JP7464195B2 - Ｓｃａｄａウェブｈｍｉシステム - Google Patents

Description

本発明は、ＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステムに関し、特に大規模システムにおける処理負荷を低減する技術に関する。

ＳＣＡＤＡ（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｎｄ Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）は、社会インフラシステムを監視制御する仕組みとして知られている。社会インフラシステムは、鉄鋼圧延システム、電力送変電システム、上下水道処理システム、ビル管理システム、道路システムなどである。

ＳＣＡＤＡは、産業制御システムの一種であり、コンピュータによるシステム監視とプロセス制御とデータ収集とを行う。ＳＣＡＤＡでは、システムの処理性能に合わせた即応性（リアルタイム性）が必要である。

ＳＣＡＤＡは一般に次のようなサブシステムから構成される。
（１）ＨＭＩ（Ｈｕｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）
ＨＭＩは、監視対象装置のデータをオペレータに提示し、オペレータが監視対象装置を監視し制御できるようにする機構である。
（２）監視制御システム
監視制御システムは、Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（ＰＬＣ）などによって構成される。監視制御システムは、監視対象装置のデータを収集し、監視対象装置に対して制御コマンドを送る。
（３）遠方入出力装置（Ｒｅｍｏｔｅ Ｉｎｐｕｔ Ｏｕｔｐｕｔ：ＲＩＯ）
遠方入出力装置は、監視対象装置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。

ＳＣＡＤＡ ＨＭＩサブシステムの一例として、特許文献１には、ＨＭＩクライアント機とＨＭＩサーバ機とを備えるシステムが開示されている。特許文献１のような従来のＳＣＡＤＡでは、ＨＭＩサーバ機が、ＰＬＣから受信したデータ（入出力信号、アラーム信号）をＨＭＩクライアント機へ送信し、また収集したすべてのデータを履歴データとして蓄積する。入出力信号は、監視対象装置（産業プラントを構成するフィールド機器群）に関する信号であり、アクチュエータ制御信号およびセンサ検出信号を含む。

日本特開２０１７－２７２１１号公報

上述したサブシステムの１つであるＨＭＩサブシステムの開発における課題について説明する。

大規模システムでは、ＨＭＩサブシステムは、２０万点以上の多数の信号をＰＬＣと結び付ける場合がある。監視制御とデータ収集の両方を担う従来のＨＭＩサーバ機では、多数の信号をリアルタイムで処理するために、高性能なプロセッサおよび大容量のメモリが必要となる。そのため、大規模システムに適用可能なＨＭＩサブシステムを低コストに実現できることが望まれている。

ＳＣＡＤＡ ＨＭＩサブシステムの低コスト化を実現するため、本願発明者は、ブラウザベースのＳＣＡＤＡ ＨＭＩサブシステムを開発するに至った。これにより、ウェブブラウザ上で動作するウェブアプリケーションとしてＨＭＩスクリーンを実現することができる。

ウェブブラウザ上でＨＭＩスクリーンを実現するメリットの１つとして、ＵＲＬ（ポート番号含む）を切り替えることで、容易に異なるＷｅｂサーバからデータを取得できる点が挙げられる。すなわち、履歴スクリーンのデータは、全ＰＬＣデータを収集し蓄積するオンラインデータ収集機（ＯＤＧ：Ｏｎｌｉｎｅ Ｄａｔａ Ｇａｔｈｅｒｉｎｇ）から取得し、リアルタイム性が要求される監視スクリーンのデータは、ＨＭＩサーバ機から取得することが可能となる。ＳＣＡＤＡ機能の一部である履歴に関する機能を分離し、オンラインデータ収集機に任せることで、ＨＭＩサーバ機は、リアルタイム監視機能に特化できる。低コストのＨＭＩサーバ機で多数の信号を処理するために、入出力信号（アクチュエータ制御信号およびセンサ検出信号を含む）やアラーム信号の処理負荷を低減することが望まれる。

従来のＨＭＩサーバ機では、入出力信号もアラーム信号も同等にリアルタイムに処理を実行していた。確かに、入出力信号は、人間の操作を介さずに監視スクリーンに極力速く（数ミリ秒～数百ミリ秒）反映されなければならない。しかしながら、アラーム信号は、ＨＭＩ操作者への要求指示なので、人間が対応できないほど頻繁な表示変更は必要なく、入出力信号ほどのリアルタイム性は必要ない。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、大規模システムにおけるアラーム信号の処理負荷を低減できるＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステムを提供することを目的とする。

