JP7168129B2 - Scadaウェブhmiシステム - Google Patents
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Description
(1)HMI(Human Machine Interface)
HMIは、対象プロセス(監視対象装置)のデータをオペレータに提示し、オペレータがプロセスを監視し制御できるようにする機構である。例えば特許文献1には、SCADAクライアント上で動作するHMI画面を備えるSCADA HMIが開示されている。
(2)監視制御システム
監視制御システムは、プロセス上の信号データ(PLC信号)を収集し、プロセスに対して制御コマンドを送る。監視制御システムは、PLC(Programable Logic Controller)によって構成される。
(3)遠方入出力装置(Remote Input Output:RIO)
遠方入出力装置は、プロセス内に設置されたセンサと接続し、センサの信号をデジタルのデータに変換し、そのデジタルデータを監視制御システムに送る。
(4)通信基盤
通信基盤は、監視制御システムと遠方入出力装置を接続する。
(1)ウェブブラウザは、パーソナルコンピュータ(PC)、タブレットPCなどの多くの端末機器に搭載されているため、様々な端末機器をSCADA HMIサブシステムとして利用可能である。
(2)ウェブブラウザは、高機能なレンダリング機能を有しており、アニメーションをはじめとする高度なGUIインタラクション機能を作り込み易い。
1-1.概要
まず、本発明の第1実施形態に係るSCADAウェブHMIシステムの概要について説明する。図1は、本SCADAウェブHMIシステムによりHMI画面に表示される資材搬送車模式図のアニメーションの一例である。本実施形態では、図1に示す資材搬送車が左から右へ動くにつれて、荷台に積載された資材の量が増えるとともに、荷台及び資材の表示色が変化するようなアニメーション効果を資材搬送車模式図に付与することが行われる。
1-2.全体システム
図2は、SCADAのシステム構成を示す図である。SCADAは、SCADAウェブHMI実行装置3、監視制御システム4、通信基盤5、RIO6をサブシステムとして備える。SCADAは、監視制御システム4またはRIO6を介して監視対象装置7に接続する。本明細書では、HMI実行環境であるSCADAウェブHMI実行装置3と、HMI開発環境であるSCADAウェブHMI設計装置1とを含めてSCADAウェブHMIシステムと称する。
図4は、エンジニアリングツール10とウェブブラウザ32において実行される主要な処理について説明するためのブロック図である。エンジニアリングツール10において実行される主要な処理は、製図処理11、部品データ生成処理12、部品データ編集処理13、一体化部品データ編集処理14、ウェブHMIデータ生成処理15、デバイスリスト生成処理16、及ぶグループ化処理17である。まず、エンジニアリングツール10によるこれらの処理の内容について説明する。
図5を参照して、HMI画面として用いられる図面を作成するための製図処理11について説明する。図5は、エンジニアリングツール10が表示する図面作成画面の一例である。図面作成画面は、ディスプレイ1c(図3参照)上に表示される。
再び図4に戻り、次は部品データ生成処理12について説明する。部品データ生成処理12では、製図エリア111上に部品が配置されたときに、固有の部品データが自動生成される。詳しくは、部品データ生成処理12では、製図エリア111に配置された部品の「配置情報」と「部品識別子」と「属性識別子」と「表示情報」とを関連付けた部品データが生成される。
再び図4に戻り、次は部品データ編集処理13について説明する。部品データ編集処理13では、部品データ生成処理12により自動生成された部品データの編集が行われる。自動生成された部品データの「表示情報」はデフォルトの内容であるため、HMI画面設計者は、監視制御対象のプラントのHMI画面仕様に応じて「表示情報」の内容を編集する。
