JP6238919B2 - 監視制御システム - Google Patents

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Description

この発明は、監視制御システムに係わり、特に、フィールドネットワークにおいて通信が中断した時に不具合箇所の特定を容易化するものである。
フィールドネットワークは、主に1つの通信コントローラ(マスタ)と複数のフィールド機器(スレーブ)で構成されており、通信コントローラとフィールド機器の間の制御用通信を主目的とするネットワークである(例えば特許文献1〜7)。フィールドネットワークを用いる監視制御システムでは、コンピュータ内部の各デバイスとメインメモリの間のデータ転送をCPU(Central Processing Unit)が管理し、伝送路(フィールドバス
ケーブル)で接続されたPIO(プロセス入出力装置:Process Input Output)との間でプロセス情報の授受を行う。通信が中断した時には、フィールドネットワークに接続されたPIO、中継ユニット、伝送路のどこに異常があるか特定するのに手間がかかるので、システムの復旧を短時間で行うことは難しい。
特開2012−194628号公報 特開平6−6366号公報 特開平8−307971号公報 特開平10−98420号公報 特開2004−32308号公報 特開2004−242293号公報 特開2004−32308号公報
IP(Internet Protocol)接続を行うネットワークでは、リンクが接続された場合にはLED(Light Emitting Diode)が点灯し、リンクが切断された場合にはLEDが消灯する。LEDの消灯個所を検査することで、リンクの確立がどこで切れているかをある程度特定することができる。IPネットワークとは異なり、産業用ネットワークの一部であるフィールドネットワークでは、このようなリンク確立のLEDが用意されているケースは少ない。
フィールドネットワークに接続されたPIOと通信が途絶えた場合、PIO、中継ユニット、伝送路のどこが異常であるか特定するためには、先ず故障部位を推定する。次に、その故障部位を交換して正常通信と異常通信を判断することで、故障部位を特定する。故障推定部品が手元にない場合、部品の取り寄せには時間を要する。推定部位が複数ある場合には、故障推定部品を交換する作業と元に戻す作業を繰り返す必要が生じるため、故障部位の特定を短時間で済ますことは困難であった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、フィールドネットワークを用いる監視制御システムにおいて、このような故障部品を絞り込むことにより、故障部位特定の時間を減らすことを目的としている。
この発明による監視制御システムは、CPUカードとマスタカードを有し、二重化されている制御装置と、PIO♯1とPIO♯2が接続し、制御装置のマスタカードとフィールドバスケーブルで繋がれている第1中継ユニットと、PIO♯3とPIO♯4が接続し、第1中継ユニットとフィールドバスケーブルで繋がれている第2中継ユニットと、を備え、
第1中継ユニット、第2中継ユニットおよびPIO♯1〜♯4はそれぞれ通信LEDが取り付けられており、第1中継ユニット、第2中継ユニットおよびPIO♯1〜♯4は、制御装置との未通信時間が規定値以上の大きさになると通信LEDを消灯状態にし、制御装置から通信データを受信すると、この受信した通信データに対してチェックサムを実行し、サムチェックエラーが見つからない場合は通信LEDを点灯状態にし、サムチェックエラーが見つかった場合は通信LEDを消灯状態にすることを特徴とする。
この発明に係わる監視制御システムによれば、フィールドネットワークによる通信が切断した場合に、どこで断線しているかを即座に特定できるので、プラントの停止時間を短縮できる。
この発明の実施の形態1によるシステム構成を示している図である。 通信LEDの点灯状態を決めるフローを示す図である。 この発明の実施の形態2によるシステム構成を示している図である。 OPSに表示される通信LEDを表している図である。 この発明の実施の形態3によるシステム構成を示している図である。 この発明の実施の形態4によるシステム構成を示している図である。 この発明の実施の形態5によるシステム構成を示している図である。 この発明の実施の形態6によるシステム構成を示している図である。 内部通信フラグの状態を決めるフローを示す図である。 OPSに表示される内部通信フラグを表している図である。 この発明の実施の形態7によるシステム構成を示している図である。
本発明の実施の形態に係る監視制御システムについて、図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付しており、対応する各構成部のサイズや縮尺はそれぞれ独立している。例えば構成の一部を変更した断面図の間で、変更されていない同一構成部分を図示する際に、同一構成部分のサイズや縮尺が異なっている場合もある。また、監視制御システムの構成は、実際にはさらに複数の部材を備えているが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、他の部分については省略している。
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1について図を用いて説明する。図1は監視制御システム100の全体構成を示している。A系制御装置101とB系制御装置102は、フィールドネットワーク向けのフィールドバスケーブル110で接続されている。A系制御装置101は、CPUカード103とマスタカード105を備えている。同様に、B系制御装置102は、CPUカード104とマスタカード106を備えている。CPUカード103はA系CPUを搭載し、A系制御装置101を制御する。CPUカード104は、B系CPUを搭載し、B系制御装置102を制御する。マスタカード105とマスタカード106は、通信コントローラ(マスタ)に該当し、フィールドネットワークを制御する。
第1中継ユニット111と第2中継ユニット112は、フィールドネットワーク向けのフィールドバスケーブル140によって繋がれている。第1中継ユニット111は専用ケーブルによってPIO#1とPIO#2を接続する。第2中継ユニット112は専用ケーブルによってPIO#3とPIO#4を接続する。通信LED130は第1中継ユニット111に取り付けられている。通信LED131はPIO#1に取り付けられている。通信LED132はPIO#2に取り付けられている。通信LED133は第2中継ユニット112に取り付けられている。通信LED134はPIO#3に取り付けられている。通信LED135はPIO#4に取り付けられている。PIO#1〜PIO#4はフィールド機器(スレーブ)に該当し、マルチドロップ方式で接続されている。
