JP6138933B2 - 制御監視システムおよび制御監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、制御監視システムおよび制御監視方法に係り、特にサーバと被制御装置との間の通信および情報の共有に関する。

情報系から制御系へのデータアクセス増大に対して、システム内の効率的なデータ流通の促進を実現する情報流通制御の方法が検討されている。この方法によれば、制御系内部の状態、例えば冗長化された装置のどちらが実際の制御を行っているか等、を情報系が把握してデータアクセスするのが煩雑となる。このため、中間にゲートウェイサーバにおいて把握し、データアクセスを中継することで、実際に制御を行う装置が切り替わっても情報系からは同一の方法でデータアクセスできる方法が提案されている。

特開２００９−０４２９９５号公報

情報系と制御系が連携するシステムの構築の手間及び制御系同士が連携するシステムの構築の手間を軽減するため、制御監視システムが持つ情報のアクセス方法、アクセス権の管理、制御監視システムの既存の制御を実現する処理性能の確保および制御監視システムの情報の公開の負荷の軽減が必要である。

さらに、複数のシステムが連携する場合、例えば、サーバがコントローラに指示する制御システムにおいて、サーバが他システムのコントローラの情報を取得したり、直接制御指示を出す連携で、コントローラの識別子、アクセス権、連携前の制御処理や性能の担保の管理や設計の手間が大きかった。

制御系システムでは、制御系システムの構成およびパラメータは、構築当時の計算機性能等の技術で変化する。しかし、制御系システムの構成およびパラメータは、制御系システムに依存して変化しない。一方、ＣＩＭ（Computer Integrated Manufacturing）等の制御対象のモデル化がされており、コントローラ、センサーの識別子ではなく制御対象のパラメータ名でアプリケーションが記述できる。

そこで、情報系システムと制御系システムの連携及び制御系同士の連携において、コントローラの識別子ではなく、制御対象の識別子を用い、識別子とコントローラの対応関係を一括管理するゲートウェイを置く。ゲートウェイは、識別子変換だけでなくアクセス制御、性能管理、識別子共有、内部構成変更の処理を行う。その際に、ゲートウェイは、アクセス権、性能、アクセスの集約、コントローラの追加・削除の隠蔽等の処理を行う。

上述した課題は、コマンドを受け付けるサーバ装置と、該サーバ装置と接続され、サーバ装置からの第１の要求メッセージに基づいて、第２の要求メッセージを生成するゲートウェイ装置と、制御監視ネットワークを介してゲートウェイ装置と接続され、ゲートウェイ装置から第２の要求メッセージを受信したとき、第２の要求メッセージに基づいて、第２の応答メッセージを生成する被制御装置と、を含む制御監視システムにおいて、ゲートウェイ装置は、要求元サーバと要求先被制御装置との関係を記録する要求データベースと、被制御装置から受信したデータを記録するプロセスデータベースと、を備え、ゲートウェイ装置は、被制御装置から第２の応答メッセージを受信したとき、プロセスデータベースに記録し、要求データベースを参照して、対応するサーバ装置を検索し、検索したサーバ装置宛の第１の応答メッセージを生成し、検索したサーバ装置に送信する制御監視システムにより、達成できる。

また、コマンドを受け付けるサーバ装置と、該サーバ装置と接続され、サーバ装置からの第１の要求メッセージに基づいて、第２の要求メッセージを生成するゲートウェイ装置と、制御監視ネットワークを介してゲートウェイ装置と接続され、ゲートウェイ装置から第２の要求メッセージを受信したとき、第２の要求メッセージに基づいて、第２の応答メッセージを生成する被制御装置と、を含む制御監視システムにおける制御監視方法において、ゲートウェイ装置は、要求元サーバと要求先被制御装置との関係を記録する要求データベースと、被制御装置から受信したデータを記録するプロセスデータベースと、を備え、被制御装置から第２の応答メッセージを受信したとき、プロセスデータベースに記録するステップと、要求データベースを参照して、対応するサーバ装置を検索するステップと、検索したサーバ装置宛の第１の応答メッセージを生成するステップと、生成した第１の応答メッセージを検索したサーバ装置に送信するステップと、を含む制御監視方法により、達成できる。

これらの処理により、情報系システムが制御監視システムと連携及び制御系システム同士が連携する際に、アプリケーションを、制御対象のパラメータを測定しているコントローラの識別子を設定したり、アクセス権管理、性能管理、コントローラの追加・削除の処理を記述したりせずに実装できる。

制御監視システムのブロック図である。 コントローラの機能ブロック図である。 コントローラの他の機能ブロック図である。 ＨＭＩ装置とコントローラのブロック図である。 ＨＭＩ装置の機能ブロック図である。 ＨＭＩ装置からＧＷ装置へのメッセージのフォーマットである。 ＧＷ装置からＨＭＩ装置へのメッセージのフォーマットである。 ＨＭＩ装置とＧＷ装置間のメッセージに含まれるデータのフォーマットである。 ＧＷ装置の機能ブロック図である。 ＧＷ装置からコントローラへのメッセージのフォーマットである。 ＮＳ−ＤＢを説明する図である。 要求ＤＢを説明する図である。 ＰＤＢを説明する図である。 性能ＤＢを説明する図である。 コントローラからＧＷ装置へのメッセージのフォーマットである。 ＧＷ装置とコントローラ間のメッセージに含まれるデータのフォーマットである。 ＨＭＩ装置、ＧＷ装置、コントローラ間の通常処理を説明するシーケンス図である。 ＧＷ装置、コントローラ間の起動処理を説明するシーケンス図である。

