JP3455681B2 - 広域プラント監視制御システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信ネットワーク
を介して接続されたクライアントとサーバとからなるク
ライアント・サーバ・システムを用いてプラントを監視
制御する広域プラント監視制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば上下水道プラント（施設）やダム
プラント（施設）や発電プラント（施設）等のように、
実際のプラントの設置場所と、この各プラントで製造さ
れる水や電力の需要地とが遠く離れている場合、プラン
トの近傍に各プラントを監視制御するサーバを設置して
いる。そして、この遠隔地に設置されたサーバに対して
例えば公衆電話回線や専用通信回線等の通信ネットワー
クを介して、需要地である都会に設置された複数のクラ
イアントが接続されている。

【０００３】そして、都会に常駐している操作員は、各
クライアントに表示されたプラントの状況を確認しなが
ら、このクライアントに表示された操作画面に従って操
作要求を入力する。すると、この操作要求はサーバに伝
送される。

【０００４】サーバは、各クライアントから受信した操
作要求に基づいて、実際に各プラントを構成する各機器
を操作する。操作結果はサーバ経由で例えばリアルタイ
ムで操作を実施したクライアントへ送信されて、該当ク
ライアントの表示画面に表示出力される。よって、操作
者はプラントの状態を確認しながら該当プラントに対す
る遠隔操作を実施できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように構成された広域プラント監視制御システムにお
いてもまだ改良すべき次のような課題があった。すなわ
ち、プラントを監視制御するサーバに対して通信ネット
ワークを介して接続される各クライアントには、サーバ
との間の通信を実施するための専用の通信機能の他に、
当然プラントを操作するための操作画面を含むこのプラ
ント固有のソフトウェアが組込まれている。

【０００６】そのため、プラント自体の構成や仕様が変
更されると、サーバの制御仕様を変更するのみならず、
当然、各クライアントに組込まれているソフトウェアを
変更する必要がある。また、新規にクライアントを追加
する場合、専用の装置またはソフトウェアを導入する必
要がある。

【０００７】このように新規のクライアントが追加され
ると、サーバ側の仕様も変更する必要がある。サーバに
接続されたクライアントの数を減少する場合も同様にサ
ーバの仕様も変更する必要がある。

【０００８】また、クライアントがサーバに対して遠隔
地に存在する場合、クライアントとサーバ間の回線接続
状態を維持した状態で、クライアントからサーバに対し
て操作要求が入力されると、サーバは受信した操作要求
に基づいてプラントの指定機器に対して操作指令を送出
する。そして、サーバは、該当機器の操作結果を確認す
ると、その操作結果を操作要求を発したクライアントへ
送信する。クライアントの操作者はサーバからの操作結
果を受信すると、サーバとの間に形成されている通信回
線を遮断する。

【０００９】しかしながら、プラントに組込まれた機器
によっては、例えば配管に介挿されたバルブのように、
操作開始から操作終了までに数分から数十分に亘る操作
時間が必要とする場合がある。この機器における操作時
間中は、当然、操作要求を発したクライアントとサーバ
との間における通信回線は形成されたままである。クラ
イアントの操作者は、特に次の操作を行うことなくこの
操作時間中は操作結果の待ち状態となる。

【００１０】したがって、機器の操作所要時間が長い
と、クライアントとサーバとの間で特に情報交換を実施
していないのにも係わらず、通信回線が接続された状態
が続くことになり、通信費が増大することになる。

【００１１】また、クライアントは、一つの操作要求を
発すると、この操作要求に対する操作結果が得られるま
で、次の操作要求を受付けないので、クライアントの操
作者はプラントに対して連続して操作を実施できない。
特に、複数のサーバと複数のクライアントとからなるク
ライアント・サーバ・システムにおいては、クライアン
トから一つのサーバに対して、操作要求を送出したのち
に、別の機器に対する操作要求を別のサーバに送出でき
ない課題がある。

