JP2006285330A - 入出力モジュール監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 チャンネルがオフの場合と故障の場合が同じ表示であるので、チャンネルの故障およびその原因を一目で把握することができなかったという課題を解決する。
【解決手段】 項目表示部、ＩＯＭチャンネル状態表示部、ＩＯＭレポート表示部を具備し、これらの表示部によって入出力モジュールの全チャンネルの状態（正常／異常／出力無効）を表示し、かつ異常チャンネルは異常原因とその解析結果を表示するようにした。一目で全チャンネルの状態を把握でき、かつ迅速に故障原因を除去できるので、プラントを安全に停止させる安全計装システムに用いて特に効果が大きい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、制御装置に接続して入出力モジュールの状態を監視する装置に関し、特にプロセスを安全に停止させる安全計装システムに用いて好適な入出力モジュール監視装置に関するものである。

図５に、総合生産制御システムに用いられる操作監視装置の構成を示す。図５において、３００は制御装置であり、Ｉ／Ｏ診断部３１０、入出力モジュール（ＩＯＭ）３２０〜３４０およびアプリケーションプログラム実行部３５０で構成されている。

アプリケーションプログラム実行部３５０はプロセス素子３５１および機能ブロック３５２で構成される。機能ブロック３５２は内蔵されているプログラムにより所定の制御動作を実行する。プロセス素子３５１は、Ｉ／Ｏ診断部３１０のプロセス値を読み込む。

Ｉ／Ｏ診断部３１０に接続されている入出力モジュール３２０〜３４０にはフィールド機器や設備４００が接続される。入出力モジュール３２０〜３４０はフィールド機器／設備４００からプロセス量を読み込み、また制御量を出力する。Ｉ／Ｏ診断部３１０は、入出力モジュール３２０〜３４０から値を読み込み、入出力モジュール３２０〜３４０の状態を診断する。

制御装置３００には、Ｖネット２００を介して操作監視装置１００が接続される。この操作監視装置１００は制御装置状態表示部１１０、プロセスレポート表示部１２０および計器図表示部１３０で構成されており、パソコンのソフトウエアとして実現されている。

制御装置状態表示部１１０は項目表示部１１１およびＩＯＭレポート表示部１１２で構成される。これらの表示部はパソコンのダイアログ画面に結果を表示する。制御装置状態表示部１１０はＶネット２００を介してＩ／Ｏ診断部３１０からデータを読み込み、入出力モジュール３２０〜３４０の項目を項目表示部１１１に、それらに内蔵されているメモリの状態を１６進表示でＩＯＭレポート表示部１１２に表示する。

プロセスレポート表示部１２０はＶネット２００を介してプロセス素子３５１のデータを読み込み、入出力モジュール３２０〜３４０の状態を表示する。また、計器図表示部１３０はＶネット２００を介して機能ブロック３５２のデータを読み込み、計器図を表示する。

図６に、プロセスレポート表示部１２０とＩＯＭレポート表示部１１２の表示例を示す。図６（Ａ）はプロセスレポート表示部１２０の表示例である。入出力モジュール３２０〜３４０内の各チャンネルの状態を１行で表示する。各行の左側はチャンネル名であり、それに続く「１」とドットの列がチャンネルの状態を表している。チャンネルがオンのときは「１」を表示し、オフまたは故障のときはドットを表示する。この表示を見ることにより、各チャンネルの状態を知ることができる。

図６（Ｂ）はＩＯレポート表示部１１２の表示例である。入出力モジュール３２０〜３４０に内蔵されているメモリの内容を１６進で表示している。この表示を解析することにより入出力モジュール３２０〜３４０の状態がわかり、どのチャンネルが故障しているかを知ることができる。

特許文献１には、プロセス制御システムと安全システムを組み合わせたシステムが記載されている。

特開２００４−２３４６５５号公報

しかし、このような操作監視装置には次のような課題があった。

プロセスレポート表示部１２０に表示される各チャンネルの状態は、オフのときと故障のときはいずれもドットで表示される。従って、ユーザは表示だけではチャンネルが故障しているのか、正常でオフ状態であるのかを区別することができないという課題があった。また、表示されるのはチャンネルの状態のみであり、故障の原因を知ることができないという課題もあった。

