JP7341955B2 - 操作系統多重化装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、操作系統多重化装置に関する。

従来から、例えば、産業プラント（以下、単に「プラント」ともいう。）の制御システムにおいて、Ｉ／Ｏ（Input／Output）機器等を制御するためにコントローラが用いられている。また、作業員がこのようなコントローラにおける処理の状況等を監視して必要に応じて制御システムに指示を与えるために、ＨＭＩ（Human Machine Interface）等のプラント監視装置が用いられる。

例えば、プラント監視装置はプラント内の状況を表示画面に表示し、作業員は、その表示画面を見て、必要に応じて入力装置（キーボード等）によって操作入力を行う。また、表示画面の内容（例えばアラーム発生）と作業員による操作入力の内容（例えば機器停止指示）には対応関係があるものが多い。そのため、所定の表示画面が発生したときに、対応する操作入力の内容をプラント監視装置が自動的に取得するように、プラント監視装置について操作の自動化（少なくとも一部の自動化。以下同様）の改造を行う場合がある。

特許第５７４０６３４号公報 特許第６５９１９３７号公報 特許第６６７９２４７号公報 特開２００２－２４４７０２号公報 特開平１１－３２７６２７号公報

しかしながら、従来技術では、プラント監視装置が古くて自動化のための改造を行えない場合や、諸事情によりユーザがプラント監視装置の改造を望まない場合に、自動化を実現できない、という問題があった。

そこで、本発明の実施形態の課題は、プラント監視装置等の対象装置を改造することなく、操作系統について自動化を含む多重化を実現することができる操作系統多重化装置を提供することである。

実施形態の操作系統多重化装置は、制御対象装置の状態情報と組み合わされたＧＵＩ画像を出力するＧＵＩ出力部と、前記ＧＵＩ画像に対する操作入力を受け付けるＧＵＩ操作部と、ＥＩＡ－２３２規格に対して互換性を有する通信端子と、を有する情報処理装置の、前記ＧＵＩ出力部に接続可能に設けられ、前記ＧＵＩ画像の入力を受け付ける画像信号取得部と、前記画像信号取得部において取得した前記ＧＵＩ画像に表現されている前記制御対象装置の制御要素の数値情報を数値に変換して前記制御要素と関係づけて取得する画像状態認識部と、前記数値をＴＣＰ／ＩＰプロトコルで出力する状態情報出力端子と、を備える。

図１は、第１実施形態の制御システムの全体構成図である。 図２は、第１実施形態の操作系統多重化装置とプラント監視装置の構成図である。 図３Ａは、第１実施形態における表示装置の表示画面例を示す図である。 図３Ｂは、第１実施形態における表示装置の表示画面例を示す図である。 図４は、第１実施形態における表示装置の表示画面例を示す図である。 図５は、第１実施形態の操作系統多重化装置の全体処理を示すフローチャートである。 図６は、図５におけるステップＳ１の処理の詳細を示すフローチャートである。 図７は、図５におけるステップＳ２の処理の詳細を示すフローチャートである。 図８は、第２実施形態の制御システムの全体構成図である。 図９は、第３実施形態の制御システムの全体構成図である。 図１０は、第４実施形態の制御システムの全体構成図である。 図１１は、第５実施形態の制御システムの全体構成図である。 図１２は、第７実施形態の制御システムの全体構成図である。 図１３は、第８実施形態の制御システムの全体構成図である。 図１４は、第８実施形態の通知先情報テーブルの例を示す図である。 図１５は、第９実施形態の制御システムの全体構成図である。 図１６は、第９実施形態の権限情報テーブルの例を示す図である。

本発明の操作系統多重化装置の実施形態について、図面を参照して説明する。以下の実施形態では、産業プラントの制御システムに操作系統多重化装置を適用する場合を例にとって説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の制御システムＳの全体構成図である。図２は、第１実施形態の操作系統多重化装置１とプラント監視装置２の構成図である。制御システムＳは、操作系統多重化装置１と、プラント監視装置２と、を備える。プラント監視装置２は、情報処理装置２１と、表示装置２２と、キーボード２３（ＧＵＩ（Graphical User Interface）操作部）と、を備える。なお、図２において、構成同士を接続する線は主な接続関係を示したものであり、線で接続されていない構成同士が実際には接続されている場合もある。

情報処理装置２１は、Ｉ／Ｏ機器やＩ／Ｏ機器に接続されているセンサ、アクチュエータ等（以下、制御対象装置ともいう。）を制御するためのコントローラと接続され、コントローラと情報の送受信を行う。また、情報処理装置２１は、コントローラから収集した情報等に基づいて、プラントの状況を表示装置２２に表示する。

