JP2018081421A - 監視制御システムの更新方法、監視制御システム及び監視制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】更新が行われる際においても信頼性を維持することができる監視制御システム、監視制御方法及び更新方法を提供することである。【解決手段】監視制御システムの更新方法は、第１、第２、第３のステップを有する。第１のステップは、既設の監視制御装置及び既設のサーバ装置に代わる新設の監視制御装置及び新設のサーバ装置を監視制御ネットワークに接続するステップである。第２のステップは、コントローラに対して設備機器の制御を指示する制御信号に付与された通番を記憶するコントローラが備える通番記憶部において、新設のサーバ装置を経由して受信する制御信号の通番を記憶する記憶領域を確保するステップである。第３のステップは、制御信号の送信元における異常の有無を判定する既設のサーバ装置に対して、異常の有無を判定する対象に新設のサーバ装置を追加するステップである。【選択図】図１０

Description

本発明の実施形態は、監視制御システムの更新方法、監視制御システム及び監視制御方法に関する。

上水道又は下水道の水処理施設、海水淡水化施設、焼却施設、製造設備などのプラントで用いられる監視制御システムを更新する際に、監視制御システムを停止させる期間を短縮することが求められる。監視制御システムの停止期間の短縮は、プラントの稼働率の低下をさけることや、監視員への負担を軽減することにつながる。そのため、監視制御システムの更新に関して、停止期間を短縮させる技術が多く検討されている。しかし、監視制御システムの信頼性を維持しつつ、監視制御システムを更新するという観点において改善の余地があった。

特開２００６−１９５６２６号公報 特開２０１２−１４６０７０号公報 特開２０１６−０９９６５７号公報

本発明が解決しようとする課題は、更新が行われる際においても信頼性を維持することができる監視制御システムの更新方法、監視制御システム及び監視制御方法を提供することである。

実施形態の監視制御システムの更新方法は、コントローラと、既設の監視制御装置及び既設のサーバ装置と、監視制御ネットワークとを持つ監視制御システムの更新方法である。コントローラは、設備機器と通信可能に接続される。既設の監視制御装置及び既設のサーバ装置は、設備機器に対して動作を指示する制御信号を生成する。監視制御ネットワークは、コントローラと既設の監視制御装置及び既設のサーバ装置とを通信可能に接続する。監視制御システムの更新方法は、第１、第２、第３のステップを有する。第１のステップは、既設の監視制御装置及び既設のサーバ装置に代わる新設の監視制御装置及び新設のサーバ装置を監視制御ネットワークに接続するステップである。第２のステップは、コントローラに対して設備機器の制御を指示する制御信号に付与された通番を記憶するコントローラが備える通番記憶部において、新設のサーバ装置を経由して受信する制御信号の通番を記憶する記憶領域を確保するステップである。第３のステップは、制御信号の送信元における異常の有無を判定する既設のサーバ装置に対して、異常の有無を判定する対象に新設のサーバ装置を追加するステップである。新設の監視制御装置は、制御信号を新設のサーバ装置へ送信する。新設のサーバ装置は、新設の監視制御装置から受信した制御信号に通番を付与し、通番を含む制御信号をコントローラへ送信する。コントローラは、記憶している通番と受信した制御信号の通番とに基づいて、新設のサーバ装置又は既設の監視制御装置における異常の有無を判定する。既設のサーバ装置は、既設の監視制御装置又は新設のサーバ装置における異常を検出すると、異常が検出された記既設の監視制御装置又は新設のサーバ装置に対する通番であってコントローラが記憶している通番を初期化する管理信号をコントローラへ送信する。

本実施形態による監視制御システムを示す概略ブロック図。 既設の監視制御装置の構成例を示すブロック図。 既設のデータサーバ装置の構成例を示す図。 既設のコントローラの構成例を示す図。 新設のデータサーバ装置の構成例を示すブロック図。 新設の監視制御装置の構成例を示すブロック図。 新設のコントローラの構成例を示すブロック図。 監視制御システムにおける各装置の動作例を示す第１のシーケンス図。 監視制御システムにおける各装置の動作例を示す第２のシーケンス図。 監視制御システムにおいて、既設の監視制御装置及びデータサーバ装置を新設の監視制御装置及びデータサーバ装置に置き換える更新作業における工程を示すフローチャート。 更新作業が完了した後の監視制御システムの構成を示すブロック図。 更新作業後の監視制御システムにおける各装置の動作例を示すシーケンス図。

以下、実施形態の監視制御システムの更新方法、監視制御システム及び監視制御方法を、図面を参照して説明する。実施形態では、更新対象となる監視制御システム１が水処理施設で用いられる場合を例にして説明する。なお、監視制御システム１は、焼却施設、製造設備などで用いられてもよい。

図１は、本実施形態による監視制御システム１を示す概略ブロック図である。監視制御システム１は、複数の監視制御装置１０（１０−１〜１０−Ｌ）と、データサーバ装置２０と、複数のコントローラ３０（３０−１〜３０−Ｍ）と、コントローラ３０それぞれに接続された一つ又は複数の設備機器９０と、データサーバ装置４０と、複数の監視制御装置５０（５０−１〜５０−Ｎ）と、コントローラ６０と、コントローラ６０に接続された一つ又は複数の設備機器９１とを備える。なお、図１において、コントローラ６０が一つであるが、複数であってもよい。

監視制御装置１０、５０とデータサーバ装置２０、４０とコントローラ３０、６０とは監視制御ネットワーク５に接続され、互いに通信可能になっている。図１に示す例では、監視制御システム１が複数の監視制御装置１０、５０を備えているが、監視制御装置１０、５０は一つであってもよい。監視制御ネットワーク５は、有線回線又は無線回線のいずれを用いて構成されていてもよいし、有線回線と無線回線とを組み合わせて構成されていてもよい。

