JP2000227881A - プロセスコントローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｉ／Ｏ装置とＣＰＵとのデータの入出力を停
止させることについてのユーザによる指示の誤りや漏れ
を防ぐと共に、データの入出力を停止させたときに信頼
性のある演算結果が得られるようにする。 【解決手段】 データの入出力をＩ／Ｏ装置から仮想メ
モリ１０に切り替える切替え指定の有無に関する情報に
ついて、Ｉ／Ｏ装置ごとに予めシミュレーション指定テ
ーブル７に記憶させておき、シミュレーション指定テー
ブル７の情報に前記切替え指定があるＩ／Ｏ装置につい
ては、ＣＰＵ３は当該Ｉ／Ｏ装置に代えて仮想メモリ１
０とデータの入出力を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラント等の被制
御体を制御するプロセスコントローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】プロセスコントローラは、データの演算
処理を行う演算処理装置（以下、「ＣＰＵ」という。）
と、ＣＰＵと被制御体とのデータの入出力を制御する入
出力装置（以下、「Ｉ／Ｏ装置」という。）とを有し、
各種センサや制御機器等が接続されたプラント等の被制
御体を制御するものである。プロセスコントローラの基
本的な動作としては、Ｉ／Ｏ装置を介して入力されてき
た各種センサや制御機器からのデータについてＣＰＵに
より演算処理を行い、演算結果のデータをＩ／Ｏ装置を
介して適切な制御機器へ出力することでプラントを制御
する。

【０００３】ＣＰＵで行われる演算処理の内容は、各種
センサや制御機器等の接続機器ごとに異なるため、それ
ぞれの接続機器に対応させてＩ／Ｏ装置を設け、ＣＰＵ
が各Ｉ／Ｏ装置のアドレスを区別することで各接続機器
を認識できるようにしている。

【０００４】このようなプロセスコントローラによるプ
ラントの制御において、プロセスコントローラの試験運
転が目的であって制御機器とのデータの入出力が実際に
行われることを望まない場合には、当該制御装置に接続
されたＩ／Ｏ装置とＣＰＵとのデータの入出力を停止さ
せる必要がある。また、プラントやＩ／Ｏ装置に故障等
が生じたために異常なデータが入力されてくる場合に
も、当該Ｉ／Ｏ装置とＣＰＵとのデータの入出力を停止
させる必要がある。

【０００５】このように、Ｉ／Ｏ装置とＣＰＵとのデー
タの入出力を停止させる必要が生じた場合には、その度
にユーザがデータの入出力を停止させる指示をＣＰＵに
与えるようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、プラントの
接続機器の数の増大に伴って、Ｉ／Ｏ装置の数も増大し
複雑化してきたため、上記のような必要性が生じる度に
ユーザが指示を与えていたのでは誤りや漏れなどが生じ
やすい。

【０００７】このことによる影響は小さくなく、例え
ば、データが本来は出力されるべきではなかった制御機
器に誤って出力されてしまうことで当該制御機器の故障
の原因ともなり、あるいは、プラントやＩ／Ｏ装置に故
障が発生した場合に、正常なデータの入出力を誤って停
止させてしまい、一方で異常なデータの入出力が続行し
てしまうことで、プラントの正常動作を損なう事態も起
こり得る。

【０００８】また、異常なデータが入出力されるＩ／Ｏ
装置とＣＰＵとのデータの入出力を単に停止させただけ
では、動作を続けているＣＰＵによる演算結果が信頼性
に欠けるものとなり、このような適切でない演算結果が
正常に動作しているＩ／Ｏ装置を介して他の制御機器に
送られてしまうことで、当該制御機器に故障等が発生す
る事態も起こり得る。

