JP6662492B2 - プラント操業状態解析システム - Google Patents

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Description

本発明はプラント操業状態解析システムに関する。
プラントは、プラントを構成するフィールド機器（アクチュエータやセンサを含む）や、フィールド機器を制御する制御ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を備える。制御ＰＬＣは、フィールド機器からフィードバック信号を入力すると共に、フィールド機器を制御する制御信号を出力する。フィールド機器は、制御信号に応じて動作する。制御ＰＬＣの入出力信号（制御ネットワークデータ）は、データ収集装置に収集される。
フィールド機器の動作状態やフィールド機器を含む機械設備の動作状態は、カメラで撮影される場合がある。例えば、特許文献１には、機械設備の動作状態を撮像するモニタカメラを備え、モニタカメラからの映像情報を記憶できるプラント監視システムが開示されている。
プラントの設備全体の監視は監視装置で行われる。材料の位置情報や、オペレーターの操作状態、機械速度や位置などの機械情報といったプラントの操業状態は、監視装置の監視画面に要約されて表示される。オペレーターは、監視装置の画面情報と目視確認により操業を行っている。
日本特開平５−３４１８１号公報
ところで、監視装置が接続される監視ネットワークと、フィールド機器、制御ＰＬＣ、データ収集装置が接続される制御ネットワークとは異なるネットワークである。そのため、従来のデータ収集装置では、制御ネットワークデータは収集できるが、監視装置の画面情報は収集できなかった。そのため、データ収集装置にて異常要因を解析する場合に、材料の位置情報や、オペレーターの操作状態、機械速度や位置などの機械情報といったプラントの操業状態を、制御ネットワークデータから判断する必要があった。異常発生毎に、人の手により、必要な制御ネットワークデータを精査するため、正確な情報が得られない可能性があり、また、異常要因の解析作業に長時間を要する。
また、従来のデータ収集装置において、機械設備の動作状態をカメラで撮影した映像データが収集される場合であっても、カメラで撮影されていない範囲の機械動作は、画像での確認が不可能である。そのため、異常発生時や機械調整時の情報の記録状態としては十分とは言えない。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、制御ネットワークデータと監視装置の画面情報とを同期表示して、データ収集装置においてプラントの操業状態の解析を支援できるプラント操業状態解析システムを提供することを目的とする。
上記目的の達成のため、本発明の実施形態に係るプラント操業状態解析システムは、以下のように構成される。
プラント操業状態解析システムは、少なくとも制御装置、制御ネットワーク、監視装置、ビデオキャプチャー、監視ネットワーク、データ収集装置を備える。
制御装置は、プラントを構成するフィールド機器を制御する。フィールド機器には、アクチュエータやセンサが含まれる。制御装置は、例えば制御ＰＬＣである。
制御ネットワークは、制御装置に接続し、制御装置に入出力される制御ネットワークデータを伝送する。制御ネットワークデータには、フィールド機器が出力するフィードバック信号や制御装置が出力する制御信号が含まれる。
監視装置は、監視画面を有し、制御ネットワークデータ以外のプラントの設備全体の操業情報を監視画面に表示する。操業情報には、オペレーターの操作状態や、機械速度や位置などの機械情報といったプラントの操業に関する情報が含まれる。
ビデオキャプチャーは、監視装置に接続し、監視画面に表示された映像をエンコードした監視画面映像データを出力する。
監視ネットワークは、ビデオキャプチャーに接続し、監視画面映像データを伝送する。
データ収集装置は、制御ネットワークと監視ネットワークの両方に接続し、制御ネットワークデータと監視画面映像データの両方を収集する。データ収集装置は、同期処理部とデータ表示処理部を備える。
同期処理部は、ビデオキャプチャーのエンコード時間を含む監視ネットワークの伝送による遅延時間を、制御ネットワークデータの収集時刻に加算して、制御ネットワークデータと監視画面映像データとを同期する。
データ表示処理部は、同期処理部により同期した制御ネットワークデータおよび監視画面映像データを再生して画面上に表示する。