情報処理装置２１は、制御対象装置の状態情報（例えば、図３Ａ、図３Ｂの水位表示領域Ａ２に示される情報など）と組み合わされたＧＵＩのＶＧＡ画像を出力するＧＵＩ出力部Ｐ２３と、ＧＵＩを操作するキーボード、マウス、タッチパネルなどのマンマシンインタフェイスが接続されるポートＰ２１と、ＥＩＡ（Electronic Industries Alliance）－２３２規格に対して互換性を有する制御信号用の通信端子（ポートＰ２２）と、を有する。

情報処理装置２１のポートＰ２３は、例えば、ＶＧＡ（Video Graphics Array）、ＤＶＩ（Digital Visual Interface）等のケーブル（符号Ｒ２）で操作系統多重化装置１のポートＰ１２と接続されている。これにより、情報処理装置２１は、操作系統多重化装置１の信号分配部１１に、画像情報を伝達可能となる。また、操作系統多重化装置１のポートＰ１３は、ＶＧＡ、ＤＶＩ等のケーブル（符号Ｒ３）で表示装置２２と接続されている。これにより、操作系統多重化装置１の信号分配部１１は、画像信号の分配機能を有する画像中継部であり、情報処理装置２１から出力していた画像情報を中継し、表示装置２２に出力する。したがって、表示装置２２は従来と同じ画像が表示される。

操作系統多重化装置１はポートＰ２３から入力された画像に表現されている数値情報をＣＰＵで演算可能な数値に変換する。数値は演算処理もしくは蓄積しており、その結果物は所定のタイミングもしくは外部からの要求に応じて、状態情報出力端子としてのＬＡＮポートＰ１４からＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）プロトコルで、出力する。

情報処理装置２１は、ハードウェアの改造を想定しないのでもともとの操作系統が維持されており、ポートＰ２１を介して、ＰＳ／２（Personal System/2）（登録商標）等のケーブルでキーボード２３と接続されて、入力を待ち受けていてもよい。また、情報処理装置２１のＯＳ（Operating System）としては、例えば、ＵＮＩＸ（登録商標）や、メーカーがサポート（セキュリティ対策等）を終了したＯＳが想定されるが、これらに限定されない。

ただし、情報処理装置２１の制御動作のシークエンスとしては、通信端子から入力される制御信号を待ち受けて、特定の制御信号が入力された場合に、この制御信号対応する内部処理を行う設定、もしくはソフトウェアの実装を施す必要がある場合がある。

作業員は、表示装置２２における表示画面を見て、ＧＵＩ画像に対する操作入力を受け付けるキーボード２３を操作し、情報処理装置２１に対する情報入力を行う。例えば、作業員は、表示装置２２に表示されているアラーム発生を示す画面を見れば、キーボード２３を操作し、情報処理装置２１に対して機器停止指示を行うことができる。

図３Ａは、第１実施形態における表示装置２２の表示画面例を示す図である。この画面例では、ＧＵＩ画面において、画面選択領域Ａ１と、コントローラから入力された制御要素に基づいた画面領域と、が示されている。そして、コントローラから入力された制御要素に基づいた画面領域には、例えば、タンクＴ、配管Ｅ１、Ｅ２、第１電磁弁Ｂ１、第２電磁弁Ｂ２、水位センサＷ、画面選択領域Ａ１、水位表示領域Ａ２が示されている。図３Ａでは、制御要素の例を、タンクＴ、配管Ｅ１、Ｅ２、第１電磁弁Ｂ１、第２電磁弁Ｂ２とする。

画面選択領域Ａ１は、画面の左上部分に設けられている領域であり、状態監視画面（図３Ａの画面）、操作画面（図４の画面）、パラメータ設定画面、トレンドグラフ表示画面などの各画面をユーザが選択するための表示を行う領域である。

タンクＴは、プラントにおける液体貯蔵設備であるタンクを模式的に示している。配管Ｅ１、Ｅ２は、液体の流路である配管を模式的に示している。第１電磁弁Ｂ１、第２電磁弁Ｂ２は、それぞれ、配管Ｅ１、Ｅ２における液体の流れを許容したり遮断したりするための電磁弁を模式的に示している。水位センサＷは、タンクＴ内の液体の水位を計測するセンサを模式的に示している。

水位表示領域Ａ２は、画面の右下部分に設けられている領域であり、水位センサＷによって計測したタンクＴ内の水位の数値等の表示を行う領域である。このように、本実施形態ではコントローラの制御要素（例えばタンクＴ）の水位に関する画像が示される。

作業員は、このような画面を見ることで、プラント内のタンクＴの水位の状況等を把握することができる。また、この画面例において、アラーム発生時は、例えば、画面内の所定領域（例えば、水位表示領域Ａ２等）を赤色点滅させる。