【００１２】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、プラントを監視制御するサーバをＷＷＷサ
ーバとし、各クライアントをこのサーバに対してインタ
ーネットを介して接続することにより、サーバから各ク
ライアントに対して、プラント操作に必要な情報を供給
でき、クライアントに対して、汎用のＷＷＷブラウザを
組込むのみで、プラント操作に関する特別のソフトを組
込む必要なく、間単にプラントに対する制御仕様を変更
でき、かつ簡単にクライアントを増設したり減少できる
広域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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、プラントを監
視制御するサーバと、このサーバに対して通信ネットワ
ークを介して接続され、サーバに対してプラントに対す
る操作要求を送出する複数のクライアントとを備えた広
域プラント監視制御システムに適用される。

【００１４】そして、上記課題を解消するために、本発
明においては、サーバに対して、プラント構成の定義を
記憶するプラント構成定義テーブルと操作画面の定義を
記憶する操作画面テーブルとから、各クライアントに表
示するためのＷＷＷの規則に従った操作画面を作成する
操作画面作成手段と、各クライアントからの操作画面の
送信要求を受信し、操作画面作成手段で作成された操作
画面を該当クライアントへ送信する操作画面送信手段
と、作成した操作画面を用いて入力される操作要求の許
容範囲を記憶する操作条件テーブルと、操作条件テーブ
ルを操作画面とともにクライアントへ送信する操作条件
テーブル送信手段と、各クライアントからの操作要求を
受信し、この受信した操作要求に基づいて前記プラント
へ操作指令を送出するプラント操作手段とを備えてい
る。

【００１５】さらに、各クライアントに対して、ＷＷＷ
のブラウザと、このブラウザを用いて、サーバへ操作画
面の送信要求を送出してサーバから操作画面を取寄せて
表示画面上に表示出力する操作画面表示手段と、サーバ
から受信した操作条件テーブルに記憶された許容範囲を
操作画面に表示出力するとともに、許容範囲外の操作要
求入力を禁止する許容範囲外入力禁止手段と、操作画面
が表示された状態で操作入力された操作要求をサーバへ
送信する操作要求送信手段とを備えている。

【００１６】このように構成された広域プラント監視制
御システムにおいては、プラントを監視制御するサーバ
と、このサーバに対してプラントの操作要求を送信する
各クライアントとの関係は、インターネットにおける例
えばＷＷＷの規則で記載されたホームページを含む複数
のページを有するＷＷＷサーバと、ＷＷＷのブラウザで
ＷＷＷサーバの各ページを順番に閲覧していく例えばパ
ーソナルコンピユータ等の情報処理端末との関係に対応
する。

【００１７】そして、各クライアントは、ＷＷＷのブラ
ウザを用いてＷＷＷサーバであるサーバに対して、操作
画面の送信要求を送出する。サーバは、この送信要求を
受信すると、作成されている操作画面を要求元のクライ
アントへ送信する。なお、この操作画面には、この操作
画面がクライアントの表示画面に表示された状態で操作
者が入力したプラントに対する操作要求を自己のサーバ
へ送信する機能も有する。

【００１８】サーバは各クライアントから操作要求が入
力されると、この入力された操作要求に基づいてプラン
トを操作する。このように、各クライアントが、プラン
トを遠隔操作するのに必要なすべてのソフトウェアは、
操作を必要とした時点で、インターネットを介して、全
てサーバから供給される。

【００１９】したがって、各クライアントは、汎用のＷ
ＷＷのブラウザが組込まれておればよく、プラントに対
する操作要求を入力するためのソフトウェアは必要な
い。すなわち、各クライアントは汎用のＷＷＷのブラウ
ザが組込まれている市販のパーソナルコンピユータ等の
情報処理端末であればよい。

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】さらに、サーバで作成された操作条件テー
ブルは操作画面と共にクライアントに送信される。した
がって、クライアント側で、誤った操作要求がチェック
されるので、誤った操作要求がサーバへ入力されること
が未然に防止される。