好ましくは、プラント操業状態解析システムは、さらにネットワークカメラを備える。ネットワークカメラは、監視ネットワークに接続し、フィールド機器の外観を撮影してフィールド機器映像データを出力する。同期処理部は、制御ネットワークデータと監視画面映像データとフィールド機器映像データを同期する。データ表示処理部は、同期処理部により同期した制御ネットワークデータと監視画面映像データとフィールド機器映像データとを再生して画面上に表示する。
また、本発明の別の実施形態に係るプラント操業状態解析システムは、上述したビデオキャプチャーに替えて、監視画面に表示された映像をエンコードした監視画面映像データに該映像が入力された入力時刻を付加して出力するビデオキャプチャーを備える。さらに、上述した同期処理部に替えて、制御ネットワークデータの収集時刻と監視画面映像データに付加された入力時刻とが一致する両データを関連付けて、制御ネットワークデータと監視画面映像データとを同期する同期処理部を備える。
本発明の実施形態によれば、データ収集装置において、プラントを構成するフィールド機器の制御に関する制御ネットワークデータと、制御ネットワークデータ以外のプラントの設備全体の操業情報を含む監視画面映像データとを、同期させて再生できる。このデータ収集装置によれば、プラントの操業状態の解析を支援できる。データ収集装置において、プラントの操業状態の把握が容易になることで、異常要因の解析速度が向上し、異常発生時の復旧時間を短縮できる。復旧時間の短縮により、トラブル収束に関わる人件費のコスト低減や、生産量の増加が見込める。
本発明の実施の形態１に係るプラント操業状態解析システムのシステム構成図である。 データ収集装置におけるデータ確認画面の構成図である。 データ収集装置が有する処理回路のハードウェア構成例を示すブロック図である。 データ収集装置の機能ブロック図である。 データ収集装置のデータ再生処理部の機能ブロック図である。 データ収集装置の静止画処理部の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態２に係るプラント操業状態解析システムのシステム構成図である。 本発明の実施の形態２に係るデータ収集装置の機能ブロック図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
実施の形態１．
＜システム構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係るプラント操業状態解析システムのシステム構成図である。
プラント操業状態解析システムは、データ収集装置１、制御ＰＬＣ２、ネットワークカメラ３、ビデオキャプチャー４、監視装置５、制御ネットワーク１０、監視ネットワーク２０を備える。
データ収集装置１は、制御ネットワーク１０と監視ネットワーク２０の両方に接続している。データ収集装置１は、制御ネットワーク１０を介して、制御ＰＬＣ２に接続している。データ収集装置１は、監視ネットワーク２０を介して、ネットワークカメラ３およびビデオキャプチャー４に接続している。ビデオキャプチャー４は、監視装置５に接続している。
制御ネットワーク１０は、複数のネットワーク機器で構成されている。図１の例では、制御ネットワーク集線装置１１に、制御ネットワークケーブル１２および１３が接続している。制御ネットワークケーブル１２は、データ収集装置１に接続している。制御ネットワークケーブル１３は、制御ＰＬＣ２に接続している。すなわち、図１の例では、データ収集装置１は、制御ネットワークケーブル１２、制御ネットワーク集線装置１１、制御ネットワークケーブル１３を介して、制御ＰＬＣ２に接続している。
監視ネットワーク２０は、複数のネットワーク機器で構成されている。図１の例では、監視ネットワーク集線装置２１に、監視ネットワークケーブル２２〜２４が接続している。監視ネットワークケーブル２２は、データ収集装置１に接続している。監視ネットワークケーブル２３は、ネットワークカメラ３に接続している。監視ネットワークケーブル２４はビデオキャプチャー４に接続している。すなわち、図１の例では、データ収集装置１は、監視ネットワークケーブル２２、監視ネットワーク集線装置２１、監視ネットワークケーブル２３を介して、ネットワークカメラ３に接続している。また、データ収集装置１は、監視ネットワークケーブル２２、監視ネットワーク集線装置２１、監視ネットワークケーブル２４を介して、ビデオキャプチャー４に接続している。ビデオキャプチャー４は、ビデオケーブル６（例えば、ＨＤＭＩ（登録商標）ケーブル）で監視装置５に接続している。
制御ＰＬＣ２は、プラントを構成するフィールド機器（図示省略）を制御する制御装置である。フィールド機器は、制御ネットワーク１０に接続している。フィールド機器には、アクチュエータやセンサが含まれる。制御ＰＬＣ２は、フィールド機器が制御ネットワーク１０へ出力したフィードバック信号を入力し、フィールド機器を制御するための制御信号を制御ネットワーク１０へ出力する。フィールド機器は、制御信号に基づいて動作する。
