JP6906301B2 - 監視制御システムの更新方法、監視制御システム及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、監視制御システムの更新方法、監視制御システム及び制御方法に関する。

上下水道などに係る水処理施設や、焼却施設、工場などの監視制御において用いられる複数のコントローラは、監視及び制御の対象に関する情報をコントローラ間で送受信する。情報の送受信には、コントローラ間を通信可能に接続する有線ネットワークが用いられる。コントローラ間の通信は、規格に定められた方式に従って行われる。異なる方式で通信を行うコントローラを追加する際には、追加するコントローラと既設のコントローラとの間を接続するゲートウェイ装置が必要となる。このようなゲートウェイ装置の追加は、ゲートウェイ装置の設置工事が必要となると共に、ゲートウェイ装置の追加による故障、誤動作などの不具合の原因となる場合があった。

特開２０１５−０９５０６７号公報 特開平１１−２１２６０８号公報 特開２０１３−１０５４２７号公報

本発明が解決しようとする課題は、コントローラの追加に伴う工数の増加及び故障発生確率の増加を抑えることができる監視制御システムの更新方法、監視制御システム及び制御方法を提供することである。

実施形態の監視制御システムの更新方法は、複数の既設のコントローラと、監視制御装置と、監視制御ネットワークと、制御用ネットワークとを備える監視制御システムにおける更新方法であって、第１、第２及び第３のステップを持つ。既設のコントローラは、設備機器を制御する。監視制御装置は、設備機器に関する状態データを取得し、設備機器に対する制御指示を生成する。監視制御ネットワークは、複数の既設のコントローラと監視制御装置とを接続する。制御用ネットワークは、複数の既設のコントローラ同士を接続し、監視制御ネットワークと異なる通信規格のネットワークである。第１のステップでは、監視制御装置及び既設のコントローラと通信する新設のコントローラを監視制御ネットワークに接続する。第２のステップでは、設備機器の制御に関する制御用データ又は状態データを既設及び新設のコントローラへ送信する際に制御用ネットワークと監視制御ネットワークとの両方へ送信することを複数の既設のコントローラに対して設定する。第３のステップでは、制御用データ又は状態データを監視制御ネットワークを介して新設のコントローラへ送信する場合と、状態データを監視制御ネットワークを介して監視制御装置へ送信する場合とにおいて異なるマルチキャスト・アドレスを用いることを既設及び新設のコントローラに対して設定する。

本実施形態による監視制御システムの構成を示すブロック図。 本実施形態における既設のコントローラの構成例を示すブロック図。 本実施形態におけるメモリにおける部分記憶領域及び指示領域の割り当て例を示す図。 本実施形態における監視制御ネットワークテーブルに記憶されている要否情報及びメモリアドレスの一例を示す図。 本実施形態における制御用ネットワークテーブルに記憶されている要否情報予備メモリアドレスの一例を示す図。 本実施形態における新設のコントローラの構成例を示すブロック図。 コントローラ置き換えの対象となる監視制御システムの構成例を示すブロック図。 既設のコントローラが新設のコントローラにより置き換えられた後の監視制御システムの構成を示すブロック図。 監視制御システムの構成を変更する工程を示すフローチャート。 既設のコントローラが新設のコントローラにより置き換える際の監視制御ネットワークテーブルの変更例を示す図。 既設のコントローラが新設のコントローラにより置き換える際の制御用ネットワークテーブルの変更例を示す図。 新設のコントローラ及び設備機器が追加された後の監視制御システムの構成を示す図。 監視制御システムにコントローラ及び設備機器を追加する工程を示すフローチャート。

以下、実施形態の監視制御システムの更新方法、監視制御システム及び制御方法を、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態による監視制御システム１の構成を示すブロック図である。監視制御システム１は、複数のコントローラ１０（１０−１，１０−２，…，１０−Ｌ）と、複数の監視制御装置２０（２０−１，２０−２，…，２０−Ｍ）と、データサーバ装置２５と、ハブ３０、３５と、１つ又は複数のコントローラ４０（４０−１，４０−２，…，４０−Ｎ）と、設備機器５０、５１（５０−１，５０−２，…，５０−Ｌ，５１−１，５１−２，５１−Ｎ）とを備える。監視制御システム１は、上下水道などに係る水処理施設や、焼却施設、工場などで用いられるシステムである。以下では、監視制御システム１が水処理施設で用いられる場合を例にして説明する。図１における監視制御システム１の構成は、既設の複数のコントローラ１０を備えたシステムに新設のコントローラ４０を追加したシステムの構成である。以下、設備機器５０−１，５０−２，…，５０−Ｌ，５１−１，５１−２，５１−Ｎに関して共通する事項を説明する際には、設備機器５０と記載する。

複数の設備機器５０は、ポンプや、圧縮機、開閉ゲート、水位センサ、温度センサ、流量センサなどの水処理施設に備えられる機器である。設備機器５０は、例えば予め定められた周期で又は要求に応じて、状態データをコントローラ１０、４０へ送信する。設備機器５０は、接続されたコントローラ１０又はコントローラ４０へ状態データを送信する。図１には、各コントローラ１０、４０に１つの設備機器５０が接続された構成例が示されているが、各コントローラ１０、４０に複数の設備機器５０が接続されていてもよい。状態データは、設備機器５０に関する情報である。具体的には、状態データは、状態データを生成した設備機器５０を一意に識別する識別情報、設備機器５０の動作状態や故障の有無を示す情報、及び当該情報を生成した時刻を示す時刻情報を含む。設備機器５０がセンサである場合、当該設備機器５０から送信される状態データは、計測により得られた数値を示す情報を含む。