監視制御システム１は、既設の監視制御装置１０、データサーバ装置２０、コントローラ３０及び設備機器９０を備えた構成に対して、新設のデータサーバ装置４０、監視制御装置５０、コントローラ６０及び設備機器９１を追加した構成となっている。監視制御システム１は、既設の監視制御装置１０及びデータサーバ装置２０を、新設の監視制御装置５０及びデータサーバ装置４０に置き換える前に、既設の各装置と新設の各装置とを併用している構成である。コントローラ６０及び設備機器９１は、新たに追加されたコントローラ及び設備機器である。

設備機器９０、９１は、水処理施設において用いられる温度計、水温計、水位計、水量計、流量計、水質計、濁度計などの各種のセンサや、ポンプ、弁、圧縮機、開閉ゲートなどの機器である。設備機器９０、９１は、コントローラ３０、６０による制御に基づいて動作する。設備機器９０、９１がセンサである場合、設備機器９０、９１は、計測して得られた計測値をコントローラ３０、６０へ出力する動作を行う。設備機器９０、９１が機器である場合、設備機器９０、９１は、コントローラ３０、６０による制御に従って動作状態を変更する。例えば、設備機器９０、９１がポンプであれば運転と停止とを切り替えたり、弁であれば開度を変更したりする。

コントローラ３０、６０は、監視制御装置１０、５０において生成された制御信号を受信し、制御信号に基づいて設備機器９０、９１を制御する。制御信号は、計測値の要求や、動作状態を変更する要求を含む。コントローラ３０、６０は、設備機器９０、９１から取得する状態データを監視制御装置１０、５０とデータサーバ装置２０、４０とへ送信する。

監視制御装置１０、５０は、コントローラ３０、６０を介して取得される状態データを表示する。監視制御装置１０、５０は、監視制御システム１を利用して水処理施設を監視する監視員の操作を受け付ける。監視制御装置１０、５０は、受け付けた操作に応じた制御信号をコントローラ３０、６０へ送信する。

監視制御装置１０、５０は、状態データが予め定められた条件を満たしているか否かを判定し、判定結果に応じて制御信号を送信してもよい。予め定められた条件は、例えば、「水位が閾値以下である」、「濁度が閾値以上である」などである。この条件が満たされた場合、設備機器９０、９１の運転を開始させたり、状態を変化させたりする制御信号が送信される。

コントローラ３０、６０へ送信される制御信号には、通番が含まれる。通番は、制御信号が送信された順序を表す値である。通番は、コントローラ３０、６０における制御信号の受信順序と、監視制御装置１０、５０による制御信号の送信順序とが一致しているか否かの判定に用いられる。この判定は、コントローラ３０、６０において行われる。監視制御装置１０から送信される制御信号の通番は、監視制御装置１０それぞれが割り当てる。監視制御装置５０から送信される制御信号の通番は、データサーバ装置４０により割り当てられる。通番は、通し番号であってもよいし、不連続な番号であってもよい。制御信号に含まれる通番の大小関係と制御信号の順序とが一致していればよい。

コントローラ３０、６０は、受信する制御信号に含まれる通番に基づいて、送信された順序で制御信号を受信しているか否かを判定する。制御信号の受信順序が送信順序と異なっている場合、監視制御ネットワーク５、監視制御装置１０又はデータサーバ装置４０に異常が生じているとコントローラ３０、６０は判定する。このとき、コントローラ３０、６０は、異常の発生を通知する警報を出力する。

コントローラ３０、６０は、受信した制御信号に含まれる通番を監視制御装置１０及びデータサーバ装置４０ごとに記憶する。コントローラ３０、６０は、記憶した通番と受信した制御信号に含まれる通番とを比較することにより、異常の有無を判定する。

データサーバ装置２０、４０は、コントローラ３０、６０を介して取得される状態データと、監視制御装置１０、５０から送信される制御信号とを時系列に記憶する。データサーバ装置２０、４０は、一定の周期で管理信号をコントローラ３０、６０へ送信する。データサーバ装置４０は、監視制御ネットワーク５に既設のデータサーバ装置２０が存在する場合、管理信号の送信を行わない。

データサーバ装置２０は、監視制御装置１０及びデータサーバ装置４０における異常の有無を判定する。監視制御装置１０又はデータサーバ装置４０において異常が発生している場合、コントローラ３０、６０に対して、記憶している通番の初期化の指示を管理信号に含めて送信する。監視制御装置１０及びデータサーバ装置４０における異常は、例えば、データサーバ装置２０からの通知に対する応答がない場合や、再起動が行われた場合などである。

通番の初期化をコントローラ３０、６０に対して指示することにより、監視制御装置１０又はデータサーバ装置４０が異常から復旧した後、又は再起動の後に送信される制御信号に対してコントローラ３０、６０が、制御信号の順序が正しくないと誤判定することを防ぐことができる。管理信号は、監視制御ネットワーク５及びデータサーバ装置２０、４０に異常が生じていないことをコントローラ３０、６０が確認する際にも用いられる。

以下、各装置の構成について説明する。図２は、既設の監視制御装置１０の構成例を示すブロック図である。監視制御装置１０は、通信部１１、入力部１２、出力部１３、制御部１４及び制御信号生成部１５を備える。