制御ネットワーク１０は、制御ＰＬＣ２に入出力される制御ネットワークデータを伝送する。制御ネットワークデータには、フィールド機器が出力するフィードバック信号や制御装置が出力する制御信号が含まれる。
ネットワークカメラ３は、制御ＰＬＣ２の制御対象であるフィールド機器の外観を撮影する。ネットワークカメラ３は、撮影したフィールド機器の映像データ（フィールド機器映像データ）を監視ネットワーク２０へ逐次出力する（例えば１フレーム単位）。
監視ネットワーク２０は、ネットワークカメラ３から出力されたフィールド機器映像データをデータ収集装置１へ伝送する。
監視装置５は、監視画面を有し、制御ネットワークデータ以外のプラントの設備全体の操業情報を監視画面に表示する。操業情報には、制御ネットワーク１０からは得られないプラントの操業に関する情報（材料の位置情報、オペレーターの操作状態、機械速度や位置、操業スケジュール等）が含まれる。制御ネットワークデータの一部又は要約した情報も表示されうる。
ビデオキャプチャー４は、監視装置５の監視画面に表示された映像をエンコードした監視画面映像データを監視ネットワーク２０へ逐次出力する（例えば１フレーム単位）。
監視ネットワーク２０は、ビデオキャプチャー４から出力された監視画面映像データをデータ収集装置１へ伝送する。なお、監視ネットワーク２０の伝送速度は、制御ネットワーク１０の伝送速度よりも遅い。
＜データ収集装置＞
データ収集装置１は、制御ネットワークと監視ネットワークの両方に接続し、制御ネットワーク１０から制御ネットワークデータを、監視ネットワーク２０からフィールド機器映像データおよび監視画面映像データを、逐次収集する。データ収集装置１は、異なるネットワークから収集したこれらのデータを同期させてデータ確認画面に表示する。そのため、異常発生時等において、監視装置よりも現場寄りのデータ収集装置においてプラントの操業状態の解析を支援できる。
（データ確認画面の構成）
図２は、データ収集装置１におけるデータ確認画面３０の構成図である。データ収集装置１のデータ確認画面３０は、画像表示部３１、ＰＬＣ入出力データ表示部３２、データ再生操作部３３、静止画表示部３４を備える。
画像表示部３１は、監視画面映像表示エリア３５とカメラ映像表示エリア３６を含む。監視画面映像表示エリア３５には、ビデオキャプチャー４から収集した監視画面映像データが表示される。カメラ映像表示エリア３６には、ネットワークカメラ３から収集したフィールド機器映像データが表示される。これらの表示により操業情報や、フィールド機器の外観情報を確認できる。
ＰＬＣ入出力データ表示部３２には、制御ネットワーク１０から収集した制御ネットワークデータが時系列グラフで表示される。また、ＰＬＣ入出力データ表示部３２には、時系列グラフの時間軸上の現在の再生位置を示す再生位置指定３７が表示される。再生位置指定３７は、監視画面映像表示エリア３５に表示される監視画面映像データおよびカメラ映像表示エリア３６に表示されるフィールド機器映像データの再生位置を示している。また、再生位置指定３７は、データ再生操作部３３の各ボタンが機能するときの現在の再生位置を示している。
データ再生操作部３３は、再生ボタン３８、停止ボタン３９、スロー再生ボタン４０、逆再生ボタン４１、早送りボタン４２、巻戻しボタン４３、コマ送りボタン４４、コマ戻しボタン４５、最後表示ボタン４６、先頭表示ボタン４７、連続再生ボタン４８、静止画キャプチャーボタン４９を備える。
再生ボタン３８は、再生位置指定３７の示す位置から、再生位置指定３７の移動および画像表示部３１の映像データの再生を開始するためのボタンである。
停止ボタン３９は、再生ボタン３８、スロー再生ボタン４０、逆再生ボタン４１、早送りボタン４２、巻戻しボタン４３による画像表示部３１の映像データの再生中に、画像表示部３１の再生を停止するためのボタンである。
スロー再生ボタン４０は、再生位置指定３７の示す位置から、再生位置指定３７の移動および画像表示部３１の映像データのスロー再生を開始するためのボタンである。
逆再生ボタン４１は、再生位置指定３７の示す位置から、再生位置指定３７の移動および画像表示部３１の映像データの逆再生を開始するためのボタンである。
早送りボタン４２は、再生位置指定３７の示す位置から、再生位置指定３７の移動および画像表示部３１の映像データの早送り再生を開始するためのボタンである。
巻戻しボタン４３は、再生位置指定３７の示す位置から、再生位置指定３７の移動および画像表示部３１の映像データの巻戻し再生を開始するためのボタンである。