以下、本発明の実施するための形態を、図面を参照しながら、詳細に説明する。

図１を参照して、制御監視システムの構成を説明する。図１において、制御監視システム４００は、ＨＭＩ（Human Machine Interface）装置１００と、ＬＡＮ（Local Area Network）８００と、ＧＷ（GateWay）装置２００と、制御監視用ＬＡＮ９００と、コントローラ３００と、センサー６００とから構成されている。コントローラ３００はｎ台、センサー６００はｍ台で構成されている。

ＬＡＮ８００は、ＨＭＩ装置１００が接続するネットワークである。コントローラ３００とセンサー６００は、ＨＭＩ装置１００が監視する対象である。制御監視用ＬＡＮ９００は、コントローラ３００とセンサー６００が相互に通信するネットワークである。ＧＷ装置２００は、ＬＡＮ８００と制御監視用ＬＡＮ９００との通信を中継する。なお、ＨＭＩ装置１００をサーバ装置と呼ぶことがある。

図２を参照して、コントローラ３００およびセンサー６００の構成を説明する。なお、以下、コントローラ３００で説明するが、センサー６００も同様である。また、本明細書に於いて、コントローラ３００とセンサー６００を総称して、被制御装置と呼ぶ。
コントローラ３００は、ＡＩ（Analog Input）３１０と、ＤＩ（Digital Input）３１１と、ＡＯ（Analog Output）３１２と、ＤＯ（Digital Output）３１３と、プロセス入力処理部３２０と、制御監視演算部３２１と、プロセス出力処理部３２２と、受信部３２７と、受信解析部３２６と、認証部３２８と、要求解析部３２５と、応答生成部３２４と、送信部３２３と、メモリ（ワークデータ部）３３０と、認証データベース（ＤＢ）３２９と、から構成されている。

ＡＩ ３１０は、実際の測定対象の状態をアナログ値で測定するインタフェースである。ＤＩ ３１１は、デジタル値の測定インタフェースである。ＡＯ ３１２は、実際の測定対象にアナログ値で出力し、制御するインタフェースである。ＤＯ ３１３は、デジタル値で出力し、制御するインタフェースである。プロセス入力処理部３２０は、ＡＩ ３１０、ＤＩ ３１１のデータを決められたサンプリング周期で取得する。

制御監視演算部３２１は、取得されたデータの演算およびデータを元に制御を行い、データをメモリに格納する。プロセス出力処理部３２２は、制御監視演算部３２１からの指示でＡＯ ３１２、ＤＯ ３１３経由で測定対象にアナログ値およびデジタル値を出力する。受信部３２７は、制御監視用ＬＡＮ９００からＧＷ装置２００の要求メッセージＢを受信する。受信解析部３２６は、要求メッセージＢを解析する。認証部３２８は、要求メッセージＢを処理するか否かについて、認証ＤＢ３２９にＨＭＩ装置名、書込み要求データアドレス、読出要求データアドレスの任意の組合せがあるかで判断する。認証部３２８は、ＧＷ装置２００から通知された認証ＨＭＩ装置名、書込み要求データアドレス、読出要求データアドレスの任意の組合せを認証ＤＢ３２９に登録する。

要求解析部３２５は、要求メッセージＢに格納された個々の書込み要求データアドレス９１５や読出要求データアドレス９１６等の要求ごとに解析する。応答生成部３２４は、要求で指示された書込みや読込みをメモリ３３０に対して行い、ＧＷ装置２００に応答する応答メッセージＢを生成する。送信部３２３は、応答メッセージＢを制御監視用ＬＡＮ９００に送信する。メモリ３３０は、制御監視演算部３２１からのデータを格納する。

図３を参照して、コントローラ３００およびセンサー６００がＧＷ装置２００に自身が持つデータ名を通知する処理構成を説明する。なお、図２と同様コントローラ３００の処理構成として説明するが、センサー６００でも同様である。
図３において、コントローラ３００は、取得信号通知部３２８と、送信部３２３と、メモリ（信号リストテーブル格納部）３３１と、から構成されている。

取得信号通知部３２８は、起動時等に、自身が持つデータ名をメモリ（信号リストテーブル格納部）３３１から取得し、通知するメッセージを生成する。送信部３２３は、メッセージを制御監視用ＬＡＮ９００に送信する。メモリ３３１は、自身が持つデータ名、具体的には、測定値、制御値、内部状態等の信号をリスト形式で格納する。

図４を参照して、他の制御監視システムの構成を説明する。なお、図４に示す制御監視システム４００Ａにおいて、ＬＡＮ８００、ＧＷ装置２００、制御監視用ＬＡＮ９００等の記載を省略した。

図４において、制御監視システム４００Ａの制御対象は、パイプ６３の液体流量とし、流量を調節する弁８０と、流量を測定する流量計６０と、弁８０が完全に開いた状態を検出する全開センサー６１と、完全に閉まった状態を検出する全閉センサー６２とである。これらの制御対象を、コントローラ３００を介してＨＭＩ装置１００が提供する表示操作部１０００で、制御する。なお、制御対象を主機と呼ぶ。

コントローラ３００は、制御演算処理モデル１００８と、デジタル入力部（ＤＩ）３１１と、アナログ入力部（ＡＩ）３１０と、アナログ出力部（ＡＯ）３１２とから構成されている。

制御演算処理モデル１００８は、さらに、制御目標値３００１と、アナログメモリ（ＡＭ：Analog Memory）３００３と、切替部３００４と、ＰＩＤ（Proportional, Integral, Differentiate/Derivative：比例積分微分）制御部３００２と、自動流量制御処理部３０００とから構成されている。

