WO2022172403A1 - プレイバックシミュレーション試験システム - Google Patents

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WO2022172403A1
WO2022172403A1 PCT/JP2021/005281 JP2021005281W WO2022172403A1 WO 2022172403 A1 WO2022172403 A1 WO 2022172403A1 JP 2021005281 W JP2021005281 W JP 2021005281W WO 2022172403 A1 WO2022172403 A1 WO 2022172403A1
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WO
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data
database
control
simulation test
collection device
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Application number
PCT/JP2021/005281
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English (en)
French (fr)
Inventor
達也 塚本
Original Assignee
東芝三菱電機産業システム株式会社
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Publication date
Application filed by 東芝三菱電機産業システム株式会社 filed Critical 東芝三菱電機産業システム株式会社
Priority to PCT/JP2021/005281 priority Critical patent/WO2022172403A1/ja
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    • 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
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to playback simulation test systems.
  • the controller that controls the operation of the control system may be replaced with a new controller and updated. In such a case, it is necessary to test in advance the operation of the control system controlled by the newly installed controller by simulation and to adjust it. In addition to replacing an existing controller with a new controller, there are also cases where a new controller is added to an existing controller. In such cases, the operation of the control system is similarly tested and adjusted in advance by simulation. There is a need.
  • a controller that executes a simulation before introducing a new controller or the like into an existing control system will be referred to as a virtual controller.
  • the control bus data collected in chronological order from the inside of the existing controller is captured as time-series data, the captured control bus data is input to the virtual controller via the shared memory, and the simulation is executed on the software of the virtual controller.
  • a playback simulator device that performs the above (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • the playback simulator device shown in Patent Document 1 simulates all the functions of the controller on a computer by software in an environment independent of the existing controller in operation. Then, the simulation operation confirmation of the virtual controller is executed in this simulated environment.
  • operational data is collectively collected during a period specified in advance. Collected data includes data that is not useful, and may cause an increase in the amount of data, a shortage of necessary data, or recollection of data.
  • the collected data is manually checked one by one by the operator of the playback simulator device, and the checked data is also played back manually. Therefore, there is a problem that it takes time to extract the necessary data and the number of man-hours for the simulation test increases.
  • the present embodiment is intended to solve such problems, and aims to obtain a playback simulation test system capable of efficiently collecting an appropriate amount of necessary data.
  • a playback simulation test system receives feedback signals from equipment and devices that make up existing plant equipment, and generates control signals for controlling the equipment and devices based on the feedback signals.
  • 1 controller is connected via a first control system network, collects first control data including the feedback signal and the control signal, and generates a first database storing at least part of the first control data Simulating a control system including the device, the device, and the second controller by supplying the at least part of the first control data to a data collection device and a second controller connected via a second control system network and a data reproducing device for executing
  • the data collection device generates a trigger signal based on one or more signals selected from the feedback signal and the control signal, and generates time-series data of the first control data based on the trigger signal. A part of the period is collected and stored in the first database as the at least part of the first control data.
  • a playback simulation test system capable of efficiently collecting an appropriate amount of necessary data is realized.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a playback simulation test system according to a first embodiment
  • FIG. It is an example of a flow chart explaining the operation of the playback simulation test system of the first embodiment
  • 1 is a schematic diagram illustrating a part of a playback simulation test system of a first embodiment
  • FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the operation of the playback simulation test system of the first embodiment
  • FIG. 4 is an example of a flowchart for explaining part of the operation of the playback simulation test system of the first embodiment
  • FIG. 4 is a schematic operating waveform diagram illustrating time-series data of data including control signals for explaining the operation of the playback simulation test system of the first embodiment
  • 1 is a schematic diagram illustrating a part of a playback simulation test system of a first embodiment
  • FIG. 11 is a schematic block diagram illustrating a playback simulation test system according to a second embodiment
  • FIG. 4 is a schematic operating waveform diagram illustrating time-series data of data including control signals for explaining the operation of the playback simulation test system of the first embodiment
  • 1 is a schematic diagram illustrating a part of a playback simulation test system of a first embodiment
  • FIG. 11 is a schematic block diagram illustrating a playback simulation test system according to a second embodiment
  • FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a playback simulation test system according to this embodiment.
