JP2019191999A - プラント監視制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】センサから間接的に対象物の状態を推定するよりも、直接的で外部的要因に強く、より精度の高い制御に寄与できるプラント監視制御システムを提供する。【解決手段】プラント監視制御システムは、産業プラントを構成する機器群を制御するＰＬＣ２と、産業プラント内の特定の撮影範囲を動画撮影するビデオカメラ６と、ＰＬＣ２とビデオカメラ６とに接続するデータ収集装置１とを備える。データ収集装置１は、ビデオカメラ６が撮影した動画像の時間変化に基づいて、撮影された撮影対象物に関する評価値を算出する評価部１０と、評価値を出力する外部出力部１８とを有する。ＰＬＣ２は、評価値に基づいて機器群を制御する。【選択図】図２

Description

この発明は、プラント監視制御システムに関する。

工業活動に必要な素材や資源を生産する産業プラント（鉄鋼プラント、発電プラント、石油プラント、化学プラント等）が知られている。産業プラントのプラント監視制御システムは、制御用ネットワークを介して、プラントを構成する多数のフィールド機器（アクチュエータやセンサを含む）が接続された入出力装置（Ｉ／Ｏ）や、多数のフィールド機器を制御するプログラマブルロジックコントローラ（以下、ＰＬＣと記す）が相互に接続された構成を備える。

製鉄所等のプラント工場では、機械の動作や現在位置をＰＬＣが把握できるように多数のセンサを用いている。例えば、移動量を把握するためにモータにレゾルバやＰＬＧといった回転検出センサを備え、その数値から材料の移動量を計算する。また、機械位置を検出するためには近接センサやフォトセンサを用いている。

鉄鋼プラントなどの大規模プラントでは入出力点が数千、数万に及び、多種多様なプロセスデータ（センサ信号、制御信号等）が存在する。これらのプロセスデータは、データ管理装置に収集され、試験時、調整時、操業時、障害時におけるデータ解析に用いられている。

例えば、特許文献１に開示されたデータ管理装置は、制御用ネットワークに接続し、制御用ネットワーク上の継時的変化のあったプロセスデータを収集する。オペレータは、同時刻に収集したプロセスデータを表示して、産業プラントの状態を把握することができる。

国際公開第２０１４／００２１７６号

ところで、上述のようなセンサはその検出範囲が狭く、外部的要因によって取り付け位置がずれれば正しく検出できず、制御に支障をきたすことがある。また、環境によってはセンサを現場近くに設置できないという問題もある。また、材料の搬送制御では、モータの回転速度から機械の搬送速度を求め、材料の移動量を間接的に推定していたが、外部的要因によって、推定される移動量と実物の移動量とがずれる場合もある。他にも異常検出を人間の目で監視している場合には、迅速な対応が行えず機器を破損させる可能性もある。

そのため、上述のようなセンサとは別の手段により、監視対象物の実状態を検出できることが望まれる。本願発明者は鋭意研究を進めた結果、動画像を用いて、センサだけでは得られない実際の監視対象物の状態を検出し、この情報を従来のセンサ出力に代えて又はセンサ出力と共に用いることで精度の高い制御を実現することとした。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、センサから間接的に監視対象物の状態を推定するよりも、直接的で外部的要因に強く、より精度の高い制御に寄与できるプラント監視制御システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係るプラント監視制御システムは、
産業プラントを構成する機器群を制御するコントローラと、
前記産業プラント内の特定の撮影範囲を動画撮影するビデオカメラと、
前記コントローラと前記ビデオカメラとに接続するデータ収集装置と、を備える。
ここで、前記データ収集装置は、
前記ビデオカメラが撮影した動画像の時間変化に基づいて、撮影された撮影対象物に関する評価値を算出する評価部と、
前記評価値を出力する外部出力部と、を有し、
前記コントローラは、前記評価値に基づいて前記機器群を制御すること、を特徴とする。

このような構成によれば、データ収集装置は、撮影範囲内における撮影対象物（監視対象物）の変化に応じた評価値を算出し、出力できる。そして、コントローラは、この評価値をセンサ値の代わりに用いて機器群を制御できる。動画像から実際の撮影対象物の状態を検出できるため、直接的で外部的要因に強く、精度の高い制御に寄与できる。

１つの実施形態では、
前記撮影対象物は、前記産業プラント内で搬送される材であり、
前記評価値は、異なる時刻における前記動画像を比較して算出される前記撮影対象物の移動量であり、
前記機器群は、前記撮影対象物を搬送する搬送機械を駆動するモータと、該モータの回転速度を測定するセンサとを含み、
前記コントローラは、前記異なる時刻における前記モータ回転速度から計算された前記撮影対象物の移動量推定値と前記評価値との差の絶対値が閾値より大きい場合に、搬送制御の異常検出信号を出力すること、を特徴とする。

