JP5062475B2 - プロセス制御システム - Google Patents

Description

本発明は、プラント機器のプロセスデータに直接アクセスして制御する直接制御コントローラと、この直接制御コントローラと通信し前記プロセスデータに基づく仮想データにアクセスして前記プラント機器を制御する仮想制御コントローラと、この仮想制御コントローラと通信する上位装置とよりなるプロセス制御システムに関するものである。

プラント機器のプロセスデータに直接アクセスして制御する直接制御コントローラと、この直接制御コントローラと通信し前記プロセスデータに基づく仮想データにアクセスして前記プラント機器を制御する仮想制御コントローラと、この仮想制御コントローラと通信する上位装置とよりなるプロセス制御システムについては、特許文献１に開示がある。

図４は、特許文献１に開示されている従来のプロセス制御システムの構成を示す機能ブロック図である。制御系Ａは、分散型制御システムで構成されている。分散型制御システムでは、制御バス１に接続される操作監視装置２及びこの制御バスを介して操作監視装置２と通信する直接制御コントローラ３により、フィールドバス４を介してプラント５の機器５１，５２，５３，…５ｎのプロセスデータに直接アクセスしてこれらを制御している。

制御バス１上のプロセスデータは、制御バス１に接続されたデータ通信サーバ６のデータ収集手段６１により収集／加工処理され、データベース６２に保持される。データ通信サーバ６及び操作監視装置２は、汎用ネットワーク７に接続され、この汎用ネットワーク７に接続された、監視系Ｂを構成する仮想制御コントローラ８及びその上位装置９と通信する。

仮想制御コントローラ８は、汎用ネットワーク７を介してデータ通信サーバ６のデータベース６２に保持された仮想的なプロセスデータを取得し、いわゆる高度制御（Advanced Process Control）を実行する。

仮想制御コントローラ８による高度制御の例では、プロセスデータに基づく多変数動特性モデルを内部に備え、プロセスの次の動きを予測して最適操作量をプラント機器に与える、多変数モデル予測制御パッケージがある。

更に別の例では、プロセスデータに基づく性状推定モデルを内部に備え、リアルタイムにプロセスの性状情報を出力する性状推定パッケージがある。これら高度制御パッケージについては、非特許文献１に詳細が開示されている。

図５は、直接制御コントローラと仮想制御コントローラの配置関係を示すイメージ図である。直接制御コントローラ３と、仮想制御コントローラ８と、上位装置９の各間は、DCOM(分散コンポーネントオブジェクトモデル)を用いた通信によって接続される。従って、これら要素は、すべてプラント内の設備として配置される。

特開２００４−１６４１５０号公報 横河技報 Vol.47 No.4 [2003] 「高度制御パッケージExasmoc R3とExarqe R3の機能連携による高深度脱硫プロ セスへの高度制御の適用」

従来構成のプロセス制御システムでは、次のような問題がある。
（１）仮想制御コントローラを備える複数のプラントが広域に分散している場合には、個々のプラント毎に直接制御コントローラと共に仮想制御コントローラ、その上位装置を一体に配置せざるを得ない。各間をリモートで接続し仲介するものがないためである。

（２）仮想制御コントローラのエンジニアは、直接制御コントローラのそれと比較して不足している。それを解消すべく、分散された仮想制御コントローラをラボ等に集中して管理したいという要求があるが、現状では実現が困難である。

（３）従って、仮想制御コントローラのエンジニアも各現場に夫々必要となり、直接制御コントローラのエンジニアでは対処できないトラブル発生の都度、仮想制御コントローラのエンジニアが出向いて対処せざるを得ない。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、仮想制御コントローラをプラントから遠隔地のラボにて集中管理し、運用と人材の面において効率を向上させることを可能とするプロセス制御システムの実現を目的としている。

このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
（１）プラント機器のプロセスデータに直接アクセスして制御する直接制御コントローラと、この直接制御コントローラと通信し前記プロセスデータに基づく仮想データにアクセスして前記プラント機器を制御すると共に、前記直接制御コントローラが配置されているプラントから遠隔地に配置されている仮想制御コントローラと、この仮想制御コントローラと通信する上位装置とよりなるプロセス制御システムにおいて、
前記直接制御コントローラと前記仮想制御コントローラとの通信を中継する第１のウェブサーバと、
前記仮想制御コントローラと前記上位装置との通信を中継する第２のウェブサーバと、
を備え、
前記第１のウェブサーバにより、前記直接制御コントローラと前記仮想制御コントローラとが分離配置されると共に、前記第２のウェブサーバにより、前記仮想制御コントローラと前記上位装置とが分離配置され、
前記仮想制御コントローラを遠隔地に配置された前記上位装置より管理可能としたことを特徴とするプロセス制御システム。

（２）夫々が前記第１のウェブサーバを介して前記直接制御コントローラと通信する複数台の前記仮想制御コントローラに対し、前記第２のウェブサーバを介して１台の前記上位装置が接続されることを特徴とする（１）に記載のプロセス制御システム。

（３）前記仮想制御コントローラは、前記プロセスデータに基づく多変数動特性モデルを内部に備え、プロセスの次の動きを予測して最適操作量を前記プラント機器に与える、多変数モデル予測制御パッケージであることを特徴とする（１）または（２）に記載のプロセス制御システム。

（４）前記仮想制御コントローラは、前記プロセスデータに基づく性状推定モデルを内部に備え、リアルタイムにプロセスの性状情報を出力する性状推定パッケージであることを特徴とする（１）または（２）に記載のプロセス制御システム。

本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）制御系を成す各要素を、第１のウェブサーバを介して仮想制御コントローラと分離することで、複数のプラントにある仮想制御コントローラをラボにて集中的に管理することが可能となり、トラブル発生時でもラボのエンジニアが迅速に対処することができる。

（２）また、監視系を成す各要素を、第２のウェブサーバを介して仮想制御コントローラと分離することで、制御系への負担を増加することなく、複数の拠点のラボから仮想制御コントローラを監視することが可能となる。

（３）それにより、異なる拠点のラボ間で、仮想制御コントローラのエンジニアが情報の共有を行なうことができる。更に、仮想制御コントローラのエンジニアも集約され、人材効率が向上する。

（４）ラボにおける仮想制御コントローラの集中管理のほか、遠隔地の本社等から複数のラボ内の仮想制御コントローラに接続することで、仮想制御コントローラの不具合対応あるいは機能拡張に伴うアップデート作業を一元的に行なう、リモートメンテナンスも可能となる。

以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用した、直接制御コントローラと仮想制御コントローラの配置関係を示すイメージ図である。図４、図５で説明したシステムと同一要素には同一符号を付して説明を省略する。

第１のウェブサーバ１００は、直接制御コントローラ３を含む制御系から、仮想制御コントローラ８を分離し、これら間の通信をリモートで接続して中継する。これにより、遠隔地にて仮想制御コントローラ８を集中管理することが可能となる。

第２のウェブサーバ２００は、上位装置９を含む監視系から、仮想制御コントローラ８を分離し、これら間の通信をリモートで接続して中継する。これにより、遠隔地に配置された複数の上位装置から仮想制御コントローラをリモート管理することが可能となる。

上位装置９、仮想制御コントローラ８、直接制御コントローラ３の各間は、ウェブサーバを中継してＸＭＬ(拡張可能なマーク付け言語)を用いた通信を行なうことで、標準化されたセキュアを確保することができる。

図２は、本発明を適用したプロセス制御システムの一実施形態を示す機能ブロック図である。工場Ａでは、２台の直接制御コントローラ３１，３２によりプラント５１の機器を制御している。これら直接制御コントローラ３１，３２は、第１のウェブサーバ１０１を介して遠隔地のラボＡに配置されている仮想制御コントローラ８と通信する。

同様に、工場Ｂでは、１台の直接制御コントローラ３３によりプラント５２の機器を制御している。この直接制御コントローラ３３は、第１のウェブサーバ１０２を介して遠隔地のラボＡに配置されている仮想制御コントローラ８と通信する。

ラボＡに配置されている上位装置９１は、ラボＡに配置されている第２のウェブサーバ２００を介して仮想制御コントローラ８と通信する。ラボＡとは遠隔のラボＢに配置された上位装置９２，９３は、ラボＡに配置されている第２のウェブサーバ２００を介して仮想制御コントローラ８と通信する。