通信部１１は、監視制御ネットワーク５に接続されており、監視制御ネットワーク５を介してデータサーバ装置２０及びコントローラ３０、６０と通信を行う。入力部１２及び出力部１３は、監視制御装置１０を監視員が利用する際のユーザインターフェイスを構成する。入力部１２は、監視員の操作を受け付けるデバイスである。入力部１２は、例えば、キーボード、マウス、タッチペン、タッチパネルなどである。出力部１３は、監視員に対して情報を出力するデバイスである。出力部１３は、例えば、ディスプレイ、スピーカー、プリンタなどである。

制御部１４は、監視制御装置１０の動作を制御する。制御部１４は、例えばＣＰＵとメモリとを含み構成され、所定のプログラムを実行することにより動作する。制御部１４は、通信部１１を介して受信する状態データを時系列で出力部１３に出力させたり、入力部１２が受け付けた操作を制御信号生成部１５へ出力したりする。

制御信号生成部１５は、監視員の操作に応じた制御信号を生成する。制御信号は、監視員が選択した設備機器９０、９１を示す宛先と、選択された設備機器９０、９１に対する制御指示と、自監視制御装置１０を識別する識別子と、通番とを含む。制御信号は、選択された設備機器９０、９１が接続されたコントローラ３０、６０を示す情報を含んでもよい。制御信号生成部１５は、制御信号を通信部１１へ出力する。通信部１１は、監視制御ネットワーク５を介して制御信号をコントローラ３０、６０へ送信する。

制御信号に含まれる通番は、監視制御装置１０が起動したときに初期化され、制御信号が生成されるごとに更新される。例えば、通番の初期値は「１」であり、制御信号が生成されるごとに通番は１ずつ増加する。

図３は、既設のデータサーバ装置２０の構成例を示す図である。データサーバ装置２０は、通信部２１、制御部２２、履歴情報記憶部２３、異常検出部２４及び通番管理部２５を備える。

通信部２１は、監視制御ネットワーク５に接続されており、監視制御ネットワーク５を介して監視制御装置１０、データサーバ装置２０及びコントローラ３０、６０と通信を行う。制御部２２は、データサーバ装置２０の動作を制御する。制御部２２は、コントローラ３０、６０から送信される状態データを、通信部２１を介して取得する。制御部２２は、取得した状態データを時系列に履歴情報記憶部２３に記憶させる。制御部２２は、監視制御装置１０及びデータサーバ装置４０から送信される制御信号を、通信部２１を介して取得する。制御部２２は、取得した制御信号を時系列に履歴情報記憶部２３に記憶させる。制御部２２は、状態データ及び制御信号以外にも、監視制御システム１において検出された異常を示す情報を履歴情報記憶部２３に記憶させる。

制御部２２は、履歴情報記憶部２３に記憶されている時系列の情報に基づいて帳票を生成し、生成した帳票を履歴情報記憶部２３に記憶させる。また、制御部２２は、通信部２１を介して受信した帳票の要求に応じて、要求された帳票を履歴情報記憶部２３から読み出して要求元へ送信する。

異常検出部２４は、通信部２１を介して、監視制御装置１０及びデータサーバ装置４０における異常を検出する。異常の検出方法としては、例えば、異常検出部２４が周期的に監視制御装置１０及びデータサーバ装置４０対して応答要求を送信し、応答要求に対する応答の有無に基づいて異常を検出する。応答要求の送受信には、監視制御ネットワーク５を用いてもよいし、専用の回線を用いてもよい。異常検出部２４は、監視制御ネットワーク５に接続されている監視制御装置１０及びデータサーバ装置４０それぞれにおける異常の有無を示す情報を通番管理部２５へ出力する。

通番管理部２５は、一定の周期で管理信号を生成し、通信部２１を介して管理信号をコントローラ３０、６０へ送信する。管理信号には、監視制御ネットワーク５に接続されている監視制御装置１０それぞれにおける異常の有無を示す情報と、データサーバ装置４０における異常の有無を示す情報とが含まれる。通番管理部２５は、管理信号を用いて監視制御装置１０及びデータサーバ装置４０における異常をコントローラ３０、６０へ通知する。通番管理部２５は、異常の検出を通知することにより、各コントローラ３０、６０に記憶されている通番を初期化させる。管理信号は、監視制御システム１において異常が無い場合においても、一定の周期で送信される。

図４は、既設のコントローラ３０の構成例を示す図である。コントローラ３０は、通信部３１、通番記憶部３２、判定部３３、機器制御部３４及び状態データ生成部３５を備える。

通信部３１は、監視制御ネットワーク５に接続されており、監視制御ネットワーク５を介して監視制御装置１０、５０とデータサーバ装置２０、４０と通信を行う。通番記憶部３２は、監視制御ネットワーク５に接続されている監視制御装置１０及びデータサーバ装置４０それぞれに対応付けられた記憶領域３２１〜３２ｋを有する。記憶領域３２１〜３２ｋには、対応する監視制御装置１０及びデータサーバ装置４０から受信した制御信号のうち最新の制御信号に含まれていた通番が記憶される。

判定部３３は、通信部３１が受信した制御信号を取得する。判定部３３は、取得した制御信号の送信元に対応する記憶領域に記憶されている通番を通番記憶部３２から読み出す。判定部３３は、取得した制御信号の通番と読み出した通番とを比較し、取得した制御信号の順序が正しいか否かを判定する。例えば、監視制御装置１０において制御信号が送信される都度、通番が増加する場合、取得した制御信号の通番が読み出した通番より大きいとき、判定部３３は正しい順序であると判定する。一方、取得した制御信号の通番が読み出した通番以下であるとき、判定部３３は正しい順序でないと判定する。

