JPH07219608A - プロセス制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プロセス制御装置において、制御対象装置の
特性変更や制御仕様変更等に起因して制御演算処理プロ
グラムを修正する場合に、極力プログラム修正箇所を少
なくして、プログラム修正作業能率を向上させる。 【構成】 制御演算処理プログラムを、制御演算処理に
おける実際の各計算内容を示す複数の単位演算情報と、
この各単位演算情報相互間の組合わせと実行順序を示す
構造情報とに分割する。そして、構造情報をプログラム
記憶部の構造情報メモリに記憶し、複数の単位演算情報
をプログラム記憶部の演算情報メモリに記憶する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラントを構成する各
機器の動作状態を制御するプロセス制御装置に係わり、
特に、各機器を制御するための制御演算処理プログラム
を簡単に変更できるようにしたプロセス制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】工場等の大規模プラントにおいては、こ
のプラントに組込まれた各機器の動作状態をプロセス制
御装置で制御する。このようなプロセス制御装置は一般
にコンピュータで構成されていて、ＲＡＭ等で構成され
た記憶部内に、各機器の動作状態を制御する制御演算処
理プログラムが記憶されている。そして、各機器から出
力された各機器の動作状態を示すプロセスデータを取込
んで、このプロセスデータに対して前記制御演算処理プ
ログラムを用いて、制御演算処理を実行し、その演算結
果を各機器へ操作データとして送出する。

【０００３】この制御対象装置としての各機器の動作状
態を制御するための制御演算処理プログラムは、各制御
対象装置の種類や仕様によって微妙に異なり、制御演算
処理プログラムを作成するプログラマーが所有している
長年の経験やノウハウ等を用いて作成する。

【０００４】一旦作成された制御演算処理プログラムは
プログラムローダと呼ばれる専用のプログラム書込装置
や、専用の計算機ソフトを用いて、プロセス制御装置内
に形成されているプログラム記憶部内に書込む。このプ
ログラムを装置内に書込む作業は一般にダウンロードと
呼ばれている。

【０００５】一旦、プロセス装置のプログラム記憶部内
に書込まれた制御演算処理プログラムは、このプロセス
装置内に予め設定されているＯＳ等によって起動され
る。このような制御演算処理プログラムが書込まれたプ
ロセス装置をプラントの中央管理室等に据付けて、プラ
ントを稼働した後において、制御対象装置の仕様が変更
になったり、制御対象装置の物理特性が仕様書通りでな
かったり、また、新たに制御対象装置が増設されたり、
又は撤去されたり、さらに、プラントに対する制御仕様
が変更になった場合は、当然一旦作成した制御演算処理
プログラムを修正する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような制御演算処理プログラムが組込まれたプロセス
制御装置においても、まだ改良すべき次のような問題が
あった。すなわち、通常、プラントを構成する各制御対
象装置は互いに関連性を有しているので、制御演算処理
プログラムにおいても、一つの制御対象装置から入力さ
れたプロセスデータに対する制御演算過程で他の制御対
象装置からのプロセスデータも演算対象に加える場合が
多い。したがって、各制御対象装置毎に独立したした制
御演算処理プログラムではなくて、全ての制御対象装置
の制御を含む複雑な制御演算処理プログラムとなる。

【０００７】したがって、上述したような仕様変更やパ
ラメータ変更に応じて、制御演算処理プログラムを訂正
する作業は、最初にこの制御演算処理プログラムを作成
する場合と同様に、各制御対象装置の動作に精通した専
門のプログラマーが行う必要があり、しかも、制御演算
処理プログラムの仕様変更になった制御対象装置に対応
する部分のみならず、仕様変更がない他の制御対象装置
に対応する部分も変更する必要がある。

【０００８】また、制御演算処理プログラムを大幅に修
正した場合には、大規模なデバッグ作業等も必要であ
る、さらに、修正した制御演算処理プログラムをプロセ
ス制御装置に対してダウンロードしなければならないの
で、さらに処理時間が増大する。

