JPH10260707A - プロセスオペレータズコンソール及びオペレーションキーボード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プロセスオペレーターズコンソールのプロセス
オペレーションを専用キーボードと汎用キーボードの双
方から行えるようにし、必要に応じて汎用キーボードを
プロセスオペレーション中に運転を中断することなく接
続／取り外しできるようにする。 【解決手段】専用キーを配した第１のキーボードと、汎
用キーボードで構成した第２のキーボードとをケーブル
接続して構成したオペレーションキーボードであり、該
第１のキーボードと第２のキーボードからのキー操作入
力に対し排他的に制御を行うようにした。 【効果】プロセスオペレーションの手段として専用キー
ボードと汎用キーボードの双方から操作可能なオペレー
ションキーボードを提供できる。また、必要に応じて汎
用キーボードを接続／取り外しできるので、操作卓スペ
ースが必要以上に大きくなったり、誤操作の原因になっ
たりすることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】各種プラントの制御，監視を
行うプロセス制御システムのマンマシン部であり、プラ
ントの操作，指示，運転監視，プラント異常などに対し
て、オペレータの操作指示，確認，設定変更，表示画面
切り替えなどを行うプロセスオペレータズコンソールに
関し、特にその操作入力手段であるオペレーションキー
ボードに関する。

【０００２】

【従来の技術】プラント内のプロセス制御，監視を行う
システムには、通常、運転員が監視，制御を行うための
制御装置であるプロセスオペレータズコンソール（以
下、POCと称す）が配置されている。

【０００３】プロセス制御システムのＰＯＣは、その制
御部において、専用の通信ネットワークによりプラント
内に分散配置されたプロセス制御コントローラと接続さ
れ、プロセス制御コントローラを介してプラント内の情
報を得たり、制御を行う。また、プロセス制御コントロ
ーラを介してプラント内の情報をＣＲＴ等の表示部に、
工業計器をイメージした計器画面，プラントの系統図を
表現したグラフィック画面，制御状態の経過状況を表現
したトレンド画面などを表示させ、運転員は、その画面
を見てプラントの監視を行っている。運転員は、必要に
よりＰＯＣに接続されている操作入力手段であるオペレ
ーションキーボードの操作により制御操作や表示画面の
変更などを行う。

【０００４】この操作入力手段であるオペレーションキ
ーボードのキーボード上には、文字入力や数値入力を行
うアルファベットキーや数字キー、画面上のカーソル移
動を行うカーソルキー、その他に個々のキーに対してキ
ーの機能を定義可能なプログラマブルファンクションキ
ー、等があり、また更には、各種設定値あるいは制御操
作量の増・減に用いるＵＰ／ＤＯＷＮキー，自動／手動
切替キーなどプロセス制御・監視に特有の専用キーを有
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記の如くＰＯＣのオ
ペレーションキーボードは、文字入力や数値入力に対し
てはアルファベットキー，数字キー，カーソルキーや、
その他に個々のキーに対してキーの機能を定義可能なプ
ログラマブルファンクションキー等を有し、また更に
は、プロセス制御・監視特有の専用キーが数多く配置さ
れ、プロセス運転をＣＲＴ表示とキー操作により円滑に
行えるよう構成されている。このようにPOCのオペレー
ションキーボードは、一般的なアルファベットキーや数
字キーと併せて、様々な専用キーを有するプロセス制御
専用のキーボードであり、プロセス制御・監視における
操作をできる限り簡素化して運転員の負担を軽減するこ
とに目的として開発されている。

【０００６】近年、パーソナル・コンピュータが私的・
業務使用を問わず広く普及しており、その操作入力装置
として日本国内では、ＪＩＳ配列の汎用キーボードが一
般的に使用されている。このような時代背景と共にプロ
セス制御に携わる運転員においてもパーソナル・コンピ
ュータに慣れている場合が多くなっており、プロセス制
御・監視時の操作においてもパーソナル・コンピュータ
の操作感覚で操作したいという要求がある。