次に、グループ化処理17について説明する。エンジニアリングツール10は、高度なアニメーション効果を持ったHMI画面の設計効率の向上のため、HMIサブシステムのHMI画面上の複数の部品をグループ化する。グループ化は、エンジニアリングツール10が表示する図面作成画面(図5参照)において行われる。
再び図4に戻り、次は一体化部品データ編集処理14について説明する。一体化部品データ編集処理14では、一体化部品データ生成処理20により自動生成された部品データの編集が行われる。自動生成された一体化部品データの「表示情報」はデフォルトの内容であるため、HMI画面設計者は、監視制御対象のプラントのHMI画面仕様に応じて「表示情報」の内容を編集する。
図18及び図19は、エンジニアリングツール10を用いたグループ化処理17の流れについて説明するためのフローチャートである。
再び図4に戻り、次はウェブHMIデータ生成処理15について説明する。ウェブHMIデータ生成処理15では、ウェブHMIデータ2が生成される。ウェブHMIデータ2は、静的表示属性データ21と、ランタイム属性データ22とを含む。静的表示属性とは、受信したPLC信号の値によらず部品の外観が変わらない情報である。例えば、形、位置、大きさなどの部品の配置情報である。ランタイム属性とは、受信したPLC信号の値によって部品の外観を変えるための情報である。具体的には、色属性やアフィン変換のサブセットの変換の種別およびその変換のパラメータとPLC信号との対応である。
・アイテム名「G1_1SL_MY」と第1部品の配置情報とを関連付けたデータ
・アイテム名「G1_2SL_MY」と第2部品の配置情報とを関連付けたデータ、及び
・アイテム名「G1_10SL_MX」と第10一体化部品の配置情報とを関連付けたデータ
・アイテム名「G1_1SL_MY」と第1部品の配置情報とを関連付けたデータ
・アイテム名「G1_2SL_MY」と第2部品の配置情報とを関連付けたデータ
・アイテム名「G1_3SL_MY」と第3部品の配置情報とを関連付けたデータ
・アイテム名「G1_4SL_MY」と第4部品の配置情報とを関連付けたデータ
・アイテム名「G1_10SL_MY」と第10一体化部品の配置情報とを関連付けたデータ
・アイテム名「G1_20SL_MY」と第20一体化部品の配置情報とを関連付けたデータ、及び
・アイテム名「G1_100SL_MX」と第100一体化部品の配置情報とを関連付けたデータ
・第1部品の第1表示情報である「PLC信号の値に応じて部品のY軸上の表示位置を変更すること」
・第2部品の第2表示情報である「PLC信号の値に応じて部品のY軸上の表示位置を変更すること」、及び
・第10一体化部品の第10表示情報である「PLC信号の値に応じて一体化部品のX軸上の表示位置を変更すること」
・第1部品の第1表示情報である「PLC信号の値に応じて部品のY軸上の表示位置を変更すること」
・第2部品の第2表示情報である「PLC信号の値に応じて部品のY軸上の表示位置を変更すること」
・第3部品の第3表示情報である「PLC信号の値に応じて部品のY軸上の表示位置を変更すること」
・第4部品の第4表示情報である「PLC信号の値に応じて部品のY軸上の表示位置を変更すること」
・第10一体化部品の第10表示情報である「PLC信号の値に応じて一体化部品のY軸上の表示位置を変更すること」
・第20一体化部品の第20表示情報である「PLC信号の値に応じて一体化部品のY軸上の表示位置を変更すること」、及び
・第100一体化部品の第100表示情報である「PLC信号の値に応じて一体化部品のX軸上の表示位置を変更すること」
再び図4に戻り、次はデバイスリスト生成処理16について説明する。デバイスリスト生成処理16では、各部品について、アイテム名とPLC信号とを関連付けたデータのリストであるデバイスリスト23が生成される。デバイスリスト23には、アイテム名とPLC信号(PLC信号を受信するためのPLCアドレス)とが1対1の関係で関連付けられている。デバイスリストはウェブサーバ31により読み込まれ、ウェブブラウザ32と監視制御システム4との間で信号を送受信するために用いられる。
