WO2013157386A1 - 制御装置、制御システム及び制御方法 - Google Patents

制御装置、制御システム及び制御方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2013157386A1
WO2013157386A1 PCT/JP2013/060059 JP2013060059W WO2013157386A1 WO 2013157386 A1 WO2013157386 A1 WO 2013157386A1 JP 2013060059 W JP2013060059 W JP 2013060059W WO 2013157386 A1 WO2013157386 A1 WO 2013157386A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
data
time
network
control
timing
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/060059
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
石井　庸介
雅人 山路
正浩 竹川
Original Assignee
横河電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 横河電機株式会社 filed Critical 横河電機株式会社
Priority to US14/388,653 priority Critical patent/US10187279B2/en
Priority to EP13777500.3A priority patent/EP2840449B1/en
Priority to CN201380004428.7A priority patent/CN104040442B/zh
Publication of WO2013157386A1 publication Critical patent/WO2013157386A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/08—Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters
    • H04L43/0852—Delays
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4185—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/10—Active monitoring, e.g. heartbeat, ping or trace-route
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H04L67/125—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks involving control of end-device applications over a network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/50—Network services
    • H04L67/60—Scheduling or organising the servicing of application requests, e.g. requests for application data transmissions using the analysis and optimisation of the required network resources
    • H04L67/62—Establishing a time schedule for servicing the requests
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/33—Director till display
    • G05B2219/33192—Radio link, wireless
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40151—Time delay, problems caused by time delay between local and remote

