JP6938573B2 - オペレータサーバおよびオペレータクライアントを備えた装置 - Google Patents

Description

本発明は、オペレータサーバおよびオペレータクライアントを備えた装置に関する。

この種の装置は、シーメンス社のカタログ「ＳＴ ＰＣＳ７」、第５章、２０１７年版から公知である。プロセス制御システムの構成要素であるこの装置は、複数のオペレータサーバおよびオペレータクライアントを有しており、快適かつ確実なプロセス管理を実現するように構成されており、この場合、オペレータは、プロセス経過を監視することができ、また必要に応じて、制御を行ってそのプロセス経過に介入することができる。

一般的に、プロセス制御技術においては、数百の設備画像および数千のプロセスオブジェクト、例えば測定ポイント、タンク、弁、センサ、アクチュエータの形態のプロセスオブジェクトを処理する必要があり、プロセスオブジェクトは、関連付けられた複数の局面を有している。例えば、オペレータサーバに記憶されているプロセスイメージは、このプロセスオブジェクトに属するプロセスイメージモジュール、ないしこのプロセスオブジェクトの操作および監視に関連するプロセスデータを含んでおり、オートメーション機器は、このプロセスオブジェクトに属するオートメーションモジュールないし制御モジュール（ＣＦＣ、ＳＦＣなど）を含んでおり、さらにオペレータクライアントのユーザインタフェースは、プロセスオブジェクトに属する設備画像の画像シンボルおよび／またはブロックシンボルならびにいわゆるフェースプレートを含んでいる。

通常の場合、オペレータサーバおよびオペレータクライアントそれぞれが、オペレータシステムを形成するが、もっとも、特にプロセス技術におけるウェブテクノロジの利用によって、融通性のないクライアント・サーバ間コネクションはますます「姿を消していっている」。このことは、操作および監視のために、ウェブ指向の大部分のクライアントを任意のオペレータサーバに接続できることを意味している。設備画像の動的サンプリングを目的とした、操作および監視に必要とされるプロセスデータ（プロセス変数、プロセス値、タグ、タグアドレスなど）が、オペレータサーバのうちの１つに登録されているオペレータクライアントに提供され、このプロセスデータの提供は、ローカルサーバとして機能するこのオペレータサーバが、リモートサーバとして機能する別のオペレータサーバからプロセスデータを取得し、このローカルサーバが自身のプロセスデータを、リモートサーバから取得したプロセスデータと共に、登録されているオペレータクライアントに処理のために伝送することによって行われる。

設備画像を更新するために、ローカルサーバが、開かれている設備画像に必要とされるほぼすべてのプロセスデータをリモートサーバから取得しなければならない事態が起こりうる。この場合、ローカルサーバとリモートサーバとの間のいわゆる相互通信負荷が高まり、応答時間ならびに画像を開く時間が長くなり、さらにはサーバ側では、事故時に適切に反応できるようにするために「緊急用備蓄」が減少する。

したがって、本発明が基礎とする課題は、設備画像の更新の枠内で、オペレータサーバ間の通信負荷がオペレータに示唆される、請求項１の上位概念に記載の装置を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部分に記載の構成によって解決される。

本発明は、ローカルオペレータサーバ、すなわちクライアントが登録されているサーバに、ブロックシンボルを更新するためのプロセスデータがどれほど記憶されているか、またリモートサーバ、すなわち自身のプロセスデータをローカルサーバに供給ないし提供するサーバに、その種のプロセスデータがどれほど記憶されているかを求める、という着想を基礎としている。ローカルサーバには少数のプロセスデータしか記憶されていないが、リモートサーバにはブロックシンボルを更新するためにその種の多数のプロセスデータが記憶されている場合、ローカルサーバとリモートオペレータサーバとの間の相互通信負荷は高い。何故ならば、ローカルオペレータサーバは、最終的にすべてのプロセスデータ、すなわちローカルサーバのプロセスデータおよびリモートサーバのプロセスデータを、登録されているオペレータクライアントに伝送できるようにするために、先ず、リモートオペレータサーバの多数のプロセスデータを取得しなければならないからである。高い相互通信負荷は、好適でないクライアント・サーバ間コネクションを意味している。登録されているオペレータクライアントには、より好適なクライアント・サーバ間コネクションを確立できることが表示ないし通知される。したがって、オペレータクライアントには、大部分のプロセスデータが記憶されているリモートオペレータサーバに対して登録を行うことが提案され、これによって、そのリモートサーバへの登録が行われた場合には、相互通信負荷が低減されることになる。