コントローラ１０、４０は、予め定められた手順（プログラム）に基づいて、接続された設備機器５０を制御する。コントローラ１０、４０は、接続された設備機器５０から取得する状態データに基づいて、接続された設備機器５０を制御する。また、コントローラ１０、４０は、接続された設備機器５０を制御する際に、他のコントローラ１０、４０において取得された状態データを用いてもよい。コントローラ１０、４０は、制御用データを他のコントローラ１０、４０と送受信する。制御用データは、設備機器５０を制御に関する情報であって、コントローラ１０、４０における正常／異常の状況を示す情報や状態データに基づいて生成された情報などを含む。コントローラ１０、４０は、前述の手順に基づいた制御に加えて、監視制御装置２０から送信される制御指示に応じて、設備機器５０を制御する。

コントローラ１０は、コントローラ４０より先に監視制御システム１に備えられた、既設のコントローラである。各コントローラ１０は、ネットワーク機器としてのハブ３０及びハブ３５とに接続される。ハブ３０は、監視制御装置２０、データサーバ装置２５及びコントローラ４０にも接続される。ハブ３０は、監視制御ネットワークを構成する。ハブ３５は、複数のコントローラ１０に接続される。ハブ３５は、コントローラ１０同士を接続し、コントローラ１０間における通信で用いられる制御用ネットワークを構成する。

本実施形態では、監視制御ネットワーク及び制御用ネットワークは、ハブ３０、３５を接続点としたスター型のネットワーク・トポロジーをそれぞれ有するが、他のトポロジーを有していてもよい。監視制御ネットワークの通信規格と制御用ネットワークの通信規格とは異なる。制御用ネットワークには、例えばＦＬ−ＮＥＴなどの通信規格が用いられる。監視制御ネットワークには、例えば、接続された各ノードに対して順に送信機会が割り当てられるスキャン伝送が用いられる。監視制御ネットワーク及び制御用ネットワークは、通信の信頼性を高めるために、二重化されてもよい。

コントローラ１０は、他のコントローラ１０へ状態データ又は制御用データを送信する場合、制御用ネットワークを介して状態データ又は制御用データを送信する。コントローラ１０は、監視制御装置２０、データサーバ装置２５及びコントローラ４０へ状態データを送信する場合、監視制御ネットワークを介して状態データを送信する。

コントローラ４０は、コントローラ１０より後に監視制御システム１に備えられた、新設のコントローラである。各コントローラ４０は、前述のように、ハブ３０に接続される。コントローラ４０は、監視制御ネットワークを介して、他のコントローラ４０、監視制御装置２０、データサーバ装置２５及びコントローラ１０へ状態データを送信する。また、コントローラ４０は、監視制御ネットワークを介して、他のコントローラ１０、４０へ制御用データを送信する。コントローラ４０は、状態データ又は制御用データを他のコントローラ４０及びコントローラ１０へ送信する際にも監視制御ネットワークを用いる。一方、コントローラ１０は、前述のように、状態データ又は制御用データを他のコントローラ１０へ送信する際には制御用ネットワークを用いており、コントローラ１０とコントローラ４０とは状態データ及び制御用データを送受信する際の通信の方式が異なる。

データサーバ装置２５は、コントローラ１０、４０から送信される状態データを受信し、受信した状態データを時系列で記憶する。状態データを時系列で記憶する記憶装置は、データサーバ装置２５が備えてもよいし、データサーバ装置２５に通信可能に接続された外部の装置であってもよい。データサーバ装置２５は、受信した状態データを監視制御装置２０へ、監視制御ネットワークで送信する。

データサーバ装置２５は、監視制御装置２０から送信される制御指示を受信し、状態データと同様に時系列で記憶する。制御指示は、制御対象となる設備機器５０を一意に識別する識別情報と、設備機器５０に対する動作状態の変更や応答を要求する情報とを含む。制御指示は、制御対象となる設備機器５０に接続されたコントローラ１０、４０を一意に識別するコントローラＩＤを含んでもよい。コントローラＩＤは、例えばコントローラ１０、４０それぞれに割り当てられるネットワーク・アドレスであってもよい。データサーバ装置２５は、制御指示に含まれる識別情報で示される設備機器５０を制御するコントローラ１０、４０へ、監視制御ネットワークで制御指示を送信する。

監視制御装置２０は、水処理施設を監視、運用する操作員による操作を受け付け、水処理施設の現在の状態及び状態の時系列を表示する。このとき、監視制御装置２０は、データサーバ装置２５から送信された状態データに基づいて、操作員に指定された種類の情報又は予め定められた種類の情報を表示する。また、監視制御装置２０は、操作員による操作を受け付け、受け付けた操作に基づいて制御指示を生成する。監視制御装置２０は、生成した制御指示をデータサーバ装置２５へ、監視制御ネットワークで送信する。監視制御装置２０は、データサーバ装置２５を介して、各コントローラ１０、４０と状態データ及び制御指示の送受信を行う。

監視制御装置２０は、予め定められた設定値と状態データに含まれる測定値とを比較し、比較結果に基づいた通知や警告のメッセージを表示する。監視制御装置２０は、メッセージをデータサーバ装置２５へ送信することで、メッセージをデータサーバ装置２５に蓄積させる。監視制御装置２０は、操作員による操作を受け付け、状態データ、制御指示及びメッセージに基づいた履歴データの生成をデータサーバ装置２５へ要求する。監視制御装置２０は、データサーバ装置２５で生成される履歴データを表示する。履歴データは、状態データ及び制御指示と同様に、データサーバ装置２５に記憶される。履歴データは、帳票データや、メッセージと計測値との時系列を組み合わせたデータ、警報の時系列データなどを含む。

図２は、本実施形態における既設のコントローラ１０の構成例を示すブロック図である。コントローラ１０は、通信部１１、１２と、メモリ１３と、テーブル記憶部１４と、制御部１５とを備える。第１の通信部としての通信部１１は、ハブ３０に接続される。通信部１１は、監視制御ネットワークを介して、監視制御装置２０、データサーバ装置２５及びコントローラ４０と通信する。第２の通信部としての通信部１２は、ハブ３５に接続される。通信部１２は、制御用ネットワークを介して、他のコントローラ１０と通信を行う。

