JP4786164B2 - プラント監視制御システム - Google Patents

Description

本発明は、発電システム、水処理システム、産業システム等の各種のプラントの監視制御を行うプラント監視制御システムに関する。

従来のプラント監視制御システムにおいては、プラントの各機器を制御する複数台のプラント制御器、各プラント制御器からプラントデータを収集してプラントの状態を監視したりプラント制御器を介してプラントの各機器の制御操作を行う監視操作装置、およびプラント制御器で実行する制御プログラムを作成するためのエンジニアリングツールを備え、これらのプラント制御器、監視操作装置、エンジニアリングツールを制御ネットワークで接続した構成のものがある。

ところで、このような従来のプラント監視制御システムにおいて、各プラント制御器は、プラントの各種の機器を制御するために制御プログラムが書き換え可能になっているが、この場合、各プラント制御器は機種毎に制御プログラムのアーキテクチャ（特にアドレス体系）が異なる場合がある。すなわち、プラント制御器の製造メーカの違いによってアドレス体系が異なる場合や、同じ製造メーカのものでも新旧の機種の違いによってアドレス体系が異なることがある。

したがって、従来技術において、プラント監視制御システムを使用するユーザは、各プラント制御器について、プラントの各種の機器を制御するための制御プログラムをプログラミングする場合には、アドレス体系などを含めて各プラント制御器固有のアーキテクチャを全て十分に理解した上で、各種のプラント制御器のアーキテクチャに依存したプログラミングを個別に行うことが必要であった。

また、このプラント監視制御システムを使用するユーザは、監視操作装置において、各プラント制御器から各機器のデータを収集してプラントの状態を監視したり、プラントの各機器への制御指令をプラント制御器を介して出力するための制御操作を行うためには、各プラント制御器の機種毎に監視する信号のアドレスを指定するなどの監視操作のための各種の設定を行う必要があった。

なお、従来、異種言語の制御プログラムにより動作する各プラント制御器に対してそれぞれプログラミングを行う場合において、各プラント制御器向けに記述された異なる高級言語の制御プログラムを共通の中間言語に一旦変換してから最終的な実行コードに変換し、この実行コードを各プラント制御器にダウンロードすることにより、ユーザは常に自己の習得している高級言語で制御プログラムの記述を行うことができるようにした技術も開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２８２６９２号公報

このように、従来、プラント監視制御システムを使用するユーザは、プラント制御器の機種によってアドレス体系などのアーキテクチャが異なる場合には、使用するプラント制御器全てのアーキテクチャを十分に理解した上で、機種毎に個別に制御プログラムを作成する必要があり、また、監視操作装置についても、プラント制御器を監視、操作する上で、その機種毎に監視操作のための各種設定を行う必要があった。そのため、プラント監視制御システムを使用するユーザの負担が大きく、プラントの監視、制御を実行する上での大きな障害になっていた。

また、特許文献１に記載されているものでは、プラント制御器に対して異種の高級言語のプログラミングを行う場合でも、共通の中間言語に一旦変換された後に、最終的な機械言語に変換されるので、ユーザは自己の習得している高級言語でプログラムの記述を行うことができる利点がある。しかし、プラント制御器がたとえ共通の高級言語で動作するような場合であっても、機種が異なるためにアドレス体系が異なっていることがあり、そのような場合には、プラント制御器の各機種ごとにこれを考慮して制御プログラムを作成する必要があり、依然としてユーザの負担が大きいという問題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、プラント制御器の機種によって制御プログラムのアドレス体系が異なる場合でも、ユーザはその相異を意識することなく、ある特定の機種のプラント制御器のアドレス体系でプログラムを記述するだけでよく、また、監視操作装置についても、プラント制御器を監視、操作する上でも機種毎にソフトウェアを作成する必要はなく共通のアドレス体系に基づいて監視操作のための各種の設定を行うことができるようにして、プラントの監視操作を行う上でのユーザの負担を大幅に軽減したプラント監視制御システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、プラントの各機器を制御する複数台のプラント制御器、各プラント制御器からプラントデータを収集してプラントの状態を監視したりプラント制御器を介してプラントの制御操作を行う監視操作装置、およびプラント制御器で実行する制御プログラムを作成するためのエンジニアリングツールを備え、これらのプラント制御器、監視操作装置、エンジニアリングツールが制御ネットワークで接続されているプラント監視制御システムにおいて、次の構成を採用している。

すなわち、本発明において、上記エンジニアリングツールは、特定機種のプラント制御器向けに記述された制御プログラムのアドレス体系を他の機種のプラント制御器向けに記述された制御プログラムのアドレス体系に対応させるツール側アドレス変換テーブルと、このツール側アドレス変換テーブルを参照して制御プログラムをコンパイルするコンパイラとを備えるとともに、このコンパイラでコンパイルされた制御プログラムを上記制御ネットワークを介して上記プラント制御器にダウンロードする通信手段を含む一方、上記プラント制御器は、上記エンジニアリングツールからダウンロードされた制御プログラムを格納するアプリケーションプログラムメモリ、プラントの各機器に対する入出力用のプラントデータを格納するデータメモリ、自己のプラント制御器のアドレス体系が他のプラント制御器のアドレス体系と異なる場合には、他のプラント制御器のアドレス体系を自己のアドレス体系に対応させる制御器側アドレス変換テーブル、および上記アプリケーションプログラムメモリに格納された上記ダウンロード後の制御プログラムに基づいて、上記制御器側アドレス変換テーブルを参照して上記監視操作装置との間でデータ通信を行う通信制御手段を備えることを特徴としている。