通信コントローラ(マスタ)は二重系になっていて、A系制御装置101は制御状態、B系制御装置102は待機状態にある。A系制御装置101が異常になった場合、A系制御装置101が待機状態、B系制御装置102が制御状態となり、制御装置の運転が継続される。通信LED130〜135は通信正常時に点灯し、通信異常時に消灯する。図において、断線140aは、第1中継ユニット111と第2中継ユニット112を繋ぐフィールドネットワーク向けのフィールドバスケーブル140に発生している。故障個所の特定にはチェックサムを利用する。チェックサムはデータ通信における伝送時のエラー検出方式の一つである。送り手は、ブロックごとのデータ列の総和(SUM値)を送信データに添付して、送信する。受け手は、受信データで総和(SUM値)を求める。両者が一致すれば、すなわち、サムチェックエラーが見つからなければ、エラー(通信異常)が起きていないとみなす。両者が一致していなければ、すなわちサムチェックエラーが見つかれば、通信異常が発生したとみなす。
図2は故障個所を特定するフローを示す説明図である。中継ユニットおよびPIOは定周期(たとえば1ms)ごとに動作している。Step201は中継ユニットまたはPIOがマスタカードから通信データを受信したかどうかを判断する処理であり、通信データを受信していない場合はStep206の判定文に進む。Step206は1秒以上マスタカードから通信データを受信していないかどうかを判断する処理である。中継ユニットまたはPIOは1秒以上通信データを受信していれば処理を抜ける。未通信時間が1秒以上続けば、受信タイムアウトとなり、Step207において中継ユニットまたはPIOは通信LEDの消灯処理を実施する。なお未通信時間は適宜変更できる。
Step201で通信データを受信した場合、中継ユニットとPIOは通信データを取り込む処理に移る(Step202)。Step203では通信データのSUM値を計算する処理を実施する。Step204は通信データにかかれているSUM値とStep203で計算したSUM値が同一かどうかをチェックする処理である。チェックの結果、同一であればデータ正常(および通信正常)と判断し、Step205で中継ユニットまたはPIOは通信LEDを点灯する。SUM値が不一致であれば、通信異常と判断し、Step207で通信LEDを消灯する。本処理により、中継ユニットおよびPIOの通信LEDは点灯または消灯となる。
フィールドネットワークのフィールドバスケーブル140が断線している場合、通信LED130、131、132は点灯し、通信LED133、134、135は消灯する(図4参照)。PIO#3とPIO#4と通信ができなくなった場合、通信LEDの消灯個所と点灯箇所を調べることにより、第1中継ユニット111と第2中継ユニット112の間でフィールドバスのケーブル断線が発生したことを判断できる。
この実施の形態では、中継ユニットとPIOに通信LEDを設けている。通信LEDは通信正常時に点灯し、通信異常時に消灯する。通信LEDの消灯個所を調べることで、どの箇所で異常が発生したかをユーザがすぐに判断できることを特徴としている。
実施の形態2.
以下、この発明の実施の形態2について図を用いて説明する。図3において、A系制御装置101とB系制御装置102は、フィールドネットワークのフィールドバスケーブル110で接続されている。A系制御装置101は、CPUカード103とマスタカード105を備えている。同様に、B系制御装置102は、CPUカード104とマスタカード106を備えている。CPUカード103はA系制御装置101を制御し、CPUカード104はB系制御装置102を制御する。マスタカード105とマスタカード106はフィールドネットワークを制御する。
第1中継ユニット111と第2中継ユニット112はフィールドネットワークのフィールドバスケーブル140で繋がれている。第1中継ユニット111はPIO#1とPIO#2を接続する。第2中継ユニット112はPIO#3とPIO#4を接続する。通信LED130は第1中継ユニット111に取り付けられている。通信LED131はPIO#1に取り付けられている。通信LED132はPIO#2に取り付けられている。通信LED133は第2中継ユニット112に取り付けられている。通信LED134はPIO#3に取り付けられている。通信LED135はPIO#4に取り付けられている。
通信コントローラ(マスタ)は二重系になっていて、A系制御装置101は制御状態、B系制御装置102は待機状態にある。A系制御装置101が異常になった場合、A系制御装置101が待機状態、B系制御装置102が制御状態となり、制御装置の運転が継続される。通信LED130〜135は通信正常時に点灯し、通信異常時に消灯する。図において、断線140aは、第1中継ユニット111と第2中継ユニット112を繋ぐフィールドネットワークのフィールドバスケーブル140に発生している。OPS(Operator Station)301は、A系制御装置101とB系制御装置102にLAN(Local Area Network)ケーブル300で接続されている。OPS301は、プラントの運転状況を監視する装置である。マスタカードは、通信LEDの状態(点灯/消灯)をCPUカードを経
由して、OPS301に定期的に通知する。
中継ユニットおよびPIOは通信データを取り込み、SUM値を計算する(図2参照)。計算したSUM値と通信データに書かれたSUM値が同一の場合、データ正常のため、中継ユニットおよびPIOは通信LEDを点灯する。SUM値が一致しない場合、通信異常のため、中継ユニットおよびPIOは通信LEDを消灯する。また、1秒間マスタカードから通信を受信しない場合も、中継ユニットおよびPIOは通信LEDを消灯する。中継ユニットおよびPIOはマスタカードへの応答の際に、フィールドネットワークのフィールドバスケーブル110を経由して通信LEDの状態(点灯/消灯)を返す。これにより、マスタカードはどの装置の通信LEDが点灯または消灯であるかを判断できる。
図4はOPS301の画面に表示された通信LEDの点灯状況を表している。この図では、通信LED130、131、132が点灯し、通信LED133、134、135が消灯している。この図により、第1中継ユニット111と第2中継ユニット112の間で、通信状態が異常であることがわかるので、ユーザはフィールドネットワークを構成するフィールドバスケーブル140の箇所で断線していることを判断できる。
この実施の形態では、中継ユニットとPIOに通信LEDを設けている。通信LEDは通信正常時に点灯し、通信異常時に消灯する。それをOPSにビジブルに表示することにより、ユーザが中継ユニットまたはPIOの設置場所に行かなくても、通信状態の監視ができることを特徴としている。
実施の形態3.
