JP4143366B2 - プラント制御システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、1台のプロセスコントローラにより同一ネットワークグループ内に存在する複数の電動機制御装置を運転するプラント制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
本発明の従来例として、特開平7−56501号公報、特開2002−6945号公報、特開2000−137517号公報に記載された技術が知られている。これらは、複数のユニットの監視や制御を1台のコントローラにより、共通メモリに書き込まれた制御データ、プロセスデータを利用して行うものである。
【0003】
一般に、1台のプロセスコントローラにより同一LANグループ内に存在する複数の電動機制御装置を運転するプラント制御システムでは、プロセスコントローラによってプラント全体の監視制御を行い、プラント内の全ての機器のステータス(すなわち正常/異常)についてプロセスコントローラが読み込み、それら正常/異常の論理積(AND)を求め、その結果をプラント操業としての正常/異常のステータス判断とする。
【0004】
図5は、このようなプラント制御システムの従来の機能構成を示したものである。従来のプラント制御システムでは、複数台(1)〜(n)の各電動機制御装置2につき1台ずつの伝送機器3を有し、それぞれがネットワーク5の備えるコモンメモリ4内のメモリエリアM1〜Mnのうちの自装置用のものに自由にアクセスできるようにし、他方、プロセスコントローラ1はこのコモンメモリ4のいずれのメモリエリアM1〜Mnに対しても自由にアクセスしてデータ書き込みあるいは読み出しができるようにしている。
【0005】
この従来のプラント制御システムでは、図6に示すように、プロセスコントローラ1は、各電動機制御装置2の状態を把握するために、電動機制御装置2それぞれが伝送機器3を介してコモンメモリ4の自装置用のメモリエリアM1〜Mnに書き込んだステータス信号を各メモリエリアから読み込むスキャン伝送を行う。この場合、各電動機制御装置2は、自装置内にあるプログラム周期に従って常に最新の情報をコモンメモリ4の自装置用のメモリエリアM1〜Mnに書き込み、またメモリエリアから読み出す。また、上位に当たるプロセスコントローラ1は、図7に示すように読み書きのアクセスをするコモンメモリ4内のメモリエリアM1〜Mnの総容量で決定されるスキャン周期で、各電動機制御装置2への運転/停止指令を制御装置毎の対応メモリエリアM1〜Mnに書き込み、あるいは図8に示すように制御装置毎の速度基準信号をコモンメモリ4の制御装置毎の対応メモリエリアM1〜Mnに書き込む。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この従来のプラント制御システムによるスキャン伝送方式では、各電動機制御装置2それぞれに運転指令・基準信号並びにステータスを読み書きするメモリエリアがコモンメモリ内に必要となるとともに、プロセスコントローラ1はすべての電動機制御装置情報を得るためには全メモリエリアを確認する必要がある。このことは、図5に示したように、“n台”という同じLANグループ内にある電動機制御装置2の台数情報により、スキャン伝送時間が左右されることを意味し、制御台数nが大きくなればそれだけ時間がかかるようになる問題点があった。また読み込みデータに関しては、図7に示したように、シーケンス条件に照らし合わせたn個の論理積(AND)や論理和(OR)といった条件をプログラミングする煩わしさを生じさせる問題点もあった。
【0007】
他方、同じプラント内にある複数台の電動機制御装置2それぞれにあっては、ライン速度と自装置2に与えられる個々の速度基準信号とが同じとは限らない。個々に与えられる速度基準信号(モータ回転数)は、
【数1】
ライン速度=モータ回転数×ギヤ比×ロール径(r)×2π
で決定されるため、個々の電動機に関連する機械諸元が異なれば、その速度基準信号も異なるためである。このため、図8に示したように、プロセスコントローラ1はそうした個々の速度基準信号についてライン速度をもとにして演算し、各電動機制御装置2へコモンメモリ4を介して伝送する必要があり、運転/停止信号やステータス情報と同様に各速度基準信号を書き込むメモリエリアM1〜Mnが(1)〜(n)の複数台の電動機制御装置2に必要とされる。
【0008】