本発明によれば、エンジニアリングツールに関して、メーカで各機種に応じたアドレス変換用テーブル等を予め一度だけ作成しておけば、プラント制御器の機種によって制御プログラムのアーキテクチャが実際には異なる場合でも、ユーザは、その相異を意識することなくある特定の機種のプラント制御器のアーキテクチャに基づくアドレス体系でもって制御プログラムを記述するだけでよい。したがって、既存の機種と異なる機種を新たに追加したり、既存の機種の一部を他の異なる機種のものと交換する場合でも制御プログラムを作り直す作業が不要となる。
また、既存の機種とは異なるアドレス体系を有するプラント制御器を制御ネットワーク内に新たに追加したり交換したりした場合でも、監視操作装置上のソフトウェアを改造することなく、監視操作装置によって既存のプラント制御器と同様にして当該プラント制御器を介してプラントの監視操作が可能となる。

このため、ユーザは一種類のプログラミング方法を習得するだけでよく、プラント制御器の機種が異なるごとに個別に制御プログラムを作成する必要がないので、プラントの監視、制御を行う上でのユーザの負担を大幅に軽減することが可能になる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１におけるプラント監視制御システムの全体を示す構成図である。

この実施の形態１のプラント監視制御システム１は、複数のプラント制御器２ａ，２ｂ、監視操作装置３、エンジニアリングツール（以下、エンジツールと略記する）４を備え、これらの機器２ａ，２ｂ，３，４がデータの授受を行うための制御ネットワーク５を介して互いに接続されている。そして、ここではプラント制御器２ａ，２ｂの内、一つのプラント制御器２ｂを機種Ｂ、他のプラント制御器２ａを機種Ａとしたとき、機種Ｂのプラント制御器２ｂは、他の機種Ａのプラント制御器２ａとアドレス空間の分割などのアドレス体系が異なっているものとする。

上記の監視操作装置３は、各プラント制御器２ａ，２ｂで収集したプラントデータ（温度，速度，スイッチなどの状態等）を監視したり、各プラント制御器２ａ，２ｂを制御操作するための指令を与えたりするもので、図示しないがキーボードやマウス等の入力操作部を備えるとともに、各プラント制御器２ａ，２ｂから得られるプラントデータを表示するディスプレイ等を備えている。そして、予め、監視対象信号を監視操作装置３に登録しておくことにより、各プラント制御器２ａ，２ｂでの実行状態等がディスプレイで監視できるようになっている。また、監視操作装置３は、入力操作部を操作して各プラント制御器２ａ，２ｂに対する制御指令等も出力することが可能であり、さらに、各プラント制御器２ａ，２ｂの異常状態等も監視できるようになっている。

エンジツール４は、各プラント制御器２ａ，２ｂで実行する制御プログラムを作成するためのもので、例えばパーソナルコンピュータ等で構成されている。そして、このエンジツール４は、特定機種（ここでは機種Ａ）のプラント制御器２ａ向けに記述された制御プログラムのアドレス体系を他の機種（ここでは機種Ｂ）のプラント制御器２ｂ向けに記述された制御プログラムのアドレス体系に対応させるアドレス変換テーブル４１（特許請求の範囲のツール側アドレス変換テーブルに相当）と、このアドレス変換テーブル４１を参照して制御プログラムをコンパイルするコンパイラ４２と、このコンパイラ４２でコンパイルされた制御プログラムを制御ネットワーク５を介して所定のプラント制御器２ａ，２ｂにダウンロードする通信手段としての通信部４３とを備えている。なお、このアドレス変換テーブル４１は、当該システム１を提供するメーカ側において予め作成されている。

各プラント制御器２ａ，２ｂは、図示しないプラントに配備されたセンサやアクチュエータ等の各機器を制御したり各機器からのデータを採取するもので、両機種Ａ，Ｂ共に、エンジツール４で作成した制御プログラムが実行されるＣＰＵカード２１、監視操作装置３やエンジツール４との間で制御ネットワーク５を介してデータ通信するための通信カード２２、およびプラントの各機器に対してプラントデータの入出力を行うための入出力カード２３を備えている。

ＣＰＵカード２１内には、エンジツール４からダウンロードされた制御プログラムがアプリケーションソフトウェアとして格納されるアプリケーションプログラムメモリ２１１、プラントの各機器に対する入出力用のプラントデータを格納するデータメモリ２１２、後述のＣＰＵ２１４の基本動作を規定する基本プログラムが格納された基本プログラムメモリ、制御プログラムや基本プログラムに基づいて所定の制御動作を行うＣＰＵ２１４、通信カード２２の後述する通信制御部２２１との間でプラントデータのやり取りを専用に行うデータアクセス制御部２１５とを備えている。そして、通常、各プラント制御器２ａ，２ｂには上記のＣＰＵ２１４や基本プログラムメモリ２１３が実装されているが、特に、機種Ｂのプラント制御器２ｂに関してはＣＰＵカード２１に専用のデータアクセス制御部２１５を設けることにより、基本プログラムメモリ２１３のメモリ内容を改造することなく使用可能としている。

通信カード２２には、ＣＰＵカード２１のデータアクセス制御部２１５や制御ネットワーク５を介した通信の仲立ちを行うファームウェアとして構成された通信制御部２２１、およびこの通信制御部２２１により監視操作装置３に転送すべきプラントデータを一時的に格納するバッファメモリ２２２を備えている。さらに、機種Ｂのプラント制御器２ｂについては、アドレス変換テーブル２２３（特許請求の範囲の機器側アドレス変換テーブルに相当）が設けられている。このアドレス変換テーブル２２３は、他の機種Ａのプラント制御器２ａのアドレス体系を自己のプラント制御器２ｂのアドレス体系に対応させる必要があるため、エンジツール４のアドレス変換テーブル４１と同じアドレス変換を行えるように設定されている。なお、このアドレス変換テーブル２２３は、機種Ｂのプラント制御器２ｂを提供するメーカ側において予め作成されている。また、機種Ｂの通信制御部２２１は、アドレス変換テーブル２２３を参照してＣＰＵカード２１のデータアクセス制御部２１５との間でデータのやり取りを行うようになっている。
そして、上記のＣＰＵカード２１のデータアクセス制御部２１５と通信カード２２の通信制御部２２１とによって特許請求の範囲における通信制御手段が構成されている。

