JP4320111B2

JP4320111B2 - Control system

Info

Publication number: JP4320111B2
Application number: JP2000272046A
Authority: JP
Inventors: 泰彦園村; 孝一森
Original assignee: Metawater Co Ltd
Current assignee: Metawater Co Ltd
Priority date: 2000-09-07
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2020-09-07
Also published as: JP2002082711A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御システムに関し、特に、プラント設備や工場などの集中監視、制御等を行うプラント制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高速なネットワークが安価に供給されるようになるのに伴い、ＦＬ−ｎｅｔ準拠ＬＡＮとＴＣＰ／ＩＰプロトコルの重畳による制御（制御アプリケーション）と情報（Ｗｅｂサービス画面）のイントラネット一元化システムによって、制御・情報機能分散システムが構築されつつある。つまり、制御ＬＡＮが制御・情報一元化ＬＡＮとなることで、プロセス（工場）単位のＰＡＳ（Process Automation System）は事業所単位のＰＡＳへと移行することができ、制御ＬＡＮにイントラネット（専用回線）を使用することで、各プロセス（工場）の操業・保全機器の設置に対する制約が緩和されて、各プロセスを管理センタなどからリモートで管理することが可能になってきた。
【０００３】
図６は、管理センタが専用回線を用いて複数工場をリモート管理する従来のプラント制御システムの一例を示すブロック図である。同図において、管理センタ６１は、Ａ工場６２ａ及びＢ工場６２ｂと、それぞれ専用回線によって接続されている。この専用回線はＡ工場６２ａにおいて、情報ＬＡＮに接続され、製品の運用管理を行う情報系処理手段６３ａに接続されている。また、Ａ工場６２ａ内では、制御ＬＡＮによって、オペレータが管理するＨＭＩ（Human Machine Interface）６４ａと情報処理のデータを蓄えるサーバ６５ａとプロセスの駆動制御を行うコントローラ６６ａとが接続され、サーバ６５ａが上記専用回線に接続された情報ＬＡＮに接続されている。さらに、コントローラ６６ａには、プロセスの保守管理を行うインタフェースとなるＰＩＯ（Process Input Output）６７ａが接続されている。また、Ｂ工場６２ｂについても、Ａ工場６２ａと全く同じ構成となっている。
【０００４】
以上の構成において、管理センタ６１では、リモート保守手段６８がそれぞれの専用回線を介して、Ａ工場６２ａとＢ工場６２ｂとを一括して、これらのリモート保守を行っている。さらに、リモート監視手段６９ａが専用回線を通してＡ工場６２ａの監視を行い、リモート監視手段６９ｂが専用回線を通してＢ工場６２ｂの監視を行っている。すなわち、リモート監視手段６９ａ、６９ｂは、Ａ工場６２ａ側とＢ工場６２ｂ側にそれぞれ個別に設けられ、各々独立してリモート監視を行っている。
【０００５】
図７は、管理センタがインターネットを介して複数工場をリモート管理する場合に、従来より考えられているプラント制御システムの例を示すブロック図である。このプラント制御システムは、図６に示したプラント制御システムにおける専用回線をインターネットに変えたものであり、インターネットを用いることにより、ＩＴ（Information Technology）の統合化を図っている。すなわち、図７におけるシステムでは、Ａ工場６２ａ、Ｂ工場６２ｂ共に、工場内のハード構成は、図６におけるシステムの場合と全く同じであるが、リモート保守手段６９が管理センタ６１に一括して設けられた点のみが異なっている。
【０００６】
このようにインターネットを用いることによって、図６に示したシステム構成に比べて、工場単位のＰＡＳが更に事業所単位のＰＡＳへと移行している。
【０００７】
図８は、従来より考えられている他のシステムを示し、管理センタがインターネットを介して複数工場のリモート監視とコントローラの保守管理を行う制御システムのブロック図である。図８に示すシステムが図７に示すシステムと異なるところは、新たにＰＩＯＬＡＮを設けて、ＰＩＯに対して保守データを送信してコントローラの保守管理をリモートで集中的に行うようにした点である。
【０００８】
つまり、図８のシステムでは、Ａ工場６２ａ側においては、インターネットを介して、ＰＩＯＬＡＮよりＰＩＯ６７ａに対して保守データを送信し、コントローラ６６ａのリモート保守管理を行うようにしている。また、Ｂ工場６２ｂ側においては、インターネットを介して、ＰＩＯＬＡＮよりＰＩＯ６７ｂに対して保守データを送信し、コントローラ６６ｂのリモート保守管理を行うようにしている。このように、図７に示したシステム構成においては管理センタよりＰＩＯに直接保守データが送られることがなかったのに対して、図８に示したシステム構成では、保守データを直接ＰＩＯに送るようにすることにより、いわゆるマンマシン系のシステム構成から、各工場毎に一括してリモートで保守管理ができるシステム構成へと改良されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のような従来のプラント制御システムでは、いずれも制御機器等、制御系の構成設備については、依然としてＡ工場、Ｂ工場共にそれぞれ同様に設けられており、各工場内における制御系ハード構成を整理統合するには至っていない。つまり、各工場毎に、コントローラやそのインタフェースとなるＰＩＯやＨＭＩやサーバを備えており、必要な制御・情報の一元化管理、すなわち、設備管理の拡張としてのＰＡＳのＡＳＰ（Application Service Provider）化にはまだ至っていない。
【００１０】
さらに、従来のプラント制御システムでは、各工場毎に備えられたコントローラをリモート保守手段によって一括保守管理することはできるものの、これらのコントローラ自体にはバックアップ機能がないため、冗長性に欠けるなど、信頼性の面でも問題がある。また、製品などの運用管理を行う情報系と、コントローラなどによって工場の操作を行う制御系とがそれぞれ個別に存在しているため、制御・情報の統一化を行うことができない。さらに、リモート保守手段によるリモートメンテナンスは、Ａ工場とＢ工場とでそれぞれ個別の形態をとらなければならず、リモート保守による操作性の使い勝手の悪さがある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、制御の一部を遠隔、統合制御にすることにより、各工場における制御系のハード構成を省略、簡略化できると共に、低コストでバックアップ機能を持たせることができるプラント制御システムを提供することにある。さらに本発明は、各現場の保守・監視・操業を遠隔制御によって集中管理でき、もって制御・情報の統一化が低コストで実現できる制御システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、１または複数のプラントを制御するようにした制御システムであって、前記プラントにおいて行われる所定の制御を電気通信回線を介して前記プラント外に設けられた制御手段により行うようにしたことを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、複数のプラントに対しては、所定の制御を例えばインターネットを介して集中的に行うことができ、制御機器等の共通化が図れると共に、一つのプラントに対しては、プラントにおいて必要であった専用の制御用機器等が不要となる。従ってプラントにおける設備の省略化、スペースの省略化、低コスト化を図ることができる。