また、この画面例において、水位が増えすぎた場合のアラーム発生時は、例えば、図３Ｂに示すように、水位表示領域Ａ２内に「水位 ＯＶＥＲ」と表示してもよい。

また、図４は、第１実施形態における表示装置２２の表示画面例を示す図である。この画面例では、画面選択領域Ａ１、操作領域Ａ３～Ａ５が示されている。

画面選択領域Ａ１は、図３Ａと同様である。操作領域Ａ３～Ａ５は、画面の中央部分に設けられている領域である。操作領域Ａ３～Ａ５には、例えば、コントローラの制御要素毎に、制御要素が実行可能な制御が、選択可能に複数表示されている。例えば、操作領域Ａ３は、タンクＴおよびその関連設備の運転の開始、停止等を操作するための表示を行う領域である。また、例えば、操作領域Ａ４、Ａ５は、プラント内の他の設備の運転の開始、停止等を操作するための表示を行う領域である。

作業員は、このような画面を用いて、操作領域Ａ３～Ａ５において各種操作（例えば、所定の設備の運転の開始、停止の指示等）を行うことができる。

図１、図２に戻って、操作系統多重化装置１は、コンピュータ装置であり、主な構成として、信号分配部１１と、取得部１２（画像信号取得部）と、演算部１３と、記憶部１４と、を備える。ポートＰ１１（操作情報出力端子）は、情報処理装置２１のポートＰ２２と接続可能に設けられていて、演算部１３からの指示により操作情報を出力する。演算部１３（操作情報生成部）は、ポートＰ１１（操作情報出力端子）およびケーブル（符号Ｒ１）を介して情報処理装置２１と接続される。この場合、情報処理装置２１の側では、既存のインタフェースを用いるため、改造は不要である。

信号分配部１１は、情報処理装置２１から画像信号を受け取り、表示装置２２と取得部１２に出力する。取得部１２は、信号分配部１１から画像信号を取得する。

記憶部１４は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等によって構成され、各種情報を記憶する。記憶部１４は、ＧＵＩ画像の画像状態に対応して操作情報を記憶した操作情報テーブル記憶部１４ａを含む。操作情報テーブル記憶部１４ａは、例えば、情報処理装置２１が出力する画像信号による表示画面の内容と、作業員による操作によってキーボード２３が情報処理装置２１に対して出力する操作信号と、の対応関係を記憶する。また、記憶部１４は、ソフトウェアとしてエンジニアリングツールを記憶する。エンジニアリングツールは、例えば、作業員のオペレーションを録画して設定を行うエンジニアリング機能や、設定されたオペレーションを再現する操作再現機能等を備える。

演算部１３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって構成され、アプリケーションプログラムを実行することで各種演算処理を実現する。演算部１３は、例えば、取得部１２によって取得された画像信号に基づいて、画像処理を行うことで、表示画面の内容を認識する。その場合、演算部１３は、例えば、図３Ａの画面において、画面内の所定領域が赤色点滅していることを認識する。また、演算部１３による画像処理では、ＯＣＲ（Optical Character Recognition）に利用されている文字認識技術を用いて文字（数値を含む。）を認識させ、文字情報に変換して保持する。

具体的には、演算部１３は、例えば、取得部１２において取得したＧＵＩ画像の画像状態を認識し、ＧＵＩ画像に表現されている数値情報を数値として取得する画像状態認識部として機能する。例えば、図３Ａに示されるＧＵＩ画面のうち、水位表示領域Ａ２には水位を示す数値情報が、画像として表されている。そこで、演算部１３は、画像状態認識部として、水位表示領域Ａ２に画像として表されている数値情報を、数値として取得する。つまり、演算部１３は、例えば、水位を数値として認識することで、水位表示領域Ａ２で示された画像状態を認識できる。また、演算部１３は、例えば、水位に関する画像を認識することで、水位表示領域Ａ２で示された画像状態を認識できる。

演算部１３は、認識された画像状態によって記憶部１４の操作情報テーブル記憶部１４ａを参照し、対応する操作情報を取得する。そして、演算部１３は、その操作情報を情報処理装置２１に出力する。例えば、操作情報テーブル記憶部１４ａは、ＧＵＩ画像の画像状態として水位に関する画像（例えば図３Ｂの水位表示領域Ａ２内の「水位 ＯＶＥＲ」の文字を含む画像）と、対応する操作情報と、を対応付けて記憶している。これにより、演算部１３は、認識された水位に関する画像に対応する操作情報を取得する。

具体例としては、例えば、表示画面の内容がアラーム発生で、操作信号が機器停止を指示するための信号である場合が考えられる。ほかには、例えば、表示画面の内容が所定のパラメータの値で、操作信号がコントローラの設定値を変えるための信号（数値を示す信号等）である場合が考えられる。