また、ＩＯＭレポート表示部１１２に表示される内容は入出力モジュールそのものの状態だけであり、この表示では入出力モジュール内のチャンネルの状態を知ることができない。また、この表示はサービスマンのための表示であり、ユーザがその内容を解析することができないという課題もあった。

さらに、この操作監視装置１００はプロセス値を表示することに着目しているために、多数の値を取るアナログチャンネルは表示することができないという課題もあった。

従って本発明が解決しようとする課題は、チャンネルが故障しているかどうかを一目で知ることができ、かつアナログチャンネルの状態をも表示することができる入出力モジュール監視装置を提供することにある。

このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
入出力モジュールに内蔵されているメモリに格納されている情報を保持するＩＯＭ情報記憶部と、
このＩＯＭ情報記憶部に保持された情報を読み込み、この情報を解析するＩＯＭ情報解析部と、
前記ＩＯＭ情報解析部が解析した結果が入力され、入出力モジュールの稼働状態、およびこの入出力モジュールのチャンネルに異常があったときに異常があった旨および異常要因を表示する項目表示部と、
前記ＩＯＭ情報解析部が解析した結果が入力され、入出力モジュールの全チャンネルの正常／異常および出力無効の状態を表示するＩＯＭチャンネル状態表示部と、
前記ＩＯＭ情報解析部が解析した結果が入力され、故障したチャンネルの故障要因を表示するＩＯＭレポート表示部と、
を具備したものである。全チャンネルの状態を一目で把握することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記ＩＯＭチャンネル状態表示部は、チャンネルの正常／異常および出力無効の状態を異なった色を用いて表示するようにしたものである。一目でチャンネルの状態を判読できる。

請求項３記載の発明は、請求項１若しくは請求項２に記載の発明において、
前記ＩＯＭレポート表示部は、正常なチャンネルについて、過去に発生した異常状態およびその復帰履歴を表示するようにしたものである。過去の履歴を知ることができる。

請求項４記載の発明は、請求項１若しくは請求項３いずれかに記載の発明において、
アプリケーションプログラムの変数の値を表示する変数値表示部を具備したものである。プロセス値を容易に参照できる。

請求項５記載の発明は、請求項１若しくは請求項４いずれかに記載の発明において、
プラントに異常が発生したときに、そのプラントを安全に停止させる安全計装システムに接続するようにしたものである。安全計装システムに用いて特に効果が大である。

請求項６記載の発明は、請求項５に記載の発明において、
前記ＩＯＭチャンネル状態表示部の表示画面を操作することによって、出力チャンネルの有効化処理を行うことができるようにしたものである。操作が容易になる。

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２，３，４、５および請求項６の発明によれば、項目表示部と、ＩＯＭレポート表示部と、ＩＯＭチャンネル状態表示部とを具備し、これらの表示部により全チャンネルの正常／異常／無効状態および異常要因、故障解析結果を表示するようにした。

入出力モジュールの全チャンネルの正常、異常および出力無効の状態が一目で把握できるという効果がある。また、プロセス値でなくチャンネルの状態を表示するようにしたので、デジタルチャンネルだけでなく、アナログチャンネルをも表示できるという効果もある。また、異常要因および故障要因が表示されるので、迅速に故障原因を除去することができるという効果もある。これらの効果により、異常時にプラントを安全に停止させる安全計装システムに用いて特に効果が大きい。

また、過去の異常履歴を表示させることにより、現在の状態だけでなく過去の履歴をも把握できるので、より迅速に故障原因を突き止めることができるという効果もある。また、アプリケーションプログラムの変数値を同時に表示させることにより、プロセス値を容易に参照できるという効果もある。