以下、この発明の実施の形態3について図を用いて説明する。図5において、A系制御装置101とB系制御装置102は、フィールドネットワークのフィールドバスケーブル110で接続されている。A系制御装置101は、CPUカード103とマスタカード105を備えている。同様に、B系制御装置102は、CPUカード104とマスタカード106を備えている。CPUカード103はA系制御装置101を制御し、CPUカード104はB系制御装置102を制御する。マスタカード105とマスタカード106はフィールドネットワークを制御する。
第1中継ユニット111と第2中継ユニット112はフィールドネットワークのフィールドバスケーブル140で繋がれている。第1中継ユニット111はPIO#1とPIO#2を接続する。第2中継ユニット112はPIO#3とPIO#4を接続する。通信LED130は第1中継ユニット111に取り付けられている。通信LED131はPIO#1に取り付けられている。通信LED132はPIO#2に取り付けられている。通信LED133は第2中継ユニット112に取り付けられている。通信LED134はPIO#3に取り付けられている。通信LED135はPIO#4に取り付けられている。
専用線501は第1中継ユニット111の通信LED状態(点灯/消灯)を通知するために、PIO#1の端子台150につながれている。専用線502はPIO#2の通信LED状態(点灯/消灯)を通知するために、PIO#1の端子台150につながれている。専用線503は第2中継ユニット112の通信LED状態(点灯/消灯)を通知するた
めに、PIO#1の端子台150につながれている。専用線504はPIO#3の通信LED状態(点灯/消灯)を通知するために、PIO#1の端子台150につながれている。専用線505はPIO#4の通信LED状態(点灯/消灯)を通知するために、PIO#1の端子台150につながれている。PIO#1は自分の通信LED状態を自分自身で判断することができる。
通信コントローラ(マスタ)は二重系になっていて、A系制御装置101は制御状態、B系制御装置102は待機状態にある。A系制御装置101が異常になった場合、A系制御装置101が待機状態、B系制御装置102が制御状態となり、運転が継続される。通信LED130〜135は通信正常時に点灯し、通信異常時に消灯する。図において、断線140aは、第1中継ユニット111と第2中継ユニット112を繋ぐフィールドネットワークのフィールドバスケーブル140に発生している。OPS(Operator Station)301は、A系制御装置101とB系制御装置102にLAN(Local Area Network)ケーブル300で接続されている。OPS301は、プラントの運転状況を監視する装置である。マスタカードは、通信LEDの状態(点灯/消灯)をCPUカードを経由してOP
S301に定期的に通知する。
中継ユニットおよびPIOは通信データを取り込み、SUM値を計算する(図2参照)。計算したSUM値と通信データに書かれたSUM値が同一の場合、中継ユニットおよびPIOはデータ正常のため通信LEDを点灯する。SUM値が一致しない場合、中継ユニットおよびPIOは通信異常のため通信LEDを消灯する。また、1秒間マスタカードから通信を受信しない場合も、中継ユニットおよびPIOは通信LEDを消灯する。第1中継ユニット111は、専用線501を経由して、自分の通信LEDが点灯の時はON、消灯の時はOFFであることを、PIO#1に通知する。同様に、第2中継ユニット133、PIO#2、PIO#3およびPIO#4は専用線を経由して、自分の通信LEDが点灯の時はON、消灯の時はOFFであることを、PIO#1に通知する。
PIO#1の端子台150につながれた専用線501〜505のON/OFF状態をみることで、PIO#1は通信LED130〜135の通信LED状態(点灯/消灯)を判断できる。PIO#1はマスタカードへの応答の際に通信LED130〜135の通信LED状態(点灯/消灯)を返信する。これにより、マスタカードは各通信LEDの状態を判断することができる。マスタカードは、中継ユニットおよびPIOの通信LED状態(点灯/消灯)を、A系制御装置101またはB系制御装置102のCPUカードを経由してOPS301に定期的に通知する。
OPS301に表示される通信LEDの点灯状況は図4に表されている。この図では、通信LED130、131、132が点灯し、通信LED133、134、135が消灯している。この図により、第1中継ユニット111と第2中継ユニット112の間で、通信状態が異常であることがわかるので、ユーザはフィールドネットワークのフィールドバスケーブル140の箇所で断線していることを判断できる。
この実施の形態では、中継ユニットとPIOに通信LEDを設けている。通信LEDは通信正常時に点灯し、通信異常時に消灯する。中継ユニットとPIOの通信LED状態(点灯/消灯)を専用線を用いてPIO#1の端子台に集約することにより、簡単にマスタカードに通信LEDの状態(点灯/消灯)を通知することができる。それをOPSにビジブルに表示することにより、ユーザが中継ユニットまたはPIOの設置場所に行かなくても、通信状態の監視ができることを特徴としている。
実施の形態4.