【００１４】
また、本発明において、前記所定の制御はリアルタイム性が要求されない制御であることを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、電気通信回線として例えばインターネットを介して制御を行うことができ、遠隔制御、統合制御等が容易に実現できる。
【００１６】
また、本発明において、前記所定の制御には、少なくともプロセス統括処理、自動化処理のうちのいずれか一方が含まれることを特徴とする。
【００１７】
このような処理は、リアルタイム性が要求されない場合が多く、従って、インターネットを介した制御処理が可能となる。
【００１８】
また、本発明において、前記プラント外に設けられた制御手段には、さらにバックアップ用制御手段が設けられることを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、バックアップ用制御手段を各プラントにおいて共用でき、低コストで制御手段の冗長化が可能となり、引いては制御の信頼性を低コストで向上させることができると共に、メンテナンスフリーのシステムを容易に構築することができる。
【００２０】
また、本発明において、前記プラントにおいて行われる制御のうち、前記所定の制御を除く制御は、プラントに設けられたローカル制御手段により行うことを特徴とする。
【００２１】
このような構成によって、リアルタイム性が要求される制御のみをプラントで行うようにすることにより、プラントが有する制御機器等を最小限に抑えることができ、複数のプラント全体における設備コストを大幅に削減することができる。
【００２２】
また、本発明において、前記プラント外には、さらにプラントのリモート保守を行う保守手段と、プラントの状態をリモート監視する監視手段と、情報処理データを蓄積し、必要に応じてプラントへ情報処理データを送信するサーバのうちの少なくとも一つが設けられることを特徴とする。
【００２３】
このような構成によれば、プラントの保守や監視や情報提供を集中管理により行うことができ、プラントにおける労力、コストを低減することができる。
【００２４】
また、本発明において、前記プラント側には、さらにプロセスの処理内容をモニタするモニタ手段と、制御系のプロセスをオペレータが管理する人為的管理手段のうちの少なくとも一つが設けられることを特徴とする。
【００２５】
このような構成によれば、プラントには必要最低限の設備等を設けるようにすればよいので、プラントにおける設備、コストを削減することができる。
【００２６】
さらに本発明は、１または複数の被制御設備と、前記被制御設備を管理する上位装置とがインターネットで接続され、前記上位装置からの情報に基づいて、前記被制御設備が制御されるプラント制御システムにおいて、前記上位装置は、前記被制御設備のリモート保守を行う保守手段と、前記被制御設備の状態をリモート監視する監視手段と、情報処理データを蓄積し、必要に応じて前記被制御設備へ情報処理データを送信するサーバと、前記被制御設備のリアルタイム性が要求されない制御を行う制御手段とを備え、前記被制御設備は、プロセスの処理内容をモニタするモニタ手段と、制御系のプロセスをオペレータが管理する人為的管理手段と、リアルタイム性が要求されるプロセスの制御を行うローカル制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００２７】
このような構成によれば、従来は被制御設備（例えば各工場）毎に個別に行われていた一部の制御・監視処理が上位装置（例えば管理センタ）により、集中的に統合して行われ、一方、リアルタイム性が要求される制御は、被制御設備（工場）が個別に備えるローカル制御手段（例えばインテリジェントＰＩＯ）によって行われる。これによって、各工場のハードシステムを管理センタに集約することができ、システムの簡素化とコスト低減を図ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態をプラント制御装置に例をとり、図面を用いて説明する。
先ず、実施の形態におけるプラント制御システムが構築される機能分散化制御システムの概念について説明する。このシステムでは、制御、操業、保全の自立分散化を目指すために、各機能のグループ分担は次の通りに分けられる。先ず，例えば１秒以下のリアルタイム性が要求される制御は、ローカルコントローラ（例えば、汎用プロトコル対応のＰＩＯであるオープンＰＩＯなど）やフィールド機器のインテリジェント化（例えば、インテリジェントＰＩＯなど）によって実現するので、これらの制御グループは各現場の悪環境下に設置される。一方、リアルタイム性が要求されない例えば秒オーダで処理が行われる制御・操業・保全・監視は、好環境下にある管理センタのグループに纏めて設置され、集中管理が行えるようにする。
【００２９】
図１は、実施の形態におけるプラント制御システムを示すブロック図であり、制御システムのＡＳＰ化が実現されている。この制御システムでは、操業管理センタ１の各サーバ及びメーカ保全管理センタ２の制御装置により、インターネット３を介して、工場Ａ４、工場Ｂ５、工場Ｃ６の一部制御が行われると共に、操業・保全・監視などが集中管理されている。また、工場Ａ４及び工場Ｂ５は、それぞれ、ローカルコントローラ（オープンＰＩＯ）７，８を備え、また工場ＣではＰＬＣを備え、それぞれ、自工場におけるリアルタイム性が要求される制御を行っている。すなわち、この実施の形態では、リアルタイム性が要求されない制御・操業・保全・監視を行う手段がＦＬ−ｎｅｔ準拠ＬＡＮとＴＣＰ／ＩＰによるインターネツトにより、管理センタ側に統合されている。
【００３０】
図２は、本発明の実施の形態におけるプラント制御システムを示すブロック図である。このプラント制御システムは制御システムをＡＳＰ化した一例である。同図において、管理センタ１１は、インターネット１０を介して、Ａ工場１２ａとＢ工場１２ｂに接続されている。Ａ工場１２ａにおいては、製品の運用管理や製品の出荷に関するデリバリなどの情報をモニタする情報系モニタ１３ａと、制御系のプロセスをオペレータが管理するＨＭＩ１４ａと、リアルタイム性が要求される制御を行うインテリジェントＰＩＯ１５ａとを備え、それぞれがインターネット１０を介して管理センタ１１に接続されている。同様にして、Ｂ工場１２ｂにおいても、情報系モニタ１３ｂとＨＭＩ１４ｂとインテリジェントＰＩＯ１５ｂとを備え、がそれぞれがインターネット１０を介して管理センタ１１に接続されている。
【００３１】
管理センタ１１は、リモート＆セルフ保守手段１６と、リモート監視代行手段１７と、サーバ多重化手段１８と、制御装置１９と、需要調整用の予備制御装置２０とを備えている。
【００３２】
このような構成により、Ａ工場１２ａとＢ工場１２ｂは、管理センタ１１のリモート＆セルフ保守手段１６によって一括したリモート保守が行われ、またリモート監視代行手段１７によって一括した監視が行われる。さらに、Ａ工場１２ａとＢ工場１２ｂへは、サーバ多重化手段１８より、必要に応じてプロセスの情報処理及び制御処理のデータが送信される。また、制御装置１９が、Ａ工場１２ａとＢ工場１２ｂにおけるリアルタイム性が要求されない制御を行い、制御装置１９の異常時、負荷オーバ等には予備制御装置２０がバックアップとして作動する。なお、リアルタイム性が要求される制御処理については、Ａ工場１２ａ、Ｂ工場１２ｂそれぞれに個別に備えられたインテリジェントＰＩＯ１５ａ、１５ｂによって行われる。