第１の観点は、ＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステムに関連する。
ＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステムは、コンピュータネットワークを介して接続する、プログラマブルロジックコントローラ（以下、ＰＬＣ）とＨＭＩクライアント機とＨＭＩサーバ機とを備える。
前記ＰＬＣは、産業プラントを構成するフィールド機器群に関する入出力信号の集合およびアラーム信号の集合の少なくとも一方を含むブロックデータを第１周期ごとに前記コンピュータネットワークへ送信する。
前記ＨＭＩクライアント機は、
ウェブブラウザを表示するモニタと、
アラームパーツが配置されたスクリーンを表示する前記ウェブブラウザを実行するように構成されたクライアント用プロセッサと、を備える。
前記ウェブブラウザは、前記ＨＭＩサーバ機から受信した前記アラーム信号に応じて前記アラームパーツの表示状態を変化させる。
前記ＨＭＩサーバ機は、
アラームバッファメモリが格納されたサーバ用メモリと、
アラーム管理を行うサーバ用プロセッサと、を備える。
前記サーバ用プロセッサは、受信処理と、バッファリング処理と、アラームフィルタリング処理と、送信処理と、を実行するように構成される。
前記受信処理は、前記ＰＬＣから送信された前記ブロックデータを前記第１周期ごとに受信する。
前記バッファリング処理は、前記受信したブロックデータに前記アラーム信号の集合が含まれている場合に、少なくとも前記ブロックデータに含まれている前記アラーム信号の集合を前記アラームバッファメモリに一時的に蓄積する。
前記アラームフィルタリング処理は、前記第１周期よりも長い第２周期ごとに前記アラームバッファメモリに蓄積されている前記アラーム信号の集合を取り出し、前記取り出されたアラーム信号の集合のうち、前回値から値に変化があった前記アラーム信号を抽出する。
前記送信処理は、前記抽出されたアラーム信号を、前記モニタに表示されている前記ウェブブラウザへ送信する。

第２の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記バッファリング処理は、前記受信したブロックデータに前記アラーム信号の集合が含まれている場合に、前記受信したブロックデータを前記アラームバッファメモリに一時的に蓄積する。
前記アラームフィルタリング処理は、前記第２周期ごとに前記アラームバッファメモリに蓄積されている前記ブロックデータを取り出す。前記アラームフィルタリング処理は、前記取り出されたブロックデータからアラーム信号の集合を抽出し、前記抽出されたアラーム信号の集合のうち、前回値から値に変化があった前記アラーム信号を抽出する。

第３の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記バッファリング処理は、前記受信したブロックデータに前記アラーム信号の集合が含まれている場合に、前記ブロックデータに含まれている前記アラーム信号の集合を抽出し、前記抽出されたアラーム信号の集合を前記アラームバッファメモリに一時的に蓄積する。

第４の観点は、第１乃至第３の観点のいずれかに加えて、次の特徴を更に有する。
前記ブロックデータは、マルチキャストまたはブロードキャストで前記ＰＬＣから前記第１周期ごとに送信される。

第５の観点は、第４の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
ＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステムは、オンラインデータ収集機をさらに備える。
前記オンラインデータ収集機は、前記ＰＬＣから前記ブロックデータを周期的に受信し、前記ブロックデータに含まれるすべての信号の履歴データを蓄積する。
前記オンラインデータ収集機は、前記ウェブブラウザからの要求に応じて前記履歴データを送信する。
前記ウェブブラウザは、前記ウェブブラウザに現在表示されている前記スクリーンが履歴スクリーンである場合に、前記オンラインデータ収集機へ前記履歴データを要求する。
前記ウェブブラウザは、前記オンラインデータ収集機から受信した前記履歴データを前記履歴スクリーンに表示する。

第１の観点によれば、入出力信号ほどのリアルタイム性が要求されないアラーム信号について、ブロックデータの受信周期（第１周期）よりも長い周期（第２周期）で処理を実行することでデータ更新周期を最適化するとともに、処理負荷を低減できる。また、アラーム信号を含まないブロックデータは破棄され処理されないため、処理負荷を低減できる。

第２の観点によれば、ブロックデータの受信周期（第１周期）においてアラーム信号を含むブロックデータをアラームバッファメモリに一時的に蓄積し、第２周期において蓄積されたブロックデータかアラーム信号を抽出する。そのため、受信時の処理負荷を低減できる。

第３の観点によれば、ブロックデータの受信周期（第１周期）においてブロックデータから抽出したアラーム信号をアラームバッファメモリに一時的に蓄積する。そのため、アラームバッファメモリのサイズを小さくでき、メモリ使用量を低減できる。

第４の観点によれば、既存の装置に影響を与えることなく、コンピュータネットワークに追加された装置はブロックデータを受信可能となる。

第５の観点によれば、オンラインデータ収集機によりすべての信号の履歴データを蓄積でき、ＨＭＩクライアント機のウェブブラウザは、履歴データをオンラインデータ収集機から取得できる。そのため、ＨＭＩサーバ機は、リアルタイム監視に必要なデータのみを処理すれば足りるため、ＨＭＩサーバ機の処理負荷を低減できる。

