JPH1124709A - 自立分散型プラント制御マンマシン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラント機器を、互いに独立して動作する複
数台のプラント制御マンマシン装置を介して操作するシ
ステムにおいて、特に専用のハードウェアサーバ装置を
必要とせずにプラント制御マンマシン装置の構築を可能
とする。 【解決手段】 ネットワーク伝送路４にネットワーク制
御装置２を介して接続された複数のマンマシン装置１
と、同じくネットワーク伝送路４にネットワーク制御装
置２を介して接続された制御装置３と、各マンマシン装
置１に接続されたＣＲＴ表示器１Ａ、Ｋ／Ｂ１Ｂとを含
んでプラント制御マンマシン装置を構成し、各マンマシ
ン装置１に接続されたネットワーク制御装置２に、いず
れのネットワーク制御装置２からも書き込み可能なメモ
リを設けて共通メモリを形成し、各メモリに、マスタ状
態を示すマスタフラグエリアと、動作状態を示す生死カ
ウンタエリアを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラント機器の制
御を行うコントローラを、複数台のマンマシン装置を介
して操作するシステムにおいて、特に専用のハードウェ
アサーバ装置を必要とせずに、個々のマンマシン装置が
独立してコントローラ（制御装置）へ制御データを出力
することを可能とし、且つ同一の制御対象（コントロー
ラ）に対して、制御データを競合して出力することを防
止するプラント制御マンマシン装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プラント機器を操作するため、各
機器を制御するコントローラ（制御装置）とコントロー
ラに指示を出すマンマシン装置をネットワーク接続装置
で接続し、マンマシン装置から制御装置に対して出力指
令操作を行うシステムは既に広く知られており、且つ実
用化されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術のプラント制御システムにおいては専用のハー
ドウェアサーバを設置し、これとマンマシン装置を、複
数台数ネットワーク接続装置を用いてネットワークに接
続している場合、また、専用のハードウェアサーバを設
置せず、マンマシン装置を複数台数ネットワーク接続装
置を用いてネットワークに接続している場合があった。

【０００４】前者の場合においては、サーバ装置が故障
するとマンマシン装置からのプラント制御操作ができな
くなることから、サーバを2台設置し２重化しなければ
ならない点、およびサーバが1台故障時には、待機系の
バックアップ完了までの間、マンマシン装置からのプラ
ント制御操作ができない欠点があった。

【０００５】後者の場合においては、複数のマンマシン
装置から同一制御対象の操作端に対して制御操作を行っ
た場合に、操作の競合が発生し、他のマンマシン装置か
らの指令が後着優先となり、制御対象操作端の動作が意
図した動作と食い違う場合が生ずるという欠点があっ
た。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では上記
従来技術に鑑み、複数台のマンマシン装置と制御装置を
ネットワークに接続してデータの送受信を行うことは従
来と同じであるが、制御装置とマンマシン装置の接続に
は、メッセージ通信機能、並びに制御装置−マンマシン
装置間で共通のメモリを参照できる共通メモリ機能を有
するネットワーク接続装置を用い、マンマシン装置と制
御装置とのデータの送受信をネットワーク制御装置内の
共通メモリを介して行うことにより、制御装置へのデー
タ送受信を各々のマンマシン装置から行うことが可能と
した。

【０００７】また、複数のマンマシン装置から同一操作
端（プラント機器）への操作を行った場合の操作の競合
防止については、複数のマンマシン装置間でメッセージ
通信機能を用いて、マスタ管理を行い、制御装置へのデ
ータ出力を1台のマンマシン装置が統括して行う事によ
り可能とした。

【０００８】本発明によれば、複数台のマンマシン装置
を含むプラント制御マンマシン装置を構成する場合、専
用のサーバーを必要とせず、それぞれのマンマシン装置
が独立して制御装置に対して操作可能となり、かつ、マ
スタ管理により制御装置へのデータ出力マンマシン装置
を1台に限定することにより、複数台のマンマシン装置
から同一制御対象への操作の競合防止が可能となる。