【００３３】
こうして、本発明のプラント制御システムでは、従来は工場毎に個別に行われていたリアルタイム性が要求されない一部の制御、監視処理を管理センタ１１により遠隔、集中的に統合して行うと共に、リアルタイム性が要求される制御処理に関しては、Ａ工場１２ａ、Ｂ工場１２ｂがそれぞれ個別に備えたインテリジェントＰＩＯ１５ａ、１５ｂにより行う。インテリジェントＰＩＯ１５ａ、１５ｂが行う処理は、例えば、工場毎に構成されるインターロック処理やデータの入出力処理、及びこれらに必要なインターフェース処理やデータ処理、物理変換処理などである。こうして、例えば、全制御処理の３分の１程度の制御処理のみが各工場に配備されたインテリジェントＰＩＯによって負担され、残りの３分の２程度の制御処理が管理センタ１１の制御装置１９によって負担されることとなる。
【００３４】
図３は、インテリジェントＰＩＯの機能構造を示す構成図であり、同図を用いてインテリジェントＰＩＯについてさらに詳しく説明する。このインテリジェントＰＩＯ４１は、ＰＩＯ４２からの入力データ４３をアプリケーションタスク４４に送信し、さらに、仮想プロセスサーバ４５によってインターネット４７との間でネットワーク処理４６を行う。そして、仮想プロセスサーバ４５によって制御装置側の処理を仮想的に実行する。このとき、データ管理サーバ４８によって制御装置とインテリジェントＰＩＯ４１との間のデータの関連付けを行う。そして、アプリケーションタスク４４は、仮想プロセスサーバ４５からのデータに基づいて、プロセスフィードバック４９を行い、リアルタイム性が要求される処理についてのインターロック５０の情報を付加して、出力データ５１をＰＩＯ４２へ出力する。
【００３５】
インテリジェントＰＩＯにより行われない制御については、管理センタ１１内の制御装置１９により行われるが、制御装置１９が故障した場合には、直ちに予備制御装置２０に切換えられて、Ａ工場１２ａとＢ工場１２ｂの制御処理を継続することができる。このため、故障などによってシステムダウンすることを防止することができ、且つメンテナンスフリーに対応することができる。さらに、従来各工場に設けられた多くの制御装置を管理センタ１１に設けられた制御装置１９として共用することができ、従って、アプリケーションソフトも複数の工場（例えばＡ工場とＢ工場）で共有することができるので、システム全体のコストを大幅に削減することができる。
【００３６】
次に、本発明のプラント制御システムと従来のプラント制御システムを対比しながら、本発明のプラント制御システムの利点を説明する。図４は、従来と本発明のプラント制御システムにおける、制御機能コンポーネントの分担を比較して示す階層モデルの概念図である。
【００３７】
プラント制御において行われるプロセス制御は、アナログ制御２５とシーケンス制御２６に大別され、各制御においてプロセス統括処理２７、自動化処理２８、インターロック処理２９、入出力処理３０が行われる。またこれらの処理には、インターフェース処理２２とデータ処理２３とが付随する。また、プロセス統括処理２７と自動化処理２８においては、情報処理２１も行われる。さらに、これら処理とは独立して物理変換処理２４が必要に応じて行われる。
【００３８】
従来の制御システムにおいて、コンポーネントの分担は、各工場に設けられたコントローラ３１がプロセス統括処理２７〜入出力処理３０及びこれらに必要なインターフェース処理２２、データ処理２３、情報処理２１を分担し、物理変換処理２４をＰＩＯ３２が分担していた。
【００３９】
本発明の制御システムにおいては、管理センタ１１に設けられた制御装置１９がプロセス統括処理２７、自動化処理２８、及びこれらに必要なデータ処理２３の一部、インターフェース処理２２の一部、そして情報処理２１を分担し、残りの処理、すなわち、インターロック処理２９、入出力処理３０及びこれらに必要なデータ処理２３の一部、インターフェース処理２２の一部、及び物理変換処理２４のみを各工場に設けられたインテリジェントＰＩＯ１５ａ、１５ｂが負担する。
【００４０】
図５は、従来と本発明のプラント制御システムにおける制御機能の処理の流れの一例を比較して示すフローチャートであり、（ａ）は従来の処理方式、（ｂ）は本発明の処理方式を示す。先ず、図５（ａ）で示されるように、従来の処理方式では、通常入力処理（ステップＳ１）後、処理Ａ（ステップＳ２）から処理Ｅ（ステップＳ３）までがシーケンシャルに行われ、１サイクルの所要時間は長くなる。
【００４１】
これに対して、本発明のプラント制御システムでは、インテリジェントＰＩＯと管理センタ１１側に設けられた制御装置１９とにより、これら処理がランダム又はパラレルに行われ処理時間が短縮される。なお、図５（ｂ）においては、インテリジェントＰＩＯ３４の処理領域と制御装置１９の処理領域が示されており、状態変数（状変１〜４）の入力処理（ステップＳ１１，１４，１６，１８）及び各処理Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅのイベント出力（ステップＳ１２，１５，２０，１７）がインテリジェントＰＩＯにより負担され、処理Ａ〜Ｅ及び処理Ｃから処理Ｄへの変数の受け渡し（ステップＳ１９）が制御装置により負担されている。
【００４２】
ここで、状態変数やイベント出力はリアルタイム性の緊急度によって優先権を持ち、プラントの制御性、安全性を高めるように制御を行う。また、制御装置には、プラント状態を記憶するメモリを持たず、冗長化の等値化処理を不要とする。また、上述のような処理方式によってインターネットを使用するデータの最小限化が行われている。
【００４３】
次に、本発明のプラント制御システムのＡＰＳにおけるサービスの対象とサービス範囲について説明する。サービス対象には、装置の故障や更新や調整等のいわゆるハードウエアの維持管理や、バグの更新や機能アップやチューニングなどのいわゆるシステムソフトの維持管理などがあげられる。さらには、プラント作りなどのエンジニアリングの支援や、アプリケーションパッケージの提供や、実行系最適付加の分散支援やデータ加工の支援などのサービスを行うこともできる。
【００４４】
また、サービス範囲としては、前述の実施の形態で述べた情報処理系や制御処理系や監視操作系などの他に、データ管理系やフィールド処理系などもサービス範囲とすることができる。さらに、プラント制御システムのサービスの提供形態は、ハードやシステムソフトやアプリケーションの一括サービスの他に、一部の制御システムの部分サービスの販売、またはリースなどを行うこともできる。さらに、運用形態としては、ビジネス対ビジネス間での運用（ＢＴＯＢ）やビジネス対コンシューマでの運用（ＢＴＯＣ）などが考えられる。
【００４５】
以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記の実施の形態は２つの工場を集中管理する場合について述べたが、これに限ることはなく、１つでもよく、あるいは３つ以上の工場を集中管理する場合でも上記の実施の形態と同じ手法によって本発明を実現することができることは云うまでもない。更にはプラント制御に限定されることもない。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の制御システムによれば、リアルタイム性の要求される制御は、各工場などの現場に例えばインテリジェントＰＩＯを設置して、ローカル制御ができるようにすると共に、リアルタイム性が要求されない制御は、管理センタにおいて行うようにしたので、これら制御に必要なハードシステム等の制御機器を管理センタに集約することができ、もって各工場システムの簡素化、コストの低減化を図ることができると共に、良好な環境下で制御を行うことができ、その制御の信頼性を高めることができる。さらに、本発明のプラント制御システムによれば、複数の工場のリモートメンテナンスを同一形態で行うことができるし、情報系情報と制御系情報とをインターネットにより一括して通信することができるので、信号系を簡素化することができる。さらに、制御装置に冗長性を持たせることができるので、システムの信頼性を一層向上させることができる。また、各現場の定常的な保守・監視・操業も管理センタによって集中的に行えるようにしたので、これらの管理の効率化を図れる。