コマ送りボタン４４は、再生位置指定３７の示す位置から、再生位置指定３７の移動および画像表示部３１の映像データのコマ送りを行うためのボタンである。コマ送りは、カメラのフレームレートによるが、例えば３０ｆｐｓのフレームレートのカメラであれば１フレームタイムは３３．３３ｍｓｅｃとなり、表示しているデータを３３．３３ｍｓｅｃ毎に変えることが可能である。
コマ戻しボタン４５は、再生位置指定３７の示す位置から、再生位置指定３７の移動および画像表示部３１の映像データのコマ戻しを行うためのボタンである。フレームレートの説明は、コマ送りボタン４４と同様であるため省略する。
最後表示ボタン４６は、再生位置指定３７を、現在の再生位置から制御ネットワークデータの最後の再生位置に移動させ、画像表示部３１に映像データの最後を表示させるためのボタンである。
先頭表示ボタン４７は、再生位置指定３７を、現在の再生位置から制御ネットワークデータの先頭の再生位置に移動させ、画像表示部３１に映像データの先頭を表示させるためのボタンである。
連続再生ボタン４８は、再生位置指定３７がデータの最後まで移動した際に、自動的に再生位置指定３７を制御ネットワークデータの先頭に移動し、制御ネットワークデータの先頭から、再生位置指定３７の移動および画像表示部３１の映像データの再生を再開するためのボタンである。
静止画キャプチャーボタン４９は、再生位置指定３７が示す現在の再生位置において画像表示部３１に表示されている映像データから静止画を作成するためのボタンである。
静止画表示部３４には、静止画キャプチャーボタン４９の押下時に作成された静止画が表示される。静止画表示部３４は、静止画作成位置の再表示ボタン５０を備える。静止画作成位置の再表示ボタン５０は、静止画作成時の再生位置に再生位置指定３７を移動し、画像表示部３１に静止画作成時の映像データを表示するためのボタンである。
（データ収集装置のハードウェア構成）
図３は、データ収集装置１が有する処理回路のハードウェア構成例を示すブロック図である。後述する図４〜図６に示す各部は、データ収集装置１が有する機能の一部を示し、各機能は処理回路により実現される。例えば、処理回路は、プロセッサ１０１、メモリ１０２、入出力インターフェース１０３、システムバス１０４、入力装置１０５、出力装置１０６、ディスプレイ１０７、ストレージ１０８および通信装置１０９を備えたコンピュータである。
プロセッサ１０１は、メモリ１０２に格納されたプログラムやデータなどを用いて各機能を実現するための演算処理を実行する処理装置である。メモリ１０２は、プロセッサ１０１が実行するプログラムおよび各プログラムの実行に必要なデータを記憶する。入出力インターフェース１０３は、各種のハードウェアとシステムバス１０４との接続を仲介する装置である。システムバス１０４は、プロセッサ１０１、メモリ１０２および入出力インターフェース１０３で共有される情報伝達路である。
入出力インターフェース１０３には、入力装置１０５、出力装置１０６、ディスプレイ１０７、ストレージ１０８および通信装置１０９などのハードウェアが接続されている。入力装置１０５は、オペレーターが操作するキーボードやマウス等である。出力装置１０６は、外部の保存端末である。ディスプレイ１０７は、図２のデータ確認画面を表示する。ストレージ１０８は、プログラムやデータを蓄積する大容量の補助記憶装置であり、例えばハードディスク装置や不揮発性の半導体メモリなどである。通信装置１０９は、制御ネットワーク１０に接続するコネクタと、監視ネットワーク２０に接続するコネクタを備え、各ネットワークに接続された装置とデータ通信可能である。
（データ収集装置の機能ブロック図）
図４は、データ収集装置１の機能ブロック図である。データ収集装置１は、監視ネットワークＩ／Ｆ５１、制御ネットワークＩ／Ｆ５２、第１データ蓄積部５３、制御ネットワークデータ監視部５４、第２データ蓄積部５５、画像データ処理部５６、グラフ化処理部５７、再生位置指定部５８、同期処理部５９、データ表示処理部６０、データ再生処理部７０、静止画処理部９０を備える。
監視ネットワークＩ／Ｆ５１は、図３の通信装置１０９を介して、監視ネットワーク２０からフィールド機器映像データおよび監視画面映像データを取得する。
制御ネットワークＩ／Ｆ５２は、図３の通信装置１０９を介して、制御ネットワーク１０から制御ネットワークデータを取得する。
第１データ蓄積部５３は、監視ネットワークＩ／Ｆ５１および制御ネットワークＩ／Ｆ５２が取得した、フィールド機器映像データ、監視画面映像データ、および制御ネットワークデータを、図３のメモリ１０２またはストレージ１０８に蓄積する。各データには収集時刻が関連付けられている。
制御ネットワークデータ監視部５４は、制御ネットワークＩ／Ｆ５２が取得した制御ネットワークデータの状態変化を監視する。例えば、制御ネットワークデータに含まれる所定パラメータの値が設定値を超えた場合や、所定パラメータの値の変化率が設定変化率を超えた場合に、状態変化が発生したと判定できる。
