JP5617060B2 - データ管理装置、データ管理方法、及びデータ管理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、プラントの監視対象から取得したプロセスデータを記憶するデータ管理装置、データ記憶方法、及びデータ記憶プログラムに関する。

プラントの監視対象から各種データを収集する装置として、例えば、特許文献１には、制御装置が鉄鋼プラントへ出力した制御情報をバイナリデータで収集し、制御装置が出力した制御情報で制御された鉄鋼プラントのイベント情報をバイナリデータで収集し、同時刻に収集された制御情報のバイナリデータとイベント情報のバイナリデータとに共通のキーを付加し、共通のキーが付加された制御情報のバイナリデータを蓄積するとともに、共通のキーが付加されたイベント情報のバイナリデータを蓄積するデータ収集装置が提案されている。

特開２０１０−２７１８５０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のデータ収集装置を大規模なプラント制御システムに適用した場合、プロセスデータを記憶するために、大容量の記憶媒体が必要になるという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、大量のプロセスデータを比較的少ない記憶領域に記憶するデータ管理装置、データ管理方法、及びデータ管理プログラムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係るデータ管理装置の第１の特徴は、監視対象より取得した経時的変化のあったプロセスデータと、基準時点から前記経時的変化のあった時点までの経過時間とを関連づけて、配列パターンサンプリングデータとして生成する配列パターンサンプリングデータ生成部と、前記監視対象よりプロセスデータを取得する度に、前記監視対象より取得したプロセスデータにおける経時的変化の有無を示すフラグと、前記監視対象より取得した経時的変化のあったプロセスデータとを関連づけて、ビットパターンサンプリングデータとして生成するビットパターンサンプリングデータ生成部と、前記ビットパターンサンプリングデータと前記配列パターンサンプリングデータとのうち、記憶容量が小さいいずれか一方を記憶部に記憶させる記憶制御部と、を備えたことにある。

また、本発明に係るデータ管理装置の第２の特徴は、前記経過時間を記憶するために必要なデータサイズと、前記プロセスデータを取得する取得間隔とに基づいて、前記経時的変化のあったプロセスデータの点数の閾値を示す変化点数閾値を算出する算出部を、更に備え、前記記憶制御部は、前記監視対象よりプロセスデータを取得する度に、前記経時的変化のあったプロセスデータの点数が、前記算出部により算出された変化点閾値より高い場合、前記ビットパターンサンプリングデータを記憶させ、前記経時的変化のあったプロセスデータの点数が、前記算出部により算出された変化点閾値より小さい場合、前記配列パターンサンプリングデータを記憶させることにある。

また、本発明に係るデータ管理方法の第１の特徴は、監視対象より取得した経時的変化のあったプロセスデータと、基準時点から前記経時的変化のあった時点までの経過時間とを関連づけて、配列パターンサンプリングデータとして生成する配列パターンサンプリングデータ生成ステップと、前記監視対象よりプロセスデータを取得する度に、前記監視対象より取得したプロセスデータにおける経時的変化の有無を示すフラグと、前記監視対象より取得した経時的変化のあったプロセスデータとを関連づけて、ビットパターンサンプリングデータとして生成するビットパターンサンプリングデータ生成ステップと、前記ビットパターンサンプリングデータと前記配列パターンサンプリングデータとのうち、記憶容量が小さいいずれか一方を記憶部に記憶させる記憶制御ステップと、を有することにある。

また、本発明に係るデータ管理方法の第２の特徴は、前記経過時間を記憶するために必要なデータサイズと、前記プロセスデータを取得する取得間隔とに基づいて、前記経時的変化のあったプロセスデータの点数の閾値を示す変化点数閾値を算出する算出ステップを、更に備え、前記記憶制御ステップは、前記監視対象よりプロセスデータを取得する度に、前記経時的変化のあったプロセスデータの点数が、前記算出ステップにより算出された変化点閾値より高い場合、前記ビットパターンサンプリングデータを記憶させ、前記経時的変化のあったプロセスデータの点数が、前記算出ステップにより算出された変化点閾値より小さい場合、前記配列パターンサンプリングデータを記憶させることにある。

また、本発明に係るデータ管理プログラムの第１の特徴は、コンピュータに、監視対象より取得した経時的変化のあったプロセスデータと、基準時点から前記経時的変化のあった時点までの経過時間とを関連づけて、配列パターンサンプリングデータとして生成する配列パターンサンプリングデータ生成ステップと、前記監視対象よりプロセスデータを取得する度に、前記監視対象より取得したプロセスデータにおける経時的変化の有無を示すフラグと、前記監視対象より取得した経時的変化のあったプロセスデータとを関連づけて、ビットパターンサンプリングデータとして生成するビットパターンサンプリングデータ生成ステップと、前記ビットパターンサンプリングデータと前記配列パターンサンプリングデータとのうち、記憶容量が小さいいずれか一方を記憶部に記憶させる記憶制御ステップと、を実行させることにある。

また、本発明に係るデータ管理プログラムの第２の特徴は、さらに、前記コンピュータに、前記経過時間を記憶するために必要なデータサイズと、前記プロセスデータを取得する取得間隔とに基づいて、前記経時的変化のあったプロセスデータの点数の閾値を示す変化点数閾値を算出する算出ステップを、更に実行させ、前記記憶制御ステップは、前記監視対象よりプロセスデータを取得する度に、前記経時的変化のあったプロセスデータの点数が、前記算出ステップにより算出された変化点閾値より高い場合、前記ビットパターンサンプリングデータを記憶させ、前記経時的変化のあったプロセスデータの点数が、前記算出ステップにより算出された変化点閾値より小さい場合、前記配列パターンサンプリングデータを記憶させることにある。