制御信号の順序が正しい場合、判定部３３は、制御信号を機器制御部３４へ出力し、応答信号を通信部３１へ出力する。通信部３１は、制御信号の送信元へ応答信号を送信する。応答信号は、制御信号に応じた動作を行うことを通知する信号である。判定部３３は、順序が正しいと判定した制御信号に含まれる通番を、通番記憶部３２の記憶領域３２１〜３２ｋのうち送信元に対応する記憶領域に記憶させて、記憶されている通番を更新する。制御信号の順序が正しくない場合、判定部３３は異常の発生を通知する警報を出力する。警報は、例えば、コントローラ３０に備えられた警報器やベルを鳴らしてもよいし、異常の発生を通知するメッセージを監視制御装置１０、５０又は所定の宛先へ送信してもよい。

判定部３３は、通信部３１を介して受信する管理信号に監視制御装置１０又はデータサーバ装置４０の異常を示す情報が含まれている場合、異常が有る監視制御装置１０又はデータサーバ装置４０に対応する記憶領域に記憶されている通番を初期化する。例えば、通番の初期化は、記憶領域に記憶される値を「０」にする。初期化において記憶領域に記憶される値は、監視制御装置１０及びデータサーバ装置４０が制御信号に割り当てる通番の値よりも小さい値である。

機器制御部３４は、判定部３３から制御信号を取得すると、制御信号に応じて設備機器９０を制御する。機器制御部３４は、接続された設備機器９０から計測値や動作状態を取得し、取得した計測値や動作状態を状態データ生成部３５へ出力する。状態データ生成部３５は、機器制御部３４から取得した計測値や動作状態から、予め定められた並び及び形式のフォーマットに従い状態データを生成する。状態データ生成部３５は、状態データを通信部３１へ出力し、通信部３１に状態データを監視制御ネットワーク５へ送信させる。状態データには、自コントローラ３０の状態を示す情報や、設備機器９０及びコントローラ３０の識別子、計測値や動作状態が取得された時刻も含まれる。

状態データのフォーマットには、既設の監視制御装置１０及びデータサーバ装置２０において用いられるフォーマットと、新設の監視制御装置５０及びデータサーバ装置４０とにおいて用いられるフォーマットとがある。状態データ生成部３５により生成される状態データは、前者のフォーマットである。前者のフォーマットは、新設の監視制御装置５０及びデータサーバ装置４０においても利用できる。しかし、後者のフォーマットは、旧式の監視制御装置１０及びデータサーバ装置２０において利用できない。

図５は、新設のデータサーバ装置４０の構成例を示すブロック図である。データサーバ装置４０は、通信部４１、制御部４２、履歴情報記憶部４３、異常検出部４４、通番管理部４５及び通番付与部４６を備える。

通信部４１は、監視制御ネットワーク５に接続されており、監視制御ネットワーク５を介して監視制御装置１０、５０、データサーバ装置２０及びコントローラ３０、６０と通信を行う。制御部２２は、データサーバ装置４０の動作を制御する。制御部４２は、データサーバ装置２０の制御部４２と同様の動作を行い、状態データ、制御信号、検出された異常を示す情報を履歴情報記憶部４３に記憶させ、帳票の作成及び送信を行う。

異常検出部４４は、自装置における異常を検出した後に復帰すると、異常からの復帰を通番管理部４５へ通知する。通番管理部４５は、一定の周期で管理信号を生成し、通信部４１を介して管理信号をコントローラ３０、６０へ送信する。管理信号には、データサーバ装置４０における異常の有無を示す情報が含まれる。監視制御ネットワーク５において既設のデータサーバ装置２０が動作している間は、データサーバ装置２０から送信される管理信号との重複をさけるため、通番管理部４５は管理信号の生成及び送信を行わない。データサーバ装置２０の有無は、監視制御システム１の管理者又は監視員が通番管理部４５に設定してもよいし、通番管理部４５が通信部４１を介して取得してもよい。

通番付与部４６は、通信部４１を介して監視制御装置５０から受信する制御信号に通番を付与する。通番付与部４６は、通番を含む制御信号を通信部４１へ出力し、通信部４１に制御信号をコントローラ３０、６０へ送信させる。通番付与部４６は、新設の監視制御装置５０から送信される制御信号すべてに対して通番を付与する。監視制御装置５０から送信される制御信号は、データサーバ装置４０を通過して通番を付与される。

図６は、新設の監視制御装置５０の構成例を示すブロック図である。監視制御装置５０は、通信部５１、入力部５２、出力部５３、制御部５４及び制御信号生成部５５を備える。通信部５１、入力部５２、出力部５３、制御部５４及び制御信号生成部５５は、既設の監視制御装置１０における通信部１１、入力部１２、出力部１３、制御部１４及び制御信号生成部１５と同様の構成をそれぞれ有する。監視制御装置５０の各部についての重複した説明を省略する。

なお、監視制御装置５０において監視制御装置１０と異なる構成は、制御信号生成部５５が生成する制御信号に通番が含まれていないことと、通信部５１が制御信号をデータサーバ装置４０へ送信することである。

図７は、新設のコントローラ６０の構成例を示すブロック図である。コントローラ６０は、通信部６１、通番記憶部６２、判定部６３、機器制御部６４及び状態データ生成部６５を備える。通信部６１、通番記憶部６２、判定部６３、機器制御部６４及び状態データ生成部６５は、既設のコントローラ３０における通信部３１、通番記憶部３２、判定部３３、機器制御部３４及び状態データ生成部３５と同様の構成をそれぞれ有する。コントローラ６０の各部についての重複した説明を省略する。

なお、コントローラ６０においてコントローラ３０と異なる構成は、状態データ生成部６５が、状態データの生成において２通りの動作を選択できることである。２通りの動作のうち１つ目の動作は、既設の監視制御装置１０及びデータサーバ装置２０において用いられているフォーマットに従い状態データを生成する動作である。２つ目の動作は、新設の監視制御装置５０及びデータサーバ装置４０において用いられているフォーマットに従い状態データを生成する動作である。