有利には、最も少ないサーバ相互通信トラフィックを惹起し、したがって最も低いサーバ側負荷をもたらすクライアント・サーバ間コネクションを「設備画像の粒度で」ないし「画像毎に」求めることができる。

請求項２に記載の措置に即した本発明の１つの構成においては、登録されているオペレータクライアントが、プロセスイメージモジュールのタグまたはタグアドレスの数に応じて、所定の期間後に、またはオペレータ入力後に、新たなクライアント・サーバ間コネクションを確立するためにリモートサーバのうちの１つに登録され、この場合、このリモートサーバは、登録後に、新たなローカルサーバとして機能する。これによって、より好適なクライアント・サーバ間コネクションが確立され、これによって、オペレータサーバ間の通信負荷ないし相互通信負荷は低くとどまる。このことは、特に、大画面スクリーンにおける設備画像にとって、または長時間閲覧されている、更新されるべき概観画像にとって有利である。何故ならば、これらの場合には、非常に多くの数のブロックシンボルを更新しなければならないからである。これによって、例えば例外的な状況に関して、サーバ側では最大限の「緊急用備蓄」が保持され、この場合にはさらに、プロセス制御システムのランタイム安定性が改善される。特別なエンジニアリングは、このために必要とされない。

請求項３に記載した措置に即した本発明の１つの別の構成においては、クライアント・サーバ間コネクションを、登録されているオペレータクライアントにおいて視覚化することができる。これによって、オペレータには、好適なサーバ・クライアント間コネクションならびに好適でないサーバ・クライアント間コネクションが視覚的に示唆され、この場合、オペレータは、オペレータ入力によって、最も好適なクライアント・サーバ間コネクションを有するオペレータサーバにオペレータクライアントを登録する。

以下では、本発明の実施例が図示されている図面に基づき、本発明、その構成ならびに利点を詳細に説明する。

プロセス制御システムの構成要素を簡略的に示す。 プロセス制御システムの構成要素を簡略的に示す。 設備画像のブロックシンボルを簡略的に示す。 シーケンス図ないしインタラクション図を簡略的に示す。 設備画像を簡略的に示す。 クライアントとサーバと間のコネクションを視覚化したものを簡略的に示す。 クライアントとサーバと間のコネクションを視覚化したものを簡略的に示す。

図１および図２においては、ＰＬでもって、プロセス制御システムの構成要素が表されており、プロセス制御システムは、この実施例において、１つの第１のオペレータサーバ１（ＯＳサーバ１）、１つの第２のオペレータサーバ２（ＯＳサーバ２）、３つのオペレータクライアント４、５、６（ＯＳクライアント１、ＯＳクライアント２、ＯＳクライアント３）ならびに２つのオートメーション機器７、８を含んでいる。プロセス制御システムＰＬは、もちろん、より多くの数のオートメーション機器を有することができ、それらのオートメーション機器は、一方では、プラントバス９を介してオペレータサーバ１、２と接続されており、他方では、ここでは図示していない別のバスを介して、同様にここでは図示していない分散型の周辺機器と接続されている。それらの分散型の周辺機器には、複数のフィールド機器（センサ、アクチュエータ）が接続されている。さらにこの例では、２つのオペレータサーバ１、２および３つのオペレータクライアント４、５、６のみが図示されている。もちろん、プロセス制御システムＰＬは、別のオペレータサーバならびに別のオペレータクライアントを有することができ、この場合、オペレータサーバ１、２およびオペレータクライアント４、５、６は、ターミナルバス１０に接続されている。

