JP3257623B2 - Remote IO system - Google Patents

Remote IO system

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JP3257623B2
JP3257623B2 JP31614396A JP31614396A JP3257623B2 JP 3257623 B2 JP3257623 B2 JP 3257623B2 JP 31614396 A JP31614396 A JP 31614396A JP 31614396 A JP31614396 A JP 31614396A JP 3257623 B2 JP3257623 B2 JP 3257623B2
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JP
Japan
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input
data collection
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unit
control
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信二 小田
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Yokogawa Electric Corp
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  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、入出力部と制御実
行部とを分離して配置したリモートIOシステムに関す
るものである。更に詳しくは、入出力部と制御実行部と
の間の通信効率を向上させるための改良を施したリモー
トIOシステムに関するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a remote IO system in which an input / output unit and a control execution unit are separately arranged. More specifically, the present invention relates to a remote IO system that has been improved to improve communication efficiency between an input / output unit and a control execution unit.

【0002】[0002]

【従来の技術】分散制御システムをはじめとする各種の
制御システムでは、プラントの入出力信号を経由する入
出力部はプラントに分散配置されているために、プラン
トの制御を実行する制御実行部は入出力部と分離されて
いる。制御実行部は入出力部と通信を行い、プラントを
制御する。制御実行部と入出力部が分離して配置された
システムをリモートIOシステムとする。リモートIO
システムでは、プラントからデータを得るには、制御実
行部と入出力部との間で通信を行う必要がある。従来に
おけるリモートIOシステムでは、この通信を制御実行
部の制御周期と非同期に実行していた。また、通信を行
う周期は入出力の種別、例えばプラントの制御に用いる
入力かプラントの監視のみの入力か等によらず一定であ
った。このため、従来のリモートIOシステムでは次の
問題点があった。 データ収集周期が制御周期と非同期であるため、プラ
ントからの入力が制御実行部で利用されるまでの時間
が、最悪の場合はデータ収集周期となる。また、プラン
トからの入力が制御実行部で利用されるまでの時間が一
定でない。 入出力の種別によらずに一定周期で通信を行っている
ため、例えば監視のみの入力のように通常のデータ収集
の周期で通信を行ってもよい入力に対しても、不必要に
高速の周期でデータを更新する場合がある。
2. Description of the Related Art In various control systems including a distributed control system, an input / output unit via an input / output signal of a plant is distributed and arranged in the plant. It is separated from the input / output unit. The control execution unit communicates with the input / output unit to control the plant. A system in which the control execution unit and the input / output unit are separately arranged is referred to as a remote IO system. Remote IO
In the system, communication is required between the control execution unit and the input / output unit to obtain data from the plant. In the conventional remote IO system, this communication was executed asynchronously with the control cycle of the control execution unit. Further, the communication cycle was constant regardless of the type of input / output, for example, whether the input was used for plant control or the input was for plant monitoring only. For this reason, the conventional remote IO system has the following problems. Since the data collection cycle is asynchronous with the control cycle, the time until the input from the plant is used by the control execution unit is the data collection cycle in the worst case. Further, the time until the input from the plant is used by the control execution unit is not constant. Since communication is performed at a fixed cycle regardless of the type of input / output, unnecessarily high-speed communication is possible even for inputs that may be performed at regular data collection cycles, such as monitoring-only inputs. Data may be updated periodically.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した問題
点を解決するためになされたものであり、収集するデー
タを高速に収集するデータとそれ以外のデータとに分
け、制御周期が開始する一定時間前になったところで高
速データ収集を行い、制御周期が開始する前にデータの
収集を完了させ、高速データ収集を完了すると定常デー
タ収集に戻ることによって、プラントからの入力が制御
実行部で利用されるまでの時間を最小限でかつ一定に
し、制御実行部と入出力部との間の通信効率を向上させ
たリモートIOシステムを実現することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and divides data to be collected into data to be collected at high speed and data other than the data, and starts a control cycle. High when a certain time ago
Data collection before starting the control cycle.
Complete the collection, and complete the high-speed data collection.
Remote IO system that minimizes and constants the time until the input from the plant is used by the control execution unit by returning to the data collection, and improves the communication efficiency between the control execution unit and the input / output unit. The purpose is to realize.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は次のとおりの構
成になったリモートIOシステムである。プラントに分
散配置されていて、プラントの入出力信号を経由する入
出力部と、この入出力部と分離して配置されていて、入
出力部との間で通信を行い、プラントの制御を実行する
制御実行部と、を有するリモートIOシステムにおい
て、前記入出力部から入力されるデータを収集するデー
タ収集手段と、定常データ収集を行う入出力部を定義し
た情報と、前記制御実行部の制御周期が開始する前にデ
ータ収集を完了しておく高速データ収集を行う入出力部
を定義した情報とを格納する定義格納手段と、前記制御
実行部の制御周期を監視し、制御周期が開始する一定時
間前になったところで前記データ収集手段に対して高速
データ収集を行うように指示し、制御周期が開始する前
にデータ収集を完了させる通信ドライバと、を具備し、
前記データ収集手段は前記通信ドライバから高速データ