本発明の実施の形態１に係るＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステムの構成例を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係るＨＭＩサーバ機が有する機能の概要を例示するブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るバッファリング処理について説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るアラームフィルタリング処理について説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るバッファリング処理およびアラームフィルタリング処理の具体例を説明するための図である。 本発明の実施の形態２に係るＨＭＩサーバ機が有する機能の概要を例示するブロック図である。 本発明の実施の形態２に係るバッファリング処理について説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係るアラームフィルタリング処理について説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係るバッファリング処理およびアラームフィルタリング処理の具体例を説明するための図である。 ＨＭＩサーバ機、ＨＭＩクライアント機、オンラインデータ収集機のハードウェア構成例を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１．
１－１．ＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステム
図１は、実施の形態１に係るＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステムの構成例を説明するための図である。図１に示すＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステムは、コンピュータネットワーク５を介して相互に接続された、ＰＬＣ１、ＨＭＩサーバ機２、ＨＭＩクライアント機３、オンラインデータ収集機４（ＯＤＧ：Ｏｎｌｉｎｅ Ｄａｔａ Ｇａｔｈｅｒｉｎｇ）を備える。コンピュータネットワーク５は例えばイーサネット（登録商標）である。

ＰＬＣ１は、図示省略する制御ネットワークを介して産業プラントを構成するフィールド機器群（アクチュエータおよびセンサを含む）に接続する。ＰＬＣ１は、ブロックデータを含むパケットをマルチキャストまたはブロードキャストでコンピュータネットワーク５へ第１周期ごとに送信する。ブロックデータは、ＰＬＣ信号の集合である。１つのブロックデータには数十から数百のＰＬＣ信号が含まれる。ＰＬＣ信号の種類として、入出力信号（アクチュエータ制御信号およびセンサ検出信号を含む）、アラーム信号がある。ブロックデータには入出力信号の集合およびアラーム信号の集合の少なくとも一方が含まれる。アラーム信号の総数は入出力信号の総数に比して少ない。

ブロックデータは、ＰＬＣ信号の値が前回値から変化したか否かに関わらず周期的に送信される。そのため、送信されたブロックデータを含むパケットがロスした場合であっても、次の送信周期において再送信され、最新状態がＨＭＩサーバ機２およびオンラインデータ収集機４に反映される。

ＨＭＩクライアント機３は、後述する図１０に示すプロセッサ７１、メモリ７２、モニタ７５を備える。メモリ７２に記憶されたプログラムをプロセッサ７１が実行することにより、プロセッサ７１は、表示パーツが配置されたスクリーン３１を表示するウェブブラウザ３０を実行するように構成されている。モニタ７５は、ウェブブラウザ３０を表示する。

ウェブブラウザ３０は、ＵＲＬに応じて接続先（ＨＭＩサーバ機２、オンラインデータ収集機４）を切り替えて、ＵＲＬで指定したＷｅｂサーバからスクリーン３１に関するＨＴＭＬドキュメントの各種情報を取得可能である。スクリーン３１は、リアルタイム性の要求される監視スクリーン３２、履歴データを表示する履歴スクリーン３３を含む。

ウェブブラウザ３０は、ウェブブラウザ３０に現在表示されているスクリーン３１が監視スクリーン３２である場合に、ＨＭＩサーバ機２から受信した入出力信号に応じて表示パーツの表示状態を変化させる。表示状態の変化とは、例えば、数値、文字、色、形の変化である。また、ウェブブラウザ３０は、ＨＭＩサーバ機２から受信したアラーム信号に応じてスクリーン３１に配置されたアラームパーツの表示状態を変化させる。

ウェブブラウザ３０は、ウェブブラウザ３０に現在表示されているスクリーン３１が履歴スクリーンである場合に、オンラインデータ収集機４へ履歴データを要求する。ウェブブラウザ３０は、オンラインデータ収集機４から受信した履歴データを履歴スクリーン３３に表示する。

オンラインデータ収集機４は、後述する図１０に示すプロセッサ８１、メモリ８２を備える。メモリ８２に記憶されたプログラムをプロセッサ８１が実行することにより、プロセッサ８１は、Ｗｅｂサーバ処理と履歴データ管理処理とを実行するように構成されている。

オンラインデータ収集機４は、ＰＬＣ１からブロックデータを周期的に受信する。オンラインデータ収集機４の履歴データ管理処理は、受信したブロックデータに含まれるすべての信号の履歴データをメモリ８２（データベースを含む）に蓄積する。オンラインデータ収集機４のＷｅｂサーバ処理は、ウェブブラウザ３０からの要求に応じて履歴データを送信する。また、オンラインデータ収集機４は、ＨＭＩサーバ機２からアラームパケットを受信して蓄積する。

