JP7091034B2 - 監視制御システムの試験支援システム、監視制御システムの試験支援方法及び端末装置 - Google Patents

監視制御システムの試験支援システム、監視制御システムの試験支援方法及び端末装置 Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、監視制御システムの試験支援システム、監視制御システムの試験支援方法及び端末装置に関する。
監視制御システムの現地試験調整では、電気室、機械室又は遠方のステーション等のプラントの現場と監視制御装置とそれぞれに試験員が配置される。試験員は、無線連絡又は電話連絡でお互いに連携を取りながら、プラントのインターフェース試験を行う。しかし、プラントの現場にいる試験員は、監視制御装置の画面が確認できないため、作業効率がよくなかった。そこで、プラントの現場にいる試験員が監視制御装置の画面を確認できるようにするためには、リモートサーバを設置し、監視制御装置のソフトウェア設計及びソフトウェア変更が必要となる場合があった。
特開2003-223218号公報 特開2008-147892号公報 特開平10-240336号公報 特開2013-120536号公報 特開2015-125591号公報
本発明が解決しようとする課題は、より簡単に監視制御装置に表示される画面を監視制御装置以外の装置に表示させることができる監視制御システムの試験支援システム及び監視制御システムの試験支援方法、及び端末装置を提供することである。
実施形態の監視制御システムの試験支援システムは端末装置と監視制御装置とを持つ。端末装置は、監視データ記憶部と、第1同期処理部と、画面データ生成部とを持つ。監視データ記憶部は、監視対象機器の稼働状況を示す監視データを記憶する。第1同期処理部は、前記監視制御装置と前記監視データに関する同期をとるための同期信号を前記監視制御装置に送信し、前記監視制御装置から取得した前記監視データを前記監視データ記憶部に記憶させる。画面データ生成部は、前記監視データに基づいて、前記監視対象機器に対する稼動試験の状況を示す画面データを生成する。監視制御装置は、第2同期処理部と、送信部とを持つ。第2同期処理部は、前記同期信号を受信すると、前記監視制御装置が記憶する前記監視データと同一の前記監視データが前記端末装置に記憶されるように前記端末装置と同期をとる。送信部は、前記端末装置と同期がとられると、前記監視対象機器から取得した前記監視データを前記端末装置に対して送信する。
実施形態の試験支援システム1のシステム構成図。 実施形態の端末装置100の機能構成を表す機能ブロック図。 実施形態の監視制御装置200の機能構成を表す機能ブロック図。 実施形態のコントローラ300の機能構成を表す機能ブロック図。 実施形態の試験の処理の流れの一具体例を示すフローチャート。 リモートサーバを設置した場合の試験支援システムのシステム構成図。
以下、実施形態の監視制御システムの試験支援システム、監視制御システムの試験支援方法及び端末装置を、図面を参照して説明する。
図1は、実施形態の試験支援システム1のシステム構成図である。試験支援システム1は、端末装置100、監視制御装置200及びコントローラ300を備える。端末装置100及び監視制御装置200は、第1閉域ネットワーク401を介して互いに通信可能に接続される。端末装置100は、広域ネットワーク403を介して、第1閉域ネットワーク401に接続されてもよい。監視制御装置200とコントローラ300は、第2閉域ネットワーク402を介して互いに通信可能に接続される。第1閉域ネットワーク401及び第2閉域ネットワーク402は、例えば、LAN(Local Area Network)である。広域ネットワーク403は、例えばキャリアネットワークやインターネットである。試験支援システム1は、監視制御装置200上の専用のアプリケーションで、各プラントの信号データやグラフィック画面を生成する。
端末装置100は、パーソナルコンピュータ、タブレットコンピュータ又はスマートフォン等の情報処理装置である。端末装置100は、ユーザからの操作に応じて、監視制御装置200から監視データを取得する。端末装置100は、監視データに基づいて、監視制御に関する画面を表示させる。監視データは、日付、時刻及び信号名等の監視対象機器の稼働状況を表すデータである。端末装置100は、監視制御装置200と同期することで、監視制御装置として機能する。端末装置100は、ユーザに所有される。ユーザとは、監視制御システムの試験を行う者である。端末装置100は、試験に用いられる装置である。端末装置100は、第1閉域ネットワーク401に複数台接続されても良い。監視制御システムは、試験支援システム1の一態様である。
