JP4224766B2

JP4224766B2 - プラント情報収集装置

Info

Publication number: JP4224766B2
Application number: JP2002311578A
Authority: JP
Inventors: 信一郎峰
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: JP2004145746A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロセス制御システムで得られる各種のプラント情報（プロセスデータ、イベント情報等）を収集し、クライアント側に管理情報として提供するためのプラント情報収集装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロセス産業界においては、グローバルな競争に勝ち抜くために市場ニーズに合わせたリアルタイム経営、つまり製造現場の情報をリアルタイムに全社基幹業務に反映することが課題となっている。
【０００３】
非特許文献１には、プロセス制御システムの操業により発生するプラント情報（プロセスデータ、イベント情報等）を、最適な形に加工・蓄積し、上位基幹業務へ提供するソリューションベースソフトウェア製品として、プラント情報管理システムの製品概要並びに機能概要が紹介されている。
【０００４】
非特許文献２には、プロセス制御システムのプラント情報を前記プラント情報管理システムに渡すインターフェース製品として、OPCインターフェースパッケージの製品概要が紹介されている。
【０００５】
図４は、前記非特許文献で紹介されている従来のプラント情報収集装置の具体的な構成例を示す機能ブロック図である。まずプロセス制御システムは、階層構造をとる分散型制御システムであり、制御バス１に対して上位のヒューマンインターフェースステーション（以下、ＨＩＳ）とプラントに分散配置されるフィールドコントロールステーション（以下、ＦＣＳ）が接続されている。
【０００６】
ＦＣＳ３は、Ｉ／Ｏバス４を介して複数のフィールド機器５の制御を担当し、制御結果で得られるプラント情報（プロセスデータやアラーム等のイベント情報）６を通信によりＨＩＳ２に渡し、ＨＩＳ２で操作・監視が行われる。
【０００７】
７は制御バス１に接続された参照先サーバであり、プラント情報を管理情報として利用する上位のユーザ（以下、クライアント）側にＦＣＳ３からのプラント情報６を提供する機能を有する。
【０００８】
参照先サーバ７は、クライアント側への情報提供の信頼性を確保するために、第１参照先サーバ７１及び第２参照先サーバ７２により冗長化されている。プラント情報６は、第１参照先サーバ７１及び第２参照先サーバ７２に共通に供給されており、情報の同時性及び等値性が確保されている。
【０００９】
８は仮想サーバであり、上位のクライアントに対して参照先サーバ７をインターフェースし、クライアント側より見た場合に、見かけ上単一の参照先サーバとして機能する。
【００１０】
仮想サーバ８は、切り替え手段８１と監視装置８２よりなる。切り替え手段８１は２極のトグルスイッチ機能であり、第１参照先サーバ７１からの情報ｄ１が入力されるプライマリ側接点Ｐ及び第２参照先サーバ７２からの情報ｄ２が入力されるセカンダリ側接点Ｓの信号の一方を選択し、選択情報ｄ０をクライアントデータベース９に通知する。通常状態では、切り替え手段８１はプライマリ側接点Ｐを選択している。
【００１１】
監視装置８２は、第１及び第２参照先サーバからのプラント情報の受信メソッドのエラー発生時に切り替え手段８１に対して切り替え指令信号ｍを発信する第１監視手段と、第１及び第２参照先サーバに対する定期的な接続確認処理で一方が無応答の場合に、切り替え手段８１に対して同じく切り替え指令信号ｍを発信する第２監視手段と、定期的なステータス監視処理で、一方の参照先サーバに異常が発生した場合に、切り替え手段８１に対して同じく切り替え指令信号ｍを発信する第３監視手段とを具備している。尚、信号ｃ１及びｃ２は第１及び第２参照先サーバからの応答を示す。
【００１２】
クライアントデータベース９において、９１はリアルタイムデータベースであり、仮想サーバ８を介して受信される参照先サーバの情報を所定期間リアルタイムに保持し、必要に応じて演算加工した情報をイーサネット（登録商標）１０等の通信環境を介してクライアントアプリケーション１１、１２に供給する。
【００１３】
クライアントデータベース９において、９２はヒストリカルデータベースであり、リアルタイムデータベース９１からの情報を定期的に取り込み、長期のトレンド情報に加工して同じくイーサネット（登録商標）１０等の通信環境を介してクライアントアプリケーション１１、１２に供給する。
【００１４】
このような構成における仮想サーバ８の動作を説明する。前記のように仮想サーバ８は２つの参照先サーバのクライアントとなってデータ、イベント等のプラント情報を受信する。仮想サーバ８は第１参照先サーバ７１とのコネクションを確立しており、プラント情報は、プライマリ側の参照先サーバ７１からのみ受信し、セカンダリ側からは受信しない。
【００１５】
以下のタイミングでプライマリとセカンダリのステータス切り替えを実行する。この際に仮想サーバ８は、第１参照先サーバ７１から第２参照先サーバ７２にコネクション変更処理を実行する。
（１）イベント受信のメソッドでエラーが発生した場合。
（２）定期的な接続確認で参照先サーバのコンピュータが無応答である場合。
（３）定期的な参照先サーバのステータス監視で異常が発生した場合。
【００１６】
【非特許文献１】
横河電機ホームページ／製品紹介／ソリューションベースソフトウェア／プラント管理情報システムExaquantum
製品概要：
URL http://www.yokogawa.co.jp/EXASOFT/12_ Exaquantum/exaquantum_01.htm
機能概要：
URL http://www.yokogawa.co.jp/EXASOFT/12_ Exaquantum/exaquantum_02.htm
【非特許文献２】
横河電機ホームページ／製品紹介／ソリューションベースソフトウェア／OPCインターフェイスパッケージExaopc
製品概要：
URL http://www.yokogawa.co.jp/EXASOFT/11_ Exaopc/exaopc_01.