Definitions

  • the present invention relates to a control device and a control system that control a control target via a network.
  • a distributed control system that performs wireless communication conforming to the above-described industrial wireless communication standard is roughly composed of field devices (wireless field devices) capable of wireless communication, wireless access point devices, control devices, and system managers.
  • the wireless access point device is connected to the control device and the system manager via a communication line, installed at a position where wireless communication with the wireless field device is possible, and various data transmitted and received between the wireless field device and the control device.
  • Relay The control device transmits / receives various data (for example, measurement data and control data) to / from the wireless field device via the wireless access point device to control the wireless field device.
  • the system manager performs wireless communication performed via the wireless communication network by managing and controlling resources such as a frequency channel, a communication schedule, and a communication path of the wireless communication network formed by the wireless access point device and the wireless field device.
  • Manage and control Non-Patent Document 1 discloses an example of a control system capable of wireless communication based on the above-mentioned ISA100.11a.
  • control loop in the distributed control system is roughly composed of the following elements (1) to (5).
  • the present invention provides a control device and a control system capable of stably executing a control loop even when a controlled object is controlled via an unstable network.
  • the control device is a control device that generates second data for controlling a control target via the network, using the first data transmitted via the network.
  • the adjustment unit that adjusts the time from when the first data is received until the generation of the second data using the first data is started, and A delay compensator that is designed using a model to be controlled and the maximum delay time allowed in the network, and compensates for a delay of the first and second data that may occur in the network.
  • the first data includes first time information indicating a time at which the first data is generated or transmitted, and the adjustment unit is permitted in the network from the time when the first data is received.
  • a control system is a control system that controls a control target via a network, and uses the first data transmitted via the network to control the control target via the network.
  • a second control unit that generates second data for controlling the first data using the first data after the first data is received in consideration of the maximum delay time allowed in the network.
  • a control unit including a delay compensation unit configured to compensate for a delay of the second data, and the control in consideration of the maximum delay time allowed in the network.
  • the first data includes first time information indicating a time at which the first data is generated or transmitted, and the adjustment unit is permitted in the network from the time when the first data is received.
  • the second data includes second time information indicating a time at which the second data is transmitted, and the timing adjustment unit is allowed in the network from the time when the second data is received.
  • the timing adjustment is performed so that the control target is operated at a timing when a time obtained by subtracting a time difference between the time indicated by the second time information and the time when the second data is received from the maximum delay time. May be performed.
  • the maximum delay time allowed in the network is a first maximum delay time allowed for data transmitted toward the control device and a second maximum delay time allowed for data transmitted from the control device. And may be included.
  • the control system may further include a management device configured to set the maximum delay time allowed in the network for the control device and the field device.
  • the timing adjustment unit is The timing may be adjusted so that the operation on the control target is performed at the timing when the time Tx shown in the following equation (1) has elapsed from time t12 when the data was received by the field device.
  • Tx Td ⁇ (t12 ⁇ t11) (1)
  • the adjusting unit The timing may be adjusted so that the set value is generated at the timing when the time Ty shown in the following equation (2) has elapsed from time t22 when one data is received by the control device.
  • Ty Td ⁇ (t22 ⁇ t21) (2)
  • the control system further includes a setting value generator that generates a setting value for controlling the control target using the first data from the field device at a timing adjusted by the adjustment unit. Good.
  • the delay compensation unit uses a controller, a model element that is a model of a flow rate dynamic characteristic of the fluid to be controlled, and a delay element in which the maximum delay time allowed in the wireless communication network is set.
  • the delay compensator is designed so that the difference “Y ⁇ Y ′” between the current measurement data “Y” measured by the field device and the data “Y ′” output from the delay element of the delay compensator. May be compensated for an error between the flow rate dynamic characteristic of the fluid to be controlled and the model element.
  • a control method according to an embodiment of the present invention is a control method for generating second data for controlling a control target via the network, using the first data transmitted via the network.
  • the first data includes first time information indicating a time at which the first data is generated or transmitted, and the control method is permitted in the network from the time when the first data is received.
  • Generation of the second data is started at a timing when a time obtained by subtracting a time difference between the time indicated by the first time information and the time at which the first data is received from the maximum delay time that has been received.
  • a step of adjusting the time may be further included.
  • the control method may further include a step of adjusting an operation timing for the control target performed based on the transmitted second data in consideration of the maximum delay time allowed in the network.
  • the second data includes second time information indicating a time at which the second data is transmitted, and the control method is permitted in the network from the time when the second data is received. Timing adjustment is performed so that the operation on the control target is performed at a timing when a time obtained by subtracting a time difference between the time indicated by the second time information and the time when the second data is received from the maximum delay time has elapsed. It may further include a step of performing.
  • the maximum delay time allowed in the network is a first maximum delay time allowed for data transmitted toward the control device, and a second maximum delay time allowed for data transmitted from the control device.
  • the control method starts from the time t12 when the second data is received.
  • the method may further include a step of adjusting the timing so that the operation on the control target is performed at the timing when the time Tx shown in the equation (1) has elapsed.
  • Tx Td ⁇ (t12 ⁇ t11) (1)
  • the control method is the time t22 when the first data is received.
  • Ty Td ⁇ (t22 ⁇ t21) (2)
  • the control device from the time when the first data is received in consideration of the maximum delay time allowed in the network, the generation of the second data using the first data is started. The time is adjusted and the delay of measurement data and control data that may occur in the network is compensated.
  • the timing from when the control data from the control device is received to when the operation based on the control data is performed is adjusted in consideration of the maximum delay time allowed in the network. For this reason, there is an effect that the control loop can be stably executed even when the controlled object is controlled via an unstable network. Thereby, the safety
  • FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a control device and a control system according to an embodiment of the present invention.
  • the control system 1 of this embodiment includes a plurality of field devices 10, a wireless access point device 20, a system manager 30 (management device), and a control device 40, and a wireless communication network N1 (network ) And the backbone network N2 (network), the control device 40 controls the field device 10 so that various state quantities (for example, pressure, temperature, flow rate, etc.) in the industrial process realized in the plant (not shown). To control. It is assumed that the time information managed by each of the field devices 10 to 40 constituting the control system 1 matches each other.
  • the field device 10 is, for example, a sensor device such as a flow meter or a temperature sensor, a valve device such as a flow control valve or an on-off valve, an actuator device such as a fan or a motor, or other devices installed on the plant site.
  • a sensor device such as a flow meter or a temperature sensor
  • a valve device such as a flow control valve or an on-off valve
  • an actuator device such as a fan or a motor, or other devices installed on the plant site.
  • FIG. 1 one of the sensor devices that measure the flow rate of the fluid among the plurality of field devices 10 installed in the plant is illustrated as “sensor device 11”, and the flow rate of the fluid is controlled (operated).
  • One of the valve devices to perform is illustrated as “valve device 12”.
  • the sensor device 11 includes an analog input unit (AI: Analog Input) 11a and a communication unit 11b, measures the flow rate of a fluid to be controlled, and measures measurement data (first data) indicating the measurement result as a control device. 40.
  • the analog input unit 11a transmits an ultrasonic signal to a fluid to be controlled, and obtains a flow rate of the fluid from a reception signal obtained by receiving the ultrasonic signal via the fluid.
  • the communication unit 11b can perform wireless communication conforming to an industrial wireless communication standard such as ISA100.11a or WirelessHART (registered trademark), and communicates with the wireless access point device 20 via the wireless communication network N1. Then, the measurement data is transmitted to the control device 40.
  • the valve device 12 includes a communication unit 12a, a timing regulator 12b (timing adjustment unit), and an analog output unit (AO: Analog Output) 12c, and is controlled based on control data (second data) from the control device 40.
  • An operation for controlling the flow rate of the target fluid is performed.
  • the communication unit 12a can perform wireless communication conforming to an industrial wireless communication standard such as ISA100.11a or WirelessHART (registered trademark), and wirelessly via the wireless communication network N1. It communicates with the access point device 20 and receives control data from the control device 40.
  • the timing regulator 12b is an operation to be performed based on control data transmitted from the control device 40 in consideration of the maximum delay time allowed in the networks (wireless communication network N1 and backbone network N2) used in the control system 1. Adjust the timing of (valve opening adjustment). The reason for adjusting the timing is to stably execute a control loop for controlling the flow rate of the fluid even if a delay or jitter occurs in the network used in the control system 1. For the sake of simplicity, the delay occurring in the backbone network N2 is sufficiently smaller than the delay occurring in the radio communication network N1, and the delay occurring in the network used in the control system 1 is less than the radio communication network N1. Is approximately equal to the delay incurred.
  • the maximum delay time Td allowed in the wireless communication network N1 is set in consideration of the controllability required for the control system 1, the network bandwidth, etc., and is set to about 4 [sec], for example.
  • the analog output unit 12c performs an operation based on the control data from the control device 40 (adjustment of the opening of a valve for controlling the fluid flow rate) at the timing adjusted by the timing regulator 12b.
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating an example of data transmitted and received by the control system according to the embodiment of the present invention.
  • 2A shows data (first data) transmitted from the sensor device 11 to the control device 40
  • FIG. 2B shows data (second data) transmitted from the control device 40 to the valve device 12.
  • the data transmitted from the sensor device 11 to the control device 40 is a time stamp (the time at which the measurement data was generated or the measurement data) with respect to the measurement data obtained by the analog input unit 11a of the sensor device 11.
  • the data transmitted from the control device 40 to the valve device 12 is a time stamp (data indicating the time when the control data is transmitted: second data) with respect to the control data to be transmitted to the valve device 12. (Time information) is added. Therefore, the timing regulator 12b of the valve device 12 can obtain the time t11 when the control data is transmitted by referring to the time stamp added to the control data transmitted from the control device 40.
  • the wireless access point device 20 connects the wireless communication network N1 to which the field device 10 is connected and the backbone network N2 to which the system manager 30 and the control device 40 are connected, and the field device 10, the system manager 30 and the control device 40 are connected. Is a device that relays various data transmitted to and received from the.
  • the wireless access point device 20 also performs wireless communication conforming to the above-described ISA100.11a or WirelessHART (registered trademark).
  • the system manager 30 includes a management unit 31 and a communication unit 32, and manages and controls wireless communication performed via the wireless communication network N1.
  • the management unit 31 manages and controls resources such as the frequency channel, communication schedule, and communication path of the wireless communication network N1.
  • the communication unit 32 communicates with the wireless access point device 20 and the like via the backbone network N2. Further, the system manager 30 sets the maximum delay time allowed in the wireless communication network N1 for the field device 10 and the control device 40 that have entered the wireless communication network N1.
  • the control device 40 includes a communication unit 41, a timing regulator 42 (adjustment unit), a set value generator 43, and a Smith compensator 44 (delay compensation unit), and is controlled via the backbone network N2 and the wireless communication network N1. Control the flow rate of the target fluid. Specifically, the control device 40 controls the flow rate of the fluid to be controlled using the measurement data transmitted from the field device 10 (sensor device 11) via the wireless communication network N1 and the backbone network N2. Control data is generated, and the control data is transmitted to the field device 10 (valve device 12) via the backbone network N2 and the wireless communication network N1, thereby controlling the flow rate of the fluid to be controlled.
  • the communication unit 41 communicates with the wireless access point device 20 and the like via the backbone network N2.
  • the timing regulator 42 considers the maximum delay time allowed in the wireless communication network N1, and receives control data from the field device 10 (sensor device 11) and then receives control data using the measurement data.
  • the time until the generation is started (the time until the setting value generator 43 starts generating the setting value) is adjusted.
  • the timing adjustment is performed in the same manner as the valve device 12 in order to stably execute a control loop for controlling the fluid flow rate even if a delay or jitter occurs in the wireless communication network N1. .
  • the setting value generator 43 uses the measurement data from the sensor device 11 at the timing adjusted by the timing regulator 42 to control the flow rate of the fluid to be controlled (PID (proportional integral derivative) control). Generate a value.
  • the Smith compensator 44 compensates for delays in measurement data and control data that may occur in the wireless communication network N1.
  • the Smith compensator 44 is designed using a flow rate model of a fluid to be controlled and a maximum delay time allowed in the network, and performs internal model control (IMC: Internal Model Control) in the wireless communication network N1. Compensates for possible delays in measurement and control data.
  • IMC Internal Model Control
  • FIG. 3 is a block diagram showing a main configuration of a Smith compensator provided in the control device according to the embodiment of the present invention.
  • G indicates the flow dynamics of the fluid to be controlled
  • L 1 is control data transmitted from the control device 40 to the valve device 12 in the wireless communication network N1.
  • L 2 indicates the delay time of the measurement data transmitted from the sensor device 11 toward the control device 40 in the wireless communication network N1. Note that these delay times “L 1 ” and “L 2 ” are not constant and change every moment according to the state of wireless communication performed via the wireless communication network N1.
  • L 1 ′ in FIG. 3 indicates a maximum delay time (second maximum delay time) allowed for the control data (control data transmitted from the control device 40 toward the valve device 12).
  • L 2 ′ indicates the maximum delay time (first maximum delay time) allowed for the measurement data (measurement data transmitted from the sensor device 11 toward the control device 40).
  • the maximum delay times “L 1 ′” and “L 2 ′” are set by the system manager 30.
  • R in FIG. 3 indicates a setting value generated by the setting value generator 43, and “Y” indicates current measurement data measured by the sensor device 11.
  • the Smith compensator 44 includes a model element 44a that is a model of the flow rate dynamic characteristic “G” of the fluid to be controlled, and the maximum delay allowed in the wireless communication network N1. It is designed using the delay element 44b in which the times “L 1 ′” and “L 2 ′” are set.
  • a difference “Y ⁇ Y ′” between the current measurement data “Y” measured by the sensor device 11 and the data “Y ′” output from the delay element 44b of the Smith compensator 44 is fed back.
  • the error between the flow rate dynamic characteristic “G” of the fluid to be controlled and the model element 44a that is the model is compensated.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the control system according to the embodiment of the present invention. 4 is a process performed by the sensor device 11, step S2 is a process performed by the control device 40, and step S3 is a process performed by the valve device 12. Note that the processing of the flowchart shown in FIG. 4 is repeatedly performed at predetermined time intervals (control loop time intervals).
  • the flow rate of the fluid to be controlled is measured by the sensor device 11 (step S11).
  • an ultrasonic signal is transmitted from the analog input unit 11a to the fluid to be controlled, and the ultrasonic signal via the fluid is received by the analog input unit 11a, and the received signal obtained by the analog input unit 11a.
  • measurement data with a time stamp is transmitted from the sensor device 11 to the control device 40.
  • the measurement data transmitted from the sensor device 11 is sequentially transmitted to the control device 40 via the wireless communication network N1, the wireless access point device 20, and the backbone network N2, and is received by the communication unit 41 of the control device 40 (step). S21).
  • the measurement data received by the communication unit 41 is input to the timing regulator 42, and the time stamp attached to the measurement data is referred to the timing regulator 42. Then, according to the time stamp, the time until the generation of the control data using the measurement data is adjusted by the timing regulator 42 (step S22).
  • the set value is generated by the set value generator 43 at the timing when the time Ty shown in the above-described equation (2) has elapsed from the time t22 when the measurement data is received by the communication unit 41.
  • the timing is adjusted as follows.
  • the measurement data from the sensor device 11 is output from the timing regulator 42 to the set value generator 43, and creation of control data (set value) using the measurement data is started (step S23). ).
  • the Smith compensator 44 performs a process for compensating for delays in measurement data and control data that may occur in the wireless communication network N1 (step S24).
  • control data with a time stamp (data indicating the time at which the control data is transmitted) is transmitted from the control device 40 to the valve device 12 (step S25).
  • the control data transmitted from the control device 40 is transmitted to the valve device 12 via the backbone network N2, the wireless access point device 20, and the wireless communication network N1 in order, and is received by the communication unit 12a of the valve device 12 (step). S31).
  • the control data received by the communication unit 12a is input to the timing regulator 12b, and the time stamp attached to the control data is referred to by the timing regulator 12b. Then, according to the time stamp, the timing of the operation (valve opening adjustment) to be performed based on the control data is adjusted by the timing regulator 12b (step S32).
  • the timing regulator 12b performs the above operation (valve opening adjustment) at the timing when the time Tx shown in the above equation (1) has elapsed from time t12 when the control data was received by the communication unit 12a.
  • the timing is adjusted as follows.
  • an operation based on the control data from the control device 40 (adjustment of the opening of the valve for controlling the flow rate of the fluid) is performed by the analog output unit 12c at the timing adjusted by the timing regulator 12b. (Step S33).
  • movement demonstrated above is repeated and the flow volume of the fluid which is a control object is controlled.
  • the control device 40 receives the measurement data from the sensor device 11 in consideration of the maximum delay time allowed in the wireless communication network N1, and then transmits the control data using the measurement data.
  • the time until generation is started is adjusted, and the delay of measurement data and control data that may occur in the wireless communication network N1 is compensated.
  • the valve device 12 an operation based on the control data (for controlling the flow rate of fluid) after receiving the control data from the control device 40 in consideration of the maximum delay time allowed in the wireless communication network N1.
  • the timing until the valve opening adjustment is performed is adjusted. For this reason, even when the controlled object is controlled through an unstable network such as the wireless communication network N1, the control loop can be stably executed, and the safety and reliability in the plant and the like are improved. Can be made.
  • the control apparatus and control system by one Embodiment of this invention were demonstrated, this invention is not restrict
  • the aspect in which the wireless access point device 20, the system manager 30, and the control device 40 are provided separately has been described.
  • the wireless access point device 20 and the control device 40 are integrated.
  • the system manager 30 may be integrated, and the system manager 30 may be integrated. In such a case, the backbone network N2 can be omitted.
  • the maximum delay time allowed in the wireless communication network N1 is fixed has been described.
  • the maximum delay time may be dynamically changed.
  • a table in which the number of field devices 10 that have entered the wireless communication network N1 and the maximum delay time according to the number of field devices 10 are associated is stored in the system manager 30, and the wireless communication network N1
  • the maximum delay time may be dynamically changed with reference to the table each time the number of field devices 10 that have entered the market increases or decreases.
  • the control method of the controlled object in the present invention is not limited to PID control, and other control methods (for example, model predictive control) can be used. Therefore, instead of the set value generator 43 described above, a set value generator for generating a set value for performing model predictive control of the flow rate of the fluid to be controlled may be provided.
  • the example in which the flow rate of the fluid as the control target is controlled via the wireless communication network N1 managed and controlled by the system manager 30 has been described.
  • it is also possible to control the controlled object via an unstable network such as a public wireless LAN (Local Area Network) or the Internet where delay and jitter may occur.
  • an unstable network such as a public wireless LAN (Local Area Network) or the Internet where delay and jitter may occur.
  • the present invention is not limited to applications (plant control) for controlling various state quantities (for example, pressure, temperature, flow rate, etc.) in an industrial process realized in a plant, It is possible to apply to the uses shown in (1).
  • plant control for controlling various state quantities (for example, pressure, temperature, flow rate, etc.) in an industrial process realized in a plant.
  • state quantities for example, pressure, temperature, flow rate, etc.
  • This invention is applicable to remote control of a space robot, a plant work robot, etc.
  • a space robot for example, in plant operation, it is considered to perform remote maintenance work using a remote control robot equipped with a camera and a manipulator.
  • the present invention can stably control such a robot automatically and manually.
  • the robot since the robot is often operated with a control cycle of millisecond units and is greatly affected by communication delay and jitter, the performance can be greatly improved by applying the present invention.
  • this invention is applicable also to the building automation which controls illumination, a switch, and an air conditioning. In building management, it is important to reduce running costs by performing energy management. However, the present invention can be applied as means for performing energy management.
  • the present invention can be widely applied to control devices and control systems, and can stably execute a control loop even when a controlled object is controlled via an unstable network.