監視制御装置200は、パーソナルコンピュータ、サーバ又は産業用コンピュータ等の情報処理装置である。監視制御装置200は、コントローラ300から監視対象機器の監視データを受信する。監視制御装置200は、受信した監視データに基づいて、プラントの稼働状況を示す画面を生成する。プラントの稼働状況を示す画面は、例えば、トレンドグラフやプラント構成図等である。監視制御装置200は、同期している端末装置100に監視データを送信する。監視制御装置200は、同期している端末装置100からコントローラ300に対する指示を受け付ける。監視制御装置200は、受け付けた指示をコントローラ300に送信する。
コントローラ300は、PLC(Programmable Logic Controller)等の制御装置である。コントローラ300は、センサーやリレー回路を通じて監視対象機器の監視データを取得する。コントローラ300は、取得した監視データを監視制御装置200へ送信する。コントローラ300は、コントローラ300ごとに監視対象機器の正常動作、異常動作、水位や圧力等の監視データを送信する。コントローラ300は、監視制御装置200に複数台接続されてもよい。
図2は、実施形態の端末装置100の機能構成を表す機能ブロック図である。端末装置100は、仮想端末プログラムを実行することによって通信部101、入力部102、表示部103、監視データ記憶部104及び制御部105を備える装置として機能する。
通信部101は、ネットワークインタフェースである。通信部101は第1閉域ネットワーク401を介して、監視制御装置200と通信する。通信部101は、例えば無線LAN、有線LAN、3G(Generation)又はLTE(Long Term Evolution)(登録商標)等の通信方式で通信してもよい。通信部101は、広域ネットワーク403を介して監視制御装置200と通信してもよい。
通信部101は、電気室などの現場にLANが敷設され、スイッチングHUBに空ポートがある場合、有線LANで第1閉域ネットワーク401にアクセスしてもよい。通信部101は、キャリアネットワークの電波が届く場所や遠方局では、広域ネットワーク403を介して第1閉域ネットワーク401にアクセスしてもよい。通信部101は、キャリアネットワークの電波が届かない場所では、無線LANアクセスポイント等の無線LANで第1閉域ネットワーク401にアクセスしてもよい。
入力部102は、端末装置100に対して指示を送る入力装置を用いて構成される。入力装置は、例えば、タッチペン、マウス、キーボード及びリモコン等である。入力部102は、表示部103と一体のタッチパネルとして構成されてもよい。入力部102がタッチパネルとして構成される場合、入力部102は、タッチ入力を受け付ける。入力部102は、入力装置を端末装置100に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、入力部102は、入力装置において入力された入力信号から入力データ(例えば、端末装置100に対する指示を示す指示情報)を生成し、端末装置100に入力する。
表示部103は、液晶ディスプレイ、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等の出力装置である。表示部103は、出力装置を端末装置100に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、表示部103は、映像データから映像信号を生成し、自身に接続されている映像出力装置に映像信号を出力する。
監視データ記憶部104は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。監視データ記憶部104は、監視データを記憶する。監視データは、監視対象機器からコントローラ300によって取得されたデータである。監視データは、監視対象機器の稼働状況を示すデータである。稼働状況は、例えば、正常動作、異常動作、水位又は圧力等の情報である。
制御部105は、端末装置100の各部の動作を制御する。制御部105は、例えばCPU(Central Processing Unit)及びRAM(Random Access Memory)を備えた装置により実行される。制御部105は、仮想端末プログラムを実行することによって、同期処理部106、データ取得部107、画面データ生成部108及び指示部109として機能する。