【０００７】また、最近のプロセスオペレーションはプ
ラントの制御範囲の拡大，制御内容の細分化，制御デー
タの増大に伴い、ＣＲＴ表示画面数および１画面内の表
示内容が増大する傾向にあり、また１画面上の１部分に
別の画面を重ねて表示するいわゆるウインドウ画面が増
えており、操作が繁雑化している。これにより、専用キ
ーボードによって行ってきた簡素な操作の実現が困難に
なってきており、パーソナル・コンピュータ等の専用キ
ーを有さない汎用キーボードを用いて操作を行う場合と
比較して、操作の難易度の点においては、差異が無くな
る傾向にある。このような背景から、本発明の第１の目
的は、プロセスオペレーションでの操作入力手段を専用
キーボード、あるいは、汎用キーボードのいずれかに限
定せず、オペレータの嗜好，操作性，個性，用途などに
応じて専用キーボードと汎用キーボードの双方から操作
可能なオペレーションキーボードを提供することにあ
る。

【０００８】また、専用キーボードと汎用キーボードの
双方から操作可能になっても、常時、上記専用キーボー
ドと汎用キーボードを操作卓上に置いて操作するようで
は、操作卓のスペースが必要以上に大きくなったり、誤
操作の原因になったりする。本発明の第２の目的は、こ
のような省スペースや操作性の問題を解決することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の特徴は、プラント内の状態を表す画面を表示
する表示部と、プロセス制御のために運転員が支持入力
を行う操作指示部と、プラント内の機器と通信を行う通
信部と、これらの制御を行う制御部とを有するプロセス
オペレータズコンソールにおいて、前記操作指示部は、
アルファベットキーや数字キーなどの汎用キーとプロセ
ス制御・監視に特有の専用キーとを配した第１のキーボ
ードと、汎用キーを配置した第２のキーボードを接続す
るコネクタ手段を有し、前記操作指示部が有する第１の
キーボードと、前記コネクタ手段を介して接続された第
２のキーボードからのキー操作入力に対し排他的に制御
を行うようにしたことである。

【００１０】また更には、プラント内の各機器と通信を
行うことによりプラントのプロセス制御，監視を行うプ
ロセスオペレータズコンソールの制御部に接続されるオ
ペレーションキーボードであって、当該オペレーション
キーボードは、アルファベットや数字などの文字入力や
カーソル移動等を行う汎用キー群と、プロセス制御特有
の制御を行うための専用キー群とを備えた入力手段と、
前記汎用キー群と同等の機能を持つキーのみを有する外
部キーボードを接続するための接続手段と、当該接続手
段に接続された外部キーボードの出力と、前記汎用キー
群からの出力を前記制御部へ伝達する第１の伝達手段
と、前記専用キー群の出力を前記制御部へ伝達する第２
の伝達手段とを有し、前記接続手段に接続される外部キ
ーボードは、プロセスオペレータズコンソールの状態に
関わらず着脱可能であることである。

【００１１】これにより、プロセスオペレーションの手
段として専用キーボード、あるいは、汎用キーボードの
いずれか１つに限定せず、専用キーボードと汎用キーボ
ードの双方から操作可能となる。また、プロセスオペレ
ーションを中断することなく、第２のキーボードを接続
／取り外しすることも可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明による一実施例のオ
ペレーションキーボードについて図を用いて説明する。

【００１３】図１は、本発明によるオペレーションキー
ボードを使用したＰＯＣの接続系統図の一例であり、図
６はＰＯＣの具体的な外観の一例を示すものである。

【００１４】ＰＯＣを統括的に制御するホスト３は、プ
ロセス制御用通信ネットワーク５を介して分散配置され
たプロセス制御コントローラ６および７と接続され、プ
ラントの運転状況や制御内容を得る。また、ホスト３は
表示部であるＣＲＴ４上に、工業計器をイメージした計
器画面，プラントの系統図を表現したグラフィック画
面，制御状態の経過状況を表現したトレンド画面などを
表示させ、オペレーションキーボード１からキーボード
操作を行うことにより画面切替や制御操作をコントロー
ルする。オペレーションキーボード１は、ホスト３のシ
リアル通信ポートＣＯＭと汎用キーボードポートＫＢの
それぞれに接続されている。

