JP3470330B2 - 制御システム装置 - Google Patents

制御システム装置

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JP3470330B2
JP3470330B2 JP30186497A JP30186497A JP3470330B2 JP 3470330 B2 JP3470330 B2 JP 3470330B2 JP 30186497 A JP30186497 A JP 30186497A JP 30186497 A JP30186497 A JP 30186497A JP 3470330 B2 JP3470330 B2 JP 3470330B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼業や石油化学
工業等のプロセス産業用の制御システム装置に掛り、特
にフィールドバス側と分散制御装置(DCS)側の情報
インターフェイスを行う装置における設定値の読み込み
機能の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】プロセス・オートメーションの分野で
は、従来の4−20mA伝送方式に代わる、フィールド
バスと呼ばれるインテリジェント・フィールド機器と制
御システム機器間の、ディジタル双方向通信路がプロセ
ス制御やファクトリ制御の分野で将来の標準として開発
が行われている。フィールドバスでは高速ディジタル伝
送技術によってフィールド機器から複数の変数を同時に
読みだすことができ、フィールド機器が持つ機能ブロッ
クの動作状態を監視することが可能になってきた。
【0003】図3は従来の分散型制御システムの構成ブ
ロック図である。フィールドバス10には、アナログ入
力ブロックAI、アナログ出力ブロックAO等の機能ブ
ロックを有するフィールド機器12や、パソコンPC、
並びにゲートウェイ14が接続されている。ゲートウェ
イ14はフィールドバス10と中位バス20とを接続す
るもので、通信プロトコルの変換等を行うインターフェ
イス機能を有している。制御ユニット24は、中位バス
20を介してフィールド機器12に対してプロセス入力
値PV等のデータを読み込んだり、設定値SP等のデー
タの書込みを行う。上位バス30は、制御ユニット24
とオペレータステーション26とを接続するもので、プ
ラントの安全操業に必要な情報を高信頼で高速に送信す
るのに適した通信プロトコルを有している。
【0004】図4は、オペレータステーションがフィー
ルド機器にアクセスする状態の説明図である。フィール
ド機器12の機能ブロックが取り扱うデータには、プロ
セス入力値PVや出力指令値OUT等の機能ブロック間
の入出力データや、機能ブロックの内部パラメータがあ
る。この内部パラメータには、機能ブロックの動作に従
い内部的に更新される変数(dynamic)と、スケール情
報、リミット値等のユーザが定義し、日常的に変動しな
い設定値(static)とがある。オペレータステーション2
6では、計器を表示する画面を有しており、自動や手動
等の運転モードを表す変数やプロセス入力値PVは瞬時
値として常時更新され、運転上の上限や下限等の設定値
は画面展開時のみ読出を実行している。
【0005】フィールドバス10では、画面表示時の読
み込み負荷の軽減等を意識して、「毎回変化する」変数
のグループと、「変更がない限り一度読み込んでしまえ
ば、通常は二度と読出が不要な」設定値のグループに二
分されている。そして、オペレータステーション26の
画面表示プログラムでは、変数は定周期または高頻度で
読み込む一方、設定値はウィンドゥを開いたり、ページ
をめくった時等の画面更新時に実際のフィールド機器内
機能ブロックから読みだしている。設定値に対しても変
数と同様に毎回更新することも可能であるが、フィール
ドバス10における通信負荷の上昇や設定値も読むこと
による変数の更新周期の遅れを生じて、実用的でない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、フィールドバ
スでは、機能ブロックの内部パラメータに対する書込み
動作を一つの機器に限定していないので、ある操作監視
用機器以外に設定値を変更することも可能になってい
る。そこで、例えばフィールドバスに一時的に接続して
機器の調整を行う携帯用設定変更機器(ハンディターミ
ナル)から、操作監視用機器の画面更新時にしか読出を
行わないような内部パラメータに書込みが行われても、
制御室にあるオペレータステーションでは変更後の設定
値を表示できないという課題があった。本発明はこのよ
うな課題を解決したもので、第1の目的は操作監視用機
器による画面表示があってもフィールドバスにおける通
信負荷の上昇が防止できる制御システム装置を提供する
にある。第2の目的は操作監視用機器以外の機器から設
定値の変更が行われても即時に変更後の設定値が表示で
