JP2566689B2 - 分散形制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分散配置され、プロセ
スの制御演算やシーケンス制御等を実行する制御ステー
ションと、この制御ステーションとの間でデータの授受
を行い、制御の監視や制御操作，指示を行うグラフィッ
ク表示画面を備えたオペレータステーションとで構成さ
れる分散形制御装置に関し、さらに詳しくは、複雑化す
るプロセス制御の監視や操作，指示を簡便に行うことが
できるようにした分散形制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、分散形制御装置の構成概念図で
ある。図において、１はプロセスの制御を担当する制御
ステーションで、工場内のプロセスに対応して分散配置
されており、プロセスフィールドにある各種センサなど
から、信号変換器を介して規格化された例えば１〜５Ｖ
の入力アナログデータが印加されると共に、バルブのよ
うな操作端に制御出力を送出している。２はマンマシン
インターフェイス部としてのオペレータステーション
で、キーボードやＣＲＴなどのグラフィックディスプレ
イを有しており、計器室などに設置される。このオペレ
ータステーション２は、各制御ステーション１から通信
回線を介して送られてくるプロセスデータを表示した
り、制御ステーション１に対して設定値や制御パラメー
タなどの変更指示，プロセス制御の操作などができるよ
うに構成されている。このような分散形制御装置におい
て、グラフィック画面には、マンマシン・コミュケーシ
ョンを容易にするために各種のグラフィックが表示され
る。図８は、その様な表示の１つであるアナログ調節計
の指示計を模擬して表示するようにしたコントロールグ
ループの計器図を示す図である。ここでは、制御ステー
ション１が図示するような複合制御ループを構成してい
るような場合、画面には、制御ステーション内に構成さ
れている例えばタグ名ＴＩＣ２０１，ＦＩＣ２０１が付
された２つのアナログ調節計の計器図と，タグ名ＦＣＬ
２０１が付された１つの入力補正のための演算計器（指
示計器）の計器図がそれぞれ並んで表示されていて、各
アナログ調節計の指示計や演算計器は、その計器に与え
られている信号に連動して指針が動き、各計器の動作状
態が直観的に把握できるようになっている。そして、オ
ペレータは、これらの各アナログ調節計や指示計器に表
示されている各種のデータ（プロセス入力量，設定値，
制御出力値や、自動調節状態，手動調節状態等のモード
やステータス）あるいは関連データ（制御パラメータな
ど）を、各計器に付けられているタグ名を元にして、参
照したり設定したりできるようにしてある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示すような複合制御ループの場合、オペレータは必ずし
も各計器毎に制御系を認識している訳ではなく、複合ル
ープ全体（一点鎖線で囲んで示す部分）を対応付けして
ひとまとまりとし、認識している。このために、さらに
多数の計器で複雑な複合ループを構成するような場合、
画面には多数の計器図が並んで表示されることとなり、
制御状態をかえって把握しにくくなるという不具合が発
生する。本発明は、この様な点に鑑みてなされたもの
で、複雑な複合ループであってもオペレータがその制御
状態を直観的に把握することができる合理的なグラフィ
ック表示機能を有する分散形制御装置を提供することを
目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この様な目的を達成する
本発明は、複数のループの制御を実行する制御ステーシ
ョンと、この制御ステーションとの間でデータの授受を
行い、制御の監視や操作，指示を行うグラフィック表示
画面を備えたオペレータステーションとで構成される分
散形制御装置において、前記オペレータステーション
に、前記制御ステーションが実施する制御の実行単位
（機能ブロック）を互いに関連する複数のものを一つに
くくってもう一つ別の機能ブロック（特殊機能ブロッ
ク）を定義し、当該特殊機能ブロックに複数の機能ブロ
ックが扱っているデータの中で制御運転状態を理解する
のに都合のよい幾つかのデータを選択して入力し、前記
グラフィック表示画面に当該特殊機能ブロックを一つの
アナログ計器にみたてた指示操作面部分を表示すると共
に、前記選択して入力した各データを指示操作面部分に
表示する特殊計器図表示手段を設けたことを特徴とする
分散形制御装置である。

【０００５】

【作用】特殊計器図表示手段は、グラフィック表示画面
にオペレータがひとまとまりとして認識するのに都合の
良い単位に複数の機能ブロックをまとめ、それをひとつ
のアナログ計器としてみたててその計器図を表示する。
また、この計器図には、ひとつの仮想タグ名が付され
る。これにより、制御アルゴリズムの記述や各種データ
の参照・設定などは仮想タグ名を用いて行うことが可能
となる。