状態データ生成部６５における動作は、監視制御ネットワーク５を介した通信で選択可能にしてもよい。例えば、所定の信号をコントローラ６０宛に送信することにより、状態データ生成部６５の動作を切り替えてもよい。監視制御ネットワーク５において既設の監視制御装置１０及びデータサーバ装置２０が動作している間は、状態データ生成部６５は1つ目の動作にて状態データを生成する。監視制御ネットワーク５において既設の監視制御装置１０及びデータサーバ装置２０が存在しない場合には、状態データ生成部６５は、２つ目の動作にて状態データを生成する。

既設の監視制御装置１０及びデータサーバ装置２０が用いる状態データのフォーマットと、新設の監視制御装置５０及びデータサーバ装置４０が用いる状態データのフォーマットとの違いは、情報の並びや、状態データに含まれるべき情報の種類である。状態データ生成部６５は、新設用の状態データに存在しないが既設用の状態データに存在する情報を補うことで、既設の監視制御装置１０及びデータサーバ装置２０の下での動作を可能にしている。

図８は、監視制御システム１における各装置の動作例を示す第１のシーケンス図である。図８に示す例では、監視制御装置１０、５０が制御信号をコントローラ３０、６０へ送信する動作が示されている。データサーバ装置２０は、一定の周期で管理信号を送信する（ステップＳ１０、Ｓ２０、Ｓ３０）。

監視制御装置１０は、監視員の操作を受け付け、操作に応じた制御信号をコントローラ３０、６０へ送信する（ステップＳ１１）。

コントローラ３０において、通信部３１が制御信号を受信する。判定部３３は、受信された制御信号の通番と、送信元の監視制御装置１０に対応する記憶領域の通番とを比較し、異常が無いと判定する。判定部３３は、送信元の監視制御装置１０への応答信号を通信部３１へ出力し、通信部３１に応答信号を監視制御装置１０へ送信させる（ステップＳ１２）。判定部３３は、制御信号を機器制御部３４へ出力し、機器制御部３４に設備機器９０を制御させる（ステップＳ１３）。また、コントローラ６０においても、ステップＳ１２、Ｓ１３と同様の動作が行われる。

監視制御装置５０は、監視員の操作を受け付け、操作に応じた制御信号をデータサーバ装置４０へ送信する（ステップＳ１５）。データサーバ装置４０において、通番付与部４６は通信部４１により受信された制御信号に通番を付与し（ステップＳ１６）、通信部４１は通番を含む制御信号をコントローラ３０、６０へ送信する（ステップＳ１７）。

コントローラ３０において、通信部３１が制御信号を受信する。判定部３３は、受信された制御信号の通番と、送信元の監視制御装置１０に対応する記憶領域の通番とを比較し、異常が無いと判定する。判定部３３は、送信元の監視制御装置１０への応答信号を通信部３１へ出力し、通信部３１に応答信号を監視制御装置１０へ送信させる（ステップＳ１８）。判定部３３は、制御信号を機器制御部３４へ出力し、機器制御部３４に設備機器９０を制御させる（ステップＳ１９）。また、コントローラ６０においても、ステップＳ１８、Ｓ１９と同様の動作が行われる。

図９は、監視制御システム１における各装置の動作例を示す第２のシーケンス図である。ステップＳ１０からステップＳ２０までの各動作は、図８に示した動作例における各動作と同じである。データサーバ装置２０が管理信号を送信した（ステップＳ２０）後に、監視制御装置１０において異常が発生している。監視制御装置１０における異常は、例えば、監視制御装置１０への電源の供給が停止したり、監視制御装置１０が再起動したりすることである。

データサーバ装置２０において、異常検出部２４が監視制御装置１０の異常を検出する（ステップＳ３１）、異常検出部２４は、監視制御装置１０それぞれとデータサーバ装置４０とにおける異常の有無を示す情報を通番管理部２５へ出力する。通番管理部２５は、ステップＳ３１において検出された異常を示す情報を含む管理信号を生成し、通信部２１に管理信号をコントローラ３０、６０すべてに送信させる（ステップＳ４０）。

各コントローラ３０において、判定部３３は、異常を示す情報を含む管理信号を通信部３１を介して取得すると、異常が検出された監視制御装置１０に対応する通番記憶部３２における記憶領域に記憶されている値を初期化する（ステップＳ４１）。また、各コントローラ６０においても、ステップＳ４１と同様の動作が行われる。

データサーバ装置４０において異常が発生した場合においても、異常検出部２４が同様に異常を検出し、異常の発生が通番管理部２５から送信される管理信号によって各コントローラ３０、６０へ通知される。各コントローラ３０、６０において、データサーバ装置４０に対応する記憶領域に記憶されている値が初期化される。

このように、コントローラ３０、６０は、異常を示す情報を含む管理信号を受信したとき、通番を初期化する。この初期化により、異常から復帰した監視制御装置１０又はデータサーバ装置４０から送信される制御信号に対する順序の判定における誤りを防ぐことができる。

図１０は、監視制御システムにおいて、既設の監視制御装置１０及びデータサーバ装置２０を新設の監視制御装置５０及びデータサーバ装置４０に置き換える更新作業における工程を示すフローチャートである。更新作業が開始されると、新設の監視制御装置５０及びデータサーバ装置４０とが監視制御ネットワーク５に接続される（ステップＳ１０１）。新設の監視制御装置５０及びデータサーバ装置４０の設置に併せて、新設のコントローラ６０及び設備機器９１の設置を行ってもよい。ステップＳ１０１の工程が完了した時点では、データサーバ装置４０における異常検出部４４及び通番管理部４５が動作しないように設定される。