Abstract

　ネットワークを介して送信されてきた第１データを用いて、前記ネットワークを介して制御対象を制御するための第２データを生成する制御装置において、前記ネットワークで許容される最大遅延時間を考慮して、前記第１データが受信されてから前記第１データを用いた前記第２データの生成が開始されるまでの時間を調整する調整部と、前記制御対象のモデルと前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間とを用いて設計され、前記ネットワークで生じ得る前記第１，第２データの遅延を補償する遅延補償部と、を備えることを特徴とする制御装置。

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称]　制御装置、制御システム及び制御方法
　本発明は、ネットワークを介して制御対象の制御を行う制御装置及び制御システムに関する。
　本願は、２０１２年４月１８日に出願された日本国特許出願第２０１２－０９４９４７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来から、プラントや工場等においては、高度な自動操業を実現すべく、フィールド機器と呼ばれる現場機器（測定器、操作器）と、これらを制御する制御装置とが通信手段を介して接続された分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）が構築されている。このような分散制御システムは、有線によって通信を行うものが殆どであったが、近年においては、ＩＳＡ１００．１１ａやＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等の産業用無線通信規格に準拠した無線通信を行うものも実現されている。
　上記の産業用無線通信規格に準拠した無線通信を行う分散制御システムは、大別すると無線通信が可能なフィールド機器（無線フィールド機器）、無線アクセスポイント装置、制御装置、及びシステムマネージャから構成される。無線アクセスポイント装置は、通信線を介して制御装置及びシステムマネージャに接続され、無線フィールド機器と無線通信が可能な位置に設置され、無線フィールド機器と制御装置との間で送受信される各種データの中継を行う。制御装置は、無線アクセスポイント装置を介して無線フィールド機器との間で各種データ（例えば、測定データや制御データ）を送受信して無線フィールド機器の制御を行う。
　システムマネージャは、無線アクセスポイント装置及び無線フィールド機器によって形成される無線通信ネットワークの周波数チャネル、通信スケジュール、通信経路等のリソースの管理及び制御を行うことで、無線通信ネットワークを介して行われる無線通信の管理及び制御を行う。尚、以下の非特許文献１には、上述したＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信が可能な制御システムの一例が開示されている。
山本周二，他２名，「計装を革新するＩＳＡ１００．１１ａ準拠フィールド無線ソリューション」，横河技報，Ｖｏｌ．５３，Ｎｏ．２，２０１０
　ところで、プラント等においては安全性及び信頼性が最優先されるため、分散制御システムでは、工業プロセスにおける各種の状態量（例えば、圧力、温度、流量等）を制御するための制御ループが安定して実行されることが極めて重要である。ここで、分散制御システムにおける制御ループは、おおよそ以下の（１）～（５）の要素からなる。
　（１）フィールド機器による状態量の測定
　（２）フィールド機器から制御装置への測定結果（測定データ）の送信
　（３）制御装置による測定データに応じた制御データの算出
　（４）制御装置からフィールド機器への制御データの送信
　（５）フィールド機器による制御データに基づいた状態量の操作
　前述した無線通信ネットワークを介した無線通信は、遅延やジッタが生じやすいため、上記（２），（４）の処理に要する時間に不確実性があり、制御ループの安定性に悪影響を及ぼす。例えば、無線通信ネットワークで大きな遅延が生じた場合には、制御装置からの制御データが本来のタイミングでフィールド機器に入力されず制御データがロス（欠損）してしまうという現象が生ずる。また、無線通信ネットワークでジッタが生じた場合には、測定データや制御データの入出力タイミングが制御装置によるフィールド機器の制御周期とずれてしまうという現象が生ずる。
　このような現象が生ずると、制御対象である状態量の挙動が振動的（不安定）になってしまい、プラント等における安全性及び信頼性が低下する虞が考えられる。これは、無線通信ネットワークを用いた場合のみならず、遅延やジッタが生じ得る不安定な有線ネットワークを用いた場合にも生ずる。とりわけ、インターネットを介して測定データや制御データの送受信を行う場合に生じやすい。
　本発明は、不安定なネットワークを介して制御対象を制御する場合であっても、制御ループを安定して実行させることができる制御装置及び制御システムを提供する。
　本発明の一実施形態に係る制御装置は、ネットワークを介して送信されてきた第１データを用いて、前記ネットワークを介して制御対象を制御するための第２データを生成する制御装置において、前記ネットワークで許容される最大遅延時間を考慮して、前記第１データが受信されてから前記第１データを用いた前記第２データの生成が開始されるまでの時間を調整する調整部と、前記制御対象のモデルと前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間とを用いて設計され、前記ネットワークで生じ得る前記第１，第２データの遅延を補償する遅延補償部と、を備える。
　前記第１データには、前記第１データが生成若しくは送信された時刻を示す第１時刻情報が含まれており、前記調整部は、前記第１データが受信された時点から、前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間から前記第１時刻情報で示される時刻と前記第１データが受信された時刻との時間差を差し引いた時間が経過したタイミングで前記第２データの生成が開始されるように時間の調整を行ってもよい。
　本発明の一実施形態に係る制御システムは、ネットワークを介して制御対象の制御を行う制御システムにおいて、前記ネットワークを介して送信されてきた第１データを用いて、前記ネットワークを介して前記制御対象を制御するための第２データを生成する制御装置であって、前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間を考慮して、前記第１データが受信されてから前記第１データを用いた前記第２データの生成が開始されるまでの時間を調整する調整部と、前記制御対象のモデルと前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間とを用いて設計され、前記ネットワークで生じ得る前記第１，第２データの遅延を補償する遅延補償部と、を備える制御装置と、前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間を考慮して、前記制御装置から送信されてくる前記第２データに基づいて行う前記制御対象に対する操作のタイミングを調整するタイミング調整部を有するフィールド機器と、を備える。
　前記第１データには、前記第１データが生成若しくは送信された時刻を示す第１時刻情報が含まれており、前記調整部は、前記第１データが受信された時点から、前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間から前記第１時刻情報で示される時刻と前記第１データが受信された時刻との時間差を差し引いた時間が経過したタイミングで前記第２データの生成が開始されるように時間の調整を行ってもよい。
　前記第２データには、前記第２データが送信された時刻を示す第２時刻情報が含まれており、前記タイミング調整部は、前記第２データが受信された時点から、前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間から前記第２時刻情報で示される時刻と前記第２データが受信された時刻との時間差を差し引いた時間が経過したタイミングで前記制御対象に対する操作が行われるようにタイミングの調整を行ってもよい。
　前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間は、前記制御装置に向かって送信されるデータについて許容される第１最大遅延時間と、前記制御装置から送信されるデータについて許容される第２最大遅延時間と、を含んでもよい。
　前記制御システムは、前記制御装置及び前記フィールド機器に対して、前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間の設定を行う管理装置をさらに備えてもよい。
　前記最大遅延時間をＴｄ、前記第２データが前記制御装置から送信された時刻をｔ１１、前記第２データが前記フィールド機器で受信された時刻をｔ１２とすると、前記タイミング調整部は、前記第２データが前記フィールド機器で受信された時刻ｔ１２から以下の（１）式に示す時間Ｔｘが経過したタイミングで前記制御対象に対する操作が行われるようにタイミングの調整を行ってもよい。
　　Ｔｘ＝Ｔｄ－（ｔ１２－ｔ１１）　…（１）
　前記最大遅延時間をＴｄ、前記第１データが前記フィールド機器で生成又は送信された時刻をｔ２１、前記第１データが前記制御装置で受信された時刻をｔ２２とすると、前記調整部は、前記第１データが前記制御装置で受信された時刻ｔ２２から以下の（２）式に示す時間Ｔｙが経過したタイミングで設定値の生成が行われるようにタイミングの調整を行ってもよい。
　　Ｔｙ＝Ｔｄ－（ｔ２２－ｔ２１）　…（２）
　前記制御システムは、前記調整部によって調整されたタイミングで、前記フィールド機器からの前記第１データを用いて、前記制御対象を制御するための設定値を生成する設定値生成器をさらに備えてもよい。
　前記遅延補償部は、コントローラと、前記制御対象である流体の流量動特性のモデルであるモデル要素と、前記無線通信ネットワークで許容される前記最大遅延時間が設定された遅延要素と、を用いて設計され、前記遅延補償部は、前記フィールド機器で測定される現在の測定データ「Ｙ」と前記遅延補償部の前記遅延要素から出力されるデータ「Ｙ′」との差分「Ｙ－Ｙ′」がフィードバックされることによって、前記制御対象である前記流体の前記流量動特性と前記モデル要素との誤差を補償してもよい。
　本発明の一実施形態に係る制御方法は、ネットワークを介して送信されてきた第１データを用いて、前記ネットワークを介して制御対象を制御するための第２データを生成する制御方法において、前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間を考慮して、前記第１データが受信されてから前記第１データを用いた前記第２データの生成が開始されるまでの時間を調整するステップと、前記制御対象のモデルと前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間とを用いて設計され、前記ネットワークで生じ得る前記第１，第２データの遅延を補償するステップと、を含む。
　前記第１データには、前記第１データが生成若しくは送信された時刻を示す第１時刻情報が含まれており、前記制御方法は、前記第１データが受信された時点から、前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間から前記第１時刻情報で示される時刻と前記第１データが受信された時刻との時間差を差し引いた時間が経過したタイミングで前記第２データの生成が開始されるように時間の調整を行うステップをさらに含んでもよい。
　前記制御方法は、前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間を考慮して、送信されてくる前記第２データに基づいて行う前記制御対象に対する操作のタイミングを調整するステップをさらに含んでもよい。