このような構成によれば、データ収集装置は、動画像の変化から撮影対象物の移動量を計算し、出力できる。そして、コントローラは、この移動量と、センサ値に基づいて推定した移動量とを照らし合わせ、偏差が大きい場合には搬送制御の異常検出信号を出力できる。そのため、外部的要因による撮影対象物のずれを検出できる。

他の実施形態では、
前記撮影対象物は、前記産業プラント内で搬送される材であり、
前記評価値は、異なる時刻における前記動画像を比較して算出される前記撮影対象物の移動量と動画のフレームレートとに基づいて算出される前記撮影対象物の移動速度であり、
前記機器群は、前記撮影対象物を搬送する搬送機械を駆動するモータを含み、
前記コントローラは、前記評価値を予め定めた前記撮影対象物の移動速度目標値に一致させるように、前記モータをフィードバック制御すること、を特徴とする。

このような構成によれば、モータの回転速度を測定するセンサを用いることなく、動画像から算出した撮影対象物の移動速度を目標速度に一致させるように、その偏差をモータの制御に反映できる。

他の実施形態によれば、
前記撮影対象物は、前記産業プラント内で搬送される材であり、
前記評価値は、連続する前記動画像を比較して、前記撮影対象物が前記撮影範囲内に予め定めた境界線を超えたか否かを判定した判定値であること、を特徴とする。

このような構成によれば、データ収集装置は、動画像から撮影対象物が境界線を越えたタイミングを検出できる。コントローラは、これを制御タイミングとして用いて機器群を制御できる。従来のセンサでは狭範囲でしか位置検出できなかったのに対し、動画像を用いることで広範囲に位置検出を行うことができる。

好ましくは、前記コントローラは、前記評価値が前記境界線を超えたことを示す判定値である場合に、アラーム信号を出力することを特徴とする。

このような構成によれば、例えば、撮影対象物が正常位置を定めた境界線を逸脱した場合に、異常を外部に伝えることができる。

他の実施形態によれば、
前記撮影対象物は、前記産業プラント内で搬送される材であり、
前記評価値は、連続する前記動画像を比較して、予め定めた色が前記撮影範囲内に現れたか否かを判定した判定値であること、を特徴とする。

このような構成によれば、例えば、撮影対象物が高温に加熱され特有の色を発する材料であり、現場近くにセンサが配置できない環境（例えば水がかかる環境）であっても、材料を遠方からリアルタイムに検出することができる。

他の実施形態によれば、
前記撮影対象物は、前記産業プラントを構成する機械の一部または前記産業プラント内で搬送される材であり、
前記評価値は、連続する前記動画像を比較して、前記撮影対象物が前記撮影範囲内に予め定めた指定領域内に入ったか否かを判定した判定値であること、を特徴とする。

このような構成によれば、データ収集装置は、動画像から指定領域内に撮影対象物が進入したことを検知できる。コントローラは、これを機械の位置検出や制御タイミングとして用いて機器群を制御できる。指定領域を順次更新することで、コントローラは自動動作制御を行うことができる。

他の実施形態によれば、
前記撮影対象物は、前記産業プラント内で搬送される材であり、
前記評価値は、異なる時刻における前記動画像を比較して算出される前記撮影対象物の移動量であり、
前記機器群は、前記撮影対象物を搬送する搬送機械を駆動するモータと、該モータの回転速度を測定するセンサとを含み、
前記データ収集装置は、前記モータ回転速度を入力し、前記異なる時刻における前記モータ回転速度から計算された前記撮影対象物の移動量推定値と前記評価値との差の絶対値が閾値より大きい場合に、搬送制御の異常検出信号を出力すること、を特徴とする。

このような構成によれば、データ収集装置において搬送制御の異常検出を行うことができる。

本発明に係るプランと監視制御システムによれば、データ収集装置が動画像処理により多彩なセンサを代替し、従来センサから間接的に監視対象物の状態を推定するよりも、直接的で外部的要因に強く、より精度の高い制御に寄与できる。

実施の形態１に係る産業プラントのプラント監視制御システムの構成を示す概略図である。 データ収集装置およびＰＬＣが有する具体的機能の概要について説明するための図である。 実施の形態１に係る図形情報処理部が有する目盛（測長）機能を用いた処理について説明するための図である。 実施の形態２に係る図形情報処理部が有する境界線機能を用いた処理について説明するための図である。 実施の形態３に係る図形情報処理部が有する色機能を用いた処理について説明するための図である。 実施の形態４に係る図形情報処理部が有する領域機能を用いた処理について説明するための図である。 実施の形態４に係る制御を実行するためのルーチンを示すフローチャートである。 実施の形態４に係る制御を実行するためのルーチンを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１．
（システム構成）
図１は、実施の形態１に係る産業プラントのプラント監視制御システムの構成を示す概略図である。