同期処理部106は、端末装置100が、第1閉域ネットワーク401に接続された場合、監視制御装置200と同期処理を行う。具体的には、端末装置100の同期処理部106は、監視制御装置200と監視データ及び処理に関する同期をとるための同期信号を監視制御装置200に送信する。監視制御装置200から同期信号に関する応答を受信した場合、端末装置100と監視制御装置200とは同期する。同期された場合、同期処理部106は、監視制御装置200に行われた処理等をリアルタイムで表示部103やデータ取得部107に出力する。同期された場合、同期処理部106は、監視制御装置200が記憶する監視データを監視データ記憶部104に記憶させる。監視制御装置200に行われた処理とは、例えば、監視制御装置200が監視データを取得したことであってもよいし、監視制御装置200が監視対象機器の異常を検知したことであってもよい。すなわち、端末装置100は、端末装置100と監視制御装置200とが同期をとることで、新しく設置された監視制御装置200として動作する。同期処理部106が送信する同期信号は、第1同期信号の一態様である。
同期処理部106は、監視対象機器の故障状態が確認された結果が監視制御装置200に表示された場合、確認された結果を表示部103に表示させてもよい。同期処理部106は、監視制御装置200に関する情報をあらかじめ指定されていてもよいし、入力部102を介して、ユーザから受け付けてもよい。
同期処理部106は、監視制御装置200との通信状態を表示部103に表示させてもよい。通信状態とは、例えば、パケットロスの有無、端末装置100と監視制御装置200との相互の通信データ量、通信断の可能性等の端末装置100と監視制御装置200との間の通信品質に関する情報である。同期処理部106は、通信状態が悪化(例えば、パケットロスが所定の閾値を超える等)する場合、監視制御装置200に通信状態を改善させる処理を行う。通信状態を改善させる処理は、例えば、パケットの再送要求であってもよいし、どのような方法であってもよい。同期処理部106は、第1同期処理部の一態様である。
データ取得部107は、監視制御装置200から監視データを取得する。データ取得部107は、取得した監視データを監視データ記憶部205に記憶させる。データ取得部107は、同期処理部106が監視制御装置200に対して通信を行った場合、監視制御装置200から監視データを取得する。データ取得部107は、監視制御装置200が新しく監視データを受信した場合、受信したデータを取得する。
画面データ生成部108は、監視データに基づいて監視画面を生成する。画面データ生成部108は、生成された監視画面を表示部103に表示させる。監視画面は、監視制御装置200に表示される画面と同じ種類の画面が生成される。画面データ生成部108は、入力部102を介して受け付けた指示に応じて、異なる監視画面を表示させてもよい。画面データ生成部108は、例えば、表示部103にプラント全体の状況を示す監視画面が表示されていたのを、試験用の監視画面に切り替えて表示させてもよい。画面データ生成部108は、監視対象機器に対する稼動試験の状況を示す画面データを生成する。
指示部109は、入力部102を介して受け付けた指示に基づいて、監視制御装置200に対する指示情報を送信する。指示情報は、監視対象機器の状態を確認する指示や試験的に機器を稼働させる等の試験に関する指示である。
図3は、実施形態の監視制御装置200の機能構成を表す機能ブロック図である。監視制御装置200は、監視制御プログラムを実行することによって第1通信部201、第2通信部202、入力部203、表示部204、監視データ記憶部205及び制御部206を備える装置として機能する。
第1通信部201は、ネットワークインタフェースである。通信部101は第1閉域ネットワーク401を介して、他の監視制御装置200又は端末装置100と通信する。第1通信部201は、例えば無線LAN又は有線LAN等の通信方式で通信してもよい。第1通信部201は、広域ネットワーク403を介して端末装置100と通信してもよい。
第2通信部202は、ネットワークインタフェースである。第2通信部202は第2閉域ネットワーク402を介して、コントローラ300と通信する。第2通信部202は、例えば無線LAN、有線LAN、3G又はLTE等の通信方式で通信してもよい。
入力部203は、ユーザが監視制御装置200に対して指示を送る入力装置を用いて構成される。入力装置は、例えば、タッチペン、マウス、キーボード及びリモコン等である。入力部203は、表示部204と一体のタッチパネルとして構成されてもよい。入力部203がタッチパネルとして構成される場合、入力部203は、タッチ入力を受け付ける。入力部203は、入力装置を監視制御装置200に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、入力部203は、入力装置において入力された入力信号から入力データ(例えば、監視制御装置200に対する指示を示す指示情報)を生成し、監視制御装置200に入力する。