　前記第２データには、前記第２データが送信された時刻を示す第２時刻情報が含まれており、前記制御方法は、前記第２データが受信された時点から、前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間から前記第２時刻情報で示される時刻と前記第２データが受信された時刻との時間差を差し引いた時間が経過したタイミングで前記制御対象に対する操作が行われるようにタイミングの調整を行うステップをさらに含んでもよい。
　前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間は、制御装置に向かって送信されるデータについて許容される第１最大遅延時間と、前記制御装置から送信されるデータについて許容される第２最大遅延時間と、を含んでもよい。
　前記最大遅延時間をＴｄ、前記第２データが送信された時刻をｔ１１、前記第２データが受信された時刻をｔ１２とすると、前記制御方法は、前記第２データが受信された時刻ｔ１２から以下の（１）式に示す時間Ｔｘが経過したタイミングで前記制御対象に対する操作が行われるようにタイミングの調整を行うステップをさらに含んでもよい。
　　Ｔｘ＝Ｔｄ－（ｔ１２－ｔ１１）　…（１）
　前記最大遅延時間をＴｄ、前記第１データが生成又は送信された時刻をｔ２１、前記第１データが受信された時刻をｔ２２とすると、前記制御方法は、前記第１データが受信された時刻ｔ２２から以下の（２）式に示す時間Ｔｙが経過したタイミングで設定値の生成が行われるようにタイミングの調整を行うステップをさらに含んでもよい。
　　Ｔｙ＝Ｔｄ－（ｔ２２－ｔ２１）　…（２）
　本発明の実施形態によれば、制御装置において、ネットワークで許容される最大遅延時間を考慮して第１データが受信されてから第１データを用いた第２データの生成が開始されるまでの時間を調整するとともに、ネットワークで生じ得る測定データ及び制御データの遅延を補償するようにしている。また、フィールド機器において、ネットワークで許容される最大遅延時間を考慮して制御装置からの制御データが受信されてからこの制御データに基づいた操作が行われるまでのタイミングを調整している。このため、不安定なネットワークを介して制御対象を制御する場合であっても、制御ループを安定して実行させることができるという効果がある。これにより、プラント等における安全性及び信頼性を向上させることができる。
本発明の一実施形態による制御装置及び制御システムの要部構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における制御システムで送受信されるデータの一例を示す図である。 本発明の一実施形態における制御システムで送受信されるデータの一例を示す図である。 本発明の一実施形態による制御装置に設けられるスミス補償器の要部構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による制御システムの動作を示すフローチャートである。
　以下、図面を参照して本発明の一実施形態による制御装置及び制御システムについて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による制御装置及び制御システムの要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の制御システム１は、複数のフィールド機器１０、無線アクセスポイント装置２０、システムマネージャ３０（管理装置）、及び制御装置４０を備えており、無線通信ネットワークＮ１（ネットワーク）及びバックボーンネットワークＮ２（ネットワーク）を介して制御装置４０がフィールド機器１０を制御することによって、プラント（図示省略）で実現される工業プロセスにおける各種の状態量（例えば、圧力、温度、流量等）を制御する。尚、制御システム１をなす上記のフィールド機器１０～制御装置４０の各々が管理する時刻情報は、互いに一致しているものとする。
　フィールド機器１０は、例えば流量計や温度センサ等のセンサ機器、流量制御弁や開閉弁等のバルブ機器、ファンやモータ等のアクチュエータ機器、その他のプラントの現場に設置される機器である。尚、以下では、理解を容易にするために、制御システム１によって制御される状態量（制御対象）が流体の流量である場合を例に挙げて説明する。このため、図１においては、プラントに設置される複数のフィールド機器１０のうち、流体の流量を測定するセンサ機器の１つを「センサ機器１１」として図示し、流体の流量を制御（操作）するバルブ機器の１つを「バルブ機器１２」として図示している。
　センサ機器１１は、アナログ入力部（ＡＩ：Analog Input）１１ａ及び通信部１１ｂを備えており、制御対象である流体の流量を測定し、その測定結果を示す測定データ（第１データ）を制御装置４０に送信する。アナログ入力部１１ａは、例えば制御対象である流体に対して超音波信号を送信し、流体を介した超音波信号を受信して得られる受信信号から流体の流量を求める。通信部１１ｂは、ＩＳＡ１００．１１ａ或いはＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等の産業用無線通信規格に準拠した無線通信が可能であり、無線通信ネットワークＮ１を介して無線アクセスポイント装置２０との間で通信を行って上記の測定データを制御装置４０に向けて送信する。
　バルブ機器１２は、通信部１２ａ、タイミングレギュレータ１２ｂ（タイミング調整部）、及びアナログ出力部（ＡＯ：Analog Output）１２ｃを備えており、制御装置４０からの制御データ（第２データ）に基づいて制御対象である流体の流量を制御するための操作（バルブの開度調整）を行う。通信部１２ａは、センサ機器１１の通信部１１ｂと同様に、ＩＳＡ１００．１１ａ或いはＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等の産業用無線通信規格に準拠した無線通信が可能であり、無線通信ネットワークＮ１を介して無線アクセスポイント装置２０との間で通信を行って制御装置４０からの制御データを受信する。
　タイミングレギュレータ１２ｂは、制御システム１で用いられるネットワーク（無線通信ネットワークＮ１及びバックボーンネットワークＮ２）で許容される最大遅延時間を考慮して、制御装置４０から送信されてくる制御データに基づいて行うべき操作（バルブの開度調整）のタイミングを調整する。このようなタイミングの調整を行うのは、制御システム１で用いられるネットワークで遅延やジッタが生じても、流体の流量を制御するための制御ループを安定して実行させるためである。尚、以下では説明を簡単にするために、バックボーンネットワークＮ２で生ずる遅延は、無線通信ネットワークＮ１で生ずる遅延に比べて十分に小さく、制御システム１で用いられるネットワークで生ずる遅延は、無線通信ネットワークＮ１で生ずる遅延にほぼ等しいものとする。
　具体的に、タイミングレギュレータ１２ｂは、制御データが制御装置４０から送信された時点から、上記の最大遅延時間が経過した時点で上記の操作が行われるようにタイミングの調整を行う。つまり、無線通信ネットワークＮ１で許容される最大遅延時間をＴｄ、制御データが制御装置４０から送信された時刻をｔ１１、制御データがバルブ機器１２の通信部１２ａで受信された時刻をｔ１２とすると、タイミングレギュレータ１２ｂは、制御データが通信部１２ａで受信された時刻ｔ１２から以下の（１）式に示す時間Ｔｘが経過したタイミングで上記の操作が行われるようにタイミングの調整を行う。
　　Ｔｘ＝Ｔｄ－（ｔ１２－ｔ１１）　…（１）
　尚、無線通信ネットワークＮ１で許容される最大遅延時間Ｔｄは、制御システム１に要求される制御性やネットワークの帯域等を考慮して設定され、例えば４［ｓｅｃ］程度に設定される。アナログ出力部１２ｃは、タイミングレギュレータ１２ｂによって調整されたタイミングで、制御装置４０からの制御データに基づいた操作（流体の流量を制御するためのバルブの開度調整）を行う。
　図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の一実施形態における制御システムで送受信されるデータの一例を示す図である。図２Ａはセンサ機器１１から制御装置４０に送信されるデータ（第１データ）を示しており、図２Ｂは制御装置４０からバルブ機器１２に送信されるデータ（第２データ）を示している。図２Ａに示す通り、センサ機器１１から制御装置４０に送信されるデータは、センサ機器１１のアナログ入力部１１ａで得られた測定データに対してタイムスタンプ（測定データが生成された時刻或いは測定データが送信された時刻を示すデータ：第１時刻情報）が付加されたデータである。
　また、図２Ｂに示す通り、制御装置４０からバルブ機器１２に送信されるデータは、バルブ機器１２に送信すべき制御データに対してタイムスタンプ（制御データが送信された時刻を示すデータ：第２時刻情報）が付加されたデータである。このため、バルブ機器１２のタイミングレギュレータ１２ｂは、制御装置４０から送信されてくる制御データに付加されているタイムスタンプを参照すれば、制御データが送信された時刻ｔ１１を得ることができる。
　無線アクセスポイント装置２０は、フィールド機器１０が接続される無線通信ネットワークＮ１と、システムマネージャ３０及び制御装置４０が接続されるバックボーンネットワークＮ２とを接続し、フィールド機器１０とシステムマネージャ３０及び制御装置４０との間で送受信される各種データの中継を行う装置である。尚、無線アクセスポイント装置２０も、上述したＩＳＡ１００．１１ａ或いはＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等に準拠した無線通信を行う。
　システムマネージャ３０は、管理部３１及び通信部３２を備えており、無線通信ネットワークＮ１を介して行われる無線通信の管理及び制御を行う。管理部３１は、無線通信ネットワークＮ１の周波数チャネル、通信スケジュール、通信経路等のリソースの管理及び制御を行う。通信部３２は、バックボーンネットワークＮ２を介して無線アクセスポイント装置２０等と通信を行う。また、システムマネージャ３０は、無線通信ネットワークＮ１に参入しているフィールド機器１０及び制御装置４０に対し、無線通信ネットワークＮ１で許容される最大遅延時間の設定を行う。
　制御装置４０は、通信部４１、タイミングレギュレータ４２（調整部）、設定値生成器４３、及びスミス補償器４４（遅延補償部）を備えており、バックボーンネットワークＮ２及び無線通信ネットワークＮ１を介して制御対象である流体の流量を制御する。具体的に、制御装置４０は、無線通信ネットワークＮ１及びバックボーンネットワークＮ２を介してフィールド機器１０（センサ機器１１）から送信されてきた測定データを用いて制御対象である流体の流量を制御するための制御データを生成し、バックボーンネットワークＮ２及び無線通信ネットワークＮ１を介して制御データをフィールド機器１０（バルブ機器１２）に送信することによって制御対象である流体の流量を制御する。
　通信部４１は、バックボーンネットワークＮ２を介して無線アクセスポイント装置２０等と通信を行う。タイミングレギュレータ４２は、無線通信ネットワークＮ１で許容される最大遅延時間を考慮して、フィールド機器１０（センサ機器１１）から送信されてくる測定データが受信されてから、測定データを用いた制御データの生成が開始されるまでの時間（設定値生成器４３で設定値の生成が開始されるまでの時間）を調整する。このようなタイミングの調整を行うのは、バルブ機器１２と同様に、無線通信ネットワークＮ１で遅延やジッタが生じても、流体の流量を制御するための制御ループを安定して実行させるためである。
　具体的に、タイミングレギュレータ４２は、測定データがセンサ機器１１で生成又は送信された時点から、上記の最大遅延時間が経過した時点で設定値生成器４３における設定値の生成が開始されるようにタイミングの調整を行う。つまり、測定データがセンサ機器１１で生成又は送信された時刻をｔ２１、測定データが制御装置４０の通信部４１で受信された時刻をｔ２２とすると、タイミングレギュレータ４２は、測定データが通信部４１で受信された時刻ｔ２２から以下の（２）式に示す時間Ｔｙが経過したタイミングで設定値の生成が行われるようにタイミングの調整を行う。尚、以下の（２）式中のＴｄは、無線通信ネットワークＮ１で許容される最大遅延時間である。