【００２７】また、別の発明においては、上述した発明
の広域プラント監視システムにおいて、サーバに一つの
クライアントから操作要求が入力されると、この操作要
求有り情報を各クライアントの操作条件テーブルに操作
禁止の条件として設定し、該当操作要求に対する操作が
終了すると、操作禁止の条件を解除するようにしてい
る。

【００２８】このように構成された広域プラント監視制
御システムにおいては、各クライアントにおいて、プラ
ントに対する操作要求を入力する場合は、他のクライア
ントが入力した操作入力も条件に加えられる。したがっ
て、プラントの同一機器に対して同時に相反する操作要
求が発行されることが未然に防止される。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に
係わる広域プラント監視制御システムの全体構成を示す
ブロック図である。

【００３０】プラントに組込まれた各機器の動作を制御
する多数のプロセスコントローラ２が制御用ＬＡＮの伝
送路１を介して１台のサーバ３に接続されている。この
サーバ３は、制御用ＬＡＮの伝送路１を介して各プロセ
スコントローラ２に操作指令を送出して、各機器を監視
制御する。

【００３１】サーバ３はルータ４を介して、例えばＩＳ
ＤＮ回線やＡＴＭ回線等の広域の通信ネットワーク５に
接続されている。この通信ネットワーク５に対して、操
作用ＬＡＮの伝送路５がルータ４を介して接続されてい
る。そして、この操作用ＬＡＮの伝送路５に対して複数
の操作端末からなるクライアント６が接続されている。
なお、図示するようにクライアント６がルータ４を介し
て直接通信ネットワーク５に接続される場合もある。

【００３２】図２は、この広域プラント監視制御システ
ムに組込まれたサーバ３及びクライアント６の詳細構成
を示すブロック図である。なお、図２において、ルータ
４は省略されている。

【００３３】サーバ３内には、操作画面テーブル７，プ
ラント構成定義テーブル８、ユーザ定義テーブル９、ネ
ットワーク管理部１０、ＷＷＷの規則に従って操作画面
情報１２を作成する操作画面作成部１１、機器操作部１
３が設けられている。

【００３４】プラント構成定義テーブル８内には、図５
に示すように、プラントに組込まれた制御対象の各機器
（設定データ）毎に、識別暗号のＴＡＧ番号、信号名
称、設備名称、前述した制御ＬＡＮ上のアドレス、該当
機器に対する操作量（操作要求）の許容範囲の上限値と
下限値等が記憶されている。

【００３５】ユーザ設定テーブル９内には、図６に示す
ように、各クライアント６を操作する操作者としての各
ユーザ毎に、ユーザ名、パスワード、該当ユーザに許可
された操作の権限範囲を示すユーザレベルが設定されて
いる。例えば、ユーザレベル３は、プラントの状態を観
察できるが、プラントの各機器を操作することは禁止さ
れている。

【００３６】操作画面情報１２内に形成されている操作
条件テーブル２０内には、図７に示すように、図５のプ
ラント構成定義テーブル８に設定された各機器（設定デ
ータ）のＴＡＧ番号毎に該当機器に対する操作量（操作
要求）の許容範囲の上限値と下限値、及び現在時点で該
当機器に対する操作（操作要求）が設定可能か否かの可
否情報が記憶されている。

【００３７】ネットワーク管理部１０は、通信ネットワ
ーク５を介して、各クライアント６との間で各種情報交
換を行う。具体的には、このネットワーク管理部１０内
には、各クライアント６からの操作画面の送信要求に応
じて操作画面作製部１１で作成された操作画面情報１２
を送信要求元のクライアント６へ送信する操作画面送信
部１４と、各クライアント６からの操作要求を受信して
機器操作部１３へ転送する操作要求受信部１５と、機器
操作部１３から転送されてきた操作結果を操作要求元の
クライアント６へ送信する操作結果送信部１６とが設け
られている。