表示部204は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等の出力装置である。表示部204は、出力装置を監視制御装置200に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、表示部204は、映像データから映像信号を生成し、自身に接続されている映像出力装置に映像信号を出力する。
監視データ記憶部205は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。監視データ記憶部205は、監視データを記憶する。監視データは、監視対象機器からコントローラ300によって取得されたデータである。
制御部206は、監視制御装置200の各部の動作を制御する。制御部206は、例えばCPU及びRAMを備えた装置により実行される。制御部206は、監視制御プログラムを実行することによって、データ取得部207、同期処理部208、送信部209及び指示部210として機能する。
データ取得部207は、コントローラ300から監視データを取得する。データ取得部207は、取得した監視データを監視データ記憶部205に記憶させる。
同期処理部208は、端末装置100からの同期信号を受け付ける。同期処理部208は、同期信号を受け付けると、端末装置100と監視データ及び処理に関する同期をとるための同期信号を端末装置100に送信する。同期処理部208は、同期信号を受信すると、監視制御装置200が記憶する監視データと同一の監視データが端末装置100に記憶されるように端末装置100と同期をとる。同期処理部208は、監視制御装置200に行われた処理(例えば、監視データを受信した、監視対象機器の異常)等を同期がとられた端末装置100へリアルタイムに送信する。同期処理部208は、端末装置100との通信が切断された場合、表示部204に対してエラー出力やメッセージ表示等の表示を行わない。同期処理部208は、通信状態が悪化(例えば、パケットロスが所定の閾値を超える等)する場合、端末装置100との通信状態を改善させる処理を行ってもよい。通信状態を改善させる処理は、例えば、パケットの再送要求であってもよいし、どのような方法であってもよい。
同期処理部208は、監視制御装置200と端末装置100とが同期がとられている場合、端末装置100から指示を受け付けると、コントローラ300を介して監視対象機器に対して指示を送信する。同期処理部208は、コントローラ300から指示の結果が返ってきた場合、端末装置100に結果を送信する。同期処理部208は、第2同期処理部の一態様である。
送信部209は、監視データ記憶部205に記憶される監視データを端末装置100に送信する。送信部209は、端末装置100と監視制御装置200とが通信を開始した場合に、監視データを送信してもよいし、監視データを受信する都度、受信した監視データを端末装置100に送信してもよい。
指示部210は、指示情報をコントローラ300に送信する。指示部210が送信する指示情報は、入力部203から受け付けた指示情報である。
図4は、実施形態のコントローラ300の機能構成を表す機能ブロック図である。コントローラ300は、監視制御プログラムを実行することによって通信部301及び制御部302を備える装置として機能する。
通信部301は、ネットワークインタフェースである。通信部301は第2閉域ネットワーク402を介して、監視制御装置200と通信する。通信部301は、例えば無線LAN、有線LAN、3G又はLTE等の通信方式で通信してもよい。
制御部302は、コントローラ300の各部の動作を制御する。制御部302は、例えばCPU及びRAMを備えた装置により実行される。制御部302は、監視制御プログラムを実行することによって、取得部303、転送部304及び処理部305として機能する。
取得部303は、監視対象機器から監視データを取得する。転送部304は、取得した監視データを監視制御装置200に送信する。処理部305は、監視制御装置200から受け付けた指示に応じて、処理を実行する。指示は、例えば、監視対象機器の状態を確認する指示や、試験的に監視対象機器を稼働させる等の指示である。
図5は、実施形態の試験の処理の流れの一具体例を示すフローチャートである。端末装置100の入力部102は、ユーザから同期指示を受け付ける(ステップS101)。同期処理部106は、監視制御装置200に同期信号を送信する(ステップS102)。監視制御装置200の同期処理部208は、同期信号を受信すると、送信元の端末装置100に対して同期信号を送信する(ステップS103)。端末装置100及び監視制御装置200が互いに同期信号を送信することで、両装置は同期がとられる。