きる制御システム装置を提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、本発明の制御システム装置は、 (1)操作端や検出端等のフィールド機器の運転状態を
表示する画面を有するオペレータステーションと、この
フィールド機器に対してフィールドバスを介して接続さ
れると共に、このオペレータステーションに対して上位
バスを介して接続される制御ユニットとを有する制御シ
ステム装置において、前記フィールド機器からフィール
ドバスを介して定周期で読み込んだ変数を格納する変数
テーブルと、前記フィールド機器からフィールドバスを
介して非定周期で読み込んだ設定値を格納する設定値テ
ーブルとを前記制御ユニットに設け、前記オペレータス
テーションはこの変数テーブルと設定値テーブルに格納
された変数と設定値を取り込んで画面表示をすることを
特徴としている。
【0008】本発明によれば、フィールド機器と制御ユ
ニット間の通信は、フィールド機器の変数を定周期で読
み込んでいるので、フィールドバスの通信負荷はオペレ
ータステーションによる読み込み指令に応じて逐次アク
セスする場合に比較して軽減される。オペレータステー
ションと制御ユニット間の通信は、高速通信可能な上位
バスにより行われるので、円滑に行われる。
【0009】上記第2の目的を達成するために、本発明
の制御システム装置は、 (2)操作端や検出端等のフィールド機器の運転状態を
表示する画面を有するオペレータステーションと、この
フィールド機器に対してフィールドバスを介して接続さ
れると共に、このオペレータステーションに対して上位
バスを介して接続される制御ユニットとを有する制御シ
ステム装置において、前記フィールド機器からフィール
ドバスを介して定周期で読み込んだ変数を格納する変数
テーブルと、前記フィールド機器からフィールドバスを
介して非定周期で読み込んだ設定値を格納する設定値テ
ーブルとを前記制御ユニットに設け、前記フィールドバ
スに接続された設定変更機器により前記フィールド機器
の設定値が変更されたことを識別する手段と、この設定
変更識別手段が変更を識別したときは、前記制御ユニッ
トが当該フィールド機器の設定値を読み込んで前記設定
値テーブルの内容を更新することを特徴としている。
【0010】本発明によれば、設定変更識別手段によ
り、フィールドバスに接続された設定変更機器により前
記フィールド機器の設定値が変更されたことを識別した
場合には、制御ユニットが当該フィールド機器の設定値
を読み込んで設定値テーブルの内容を更新するので、オ
ペレータステーションのフィールド機器の運転状態を表
示する画面に設定値の変更が速やかに反映される。
【0011】(3)制御ユニットは、フィールドバスで
の通信プロトコルと上位バスでの通信プロトコルとの変
換を行う下位バスインターフェイス部246を有し、こ
の下位バスインターフェイス部は、変数テーブルの変数
については定周期で通信を行い、設定値テーブルの設定
値についてはオペレータステーションの画面表示の開始
や設定変更識別手段が変更を識別したとき通信を行う構
成としたので、下位バスインターフェイス部によりフィ
ールドバスでの通信プロトコルと上位バスでの通信プロ
トコルとの変換が専任で行われ、プロトコル変換の効率
が高まる。
【0012】(4)下位バスインターフェイス部が設定
値テーブルの設定値について通信を行うタイミングは、
直近の変数テーブルの変数についての定周期通信と同時
である構成にすると、変数と設定値の通信が同時に行わ
れるので、フィールドバスの通信効率が高まる。
【0013】(5)設定変更識別手段は、設定値テーブ
ルの設定値について変更権限を有するオペレータステー
ション以外の設定変更機器により前記フィールド機器の
設定値が変更されたとき、履歴を残す目的で書き込まれ
た機器が発信するメッセージを利用することで、自動化
することができる。
【0014】
【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す構成ブロック図で
ある。尚、図1において前記図3と同一作用をするもの
には同一符号を付して説明を省略する。ここでは、フィ
ールド機器12は、フィールドバス10に接続された設
定変更機器16によりフィールド機器12の設定値が変
更されたことを識別する設定変更識別部122を有して
いる。設定変更機器16は、例えば前述のハンディター
ミナルである。
【0015】制御ユニット24は、フィールド機器12
の変数を定周期で読み込む変数テーブル242と、フィ
ールド機器12の設定値を非定周期で読み込む設定値テ
ーブル244と、フィールドバス10での通信プロトコ
ルと上位バス30での通信プロトコルとの変換を行う下
位バスインターフェイス部246を有している。下位バ
スインターフェイス部246は、例えば図3のゲートウ
ェイ14と中位バス20、並びに各バス間での通信プロ
トコルの変換機能を有するものである。
【0016】このように構成された装置の動作を次に説
明する。図2は、図1の装置におけるデータの流れの説