収集の指示を受けると、前記高速データ収集を行う入出
力部を定義した情報をもとに高速データ収集を行い、高
速データ収集を完了すると、通信に用いる入出力部の定
義を定常データ収集を行う入出力部の定義に戻すことを
特徴とするリモートIOシステム。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a remote IO system having the following configuration. An input / output unit that is distributed in the plant and passes through the input / output signals of the plant, and is separated from the input / output unit to communicate with the input / output unit and control the plant A data execution unit that collects data input from the input / output unit, information defining an input / output unit that performs regular data collection, and control of the control execution unit. Before the cycle starts,
A data storing unit that stores information defining an input / output unit that performs high-speed data collection, and a control cycle of the control execution unit. A communication driver that instructs the data collection means to perform high-speed data collection and completes data collection before the control cycle starts,
The data collection unit receives high-speed data collection instructions from the communication driver, performs high-speed data collection based on information defining the input / output unit that performs the high-speed data collection, and completes high-speed data collection. A remote IO system wherein the definition of an input / output unit to be used is returned to the definition of an input / output unit for performing regular data collection.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を説明
する。図1は本発明の一実施例を示した構成図である。
図1で、PLTは制御対象となるプラントで、センサS
N1,SN2、バルブV1,V2等が設置されている。
1はプラントに分散配置されていて、プラントの入出力
信号を経由する入出力部である。入出力部1は、プラン
トにあるセンサから得た信号をデジタルデータに変換し
て上位機器へ与え、上位機器からの通信をプラントに返
信する。2は入出力部1と直接通信を行い、入出力部1
から入力されるデータを収集するデータ収集手段であ
る。3は通信ドライバで、データ収集手段2に対して指
令を発しデータ収集手段2が行う通信を制御するととも
に、データ収集手段2が実行した通信結果からデータを
抽出する。4は制御実行部で、通信ドライバ3から得た
データ等を用いて制御演算を実行し、演算で得られた操
作量等に基づいてプラントを制御する。5は通信時間算
出手段で、入出力部1の種類や数をもとに入出力部1と
制御実行部4の通信に要する時間を算出する。6及び7
はどのような入出力部がデータ収集手段2に接続されて
いるかを定義した情報を格納した定義格納手段である。
定義格納手段6には、プラントの監視データを収集する
ときのような定常のデータ収集を行う入出力部を定義し
た情報が格納されている。定義格納手段7には、制御デ
ータを収集するときのような高速のデータ収集を行う入
出力部を定義した情報が格納されている。制御実行部4
は、プラントの制御を実行するときに、プラントから制
御データを収集し、収集した制御データを用いて例えば
PID制御演算等を実行し、演算で得られた操作量に基
づいてプラントを制御する。定義格納手段6及び7はデ
ータ収集手段2から読み書きが可能である。8は入出力
部がデータ収集手段2に接続されている全ての入出力部
を定義する情報を格納した定義格納手段で、通信ドライ
バ3から読み書き可能である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.
In FIG. 1, PLT is a plant to be controlled, and a sensor S
N1, SN2, valves V1, V2, etc. are installed.
Reference numeral 1 denotes an input / output unit which is distributed and arranged in the plant and passes input / output signals of the plant. The input / output unit 1 converts a signal obtained from a sensor in the plant into digital data, provides the digital data to a higher-level device, and returns communication from the higher-level device to the plant. 2 communicates directly with the input / output unit 1;
It is a data collecting means for collecting data input from the server. A communication driver 3 issues a command to the data collection unit 2 to control communication performed by the data collection unit 2 and extracts data from a communication result executed by the data collection unit 2. Reference numeral 4 denotes a control execution unit that executes a control operation using data and the like obtained from the communication driver 3 and controls the plant based on an operation amount and the like obtained by the operation. Reference numeral 5 denotes a communication time calculation unit that calculates the time required for communication between the input / output unit 1 and the control execution unit 4 based on the type and number of the input / output units 1. 6 and 7
Is a definition storage unit that stores information defining what input / output unit is connected to the data collection unit 2.
The definition storage unit 6 stores information defining an input / output unit that performs regular data collection such as when collecting plant monitoring data. The definition storage unit 7 stores information defining an input / output unit that performs high-speed data collection such as when collecting control data. Control execution unit 4
Performs control of the plant, collects control data from the plant, executes PID control calculation or the like using the collected control data, and controls the plant based on the manipulated variable obtained by the calculation. The definition storage means 6 and 7 can be read and written from the data collection means 2. Reference numeral 8 denotes a definition storage unit that stores information defining all the input / output units whose input / output units are connected to the data collection unit 2, and is readable and writable from the communication driver 3.