本発明のデータ管理装置、データ管理方法、及びデータ管理プログラムによれば、大量のプロセスデータを比較的少ない記憶領域に記憶することができる。

本発明の実施形態１に係るデータ管理装置を含むオンラインデータ管理システムの構成例を示す図である。 本発明の実施形態１に係るデータ管理装置が備える記憶部のデータ構造を模式的に示した図である。 本発明の実施形態１に係るデータ管理装置が備える記憶部の範囲データ記憶部に記憶された１０分範囲データ位置ファイルの一例を示した図である。 本発明の実施形態１に係るデータ管理装置が備える記憶部の範囲データ記憶部に記憶された１０分範囲データファイルの一例を示した図である。 本発明の実施形態１に係るデータ管理装置が備える記憶部の範囲データ記憶部に記憶された１０分範囲データファイルのブロックデータの一例を示した図である。 本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１が備える記憶部の範囲データ記憶部に記憶された１０分範囲データ位置ファイルと、１０分範囲データファイルとのデータの関連性を説明した図である。 図７は、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置が備える記憶部の範囲データ記憶部に記憶された１分範囲データ位置ファイルの一例を示した図である。 本発明の実施形態１に係るデータ管理装置が備える記憶部の範囲データ記憶部に記憶された１分範囲データファイルの一例を示した図である。 本発明の実施形態１に係るデータ管理装置が備える記憶部の範囲データ記憶部に記憶された１分範囲データファイルのブロックデータの一例を示した図である。 本発明の実施形態１に係るデータ管理装置が備える記憶部の範囲データ記憶部に記憶された１分範囲データ位置ファイルと、１分範囲データファイルとのデータの関連性を説明した図である。 本発明の実施形態１に係るデータ管理装置が備える記憶部のサンプリングデータ記憶部に記憶されたサンプリングデータファイルの一例を示した図である。 本発明の実施形態１に係るデータ管理装置が備える記憶部のサンプリングデータ記憶部に記憶された分データの一例を示した図である。 本発明の実施形態１に係るデータ管理装置が備える記憶部のサンプリングデータ記憶部に記憶されたアイテムデータの一例を示した図である。 本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１が備える記憶部のサンプリングデータ記憶部に記憶された配列パターンのオフセットデータの一例を示した図である。 本発明の実施形態１に係るデータ管理装置が備える記憶部のサンプリングデータ記憶部に記憶されたビットパターンのオフセットデータの一例を示した図である。 本発明の実施形態１に係るデータ管理装置が備える記憶部のサンプリングデータ記憶部に記憶されたビットパターンのオフセットデータの一例を示した図である。 本発明の実施形態１に係るデータ管理装置において、配列パターンサンプリングデータ又はビットパターンサンプリングデータの切り替え処理を説明した図である。

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置、データ管理方法、及びデータ管理プログラムの実施形態１について説明する。

＜構成の説明＞
図１は、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置を含むオンラインデータ管理システムの構成例を示す図である。

このオンラインデータ管理システムは、例えば、加熱された鉄・ステンレス・アルミのスラブ（鋼片）を圧延機で圧延し、厚さ数ｍｍ〜十数ｍｍの熱延コイルに仕上る熱間圧延プラントシステムや、熱間圧延プラントや冷間圧延プラントで製造されたコイルを最終製品に仕上げるために、酸洗・焼鈍・めっき・塗装・切断などをおこなうプロセスラインプラントシステム等における各監視対象から取得したプロセスデータを管理するものである。

図１において、このオンラインデータ管理システムは、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１と、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等の制御機器５１〜５ｎ（ｎは自然数。）とが接続されて構成されており、圧延機やプレス機、それらの機械を駆動するモータやピストン等の各監視対象物６１〜６ｐ（ｐは自然数。）の動作状態や制御状態等を、制御機器５１〜５ｎが取得したプロセスデータにより監視するシステムである。

ここで、例えば、データ管理装置１と制御機器５１〜５ｎとは、制御ネットワーク８により接続されている。

また、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１は、装置本体１１に、モニタ（ディスプレイ）１２や、キーボード１３、マウス１４等が接続されたコンピュータ装置から構成されている。そして、このデータ管理装置１は、制御機器５１〜５ｎから取得した複数の数値データを含むサンプリングデータを記憶したり、モニタ１２に通常表示したりする。

本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１の構成や動作、プロセスデータの構成等については、後述する。

制御機器５１〜５ｎは、それぞれ、モータや、加熱機、油圧機などの各監視対象物６１〜６ｐの動作をプログラムにより制御するもので、それぞれのＩ／Ｏ（入出力）ユニット５１１〜５ｎ１を介し各監視対象物６１〜６ｐから所定のサンプリング間隔で時系列に検出した数値データを含むプロセスデータを取得するものである。

このデータ管理装置１は、装置本体１１に、モニタ（ディスプレイ）１２や、キーボード１３、マウス１４等が接続されたコンピュータ装置から構成されるものである。

装置本体１１は、図１に示すように、ＣＰＵ１１１と、メモリ１１２と、ＨＤＤや大容量メモリ等の記憶部１１３と、外部機器インターフェース（以下、Ｉ／Ｆと略す。）部１１４と、制御ネットワークＩ／Ｆ部１１５等とを、内部バス１１７を介し接続して構成されている。

ＣＰＵ１１１は、記憶部１１３に記憶された各種アプリケーションプログラムのうち、データ管理プログラムを実行することにより、その機能上、記憶制御部１１１ａと、配列パターンサンプリングデータ生成部１１１ｂと、ビットパターンサンプリングデータ生成部１１１ｃと、算出部１１１ｄとを備える。

配列パターンサンプリングデータ生成部１１１ｂは、制御機器５１〜５ｎより取得した経時的変化のあったプロセスデータと、基準時点から経時的変化のあった時点までの経過時間とを関連づけて、配列パターンサンプリングデータとして生成する。

ビットパターンサンプリングデータ生成部１１１ｃは、制御機器５１〜５ｎよりプロセスデータを取得する度に、制御機器５１〜５ｎより取得したプロセスデータの経時的変化の有無を示すフラグと、制御機器５１〜５ｎより取得した経時的変化のあったプロセスデータとを関連づけて、ビットパターンサンプリングデータとして生成する。