【００３８】操作画面作製部１１が作成する操作画面情
報１２は、クライアント６の表示画面に表示するための
操作画面１７と、クライアント６にてこの操作画面１９
を用いて操作入力された操作要求をサーバ３に送信する
ための操作要求送信部１８と、サーバ３から操作結果を
受信して操作画面１７上の所定位置に表示出力する操作
結果受信部１９と、図７に示す前述した操作条件テーブ
ル２０とで構成されている。

【００３９】操作画面作製部１１が作成する操作画面１
７内には、図３に示すように、プラントを構成する各機
器のシンボル２１と，各機器に対する操作量（操作要
求）を入力するための設定アイコン２２が表示される。
そして、クライアント６の操作者が設定アイコン２２を
マウスでクリックすると、図示するように、設定領域２
２ａと、該当機器に対する操作量（操作要求）の上限値
と下限値とからなる許容範囲２２ｂが表示される。この
状態で操作者がキーボードで操作量（操作要求）を入力
すると、設定領域２２ａ内に表示される。そして、操作
者が入力された操作要求に対して、実際の機器が操作開
始され、操作が終了すると、終了メッセージ２２ｃが表
示される。

【００４０】操作画面テーブル７内には、図４に示すよ
うに、図３に示す操作画面１７を作成するために、各シ
ンボル２１のシンボル番号、操作画面上のＸ座標、Ｙ座
標及び該当機器に対するＴＡＧ番号が記憶されている。

【００４１】図２において、通信ネットワーク５に接続
された各クライアント６は、通信機能が組込まれた通常
のパーソナルコンピユータ等で構成されており、内部
に、インターネットにおける汎用のＷＷＷのブラウザ２
３がインストールされている。そして、クライアント６
の操作者は、このクライアント６を通常のインターネッ
トの加入者端末と同様に操作して、ＷＷＷのブラウザ２
３を用いて、ＷＷＷサーバであるサーバ３との間で通話
回線を形成して、サーバ３のホームページをクライアン
ト６の表示画面に読出す。そして、パスワードを入力
し、さらに、ホームページ上の操作画面の送信要求アイ
コンをクリックすると、ブラウザの機能が働いて、サー
バ３に対して、操作画面の送信要求が送信される。

【００４２】すると、サーバ３から操作画面情報１２が
送信されてくるので、この操作画面情報１２を受信して
記憶部に記憶保持すると共に、操作画面情報１２の操作
画面１７を表示画面に表示出力する。

【００４３】図８は、クライアント６及びサーバ３の処
理動作を示す流れ図である。前述したように、ＷＷＷの
ブラウザ２３を用いて、クライアント６からサーバ３へ
操作画面の送信要求が送信されると（Ｓ１）、サーバ３
はこの操作画面の送信要求をネットワーク管理部１０で
受信する。すると、操作画面作成部１１がプラント構成
定義テーブル７及び操作画面テーブル７の設定内容を用
いて、ＷＷＷの規則に従って、前述した操作画面情報１
２を作成する（Ｑ１）。サーバ３の操作画面送信部１４
は、作成された操作画面情報１２をクライアント６へ送
信する（Ｑ２）。

【００４４】クライアント６は、受信した操作画面情報
１２を記憶部に記憶保持すると共に、この操作画面情報
１２の操作画面１７を表示画面に表示出力する（Ｓ
２）。操作画面１７が表示された状態で、操作者が前述
した手法で操作要求（操作量）を入力すると（Ｓ３）、
この入力された操作要求（操作量）がサーバ３から受領
された操作条件テーブル２０に設定されている許容範囲
を外れていないことを確認する条件判定を行う（Ｓ
４）。なお、許容範囲を外れている場合は、再設定メッ
セージを表示出力する。条件判定処理が終了すると、サ
ーバ３から受領された操作要求送信部１８がこの操作要
求をサーバ３へ送信する（Ｓ５）。

【００４５】操作要求受信部１５で、クライアント３か
らの操作要求を受信したサーバ３は、ユーザ定義テーブ
ル９を検索して、該当クライアント６の操作者（ユー
ザ）のユーザレベルが［１］又は［２］であることの権
限判断を実施する（Ｑ３）。次に、クライアント６に対
して、操作要求を受信したことを示す操作要求受信情報
を送信する（Ｑ４）。