第２データ蓄積部５５は、状態変化が発生したと判定された場合に、状態変化が発生したタイミングを起点として前後所定期間における、フィールド機器映像データ、監視画面映像データ、および制御ネットワークデータを蓄積する。例えば、図３のメモリ１０２またはストレージ１０８に蓄積される。各データには収集時刻が関連付けられている。
画像データ処理部５６は、第２データ蓄積部５５に蓄積されたフィールド機器映像データおよび監視画面映像データを、それぞれ映像として図２の画像表示部３１に再生するための処理を行う。
グラフ化処理部５７は、第２データ蓄積部５５に蓄積された制御ネットワークデータを、図２のＰＬＣ入出力データ表示部３２に時系列グラフとして表示するための処理を行う。
再生位置指定部５８は、図２のＰＬＣ入出力データ表示部３２に表示される再生位置指定３７を設定する。再生位置指定３７は、後述するデータ再生処理部７０によって制御される。再生位置指定３７は、制御ネットワークデータの現在の再生位置を示すと共に、画像表示部３１に映像として表示されるフィールド機器映像データおよび監視画面映像データの現在の再生位置を示す。
同期処理部５９は、ビデオキャプチャー４のエンコード時間を含む監視ネットワーク２０の伝送による遅延時間を、制御ネットワークデータの収集時刻に加算して、制御ネットワークデータと監視画面映像データとを同期する。具体的には、制御ネットワークデータの収集時刻から遅延時間後に、その収集時刻の制御ネットワークデータに対応する監視画面映像データが収集されている。そのため、この制御ネットワークデータに、制御ネットワークデータの収集時刻よりも遅延時間だけ後に収集された監視画面映像データを関連付けることで、これらのデータを同期させることができる。
同様に、同期処理部５９は、監視ネットワーク２０の伝送による遅延時間を、制御ネットワークデータの収集時間に加算して、制御ネットワークデータとフィールド機器映像データとを同期する。
データ表示処理部６０は、同期処理部５９により同期した制御ネットワークデータと監視画面映像データとフィールド機器映像データを再生してデータ確認画面３０上に表示する。具体的には、図２のＰＬＣ入出力データ表示部３２には、制御ネットワークデータが時系列グラフとして表示される（グラフ化処理部５７）。データ表示処理部６０は、再生位置指定部５８から逐次、再生位置指定３７を取得し、現在の再生位置を示す再生位置指定３７を時系列グラフ上に表示する。また、図２の画像表示部３１には、現在の再生位置に対応する監視画面映像データとフィールド機器映像データが映像として表示される（画像データ処理部５６）。このとき、同期処理部５９により、制御ネットワークデータと監視画面映像データとフィールド機器映像データは同期して表示される。すなわち、図２の画像表示部３１に表示される各映像データは、再生位置指定３７が示す制御ネットワークデータの収集時刻に上述した遅延時間を加算した収集時刻の映像データである。
なお、データ表示処理部６０は、再生位置指定３７に対応する各種データをデータ確認画面３０に表示するため、再生位置指定部５８により再生位置指定３７が更新される度に、データ確認画面３０の表示内容も更新される。
図５は、データ収集装置１のデータ再生処理部７０の機能ブロック図である。データ再生処理部７０は、再生処理部７１、停止処理部７２、スロー再生処理部７３、逆再生処理部７４、早送り処理部７５、巻戻し処理部７６、コマ送り処理部７７、コマ戻し処理部７８、先頭表示処理部７９、最後表示処理部８０、連続再生処理部８１を備える。これらの処理部により、再生位置指定部５８における再生位置指定３７が制御される。
再生処理部７１は、図２の再生ボタン３８の押下に応じて、時間経過に合わせて再生位置指定３７を再生方向に進ませる。
停止処理部７２は、図２の停止ボタン３９の押下に応じて、再生中の再生位置指定３７を停止させる。
スロー再生処理部７３は、図２のスロー再生ボタン４０の押下に応じて、再生処理部７１よりも低速で、再生位置指定３７を再生方向に進ませる。
逆再生処理部７４は、図２の逆再生ボタン４１の押下に応じて、再生位置指定３７を逆再生方向に進ませる。
早送り処理部７５は、図２の早送りボタン４２の押下に応じて、再生処理部７１よりも高速に、再生位置指定３７を再生方向に進ませる。
巻戻し処理部７６は、図２の巻戻しボタン４３の押下に応じて、逆再生処理部７４よりも高速に、再生位置指定３７を逆再生方向に進ませる。
コマ送り処理部７７は、図２のコマ送りボタン４４の押下に応じて、１フレームタイムずつ、再生位置指定３７を再生方向に進ませる。
