JP3896752B2 - 監視制御システム作成支援装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、監視制御システム作成支援装置に関するものであり、例えばプラント監視制御システムの構築において、設備プログラム、入出力点、設備情報などにより制御装置の動作を定義し、監視制御システムの作成を支援するものである。
【0002】
【従来の技術】
図10は、特開平11−238188号公報に示された、従来の設備の制御論理設定システムを示す構成図である。図10において、制御対象設備データベース10には、制御対象設備の入出力先に関する情報(機器名称、ポイント番号、入出力コントローラ番号、入出力スロット番号、入出力端子番号等)が格納されており、個々の入出力先に対してオブジェクト名、オブジェクト識別子、プロパティ・メソッド識別子がユーザにより指定された後、データベース変換処理20によりオブジェクト化され、オブジェクトデータベース30に格納される。オブジェクトデータベース30から各制御対象設備のコントローラにはデータベース転送処理40により必要な情報のみが転送される。また、制御論理50はプログラム変換処理60により上記各コントローラが解釈可能なプログラムに変換され、プログラム転送処理70により各コントローラに転送される。
【0003】
なお、制御論理50を記述する際には、プログラムからの入出力先を、オブジェクトデータベースに格納されているオブジェクト名で指定する。これにより、プログラムで入出力先を物理アドレスで指定する必要が無く、物理アドレスを調べる作業や設備改修時の変更作業を無くすことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の設備の制御論理設定システムは以上のように構成されており、設備への出力に制御プログラムからの出力を対応付けるには、設備の物理アドレスとオブジェクトの対応、および、制御プログラムの出力とオブジェクトの対応の両方を指定する必要があり、定義が二重に必要であった。また、設備が正しく動作しないなどの不具合が発生した時には、この両方について割り当ての間違いが無いか、チェックを行う必要があった。
【0005】
また、上記従来のシステムにおいて、各設備に対するオブジェクトには、設備に関する管理的情報(例えば、用途や定格)を含むことができず、これらの設備情報を管理する設備データベースが別に必要となった。また、データベースが別になると、制御プログラムと設備情報との連携性が悪いといった問題もあった。
【0006】
また、上記従来のシステムにおけるオブジェクトは、あるシステムの個々の制御対象の入出力先に対して割り当てられたものであり、オブジェクトを他のシステムに対して再利用することはできなかった。
【0007】
本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、制御プログラムからの出力を設備の出力に関連付ける時の定義を一回で行え、また、設備の動作不具合に対して、その原因の切り分けにかかる時間を短縮することが可能な監視制御システム作成支援装置を提供するものである。
【0008】
また、設備データベースと制御データベースが統合され、制御プログラムと設備情報との連携が容易に行える監視制御システム作成支援装置を提供するものである。
【0009】
さらに、オブジェクトを他のシステムに対して再利用することが可能な監視制御システム作成支援装置を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明の監視制御システム作成支援装置は、対象となる各設備に対して各々作成され、演算のための入力情報が入力される入力端子を有する設備プログラム、およびこの設備プログラムの出力先と上記設備の入力先とを関連付ける入出力点を用いて行う処理を一体化したものとし、かつ上記設備の情報を記録したものをオブジェクト化した第1の制御オブジェクト部品と、
上記第1のオブジェクト部品が必要とする情報を演算し、出力端子へ出力する制御プログラムをオブジェクト化した第2の制御オブジェクト部品と、
上記各制御オブジェクト部品に対して、類似する機能を有する第1または第2の制御オブジェクト部品毎にグループ化し、かつ各グループに属する各制御オブジェクト部品の入出力端子を抽象化することによって、各制御オブジェクト部品の入出力端子の特徴を表現する抽象入出力端子を有するものであって、そのグループに属する第1または第2の制御オブジェクト部品の特徴を表現した制御スケルトン部品とを格納する制御オブジェクト部品データベース、