【０００６】

【実施例】以下図面を用いて、本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は、本発明の一実施例を示す機能ブロッ
ク図である。図において、１は分散配置された制御ステ
ーションで、ここでは１つの制御ステーションのみ示す
がプロセスの規模や状況に応じて、複数の制御ステーシ
ョンが通信回線ＬＮに接続される。２はこの制御ステー
ション１との間で、通信回線ＬＮを介してデータの授受
を行い、制御の監視や制御に関する指示，操作などを行
うオペレータステーションで、キーボードやＣＲＴを備
えている。このオペレータステーションもここでは１つ
のみ示すが、プロセスの規模や状況に応じて複数個設け
られる。制御ステーション１において、１１，１２，１
３はこの制御ステーション内に構成された制御の実行単
位を示す機能ブロックで、１１，１２はＰＩＤ調節計、
１３は演算計器として機能するブロックを示している。
ここでは説明を簡単にするために３個の機能ブロックに
ついて示すが、適用するブロックに応じて、さらに多く
の機能ブロックが構成できるようになっている。また、
機能ブロックとしては、これ以外にスイッチなどを駆動
するスイッチ計器としての機能ブロック、電動機等を駆
動する電動機計器としての機能ブロック等が用意されて
いる。

【０００７】１４はデータベース（メモリ）を示し、そ
の内容は各機能ブロックが扱うデータによって構築され
ている。１５はオペレータステーション２側との間で通
信を行うための通信手段、１６はタグ名と論理アドレス
とを対応付けたタグリストを概念的に示したもので、オ
ペレータステーション２側から各機能ブロックが扱うデ
ータにアクセスする場合、このタグ名を用いて行えるよ
うになっている。１７は複数の機能ブロック（この例で
は３個の機能ブロック）で示される制御系を一つの制御
系として対応付けしてくくり、これを別の機能ブロック
として表した（定義した）特殊機能ブロックである。特
殊機能ブロック１７でくくられる複数の機能ブロック１
１，１２，１３は、互いに関連したものであって、特殊
機能ブロック１７は、図１に示すように、特殊機能ブロ
ック内に含まれている複数の機能ブロックが扱っている
データの中で、制御運転状態を理解するのに都合のよい
幾つかのデータ、例えば機能ブロック１１が扱っている
温度センサからの信号（プロセス量）ＰＶ，設定値Ｓ
Ｖ，機能ブロック１２が扱っている制御出力ＭＶ等を選
択して入力している。機能ブロック１１と機能ブロック
１２との間で授受する信号や機能ブロック１３から機能
ブロック１２に出力される信号は、ここでは運転状態を
理解するには必要でないとして選択していない。オペレ
ータステーション２において、２１は制御ステーション
１側との間で通信を実行する通信手段、２２は特殊機能
ブロック１７に対応する計器図をグラフィック表示画面
２３に表示する特殊計器図表示手段である。この特殊計
器図表示手段２２は、対応する特殊機能ブロック１７に
含まれている複数の機能ブロックが扱っているデータの
中で、制御運転状態を理解するのに都合のよい幾つかの
データを選択して入力し、グラフィック表示画面２３に
その特殊機能ブロック１７を一つのアナログ計器にみた
てた指示操作面部分を表示すると共に、選択して入力し
た各データを指示操作面部分に表示するように構成され
ている。

【０００８】このように構成した装置の動作を、次に説
明する。制御ステーション１において、機能ブロック１
１（タグ名ＴＩＣ２０１）は例えば温度センサＳ１から
温度信号ＰＶを入力すると共に、温度設定値ＳＶがデー
タベース１４から与えられる温度調節計として機能し、
機能ブロック１３（タグ名ＦＣＬ２０１）は、例えば流
量センサＳ２，Ｓ３からの流量信号Ｑ１，Ｑ２を入力
し、流量を加算するなどの演算を行う演算計器として機
能し、機能ブロック１２（タグ名ＦＩＣ２０１）は、機
能ブロック１３からの演算結果を入力信号とし、温度調
節計１１からの出力がその設定値信号として与えられて
いて（カスケード接続となっている）、バルブＶ１に制
御出力ＭＶを送出する流量調節計として機能するように
なっている。また、特殊機能ブロック１７には、タグ名
ＸＩＣ２０１が付されていて、ここには、３つの機能ブ
ロック１１，１２，１３を対応付けし、破線で囲んだ一
つの制御系の中の温度調節計１１に印加されている温度
信号ＰＶと、設定値ＳＶと、流量調節計１２からの制御
出力ＭＶとを入力し、これらの各データがタグ名ＸＩＣ
２０１で扱えるようになっている。