データ収集装置１は、制御用ネットワーク５を介して、産業プラントを構成する機器群（アクチュエータやセンサを含む）に接続する入出力装置（Ｉ／Ｏ）３と、機器群を制御するプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）２と、オペレータが産業プラントの常時運転・監視に使用する監視制御装置であるヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）４とに接続している。また、データ収集装置１は、動画用ネットワーク９を介して、ＨＭＩ４と、第１ビデオカメラ６ａと、第２ビデオカメラ６ｂとに接続している。

制御用ネットワーク５は、コモンメモリを有するノードを複数有し、複数のノード間での周期的な同報伝送によりコモンメモリ上のデータを同期する。これにより、ノードＡ５ａに接続するデータ収集装置１と、ノードＢ５ｂに接続するＰＬＣ２と、ノードＣ５ｃに接続する入出力装置３と、ノードＤ５ｄに接続するＨＭＩ４との間で仮想的に同一メモリ空間が共有される。コモンメモリには各データの記憶領域（アドレス）が割り付けられている。各ノードに接続された装置は、コモンメモリへの書き込み・読み込みによってデータを送受信できる。

また、ＨＭＩ４と第１ビデオカメラ６ａは、画像用信号線７を介して画像データ変換器８に接続している。ＨＭＩ４の画面に表示される画像出力および第１ビデオカメラ６ａの画像出力は、画像データ変換器８でネットワーク通信可能な信号に変換され、動画用ネットワーク９を介してデータ収集装置１へ送信される。また、第２ビデオカメラ６ｂはネットワークカメラであり、撮影対象を撮影した動画データは、動画用ネットワーク９を介してデータ収集装置１へ送信される。以下の説明において、第１ビデオカメラ６ａと第２ビデオカメラ６ｂとを区別しない場合は単にビデオカメラ６と記す。ビデオカメラ６は、産業プラント内の特定の撮影範囲を動画撮影する。

ＰＬＣ２や入出力装置３の入出力信号をプロセスデータ（文字データ、数値データ）と称する。プロセスデータは、産業プラントを構成する機器群および該機器群に加工される材料に関する各種データを含む。例えば、アクチュエータの制御値、センサの検出値、材料仕様などを含む。鉄鋼プラントなどの大規模プラントでは入出力点が数千、数万に及び、多種多様なプロセスデータが存在する。これらのプロセスデータは、データ収集装置１に収集され、主にデータ解析に用いられる。

図２は、データ収集装置１およびＰＬＣ２が有する具体的機能の概要について説明するための図である。

データ収集装置１は、プロセスデータ収集部１１、プロセスデータ記憶部１２、グラフ表示部１３、動画データ収集部１４、動画データ記憶部１５、評価部１０（図形情報処理部１６、動画検出部１７を含む）、外部出力部１８を備える。

プロセスデータ収集部１１は、産業プラントを構成する機器群および該機器群に加工される材料に関するプロセスデータを収集する。具体的には、プロセスデータ収集部１１は、制御用ネットワーク５に流れる各種プロセスデータを制御周期毎に収集する。プロセスデータ収集部１１は、プロセスデータにデータ収集時刻を付与してプロセスデータ記憶部１２へ出力する。

プロセスデータ記憶部１２は、各時刻における各種プロセスデータを記憶する。

グラフ表示部１３は、オペレータの操作に応じて、各種プロセスデータを表形式やグラフ形式で画面に表示する。

動画データ収集部１４は、ビデオカメラ６により撮影された特定の撮影範囲の動画像を収集する。具体的には、動画データ収集部１４は、動画用ネットワーク９を介して、ＨＭＩ４の画面、第１ビデオカメラ６ａ、第２ビデオカメラ６ｂから動画データを制御周期毎に収集する。動画データ収集部１４は、動画データにデータ収集時刻を付与して動画データ記憶部１５へ出力する。

動画データ記憶部１５は、各時刻における動画データを記憶する。

評価部１０は、ビデオカメラ６が撮影した動画像の時間変化に基づいて、撮影された撮影対象物に関する評価値を算出する。評価部１０は、図形情報処理部１６と動画検出部１７とにより実現される。

図形情報処理部１６は、後述する目盛（測長）機能１６ａ、境界線機能１６ｂ、色機能１６ｃ、領域機能１６ｄを備える。図形情報処理部１６は、各機能に応じて、目盛線、境界線、領域を示す平面などを含む図形データを、動画データの撮影範囲内の特定位置に付加する。