メモリ１３は、自コントローラ１０から送信する状態データ及び制御用データと、他のコントローラ１０及びコントローラ４０から受信する状態データ及び制御用データと、監視制御装置２０から受信する制御指示とを記憶する。メモリ１３における記憶領域は、コントローラ１０及びコントローラ４０それぞれに重複なく割り当てられる部分記憶領域と、自コントローラ１０に接続された設備機器５０への制御指示を記憶する指示領域とを含む。他のコントローラ１０及びコントローラ４０から受信した状態データ及び制御用データは、送信元のコントローラ１０又はコントローラ４０に割り当てられた部分記憶領域に記憶される。自コントローラ１０が接続された設備機器５０から取得した状態データと、制御用データとは、自コントローラ１０に割り当てられた部分記憶領域に記憶される。

図３は、メモリ１３における部分記憶領域及び指示領域の割り当て例を示す図である。メモリ１３には、コントローラ１０−１〜１０−Ｌとコントローラ４０−１〜４０−Ｎとに対する部分記憶領域Ｍ１０−１〜Ｍ１０−Ｌ、Ｍ４０−１〜Ｍ４０−Ｎがそれぞれ割り当てられている。メモリ１３には、部分記憶領域Ｍ１０−１〜Ｍ１０−Ｌ、Ｍ４０−１〜Ｍ４０−Ｎと異なる領域に、制御指示を記憶させる指示領域Ｍｉｎｓｔｒが割り当てられている。例えば、コントローラ１０−１において、他のコントローラ１０、４０へ送信する状態データが部分記憶領域Ｍ１０−１に記憶される。他のコントローラ１０、４０から受信する状態データが部分記憶領域Ｍ１０−２〜Ｍ１０−Ｌ、Ｍ４０−１〜Ｍ４０−Ｎに記憶される。図２に戻り、コントローラ１０の構成の説明を続ける。

テーブル記憶部１４には、監視制御ネットワークテーブル１４１と、制御用ネットワークテーブル１４２とが記憶されている。監視制御ネットワークテーブル１４１には、監視制御ネットワークに接続されているコントローラ４０−１〜４０−Ｎそれぞれから送信される状態データ及び制御用データを記憶するか否かを示す要否情報と、状態データ及び制御用データを記憶させる部分記憶領域を示すメモリアドレスとが記憶されている。制御用ネットワークテーブル１４２には、制御用ネットワークに接続されているコントローラ１０−１〜１０−Ｌそれぞれから送信される状態データ及び制御用データを記憶するか否かを示す要否情報と、状態データ及び制御用データを記憶させる部分記憶領域を示すメモリアドレスとが記憶されている。監視制御ネットワークテーブル１４１及び制御用ネットワークテーブル１４２のいずれにおいても、要否情報及びメモリアドレスは、コントローラ１０、４０ごとに記憶されている。

図４は、監視制御ネットワークテーブル１４１に記憶されている要否情報及びメモリアドレスの一例を示す図である。監視制御ネットワークテーブル１４１は、コントローラＩＤと、記憶の要否と、メモリアドレスとの項目の列を有する。監視制御ネットワークテーブル１４１における行は、コントローラ４０ごとに存在する。各行において、コントローラＩＤの項目には、コントローラ４０を一意に識別するコントローラＩＤが記憶される。記憶の要否の項目には、同じ行のコントローラＩＤにて示されるコントローラ４０から送信される状態データ及び制御用データを記憶するか否かを示す要否情報が記憶される。メモリアドレスの項目には、同じ行のコントローラＩＤにて識別されるコントローラ４０から送信される状態データを記憶させる部分記憶領域を示すメモリアドレスが記憶される。状態データを記憶する必要がない場合、メモリアドレスの項目には有効なメモリアドレスが記憶されずともよい。

図４に示す監視制御ネットワークテーブル１４１では、コントローラ４０−１から送信される状態データ及び制御用データは記憶する必要があり、状態データ及び制御用データを記憶させる部分記憶領域Ｍ４０−１のメモリアドレスがａｄｄｒ（Ｍ４０−１）であることが記憶されている。監視制御ネットワークテーブル１４１において、コントローラ４０自身のコントローラＩＤに対応するメモリアドレスの項目にも、有効なメモリアドレスが記憶されている。

図５は、制御用ネットワークテーブル１４２に記憶されている要否情報及びメモリアドレスの一例を示す図である。監視制御ネットワークテーブル１４１と同様に、制御用ネットワークテーブル１４２も、コントローラＩＤと、記憶の要否と、メモリアドレスとの項目の列を有する。制御用ネットワークテーブル１４２における行は、コントローラ１０ごとに存在する。各行において、コントローラＩＤの項目には、コントローラ１０を一意に識別するコントローラＩＤが記憶される。記憶の要否の項目には、同じ行のコントローラＩＤにて示されるコントローラ１０から送信される状態データ及び制御用データを記憶するか否かを示す要否情報が記憶される。メモリアドレスの項目には、同じ行のコントローラＩＤにて識別されるコントローラ１０から送信される状態データを記憶させる部分記憶領域を示すメモリアドレスが記憶される。状態データを記憶する必要がない場合、メモリアドレスの項目には有効なメモリアドレスが記憶されずともよい。

図５に示す制御用ネットワークテーブル１４２では、コントローラ１０−Ｌから送信される状態データ及び制御用データは記憶する必要があり、状態データ及び制御用データを記憶させる部分記憶領域Ｍ１０−Ｌのメモリアドレスがａｄｄｒ（Ｍ１０−Ｌ）であることが記憶されている。制御用ネットワークテーブル１４２において、コントローラ１０自身のコントローラＩＤに対応するメモリアドレスの項目にも、有効なメモリアドレスが記憶されている。図２に戻り、コントローラ１０の構成の説明を続ける。