【０００９】また、マンマシン装置が故障した場合の故
障の検知が自動的に行われ、それまでマスタとして動作
していたマンマシン装置が故障しても生きているマンマ
シン装置へのマスタの切換が自動的になされるので、そ
の故障の影響を受けることなく制御装置への操作が継続
して可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１に本発明
を発電プラントに適用した一実施例になる自立分散型発
電プラント制御マンマシン装置の全体構成を示す。

【００１１】図１に示す自立分散型発電プラント制御マ
ンマシン装置は、プラント機器を制御するコントローラ
を含んでなる複数の制御装置（図１では１台のみを示し
てある）３と、この制御装置３にネットワーク制御装置
２を介して接続されたネットワーク４と、ネットワーク
４にネットワーク制御装置２を介して接続され前記制御
装置３に制御データを出力する複数のマンマシン装置１
と、マンマシン装置１それぞれに接続されたＣＲＴ表示
器１Ａ及びキーボード（Ｋ／Ｂ）１Ｂと、を含んで構成
されている。

【００１２】マンマシン装置１と制御装置３は、それぞ
れネットワーク制御装置２を介してネットワーク４に接
続されていて、制御装置３に対する操作指令は、マンマ
シン装置１に接続されたＣＲＴ表示器１ＡとＫ／Ｂ１Ｂ
を用いてマンマシン装置１を介してネットワーク制御装
置２に対して出力される。ネットワーク制御装置２に対
して出力された操作指令はネットワーク４に送出され、
ネットワーク４から、制御装置３のネットワーク制御装
置２により、制御装置３に取り込まれる。

【００１３】次にネットワーク制御装置間の共通メモリ
の実現方法について図２を用いて説明する。図２におい
て、ネットワーク制御装置２の内部のメモリ２１を周期
的に一致化させることにより複数のネットワーク制御装
置２間で共通のメモリ領域である共通メモリ２２を確保
できる。この共通メモリ２２を読み書きする事により、
複数のネットワーク制御装置２間でデータの授受が可能
となる。

【００１４】共通メモリ２２を読み書きする単位を装置
毎に区分けすることにより、各マンマシン装置が独立し
て制御装置とデータの授受が可能な事を図３を用いて説
明する。図３に示すように、ネットワーク４にマンマシ
ン装置１１、マンマシン装置１２、および制御装置３が
接続されているとき、共通メモリ２２を３分割し、それ
ぞれをマンマシン装置１１、マンマシン装置１２、およ
び制御装置３の書き込み専用エリアとすることにより、
マンマシン装置１１とマンマシン装置１２が互いに独立
して制御装置に対して、データを出力することが可能と
なる。しかしながら、マンマシン装置１１、マンマシン
装置１２からの出力データは独立でも、同一制御対象に
対し、マンマシン装置１１、マンマシン装置１２が独立
してデータを出力しては、制御装置３に対して同一制御
対象のデータの出力の競合を防止することはできない。

【００１５】これを防止するため以下に述べるマンマシ
ン装置のマスタ装置管理を行い、２台以上のマンマシン
装置がネットワーク上に接続されている場合には、１台
のマンマシン装置が制御装置に対してデータ出力の主導
権を握る事により、データ出力の競合を防止する。

【００１６】以下の説明において、マンマシン装置をＣ
ＰＵと略し、且つ動作対象のＣＰＵを本ＣＰＵ、相手の
ＣＰＵを相手ＣＰＵ、特にＣＰＵを限定しないときはＣ
ＰＵｉ、ＣＰＵｉがマスタ装置である状態をマスタ、そ
うでない状態をスレーブと呼ぶ。