【０００９】図２は、この特殊機能ブロック１７の構成
概念図である。データテーブルＤＴは、この機能ブロッ
クが扱うデータ（このデータは各機能ブロックが扱うデ
ータの中で、特に制御の運転状態を理解するのに都合の
よいデータが選定される）が格納される。ポインタテー
ブルＰＴは、特殊機能ブロックが扱うデータのポインタ
が格納されており、各データがここに格納されているポ
インタ（タグ名ＸＩＣ２０１）を指定して取出されるよ
うになっている。モードアルゴリズム格納エリアＭＡに
は、特殊機能ブロック１７自体のモードを決定するため
のアルゴリズム、例えば定周期処理，データ設定時処理
のためのアルゴリズム（プログラム）が格納されてい
て、どのモード（アルゴリズム）を用いるかは、データ
テーブルＤＴのモード値に応じて選定される。アラーム
アルゴリズム格納エリアＡＡには、特殊機能ブロック１
７自体のアラームステータスを決定するためのアルゴリ
ズム、例えば定周期処理，データ設定時処理のためのア
ルゴリズム（プログラム）が格納されていて、どのモー
ド（アルゴリズム）を用いるかは、データテーブルＤＴ
のアラーム値に応じて選定される。モードアルゴリズ
ム，アラームアルゴリズムは、いずれもユーザが自由に
定義することができるようになっていて、その定周期処
理は、データテーブルＤＴに格納されているデータやス
テータスを参照して、それぞれのモードやステータスを
決定する。また、モードアルゴリズムのデータ設定時処
理は、モード変更指令があったとき、データテーブルＤ
Ｔに格納されているステータスを参照しながら、自分の
モードを決定する。

【００１０】図３は、この特殊機能ブロック１７で行わ
れる定周期処理の一例を示すフローチャートである。は
じめに、モードアルゴリズム格納エリアＭＡに格納され
ているアルゴリズムの中で、モード値によって指定され
たモードアルゴリズムを実行し、その実行結果をデータ
テーブルＤＴへ格納する。次に、アラームアルゴリズム
格納エリアＡＡに格納されているアルゴリズムの中で、
アラーム値によって指定されたアラームアルゴリズムを
実行し、その実行結果をデータテーブルＤＴへ格納す
る。続いて、アラームに変化があったか判断し、変化が
あればアラームメッセージを発信する。以上の動作が一
定の周期で繰り返して行われる。図４は、データ参照処
理の一例を示すフローチャートである。この処理は、例
えば、データ参照の指令等があったとき起動されるもの
で、参照すべきデータの種別に応じて、データテーブル
ＤＴから該当のデータを抽出しそれを送信し、また、ポ
インタテーブルＰＴから参照先のアドレスを抽出し、そ
のアドレスに基づいて他ブロックデータが読み出され、
それを送信する。図５は、データ設定処理の一例を示す
フローチャートである。この処理は、モード変更指令が
あった時などに起動され、データ種別に応じて例えば、
モードアルゴリズム格納エリアＭＡに格納されているデ
ータ設定アルゴリズムに従って、データ設定が実行さ
れ、設定結果を送信する。または、ポインタテーブルＰ
Ｔから設定先のアドレスを抽出し、そのアドレスに基づ
いて他ブロックデータを設定し、その設定結果を送信す
る。図６は、オペレータステーション２側にある特殊計
器図表示手段２２によってグラフィック表示画面２３に
表示される特殊機能ブロック１７の計器図を示す図であ
る。特殊計器図表示手段２２は、特殊機能ブロック１７
を一つのアナログ計器にみたててその指示操作面部分を
模擬して、グラフィック表示画面２３にその計器図を表
示する。すなわち、特殊機能ブロック１７に付されたタ
グ名（ＸＩＣ２０１）によって扱われるデータを用い、
ここでは３つの複合ループ（機能ブロック）を対応付
け、これらを一つにまとめて一つのタグ名ＸＩＣ２０１
が付されたひとつの計器図としてグラフィック画面２３
に表示する。計器図は、ここでは調節計の指示計を模擬
した従来の計器図とほぼ同じ形態であって、特殊機能ブ
ロックとして幾つかの機能ブロックを対応付け、これら
を代表していることを二重枠で表わしている。なお、特
殊機能ブロックをどの様な形態でグラフィック画面に表
示するかは、例えばユーザが特殊計器図表示手段２２の
プログラムを変更することにより、自由に決定できるも
のとする。