監視制御ネットワークテーブル１４１及び制御用ネットワークテーブル１４２に記憶される前述の情報は、通信部１１、１２が使用する。具体的には、通信部１１は、他のコントローラ４０から状態データ又は制御データを受信した場合、受信したデータの送信元を示すコントローラＩＤが含まれる行の情報を監視制御ネットワークテーブル１４１から読み出す。読み出した情報に含まれる要否情報が「必要」である場合、通信部１１は、読み出した情報に含まれるメモリアドレスで示されるメモリ１３の部分記憶領域に状態データ又は制御用データを記憶させる。要否情報が「不要」である場合、通信部１１は、メモリ１３に状態データを記憶させてもよいし、記憶させなくてもよい。

通信部１２は、他のコントローラ１０から状態データ又は制御用データを受信した場合、受信したデータの送信元を示すコントローラＩＤが含まれる行の情報を制御用ネットワークテーブル１４２から読み出す。読み出した情報に含まれる要否情報が「必要」である場合、通信部１２は、読み出した情報に含まれるメモリアドレスで示されるメモリ１３の部分記憶領域に状態データ又は制御用データを記憶させる。要否情報が「不要」である場合、通信部１２は、メモリ１３に状態データ又は制御用データを記憶させてもよいし、記憶させなくてもよい。

通信部１１、１２は、状態データ又は制御用データを受信した場合、受信したデータの送信元と、監視制御ネットワークテーブル１４１又は制御用ネットワークテーブル１４２とに基づいて、受信したデータを記憶させる部分記憶領域を選択する。

通信部１１は、受信した制御指示が自コントローラ１０を宛先とする場合、又は受信した制御指示が自コントローラ１０に接続された設備機器５０の識別情報を含む場合、メモリ１３における指示領域に記憶させる。通信部１１は、制御指示の宛先が自コントローラ１０でなく、且つ自コントローラ１０に接続された設備機器５０の識別情報を制御指示が含まない場合、受信した制御指示をメモリ１３の指示領域に記憶させない。

第１の制御部としての制御部１５は、自コントローラ１０に接続された設備機器５０から状態データを取得し、取得した状態データをメモリ１３に記憶させる。また、制御部１５は、状態データ又は自コントローラ１０の状態に基づいて、制御用データを生成し、制御用データをメモリ１３に記憶させる。状態データ及び制御用データを記憶させる領域は、メモリ１３において自コントローラ１０に割り当てられた部分記憶領域である。制御部１５は、メモリ１３における指示領域から制御指示を読み出し、読み出した制御指示に基づいて設備機器５０を制御する。制御部１５は、予め定められた手順（プログラム）とメモリ１３に記憶されている状態データとに基づいて、設備機器５０を制御する。

自コントローラ１０に割り当てられた部分記憶領域に記憶される状態データ及び制御データは、通信部１２により他のコントローラ１０へ送信され、通信部１１によりコントローラ４０へ送信される。また、状態データは、通信部１１により監視制御装置２０及びデータサーバ装置２５へ送信される。通信部１１は、監視制御装置２０及びデータサーバ装置２５へ状態データを送信する場合と、コントローラ４０へ状態データ及び制御データを送信する場合とにおいて異なるマルチキャスト・アドレスを用いる。コントローラ４０と共有する状態データ及び制御用データの送信には、コントローラ４０を含むマルチキャスト・アドレスが用いられる。監視制御装置２０及びデータサーバ装置２５宛の状態データの送信には、監視制御装置２０及びデータサーバ装置２５を含み、かつコントローラ４０を含まないマルチキャスト・アドレスが用いられる。通信部１１、１２は、自コントローラ１０に割り当てられた部分記憶領域に記憶される状態データが更新された後に送信権を獲得すると、状態データ及び制御用データの送信を行う。

図６は、本実施形態における新設のコントローラ４０の構成例を示すブロック図である。コントローラ４０は、通信部４１と、メモリ４３と、監視制御ネットワークテーブル４４と、制御部４５とを備える。通信部４１は、ハブ３０に接続される。第３の通信部としての通信部４１は、監視制御ネットワークを介して、監視制御装置、データサーバ装置２５、コントローラ１０及び他のコントローラ４０と通信する。

メモリ４３は、コントローラ１０におけるメモリ１３と同様に、自コントローラ４０から送信する状態データ及び制御用データと、コントローラ１０及び他のコントローラ４０から受信する状態データ及び制御用データと、監視制御装置２０から受信する制御指示とを記憶する。メモリ４３における記憶領域は、コントローラ１０及びコントローラ４０それぞれに重複なく割り当てられる部分記憶領域と、自コントローラ４０に接続された設備機器５０への制御指示を記憶する指示領域とを含む。コントローラ１０及び他のコントローラ４０から受信した状態データ及び制御用データは、送信元のコントローラ１０又はコントローラ４０に割り当てられた部分記憶領域に記憶される。自コントローラ４０が接続された設備機器５０から取得した状態データは、自コントローラ４０に割り当てられた部分記憶領域に記憶される。自コントローラ４０において生成される制御用データも、自コントローラ４０に割り当てられた部分記憶領域に記憶される。メモリ４３における各コントローラ１０、４０に対する部分記憶領域と指示領域との割り当ては、図３に示したメモリ１３における部分記憶領域と指示領域との割り当てと同様である。

監視制御ネットワークテーブル４４は、コントローラ１０における監視制御ネットワークテーブル１４１及び制御用ネットワークテーブル１４２と同様に、要否情報とメモリアドレスとが記憶されている。監視制御ネットワークテーブル４４には、要否情報及びメモリアドレスがコントローラ１０、４０ごとに記憶されている。コントローラ４０に備えられる監視制御ネットワークテーブル４４と、コントローラ１０に備えられる監視制御ネットワークテーブル１４１との差は、コントローラ１０に対するコントローラＩＤ、記憶の要否、メモリアドレスの有無である。