ここで、既存の機種Ａのプラント制御器２ａに対して、機種Ｂのプラント制御器２ｂを新たに追加したり、機種Ａのプラント制御器２ａの一部を機種Ｂのプラント制御器２ｂと交換したりする場合には、エンジツール４において、この機種Ｂのプラント制御器２ｂのための制御プログラムを新たにプログラミングすることが必要となる。

各プラント制御器２ａ，２ｂのプログラミングに適用される言語として、ここでは周知のＰＯＬ言語（Ｐｒｏｂｌｅｍ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｌａｎｇｕａｇｅ）を使用する。そして、例えば、図２に示すような形態でプログラミングを行うものとする。なお、このようなＰＯＬ言語に限らず、プラント制御に適した他の言語を使用することも可能である。

図２において、符号６１〜６４は入出力データであり、実アドレスを指定する必要のある信号である。６５は複数シートに渡ってプログラムを記述した際に、他のシートでも使用するために、他のシートに渡される信号であり、実アドレスを指定する必要のない信号である。また、符号７１〜７３は定数入力の信号、符号８１，８２等は実アドレスを指定する必要のない信号をそれぞれ表している。エンジツール４のコンパイラ４２は、図２のような形態で記述されたＰＯＬ言語に基づく制御プログラムを機種Ｂのプラント制御器２ｂで実行可能なようにコンパイルする。その際、コンパイラ４２は、アドレス変換テーブル４１を参照して制御プログラムのコンパイルを行う。

すなわち、プログラミングにおいては、入出力データのような実アドレスを指定する必要のある信号については、実アドレスを指定する。図２の例では、符号６１の信号にＩＯＷ５という実アドレスを、符号６２の信号にＩＯＷ１０を、符号６３の信号にＩＯＷ３００を、符号６４の信号にＲＩＯＷ７を、それぞれ指定している。また、図２において、符号８１，８２の信号ように、実アドレスを指定する必要のない中間信号へのアドレス割付けは、アドレス変換テーブル４１を用いてコンパイラ４２によって自動的に行われる。

ここでは説明の便宜上、機種Ａと機種Ｂとのプラント制御器２ａ，２ｂ内の各々のアドレス体系は、例えば図３に示すようなアドレス体系になっているものとする。一般にプラント制御器内のアドレス空間は、その用途毎に分割されている。例えば、機種Ａのプラント制御器２ａに関しては、複数のプログラムで共通的に使用するための変数エリアであるコモン変数、特定のプログラム内でのみ使用するための変数エリアであるローカル変数等に分割されている。同様に、機種Ｂのプラント制御器２ｂに関しても、機種Ｂのアーキテクチャーに基づいたアドレス空間の分割が行われている。このように機種Ａ，Ｂが異なると、これらのアドレス空間の分割は、機種Ａ，Ｂ間で一致しない。

機種Ｂのプラント制御器２ｂについても、エンジツール４において機種Ａと同一の方法でプログラミングを可能とするために、コンパイラ４２はアドレス変換テーブル４１を用いて図３に示すようにして制御プログラムのコンパイルを行う。例えば、機種Ａのコモン変数エリアであるＣＯＷ０〜ＣＯＷ１０００にアドレス割付けを行うべきときには、機種Ｂの汎用レジスタＺＲ０〜ＺＲ１０００のエリアに割り付けるようなアドレス変換を行う。

なお、これらの規則は、変換対象のプラント制御器の機種に依存するため、アドレス変換テーブルは機種毎に保有しておく必要がある。すなわち、ここでは既存の機種Ａに対して異なる機種はＢのみであるが、他の異なる機種Ｃ，Ｄ，…等が存在する場合には、機種Ｂのアドレス変換テーブル４１のみならず、機種Ｃ，Ｄ，…についてそれぞれアドレス変換テーブルを保有しておく。

また、アドレス変換テーブル４１の作成にあたっては、機種Ｂでアドレス空間が余るものは、余った空間は未使用空間とする。逆に、機種Ｂでアドレス空間が不足するものは、使用可能な空間分のみが使用できるように、ユーザがプログラミング可能な空間に予め制限を設けておき、使用可能な空間をオーバして使用された場合には、コンパイラ４２でチェック処理を実施して使用空間オーバーエラーとする。また、機種Ａで準備されている空間と同等機能の空間が機種Ｂに存在しない場合には、機種Ｂの汎用レジスタ等、汎用的に使用できる空間を使用して、機種Ｂが持つ命令と組み合わせることにより、機種Ａと同一機能を実現するための制御プログラムをコンパイラ４２にて生成することで実現する。

これらアドレス割付け処理におけるアドレス変換処理は、図２において符号６１〜６４で示す実アドレスを指定されている信号のみならず、符号８１，８２で示したようなコンパイラ４２が自動でアドレスをアサインする信号に対しても実施される。

こうして、エンジツール４のコンパイラ４２でコンパイルされた制御プログラムは、通信部４３により制御ネットワーク５を介して機種Ｂのプラント制御器２ｂに送出される。機種Ｂのプラント制御器２ｂは、この制御プログラムのデータを通信制御部２２１からデータアクセス制御部２１５に転送するため、この機種Ｂに適合したアドレス体系をもつ制御プログラムがアプリケーションプログラムメモリ２１１に格納される。