  • the playback simulation test system 100 includes a data collection device 10 and a data reproduction device 40.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a playback simulation test system according to this embodiment.
  • the playback simulation test system 100 includes a data collection device 10 and a data reproduction device 40.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a playback simulation test system according to this embodiment.
  • the playback simulation test system 100 includes a data collection device 10 and a data reproduction device 40.
  • the data collection device 10 is communicably connected to the control system network 1.
  • the control system network 1 is an existing communication network, and interconnects the devices and devices constituting the existing plant facilities and the controllers that control them so as to be able to communicate with each other.
  • This plant equipment control system includes a host computer 20 , a controller 22 , an inverter 24 , an input/output device 26 , a field device 28 , etc. These are interconnected by a control system network 1 .
  • parameter setting values used for control by the controller 22 are set in advance for each process executed by this control system.
  • the host computer 20 transmits parameter setting values used in each process executed by the control system to the controller 22 via the control system network 1 at appropriate times such as at the start of each process.
  • a time schedule for processes to be executed by the control system is set in advance in the host computer 20, and a timing signal for synchronizing the operation timing of each plant component equipment is generated at the start and end of each process. is output to the control system network 1.
  • the host computer 20 has information on the specifications of the products to be manufactured.
  • the specifications of a product are physical quantities such as dimensions, weight, surface temperature, etc. of the finished product. Specifications of the product are set for each product, and the host computer 20 stores data stored in its own database and, if necessary, data received from a host computer system (not shown) to the product. Used as specifications.
  • the controller 22 outputs control signals to the inverter 24, the input/output device 26, and the field device 28, and electrically controls the operation of these devices while maintaining an appropriate interrelationship over time.
  • Controller 22 includes, for example, a programmable logic controller (PLC).
  • PLC programmable logic controller
  • the controller 22 operates according to a control program previously installed by the host computer 20.
  • the controller 22 calculates control signals to be output based on parameter setting signals and timing signals output from the host computer 20, and feedback signals output from the inverter 24, the input/output device 26, and the field device 28. It transmits control signals to necessary devices and devices via the system network 1 .
  • the inverter 24 drives various motors provided within the control system.
  • One or more of the various motors are provided according to the objects to be driven in the constructed control system, and in some cases, a plurality of motors are provided.
  • An inverter 24 having an appropriate driving method and function is provided for each motor.
  • Inverter 24 operates according to a control signal from controller 22 .
  • the control signal sent to inverter 24 is, for example, a motor speed command or the like.
  • the inverter 24 receives a signal from a speed sensor attached to the motor via the controller 22 or directly, and operates while mainly performing feedback control.
  • the input/output devices 26 are sensors, actuators, etc. provided during the process. Also included are speed sensors for the aforementioned motors and the like.
  • the input/output device 26 measures physical quantities necessary for plant control and drives plant devices.
  • the field device 28 is a general term for components of plant equipment, and includes, for example, pressure gauges, flow meters, valves, and the like.
  • the controller 22 transmits control signals to the devices and devices that make up these control systems according to the installed control program, and these devices and devices operate according to the received control signals.
  • the controller 22 receives feedback signals transmitted from these devices and devices and generates, for example, new control signals based on the control program and the feedback signals.
  • various signals such as the parameter setting signal, the timing signal, the control signal, and the feedback signal maintain their interrelated relationships on the control system network 1. are transmitted in a time-synchronized state.
  • the data collection device 10 collects these parameter setting signals, timing signals, control signals, and feedback signals that circulate in the control system network 1, and manages them in a database.
  • Various signals including parameter setting signals, timing signals, control signals and feedback signals are hereinafter referred to as signals and the like.