対象となる監視制御システムの機能構成を、その機能の達成に必要な制御スケルトン部品を組み合わせて表現した制御スケルトン図を格納する制御スケルトン図データベース、
並びに、上記制御スケルトン図で表現された制御スケルトン部品に対して上記制御スケルトン部品に対応するグループに属する制御オブジェクト部品の中から適宜選択した上記第1または第2の制御オブジェクト部品を埋め込み、上記抽象入出端子を上記入出力端子にインスタンス化する埋め込み手段と、上記抽象入出力端子を上記入出力端子にインスタンス化するときに付与された入出力端子の情報が一致する入出力端子間を自動結線する結線手段とを有する制御オブジェクト部品インスタンス化部を備えたことにより、監視制御システムにおける制御装置の動作を定義し、上記監視制御システムを作成できるように構成したものである。
【0011】
この発明の監視制御システム作成支援装置のインスタンス化するときに付与された入出力端子の情報は、入出力端子の名称を所定の規則で自動生成した情報であり、
結線手段は、埋め込まれた第1の制御オブジェクト部品および第2のオブジェクト部品間の入出力端子の名称の前方一致検索によりマッチングする入出力端子間の自動結線を行うものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態1を図を用いて説明する。
図1は、この発明の実施の形態1による監視制御システム作成支援装置を示すブロック構成図である。図1において、1は制御オブジェクト部品編集部、2は制御オブジェクト部品データベース、3は制御スケルトン図編集部、4は制御スケルトン図データベース、5は制御オブジェクト部品インスタンス化部、6はシステム定義情報データベース、7はプログラム転送部である。
【0013】
後述する制御オブジェクト部品および制御スケルトン部品は、制御オブジェクト部品編集部1で作成され、制御オブジェクト部品データベース2に格納される。制御スケルトン図編集部3では、制御オブジェクト部品データベース2から制御スケルトン部品を取り出し、それらを結線することにより、制御スケルトン図を作成し、制御スケルトン図データベース4に格納する。制御オブジェクト部品インスタンス化部5では、制御オブジェクト部品データベース2から制御オブジェクト部品を、制御スケルトン図データベース4から制御スケルトン図を取り出し、上記制御オブジェクト部品中に存在する入出力点への入出力アドレスの割り付け、制御プログラムの制御装置への割り付け、および制御スケルトン図面中への埋め込みが行われ、それらの情報は、システム定義情報データベース6に格納される。このシステム制御情報データベース6中に格納された情報に基づき、各制御装置へ設定情報とプログラムが送信される。
【0014】
図2は本発明の実施の形態1における第1の制御オブジェクト部品の一例であり、対象となる各設備に対して各々作成される。第1の制御オブジェクト部品は、設備本体を制御するための制御プログラムである設備プログラム、この設備プログラムの出力先と設備の入力先とを関連付ける入出力点、および設備の情報をひとまとめにしたものであり、具体的には設備プログラムおよび入出力点を用いて行なう処理を一体化したものとし、かつ設備の情報(設備本体の情報(型番、製造年月日等)、管理履歴(故障履歴等)等)があればこれを管理情報とし、これらをひとまとめにするとともにコンピュータにより実行可能な状態とした(オブジェクト化する)ものである。
図2に示す制御オブジェクト部品は、ある目的を達成する設備(例えばポンプ)に関して、A型のものに対しては、端子名が「制御値1」であるワード(W)型の入力をとり、設備A型プログラム1により演算が施されて、ワード型の入出力点「出力1」を介して設備A型に出力されるような機能を持ち、設備の管理的情報として設備A型設備情報1を持つような部品である。また、B型のものに対しては、ワード(W)型の入力端子「制御値1」およびビット(B)型の入力端子「制御値2」の2つの入力をとり、設備B型プログラム1および設備B型プログラム2で演算を施した後、ワード型の入出力点「出力1」とビット型の入出力点「出力2」を介して設備B型に出力されるような機能を持ち、設備の管理的情報として設備B型設備情報1を持つような部品である。
【0015】