１－２．実施の形態１に係るＨＭＩサーバ機の機能概要
図２は、実施の形態１に係るＨＭＩサーバ機２が有する機能の概要を例示するブロック図である。ＨＭＩサーバ機２は、後述する図１０に示す各種処理を実行するプロセッサ６１、各種情報が格納されるメモリ６２を備える。メモリ６２に記憶されたプログラムをプロセッサ６１が実行することにより、プロセッサ６１は、入出力管理プロセス６、ＨＭＩサーバプロセス７、アラーム管理プロセス８等を実行する。入出力管理プロセス６とＨＭＩサーバプロセス７とアラーム管理プロセス８とはプロセス間通信により相互にデータを交換可能である。アラーム管理プロセス８は、生成されたアラームパケットをＨＭＩサーバプロセス７およびオンラインデータ収集機４へ送る。入出力管理プロセス６は、参照カウント更新スレッド６ａ、マルチキャストレシーバースレッド６ｂ、およびアラーム生成スレッド６ｃ、を並列に実行する。

また、メモリ６２には、アラームブロック情報１５と、アラームバッファメモリ２０とが格納されている。アラームブロック情報１５は、アラーム信号が含まれるブロックデータのブロック番号を予め定めたリストである。アラームバッファメモリ２０は、データを一時的に蓄積可能な保管領域である。

図２に示す入出力管理プロセス６は、第１周期ごとにＰＬＣ１からブロックデータを受信し、ブロックデータからウェブブラウザ３０に現在表示されているスクリーン３１に関する入出力信号のみを抽出して、ＨＭＩサーバプロセス７へ送る。すなわち、高いリアルタイム性が要求される入出力信号は第１周期ごとに処理される。

入出力管理プロセス６は、アラーム信号に関して、受信処理１６と、バッファリング処理１９と、アラームフィルタリング処理２１を実行する。

受信処理１６は、ＰＬＣ１から送信されたブロックデータを第１周期ごとに受信する。第１周期は、例えば数ミリ秒～数百ミリ秒である。

バッファリング処理１９は、受信したブロックデータにアラーム信号の集合が含まれている場合に、少なくともブロックデータに含まれているアラーム信号の集合をアラームバッファメモリ２０に一時的に蓄積する。

アラームフィルタリング処理２１は、第１周期よりも長い第２周期ごとにアラームバッファメモリ２０に蓄積されているアラーム信号の集合を取り出す。さらに、アラームフィルタリング処理２１は、取り出されたアラーム信号の集合のうち、前回値から値に変化があったアラーム信号を抽出する。第２周期は、例えば数秒である。

ＨＭＩサーバプロセス７は、Ｗｅｂサーバ処理と、送信処理２２とを実行する。
送信処理２２は、抽出された入出力信号およびアラーム信号を、モニタ７５（図１０）に表示されているウェブブラウザ３０へ送信する。

１－３．実施の形態１に係るバッファリング処理
まず図３および図５を参照して、図２に示すバッファリング処理１９について説明する。図３は、実施の形態１に係るバッファリング処理１９について説明するためのフローチャートである。図５は、実施の形態１に係るバッファリング処理１９の具体例を説明するための図である。図３に示されるフローは、第１周期ごとに繰り返し実行される。

ステップＳ１００において、受信処理１６は、ＰＬＣ１から送信されたブロックデータを第１周期ごとに受信する。
図５に示す例では、受信処理１６は、１回目の第１周期でブロックデータ（ブロック番号「ＰＬＣ／ＢＬＫ １」）を受信する。受信処理１６は、２回目の第１周期でブロックデータ（ブロック番号「ＰＬＣ／ＢＬＫ ２」）を受信する。受信処理１６は、３回目の第１周期でブロックデータ（ブロック番号「ＰＬＣ／ＢＬＫ ３」）を受信する。

ステップＳ１１０において、バッファリング処理１９は、アラームブロック情報１５を参照して、受信したブロックデータにアラーム信号の集合が含まれているか否かを判定する。これによりアラーム信号を含むブロックデータのみが抽出される。受信したブロックデータにアラーム信号の集合が含まれている場合、受信したブロックデータについてステップＳ１２０の処理が実行される。一方、受信したブロックデータにアラーム信号の集合が含まれていない場合、受信したブロックデータは破棄され、本フローは終了される。ステップＳ１１０の判定条件が成立しない場合は、ブロックデータを破棄することができ、以降の処理負荷を削減できる。
図５に示す例では、アラームブロック情報１５には、アラーム信号が含まれるブロックデータのブロック番号として、「ＰＬＣ／ＢＬＫ １」と「ＰＬＣ／ＢＬＫ ２」が登録されている。そのため、アラームブロック情報１５に登録されているブロック番号「ＰＬＣ／ＢＬＫ １」および「ＰＬＣ／ＢＬＫ ２」のブロックデータについては次にステップＳ１２０の処理が実行される。一方、アラームブロック情報１５に登録されていないブロック番号「ＰＬＣ／ＢＬＫ ３」のブロックデータは破棄される。