【０００９】よって、制御演算処理プログラムの修正作
業に多大の労力と時間が必要であった。本発明はこのよ
うな事情に鑑みてなされたものであり、制御演算処理プ
ログラムを機能に応じて分割して記憶することによっ
て、仕様変更等に起因して制御演算処理プログラムを修
正する場合の修正量を大幅に低減でき、簡単に制御演算
処理プログラムを変更でき、かつプログラム修正による
プラントの停止期間を短縮できるプロセス制御装置を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、制御対象装置
から入力されたプロセスデータに対してプログラム記憶
部に記憶されている制御演算処理プログラムに従って制
御演算処理を実行して、その演算結果を操作データとし
て制御対象装置へ送出することによって制御対象装置の
動作状態を制御するプロセス制御装置に適用される。

【００１１】そして、上述した課題を解消するために本
発明においては、制御演算処理プログラムを、制御演算
処理における実際の各計算内容を示す複数の単位演算情
報と、この各単位演算情報相互間の組合わせと実行順序
を示す構造情報とに分割している。さらに、分割された
一方の構造情報をプログラム記憶部の構造情報メモリに
記憶し、他方の複数の単位演算情報をプログラム記憶部
の演算情報メモリに記憶するようにしている。

【００１２】また、別の発明のプロセス制御装置におい
ては、上述した各手段に加えて、外部から入力されたプ
ログラム修正操作に応動して、構造情報メモリ及び演算
情報メモリの各記憶内容を互いに独立して修正可能な個
別修正手段を備えている。

【００１３】

【作用】先ず、本発明の動作原理を説明する。一般に、
プラントを構成する制御対象装置の動作状態を制御する
場合の基本的な制御方法においては、制御対象装置から
出力されるプロセスデータを例えば０〜１までの間の値
に正規化し、正規化された値と目標値との偏差演算を実
行し、その偏差値に対して例えばＰＩＤ（比例，積分，
微分）演算を実行して、その演算結果を通常の物理量に
変換して操作データとして制御対象装置へ送出する。

【００１４】以上の基本的な制御演算処理が複数の制御
対象装置からのプロセスデータに対して実行される。こ
の場合、前述した仕様変更に伴う制御演算処理プログラ
ムの変更部分は、上述した偏差値を算出する差分計算、
ＰＩＤ演算．正規化演算等の基本的な単位演算処理のプ
ログラムを変更することは殆どない。そして、各単位演
算処理の実行順序や、各単位演算処理相互間の組合わせ
等を変更する場合が大部分である。

【００１５】したがって、仕様変更に伴う制御演算処理
プログラムを変更する場合は、各単位演算処理の実行順
序や各単位演算処理相互間の組合わせ等を変更するのみ
でよい場合が多い。

【００１６】よって、本発明においては、制御演算処理
プログラムを、制御演算処理における実際の各計算内容
を示す複数の単位演算情報と、この各単位演算情報相互
間の組合わせと実行順序を示す構造情報とに分割してい
る。さらに、構造情報をプログラム記憶部の構造情報メ
モリに記憶し、複数の単位演算情報をプログラム記憶部
の演算情報メモリに記憶するようにしている。

【００１７】上述した仕様変更等に起因して制御演算処
理プログラムを変更する必要が生じた場合の大半は、構
造情報メモリに記憶されている構造情報のみを変更すれ
ばよい。よって、その都度、制御演算処理プログラム全
体を修正する従来の場合に比較して、プログラム修正作
業量が低減され、かつ修正作業能率が向上する。

【００１８】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。図１は実施例のプロセス制御装置の概略構成を示す
ブロック図である。このプロセス制御装置はコンピュー
タ等の一種の情報処理装置で構成されており、システム
バス１に対して、各種情報処理を実行するＣＰＵ２，Ｏ
Ｓ等の基本プログラムを記憶するＲＯＭ３，プラント６
の各制御対象装置に対する操作データを出力する出力イ
ンタフェース４，プラント６の各制御対象装置からのプ
ロセスデータが入力される入力インタフェース５が接続
されている。