図3は、図2で示した制御オブジェクト部品が必要とする入力信号を決定するために作成した第2の制御オブジェクト部品の一例である。第2のオブジェクト部品は第1のオブジェクト部品が必要とする情報(入力情報)を演算する制御プログラムのみをコンピュータにより実行可能な状態とした(オブジェクト化した)ものである。制御A型の制御オブジェクト部品では、ワード型の入力「制御値」をとり、制御A型プログラム1で演算を施した後、ワード型の出力端子「制御値1.設備#1」および「制御値1.設備#2」に出力する。制御B型の制御オブジェクト部品では、ワード型の入力「制御値」をとり、制御B型プログラム1で演算を施した後、ワード型の出力端子「制御値1.設備#1」、「制御値1.設備#2」、および、ビット型の出力端子「制御値2.設備#1」、「制御値2.設備#2」に出力する。
【0016】
図2、図3で示した制御オブジェクト部品は、図1の制御オブジェクト部品編集部1で作成され、制御オブジェクト部品データベース2に格納される。
【0017】
また、上記第1、第2の制御オブジェクト部品は、同種の設備、または同種もしくは類似する機能を有するオブジェクト部品毎に機能等の観点でグループ化し、その一つのグループ毎に制御スケルトン部品として管理される。制御スケルトン部品は、対応する部品のグループに属する各部品の違いを吸収するため、各部品の入出力端子を抽象化することにより、そのグループに属する入出力端子の特徴を表現した抽象入出力端子を持つものであり、対応するグループに属する制御オブジェクト部品の特徴を示すものである。
図4は、図2で示した2つの制御オブジェクト部品「設備A型」「設備B型」をグループ化し、制御スケルトン部品「設備」として抽象化したものの一例である。制御スケルトン部品は、グループ化する制御オブジェクト部品の入出力端子を抽象化した抽象入出力端子を持つ。図4で示した制御スケルトン部品においては、図2の制御オブジェクト部品「設備A型」の入力端子「制御値1」と、制御オブジェクト部品「設備B型」の入力端子「制御値1」「制御値2」が、図4の制御スケルトン部品「設備」の抽象入力端子「設備REF」に抽象化されている。
【0018】
図5は、図3で示した2つの制御オブジェクト部品「制御A型」「制御B型」をグループ化し、制御スケルトン部品「制御」として抽象化したものの一例である。図4の場合と同様に、制御オブジェクト部品「制御A型」の入力端子「制御値」と、制御オブジェクト部品「制御B型」の入力端子「制御値」が、図5の制御スケルトン部品「制御」の抽象入力端子「制御値」に抽象化されている。また、制御オブジェクト部品「制御A型」の出力端子「制御値1.設備#1」と、制御オブジェクト部品「制御B型」の2つの出力端子「制御値1.設備#1」「制御値2.設備#1」が、図5の制御スケルトン部品「制御」の抽象出力端子「設備#1REF」に抽象化され、制御オブジェクト部品「制御A型」の出力端子「制御値1.設備#2」と、制御オブジェクト部品「制御B型」の2つの出力端子「制御値1.設備#2」「制御値2.設備#2」が、図5の制御スケルトン部品「制御」の抽象出力端子「設備#2REF」に抽象化されている。
【0019】
図4、図5で示した制御スケルトン部品は、図1の制御オブジェクト部品編集部1で作成され、制御オブジェクト部品データベース2に格納される。
【0020】
監視制御システムの機能構成は、その機能の達成に必要な制御スケルトン部品をインスタンス化して制御スケルトン部品インスタンスを作成し、制御スケルトン部品インスタンスの抽象入出力端子間を結線した制御スケルトン図を作成して表現する。
図6は、図4および図5で例示した制御スケルトン部品を用いて、制御システムの制御スケルトン図「2台設備制御」を作成した一例の一部を示したものである。制御スケルトン部品「設備」は、制御スケルトン部品インスタンス「設備#1」「設備#2」として2つ用いられ、制御スケルトン部品「制御」は、制御スケルトン部品インスタンス「設備制御」として1つ用いられている。制御スケルトン部品インスタンス「設備制御」の抽象出力端子「設備#1REF」は制御スケルトン部品インスタンス「設備#1」の抽象入力端子「設備REF」に接続され、制御スケルトン部品インスタンス「設備制御」の抽象出力端子「設備#2REF」は制御スケルトン部品インスタンス「設備#2」の抽象入力端子「設備REF」に接続されている。
【0021】
図6で例示した制御スケルトン図は、図1の制御スケルトン図編集部3で作成され、制御スケルトン図データベース4に格納される。