端末装置100のデータ取得部107は、監視制御装置200に対して監視データを要求する(ステップS104)。監視制御装置200の送信部209は、監視データ記憶部205から監視データを取得する(ステップS105)。送信部209は、監視データを端末装置100に送信する(ステップS106)。データ取得部107は、受信した監視データを監視データ記憶部104に記憶させる(ステップS107)。端末装置100の画面データ生成部108は、監視データに基づいて監視制御画面を表示部103に表示させる(ステップS108)。
端末装置100の指示部109は、ユーザから入力部102を介してテスト指示を受付ける(ステップS109)。テスト指示とは、例えば、監視対象機器の状態を確認する指示や、試験的に監視対象機器を稼働させる等の入力である。指示部109は、テスト指示を監視制御装置200へ送信する(ステップS110)。監視制御装置200の同期処理部208は、テスト指示をコントローラ300に送信する(ステップS111)。コントローラ300の処理部305は、テスト指示を受信すると、テスト指示に応じて監視対象機器に対して処理を実行する(ステップS112)。
コントローラ300の処理部305は、テスト結果を監視制御装置200に送信する(ステップS113)。監視制御装置200の同期処理部208は端末装置100にテスト結果を送信する(ステップS114)。画面データ生成部108はテスト結果を表示部103に表示させる(ステップS115)。
このように構成された試験支援システム1では、端末装置100の同期処理部106が監視制御装置200に同期信号を送信することで、監視制御装置200と同期をとることができ、監視データを取得できる。端末装置100の画面データ生成部108は、取得したデータから監視制御画面を生成する。試験員は、端末装置を監視制御装置200として使用できるようになる。したがって、端末装置100と監視制御装置200とが同期をとることによって、図6に示されるようにリモートサーバ500や、監視制御装置200のソフトウェア設計及びソフトウェア変更することなく、監視制御装置200の増設が可能となる。また、試験員は、端末装置100の表示部103を確認することで、インタフェース試験中にプラント全体の状態を確認できる。したがって、試験員は、プラント全体の状態を確認しながら作業することで、試験作業における安全性を向上させることができる。
このように構成された試験支援システム1では、試験員は、インタフェース試験でプラントの現場操作盤で監視対象機器を操作する。このとき、端末装置100の表示部103には、監視対象機器の状態が表示される。試験員は、表示部103を見ることで、監視対象機器の状況を確認できる。したがって、他の試験員との頻繁な無線連絡や電話連絡が必要なくなり、作業効率が向上する。
入力部102が試験員からの指示を受け付けると、指示部109は、監視対象機器に対して受け付けた指示を送信する。監視対象機器は、指示に応じた処理を実行する。画面データ生成部108は、処理の結果を表示部103に表示させる。試験員は、表示部103を見ることで、監視対象機器の処理結果をすぐに確認できる。したがって、試験員は、インタフェース試験で、リレー回路、PLCソフト、監視制御装置ソフトの試験を一度に行うことができ、現地インタフェース試験を効率的に実施できる。さらに、試験員が現地で表示部103を見ることで、監視制御装置200が設置された場所に試験員の配置を行う必要がなくなる。
監視制御装置200は、同期をとっている端末装置100との通信が切断された場合であっても、何らの処理も行わない。したがって、プラントの運転員によるプラント監視業務に支障をきたすことなく、インタフェース試験を行うことができる。
上記各実施形態では、同期処理部106及び画面データ生成部108はソフトウェア機能部であるものとしたが、LSI等のハードウェア機能部であってもよい。
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、同期処理部106及び画面データ生成部108を持つことにより、より簡単に遠隔地に中央監視装置を増設することができる。