コントローラ３００は、制御監視演算部３２１での演算として制御演算処理モデル１００８を実現する演算を行う。制御監視演算部３２１は、制御演算処理モデル１００８の処理方法を記載した制御監視プログラム３３００を持つ。切替部３００４は、コントローラ３００の動作として制御目標値３００１を用いた自動の制御と操作者からの操作による手動の制御のどちらで動作するかの動作状態を保持し、制御出力値３１０３への入力を切り替える。手動制御出力値アナログメモリ３００３は、動作状態が手動の制御の場合に、動作切替３００４の入力である手動制御出力値３１０２を保持する。ＰＩＤ制御部３００２は、動作状態が自動の制御の場合に、動作切替３００４の入力である自動制御出力値３１０１を保持する。自動流量制御処理部３０００は、ＰＩＤ制御部３００２の値を流量計６０の測定値である流量計測定値３１００に対し制御目標値３００１にするよう増減させる。

表示操作部１０００は、異常表示１００１と、制御対象名（Ａ／Ｈ：Auto/Hand）１００２と、制御出力表示１００６と、流量計測定表示１００７と、切替操作部１００３と、手動制御出力値増加操作部１００４と、手動制御出力値減少操作部１００５と、から構成されている。

異常表示１００１は、異常を表示する。制御対象名１００２は、操作対象の弁の名前である。制御出力表示１００６は、制御出力値３１０３を表示する。流量計測定表示１００７は、流量計測定値３１００を表示する。切替操作部１００３は、動作切替３００４を手動か自動かに切り替える。手動制御出力値増加操作部１００４は、手動制御出力値アナログメモリ３００３の値を増加させる。手動制御出力値減少操作部１００５は、手動制御出力値アナログメモリ３００３の値を減少させる。

制御演算処理モデル１００８の各項目には、システムで一意となる名前が付けられる。制御演算処理モデル１００８が持つ項目は、（１）データ名と、（２）コントローラ３００のメモリ（ワークデータ部）３３０の実際の格納場所としてアドレス、アドレス＋ｂｉｔ位置またはアドレスを示すコントローラ３００が識別できる論理名と、（３）メモリ３３０の格納されたタイプとして３２ｂｉｔまたは１ｂｉｔといったメモリ上の型とサイズと、（４）その値をＨＭＩ装置１００やＧＷ装置２００が行ってよい処理として読込み、書込みまたはその両方の区分２０９５（図１１で後述）である。項目のリストは、信号リストテーブル３３１０と呼び、メモリ（信号リストテーブル格納部）３３１に格納される。

図５を参照して、ＨＭＩ装置を説明する。図５において、ＨＭＩ装置１００は、受付部１０８と、要求解析部１０１と、要求生成部１０２と、送信部１０３と、受信処理部１０４と、受信部１０５と、表示ＤＢ１０６と、表示更新部１０７と、外部ＩＦ部１０９と、で構成される。

受付部１０８は、操作者からの指示を受け付ける。要求解析部１０１は、操作者からの要求を解析する。要求生成部１０２は、要求をＧＷ装置２００に送信する通信の要求メッセージＡを生成する。送信部１０３は、要求メッセージＡをＬＡＮ８００に送信する。受信処理部１０４は、応答メッセージＡを処理する。受信部１０５は、コントローラから応答等の通信の応答メッセージＡを受信する。表示ＤＢ１０６は、応答メッセージＡの処理の結果として操作者に提示する表示情報を格納する。表示更新部１０７は、表示情報を表示ＤＢ１０６から取り出し表示を更新する。外部ＩＦ部１０９は、表示情報を表示装置に伝達する。

受付部１０８は、操作者の操作を入力できる入力装置と入力装置とのインタフェース装置で構成される。具体的には、スイッチ、キーボード、マウス等とインタフェース装置である。要求解析部１０１は、受付部１０８の入力から、操作者の制御監視システムのどういった操作かを解析する。ＨＭＩ装置１００は、表示操作部１０００の操作処理について、要求解析部１０１で入力の有無を解析する。

図６を参照して、ＨＭＩ装置１００がＧＷ装置２００に送信する要求メッセージＡを説明する。図６において、要求メッセージＡは、ヘッダ部とペイロードとから構成されている。要求メッセージＡのヘッダ部は、要求先（ＧＷ）装置名８１１と、要求元装置名８１２と、要求数８１３と、を保持する。要求先（ＧＷ）装置名８１１は、要求メッセージＡの送信先の装置名である。要求元装置名８１２は、送信元の装置名である。要求数８１３は、要求メッセージに含まれる要求の数である。

要求メッセージＡのペイロードは、書き込みたいデータ名８１４と、取得したいデータ名８１５と、アクセス頻度８１６と、取得したいデータセット名８１７と、取得したいデータセット名８１７と、信号リストテーブル３１８と、を保持する。

取得したいデータセット名８１７は、複数のデータをまとめて取得したい場合や複数のデータが同一時刻に測定したものである場合に複数のデータを識別するデータセット名で取得を要求する。信号リストテーブル３１８は、信号リストテーブル３３１０の送信時に信号リストテーブル３３１０を格納する。