明図である。下位バスインターフェイス部246は、フ
ィールドバス形式で変数を記憶するバッファ回路Buf
f1と、DCS形式で変数を記憶するバッファ回路Bu
ff2と、フィールドバス形式で設定値を記憶するバッ
ファ回路Buff3と、DCS形式で設定値を記憶する
バッファ回路Buff4を有している。変数テーブル2
42と設定値テーブル244は、制御ユニット24の機
能ブロックの一種であるフェースプレートブロックに格
納されている。オペレータステーション26の画面の個
数は一枚でもく、また複数枚でもよい。
【0017】次に変数の読み込み時の動作について説明
する。先ずで、下位バスインターフェイス部246は
定常処理として、フィールド機器12の内部パラメータ
のうち、変数を機能ブロックの動作周期と同期して読み
だしてバッファ回路Buff1に格納する。次にで、
下位バスインターフェイス部246はフィールド機器1
2で読みだしたフィールドバス形式のデータをDCS形
式に変換し、送信側のバッファ回路Buff2に格納す
る。続いてで、DCSに設けられた定周期通信機能に
よって、バッファ回路Buff2のDCS形式データが
制御ユニット24へ伝えられ、機能ブロックの一種であ
る変数テーブル242のプロセス入力値として格納され
る。そしてで、変数テーブル242のプロセス入力値
をオペレータステーション26が取り込んで、画面表示
を行ってオペレータが確認できるようにしている。
【0018】このとき、設定値については、当初フィー
ルド機器12から読み込んだ値が設定値テーブル244
に保存されており、従って、のような定周期でのフ
ィールドバス10上の読み取り通信は実行されていな
い。そして、、の変数テーブル242の送信と共
に、設定値テーブル244のデータが画面表示にあわせ
て送信される。
【0019】続いて設定値が設定変更機器16により変
更された場合の動作について説明する。先ずで、フィ
ールドバス10に接続された設定変更機器16によりフ
ィールド機器12の設定値が変更される。するとで、
フィールド機器12の設定変更識別部122により、書
き換えられた機能ブロックと書換え時刻と共に、アップ
デートイベントと呼ばれるメッセージがフィールドバス
10に流れる。
【0020】するとで、下位バスインターフェイス部
246はアップデートイベントを受信すると、書き換え
られた機能ブロックを有するフィールド機器12に対し
て、設定値を再度読みだしてバッファ回路Buff3に
格納する。そしてで、下位バスインターフェイス部2
46はフィールド機器12で読みだしたフィールドバス
形式の設定値をDCS形式に変換し、送信側のバッファ
回路Buff4に格納する。続いてで、DCSに設け
られた定周期通信機能によって、バッファ回路Buff
4のDCS形式データが制御ユニット24へ伝えられ、
機能ブロックの一種である設定値テーブル244の設定
値として格納される。そして(10)で、設定値テーブル2
44の設定値をオペレータステーション26が取り込ん
で、画面表示に設定値の変更を反映する
【0021】尚、上記実施例においては、変数テーブル
242と設定値テーブル244を制御ユニット24の機
能ブロックとして設ける場合を示したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、オペレータステーション2
6と上位バス30で接続された機器に、フィールドバス
10に接続されたフィールド機器12の内部パラメータ
の変数や設定値を定周期や非定周期で読みだして格納す
るものであればよい。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の制御シス
テム装置によれば、 (1)フィールド機器からフィールドバスを介して定周
期で読み込んだ変数を格納する変数テーブルと、フィー
ルド機器からフィールドバスを介して非定周期で読み込
んだ設定値を格納する設定値テーブルとを制御ユニット
に設け、オペレータステーションはこの変数テーブルと
設定値テーブルに格納された変数と設定値を取り込んで
画面表示をしている。ここで、フィールド機器と制御ユ
ニット間の通信は、フィールド機器の変数を定周期で読
み込んでいるので、フィールドバスの通信負荷はオペレ
ータステーションによる読み込み指令に応じて逐次アク
セスする場合に比較して軽減される。オペレータステー
ションと制御ユニット間の通信は、高速通信可能な上位
バスにより行われるので、円滑に行われる。
【0023】また、本発明の制御システム装置によれ
ば、 (2)フィールド機器からフィールドバスを介して定周
期で読み込んだ変数を格納する変数テーブルと、フィー
ルド機器からフィールドバスを介して非定周期で読み込
んだ設定値を格納する設定値テーブルとを制御ユニット
に設け、フィールドバスに接続された設定変更機器によ
りフィールド機器の設定値が変更されたことを識別する
手段と、この設定変更識別手段が変更を識別したとき
は、制御ユニットが当該フィールド機器の設定値を読み