動画検出部１７は、動画データに図形データを付加した合成データの動画像の時間変化に基づいて撮影対象物に関する評価値を算出する。

外部出力部１８は、評価値を制御用ネットワーク５へ出力する。

ＰＬＣ２は、信号入出力部２１、制御部２２を備え、機器群を制御するための信号をＩ／Ｏ３、データ収集装置１と相互に入出力する。

信号入出力部２１は、制御用ネットワーク５を介して、Ｉ／Ｏ３に接続されたアクチュエータ３１へ制御信号を送信し、Ｉ／Ｏ３に接続されたセンサ３２から検出信号を受信する。また、制御用ネットワーク５を介して、データ収集装置１から評価値を受信する。

制御部２２は、センサ３２から受信した検出信号やデータ収集装置１から受信した評価値に基づいて機器群を制御したり、異常を検出したりする。

データ収集装置１およびＰＬＣ２は、制御用ネットワーク５を介して、入出力装置３と接続している。入出力装置３は、産業プラントを構成する機器群の要素であるアクチュエータ３１とセンサ３２に接続している。

（目盛（測長）機能）
図３を参照して、実施の形態１における特徴的処理について説明する。図３は、図形情報処理部１６が有する目盛（測長）機能１６ａを用いた処理について説明するための図である。

ここでは、工業活動に必要な素材や資源を生産する産業プラントの１つとして、鉄鋼プラントを例に説明する。鉄鋼プラントの圧延ラインは、搬送機械５２を備える。搬送機械５２は、搬送材料５１を図３の左から右へ搬送する。

搬送機械５２は、モータ３１ａ（図２のアクチュエータ３１）により駆動される。モータ３１ａの回転速度はモータ回転速度計３２ａ（図２のセンサ３２）により測定される。ＰＬＣ２は、モータ回転速度計３２ａで測定されたモータ回転速度から搬送材料５１の移動量を推定し、搬送材料５１の現在位置を把握するトラッキング制御を行っている。

モータ回転速度計３２ａからの信号のみで行われるトラッキング制御では、外部的要因により、実際の搬送材料５１の現在位置とトラッキング制御で推定された現在位置とが常に一致するとは限らない。

そこで、本実施形態では、動画像から実際の搬送材料５１の移動量を計算し、モータ回転速度計３２ａの信号から間接的に推定される搬送材料５１の移動量と比較することで、トラッキング制御の異常を検出することとした。

ビデオカメラ６は、搬送材料５１の搬送経路の少なくとも一部を撮影範囲に含むように搬送機械５２の上方に固定され、産業プラント内で搬送される搬送材料５１（撮影対象物）を動画撮影可能である。

データ収集装置１の図形情報処理部１６および動画検出部１７は、ビデオカメラ６が撮影した異なる時刻における動画像を比較して搬送材料５１（撮影対象物）の移動量を評価値として算出する。

まず、図形情報処理部１６の目盛（測長）機能１６ａは、撮影された動画像に対して、搬送材料５１が通過する撮影範囲内の固定位置に目盛線を付加する。目盛線には上下限値が付されている。そして、動画検出部１７は、目盛線を付加した動画像の時間変化に基づいて搬送材料５１の移動量を算出する。これにより動画情報から実際の搬送材料５１の現在位置を導き出せる。外部出力部１８は、その結果を制御用ネットワーク５を介してＰＬＣ２へ送信する。

ＰＬＣ２の制御部２２は、異なる時刻におけるモータ回転速度から計算された搬送材料５１の推定移動量と、動画像から計算された搬送材料５１の実際の移動量との差の絶対値が閾値より大きい場合に、搬送制御の異常検出信号を出力する。

（効果）
以上説明したように、実施の形態１に係るシステムによれば、動画像の変化に基づく搬送材料５１の実際の移動量と、モータ回転速度計３２ａの信号から間接的に推定される移動量とを照らし合わせ、外部的要因による搬送材料５１の位置ずれを検出できる。外部的要因で移動量に不一致が生じても、制御不一致の異常検出信号を外部出力して、早期にトラッキング制御の異常を通知できる。

（変形例）
ところで、上述した実施の形態１に係るシステムにおいては、動画像の変化に基づく搬送材料５１の実際の移動量を、モータ回転速度計３２ａの信号を用いたトラッキング制御の異常判定に利用している。しかし、このような利用に限られるものではなく、モータ回転速度計３２ａの信号に代えて、動画像の変化に基づく搬送材料５１の実際の移動量を用いて、トラッキング制御自体を行うことも可能である。動画像に基づくため、直接的で外部的要因に強く、精度の高いトラッキング制御が期待される。