算出部１１１ｄは、経過時間を記憶するために必要なデータサイズと、プロセスデータを取得するサンプリング周期（取得間隔）とに基づいて、経時的変化のあったプロセスデータの点数の閾値を示す変化点数閾値を算出する。

記憶制御部１１１ａは、ビットパターンサンプリングデータと配列パターンサンプリングデータとのうち、記憶容量が小さいいずれか一方を記憶部１１３に記憶させる。具体的には、記憶制御部１１１ａは、制御機器５１〜５ｎよりプロセスデータを取得する度に、経時的変化のあったプロセスデータの点数が、算出部１１１ｄにより算出された変化点閾値より高い場合、ビットパターンサンプリングデータを記憶させ、経時的変化のあった点数が、算出部１１１ｄにより算出された変化点閾値より小さい場合、配列パターンサンプリングデータを記憶させる。

メモリ１１２は、ＣＰＵ１１１が各種アプリケーションプログラムを実行する際にデータを一時記憶したり展開等する演算エリア等として使用するものである。

記憶部１１３は、範囲データ記憶部１１３ａと、サンプリングデータ記憶部１１３ｂとを有する。

なお、本実施形態１では、１つの記憶部１１３の中に、範囲データ記憶部１１３ａと、サンプリングデータ記憶部１１３ｂとを設けているが、範囲データ記憶部１１３ａと、サンプリングデータ記憶部１１３ｂとは、それぞれ、別の記憶部として構成しても勿論よい。

制御ネットワークＩ／Ｆ部１１５は、制御ネットワーク８と装置本体１１とを接続するためのインターフェースである。

図２は、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１が備える記憶部１１３のデータ構造を模式的に示した図である。

図２に示すように、記憶部１１３は、その記憶領域として、範囲データ記憶部１１３ａと、サンプリングデータ記憶部１１３ｂとを有している。

範囲データ記憶部１１３ａは、第１範囲データ記憶部２１と、第２範囲データ記憶部２２とを備えている。

第１範囲データ記憶部２１は、サンプリング開始時刻（基準時点）から１０分（第１期間）毎に、制御機器５１〜５ｎから取得したプロセスデータの上限値及び下限値と、第１期間の開始時刻である第１基準時点とを関連づけて、第１範囲データとして記憶する。具体的には、第１範囲データ記憶部２１は、１０分範囲データ位置ファイル２１０と、１０分範囲データファイル２３０とを記憶する。

また、第２範囲データ記憶部２２は、サンプリング開始時刻（基準時点）から１分（第２期間）毎に、制御機器５１〜５ｎから取得したプロセスデータの上限値及び下限値と、第２期間の開始時刻である第２基準時点とを関連づけて、第２範囲データとして記憶する。具体的には、第２範囲データ記憶部２２は、１分範囲データ位置ファイル２５０と、１分範囲データファイル２７０とを記憶する。

サンプリングデータ記憶部１１３ｂは、配列パターンサンプリングデータ生成部１１１ｂにより生成された配列パターンサンプリングデータ、又はビットパターンサンプリングデータ生成部１１１ｃにより生成されたビットパターンサンプリングデータを記憶する。

図３は、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１が備える記憶部１１３の範囲データ記憶部１１３ａに記憶された１０分範囲データ位置ファイル２１０の一例を示した図である。

図３に示すように、１０分範囲データ位置ファイル２１０は、１０分範囲データ位置ファイルの固定情報が含まれるメインヘッダ２１３と、１０分範囲データ位置ファイルの拡張情報が含まれるエクストラヘッダ２１５と、１０分範囲データ位置ファイルの位置情報が含まれる位置レコード２１７とを有している。

メインヘッダ２１３は、固定値であるバージョンナンバー２１３ａと、１０分範囲データ位置ファイル２１０のファイルの種類を示すファイルタイプ２１３ｂと、エクストラヘッダ２１５のサイズを示すエクストラヘッダサイズ２１３ｃと、位置レコード２１７の件数を示すレコード件数２１３ｄと、位置レコード２１７のサイズを示すレコードサイズ２１３ｅと、データ記憶の予備として領域を確保する未使用２１３ｆとを有している。

エクストラヘッダ２１５は、１０分範囲データファイル２３０が記憶されるブロックサイズを示す１０分範囲データファイルブロックサイズ２１５ａを有している。

位置レコード２１７は、１０分範囲データファイル２３０の先頭の時刻（第１基準時点）を示す先頭ＵＴＣ時刻２１７ａと、先頭ＵＴＣ時刻２１７ａを１／１０ミリ秒まで表す時刻データである先頭ＵＴＣ１／１０ミリ秒２１７ｂと、１０分範囲データのファイル番号を示す１０分範囲データファイル番号２１７ｃと、１０分範囲データファイル２３０が記憶される先頭からの位置を示す１０分範囲データファイルブロック位置２１７ｄと、１０分範囲データファイル２３０のブロックデータのアイテム数を示す１０分範囲データブロックアイテム数２１７ｅと、データ記憶の予備として領域を確保する未使用２１７ｆとを有する。

このように、位置レコード２１７は、サンプリング開始時刻（基準時点）から１０分（第１期間）毎に、制御機器５１〜５ｎから取得した１０分（第１期間）分の各種データを記憶するので、先頭の位置レコード２１７に含まれる先頭ＵＴＣ時刻２１７ａが、サンプリング開始時刻（基準時点）となる。

なお、第１基準時点として、先頭ＵＴＣ時刻２１７ａと先頭ＵＴＣ１／１０ミリ秒２１７ｂとを用いて、１／１０ミリ秒単位まで正確に示した１０分範囲データファイル２３０の先頭の時刻（第１基準時点）を用いてもよいし、先頭ＵＴＣ時刻２１７ａのみを１０分範囲データファイル２３０の先頭の時刻（第１基準時点）を用いてもよい。