プロセスオブジェクトは、冒頭で説明したように、関連付けられた複数の局面を有している。つまり、この実施例においては、第１のオペレータサーバ１のプロセスイメージ１１が、ＰＩＤレギュレータのプロセスオブジェクトないしプロセスオブジェクトインスタンス１２ならびにモータに関するプロセスオブジェクト１３を有している。さらに、第２のオペレータサーバ２のプロセスイメージ１４には、別のモータに関するプロセスオブジェクト１５が設けられている。オートメーション機器７は、これらのプロセスオブジェクト１２、１３に属するオートメーションモジュールないし制御モジュール１６、１７を有しており、またオートメーション機器８は、プロセスオブジェクト１５に属するオートメーションモジュールないし制御モジュール１８を有している。さらに、オペレータクライアント４、５、６には、それぞれユーザインタフェースが設けられており、それらのユーザインタフェースは、それらのプロセスオブジェクトに属する、１つまたは複数の設備画像のフェースプレートおよびブロックシンボル１９を有しており、設備画像のブロックシンボルは、プロセス監視のために設けられており、また設備画像のフェースプレートは、プロセス管理ないしプロセス操作のために設けられている。ブロックシンボルは、プロセス制御の間に、プロセスオブジェクトのアラーム識別子、パラメータおよびプロセス変数についての最新のプロセス値を示し、この際、プロセス管理の枠内において、フェースプレートを用いて、プロセスオブジェクトの（目標）パラメータを入力ないし変更することができる、かつ／または消去することができる。

オペレータサーバ１、２のうちの１つに登録されているオペレータクライアント４、５、６には、プロセスオブジェクトの最新のプロセスデータが、このオペレータサーバによって供給される。最新のプロセスデータは、オートメーション機器７、８によって、プロセスイメージ１１、１４の、プロセスオブジェクトに属するプロセスイメージモジュール１２、１３、１５に記憶するためにオペレータサーバ１、２に伝送される。

以下では、オペレータクライアント５が、設備画像のブロックシンボル２０、２１、２２（図３を参照されたい）を更新するために第２のオペレータサーバ２に登録されている場合を想定する。この登録に基づいて、第２のオペレータ２は、ローカル（オペレータ）サーバとして機能し、また第１のオペレータサーバ１は、リモート（オペレータ）サーバとして機能する。説明したように、リモートサーバ１は、プロセスイメージモジュール１２、１３を有しており、またローカルサーバ２は、プロセスイメージモジュール１５を有している。このことは、ローカルサーバ２が、プロセスイメージモジュール１２、１３に記憶されている最新のプロセスデータおよび自身のプロセスイメージモジュール１５のプロセスデータを最終的にオペレータクライアント５に提供ないし供給できるようにするためには（これは、図１において「太い」通信バー２３によって示唆されている）、プロセスイメージモジュール１２、１３に記憶されている最新のプロセスデータを先ずリモートサーバ１から取得しなければならないことを意味している。リモートサーバ１のプロセスイメージモジュール１２、１３のプロセスデータの数が、ローカルサーバ２のプロセスイメージモジュール１５のプロセスデータの数よりも多いということに基づいて、リモートサーバ１とローカルサーバ２との間の通信負荷ないし相互通信負荷は高い。このことは、図１において、太く図示された通信バー２４によって図示されている。

リモートサーバ１とローカルサーバ２との間のこの高い相互通信負荷は、好適ではないクライアント・サーバ間コネクションを示唆するので、オペレータクライアント５とリモートサーバ１との間のコネクションは、以下においてさらに説明するように、相互通信負荷に関して、より良い選択であると考えられる。

設備画像のブロックシンボルの更新ないし動的サンプリングの枠内において、オペレータに、オペレータサーバ間の通信負荷を示唆するために、ローカルサーバとして機能するオペレータサーバは、ブロックシンボルに関して、設備画像のデータ構造から、オペレータサーバに記憶されているプロセスデータの数を求める。すなわち、どのオペレータサーバに大部分のプロセスデータが記憶されているかが検査され、登録されているオペレータクライアントには、この検査の結果が供給される。