通信部４１は、他のコントローラ１０、４０から状態データ又は制御用データを受信した場合、状態データ又は制御用データの送信元を示すコントローラＩＤが含まれる行の情報を監視制御ネットワークテーブル４４から読み出す。読み出した情報に含まれる要否情報が「必要」である場合、通信部４１は、読み出した情報に含まれるメモリアドレスで示されるメモリ４３の部分記憶領域に状態データ又は制御用データを記憶させる。要否情報が「不要」である場合、通信部４１は、メモリ４３に状態データ又は制御用データを記憶させてもよいし、記憶させなくてもよい。

通信部４１は、受信した制御指示が自コントローラ４０を宛先とする場合、又は受信した制御指示が自コントローラ４０に接続された設備機器５０の識別情報を含む場合、メモリ４３における指示領域に記憶させる。通信部４１は、制御指示の宛先が自コントローラ４０でなく、且つ自コントローラ４０に接続された設備機器５０の識別情報を制御指示が含まない場合、受信した制御指示をメモリ４３の指示領域に記憶させてもよいし、記憶させなくてもよい。

第２の制御部としての制御部４５は、自コントローラ４０に接続された設備機器５０から状態データを取得し、取得したデータをメモリ４３に記憶させる。また、制御部４５は、状態データ又は自コントローラ４０の状態に基づいて、制御用データを生成し、制御用データをメモリ１３に記憶させる。状態データ及び制御用データを記憶させる領域は、メモリ４３において自コントローラ４０に割り当てられた部分記憶領域である。制御部４５は、メモリ４３における指示領域から制御指示を読み出し、読み出した制御指示に基づいて設備機器５０を制御する。制御部４５は、予め定められた手順（プログラム）とメモリ４３に記憶されている状態データとに基づいて、設備機器５０を制御する。

自コントローラ４０に割り当てられた部分記憶領域に記憶される状態データ及び制御データは、通信部４１によりコントローラ１０及び他のコントローラ４０へ送信される。また、状態データは、通信部４１により監視制御装置２０及びデータサーバ装置２５へ送信される。通信部４１は、監視制御装置２０及びデータサーバ装置２５へ状態データを送信する場合と、コントローラ１０、４０へ状態データ及び制御用データを送信する場合とにおいて異なるマルチキャスト・アドレスを用いる。通信部４１が用いる２つのマルチキャスト・アドレスは、通信部１１が用いる２つのマルチキャスト・アドレスと同じである。通信部４１は、自コントローラ４０に割り当てられた部分記憶領域に記憶される状態データ及び制御用データが更新された後に送信権を獲得すると、状態データの送信を行う。

新設のコントローラ４０を備えた監視制御システム１において、既設のコントローラ１０に備えられる通信部１１が、監視制御ネットワークで新設のコントローラ４０へ状態データ及び制御用データを伝送する。一方で、通信部１２が、制御用ネットワークで既設のコントローラ１０への状態データ及び制御用データを伝送する。既設のコントローラ１０に備えられる通信部１１、１２がこのように動作することにより、監視制御システム１に新設のコントローラ４０を追加しても、コントローラ１０とコントローラ４０とを接続するゲートウェイ装置を備える必要がない。本実施形態によれば、ゲートウェイ装置の追加を省くことができ、ゲートウェイ装置の設置に伴う工数の増加、装置数の増加に伴う故障発生確率の増加及びコスト増加を抑えることができる。

また、既設のコントローラ１０は、互いに状態データ及び制御用データを共有する際に制御用ネットワークを用いるため、新設のコントローラ４０が追加されたとしても、追加前の動作を継続できる。すなわち、既設のコントローラ１０に対する変更を抑えることができ、新設のコントローラ４０の追加により生じる監視制御システム１全体における変更、変更に伴うコストの増加を抑えることができる。

また、コントローラ１０、４０が、監視制御ネットワークで状態データ又は制御用データを送信する際に、宛先に応じてマルチキャスト・アドレスを使い分けることにより、コントローラ１０、４０は、受信した状態データ又は制御用データに対する処理を軽減することができる。２つのマルチキャスト・アドレスが使い分けられることにより、通信部１１、４１の負担が軽減される。この通信負荷の軽減により、既設のコントローラ１０における通信部１１の処理能力が低い場合においても、コントローラ４０の追加が可能になる。また、マルチキャスト・アドレスを使い分けることにより、ゲートウェイ装置の追加を行わずとも、監視制御ネットワークを介した既設のコントローラ１０と新設のコントローラ４０とにおける通信と、監視制御ネットワークを介したコントローラ１０、４０と監視制御装置とにおける通信とが可能になる。

以下、既設のコントローラ１０を新設のコントローラ４０にて置き換える際の工程について説明する。図７は、コントローラ置き換えの対象となる監視制御システム１ａの構成例を示すブロック図である。監視制御システム１ａは、監視制御装置２０−１、２０−２と、データサーバ装置２５と、コントローラ１０−１〜１０−３と、ハブ３０、３５と、設備機器５０−１〜５０−３とを備える。コントローラ１０−１〜１０−３には、設備機器５０−１〜５０−３がそれぞれ接続されている。新設のコントローラ４０には、設備機器５１−１が接続されている。既設のコントローラ１０−２が新設のコントローラ４０により置き換えられる。

図８は、既設のコントローラ１０−２が新設のコントローラ４０−１により置き換えられた後の監視制御システム１ａの構成を示すブロック図である。監視制御システム１ａには、コントローラ４０−１が追加され、コントローラ１０−２が撤去されている。以下、図７に示した監視制御システム１ａの構成を図８に示した監視制御システム１ａの構成に変更する工程を説明する。

図９は、監視制御システム１ａの構成を変更する工程を示すフローチャートである。コントローラの置き換えが開始されると、新設のコントローラ４０−１が所定の位置に設置され、新設のコントローラ４０−１がハブ３０に接続される（ステップＳ１０１）。置き換えの対象となるコントローラ１０−２に対して割り当てられているコントローラＩＤがコントローラ４０−１に対して割り当てられる（ステップＳ１０２）。コントローラ４０−１は、コントローラＩＤの重複による不具合の発生を避けるために、コントローラ１０−２が存在する期間において送信は行わない。