また、位置レコード番号とは、１０分範囲データファイル内で、位置レコード２１７それぞれに割り当てられた番号であり、下記の（数式１）に基づいて算出される。そして、この位置レコード番号に基づいて、先頭ＵＴＣ時刻２１７ａ等の各種データが記憶される。

位置レコード番号＝シーケンス番号／１０／１０００／６０／１０＋１ ・・・（数式１）
なお、シーケンス番号とは、サンプリング開始時刻（基準時点）から、制御機器５１〜５ｎにより、所定のサンプリング周期でプロセスデータが採取される度に、カウントアップされる通し番号である。ここで、制御機器５１〜５ｎからプロセスデータを取得するサンプリング周期は、例えば、０．１（ｍｓ）と定められる。

図４は、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１が備える記憶部１１３の範囲データ記憶部１１３ａに記憶された１０分範囲データファイル２３０の一例を示した図である。

図４に示すように、１０分範囲データファイル２３０は、１０分範囲データファイルの固定情報が含まれるメインヘッダ２３３と、１０分範囲データファイルの拡張情報が含まれるエクストラヘッダ２３５と、１０分範囲のプロセスデータの上下限値などが含まれるブロックデータ２３７とを有している。

メインヘッダ２３３は、固定値であるバージョンナンバー２３３ａと、１０分範囲データファイル２３０のファイルの種類を示すファイルタイプ２３３ｂと、エクストラヘッダ２３５のサイズを示すエクストラヘッダサイズ２３３ｃと、位置レコード２１７の件数を示すレコード件数２３３ｄと、位置レコード２１７のサイズを示すレコードサイズ２３３ｅと、アライメント用として領域を確保する未使用２３３ｆとを有している。

エクストラヘッダ２３５は、１０分範囲データファイル２３０が記憶されるブロックサイズを示す１０分範囲データファイルブロックサイズ２３５ａと、１０分範囲データファイル２３０のファイル番号を示すファイル番号２３５ｂとを有している。

ブロックデータ２３７は、ブロックデータ２３７の固定情報が含まれるブロック内ヘッダ２３７ａと、アイテム番号毎に、１０分範囲のプロセスデータの上下限値などが含まれる１０分範囲データ２３７ｂとを有している。ここで、アイテム番号とは、例えば、制御機器５１〜５ｎが取得した項目、例えば、各監視対象物６１〜６ｐである圧延機のプレス圧等といった項目を一意に識別するユニークな番号として割り当てられた番号のことをいう。

図５は、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１が備える記憶部１１３の範囲データ記憶部１１３ａに記憶された１０分範囲データファイル２３０のブロックデータ２３７の一例を示した図である。

図５に示すように、ブロック内ヘッダ２３７ａは、ブロックデータ２３７の先頭の時刻（第１基準時点）を示す先頭ＵＴＣ時刻２３７ａ１と、先頭ＵＴＣ時刻２３７ａ１を１／１０ミリ秒まで表す時刻データである先頭ＵＴＣ１／１０ミリ秒２３７ａ２と、データ記憶の予備として領域を確保する未使用２３７ａ３と、ブロック内ヘッダ２３７ａのサイズを除くブロックデータ２３７のサイズを示すブロックデータサイズ２３７ａ４と、ブロック内ヘッダ２３７ａのサイズを示すブロック内ヘッダサイズ２３７ａ５と、ブロックデータ２３７内の１０分範囲データ２３７ｂのアイテムの数を示すブロックアイテム数２３７ａ６と、データ記憶の予備として領域を確保する未使用２３７ａ７とを有する。

また、１０分範囲データ２３７ｂは、アイテム番号毎に、１０分範囲データ２３７ｂの先頭のプロセスデータを示す最初値２３７ｂ１と、１０分範囲データ２３７ｂの最後尾のプロセスデータを示す最後値２３７ｂ２と、１０分範囲データ２３７ｂの範囲での上限値を示す上限値２３７ｂ３と、１０分範囲データ２３７ｂの範囲での下限値を示す下限値２３７ｂ４とを有する。

このように、ブロックデータ２３７は、サンプリング開始時刻（基準時点）から１０分（第１期間）毎に、制御機器５１〜５ｎから取得した１０分（第１期間）分の各種データを記憶するので、先頭のブロックデータ２３７に含まれる先頭ＵＴＣ時刻２３７ａ１が、サンプリング開始時刻（基準時点）となる。

なお、第１基準時点として、先頭ＵＴＣ時刻２３７ａ１と先頭ＵＴＣ１／１０ミリ秒２３７ｂ２とを用いて、１／１０ミリ秒単位まで正確に示した１０分範囲データファイル２３０の先頭の時刻（第１基準時点）を用いてもよいし、先頭ＵＴＣ時刻２３７ａ１のみを１０分範囲データファイル２３０の先頭の時刻（第１基準時点）を用いてもよい。

このようにして、範囲データ記憶部１１３ａは、サンプリング開始時刻（基準時点）から１０分（第１期間）毎に、制御機器５１〜５ｎから取得した１０分（第１期間）分のプロセスデータの上限値及び下限値と、１０分（第１期間）の開始時刻である第１基準時点とを関連づけて、１０分範囲データファイル２３０（第１範囲データ）として記憶している。

図６は、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１が備える記憶部１１３の範囲データ記憶部１１３ａに記憶された１０分範囲データ位置ファイル２１０と、１０分範囲データファイル２３０とのデータの関連性を説明した図である。

図６に示すように、記憶制御部１１１ａは、１０分範囲データ位置ファイル２１０に記憶されたデータに基づいて、１０分範囲データファイル２３０にデータを記憶させることができる。

具体的には、ＣＰＵ１１１の記憶制御部１１１ａは、上述したように、（数式１）を用いて、１０分範囲データファイル２３０内で、位置レコード２１７に割り当てられる位置レコード番号を算出する。そして、記憶制御部１１１ａは、算出した位置レコード番号に基づいて、１０分範囲データファイル２３０にブロックデータ２３７を記憶させることができる。