ステップＳ１２０において、バッファリング処理１９は、受信したブロックデータをアラームバッファメモリ２０に一時的に蓄積する。アラームバッファメモリ２０にブロックデータをコピーする処理時間は十分短く、また、アラーム信号の総数は入出力信号の総数に比して少ないため、入出力信号のリアルタイム処理を阻害することはない。
図５に示す例では、２つのブロックデータ（ブロック番号「ＰＬＣ／ＢＬＫ １」および「ＰＬＣ／ＢＬＫ ２」）がアラームバッファメモリ２０に一時的に蓄積される。

１－４．実施の形態１に係るアラームフィルタリング処理
次に図４および図５を参照して、図２に示すアラームフィルタリング処理２１について説明する。図４は、実施の形態１に係るアラームフィルタリング処理２１について説明するためのフローチャートである。図５は、実施の形態１に係るアラームフィルタリング処理２１の具体例を説明するための図である。図４に示されるフローは、第１周期よりも長い第２周期ごとに繰り返し実行される。入出力信号ほどのリアルタイム性が要求されないアラーム信号について、入出力信号の処理周期（第１周期）よりも長い周期（第２周期）で処理を実行することでデータ更新周期を最適化することができる。

ステップＳ２００において、アラームフィルタリング処理２１は、現カウント値ｔが第２周期に相当する規定カウント値Ｔに達しているか否かを判定する。判定条件が成立しない場合、現カウント値ｔがインクリメントされて再びステップＳ２１０の処理が実行される。一方、判定条件が成立する場合、すなわち第２周期が経過した場合は次にステップＳ２２０の処理が実行される。

ステップＳ２２０において、アラームフィルタリング処理２１は、アラームバッファメモリ２０に蓄積されているブロックデータを取り出し、取り出されたブロックデータをアンパックしてアラーム信号の集合を抽出する。
図５に示す例では、２つのブロックデータ（ブロック番号「ＰＬＣ／ＢＬＫ １」および「ＰＬＣ／ＢＬＫ ２」）がアンパックされ、４つのＰＬＣ信号（Ｐ１＿１，ＡＬＭ＿１，Ｐ２＿１，ＡＬＭ＿２）のうち、アラーム信号（ＡＬＭ＿１，ＡＬＭ＿２）が抽出される。

ステップＳ２３０において、アラームフィルタリング処理２１は、フィルタリング情報に基づいて、抽出されたアラーム信号の集合のうち、前回値から値に変化があったアラーム信号のみを抽出する。フィルタリング情報は、各アラーム信号の前回値を含み、メモリ６２に格納されている。アラーム信号の前回値と今回値とが異なる場合にはＨＭＩ操作者の操作が必要である。そのため、変化があったアラーム信号をＨＭＩサーバプロセス７へ送る必要がある。一方、アラーム信号の前回値と今回値とが同じである場合にはそのアラーム信号を破棄することができ、以降の処理負荷を削減できる。
図５に示す例では、上述した２つのアラーム信号（ＡＬＭ＿１，ＡＬＭ＿２）のうち、アラーム信号（ＡＬＭ＿１）が前回値から値に変化があった信号である。一方、アラーム信号（ＡＬＭ＿２）は前回値と今回値が同じであるため破棄される。

ステップＳ２４０において、アラームフィルタリング処理２１は、抽出されたアラーム信号を含むアラームパケットを生成する。
図５に示す例では、アラーム信号（ＡＬＭ＿１）を含むアラームパケットが生成される。

ステップＳ２５０において、送信処理２２は、アラームパケットをモニタ７５（図１０）に表示されているウェブブラウザ３０へ送信する。

１－５．効果
以上説明したように、バッファリング処理１９によれば、アラーム信号を含むブロックデータのみをアラームバッファメモリ２０に一時的に蓄積し、アラーム信号を含まないブロックデータを破棄する。ブロックデータ単位で不要なデータが破棄されるため、特に大規模システムにおいて処理負荷を低減する効果が大きい。アラームフィルタリング処理２１によれば、入出力信号ほどのリアルタイム性が要求されないアラーム信号について、入出力信号の処理周期（第１周期）よりも長い周期（第２周期）で処理を実行することでデータ更新周期を最適化することができる。さらにアラームフィルタリング処理２１によれば、前回値から変化があったアラーム信号のみを抽出できる。したがって、前回値から変化がないアラーム信号を破棄して以降の処理負荷を低減し、ウェブブラウザへ送信するデータ量を削減できる。これらの処理を備えることで、高性能なＣＰＵや大容量のメモリを必要としないＨＭＩシステムを構成できる。