【００４７】
そして、さらに本発明によれば、このような最新のプラント制御システムを最高な状態で常時使用できる環境を提供することができ、業界または同系会社のオープンな情報及び機能を共有することのできる環境を実現することもできる。さらには、工場などにおいて、自部門の知識やノウハウを伝承できる環境を実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す概念図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるプラント制御システムを示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるインテリジェントＰＩＯの機能構造を示すブロック図である。
【図４】従来と本発明のプラント制御システムにおける制御機能コンポーネントの分担を比較して示す概念図である。
【図５】従来と本発明のプラント制御システムにおける制御機能の処理の流れを示すフローチャートであり、（ａ）は従来の処理方式、（ｂ）は本発明の処理方式を示す。
【図６】管理センタが専用回線を用いて複数工場をリモート管理する従来のプラント制御システムの一例を示すブロック図である。
【図７】管理センタがインターネットを介して複数工場をリモート管理する、従来のプラント制御システムの一例を示すブロック図である。
【図８】管理センタがインターネットを介して複数工場のリモート管理とコントローラの保守管理を行う、従来のプラント制御システムの他の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１操業管理センタ、２メーカ保全管理センタ、３、１０、４７インターネット、４、１２ａ工場Ａ、５、１２ｂ工場Ｂ、６工場Ｃ、７、８ローカルコントローラ（オープンＰＩＯ）、１１管理センタ、１３ａ、１３ｂ情報系モニタ、１４ａ、１４ｂＨＭＩ（Human Machine Interface）、１５ａ、１５ｂインテリジェントＰＩＯ（Process Input Output）、１６リモート＆セルフ保守手段、１７リモート監視代行手段、１８サーバ多重化手段、１９制御装置、２０予備制御装置、２１情報処理、２２インタフェース処理、２３データ処理、２４物理変換処理、２５アナログ制御、２６シーケンス制御、２７プロセス統括処理、２８自動化処理、２９インターロック処理、３０入出力処理、３１コントローラ、３３制御装置、３４、４１インテリジェントＰＩＯ、４２ＰＩＯ、４３入力データ、４４アプリケーションタスク、４５仮想プロセスサーバ、４６ネットワーク処理、４８データ管理サーバ、４９プロセスフィードバック、５０インターロック、５１出力データ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control system, and more particularly to a plant control system that performs centralized monitoring and control of plant facilities and factories.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as high-speed networks have been supplied at low cost, control is performed by a centralized intranet system for control (control application) and information (Web service screen) by superimposing FL-net compliant LAN and TCP / IP protocol.・ Information function distributed system is being built. In other words, since the control LAN becomes a control and information centralized LAN, PAS (Process Automation System) for each process (factory) can be shifted to PAS for each office, and an intranet (dedicated line) is connected to the control LAN. By using it, restrictions on the operation / maintenance equipment installation of each process (factory) have been relaxed, and it has become possible to manage each process remotely from a management center or the like.
[0003]
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a conventional plant control system in which a management center remotely manages a plurality of factories using dedicated lines. In the figure, a management center 61 is connected to an A factory 62a and a B factory 62b through dedicated lines. This dedicated line is connected to the information LAN in the factory A 62a, and is connected to the information processing means 63a for managing the operation of the product. In the factory A 62a, an HMI (Human Machine Interface) 64a managed by an operator, a server 65a for storing information processing data, and a controller 66a for controlling process driving are connected by a control LAN. It is connected to an information LAN connected to a dedicated line. Further, a PIO (Process Input Output) 67a serving as an interface for process maintenance management is connected to the controller 66a. Also, the B factory 62b has the same configuration as the A factory 62a.