同様に、ラボＡとは遠隔の工場Ｃに配置された上位装置９４は、ラボＡに配置されている第２のウェブサーバ２００を介して仮想制御コントローラ８と通信する。

このように、本発明によれば、ウェブサーバを介在させた通信により、仮想制御コントローラ８を工場から分離したラボ等に配置できると共に、遠隔地からのリモート管理を可能とする環境を構築することが可能となる。

図３は、本発明を適用したプロセス制御システムの他の実施形態を示す機能ブロック図である。工場Ａの直接制御コントローラ３１，３２は、第１のウェブサーバ（図示せず）を介して遠隔地のラボＡに配置されている仮想制御コントローラ８１と通信する。工場Ｂの直接制御コントローラ３３は、第１のウェブサーバ（図示せず）を介して遠隔地のラボＢに配置されている仮想制御コントローラ８２と通信する。

ラボＡに配置されている仮想制御コントローラ８１は、第２のウェブサーバ（図示せず）を介して本社に配置されている上位装置９と通信する。同様に、ラボＢに配置されている仮想制御コントローラ８２は、第２のウェブサーバ（図示せず）を介して本社に配置されている上位装置９と通信する。

このような配置環境により、遠隔地の本社から複数のラボ内の仮想制御コントローラに接続することで、仮想制御コントローラの不具合対応あるいは機能拡張に伴うアップデート作業を一元的に行なう、リモートメンテナンスが可能となる。

実施形態では、直接制御コントローラとして、分散型制御システムのコントローラを例示したが、これに限定されるものではなく、プラントのプロセスデータに直接アクセスして機器を制御するコントローラ一般を含むものである。

実施形態では、仮想制御コントローラの機能として多変数モデル予測制御パッケージ及び性状推定パッケージを例示したが、これに限定されるものではなく、いわゆる高度制御コントローラ一般を含むものである。

本発明を適用した、直接制御コントローラと仮想制御コントローラの配置関係を示すイメージ図である。 本発明を適用したプロセス制御システムの一実施形態を示す機能ブロック図である。 本発明を適用したプロセス制御システムの他の実施形態を示す機能ブロック図である。 特許文献１に開示されている従来のプロセス制御システムの構成を示す機能ブロック図である。 直接制御コントローラと仮想制御コントローラの配置関係を示すイメージ図である。

符号の説明

３ 直接制御コントローラ
５ プラント
８ 仮想制御コントローラ
９ 上位装置
１００ 第１のウェブサーバ
２００ 第２のウェブサーバ

Claims (4)

1. プラント機器のプロセスデータに直接アクセスして制御する直接制御コントローラと、この直接制御コントローラと通信し前記プロセスデータに基づく仮想データにアクセスして前記プラント機器を制御すると共に、前記直接制御コントローラが配置されているプラントから遠隔地に配置されている仮想制御コントローラと、この仮想制御コントローラと通信する上位装置とよりなるプロセス制御システムにおいて、
   前記直接制御コントローラと前記仮想制御コントローラとの通信を中継する第１のウェブサーバと、
   前記仮想制御コントローラと前記上位装置との通信を中継する第２のウェブサーバと、
   を備え、
   前記第１のウェブサーバにより、前記直接制御コントローラと前記仮想制御コントローラとが分離配置されると共に、前記第２のウェブサーバにより、前記仮想制御コントローラと前記上位装置とが分離配置され、
   前記仮想制御コントローラを遠隔地に配置された前記上位装置より管理可能としたことを特徴とするプロセス制御システム。
2. 夫々が前記第１のウェブサーバを介して前記直接制御コントローラと通信する複数台の前記仮想制御コントローラに対し、前記第２のウェブサーバを介して１台の前記上位装置が接続されることを特徴とする請求項１に記載のプロセス制御システム。
3. 前記仮想制御コントローラは、前記プロセスデータに基づく多変数動特性モデルを内部に備え、プロセスの次の動きを予測して最適操作量を前記プラント機器に与える、多変数モデル予測制御パッケージであることを特徴とする請求項１または２に記載のプロセス制御システム。
4. 前記仮想制御コントローラは、前記プロセスデータに基づく性状推定モデルを内部に備え、リアルタイムにプロセスの性状情報を出力する性状推定パッケージであることを特徴とする請求項１または２に記載のプロセス制御システム。

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