htm
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
仮想サーバによる参照先サーバの障害検知は、秒オーダーの定周期処理で実行される。このため、障害発生からステータス切り替えまでに最悪で1検知周期の遅れが発生する。仮想サーバはこの間に発生したプラント情報を受信することができないので、結局ステータス切り替え時にはクライアント側への情報抜けが発生する虞がある。
【００１８】
本発明の目的の第１は、仮想サーバでのステータス切り替え時に情報抜けが発生する虞のない、冗長化機能の信頼性を向上させたプラント情報収集装置の実現にある。
【００１９】
本発明の目的の第２は、第２参照先サーバより別ドメインのプラント情報を受信し、２つのドメイン間でのプラント情報のマージを可能とする、プラント情報収集装置の実現にある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明の構成は次の通りである。
（１）分散型制御システムにおけるフィールドコントロールステーションに収集されるプラント情報よりイベントを取得して共通に入力する第１参照先サーバ及び第２参照先サーバと、これら参照先サーバを介して与えられる前記イベントの一方を上位のクライアントに通知する仮想サーバと、を備えるプラント情報収集装置において、
前記仮想サーバは、
前記第１参照先サーバ及び第２参照先サーバを介して与えられる前記イベントの一方を選択する切り替え手段と、
この切り替え手段により選択される一方のイベントを最新情報として保持すると共に、保持された前記イベントを前記上位のクライアントに通知するバッファ手段と、
他方のイベントを入力し、前記バッファ手段の保持情報と比較し、一致であれば前記他方のイベントを破棄し、不一致であれば前記他方のイベントを前記バッファ手段に最新情報として保持すると共に、前記切り替え手段に対して前記第１参照先サーバ及び第２参照先サーバの選択を切り替える切り替え指令信号を発信する比較手段と、
前記第１参照先サーバ及び第２参照先サーバの、イベント受信メソッドのエラー、定期的な接続確認処理での無応答、定期的なステータス監視処理での異常を監視し、一方が少なくとも何れかに該当する場合に他方を選択する切り替え指令信号を、前記切り替え手段に与える監視装置と、
を具備するプラント情報収集装置。
【００２４】
（２）前記バッファ手段が、ロータリーバッファであることを特徴とする（１）に記載のプラント情報収集装置。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下本発明実施態様を、図面を用いて説明する。図１は本発明を適用したプラント情報収集装置の一例を示す機能ブロック図であり、図４の従来装置で説明した要素と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。以下、本発明の特徴部を説明する。
【００３０】
２０は、本発明の主要部を形成する仮想サーバである。２０１は切り替え手段であり、従来装置の切り替え手段８１と機能は同一であるが、プライマリ側接点Ｐ及びセカンダリ側接点Ｓには常に第１参照先サーバ７１の信号ｄ１及び第２参照先サーバ７２の信号ｄ２が供給されている。従って、ステータス切り替えに際して従来装置のようなコネクション変更処理は行われない。
【００３１】
２０２はバッファ手段であり、切り替え手段２０１よりの一方（プライマリ側）のプラント情報を無条件で最新情報として保持すると共に、その保持情報ｄ０を上位のクライアント側に通知する。
【００３２】
２０３は比較手段であり、切り替え手段２０１より他方のプラント情報（セカンダリ側）を入力し、既に保持されているバッファ手段２０２の最新保持情報と比較し、不一致であれば他方のプラント情報をバッファ手段２０２に最新情報として保持すると共に、切り替え指令信号ｆを発信する。
【００３３】
２０４は切り替え操作手段であり、比較手段２０３よりの切り替え指令信号ｆ及び監視装置２０５からの切り替え指令信号ｈを受けて切り替え手段２０１のステータスをプライマリ側Ｐからセカンダリ側Ｓ切り替えるための操作信号ｇを発信する。切り替え後はプライマリ側とセカンダリ側が入れ替わる。
【００３４】