【００１５】図７に、オペレーションキーボード１及び
汎用キーボード２の一例を示す。

【００１６】オペレーションキーボード１は、文字入力
および数値入力のためのアルファベットキーや数字キ
ー，カーソル移動キーの他、画面選択など操作するキー
の使用目的に応じて任意に定義できるプログラマブルフ
ァンクションキー，各種設定値あるいは制御操作量の増
・減に用いるＵＰ／ＤＯＷＮキー，自動／手動切替キー
などプロセス制御・監視における特有の専用キーを配し
ている。

【００１７】また、汎用キーボード２は、文字入力およ
び数値入力のためのアルファベットキーや数字キー，記
号キー，カーソル移動キー，キーモード切替キーなどを
配したパーソナルコンピュータ等で使用されているＪＩ
Ｓ配列の汎用キーボードである。

【００１８】本発明のオペレーションキーボード１は、
汎用ボードを接続するためのコネクタを有しており、汎
用キーボード２はこのコネクタに接続される。このよう
に本発明は、オペレーションキーボード１にパーソナル
・コンピュータなどで使用されている汎用キーボード２
を接続できるようにし、オペレーションキーボード１と
汎用キーボード２の双方からのキー操作入力に対して排
他的に制御を行えるようにしたものである。

【００１９】図２に、オペレーションキーボード１の内
部構成図を示す。

【００２０】図２において第１ＭＰＵ１０は、マイクロ
プロセッサを中核に、メモリ，Ｉ／Ｏで構成した演算回
路であり、キーマトリックス部１１，調歩同期式シリア
ル通信インタフェース１２および１３を統括的に制御す
るように構成している。

【００２１】キーマトリックス部１１は、専用キーを含
めたオペレーションキーボード１上の全てのキー接点を
マトリックス上に接続している。第１ＭＰＵ１０は、キ
ーマトリックス部１１を一定周期で走査して、各キーが
押されたか否かをサンプリングする。

【００２２】また、調歩同期式シリアル通信インタフェ
ース１２は、ホスト３とシリアル信号で通信するために
設けられた通信ポート（ＣＯＭ）である。調歩同期式シ
リアル通信インタフェース１３は、後述する第２ＭＰＵ
１４とシリアル信号で通信するために設けられた通信ポ
ートである。

【００２３】第２ＭＰＵ１４は、マイクロプロセッサを
中核に、メモリ，Ｉ／Ｏで構成した演算回路であり、ク
ロック同期式シリアル通信インタフェース１５および１
６，調歩同期式シリアル通信インタフェース１７を統括
的に制御するように構成している。

【００２４】クロック同期式シリアル通信インタフェー
ス１５は、ホスト３とキーボード信号を取り合うために
設けられたキーボードポート（ＫＢ）である。クロック
同期式シリアル通信インタフェース１６は、汎用キーボ
ード２とキーボード信号を取り合うために設けられたキ
ーボードポートである。調歩同期式シリアル通信インタ
フェース１７は、前述の第１ＭＰＵ１０とシリアル信号
で通信するために設けられた通信ポートである。

【００２５】図３に、クロック同期式シリアル通信イン
タフェース１６の回路構成を示す。コネクタ１６８は、
汎用キーボード２への供給電源（ＶＫＢ），ＣＬＯＣＫ
信号，ＤＡＴＡ信号，共通帰線（ＧＮＤ）を一括収容し
ており、汎用キーボード２とはこのコネクタ１６８を介
して接続する。供給電源（ＶＫＢ）へのラインは、トラ
ンジスタと抵抗で構成した電源ＯＮ／ＯＦＦ制御回路１
６１および出力ポート１６２により、汎用キーボード２
へ電源の通電／切断の制御ができるようにしている。

【００２６】コンパレータ回路１６３は、汎用キーボー
ド２への電源ラインすなわちＶＫＢ−ＧＮＤ間のインピ
ーダンスをある一定の値と比較し、入力ポート１６４を
介して比較結果を第２ＭＰＵ１４へ取り込ませるように
している。

