JP5445913B2 - アプリケーション検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィールドバス規格に準拠するフィールド機器を制御するコントローラ内に、前記フィールド機器が備える複数のフィールドバスブロックを写像する複数のシャドウブロックと、このシャドウブロックのデータを参照できるアプリケーションが実装された制御システムに対して、前記アプリケーションをシミュレーションＰＣにより模擬的に検査するアプリケーション検査装置に関するものである。

近年、プラント計装システムでは、フィールドネットワークの進歩により、フィールドバス規格（例えば、ファウンデーションフィールドバス）に準拠するフィールド機器を使ってプラントを制御するケースが増えている。

本発明は、フィールド機器が備えるフィールドバスブロックを写像してコントローラ内に形成されるシャドウブロックのデータを利用するアプリケーションの検査を効率よく実施できるアプリケーション検査装置を提供するものである。シャドウブロックを利用する検査シミュレーションについては、特許文献１に開示がある。

図５は、コントローラ内にシャドウブロックを有するフィールドバスシステムの構成例を示す機能ブロック図である。制御バス１０に接続されたコントローラ２０は、この制御バスを介して操作・監視装置３０、エンジニアリングステーション４０等の上位装置と通信すると共に、Ｉ／Ｏインタフェース２５を経て接続されるフィールドバス５０を介してフィールドバス規格に準拠するフィールド機器６０を制御する。

フィールド機器６０は、フィールドバスブロックとして、ＰＩＤ演算を実行する制御演算ブロック６１、センサ７０からのアナログ信号を入力して制御演算ブロック６１に渡す入力ブロック６２、制御演算ブロック６１のアナログ演算出力を取得して操作手段８０に渡す出力ブロック６３を備えている。

コントローラ２０内には、フィールド機器６０の制御演算ブロック６１、入力ブロック６２、出力ブロック６３を夫々写像する制御演算シャドウブロック２１、入力シャドウブロック２２、出力シャドウブロック２３が形成されている。

フィールド機器６０は、内部に制御アルゴリズムを持ち、コントローラ２０は、フィールド機器内部のデータを取り込んで、これらシャドウブロックに格納する。即ち、これらシャドウブロックは、フィールド機器内の演算結果をコントローラ２０上に写像するための専用ブロックとして機能する。

これにより、タグ名経由でマンマシンインタフェースである操作・監視装置３０にデータを表示したり、コントローラ２０内に実装されている他のアプリケーション２４がこのシャドウブロックを参照することで、フィールド機器６０の内部のデータを参照したりすることがで、デバッグ等の検査を実施することができる。

特開２００４−２９９１０号公報

従来のフィールドバス制御システムの構成では、次のような問題がある。
（１）フィールド機器６０内で動作するアプリケーションロジックの動作試験は，実際にフィールド機器を接続して実施するしかないが、コントローラ２０内の他のアプリケーション２４は、実機を接続しないシミュレータ環境（ＰＣ上での模擬動作環境）で、そのアルゴリズムの妥当性を確認するのが一般的である。

しかしながら，実機を接続しないシミュレータ環境では、シャドウブロックの入力データが取得できないため、それを参照している他のアプリケーションを含め，動作の確認を行なうことができない。

（２）図６は、この現状を回避する手法であり、コントローラ２０内のシャドウブロックを仮想的に接続させて暫定的なフィールド機器６０のシミュレータに変更した構成例を示す機能ブロック図である。

シャドウブロック２１、２２、２３間は、データの関連性を示す情報を持たないので、エンジニアリングステーション４０からのオペレータ操作により、これらシャドウブロックを制御演算シャドウブロック２１´、入力シャドウブロック２２´、出力シャドウブロック２３´に機能変更し、ブロック間のソフト結合及びプロセス入力のワイヤリング処理を行い、仮想的なフィールド機器の制御ループ環境を構築させる。

このようなシミュレータモードで、他のアプリケーション２４が各ブロックのデータを参照した試験を実行することができる。試験終了後は、再度エンジニアリングステーション４０からのオペレータ操作により、このシミュレータ環境を元のコントローラの環境に戻す、煩雑なモード変更／解除の操作を必要とする。