より詳細な説明のために、以下では、図４を参照する。この図４においては、シーケンス図ないしインタラクション図が示されている。

オペレータクライアント５が、設備画像２７のブロックシンボル２０、２１、２２（図３および図５を参照されたい）を更新するために、第２のオペレータサーバ２に登録されており、この登録に基づいて、第２のオペレータサーバ２がローカルサーバ２として機能し、また第１のオペレータサーバ１がリモートサーバ１として機能する場合を想定する。

さらに、オペレータクライアント５においてブロックシンボル２０によって表される、リモートサーバ１に記憶されているプロセスイメージモジュール１２が、３つのいわゆるタグを有している場合を想定する。タグは、通常の場合、サーバのプロセスイメージにおけるプロセスオブジェクトのプロセスイメージモジュールのアドレスおよびそれに属するプロセス値を含んでいる。これに対して、ブロックシンボル２１を表す、リモートサーバ１に記憶されているプロセスイメージモジュール１３は、２つのタグを有している。さらに、ローカルサーバ２のプロセスイメージモジュール１５には２つのタグが設けられており、ここでは、プロセスイメージモジュール１５によって、ブロックシンボル２２が表されている。

より見やすくするために、また簡潔にするために、プロセスイメージモジュール１２、１３、１５の各タグは、図３において、ブロックシンボル２０、２１、２２の参照符号２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂによって示唆されている。

ブロックシンボル２０、２１、２２を更新するために、オペレータクライアント５のユーザインタフェース１００は、ローカルサーバ２のソフトウェアランタイムコンポーネント１０１に、例えば「設備画像を開く」という指示の形態の指示１０２を伝送する。この指示１０２に基づいて、ソフトウェアランタイムコンポーネント１０１は、ローカルサーバ２に記憶されている設備画像２７のデータ構造１０３にアクセスする。このことは図４において、参照符号１０４でもって表されている。データ構造１０３は、いわゆる画面項目を有しており、それらの画面項目は一般的に、ブロックシンボルのタグアドレス、識別子についてのデータ、設備画像２７における画像オブジェクトの記述および測位、ならびに各オペレータクライアントにおいて設備画像２７を表示するために必要とされる別のデータを含んでいる。ブロックシンボル２０、２１、２２を更新するためには、「ブロックシンボル」のタイプの画面項目に関するデータ構造１０３が「一通り調べられ」、それによって、ブロックシンボル２０、２１、２２については、プロセスイメージモジュール１１、１２、１５に関する相応のタグアドレスが読み出されるだけで十分である。このことは、図４において参照符号１０５によって示唆されている。次のステップ１０６においては、ローカルサーバ２のソフトウェアランタイムコンポーネント１０１が、プロセスイメージモジュール１１、１２、１４のタグの数またはタグアドレスの数を求めるか、またはカウントする。この実施例においては、ソフトウェアランタイムコンポーネント１０１が、５つのタグないしタグアドレスが、リモートサーバ１のプロセスイメージ１１に関係し、また２つのタグないしタグアドレスが、リモートサーバ２のプロセスイメージ１４に関係することを識別する。このことは、オペレータクライアント５とローカルサーバ２との間の最新のクライアント・サーバ間コネクションの枠内において、ローカルサーバ２によってオペレータクライアント５にすべてのプロセスデータ、すなわちローカルサーバ２のプロセスデータおよびリモートサーバ１のプロセスデータの両方を提供するためには、ローカルサーバ２とリモートサーバ１との間の高い相互通信が必要になることを意味している。タグないしタグアドレスは、さらなるステップ１０７において、ランタイムシステムに供給され、このランタイムシステムは、ローカルサーバ２のイベント管理コンポーネント１０８およびプロセスイメージ１４を含んでいる。これらのタグないしタグアドレスに基づいて、ランタイムシステム１４、１０８は、プロセスイメージモジュール１１、１２、１４に記憶されているプロセス値を、それらのモジュールに対応するブロックシンボル２０、２１、２２に伝送することができ、これによって、それらのブロックシンボルには最新のプロセス値が供給される。ここでは、ランタイムシステム１４、１０８が、プロセス値変化をユーザインタフェース１００に伝送する（参照番号１０９を参照されたい）。