図７は、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１が備える記憶部１１３の範囲データ記憶部１１３ａに記憶された１分範囲データ位置ファイル２５０の一例を示した図である。

図７に示すように、１分範囲データ位置ファイル２５０は、１分範囲データ位置ファイルの固定情報が含まれるメインヘッダ２５３と、１分範囲データ位置ファイル２５０の拡張情報が含まれるエクストラヘッダ２５５と、１分範囲データ位置ファイル２５０の位置情報が含まれる位置レコード２５７とを有している。

メインヘッダ２５３は、固定値であるバージョンナンバー２５３ａと、１分範囲データ位置ファイル２５０のファイルの種類を示すファイルタイプ２５３ｂと、エクストラヘッダ２５５のサイズを示すエクストラヘッダサイズ２５３ｃと、位置レコード２５７の件数を示すレコード件数２５３ｄと、位置レコード２５７のサイズを示すレコードサイズ２５３ｅと、データ記憶の予備として領域を確保する未使用２５３ｆとを有している。

エクストラヘッダ２５５は、１分範囲データファイルが記憶されるブロックサイズを示す１分範囲データファイルブロックサイズ２５５ａを有している。

位置レコード２５７は、１分範囲データファイルの先頭の時刻（第２基準時点）を示す先頭ＵＴＣ時刻２５７ａと、先頭ＵＴＣ時刻２５７ａを１／１０ミリ秒まで表す時刻データである先頭ＵＴＣ１／１０ミリ秒２５７ｂと、１分範囲データのファイル番号を示す１分範囲データファイル番号２５７ｃと、１分範囲データファイルが記憶される先頭からの位置を示す１分範囲データファイルブロック位置２５７ｄと、１分範囲データ内のブロックデータのアイテムの数を示す１分範囲データブロックアイテム数２５７ｅと、データ記憶の予備として領域を確保する未使用２５７ｆとを有する。

このように、位置レコード２５７は、サンプリング開始時刻（基準時点）から１分（第２期間）毎に、制御機器５１〜５ｎから取得した１分（第２期間）分の各種データを記憶するので、先頭の位置レコード２５７に含まれる先頭ＵＴＣ時刻２５７ａが、サンプリング開始時刻（基準時点）となる。

なお、ここで位置レコード番号とは、１分範囲データファイル内で、位置レコード２５７に割り当てられた番号であり、上記の（数式１）に基づいて算出される。

このようにして、範囲データ記憶部１１３ａは、サンプリング開始時刻（基準時点）から１分（第２期間）毎に、制御機器５１〜５ｎから取得した１分（第２期間）分のプロセスデータの上限値及び下限値と、１分（第２期間）の開始時刻である第２基準時点とを関連づけて、１分範囲データファイル２７０（第２範囲データ）として記憶している。

図８は、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１が備える記憶部１１３の範囲データ記憶部１１３ａに記憶された１分範囲データファイル２７０の一例を示した図である。

図８に示すように、１分範囲データファイル２７０は、１分範囲データファイルの固定情報が含まれるメインヘッダ２７３と、１分範囲データファイルの拡張情報が含まれるエクストラヘッダ２７５と、１分範囲のプロセスデータの上下限値などが含まれるブロックデータ２７７とを有している。

メインヘッダ２７３は、固定値であるバージョンナンバー２７３ａと、１分範囲データファイル２７０のファイルの種類を示すファイルタイプ２７３ｂと、エクストラヘッダ２７５のサイズを示すエクストラヘッダサイズ２７３ｃと、位置レコード２１７の件数を示すレコード件数２７３ｄと、位置レコード２１７のサイズを示すレコードサイズ２７３ｅと、アライメント用として領域を確保する未使用２７３ｆとを有している。

エクストラヘッダ２７５は、１分範囲データファイル内に記憶されるブロックデータのサイズを示す１分範囲データファイルブロックサイズ２７５ａと、１分範囲データファイルのファイル番号を示すファイル番号２７５ｂとを有している。

ブロックデータ２７７は、ブロックデータ２７７の固定情報が含まれるブロック内ヘッダ２７７ａと、アイテム番号毎に、１０分ぶんの１分範囲のプロセスデータの上下限値などが含まれる１０分ぶん１分範囲データ２７７ｂとを有している。

図９は、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１が備える記憶部１１３の範囲データ記憶部１１３ａに記憶された１分範囲データファイル２７０のブロックデータ２７７の一例を示した図である。

図９に示すように、ブロック内ヘッダ２７７ａは、ブロックデータ２７７の先頭の時刻（第２基準時点）を示す先頭ＵＴＣ時刻２７７ａ１と、先頭ＵＴＣ時刻２７７ａ１を１／１０ミリ秒まで表す時刻データである先頭ＵＴＣ１／１０ミリ秒２７７ａ２と、データ記憶の予備として領域を確保する未使用２７７ａ３と、ブロック内ヘッダ２７７ａのサイズを除くブロックデータ２３７のサイズを示すブロックデータサイズ２７７ａ４と、ブロック内ヘッダ２７７ａのサイズを示すブロック内ヘッダサイズ２７７ａ５と、ブロックデータ２７７内の１分範囲データ２７７ｂの数を示すブロックアイテム数２７７ａ６と、データ記憶の予備として領域を確保する未使用２７７ａ７とを有する。

このように、ブロックデータ７１７は、サンプリング開始時刻（基準時点）から１分（第２期間）毎に、制御機器５１〜５ｎから取得した１分（第２期間）分の各種データを記憶するので、先頭のブロックデータ２７７に含まれる先頭ＵＴＣ時刻２７７ａ１が、サンプリング開始時刻（基準時点）となる。

なお、第２基準時点として、先頭ＵＴＣ時刻２７７ａ１と先頭ＵＴＣ１／１０ミリ秒２７７ｂ１とを用いて、１／１０ミリ秒単位まで正確に示した１分範囲データファイル２５０の先頭の時刻（第２基準時点）を用いてもよいし、先頭ＵＴＣ時刻２７７ａ１のみを１分範囲データファイル２５０の先頭の時刻（第２基準時点）を用いてもよい。