以下、この発明の実施の形態4について図を用いて説明する。図6において、A系制御装置101とB系制御装置102は、フィールドネットワークのフィールドバスケーブル110で接続されている。A系制御装置101は、CPUカード103とマスタカード105を備えている。同様に、B系制御装置102は、CPUカード104とマスタカード106を備えている。CPUカード103はA系制御装置101を制御し、CPUカード104はB系制御装置102を制御する。マスタカード105とマスタカード106はフィールドネットワークを制御する。
第1中継ユニット111と第2中継ユニット112はフィールドネットワークのフィールドバスケーブル140で繋がれている。第1中継ユニット111はPIO#1とPIO#2を接続する。第2中継ユニット112はPIO#3とPIO#4を接続する。通信LED130は第1中継ユニット111に取り付けられている。通信LED131はPIO#1に取り付けられている。通信LED132はPIO#2に取り付けられている。通信LED133は第2中継ユニット112に取り付けられている。通信LED134はPIO#3に取り付けられている。通信LED135はPIO#4に取り付けられている。
通信コントローラ(マスタ)は二重系になっていて、A系制御装置101は制御状態、B系制御装置102は待機状態にある。A系制御装置101が異常になった場合、A系制御装置101が待機状態、B系制御装置102が制御状態となり、運転が継続される。通信LED130〜135は通信正常時に点灯し、通信異常時に消灯する。図において、断線140aは、第1中継ユニット111と第2中継ユニット112を繋ぐフィールドネットワークのフィールドバスケーブル140に発生している。OPS(Operator Station)301は、A系制御装置101とB系制御装置102にLAN(Local Area Network)ケーブル300で接続されている。OPS301は、プラントの運転状況を監視する装置である。マスタカードは、通信LEDの状態(点灯/消灯)をCPUカードを経由してOP
S301に定期的に通知する。
第3中継ユニット611は、専用線ケーブルによってPIO#5AとPIO#6Aを接続する。マスタカード105およびマスタカード106はフィードネットワークをCH0とCH1の2チャンネル搭載している。フィールドバスケーブル110はフィールドネットワークCH0のケーブルである。バスケーブル601はフィールドネットワークCH1のケーブルである。第1中継ユニット111および第2中継ユニット112はマスタカードとフィールドネットワークCH0で通信する。第3中継ユニット611はマスタカードとフィールドネットワークCH1で通信する。PIO#5AとPIO#6Aは二重系を成している。
専用線621〜626は通信LEDの状態(点灯/消灯)を通知するために、PIO#5Aの端子台150につながれている。専用線621は第1中継ユニット111の通信LED130の点灯/消灯状態を通知するためにPIO#5Aの端子台150につながれている。専用線622はPIO#1の通信LED131の点灯/消灯状態を通知するためにPIO#5Aの端子台150につながれている。専用線623はPIO#2の通信LED132の点灯/消灯状態を通知するためにPIO#5Aの端子台150につながれている。専用線624は第2中継ユニット112の通信LED133の点灯/消灯状態を通知するためにPIO#5Aの端子台150につながれている。専用線625はPIO#3の通信LED134の点灯/消灯状態を通知するためにPIO#5Aの端子台150につながれている。専用線626はPIO#4の通信LED135の点灯/消灯状態を通知するためにPIO#5Aの端子台150につながれている。
PIO#5Aはマスタカードへの応答の際に通信LED130〜135の点灯/消灯状態を返信する。第3中継ユニット611は、専用線(バスケーブル601)を経由して、通信LEDが点灯の時はON、消灯の時はOFFであることを、フィールドネットワークCH1に通知する。これにより、マスタカードは各通信LEDの点灯/消灯状態を判断することができる。マスタカードは、通信LEDの状態(点灯/消灯)を、A系制御装置およびB系制御装置のCPUカードを経由してOPS301に定期的に通知する。
OPS301に表示される通信LEDの点灯状況は図4に表されている。この図では、通信LED130、131、132が点灯し、通信LED133、134、135が消灯している。この図により、第1中継ユニット111と第2中継ユニット112の間で、通信状態が異常であることがわかるので、ユーザはフィールドネットワークのフィールドバスケーブル140の箇所で断線していることを判断できる。
この実施の形態では、中継ユニットとPIOに通信LEDを設けている。通信LEDは通信正常時に点灯し、通信異常時に消灯する。CH0接続の中継ユニットおよびPIOの通信LED状態(点灯/消灯)を、別チャネルのCH1接続のPIO#5Aの端子台に集約することにより、CH0のどこの部位が故障した場合にも、簡単にマスタカードに通知することができる。それをOPSにビジブルに表示することにより、ユーザが中継ユニットまたはPIOの設置場所に行かなくても、通信状態の監視ができることを特徴としている。
実施の形態5.