既設のデータサーバ装置２０に対して、異常発生の有無の検出対象に新設のデータサーバ装置４０が登録される（ステップＳ１０２）。各コントローラ３０、６０において、制御信号の送信元として新設のデータサーバ装置４０が登録される（ステップＳ１０３）。コントローラ３０、６０における登録作業は、通番記憶部３２、６２において新設のデータサーバ装置４０に対応する記憶領域を割り当てる作業である。

既設のデータサーバ装置２０及び各コントローラ３０、６０における登録作業が完了すると、新設のデータサーバ装置４０及び監視制御装置５０の運用及び利用が開始される（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４までの工程が完了した状態が、図１に示す監視制御システム１の構成である。この状態では、既設の監視制御装置１０及びデータサーバ装置２０と、新設の監視制御装置５０及びデータサーバ装置４０とが並行して運用される。

新設の監視制御装置５０及びデータサーバ装置４０の安定した動作が確認されると、既設の監視制御装置１０及びデータサーバ装置２０と監視制御ネットワーク５との接続を切断する（ステップＳ１０５）。データサーバ装置２０の運用停止により、新設のデータサーバ装置４０における異常検出部４４及び通番管理部４５の動作が開始される（ステップＳ１０７）。異常検出部４４及び通番管理部４５の動作開始は、監視制御システム１の管理者などが行ってもよいし、通信部４１などを介して監視制御ネットワーク５上にデータサーバ装置２０が検出されなくなったことを契機にして行われてもよい。

データサーバ装置２０の運用が停止された後に、コントローラ６０における状態データ生成部６５に対してフォーマットの変更が指示される（ステップＳ１０７）。状態データ生成部６５は、この指示を受けて、新設の監視制御装置５０及びデータサーバ装置４０において用いられているフォーマットに従い状態データを生成する動作を開始する。

以上の工程により、既設の監視制御装置１０及びデータサーバ装置２０を、新設の監視制御装置５０及びデータサーバ装置４０に置き換える更新作業が完了する。

図１１は、更新作業が完了した後の監視制御システム１Ａの構成を示すブロック図である。更新後の監視制御システム１Ａは、データサーバ装置４０、複数の監視制御装置５０（５０−１〜５０−Ｎ）、複数のコントローラ３０、６０、各コントローラに接続された設備機器９０、９１を備える。なお、更新作業において、一部又は全部のコントローラ３０をコントローラ６０に置き換える場合には、設備機器９０それぞれの接続先が新設のコントローラ６０に変更される。

監視制御システム１Ａでは、監視制御装置５０それぞれから送信される制御信号は、データサーバ装置４０を経由して各コントローラ３０、６０へ伝送される。データサーバ装置４０において、制御信号には通番が付与される。すなわち、通番を付与する動作は、データサーバ装置４０に一元化される。受信した制御信号の順序が正しいか否かの判定は、一つの通番に対する比較で行われることになり、各コントローラ３０、６０における負荷が軽減される。

図１２は、更新作業後の監視制御システム１Ａにおける各装置の動作例を示すシーケンス図である。データサーバ装置４０は、撤去されたデータサーバ装置２０に代わり、一定の周期で管理信号を送信する（ステップＳ６０、Ｓ７０）。

監視制御装置５０は、監視員の操作を受け付け、操作に応じた制御信号を生成し、生成した制御信号をデータサーバ装置４０へ送信する（ステップＳ６１）。

データサーバ装置４０において、通番付与部４６は、通信部４１を介して取得した制御信号に通番を付与し、通番を含む制御信号を通信部４１へ出力する（ステップＳ６２）。通信部４１は、通番を含む制御信号をコントローラ３０、６０へ送信する（ステップＳ６３）。

コントローラ３０において、通信部３１が制御信号を受信する。判定部３３は、受信された制御信号の通番と、データサーバ装置４０に対応する記憶領域の通番とを比較し、異常が無いと判定する。判定部３３は、送信元の監視制御装置５０及びデータサーバ装置４０への応答信号を通信部３１へ出力し、通信部３１に応答信号を監視制御装置５０及びデータサーバ装置４０へ送信させる（ステップＳ６４）。判定部３３は、制御信号を機器制御部３４へ出力し、機器制御部３４に設備機器９０を制御させる（ステップＳ６５）。また、コントローラ６０においても、ステップＳ６４、Ｓ６５と同様の動作が行われる。なお、ステップＳ６４において、通信部３１は、監視制御装置５０とデータサーバ装置４０との両方へ応答信号を送信せずに、監視制御装置５０とデータサーバ装置４０とのいずれか一方へ応答信号を送信してもよい。

本実施形態の監視制御システムによれば、既設の監視制御装置１０及びデータサーバ装置２０と、新設の監視制御装置５０及びデータサーバ装置４０とを併用した場合においても、制御信号の順序を維持するための通番の利用及び通番の初期化を行うことができる。この併用に際して、既存の監視制御装置１０、データサーバ装置２０及びコントローラ３０に対して行う変更は、データサーバ装置２０における管理対象にデータサーバ装置４０を追加する変更と、各コントローラ３０におけるデータサーバ装置４０の通番を記憶する記憶領域の確保とである。この変更は、既に稼動している監視制御装置１０、データサーバ装置２０及びコントローラ３０の動作に影響しないため、監視制御システムの信頼性、安定性を維持しつつ、新設の監視制御装置５０及びデータサーバ装置４０を監視制御システムに追加することができる。