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…試験支援システム、100…端末装置、101…通信部、102…入力部、103…表示部、104…監視データ記憶部、105…制御部、106…同期処理部、107…データ取得部、108…画面データ生成部、109…指示部、200…監視制御装置、201…第1通信部、202…第2通信部、203…入力部、204…表示部、205…監視データ記憶部、206…制御部、207…データ取得部、208…同期処理部、209…送信部、210…指示部、300…コントローラ、301…通信部、302…制御部、303…取得部、304…転送部、305…処理部

Claims (9)

  1. 端末装置と監視制御装置とがネットワークを介して接続される監視制御システムの試験支援システムであって、
    前記端末装置は、
    監視対象機器の稼働状況を示す監視データを記憶する監視データ記憶部と、
    前記監視制御装置と前記監視データに関する同期をとるための同期信号を前記監視制御装置に送信し、前記監視制御装置から取得した前記監視データを前記監視データ記憶部に記憶させる第1同期処理部と、
    前記監視データに基づいて、前記監視制御装置に表示される前記監視対象機器に対する稼動試験の状況を示す画面データを生成する画面データ生成部と、
    を備え、
    前記監視制御装置は、
    前記同期信号を受信すると、前記監視制御装置が記憶する前記監視データと同一の前記監視データが前記端末装置に記憶されるように前記端末装置と同期をとる第2同期処理部と、
    前記端末装置と同期がとられると、前記監視対象機器から取得した前記監視データを前記端末装置に対して送信する送信部と、
    を備える、監視制御システムの試験支援システム。
  2. 前記第2同期処理部は、同期がとられる前記端末装置に対して前記監視制御装置に行われた処理を送信し、
    前記画面データ生成部は、前記処理に応じた画面データを生成する、
    請求項1に記載の監視制御システムの試験支援システム。
  3. 前記第1同期処理部は、前記監視制御装置との通信状態が所定の条件を満たした場合、前記第2同期処理部に対して通信状態を改善させる処理を行う請求項1又は2に記載の監視制御システムの試験支援システム。
  4. 前記第1同期処理部は、前記監視制御装置との通信品質を示す通信状態を表示させる、請求項1から3のいずれか一項に記載の監視制御システムの試験支援システム。
  5. 前記端末装置は、
    ユーザからの指示を受け付ける入力部と、
    同期が行われている前記第2同期処理部に対してユーザから受け付けた指示を送信する指示部と、
    を更に備え、
    前記第2同期処理部は、前記指示を前記監視対象機器に対して送信する、請求項1から4のいずれか一項に記載の監視制御システムの試験支援システム。
  6. 前記ネットワークは、有線LAN、無線LAN、キャリアネットワーク又はインターネットのうちいずれか一つ以上である、請求項1から4のいずれか一項に記載の監視制御システムの試験支援システム。
  7. 前記ネットワークは、前記端末装置を複数台接続可能である、請求項1から6のいずれか一項に記載の監視制御システムの試験支援システム。
  8. 監視対象機器の稼働状況を示す監視データを記憶する監視データ記憶部と、
    監視制御装置と前記監視データに関する同期をとる第1同期信号を送信し、前記監視制御装置が記憶する前記監視データと同一の前記監視データを前記監視データ記憶部に記憶させる第1同期処理部と、
    前記監視データに基づいて、前記監視制御装置に表示される画面データを生成する画面データ生成部と、を備える端末装置。
  9. 端末装置と監視制御装置とがネットワークを介して接続される監視制御システムの試験支援システムが有する試験支援方法であって、
    端末装置が、監視対象機器の稼働状況を示す監視データを記憶する監視データ記憶ステップと、
    端末装置が、前記監視制御装置と前記監視データに関する同期をとるための同期信号を前記監視制御装置に送信し、前記監視制御装置から取得した前記監視データを監視データ記憶部に記憶させる第1同期処理ステップと、
    端末装置が、前記監視データに基づいて、前記監視対象機器に対する稼動試験の状況を示す画面データを生成する画面データ生成ステップと、
    を有し、
    監視制御装置は、前記同期信号を受信すると、前記監視制御装置が記憶する前記監視データと同一の前記監視データが前記端末装置に記憶されるように前記端末装置と同期をとる第2同期処理ステップと、
    監視制御装置は、前記端末装置と同期がとられると、前記監視対象機器から取得した前記監視データを前記端末装置に対して送信する送信ステップと、
    を有する監視制御システムの試験支援方法。
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