以下、この発明の実施の形態5について図を用いて説明する。図7において、A系制御装置101とB系制御装置102は、フィールドネットワークのフィールドバスケーブル110で接続されている。A系制御装置101は、CPUカード103とマスタカード105を備えている。同様に、B系制御装置102は、CPUカード104とマスタカード106を備えている。CPUカード103はA系制御装置101を制御し、CPUカード104はB系制御装置102を制御する。マスタカード105とマスタカード106はフィールドネットワークを制御する。
第1中継ユニット111と第2中継ユニット112はフィールドネットワークのフィールドバスケーブル140で繋がれている。第1中継ユニット111はPIO#1とPIO#2を接続する。第2中継ユニット112はPIO#3とPIO#4を接続する。通信LED130は第1中継ユニット111に取り付けられている。通信LED131はPIO#1に取り付けられている。通信LED132はPIO#2に取り付けられている。通信LED133は第2中継ユニット112に取り付けられている。通信LED134はPIO#3に取り付けられている。通信LED135はPIO#4に取り付けられている。
通信コントローラ(マスタ)は二重系になっていて、A系制御装置101は制御状態、B系制御装置102は待機状態にある。A系制御装置101が異常になった場合、A系制御装置101が待機状態、B系制御装置102が制御状態となり、制御装置の運転が継続される。通信LED130〜135は通信正常時に点灯し、通信異常時に消灯する。図において、断線140aは、第1中継ユニット111と第2中継ユニット112を繋ぐフィールドネットワークのフィールドバスケーブル140に発生している。OPS(Operator Station)301は、A系制御装置101とB系制御装置102にLAN(Local Area Network)ケーブル300で接続されている。OPS301は、プラントの運転状況を監視する装置である。マスタカードは、通信LEDの状態(点灯/消灯)をCPUカードを経
由してOPS301に定期的に通知する。
PIO#5BとPIO#6Bは、専用ケーブル701を経由してCPUカード103およびCPUカード104に直結接続されている。CPUに直結された2台のPIO#5BとPIO#6Bは、CPUと直接データのWRITEおよびREADを行うことが可能である。PIO#5BまたはPIO#6Bは、専用ケーブル701を経由して、通信LEDが点灯の時はON、消灯の時はOFFであることを、CPUに直接通知する。PIO#5BとPIO#6Bは二重系を成している。
専用線621〜626は通信LEDの状態(点灯/消灯)を通知するために、PIO#5Bの端子台150につながれている。専用線621は通信LED130の通信LED状態を通知するためにPIO#5Bの端子台150につながれている。専用線622は通信LED131の通信LED状態を通知するためにPIO#5Bの端子台150につながれている。専用線623は通信LED132の通信LED状態を通知するためにPIO#5Bの端子台150につながれている。専用線624は通信LED133の通信LED状態を通知するためにPIO#5Bの端子台150につながれている。専用線625は通信LED134の通信LED状態を通知するためにPIO#5Bの端子台150につながれている。専用線626は通信LED135の通信LED状態を通知するためにPIO#5Bの端子台150につながれている。
A系制御装置101またはB系制御装置102のCPUからのREAD要求に対して、PIO#5BはCPUカードへ全ての通信LED状態(点灯/消灯)を返信する。これにより、マスタカードは各通信LEDの点灯/消灯状態を判断することができる。CPUカードは、通信LEDの状態(点灯/消灯)を、A系制御装置101またはB系制御装置102に接続しているOPS301に定期的に通知する。
OPS301に表示される通信LEDの点灯状況は図4に表されている。この図では、通信LED130、131、132が点灯し、通信LED133、134、135が消灯している。この図により、第1中継ユニット111と第2中継ユニット112の間で、通信状態が異常であることがわかるので、ユーザはフィールドネットワークのフィールドバスケーブル140の箇所で断線していることを判断できる。
この実施の形態では、中継ユニットとPIOに通信LEDを設けている。通信LEDは通信正常時に点灯し、通信異常時に消灯する。中継ユニットとPIOの通信LED状態(点灯/消灯)をCPU直結のPIO#5Bの端子台に集約することにより、CH0のどこの部位が故障した場合にも、簡単にマスタカードに通知することができる。それをOPSにビジブルに表示することにより、ユーザが中継ユニットまたはPIOの設置場所に行かなくても、通信状態の監視ができることを特徴としている。
実施の形態6.
以下、この発明の実施の形態6について図を用いて説明する。図8において、A系制御装置101とB系制御装置102は、フィールドネットワークのフィールドバスケーブル110で接続されている。A系制御装置101は、CPUカード103とマスタカード105を備えている。同様に、B系制御装置102は、CPUカード104とマスタカード106を備えている。CPUカード103はA系制御装置101を制御し、CPUカード104はB系制御装置102を制御する。マスタカード105とマスタカード106はフィールドネットワークを制御する。