このように、異なるアーキテクチャのアドレス体系をもつ機種Ｂのプラント制御器２ｂをシステム１に新たに追加する場合には、あたかも機種Ａのプラント制御器２ａであるかのようにプログラミングすることが可能となる。このため、新たに追加する機種Ｂのプラント制御器２ｂについて、ユーザがプログラミングする際の手間を大幅に削減することが可能になる。また、機種Ａのプラント制御器２ａが故障するなどしてその一部を機種Ｂのプラント制御器２ｂと交換するような場合でも、機種Ａで使用していたプログラムに変更を加えることなく、コンパイルし直すのみで機種Ｂで実行できるため、プラント制御器を交換する際にもプログラムを作り直す作業が不要となり、この点でもユーザの負担を大幅に軽減することができる。

次に、こうしてエンジツール４から機種Ｂのプラント制御器２ｂに制御プログラムがダウンロードされた後、このプラント制御器２ｂによりプラントの各機器で得られるプラントデータを監視操作装置３に取り込んでディスプレイにトレンド画面として表示する場合の動作について説明する。

プラント制御器２ｂは、ＣＰＵ２１４が基本プログラムメモリ２１３の基本プログラムおよびアプリケーションプログラムメモリ２１１の制御プログラムに基づいて、一定周期で入出力カード２３を介して図外のプラントの各機器の制御を行ない、また、各機器で得られるプラントデータを入出力カード２３を介してデータメモリ２１２に格納している。

ここで、監視操作装置３は、機種Ｂのプラント制御器２ｂに連なるプラントの各機器の監視を行う際、制御ネットワーク５を介して機種Ｂのプラント制御器２ｂに対してデータ収集要求を出力する。その場合、監視操作装置３のプログラムは、機種Ａを前提に作成されているため、機種Ａのアドレス体系を使用してデータ収集要求を行うことになる。

プラント制御器２ｂの通信カード２２の通信制御部２２１は、監視操作装置３からのデータ収集要求を受け取ると、アドレス変換テーブル（その内容は図３と同じ）２２３を参照してアドレス変換を行い、ＣＰＵカード２１のデータアクセス制御部２１５に転送する。

ＣＰＵ２１４は、データアクセス制御部２１５に転送されてきたデータ収集要求のあるアドレスに対応したプラントデータをデータメモリ２１２から読み出し、これを再びデータアクセス制御部２１５を介して通信カード２２の通信制御部２２１に転送する。通信制御部２２１は、読み出されたプラントデータのアドレス体系をアドレス変換テーブル２２３を参照して機種Ａに対応したアドレス体系に変換した後、制御ネットワーク５を経由して監視操作装置３に対して要求されたプラントデータを送信する。プラントデータを受信した監視操作装置３は、このプラントデータをディスプレイにトレンド画面として表示する。

図４は、監視操作装置３で監視するトレンド画面の一例であり、プラント制御器２ｂ内の実アドレスＩＯＷ３００、ＲＩＯＷ７、ＩＯＷ５の信号の時系列データをグラフ形式で表示した場合を示している。図４に示すようなトレンド画面においては、予め、トレンド画面で監視対象とする信号を監視操作装置３に登録しておく必要があり、この例では、ＩＯＷ３００、ＲＩＯＷ７、ＩＯＷ５といった実アドレス情報を登録している。監視操作装置３は、登録された情報を元に、上述のようにしてプラント制御器２ｂに対して必要なデータのデータ収集要求を定周期で発行し、プラント制御器２ｂからのプラントデータを収集してディスプレイにトレンド画面としてグラフなどの形式で表示する。

このように機種Ｂのプラント制御器２ｂにおいては、通信カード２２内の通信制御部２２１においてアドレス変換テーブル２２３を用いてデータ収集指令のアドレス変換を行うようにしているので、この機種Ｂのプラント制御器２ｂを制御ネットワーク５内に追加したり交換したりした場合でも、監視操作装置３上のソフトウェアを改造することなく、監視操作装置３によって機種Ａの場合と同様にして機種Ｂのプラント制御器２ｂで得られるプラントの各機器の監視が可能となる。

次に、監視操作装置３から機種Ｂのプラント制御器２ｂに対してプラントの各機器に対する制御指令を送信する場合の動作について説明する。

例えば、プラントの機器として弁の開閉を指示する場合、監視操作装置３に実装されたソフトウェアを使用してオペレータがプラント制御器２ｂに対して指示を出す。これは、実際には、監視操作装置３からプラント制御器２ｂに対するデータ書込要求として処理される。

監視操作装置３は、機種Ａのプラント制御器２ａを前提にプログラムが作成されているため、アドレス体系等は機種Ａのものを使用してデータの書込要求を出力する。プラント制御器２ｂの通信カード２２の通信制御部２２１は、アドレス変換テーブル２２３を参照してこの書込要求のデータのアドレス変換を行い、ＣＰＵカード２１のデータアクセス制御部２１５に転送する。

ＣＰＵ２１４は、データアクセス制御部２１５に転送されてきたデータをデータメモリ２１２の書込要求のあるアドレスに書き込む。これにより、ＣＰＵ２１４は、データメモリ２１２に書き込まれた弁開閉制御用のデータ、アプリケーションプログラムメモリ２１１の制御プログラム、および基本プログラムメモリ２１３の基本プログラムに基づいてプラントの弁の開閉等を制御する。

このように、機種Ｂのプラント制御器２ｂは、通信カード２２内の通信制御部２２１にてアドレス変換を行うことができるので、監視操作装置３が前提としている機種Ａとして通信が可能となる。このため、機種Ａとは異なる機種Ｂのプラント制御器２ｂを制御ネットワーク５内に追加したり、機種Ａの一部と交換したりする場合でも、監視操作装置３上のソフトウェアを改造することなく、監視操作装置３から機種Ｂのプラント制御器２ｂに対する操作が可能となる。