本発明の目的は、コントローラ内のシャドウブロックの煩雑な機能変更操作をしないでコントローラ内部のアプリケーションの多様な検査を効率よく実施することができるアプリケーション検査装置を実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）フィールドバス規格に準拠するフィールド機器を制御するコントローラ内に、前記フィールド機器が備える複数のフィールドバスブロックを写像する複数のシャドウブロックと、このシャドウブロックのデータを参照できるアプリケーションが実装された制御システムに対して、前記アプリケーションを模擬的に検査するアプリケーション検査装置において、
前記アプリケーションを模擬的に検査するためのシミュレーションＰＣを具備し、
前記シミュレーションＰＣは、
上位装置からダウンロードされた、前記コントローラ内のアプリケーションと同一の検査対象アプリケーションと、
前記検査対象アプリケーションが参照または設定できる、前記コントローラ内の複数のシャドウブロックと同一構成でソフト接続機能を有する複数の模擬ブロックと、
前記複数の模擬ブロックのプロセス入力ワイヤリング処理並びに各模擬ブロックの模擬入力処理を実行する入力模擬処理部と、
前記入力模擬処理部が参照するプロセス入力ワイヤリング情報ファイル並びにブロック模擬入力情報ファイルと、
を備えることを特徴とするアプリケーション検査装置。

（２）前記プロセス入力ワイヤリング情報ファイル並びにブロック模擬入力情報ファイルは、ユーザによりメンテナンスされることを特徴とする（１）に記載のアプリケーション検査装置。

（３）前記複数の模擬ブロックは、制御演算模擬ブロック、入力模擬ブロック、出力模擬ブロックの少なくともいずれかであることを特徴とする（１）または（２）に記載のアプリケーション検査装置。

（４）前記シミュレーションＰＣと通信するユーザＰＣを備え、このユーザＰＣより前記プロセス入力ワイヤリング情報ファイル並びにブロック模擬入力情報ファイルがメンテナンスされることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のアプリケーション検査装置。

（５）前記フィールドバス規格は、ファウンデーションフィールドバスであることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載のアプリケーション検査装置。

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）フィールドバスシステムを構成するコントローラ内の機能を一切変更することなく、コントローラに実装されている関連する他のアプリケーションの動作試験を別ＰＣ上で行うことが可能になり、デバッグの効率が改善される。

（２）シミュレーションＰＣ内に形成される模擬ブロックのプロセス入力ワイヤリング情報及びブロック模擬入力情報は、ユーザによるメンテナンスが可能なテーブルの記述に基づく処理により、多様なブロック間接続のバリエーションが可能となり、アプリケーション検査の範囲と質を向上させることができる。

本発明を適用したアプリケーション検査装置の一実施例を示す機能ブロック図である。 ブロック模擬入力情報ファイルの記述例を示す表である。 入力模擬処理部の処理手順を示すフローチャートである。 本発明を適用したアプリケーション検査装置の、プラントシミュレータへの応用例を示す機能ブロック図である。 コントローラ内にシャドウブロックを有するフィールドバスシステムの構成例を示す機能ブロック図である。 コントローラ内のシャドウブロックを仮想接続させて暫定的なフィールド機器のシミュレータに変更した構成例を示す機能ブロック図である。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を適用したアプリケーション検査装置の一実施例を示す機能ブロック図である。図５で説明した従来構成と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。

本発明のアプリケーション検査装置は、制御バス１０を介してエンジニアリングステーション４０と通信可能なシミュレーションＰＣ１００により実行される。図５で示したコントローラ２０内の他のアプリケーション２４と同一な検査対象アプリケーション１０４がエンジニアリングステーション４０からダウンロードされている。

図５で示したコントローラ２０内の制御演算シャドウブロック２１、入力シャドウブロック２２、出力シャドウブロック２３に対応する、制御演算模擬ブロック１０１、入力模擬ブロック１０２、出力模擬ブロック１０３が形成されている。

これら模擬ブロックは、シャドウブロックの写像機能とは異なり、ブロック間のソフト接続機能を備え、仮想的な制御ループを構成させることができ、フィールド機器で動作するフィールドバスブロックによる制御ループの機能を模擬させることができるように設計されている。

入力模擬処理部１０５は、これら模擬ブロック間の入力接続を実行するプログラムであり、出力模擬ブロック１０３から入力模擬ブロック１０２へのプロセス入力のワイヤリング処理と、各模擬ブロックへの模擬入力処理を実行する。

入力模擬処理部１０５は、プロセス入力のワイヤリング情報ファイル１０６の記述を参照して、プロセス入力のワイヤリング処理を実行する。同様に、ブロック模擬入力情報ファイル１０７の記述を参照して、各模擬ブロックへの模擬入力処理を実行する。これらファイルの記述内容は、制御バス１０上のユーザＰＣ９０からメンテナンスすることができる。