【0006】図1の装置の動作を説明する。図2は動作
手順を示したタイムチャートである。このタイムチャー
トを用いて動作を説明する。初期化処理中、通信ドラ
イバ3は、定義格納手段8から全ての入出力部を定義す
る情報を読み込み、読み込んだ情報を、プラントの監視
データを収集するときのような定常のデータ収集を行う
入出力部を定義した情報と、制御データを収集するとき
のような高速のデータ収集を行う入出力部を定義した情
報とに分け、データ収集手段2に与える。の処理の
際、通信ドライバ3は通信時間算出手段5を用いて高速
のデータ収集すべきものと定義された入出力部からデー
タを収集するのに要する時間を算出しておく。算出時間
をtcomとする。データ収集手段2は、通信ドライバ
3からの指示のとおり、伝えられた入出力部の定義を定
義格納手段6及び7に格納する。通信ドライバ3は、
データ収集手段2にデータ収集の開始を指示し、データ
収集手段2は指示に応じて定義格納手段6の内容をもと
に定常のデータ収集を行う。通信ドライバ3は制御実
行部4の制御周期を監視し、制御周期の開始する一定時
間twait前に、データ収集手段2に対して高速にデータ
収集を行うように指示する。時間twaitの算出のしかた
については後述する。データ収集手段2は、におけ
る指示により、通信に用いる入出力部の定義を定常用
(定義格納手段6に格納された定義)から高速用(定義
格納手段7に格納された定義)に変更し、高速のデータ
収集を開始する。高速のデータ収集を完了すると、再
び、通信に用いる入出力部の定義を定常用に戻し、定常
のデータ収集を再開する。通信ドライバ3は、制御周
期の開始時にデータ収集手段2から入出力データを読み
込む。このときには、での指示により最新のデータが
収集済みである。
The operation of the apparatus shown in FIG. 1 will be described. FIG. 2 is a time chart showing the operation procedure. The operation will be described with reference to this time chart. During the initialization process, the communication driver 3 reads information that defines all input / output units from the definition storage unit 8 and uses the read information as input data for performing regular data collection such as when collecting plant monitoring data. The information is divided into information defining an output unit and information defining an input / output unit that performs high-speed data collection such as when collecting control data, and provides the information to a data collection unit 2. In the process (1), the communication driver 3 uses the communication time calculation means 5 to calculate the time required to collect data from the input / output unit defined to be collected at high speed. The calculation time is defined as tcom. The data collection unit 2 stores the transmitted definition of the input / output unit in the definition storage units 6 and 7 as instructed by the communication driver 3. The communication driver 3
The data collection unit 2 is instructed to start data collection, and the data collection unit 2 performs regular data collection based on the contents of the definition storage unit 6 according to the instruction. The communication driver 3 monitors the control cycle of the control execution unit 4 and instructs the data collection means 2 to perform high-speed data collection before a predetermined time twait at which the control cycle starts. How to calculate the time twait will be described later. The data collection unit 2 changes the definition of the input / output unit used for communication from the regular use (the definition stored in the definition storage unit 6) to the high-speed use (the definition stored in the definition storage unit 7) according to the instruction in Start high-speed data collection. When the high-speed data collection is completed, the definition of the input / output unit used for communication is returned to the normal use, and the normal data collection is resumed. The communication driver 3 reads input / output data from the data collection means 2 at the start of the control cycle. At this time, the latest data has already been collected according to the instruction.