実施の形態２．
図５はこの実施の形態２におけるプラント監視制御システムにおいて、機種Ｂのプラント制御器２ｂの部分のみを取り出して示す構成図であり、図１に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態２の場合も、実施の形態１と同様に、監視操作装置３は機種Ａのプラント制御器２ａの監視操作を行うことを前提としてプログラミングされている。そして、機種Ａと異なる機種Ｂのプラント制御器２ｂが、当該システム１に追加、あるいは一部の機種Ａと交換されるものとする。

この実施の形態２の特徴は、機種Ｂのプラント制御器２ｂにおいて、ＣＰＵカード２１上のＣＰＵ２１４は基本プログラムおよび制御プログラムに従ってデータメモリ２１２からプラントデータを定周期で読み出すと、データアクセス制御部２１５は、この読み出されたプラントデータを通信制御部２２１に逐次転送し、通信制御部２２１はこの転送されてきたプラントデータをバッファメモリ２２２にコピーする。そして、通信制御部２２１は、監視操作装置３からのプラントデータの収集要求がある場合には、このバッファメモリ２２２にコピーされたプラントデータを読み出して監視操作装置３に送信するようにしている。

この場合、ＣＰＵ２１４がデータメモリ２１２からプラントデータを読み出してデータアクセス制御部２１５が通信制御部２２１に対してデータ転送を行う範囲は、監視操作装置３から監視対象になりえる範囲の全領域とする。一般に、プラント制御器のＣＰＵ２１４は、定周期で同一処理を繰り返し実行しており、このような定周期のデータコピー処理を行うことは何ら問題はない。

また、バッファメモリ２２２にプラントデータをコピーする場合、データメモリ２１２内には、機種Ｂが持つ本来のメモリマップに従った並び方でプラントデータが格納されているので、通信制御部２２１がバッファメモリ２２２にプラントデータをコピーする際には、通信制御部２２１がアドレス変換テーブル（図３）を参照して、図５中に示すように機種Ｂのメモリ体系を機種Ａのメモリ体系に従ったデータの並び方となるようにアドレス変換を行う。

そして、監視操作装置３から機種Ｂのプラント制御器２ｂに対してデータ収集要求があった場合には、通信制御部２２１は、データアクセス制御部２１５へのデータ収集要求は行わずに、通信カード２２内のバッファメモリ２２２に格納されているプラントデータを取得して制御ネットワーク５を経路して監視操作装置３に返信する。

このように、この実施の形態２では、プラント制御器２ｂのバッファメモリ２２２に対して定周期でプラントデータのコピー処理を行っているので、通信制御部２２１が監視操作装置３からデータ収集要求を受信した場合、通信制御部２２１は、その都度データアクセス制御部２１５に対してデータ収集要求を発行する必要がなく、即座に監視操作装置３に対してプラントデータを送信することができる。このため、監視操作装置３のディスプレイにトレンド画面を表示する場合の表示更新性能が向上する。

また、データアクセス制御部２１５は、監視操作装置３からのデータ収集要求の頻度によらず、常に一定の周期で一定量のプラントデータを通信制御部２２１に転送し、これに応じて通信制御部２２１がバッファメモリ２２２にコピーするので、監視操作装置３からのデータ収集要求の頻度によってＣＰＵ２１４がデータメモリ２１２からプラントデータを読み出す頻度が増加することがない。このため、定周期でプラント制御を実行することを主目的とするＣＰＵ２１４の処理負担を一定に保つことができる。

なお、この実施の形態２では、機種Ｂのプラント制御器２ｂについて説明したが、機種Ａのプラント制御器２ａについてもバッファメモリに対して定周期でプラントデータをコピーするようにすれば、上記と同様の効果が得られる。
その他の作用効果は、実施の形態１の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

実施の形態３．
この実施の形態３の特徴は、プラント制御器等で一般的に使用されているタグデータを取り扱えるようにしたものである。なお、この実施の形態３におけるプラント監視制御システムの全体構成は基本的に図１と同じであるから、システム構成については図１を参照して説明を行う。

図６にはプラント制御器等で一般的に使用されているタグデータのデータ構造の一例を示している。ここに、タグデータとは、主として計装制御分野においてフィードバック制御等を行う場合の制御ループ内の各種データを構造体としてまとめたデータのかたまりのことである。なお、この実施の形態３の説明において、タグデータ内に含まれる個々のデータをアイテムと呼ぶ。

タグデータの構造は、プラント制御器２ａ，２ｂの機種Ａ，Ｂによって異なっているため、同一のプログラムを実行することはできない。すなわち、異なる機種のプログラムを使用すると、間違ったアイテムを読み出したり、書き込んだりする可能性がある。図６に機種Ａ、機種Ｂのタグ構造の一例を比較して示すが、例えば、ＡＬＭ（アラーム）アイテムは、機種Ａでは、タグの先頭からのオフセットアドレスが“２”の場所にあるため、機種Ａでプログラミングしたプログラムでは、オフセットアドレス“２”の読み込み、または、書き込みとコンパイルされる。一方、機種Ｂでは、ＡＬＭアイテムは、オフセットアドレス“４”に割り当てられている。

このようにタグデータの構造は、機種Ａ，Ｂのプラント制御器２ａ，２ｂによって並び順序はまちまちであるが、基本的な考え方は共通していて、同様の機能を持つアイテムは、それぞれのプラント制御器２ａ，２ｂが保有している。この特性を利用し、機種Ａのアーキテクチャーでプログラミングされたプログラムを機種Ｂで実行可能とするために、この実施の形態３では、エンジツール４のアドレス変換テーブル４１には、図３に示したアドレス変換関係が記述されているのに加えて、図６に示すように、タグデータのアイテムのアドレスを変換するためのアドレス変換関係が記述されている。なお、この場合のアドレス変換テーブル４１は、当該システムを提供するメーカ側において予め作成しておく。