以上から、従来のプラント制御システムでは、1台のプロセスコントローラに対し同一LAN経路上に複数の電動機制御装置あるいは伝送機器が配されている場合、その台数に比してスキャン時間が長くなり、また読み書きするためのコモンメモリ内のメモリエリアが増加し、また台数に応じてシーケンス条件をプログラミングする必要もあって、プラント制御システム構築の可能性を狭める要因となる問題点があった。言い換えれば、監視対象する機器が増加するほど、プロセスコントローラがコモンメモリに対してアクセスして読み書きするスキャン時間が増え、プラントの応答性能が遅くなる問題点があった。
【0009】
本発明はこのような従来の問題点を解決するためになされたものであって、ソフトウエアの変更あるいは設定値変更などによって限られた容量のコモンメモリに対し電動機制御装置に配される情報を共通化し、コモンメモリの効率的な運用とアクセス時間(スキャン時間)の短縮が図れるプラント制御システムを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、プロセスコントローラと、該プロセスコントローラにより制御され、複数台の電動機それぞれを回転制御する複数台の電動機制御装置と、前記プロセスコントローラと複数台の電動機制御装置との間の信号送受に介在するネットワークとで構成されるプラント制御システムにおいて、前記複数台の電動機制御装置とプロセスコントローラとのいずれからも前記ネットワークを通じてアクセスできるコモンメモリを有し、前記複数台の電動機制御装置それぞれは、自装置に備えられた伝送機器を介して前記コモンメモリ内のいずれの機器からもアクセス可能としたラインあるいは伝送グループで括られる共通のコモンエリアに対して故障時のみ当該故障を意味するデータを書き込み、前記プロセスコントローラは、前記コモンメモリ内のコモンエリアに書き込まれた情報を取得することで前記複数台の電動機制御装置の前記ラインあるいは伝送グループとしてのステータスを認識することを特徴とするものである。
【0011】
請求項1の発明のプラント制御システムでは、プロセスコントローラがコモンメモリへの書き込みを、全電動機駆動装置に対して同一の専用のメモリエリアに対して行うことで、コモンメモリの省スペース化を図り、効率的運用とプロセスコントローラからのスキャン時間短縮とを可能にする。
【0012】
請求項2の発明は、プロセスコントローラと、該プロセスコントローラにより制御され、複数台の電動機それぞれを回転制御する複数台の電動機制御装置と、前記プロセスコントローラと複数台の電動機制御装置との間の信号送受に介在するネットワークとで構成されるプラント制御システムにおいて、前記複数台の電動機制御装置とプロセスコントローラとのいずれからも前記ネットワークを通じてアクセスできるコモンメモリを有し、前記プロセスコントローラは、前記コモンメモリ内のいずれの機器からもアクセス可能とした共通のコモンエリアに同じライン区分に含まれる複数台の電動機すべてに対する単一の運転/停止指令を書き込み、前記複数台の電動機制御装置それぞれは、自装置に備えられた伝送機器を介して前記コモンメモリ内のコモンエリアから前記運転/停止指令を読み込んで電動機を制御することを特徴とするものである。
【0013】
請求項2の発明のプラント制御システムでは、ネットワークを介してアクセスできるコモンメモリからの運転/停止指令の読み込みを全電動機駆動装置に対して当該コモンメモリ内の同一のコモンエリアに対して実施させることで、コモンメモリの省スペース化を図り、効率的運用とプロセスコントローラからのスキャン時間短縮とを可能にする。
【0014】
請求項3の発明は、プロセスコントローラと、該プロセスコントローラにより制御され、複数台の電動機それぞれを回転制御する複数台の電動機制御装置と、前記プロセスコントローラと複数台の電動機制御装置との間の信号送受に介在するネットワークとで構成されるプラント制御システムにおいて、前記複数台の電動機制御装置とプロセスコントローラとのいずれからも前記ネットワークを通じてアクセスできるコモンメモリを有し、前記プロセスコントローラは、単一のライン速度基準信号を前記コモンメモリ内のいずれの機器からもアクセス可能としたコモンエリアに書き込み、前記複数台の電動機制御装置それぞれは、自装置に備えられた伝送機器を介して前記コモンメモリ内のコモンエリアから前記ライン速度基準信号を読み込み、各伝送機器あるいは電動機制御装置自身が自装置に係わる機械諸元より必要とされる電動機速度を導出し、電動機を速度制御することを特徴とするものである。
【0015】