込んで設定値テーブルの内容を更新する構成とし、設定
変更識別手段により、フィールドバスに接続された設定
変更機器により前記フィールド機器の設定値が変更され
たことを識別した場合には、制御ユニットが当該フィー
ルド機器の設定値を読み込んで設定値テーブルの内容を
更新するので、オペレータステーションのフィールド機
器の運転状態を表示する画面に設定値の変更が速やかに
反映される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。
【図2】図1の装置におけるデータの流れの説明図であ
る。
【図3】従来の分散型制御システムの構成ブロック図で
ある。
【図4】オペレータステーションがフィールド機器にア
クセスする状態の説明図である。
【符号の説明】
10 フィールドバス 12 フィールド機器 24 制御ユニット(FCU) 242 変数テーブル 244 設定値テーブル 246 下位バスインターフェイス部 26 オペレータステーション(OPS) 30 上位バス
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 19/05

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】操作端や検出端等のフィールド機器の運転
    状態を表示する画面を有するオペレータステーション
    と、このフィールド機器に対してフィールドバスを介し
    て接続されると共に、このオペレータステーションに対
    して上位バスを介して接続される制御ユニットとを有す
    る制御システム装置において、 前記フィールド機器からフィールドバスを介して定周期
    で読み込んだ変数を格納する変数テーブルと、前記フィ
    ールド機器からフィールドバスを介して非定周期で読み
    込んだ設定値を格納する設定値テーブルとを前記制御ユ
    ニットに設け、前記オペレータステーションはこの変数
    テーブルと設定値テーブルに格納された変数と設定値を
    取り込んで画面表示をすることを特徴とする制御システ
    ム装置。
  2. 【請求項2】操作端や検出端等のフィールド機器の運転
    状態を表示する画面を有するオペレータステーション
    と、このフィールド機器に対してフィールドバスを介し
    て接続されると共に、このオペレータステーションに対
    して上位バスを介して接続される制御ユニットとを有す
    る制御システム装置において、 前記フィールド機器からフィールドバスを介して定周期
    で読み込んだ変数を格納する変数テーブルと、前記フィ
    ールド機器からフィールドバスを介して非定周期で読み
    込んだ設定値を格納する設定値テーブルとを前記制御ユ
    ニットに設け、 前記フィールドバスに接続された設定変更機器により前
    記フィールド機器の設定値が変更されたことを識別する
    手段と、 この設定変更識別手段が変更を識別したときは、前記制
    御ユニットが当該フィールド機器の設定値を読み込んで
    前記設定値テーブルの内容を更新することを特徴とする
    制御システム装置。
  3. 【請求項3】前記制御ユニットは、フィールドバスでの
    通信プロトコルと上位バスでの通信プロトコルとの変換
    を行う下位バスインターフェイス部を有し、 この下位バスインターフェイス部は、変数テーブルの変
    数については定周期で通信を行い、設定値テーブルの設
    定値についてはオペレータステーションの画面表示の開
    始や設定変更識別手段が変更を識別したとき通信を行う
    ことを特徴とする請求項2記載の制御システム装置。
  4. 【請求項4】前記下位バスインターフェイス部が設定値
    テーブルの設定値について通信を行うタイミングは、直
    近の変数テーブルの変数についての定周期通信と同時で
    あることを特徴とする請求項3記載の制御システム装
    置。
  5. 【請求項5】前記設定変更識別手段は、設定値テーブル
    の設定値について変更権限を有するオペレータステーシ
    ョン以外の設定変更機器により前記フィールド機器の設
    定値が変更されたとき、履歴を残すことを特徴とする請
    求項2記載の制御システム装置。
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JP2003330509A (ja) * 1999-10-29 2003-11-21 Omron Corp センサシステム
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薗田 薫,フィールドにおける機器管理と診断機能の方向性,計装,日本,工業技術社,1997年 7月 1日,第40巻,第7号,p.30−33

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