これにより、エンジツール４に設けられているアドレス変換テーブル４１は、特定機種Ａのプラント制御器２ａ向けに記述された制御プログラムのタグデータのアイテムのアドレス体系を他の機種Ｂのプラント制御器２ｂ向けに記述された制御プログラムのタグデータのアイテムのアドレス体系に対応させることができる。また、コンパイラ４２はこのアドレス変換テーブル４１に基づいてタグデータのアイテムのアドレス変換を行うようにしている。

また、これに合わせて、機種Ｂのプラント制御器２ｂに設けられているアドレス変換テーブル２２３についても、他の機種Ａのプラント制御器２ａのタグデータのアイテムに関するアドレス体系を自己のプラント制御器２ｂのタグデータのアイテムに関するアドレス体系に対応させる必要があるため、エンジツール４に設けられているアドレス変換テーブル４１と同じアドレス変換を行えるように設定されている。
その他の構成は、実施の形態１の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明を省略する。

次に、エンジツール４において、例えばＡＬＭ（アラーム）アイテムをロードするプログラムをコンパイルする場合について、その動作を説明する。

まず、該当のタグデータに関して、機種Ａではタグ“ＬＰＷ０”に、機種Ｂではタグ“ＬＴ０”にそれぞれ割り当てられているものとする。また、ここでは例えば、タグ“ＬＰＷ０”のオフセットアドレス“２”のアイテムへのアクセスは、“ＬＰＷ０．２”と表記するものとし、また、アイテム名を指定して表現する場合には、例えば、“ＬＰＷ０”のＡＬＭアイテムへのアクセスは、“ＬＰＷ０．ＡＬＭ”と表記するものとする。また、機種Ａにおけるロード命令は“ＬＤＡ”、機種Ｂにおけるロード命令は“ＬＤＢ”とそれぞれ表記するものとする。

エンジツール４において、機種Ｂのプラント制御器２ｂに対する制御プログラムを作成する場合、プログラム上では機種Ａとしてプログラミングが行われるため、ＰＯＬ言語において、“ＬＰＷ０．ＡＬＭ”が使用されて記述される。

ここで、コンパイルの結果、“ＬＰＷ０．ＡＬＭ”をロードする実行個数コードを生成する必要がある場合、機種Ａのプラント制御器２ａで制御プログラムを使用する場合には、“ＬＤＡ ＬＰＷ０．２”に相当する実行コードが生成されるように、通常の方法でコンパイルされる。これに対して、機種Ｂのプラント制御器２ｂで制御プログラムを実際に使用する場合には、アドレス変換テーブル４１を参照し、まず、図３に示したアドレス変換関係に基づいてタグ“ＬＰＷ０”をタグ“ＬＴ０”に変換する。引き続いて図６に示したアドレス変換関係に基づいて機種ＢにおけるＡＬＭアイテムのオフセットアドレスを求める。その結果、“ＬＤＢ ＬＴ０．４”に相当する実行コードを生成する。

このように、機種Ａ，Ｂによってタグデータのアイテムの並び順序が異なっていても、機種Ｂのプラント制御器２ｂに関して、エンジツール４のアドレス変換テーブル４１およびコンパイラ４２によって機種Ｂに応じたアイテムの並び順序に従ったコードを生成することができるので、プラント制御器の機種Ａ，Ｂの違いを意識することなく、機種Ａに基づく制御プログラムを作成することができる。

次に、こうしてエンジツール４から新規に追加された機種Ｂのプラント制御器２ｂに制御プログラムがダウンロードされた後、このプラント制御器２ｂにおけるタグデータのアイテム（例えばＡＬＭ）の監視を行いたい場合には、監視操作装置３は、制御ネットワーク５を経由して機種Ｂのプラント制御器２ｂに対してデータ収集要求を出力する。その場合、監視操作装置３のプログラムや設定は、機種Ａを前提に作成されているため、タグデータのアイテムのアドレス体系は、機種Ａのアドレス体系のアドレス（この例では“ＬＰＷ０．２”）を使用してデータ収集要求を行うことになる。

プラント制御器２ｂの通信カード２２の通信制御部２２１は、監視操作装置３からのデータ収集要求を受け取ると、アドレス変換テーブル２２３を参照して図５に示すようにしてアイテムのアドレス変換（この例では“ＬＴ０．４”に変換）を行い、ＣＰＵカード２１のデータアクセス制御部２１５に転送する。

ＣＰＵ２１４は、データアクセス制御部２１５に転送されてきたデータ収集要求のあるアドレスに対応したタグのアイテム（この例ではタグ“ＬＴＯ”のアイテム“ＡＬＭ”）をデータメモリ２１２から読み出し、これを再びデータアクセス制御部２１５を介して通信制御部２２１に転送する。通信制御部２２１は、読み出されたアイテムのアドレス体系をアドレス変換テーブル２２３を参照して機種Ａに対応したアドレス体系に再び変換（この例では“ＬＰＷ０．２”に変換）した後、制御ネットワーク５を経由して監視操作装置３に対して要求されたアイテムを送信する。監視操作装置３は、受信したこのアイテムをディスプレイに表示する等の処理を行う。

このように、機種Ｂのプラント制御器２ｂでは、通信カード２２の通信制御部２２１において、アドレス変換テーブル２２３を参照してタグのアイテムの並べ替え処理を行うようにしたので、機種Ａとは異なる機種Ｂのプラント制御器２ｂが追加されたり機種Ａと交換されたような場合でも、監視操作装置３では既に実装されているソフトウェアの変更を行うことなく機種Ｂのプラント制御器２ｂの監視（データ収集）を行うことができる。