第1中継ユニット111と第2中継ユニット112はフィールドネットワークのフィールドバスケーブル140で繋がれている。第1中継ユニット111はPIO#1とPIO#2を接続する。第2中継ユニット112はPIO#3とPIO#4を接続する。内部通信フラグ831は第1中継ユニット111に設定されている。内部通信フラグ832はPIO#1に設定されている。内部通信フラグ833はPIO#2に設定されている。内部通信フラグ834は第2中継ユニット112に設定されている。内部通信フラグ835はPIO#3に設定されている。内部通信フラグ836はPIO#4に設定されている。
通信コントローラ(マスタ)は二重系になっていて、A系制御装置101は制御状態、B系制御装置102は待機状態にある。A系制御装置101が異常になった場合、A系制御装置101が待機状態、B系制御装置102が制御状態となり、制御装置の運転が継続される。内部通信フラグ(FLAG)831〜836は通信正常時にONし、通信異常時にOFFする。図において、断線140aは、第1中継ユニット111と第2中継ユニット112を繋ぐフィールドネットワークのフィールドバスケーブル140に発生している。OPS(Operator Station)301は、A系制御装置101とB系制御装置102にLAN(Local Area Network)ケーブル300で接続されている。OPS301は、プラントの運転状況を監視する装置である。マスタカードは、内部通信フラグ(FLAG)の状態(ON/OFF)をCPUカードを経由してOPS301に定期的に通知する。
マスタカード105およびマスタカード106はフィードネットワークをCH0とCH1の2チャンネル搭載している。フィールドバスケーブル110はフィールドネットワークCH0のケーブルである。バスケーブル601はフィールドネットワークCH1のケーブルである。第1中継ユニット111および第2中継ユニット112はマスタカードとフィールドネットワークCH0で通信する。第3中継ユニット611はマスタカードとフィールドネットワークCH1で通信する。
専用線621は、第1中継ユニット111の内部通信フラグ831の状態を通知するためにPIO#5Aの端子台150につながれている。専用線622は、PIO#1の内部通信フラグ832の状態を通知するためにPIO#5Aの端子台150につながれている。専用線623は、PIO#2の内部通信フラグ833の状態を通知するためにPIO#5Aの端子台150につながれている。専用線624は、第2中継ユニット112の内部通信フラグ834の状態を通知するためにPIO#5Aの端子台150につながれている。専用線625は、PIO#3の内部通信フラグ835の状態を通知するためにPIO#5Aの端子台150につながれている。専用線626は、PIO#4の内部通信フラグ836の状態を通知するためにPIO#5Aの端子台150につながれている。
第3中継ユニット611はPIO#5AとPIO#6Aを接続する。PIO#5Aは、専用線(バスケーブル601)によって第3中継ユニット611を経由して、フィールドネットワークCH1に接続されている。PIO#5Aはマスタカードへの応答の際に、内部通信フラグ831〜836のON/OFF状態を返信する。これにより、マスタカードは各内部通信フラグのON/OFF状態を判断することができる。PIO#5AとPIO#6Aは二重系を成している。
図9は故障個所を特定するフローを示す説明図である。中継ユニットおよびPIOは定周期(たとえば1ms)ごとに動作している。Step901は中継ユニットまたはPI
Oがマスタカードから通信データを受信したか判断する処理であり、通信データを受信していない場合はStep906の判定文に進む。Step906は1秒以上マスタカードから通信データを受信していないかどうかを判断する処理である。中継ユニットまたはPIOは1秒以上通信データを受信していれば処理を抜ける。未通信時間が1秒以上継続した場合は、受信タイムアウトとなり、Step907において中継ユニットまたはPIOは内部メモリにある内部通信フラグをOFFにする。
Step901で通信データを受信した場合には、中継ユニットとPIOは通信データを取り込む処理に移る(Step902)。Step903では通信データのSUM値を計算する処理を実施する。Step904は通信データにかかれているSUM値とStep903で計算したSUM値が同一かどうかをチェックする処理である。チェックの結果、同一であればデータ正常と判断し、Step905で中継ユニットまたはPIOは内部通信フラグをONにする。SUM値が不一致であれば、通信異常と判断し、Step907で内部通信フラグをOFFにする。本処理により、中継ユニットおよびPIOの内部通信フラグはONまたはOFFとなる。
図10はOPS301に表示された内部通信フラグの状態(ON/OFF)を表している。この図では、内部通信フラグ831、832、833がONし、内部通信フラグ834、835、836がOFFしている状態を示している。この図により、第1中継ユニット111と第2中継ユニット112の間で、通信状態が異常であることがわかるので、ユーザはフィールドネットワークのフィールドバスケーブル140の箇所で断線していることを判断できる。
この実施の形態では、中継ユニットとPIOに内部通信フラグを設けている。内部通信フラグは通信正常時にONし、通信異常時にOFFする。中継ユニットとPIOの内部通信フラグを別チャネルのCH1に接続したPIO#5Aの端子台に集約することにより、CH0のどこの部位が故障した場合にも、簡単にマスタカードに通知することができる。また、特別な通信LEDを搭載する必要がない利点がある。それをOPSにビジブルに表示することにより、ユーザが中継ユニットまたはPIOの設置場所に行かなくても、通信状態の監視ができることを特徴としている。
実施の形態7.