監視装置２０５の機能は従来装置における監視装置８２と同様であり、第１及び第２参照先サーバからのプラント情報の受信メソッドのエラー発生時に切り替え指令信号ｈを発信する第１監視手段と、第１及び第２参照先サーバに対する定期的な接続確認処理で一方が無応答の場合に切り替え指令信号ｈを発信する第２監視手段と、定期的なステータス監視処理で、一方の参照先サーバに異常が発生した場合に、切り替え指令信号ｈを発信する第３監視手段とを具備している。
【００３５】
以下、動作につき説明する。仮想サーバ２０は、前記のようにプラント情報をプライマリ側の参照先サーバ７１からのみならず、セカンダリ側の参照先サーバ７２からも受信するようにコネクションが確立されている。
【００３６】
この場合、当然ながらプラント情報の重複が発生することになる。バッファ手段２０２により重複を取り除く操作を説明する。図２は、バッファ手段として短期ロータリーバッファを適用した場合のイメージ図である。
【００３７】
短期ロータリーバッファは、所定個数（例えば１，２，・・・１００）のプラント情報保持領域を持ち、１番より順次最新のプラント情報が書き込まれる。この場合の書き込み条件は、前回の最新保持情報が今回の受信情報と異なる場合のみ書き込みが実行され、その情報が最新情報となる。受信情報が前回と同一の場合は、その受信情報は破棄される。書き込み個数がバッファの容量（100個）を超えたときは先頭（１番）から上書きされる。
【００３８】
図２の書き込み例で説明すると、まずプライマリ側の参照先サーバ７１から受信したイベントＡは無条件で１番目のバッファに格納する。このとき、比較することなしに、バッファに格納されたイベントＡは、直ちに最新情報としてクライアントに通知される。セカンダリ側の参照先サーバ７２から受信したイベントＢは、バッファ内のイベント（すでにクライアントに通知済みのイベントも含む）Ａと比較される。
【００３９】
イベントＢは、これまでに未受信であるので２番目のバッファに格納する。このとき切り替え手段２０１においてプライマリとセカンダリのステータス切り替えが実行され、イベントＢが最新情報として保持されると共に、クライアントデータベース９に最新情報ｄ０として通知される。
【００４０】
セカンダリ側の参照先サーバ７２から受信したイベントが既に保持されているイベントＡと同一であればこの受信イベントＡは破棄され、切り替え操作は実行されない。
【００４１】
本発明を適用した場合、仮想サーバ２０の冗長化受信処理は以下のようになる。
仮想サーバ２０は、２つの参照先サーバ７１及び７２のクライアントとなってプラント情報を受信する。プラント情報は常に両方の参照先サーバから受信したうえ、前記の手法で重複を取り除く。
【００４２】
以下のタイミングでプライマリとセカンダリのステータス切り替えをおこなう。
（１）プライマリ側の参照先サーバから、これまでに未受信のイベントを受信した場合。
（２）イベント受信のメソッドでエラーが発生した場合。
（３）定期的な接続確認で参照先サーバが無応答である場合。
（４）定期的な参照先サーバのステータス監視で異常が発生した場合。
前記（２）乃至（４）のステータス切り替えは、監視装置２０５の機能によるものである。
【００４３】
本発明の主目的は、参照先サーバの冗長化機能におけるステータス切り替え時の情報抜けの回避であり、この場合は、２つの参照先サーバは機能的に同じものである。又発生するプラント情報は、定常状態では互いに相違ないことを前提としている。
【００４４】
しかしこの制限をはずした場合、すなわち２つの参照先サーバで発生するプラント情報の一部または全部が異なる場合には、仮想サーバ２０のバッファ手段２０２はこれらのプラント情報を「マージ」するような動作をおこなう。
【００４５】
このことを積極的に利用すると、たとえばクライアントが別ドメインに属する２つの制御システムからのプラント情報を取得するような場合に、クライアントの負担を軽減することが可能となる。
【００４６】
即ち、互いに別ドメインに属する２つのサーバを参照先サーバとして本発明の仮想サーバにおける冗長化機能を用いることにより、クライアントは２の参照先サーバに直接アクセスするかわりに、仮想サーバ２０にアクセスすることで容易にマージの目的を達することができる。
【００４７】
図３は、別ドメインの参照先サーバのプラント情報を、本発明の仮想サーバの冗長化機能を用いてマージするシステム構成を示す機能ブロック図である。要素１´乃至７´は、図１の要素１乃至７と同一機能を有する別の分散制御システムであり、制御バス１と１´とは外部ネットワーク２１で接続されている。