５つのタグないしタグアドレスが、リモートサーバ１のプロセスイメージ１１に関係し、また２つのタグないしタグアドレスがリモートサーバ２のプロセスイメージ１４に関係することをソフトウェアランタイムコンポーネント１０１が識別したことに基づき、ローカルサーバ２のソフトウェアランタイムコンポーネント１０１は、オペレータクライアント５に新たなクライアント・サーバ間コネクションを提案する（参照番号１１０を参照されたい）。この実施例においては、オペレータクライアント５が、続けて、リモートサーバ１に登録されるべきことが提案される。ここでは、オペレータクライアント５のオペレータないしユーザに提案が示される。オペレータクライアント５が続けて、リモートサーバ１に登録される場合、このリモートサーバ１は、新たなローカルサーバ１として機能し、「古い」ローカルサーバ２は、新たなリモートサーバとして機能する。最も好適なクライアント・サーバ間コネクションに関する評価は、この場合、オペレータサーバ１（新たなローカルサーバ）のランタイムコンポーネント１１１と、プロセスイメージ１１およびイベント管理システム１１２を含んでいる、このオペレータサーバ１のランタイムシステムが担当する。

説明したように、この実施例においては、ローカルサーバ２が、最新のプロセスデータでもってブロックシンボル２０、２１、２２を更新するために、オペレータクライアント５とリモートサーバ１との間のコネクションが、サーバ１、２間の通信負荷に関して最も好適であることを識別する。この場合には、プロセスイメージモジュール１５の少数のプロセス値だけを、オペレータサーバ２によってオペレータサーバ１に伝送すればよく（図２においては、細い通信バー２５によって図示されている）、これによってそれらのプロセス値および自身のプロセスイメージモジュール１２、１３の最新のプロセス値を、オペレータクライアント５に提供ないし供給することができる（図２においては、太い通信バー２６によって示唆されている）。

オペレータクライアント５が登録されているローカルサーバ２は、オペレータクライアント５に対して、より好適なクライアント・サーバ間コネクションについて、もしくはより好適なクライアント・サーバ間コネクションを確立できることについて通知を行う。ここでは、オペレータクライアント５において表される、ブロックシンボル２０、２１、２２、別のブロックシンボル、設備コンポーネントを表すための画像シンボルおよびスーパーインポーズされたフェースプレートを含んでいる設備画像２７（図５を参照されたい）内には、シンボル２８が表示されており、このシンボル２８はオペレータに、サーバ間のより少ない相互通信負荷に関して、より好適なクライアント・サーバ間コネクションが確立されることを示唆する。所定の期間後に、またはオペレータクライアント５における相応のオペレータ入力後に、このより好適なクライアント・サーバ間コネクションが最終的に確立される。いずれの場合においても、オペレータクライアント５はリモートサーバ１に登録され、リモートサーバ１はこの登録に基づいて、（新たな）ローカルサーバとして機能する。この登録後に、プロセスイメージモジュール１５（図２を参照されたい）のプロセス値が、第２のオペレータサーバ２（古いローカルサーバ２、新たなリモートサーバ２）によって、第１のオペレータサーバ１（新たなローカルサーバ１、古いリモートサーバ１）に伝送され、この第１のオペレータサーバ１は、それらのプロセス値および自身のプロセスイメージモジュール１２、１３の最新のプロセス値をオペレータクライアント５に提供ないし供給する。

以下では、より好適なクライアント・サーバ間コネクションが、適切なオペレータ入力後に確立される場合を想定する。

適切なオペレータ入力は、例えば、オペレータがシンボル２８を「マウス」を用いて操作ないし選択することによって実行することができ、これによって、動的に編成されたコネクション画像が開かれ、この画像には、相応の通信バーを備えた最新のコネクション状況が表され、また評価されたより好適なコネクションが表示される。