また、オンラインデータ収集機４によりすべての信号の履歴データを蓄積でき、ＨＭＩクライアント機３のウェブブラウザ３０は、履歴データをオンラインデータ収集機４から取得できる。そのため、ＨＭＩサーバ機２は、リアルタイム監視に必要なデータのみを処理すれば足りるため、ＨＭＩサーバ機の処理負荷を低減できる。

実施の形態２．
２－１．実施の形態２の概要
次に、図６～図９を参照して本発明の実施の形態２について説明する。
上述した実施の形態１では、アラーム信号を含むブロックデータをアラームバッファメモリ２０に一時的に蓄積したあとに、アンパック処理を実行している。この方式の場合、アラームバッファメモリ２０にブロックデータ全体が含まれるため、アラーム信号以外の余計な入出力信号も含まれてしまう。アラームバッファメモリ２０に使用されるメモリ使用量は低減できることが低コスト化のために望ましい。

そこで、本実施形態では、アラームバッファメモリ２０に蓄積する前にアンパック処理を行い、アラーム信号のみをアラームバッファメモリ２０に蓄積することとした。

２－２．実施の形態２に係るＨＭＩサーバ機の機能概要
図６は、実施の形態２に係るＨＭＩサーバ機２が有する機能の概要を例示するブロック図である。図６に示すＨＭＩサーバ機２の構成は、バッファリング処理１９がバッファリング処理１９ａに、アラームフィルタリング処理２１がアラームフィルタリング処理２１ａに置き換えられている点を除き、図２に示す構成と同様である。

バッファリング処理１９ａは、第１周期ごとに受信したブロックデータにアラーム信号の集合が含まれている場合に、ブロックデータに含まれているアラーム信号の集合を抽出し、抽出されたアラーム信号の集合をアラームバッファメモリ２０に一時的に蓄積する。第１周期は、例えば数ミリ秒～数百ミリ秒である。

アラームフィルタリング処理２１ａは、第１周期よりも長い第２周期ごとにアラームバッファメモリ２０に蓄積されているアラーム信号の集合を取り出す。さらに、アラームフィルタリング処理２１ａは、取り出されたアラーム信号の集合のうち、前回値から値に変化があったアラーム信号を抽出する。第２周期は、例えば数秒である。

２－３．実施の形態２に係るバッファリング処理
まず図７および図９を参照して、図６に示すバッファリング処理１９ａについて説明する。図７は、実施の形態２に係るバッファリング処理１９ａについて説明するためのフローチャートである。図９は、実施の形態２に係るバッファリング処理１９ａの具体例を説明するための図である。図７に示されるフローは、第１周期ごとに繰り返し実行される。

ステップＳ１００およびステップＳ１１０の処理は図３と同様である。ステップＳ１００において、受信処理１６は、ＰＬＣ１から送信されたブロックデータを第１周期ごとに受信する。
図９に示す例では、受信処理１６は、１回目の第１周期でブロックデータ（ブロック番号「ＰＬＣ／ＢＬＫ １」）を受信する。受信処理１６は、２回目の第１周期でブロックデータ（ブロック番号「ＰＬＣ／ＢＬＫ ２」）を受信する。受信処理１６は、３回目の第１周期でブロックデータ（ブロック番号「ＰＬＣ／ＢＬＫ ３」）を受信する。

ステップＳ１１０において、バッファリング処理１９ａは、アラームブロック情報１５を参照して、受信したブロックデータにアラーム信号の集合が含まれているか否かを判定する。これによりアラーム信号を含むブロックデータのみが抽出される。受信したブロックデータにアラーム信号の集合が含まれている場合、受信したブロックデータについてステップＳ３２０の処理が実行される。一方、受信したブロックデータにアラーム信号の集合が含まれていない場合、受信したブロックデータは破棄され、本フローは終了される。ステップＳ１１０の判定条件が成立しない場合は、ブロックデータを破棄することができ、以降の処理負荷を削減できる。
図９に示す例では、アラームブロック情報１５には、アラーム信号が含まれるブロックデータのブロック番号として、「ＰＬＣ／ＢＬＫ １」と「ＰＬＣ／ＢＬＫ ２」が登録されている。そのため、アラームブロック情報１５に登録されているブロック番号「ＰＬＣ／ＢＬＫ １」および「ＰＬＣ／ＢＬＫ ２」のブロックデータについては次にステップＳ３２０の処理が実行される。一方、アラームブロック情報１５に登録されていないブロック番号「ＰＬＣ／ＢＬＫ ３」のブロックデータは破棄される。