また、演算部１３は、例えば、認識された画像状態が、操作情報テーブル記憶部１４ａに記憶されていない場合、作業員が対応すべき旨を示す通知画面通知画面の画像信号をポートＰ１３から出力する通知部として機能する。通知を行う場合の具体例としては、例えば、表示画面の内容がプラント内の液体貯蔵用のタンクにおける水位の想定外の変化の様子を示すものである場合が考えられる。

また、例えば、表示画面の内容が、プラント内の液体貯蔵用のタンクにおける水位に関する状態表示として画面内の所定領域を緑色、赤色、黄色のいずれかで着色するものとする。その場合に、例えば、緑色なら問題なしで未対応とし、赤色なら問題ありで所定の操作信号を生成して情報処理装置２１に送信するものとし、黄色なら通知を行うものとすればよい。

次に、図５を参照して、第１実施形態の操作系統多重化装置１の全体処理について説明する。図５は、第１実施形態の操作系統多重化装置１の全体処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１において、操作系統多重化装置１は、設定処理を行う。図６は、図５におけるステップＳ１の処理の詳細を示すフローチャートである。ステップＳ１１において、演算部１３は、オペレーション実施画像を記憶部１４に記憶する。つまり、この設定処理のために、作業員が一連のオペレーションを実施し、そのときの画像（動画）をキャプチャ（記憶部１４に記憶）する。例えば、タンクの水位が増えすぎた場合に対応する図３Ｂの画面について、水位表示領域Ａ２を作業員が指定し、演算部１３は、その水位表示領域Ａ２内の「水位 ＯＶＥＲ」という文字を含む画像をキャプチャ（記憶部１４に記憶）する。

次に、ステップＳ１２において、演算部１３は、録画された画像を用いて、再現したいオペレーションを設定する。具体的には、動画の途中で、オペレーションを再現したいタイミングでユーザ操作によって画像を止め、ユーザ操作にしたがってその静止画像の特定領域の画像に対応する操作信号を設定する。例えば、図３Ｂの画面に対応する操作信号として第１電磁弁Ｂ１の閉弁に関する操作信号を演算部１３が設定する。

このティーチング操作を繰り返し、特定領域画像の状態に対応する操作内容をテーブル化して記憶部１４に蓄積し、操作情報テーブル記憶部１４ａを生成する。なお、このステップＳ１は、オフラインで行う。

図５に戻って、ステップＳ１の後、ステップＳ２において、操作系統多重化装置１は操作再現処理を行う。図７は、図５におけるステップＳ２の処理の詳細を示すフローチャートである。ステップＳ２１において、取得部１２は、信号分配部１１を介して情報処理装置２１から画像信号を取得する。

次に、ステップＳ２２において、演算部１３は、ステップＳ２１で取得された画像信号に基づいて表示画面の内容を認識する。

次に、ステップＳ２３において、演算部１３は、ステップＳ２２で認識された表示画面の内容が、記憶部１４に記憶されている対応関係にあるか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ２４に進み、Ｎｏの場合はステップＳ２６に進む。

ここで、ステップＳ２２、Ｓ２３の具体例について説明する。例えば、演算部１３は、ステップＳ２１で取得された画像信号に基づいて、図３Ｂの画面に示すように水位表示領域Ａ２内の画像が「水位 ＯＶＥＲ」という文字を含む画像であれば、ステップＳ２３でＹｅｓと判定する。

演算部１３は、ステップＳ２４において、ステップＳ２２で認識された表示画面の内容と、記憶部１４の操作情報テーブル記憶部１４ａに記憶されている対応関係と、に基づいて、当該表示画面の内容に対応する操作信号を生成し、ステップＳ２５において、当該操作信号を情報処理装置２１に出力する。これによって、情報処理装置２１は、入力した当該操作信号に基づいて処理を行うことができる。

ステップＳ２６において、演算部１３は、作業員に対応すべき旨を通知する。これによって、作業員は、対応すべきことを知り、適切に対応することができる。なお、このステップＳ２は、オンラインで行う。

図５に戻って、ステップＳ２の後、ステップＳ３において、操作系統多重化装置１は、再設定を行うか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１に戻り、Ｎｏの場合はステップＳ２に戻る。なお、ユーザがキーボード２３によって再設定開始の操作を行った場合、ステップＳ３でＹｅｓとなる。

このように、第１実施形態の操作系統多重化装置１によれば、情報処理装置２１が出力する画像信号に基づいて認識した表示画面の内容に対応する操作信号を生成し、当該操作信号を情報処理装置２１に出力することで、プラント監視装置２を改造することなく、操作系統について自動化を含む多重化を実現することができる。