また、１０分ぶん１分範囲データ２７７ｂは、アイテム番号毎に、それぞれ１分範囲データ２７７ｂ１を有している。

１分範囲データ２７７ｂ１は、１分範囲データ２７７ｂ１の先頭のプロセスデータを示す最初値２７７ｂ１１と、１分範囲データ２７７ｂ１の最後尾のプロセスデータを示す最後値２７７ｂ１２と、１分範囲データ２７７ｂ１の範囲での上限値を示す上限値２７７ｂ１３と、１分範囲データ２７７ｂ１の範囲での下限値を示す下限値２７７ｂ１４とを有する。

図１０は、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１が備える記憶部１１３の範囲データ記憶部１１３ａに記憶された１分範囲データ位置ファイル２５０と、１分範囲データファイル２７０とのデータの関連性を説明した図である。

図１０に示すように、記憶制御部１１１ａは、１分範囲データ位置ファイル２５０に記憶されたデータに基づいて、１分範囲データファイル２７０にデータを記憶させることができる。

具体的には、ＣＰＵ１１１の記憶制御部１１１ａは、上述したように、（数式１）を用いて、１分範囲データファイル２５０内で、位置レコード２５７に割り当てられる位置レコード番号を算出する。そして、記憶制御部１１１ａは、算出した位置レコード番号に基づいて、１分範囲データファイル２７０にブロックデータ２７７を記憶させることができる。

サンプリングデータ記憶部１１３ｂには、サンプリングデータファイル２９０が記憶されている。

図１１は、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１が備える記憶部１１３のサンプリングデータ記憶部１１３ｂに記憶されたサンプリングデータファイル２９０の一例を示した図である。

図１１に示すように、サンプリングデータファイル２９０は、サンプリングデータファイル２９０の固定情報が含まれるメインヘッダ２９３と、サンプリングデータファイル２９０の拡張情報が含まれるエクストラヘッダ２９５と、プロセスデータが含まれる分データ２９７とを有している。

メインヘッダ２９３は、固定値であるバージョンナンバー２９３ａと、サンプリングデータファイル２９０のファイルの種類を示すファイルタイプ２９３ｂと、エクストラヘッダ２９５のサイズを示すエクストラヘッダサイズ２９３ｃと、分データ２９７の件数を示すレコード件数２９３ｄと、分データ２９７のサイズを示すレコードサイズ２９３ｅと、アライメント用として領域を確保する未使用２９３ｆとを有している。

エクストラヘッダ２９５は、１０分ぶんのサンプリングデータファイル２９０を記録開始する時のシーケンス番号を示すサンプリング基準カウンタ２９５ａと、分データ２９７をそれぞれ圧縮したときのサイズを示す圧縮後サイズ２９５ｂとを有している。

分データ２９７は、分データ２９７の固定情報が含まれる１分エクストラヘッダ２９７ａと、アイテムのデータを示すアイテムデータ２９７ｂとを有している。

図１２は、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１が備える記憶部１１３のサンプリングデータ記憶部１１３ｂに記憶された分データ２９７の一例を示した図である。

図１２に示すように、分データ２９７は、１分エクストラヘッダ２９７ａと、アイテムデータ２９７ｂとを有している。

１分エクストラヘッダ２９７ａは、アイテムデータ２９７ｂの登録数を示すレコード数２９７ａ１と、アイテムデータ２９７ｂのサイズを示すアイテムデータサイズ２９７ａ２とを有する。

アイテムデータ２９７ｂは、アイテムデータ２９７ｂの固定情報が含まれるアイテムエクストラヘッダ２９７ｂ１と、オフセットデータ２９７ｂ２と、プロセスデータに変化があった時点におけるプロセスデータを示す変化点データ２９７ｂ３とを有している。

図１３は、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１が備える記憶部１１３のサンプリングデータ記憶部１１３ｂに記憶されたアイテムデータ２９７ｂの一例を示した図である。

アイテムエクストラヘッダ２９７ｂ１は、変化点のデータ数を示す変化点データ数２９０１と、ビットパターンでオフセットデータを記憶しているか、又は配列パターンでオフセットデータを記憶しているかを示すデータオフセット種別２９０２と、前回値を示す前回値２９０３とを有している。

変化点データ２９７ｂ３は、経時的変化のあったプロセスデータ２９１１を変化点ごとに記憶している。

オフセットデータ２９７ｂ２は、記憶するための必要な記憶容量に応じて、ビットパターン又は配列パターンのいずれか一方が選択されて記憶される。

図１４Ａは、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１が備える記憶部１１３のサンプリングデータ記憶部１１３ｂに記憶された配列パターンのオフセットデータの一例を示した図である。

図１４Ａに示すように、オフセットデータ２９７ｂ２は、サンプリング開始時刻（基準時点）から、プロセスデータ２９１１に経時的変化のあった時点までの経過時間（ｍ秒）として記憶された配列パターンのオフセット２９２０を有している。

この配列パターンのオフセット２９２０には、通常モードとワイドモードの２種類がある。通常モードは、８（ビット）で経過時間を表現し、ワイドモードは、１６（ビット）で経過時間を表現する。

このように、オフセットデータ２９７ｂ２に配列パターンのオフセット２９２０が記憶される場合、制御機器５１〜５ｎからより取得した経時的変化のあったプロセスデータである変化点データ２９７ｂ３と、サンプリング開始時刻（基準時点）からプロセスデータ２９１１に経時的変化のあった時点までの経過時間である配列パターンのオフセット２９２０を含むオフセットデータ２９７ｂ２とが関連づけられて、配列パターンサンプリングデータとして記憶される。

図１４Ｂは、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１が備える記憶部１１３のサンプリングデータ記憶部１１３ｂに記憶されたビットパターンのオフセットデータの一例を示した図である。

