモリバッファ32に保存されているトレンドグラフ収集データから時刻データ(欠測期間)に対応したデータ(欠測データ)が存在することかどうかをチェックする。欠測データが、オペレータステーション11Bのメモリバッファ32(トレンドグラフ収集データ)に存在する場合、トレンドグラフ欠測データ編集部41にて、欠測データに相当するデータを切り出し、編集を実施する。編集されたデータは配信元のオペレータステーション11Aに対して、トレンドグラフデータ送信部39から返信する。
返信されたオペレータステーション11Aでは、このデータをトレンドグラフ欠測データ受信部42にて受信し、メモリバッファ43に欠測データ編集用データとして保存する。オペレータステーション11Aでは、トレンドグラフの表示要求があった際、起動後から現在まで保存継続中のトレンドグラフ収集データに対して、欠測データ編集用データを重ね合わせて統合し、トレンドグラフ表示部33にて、液晶モニタ10にトレンドグラフの表示を実施する。停止後、再起動しているオペレータステーション11Aでは、自オペレータステーションのトレンドグラフ収集データと配信されてきた欠測データ編集用データが統合したデータとして表示される。
実施の形態2.
実施の形態1は、オペレータステーションの起動時に特化した構成としている。実施の形態2に係るトレンドグラフ表示システムでは、オペレータステーションを起動後、定期的(たとえば1時間に一回)に欠測の確認を実施する仕組みとしている。図9は、実施の形態2に係るプログラム4のフローチャートを示している。オペレータステーションは、プログラム4を周期的に、すなわち一定時間が経過するたびに、実行する。これにより、オペレータステーションの起動時以外に、トレンドグラフに欠測が生じた場合でも、対応
が可能となる。トレンドグラフのデータ収集期間はたとえば、現在から48時間前までとしておく。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
10 液晶モニタ、11 オペレータステーション、12 制御ネットワーク、13 プラント監視制御装置、14 PIO装置、15 トレンドグラフデータ、30 外部記憶装置、31 トレンドグラフデータ収集部、32 メモリバッファ(トレンドグラフ収集データ)、33 トレンドグラフ表示部、34 オペレータステーション起動検出部、35 トレンドグラフ欠測検出部、36 トレンドグラフ配信要求部、37 トレンドグラフ配信受信部、38 トレンドグラフ欠測チェック部、39 トレンドグラフデータ送信部、40 メモリバッファ(欠測データ送信用データ)、41 トレンドグラフ欠測データ編集部、42 トレンドグラフ欠測データ受信部、43 メモリバッファ(欠測データ編集用データ)、100 トレンドグラフ表示システム

Claims (5)

  1. 収集したプロセスデータをネットワークを経由して送信するプラント監視制御装置と、前記プラント監視制御装置が送信したプロセスデータを前記ネットワークを経由して受信し、この受信したプロセスデータを基にして第1のモニタに第1のトレンドグラフを表示する第1のオペレータステーションと、
    前記プラント監視制御装置が送信したプロセスデータを前記ネットワークを経由して受信し、この受信したプロセスデータを基にして第2のモニタに第2のトレンドグラフを表示する第2のオペレータステーションと、を備え、
    前記第1のオペレータステーションは、
    第1のトレンドグラフのデータ収集期間内に欠測があるかどうかを判断する第1のステップと、
    前記第1のステップで欠測があると判断した場合、前記第2のオペレータステーションに欠測データの配信要求を発行する第2のステップと、
    前記第2のステップで配信要求を発行した後、規定時間内に返信があったかどうかを判断する第3のステップと、
    前記第3のステップで規定時間内に返信があったと判断した場合、この返信に欠測データが含まれているかどうかを判断する第4のステップと、
    前記第4のステップで欠測データが含まれていると判断した場合、この欠測データを登録する第5のステップと、
    を実行することを特徴とするトレンドグラフ表示システム。
  2. 前記第2のオペレータステーションは、
    前記第1のオペレータステーションから欠測データの配信要求が発行されているかどうかを判断する第6のステップと、
    前記第6のステップで配信要求が発行されていると判断した場合、この配信要求から欠測データの欠測期間を確認する第7のステップと、
    前記第7のステップで確認した欠測期間に対応する欠測データが、トレンドグラフ収集データに、含まれているかどうかを判断する第8のステップと、
    前記第8のステップでトレンドグラフ収集データに欠測データが含まれていると判断した場合、この欠測データを発信する第9のステップと、
    前記第8のステップでトレンドグラフ収集データに欠測データが含まれていないと判断した場合、配信要求に対応した欠測データを保持していないことを発信する第10のステップと、
    を実行することを特徴とする請求項1に記載のトレンドグラフ表示システム。
  3. 前記第1のオペレータステーションは、起動信号を検出すると、前記第1のステップから前記第5のステップまでを実行することを特徴とする請求項1に記載のトレンドグラフ表示システム。
  4. 前記第1のオペレータステーションは、一定時間が経過するたびに、前記第1のステップから前記第5ステップまでを実行することを特徴とする請求項1に記載のトレンドグラフ表示システム。
  5. 収集したプロセスデータをネットワークを経由して送信するプラント監視制御装置と、前記プラント監視制御装置が送信したプロセスデータを前記ネットワークを経由して受信し、この受信したプロセスデータを基にして第1のモニタに第1のトレンドグラフを表示する第1のオペレータステーションと、
    前記プラント監視制御装置が送信したプロセスデータを前記ネットワークを経由して受信し、この受信したプロセスデータを基にして第2のモニタに第2のトレンドグラフを表示する第2のオペレータステーションと、を備え、
    前記第1のオペレータステーションは、トレンドグラフの表示要求が入力されると、
    前記表示要求に対応するトレンドグラフ収集データに欠測データがあるかどうかを判断する第1のステップと、
    前記第1のステップで欠測データがあると判断した場合、前記欠測データに対応する欠測データ編集用データが保存されているかどうかを判断する第2のステップと、
    前記第1のステップで欠測データがないと判断した場合、または、前記第2のステップで欠測データ編集用データが保存されていないと判断した場合、トレンドグラフ収集データを参照してモニタにレンドグラフを表示する第3のステップと、
    前記第2のステップで欠測データ編集用データが保存されていると判断した場合、トレンドグラフ収集データと欠測データ編集用データを統合してモニタにトレンドグラフを表示する第4のステップと、
    を実行することを特徴とするトレンドグラフ表示システム。
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