【００２７】コンパレータ回路１６３の回路定数は、次
の（式１）を満たすように設計している。

【００２８】 Ｚ／（Ｒ１＋Ｚ）＜Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３） …（式１） Ｚ：電源ＯＦＦ時における汎用キーボード２の電源ライ
ンインピーダンス クロック同期式シリアル通信インタフェース１６では、
オペレーションキーボード１が初期状態時、電源ＯＮ／
ＯＦＦ制御回路１６１をＯＦＦにして汎用キーボード２
への電源供給を止めておく。この状態で汎用キーボード
２が接続されていなければ、コンパレータ回路１６３の
正入力端子にはＲ１を介して電源電圧（ＶＣＣ）が印加
され、コンパレータ回路１６３の出力はHighレベルにな
る。逆に、この状態で汎用キーボード２が接続されてい
れば、(式１)によりコンパレータの正入力端子には負入
力端子よりも低い電圧が印加されるため、コンパレータ
回路１６３の出力はLow レベルになる。よって、このよ
うしておけば、汎用キーボード２が接続されているか否
かを検出することができる。

【００２９】クロック同期式シリアル通信回路１６５
は、ＣＬＯＣＫ信号に同期したシリアルのＤＡＴＡ信号
を入力あるいは出力する回路である。ＣＬＯＣＫ信号お
よびＤＡＴＡ信号を出力する場合は、ＣＬＯＣＫ用バッ
ファ回路１６６およびDATA用バッファ回路１６７を介し
て出力される。

【００３０】次に、図２および図３のように構成したオ
ペレーションキーボード１の動作を図４および図５によ
り説明する。

【００３１】図４は、第１ＭＰＵ１０の動作フローを示
した図である。

【００３２】第１ＭＰＵ１０は、電源ＯＮスタート後、
動作環境設定など所定のイニシャル処理を行った後、キ
ーマトリックス部１１を走査して、各キー接点のON／OF
F をサンプリングする。この時、キーマトリックスを複
数回走査することによってキー接点のチャタリングを除
去してキーのＯＮ操作あるいはＯＦＦ操作を検出する。
次に、検出したキーのＯＮ操作に対応した所定のキーコ
ードを作成する。次に、アルファベットキー，数字キ
ー，カーソル移動キー等汎用的なキーをＡ群、プログラ
マブルファンクションキー，ＵＰ／ＤＯＷＮキー，自動
／手動切替キーなどプロセス制御・監視における特有の
専用キーをＢ群というように、キーを予め群別してお
き、検出したキーコードがＡ群／Ｂ群のいずれに属する
かを判定する。ここで、Ａ群に属するキーはオペレーシ
ョンキーボード１と汎用キーボード２の双方に存在する
キーであり、キーコードは共に共通である。検出したキ
ーコードがＡ群の場合は、第２ＭＰＵ１４とのシリアル
通信インタフェース１３を介して第２ＭＰＵ１４へ通信
出力する。検出したキーコードがＢ群の場合は、ホスト
３とのシリアル通信インタフェース１２（ＣＯＭ）を介
してホスト３へ通信出力する。その後、キーマトリック
スのサンプリング処理に戻る。

【００３３】図５は、第２ＭＰＵ１４の動作フローを示
した図である。第２ＭＰＵ１４は、電源ＯＮスタート
後、動作環境設定など所定のイニシャル処理を行った
後、汎用キーボード２が接続されているか否かを判定す
る。これには、前述したように初期動作時は、電源ＯＮ
／ＯＦＦ制御回路１６１をＯＦＦにして汎用キーボード
２への電源供給を止めておき、汎用キーボード２への電
源ラインのインピーダンスをある一定の値と比較するこ
とで検出する。

【００３４】汎用キーボード２が接続されていることを
検出した場合は、電源ＯＮ／ＯＦＦ制御回路１６１をＯ
Ｎにして汎用キーボード２への通電を開始する。その
後、汎用キーボード２に対してクロック同期式シリアル
通信インタフェース１６を介して動作環境設定を行い、
汎用キーボード２を動作可能な状態にする。上記のよう
にしておくことにより、運転中に汎用キーボード２が接
続された場合、汎用キーボード２に対しオペレーション
キーボード１が動作環境設定を行うため、ホスト３側か
ら見て汎用キーボード２の接続を全く意識する必要がな
くなるので活栓接続が可能となる。