  • the data collection device 10 determines signals to be collected from signals etc. under the data collection conditions set by the operator.
  • the operator of the data collecting device 10 and the operator of the data reproducing device are also simply referred to as operators when referred to as operators.
  • An operator can search for a necessary signal from a large number of signals such as parameter setting signals, timing signals, control signals and feedback signals based on the name of the signal and set the necessary signal.
  • the data acquisition device 10 can generate a trigger signal.
  • the data collection device 10 can collect data for a more limited period of time based on the generated trigger signal.
  • the trigger signal is generated according to conditions preset by the operator.
  • the trigger signal is not limited to being generated based on one signal or the like, but can be generated by computing a plurality of signals.
  • the trigger signal is a binary logic value, and the data acquisition device 10 acquires and stores data during periods when the trigger signal is active.
  • the data collection device 10 does not collect data during periods in which the trigger signal is inactive, and discards the data.
  • the trigger signal is active when the trigger signal is at high level, and the trigger signal is inactive when the trigger signal is at low level.
  • the trigger signal is generated and used according to such positive logic, but the invention is not limited to this, and an inverted logic value may be used.
  • the data reproduction device 40 can extract data efficiently.
  • the data collection device 10 determines whether or not to save the collected data in the database 16 based on the storage capacity of the storage unit 14 that stores the database 16 .
  • the data collection device 10 selects data to be deleted from the data stored in the database 16 and selects data to be stored from the collected data.
  • Conditions are set in advance for data to be deleted and data to be saved.
  • the operator presets conditions for data deletion and storage.
  • the conditions to be set are determined, for example, based on the time stamp of the data. Deletion conditions based on timestamps are set, for example, to delete data starting with the oldest timestamp. In addition, it is also possible to make it a condition whether or not one data capacity exceeds a set value.
  • the data deletion condition in the database 16 may be the same as the priority condition of the data reproduction device 40, which will be described later.
  • conditions looser than the priority conditions of the data reproducing device 40 can be used as conditions for determining data deletion and storage.
  • the data reproducing device 40 is communicably connected to the control system network 2 .
  • the control system network 2 is a communication network provided for testing the virtual controller, and is a different communication network from the control system network 1 described above. In this example, the control system network 2 is cut off from communication with the control system network 1 , and the data reproducing device 40 cannot be connected to the data collection device 10 via the control system network 2 .
  • a host computer 50 and a controller 52 are communicably connected to the control system network 2 for testing.
  • the data comparison device 54 may be communicably connected.
  • the data reproduction device 40 , the host computer 50 , the controller 52 and the data comparison/collation device 54 are interconnected via the control system network 2 so as to be able to communicate with each other.
  • the controller 52 is a virtual controller and is configured to have the same functions as the controller 22 connected to the existing control system network 1 described above.
  • the host computer 50 is configured to have functions similar to those of the host computer 20 connected to the control system network 1 .
  • the data reproducing device 40 stores the database 16 containing the signals and the like collected by the data collecting device 10, extracts necessary data from the database 16 based on preset priority conditions, and creates a new database 16a. Generate.
  • the data reproduction device 40 outputs data including necessary signals and the like to the control system network 2 from the newly generated database 16a.
  • the host computer 50 and the controller 52 receive data including signals and the like via the control system network 2, and the controller 52 generates new signals and the like based on the received data and outputs them to the control system network 2. .
  • the data reproducing device 40 enables the control system provided with the existing controller 22 to be simulated within the control system network 2 for testing.
  • the data comparison/collation device 54 receives signals and the like generated by the host computer 50 and the controller 52 and output to the control system network 2, compares them with data such as signals output from the data reproduction device 40, and compares them. output the result. As a result, simulation results can be easily checked and compared, and work such as debugging can be performed efficiently.
  • FIG. 2 is an example of a flowchart for explaining the operation of the playback simulation test system of the embodiment.