図６および図７は、オペレータクライアント５において表示することができるその種のコネクション画像をそれぞれ示す。以下では、簡潔にするために、図６および図７において存在する、オペレータサーバ１、２およびオペレータクライアント５を表す画像コンポーネントに対しては同一の参照符号を使用している。図６では、オペレータに、コネクション画像２９において、破線ないし矢印３０によって、より好適なコネクションが表示される。ここで、コネクション画像２９において示したものは、もちろん、実際のコネクションおよび提案されるコネクション（破線３０を参照されたい）に関するオペレータサーバ１、２およびオペレータクライアント５に限定されている。

オペレータが、提案されたより好適なコネクションについての決定を行った場合には、オペレータは、コネクション画像２９におけるシンボル３１を選択することによって、そのより好適なコネクションをアクティブにすることができる。切り替えが行われた場合、このことは、オペレータクライアント５がオペレータサーバ１に登録されたことを意味し、新たなクライアント・サーバ間コネクションが、別のコネクション画像３２（図７を参照されたい）において視覚化される。オペレータがシンボル３１を再度選択すると、オペレータクライアント５は、再びオペレータサーバ２に登録され、元のコネクション画像２９が再びスーパーインポーズされる。

オペレータによって手動で開始された切り替えは、もちろん、自動的に行うこともでき、例えば、種々のオペレータの画像閲覧時間の統計的な評価（「どのオペレータがどの画像をどれくらい開いていたか？」）を基礎として、オペレータが登録された際に、適切なサーバ選択肢をすでに導き出すことができる。

Claims (4)

1. オペレータサーバ（１、２）およびオペレータクライアント（４、５、６）を備えた装置であって、
   前記オペレータサーバ（１、２）には、それぞれ、プロセスオブジェクトに属し、かつタグを有するプロセスイメージモジュール（１２、１３、１５）が、プロセスイメージ（１１、１４）で記憶されており、
   前記オペレータクライアントのうちの１つが登録されているオペレータサーバ（２）がローカルサーバ（２）として機能し、別のオペレータサーバ（１）がリモートサーバ（１）として機能し、
   前記ローカルサーバ（２）は、前記リモートサーバ（１）に記憶されている前記タグを受信し、
   前記オペレータクライアント（４、５、６）は、それぞれ、クライアント・サーバ間コネクションを確立するために、前記オペレータサーバ（１、２）のうちの１つに登録されるように構成されており、さらに設備画像（２７）を、前記プロセスオブジェクトに属するブロックシンボル（２０、２１、２２）と共に表示するように構成されており、
   前記設備画像（２７）の前記ブロックシンボル（２０、２１、２２）を更新するために、前記ローカルサーバ（２）は、登録されている前記オペレータクライアント（５）に、前記クライアント・サーバ間コネクションを介して、前記ローカルサーバ（２）のプロセスデータおよび前記リモートサーバ（１）のプロセスデータを伝送する、装置において、
   ローカルサーバ（２）として機能する前記オペレータサーバ（２）は、前記ブロックシンボル（２０、２１、２２）それぞれについて、前記設備画像（２７）の少なくとも１つのデータ構造から、前記プロセスイメージモジュール（１２、１３、１５）の前記タグまたはタグアドレスならびに前記プロセスイメージモジュール（１２、１３、１５）それぞれの前記タグまたは前記タグアドレスの数を求め、前記ローカルサーバ（２）は、前記登録されているオペレータクライアント（５）に、前記タグまたは前記タグアドレスの数に応じて、前記オペレータサーバ間の通信負荷がより少ない新たなクライアント・サーバ間コネクションを、前記設備画像（２７）にシンボル（２８）を表示することにより提案し、所定の期間後に前記新たなクライアント・サーバ間コネクションを確立する
   ことを特徴とする、装置。
2. 前記登録されているオペレータクライアント（５）は、前記数に応じて、所定の期間後またはオペレータ入力後に、新たなクライアント・サーバ間コネクションを確立するために、前記リモートサーバ（１）のうちの１つに登録され、該リモートサーバ（１）は、該登録後に新たなローカルサーバ（１）として機能する、請求項１記載の装置。
3. 前記クライアント・サーバ間コネクションは、前記登録されているオペレータクライアント（５）において視覚化可能である、請求項１または２記載の装置。
4. 請求項１から３までのいずれか１項記載の装置を備えたプロセス制御システム。

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