書き込みたいデータ名８１４、取得したいデータ名８１５および取得したいデータセット名８１６は、それぞれ複数であってもよい。アクセス頻度８１６は、単位時間当たりの要求数、スループット等、制御監視用ＬＡＮ９００とコントローラ３００の負荷を計算できる内容である。アクセス頻度８１６は、時間により変化する場合には、要求メッセージＡに複数指定してもよい、具体的には、１日のうち１３時から１４時の時間帯はアクセス頻度が異なるのであれば、時間帯のアクセス頻度と時間帯以外のアクセス頻度等の内容となる。さらに、アクセス頻度８１６は、書込みたいデータ名８１４、取得したいデータ名８１５、取得したいデータセット名８１７ごとに別々に指定してもよい。つまり、書込み頻度と取得頻度または複数の取得したいデータごとに異なる頻度を指定してもよい。書き込みたいデータ名８１４には、データ名と書込みたいデータ値で構成される。また、書き込みたいデータ名８１４、取得したいデータ名８１５および取得したいデータセット名８１６は、ＸＭＬ（Extensible Markup Language）フォーマットまたはＩＥＣ６１８５０に規定するデータスキーマなど書き込みや取得する際のデータや信号の型や仕様を含めてもよい。
要求先装置名８１１および要求元装置名８１２は、ＬＡＮ８００がＩＰ網の場合には、ホスト名またはＩＰアドレスである。

要求生成部１０２は、予め設定されたＧＷ装置２００の装置名を要求先装置名８１１に格納し、ＨＭＩ装置１００の装置名を要求元装置名８１２に格納し、制御演算処理モデル１００８の各項目の名前に対する取得または書込みの要求を、書込みたいデータ名８１４、取得したいデータ名８１５、取得したいデータセット名８１７に格納する。要求生成部１０２は、アクセス頻度８１６に予め設定された値を格納する。具体的には、要求生成部１０２は、制御出力表示１００６（図４）に利用する制御出力値３１０３の取得について、制御出力表示１００６の表示更新頻度から設定する。

図７を参照して、ＨＭＩ装置１００がＧＷ装置２００から受信する応答メッセージＡを説明する。図７において、応答メッセージＡは、ヘッダ部とペイロードとを含む。応答メッセージＡのヘッダは、要求元装置名８２１と、応答元（ＧＷ）装置名８２２と、データ数８２３と、応答時刻８２４と、を保持する。

要求元装置名８２１は、応答メッセージＡを要求した装置の名前である。応答元（ＧＷ）装置名８２２は、応答メッセージＡを応答した装置の名前である。データ数８２３は、応答メッセージＡに含まれる応答の数である。応答時刻８２４は、応答メッセージＡを応答した時刻である。
応答メッセージＡのペイロードは、取得したいデータセット名８１５に対応するデータである要求データ８２５が応答の数個（ｎ個）で構成される。

図８を参照して、要求データ８２５の具体的な内容を説明する。図８において、要求データ８２５は、データ８２７と、サンプリング時刻８２８と、サンプリング周期８２９と、で構成される。

データ８２７は、取得したいデータ名８１５等のデータ名に対応するデータである。サンプリング時刻８２８は、データ８２７を取得した時刻である。サンプリング周期８２９は、データ８２７を取得した周期である。

ＨＭＩ装置１００（図５）の受信処理部１０４は、応答メッセージＡの要求データ８２５を表示ＤＢ１０６に格納する。表示更新部１０７は、格納された要求データ８２５を利用し、表示を変更する。具体的には、表示更新部１０７は、図４の異常表示１００１、制御出力表示１００６、流量計測定表示１００７表示を変更する。

図９を参照して、ＧＷ装置２００の構成を説明する。図９において、ＧＷ装置２００は、認証部２０１と、要求解析部２０２と、要求先確認部２０３と、要求認証登録部２０４と、要求生成部２０５と、送信部２０７と、ＮＳ−ＤＢ（Name System DB）登録部２０８と、ＮＳ−ＤＢ２０９と、要求−ＤＢ２１０と、ＰＤＢ（Process DataBase）登録部２１１と、受信部２１２と、受信処理部２１３と、ＰＤＢ２１４と、要求元別応答生成部２１５と、外部ＩＦ部２１７と、性能ＤＢ２１８と、要求解析部２１９と、受信部２２０と、で構成される。

受信部２２０は、ＬＡＮ８００からの要求メッセージＡを受信する。要求解析部２０２は、要求メッセージＡを解析する。要求先確認部２０３は、要求メッセージＡの要求に示されたデータ名からＧＷ装置２００からみた要求先の装置を取得する。要求認証登録部２０４は、要求メッセージＡをどのＨＭＩ装置１００からどのコントローラ３００のどのデータに要求したかを要求−ＤＢ２１０に登録する。要求生成部２０５は、要求が要求−ＤＢ２１０に登録されているかを確認し、登録してあれば要求先の装置に対応した要求メッセージＢを生成する。送信部２０７は、要求メッセージＢを制御監視用ＬＡＮ９００に送信する。

認証部２０１は、ＮＳ−ＤＢ２０９は、書込みたいデータ名について、どの装置のどのアドレスに格納されてどういう属性を持つかを管理する。認証部２０１は、要求メッセージＡについて、認証すべきメッセージかを判定し、認証すべきでない要求メッセージＡを破棄する。認証部２０１による、認証すべきかの判定は、要求メッセージＡの要求元装置名８１２と書込みたいデータ名８１４と取得したいデータ名８１５と取得したいデータセット名８１７との組合わせを事前に設定し、その組合わせに合致するかで判定する。

要求−ＤＢ２１０は、コントローラ３００およびセンサー６００に行った要求と、要求をどのＨＭＩ装置１００から要求されたかを管理する。ＰＤＢ登録部２１１は、要求メッセージＡから、データセット名２１４２と、データ項目２１４３に含まれるデータ名をＰＤＢ２１４に登録する。ＰＤＢ登録部２１１は、また、要求メッセージＢから、要求先２１４１をＰＤＢ２１４に登録する。