さらに、ＩＯＭチャンネル状態表示部の画面を操作することにより、出力チャンネルの有効化を行うことができるようにすることにより、操作が簡単になるという効果もある。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る入出力モジュール監視装置の一実施例を示す構成図である。なお、図５と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図１において、５００は入出力モジュール監視装置であり、状態管理表示部５１０および変数値表示部５２０で構成される。

状態管理表示部５１０は、項目表示部５１１，ＩＯＭチャンネル状態表示部５１２，ＩＯＭレポート表示部５１３，ＩＯＭ情報解析部５１４、ＩＯＭ情報記憶部５１５およびＩＯＭ情報通信部５１６で構成される。

入出力監視装置５００はパソコンのソフトウエアとして実現される。また、項目表示部５１１、ＩＯＭチャンネル状態表示部５１２、ＩＯＭレポート表示部５１３および変数値値表示部５２０の表示はダイアログによりパソコンの画面中に表示される。これらのダイアログは表示／非表示を選択できる。なお、ＩＯＭとは入出力モジュールの略称である。

６００は制御装置であり、Ｉ／Ｏ診断部６１０、アプリケーションプログラム実行部６２０およびＩ／Ｏ診断部６１０に接続された入出力モジュール３２０〜３４０で構成されている。Ｉ／Ｏ診断部６１０にはＩＯＭ情報通信部６１１が内蔵されている。ＩＯＭ情報通信部６１１と５１６、アプリケーションプログラム実行部６２０と変数値表示部５２０は、それぞれＶネット２００で接続され、通信できるようになっている。

Ｉ／Ｏ診断部６１０は入出力モジュール３２０〜３４０から情報を収集する。この収集した情報はＩＯＭ情報通信部６１１を介して、ＩＯＭ情報通信部５１６に転送される。ＩＯＭ情報通信部５１６は、送られてきた情報をＩＯＭ情報記憶部５１５に出力する。ＩＯＭ情報記憶部５１５はこの情報を記憶する。すなわち、ＩＯＭ情報記憶部５１５には入出力モジュール３２０〜３４０に内蔵されているメモリの現在の値が格納される。

ＩＯＭ情報解析部５１４はＩＯＭ情報記憶部５１５に記憶された情報を読み込み、この情報を整理、解釈する。例えば、ＩＯＭ情報記憶部５１５に格納されている情報を解析することにより、入出力モジュール自体の故障であるか、あるいはフィールド機器から入出力モジュールに至る配線が断線しているかを判定することができる。

ＩＯＭ情報解析部５１４は、整理した情報を項目表示部５１１、ＩＯＭチャンネル状態表示部５１２、ＩＯＭレポート表示部５１３に出力する。項目表示部５１１、ＩＯＭチャンネル状態表示部５１２、ＩＯＭレポート表示部５１３は、これらの情報を所定のフォーマットで表示する。

アプリケーションプログラム実行部６２０は、内部に記憶されたユーザプログラムに基づいて所定の制御演算を実行する。そして、このプログラムで用いている変数の値を、Ｖネット２００を介して変数値表示部５２０に送信する。変数値表示部５２０は、送られてきた変数値を所定の形式で表示する。

図２に、項目表示部５１１、ＩＯＭチャンネル状態表示部５１２およびＩＯＭレポート表示部５１３の表示の一例を示す。図２（Ａ）は項目表示部５１１の表示例である。項目表示部５１１は、制御装置６００の稼働状態と入出力モジュール３２０〜３４０の稼働状態の両方を項目毎に表示する。

図中左側は制御装置６００の状態をツリー状に表示したものである。この制御装置６００には６個の入出力モジュールが接続されていることがわかる。チャンネルに故障が発生した入出力モジュールには“◆”の異常マーク７１０が表示される。この異常マークが表示された入出力モジュールを選択すると、右側のリストに異常要因を示す文字が表示される。入出力モジュールの場合は、入出力モジュールそのものの状態と各チャンネルの状態の両方が表示される。