ステップＳ３２０において、バッファリング処理１９ａは、プロックデータをアンパックしてアラーム信号の集合を抽出する。
図９に示す例では、２つのブロックデータ（ブロック番号「ＰＬＣ／ＢＬＫ １」および「ＰＬＣ／ＢＬＫ ２」）がアンパックされ、４つのＰＬＣ信号（Ｐ１＿１，ＡＬＭ＿１，Ｐ２＿１，ＡＬＭ＿２）のうち、アラーム信号（ＡＬＭ＿１，ＡＬＭ＿２）が抽出される。

ステップＳ３３０において、バッファリング処理１９ａは、抽出したアラーム信号の集合をアラームバッファメモリ２０に一時的に蓄積する。
図９に示す例では、２つのアラーム信号（ＡＬＭ＿１，ＡＬＭ＿２）がアラームバッファメモリ２０に一時的に蓄積される。

２－４．実施の形態２に係るアラームフィルタリング処理
次に図８および図９を参照して、図６に示すアラームフィルタリング処理２１ａについて説明する。図８は、実施の形態２に係るアラームフィルタリング処理２１ａについて説明するためのフローチャートである。図９は、実施の形態２に係るアラームフィルタリング処理２１ａの具体例を説明するための図である。図８に示されるフローは、第１周期よりも長い第２周期ごとに繰り返し実行される。

図８は、ステップＳ２２０の処理が省略されている点を除き、図４と同様である。
ステップＳ２００において、アラームフィルタリング処理２１ａは、現カウント値ｔが第２周期に相当する規定カウント値Ｔに達しているか否かを判定する。判定条件が成立しない場合、現カウント値ｔがインクリメントされて再びステップＳ２１０の処理が実行される。一方、判定条件が成立する場合、すなわち第２周期が経過した場合は次にステップＳ２３０の処理が実行される。

ステップＳ２３０において、アラームフィルタリング処理２１ａは、アラームバッファメモリ２０に蓄積されているアラーム信号の集合を取り出す。アラームフィルタリング処理２１ａは、フィルタリング情報に基づいて、取り出されアラーム信号の集合のうち、前回値から値に変化があったアラーム信号のみを抽出する。フィルタリング情報は、各アラーム信号の前回値を含み、メモリ６２に格納されている。アラーム信号の前回値と今回値とが異なる場合にはＨＭＩ操作者の操作が必要である。そのため、変化があったアラーム信号をＨＭＩサーバプロセス７へ送る必要がある。一方、アラーム信号の前回値と今回値とが同じである場合にはそのアラーム信号を破棄することができ、以降の処理負荷を削減できる。
図９に示す例では、上述した２つのアラーム信号（ＡＬＭ＿１，ＡＬＭ＿２）のうち、アラーム信号（ＡＬＭ＿１）が前回値から値に変化があった信号である。一方、アラーム信号（ＡＬＭ＿２）は前回値と今回値が同じであるため破棄される。

ステップＳ２４０において、アラームフィルタリング処理２１ａは、抽出されたアラーム信号を含むアラームパケットを生成する。
図９に示す例では、アラーム信号（ＡＬＭ＿１）を含むアラームパケットが生成される。

ステップＳ２５０において、送信処理２２は、アラームパケットをモニタ７５（図１０）に表示されているウェブブラウザ３０へ送信する。

２－５．効果
以上説明したように、実施の形態２のシステムによれば、実施の形態１と同様に処理負荷を低減することができる。さらに、実施の形態２のシステムによれば、実施の形態１に比してアラームバッファメモリ２０に使用されるメモリ使用量を低減できる。

３．ハードウェア構成例
図１０は、ＨＭＩサーバ機２、ＨＭＩクライアント機３、オンラインデータ収集機４のハードウェア構成例を示すブロック図である。

上述したＨＭＩサーバ機２の各処理は、処理回路により実現される。処理回路は、プロセッサ６１と、メモリ６２と、ネットワークインタフェース６３とが接続して構成されている。プロセッサ６１は、メモリ６２に記憶された各種プログラムを実行することにより、ＨＭＩサーバ機２の各機能を実現する。メモリ６２は、主記憶装置および補助記憶装置を含む。

上述したＨＭＩクライアント機３の各処理は、処理回路により実現される。処理回路は、プロセッサ７１と、メモリ７２と、ネットワークインタフェース７３と、入力インタフェース７４と、少なくとも一つのモニタ７５とが接続して構成されている。プロセッサ７１は、メモリ７２に記憶された各種プログラムを実行することにより、ＨＭＩクライアント機３の各機能を実現する。メモリ７２は、主記憶装置および補助記憶装置を含む。入力インタフェース７４は、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力デバイスである。モニタ７５は複数台設けられてもよい。