　　Ｔｙ＝Ｔｄ－（ｔ２２－ｔ２１）　…（２）
　設定値生成器４３は、タイミングレギュレータ４２によって調整されたタイミングで、センサ機器１１からの測定データを用いて、制御対象である流体の流量を制御（ＰＩＤ（比例積分微分）制御）するための設定値を生成する。スミス補償器４４は、無線通信ネットワークＮ１で生じ得る測定データ及び制御データの遅延を補償する。このスミス補償器４４は、制御対象である流体の流量のモデルとネットワークで許容される最大遅延時間とを用いて設計され、内部モデル制御（ＩＭＣ：Internal Model Control）を行って無線通信ネットワークＮ１で生じ得る測定データ及び制御データの遅延を補償する。
　図３は、本発明の一実施形態による制御装置に設けられるスミス補償器の要部構成を示すブロック図である。尚、図３中において、「Ｇ」は制御対象である流体の流量動特性を示しており、「Ｌ１」は無線通信ネットワークＮ１における制御装置４０からバルブ機器１２に向かって送信される制御データの遅延時間を示し、「Ｌ２」は無線通信ネットワークＮ１におけるセンサ機器１１から制御装置４０に向かって送信される測定データの遅延時間を示している。尚、これら遅延時間「Ｌ１」，「Ｌ２」は一定ではなく、無線通信ネットワークＮ１を介して行われる無線通信の状況に応じて刻々と変化するものである。
　また、図３中の「Ｌ１′」は、上記の制御データ（制御装置４０からバルブ機器１２に向かって送信される制御データ）に許容される最大遅延時間（第２最大遅延時間）を示しており、「Ｌ２′」は、上記の測定データ（センサ機器１１から制御装置４０に向かって送信される測定データ）に許容される最大遅延時間（第１最大遅延時間）を示している。尚、これら最大遅延時間「Ｌ１′」，「Ｌ２′」は、システムマネージャ３０によって設定されるものである。尚、図３中の「Ｒ」は、設定値生成器４３によって生成された設定値を示しており、「Ｙ」はセンサ機器１１で測定される現在の測定データを示している。
　図３に示す通り、スミス補償器４４は、コントローラ「Ｃｓ」に加え、制御対象である流体の流量動特性「Ｇ」のモデルであるモデル要素４４ａと、無線通信ネットワークＮ１で許容される最大遅延時間「Ｌ１′」，「Ｌ２′」が設定された遅延要素４４ｂとを用いて設計されている。このスミス補償器４４では、センサ機器１１で測定される現在の測定データ「Ｙ」とスミス補償器４４の遅延要素４４ｂから出力されるデータ「Ｙ′」との差分「Ｙ－Ｙ′」がフィードバックされることによって、制御対象である流体の流量動特性「Ｇ」とそのモデルであるモデル要素４４ａとの誤差が補償される。
　次に、上記構成における制御システムの動作について説明する。図４は、本発明の一実施形態による制御システムの動作を示すフローチャートである。尚、図４中に示すステップＳ１はセンサ機器１１で行われる処理であり、ステップＳ２は制御装置４０で行われる処理であり、ステップＳ３はバルブ機器１２で行われる処理である。尚、図４に示すフローチャートの処理は、予め定められた一定の時間間隔（制御ループの時間間隔）で繰り返し行われる。
　図４に示すフローチャートの処理が開始すると、まずセンサ機器１１で制御対象である流体の流量が測定される（ステップＳ１１）。例えば、アナログ入力部１１ａから制御対象である流体に対して超音波信号が送信されるとともに、流体を介した超音波信号がアナログ入力部１１ａで受信され、アナログ入力部１１ａで得られた受信信号に対して所定の演算処理が行われてれ流体の流量が測定される。流体の流量が測定されると、タイムスタンプ（測定データが生成された時刻、或いは測定データが送信される時刻を示すデータ）が付された測定データがセンサ機器１１から制御装置４０に向けて送信される（ステップＳ１２）。
　センサ機器１１から送信された測定データは、無線通信ネットワークＮ１、無線アクセスポイント装置２０、及びバックボーンネットワークＮ２を順に介して制御装置４０に送信され、制御装置４０の通信部４１で受信される（ステップＳ２１）。通信部４１で受信された測定データはタイミングレギュレータ４２に入力され、測定データに付されたタイムスタンプがタイミングレギュレータ４２に参照される。そして、そのタイムスタンプに応じて、測定データを用いた制御データの生成が開始されるまでの時間がタイミングレギュレータ４２により調整される（ステップＳ２２）。
　具体的に、タイミングレギュレータ４２は、測定データが通信部４１で受信された時刻ｔ２２から前述した（２）式に示す時間Ｔｙが経過したタイミングで設定値生成器４３による設定値の生成が行われるようにタイミングの調整を行う。以上の調整が終了すると、タイミングレギュレータ４２から設定値生成器４３に対してセンサ機器１１からの測定データが出力され、測定データを用いた制御データ（設定値）の作成が開始される（ステップＳ２３）。
　設定値が作成されると、スミス補償器４４において、無線通信ネットワークＮ１で生じ得る測定データ及び制御データの遅延を補償する処理が行われる（ステップＳ２４）。以上の処理が終了すると、タイムスタンプ（制御データが送信される時刻を示すデータ）が付された制御データが制御装置４０からバルブ機器１２に向けて送信される（ステップＳ２５）。
　制御装置４０から送信された制御データは、バックボーンネットワークＮ２、無線アクセスポイント装置２０、及び無線通信ネットワークＮ１を順に介してバルブ機器１２に送信され、バルブ機器１２の通信部１２ａで受信される（ステップＳ３１）。通信部１２ａで受信された制御データはタイミングレギュレータ１２ｂに入力され、制御データに付されたタイムスタンプがタイミングレギュレータ１２ｂに参照される。そして、そのタイムスタンプに応じて、制御データに基づいて行うべき操作（バルブの開度調整）のタイミングがタイミングレギュレータ１２ｂにより調整される（ステップＳ３２）。
　具体的に、タイミングレギュレータ１２ｂは、制御データが通信部１２ａで受信された時刻ｔ１２から前述した（１）式に示す時間Ｔｘが経過したタイミングで上記の操作（バルブの開度調整）が行われるようにタイミングの調整を行う。以上の調整が終了すると、タイミングレギュレータ１２ｂによって調整されたタイミングで、制御装置４０からの制御データに基づいた操作（流体の流量を制御するためのバルブの開度調整）がアナログ出力部１２ｃによって行われる（ステップＳ３３）。以上説明した動作が繰り返されて、制御対象である流体の流量が制御される。
　以上の通り、本実施形態では、制御装置４０において、無線通信ネットワークＮ１で許容される最大遅延時間を考慮してセンサ機器１１からの測定データが受信されてからこの測定データを用いた制御データの生成が開始されるまでの時間を調整するとともに、無線通信ネットワークＮ１で生じ得る測定データ及び制御データの遅延を補償するようにしている。また、バルブ機器１２において、無線通信ネットワークＮ１で許容される最大遅延時間を考慮して制御装置４０からの制御データが受信されてからこの制御データに基づいた操作（流体の流量を制御するためのバルブの開度調整）が行われるまでのタイミングを調整している。このため、無線通信ネットワークＮ１のような不安定なネットワークを介して制御対象を制御する場合であっても、制御ループを安定して実行させることができ、プラント等における安全性及び信頼性を向上させることができる。
　以上、本発明の一実施形態による制御装置及び制御システムについて説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、無線アクセスポイント装置２０、システムマネージャ３０、及び制御装置４０が別々に設けられている態様について説明したが、本発明は、無線アクセスポイント装置２０と制御装置４０とが一体化されている態様であっても良く、更にはシステムマネージャ３０も一体化されている態様であっても良い。かかる態様の場合には、バックボーンネットワークＮ２を省略することができる。
　また、上記実施形態では、無線通信ネットワークＮ１で許容される最大遅延時間が固定されている例について説明したが、この最大遅延時間を動的に変更するようにしても良い。例えば、無線通信ネットワークＮ１に参入しているフィールド機器１０の数と、フィールド機器１０の数に応じた最大遅延時間とを対応付けたテーブルをシステムマネージャ３０に記憶させておき、無線通信ネットワークＮ１に参入しているフィールド機器１０の数が増減する毎にテーブルを参照して最大遅延時間を動的に変更しても良い。
　また、上記実施形態では、設定値生成器４３が制御対象である流体の流量をＰＩＤ制御するための設定値を生成する例について説明した。しかしながら、本発明における制御対象の制御方法は、ＰＩＤ制御に制限される訳ではなく他の制御方法（例えば、モデル予測制御）を用いることも可能である。このため、上記の設定値生成器４３に代えて、制御対象である流体の流量をモデル予測制御するための設定値を生成する設定値生成器を設けても良い。
　また、上記実施形態では、システムマネージャ３０によって管理及び制御される無線通信ネットワークＮ１を介して制御対象としての流体の流量を制御する例について説明した。しかしながら、本発明は、公共の無線ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット等の遅延やジッタが生じ得る不安定なネットワークを介して制御対象を制御することも可能である。
　これにより、本発明は、プラントで実現される工業プロセスにおける各種の状態量（例えば、圧力、温度、流量等）を制御する用途（プラント制御）のみならず、以下の（１）～（３）に示す用途に応用することが可能である。
　（１）クラウドコンピューティングベースの生産管理や高度制御
　（２）ロボットのテレオペレーション
　（３）ビルオートメーション
　・上記（１）の用途について
　現在、クラウドコンピューティング環境が充実・拡大しており、所謂ＭＥＳ（Manufacturing Execution System：製造実行システム）層以上の生産管理や高度制御による最適化ソリューションが広域ネットワークを介して提供される状況が多くなっている。このような状況下において、フィールド無線だけでなく、バックボーン側のネットワーク化も進展しており、ネットワークインフラを介して生産システムの制御を行う必要性が高まっている。本発明をこのような用途に適用すれば、将来的にネットワークを介してあらゆる制御を行うことが可能になる。
　・上記（２）の用途について
　宇宙ロボットやプラント作業ロボット等の遠隔操作に本発明を適用することが可能である。例えば、プラント操業においては、カメラやマニピュレータを搭載した遠隔制御ロボットを用いてリモート保守作業を行うことが考えられている。本発明は、このようなロボットを自動・手動で安定的に制御することが可能である。特に、ロボットをミリ秒単位の制御周期で動作することが多く、通信遅延やジッタの影響を大きく受けるため、本発明を適用すれば、大幅に性能を改善することができる。
　・上記（３）の用途について
　照明やスイッチ、空調の制御を行うビルオートメーションにも本発明を適用することができると考えられる。ビル管理においては、エネルギー管理を行うことでランニングコストを削減することが重要になるが、このエネルギー管理を行う手段として本発明を適用することができる。
　本発明は、制御装置及び制御システムに広く適用でき、不安定なネットワークを介して制御対象を制御する場合であっても、制御ループを安定して実行させることができる。
　１　制御システム
　１０　フィールド機器
　１１　センサ機器
　１１ａ　アナログ入力部
　１１ｂ　通信部
　１２　バルブ機器
　１２ａ　通信部
　１２ｂ　タイミングレギュレータ
　１２ｃ　アナログ出力部
　２０　無線アクセスポイント装置
　３０　システムマネージャ
　３１　管理部
　３２　通信部
　４０　制御装置
　４１　通信部
　４２　タイミングレギュレータ
　４３　設定値生成器
　４４　スミス補償器
　４４ａ　モデル要素
　４４ｂ　遅延要素
　Ｎ１　無線通信ネットワーク
　Ｎ２　バックボーンネットワーク
　Ｔｄ　最大遅延時間