同図（Ｂ）はＩＯＭチャンネル状態表示部５１２の表示例であり、全入出力モジュール全てのチャンネルの状態が表示される。右側の２列７２０、７３０がチャンネルの状態を表示する部分であり、異常チャンネルは赤色の“Ｆ”で、出力が無効なチャンネルは青色の“Ｄ”で表示される。また、正常なチャンネルは黒色の“．”（ドット）で表示される。

また、プロセス値ではなくプロセスの状態を表示するので、デジタルチャンネルだけでなく、アナログチャンネルの状態も表示することができる。さらに、チャンネルの状態が文字と色の両方で区別されて表示されるので、ユーザはチャンネルの状態を一目で把握することができる。

図２（Ｃ）にＩＯＭレポート表示部５１３の表示例を示す。ＩＯＭレポート表示部５１３は入出力モジュール内のメモリ中の情報から更に詳しい故障要因を解析し、その解析結果を表示する。また、現在正常なチャンネルでは過去の異常状態とそれからの復帰履歴を読み込み、その解析結果をも表示する。この機能によって、ユーザは現在のチャンネルの状態と、過去に発生した異常の状態とその復帰履歴の両方を知ることができる。

なお、図２の表示例は一例であり、適宜変更することができる。

次に、安全計装システムについて説明する。安全計装システムはプラントの状態を常時監視し、予め定められた条件を逸脱したときに、決められた手順に従って確実にプラントを停止させるシステムである。プラントの状態は入出力モジュールのチャンネルを監視することにより取得する。安全計装システムはプラントの安全に直接関わるシステムであるので、入出力モジュールのチャンネル監視は制御装置３００よりも重要視される。

一般に、定常運転時は出力チャンネルの値は一定である。安全計装システムは、プラントの異常を検出すると出力チャンネルの値を変更して、プラントを安全に停止させる。万一出力チャンネルに故障があると緊急時に作動せず、プラントに重大な損害を与えてしまう。

このため、安全計装システムでは入出力モジュールのメンテナンスは通常の制御装置よりも頻繁に行われる。また、チャンネルの故障が一目でわかるユーザインターフェイスが求められている。図１に示した入出力モジュール監視装置はチャンネルの作動状態が一目でわかり、故障への対処をいち早く行うことができるので、安全計装システムに最適である。

安全計装システムでは、出力チャンネルの有効、無効を制御する。アプリケーションプログラムに欠陥があると、緊急時にプロセスを安全に停止させることができない。そのため、エンジニアがアプリケーションプログラムの欠陥を見つけると、出力チャンネルを無効にして、出力が出ないようにする。エンジニアがアプリケーションプログラムを修正して、正しく動くことを確認後、ＩＯＭチャンネル状態表示部５１２によって出力チャンネルを有効にし、安全計装システムが正常に動作するようにする。

この概念を図３に示す。図３において、アプリケーションプログラム８００はファンクションブロック８１０、入力変数８２０，出力変数８３０、有効／無効の切替器８４０およびＩＯイメージ領域８５０で構成される。

センサ機器９１０の出力は入力モジュール９２０に入力され、更にＩＯイメージ領域８５０に入力される。このＩＯイメージ領域８５０に入力された入力データとステータスデータで構成される入力変数８２０は、ファンクションブロック８１０に入力される。このファンクションブロック８１０で生成された出力変数８３０は、切替器８４０を経てＩＯイメージ領域８５０に入力され、更に出力モジュール９４０を経由して、バルブ、ランプ等の機器９３０に出力される。

このような構成において、ファンクションブロック８１０に欠陥が見つかると、切替器８４０を操作してファンクションブロック８１０の出力がＩＯイメージ領域８５０に入力されないようにする。すなわち、出力を無効にする。欠陥修正後、再び切替器８４０を操作し、ファンクションブロック８１０の出力がＩＯイメージ領域８５０に入力されるようにする。すなわち、出力を有効にする。

図４に、出力チャンネルが故障したときのフローを示す。図４において、エンジニアがアプリケーションプログラムに欠陥を発見すると、工程（Ａ−１）でエンジニアリング機能を用いて関係する出力チャンネルを無効にする。そして、工程（Ａ−２）でアプリケーションプログラムを修正する。

次に、工程（Ａ−３）で、ＩＯＭチャンネル表示部５１２の表示で全てのチャンネルが正常であるかどうかを確認する。異常チャンネルがあると（工程（Ａ−４））、工程（Ａ−５）で入出力監視装置５００の表示を用いて異常チャンネルの故障要因を判別する。判別が不可能であると、工程（Ａ−６）でＩＯＭレポート表示部５１３の表示を用いて、更に詳しい故障要因を解析する。

故障要因がわかると、工程（Ａ−７）で故障要因を除去し、工程（Ａ−３）に戻る。このようにして、全ての故障要因を除去する。工程（Ａ−４）で異常チャンネルがなくなると、工程（Ａ−８）でＩＯＭチャンネル状態表示部５１２により出力チャンネルを有効にして終了する。

このように、チャンネルに異常が発生すると該当する出力チャンネルを無効にして異常要因を全て除去した後に、出力チャンネルを有効にする。このようにすることによって異常なデータがプラントに出力されることがなくなり、プラントを安全に停止することができる。

本発明の一実施例を示す構成図である。 各表示部の表示の一例を示す図である。 出力チャンネルの有効／無効を説明するための図である。 アプリケーションの欠陥を発見したときのフローチャートである。 従来の操作監視装置の構成図である。 従来の操作監視装置の表示の一例を示す図である。

符号の説明

５００ 入出力モジュール監視装置
５１０ 状態管理表示部
５１１ 項目表示部
５１２ ＩＯＭチャンネル状態表示部
５１３ ＩＯＭレポート表示部
５１４ ＩＯＭ情報解析部
５１５ ＩＯＭ情報記憶部
５１６、６１１ ＩＯＭ情報通信部
５２０ 変数値表示部
６００ 制御装置
６１０ Ｉ／Ｏ診断部
８００ アプリケーションプログラム
８１０ ファンクションブロック
８４０ 切替器
９２０ 入力モジュール
９４０ 出力モジュール

Claims (6)

1. 入出力モジュールに内蔵されているメモリに格納されている情報を保持するＩＯＭ情報記憶部と、
   このＩＯＭ情報記憶部に保持された情報を読み込み、この情報を解析するＩＯＭ情報解析部と、
   前記ＩＯＭ情報解析部が解析した結果が入力され、入出力モジュールの稼働状態、およびこの入出力モジュールのチャンネルに異常があったときに異常があった旨および異常要因を表示する項目表示部と、
   前記ＩＯＭ情報解析部が解析した結果が入力され、入出力モジュールの全チャンネルの正常／異常および出力無効の状態を表示するＩＯＭチャンネル状態表示部と、
   前記ＩＯＭ情報解析部が解析した結果が入力され、故障したチャンネルの故障要因を表示するＩＯＭレポート表示部と、
   を具備したことを特徴とする入出力モジュール監視装置。
2. 前記ＩＯＭチャンネル状態表示部は、チャンネルの正常／異常および出力無効の状態を異なった色を用いて表示するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の入出力モジュール監視装置。
3. 前記ＩＯＭレポート表示部は、正常なチャンネルについて、過去に発生した異常状態およびその復帰履歴を表示するようにしたことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の入出力モジュール監視装置。
4. アプリケーションプログラムの変数の値を表示する変数値表示部を具備したことを特徴とする請求項１若しくは請求項３いずれかに記載の入出力モジュール監視装置。
5. プラントに異常が発生したときに、そのプラントを安全に停止させる安全計装システムに接続したことを特徴とする請求項１若しくは請求項４いずれかに記載の入出力モジュール監視装置。
6. 前記ＩＯＭチャンネル状態表示部の表示画面を操作することによって、出力チャンネルの有効化処理を行うことができるようにしたことを特徴とする請求項５に記載の入出力モジュール監視装置。
   

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