各コントローラ１０が状態データを他のコントローラ１０と共有する際に、制御用ネットワークと監視制御ネットワークとの両方に状態データを送信するようにコントローラ１０の動作が変更される（ステップＳ１０３）。具体的には、通信部１２が制御用ネットワークに状態データを送信する際に、通信部１１も監視制御ネットワークに状態データを送信する動作を行うように、通信部１１の設定が変更される。状態データ及び制御用データを共有するための送信において、通信部１１は、コントローラ４０のネットワーク・アドレスを含み、監視制御装置２０及びデータサーバ装置２５のネットワーク・アドレスを含まないマルチキャスト・アドレスを用いる。

コントローラ１０−２が、ハブ３０及びハブ３５との接続を解除される（ステップＳ１０４）。コントローラ１０−２が制御していた設備機器５０−２の接続先をコントローラ４０−１へ切り替える（ステップＳ１０５）。この時点において、コントローラ４０−１は、送信を行うようにしてもよい。コントローラ１０−２は、ハブ３０及びハブ３５と設備機器５０−２との接続が解除された後、監視制御システム１ａから撤去され（ステップＳ１０６）、コントローラの置き換えが終了する。

本実施形態の監視制御システムによれば、既設のコントローラ１０が新設のコントローラ４０に置き換えられる場合、置き換えの対象以外のコントローラ１０において通信部１１の動作のみを変更すればよい。また、コントローラ１０−２のコントローラＩＤをコントローラ４０−１に割り当てることにより、コントローラ１０のメモリ１３における部分記憶領域を新たに割り当てるなどの変更を加える必要がない。このように、コントローラ１０における変更を少なくすることにより、監視制御システムの安定性を維持しつつ、短い工期でコントローラの置き換えを行うことができる。また、本実施形態の監視制御システムは、既設のコントローラ１０と通信の方式が異なるコントローラ４０を追加する場合において、コントローラ１０とコントローラ４０とを接続するゲートウェイ装置を設ける必要がないため、コントローラ４０の追加に伴う故障発生確率及びコストの増加を抑えることができる。

図１０、図１１は、図７に示した監視制御システム１ａの構成を図８に示した監視制御システム１ａの構成に変更した際の監視制御ネットワークテーブル１４１、制御用ネットワークテーブル１４２の変更例を示す図である。図１０、図１１に示す監視制御ネットワークテーブル、制御用ネットワークテーブルは、コントローラ１０−１及びコントローラ１０−３に備えられるテーブル記憶部１４に記憶されているテーブルである。図１０に示す監視制御ネットワークテーブル１４１は、変更後の状態である。新たに備えられた新設のコントローラ４０−１に割り当てられたコントローラ１０−２のＩＤと、要否情報と、メモリアドレスとが記憶されている。変更前の状態は、監視制御ネットワークテーブル１４１には、何も記憶されていない状態である。図１１に示す制御用ネットワークテーブル１４２は、変更後の状態である。撤去されたコントローラ１０−２に関する情報が削除されている。

このように、コントローラ１０−１、１０−３に備えられる監視制御ネットワークテーブル１４１、制御用ネットワークテーブル１４２に記憶される情報が更新されることにより、コントローラ１０−２に対して割り当てられていた部分記憶領域を、コントローラ４０−１から受信する状態データ及び制御用データの記憶に用いることができる。部分記憶領域の新たな割り当てや、割り当ての変更を行う必要がないため、コントローラ１０−１、１０−３に対する設定の変更を削減することができる。

なお、図８に示す監視制御システム１ａの構成において、更に、コントローラ１０−１を破線にて示すコントローラ４０−２に置き換える場合には、制御用ネットワークと監視制御ネットワークとの両方に状態データを送信するように既設のコントローラ１０の動作が既に変更されているので、ステップＳ１０３の工程を省いてもよい。この場合、コントローラ１０−１のＩＤをコントローラ４０−２に割り当てることにより、コントローラ４０−１は、コントローラ４０−２から受信する状態データ及び制御用データを、コントローラ１０−１に割り当てられていた部分記憶領域へ記憶させる。このように、既設のコントローラ１０−１のコントローラＩＤを新設のコントローラ４０−２へ割り当てることにより、コントローラ４０−１に備えられるメモリ４３における部分記憶領域の割り当て変更が不要である。また、コントローラ４０−１に備えられる監視制御ネットワークテーブル１４１における変更も不要である。すなわち、コントローラ１０−１をコントローラ４０−２へ置き換える場合において、コントローラ４０−１に変更を加える必要がない。したがって、置き換えにより備えられたコントローラ４０−１における変更が不要であり、工数の増加を抑えることができる。また、コントローラ４０−２に備えられるメモリ４３における部分記憶領域の割り当ては、コントローラ１０−１に備えられるメモリ１３における部分記憶領域の割り当てと同じ割り当てを用いることができ、新たな設定などの検討が不要である。

次に、図７に示した監視制御システム１ａの構成に新設のコントローラ４０及び設備機器５１を追加する際の工程について説明する。図１２は、新設のコントローラ４０−１及び設備機器５１−１が追加された後の監視制御システム１ａの構成を示す図である。以下、図７に示した監視制御システム１ａの構成を図１２に示した監視制御システム１ａの構成に変更する工程を説明する。

図１３は、監視制御システム１ａにコントローラ４０及び設備機器５１を追加する工程を示すフローチャートである。コントローラ及び設備機器の追加が開始されると、コントローラ４０−１及び設備機器５１−１が所定の位置にそれぞれ設置される（ステップＳ２０１）。設備機器５１−１は、コントローラ４０−１に接続される。コントローラ４０−１は、ハブ３０に接続される。