  • the data collection device 10 collects data including signals and the like via the existing control system network 1 .
  • the data collecting device 10 sets the type of data desired by the operator and the trigger signal to save the storage capacity of the data to be collected.
  • step S2 the data collection device 10 saves the data including the collected signals and the like in the database 16, and moves the database 16 to the data reproduction device.
  • the storage unit 14 By making the storage unit 14 a portable storage device, the database 16 may be removed and transported together with the storage unit 14, or the database 16 may be stored in a portable storage medium or the like, and the database 16 may be stored. You may make it transport the storage medium which carried out.
  • the data collecting device 10 and the data reproducing device 40 may be connected to another network and the data accumulated on that network may be transferred.
  • a data server or the like, for example, is connected to this other network, and the transferred data is accumulated in this data server or the like.
  • this other network may be the control system network 2 or may be a network different from any of the control system networks 1 and 2 .
  • step S3 the data reproducing device 40 saves the database 16, analyzes and extracts data including signals and the like for performing the simulation test.
  • the data reproducing device 40 extracts data including signals and the like from the database 16 based on preset priority conditions.
  • step S4 the data reproducing device 40 reproduces the data including the signals analyzed and extracted according to the priority conditions.
  • the host computer 50 and the controller 52 receive data such as signals reproduced and output by the data reproducing device 40 via the test control system network 2, and control the operation of the control system including the host computer 50 and the controller 52. Simulate.
  • the data comparison and collation device 54 shown in FIG. 1 compares the signals contained in the data extracted by the data reproduction device 40 with the actual data. Match and compare signals.
  • the data comparison and collation device 54 determines in time series whether or not the signal contained in the extracted data matches the actual signal, and records the result in the database 16 .
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a part of the playback simulation test system of this embodiment.
  • FIG. 3 shows a configuration example of the database 16 stored by the data collecting device 10 and the data reproducing device 40.
  • the playback simulation test system 100 is used, for example, in a steel sheet rolling plant.
  • the database 16 stores data including various data and various signals for each coil number attached to the coil around which the thin plate is wound.
  • Column 16-1 stores the coil number.
  • the lot number may be combined with the coil number and managed as one piece of data. good.
  • Columns 16-2 to 16-7 store the target data and actual measurement data of the manufactured product.
  • Each target value in columns 16-2, 16-4, and 16-6 is set in advance for each product by a host computer or the like.
  • Data measured at the stage when the product is output from the line is entered and stored in each of the columns 16-3, 16-5, and 16-7.
  • Data collected by, for example, a quality control server or the like connected to a host computer or the like via a separate communication network is input and stored as the measured values in columns 16-3, 16-5, and 16-7. be.
  • the product specification data stored in columns 16-2 to 16-7 are stored, for example, in host computer 20, and data collection device 10 can acquire these data via controller 22. can.
  • Time-series data has a data collection period limited by a trigger signal. In other words, there is data in which there is a discontinuous range in time.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the operation of the playback simulation test system of this embodiment.
  • FIG. 4 shows a database 16 storing data including signals collected by the data collecting device 10 and a database 16a storing data including signals extracted by the data reproducing device 40 .
  • the data reproducing device 40 extracts data from the database 16 according to the priority conditions set by the operator and creates a new database 16a.
  • data associated with coil numbers 1, 4, and 7 are extracted.
  • the data reproducing device 40 can sequentially read data from the new database 16a and reproduce it.
  • the data to be read and reproduced can be set as one group, and the signals to be output can be changed within a preset range to be reproduced as a new group.
  • the data collection device 10 includes a calculation unit 12 and a storage unit 14, as already shown in FIG.
  • the calculation unit 12 is connected to the control system network 1 via a communication interface (not shown).
  • the storage unit 14 is connected to the calculation unit 12 and can exchange data with the calculation unit 12 .
  • Storage unit 14 stores database 16 .
  • the storage unit 14 stores a program including each process executed by the calculation unit 12, which is sequentially read out from the calculation unit 12, and executed and processed.