つまり、プラント監視装置２が古くて自動化のための改造を行えない場合や、諸事情によりユーザがプラント監視装置２の改造を望まない場合でも、プラント監視装置２の自動化を実現することができ、省力化やテレワークを容易に実現できる。

一方、そのような場合、従来技術で省力化やテレワークを実現しようとすると、例えば、プラント監視装置２を最新のものにリプレースしてＲＰＡ（Robotic Process Automation）やリモートデスクトップ等の技術を活用する必要があり、コストや手間の点で大きな負担がかかっていた。

本実施形態によれば、コストや手間の点で小さな負担で済む。つまり、表示画面の内容の変化に合わせて対応する操作信号を生成できるソフトウェア（エンジニアリングツールによって作成）を搭載した操作系統多重化装置１を製作し、既存の仕様のケーブルで操作系統多重化装置１をプラント監視装置２に対して接続して動作させるだけでよい。

そして、操作系統多重化装置１によって、作業員のオペレーションを代わりに実施することができるため、省力化が可能となる。少子高齢化による人手不足の時代に現場での省力化や省人化は重要であり、旧来の設備に対して操作の自動化を実現できることは有意義である。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。これまでに説明した事項と同様の事項については説明や図示を適宜省略する（第３実施形態以降も同様）。第２実施形態では、本来、複数の作業員で行う作業を一人の作業員で行う場合について説明する。図８は、第２実施形態の制御システムＳの全体構成図である。

プラントＰにおいて、各種センサ（不図示）等に接続されたＩ／Ｏ機器ＩＯは、コントローラＣと接続されている。情報処理装置２１は、コントローラＣと接続されている。操作系統多重化装置１は、ケーブルを介してプラント監視装置２と接続されている。高解像度の表示装置Ｄは、操作系統多重化装置１と接続され、４台の表示装置２２による表示画面を集約して表示する。その際、各表示画面に、それぞれの表示画面を識別するための情報を付与する。また、操作系統多重化装置１の記憶部１４（図２）は、複数の作業員に関する対応関係を記憶する。

また、作業員によるオペレーションには、定常的な作業と、非定常的な作業（例えば、複雑な判断が必要なアラーム処理等）がある。前者を操作系統多重化装置１によって自動化する。後者は作業員が行う。

定常的な作業を操作系統多重化装置１で自動化することで、作業員Ｍは、非定常的な作業に専念できる。つまり、作業員の数を減らすことができる。

このように、第２実施形態の操作系統多重化装置１によれば、定常的な作業を操作系統多重化装置１で自動化することで、作業員の数を減らすことができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、本来、複数の作業員で行う作業を一人の作業員で行い、さらにその作業員がテレワークをする場合について説明する。図９は、第３実施形態の制御システムＳの全体構成図である。操作系統多重化装置１は、クラウドＣＬ（クラウドサーバ等）を介して表示装置Ｄと接続されている。

作業員Ｍは、プラントＰ外の施設Ｈで、表示装置Ｄにおける表示画面を見ることで、テレワークで状態監視できる。非定常的な作業の必要が発生した場合は、操作系統多重化装置１から表示装置Ｄ等を介して作業員に通知する。そして、作業員Ｍが対応する。

このように、第３実施形態の操作系統多重化装置１によれば、作業員がプラントＰ外の遠隔地で状態監視や非定常的な作業を実施することができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。フェイルセーフのために、操作系統多重化装置１を二重化することができる。図１０は、第４実施形態の制御システムＳの全体構成図である。なお、図１０では、図２から変更のない構成については図示を適宜省略している（図１１以降も同様）。図１０の制御システムＳは、操作系統多重化装置１の二重化構成として第１の操作系統多重化装置１ａと第２の操作系統多重化装置１ｂとを備える。

第１の操作系統多重化装置１ａと第２の操作系統多重化装置１ｂのプラント監視装置２に対する接続の状況やデータの流れは、以下の通りである。第１の操作系統多重化装置１ａと第２の操作系統多重化装置１ｂからのＲＳ－２３２Ｃのデータは、二股ケーブル（符号Ｒ１）によりプラント監視装置２の情報処理装置２１に入力される。

また、プラント監視装置２の情報処理装置２１からの画像信号は、二股ケーブル（符号Ｒ２）により、第１の操作系統多重化装置１ａと第２の操作系統多重化装置１ｂに入力される。

また、第１の操作系統多重化装置１ａと第２の操作系統多重化装置１ｂからの画像信号は、二股ケーブル（符号Ｒ３）によりプラント監視装置２の表示装置２２に入力される。

なお、第１の操作系統多重化装置１ａと第２の操作系統多重化装置１ｂが同時にデータや画像信号をプラント監視装置２に対して出力することはないので、上述のような二股ケーブルを用いてもデータや画像信号の同時送信等の問題は生じない。