コントローラ４０−１に対してコントローラ１０−１〜１０−３と重複しないコントローラＩＤが割り当てられる（ステップＳ２０２）。各コントローラ１０が状態データを他のコントローラ１０と共有する際に、制御用ネットワークと監視制御ネットワークとの両方に状態データを送信するように各コントローラ１０の動作が変更される（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３における変更は、図９におけるステップＳ１０３と同じである。各コントローラ１０の動作が変更されることにより、コントローラ４０−１は、コントローラ１０−１〜１０−３から送信される状態データを記憶して共有することが可能になる。

コントローラ１０−１〜１０−３において、監視制御ネットワークテーブル１４１にコントローラ４０−１に対応する行を加える変更が行われる（ステップＳ２０４）。監視制御ネットワークテーブル１４１の変更は、具体的には、監視制御ネットワークテーブル１４１に加えられた行の各項目に次の情報が記憶される。コントローラＩＤの項目にはコントローラ４０−１のコントローラＩＤが記憶される。記憶の要否の項目にはコントローラ４０−１から送信される状態データの要否に応じて「必要」又は「不要」が記憶される。メモリアドレスの項目にはコントローラ４０−１の状態データを記憶する部分記憶領域を示すメモリアドレスが記憶される。

監視制御ネットワークテーブル１４１の変更が完了することにより、コントローラ１０−１〜１０−３は、コントローラ４０−１から送信される状態データを記憶して共有することが可能になり、コントローラ４０及び設備機器５１の追加が終了する。

本実施形態の監視制御システムによれば、新たにコントローラ４０及び設備機器５１を追加する場合、既設のコントローラ１０間において状態データ及び制御用データを共有するための動作及び設備機器５０との接続などに変更を加える必要がない。このように、既設のコントローラ１０における変更を少なくすることにより、監視制御システムの安定性を維持しつつ、短い工期でコントローラ及び設備機器の追加を行うことができる。

なお、図１２に示す監視制御システム１ａの構成においてコントローラ４０及び設備機器５１を更に追加する際には、ステップＳ２０４の工程において、コントローラ４０−１における監視制御ネットワークテーブル４４にも追加されるコントローラ４０に対応する行を加える変更が行われる。

以上説明したように、本実施形態の監視制御システムによれば、既設のコントローラ１０及びハブ３０（監視制御ネットワーク）において、追加されるコントローラ４０に関係する変更を行えばよい。すなわち、コントローラ１０間の通信やコントローラ１０と監視制御装置２０との通信などの既存の部分に対して、変更を加える必要がない。監視制御システム１は、コントローラ４０及び設備機器５１の追加に際して変更が必要となる部分の増加を抑えることができるので、コントローラ４０の追加に伴う工期を短縮でき、故障発生確率及びコストの増加を抑えることができる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、監視制御ネットワークで新設のコントローラ４０へ状態データを伝送する通信部１１と、制御用ネットワークで既設のコントローラ１０への状態データを伝送する通信部１２とをコントローラ１０が持つことにより、新設のコントローラ４０の追加に際してコントローラ１０とコントローラ４０とを接続するゲートウェイ装置を備える必要がなくなり、故障発生確率の増加及びコスト増加を抑えることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１，１ａ…監視制御システム、１０，４０…コントローラ、１１…通信部（第１の通信部）、１２…通信部（第２の通信部）、４１…通信部（第３の通信部）、１３，４３…メモリ、１４…テーブル記憶部、１５…制御部（第１の制御部）、２０…監視制御装置、２５…データサーバ装置、３０，３５…ハブ、４４…監視制御ネットワークテーブル、４５…制御部（第２の制御部）、５０…設備機器、１４１…監視制御ネットワークテーブル、１４２…制御用ネットワークテーブル

Claims (5)