【００１１】なお、この実施例においては、タグ名と論
理アドレスとを対応付けたタグリスト１６を制御ステー
ション１側に設けるようにしたが、この様なタグリスト
は、オペレータステーション側２においても持つように
してもよい。この場合、制御ステーション側とオペレー
タステーション側のタグリストの内容が、常に一致する
ように例えば一方のタグリストの内容をタグ名を変更す
るごとにコピーするなどの操作を行う必要がある。ま
た、特殊機能ブロックとしてまとめる範囲は、実施例で
は３つの複合ループを対応付けて一つにまとめたもので
あるが、それぞれの適用されるループの性質や、オペレ
ータが制御系を認識するのに最も都合のよいあるいは便
利な範囲等を考慮して自由に決定すればよい。

【００１２】

【効果】以上詳細に説明したように、本発明によればグ
ラフィック画面に表示される計器図は、オペレータが制
御系を認識するのに都合のよいように簡素な形にまとめ
られ、更に、互いに関連する複数の機能ブロックが扱っ
ているデータの中で、制御運転状態を理解するのに都合
のよい幾つかのデータだけが同時に計器図上で表示され
ることとなる。従って、特殊計器図表示手段によって表
示される計器図を用いることで、プラントの制御運転に
必要なデータを絞り込んだ形で、統一的に同時に参照で
き、また設定（ＳＶの設定等）をすることができる。ま
た、一つにまとめられた特殊機能ブロックには、仮想の
タグ名が付され、この仮想タグ名により、オペレータが
統一的に、制御運転状態を理解するのに都合のよい幾つ
かのデータだけを扱うことができるので、制御アルゴリ
ズムの記述がしやすくなり、ユーザフレンドリーな装置
が提供できる。│

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す機能ブロック図であ
る。

【図２】制御ブロックの構成概念図である。

【図３】制御ブロックで行われる定周期処理の一例を示
すフローチャートである。

【図４】データ参照処理の一例を示すフローチャートで
ある。

【図５】データ設定処理の一例を示すフローチャートで
ある。

【図６】オペレータステーション側にある特殊計器図表
示手段によってグラフィック表示画面に表示される特殊
機能ブロックの計器図を示す図である。

【図７】分散形制御装置の構成概念図である。

【図８】従来装置におけるグラフィック表示画面に表示
される計器図を示す図である。

【符号の説明】

１ 制御ステーション １１ 温度調節計 １２ 流量調節計 １３ 演算器 １４ データベース（メモリ） １５ 通信手段 １６ タグリスト １７ 特殊機能ブロック ＬＮ 通信回線 ２ オペレータステーション ２１ 通信手段 ２２ 特殊計器図表示手段 ２３ グラフィック表示画面

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のループの制御を実行する制御ステー
   ションと、この制御ステーションとの間でデータの授受
   を行い、制御の監視や操作，指示を行うグラフィック表
   示画面を備えたオペレータステーションとで構成される
   分散形制御装置において、 前記オペレータステーションに、 前記制御ステーションが実施する制御の実行単位（機能
   ブロック）を互いに関連する複数のものを一つにくくっ
   てもう一つ別の機能ブロック（特殊機能ブロック）を定
   義し、当該特殊機能ブロックに複数の機能ブロックが扱
   っているデータの中で制御運転状態を理解するのに都合
   のよい幾つかのデータを選択して入力し、前記グラフィ
   ック表示画面に当該特殊機能ブロックを一つのアナログ
   計器にみたてた指示操作面部分を表示すると共に、前記
   選択して入力した各データを指示操作面部分に表示する
   特殊計器図表示手段を設けたことを特徴とする分散形制
   御装置。
2. 【請求項２】互いに関連する複数の制御実行単位（機能
   ブロック）をくくって定義したもう一つ別の機能ブロッ
   ク（特殊機能ブロック）に、当該特殊機能ブロックを代
   表する一つの仮想タグ名を付し、オペレータはその仮想
   タグ名を用いて当該特殊機能ブロックに関するデータを
   扱うことができるようにした請求項１の分散形制御装
   置。