図２は、ブロック模擬入力情報ファイル１０７の記述例を示す表である。ブロックのタグ名、データアイテム名を持つ参照元情報と、演算式または参照先ブロックのデータの場所情報が対になった表の形態を有する。

ブロックの各データが，どこから入力値を取得するかをユーザがこのテーブル上で自由に定義することができる。参照元情報として、ブロックのタグ名、データアイテム名を指定し、参照先情報として、他のブロックのタグ名、データアイテム名を指定するか、または演算式を定義することが可能である。また、入力値を固定したい場合は、定数データを入力値として与えることが可能である。

図３は、入力模擬処理部１０５の処理手順を示すフローチャートである。図３（Ａ）は基本フローを示し、ステップＳ１で入力模擬処理を開始する。ステップＳ２では、プロセス入力ワイヤリング情報ファイル１０６を参照して入力定義に関するワイヤリング処理を実行する。ステップＳ３では、ブロック模擬入力情報ファイル１０７を参照してブロック入力データの模擬入力処理を実行し、ステップＳ４で入力模擬処理を終了する。

図３（Ｂ）は、ステップＳ３の詳細フローを示し、ステップＳ３１でブロックの模擬入力処理が開始されると、ステップＳ３２では全定義情報の処理完了がチェックされ、未完であればステップＳ３３で参照先情報が演算データか機能ブロックデータかがチェックされる。演算データであればステップＳ３４で演算処理を実行して設定値とし、ステップＳ３５で設定値を参照元に格納しステップ３２に戻る。

ステップＳ３３のチェックで、参照先情報が機能ブロックデータであれば、ステップＳ３６で参照先ブロックの値を設定値とし、ステップＳ３５に進み、設定値を参照元に格納してステップＳ３２に戻る。ステップＳ３２のチェックで、全定義情報の処理完了であればステップＳ３７でブロックの模擬入力処理を終了する。

図４は、本発明を適用したアプリケーション検査装置の、プラントシミュレータへの応用例を示す機能ブロック図である。この発明の課題は、アプリケーション検査の効率化であるが、シミュレーションＰＣ１００を、プラント自体の挙動を模擬するプラントシミュレータ３００と結合することにより、フィールド機器を制御するコントローラを模擬したプラント運転訓練システムを構築することが可能となる。

１０ 制御バス
４０ エンジニアリングステーション
９０ ユーザＰＣ
１００ シミュレーションＰＣ
１０１ 制御演算模擬ブロック
１０２ 入力模擬ブロック
１０３ 出力模擬ブロック
１０４ 検査対象アプリケーション
１０５ 入力模擬処理部
１０６ プロセス入力ワイヤリング情報ファイル
１０７ ブロック模擬入力情報ファイル

Claims (5)

1. フィールドバス規格に準拠するフィールド機器を制御するコントローラ内に、前記フィールド機器が備える複数のフィールドバスブロックを写像する複数のシャドウブロックと、このシャドウブロックのデータを参照できるアプリケーションが実装された制御システムに対して、前記アプリケーションを模擬的に検査するアプリケーション検査装置において、
   前記アプリケーションを模擬的に検査するためのシミュレーションＰＣを具備し、
   前記シミュレーションＰＣは、
   上位装置からダウンロードされた、前記コントローラ内のアプリケーションと同一の検査対象アプリケーションと、
   前記検査対象アプリケーションが参照または設定できる、前記コントローラ内の複数のシャドウブロックと同一構成でソフト接続機能を有する複数の模擬ブロックと、
   前記複数の模擬ブロックのプロセス入力ワイヤリング処理並びに各模擬ブロックの模擬入力処理を実行する入力模擬処理部と、
   前記入力模擬処理部が参照するプロセス入力ワイヤリング情報ファイル並びにブロック模擬入力情報ファイルと、
   を備えることを特徴とするアプリケーション検査装置。
2. 前記プロセス入力ワイヤリング情報ファイル並びにブロック模擬入力情報ファイルは、ユーザによりメンテナンスされることを特徴とする請求項１に記載のアプリケーション検査装置。
3. 前記複数の模擬ブロックは、制御演算模擬ブロック、入力模擬ブロック、出力模擬ブロックの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載のアプリケーション検査装置。
4. 前記シミュレーションＰＣと通信するユーザＰＣを備え、このユーザＰＣより前記プロセス入力ワイヤリング情報ファイル並びにブロック模擬入力情報ファイルがメンテナンスされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のアプリケーション検査装置。
5. 前記フィールドバス規格は、ファウンデーションフィールドバスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のアプリケーション検査装置。

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