[0004]
In the above configuration, in the management center 61, the remote maintenance means 68 performs remote maintenance of the A factory 62a and the B factory 62b collectively through the dedicated lines. Further, the remote monitoring means 69a monitors the factory A 62a through a dedicated line, and the remote monitoring means 69b monitors the factory B 62b through a dedicated line. That is, the remote monitoring means 69a and 69b are individually provided on the A factory 62a side and the B factory 62b side, respectively, and perform remote monitoring independently.
[0005]
FIG. 7 is a block diagram showing an example of a plant control system conventionally considered when the management center remotely manages a plurality of factories via the Internet. In this plant control system, the dedicated line in the plant control system shown in FIG. 6 is changed to the Internet, and IT (Information Technology) is integrated by using the Internet. That is, in the system in FIG. 7, the hardware configuration in both the A factory 62 a and the B factory 62 b is exactly the same as that in the system in FIG. 6, but the remote maintenance means 69 is collectively provided in the management center 61. Only the differences are different.
[0006]
By using the Internet in this way, the factory-unit PAS is further shifted to the office-unit PAS as compared to the system configuration shown in FIG.
[0007]
FIG. 8 is a block diagram of a control system in which another management system conventionally considered is shown, in which a management center performs remote monitoring of a plurality of factories and maintenance management of controllers via the Internet. The system shown in FIG. 8 is different from the system shown in FIG. 7 in that a new PIO LAN is provided, and maintenance data is transmitted to the PIO to perform remote maintenance management of the controller. is there.
[0008]
That is, in the system of FIG. 8, on the A factory 62a side, maintenance data is transmitted from the PIO LAN to the PIO 67a via the Internet to perform remote maintenance management of the controller 66a. On the B factory 62b side, maintenance data is transmitted from the PIO LAN to the PIO 67b via the Internet to perform remote maintenance management of the controller 66b. Thus, in the system configuration shown in FIG. 7, maintenance data is not sent directly from the management center to the PIO, whereas in the system configuration shown in FIG. 8, the maintenance data is sent directly to the PIO. Thus, the so-called man-machine system configuration is improved to a system configuration that can be remotely managed and managed for each factory.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional plant control system as described above, control equipment and other control system components are still provided in the same manner in both the A factory and the B factory, and the control system hardware configuration in each factory. Has not yet been consolidated. In other words, each factory is equipped with a controller, PIO, HMI, and server that serve as its interface, for centralized management of the necessary control and information, that is, for PAS ASP (Application Service Provider) as an extension of facility management. Has not yet reached.