そして、第１の操作系統多重化装置１ａが稼働状態で第２の操作系統多重化装置が待機状態の場合、第１の操作系統多重化装置１ａの定期信号送信部１６は、定期信号（ハートビート信号等）を、ＬＡＮ（Local Area Network）ポート同士を連結するツイストペアケーブルＲ４を介して第２の操作系統多重化装置１ｂに送信する。第２の操作系統多重化装置１ｂの監視部１７は、その定期信号を前回受信時から所定時間以上受信しなかったときに、第２の操作系統多重化装置１ｂを待機状態から稼働状態に切り替える。

このようにして、第４実施形態の操作系統多重化装置１によれば、操作系統多重化装置１を二重化することで、第１の操作系統多重化装置１ａが故障しても第２の操作系統多重化装置１ｂを待機状態から稼働状態に切り替えて処理を継続できる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。図１１は、第５実施形態の制御システムＳの全体構成図である。情報処理装置２１に接続されていた外部装置１０２（例えば、別系統のメカニカルスイッチ（非常ボタン等）、グラフィックパネル、非常灯、スピーカ等）に対して、操作系統多重化装置１の拡張スロット１８（例えばＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect） Expressスロット）に実装されスイッチのオンオフを模擬する接点出力端子を備える入出力カード１０１を介して接続され、操作系統多重化装置１の演算部１３は外部装置１０２と情報の入出力を行う。

例えば、外部装置１０２がメカニカルスイッチを有する非常ボタンの場合、演算部１３は、非常ボタンが押されたことを、入出力カード１０１を介して接点信号を受信することにより認識する。また、例えば、外部装置１０２が接点信号の入力により警告音を出力するスピーカの場合、演算部１３は、入出力カード１０１を介してスピーカに接点信号を送信することで、スピーカに警告音を出力させることができる。

このようにして、第４実施形態の操作系統多重化装置１によれば、既存の外部装置１０２を有効利用できる。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態について説明する。図２の操作系統多重化装置１において、演算部１３は、情報処理装置２１に関するログを含むデータを記憶部１４（半導体記憶装置）に記憶させる記憶制御部として機能する。ここで、ログを含むデータとは、例えば、操作ログやトレンドデータ等を含むデータであり、取得部１２によって取得された画像信号や取得された画像信号に基づいて画像処理を行うことで認識された表示画面の内容も含んでもよく、例えば、図３Ａの画面における画面内の所定領域が赤色点滅していることを示すデータや演算部１３によりＯＣＲを用いて取得された文字情報、数値情報なども含む。

古い情報処理装置２１の場合、記憶容量が小さいので、例えば、３日分のデータしか記憶できず、３日ごとにデータを他の記憶媒体に移す等の必要があった。一方、第６実施形態の操作系統多重化装置１によれば、記憶容量の大きい記憶部１４を用いて、演算部１３が当該データを記憶部１４に記憶させることで、例えば、１か月分のデータを記憶させることができれば、そのようなデータ移行作業の頻度を低減でき、有益である。

（第７実施形態）
次に、第７実施形態について説明する。図１２は、第７実施形態の制御システムＳの全体構成図である。操作系統多重化装置１は、プラント監視装置２の使用を許可する許可情報を記憶した許可情報テーブル記憶部１４ｂ（記憶部１４の一部）と、作業員ＩＤを読み取るＩＤリーダ１９と、を備える。ＩＤリーダ１９は、例えば、作業員が所持するセキュリティカードの情報を読み取るカードリーダである。ＩＤリーダ１９は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ポートＰ１４を介して操作系統多重化装置１に接続される。

そして、演算部１３は、例えば、許可情報テーブル記憶部１４ｂを参照して、ＩＤリーダ１９によって読み取られた作業員ＩＤに対応する許可情報が存在する場合に、プラント監視装置２の使用を許可する許可部として機能する。

このようにして、第７実施形態の操作系統多重化装置１によれば、制御システムＳにおけるセキュリティを高めることができる。

（第８実施形態）
次に、第８実施形態について説明する。図１３は、第８実施形態の制御システムＳの全体構成図である。図１４は、第８実施形態の通知先情報テーブルの例を示す図である。

記憶部１４は、表示画面の内容と通知先情報とが対応付けられている通知先情報テーブル（図１４）を記憶する通知先情報テーブル記憶部１４ｃを含む。図１４に示すように、通知先情報テーブルでは、異常Ａを示す画面には通知先Ａを示す情報が対応付けられ、異常Ｂを示す画面には通知先Ｂを示す情報が対応付けられ、異常Ｃを示す画面には通知先Ｃを示す情報が対応付けられている。異常状態に限らず、制御対象装置の状態に対応する特定の画像にマッチする画像が入力された場合に、その状態に合わせた内容の通知処理を行うことができる。通知処理は、ＬＡＮポートからのメール送信や、警報装置の発報を駆動するための電力出力装置の起動などが想定される。