また、上述した実施の形態１に係るシステムでは、ＰＬＣ２の制御部２２が異常判定を行っている。ところで、図２に示す通り、データ収集装置１には、ＰＬＣ２が出力した制御信号を収集するプロセスデータ収集部１１が備わっている。データ収集装置１は、制御部２２のトラッキング制御における現在位置を取得可能である。そのため、データ収集装置１が、トラッキング制御の異常判定と警報出力を実施することも可能である。

また、データ収集装置１は、異なる時刻における動画像を比較して算出される搬送材料５１の移動量と、動画の収集速度又は動画のフレームレートとに基づいて、搬送材料５１の移動速度を算出することもできる。そして、ＰＬＣ２は、この移動速度を予め定めた搬送材料５１の目標移動速度に一致させるように、モータ３１ａをフィードバック制御することも可能である。実移動速度を制御の目標移動速度に一致させるようにＰＩＤ制御でモータ３１ａを制御することが可能であり、モータ回転速度計３２ａが備わっておらず汎用インバータを使用している場合に効果がある。

なお、本実施形態に係る図形情報処理部１６は、少なくとも目盛（測長）機能１６ａを有すればよく、境界線機能１６ｂ、色機能１６ｃ、領域機能１６ｄの有無に限定されるものではない。

実施の形態２．
（システム構成）
次に、図４を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは、図１、図２に示す構成について実施の形態１と共通する。

上述した実施の形態１では、動画像の変化に基づいて算出した実際の搬送材料５１の移動量を用いて、外部的要因によるトラッキング制御の異常を早期に検出できるプラント監視制御システムを実現した。ところで、圧延ラインにおいて搬送材料５１は、複数の工程をまたいで搬送される。工程間の境界にはＣＭＤ（Ｃｏｌｄ Ｍｅｔａｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）やＨＭＤ（Ｈｏｔ Ｍｅｔａｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）などの材料検出センサを用いることが一般的である。しかしながら、従来のセンサでは狭範囲でしか位置検出できなかった。

そこで、実施の形態２では、従来のセンサに代替して動画像を用いることで、広範囲の位置検出を可能とする。

（境界線機能）
図４は、図形情報処理部１６が有する境界線機能１６ｂを用いた処理について説明するための図である。

図４に示す圧延ラインは、図３と同様にビデオカメラ６、搬送材料５１、搬送機械５２を備える。搬送機械５２は、領域Ａ搬送機械５２ａと領域Ｂ搬送機械５２ｂとに区別される。搬送材料５１は、上流工程における領域Ａ搬送機械５２ａと、下流工程における領域Ｂ搬送機械５２ｂとをまたがって搬送される。

ビデオカメラ６は、領域Ａ搬送機械５２ａと領域Ｂ搬送機械５２ｂとの境界を撮影範囲に含むように搬送機械５２の上方に固定され、産業プラント内で搬送される搬送材料５１を動画撮影可能である。

データ収集装置１の図形情報処理部１６および動画検出部１７は、ビデオカメラ６が撮影した連続する動画像を比較して、搬送材料５１が前記撮影範囲内に予め定めた境界線を超えたか否かを判定した判定値を評価値として算出する。

まず、図形情報処理部１６の境界線機能１６ｂは、撮影された動画像に対して、領域Ａ搬送機械５２ａと領域Ｂ搬送機械５２ｂとの境界に境界線を付加する。そして、動画検出部１７は、境界線を付加した動画像の時間変化に基づいて、搬送材料５１が境界線を越えたか否かを判定する。これにより動画像から搬送材料５１が境界線を越えたタイミングを検出できる。外部出力部１８は、その結果を制御用ネットワーク５を介してＰＬＣ２へ送信する。

ＰＬＣ２の制御部２２は、判定値の変化を、搬送材料５１のトラッキング制御での領域の移り変わりと認識し、機器群の制御タイミングとして用いる。

（効果）
以上説明したように、実施の形態２に係るシステムによれば、データ収集装置１は動画像から搬送材料５１が境界線を越えたタイミングを検出し、ＰＬＣ２はこれを制御タイミングとして用いて機器群を制御することができる。従来のセンサでは狭範囲でしか位置検出できなかったのに対し、動画像を用いることで広範囲に位置検出を行うことができる。

（変形例）
ところで、上述した実施の形態２に係るシステムは、トラッキング制御に限らず、搬送材料５１が境界線を越えたとの認識をデータ収集装置１に持たせることで、様々な制御への流用ができる。例えば、デスケーラなどのポンプの起動タイミングを定めた境界線を動画像に付与することでポンプを制御することもできる。また、正常位置を定めた境界線を越えた場合に異常と判断させて、アラーム信号を出力させたり、圧延機を自動減速させたり等の使用用途への転用も可能である。