コマ戻し処理部７８は、図２のコマ戻しボタン４５の押下に応じて、１フレームタイムずつ、再生位置指定３７を逆再生方向に進ませる。
先頭表示処理部７９は、図２の先頭表示ボタン４７の押下に応じて、再生位置指定３７をデータの先頭に移動する。
最後表示処理部８０は、図２の最後表示ボタン４６の押下に応じて、再生位置指定３７をデータの最後に移動する。
連続再生処理部８１は、図２の連続再生ボタン４８の押下に応じて、再生位置指定３７がデータの最後まで移動した際に、自動で再生位置指定３７をデータの先頭に移動し、データの先頭から再生方向に進ませる。
図６は、データ収集装置１の静止画処理部９０の機能ブロック図である。静止画処理部９０は、静止画キャプチャー処理部９１、静止画エクスポート処理部９２および画像フォーマット変換部９３を備える。
静止画キャプチャー処理部９１は、データ確認画面３０に現在再生されている映像をキャプチャーして静止画を作成する。
静止画エクスポート処理部９２は、静止画キャプチャー処理部９１により作成された静止画を外部の保存端末（出力装置１０６）にエクスポートする。
画像フォーマット変換部９３は、静止画エクスポート処理部９２により静止画を外部の保存端末にエクスポートする際に、静止画の画像フォーマットを所定の形式（例えばＪＰＥＧ）に変換する。
＜効果＞
以上説明したように、本実施形態に係るデータ収集装置によれば、プラントを構成するフィールド機器の制御に関する制御ネットワークデータと、制御ネットワークデータ以外のプラントの設備全体の操業情報を含む監視画面映像データとを、同期させて再生できる。また、「停止」「スロー再生」「逆再生」「繰り返し再生」「コマ送り」「コマ戻し」「巻戻し」「早送り」「先頭表示」「最後表示」といった機能も備える。そのため、異常発生時や機械調整時において、監視装置よりも現場寄りのデータ収集装置を用いて、プラントの操業状態の解析を支援できる。プラントの操業状態の把握が容易になることで、異常要因の解析速度が向上し、異常発生時の復旧時間を短縮できる。復旧時間の短縮により、トラブル収束に関わる人件費のコスト低減や、生産量の増加が見込める。
また、本実施形態に係るデータ収集装置によれば、監視装置の画面情報（監視画面映像データ）を静止画として保存することができる。静止画は、解析結果のエビデンスとして使用できる。また、類似トラブル発生時や、機械調整時にも、それらのエビデンスを参考とすることにより、生産性や品質の向上が見込める。
本実施形態に係るプラント操業状態解析システムによれば、現場のデータ収集装置において操業と制御の関係を把握できるため、異常発生時や機械調整時において、トラブルシューティングや機械調整要領を効率化でき、品質向上や生産性向上が見込める。
＜変形例＞
ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、ネットワークカメラ３を有する構成としているが、ネットワークカメラ３を有さない構成であってもよい。また、制御ネットワーク１０は、図１の具体例に限らず、他の集線装置やケーブルがさらに接続されたネットワークでもよい。監視ネットワーク２０についても同様である。また、データ収集装置１は、静止画処理部９０を有さない構成であってもよい。この点、実施の形態２でも同様である。
実施の形態２．
次に、図７〜図８を参照して本発明の実施の形態２について説明する。
上述した実施の形態１では、データ収集装置１において、ビデオキャプチャー４のエンコード時間を含む監視ネットワーク２０の伝送による遅延時間を、制御ネットワークデータの収集時刻に加算して、制御ネットワークデータと監視画面映像データとを同期している。ところで、制御ネットワークデータと監視画面映像データとを同期する手法はこれに限定されるものではない。そこで、実施の形態２では、他の手法で制御ネットワークデータと監視画面映像データとを同期することとした。
図７は、本発明の実施の形態２に係るプラント操業状態解析システムのシステム構成図である。図８は、本発明の実施の形態２に係るデータ収集装置の機能ブロック図である。図７に示すシステム構成は、ビデオキャプチャー４がビデオキャプチャー４ａに置き換えられている点を除き、図１に示すシステム構成と同様である。また、図８に示す構成は、同期処理部５９が同期処理部５９ａに置き換えられている点を除き、図４に示す構成と同様である。そのため、同一構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
＜ビデオキャプチャー＞
ビデオキャプチャー４ａは、ビデオケーブル６（例えば、ＨＤＭＩ（登録商標）ケーブル）で監視装置５に接続しており、監視装置５から映像を入力した入力時刻を取得する機能を有する。そして、ビデオキャプチャー４ａは、監視装置５の監視画面に表示された映像をエンコードした監視画面映像データに該映像が入力された入力時刻（例えば、１フレーム単位）を付加して監視ネットワーク２０へ逐次出力する。