1. 設備機器を制御する複数の既設のコントローラと、前記設備機器に関する状態データを取得し前記設備機器に対する制御指示を生成する監視制御装置と、前記複数の既設のコントローラと前記監視制御装置とを接続する監視制御ネットワークと、前記複数の既設のコントローラ同士を接続し前記監視制御ネットワークと異なる通信規格の制御用ネットワークとを備える監視制御システムの更新方法であって、
   前記監視制御装置及び前記既設のコントローラと通信する新設のコントローラを前記監視制御ネットワークに接続する第１のステップと、
   前記設備機器の制御に関する制御用データ又は前記状態データを前記既設及び新設のコントローラへ送信する際に前記制御用ネットワークと前記監視制御ネットワークとの両方へ送信することを前記複数の既設のコントローラに対して設定する第２のステップと、
   前記制御用データ又は前記状態データを前記監視制御ネットワークを介して前記新設のコントローラへ送信する場合と、前記状態データを前記監視制御ネットワークを介して前記監視制御装置へ送信する場合とにおいて異なるマルチキャスト・アドレスを用いることを前記既設及び新設のコントローラに対して設定する第３のステップと、
   を有し、
   前記複数の既設のコントローラ及び前記新設のコントローラは、
   前記制御用データ又は前記状態データを送信する際に、自コントローラに割り当てられたコントローラＩＤも共に送信する通信部と、
   前記複数の既設のコントローラ及び前記新設のコントローラにそれぞれに割り当てられたコントローラＩＤと、自コントローラにおける記憶領域を示すメモリアドレスとの組み合わせを記憶するテーブルと、を備え、
   前記通信部は、前記複数の既設のコントローラ又は前記新設のコントローラから前記制御用データ又は前記状態データを受信した場合、前記制御用データ又は前記状態データと共に受信したコントローラＩＤと、前記テーブルとに基づいて、前記制御用データ又は前記状態データを記憶させる記憶領域を選択する、
   監視制御システムの更新方法。
2. 前記複数の既設のコントローラのうち前記新設のコントローラに置き換えられる前記既設のコントローラが制御していた前記設備機器の接続先を前記新設のコントローラに切り替える第４のステップと、
   前記置き換えられる既設のコントローラと、前記監視制御ネットワーク及び前記制御用ネットワークとの接続を解除する第５のステップと、
   を更に有する請求項１に記載の監視制御システムの更新方法。
3. 設備機器を制御する複数の既設のコントローラと、前記設備機器に関する状態データを取得し前記設備機器に対する制御指示を生成する監視制御装置と、前記複数の既設のコントローラと前記監視制御装置とを接続する監視制御ネットワークと、前記複数の既設のコントローラ同士を接続し前記監視制御ネットワークと異なる通信規格の制御用ネットワークとを備える監視制御システムであって、
   前記監視制御ネットワーク及び前記設備機器は、前記設備機器を制御する一つ又は複数の新設のコントローラに接続可能であり、
   前記既設のコントローラは、
   前記制御用ネットワークを介して、前記設備機器の制御に関する制御用データ又は前記状態データを他の前記既設のコントローラと送受信する第１の通信部と、
   前記監視制御ネットワークを介して、前記制御用データ又は前記状態データを前記新設のコントローラ及び前記監視制御装置と送受信し、前記監視制御装置から前記制御指示を受信する第２の通信部と、
   前記制御用データ、前記状態データ又は前記制御指示に基づいて前記設備機器を制御する第１の制御部と、
   を備え、
   前記新設のコントローラは、
   前記監視制御ネットワークを介して、前記監視制御装置及び前記既設のコントローラと前記制御用データ又は前記状態データを送受信し、前記監視制御装置から前記制御指示を受信する第３の通信部と、
   前記制御用データ、前記状態データ又は前記制御指示に基づいて前記設備機器を制御する第２の制御部と、
   を備え、
   前記第２及び第３の通信部は、
   前記監視制御装置へ前記状態データを送信する場合と、前記既設及び新設のコントローラへ前記制御用データ又は前記状態データを送信する場合とにおいて異なるマルチキャスト・アドレスを用い、
   前記複数の既設のコントローラ及び前記新設のコントローラは、
   前記制御用データ又は前記状態データを送信する際に、自コントローラに割り当てられたコントローラＩＤも共に送信する通信部と、
   前記複数の既設のコントローラ及び前記新設のコントローラにそれぞれに割り当てられたコントローラＩＤと、自コントローラにおける記憶領域を示すメモリアドレスとの組み合わせを記憶するテーブルと、を備え、
   前記通信部は、前記複数の既設のコントローラ又は前記新設のコントローラから前記制御用データ又は前記状態データを受信した場合、前記制御用データ又は前記状態データと共に受信したコントローラＩＤと、前記テーブルとに基づいて、前記制御用データ又は前記状態データを記憶させる記憶領域を選択する、
   監視制御システム。
4. 前記既設及び新設のコントローラは、
   前記既設及び新設のコントローラから送信される前記制御用データ又は前記状態データのうち取得すべき前記制御用データ又は前記状態データの送信元を記憶するテーブルを備え、
   前記第１及び第２の通信部は、
   受信した前記制御用データ又は前記状態データを前記テーブルに基づいて取得すべきか否かを判定し、取得すべき前記制御用データ又は前記状態データを前記第１の制御部へ出力し、他の前記制御用データ又は前記状態データを前記第１の制御部へ出力せず、
   前記第３の通信部は、
   受信した前記制御用データ又は前記状態データを前記テーブルに基づいて取得すべきか否かを判定し、取得すべき前記制御用データ又は前記状態データを前記第２の制御部へ出力し、他の前記制御用データ又は前記状態データを前記第２の制御部へ出力しない、
   請求項３に記載の監視制御システム。
5. 設備機器を制御する複数の既設のコントローラと、前記設備機器に関する状態データを取得し前記設備機器に対する制御指示を生成する監視制御装置と、前記複数の既設のコントローラと前記監視制御装置とを接続する監視制御ネットワークと、前記複数の既設のコントローラ同士を接続し前記監視制御ネットワークと異なる通信規格の制御用ネットワークとを先に備え、前記設備機器を制御する一つ又は複数の新設のコントローラを後に備えた監視制御システムにおける制御方法であって、
   前記既設のコントローラが、前記制御用ネットワークを介して前記設備機器の制御に関する制御用データ又は前記状態データを他の前記既設のコントローラと送受信する第１のステップと、
   前記既設のコントローラが、前記監視制御ネットワークを介して、前記制御用データ又は前記状態データを前記新設のコントローラ及び前記監視制御装置と送受信する第２のステップと、
   前記既設のコントローラが、前記監視制御装置から前記制御指示を受信する第３のステップと、
   前記既設のコントローラが、前記制御用データ、前記状態データ又は前記制御指示に基づいて前記設備機器を制御する第４のステップと、
   前記新設のコントローラが、前記監視制御ネットワークを介して、前記監視制御装置、他の前記新設のコントローラ及び前記既設のコントローラと前記制御用データ又は前記状態データを送受信する第５のステップと、
   前記新設のコントローラが、前記監視制御装置から前記制御指示を受信する第６のステップと、
   前記新設のコントローラが、前記制御用データ又は、前記状態データ又は前記制御指示に基づいて前記設備機器を制御する第７のステップと、
   を有し、
   前記第２及び第５のステップでは、
   前記監視制御装置へ前記状態データを送信する場合と、前記既設及び新設のコントローラへ前記制御用データ又は前記状態データを送信する場合とにおいて異なるマルチキャスト・アドレスが用いられ、
   前記複数の既設のコントローラ及び前記新設のコントローラは、
   前記制御用データ又は前記状態データを送信する際に、自コントローラに割り当てられたコントローラＩＤも共に送信する通信部と、
   前記複数の既設のコントローラ及び前記新設のコントローラにそれぞれに割り当てられたコントローラＩＤと、自コントローラにおける記憶領域を示すメモリアドレスとの組み合わせを記憶するテーブルと、を備え、
   前記通信部は、前記複数の既設のコントローラ又は前記新設のコントローラから前記制御用データ又は前記状態データを受信した場合、前記制御用データ又は前記状態データと共に受信したコントローラＩＤと、前記テーブルとに基づいて、前記制御用データ又は前記状態データを記憶させる記憶領域を選択する、
   制御方法。

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