操作系統多重化装置１の演算部１３は、例えば、認識された表示画面の内容が、通知先情報テーブル記憶部１４ｃに記憶されている通知先情報テーブルにある場合、表示画面に対応付けられた通知先へ、表示画面の内容を出力する。本実施形態では、通知先は、表示装置３である。

表示装置３は、受信部３１と表示部３２を有する。受信部３１は、操作系統多重化装置１の演算部１３から送信された情報を受信し、表示部３２に出力する。表示部３２は受信部３１からの情報を表示する。表示装置３は、演算部１３から送信された情報を表示できるものであれば、タブレット端末、ＰＣなどのどのような装置であっても良い。認識された表示画面が異常Ａを示す画面であった場合に通知先の表示装置３に表示させる画面例は、例えば、図３Ｂに示す画面である。

このようにして、第８実施形態の制御システムＳによれば、既設のプラント監視装置２に操作系統多重化装置１を外付けすることにより、旧来の設備の異常を監視者等に知らせる機能を安全かつ容易に追加することができる。

（第９実施形態）
次に、第９実施形態について説明する。図１５は、第９実施形態の制御システムＳの全体構成図である。図１６は、第９実施形態の権限情報テーブルの例を示す図である。

記憶部１４は、操作者の識別情報と権限情報が対応付けられたデータを複数記憶する権限情報テーブル記憶部１４ｄを含む。図１６に示すように、このデータでは、操作者Ａには異常時の確認処理、異常時の復旧処理の権限が対応付けられており、操作者Ｂには異常時の確認処理、異常時の復旧処理、シャットダウンの権限が対応付けられている。

操作者装置４は、受信部４１、表示部４２、外部入力部４３、情報出力部４４を備える。外部入力部４３は、操作者の識別情報の入力を受け付ける。外部入力部４３は、操作者の識別情報を入力できるものであればよく、キーボード、マウス、カードリーダなどが含まれるがこれらに限らない。操作者の識別情報は、ログインＩＤやリーダで読まれるカードに紐づけられるＩＤ情報などが含まれる。情報出力部４４は、外部入力部４３によって入力された操作情報を操作系統多重化装置１の演算部１３に出力する。

操作系統多重化装置１の演算部１３は、情報出力部４４から受信した操作者の識別情報に基づいて、権限情報テーブル記憶部１４ｄから権限情報を取得し、取得した権限情報を操作者装置４に出力する。また、演算部１３は、情報出力部４４から受信した操作情報を情報処理装置２１に出力する。

受信部４１は、受信した権限情報に基づいて、表示画面情報を表示部４２に送信する。例えば、図１６の例の場合では、操作者Ａがログイン等している場合は、異常時の確認処理と異常時の復旧処理が行うことができるように、ボタンやメニューなどが表示部４２に表示される。また、操作者Ｂがログイン等している場合は、異常時の確認処理と異常時の復旧処理に加え、更にシャットダウンも行うことができるように、ボタンやメニューなどが表示部４２に表示される。

このようにして、第９実施形態の制御システムＳによれば、既設のプラント監視装置２に操作系統多重化装置１を外付けすることにより、使用者の権限設定に応じて、操作者が操作できる内容を変更できる。

なお、この第９実施形態は、第８実施形態と組み合わせることも可能であり、異常時の通知が操作者に来た場合に、操作者が操作者装置４にログイン等すると、対応できる権限が制限され、操作者は権限の範囲で、異常時の対応ができる。これにより、権限を越えた処理がなされることを回避し、安全な運用が可能となる。特に、管理者と、その他の一般対応者とで権限を分けたい場合に、既設のプラント監視装置２に操作系統多重化装置１を外付けすることにより、このようなアクセス制限機能を容易に追加することができる。

なお、上記の各実施形態の操作系統多重化装置１で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供される。

また、当該プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、当該プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。また、当該プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

各実施形態の操作系統多重化装置１で実行されるプログラムは、上述した各部（取得部１２、演算部１３）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記記憶媒体から当該プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、主記憶装置上に生成される。

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

例えば、上述の実施形態では、産業プラントの制御システムに操作系統多重化装置を適用する場合を例にとって説明したが、これに限定されない。本発明の操作系統多重化装置は、表示画面の内容とそれを見た作業員による操作入力の内容に対応関係がある対象装置全般に適用できる。

また、入力装置として、キーボード２３を例に挙げて説明したが、これに限定されず、マウスやタッチパネルなどの他の入力装置であってもよい。

また、操作系統多重化装置１が上位装置（クラウドコントローラ）から操作内容の情報を取得して情報処理装置２１にその情報を送信するようにしてもよい。また、操作系統多重化装置１が操業データを蓄積、分析して、その分析結果に基づいて調整したパラメータを情報処理装置２１に送信するようにしてもよい。