性能ＤＢ２１８は、コントローラ３００、センサー６００および制御監視用ＬＡＮ９００の最大処理性能を格納する。要求解析部２１９は、コントローラからのメッセージが、所有信号通知部３２８からのメッセージか、応答生成部３２４からのメッセージからを解析する。所有信号通知部３２８からのメッセージの場合、要求解析部２１９は、メッセージをＮＳ−ＤＢ登録部２０８に渡す。

ＰＤＢ２１４は、ＧＷ装置２００がコントローラ３００およびセンサー６００から受信したデータを記録する。受信部２１２は、コントローラ３００またはセンサー６００からの応答を制御監視用ＬＡＮ９００から受信する。受信処理部２１３は、応答を処理し、必要なデータをＰＤＢ２１４に格納する。要求元別応答生成部２１５は、要求−ＤＢ２１０の要求元２１０５（図１２を参照して後述）から応答すべき要求元を取得し、書込みデータ名２１０２、読出データ名２１０３から必要なデータをＰＤＢ２１４から読出し、要求元に対し対応した応答を生成する。外部ＩＦ部２１７は、ＬＡＮ８００に応答を送信する。ＮＳ−ＤＢ登録部２０８は、要求メッセージが、要求解析部２０２で解析した結果、ＤＢ登録要求であれば、ＮＳ−ＤＢ２０９に信号リストテーブル８１８を登録する。

要求解析部２０２は、要求メッセージＡの信号リストテーブル８１８に信号リストテーブル３３１０が含まれているかで入出力要求かＤＢ登録かを解析する。

要求認証登録部２０４は、要求メッセージを無条件に要求−ＤＢ２１０に登録する代わりに、要求メッセージの要求元装置名８１２や、要求したデータ名である書き込みたいデータ名８１４や取得したいデータ名８１５や取得したいデータセット名８１７やアクセス頻度８１６を元に登録を拒否する動作としてもよい。登録を拒否するか否かの判断は、要求認証登録部２０４が、要求−ＤＢ２１０の各行から要求先２１０１が示すコントローラ３００やセンサー６００ごとに、アクセス頻度２１０８を集計し、集計結果が性能ＤＢ２１８（図１４にて後述）の対象２１８１に対応する最大処理性能２１８２を超えるかで判断する。なお、この場合、要求メッセージＡにたいして、ＮＡＣＫ応答メッセージを返信する。

要求生成部２０５は、要求メッセージＡの取得したいデータ名８１５、取得したいデータセット名８１７がそれぞれ読出データ名２１０３、データセット名２１０４に既に登録されており、アクセス頻度８１６が、アクセス頻度２１０８より粗い場合には、コントローラ３００への要求を減らす為に、要求生成の代わりに要求−ＤＢ２１０への登録だけを行う。アクセス頻度８１６が、アクセス頻度２１０８より粗いかどうかは、具体的には、アクセス頻度２１０８が１秒間隔で、アクセス頻度８１６が３秒間隔のように整数倍かで判断する。

要求元別応答生成部２１５は、コントローラ３００からの応答メッセージの受信状態によらずＰＤＢ２１４に格納されたデータで応答メッセージを生成している。したがって、システムの構成が変化し、コントローラ３００が削除された場合であっても通信エラーや、初期値が応答メッセージになるのではなく、コントローラ３００が測定した最後のデータが応答メッセージとなる。

さらに、要求生成部２０５と要求元別応答生成部２１５は、要求データ名２０９１に、ＸＭＬフォーマットやＩＥＣ６１８５０に規定するデータスキーマなど書込みや取得する際のデータ、信号の型または仕様が含まれていた場合に、要求メッセージまたは応答メッセージに対し指定された型および仕様変換を行う。

さらに、要求解析部２０２と要求登録部２０４と要求元別応答生成部２１５は、ＩＥＣ６１８５０等の複数のプロトコルの解析や応答メッセージ生成をしてもよい。ＩＥＣ６１８５０では、要求読出しと書き込みに対応するＲｅａｄとＷｒｉｔｅのサービス（メッセージ）がある。要求先は、リファレンス名という名前で指定する。ＲｅａｄとＷｒｉｔｅのサービス（メッセージ）は、本実施例と同様に要求メッセージと応答メッセージの送受信で実現される。したがって、メッセージのフォーマットが異なるだけと考えられる。

したがって、ＮＳ−ＤＢ２０９の要求データ名２０９１と、要求−ＤＢ２１０の書込データ名２１０３に、データ名に加え、要求された際の名前としてプロトコルの種類とそのプロトコルにおけるリファレンス名等のそのプロトコルでの名前を設定すれば、本実施例の構成で実現できる。

ＤＢ登録要求は、図６に示したメッセージの構造である要求先（ＧＷ）装置８１１、要求元装置名８１２に加え、後述する図１１の要求データ名２０９１、要求先装置２０９２、要求名２０９３、タイプ２０９４、区分２０９５、分類２０９６とで構成される。

図１０を参照して、ＧＷ装置２００がコントローラ３００およびセンサー６００に送信する要求メッセージＢを説明する。図１０において、要求メッセージＢは、ヘッダ部とペイロードとからなる。要求メッセージＢのヘッダ部は、要求先装置名９１１と、要求元（ＧＷ）装置名９１２と、書込み要求数９１３と、読出要求数９１４と、から構成されている。

要求先装置名９１１は、要求メッセージＢの送信先の装置名である。要求元（ＧＷ）装置名９１２は、送信元の装置名である。書込み要求数９１３は、要求メッセージに含まれる書き込みの要求の数である。読出要求数９１４は、要求メッセージに含まれる読み出しの要求の数である。