【0022】
個々の監視制御システムは、制御オブジェクト部品インスタンス化部5において、制御スケルトン図中の各制御スケルトン部品インスタンスに、対応する制御スケルトン部品のグループに属する制御オブジェクト部品から選択したものを埋め込むことにより実現する。
制御オブジェクト部品インスタンス化部5は、制御スケルトン部品の組み合わせにより構成された制御スケルトン図に対して、制御スケルトン部品に対応するグループに属する制御オブジェクト部品の中から制御オブジェクト部品を適宜選択して埋め込む手段、制御スケルトン部品の結線状態に基づいて、埋め込まれた制御オブジェクト部品間の入出力端子間を比較し、比較の結果に応じて制御スケルトン部品間の結線を行う結線手段、及び入出力点へ物理アドレスを割り付ける手段を有し、得られた結果は、システム定義情報データベース6に格納される。制御スケルトン図に制御オブジェクト部品を埋め込む際の処理について、以下に説明する。
【0023】
制御スケルトン図に制御オブジェクト部品を埋め込むには、まず、制御スケルトン図データベース4から制御スケルトン図を取り出し、インスタンス化する。インスタンス化された制御スケルトン図を制御スケルトン図インスタンスと呼ぶ。
【0024】
図7は、図6の制御スケルトン図をインスタンス化した制御スケルトン図インスタンス「2台設備制御.1号給水設備」の例である。この制御スケルトン図インスタンスでは、制御スケルトン部品インスタンス「設備制御」に対しては、図3に示す制御オブジェクト部品「制御B型」を、制御スケルトン部品インスタンス「設備#1」および制御スケルトン部品インスタンス「設備#2」に対しては、図2に示す制御オブジェクト部品「設備B型」が選択され埋め込まれている。制御オブジェクト部品を制御スケルトン部品の中から適宜選択し制御スケルトン図に埋め込むことにより、制御オブジェクト部品中に含まれる入出力端子、入出力点、設備情報がインスタンス化される。制御スケルトン図の「設備#1」に埋め込まれた制御オブジェクト部品「設備B型」は、2つの入力端子「制御値1.設備#1」「制御値2.設備#1」、出力点「出力1.設備#1」「出力2.設備#1」、設備情報「設備B型設備情報.設備#1」がインスタンス化され、インスタンス名として「設備B型2.設備#1」を持っている。インスタンス化された入出力端子、入出力点、設備情報の名称は、制御オブジェクト部品の作成時に付けられた名称に「.」と制御スケルトン図を作成する時に付けられた制御スケルトン部品インスタンスの名称を付加することで自動生成できる。図7の制御スケルトン部品インスタンス「設備#2」に埋め込まれた制御オブジェクト部品「設備B型」、制御スケルトン部品インスタンス「設備制御」に埋め込まれた制御オブジェクト部品「制御B型」も同様にしてインスタンス化される。
【0025】
図8は、図7で埋め込んだ制御オブジェクト部品のインスタンス化された入出力端子間を結線し、監視制御システムの構成を決定した例の一部である。制御スケルトン部品間の結線処理について、以下に説明する。
インスタンス化された入出力端子は、制御スケルトン図における制御スケルトン部品間の抽象入出力端子の結線情報と埋め込まれた制御オブジェクト部品間の入出力端子に付された情報を調べ結線される。例えば、制御スケルトン部品インスタンス「設備制御」の抽象出力端子「設備#1REF」には、2つの出力端子「制御値1.設備#1.設備制御」「制御値2.設備#1.設備制御」がインスタンス化されている。この抽象出力端子と結線されている制御スケルトン部品インスタンス「設備#1」の抽象入力端子「設備REF」には、2つの入力端子「制御値1.設備#1」「制御値2.設備#1」がインスタンス化されている。抽象出力端子と抽象入力端子にインスタンス化されている端子の名称を前方一致検索によりマッチングさせることにより、出力端子「制御値1.設備#1.設備制御」と入力端子「制御値1.設備#1」、出力端子「制御値2.設備#1.設備制御」と入力端子「制御値2.設備#1」が自動結線される。前方一致検索により対応する端子のペアが見付からない場合には、人手により結線する。
【0026】
図9は、図7における制御オブジェクト部品の埋め込みによりインスタンス化された入出力点に対して、実際の物理アドレスを割り付けた入出力アドレス表の一例である。制御スケルトン図インスタンス「2台設備制御.1号給水設備」の制御オブジェクト部品「設備B型」のインスタンス「設備B型.設備#1」の出力点インスタンス「出力1.設備#1」に対しては、アドレス「AOW0001」が割り付けられている。アドレスの割り付けは、順に自動で行うか、人手で入力する。