【００３５】汎用キーボード２が接続された以後、第２
ＭＰＵ１４は、ホスト３と汎用キーボード２との間の双
方向通信バッファとして、クロック同期式シリアル通信
インタフェース１５（ＫＢ）を介して与えられるホスト
３からのコマンドは、そのままクロック同期式シリアル
通信インタフェース１６を介して汎用キーボード２ヘ転
送し、逆にクロック同期式シリアル通信インタフェース
１６を介して得られる汎用キーボード２からの応答およ
びキーコードデータは、そのままクロック同期式シリア
ル通信インタフェース１５(ＫＢ)を介してホスト３ヘ転
送する。また、調歩同期式シリアル通信インタフェース
１７を介して得られる第１ＭＰＵ１０からのＡ群のキー
のキーコードを受信し、そのキーコードデータをクロッ
ク同期式シリアル通信インタフェース１５(ＫＢ)を介し
てホスト３へ送信するようにする。このように、第２Ｍ
ＰＵ１４は、ホストＫＢＩ／Ｆ送受信処理，第１MPU10
Ｉ／Ｆ受信処理，汎用キーボードＩ／Ｆ送受信処理の中
で、コマンド，応答，キーコードデータの各データフロ
ーを統括的に制御する。

【００３６】また、汎用キーボード２に向けて所定のコ
マンドを送信し、これに対する汎用キーボード２からの
応答に対し一定時間のタイムアウトを設けてタイムアウ
トした場合に汎用キーボード２が引き抜かれたものとみ
なし、汎用キーボード２への電源切断処理へ戻る。タイ
ムアウトしない場合は一連の通信処理を繰り返し継続す
る。

【００３７】汎用キーボード２がオペレーションキーボ
ード１から引き抜かれた場合、または、汎用キーボード
の接続チェック処理で汎用キーボードが接続されていな
いことを検出した場合は、クロック同期式シリアル通信
インタフェース１５（ＫＢ）を介してホスト３から与え
られるコマンドに対して、第２ＭＰＵ１４自身が応答を
返す。また、調歩同期式シリアル通信インタフェース１
７を介して得られる第１ＭＰＵ１０からのキーコードを
受信し、そのキーコードデータをクロック同期式シリア
ル通信インタフェース１５（ＫＢ）を介してホスト３へ
送信する。このように、第２ＭＰＵ１４は、ホストＫＢ
Ｉ／Ｆ送受信処理，第１ＭＰＵ１０Ｉ／Ｆ受信処理の中
で、コマンド，応答，キーコードデータの各データフロ
ーを統括的に制御する。その後、汎用キーボード２への
電源切断処理へ戻り、汎用キーボード２の接続チェック
と一連の通信処理を繰り返し継続する。

【００３８】上記のようにしておくことにより、運転中
に汎用キーボード２が引き抜かれた場合においても、汎
用キーボード２へのホスト３からのコマンドに対しオペ
レーションキーボード１が応答を返すため、ホスト３側
から見て汎用キーボード２が引き抜かれたことを全く意
識する必要がなくなるので活栓引き抜きが可能となる。

【００３９】以上説明したように、本実施例によれば、
オペレーションキーボード１と汎用キーボード２からの
キー操作入力に対し、ホスト３への接続を排他的に制御
可能とし、かつ、オペレーションキーボード１を常時接
続状態とし、汎用キーボード２に対し使用／未使用に応
じて汎用キーボード２の接続ケーブルコネクタを運転中
に接続／取り外しする活栓挿抜が可能なオペレーション
キーボードを提供できる。