要求メッセージＢのペイロードは、書込み要求データアドレス９１５と、読込み要求データアドレス９１６と、認証ＨＭＩ装置名９１７と、で構成される。書込み要求データアドレス９１５は、書き込みたいデータを書き込むべき装置のアドレスである。読込み要求データアドレス９１６は、読み出したいデータを読み出すべき装置のアドレスである。認証ＨＭＩ装置名９１７は、実施形態３で利用される要求を処理して良いＨＭＩ装置名を格納する。なお、ペイロードには、要求メッセージＡと同様にアクセス頻度（周期）を含んでもよい。

図１１を参照して、ＧＷ装置２００が、書込みたいデータ名８１４について、具体的にどの装置のどのアドレスに格納されてどういう属性を持つかを管理しているＮＳ−ＤＢ２０９を説明する。図１１において、ＮＳ−ＤＢ２０９は、要求データ名２０９１と、要求先装置２０９２と、データセット名２０９７と、要求名２０９３と、タイプ２０９４と、区分２０９５と、分類２０９６と、で構成される。

要求データ名２０９１は、書込みたいデータ名８１４や取得したいデータセット名８１７で使われる識別子である。要求先装置２０９２は、要求データ名２０９１に対応するデータを持つコントローラ３００やセンサー６００等を示す。データセット名２０９７は、データを複数まとめた単位で指定する為の識別子である。要求名２０９３は、データの要求先装置２０９２からみた識別子である。タイプ２０９４は、データのタイプである。区分２０９５は、データが読出ししかできないのか読書きできるかを示す。分類２０９６は、要求名２０９３の識別子が主記憶のアドレスなのか、アドレスに加えビット位置までを示すのか、論理名なのかといった具体的なアクセス方法を示す。

また、要求データ名２０９１は、要求メッセージＡで指定されたＸＭＬフォーマットやＩＥＣ６１８５０に規定するデータスキーマなど書き込みや取得する際のデータや信号の型や仕様を含めてもよい。なお、ＮＳ−ＤＢを名前データベースと呼ぶことがある。

図１２を参照して、ＧＷ装置２００が、コントローラ３００およびセンサー６００に行った要求と、要求をどのＨＭＩ装置１００から要求されたかを管理する要求−ＤＢ２１０を説明する。図１２において、要求−ＤＢ２１０は、書込みデータ名２１０２と、読出データ名２１０３と、読出データセット名２１０４と、要求元２１０５と、要求元数２１０７と、アクセス頻度２１０８と、からなる。

要求先２１０１は、要求メッセージＡで要求されたデータを持つコントローラ３００がどれかを示す。書込みデータ名２１０２は、要求メッセージＢに含まれる書込み要求データアドレス９１５を格納する。読出データ名２１０３は、要求メッセージＢに含まれる読出要求データアドレス９１６を格納する。読出データセット名２１０４は、要求メッセージＡが、取得したいデータセット名８１６で指定された場合にデータセット名８１６を格納する。要求元２１０５は、要求メッセージＡの要求元装置名８１２が格納する。
要求登録部２０４は、要求メッセージAの要求に取得したいデータセット名８１７が指定された場合には、ＮＳ−ＤＢ２０９のデータセット名２０９７と一致するすべての行を検索し、それらを要求−ＤＢ２１０に登録する。

図１３を参照して、ＧＷ装置２００が、コントローラ３００またはセンサー６００から受信した応答メッセージＢに格納された書込み要求データ９２５、読込み要求データ９２６の内容を格納するＰＤＢ２１４を説明する。図１３において、ＰＤＢ２１４は、要求先２１４１と、データセット名２１４２と、データ項目２１４３と、で構成される。

要求先２１４１は、データを取得したコントローラ３００またはセンサー６００を識別する。データセット名２１４２は、データを複数まとめて取得するデータセットの名前を識別する。データ項目２１４３は、データの名前と値である。データ項目２１４３は複数あってもよい。

図１４を参照して、ＧＷ装置２００が、要求メッセージＡをアクセス頻度８１６を元に拒否する際に、コントローラ３００やセンサー６００や制御監視用ＬＡＮ９００の最大処理性能を格納する性能ＤＢ２１８を説明する。図１４において、対象２１８１と、性能ＤＢ２１８は、最大処理性能２１８２と、で構成される。

対象２１８１は、管理対象を識別する。最大処理性能２１８２は、管理対象の最大の処理性能である。対象２１８１は、コントローラ３００またはセンサー６００の場合、要求先装置名が格納され、制御監視用ＬＡＮ９００を示す名前が格納される。制御監視用ＬＡＮ９００が複数あるシステムの場合には、要求先装置名と制御監視用ＬＡＮ９００との対応表を用意し、要求先装置名からどの制御監視用ＬＡＮ９００を対象とすべきか表引きする。最大処理性能２１８２は、単位時間あたりの要求数が格納される。最大処理性能２１８２は、単位時間当たりの要求数より細かい表現でもよい。具体的には、書込み、読込みや、読込むデータ名ごとに異なっていたり、要求メッセージＢや応答メッセージＢの長さでもよい。さらに、時刻ごとに異なっていてもよい。具体的には、１０秒周期の最初の２秒と、それ以降の８秒とで異なる最大処理性能としてもよい。

図１５を参照して、コントローラ３００またはセンサー６００がＧＷ装置２００に応答する応答メッセージＢを説明する。図１５において、応答メッセージＢは、ヘッダ部と、ペイロードと、で構成されている。