以下、この発明の実施の形態7について図を用いて説明する。図11において、A系制御装置101とB系制御装置102は、フィールドネットワークのフィールドバスケーブル110で接続されている。A系制御装置101は、CPUカード103とマスタカード105を備えている。同様に、B系制御装置102は、CPUカード104とマスタカード106を備えている。CPUカード103はA系制御装置101を制御し、CPUカード104はB系制御装置102を制御する。マスタカード105とマスタカード106はフィールドネットワークを制御する。
第1中継ユニット111と第2中継ユニット112はフィールドネットワークのフィールドバスケーブル140で繋がれている。第1中継ユニット111はPIO#1とPIO#2を接続する。第2中継ユニット112はPIO#3とPIO#4を接続する。内部通信フラグ831は第1中継ユニット111に取り付けられている。内部通信フラグ832はPIO#1に取り付けられている。内部通信フラグ833はPIO#2に取り付けられている。内部通信フラグ834は第2中継ユニット112に取り付けられている。内部通信フラグ835はPIO#3に取り付けられている。内部通信フラグ836はPIO#4に取り付けられている。
通信コントローラ(マスタ)は二重系になっていて、A系制御装置101は制御状態、B系制御装置102は待機状態にある。A系制御装置101が異常になった場合、A系制御装置101が待機状態、B系制御装置102が制御状態となり、制御装置の運転が継続される。内部通信フラグ(FLAG)831〜836は通信正常時にONし、通信異常時にOFFする。図において、断線140aは、第1中継ユニット111と第2中継ユニット112を繋ぐフィールドネットワークのフィールドバスケーブル140に発生している。OPS(Operator Station)301は、A系制御装置101とB系制御装置102にLAN(Local Area Network)ケーブル300で接続されている。OPS301は、プラントの運転状況を監視する装置である。マスタカードは、内部通信フラグ(FLAG)の状態(ON/OFF)をCPUカードを経由してOPS301に定期的に通知する。
PIO#5BとPIO#6Bは専用ケーブル701によって、CPUカードと直接接続されている。CPUに直結された2台のPIO#5BとPIO#6Bは、CPUと直接データのWRITEおよびREADを行うことが可能である。PIO#5BはCPUカードからのREAD要求への応答の際に内部通信フラグ831〜836のON/OFF状態を返信する。これにより、CPUカードは各内部通信フラグの状態(ON/OFF)を判断することができる。CPUカードは、OPS301に内部通信フラグのON/OFF状態を定期的に通知する。PIO#5BとPIO#6Bは二重系を成している。専用線621〜626は、内部通信フラグ831〜836の内部通信フラグ状態(ON/OFF)を通知するために、PIO#5Bの端子台150につながれている。
専用線621は、第1中継ユニット111の内部通信フラグ831の状態を通知するためにPIO#5Bの端子台150につながれている。専用線622は、PIO#1の内部通信フラグ832の状態を通知するためにPIO#5Bの端子台150につながれている。専用線623は、PIO#2の内部通信フラグ833の状態を通知するためにPIO#5Bの端子台150につながれている。専用線624は、第2中継ユニット112の内部通信フラグ834の状態を通知するためにPIO#5Bの端子台150につながれている。専用線625は、PIO#3の内部通信フラグ835の状態を通知するためにPIO#5Bの端子台150につながれている。専用線626は、PIO#4の内部通信フラグ836の状態を通知するためにPIO#5Bの端子台150につながれている。
故障個所を特定するフローを示す説明図は図9に表されている。中継ユニットおよびPIOは定周期(たとえば1ms)ごとに動作している。Step901は中継ユニットおよびPIOが通信データを受信したか判断する処理であり、通信データを受信していない場合はStep906の判定文に進む。Step906は1秒以上マスタカードから通信データを受信していないかどうかを判断する処理であり、受信していれば処理を抜ける。中継ユニットおよびPIOが1秒以上受信していなければ、受信タイムアウトとなり、内部メモリにある内部通信フラグをOFFにする。
Step901で通信データを受信した場合には、中継ユニットおよびPIOは通信データを取り込む処理に進む(Step902)。Step903では通信データのSUM値を計算する処理を実施する。Step904は通信データにかかれているSUM値とStep903で計算したSUM値が同一かどうかをチェックする処理である。同一であればデータ正常と判断し、Step905で内部メモリにある内部通信フラグをONにする。SUM値が同一(異常)でなければ、Step907で内部メモリにある内部通信フラグをOFFにする。本処理により、各中継ユニットおよび各PIOの内部通信フラグはONまたはOFFとなる。
OPS301の画面に表示された内部通信フラグの状態(ON/OFF)は図10に表されている。この図では、内部通信フラグ831、832、833がONし、内部通信フラグ834、835、836がOFFしている状態を示している。この図により、第1中継ユニット111と第2中継ユニット112の間で、通信状態が異常であることがわかるので、ユーザはフィールドネットワークのフィールドバスケーブル140の箇所で断線していることを判断できる。
この実施の形態では、中継ユニットとPIOに内部通信フラグを設けている。内部通信フラグは通信正常時にONし、通信異常時にOFFする。中継ユニットとPIOの内部通信フラグ状態をCPU直結のPIO#5Bの端子台に集約することにより、CH0のどこの部位が故障した場合にも、簡単にマスタカードに通知することができる。また、特別な通信LEDを搭載する必要がない利点がある。それをOPSにビジブルに表示することにより、ユーザが中継ユニットまたはPIOの設置場所に行かなくても、通信状態の監視ができることを特徴としている。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
100 監視制御システム、101 A系制御装置、102 B系制御装置、103 CPUカード、105 マスタカード、104 CPUカード、106 マスタカード、111 第1中継ユニット、112 第2中継ユニット、110 フィールドバスケーブル、140 フィールドバスケーブル、300 LANケーブル、301 OPS、601 フィールドバスケーブル

Claims (8)