Claims (18)

  1. 　ネットワークを介して送信されてきた第１データを用いて、前記ネットワークを介して制御対象を制御するための第２データを生成する制御装置において、
    　前記ネットワークで許容される最大遅延時間を考慮して、前記第１データが受信されてから前記第１データを用いた前記第２データの生成が開始されるまでの時間を調整する調整部と、
    　前記制御対象のモデルと前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間とを用いて設計され、前記ネットワークで生じ得る前記第１，第２データの遅延を補償する遅延補償部と、
    　を備えることを特徴とする制御装置。
  2. 　前記第１データには、前記第１データが生成若しくは送信された時刻を示す第１時刻情報が含まれており、
    　前記調整部は、前記第１データが受信された時点から、前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間から前記第１時刻情報で示される時刻と前記第１データが受信された時刻との時間差を差し引いた時間が経過したタイミングで前記第２データの生成が開始されるように時間の調整を行う
    　ことを特徴とする請求項１記載の制御装置。
  3. 　ネットワークを介して制御対象の制御を行う制御システムにおいて、
    　前記ネットワークを介して送信されてきた第１データを用いて、前記ネットワークを介して前記制御対象を制御するための第２データを生成する制御装置であって、
    　前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間を考慮して、前記第１データが受信されてから前記第１データを用いた前記第２データの生成が開始されるまでの時間を調整する調整部と、
    　前記制御対象のモデルと前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間とを用いて設計され、前記ネットワークで生じ得る前記第１，第２データの遅延を補償する遅延補償部と、
    　を備える制御装置と、
    　前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間を考慮して、前記制御装置から送信されてくる前記第２データに基づいて行う前記制御対象に対する操作のタイミングを調整するタイミング調整部を有するフィールド機器と、
    　を備えることを特徴とする制御システム。
  4. 　前記第１データには、前記第１データが生成若しくは送信された時刻を示す第１時刻情報が含まれており、
    　前記調整部は、前記第１データが受信された時点から、前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間から前記第１時刻情報で示される時刻と前記第１データが受信された時刻との時間差を差し引いた時間が経過したタイミングで前記第２データの生成が開始されるように時間の調整を行う
    　ことを特徴とする請求項３記載の制御システム。
  5. 　前記第２データには、前記第２データが送信された時刻を示す第２時刻情報が含まれており、
    　前記タイミング調整部は、前記第２データが受信された時点から、前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間から前記第２時刻情報で示される時刻と前記第２データが受信された時刻との時間差を差し引いた時間が経過したタイミングで前記制御対象に対する操作が行われるようにタイミングの調整を行う
    　ことを特徴とする請求項３記載の制御システム。
  6. 　前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間は、前記制御装置に向かって送信されるデータについて許容される第１最大遅延時間と、
    　前記制御装置から送信されるデータについて許容される第２最大遅延時間と、
    　を含むことを特徴とする請求項３記載の制御システム。
  7. 　前記制御装置及び前記フィールド機器に対して、前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間の設定を行う管理装置をさらに備えることを特徴とする請求項３記載の制御システム。
  8. 　前記最大遅延時間をＴｄ、前記第２データが前記制御装置から送信された時刻をｔ１１、前記第２データが前記フィールド機器で受信された時刻をｔ１２とすると、前記タイミング調整部は、前記第２データが前記フィールド機器で受信された時刻ｔ１２から以下の（１）式に示す時間Ｔｘが経過したタイミングで前記制御対象に対する操作が行われるようにタイミングの調整を行うことを特徴とする請求項３記載の制御システム。
    　　Ｔｘ＝Ｔｄ－（ｔ１２－ｔ１１）　…（１）
  9. 　前記最大遅延時間をＴｄ、前記第１データが前記フィールド機器で生成又は送信された時刻をｔ２１、前記第１データが前記制御装置で受信された時刻をｔ２２とすると、前記調整部は、前記第１データが前記制御装置で受信された時刻ｔ２２から以下の（２）式に示す時間Ｔｙが経過したタイミングで設定値の生成が行われるようにタイミングの調整を行うことを特徴とする請求項３記載の制御システム。
    　　Ｔｙ＝Ｔｄ－（ｔ２２－ｔ２１）　…（２）
  10. 　前記調整部によって調整されたタイミングで、前記フィールド機器からの前記第１データを用いて、前記制御対象を制御するための設定値を生成する設定値生成器をさらに備えることを特徴とする請求項３記載の制御システム。
  11. 　前記遅延補償部は、コントローラと、前記制御対象である流体の流量動特性のモデルであるモデル要素と、前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間が設定された遅延要素と、を用いて設計され、
    　前記遅延補償部は、前記フィールド機器で測定される現在の測定データ「Ｙ」と前記遅延補償部の前記遅延要素から出力されるデータ「Ｙ′」との差分「Ｙ－Ｙ′」がフィードバックされることによって、前記制御対象である前記流体の前記流量動特性と前記モデル要素との誤差を補償することを特徴とする請求項３記載の制御システム。
  12. 　ネットワークを介して送信されてきた第１データを用いて、前記ネットワークを介して制御対象を制御するための第２データを生成する制御方法において、
    　前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間を考慮して、前記第１データが受信されてから前記第１データを用いた前記第２データの生成が開始されるまでの時間を調整するステップと、
    　前記制御対象のモデルと前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間とを用いて、前記ネットワークで生じ得る前記第１，第２データの遅延を補償するステップと、
    　を含むことを特徴とする制御方法。
  13. 　前記第１データには、前記第１データが生成若しくは送信された時刻を示す第１時刻情報が含まれており、
    　前記第１データが受信された時点から、前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間から前記第１時刻情報で示される時刻と前記第１データが受信された時刻との時間差を差し引いた時間が経過したタイミングで前記第２データの生成が開始されるように時間の調整を行うステップ
    　をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の制御方法。
  14. 　前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間を考慮して、送信されてくる前記第２データに基づいて行う前記制御対象に対する操作のタイミングを調整するステップ
    　をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の制御方法。
  15. 　前記第２データには、前記第２データが送信された時刻を示す第２時刻情報が含まれており、
    　前記第２データが受信された時点から、前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間から前記第２時刻情報で示される時刻と前記第２データが受信された時刻との時間差を差し引いた時間が経過したタイミングで前記制御対象に対する操作が行われるようにタイミングの調整を行うステップ
    　をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の制御方法。
  16. 　前記ネットワークで許容される前記最大遅延時間は、制御装置に向かって送信されるデータについて許容される第１最大遅延時間と、
    　前記制御装置から送信されるデータについて許容される第２最大遅延時間と、
    　を含むことを特徴とする請求項１２記載の制御方法。
  17. 　前記最大遅延時間をＴｄ、前記第２データが送信された時刻をｔ１１、前記第２データが受信された時刻をｔ１２とすると、前記第２データが受信された時刻ｔ１２から以下の（１）式に示す時間Ｔｘが経過したタイミングで前記制御対象に対する操作が行われるようにタイミングの調整を行うステップ
    　をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の制御方法。
    　　Ｔｘ＝Ｔｄ－（ｔ１２－ｔ１１）　…（１）
  18. 　前記最大遅延時間をＴｄ、前記第１データが生成又は送信された時刻をｔ２１、前記第１データが受信された時刻をｔ２２とすると、前記第１データが受信された時刻ｔ２２から以下の（２）式に示す時間Ｔｙが経過したタイミングで設定値の生成が行われるようにタイミングの調整を行うステップ
    　をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の制御方法。
    　　Ｔｙ＝Ｔｄ－（ｔ２２－ｔ２１）　…（２）
     