請求項3の発明のプラント制御システムでは、単一の速度基準信号をネットワークを介してアクセスできるコモンメモリ内のコモンエリアに書き込み、複数台の電動機制御装置それぞれが当該コモンエリアから読み出した単一の速度基準信号に基づき、自装置に係わる機械諸元より必要とされる電動機速度を導出し、電動機を速度制御することで、コモンメモリの省スペース化を図り、効率的運用とプロセスコントローラからのスキャン時間短縮とを可能にする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図1は、本発明の第1の実施の形態のプラント制御システムの機能構成を示している。第1の実施の形態のプラント制御システムは、複数台(1)〜(n)の各電動機制御装置2につき1台ずつ伝送機器3を有し、それぞれがネットワーク5の備えるコモンメモリ4内の独自のメモリエリアM1〜Mnそれぞれにアクセスでき、また、共通の代表メモリエリアM0にもアクセスでき、他方、プロセスコントローラ1はこのコモンメモリ4内のいずれのメモリエリアM1〜Mnにも、また代表メモリエリアM0にも自由にアクセスしてデータ書き込みあるいは読み出しができるようにしている。
【0017】
各電動機制御装置2は、ステータス情報については、各自の固有のメモリエリアM1〜Mnではなく、代表エリアM0に対して書き込む設定である。この特徴を実現するため、(1)〜(n)の電動機制御装置2それぞれの伝送機器3は、自機の属する電動機制御装置2のステータスを正常時は“1”、故障時は“0”として、故障時のみ代表エリアM0に“0”を書き込む機能を有している。
【0018】
一方、プロセスコントローラ1は、コモンメモリ4内で代表メモリエリアM0に書き込まれた“0”を読み込むと、電動機制御装置2の故障を検知する。
【0019】
このように、第1の実施の形態のプラント制御システムは、複数台の電動機制御装置2それぞれの状態を示すステータス情報をコモンメモリ4内の各電動機制御装置毎のメモリエリアM1〜Mnではなく、ラインあるいは伝送グループで括られるような代表メモリエリアM0に対してステータス情報を、正常は“1”、故障は“0”とし、故障時のみ該メモリM0に担当伝送機器3が書き込み、プロセスコントローラ1がそのメモリエリアM0の“0”を読み込むことによって故障を検知する仕組みである。これにより、第1の実施の形態のプラント制御システムでは、限られたコモンメモリ4に対し、これまでの接続台数分の書き込みメモリエリアを準備するのではなく、代表メモリエリア、言い換えるならば共通書き込みスペースを設けることにより必要メモリを省スペース化し、プロセスコントローラ1からの書き込み時間を大幅に短縮させることができる。一方で、プロセスコントローラ1は全ステータス情報を読み込み論理積(AND)を演算することで故障を検出するというようなシーケンス条件をプログラミングする必要がなくなり、メンテナンスがシンプルになる。
【0020】
次に、本発明の第2の実施の形態のプラント制御システムについて、図2を用いて説明する。図2に示す第2の実施の形態のプラント制御システムは、プロセスコントローラ1から(1)〜(n)の電動機制御装置2それぞれに対して送信する運転/停止指令の仕方に特徴を有する。この第2の実施の形態のプラント制御システムは、プロセスラインにおいて、複数台の電動機制御装置2に運転/停止指令を同時に行うような用途に対して有効である。
【0021】
第2の実施の形態のプラント制御システムでは、プロセスコントローラ1が様々なシーケンスから運転信号あるいは停止信号を生成した場合、ネットワーク5の備えるコモンメモリ4内の代表メモリエリアM0に対して運転指令あるいは停止指令を書き込む。これに対して、各電動機制御装置2は代表メモリエリアM0に書き込まれた運転/停止指令を伝送機器3を介して読み込み、自装置に属する電動機の運転/停止制御を行う。
【0022】
この第2の実施の形態のプラント制御システムでは、第1の実施の形態のシステムとは対照的に、プロセスコントローラ1から電動機制御装置2に対し運転/停止指令を送信する機能に特徴があり、プロセスラインにおいて同じライン区分に含まれるような複数の電動機制御装置2を一斉に運転/停止させるような用途に対して有効な機能である。運転/停止指令をコモンメモリ4内の任意の箇所に設定した代表メモリエリアM0にプロセスコントローラ1が書き込み、それを各電動機制御装置2が読み込むことで運転/停止動作に移行する。これにより、従来であれば、接続される電動機制御装置2の台数が多くなると、それに比して増加する書き込みスキャン時間のため一斉運転を実施しようとしても遅れが生じがちであったが、本実施の形態のシステムによれば、プロセスコントローラ1からの書き込みスキャン時間による遅れを取り除くことができ、また第1の実施の形態のシステムと同様に、書き込み対象である書き込みメモリエリアを省スペース化することができる。
【0023】