  • the calculation unit 12 can receive data such as various signals such as control signals from the controller 22 and the like via the control system network 1 and store the received data in the database 16 stored in the storage unit 14.
  • the data collection device 10 is, for example, a computer device, and the calculation unit 12 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit).
  • the storage unit 14 is an external storage device or the like that can be accessed by the calculation unit 12 according to a predetermined procedure.
  • FIG. 5 is an example of a flowchart for explaining part of the operation of the playback simulation test system of this embodiment.
  • the calculation unit 12 sets the conditions of data to be collected from the control system network 1 according to the settings of the operator. Data collection conditions are set, for example, by selecting data types from hierarchical pull-down menus.
  • a desired parameter can be selected from several speed command parameters for time-series data of sensor signals and control signals such as actual rolling load and actual motor speed.
  • the data collection device 10 collects data for a required period of time-series data of the selected parameter.
  • the data collection device 10 In order to collect data for a specific period from the time-series data, the data collection device 10 generates a trigger signal according to the operator's settings.
  • the trigger signal functions as a trigger for data acquisition when the selected specific signal meets the set conditions.
  • the data collection device 10 collects the time-series data of the set parameters during the period when the set trigger signal satisfies the set conditions.
  • FIG. 6 is a schematic operation waveform diagram illustrating time-series data of data including control signals for explaining the operation of the playback simulation test system of this embodiment.
  • the uppermost diagram in FIG. 6 represents the time change of the trigger signal Dtrg generated by the calculation unit 12 of the data acquisition device 10 .
  • the second diagram in FIG. 6 represents the time change of the motor speed command No output by the controller 22 .
  • the diagram at the bottom of FIG. 6 shows the time change data of the measured value of the rotation speed of the motor, which is detected by the sensor attached to the rotating motor in response to the motor speed command No. and output by the input/output device 26. be.
  • the trigger signal Dtrg is set to change from low level to high level when the motor speed command reaches a preset level.
  • the data collection device 10 can collect data from a period before the trigger signal Dtrg changes to high level.
  • the data collection device 10 can collect until the period after the trigger signal Dtrg changes to low level. The periods before and after these trigger signal changes are preset by the operator.
  • the trigger signal Dtrg goes high from time t2 to time t3, and the data collection device 10 collects the time-series data of the motor speed command No and the time-series data of the motor speed actual measurement value Nm from time t1 to time t4. collected over a period of Similarly, from time t6 to time t7, the trigger signal Dtrg becomes high level, and the data collection device 10 collects the time-series data of the motor speed command No and the time-series data of the motor speed actual measurement value Nm from time t5 to time t8. collect.
  • the trigger signal Dtrg is not limited to the above, and may be a signal output by a load cell provided in the rolling mill, or may be any other signal.
  • the data collection device 10 is not limited to generating the trigger signal Dtrg based on a single signal, but can also calculate a plurality of signals and generate the trigger signal Dtrg based on the calculation result.
  • the data of the motor speed command No and the motor speed actual measurement value Nm are continuous during the period from time t1 to time t8.
  • the data to be collected are the data in the period from time t1 to time t4 and the data in the period from time t5 to time t8, so that the volume of data is reduced.
  • time-series data is collected by the trigger signal Dtrg
  • the data is stored in the database each time the trigger is terminated. If the data is set to be collected for a predetermined period even after the trigger signal Dtrg becomes low level, the data is stored in the database each time the predetermined period ends.
  • step S12 the calculation unit 12 determines whether or not the trigger period has ended.
  • the trigger period is a period from when the trigger signal becomes high level to when it becomes low level. If data is collected from a time before the high level period, the trigger period starts from that time. If the data is collected until the time after the low level period, the time until that time is set as the trigger period. The calculation unit 12 continues collecting data until the end of the trigger period is detected. When the end of the trigger period is detected in step S12, the calculation unit 12 shifts the processing to the next step S13.