PCT/JP2013/060059 2012-04-18 2013-04-02 制御装置、制御システム及び制御方法 WO2013157386A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/388,653 US10187279B2 (en) 2012-04-18 2013-04-02 Controller, control system, and control method
EP13777500.3A EP2840449B1 (en) 2012-04-18 2013-04-02 Controller, control system, and control method
CN201380004428.7A CN104040442B (zh) 2012-04-18 2013-04-02 控制装置、控制系统以及控制方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-094947 2012-04-18
JP2012094947A JP5565431B2 (ja) 2012-04-18 2012-04-18 制御装置及び制御システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013157386A1 true WO2013157386A1 (ja) 2013-10-24

Family

ID=49383351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/060059 WO2013157386A1 (ja) 2012-04-18 2013-04-02 制御装置、制御システム及び制御方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10187279B2 (ja)
EP (1) EP2840449B1 (ja)
JP (1) JP5565431B2 (ja)
CN (1) CN104040442B (ja)
WO (1) WO2013157386A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018073195A (ja) * 2016-10-31 2018-05-10 ファナック株式会社 測定システム
US11856345B2 (en) 2018-06-28 2023-12-26 Nec Corporation Remote control apparatus, remote control method, and program

Families Citing this family (87)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9565275B2 (en) 2012-02-09 2017-02-07 Rockwell Automation Technologies, Inc. Transformation of industrial data into useful cloud information
US9477936B2 (en) 2012-02-09 2016-10-25 Rockwell Automation Technologies, Inc. Cloud-based operator interface for industrial automation
US9411327B2 (en) 2012-08-27 2016-08-09 Johnson Controls Technology Company Systems and methods for classifying data in building automation systems
US9989958B2 (en) * 2013-05-09 2018-06-05 Rockwell Automation Technologies, Inc. Using cloud-based data for virtualization of an industrial automation environment
US9786197B2 (en) 2013-05-09 2017-10-10 Rockwell Automation Technologies, Inc. Using cloud-based data to facilitate enhancing performance in connection with an industrial automation system
US9709978B2 (en) * 2013-05-09 2017-07-18 Rockwell Automation Technologies, Inc. Using cloud-based data for virtualization of an industrial automation environment with information overlays
US9703902B2 (en) 2013-05-09 2017-07-11 Rockwell Automation Technologies, Inc. Using cloud-based data for industrial simulation
US9438648B2 (en) 2013-05-09 2016-09-06 Rockwell Automation Technologies, Inc. Industrial data analytics in a cloud platform
US10026049B2 (en) 2013-05-09 2018-07-17 Rockwell Automation Technologies, Inc. Risk assessment for industrial systems using big data
US9661079B2 (en) 2013-06-03 2017-05-23 Honeywell International Inc. Apparatus and method for providing a common interface for multiple wireless communication protocols
US9858805B2 (en) * 2013-09-24 2018-01-02 Honeywell International Inc. Remote terminal unit (RTU) with wireless diversity and related method
JP5884812B2 (ja) * 2013-11-20 2016-03-15 横河電機株式会社 通信装置及び無線通信システム
US20160087814A1 (en) * 2014-03-27 2016-03-24 Mitsubishi Electric Corporation Wireless-communication quality-information processing device and communication system
US10248601B2 (en) 2014-03-27 2019-04-02 Honeywell International Inc. Remote terminal unit (RTU) with universal input/output (UIO) and related method
JP6393508B2 (ja) * 2014-04-16 2018-09-19 株式会社日立製作所 分散型制御システム
US9875207B2 (en) 2014-08-14 2018-01-23 Honeywell International Inc. Remote terminal unit (RTU) hardware architecture
US11243505B2 (en) 2015-03-16 2022-02-08 Rockwell Automation Technologies, Inc. Cloud-based analytics for industrial automation
US11513477B2 (en) 2015-03-16 2022-11-29 Rockwell Automation Technologies, Inc. Cloud-based industrial controller
US10496061B2 (en) 2015-03-16 2019-12-03 Rockwell Automation Technologies, Inc. Modeling of an industrial automation environment in the cloud
US11042131B2 (en) 2015-03-16 2021-06-22 Rockwell Automation Technologies, Inc. Backup of an industrial automation plant in the cloud
US9836426B2 (en) 2015-08-04 2017-12-05 Honeywell International Inc. SD card based RTU
JP6400553B2 (ja) 2015-09-28 2018-10-03 ファナック株式会社 ユニット間での同期制御機能を有する数値制御システム
US10534326B2 (en) 2015-10-21 2020-01-14 Johnson Controls Technology Company Building automation system with integrated building information model
EP3389216A4 (en) * 2015-12-10 2019-01-09 Sony Corporation RECEIVER AND METHOD FOR PROCESSING DATA
US11268732B2 (en) 2016-01-22 2022-03-08 Johnson Controls Technology Company Building energy management system with energy analytics
US11947785B2 (en) 2016-01-22 2024-04-02 Johnson Controls Technology Company Building system with a building graph
WO2017173167A1 (en) 2016-03-31 2017-10-05 Johnson Controls Technology Company Hvac device registration in a distributed building management system
US10417451B2 (en) 2017-09-27 2019-09-17 Johnson Controls Technology Company Building system with smart entity personal identifying information (PII) masking
US11774920B2 (en) 2016-05-04 2023-10-03 Johnson Controls Technology Company Building system with user presentation composition based on building context
US10505756B2 (en) 2017-02-10 2019-12-10 Johnson Controls Technology Company Building management system with space graphs
US10825263B2 (en) 2016-06-16 2020-11-03 Honeywell International Inc. Advanced discrete control device diagnostic on digital output modules
WO2018034191A1 (ja) * 2016-08-17 2018-02-22 日本電気株式会社 遠隔制御装置、システム、方法および記録媒体
US10684033B2 (en) 2017-01-06 2020-06-16 Johnson Controls Technology Company HVAC system with automated device pairing
US11900287B2 (en) 2017-05-25 2024-02-13 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Model predictive maintenance system with budgetary constraints
US11280509B2 (en) 2017-07-17 2022-03-22 Johnson Controls Technology Company Systems and methods for agent based building simulation for optimal control
US10854194B2 (en) 2017-02-10 2020-12-01 Johnson Controls Technology Company Building system with digital twin based data ingestion and processing
US11360447B2 (en) 2017-02-10 2022-06-14 Johnson Controls Technology Company Building smart entity system with agent based communication and control
US11764991B2 (en) 2017-02-10 2023-09-19 Johnson Controls Technology Company Building management system with identity management
US20190361412A1 (en) 2017-02-10 2019-11-28 Johnson Controls Technology Company Building smart entity system with agent based data ingestion and entity creation using time series data
US10169486B2 (en) 2017-02-10 2019-01-01 Johnson Controls Technology Company Building management system with timeseries processing
US10515098B2 (en) 2017-02-10 2019-12-24 Johnson Controls Technology Company Building management smart entity creation and maintenance using time series data
US11307538B2 (en) 2017-02-10 2022-04-19 Johnson Controls Technology Company Web services platform with cloud-eased feedback control
US10405309B2 (en) 2017-02-20 2019-09-03 Honeywell International Inc. System and method of distinct duty cycle support for distinct multi-network protocol networks for industrial wireless sensor networks
WO2018175912A1 (en) 2017-03-24 2018-09-27 Johnson Controls Technology Company Building management system with dynamic channel communication
US11327737B2 (en) 2017-04-21 2022-05-10 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Building management system with cloud management of gateway configurations
WO2018204540A1 (en) 2017-05-02 2018-11-08 Lateral Solutions, Inc. Control system for machine with a plurality of components and methods of operation
US10788229B2 (en) 2017-05-10 2020-09-29 Johnson Controls Technology Company Building management system with a distributed blockchain database
US11022947B2 (en) 2017-06-07 2021-06-01 Johnson Controls Technology Company Building energy optimization system with economic load demand response (ELDR) optimization and ELDR user interfaces
WO2018232147A1 (en) 2017-06-15 2018-12-20 Johnson Controls Technology Company Building management system with artificial intelligence for unified agent based control of building subsystems
JP6868478B2 (ja) * 2017-06-16 2021-05-12 株式会社Ｎｔｔドコモ コード動画連携装置及びコード動画連携プログラム
WO2019018008A1 (en) 2017-07-21 2019-01-24 Johnson Controls Technology Company BUILDING MANAGEMENT SYSTEM WITH DYNAMIC WORKING ORDER GENERATION WITH ADAPTIVE DIAGNOSTIC ASSIGNMENT DETAILS
US11726632B2 (en) 2017-07-27 2023-08-15 Johnson Controls Technology Company Building management system with global rule library and crowdsourcing framework
US20190095821A1 (en) 2017-09-27 2019-03-28 Johnson Controls Technology Company Building risk analysis system with expiry time prediction for threats
US11314788B2 (en) 2017-09-27 2022-04-26 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Smart entity management for building management systems
US11314726B2 (en) 2017-09-27 2022-04-26 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Web services for smart entity management for sensor systems
US10962945B2 (en) 2017-09-27 2021-03-30 Johnson Controls Technology Company Building management system with integration of data into smart entities
TWI642324B (zh) 2017-10-27 2018-11-21 奇邑科技股份有限公司 無線通訊系統、控制電路與控制方法
US10809682B2 (en) 2017-11-15 2020-10-20 Johnson Controls Technology Company Building management system with optimized processing of building system data
US11281169B2 (en) 2017-11-15 2022-03-22 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Building management system with point virtualization for online meters
US11127235B2 (en) 2017-11-22 2021-09-21 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Building campus with integrated smart environment
US11954713B2 (en) 2018-03-13 2024-04-09 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Variable refrigerant flow system with electricity consumption apportionment
WO2019239697A1 (ja) 2018-06-13 2019-12-19 日本電気株式会社 制御対象装置、制御方法、非一時的なコンピュータ可読媒体、及び、遠隔制御システム
JP6993580B2 (ja) * 2018-08-03 2022-01-13 日本電信電話株式会社 制御システム及び制御方法
US11027430B2 (en) * 2018-10-12 2021-06-08 Toyota Research Institute, Inc. Systems and methods for latency compensation in robotic teleoperation
US11016648B2 (en) 2018-10-30 2021-05-25 Johnson Controls Technology Company Systems and methods for entity visualization and management with an entity node editor
US20200162280A1 (en) 2018-11-19 2020-05-21 Johnson Controls Technology Company Building system with performance identification through equipment exercising and entity relationships
CN109634120B (zh) * 2018-12-26 2022-06-03 东软集团（北京）有限公司 一种车辆控制方法及装置
US11164159B2 (en) 2019-01-18 2021-11-02 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Smart building automation system with digital signage
US10788798B2 (en) 2019-01-28 2020-09-29 Johnson Controls Technology Company Building management system with hybrid edge-cloud processing
US11129117B2 (en) 2019-06-27 2021-09-21 Intel Corporation Predictive wireless feedback control loops
US11551058B2 (en) * 2019-06-27 2023-01-10 Intel Corporation Wireless feedback control loops with neural networks to predict target system states
US20210200912A1 (en) 2019-12-31 2021-07-01 Johnson Controls Technology Company Building data platform with graph based policies
US11894944B2 (en) 2019-12-31 2024-02-06 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Building data platform with an enrichment loop
US11537386B2 (en) 2020-04-06 2022-12-27 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Building system with dynamic configuration of network resources for 5G networks
US11874809B2 (en) 2020-06-08 2024-01-16 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Building system with naming schema encoding entity type and entity relationships
US11397773B2 (en) 2020-09-30 2022-07-26 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Building management system with semantic model integration
US11954154B2 (en) 2020-09-30 2024-04-09 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Building management system with semantic model integration
US20220137570A1 (en) 2020-10-30 2022-05-05 Johnson Controls Technology Company Building management system with auto-configuration using existing points
AU2022237623A1 (en) 2021-03-17 2023-10-19 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Systems and methods for determining equipment energy waste
US11769066B2 (en) 2021-11-17 2023-09-26 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Building data platform with digital twin triggers and actions
US11899723B2 (en) 2021-06-22 2024-02-13 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Building data platform with context based twin function processing
US11796974B2 (en) 2021-11-16 2023-10-24 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Building data platform with schema extensibility for properties and tags of a digital twin
US11934966B2 (en) 2021-11-17 2024-03-19 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Building data platform with digital twin inferences
US11704311B2 (en) 2021-11-24 2023-07-18 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Building data platform with a distributed digital twin
US11714930B2 (en) 2021-11-29 2023-08-01 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Building data platform with digital twin based inferences and predictions for a graphical building model
JP2023151892A (ja) * 2022-04-01 2023-10-16 オムロン株式会社 制御システム、制御装置、制御方法及び制御プログラム
JP2023174330A (ja) * 2022-05-27 2023-12-07 横河電機株式会社 リモート制御装置、ローカル制御装置、学習処理装置、方法、およびプログラム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011199420A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 Mitsubishi Electric Corp リング状同期ネットワークシステム