【０００９】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、Ｉ／Ｏ装置とＣＰＵとの
データの入出力を停止させることについてのユーザによ
る指示の誤りや漏れを防ぐと共に、データの入出力を停
止させたときに信頼性のある演算結果が得られるように
することで、プラントにおける誤動作や接続機器の故障
等の発生を未然に防止し得るプロセスコントローラを提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明は、複数の入出力装置を介し
て被制御体との間でデータを入出力することで、当該被
制御体を制御するプロセスコントローラにおいて、前記
被制御体からの入力データの代わりとして使用し得るダ
ミーデータが記憶されている仮想メモリと、前記被制御
体との間でデータの入出力が必要とされない場合に、デ
ータの入出力を入出力装置から仮想メモリに切り替える
切替え指定の有無についての情報が入出力装置ごとに記
憶されている情報記憶手段と、データの入出力が必要と
されないときには、前記切替え指定に従って切り替える
演算処理手段とを有することを要旨とする。

【００１１】本発明にあっては、前記切替え指定の有無
について予め入出力装置ごとに情報記憶手段に記憶させ
るようにしたことで、必要となる度にユーザがデータの
入出力を停止させる指示をすることによる誤りや漏れを
防いでいる。また前記切り替え指定がある入出力装置に
ついては、演算処理手段が当該入出力装置からの入力デ
ータに代えて仮想メモリに記憶されているダミーデータ
を用いて演算を行うようにしたことで信頼性のある演算
結果を出力することができるようにしている。

【００１２】請求項２記載の本発明は、請求項１記載の
プロセスコントローラにおいて、前記情報記憶手段は、
入出力装置ごとに異常なデータが入出力された場合に関
する切替え指定の有無についての情報が記憶されてお
り、前記演算処理手段は、異常なデータが入出力される
こととなったときには、当該切替え指定に従って切り替
えることを要旨とする。

【００１３】本発明にあっては、異常なデータが入出力
された場合を想定した前記切替え指定の有無について予
めＩ／Ｏ装置ごとに情報記憶手段に記憶させるようにし
たことで、Ｉ／Ｏ装置に故障等が発生する度にユーザが
データの入出力を停止させる指示をすることによる誤り
や漏れを防いでいる。また、前記切替え指定があるＩ／
Ｏ装置について、異常なデータが入出力されたときに
は、演算処理手段が当該Ｉ／Ｏ装置からの入力データに
代えて前記仮想メモリに記憶されているダミーデータを
用いて演算を行うようにしたことで信頼性のある演算結
果を出力することができるようにしている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について説明する。

【００１５】図１は、本発明の実施の形態に係るプロセ
スコントローラの構成を示す図である。同図のプロセス
コントローラ１３は、プラント１とのデータの入出力を
制御するＮ台のＩ／Ｏ装置２−１乃至２−Ｎおよびプラ
ント１からの入力データに代えて使用し得るダミーデー
タを記憶している仮想メモリ１０とが接続されているイ
ンターフェイス９と、ユーザが指示を入力するためのエ
ンジニアリングツール５と、各Ｉ／Ｏ装置に付されたア
ドレスに関する情報を記憶している入出力情報テーブル
６と、試験運転に関するユーザの指示について記憶して
いるシミュレーション指定テーブル７と、データの入出
力が正常に行われなくなった場合に関するユーザの指示
について記憶している縮退指定テーブル８と、データの
演算処理を行うＣＰＵ３と、ＣＰＵ３の動作を制御する
制御プログラム４とがシステムバス１１にそれぞれ接続
された構成となっている。

【００１６】また、インタフェース９は、ＣＰＵ３と共
に演算処理手段を構成し、データの入出力をＩ／Ｏ装置
から仮想メモリ１０に切り替える際に、ＣＰＵ３がアク
セスすべき入出力アドレスをＩ／Ｏ装置に付されたアド
レスから仮想メモリ１０に付されたアドレスに変換する
アドレス変換テーブル１２を有している。