応答メッセージＢのヘッダ部は、要求元（ＧＷ）装置名９２１と、応答元装置名９２２と、書込み要求数９２３と、読出要求数９２４と、からなる。要求元（ＧＷ）装置名９２１は、応答メッセージＢを要求した装置の名前である。応答元装置名９２２は、応答メッセージＢを応答した装置の名前である。書込み要求数９２３は、応答メッセージＢに含まれる書き込みの要求の数である。読出要求数９２４は、応答メッセージＢに含まれる読み出しの要求の数である。

応答メッセージＢのペイロードは、書込み要求データ９２５と、読込み要求データ９２６と、で構成される。書込み要求データ９２５は、要求された書込み要求データアドレス９１５の処理後読込んだ書込み要求データアドレス９１５に格納されたデータである。読込み要求データ９２６は、読出要求データアドレス９１６に格納されたデータである。

図１６を参照して、応答メッセージＢデータの具体的な内容を説明する。図１６において、書込み要求データ９２５および読込み要求データ９２６は、データ９２７と、サンプリング時刻９２８と、サンプリング周期９２９と、で構成される。

データ９２７は、取得したいデータ名９１５等のデータ名に対応するデータである。サンプリング時刻９２８は、データ９２７を取得した時刻である。サンプリング周期９２９は、データ９２７を取得した周期である。

図１７を参照して、ＨＭＩ装置、ＧＷ装置、コントローラ間の通常処理シーケンスを説明する。なお、コントローラは、センサーと置き換えることができる。また、省略記号の後は、省略記号の前に対して、長期間のシーケンスである。

図１７において、ＨＭＩ装置１００は、ＧＷ装置２００に要求メッセージＡを送信する（Ｓ１１）。なお、要求メッセージＡには、応答メッセージＡの周期を含む。要求メッセージＡを受信したＧＷ装置２００は、コントローラ３００に要求メッセージＢを送信する（Ｓ１２）。なお、要求メッセージＢには、応答メッセージＢの周期を含む。要求メッセージＢを受信したコントローラ３００は、ＧＷ装置２００に応答メッセージＢを送信する（Ｓ１３）。応答メッセージＢを受信したＧＷ装置２００は、ＨＭＩ装置１００に応答メッセージＡを送信する（Ｓ１４）。

コントローラ３００は、ＧＷ装置２００に応答メッセージＢを送信する（Ｓ１６）。ＧＷ装置２００は、ＨＭＩ装置１００に応答メッセージＡを送信する（Ｓ１７）。コントローラ３００は、ＧＷ装置２００に応答メッセージＢを送信する（Ｓ１８）。コントローラ３００は、ＧＷ装置２００に応答メッセージＢを送信する（Ｓ１９）。ステップ１６とステップ１８との間隔、ステップ１８とステップ１９との間隔は、等しく、ステップ１２で通知された周期である。また、ステップ１７と次の応答メッセージＡとの間隔は、ステップ１１で通知された周期である。

図１８を参照して、ＧＷ装置、コントローラ間の起動処理シーケンスを説明する。なお、コントローラは、センサーと置き換えることができる。図１８において、起動時コントローラ３００は、ＧＷ装置２００に信号リストテーブルを送信する（Ｓ２１）。ＨＭＩ装置１００は、上位システムから信号リストテーブルを取得する。

以上、実施例について、具体的に説明した。しかし、発明は、実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

他の実施形態１は、制御監視システム通信方法において、図１に示した制御監視システムが２つ以上連携するため、複数のＨＭＩ装置１００と、複数のＧＷ装置２００が、同一のＬＡＮ８００で接続し、複数のコントローラ３００が、同一の制御監視用ＬＡＮ９００で接続する構成をとり、複数のＧＷ装置２００は、互いが持つＮＳ−ＤＢ２０９をＮＳ−ＤＢ登録部２０８で説明したＤＢ登録のメッセージで互いに登録し、互いのコントローラ３００に要求メッセージを送信できる制御監視システムである。

また、さらに他の実施形態２は、ＨＭＩ装置１００が直接コントローラ３００と通信できるよう、ＬＡＮ８００から直接制御監視用ＬＡＮ９００にできるＧＷ装置２００以外の通信路を持つ構成をとり、ＨＭＩ装置１００も、ＮＳ−ＤＢ２０９と要求−ＤＢ２１０を持ち、要求生成部１０２と送信部１０３の間に要求先確認部２０３と要求生成部２０５の処理を行い、ＨＭＩ装置１００が直接コントローラ３００に要求を送信し、応答を受信できる制御監視システムである。

さらに、他の実施形態３は、実施形態２に加え、ＧＷ装置２００の要求先確認部２０４が、要求−ＤＢ２１０に登録するのと同時に、要求生成部２０５にて、認証ＨＭＩ装置名９１７に、要求メッセージＡの要求元装置名８１２、書込み要求データアドレス、読出要求データアドレスの任意の組合せを格納し、コントローラ３００にＨＭＩ装置１００からのアクセスを行って良いか通知する制御監視システムである。

さらに、他の実施形態４は、HMI装置１００の代わりにコントローラ３００が、要求メッセージＡをＧＷ装置２００に送信する制御監視システムである。この構成の場合、コントローラ３００は、要求生成部１０２と、送信部１０３と、受信部１０５と、受信処理部１０４を持ち、受信処理部１０４は表示ＤＢ１０６の更新の代わりに、メモリ３３０を更新する機能を持つ。そしてコントローラ３００は、制御監視演算部３２１の処理として要求メッセージＡの送信と応答メッセージＡの受信を行い、他のコントローラのデータをアクセスできる。ＧＷ装置２００の受信部２２０は、ＬＡＮ８００に加え、制御監視用ＬＡＮ９００に送受信機能を持ち、コントローラ３００からの要求メッセージＡの受信と応答メッセージＡの送信も行う。