[0010]
Furthermore, in the conventional plant control system, the controllers provided in each factory can be collectively maintained and managed by remote maintenance means, but these controllers themselves do not have a backup function and therefore lack redundancy. There is also a problem in terms of sex. In addition, since an information system for managing operations of products and the like and a control system for operating a factory by a controller or the like exist individually, control and information cannot be unified. Further, the remote maintenance by the remote maintenance means must take individual forms at the A factory and the B factory, respectively, and there is an inconvenience in operability by the remote maintenance.
[0011]
The present invention has been made in view of such circumstances. The purpose of the present invention is to make part of the control remote and integrated control, thereby omitting and simplifying the hardware configuration of the control system in each factory. Another object of the present invention is to provide a plant control system that can be provided with a backup function at low cost. It is another object of the present invention to provide a control system capable of centrally managing maintenance / monitoring / operation at each site by remote control and realizing control / information unification at a low cost.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is a control system configured to control one or a plurality of plants, wherein predetermined control performed in the plant is provided outside the plant via an electric communication line. It is characterized in that it is performed by the control means provided.
[0013]
According to such a configuration, for a plurality of plants, predetermined control can be performed intensively via the Internet, for example, and control devices can be shared, and for one plant This eliminates the need for dedicated control equipment required in the plant. Therefore, the equipment in the plant can be omitted, the space can be omitted, and the cost can be reduced.
[0014]
In the present invention, the predetermined control is control that does not require real-time performance.
[0015]
According to such a configuration, control can be performed via the Internet, for example, as a telecommunication line, and remote control, integrated control, etc. can be easily realized.
[0016]
In the present invention, the predetermined control includes at least one of process control processing and automation processing.
[0017]
Such processing often does not require real-time performance, and therefore, control processing via the Internet is possible.
[0018]
In the present invention, the control means provided outside the plant is further provided with backup control means.
[0019]
According to such a configuration, the backup control means can be shared in each plant, the control means can be made redundant at a low cost, and the reliability of the control can be improved at a low cost. A free system can be easily constructed.
[0020]
Moreover, in this invention, control except the said predetermined control among the control performed in the said plant is performed by the local control means provided in the plant, It is characterized by the above-mentioned.
[0021]
With such a configuration, only the control that requires real-time performance is performed in the plant, so that the control equipment of the plant can be minimized, greatly reducing the equipment cost in the entire plant. can do.
[0022]
Further, in the present invention, outside the plant, maintenance means for performing remote maintenance of the plant, monitoring means for remotely monitoring the state of the plant, information processing data is accumulated, and information processing data is transferred to the plant as necessary. Is provided with at least one of servers.
[0023]
According to such a configuration, plant maintenance, monitoring, and information provision can be performed by centralized management, and labor and cost in the plant can be reduced.
[0024]
In the present invention, the plant side is further provided with at least one of a monitoring means for monitoring the processing contents of the process and an artificial management means for the operator to manage the process of the control system. .
[0025]
According to such a configuration, it is only necessary to provide the minimum necessary equipment in the plant, so that the equipment and cost in the plant can be reduced.
[0026]
Furthermore, the present invention provides plant control in which one or a plurality of controlled facilities and a host device that manages the controlled facilities are connected via the Internet, and the controlled facilities are controlled based on information from the host device. In the system, the host device includes a maintenance unit that performs remote maintenance of the controlled facility, a monitoring unit that remotely monitors the state of the controlled facility, stores information processing data, and the controlled facility as necessary. A server that transmits information processing data to the server, and a control unit that performs control that does not require real-time property of the controlled facility. The controlled facility includes a monitor unit that monitors the processing contents of the process, and a process of the control system. It is provided with human management means for the operator to manage and local control means for controlling processes that require real-time performance. And butterflies.
[0027]
According to such a configuration, a part of control / monitoring processing, which has conventionally been performed individually for each controlled facility (for example, each factory), is centrally integrated by the host device (for example, the management center). On the other hand, control requiring real-time performance is performed by local control means (for example, intelligent PIO) individually provided in the controlled facility (factory). As a result, the hardware systems of each factory can be integrated into the management center, and the system can be simplified and the cost can be reduced.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a plant control apparatus as an example.
First, the concept of the function decentralized control system in which the plant control system in the embodiment is constructed will be described. In this system, in order to achieve independent distribution of control, operation, and maintenance, the division of functions into groups is divided as follows. First, for example, control that requires real-time performance of 1 second or less is realized by a local controller (for example, open PIO that is a PIO corresponding to a general-purpose protocol) and intelligent field devices (for example, intelligent PIO). These control groups are installed in the adverse environment of each site. On the other hand, for example, control / operation / maintenance / monitoring in which processing is performed in the order of seconds where real-time performance is not required is collectively installed in a group of management centers in a favorable environment so that centralized management can be performed.
[0029]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a plant control system according to an embodiment, in which an ASP of the control system is realized. In this control system, each server of the operation management center 1 and the control device of the manufacturer maintenance management center 2 perform partial control of the factory A4, the factory B5, and the factory C6 via the Internet 3, and also operate / maintain / Monitoring is centrally managed. Further, the factory A4 and the factory B5 are each provided with local controllers (open PIOs) 7 and 8, and the factory C is provided with a PLC, and performs control that requires real-time performance in its own factory. That is, in this embodiment, the means for performing control, operation, maintenance, and monitoring that does not require real-time performance is integrated on the management center side by the FL-net compliant LAN and TCP / IP.