  1. CPUカードとマスタカードを有し、二重化されている制御装置と、
    PIO♯1とPIO♯2が接続し、前記制御装置のマスタカードとフィールドバスケーブルで繋がれている第1中継ユニットと、
    PIO♯3とPIO♯4が接続し、前記第1中継ユニットとフィールドバスケーブルで繋がれている第2中継ユニットと、を備え、
    前記第1中継ユニット、前記第2中継ユニットおよび前記PIO♯1〜♯4はそれぞれ通信LEDが取り付けられており、
    前記第1中継ユニット、前記第2中継ユニットおよび前記PIO♯1〜♯4は、
    前記制御装置との未通信時間が規定値以上の大きさになると通信LEDを消灯状態にし、前記制御装置から通信データを受信すると、この受信した通信データに対してチェックサムを実行し、
    サムチェックエラーが見つからない場合は通信LEDを点灯状態にし、
    サムチェックエラーが見つかった場合は通信LEDを消灯状態にすることを特徴とする監視制御システム。
  2. 前記制御装置とLANケーブルで接続されているOPSを備え、
    前記第1中継ユニット、前記第2中継ユニットおよび前記PIO♯1〜♯4は、通信LEDの状態を前記制御装置に発信し、
    前記制御装置は、通信LEDの状態を受信すると前記CPUカードを経由して前記OPSに通知し、
    前記OPSは、前記制御装置から通信LEDの状態を通知されると、この通知された通信LEDの状態を画面に表示することを特徴とする請求項1に記載の監視制御システム。
  3. 前記制御装置とLANケーブルで接続されているOPSを備え、
    前記第1中継ユニット、前記第2中継ユニットおよび前記PIO♯2〜♯4は、前記PIO♯1とそれぞれ専用線で接続されており、
    前記第1中継ユニット、前記第2中継ユニットおよび前記PIO♯2〜♯4は、通信LEDの状態をこの専用線を経由して前記PIO♯1に発信し、
    前記PIO♯1は、通信LEDの状態を受信すると、前記第1中継ユニットを経由して前記制御装置に通信LEDの状態を発信し、
    前記制御装置は、通信LEDの状態を受信すると、前記CPUカードを経由して前記OPSに通知し、
    前記OPSは、前記制御装置から通信LEDの状態を通知されると、この通知された通信LEDの状態を画面に表示することを特徴とする請求項1に記載の監視制御システム。
  4. 前記制御装置とLANケーブルで接続されているOPSと、
    PIO♯5が接続し、前記制御装置とフィールドバスケーブルで接続されている第3中継ユニットとを備え、
    前記第1中継ユニット、前記第2中継ユニットおよび前記PIO♯1〜♯4は、前記PIO♯5とそれぞれ専用線で接続されており、
    前記第1中継ユニット、前記第2中継ユニットおよび前記PIO♯1〜♯4は、通信LEDの状態を前記専用線を経由して前記PIO♯5に発信し、
    前記PIO♯5は、通信LEDの状態を受信すると、前記第3中継ユニットを経由して前記制御装置に通信LEDの状態を発信し、
    前記制御装置は、通信LEDの状態を受信すると、前記CPUカードを経由して前記OPSに通知し、
    前記OPSは、前記制御装置から通信LEDの状態を通知されると、この通知された通信LEDの状態を画面に表示することを特徴とする請求項1に記載の監視制御システム。
  5. 前記制御装置とLANケーブルで接続されているOPSと、
    前記制御装置のCPUカードと専用ケーブルで直接接続されているPIO♯5とを備え、前記第1中継ユニット、前記第2中継ユニットおよび前記PIO♯1〜♯4は、前記PIO♯5とそれぞれ専用線で接続されており、
    前記第1中継ユニット、前記第2中継ユニットおよび前記PIO♯1〜♯4は、通信LEDの状態を前記専用線を経由して前記PIO♯5に発信し、
    前記PIO♯5は、通信LEDの状態を受信すると、前記専用ケーブルを経由して前記制御装置に発信し、
    前記制御装置は、通信LEDの状態を受信すると、前記CPUカードを経由して前記OPSに通知し、
    前記OPSは、前記制御装置から通信LEDの状態を通知されると、この通知された通信LEDの状態を画面に表示することを特徴とする請求項1に記載の監視制御システム。
  6. CPUカードとマスタカードを有し、二重化されている制御装置と、
    前記制御装置とLANケーブルで接続されているOPSと、
    PIO♯1とPIO♯2が接続し、前記制御装置とフィールドバスケーブルで繋がれている第1中継ユニットと、
    PIO♯3とPIO♯4が接続し、前記第1中継ユニットとフィールドバスケーブルで繋がれている第2中継ユニットと、
    前記第1中継ユニット、前記第2中継ユニットおよび前記PIO♯1〜♯4とそれぞれ専用線で接続されているPIO♯5とを備え、
    前記第1中継ユニット、前記第2中継ユニットおよび前記PIO♯1〜♯4はそれぞれ内部通信フラグが設定されており、
    前記第1中継ユニット、前記第2中継ユニットおよび前記PIO♯1〜♯4は、
    前記制御装置との未通信時間が規定値以上の大きさになると前記内部通信フラグをOFF状態にし、
    前記制御装置から通信データを受信すると、この受信した通信データに対してチェックサムを実行し、
    サムチェックエラーが見つからない場合は前記内部通信フラグをON状態にし、
    サムチェックエラーが見つかった場合は前記内部通信フラグをOFF状態にし、
    前記第1中継ユニット、前記第2中継ユニットおよび前記PIO♯1〜♯4は、内部通信フラグの状態を前記専用線を経由して前記PIO♯5に発信し、
    前記PIO♯5は、内部通信フラグの状態を受信すると、前記制御装置に発信し、
    前記制御装置は、内部通信フラグの状態を受信すると、前記CPUカードを経由して前記OPSに通知し、
    前記OPSは、前記制御装置から内部通信フラグの状態を通知されると、この通知された内部通信フラグの状態を画面に表示することを特徴とする監視制御システム。
  7. 前記PIO♯5が接続し、前記制御装置とフィールドバスケーブルで接続されている第3中継ユニットを備え、
    前記PIO♯5は、内部通信フラグの状態を、前記第3中継ユニットを経由して、前記制御装置に発信することを特徴とする請求項6に記載の監視制御システム。
  8. 前記PIO♯5は、前記制御装置のCPUカードと専用ケーブルで直接接続されていて、
    前記PIO♯5は、内部通信フラグの状態を、この専用ケーブルを経由して、前記制御装置に発信することを特徴とする請求項6に記載の監視制御システム。
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