【００１７】図４を参照して、ＣＰＵｉの生死状態の判
定方法について説明する。ＣＰＵｉの生死状態を判定す
るために、ＣＰＵｉの共通メモリ内に、ＣＰＵｉが正常
に動作している状態（生きている状態）において常に更
新されているカウンタ２２１１と２２２１を設ける。Ｃ
ＰＵｉの共通メモリ前回読み出し情報２２１の生死カウ
ンタ２２１１とＣＰＵｉの共通メモリ今回読み出し情報
２２２の生死カウンタ２２２１を比較し、一致した場合
にはＣＰＵｉの死状態、一致しない場合には生状態とす
る。マスタ化の優先順位をＣＰＵｉ＞ＣＰＵi+1とし、
ＣＰＵｉの生死状態とマスタ化の優先順位でマスタにな
るＣＰＵｉを決定する。

【００１８】図５に、ＣＰＵが２台の場合にマスタにな
るＣＰＵを決定する手順を示す。本ＣＰＵが立ちあげら
れたら、既にマスタが存在するかどうかがまず判断され
る（Ｐ５０）。既にマスタが存在する場合、Ｐ５６に進
み、図４の共通メモリ２２２内のマスタフラグエリアに
スレーブ状態であることを記録し、本ＣＰＵをスレーブ
とする。まだマスタが存在しない場合、Ｐ５１に進んで
ＣＰＵｉに対し、本ＣＰＵのマスタ化を報告し、Ｐ５２
の遅延処理で応答を待つ。Ｐ５３の処理にてＣＰＵｉの
応答の有無により状態（生死）を判定して、ＣＰＵｉが
死の状態であれば、本ＣＰＵをマスタで立ち上げるＣＰ
Ｕと判断し、処理Ｐ５５にてマスタの状態とし、図４の
共通メモリ２２２内のマスタフラグエリアにマスタ状態
であることをを記録する。

【００１９】ＣＰＵｉが生の状態であれば、Ｐ５４にて
全ＣＰＵに対して報告していた応答を判定する。この応
答がマスタ化の肯定応答（本ＣＰＵがマスタになる事に
対する承認の応答）であれば、他のＣＰＵがマスタ化優
先順位が低いために譲歩したことを意味する。このとき
はＰ５５の処理で本ＣＰＵはマスタとなる。

【００２０】次にマスタ化報告に対する応答について図
６を用いて説明する。図５のＰ５１の処理により、全Ｃ
ＰＵに対してマスタ化の報告がなされ応答が求められた
とき、報告を受けたＣＰＵは、図６のＰ６１からＰ６４
の手順で処理する。まず、Ｐ６１において、本ＣＰＵと
マスタ化報告を発したＣＰＵｉをマスタ化優先順位に基
づき比較しマスタ化優先順を決定する。本ＣＰＵの優先
順位が低い場合は、Ｐ６３に進んで、ＣＰＵｉに対して
肯定報告を行い、次いで自らをＰ６４の処理にてスレー
ブとする。一方、本ＣＰＵの優先順位が高い場合は、Ｐ
６２に進んでＣＰＵｉに対して否定報告を行う事によ
り、最初の立ち上げＣＰＵがマスタＣＰＵとなること、
およびＣＰＵｉが同時に立ち上がった場合、マスタ化優
先順位に基づくマスタ化の譲歩が保証される。

【００２１】さらに図１において、マンマシン装置１が
他のマンマシン装置１の状態を図４の共通メモリ２２１
と２２２に示す生死カウンタ２２１１、２２２１を用い
て、生死管理することによりマンマシン装置故障時にお
いてもマンマシン装置１のマスタを切り替えることがで
きる。図７に、装置運転中、所定の時間間隔をおいて全
マンマシン装置により実行される生死管理の手順の例を
示す。まず、Ｐ７１の処理で本ＣＰＵが生の状態でかつ
マスタであるかどうかが判断され、生の状態でかつマス
タであれば、マスタ状態を保持する。それ以外の状態で
あれば、Ｐ７２の処理で生のマスタＣＰＵｉが他に存在
しないかどうかが判定される。生のマスタＣＰＵｉが他
に存在する場合、その状態が維持される。生のマスタＣ
ＰＵｉが他に存在しない場合、図５のＰ５１に進み、手
順を追って本ＣＰＵをマスタ状態に切り替える。