なお、本実施形態に係る図形情報処理部１６は、少なくとも境界線機能１６ｂを有すればよく、目盛（測長）機能１６ａ、色機能１６ｃ、領域機能１６ｄの有無に限定されるものではない。

実施の形態３．
（システム構成）
次に、図５を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは、図１、図２に示す構成について実施の形態１と共通する。

（色機能）
図５は、図形情報処理部１６が有する色機能１６ｃを用いた処理について説明するための図である。実施の形態３では、搬送材料５１が搬送機械５２上に存在するか否かという在荷認識を、データ収集装置１の図形情報処理部１６の色機能１６ｃを用いて実施する。

図５に示す圧延ラインは、図３と同様にビデオカメラ６、搬送材料５１、搬送機械５２を備える。図５に示す圧延ラインは、例えば熱間圧延ラインであり、搬送材料５１を高温（例えば１２００℃程度）まで昇温させるため、搬送材料５１は赤色の状態で搬送機械５２上を通過するものとする。

データ収集装置１の図形情報処理部１６および動画検出部１７は、ビデオカメラ６が撮影した連続する動画像を比較して、予め定めた色が撮影範囲内に現れたか否かを判定した判定値を評価値として算出する。

まず、図形情報処理部１６の色機能１６ｃは、撮影された動画像に色認識情報（色コード）を付加する。そして、動画検出部１７は、付加した色認識情報が、動画像に現れたか否かを判定する。これにより動画像から搬送材料５１の在荷情報を取得できる。外部出力部１８は、その結果を制御用ネットワーク５を介してＰＬＣ２へ送信する。

（効果）
以上説明したように、実施の形態３に係るシステムによれば、データ収集装置１は動画像に現れた特定色から搬送材料５１の存在を検出し、ＰＬＣ２はこれを入力信号として機器群を制御することができる。そのため、撮影対象物が高温に加熱され特有の色を発する材料であり、現場近くにセンサが配置できない環境（例えば水がかかる環境）であっても、遠方からビデオカメラ６により撮影された動画像の色変化に基づいて、搬送材料５１の存在をリアルタイムに検出し、機器群を制御することが可能である。

（変形例）
なお、本実施形態に係る図形情報処理部１６は、少なくとも色機能１６ｃを有すればよく、目盛（測長）機能１６ａ、境界線機能１６ｂ、領域機能１６ｄの有無に限定されるものではない。

実施の形態４．
（システム構成）
次に、図６〜図８を参照して本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態のシステムは、図１、図２に示す構成について実施の形態１と共通する。

（領域機能）
図６は、図形情報処理部１６が有する領域機能１６ｄを用いた処理について説明するための図である。

図６に示す産業プラントは、材料置き場Ａ６２ａ、材料置き場Ｂ６２ｂ、材料移動機械６３を備える。材料移動機械６３は、材料６１をつかみ又はおろすことが可能であり、図６の上下および左右方向に移動可能である。プラント監視制御システムは、材料移動機械６３を制御して、材料６１を材料置き場Ａ６２ａから材料置き場Ｂ６２ｂへ移動させる。なお、ビデオカメラ６は、材料置き場Ａ６２ａ、材料置き場Ｂ６２ｂ、および材料移動機械６３の稼動範囲全体を撮影範囲に含むように固定されている。

このような材料移動機械６３の制御を実現するためにセンサを用いるとすると、材料６１の存在検出、材料移動機械６３の上昇位置・下降位置・停止位置検出、材料６１のつかみ／おろし検出が必要であり、多数の検出用センサが必要になってしまう。

そこで、本実施形態では、検出用センサに代えて、ビデオカメラ６が撮影した動画像から制御の遷移条件に必要な情報を検出し、自動動作制御を実現することとした。

データ収集装置１の図形情報処理部１６および動画検出部１７は、ビデオカメラ６が撮影した連続する動画像を比較して、撮影対象物（材料６１または材料移動機械６３）が撮影範囲内に予め定めた指定領域内に入ったか否かを判定した判定値を評価値として算出する。

具体的には、まず、図形情報処理部１６の領域機能１６ｄは、撮影された動画像に対して、指定領域を付加する。そして、動画検出部１７は、動画像の時間変化に基づいて、撮影対象物が指定領域に入ったか否かを判定する。これにより動画像から撮影対象物が指定領域に入ったタイミングを検出できる。外部出力部１８は、その結果を制御用ネットワーク５を介してＰＬＣ２へ送信する。さらに、指定領域に入ったと判定された場合に、領域機能１６ｄは、動画像に対して付加する指定領域を、次の制御に必要な新たな指定領域に更新する。指定領域を順次更新していくことで、ＰＬＣ２は自動動作制御を行うことができる。