次に、本発明の第3の実施の形態のプラント制御システムについて、図3を用いて説明する。図3に示す第3の実施の形態のプラント制御システムは、プロセスコントローラ1がライン速度基準を生成してネットワーク5の備えるコモンメモリ4内の代表メモリエリアM0に書き込むことにより、複数台の電動機制御装置2のそれぞれが各自の伝送機器3を介してこの代表メモリエリアM0にアクセスして速度基準を読み込み、各装置毎に自装置内で電動機速度基準を算出し、それに基づいて電動機の回転速度を制御することを特徴とする。
【0024】
すなわち、プロセスコントローラ1による複数台の電動機制御装置2それぞれへの配信情報である速度指令に代表される基準量を、従来のように各伝送機器(電動機制御装置)に割り当てられたメモリM1〜Mnそれぞれに個別に書き込むのではなく、予め決められた共通の代表メモリエリアM0に対しライン速度基準を書き込むことで、各電動機制御装置2は、それぞれが設定値として保持する自装置に係る機械諸元、ギア比並びにロール径から自装置が必要とする実速度基準を計算し、制御対象となる電動機を駆動するのである。
【0025】
この第3の実施の形態のプラント制御システムによれば、プロセスコントローラ1側が単一のライン速度基準をコモンメモリ4内の代表メモリエリアM0に書き込むことによりスキャン時間が接続台数に左右されない構成となり、プロセスコントローラ1から全電動機に対する一斉駆動/停止制御が可能となる。またプロセスコントローラ1からの書き込み時間も一度で完了するため、スキャン時間が短縮される。
【0026】
この第3の実施の形態のプラント制御システムでは、プロセスコントローラ1による複数の電動機制御装置2それぞれへの配信情報である速度指令に代表される基準量を、従来のように各伝送機器3用に割り当てられたメモリエリアM1〜Mnそれぞれに個別のデータとして書き込むのではなく、1箇所の予め決められた共通の代表メモリエリアM0に対しライン速度から決定される単一の速度基準量を書き込むことで、各電動機制御装置2はそれぞれ設定値として保持する機械諸元(ギア比並びにロール径)から制御対象電動機が必要とする実速度を計算し、対象となる電動機を駆動するようにしたので、第1、第2の実施の形態のシステムと同様にスキャン時間が接続台数に左右されない構成であり、プロセスコントローラ1からの一斉駆動/停止が可能となる。またプロセスコントローラ1からの書き込み時間も一度で完了するため、スキャン時間の短縮とメモリの省スペース化が可能である。
【0027】
次に、本発明の第4の実施の形態のプラント制御システムについて、図4を用いて説明する。上記の第1〜第3の実施の形態のプラント制御システムの機能を適切に組み合わせることで、スキャン伝送をより効率的に運用することが可能である。
【0028】
図4に示す第4の実施の形態のプラント制御システムでは、ライン速度によるグループ分け、あるいは保守・運転方案などを考慮し一斉運転させる同用途の電動機ばかりをグループ分けし、各グループの一斉制御用に、ライン入側グループ、ライン中グループ、ライン出側グループの各グループ毎にプロセスコントローラ1からコモンメモリ4内の各グループ毎に確保した代表メモリエリアM01,M02,M03にアクセスするようにしている。
【0029】
この第4の実施の形態によれば、用意された使用メモリ量を大幅に抑制し、アクセス(スキャン)時間を短縮できる。またプロセスコントローラ1自体の台数も削減することが可能となる。
【0030】
これに対する従来システムの組み合わせは図9に示すものであり、コモンメモリ4内に設置機器台数に比した各機器に対応するメモリエリアMA〜MC、Mイ〜Mハ、M1〜M3が必要とされていた。
【0031】
なお、上記の各実施の形態ではネットワーク4がコモンメモリ4を備えるものとしたが、コモンメモリをどの機器が備えるかは特に限定されず、関係する機器から共通にアクセスできるメモリであればいずれの機器に備えさせてもよい。また、データ伝送機能もいずれかの機器に内蔵するかは、特に限定されるものではない。
【0032】
【発明の効果】
以上のように、請求項1の発明によれば、プロセスコントローラがコモンメモリへの書き込みを、全電動機駆動装置に対して同一の専用のメモリエリアに対して行うことで、コモンメモリの省スペース化を図り、効率的運用とプロセスコントローラからのスキャン時間短縮とを可能にする。
【0033】
請求項2の発明によれば、コモンメモリからの運転/停止指令の読み込みを全電動機駆動装置に対して当該コモンメモリ内の同一のコモンエリアに対して実施させることで、コモンメモリの省スペース化を図り、効率的運用とプロセスコントローラからのスキャン時間短縮とを可能にする。