[0030]
FIG. 2 is a block diagram showing the plant control system in the embodiment of the present invention. This plant control system is an example of an ASP system. In the figure, a management center 11 is connected to an A factory 12a and a B factory 12b via the Internet 10. In the factory A 12a, an information system monitor 13a that monitors information such as product operation management and delivery related to product shipment, an HMI 14a that manages an operation of a control system by an operator, and an intelligent system that performs control requiring real-time performance. PIO 15 a and each is connected to the management center 11 via the Internet 10. Similarly, the B factory 12b also includes an information system monitor 13b, an HMI 14b, and an intelligent PIO 15b, each of which is connected to the management center 11 via the Internet 10.
[0031]
The management center 11 includes remote & self-maintenance means 16, remote monitoring proxy means 17, server multiplexing means 18, control device 19, and reserve control device 20 for demand adjustment.
[0032]
With such a configuration, the A factory 12 a and the B factory 12 b are collectively managed by the remote & self-maintenance means 16 of the management center 11 and collectively monitored by the remote monitoring proxy means 17. Further, the information processing and control processing data of the process are transmitted from the server multiplexing means 18 to the A factory 12a and the B factory 12b as necessary. Further, the control device 19 performs control that does not require real-time performance at the A factory 12a and the B factory 12b, and when the control device 19 is abnormal, the backup control device 20 operates as a backup in the event of overload. Note that control processing that requires real-time performance is performed by the intelligent PIOs 15a and 15b individually provided in the A factory 12a and the B factory 12b, respectively.
[0033]
Thus, in the plant control system of the present invention, some control and monitoring processes that are conventionally performed individually for each factory and that do not require real-time performance are remotely and centrally integrated by the management center 11, and real-time processing is performed. Control processing that requires high performance is performed by intelligent PIOs 15a and 15b provided separately for the A factory 12a and the B factory 12b, respectively. The processes performed by the intelligent PIOs 15a and 15b are, for example, an interlock process and a data input / output process configured for each factory, and an interface process, a data process, a physical conversion process, and the like necessary for these processes. Thus, for example, only about one third of the total control processing is borne by the intelligent PIO deployed in each factory, and the remaining two thirds of control processing is borne by the control device 19 of the management center 11. Will be.
[0034]
FIG. 3 is a block diagram showing the functional structure of the intelligent PIO. The intelligent PIO will be described in more detail with reference to FIG. The intelligent PIO 41 transmits input data 43 from the PIO 42 to the application task 44, and further performs network processing 46 with the Internet 47 by the virtual process server 45. Then, the virtual process server 45 virtually executes processing on the control device side. At this time, the data management server 48 associates data between the control device and the intelligent PIO 41. Then, the application task 44 performs process feedback 49 based on the data from the virtual process server 45, adds the information of the interlock 50 about the processing that requires real-time property, and outputs the output data 51 to the PIO 42. To do.
[0035]
Control that is not performed by the intelligent PIO is performed by the control device 19 in the management center 11. However, if the control device 19 fails, the control device 19 is immediately switched to the preliminary control device 20, and the A factory 12a and the B factory 12b. The control process can be continued. For this reason, it is possible to prevent the system from being down due to a failure or the like, and it is possible to cope with maintenance free. Furthermore, many control devices conventionally provided in each factory can be shared as the control device 19 provided in the management center 11, and therefore application software is also shared by a plurality of factories (for example, A factory and B factory). Therefore, the cost of the entire system can be greatly reduced.
[0036]
Next, advantages of the plant control system of the present invention will be described while comparing the plant control system of the present invention with the conventional plant control system. FIG. 4 is a conceptual diagram of a hierarchical model showing a comparison of the sharing of control function components in the plant control system of the present invention and the present invention.
[0037]
Process control performed in the plant control is roughly divided into an analog control 25 and a sequence control 26. In each control, a process control process 27, an automation process 28, an interlock process 29, and an input / output process 30 are performed. These processes are accompanied by an interface process 22 and a data process 23. Information processing 21 is also performed in the process control processing 27 and the automation processing 28. Further, a physical conversion process 24 is performed as necessary independently of these processes.
[0038]
In the conventional control system, the controller 31 provided in each factory shares the process control process 27 to the input / output process 30 and the interface process 22, the data process 23, and the information process 21 necessary for them. The conversion process 24 was shared by the PIO 32.
[0039]
In the control system of the present invention, the control device 19 provided in the management center 11 includes a process control process 27, an automation process 28, a part of the data process 23 necessary for them, a part of the interface process 22, and an information processing. 21, and only the remaining processes, that is, the interlock process 29, the input / output process 30, a part of the data process 23 necessary for them, a part of the interface process 22, and the physical conversion process 24 are provided in each factory. The intelligent PIOs 15a and 15b provided bear the burden.
[0040]
FIG. 5 is a flowchart showing an example of the processing flow of the control function in the plant control system of the present invention and that of the present invention, wherein (a) shows the conventional processing method and (b) shows the processing method of the present invention. . First, as shown in FIG. 5A, in the conventional processing method, after normal input processing (step S1), processing A (step S2) to processing E (step S3) are performed sequentially, and one cycle is performed. The required time will be longer.