【００４８】
参照先サーバ７は、第１参照先サーバ７１の１台で構成され、同様に参照先サーバ７´は、第２参照先サーバ７２の１台で構成されている。第１参照先サーバ７１の信号ｄ１が切り替え手段２０１のプライマリ側Ｐに、第２参照先サーバ７２の信号ｄ２が切り替え手段２０１のセカンダリ側Ｓに接続されている。
【００４９】
本発明をこのようなマージに適用する場合には、監視装置２０５による切り替え機能は意味を持たないので削除してもよいが、仮想サーバ２０の標準機能として具備しておいても何ら問題とはならず、設計工数のコストダウンとなる。
【００５０】
以上説明した実施例では、参照先サーバ７は制御バス１又は１´に接続したスタンドアロン要素として示したが、ＨＩＳ２内に拡張機能として組み込む構成も可能である。さらに参照先サーバ７を分散型制御システムと通信するネットワークを介したリモート接続構成も可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、従来技術では障害発生からステータス切り替えまでの間はプラント情報を受信できなかったが、本発明ではこの間もセカンダリ側の参照先サーバからプラント情報を受信可能であり、情報抜けが発生する虞はなくなる。
【００５２】
尚、ある事象に対して２つの参照先サーバでほぼ同時にイベントが発生し、仮想サーバでこれを受信したとすると、従来技術による場合に比べて頻繁にステータス切り替えが発生することが予想される。しかしステータス切り替え時には従来装置のようにコネクション再接続などの処理は伴わないので、ステータス切り替え処理のオーバーヘッドにより仮想サーバのパフォーマンスに与える影響は小さい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したプラント情報収集装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明における短期ロータリーバッファのイメージ図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す機能ブロック図である。
【図４】従来のプラント情報収集装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
１制御バス
２ヒューマンインターフェースステーション（ＨＩＳ）
３フィールドコントロールステーション（ＦＣＳ）
４Ｉ／Ｏバス
５フィールド機器
６プラント情報
７参照先サーバ
７１第１参照先サーバ
７２第２参照先サーバ
９クライアントデータベース
１０イーサネット（登録商標）
１１クライアントアプリケーション
１２クライアントアプリケーション
２０仮想サーバ
２０１切り替え手段
２０２バッファ手段
２０３比較手段
２０４切り替え操作手段
２０５監視装置

Claims

分散型制御システムにおけるフィールドコントロールステーションに収集されるプラント情報よりイベントを取得して共通に入力する第１参照先サーバ及び第２参照先サーバと、これら参照先サーバを介して与えられる前記イベントの一方を上位のクライアントに通知する仮想サーバと、を備えるプラント情報収集装置において、
前記仮想サーバは、
前記第１参照先サーバ及び第２参照先サーバを介して与えられる前記イベントの一方を選択する切り替え手段と、
この切り替え手段により選択される一方のイベントを最新情報として保持すると共に、保持された前記イベントを前記上位のクライアントに通知するバッファ手段と、
他方のイベントを入力し、前記バッファ手段の保持情報と比較し、一致であれば前記他方のイベントを破棄し、不一致であれば前記他方のイベントを前記バッファ手段に最新情報として保持すると共に、前記切り替え手段に対して前記第１参照先サーバ及び第２参照先サーバの選択を切り替える切り替え指令信号を発信する比較手段と、
前記第１参照先サーバ及び第２参照先サーバの、イベント受信メソッドのエラー、定期的な接続確認処理での無応答、定期的なステータス監視処理での異常を監視し、一方が少なくとも何れかに該当する場合に他方を選択する切り替え指令信号を、前記切り替え手段に与える監視装置と、
を具備するプラント情報収集装置。
前記バッファ手段が、ロータリーバッファであることを特徴とする請求項１に記載のプラント情報収集装置。