【００１７】仮想メモリ１０は、試験運転を行う場合や
Ｉ／Ｏ装置２−１乃至２−Ｎに故障が生じた場合等に、
ＣＰＵ３が当該Ｉ／Ｏ装置に代えてデータの入出力を行
うために設けられたものである。例えば、当該Ｉ／Ｏ装
置が各種センサに接続されたものであるときには、ＣＰ
Ｕ３は当該Ｉ／Ｏ装置からの入力データに代えて仮想メ
モリ１０からのダミーデータを用いて演算を行い、当該
Ｉ／Ｏ装置がデータを出力すべき制御機器に接続された
ものであるときには、ＣＰＵ３における演算結果のデー
タを当該Ｉ／Ｏ装置に代えて仮想メモリ１０へ出力する
ことができるようにしたものである。ダミーデータは、
入力データの代わりとして使用し得るようにある程度入
力データを想定して生成されるものであり、ＣＰＵ３に
データが入力されなくなり信頼性に欠けることとなった
演算結果が制御機器に出力されることを防ぐためのもの
である。

【００１８】シミュレーション指定テーブル７は、演算
結果のデータを実際にはＩ／Ｏ装置に出力させず演算処
理だけに留めておくことを目的とする試験運転（シミュ
レーション）を行うことができるように、ＣＰＵ３がデ
ータの入出力を当該Ｉ／Ｏ装置から仮想メモリ１０に切
り替えることとする切替え指定（以下、「シミュレーシ
ョン指定」という。）の有無についてＩ／Ｏ装置ごとに
記憶している。すなわち、ＣＰＵ３がデータを出力しよ
うとするＩ／Ｏ装置について、シミュレーション指定が
あるときには上記の切り替えが行われ、演算結果のデー
タは当該Ｉ／Ｏ装置ではなく仮想メモリ１０に出力され
ることとなる。

【００１９】縮退指定テーブル８は、シミュレーション
指定テーブル７と同様に情報記憶手段を構成し、プラン
トやＩ／Ｏ装置に故障等が発生したために異常なデータ
が入出力されるようになったＩ／Ｏ装置について、ＣＰ
Ｕ３がデータの入出力を当該Ｉ／Ｏ装置から仮想メモリ
１０に切り替えることとする切替え指定（以下、「縮退
指定」という。）の有無についてＩ／Ｏ装置ごとに記憶
している。縮退指定の有無は、各Ｉ／Ｏ装置が接続され
ている接続機器や、演算処理の重要性等を考慮して決定
されるものであり、入力データをダミーデータで代用す
ることができる程度であるときには縮退指定を行い、ダ
ミーデータでは到底代用することができないときには縮
退指定は行わない。例えば、故障等が重大なものであっ
てプロセスコントローラによる制御自体を停止すること
が必要となるような場合が相当する。

【００２０】ところで、シミュレーション指定や縮退指
定の有無についてはエンジニアリングツール５を用いて
ユーザが入力するようになっている。図２は、このよう
な、ユーザが入力すべき事項の一例を示す図である。同
図においては、プラントのユニット番号およびユニット
内のスロット番号により接続機器が認識されるものとし
て、Ｉ／Ｏ装置ごとに、ユニット番号、スロット番号、
Ｉ／Ｏ種別２１、ＣＰＵ３が認識すべきＩ／Ｏ装置のア
ドレス２２、シミュレーション指定２３、縮退指定２
４、が項目として挙げられている。

【００２１】上記項目の入力後は、ユニット番号、スロ
ット番号、Ｉ／Ｏ種別２１およびＩ／Ｏ装置のアドレス
２２に関する情報は入出力情報テーブル６に記憶され、
シミュレーション指定２３に関する情報はシミュレーシ
ョン指定テーブル７に記憶され、縮退指定２４に関する
情報は縮退指定テーブル８に記憶される。