【００４６】操作要求受信情報を受信したクライアント
６は、サーバ３に操作要求が正常に送信されたこと操作
画面１７上に表示出力する（Ｓ６）。そして、サーバ３
から受信している操作条件テーブル２０内の今回の操作
要求に対応するＴＡＧ番号の設定可否情報を設定不可に
更新する（Ｓ７）。

【００４７】次に、サーバ３の操作要求受信部１５は、
受信した操作要求を機器操作部１３へ転送する、機器操
作部１３は、制御ＬＡＮを介して指定された機器を駆動
するプロセスコントローラ２へ操作指令を送出する（Ｑ
５）。その結果、プロセスコントローラ２は対象機器に
対する操作を開始する（Ｒ１）。

【００４８】対象機器に対する操作が終了すると、サー
バ３の機器操作部１３は、操作結果を取込んで、操作結
果送信部１６へ転送する（Ｑ６）。操作結果送信部１６
は、受領した操作結果を操作要求元のクライアント６へ
送信する（Ｑ７）。

【００４９】クライアント６は、先にサーバ３から受信
している操作結果受信部１９で、操作結果を受信する
と、この操作結果を、前述したように、操作画面１９に
例えば操作終了メッセージ２２ｃとして表示出力する
（Ｓ８）。その後、サーバ３から受信している操作条件
テーブル２０内の先に設定した設定可否情報における設
定不可を設定可能に解除（更新）する（Ｓ９）。

【００５０】このように構成された広域プラント監視制
御システムにおいては、プロセスコントローラ２を介し
てプラントを監視制御するサーバ３と、このサーバ３に
対してプラントの操作要求を送信する各クライアント６
との関係は、インターネットにおけるＷＷＷサーバとＷ
ＷＷのブラウザでＷＷＷサーバの各ページを順番に回覧
していく情報処理端末との関係に対応する。

【００５１】そして、各クライアント６は、ブラウザを
用いてサーバ３から操作画面情報１２を取寄せて、この
取寄せた操作画面情報１２を用いて、サーバ３との間で
操作要求を含む各種の情報交換を実施する。このよう
に、各クライアント６が、プラントを遠隔操作するのに
必要なすべてのソフトウェアは、操作を必要とした時点
で、インターネットを介して、全てサーバ３から供給さ
れる。

【００５２】したがって、各クライアント６は、汎用の
ＷＷＷのブラウザが組込まれていればよく、プラントに
対する操作要求を入力するためのソフトウェアは必要な
いので、各クライアント６は汎用のＷＷＷのブラウザが
組込まれている市販のパーソナルコンピユータ等の情報
処理端末であればよい。よって、この広域プラント監視
制御シスレムに組込まれるクライアント数を簡単に増減
できる。

【００５３】また、各クライアント６はサーバ３へ操作
要求を送信すると、サーバ３から操作要求受信情報が送
信されるので、クライアント６とサーバ３間における通
信の信頼性を確保できる。

【００５４】さらに、プラントに対する操作要求の処理
とプラントから出力された操作結果の処理とを分離し
て、操作結果が入力されるのを待つ状態としている。し
たがって、この待ち状態期間において、両者間の通信回
線を遮断することができるので、クライアント６、サー
バ３間の通信費を節減できる。

【００５５】また、その期間に他の機器に対する操作要
求を入力することが可能である。また、クライアント６
側で、操作条件テーブル２０を用いて、誤った操作要求
がチェックされるので、誤った操作要求がサーバ３へ入
力されることが未然に防止される。すなわち、クライア
ント６、サーバ３間に無駄なデータが送受信されること
はない。

【００５６】また、各クライアント６において、プラン
トに対する操作要求が入力して、この操作要求に対する
操作結果が得られるまでは、操作条件テーブル２０に設
定不可が設定される。したがって、プラントの同一機器
に対して同時に相反する操作要求が発行されることが未
然に防止される。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の広域プラ
ント監視制御システムにおいては、プラントを監視制御
するサーバをＷＷＷサーバとし、各クライアントをこの
サーバに対してインターネットを介して接続している。