（フローチャート）
図７および図８は、材料移動機械６３を制御して、材料６１を材料置き場Ａ６２ａから材料置き場Ｂ６２ｂへ移動させる制御ルーチンを示すフローチャートである。

まず、データ収集装置１は、動画データの材料置き場Ａ６２ａを指定領域として、材料置き場Ａ６２ａ上に材料６１が有ることを検出し、ＰＬＣ２へ材料位置信号を出力する（ステップＳ１００）。

次に、ＰＬＣ２は、材料位置信号を入力し、材料移動機械６３を材料置き場Ａ６２ａへ走行させる（ステップＳ１０１）。

次に、データ収集装置１は、動画データの材料置き場Ａ６２ａの上空を指定領域として、材料置き場Ａ６２ａの上空に材料移動機械６３が到着したことを検出し、ＰＬＣ２へ機械位置信号を出力する（ステップＳ１０２）。

次に、ＰＬＣ２は、機械位置信号を入力し、材料移動機械６３の走行を停止させ（ステップＳ１０３）、下降を開始させる（ステップＳ１０４）。

次に、データ収集装置１は、動画データの材料置き場Ａ６２ａを指定領域として、材料移動機械６３が材料置き場Ａ６２ａまで下降したことを検出し、機械位置信号を出力する（ステップＳ１０５）。

次に、ＰＬＣ２は、機械位置信号を入力し、材料移動機械６３の下降を停止させ（ステップＳ１０６）、材料置き場Ａ６２ａにて材料６１をつかむ動作を開始させる（ステップＳ１０７）。

次に、データ収集装置１は、動画データの材料６１と材料移動機械６３との接触部分を指定領域として、材料移動機械６３が材料６１に接触したことを検出し、ＰＬＣ２へ接触信号を出力する（ステップＳ１０８）。

次に、ＰＬＣ２は、接触信号を入力し、材料移動機械６３の上昇を開始させる（ステップＳ１０９）。

次に、データ収集装置１は、動画データの材料置き場Ａ６２ａの上空を指定領域として、材料移動機械６３が上昇したことを検出し、機械位置信号を出力する（ステップＳ１１０）。

次に、ＰＬＣ２は、機械位置信号を入力し、材料移動機械６３の上昇を停止させ（ステップＳ１１１）、材料移動機械６３を材料置き場Ｂ６２ｂの上空へ走行させる（図８のステップＳ１１２）。

次に、データ収集装置１は、動画データの材料置き場Ｂ６２ｂの上空を指定領域として、材料置き場Ｂ６２ｂの上空に材料移動機械６３が到着したことを検出し、ＰＬＣ２へ機械位置信号を出力する（ステップＳ１１３）。

次に、ＰＬＣ２は、機械位置信号を入力し、材料移動機械６３の走行を停止させ（ステップＳ１１４）、下降を開始させる（ステップＳ１１５）。

次に、データ収集装置１は、動画データの材料置き場Ｂ６２ｂを指定領域として、材料移動機械６３が材料置き場Ｂ６２ｂまで下降したことを検出し、機械位置信号を出力する（ステップＳ１１６）。

次に、ＰＬＣ２は、機械位置信号を入力し、材料移動機械６３の下降を停止させ（ステップＳ１１７）、材料置き場Ｂ６２ｂにて材料６１を吊りおろす動作を開始させる（ステップＳ１１８）。

次に、データ収集装置１は、動画データの材料６１と材料移動機械６３との接触部分を指定領域として、材料移動機械６３が材料６１から離れたことを検出し、ＰＬＣ２へ非接触信号を出力する（ステップＳ１１９）。

次に、ＰＬＣ２は、非接触信号を入力し、材料移動機械６３の上昇を開始させる（ステップＳ１２０）。

次に、データ収集装置１は、動画データの材料置き場Ｂ６２ｂの上空を指定領域として、材料移動機械６３が上昇したことを検出し、機械位置信号を出力する（ステップＳ１２１）。

次に、ＰＬＣ２は、機械位置信号を入力し、材料移動機械６３の上方で停止させる（ステップＳ１２２）。

（効果）
以上説明したように、実施の形態４に係るシステムによれば、センサに代替して、データ収集装置１は動画像から撮影対象物が指定範囲内に入ったタイミングを検出できる。ＰＬＣ２はこれを制御タイミングとして用いて材料移動機械６３を制御できる。指定領域を制御の遷移条件に応じて順次更新することで自動動作制御を実現することができる。

（変形例）
ところで、上述した実施の形態４に係るシステムにおいては、実施の形態１で述べた目盛（測長）機能１６ａを併用することで、材料移動機械６３の現在位置をデータ収集装置１から認識することも可能である。