【００１９】さらに、システムバス１には、ホストシス
テム７との間で情報交換を行うための伝送インタフェー
ス８，マンマシン装置９，ＲＡＭで構成されたシステム
メモリ１０，制御演算処理プログラム等を記憶するＲＡ
Ｍで構成されたユーザメモリ１１等が接続されている。

【００２０】ＲＯＭ３内には、ＯＳ等の基本プログラム
が記憶されている。この基本プログラムは入力インタフ
ェース５へ入力されたプラント６の各制御対象装置のプ
ロセスデータを取込み、かつ出力インタフェース４から
各制御対象装置へ操作データを出力させる機能を有して
いる。さらに、この基本プログラムは、ユーザメモリ１
１のプログラム記憶領域１１ａに記憶されている制御演
算処理プログラムの解釈，実行を行う。また、基本プロ
グラムは、マンマシン装置９を介して、監視員又はプロ
グラマーとの間の情報交換、データの読出し，プログラ
ムの書込み、変更等を行う。

【００２１】システムメモリ１０内には、上述した基本
プログラムが動作するために必要な各固定データが記憶
されている。特に、上述した制御演算処理プログラムの
解釈，実行のために必要なデータが管理テーブルのフォ
ーマットで記憶されている。

【００２２】入力インタフェース５は、プラント６の各
制御対象装置から出力された物理量からなるプロセスデ
ータを、制御演算処理プログラムが理解できるフォーマ
ットに変換する機能を有する。例えば、アナログ入力値
を、０〜５Ｖの範囲のアナログテータに変換し、さら
に、このアナログ値をＡ／Ｄ変換し、０〜４００の範囲
のデジタル値に変換する。さらに、この０〜４００範囲
のデジタル値を％（パーセント）値に正規化して、前記
制御演算処理プログラムに渡す。

【００２３】出力インタフェース４は、前記制御演算処
理プログラムによる演算処理結果である操作データをプ
ラント６の各制御対象装置へ出力する機能を有してい
る。具体的には、制御演算処理プログラムで得られる操
作データは％（パーセント）値に正規化された値である
ので、この値を０〜４００ｍＡの電流値に変換して各制
御対象装置へ送出する。

【００２４】マンマシン装置９は、プラント６の監視員
又はプラント６及びこのプロセス制御装置の点検保守を
行うプログラマー又は技術者との間でデータ交換を行う
ための一種の入出力装置である。そして、監視員又はプ
ログラマーは、現在のプロセス６の各制御対象装置の動
作状態をユーザメモリ１１の可変情報領域１１ｂの領域
１４ｂに記憶されている各プロセスデータを表示画面上
に読出することが可能である。

【００２５】逆に、監視員又はプログラマーは、プラン
ト６に対する制御内容を変更するために、ユーザメモリ
１１のプログラム記憶領域１１ａに記憶されている制御
演算処理プログラムを変更したり、可変情報領域１１ｂ
の領域１４ａに記憶されている制御パラメータを変更す
ることが可能である。

【００２６】ユーザメモリ１１内には、図１に示すよう
に、プラント６に組込まれた各制御対象装置の動作を制
御するための制御演算処理プログラムを記憶するプログ
ラム記憶領域１１ａと、各種可変データを記憶する可変
情報領域１１ｂとが形成されている。

【００２７】さらに、プログラム記憶領域１１ａ内に記
憶されている制御演算処理プログラムは、各制御対象装
置から入力されたプロセスデータに対する制御演算処理
における実際の各計算内容を示す複数の単位演算情報
と、この各単位演算情報相互間の組合わせと実行順序を
示す構造情報とに分割されている。そして、各単位演算
情報が演算情報メモリ１２ｂに記憶され、構造情報が構
造情報メモリ１２ａに記憶されている。

【００２８】演算情報メモリ１２ｂには、図３に示すよ
うに、「一次遅れ」「差分計算」「無駄時間」「ＰＩＤ
演算」…「平均価演算」「出力演算」等の単位演算情報
が記憶されている。そして、各単位演算情報には該当単
位演算情報を特定するためのＡ．Ｂ．…．Ｎの各番号
（ポインタ）が付されている。