【００２２】次に、図３を参照して、マスタであるマン
マシン装置１１とスレーブであるマンマシン装置１２か
ら、互いに独立に制御データが出力される場合について
説明する。

【００２３】マンマシン装置１１から出力される制御デ
ータは、ネットワーク制御装置２Ａのメモリ２１Ａに書
き込まれ、同時にネットワーク制御装置２Ａのメッセー
ジ通信機能により、マンマシン装置１２のネットワーク
制御装置２Ｂのメモリ２１Ｂに書き込まれる。また、逆
に、マンマシン装置１２から出力される制御データは、
ネットワーク制御装置２Ｂのメモリ２１Ｂに書き込ま
れ、同時にネットワーク制御装置２Ｂのメッセージ通信
機能により、マンマシン装置１１のネットワーク制御装
置２Ａのメモリ２１Ａに書き込まれる。したがって、メ
モリ２１Ａとメモリ２１Ｂは、常に同じ内容を格納して
おり、マンマシン装置１１とマンマシン装置１２が一つ
のメモリを共有しているかたちになる。

【００２４】同じ機器のある一つの制御動作に対して、
マンマシン装置１１とマンマシン装置１２から制御デー
タが出力された場合、先に出力された制御データが両方
のメモリに書き込まれ、その制御データに基づく操作が
終了するまでは、後から出力された制御データはメモリ
に書き込むことはできない構成としてある。したがっ
て、二つのマンマシン装置が同一機器のある動作に関し
て競合することはない。

【００２５】一方、制御装置３のネットワーク制御装置
２Ｃは、メモリ２１Ａあるいはメモリ２１Ｂに書き込み
が行われる都度、もしくは所定の時間間隔で、メモリ２
１Ａとメモリ２１Ｂのマスタフラグエリアを読み出し、
マスタ状態であるのはどちらかを調べ、マスタ状態であ
るほうのメモリ（この場合メモリ２１Ａ）に書き込まれ
ている制御データを読みだして、制御装置３に送りこ
む。制御装置３は送りこまれた制御データに基づいて、
各プラント機器の制御を行う。制御装置３はさらに、制
御結果（機器状態）やプロセス量をネットワーク制御装
置２Ｃに送りこみ、ネットワーク制御装置２Ｃは、それ
らのデータをメモリ２１Ｃに書き込む。マンマシン装置
１１，１２は、定期的に、あるいは必要に応じてメモリ
２１Ｃの内容を読み出し、必要な処理を行う。

【００２６】上述のように、メモリ２１Ａとメモリ２１
Ｂの記憶内容は常に同じになっているから、マスタにな
っているマンマシン装置１１がダウンした場合でも、マ
スタをマンマシン装置１２に切り替えるだけで、メモリ
２１Ｂを用いて、制御を継続することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明になる自立分散型プラント制御マ
ンマシン装置によれば、 １）マンマシン装置が、制御装置に対し、互いに独立し
て操作指令を出力できるため、専用のサーバを必要とせ
ず、 ２）他のマンマシン装置の故障が制御装置の操作に影響
を与えないプラント制御マンマシン装置の構築が可能と
なり ３）複数のマンマシン装置からの制御装置に対する操作
要求に対してもマスタ管理を行い、出力元のマンマシン
装置を一元化できるため、競合誤操作の少ないプラント
制御マンマシン装置の構築が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例になる自律分散型発電プラン
ト制御マンマシン装置の全体構成図である。