次に、監視操作装置３が機種Ｂのプラント制御器２ｂの操作を行うためにデータメモリ２１２に所定のタグのアイテムを書き込みたい場合には、監視操作装置３は、制御ネットワーク５を経由して機種Ｂのプラント制御器２ｂに対してタグのアイテムの書き込み要求を発行する。このとき、監視操作装置３は機種Ａのタグのアイテムのアドレス体系に基づいて機種Ｂのプラント制御器２ｂにアイテムの書き込み要求を発行する。

機種Ｂのプラント制御器２ｂにおいて、通信カード２２の通信制御部２２１は、アドレス変換テーブル２２３（図３，図６）を参照してこの書き込み要求のアイテムのアドレス変換を行い、ＣＰＵカード２１のデータアクセス制御部２１５に転送する。ＣＰＵ２１４は、データアクセス制御部２１５に転送されてきたアイテムをデータメモリ２１２の書き込み要求のあるアドレスに書き込む。

このように、機種Ｂのプラント制御器２ｂは、通信カード２２内の通信制御部２２１にてアドレス変換を行うことができるため、機種Ａと異なる機種Ｂのプラント制御器２ｂが追加されたり、機種Ａの一部が機種Ｂと交換されるような場合でも、監視操作装置３に実装されているソフトウェアの変更を行うことなく、監視操作装置３によりプラント制御器２ｂに対する操作（書き込み）が可能になる。

実施の形態４．
図７はこの実施の形態４におけるプラント監視制御システムにおいて、機種Ｂのプラント制御器の部分のみを取り出して示す構成図であり、図１と対応する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態４においても、実施の形態３と同様にプラント制御器等で一般的に使用されているタグデータを取り扱うことを前提としている。特に、この実施の形態４の特徴は、プラント制御器２ｂにおいて、ＣＰＵ２１４は基本プログラムメモリ２１３の基本プログラムに従ってデータメモリ２１２から所定のタグデータを定周期で読み出すようにしている。これに応じて、データアクセス制御部２１５はこの読み出されたタグデータを通信制御部２２１に逐次転送し、通信制御部２２１はこの転送されてきたタグデータをバッファメモリ２２２にコピーする。そして、通信制御部２２１は、監視操作装置３からのタグデータの収集要求がある場合には、このバッファメモリ２２２にコピーされたタグデータを読み出して監視操作装置３に送信するようにしている。

機種Ｂのプラント制御器２ｂにおいて、バッファメモリ２２２にタグデータをコピーする場合、データメモリ２１２内には、機種Ｂが持つ本来のメモリマップに従った並び方でタグデータが格納されているので、通信制御部２２１がバッファメモリ２２２にタグデータをコピーする際には、通信制御部２２１がアドレス変換テーブル２２３（図３，図６）を参照して、図７中に示すように機種Ｂのメモリ体系を機種Ａのメモリ体系に従ったタグデータの並び方となるようにアドレス変換を行う。

そして、監視操作装置３から通信カード２２に対してタグデータの収集要求があった場合には、通信制御部２２１は、バッファメモリ２２２に格納されたタグデータを取得して制御ネットワーク５を経路して監視操作装置３に返信する。

このように、この実施の形態４では、バッファメモリ２２２に対して定周期でタグデータのコピー処理を行っているので、通信制御部２２１が監視操作装置３からデータ収集要求を受信した場合、通信制御部２２１は、ＣＰＵカード２１側にアクセスすることなく即座に監視操作装置３に対してタグデータを送信することが可能となり、監視操作装置３のディスプレイにトレンド画面を表示する場合の表示更新性能が向上する。

また、監視操作装置３からのデータ収集要求の頻度によらず、常に一定の周期で一定量のタグデータをバッファメモリ２２２に対してコピーするようにしているので、監視操作装置３からのタグデータ収集要求の頻度によってＣＰＵ２１４の処理量が増加することもないので、定周期でプラント制御を実行することを主目的とするＣＰＵ２１４の処理負担を一定に保つことができる。
その他の作用効果は、実施の形態３の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

なお、この実施の形態４では、機種Ｂのプラント制御器２ｂについて説明したが、機種Ａのプラント制御器２ａについてもバッファメモリ２２２に対して定周期でタグデータをコピーするようにすれば、上記と同様の効果が得られる。

上記の実施の形態１〜４において、監視装置３とプラント制御器２ａとの間の通信規約として、データメモリ２１２へのデータの書き込み処理の成否、つまり書き込み成功あるいは書き込み失敗等の信頼性情報（いわゆるＲＡＳ情報）の授受方法が規定されており、書き込みに失敗した場合には、再度、監視操作装置３から書き込み要求を出す等の対策をとるようなソフトウェアが監視操作装置３に搭載されている場合には、ＣＰＵカード２１のデータアクセス制御部２１５に、データメモリ２１２へのデータの書き込み処理の成否であるＲＡＳ情報を通信制御部２２１に送信する機能をもたせることもできる。この場合、通信制御部２２１は、監視操作装置３とプラント制御器２ａとの間で規定されている通信規約に従ってＲＡＳ情報を監視操作装置３に送信する。なお、通信規約とは、 例えば、書き込み要求のあったアドレスとデータ、およびＲＡＳ情報を決められたフォーマットで同一パケットに格納して送信する等のルールである。したがって、例えば、アドレス情報をパケットに格納してＲＡＳ情報を送信する通信規約の場合には、通信制御部２２１は、アドレス変換テーブル２２３を利用して、機種Ａに対応したアドレスをパケットに格納して、監視操作装置３に送信する。