【００２９】構造情報メモリ１２ａ内には、図２に示す
ように、制御演算処理プログラムを前記演算情報メモリ
１２ｂ内に記憶された各単位演算情報の組合わせと見な
して、各Ａ〜Ｎの番号で示した各単位演算情報を示す複
数のブロック１３の組合わせからなる構造情報が記憶さ
れている。

【００３０】したがって、この制御演算処理プログラム
を実行する場合は、構造情報メモリ１２ａに記憶された
構造情報を構成する各ブロック１３を矢印で示す順番に
読出して、各ブロック１３に付された番号の単位演算情
報を演算情報メモリ１２ｂから読出して各ブロック１３
の処理を順番に実行していけばよい。

【００３１】また、ユーザメモリ１１の可変情報領域１
１ｂ内には、プログラム記憶領域１１ａに記憶された制
御演算処理プログラムの実行時に使用される制御パラメ
ータを記憶する領域１４ａ、プラント６の各制御対象装
置から入力されたプロセスデータを一時記憶する領域１
４ｂ，制御演算途中の演算ワークデータを記憶する領域
１４ｃ等が記憶されている。

【００３２】このように構成されたプロセス制御装置に
おいては、一つの制御周期が開始されると、図示しない
入力処理プログラムが起動して、プラント６の各制御対
象装置のプロセスデータを入力インタフェース５を介し
て読取って一旦ユーザメモリ１１の可変情報領域１１ｂ
の領域１４ｂへ書込む。

【００３３】次に、プログラム記憶領域１１ａに記憶さ
れている制御演算処理プログラムが起動して、領域１４
ｂのプロセスデータに対して、構造情報メモリ１２ａに
記憶されている第２図に示す構造情報、及び演算情報メ
モリ１２ｂに記憶されている図３に示す各演算情報を用
いて、所定の制御演算処理を実行する。なお、この制御
演算過程で、必要であれば、可変情報領域１１ｂの領域
１４ａの制御パラメータを用いる。

【００３４】制御演算処理プログラムに従って、一つの
演算結果としての操作データが算出されると、図示しな
い出力処理プログラムが起動して、算出された操作デー
タを出力インタフェース４を介してプラント６の該当制
御対象装置へ送出する。

【００３５】その結果、該当制御対象装置の動作状態は
予め定められた目標値に近ずくように制御される。そし
て、プラント６の各制御対象装置の特性が変化したり、
仕様が変更になったり、または制御対象装置自体が他の
種類の制御対象装置に変更になった場合や、またはプラ
ント６に対する制御仕様が改良のために変更になったと
する。この場合、当然ユーザメモリ１１のプログラム記
憶流域１１ａに記憶されている制御演算処理プログラム
を修正する必要がある。

【００３６】この場合、プログラマー又は技術者は制御
演算処理プログラムのどの部分を修正するかを決定し、
その修正箇所が、演算情報メモリ１２ｂに記憶されてい
る図３に示す各単位演算情報の中身であれは、前述した
ＲＯＭ３の基本プログラムを起動させて、演算情報メモ
リ１２ｂの修正すべき単位演算情報の処理プログラムを
マンマシン装置９の表示画面に読出して、画面上で修正
を加える。そして、修正済みの単位演算情報を元の演算
情報メモリ１２ｂへ書込む。

【００３７】この場合、該当単位演算情報の番号のブロ
ック１３が図３に示す構造情報に含まれていたとして
も、この構造情報を全く修正する必要がない。また、制
御演算処理プログラムの修正箇所が構造情報メモリ１２
ａに記憶されている図２に示す構成情報の場合は、前述
したＲＯＭ３の基本プログラムを起動させて、構造情報
メモリ１２ａの修正すべき箇所をマンマシン装置９の表
示画面に読出す。そして、画面上で修正を加える。修正
済みの構造情報を元の構造情報メモリ１２ａへ書込む。

【００３８】例えば図２に示す構造情報を図４に示す構
造情報に修正する場合は、番号Ｂに並列に接続された番
号Ｃのブロック１３を番号Ｄのブロック１３に接続替え
し、また、番号Ｊのブロック１３を削除するのみでよ
い。