【0027】
図7、図8、図9で示した制御オブジェクト部品の埋め込み、インスタンス化された入出力端子間の結線、インスタンス化された入出力点への物理アドレスの割り付けは、前述したように、図1の制御オブジェクト部品インスタンス化部5で実施され、システム定義情報データベース6に格納される。
【0028】
設備に対応する管理的情報が必要な場合には、システム定義情報データベース6中に格納されている制御オブジェクト部品のインスタンスに含まれる設備情報を取得する。
【0029】
以上のように、本実施の形態によれば、設備プログラム、入出力点、設備に関する管理的情報が第1の制御オブジェクト部品内としてひとまとめにされているので、設備プログラムからの出力を設備への出力に対応付けるには、制御オブジェクト部品をインスタンス化する時に入出力点に入出力アドレスを割り付けるだけでよい。また、設備が正しく動作しないなどの不具合発生時には、その設備に対応する制御オブジェクト部品のインスタンスに正しく入出力アドレスが割り当てられているかを調べるだけで良く、不具合の原因の切り分けにかかる時間を短縮することができる。
また、設備に関する管理情報が、設備プログラムや入出力点とひとまとめにされて管理されており、設備データベースを別に設ける必要がない。また、設備プログラムと設備情報の連携性が向上する。
また、設備や制御プログラムは、オブジェクトとして部品化されており、部品をインスタンス化する時点で入出力点や入出力端子を実体化する機構を備えているので、同種の機能や設備を持つ監視制御システムに対して部品の流用が可能である。
【0030】
なお、本実施の形態では入出力点は、設備プログラムの出力先と設備への入力先とを関連付けるものについて述べたが、設備の出力先と設備プログラムへの入力先とを関連付けたものを入出力点としても同様である。
【0031】
【発明の効果】
この発明の監視制御システム作成支援装置によれば、対象となる各設備に対して各々作成され、演算のための入力情報が入力される入力端子を有する設備プログラム、およびこの設備プログラムの出力先と上記設備の入力先とを関連付ける入出力点を用いて行う処理を一体化したものとし、かつ上記設備の情報を記録したものをオブジェクト化した第1の制御オブジェクト部品と、
上記第1のオブジェクト部品が必要とする情報を演算し、出力端子へ出力する制御プログラムをオブジェクト化した第2の制御オブジェクト部品と、
上記各制御オブジェクト部品に対して、類似する機能を有する第1または第2の制御オブジェクト部品毎にグループ化し、かつ各グループに属する各制御オブジェクト部品の入出力端子を抽象化することによって、各制御オブジェクト部品の入出力端子の特徴を表現する抽象入出力端子を有するものであって、そのグループに属する第1または第2の制御オブジェクト部品の特徴を表現した制御スケルトン部品とを格納する制御オブジェクト部品データベース、
対象となる監視制御システムの機能構成を、その機能の達成に必要な制御スケルトン部品を組み合わせて表現した制御スケルトン図を格納する制御スケルトン図データベース、並びに、上記制御スケルトン図で表現された制御スケルトン部品に対して上記制御スケルトン部品に対応するグループに属する制御オブジェクト部品の中から適宜選択した上記第1または第2の制御オブジェクト部品を埋め込み、上記抽象入出端子を上記入出力端子にインスタンス化する埋め込み手段と、上記抽象入出力端子を上記入出力端子にインスタンス化するときに付与された入出力端子の情報が一致する入出力端子間を自動結線する結線手段とを有する制御オブジェクト部品インスタンス化部を備えたことにより、監視制御システムにおける制御装置の動作を定義し、上記監視制御システムを作成できるように構成したので、
設備プログラムと設備本体とを効率よく対応付けることができ、障害時には、設備プログラムと入出力情報との関連を追跡する必要がない。また、設備プログラムと設備情報との連携が容易に行える効果がある。
また、定義された制御オブジェクト部品を他のシステムに対して再利用することが可能となる。
【0032】
この発明の監視制御システム作成支援装置のインスタンス化するときに付与された入出力端子の情報は、入出力端子の名称を所定の規則で自動生成した情報であり、