[0041]
On the other hand, in the plant control system of the present invention, these processes are performed randomly or in parallel by the intelligent PIO and the control device 19 provided on the management center 11 side, thereby reducing the processing time. In FIG. 5B, the processing area of the intelligent PIO 34 and the processing area of the control device 19 are shown, and state variable (state change 1 to 4) input processing (steps S11, 14, 16, 18). In addition, the event output (steps S12, 15, 20, and 17) of the processes A, B, D, and E is borne by the intelligent PIO, and the variables are transferred from the processes A to E and the processes C to the process D (step S19). It is borne by the control device.
[0042]
Here, the state variable and the event output have priority according to the urgency of the real-time property, and control is performed so as to improve the controllability and safety of the plant. Further, the control device does not have a memory for storing the plant state, so that no redundant equalization processing is required. Further, data using the Internet is minimized by the processing method as described above.
[0043]
Next, the service target and service range in the APS of the plant control system of the present invention will be described. Service targets include so-called hardware maintenance such as device failures, updates and adjustments, and so-called system software maintenance such as bug updates, function upgrades, and tuning. Furthermore, engineering support such as plant creation, application package provision, distributed support with optimal execution system addition, and data processing support can also be provided.
[0044]
In addition to the information processing system, the control processing system, the monitoring operation system, and the like described in the above-described embodiment, the service range can be a data management system, a field processing system, or the like. Furthermore, as a form of providing the service of the plant control system, in addition to the collective service of hardware, system software, and applications, the partial service of some control systems can be sold or leased. Furthermore, as operation modes, business-to-business operations (BTO B), business-to-consumer operations (BTOC), and the like are conceivable.
[0045]
The embodiment described above is an example for explaining the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the invention. For example, the above embodiment describes the case where two factories are centrally managed. However, the present invention is not limited to this. One embodiment may be used, or the above embodiment may be used even when three or more factories are centrally managed. Needless to say, the present invention can be realized by the same technique. Furthermore, it is not limited to plant control.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the control system of the present invention, the real-time control can be performed by installing, for example, an intelligent PIO at a site such as each factory so that local control can be performed. Controls that are not required are performed at the management center, so control devices such as hardware systems necessary for these controls can be consolidated into the management center, thereby simplifying each factory system and reducing costs. In addition, the control can be performed in a favorable environment, and the reliability of the control can be improved. Furthermore, according to the plant control system of the present invention, remote maintenance of a plurality of factories can be performed in the same form, and information system information and control system information can be collectively communicated over the Internet. The system can be simplified. Furthermore, since the control device can be made redundant, the reliability of the system can be further improved. In addition, regular maintenance, monitoring, and operation at each site can be performed centrally by the management center, so that the management efficiency can be improved.
[0047]
Further, according to the present invention, it is possible to provide an environment in which such a state-of-the-art plant control system can always be used in the best condition, and an environment in which open information and functions of the industry or affiliated companies can be shared. Can also be realized. Furthermore, it is possible to realize an environment in which the knowledge and know-how of its own department can be passed on in factories and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a plant control system in the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a functional structure of an intelligent PIO according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a comparison of the sharing of control function components between the conventional and the plant control system of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of processing of a control function in a conventional and a plant control system of the present invention, where (a) shows a conventional processing method and (b) shows a processing method of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a conventional plant control system in which a management center remotely manages a plurality of factories using a dedicated line.
FIG. 7 is a block diagram showing an example of a conventional plant control system in which a management center remotely manages a plurality of factories via the Internet.
FIG. 8 is a block diagram showing another example of a conventional plant control system in which a management center performs remote management of a plurality of factories and maintenance management of a controller via the Internet.
[Explanation of symbols]
1 Operation Management Center, 2 Manufacturer Maintenance Management Center, 3, 10, 47 Internet, 4, 12a Factory A, 5, 12b Factory B, 6 Factory C, 7, 8 Local Controller (Open PIO), 11 Management Center, 13a, 13b Information system monitor, 14a, 14b HMI (Human Machine Interface), 15a, 15b Intelligent PIO (Process Input Output), 16 Remote & Self-maintenance means, 17 Remote monitoring agent means, 18 Server multiplexing means, 19 Controller, 20 Preliminary control device, 21 information processing, 22 interface processing, 23 data processing, 24 physical conversion processing, 25 analog control, 26 sequence control, 27 process control processing, 28 automation processing, 29 interlock processing, 30 input / output processing, 31 controller 33 Control device 34, 41 Intelligent PIO, 42 PIO, 43 input data, 44 application tasks, 45 virtual process server, 46 network processing, 48 a data management server 49 processes the feedback, 50 interlock, 51 output data.

Claims

A control system in which a plurality of plants are connected to one management center to control a plurality of plants,
Each plant in the plurality of plants is provided with an information system monitor that monitors predetermined information, an HMI that an operator manages a process of a control system, and an intelligent PIO that performs control that requires real-time performance,
The management center includes a remote & self-maintenance unit that performs batch remote maintenance of the plant, a remote monitoring agent that performs batch monitoring of the plant, and a control device that performs control that does not require real-time performance in each plant; Is provided,
The information system monitor, the HMI, and the intelligent PIO in each plant are each connected to the management center via the Internet.

The control system according to claim 1,
The intelligent PIO includes a virtual process server that performs data processing between the Internet and the PIO, a data management server that associates data between the control device and the intelligent PIO in the virtual process server, What is claimed is: 1. A control system comprising: an application task that outputs to a PIO instructions about processing that does not require real-time performance based on an instruction from a management center and processing that requires real-time performance based on process feedback.

The control system according to claim 1 or 2,
The control center is provided with a backup control device that is a backup of the control device.