１…操作系統多重化装置、２…プラント監視装置、１１…信号分配部、１２…取得部、１３…演算部、１４…記憶部、１６…定期信号送信部、１７…監視部、１８…拡張スロット、１９…ＩＤリーダ、２１…情報処理装置、２２…表示装置、２３…キーボード、１０１…入出力カード、１０２…外部装置、Ｓ…制御システム

Claims (5)

1. 制御対象装置の状態情報と組み合わされたＧＵＩ画像を出力するＧＵＩ出力部と、前記ＧＵＩ画像に対する操作入力を受け付けるＧＵＩ操作部と、ＥＩＡ－２３２規格に対して互換性を有する通信端子と、を有する情報処理装置の、前記ＧＵＩ出力部に接続可能に設けられ、前記ＧＵＩ画像の入力を受け付ける画像信号取得部と、
   前記ＧＵＩ画像の画像状態に対応して操作情報を記憶した操作情報テーブル記憶部と、
   前記画像信号取得部において取得した前記ＧＵＩ画像の画像状態を認識し、前記ＧＵＩ画像に表現されている数値情報を数値として取得する画像状態認識部と、
   前記画像状態認識部において認識された画像状態によって前記操作情報テーブル記憶部を参照し、対応する前記操作情報を取得する操作情報生成部と、
   前記通信端子と接続可能に設けられ前記操作情報を出力する操作情報出力端子と、
   前記数値をＴＣＰ／ＩＰプロトコルで出力する状態情報出力端子と、
   を備える操作系統多重化装置であって、
   前記操作系統多重化装置の二重化構成として第１の操作系統多重化装置と第２の操作系統多重化装置とを備え、
   前記第１の操作系統多重化装置と前記第２の操作系統多重化装置は、それぞれ、前記情報処理装置と接続され、
   前記第２の操作系統多重化装置は、
   前記第１の操作系統多重化装置が稼働状態で、前記第２の操作系統多重化装置が待機状態の場合、前記第１の操作系統多重化装置が送信する定期信号を前回受信時から所定時間以上受信しなかったときに、第２の操作系統多重化装置を待機状態から稼働状態に切り替える監視部を備える、操作系統多重化装置。
2. 制御対象装置の状態情報と組み合わされたＧＵＩ画像を出力するＧＵＩ出力部と、前記ＧＵＩ画像に対する操作入力を受け付けるＧＵＩ操作部と、ＥＩＡ－２３２規格に対して互換性を有する通信端子と、を有する情報処理装置の、前記ＧＵＩ出力部に接続可能に設けられ、前記ＧＵＩ画像の入力を受け付ける画像信号取得部と、
   前記ＧＵＩ画像の画像状態に対応して操作情報を記憶した操作情報テーブル記憶部と、
   前記画像信号取得部において取得した前記ＧＵＩ画像の画像状態を認識し、前記ＧＵＩ画像に表現されている数値情報を数値として取得する画像状態認識部と、
   前記画像状態認識部において認識された画像状態によって前記操作情報テーブル記憶部を参照し、対応する前記操作情報を取得する操作情報生成部と、
   前記通信端子と接続可能に設けられ前記操作情報を出力する操作情報出力端子と、
   前記数値をＴＣＰ／ＩＰプロトコルで出力する状態情報出力端子と、
   を備える操作系統多重化装置であって、
   前記情報処理装置に接続されていた外部装置に対して、前記操作系統多重化装置の拡張スロットに実装されスイッチのオンオフを模擬する接点出力端子を備える入出力カードを介して接続され、前記外部装置と情報の入出力を行う、操作系統多重化装置。
3. 前記画像状態認識部において認識された画像状態が、前記操作情報テーブル記憶部に記憶されていない場合、作業員が対応すべき旨を示す通知画面の画像信号を前記状態情報出力端子から出力する通知部を、さらに備える請求項１または請求項２に記載の操作系統多重化装置。
4. 前記情報処理装置に関するログを含むデータを半導体記憶装置に記憶させる記憶制御部を、さらに備える請求項１または請求項２に記載の操作系統多重化装置。
5. 前記情報処理装置の使用を許可する許可情報を記憶した許可情報テーブル記憶部と、
   作業員ＩＤを読み取るＩＤリーダと、
   前記許可情報テーブル記憶部を参照して、前記ＩＤリーダによって読み取られた前記作業員ＩＤに対応する許可情報が存在する場合に、前記情報処理装置の使用を許可する許可部を、さらに備える、請求項１または請求項２に記載の操作系統多重化装置。

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