上述したオンラインデータ収集機４の各処理は、処理回路により実現される。処理回路は、プロセッサ８１と、メモリ８２と、ネットワークインタフェース８３とが接続して構成されている。プロセッサ８１は、メモリ８２に記憶された各種プログラムを実行することにより、オンラインデータ収集機４の各機能を実現する。メモリ８２は、主記憶装置および補助記憶装置を含む。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。上述した実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数にこの発明が限定されるものではない。また、上述した実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

１ プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）
２ ＨＭＩサーバ機
３ ＨＭＩクライアント機
４ オンラインデータ収集機
５ コンピュータネットワーク
６ 入出力管理プロセス
６ａ 参照カウント更新スレッド
６ｂ マルチキャストレシーバースレッド
６ｃ アラーム生成スレッド
７ ＨＭＩサーバプロセス
８ アラーム管理プロセス
１５ アラームブロック情報
１６ 受信処理
１９、１９ａ バッファリング処理
２０ アラームバッファメモリ
２１、２１ａ アラームフィルタリング処理
２２ 送信処理
３０ ウェブブラウザ
３１ スクリーン
３２ 監視スクリーン
３３ 履歴スクリーン
６１、７１、８１ プロセッサ
６２、７２、８２ メモリ
６３、７３、８３ ネットワークインタフェース
７４ 入力インタフェース
７５ モニタ

Claims (5)

1. コンピュータネットワークを介して接続する、プログラマブルロジックコントローラ（以下、ＰＬＣ）とＨＭＩクライアント機とＨＭＩサーバ機とを備えるＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステムであって、
   前記ＰＬＣは、産業プラントを構成するフィールド機器群に関する入出力信号の集合およびアラーム信号の集合の少なくとも一方を含むブロックデータを第１周期ごとに前記コンピュータネットワークへ送信し、
   前記ＨＭＩクライアント機は、
   ウェブブラウザを表示するモニタと、
   アラームパーツが配置されたスクリーンを表示する前記ウェブブラウザを実行するように構成されたクライアント用プロセッサと、を備え、
   前記ウェブブラウザは、前記ＨＭＩサーバ機から受信した前記アラーム信号に応じて前記アラームパーツの表示状態を変化させ、
   前記ＨＭＩサーバ機は、
   アラームバッファメモリが格納されたサーバ用メモリと、
   サーバ用プロセッサと、を備え、
   前記サーバ用プロセッサは、
   前記ＰＬＣから送信された前記ブロックデータを前記第１周期ごとに受信する受信処理と、
   前記受信したブロックデータに前記アラーム信号の集合が含まれている場合に、少なくとも前記ブロックデータに含まれている前記アラーム信号の集合を前記アラームバッファメモリに一時的に蓄積するバッファリング処理と、
   前記第１周期よりも長い第２周期ごとに前記アラームバッファメモリに蓄積されている前記アラーム信号の集合を取り出し、前記取り出されたアラーム信号の集合のうち、前回値から値に変化があった前記アラーム信号を抽出するアラームフィルタリング処理と、
   前記抽出されたアラーム信号を、前記モニタに表示されている前記ウェブブラウザへ送信する送信処理と、を実行するように構成されること、
   を特徴とするＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステム。
2. 前記バッファリング処理は、前記受信したブロックデータに前記アラーム信号の集合が含まれている場合に、前記受信したブロックデータを前記アラームバッファメモリに一時的に蓄積し、
   前記アラームフィルタリング処理は、前記第２周期ごとに前記アラームバッファメモリに蓄積されている前記ブロックデータを取り出し、前記取り出されたブロックデータからアラーム信号の集合を抽出し、前記抽出されたアラーム信号の集合のうち、前回値から値に変化があった前記アラーム信号を抽出すること、
   を特徴とする請求項１に記載のＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステム。
3. 前記バッファリング処理は、前記受信したブロックデータに前記アラーム信号の集合が含まれている場合に、前記ブロックデータに含まれている前記アラーム信号の集合を抽出し、前記抽出されたアラーム信号の集合を前記アラームバッファメモリに一時的に蓄積すること、
   を特徴とする請求項１に記載のＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステム。
4. 前記ブロックデータは、マルチキャストまたはブロードキャストで前記ＰＬＣから前記第１周期ごとに送信されること、
   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。
5. オンラインデータ収集機をさらに備え、
   前記オンラインデータ収集機は、
   前記ＰＬＣから前記ブロックデータを周期的に受信し、
   前記ブロックデータに含まれるすべての信号の履歴データを蓄積し、
   前記ウェブブラウザからの要求に応じて前記履歴データを送信し、
   前記ウェブブラウザは、
   前記ウェブブラウザに現在表示されている前記スクリーンが履歴スクリーンである場合に、前記オンラインデータ収集機へ前記履歴データを要求し、
   前記オンラインデータ収集機から受信した前記履歴データを前記履歴スクリーンに表示すること、
   を特徴とする請求項４に記載のＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステム。

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