【００５８】したがって、サーバから各クライアントに
対して、プラント操作に必要な情報を供給でき、クライ
アントに対して、汎用のＷＷＷブラウザを組込むのみ
で、プラント操作に関する特別のソフトを組込む必要な
く、間単にプラントに対する制御仕様を変更でき、かつ
簡単にクライアントを増設したり減少できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係わる広域プラント監視
制御システムの概略構成を示すブロック図

【図２】同広域プラント監視制御システムに組込まれた
サーバとクライアントの詳細構成を示すブロック図

【図３】同広域プラント監視制御システムにおけるクラ
イアントに表示される操作画面を示す図

【図４】同広域プラント監視制御システムにおけるサー
バに設けられた操作画面テーブルを示す図

【図５】同広域プラント監視制御システムにおけるサー
バに設けられたプラント構成定義テーブルを示す図

【図６】同広域プラント監視制御システムにおけるサー
バに設けられたユーザ定義テーブルを示す図

【図７】同広域プラント監視制御システムに設けられた
操作条件テーブルを示す図

【図８】同広域プラント監視制御システムにおけるサー
バ及びクライアントの動作を示す図

【符号の説明】

２…プロセスコントローラ ３…サーバ ４…ルータ ６…クライアント ７…操作画面テーブル ８…プラント構成定義テーブル ９…ユーザ定義テーブル １０…ネットワーク管理部 １１…操作画面送信部 １２…操作画面情報 １３…機器操作部 １４…操作画面送信部 １５…操作要求受信部 １６…操作結果送信部 １７…操作画面 １８…操作要求送信部 １９…操作結果受信部 ２０…操作条件テーブル ２１…シンボル ２２…設定アイコン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04Q 9/00 G05B 23/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラントを監視制御するサーバと、この
   サーバに対して通信ネットワークを介して接続され、前
   記サーバに対して前記プラントに対する操作要求を送出
   する複数のクライアントとを備えた広域プラント監視制
   御システムにおいて、 前記サーバは、 プラント構成の定義を記憶するプラント構成定義テーブ
   ルと操作画面の定義を記憶する操作画面テーブルとか
   ら、前記各クライアントに表示するためのＷＷＷの規則
   に従った操作画面を作成する操作画面作成手段と、 前記各クライアントからの前記操作画面の送信要求を受
   信し、前記操作画面作成手段で作成された操作画面を該
   当クライアントへ送信する操作画面送信手段と、前記作成した操作画面を用いて入力される操作要求の許
   容範囲を記憶する操作条件テーブルと、 この操作条件テーブルを前記操作画面とともに前記クラ
   イアントへ送信する操作条件テーブル送信手段と、 前記各クライアントからの操作要求を受信し、この受信
   した操作要求に基づいて前記プラントへ操作指令を送出
   するプラント操作手段とを有し、 前記各クライアントは、 ＷＷＷのブラウザと、 このブラウザを用いて、前記サーバへ操作画面の送信要
   求を送出して前記サーバから操作画面を取寄せて表示画
   面上に表示出力する操作画面表示手段と、 前記サーバから受信した操作条件テーブルに記憶された
   許容範囲を前記操作画面に表示出力するとともに、許容
   範囲外の操作要求入力を禁止する許容範囲外入力禁止手
   段と、 前記操作画面が表示された状態で操作入力された操作要
   求を前記サーバへ送信する操作要求送信手段とを有する
   ことを特徴とする広域プラント監視制御システム。
2. 【請求項２】 前記サーバに一つのクライアントから操
   作要求が入力されると、この操作要求有り情報を前記各
   クライアントの操作条件テーブルに操作禁止の条件とし
   て設定し、該当操作要求に対する操作が終了すると、前
   記操作禁止の条件を解除することを特徴とする請求項１
   記載の広域プラント監視制御システム。