結線手段は、埋め込まれた第1の制御オブジェクト部品および第2のオブジェクト部品間の入出力端子の名称の前方一致検索によりマッチングする入出力端子間の自動結線を行うので、監視制御システムにおける制御装置の動作を容易に定義することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1による監視制御システム作成支援装置を示すブロック構成図である。
【図2】 本発明の実施の形態1に係わる制御オブジェクト部品データベースに格納される制御オブジェクト部品の一例を示す図である。
【図3】 本発明の実施の形態1に係わる制御オブジェクト部品データベースに格納される制御オブジェクト部品の他の例を示す図である。
【図4】 図2の2つの制御オブジェクト部品をグループ化し、制御スケルトン部品とした一例を示す図である。
【図5】 図3の2つの制御オブジェクト部品をグループ化し、制御スケルトン部品とした一例を示す図である。
【図6】 図4、図5の制御スケルトン部品を用いて作成した制御スケルトン図の一例を示す図である。
【図7】 図6の制御スケルトン図に図2、図3の制御スケルトン部品を埋め込み、インスタンス化した一例を示す図である。
【図8】 図7のインスタンス化された入出力端子が結線された状態を示す図である。
【図9】 図7のインスタンス化された入出力点に物理アドレスを割り付けた入出力アドレス表を示す図である。
【図10】 従来の設備の制御論理設定システムの全体構成を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
1 制御オブジェクト部品編集部、2 制御オブジェクト部品データベース、3 制御スケルトン図編集部、4 制御スケルトン図データベース、5 制御オブジェクト部品インスタンス化部、6 システム定義情報データベース、7 プログラム転送部、10 制御対象設備データベース、20 データベース変換処理、30 オブジェクトデータベース、40 データベース転送処理、50 制御論理、60 プログラム変換処理、70 プログラム転送処理。
Claims (2)
- 対象となる各設備に対して各々作成され、演算のための入力情報が入力される入力端子を有する設備プログラム、およびこの設備プログラムの出力先と上記設備の入力先とを関連付ける入出力点を用いて行う処理を一体化したものとし、かつ上記設備の情報を記録したものをオブジェクト化した第1の制御オブジェクト部品と、
上記第1の制御オブジェクト部品が必要とする情報を演算し、出力端子へ出力する制御プログラムをオブジェクト化した第2の制御オブジェクト部品と、
上記各制御オブジェクト部品に対して、類似する機能を有する第1または第2の制御オブジェクト部品毎にグループ化し、かつ各グループに属する各制御オブジェクト部品の入出力端子を抽象化することによって、各制御オブジェクト部品の入出力端子の特徴を表現する抽象入出力端子を有するものであって、そのグループに属する第1または第2の制御オブジェクト部品の特徴を表現した制御スケルトン部品と、
を格納する制御オブジェクト部品データベース、
対象となる監視制御システムの機能構成を、その機能の達成に必要な制御スケルトン部品を組み合わせて表現した制御スケルトン図を格納する制御スケルトン図データベース、
並びに、上記制御スケルトン図で表現された制御スケルトン部品に対して上記制御スケルトン部品に対応するグループに属する各制御オブジェクト部品の中から適宜選択した上記第1または第2の制御オブジェクト部品を埋め込み、上記抽象入出端子を上記入出力端子にインスタンス化する埋め込み手段と、上記抽象入出力端子を上記入出力端子にインスタンス化するときに付与された入出力端子の情報が一致する入出力端子間を自動結線する結線手段とを有する制御オブジェクト部品インスタンス化部を備えたことにより、監視制御システムにおける制御装置の動作を定義し、上記監視制御システムを作成できるように構成したことを特徴とする監視制御システム作成支援装置。 - インスタンス化するときに付与された入出力端子の情報は、入出力端子の名称を所定の規則で自動生成した情報であり、
結線手段は、埋め込まれた第1の制御オブジェクト部品および第2のオブジェクト部品間の入出力端子の名称の前方一致検索によりマッチングする入出力端子間の自動結線を行うことを特徴とする請求項1記載の監視制御システム作成支援装置。
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