図１４Ｂに示すように、オフセットデータ２９７ｂ２は、プロセスデータが採取されるサンプリング周期毎に、取得したプロセスデータに経時的変化があったか否かを示すフラグである変化情報２９３０を有している。

図１５は、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１が備える記憶部１１３のサンプリングデータ記憶部１１３ｂに記憶されたビットパターンのオフセットデータが有する変化情報２９３０の一例を示した図である。

図１５に示すように、ビットパターンのオフセットデータ２９７ｂ２が有する変化情報２９３０は、変化情報３０１〜３１６のように、プロセスデータが採取されるサンプリング周期毎に、プロセスデータにおける経時的変化の有無を示すフラグとして、“１”又は“０”が記憶されている。ここでは、変化情報は、取得したプロセスデータに経時的変化があった場合には“１”が記憶され、取得したプロセスデータに経時的変化がなかった場合には“０”を記憶されるとする。

例えば、サンプリング開始時には、前プロセスデータが存在しないため、記憶制御部１１１ａは、プロセスデータに経時的変化があったと判定し、変化情報３０１の値に“１”を記憶させる。また、その後、サンプリング周期が、１（ｍ秒）であり、サンプリング開始時から１（ｍ秒）から９（ｍ秒）の間に、プロセスデータに経時的変化がなかった場合、記憶制御部１１１ａは、変化情報３０２〜３０９の値に“０”を記憶させる。さらに、サンプリング開始時から９（ｍ秒）から１０（ｍ秒）の間に、プロセスデータに経時的変化があった場合、記憶制御部１１１ａは、変化情報３１０の値に“１”を記憶させる。

このように、オフセットデータ２９７ｂ２にビットパターンの変化情報２９３０が記憶される場合、制御機器５１〜５ｎからプロセスデータを取得する度に、制御機器５１〜５ｎから取得したプロセスデータにおける経時的変化の有無を示すフラグであるオフセットデータ２９７ｂ２（変化情報）と、経時的変化のあったプロセスデータである変化点データ２９７ｂ３とが関連づけられて、ビットパターンサンプリングデータとして記憶される。

＜データ管理装置１の動作＞
次に、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１において、配列パターンサンプリングデータ又はビットパターンサンプリングデータの切り替え処理について説明する。

図１６は、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１において、配列パターンサンプリングデータ又はビットパターンサンプリングデータの切り替え処理を説明した図である。Ｘ軸は、プロセスデータの変化点数を示しており、Ｙ軸は、オフセットデータ２９７ｂ２を記憶するために必要な記憶容量を示している。

図１６の配列パターンで記憶されたオフセットデータ４０１に示すように、プロセスデータに経時的変化がなければ記憶されないので、プロセスデータの変化点数が０の場合は、サンプリング開始時のみオフセットデータ４０１が記憶される。

その後、プロセスデータに経時的変化があればある程、記憶するオフセット２９２０（経過時間）の数が増加するので、オフセットデータ２９７ｂ２を記憶するために必要な記憶容量は増大する。

一方、ビットパターンで記憶されたオフセットデータ４０２に示すように、プロセスデータが採取されるサンプリング周期毎に、プロセスデータの経時的変化の有無を示すフラグとして、“１”又は“０”が記憶されるので、プロセスデータの経時的変化にかかわらず、オフセットデータ２９７ｂ２を記憶するために必要な記憶容量は一定となる。

そのため、図１６に示すように、Ｐ点より変化点数が少ない場合には、配列パターンのオフセットデータ４０１を記憶した方が、必要な記憶容量は小さくなり、Ｐ点より変化点数が多い場合には、ビットパターンのオフセットデータ４０２を記憶した方が、必要な記憶容量は小さくなる。このＰ点を変化点数閾値という。

ＣＰＵ１１１の算出部１１１ｄは、オフセット２９２０（経過時間）を記憶するために必要なデータサイズと、プロセスデータを取得するサンプリング周期（取得間隔）とに基づいて、経時的変化のあった点数の閾値を示す変化点数閾値Ｐを、下記の（数式２）を用いて算出する。

Ｐ＝６０，０００（ｍ秒）／Ｓ／Ｂ ・・・（数式２）
ここで、Ｓは、サンプリング周期を示し、Ｂは、配列パターンにおける１つのオフセットを記憶するために必要な記憶容量とする。

例えば、サンプリング周期Ｓが、２（ｍ秒）、ワイドモードが指定されている場合の配列パターンにおける１つのオフセットを記憶するために必要な記憶容量Ｂが、１６（ｂｉｔ）であるとすると、変化点数閾値Ｐは、１，８７５（＝６０，０００／２／１６）となる。

この場合、変化点数閾値Ｐ（＝１，８７５）よりプロセスデータの変化点数が少ない場合には、配列パターンのオフセットデータを記憶した方が、必要な記憶容量は小さくなり、Ｐ点より変化点数が多い場合には、ビットパターンのオフセットデータを記憶した方が、必要な記憶容量は小さくなる。

そこで、ＣＰＵ１１１の記憶制御部１１１ａは、制御機器５１〜５ｎからプロセスデータを取得する度に、経時的変化のあった変化点数が、算出部１１１ｄにより算出された変化点閾値Ｐより高い場合、ビットパターンサンプリングデータをサンプリングデータ記憶部１１３ｂに記憶させ、経時的変化のあった変化点数が、算出部１１１ｄにより算出された変化点閾値Ｐより小さい場合、配列パターンサンプリングデータをサンプリングデータ記憶部１１３ｂに記憶させる。