  • step S13 the calculation unit 12 determines whether the storage capacity of the storage unit 14 is sufficient.
  • a storage capacity determination value is set in advance.
  • the calculation unit 12 shifts the processing to step S16.
  • the calculation unit 12 shifts the processing to the next step S14.
  • step S14 the calculation unit 12 determines whether or not the collected data should be saved.
  • the criteria for determining whether or not collected data should be saved are set in advance by the operator, and are determined according to whether the time stamp of the data is new or old, the capacity occupied by one data, and the like.
  • the criterion for determining whether or not to save the collected data may be set based on the priority condition of the data reproducing device 40, which will be described later. It should be noted that in step S14, it is also possible not to set the criteria for determining whether or not to save the collected data. If the determination criterion is not set, the calculation unit 12 shifts the process to the next step S15 without determining whether or not the data is saved.
  • step S15 the calculation unit 12 deletes unnecessary data from the database 16. Criteria for determining data to be deleted are set in advance by the operator. The criteria for data to be deleted may be set, for example, based on the priority conditions of the data reproducing device 40, which will be described later, or may be set separately. For example, among the data of a specific lot number, the data with the oldest time stamps are deleted in order.
  • step S16 the computing unit 12 stores the collected data in the database 16.
  • step S17 the computing unit 12 saves the history of adding or deleting data in the database 16.
  • the calculation unit 12 executes the above-described processing for each trigger period. This allows the operator to collect a sufficient amount of necessary data.
  • the data reproduction device 40 includes a calculation section 42 and a storage section 44, as already shown in FIG.
  • the calculation unit 42 is connected to the control system network 2 via a communication interface (not shown).
  • the storage unit 44 is connected to the calculation unit 42 and can exchange data with the calculation unit 42 .
  • the storage unit 44 stores the database 16 .
  • the database 16 stores time-series data such as signals collected by the data collecting device 10 in association with coil numbers.
  • the storage unit 44 is not limited to a fixed external storage device, and may be a portable external storage device detachable from the computer device. In other cases, instead of the storage unit 44, the entire storage unit 14 may be removed from the data collection device 10 and connected to the data reproduction device 40.
  • FIG. In addition to the database 16, the storage unit 44 stores a program including each process executed by the calculation unit 42, which is sequentially read out from the calculation unit 42, and executed and processed.
  • the data reproducing device 40 can analyze and extract data desired by the operator from among the data stored in the database 16. Data extracted from the database 16 is extracted according to preset priority conditions.
  • multiple priority conditions can be set.
  • five priority conditions from priority A to E are shown.
  • the number of priority conditions is not limited to this, and may be less than 5 or may be 6 or more.
  • a plurality of subdivided conditions can be set for one priority condition.
  • four subdivision conditions are shown for one priority condition.
  • the number of subdivision conditions is not limited to this, and may be less than 4 or may be 5 or more.
  • the priority condition table 42a has a column 42a-1 for storing priority items and columns 42a-2 to 42a-5 for storing a plurality of subdivision conditions.
  • the column 42a-1 stores names for identifying priorities. In the column 42a-1, when the operator operates the data reproducing device 40, it is sufficient to identify the priority condition, and any name can be used without being limited to the priority levels A to E.
  • Extraction parameters extracted from the database 16 are stored in the segmentation condition column 42a-2.
  • the extraction parameter is selected by the operator from columns 16-2 to 16-9 of the database 16 shown in FIG. 3, and is input to column 42a-2 of table 42a.
  • the column 42a-3 can be arbitrarily set according to the extraction parameter selected by the operator.
  • the set value of the extraction condition may be selected by the operator from a pull-down menu of items preset according to the extraction parameter.
  • conditions are set that further limit the conditions set by the extraction conditions.
  • the attribute of data to be extracted and saved and the attribute of data to be deleted are entered in column 42a-4.
  • a storage capacity that can be occupied for each priority is entered in the column 42a-5.