再び図2に戻り、次はSCADAウェブHMI実行装置3について説明する。上述のように、SCADAウェブHMI実行装置3は、ウェブサーバ31とウェブブラウザ32とを備える。
ウェブサーバ31は、ウェブHMIデータ2とデバイスリスト23とを読み込む。ウェブサーバ31は、ウェブHMIデータ2を読み込み、静的表示属性データ21とランタイム属性データ22とをHMIウェブランタイムコンテンツとして配置する。ウェブサーバ31は、デバイスリスト23を読み込み、ウェブブラウザ32と監視制御システム4との間で信号を送受信可能な状態とする。
(1)アプリケーションサーバを内蔵し、ウェブブラウザ32に対して、HMIウェブランタイムコンテンツを供給する。
(2)監視制御システム4と通信し、監視対象装置7からの信号データをHMIウェブランタイム321に送信するとともに、HMIウェブランタイム321からの制御コマンドを監視制御システム4へ送信する。
次に、ウェブブラウザ32の処理について説明する。ウェブブラウザ32は、ウェブHMIデータ2(静的表示属性データ21及びランタイム属性データ22)を読み込み、静的表示処理と動的表示処理とを実行することができる。静的表示処理では、ウェブブラウザ32は、ウェブサーバ31からSVG形式の図面データである静的表示属性データ21を読み込み、HMI画面を表示する。
X´=ABX ・・・式6
X´=ABCX ・・・式7
次に、「1.概要」で述べた資材搬送車模式図のアニメーションを実現するための処理を、具体的な実施例として説明する。
図24は、部品にアニメーション効果を付与するための属性を定義するGUIの画面例である。この画面で定義することができる属性は部品にアニメーション効果を付与するための属性である。この例では、画面上において、部品属性「表示色」、「非表示」、「幅・高さ」、「位置」、「回転」、及び「せん断」のそれぞれについて、属性を定義するかしないかを選択できる。上記実施例の各部品401~404と一体化部品405についても、図24に示すようなGUIの画面を用いて属性の定義を行うことができる。
本実施形態のシステムにおいては、ウェブサーバ31及びウェブブラウザ32を同一コンピュータ上で実行しているが、これに限定されるものではない。1つのウェブサーバ31に対して複数のウェブブラウザ32を接続する場合もある。このため、ウェブサーバ31及びウェブブラウザ32を別のコンピュータで動作させてもよい。なお、この点は以下の実施形態でも同様である。
2-1.概要
次に、本発明の第2実施形態に係るSCADAウェブHMIシステムについて説明する。本SCADAウェブHMIシステムは、鉄鋼圧延監視制御システムに適用されている。図25は、鉄鋼圧延監視制御システムの監視対象である鉄鋼圧延ラインの構成を示す図である。
スラブは、長さl、幅w、厚さdの鋼板であり、図26に示すような模式図で表すことができる。本SCADAウェブHMIシステムは、スラブの形状の変化を立体的に表現するため、スラブを傾角θの斜投影図で描く。
図29は、本SCADAウェブHMIシステムが設けられた鉄鋼圧延監視制御システムのシステム構成を示す図である。この図に示すように、監視対象装置(サイジングプレスを含む)7からは、RIO6及び通信基盤5を介してスラブの寸法、位置、温度などの計測値が得られる。これらの計測値はPLC4で信号に変換され、SCADAウェブHMI実行装置3のウェブサーバ31へ入力される。ウェブサーバ31には、SCADAウェブHMI設計装置1で作成された、上述のスラブの部品データを含むウェブHMIデータ2が読み込まれている。
Claims (5)
- HMI画面を表示するウェブブラウザを有し、プログラマブルロジックコントローラから受信したPLC信号の値に応じて前記HMI画面に配置された部品の外観を変化させるSCADAウェブHMIシステムであって、
少なくとも1つのプロセッサと、
少なくとも1つのプログラムを記憶した少なくとも1つのメモリと、を備え、