このようにすれば、通信制御部２２１から制御ネットワーク５を経由してデータ書き込みの良否を示すＲＡＳ情報をプラント制御器の機種に依存せずに監視操作装置３との通信規約として規定された方法で通知できるようになるので、監視操作装置３において、実装されているソフトウェアを変更することなく指令が確実に実行されたかの確認を簡単に行うことができる。データ書き込みに失敗した場合には、再度、監視操作装置３からデータ書き込み要求を出す等の対策をとることが可能となり、プラントの各機器を一層確実に制御することができ、システムの信頼性が向上する。

また、上記の実施の形態１〜４では、主として機種Ａに対してアドレス体系などのアーキテクチャが異なる機種Ｂを追加したり変更したりする場合について説明したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、機種Ｂのみならず他のアドレス体系の異なる機種Ｃ，Ｄ，…を追加したり変更したりする場合でも適用することができるのは勿論である。

本発明の実施の形態１におけるプラント監視制御システムの全体を示す構成図である。 本発明の実施の形態１で使用する制御プログラムの一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態１において、アドレス体系の異なる機種間でプラントデータのアドレス変換を行う場合の説明図である。 本発明の実施の形態１において、プラント制御器で得られるプラントデータを監視操作装置のディスプレイにトレンド画面として表示する場合の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態２におけるプラント監視制御システムにおいて、機種Ｂのプラント制御器の部分のみを取り出して示す構成図である。 本発明の実施の形態３におけるプラント監視制御システムにおいて、アドレス体系の異なる機種間でタグデータのアドレス変換を行う場合の説明図である。 本発明の実施の形態４におけるプラント監視制御システムにおいて、機種Ｂのプラント制御器の部分のみを取り出して示す構成図である。

符号の説明

１ プラント監視制御システム、２ａ 機種Ａのプラント制御器、
２ｂ 機種Ｂのプラント制御器、３ 監視操作装置、
４ エンジニアリングツール（エンジツール）、５ 制御ネットワーク、
４１ アドレス変換テーブル、４２ コンパイラ、４３ 通信部（通信手段）、
２１１ アプリケーションプログラムメモリ、２１３ 基本プログラムメモリ、
２１４ ＣＰＵ、２１５ データアクセス制御部（通信制御手段）、
２２１ 通信制御部（通信制御手段）、２２２ バッファメモリ、
２２３ アドレス変換テーブル。

Claims (6)

1. プラントの各機器を制御する複数台のプラント制御器、各プラント制御器からプラントデータを収集してプラントの状態を監視したりプラント制御器を介してプラントの制御操作を行う監視操作装置、およびプラント制御器で実行する制御プログラムを作成するためのエンジニアリングツールを備え、これらのプラント制御器、監視操作装置、エンジニアリングツールが制御ネットワークで接続されているプラント監視制御システムにおいて、 上記エンジニアリングツールは、特定機種のプラント制御器向けに記述された制御プログラムのアドレス体系を他の機種のプラント制御器向けに記述された制御プログラムのアドレス体系に対応させるツール側アドレス変換テーブルと、このツール側アドレス変換テーブルを参照して制御プログラムをコンパイルするコンパイラとを備えるとともに、このコンパイラでコンパイルされた制御プログラムを上記制御ネットワークを介して上記プラント制御器にダウンロードする通信手段を含む一方、
   上記プラント制御器は、上記エンジニアリングツールからダウンロードされた制御プログラムを格納するアプリケーションプログラムメモリ、プラントの各機器に対する入出力用のプラントデータを格納するデータメモリ、自己のプラント制御器のアドレス体系が他のプラント制御器のアドレス体系と異なる場合には、他のプラント制御器のアドレス体系を自己のアドレス体系に対応させる制御器側アドレス変換テーブル、および上記アプリケーションプログラムメモリに格納された上記ダウンロード後の制御プログラムに基づいて、上記制御器側アドレス変換テーブルを参照して上記監視操作装置との間でデータ通信を行う通信制御手段を備えることを特徴とするプラント監視制御システム。
2. 上記プラント制御器は、上記監視操作装置に転送すべきプラントデータを一時的に格納するバッファメモリを備え、また、上記通信制御手段は、上記データメモリから定周期でプラントデータを読み出して上記バッファメモリにコピーし、監視操作装置からのプラントデータの収集要求がある場合には、このバッファメモリにコピーされたプラントデータを読み出して上記監視操作装置に送信するものであることを特徴とする請求項１記載のプラント監視制御システム。
3. 上記ツール側アドレス変換テーブルは、特定機種のプラント制御器向けに記述された制御プログラムのタグデータのアイテムのアドレス体系を他の機種のプラント制御器向けに記述された制御プログラムのタグデータのアイテムのアドレス体系に対応させるものであり、また、上記コンパイラはこのアドレス変換テーブルに基づいてタグデータのアイテムのアドレス変換を行うものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラント監視制御システム。
4. 上記制御器側アドレス変換テーブルは、自己のプラント制御器のタグデータのアイテムに関するアドレス体系と他のプラント制御器のタグデータのアイテムに関するアドレス体系と異なる場合には、他のプラント制御器のアドレス体系を自己のアドレス体系に対応させるものであることを特徴とする請求項３に記載のプラント監視制御システム。
5. 上記プラント制御器の通信制御手段は、上記データメモリから定周期でプラントデータに含まれるタグデータを読み出して上記バッファメモリにコピーし、監視操作装置からタグデータの収集要求がある場合には、このバッファメモリにコピーされたタグデータを読み出して上記監視操作装置に送信するものであることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のプラント監視制御システム。
6. 上記プラント制御器の通信制御手段は、上記監視操作装置からの操作指令に応じた上記データメモリに対するアクセス結果の良否を監視操作装置に返信するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のプラント監視制御システム。

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