なお、本実施形態に係る図形情報処理部１６は、少なくとも領域機能１６ｄを有すればよく、目盛（測長）機能１６ａ、境界線機能１６ｂ、色機能１６ｃの有無に限定されるものではない。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ データ収集装置
２ ＰＬＣ
３ 入出力装置
４ ＨＭＩ
５ 制御用ネットワーク
６，６ａ，６ｂ ビデオカメラ
７ 画像用信号線
８ 画像データ変換器
９ 動画用ネットワーク
１０ 評価部
１１ プロセスデータ収集部
１２ プロセスデータ記憶部
１３ グラフ表示部
１４ 動画データ収集部
１５ 動画データ記憶部
１６ 図形情報処理部
１６ａ 目盛（測長）機能
１６ｂ 境界線機能
１６ｃ 色機能
１６ｄ 領域機能
１７ 動画検出部
１８ 外部出力部
２１ 信号入出力部
２２ 制御部
３１ アクチュエータ
３１ａ モータ
３２ センサ
３２ａ モータ回転速度計
５１ 搬送材料
５２，５２ａ，５２ｂ 搬送機械
６１ 材料
６２ａ 材料置き場Ａ
６２ｂ 材料置き場Ｂ
６３ 材料移動機械

Claims (8)

1. 産業プラントを構成する機器群を制御するコントローラと、
   前記産業プラント内の特定の撮影範囲を動画撮影するビデオカメラと、
   前記コントローラと前記ビデオカメラとに接続するデータ収集装置と、
   を備えるプラント監視制御システムであって、
   前記データ収集装置は、
   前記ビデオカメラが撮影した動画像の時間変化に基づいて、撮影された撮影対象物に関する評価値を算出する評価部と、
   前記評価値を出力する外部出力部と、を有し、
   前記コントローラは、前記評価値に基づいて前記機器群を制御すること、
   を特徴とするプラント監視制御システム。
2. 前記撮影対象物は、前記産業プラント内で搬送される材であり、
   前記評価値は、異なる時刻における前記動画像を比較して算出される前記撮影対象物の移動量であり、
   前記機器群は、前記撮影対象物を搬送する搬送機械を駆動するモータと、該モータの回転速度を測定するセンサとを含み、
   前記コントローラは、前記異なる時刻における前記モータ回転速度から計算された前記撮影対象物の移動量推定値と前記評価値との差の絶対値が閾値より大きい場合に、搬送制御の異常検出信号を出力すること、
   を特徴とする請求項１に記載のプラント監視制御システム。
3. 前記撮影対象物は、前記産業プラント内で搬送される材であり、
   前記評価値は、異なる時刻における前記動画像を比較して算出される前記撮影対象物の移動量と動画のフレームレートとに基づいて算出される前記撮影対象物の移動速度であり、
   前記機器群は、前記撮影対象物を搬送する搬送機械を駆動するモータを含み、
   前記コントローラは、前記評価値を予め定めた前記撮影対象物の移動速度目標値に一致させるように、前記モータをフィードバック制御すること、
   を特徴とする請求項１に記載のプラント監視制御システム。
4. 前記撮影対象物は、前記産業プラント内で搬送される材であり、
   前記評価値は、連続する前記動画像を比較して、前記撮影対象物が前記撮影範囲内に予め定めた境界線を超えたか否かを判定した判定値であること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラント監視制御システム。
5. 前記コントローラは、前記評価値が前記境界線を超えたことを示す判定値である場合に、アラーム信号を出力すること、
   を特徴とする請求項４に記載のプラント監視制御システム。
6. 前記撮影対象物は、前記産業プラント内で搬送される材であり、
   前記評価値は、連続する前記動画像を比較して、予め定めた色が前記撮影範囲内に現れたか否かを判定した判定値であること、
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプラント監視制御システム。
7. 前記撮影対象物は、前記産業プラントを構成する機械の一部または前記産業プラント内で搬送される材であり、
   前記評価値は、連続する前記動画像を比較して、前記撮影対象物が前記撮影範囲内に予め定めた指定領域内に入ったか否かを判定した判定値であること、
   を特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラント監視制御システム。
8. 前記撮影対象物は、前記産業プラント内で搬送される材であり、
   前記評価値は、異なる時刻における前記動画像を比較して算出される前記撮影対象物の移動量であり、
   前記機器群は、前記撮影対象物を搬送する搬送機械を駆動するモータと、該モータの回転速度を測定するセンサとを含み、
   前記データ収集装置は、前記モータ回転速度を入力し、前記異なる時刻における前記モータ回転速度から計算された前記撮影対象物の移動量推定値と前記評価値との差の絶対値が閾値より大きい場合に、搬送制御の異常検出信号を出力すること、
   を特徴とする請求項１に記載のプラント監視制御システム。

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