【0007】ここで、時間twaitの算出のしかたを説明
する。時間twaitは本来は時間tcomと等しくなるが、
入出力部1との通信が何らかの原因で失敗した場合、再
試行が行われるため、ある程度だけ時間の余裕をもたせ
る必要がある。その時間の余裕をterrorとする。時間
の余裕を見込んでtwai tは次式で与えられる。 twait=tcom+terror
Here, a method of calculating the time t wait will be described. The time t wait is originally equal to the time t com ,
If the communication with the input / output unit 1 fails for some reason, a retry is performed, so that it is necessary to allow some time margin. The margin of the time is defined as terror . T wai t is given by the following equation in consideration of a margin of time. t wait = t com + t error

【0008】[0008]

【発明の効果】本発明によれば次の効果が得られる。
制御周期が開始する一定時間前になったところで高速デ
ータ収集を行い、制御周期が開始する前にデータの収集
を完了させるため、入出力部にデータが入力されてから
制御実行部がデータを使用するまでの時間を最小限にす
ることができる。また、この時間をほぼ一定にすること
ができる。収集データを高速に収集するデータとそれ
以外のデータとに分けたことで、必要なデータを必要な
ときにすばやく収集することができる。また、その逆
に、高速に収集する必要がないデータは、高速データ収
集が行われていない空き時間を利用して収集することが
可能となる。このことにより、制御実行部と入出力部と
の間の通信効率を向上できる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
When a certain period of time before the control cycle starts, high-speed data
Data collection and data collection before the start of the control cycle.
Is completed, the time from when data is input to the input / output unit to when the control execution unit uses the data can be minimized. Further, this time can be made substantially constant. By dividing the collected data into data to be collected at high speed and other data, necessary data can be collected quickly when needed. Conversely, data that does not need to be collected at a high speed can be collected using a free time during which high-speed data collection is not performed. Thereby, the communication efficiency between the control execution unit and the input / output unit can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示した構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の動作説明用のタイムチャートである。FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入出力部 2 データ収集手段 3 通信ドライバ 4 制御実行部 PLT プラント DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 I / O part 2 Data collection means 3 Communication driver 4 Control execution part PLT plant

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】プラントに分散配置されていて、プラント
の入出力信号を経由する入出力部と、 この入出力部と分離して配置されていて、入出力部との
間で通信を行い、プラントの制御を実行する制御実行部
と、 を有するリモートIOシステムにおいて、 前記入出力部から入力されるデータを収集するデータ収
集手段と、 定常データ収集を行う入出力部を定義した情報と、前記
制御実行部の制御周期が開始する前にデータ収集を完了
しておく高速データ収集を行う入出力部を定義した情報
とを格納する定義格納手段と、 前記制御実行部の制御周期を監視し、制御周期が開始す
る一定時間前になったところで前記データ収集手段に対
して高速データ収集を行うように指示し、制御周期が開
始する前にデータ収集を完了させる通信ドライバと、 を具備し、前記データ収集手段は前記通信ドライバから
高速データ収集の指示を受けると、前記高速データ収集
を行う入出力部を定義した情報をもとに高速データ収集
を行い、高速データ収集を完了すると、通信に用いる入
出力部の定義を定常データ収集を行う入出力部の定義に
戻すことを特徴とするリモートIOシステム。
An input / output unit distributed in a plant and passing input / output signals of the plant, and separated from the input / output unit to perform communication between the input / output unit and in remote IO system and a control execution unit that executes the control of the plant, a data collecting means for collecting the data input from said input unit, and the information defining the input and output unit for performing constant data collection, the
Data collection is completed before the control execution unit control cycle starts
The definition storage means for storing the information defining the input and output unit which performs to keep high-speed data acquisition, monitoring the control cycle of the control execution unit, said data collection upon reaching predetermined time before the control cycle is started A communication driver that instructs the means to perform high-speed data collection and completes data collection before a control cycle starts, wherein the data collection means receives a high-speed data collection instruction from the communication driver. And, high-speed data collection is performed based on information defining the input / output unit that performs the high-speed data collection, and when the high-speed data collection is completed, the definition of the input / output unit used for communication is changed to the input / output unit that performs the regular data collection. A remote IO system characterized by reverting to a definition.
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