【００３９】このように構成されたプロセス制御装置に
おいては、制御演算処理プログラムの修正の必要が生じ
た場合は、プログラマー又は技術者は制御演算処理プロ
グラムの修正箇所が構造情報に所属するか、単位演算情
報に所属するかを判断して、プログラム記憶領域１１ａ
の構造情報メモリ１２ａ又は演算情報メモリ１２ｂの必
要な方のメモリの記憶内容を修正するのみでよい。

【００４０】したがって、たとえ僅かな修正であったと
しても、制御演算処理プログラム全体に亘って関連する
修正箇所を探して、その都度修正していた従来のプログ
ラム修正作業に比較して、プログラム修正作業能率を大
幅に向上できる。

【００４１】特に、プロセス制御装置における上述した
仕様変更に伴って発生する制御演算処理プログラムの修
正部分は、構造情報のみの場合が大部分であり、さら
に、各単位演算の実行順序を変更した等のごく僅かな修
正である場合が多く、各単位演算情報自体を変更するこ
とは非常に少ない。したがって、構造情報メモリ１１ａ
の構造情報を修正するのみでよい場合が大部分であるの
で、上述したプログラム修正作業能率をさらに向上でき
る。

【００４２】なお、マンマシン装置９を用いて、上述し
た制御演算処理プログラムの修正作業のみならず、可変
情報流域１１ｂの領域１４ａの制御パラメータもプログ
ラマー又は技術者が必要に応じて任意に変更できること
は言うまでもない。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明のプロセス制
御装置においては、制御演算処理プログラムを、制御演
算処理における実際の各計算内容を示す複数の単位演算
情報と、この各単位演算情報相互間の組合わせと実行順
序を示す構造情報とに分割してそれぞれ別々のメモリ領
域に記憶している。

【００４４】したがって、制御対象装置の特性変更や制
御仕様変更等に起因して制御演算処理プログラムを修正
する場合は、修正箇所が所属する側の情報を修正すれば
よいので、たとえ僅かな修正であったしして制御演算処
理プログラム全体を修正しなければならなかった従来装
置に比較して、プログラム修正作業能率を大幅に向上で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係わるプロセス制御装置
の概略構成を示すブロック図

【図２】 同実施例装置の構造情報メモリに記憶された
構造情報を示す模式図

【図３】 同実施例装置の演算情報メモリに記憶された
単位演算情報を示す模式図

【図４】 同実施例装置における修正後の構造情報を示
す模式図

【符号の説明】

１…バスライン、２…ＣＰＵ、３…ＲＯＭ、４…出力イ
ンタフェース、５…入力インタフェース、６…プラン
ト、９…マンマシン装置、１０…システムメモリ、１１
…ユーザメモリ、１１ａ…プログラム記憶領域、１１ｂ
…可変情報領域、１２ａ…構造情報メモリ、１２ｂ…演
算情報メモリ、１３…ブロック、１４ａ．１４ｂ．１４
ｃ…領域。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御対象装置から入力されたプロセスデ
   ータに対してプログラム記憶部に記憶されている制御演
   算処理プログラムに従って制御演算処理を実行して、そ
   の演算結果を操作データとして前記制御対象装置へ送出
   することによって前記制御対象装置の動作状態を制御す
   るプロセス制御装置において、 前記制御演算処理プログラムを、前記制御演算処理にお
   ける実際の各計算内容を示す複数の単位演算情報と、こ
   の各単位演算情報相互間の組合わせと実行順序を示す構
   造情報とに分割し、 前記構造情報を前記プログラム記憶部の構造情報メモリ
   に記憶し、前記複数の単位演算情報を前記プログラム記
   憶部の演算情報メモリに記憶することを特徴とするプロ
   セス制御装置。
2. 【請求項２】 外部から入力されたプログラム修正操作
   に応動して、前記構造情報メモリ及び前記演算情報メモ
   リの各記憶内容を互いに独立して修正可能な個別修正手
   段を備えたことを特徴とする請求項１記載のプロセス制
   御装置。