【００４０】なお、本実施例において、オペレーション
キーボード１の構成要素として、２個のＭＰＵを用いた
例を説明したが、これは負荷分散を目的としてそれぞれ
のＭＰＵに機能を分割したものであり、処理能力の高
い、高性能なＭＰＵを用いれば、単一のＭＰＵで実現可
能である。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、プロセスオペレーショ
ンの手段として専用キーボード、あるいは、汎用キーボ
ードのいずれか１つに限定せず、オペレータの嗜好，操
作性，個性，用途等に応じて専用キーボードと汎用キー
ボードの双方から操作可能なオペレーションキーボード
を提供できる。また、プロセスオペレーション中に、運
転を中断することなく、必要に応じて汎用キーボードを
接続／取り外しできるので、常時、上記専用キーボード
と汎用キーボードを操作卓上に置いて操作する必要はな
く、操作卓のスペース必要以上に大きくなったり、誤操
作の原因になったりすることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のオペレーションキーボードを使用した
プロセスオペレータズコンソール（ＰＯＣ）の接続系統
図。

【図２】オペレーションキーボードの内部構成図。

【図３】オペレーションキーボードにおける汎用キーボ
ードとのインタフェース構成図。

【図４】オペレーションキーボードにおける第１ＭＰＵ
の動作処理フロー図。

【図５】オペレーションキーボードにおける第２ＭＰＵ
の動作処理フロー図。

【図６】プロセスオペレータズコンソール（ＰＯＣ）の
外観を示す図。

【図７】オペレーションキーボードと汎用キーボードの
外観を示す図。

【符号の説明】

１…オペレーションキーボード、２…汎用キーボード、
３…ホスト、４…ＣＲＴ、５…プロセス制御用通信ネッ
トワーク、６，７…プロセス制御コントローラ、１０…
第１ＭＰＵ、１１…キーマトリックス部、１２，１３，
１７…調歩同期式シリアル通信インタフェース、１４…
第２ＭＰＵ、１５，１６…クロック同期式シリアル通信
インタフェース、１６１…電源ＯＮ／ＯＦＦ制御回路、
１６２…出力ポート、１６３…コンパレータ、１６４…
入力ポート、１６５…クロック同期式シリアル通信回
路、１６６…ＣＬＯＣＫ信号バッファ回路、１６７…Ｄ
ＡＴＡ信号バッファ回路、１６８…コネクタ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラント内の状態を表す画面を表示する表
   示部と、プロセス制御のために運転員が支持入力を行う
   操作指示部と、プラント内の機器と通信を行う通信部
   と、これらの制御を行う制御部とを有するプロセスオペ
   レータズコンソールにおいて、 前記操作指示部は、アルファベットキーや数字キーなど
   の汎用キーとプロセス制御・監視に特有の専用キーとを
   配した第１のキーボードと、汎用キーを配置した第２の
   キーボードを接続するコネクタ手段を有し、 前記操作指示部が有する第１のキーボードと、前記コネ
   クタ手段を介して接続された第２のキーボードからのキ
   ー操作入力に対し排他的に制御を行うことを特徴とする
   プロセスオペレータズコンソール。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記第２のキーボードはプロセスオペレータズコンソー
   ルが稼働中に、接続／取り外しを行うことを特徴とする
   プロセスオペレータズコンソール。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記操作指示部内に、第２のキーボードへの供給電源を
   ＯＮ／ＯＦＦ制御する手段，第２のキーボードの接続／
   未接続を検出する手段を設け、前記操作指示部が前記第
   ２のキーボードに対し電源供給制御および立上げ処理を
   行うことを特徴とするプロセスオペレータズコンソー
   ル。
4. 【請求項４】プラント内の各機器と通信を行うことによ
   りプラントのプロセス制御，監視を行うプロセスオペレ
   ータズコンソールの制御部に接続されるオペレーション
   キーボードであって、 当該オペレーションキーボードは、 アルファベットや数字などの文字入力やカーソル移動等
   を行う汎用キー群と、プロセス制御特有の制御を行うた
   めの専用キー群とを備えた入力手段と、 前記汎用キー群と同等の機能を持つキーのみを有する外
   部キーボードを接続するための接続手段と、 当該接続手段に接続された外部キーボードの出力と、前
   記汎用キー群からの出力を前記制御部へ伝達する第１の
   伝達手段と、 前記専用キー群の出力を前記制御部へ伝達する第２の伝
   達手段とを有し、 前記接続手段に接続される外部キーボードは、プロセス
   オペレータズコンソールの状態に関わらず着脱可能であ
   ることを特徴とするプロセスオペレータズコンソール。