【図２】図１に示す本発明の実施例におけるネットワー
ク制御装置の共通メモリの概念を説明する図である。

【図３】図２に示す共通メモリの装置毎のメモリ分割例
を示す図である。

【図４】共通メモリを用いたマンマシン装置の生死管理
方法の概念を示す図である。

【図５】本発明におけるマスタ化決定機能の動作を示す
手順図である。

【図６】図５に示すマスタ化決定機能の手順のマスタ化
報告に対する応答の手順を示す手順図である。

【図７】マンマシン装置故障時の、図５に示すマスタ化
決定機能を適用したマスタ切替を示す手順図である。

【符号の説明】

１ マンマシン装置 ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ ネットワーク制御装置 ３ 制御装置 ４ ネットワーク伝送路 １１，１２ マンマシン装置 ２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ ネットワーク制御装置
内メモリ ２２ 共通メモリ ２２１ ＣＰＵｉ共通メモリ前回読み出し情報 ２２１１ ＣＰＵｉ共通メモリ前回読み出し情報内生死
カウンタ ２２２ ＣＰＵｉ共通メモリ今回読み出し情報 ２２２１ ＣＰＵｉ共通メモリ今回読み出し情報内生死
カウンタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラント機器の制御を行う複数のコントロ
   ーラを含んで構成される制御装置と、前記制御装置への
   制御データの出力操作を行う複数のマンマシン装置と、
   前記制御装置と前記マンマシン装置を接続するメッセー
   ジ通信機能並びに前記制御装置−マンマシン装置間で共
   通のメモリを参照できる共通メモリ機能を有するネット
   ワーク制御装置と、これらの装置が接続されるネットワ
   ーク伝送路と、を含んで構成される自立分散型プラント
   制御マンマシン装置において、マンマシン装置毎の独立
   した操作が可能であり、各マンマシン装置は同一の操作
   対象に対して出力の一元化を可能とするマスタ化決定機
   能を有し、複数のマンマシン装置の内１台が故障した場
   合の故障の検知を自動的に行い、マスタ化決定機能によ
   り、マスタの遷移を自動的に行うことにより、他のマン
   マシン装置の故障の影響を受けることなく、制御装置へ
   の制御データの出力操作を継続して行うことが可能であ
   ることを特徴とする自立分散型プラント制御マンマシン
   装置。
2. 【請求項２】 前記マンマシン装置及び前記制御装置
   は、それぞれネットワーク制御装置を介して前記ネット
   ワーク伝送路に接続され、前記マンマシン装置に接続さ
   れたネットワーク制御装置はそれぞれマンマシン装置か
   ら出力された制御データを格納するメモリを有してな
   り、かつ、接続されたマンマシン装置から入力された制
   御データを該メモリに書き込むとともに、そのメッセー
   ジ通信機能により、他のマンマシン装置に接続されたネ
   ットワーク制御装置の前記メモリにも同じ制御データを
   書き込むことで共通メモリ機能を発揮するものであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の自立分散型プラント制
   御マンマシン装置。
3. 【請求項３】 前記メモリには、当該メモリが付属する
   ネットワーク制御装置が接続されたマンマシン装置がマ
   スタ状態か否かを表示するマスタフラグエリアが設けら
   れ、制御装置に接続されたネットワーク制御装置は、マ
   スタ状態が表示されているメモリの制御データを読みだ
   して制御装置に送りこむものであることを特徴とする請
   求項２に記載の自立分散型プラント制御マンマシン装
   置。
4. 【請求項４】 前記メモリには、当該メモリが付属する
   ネットワーク制御装置が接続されたマンマシン装置が動
   作状態であることを表示するカウンタエリアが設けら
   れ、各マンマシン装置にはマスタ化優先順位が設定され
   ており、各マンマシン装置は、所定の時間間隔で、他の
   マンマシン装置の動作状態を確認し、マスタ状態のマン
   マシン装置が動作状態でないことが確認されたとき、優
   先順位が高いマンマシン装置をマスタとするよう動作す
   るものであることを特徴とする請求項３に記載の自立分
   散型プラント制御マンマシン装置。