また、前述の変更は、監視制御装置１０、データサーバ装置２０及びコントローラ３０の動作に影響しないため、監視制御システムを停止させることなく行うことができる。監視制御システムの停止が必要であったとしても、変更に要する時間は短いため、監視制御システムの停止期間を短縮し、プラントの稼働率の低下や監視員への負担を軽減することができる。

既設の監視制御装置１０及びデータサーバ装置２０の稼動と、新設の監視制御装置５０及びデータサーバ装置４０の稼動とを並行させることにより、既設の監視制御装置１０を用いた安定した監視、制御が行われるとともに、監視員に対して新設の監視制御装置５０の操作に習熟する機会が得られる。また、新設の監視制御装置５０及びデータサーバ装置４０の稼動が安定した時期に、既設の監視制御装置１０及びデータサーバ装置２０を撤去することにより、監視制御システムの信頼性、安定性を損なうことなく、置き換えを完了することができる。

既設の監視制御装置１０及びデータサーバ装置２０の撤去に際して必要な変更は、新設のデータサーバ装置４０における異常検出部４４及び通番管理部４５の動作を開始させる変更と、新設のコントローラ６０における状態データ生成部６５の動作を切り替える変更である。既設のコントローラ３０及び監視制御装置５０に対しては変更が不要であり、監視制御システムの動作に与える影響を抑えることができる。

なお、監視制御システムの動作例を説明した図８、図９及び図１２において、監視制御装置１０、５０とコントローラ３０、６０とが一つの場合を例示したが、これらの装置は複数あってもよい。

本実施形態では、監視制御装置１０又はデータサーバ装置４０から送信される都度、制御信号に含まれる通番が増加する構成を説明した。しかし、制御信号に含まれる通番は、制御信号が送信される都度、減少してもよい。通番が減少する場合、受信した制御信号に含まれる通番が通番記憶部３２、６２に記憶された通番より小さいとき、判定部３３、６３は、制御信号の順序が正しいと判定する。また、受信した制御信号に含まれる通番が通番記憶部３２、６２に記憶された通番以上であるとき、判定部３３、６３は、制御信号の順序が正しくないと判定する。この場合、通番記憶部３２、６２に記憶されている通番の初期化では、制御信号に含まれる通番が取り得る値よりも大きい値が初期値として通番記憶部３２、６２に記憶される。また、制御信号に含まれる通番が常に負の値になる場合、通番を比較する際に通番の絶対値を用いてもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、新設のデータサーバ装置４０が新設の監視制御装置５０による制御信号に通番を付与し、既設のデータサーバ装置２０が既設の監視制御装置１０と新設のデータサーバ装置４０とにおける異常の検出に応じて各コントローラ３０、６０が記憶している通番を初期化させる管理信号をコントローラ３０、６０へ送信し、コントローラ３０、６０が既設の監視制御装置１０と新設のデータサーバ装置４０とから送信される制御信号の通番に基づいて異常の有無を判定する構成を持つことにより、新設及び既設の監視制御装置１０、５０と新設及び既設のデータサーバ装置２０、４０とを併用した運用を可能とし、更新が行われる際においても信頼性を維持することができる。

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。これら実施形態は、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。

１，１Ａ…監視制御システム、５…監視制御ネットワーク、１０…監視制御装置、１１…通信部（第３の送信部）、１２，５２…入力部、１３，５３…出力部、１４，５４…制御部、１５…制御信号生成部（第２の信号生成部）、２０，４０…データサーバ装置、２１…通信部（第４の送信部）、２２，４２…制御部、２３，４３…履歴情報記憶部、２４，４４…異常検出部、２５，４５…通番管理部、３０，６０…コントローラ、３１…通信部（第１の受信部、第５の送信部）、３２，６２…通番記憶部、３３，６３…判定部、３４，６４…機器制御部、３５…状態データ生成部（第１のデータ生成部）、４１…通信部（第２の送信部）、５１…通信部（第１の送信部）、５５…制御信号生成部（第１の信号生成部）、６１…通信部（第１の受信部、第６の送信部）、６５…状態データ生成部（第２のデータ生成部）、９０，９１…設備機器、３２１，３２ｋ，６２１，６２ｋ…記憶領域

Claims (6)