【0034】
請求項3の発明によれば、単一の速度基準信号をコモンメモリ内のコモンエリアに書き込み、複数台の電動機制御装置それぞれが当該コモンエリアから読み出した単一の速度基準信号に基づき、自装置に係わる機械諸元より必要とされる電動機速度を導出し、電動機を速度制御することで、コモンメモリの省スペース化を図り、効率的運用とプロセスコントローラからのスキャン時間短縮とを可能にする。
【0035】
特に、10〜20年と稼動するプラントにおいて、2〜3年ごとの操業方案見直しなどによる機器の追加に関連し、新たにコモンメモリに対して新機器専用のメモリを要していた従来方式に比べ、本発明によれば、ラインとしての代表メモリを新機器側がアクセスするようにすればよく、新たにコモンメモリのメモリエリアを要しない点で優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のブロック図。
【図2】本発明の第2の実施の形態のブロック図。
【図3】本発明の第3の実施の形態のブロック図。
【図4】本発明の第4の実施の形態のブロック図。
【図5】従来例のブロック図。
【図6】従来例によるコモンメモリ方式のスキャン伝送におけるステータス情報受け渡し動作の説明図。
【図7】従来例によるコモンメモリ方式のスキャン伝送における運転/停止指令の受け渡し動作の説明図。
【図8】従来例によるコモンメモリ方式のスキャン伝送における速度基準信号の受け渡し動作の説明図。
【図9】従来例によるコモンメモリ方式のスキャン伝送の説明図。
【符号の説明】
1 プロセスコントローラ
2 電動機制御装置
3 伝送機器
4 コモンメモリ
5 ネットワーク
M1〜Mn (各制御装置独自の)メモリエリア
M0 代表メモリエリア
Claims (3)
- プロセスコントローラと、該プロセスコントローラにより制御され、複数台の電動機それぞれを回転制御する複数台の電動機制御装置と、前記プロセスコントローラと複数台の電動機制御装置との間の信号送受に介在するネットワークとで構成されるプラント制御システムにおいて、
前記複数台の電動機制御装置とプロセスコントローラとのいずれからも前記ネットワークを通じてアクセスできるコモンメモリを有し、
前記複数台の電動機制御装置それぞれは、自装置に備えられた伝送機器を介して前記コモンメモリ内のいずれの機器からもアクセス可能としたラインあるいは伝送グループで括られる単一のコモンエリアに対して故障時のみ当該故障を意味するデータを書き込み、
前記プロセスコントローラは、前記コモンメモリ内のコモンエリアに書き込まれた情報を取得することで前記複数台の電動機制御装置の前記ラインあるいは伝送グループとしてのステータスを認識することを特徴とするプラント制御システム。 - プロセスコントローラと、該プロセスコントローラにより制御され、複数台の電動機それぞれを回転制御する複数台の電動機制御装置と、前記プロセスコントローラと複数台の電動機制御装置との間の信号送受に介在するネットワークとで構成されるプラント制御システムにおいて、
前記複数台の電動機制御装置とプロセスコントローラとのいずれからも前記ネットワークを通じてアクセスできるコモンメモリを有し、
前記プロセスコントローラは、前記コモンメモリ内のいずれの機器からもアクセス可能とした共通のコモンエリアに同じライン区分に含まれる複数台の電動機すべてに対する単一の運転/停止指令を書き込み、
前記複数台の電動機制御装置それぞれは、自装置に備えられた伝送機器を介して前記コモンメモリ内のコモンエリアから前記運転/停止指令を読み込んで電動機を制御することを特徴とするプラント制御システム。 - プロセスコントローラと、該プロセスコントローラにより制御され、複数台の電動機それぞれを回転制御する複数台の電動機制御装置と、前記プロセスコントローラと複数台の電動機制御装置との間の信号送受に介在するネットワークとで構成されるプラント制御システムにおいて、
前記複数台の電動機制御装置とプロセスコントローラとのいずれからも前記ネットワークを通じてアクセスできるコモンメモリを有し、
前記プロセスコントローラは、単一のライン速度基準信号を前記コモンメモリ内のいずれの機器からもアクセス可能としたコモンエリアに書き込み、
前記複数台の電動機制御装置それぞれは、自装置に備えられた伝送機器を介して前記コモンメモリ内のコモンエリアから前記ライン速度基準信号を読み込み、各伝送機器あるいは電動機制御装置自身が自装置に係わる機械諸元より必要とされる電動機速度を導出し、電動機を速度制御することを特徴とするプラント制御システム。
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