【００２２】次に、本実施の形態における作用について
説明する。

【００２３】上述したプロセスコントローラにおける基
本的な動作としては、プラント１に接続されたセンサ
（図示せず）から出力されてきたデータが、当該センサ
に接続されているＩ／Ｏ装置に入力され、インタフェー
ス９とシステムバス１１とを介してＣＰＵ３に送られ、
ＣＰＵ３において演算処理が行われた後、演算結果のデ
ータがシステムバス１１とインタフェース９を介して、
出力されるべき適切なＩ／Ｏ装置へ送られ、当該Ｉ／Ｏ
装置に接続されている制御機器（図示せず）に出力され
るというものである。

【００２４】このような一連の処理はＩ／Ｏ装置ごとに
独立して行われるが、その詳細について、図３に記載し
た各Ｉ／Ｏ装置で行われる処理（以下、「Ｉ／Ｏアクセ
ス処理」と呼ぶ。）の流れ図を用いて説明する。Ｉ／Ｏ
アクセス処理の前提として、プラント１あるいはタイマ
（図示せず）等から起動要求が来たときに、ＣＰＵ３は
制御プログラム４に従ってＩ／Ｏアクセス処理を開始す
るものとする（Ｓ１）。Ｉ／Ｏアクセス処理の開始後、
まず、ＣＰＵ３はアクセスの対象となるＩ／Ｏ装置のア
ドレスを入出力情報テーブル６から取り出し（Ｓ２）、
当該Ｉ／Ｏ装置についてのシミュレーション指定の有無
に関しシミュレーション指定テーブル７の情報を確認す
る（Ｓ３）。シミュレーション指定があるときには、ア
ドレス変換テーブル１２において入出力アドレスを当該
Ｉ／Ｏ装置のアドレスから仮想メモリ１０のアドレスに
変換する（Ｓ４）。シミュレーション指定がないときに
は、上記のアドレスの変換は行わない。続いて、ＣＰＵ
３は入出力アドレスに対してデータの入出力を行う（Ｓ
５）。すなわち、シミュレーション指定があるときには
仮想メモリと、シミュレーション指定がないときには当
該Ｉ／Ｏ装置とデータの入出力を行うこととなる。デー
タ入出力の完了後、データ入出力の結果について正常か
否かを判定する（Ｓ６）。正常と判定したときには、新
たな起動要求を待って次のＩ／Ｏアクセス処理へ移行す
る（Ｓ９）。異常と判定したときには、当該Ｉ／Ｏ装置
についての縮退指定の有無に関して縮退指定テーブル８
の情報を確認する（Ｓ７）。縮退指定があるときには、
アドレス変換テーブル１２において入出力アドレスを当
該Ｉ／Ｏ装置のアドレスから仮想メモリ１０のアドレス
に変換し（Ｓ８）、新たな起動要求を待って次のＩ／Ｏ
アクセス処理へ移行する（Ｓ９）。縮退指定がないとき
には、プロセスコントローラによる制御を停止する（Ｓ
１０）。

【００２５】したがって、本実施の形態によれば、シミ
ュレーションの実行やプラントに故障等が発生した場合
に関するユーザの指示であるシミュレーション指定の有
無および縮退指定の有無について予めＩ／Ｏ装置ごとに
シミュレーション指定テーブル７と縮退指定テーブル８
にそれぞれ記憶させておくことで、シミュレーションを
実行する度にあるいはＩ／Ｏ装置に故障等が発生する度
に、ユーザが指示を行うことによる誤りや漏れを防止し
ている。

【００２６】また、シミュレーション指定あるいは縮退
指定があるＩ／Ｏ装置については、当該Ｉ／Ｏ装置とＣ
ＰＵ３とのデータの入出力を単に停止するのではなく、
ＣＰＵ３が当該Ｉ／Ｏ装置からの入力データに代えて仮
想メモリ１０に記憶されているダミーデータを用いて演
算処理を行うようにしたことで、ＣＰＵ３にデータが入
力されなくなり信頼性に欠けることとなった演算結果が
他のＩ／Ｏ装置を介してプラント１へ出力され、制御機
器等の誤動作や故障の原因となることを防止している。