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3149328B2 (ja) * 1995-01-09 2001-03-26 松下電器産業株式会社 送信装置と受信装置
JP4014343B2 (ja) * 1999-12-28 2007-11-28 富士通株式会社 歪補償装置
KR100438824B1 (ko) * 2001-08-23 2004-07-05 삼성전자주식회사 일대다 데이타 통신망의 전파 지연 보상 방법들
US6901300B2 (en) * 2002-02-07 2005-05-31 Fisher-Rosemount Systems, Inc.. Adaptation of advanced process control blocks in response to variable process delay
FR2861191B1 (fr) 2003-10-20 2006-01-20 Nortel Networks Ltd Procede de commande d'un systeme a regulation, dispositif de commande et systeme pour mettre en oeuvre le procede
US7587252B2 (en) * 2005-10-25 2009-09-08 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Non-periodic control communications in wireless and other process control systems
CA2743511C (en) 2008-11-13 2018-06-12 Micro Motion, Inc. Transmitter with a relative-time timer
US8340790B2 (en) * 2009-08-31 2012-12-25 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Methods and apparatus to adjust control loop timing in a process control system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011199420A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 Mitsubishi Electric Corp リング状同期ネットワークシステム

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Field Wireless Solution Based on ISA 100.1 a to Innovate Instrumentation", YOKOGAWA TECHNICAL REPORT ENGLISH EDITION, vol. 53, no. 2, 2010
SHUJI YAMAMOTO ET AL.: "Field Wireless Solution Based on ISA100.11a to Innovate Instrumentation", YOKOGAWA TECHNICAL REPORT, vol. 53, no. 2, 17 September 2010 (2010-09-17), pages 7 - 12, XP002716114 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018073195A (ja) * 2016-10-31 2018-05-10 ファナック株式会社 測定システム
US10809672B2 (en) 2016-10-31 2020-10-20 Fanuc Corporation Measurement system
US11856345B2 (en) 2018-06-28 2023-12-26 Nec Corporation Remote control apparatus, remote control method, and program

Also Published As

Publication number Publication date
EP2840449A1 (en) 2015-02-25
CN104040442A (zh) 2014-09-10
US20150304193A1 (en) 2015-10-22
CN104040442B (zh) 2018-05-11
JP5565431B2 (ja) 2014-08-06
EP2840449B1 (en) 2018-09-12
JP2013222403A (ja) 2013-10-28
EP2840449A4 (en) 2016-07-13
US10187279B2 (en) 2019-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5565431B2 (ja) 制御装置及び制御システム
JP7009432B2 (ja) プロセス制御システムにおける改善されたカルマンフィルタ
JP6482699B2 (ja) 無線又は間欠プロセス計測値を伴うプロセス制御システムにおける予測手段の使用
CN106575104B (zh) 使用无线过程信号的模型预测控制
Blevins et al. PID control using wireless measurements
US11199824B2 (en) Reducing controller updates in a control loop
Delgado et al. Networked delay control for 5G wireless machine-type communications using multiconnectivity
Chamaken et al. Joint design of control and communication in wireless networked control systems: A case study
Chung et al. Adopting ewma filter on a fast sampling wired link contention in wirelesshart control system
JP2021073629A (ja) 非周期的に更新されるコントローラにおける速度に基づく制御、プロセスを制御する方法、プロセスコントローラ
Hassan et al. Setpoint weighted wirelesshart networked control of process plant
JP6835589B2 (ja) 制御ループにおけるコントローラ更新の低減、被制御デバイスを制御する方法、プロセス制御システム、プロセスコントローラ
Nonomura et al. Design of Two DOF digital servo system with RNN-based dynamic state predictive control for network control systems with large delays
JP5951535B2 (ja) 制御システム及び制御プログラム
Olaya et al. Reliable wireless control: Wireless connection in the control loop
Varutti et al. On the synchronization problem for the stabilization of networked control systems over nondeterministic networks
Márton et al. Nonlinear PI rate control in bottleneck links: Application to teleoperation systems
JP6914680B2 (ja) 監視制御システム及び時刻合わせ方法
Varutti et al. Predictive control of nonlinear chemical processes under asynchronous measurements and controls
Márton et al. Wireless Data Rate Controller Design for Networked Control Applications
Quang et al. Performance Analysis of Packet Loss Impact on Scheduling in Wireless Real-Time Control System using Matlab/Simulink
JP2009098919A (ja) フィールドネットワークシステム
EP3375209A1 (en) Methods and nodes for configuring a wireless link

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13777500

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013777500

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14388653

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE