JP3204279B2 - 制御装置 - Google Patents

制御装置

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JP3204279B2
JP3204279B2 JP07015993A JP7015993A JP3204279B2 JP 3204279 B2 JP3204279 B2 JP 3204279B2 JP 07015993 A JP07015993 A JP 07015993A JP 7015993 A JP7015993 A JP 7015993A JP 3204279 B2 JP3204279 B2 JP 3204279B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オペレータ監視操作卓
を持つ計装制御装置に関して、特にマイクロプロセッサ
を使用したフイ−ルド コントロールステーションやプ
ログラム式ロジック コントローラと、プラントに設置
した伝送器や操作端等のフイールド機器との間の信号を
伝送するための下位通信バスインタフェースを装備した
ものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、フイ−ルド コントロールス
テーションやプログラム式ロジックコントローラとと伝
送器や操作端を直接接続し、監視や操作をする制御装置
が実用されてきた。この場合はフイ−ルド コントロー
ルステーションやプログラム式ロジック コントローラ
等が異常停止すると、伝送器や操作端は共に停止するこ
ととなる。図5は制御装置の構成概念図である。オペレ
ータ監視操作卓1とフイ−ルド コントロールステーシ
ョン2又はプログラム式ロジック コントローラ10と
は、上位通信バス4(コントロール用や汎用のLAN)
を介して接続する。フイ−ルド コントロールステーシ
ョン2又はプログラム式ロジック コントローラ10と
プラント等のフイールドに設置されている伝送器7や操
作端9とは下位通信バス5を介して接続する。オペレー
タはオペレータ監視操作卓1から、伝送器7や操作端9
を介してプラントを監視、操作する。この様な構成であ
っても、フイ−ルド コントロールステーション2又は
プログラム式ロジック コントローラ10等に異常が発
生すると、プラントの運転を継続できなくなる欠点があ
る。そのためフイ−ルド コントロールステーション2
はCPUを二重化し、各部に冗長化設計をし、信頼性の
向上を図っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の様な構成の制御
装置においては、二重化構成のフイ−ルド コントロー
ルステーションの一方が異常停止した場合、他方により
バックアップすることで下位通信バス5を介して制御装
置へ接続している伝送器7や操作端9の動作を継続させ
ることが可能であるが、二重化構成のフイールド コン
トロール ステーションが両方とも異常となった場合は
プラントの運転や監視が全く不可能になる。本発明の目
的はこの点に着目して、フイ−ルド コントロールステ
ーション2等が異常停止した場合には、フイ−ルド コ
ントロールステーション2等を経由せずに、上位のオペ
レータ監視操作卓1から直接プラントの監視や操作を続
行できるように、下位通信バス5上のデイジタル信号を
適宜変換して、上位通信バス4へ伝送するバイパス経路
即ちバックアップ ゲートウエイを設けることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、オペレータ監
視操作卓とフイ−ルド コントロールステーション等の
間を上位通信バスで接続し、このフイ−ルド コントロ
ールステーション等とプラントに設置した伝送器や操作
端等の機器の間を下位通信バスで接続した制御装置にお
いて、上位通信バスと下位通信バスとの間のプロトコル
変換の機能があり、このフイ−ルド コントロールステ
ーション等から異常を示す信号を受けて、上位通信バス
と下位通信バスとの間の通信経路を形成するするように
構成したバックアップ ゲートウエイを設ける。
【0005】
【作用】以上の構成により、フイ−ルド コントロール
ステーション等から異常停止の信号を受けたバックアッ
プゲートウェイは下位通信バス上のデイジタル信号を、
プロトコルを変換して上位通信バスに送り出す。同じく
オペレータ監視操作卓からの操作信号をバックアップゲ
ートウェイは同様に信号変換して下位通信バス上に送り
出す。従ってフイールド機器からの信号はフイ−ルド
コントロールステーション等をバイパスして直接オペレ
ータ監視操作卓に接続されるので、フイ−ルド コント
ロールステーション等が異常の場合にもプラントの監視
や操作が可能になる。
【0006】
【実施例】以下図面を用いて本発明を説明する。図1,
図2は本発明の一実施例を示した構成ブロック図であ
る。これらの図において、図5の各部分と対応する部分
には同一の符号を付してある。本発明の装置は図5の制
御装置の構成概念図にバックアップゲートウエイを付加
した点に構成上の特徴がある。次に各機器の機能及び動
作について説明する。先ず図1について、1はマイクロ
プロセッサ等を使用したオペレータ監視操作卓(以下O
PS1と言う)であり、制御装置の運転に必要な各種の
表示と操作を行う。また上位通信バス4により各種の周
辺装置、フイールド コントロール ステーション2
(以下FCS2と言う)及びバックアップゲートウエイ
3と接続する。この上位通信バス4は高速通信行うので
適宜同軸ケ−ブルを使用する。
【0007】OPS1において、表示制御手段11は、
表示手段(CRT)12の画面に、通常はFCS2を経
由してする監視や操作に必要な画面を表示する。FCS
2が異常の場合にはバックアップゲートウエイ3を経由
してする監視や操作に必要な画面を表示する。FCS制
御手段13は、通常FCS2が行う制御動作を管理する
が、FCS2が異常であることを検出すると自らの機能
は異常時の処理をして、バックアップゲートウエイ制御
手段14に制御管理を引き継ぐ。
【0008】バックアップゲートウエイ制御手段14
は、FCS2異常時にバックアップゲートウエイ3の動
作を管理し、OPS1から伝送器7、操作端9等と計
測、制御信号の授受を可能にする。操作手段15は、キ
ーボード、ポインテイングデバイスその他により周辺装
置、FCS2、バックアップゲートウエイ3及び伝送器
7、操作端9等への命令やデータ操作等を行う。自己診
断手段17は、プログラム異常、ハードウエア異常、電
源異常等を検出し、その異常レベルに従った表示をす
る。通信インタフェース18は、上位通信バス4を経由
して、FCS2、バックアップ ゲートウエイ3との間
の通信行うインタフェース機能を有している。
【0009】フイールド コントロール ステーション
2(FCS2)において、上位通信インタフェイス21
は上位通信バス4に接続され、計測制御手段22は計測
信号のモニタリング、警報、PID等のフイードバック
制御演算、シーケンス制御の論理演算等を行い、制御信
号を発生する。自己診断手段23は、プログラム異常、
ハードウエア異常、電源異常等を検出し、故障信号入出
力インタフェース24から異常時信号を出力する。下位
通信インタフェイス25は、下位通信バス(フイールド
バス)5に接続し、伝送器7、操作端9と計測信号及
び制御信号の授受をする。
【0010】バックアップ ゲートウエイ3は、上位通
信バス4と下位通信バス5との間で信号の授受が行える
ように、物理的および論理的に整合をとる装置である。
この通信規約がプロトコルである。上位通信インターフ
ェイス31により上位通信バス4に接続する。通信デー
タ処理手段32は、下位通信バス5の信号を上位通信バ
ス4へ伝送するために、又は逆方向へ伝送するために相
互にプロトコルを変換する。加えて信号経路の変更、デ
ータのバッファリング等の機能を持つ。自己診断手段3
3はプログラム異常、ハードウエア異常、電源異常等を
検出する。故障信号入出力インタフェース34は、FC
S2の故障信号入出力インタフェース24からの異常信
号が入ると、通信経路変更処理を行って上位の通信バス
4と下位の通信バス5との間に通信経路を形成する。下
位通信インタフェイス35は、下位通信バス5に接続さ
れ、伝送器7、操作端9等と計測信号及び制御信号の授
受をする。
【0011】図2について、下位通信バス(フイールド
バス)5は、プラントに設置した伝送器7や操作端9
等のフイールド機器とFCS2やバックアップゲートウ
エイ3間を接続する信号配線であり、デイジタル信号及
び必要に応じて直流電源を重畳する。低速の場合にはツ
イスト電線等も適宜使用する。 6は検出センサー部を
示す。圧力、位置、温度、流量等をそれぞれの検出セン
サーにより検出し、検出量変換手段73に伝える。
【0012】伝送器7は、通信インタフェース71によ
り下位通信バス5と接続される。データ格納手段72
は、検出端番号、検出変換データ、検出器測定スパン、
パラメータの設定値等の定数データを格納する。検出量
変換手段73は、検出センサー部6からの信号、例とし
ては熱電対電気信号等を所定のプロトコルに合致するよ
うに信号変換する。自己診断手段74は、検出センサー
部6を含めて各部の異常を検出する。上記の各種の計測
信号及び制御信号等は、通信インタフェース71及び下
位通信バス5を経由して、FCS2又はバックアップ
ゲートウエイ3と授受される。駆動電源は、下位通信バ
ス5に重畳して供給する、或いは、別に設けた電源端子
から供給する。
【0013】操作端9は、通信インタフェイス91によ
り下位通信バス5と接続され、開度信号、測定スパンの
変更、パラメータの設定・変更、自己診断結果等のデー
タ等を所定の信号変換をして下位通信バス5へ送り出
し、下位通信バス5上の各種のデータや制御信号を逆変
換して内部回路へ送る。データ格納手段92は操作端番
号、操作信号値、動作範囲、固有の特性データ、等を格
納する。制御信号・動力変換手段93はOPS1の操作
により、或いはFCS2から、下位通信バス5上に送り
だされた操作信号の増減に対応させて、空気圧作動弁に
は所定の空気圧を、電動弁にはモーターの正又は逆回転
を与え、弁の開度を操作する。その開度値は弁体に取り
付けた検出センサー部により検出し、弁開度値変換手段
94、通信インタフェース91を経て下位通信バス5上
へ送りだす。自己診断手段95は、弁体8を含めて各部
の異常を検出する。操作端9を駆動する直流電源は上記
の検出端7の場合と同じである。この他にこの弁体8を
駆動する動力として、圧縮空気AS又は電力PSを供給
する。
【0014】図3、図4のフロ−チャートに従って、F
CS2に異常がある時の切替え動作を説明する。尚、正
常時にはバックアップ ゲートウエイ3のデータバッフ
ァーメモリ上に設けたデータエリアへ上位通信バス4及
び下位通信バス5上のデータを一定の周期で常時取り込
んでいる。これには伝送器からの伝送器番号、各種のデ
ータ、弁開度データ、OPS1からの弁番号を付した弁
操作データ等が含まれる。 1)FCS2に異常が発生したことをOPS1が上位通
信バス4を通じて検出する。 2)OPS1は異常処理プログラムを起動して以下の処
理をする。 FCS2からの信号を上位通信バス4から切り離す。バ
ックアップ ゲートウエイ制御手段を起動する。バック
アップ ゲートウエイ3へ起動要求と通信を要求する。
【0015】3)バックアップ ゲートウエイ3は、F
CS2のアラーム入出力インタフェースが出力した信号
からFCS2を異常と判断する。 4)バックアップ ゲートウエイ3は異常時プログラム
を起動し以下の処理をする。 データバッファーテーブルのデータを変換し上位通信バ
ス4へ出力する。上位通信バス4上の操作信号データを
変換し、データバッファーテーブルへ格納する。前回の
操作信号データと新しいデータを比較し、変化があれば
下位通信バス5へ出力する。この様にしてFCS2が復
旧するまでOPS1から検出端7や操作端9を直接監視
し操作する。
【0016】尚図3,図4を用いた上記の説明では、F
CS2の異常時には、先ずOPS1が異常処理プログラ
ムを起動し、続いてバックアップ ゲートウエイを起動
する順序としたが、これに限定されることはなく、FC
S2から異常信号を受けたバックアップ ゲートウエイ
は直ちに上位通信バスと下位通信バスの間に信号経路を
形成する動作順序としてもよい。又バックアップ ゲー
トウエイの機能はFCS2やPLCのキュービクルに収
容してもよい。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、バックアップゲートウ
ェイ3を設けることにより、FCS2又PLC等が異常
停止した時も、上位のOPS1からフイールド機器の監
視及び操作を可能としたことにより、プラントの監視と
操作がより確実に実施できるので、非常時の安全確保に
大きい効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示した構成図である。
【図2】 図1に続く図である。フイールド機器側を示
す。
【図3】 動作を示すフローチャートである。
【図4】 図3に続く図である。バックアップ ゲート
ウエイ側を示す。
【図5】 従来の制御装置の構成概念図である。
【符号の説明】
1 オペレータ監視操作卓 2 フイールド コントロール ステーション 3 バックアップゲートウエイ 4 上位通信バス 5 下位通信バス 6 検出センサー部 7 伝送器 8 弁体 9 操作端 11 表示制御手段 12 表示手段(CRT) 13 FCS制御手段 14 バックアップゲートウエイ制御手段 15 操作手段 16 キーボード他 17,23,33,74,94 自己診断手段 18,21,31,25,35,71,91 通信イン
タフェース 22 計測制御手段 24,34 故障信号入出力インタフェース 32 通信データ処理手段 72,92 データ格納手段 73 検出量変換手段 93 制御信号・動力変換手段 95 弁開度値検出変換手段 IF インタフェース PS 動力用電源 AS 動力用加圧空気

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】オペレータ監視操作卓とフイ−ルド コン
    トロール ステーションの間を上位通信バスで接続し、
    フイ−ルド コントロール ステーションとプラントに
    設置した伝送器や操作端等のフイ−ルド機器の間を下位
    通信バスで接続した制御装置において、上位通信バスと
    下位通信バスとの間のプロトコル変換の機能を有し、フ
    イ−ルド コントロール ステーションから異常を示す
    信号を受けて、上位通信バスと下位通信バスとの間の通
    信経路を形成するようにしたバックアップ ゲートウエ
    イを設け、フイ−ルド コントロール ステーションが
    異常の場合、前記のバックアップゲートウェイを介して
    オペレータ監視操作卓からフイールド機器の監視や操作
    を可能にしたことを特徴とする制御装置。
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US6094600A (en) * 1996-02-06 2000-07-25 Fisher-Rosemount Systems, Inc. System and method for managing a transaction database of records of changes to field device configurations
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