【００２７】なお、上記実施の形態においては、接続機
器ごとにＩ／Ｏ装置を設けることとしたが、一のＩ／Ｏ
装置に複数の接続機器を接続させるようにしてもよい。
例えば、一のユニットに接続された全ての接続機器につ
いて一のＩ／Ｏ装置がデータ入出力を制御することとす
れば、各接続機器のアドレスの管理が簡易化され、ま
た、Ｉ／Ｏ装置数が削減することでプロセスコントロー
ラの規模を縮小させることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１記載の
本発明によれば、データの入出力をＩ／Ｏ装置から仮想
メモリへ切り替える切替え指定の有無について予めＩ／
Ｏ装置ごとに情報記憶手段に記憶させたことで、必要と
なる度にユーザがデータの入出力を停止させる指示をす
ることによる誤りや漏れを防ぐことができる。また、前
記切替え指定があるＩ／Ｏ装置については、単にデータ
の入出力を停止させるのではなく、演算処理手段が当該
Ｉ／Ｏ装置からの入力データに代えて仮想メモリに記憶
されているダミーデータを用いて演算を行うようにした
ことで、信頼性のある演算結果を出力することができ、
もってプラントにおける誤動作や接続機器の故障等の発
生を未然に防止することができる。

【００２９】請求項２記載の本発明によれば、異常なデ
ータが入出力された場合を想定して前記切替え指定の有
無について予めＩ／Ｏ装置ごとに情報記憶手段に記憶さ
せたことで、プラントやＩ／Ｏ装置に故障等が発生する
度にユーザがデータの入出力を停止させる指示をするこ
とによる誤りや漏れを防ぐことができる。また、当該切
替え指定があるＩ／Ｏ装置について、異常なデータが入
出力されるようになったときには、単にデータの入出力
を停止させるのではなく、演算処理手段が当該Ｉ／Ｏ装
置からの入力データに代えて仮想メモリに記憶されてい
るダミーデータを用いて演算を行うようにしたことで信
頼性のある演算結果を出力することができ、もってプラ
ントにおける誤動作や接続機器の故障等の発生を未然に
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るプロセスコントロー
ラの構成を示す図である。

【図２】ユーザが入力すべき事項の一例を示す図であ
る。

【図３】各Ｉ／Ｏ装置で行われる処理の流れ図を示す図
である。

【符号の説明】 １…プラント ２−１、２−２、２−Ｎ…Ｉ／Ｏ装置 ３…ＣＰＵ ４…制御プログラム ５…エンジニアリングツール ６…入出力情報テーブル ７…シミュレーション指定テーブル ８…縮退指定テーブル ９…Ｉ／Ｏインターフェイス １０…仮想メモリ １１…システムバス １２…アドレス変換テーブル １３…プロセスコントローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の入出力装置を介して被制御体との
   間でデータを入出力することで、当該被制御体を制御す
   るプロセスコントローラにおいて、 前記被制御体からの入力データの代わりとして使用し得
   るダミーデータが記憶されている仮想メモリと、 前記被制御体との間でデータの入出力が必要とされない
   場合に、データの入出力を入出力装置から仮想メモリに
   切り替える切替え指定の有無についての情報が入出力装
   置ごとに記憶されている情報記憶手段と、 データの入出力が必要とされないときには、前記切替え
   指定に従って切り替える演算処理手段とを有することを
   特徴とするプロセスコントローラ。
2. 【請求項２】 前記情報記憶手段は、入出力装置ごとに
   異常なデータが入出力された場合に関する切替え指定の
   有無についての情報が記憶されており、 前記演算処理手段は、異常なデータが入出力されること
   となったときには、当該切替え指定に従って切り替える
   ことを特徴とする請求項１記載のプロセスコントロー
   ラ。