以上のように、本発明の実施形態１に係るデータ管理装置１によれば、制御機器５１〜５ｎより取得した経時的変化のあったプロセスデータと、基準時点からの経過時間とを関連づけて、配列パターンサンプリングデータとして生成する配列パターンサンプリングデータ生成部１１１ｂと、制御機器５１〜５ｎよりプロセスデータを取得する度に、制御機器５１〜５ｎより取得したプロセスデータの経時的変化の有無を示すフラグと、プロセスデータとを関連づけて、ビットパターンサンプリングデータとして生成するビットパターンサンプリングデータ生成部１１１ｃと、経過時間を記憶するために必要なデータサイズと、プロセスデータを取得するサンプリング周期（取得間隔）とに基づいて、経時的変化のあった点数の閾値を示す変化点数閾値を算出する算出部１１１ｄと、ビットパターンサンプリングデータと配列パターンサンプリングデータとのうち、記憶容量が小さいいずれか一方を記憶部１１３に記憶させる記憶制御部１１１ａとを備えるので、大量のプロセスデータを比較的少ない記憶領域に記憶することができる。

１…データ管理装置
８…制御ネットワーク
１１…装置本体
１２…モニタ
１３…キーボード
１４…マウス
２１…第１範囲データ記憶部
２２…第２範囲データ記憶部
５１〜５ｎ…制御機器
６１〜６ｐ…監視対象物
１１１…ＣＰＵ
１１１ａ…記憶制御部
１１１ｂ…配列パターンサンプリングデータ生成部
１１１ｃ…ビットパターンサンプリングデータ生成部
１１１ｄ…算出部
１１２…メモリ
１１３…記憶部
１１３ａ…範囲データ記憶部
１１３ｂ…サンプリングデータ記憶部

産業上の利用の可能性

本発明は、プラントを監視するオンラインデータ管理システム等に適用することができる。

Claims (6)

1. 監視対象より取得した経時的変化のあったプロセスデータと、基準時点から前記経時的変化のあった時点までの経過時間とを関連づけて、配列パターンサンプリングデータとして生成する配列パターンサンプリングデータ生成部と、
   前記監視対象よりプロセスデータを取得する度に、前記監視対象より取得したプロセスデータにおける経時的変化の有無を示すフラグと、前記監視対象より取得した経時的変化のあったプロセスデータとを関連づけて、ビットパターンサンプリングデータとして生成するビットパターンサンプリングデータ生成部と、
   前記ビットパターンサンプリングデータと前記配列パターンサンプリングデータとのうち、記憶容量が小さいいずれか一方を記憶部に記憶させる記憶制御部と、
   を備えたことを特徴とするデータ管理装置。
2. 前記経過時間を記憶するために必要なデータサイズと、前記プロセスデータを取得する取得間隔とに基づいて、前記経時的変化のあったプロセスデータの点数の閾値を示す変化点数閾値を算出する算出部を、更に備え、
   前記記憶制御部は、
   前記監視対象よりプロセスデータを取得する度に、前記経時的変化のあったプロセスデータの点数が、前記算出部により算出された変化点閾値より高い場合、前記ビットパターンサンプリングデータを記憶させ、前記経時的変化のあったプロセスデータの点数が、前記算出部により算出された変化点閾値より小さい場合、前記配列パターンサンプリングデータを記憶させる
   ことを特徴とする請求項１記載のデータ管理装置。
3. 監視対象より取得した経時的変化のあったプロセスデータと、基準時点から前記経時的変化のあった時点までの経過時間とを関連づけて、配列パターンサンプリングデータとして生成する配列パターンサンプリングデータ生成ステップと、
   前記監視対象よりプロセスデータを取得する度に、前記監視対象より取得したプロセスデータにおける経時的変化の有無を示すフラグと、前記監視対象より取得した経時的変化のあったプロセスデータとを関連づけて、ビットパターンサンプリングデータとして生成するビットパターンサンプリングデータ生成ステップと、
   前記ビットパターンサンプリングデータと前記配列パターンサンプリングデータとのうち、記憶容量が小さいいずれか一方を記憶部に記憶させる記憶制御ステップと、
   を有することを特徴とするデータ管理方法。
4. 前記経過時間を記憶するために必要なデータサイズと、前記プロセスデータを取得する取得間隔とに基づいて、前記経時的変化のあったプロセスデータの点数の閾値を示す変化点数閾値を算出する算出ステップを、更に有し、
   前記記憶制御ステップは、
   前記監視対象よりプロセスデータを取得する度に、前記経時的変化のあったプロセスデータの点数が、前記算出ステップにより算出された変化点閾値より高い場合、前記ビットパターンサンプリングデータを記憶させ、前記経時的変化のあったプロセスデータの点数が、前記算出ステップにより算出された変化点閾値より小さい場合、前記配列パターンサンプリングデータを記憶させる
   ことを特徴とする請求項３記載のデータ管理方法。
5. コンピュータに、
   監視対象より取得した経時的変化のあったプロセスデータと、基準時点から前記経時的変化のあった時点までの経過時間とを関連づけて、配列パターンサンプリングデータとして生成する配列パターンサンプリングデータ生成ステップと、
   前記監視対象よりプロセスデータを取得する度に、前記監視対象より取得したプロセスデータにおける経時的変化の有無を示すフラグと、前記監視対象より取得した経時的変化のあったプロセスデータとを関連づけて、ビットパターンサンプリングデータとして生成するビットパターンサンプリングデータ生成ステップと、
   前記ビットパターンサンプリングデータと前記配列パターンサンプリングデータとのうち、記憶容量が小さいいずれか一方を記憶部に記憶させる記憶制御ステップと、
   を実行させることを特徴とするデータ管理プログラム。
6. さらに、前記コンピュータに、
   前記経過時間を記憶するために必要なデータサイズと、前記プロセスデータを取得する取得間隔とに基づいて、前記経時的変化のあったプロセスデータの点数の閾値を示す変化点数閾値を算出する算出ステップを、更に実行させ、
   前記記憶制御ステップは、
   前記監視対象よりプロセスデータを取得する度に、前記経時的変化のあったプロセスデータの点数が、前記算出ステップにより算出された変化点閾値より高い場合、前記ビットパターンサンプリングデータを記憶させ、前記経時的変化のあったプロセスデータの点数が、前記算出ステップにより算出された変化点閾値より小さい場合、前記配列パターンサンプリングデータを記憶させる
   ことを特徴とする請求項５記載のデータ管理プログラム。

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