前記少なくともプロセッサは、前記少なくとも1つのプログラムに従い、
第1部品を含む複数の部品をグループ化して一体化部品を生成する処理と、
前記一体化部品を含む複数の部品をグループ化して多重一体化部品を生成する処理と、
前記一体化部品に全体として適用されるが前記一体化部品の構成部品に個別には適用されない第1アニメーション効果を前記一体化部品に付与する処理と、
前記第1部品に適用されるが前記第1部品を除く前記一体化部品の構成部品には適用されない第2アニメーション効果を前記第1部品に付与する処理と、
前記多重一体化部品に全体として適用されるが前記多重一体化部品の構成部品に個別には適用されない第3アニメーション効果を前記多重一体化部品に付与する処理と、
前記第1アニメーション効果に第1PLC信号の値を関連付ける処理と、
前記第2アニメーション効果に第2PLC信号の値を関連付ける処理と、
前記第3アニメーション効果に第3PLC信号の値を関連付ける処理と、
前記第1PLC信号を受信し、前記第1PLC信号の値に応じて、前記HMI画面内の前記一体化部品の外観をアニメーションで変化させる処理と、
前記第2PLC信号を受信し、前記第2PLC信号の値に応じて、前記HMI画面内の前記第1部品の外観をアニメーションで変化させる処理と、
前記第3PLC信号を受信し、前記第3PLC信号の値に応じて、前記HMI画面内の前記多重一体化部品の外観をアニメーションで変化させる処理と、を実行する
ことを特徴とするSCADAウェブHMIシステム。 - 前記第1アニメーション効果は、前記一体化部品の表示色の変更と前記一体化部品の図形の変換の少なくとも一つを含み、前記一体化部品の図形の変換は、拡大/縮小、回転、平行移動、せん断、及びそれらの組み合わせの少なくとも一つを含み、
前記第2アニメーション効果は、前記第1部品の表示色の変更と前記第1部品の図形の変換の少なくとも一つを含み、前記第1部品の図形の変換は、拡大/縮小、回転、平行移動、せん断、及びそれらの組み合わせの少なくとも一つを含み、
前記第3アニメーション効果は、前記多重一体化部品の表示色の変更と前記多重一体化部品の図形の変換の少なくとも一つを含み、前記多重一体化部品の図形の変換は、拡大/縮小、回転、平行移動、せん断、及びそれらの組み合わせの少なくとも一つを含む
ことを特徴とする請求項1に記載のSCADAウェブHMIシステム。 - 前記SCADAウェブHMIシステムはGUIを備え、
前記少なくとも1つのプロセッサは、前記少なくとも1つのプログラムに従い、前記GUIの操作を受け付ける処理を実行し、前記GUIの前記操作で指定された図形ごとの中心点に基づいて、前記一体化部品の図形の変換、前記第1部品の図形の変換、及び、前記多重一体化部品の図形の変換を行う
ことを特徴とする請求項2に記載のSCADAウェブHMIシステム。 - 前記SCADAウェブHMIシステムはGUIを備え、
前記少なくとも1つのプロセッサは、前記少なくとも1つのプログラムに従い、前記GUIの操作を受け付ける処理を実行し、前記GUIの前記操作に基づいて、前記第1アニメーション効果を前記一体化部品に付与する前記処理、前記第2アニメーション効果を前記第1部品に付与する前記処理、及び、前記第3アニメーション効果を前記多重一体化部品に付与する前記処理を実行する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のSCADAウェブHMIシステム。 - 鉄鋼圧延監視制御システムに設けられ、
前記HMI画面に複数の部品からなるスラブを配置し、鉄鋼圧延ラインに配置された前記プログラマブルロジックコントローラからの前記PLC信号の値に応じて、前記HMI画面内の前記スラブの外観をアニメーションで変化させるように構成されている
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のSCADAウェブHMIシステム。
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