なお、監視ネットワーク２０の通信プロトコルとしてＴＣＰ／ＩＰが用いられる場合、パケットのデータ部分に監視画面映像データと共に入力時刻が含まれてもよいし、パケッＩＰヘッダーのオプション部に入力時刻が含まれてもよい。ネットワークカメラ３が出力するフィールド機器映像データについても同様である。
＜データ収集装置＞
データ収集装置１の同期処理部５９ａは、制御ネットワークデータ１０の収集時刻と監視画面映像データに付加された入力時刻とが一致する両データを関連付けて、制御ネットワークデータと監視画面映像データとを同期する。監視画面映像データに付加された入力時刻は、監視装置５の監視装置に映像が表示された時刻を意味し、エンコードおよび監視ネットワーク２０による遅延の影響を受けていない時刻である。そのため、この入力時刻と制御ネットワークデータ１０の収集時刻とが一致するデータ同士を関連付けることで、制御ネットワークデータと監視画面映像データとを同期することができる。
以上説明したように、実施の形態２に係るプラント操業状態解析システムによれば、実施の形態１に係るシステムと同様の効果が得られる。すなわち、現場のデータ収集装置１において、プラントを構成するフィールド機器の制御に関する制御ネットワークデータと、制御ネットワークデータ以外のプラントの設備全体の操業情報を含む監視画面映像データとを同期させて再生できる。そのため、現場においてプラントの操業状態の解析を支援できる。
１ データ収集装置
２ 制御ＰＬＣ
３ ネットワークカメラ
４、４ａ ビデオキャプチャー
５ 監視装置
６ ビデオケーブル
１０ 制御ネットワーク
１１ 制御ネットワーク集線装置
１２、１３ 制御ネットワークケーブル
２０ 監視ネットワーク
２１ 監視ネットワーク集線装置
２２〜２４ 監視ネットワークケーブル
３０ データ確認画面
３１ 画像表示部
３２ ＰＬＣ入出力データ表示部
３３ データ再生操作部
３４ 静止画表示部
３５ 監視画面映像表示エリア
３６ カメラ映像表示エリア
３７ 再生位置指定
３８ 再生ボタン
３９ 停止ボタン
４０ スロー再生ボタン
４１ 逆再生ボタン
４２ 早送りボタン
４３ 巻戻しボタン
４４ コマ送りボタン
４５ コマ戻しボタン
４６ 最後表示ボタン
４７ 先頭表示ボタン
４８ 連続再生ボタン
４９ 静止画キャプチャーボタン
５０ 静止画作成位置の再表示ボタン
５１ 監視ネットワークＩ／Ｆ
５２ 制御ネットワークＩ／Ｆ
５３ 第１データ蓄積部
５４ 制御ネットワークデータ監視部
５５ 第２データ蓄積部
５６ 画像データ処理部
５７ グラフ化処理部
５８ 再生位置指定部
５９、５９ａ 同期処理部
６０ データ表示処理部
７０ データ再生処理部
７１ 再生処理部
７２ 停止処理部
７３ スロー再生処理部
７４ 逆再生処理部
７５ 早送り処理部
７６ 巻戻し処理部
７７ コマ送り処理部
７８ コマ戻し処理部
７９ 先頭表示処理部
８０ 最後表示処理部
８１ 連続再生処理部
９０ 静止画処理部
９１ 静止画キャプチャー処理部
９２ 静止画エクスポート処理部
９３ 画像フォーマット変換部
１０１ プロセッサ
１０２ メモリ
１０３ 入出力インターフェース
１０４ システムバス
１０５ 入力装置
１０６ 出力装置
１０７ ディスプレイ
１０８ ストレージ
１０９ 通信装置

Claims (6)

  1. プラントを構成するフィールド機器を制御する制御装置と、
    前記制御装置に接続し、前記制御装置に入出力される制御ネットワークデータを伝送する制御ネットワークと、
    監視画面を有し、前記制御ネットワークデータ以外の前記プラントの設備全体の操業情報を前記監視画面に表示する監視装置と、
    前記監視装置に接続し、前記監視画面に表示された映像をエンコードした監視画面映像データを出力するビデオキャプチャーと、
    前記ビデオキャプチャーに接続し、前記監視画面映像データを伝送する、前記制御ネットワークよりも伝送速度が遅い監視ネットワークと、
    前記制御ネットワークと前記監視ネットワークの両方に接続し、前記制御ネットワークデータと前記監視画面映像データの両方を収集するデータ収集装置と、を備え、
    前記データ収集装置は、
    前記制御ネットワークから収集した前記制御ネットワークデータと、前記監視ネットワークから収集した前記監視画面映像データとを蓄積する第１データ蓄積部と、
    前記制御ネットワークデータのデータ値が設定値を超えた場合またはデータ値の変化率が設定変化率を超えた場合に、前記制御ネットワークデータの状態変化が発生したと判定する制御ネットワークデータ監視部と、