さらに、他の実施形態５は、被制御装置としてサーバも含む構成で、例えば他の実施形態４と組合わせることで、コントローラ３００がサーバのデータもアクセスできる。この場合のサーバは、図２に記載の機能ブロックのうち、受信部３２７、受信解析部３２６、認証部３２８、認証ＤＢ３２９、要求解析部３２５、応答生成部３２４、メモリ３３０、送信部３２３で構成される。本実施形態では、サーバも被制御装置と呼ぶ。

さらに、他の実施形態６は、コントローラ３００にゲートウェイ装置２００が組込まれた構成をとる。この構成の場合には、コントローラ３００は常に組込まれたゲートウェイ装置２００を経由して通信を行う。

１００…ＨＭＩ装置、１０１…要求解析部、１０２…要求生成部、１０３…送信部、１０４…受信処理部、１０５…受信部、１０６…表示ＤＢ、１０７…表示更新部、１０８…受付部、１０９…外部ＩＦ部、２００…ＧＷ装置、２０１…認証部、２０２…要求解析部、２０３…要求先確認部、２０４…要求認証登録部、２０５…要求生成部、２０７…送信部、２０８…ＮＳ−ＤＢ（Name System DataBase）登録部、２０９…ＮＳ−ＤＢ、２１０…要求−ＤＢ、２１１…ＰＤＢ（Process DB）登録部、２１２…受信部、２１３…受信処理部、２１４…ＰＤＢ、２１５…要求元別応答生成部、２１７…外部ＩＦ部、２１８…性能ＤＢ、２１９…要求解析部、２２０…受信部、３００…コントローラ、３１０…ＡＩ（Analog Input）、３１１…ＤＩ（Digital Input）、３１２…ＡＯ（Analog Output）、３１３…ＤＯ（Digital Output）、３２０…プロセス入力処理部、３２１…制御監視演算部、３２２…プロセス出力処理部、３２３…送信部、３２４…応答生成部、３２５…要求解析部、３２６…受信解析部、３２７…受信部、３２８…認証部、３２９…認証データベース（ＤＢ）、３３０…メモリ（ワークデータ部）、４００…制御監視システム、６００…センサー、８００…ＬＡＮ、９００…制御監視用ＬＡＮ。

Claims (3)

1. コマンドを受け付けるサーバ装置又はコントローラ装置と、該サーバ装置又は該コントローラ装置と接続され、前記サーバ装置又は前記コントローラ装置からの第１の要求メッセージに基づいて、第２の要求メッセージを生成するゲートウェイ装置と、制御監視ネットワークを介して前記ゲートウェイ装置と接続され、前記ゲートウェイ装置から前記第２の要求メッセージを受信したとき、前記第２の要求メッセージに基づいて、第２の応答メッセージを生成する被制御装置と、を含む制御監視システムにおいて、
   前記ゲートウェイ装置は、要求元サーバと要求先被制御装置との関係を記録する要求データベースと、被制御装置から受信したデータを記録するプロセスデータベースと、を備え、
   前記ゲートウェイ装置は、前記被制御装置から前記第２の応答メッセージを受信したとき、前記プロセスデータベースに記録し、前記要求データベースを参照して、対応するサーバ装置又はコントローラ装置を検索し、検索したサーバ装置又はコントローラ装置宛の第１の応答メッセージを生成し、前記検索したサーバ装置又はコントローラ装置に送信し、
   前記第１の要求メッセージおよび前記第２の要求メッセージは、それぞれ第１の周期と第２の周期とを含み、
   前記ゲートウェイ装置は、前記第１の周期で前記第１の応答メッセージを送信し、前記被制御装置は、前記第２の周期で前記第２の応答メッセージを送信することを特徴とする制御監視システム。
   
2. 請求項１に記載の制御監視システムであって、
   前記ゲートウェイ装置は、さらに、前記被制御装置または前記制御監視ネットワークの処理性能を格納する性能データベースを備え、前記性能データベースを参照して、前記第１の要求メッセージに拒否応答する制御監視システム。
   
3. コマンドを受け付けるサーバ装置又はコントローラ装置と、該サーバ装置又は該コントローラ装置と接続され、前記サーバ装置又は前記コントローラ装置からの第１の要求メッセージに基づいて、第２の要求メッセージを生成するゲートウェイ装置と、制御監視ネットワークを介して前記ゲートウェイ装置と接続され、前記ゲートウェイ装置から前記第２の要求メッセージを受信したとき、前記第２の要求メッセージに基づいて、第２の応答メッセージを生成する被制御装置と、を含む制御監視システムにおける制御監視方法において、
   前記ゲートウェイ装置は、要求元サーバ又はコントローラ装置と要求先被制御装置との関係を記録する要求データベースと、被制御装置から受信したデータを記録するプロセスデータベースと、を備え、
   前記被制御装置から前記第２の応答メッセージを受信したとき、前記プロセスデータベースに記録するステップと、
   前記要求データベースを参照して、対応するサーバ装置又はコントローラ装置を検索するステップと、
   検索したサーバ装置又はコントローラ装置宛の第１の応答メッセージを生成するステップと、
   生成した前記第１の応答メッセージを前記検索したサーバ装置又はコントローラ装置に送信するステップと、
   前記第１の要求メッセージおよび前記第２の要求メッセージは、それぞれ第１の周期と第２の周期とを含み、前記ゲートウェイ装置は、前記第１の周期で前記第１の応答メッセージを送信し、前記被制御装置は、前記第２の周期で前記第２の応答メッセージを送信するステップと
   を含む制御監視方法。

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