1. 設備機器と通信可能に接続されたコントローラと、前記設備機器に対して動作を指示する制御信号を生成する既設の監視制御装置及び既設のサーバ装置と、前記コントローラと前記既設の監視制御装置及び既設のサーバ装置とを通信可能に接続する監視制御ネットワークとを備える監視制御システムの更新方法であって、
   前記既設の監視制御装置及び既設のサーバ装置に代わる新設の監視制御装置及び新設のサーバ装置を前記監視制御ネットワークに接続する第１のステップと、
   前記コントローラに対して前記設備機器の制御を指示する制御信号に付与された通番を記憶する前記コントローラが備える通番記憶部において、前記新設のサーバ装置を経由して受信する制御信号の通番を記憶する記憶領域を確保する第２のステップと、
   制御信号の送信元における異常の有無を判定する前記既設のサーバ装置に対して、異常の有無を判定する対象に前記新設のサーバ装置を追加する第３のステップと、
   を有し、
   前記新設の監視制御装置は、制御信号を前記新設のサーバ装置へ送信し、
   前記新設のサーバ装置は、前記新設の監視制御装置から受信した制御信号に通番を付与し、通番を含む制御信号を前記コントローラへ送信し、
   前記コントローラは、記憶している通番と受信した制御信号の通番とに基づいて、前記新設のサーバ装置又は前記既設の監視制御装置における異常の有無を判定し、
   前記既設のサーバ装置は、前記既設の監視制御装置又は前記新設のサーバ装置における異常を検出すると、異常が検出された記既設の監視制御装置又は前記新設のサーバ装置に対する通番であって前記コントローラが記憶している通番を初期化する管理信号を前記コントローラへ送信する、
   監視制御システムの更新方法。
2. 前記既設の監視制御装置及び既設のサーバ装置と前記監視制御ネットワークとの接続を切断する第４のステップと、
   前記新設のサーバ装置が、自装置における異常を検出すると、前記新設のサーバ装置に対する通番であって前記コントローラが記憶している通番を初期化する管理信号を前記コントローラへ送信する第５のステップと、
   を有する、請求項１に記載の監視制御システムの更新方法。
3. 設備機器と通信可能に接続されたコントローラと、前記設備機器に対して動作を指示する制御信号を生成する既設の監視制御装置及び既設のサーバ装置とを先に備え、前記既設の監視制御装置及び既設のサーバ装置より後に新設の監視制御装置及び新設のサーバ装置を備えた監視制御システムであって、
   前記新設の監視制御装置は、
   前記制御信号を生成する第１の信号生成部と、
   前記第１の信号生成部により生成された前記制御信号を前記新設のサーバ装置へ送信する第１の送信部と、を備え、
   前記新設のサーバ装置は、
   前記新設の監視制御装置から受信する前記制御信号に対して前記制御信号の順序を示す通番を付与する通番付与部と、
   通番が付与された前記制御信号を前記コントローラへ送信する第２の送信部と、を備え、
   前記既設の監視制御装置は、
   前記制御信号を生成し、生成した前記制御信号の順序を示す通番を付与する第２の信号生成部と、
   前記第２の信号生成部により生成された前記制御信号を前記コントローラへ送信する第３の送信部と、を備え、
   前記コントローラは、
   前記制御信号を受信する第１の受信部と、
   送信元の前記新設のサーバ装置及び前記既設の監視制御装置ごとに受信した前記制御信号に付与された通番を記憶する通番記憶部と、
   前記通番記憶部に記憶された通番と受信した前記制御信号の通番とに基づいて前記新設のサーバ装置又は前記既設の監視制御装置における異常の有無を判定する判定部と、
   前記判定部により異常が無いと判定された前記制御信号に基づいて、自身に接続された前記設備機器を制御する機器制御部と、を備え、
   前記既設のサーバ装置は、
   前記既設の監視制御装置又は前記新設のサーバ装置における異常を検出する異常検出部と、
   前記異常検出部により異常が検出された前記既設の監視制御装置又は前記新設のサーバ装置に対する通番であって前記コントローラが記憶している通番を初期化する管理信号を生成する通番管理部と、
   前記管理信号を前記コントローラへ送信する第４の送信部と、を備える、
   監視制御システム。
4. 前記設備機器又は新たに設けられた設備機器に通信可能に接続された新設のコントローラを更に備え、
   既設の前記コントローラは、
   既設の前記コントローラの状態を示すデータと接続された前記設備機器から取得するデータとを含む状態データを生成する第１のデータ生成部と、
   前記第１のデータ生成部により生成された状態データを送信する第５の送信部と、
   を備え、
   前記新設のコントローラは、
   前記新設のコントローラの状態を示すデータと接続された前記設備機器又は新たに設けられた設備機器から取得するデータとを含む状態データを、前記第１のデータ生成部が生成する状態データのフォーマットと同じフォーマットで生成する第２のデータ生成部と、
   前記第２のデータ生成部により生成された状態データを送信する第６の送信部と、
   を備える、
   請求項３に記載の監視制御システム。
5. 前記第２のデータ生成部は、前記既設の監視制御装置及び前記既設のサーバ装置が撤去されると、前記第１のデータ生成部が生成する状態データのフォーマットと異なるフォーマットで状態データを生成し、
   前記第６の送信部は、前記第２のデータ生成部により生成された状態データを前記新設のサーバ装置へ送信する、
   請求項４に記載の監視制御システム。
6. 設備機器と通信可能に接続されたコントローラと、前記設備機器に対して動作を指示する制御信号を生成する既設の監視制御装置及び既設のサーバ装置とを先に備え、前記既設の監視制御装置及び既設のサーバ装置より後に新設の監視制御装置及び新設のサーバ装置を備えた監視制御システムにおける監視制御方法であって、
   前記新設の監視制御装置が、前記制御信号を生成し、生成した前記制御信号を前記新設の監視制御装置へ送信する第１のステップと、
   前記新設のサーバ装置が、前記新設の監視制御装置から受信する前記制御信号に対して前記制御信号の順序を示す通番を付与する第２のステップと、
   前記新設のサーバ装置が、通番が付与された前記制御信号を前記コントローラへ送信する第３のステップと、
   前記既設の監視制御装置が、前記制御信号を生成し、順序を示す通番を付与した前記制御信号を前記コントローラへ送信する第４のステップと、
   前記コントローラが、受信した前記制御信号に付与された通番を送信元の前記新設のサーバ装置及び前記既設の監視制御装置ごとに通番を記憶する第５のステップと、
   前記コントローラが、記憶する通番と受信した前記制御信号の通番とに基づいて前記新設のサーバ装置又は前記既設の監視制御装置における異常の有無を判定する第６のステップと、
   前記コントローラが、異常が無いと判定した前記制御信号に基づいて、自身に接続された前記設備機器を制御する第７のステップと、
   前記既設のサーバ装置が、前記既設の監視制御装置又は前記新設のサーバ装置における異常を検出する第８のステップと、
   前記既設のサーバ装置が、異常が検出された前記既設の監視制御装置又は前記新設のサーバ装置に対する通番であって前記コントローラが記憶している通番を初期化する管理信号を生成し、生成した管理信号を前記コントローラへ送信する第９のステップと、
   を含む監視制御方法。

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