    前記状態変化が発生したと判定された場合に、前記第１データ蓄積部に蓄積された前記制御ネットワークデータおよび前記監視画面映像データのうち、前記状態変化が発生したタイミングを起点として前後所定期間におけるデータを蓄積する第２データ蓄積部と、
    前記ビデオキャプチャーのエンコード時間と前記監視ネットワークの伝送時間とを含む遅延時間を、前記制御ネットワークデータの収集時刻に加算して、前記第２データ蓄積部に蓄積された前記制御ネットワークデータと前記監視画面映像データとを同期する同期処理部と、
    前記同期処理部により同期した前記制御ネットワークデータおよび前記監視画面映像データを再生して画面に表示するデータ表示処理部と、を備えること、
    を特徴とするプラント操業状態解析システム。
  2. 前記監視ネットワークに接続し、前記フィールド機器の外観を撮影してフィールド機器映像データを出力するネットワークカメラをさらに備え、
    前記同期処理部は、前記制御ネットワークデータと前記監視画面映像データと前記フィールド機器映像データを同期し、
    前記データ表示処理部は、前記同期処理部により同期した前記制御ネットワークデータと前記監視画面映像データと前記フィールド機器映像データとを再生して前記画面に表示すること、
    を特徴とする請求項１記載のプラント操業状態解析システム。
  3. 前記データ収集装置は、前記画面に現在再生されている映像をキャプチャーして静止画を作成する静止画キャプチャー処理部、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２記載のプラント操業状態解析システム。
  4. プラントを構成するフィールド機器を制御する制御装置と、
    前記制御装置に接続し、前記制御装置に入出力される制御ネットワークデータを伝送する制御ネットワークと、
    監視画面を有し、前記制御ネットワークデータ以外の前記プラントの設備全体の操業情報を前記監視画面に表示する監視装置と、
    前記監視装置に接続し、前記監視画面に表示された映像を入力したエンコード開始前の入力時刻を、該映像をエンコードした監視画面映像データに付加して出力するビデオキャプチャーと、
    前記ビデオキャプチャーに接続し、前記監視画面映像データを伝送する、前記制御ネットワークよりも伝送速度が遅い監視ネットワークと、
    前記制御ネットワークと前記監視ネットワークの両方に接続し、前記制御ネットワークデータと前記監視画面映像データの両方を収集するデータ収集装置と、を備え、
    前記データ収集装置は、
    前記制御ネットワークから収集した前記制御ネットワークデータと、前記監視ネットワークから収集した前記監視画面映像データとを蓄積する第１データ蓄積部と、
    前記制御ネットワークデータのデータ値が設定値を超えた場合またはデータ値の変化率が設定変化率を超えた場合に、前記制御ネットワークデータの状態変化が発生したと判定する制御ネットワークデータ監視部と、
    前記状態変化が発生したと判定された場合に、前記第１データ蓄積部に蓄積された前記制御ネットワークデータおよび前記監視画面映像データのうち、前記状態変化が発生したタイミングを起点として前後所定期間におけるデータを蓄積する第２データ蓄積部と、
    前記制御ネットワークデータの収集時刻と前記監視画面映像データに付加された前記入力時刻とが一致する両データを関連付けて、前記第２データ蓄積部に蓄積された前記制御ネットワークデータと前記監視画面映像データとを同期する同期処理部と、
    前記同期処理部により同期した前記制御ネットワークデータおよび前記監視画面映像データを再生して画面に表示するデータ表示処理部と、を備えること、
    を特徴とするプラント操業状態解析システム。
  5. 前記監視ネットワークに接続し、前記フィールド機器の外観を撮影してフィールド機器映像データを出力するネットワークカメラをさらに備え、
    前記同期処理部は、前記制御ネットワークデータと前記監視画面映像データと前記フィールド機器映像データを同期し、
    前記データ表示処理部は、前記同期処理部により同期した前記制御ネットワークデータと前記監視画面映像データと前記フィールド機器映像データとを再生して前記画面に表示すること、
    を特徴とする請求項４記載のプラント操業状態解析システム。
  6. 前記データ収集装置は、前記画面に現在再生されている映像をキャプチャーして静止画を作成する静止画キャプチャー処理部、
    をさらに備えることを特徴とする請求項４又は５記載のプラント操業状態解析システム。
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