  • the operator can apply each priority condition independently, and can also apply all of each priority condition or some of the priority conditions in association.
  • the data extracted as the database 16a can be a condition of OR of each priority condition. That is, in this case, all data extracted under each priority condition are adopted.
  • the data extracted as database 16a can be a logical product of each priority condition. In this case, only data that meet all of the priority conditions are extracted.
  • the data reproducing device 40 searches for data in which the “target plate thickness” is in the range of “1.0 mm to 15.0 mm” among the items in the database 16, Extract the coil number associated with the data.
  • the data reproducing device 40 saves new data in the database 16a and discards old data so that the storage capacity does not exceed 1 Gbyte among the extracted coil numbers and data associated with them. Whether the data is new or old is determined by the time stamp associated with the coil number. The timestamp of the coil number is obtained, for example, either when the product enters the line or when the product comes out of the line.
  • the data reproducing device 40 searches for data in which the “target plate thickness” is “maximum and minimum” among the items in the database 16, and is linked to the retrieved data. extract the coil number
  • the data reproducing device 40 is stored in the database 16a so that the storage capacity does not exceed 2 Gbytes. If the storage capacity exceeds 2 Gbytes, data whose target thickness is neither the maximum nor the minimum is discarded.
  • the data reproducing device 40 extracts the coil numbers having data within the range of "1500 to 1800 mm" for the "target strip width" from among the items in the database 16.
  • the data reproduction device 40 saves the data in the database 16a so that the extracted data does not exceed 500 Mbytes when saved. If the data exceeds 500 Mbytes when saved, the saving of the data is stopped and discarded.
  • the data reproducing device 40 searches for data in which the “target temperature” is in the range of “600° C. to 800° C.” among the items in the database 16, and links the retrieved data. The attached coil number is extracted.
  • the data reproducing device 40 stores the data in the database 16a so that the storage capacity does not exceed 7 Gbytes.
  • the storage capacity exceeds 7 Gbytes when the data is saved, the data saving is stopped and the data is discarded.
  • the data reproducing device 40 searches the items of the database 16 for data in which the "measured motor speed" is "smaller than 105%" of the rated value, and the searched data The associated coil number is extracted.
  • the data reproducing device 40 saves the extracted coil number and the data associated with the coil number in the database 16a.
  • old data is discarded and new data is stored so that the storage capacity does not exceed 10 Gbytes.
  • the extraction parameter is time-series data
  • the data extracted by the extraction condition etc. is extracted if the condition is satisfied in one trigger period. Therefore, data in multiple trigger periods can be extracted for one coil number.
  • the database 16a is constructed so as to be associated with one coil number.
  • the data reproduction device 40 analyzes and extracts the data selected by the operator from the database 16 that stores the signal data collected by the data collection device 10, and extracts the data from the reproduction data database 16a. to generate
  • the table 42a in which priority conditions are set can also be applied to the data collection device 10 and used to determine data storage or data deletion during data collection.
  • the range of data extracted by the data reproduction device 40 must be narrower than the range of data collected by the data collection device 10 . Therefore, the priority conditions used in the data collecting device 10 are set so as to further narrow the priority conditions when the data reproducing device 40 is operated.
  • the playback simulation test system 100 of this embodiment includes a data acquisition device 10, and the data acquisition device 10 generates a trigger signal for setting the acquisition period when collecting data to be stored in the database 16. be able to.
  • the data acquisition device can generate a trigger signal and selectively store data in the database 16 during periods when the trigger signal is high. Therefore, the required data can be stored in the database 16, and the database 16 can be constructed without infinitely increasing the storage capacity of the storage unit 14 required for storing the database 16.
  • the data collection device 10 can generate the trigger signal based on not only one signal but also the calculation results of a plurality of signals. Therefore, even if there is no suitable trigger signal among the signals to be collected, a suitable trigger can be applied, and useful data can be easily collected.
  • the playback simulation test system 100 of this embodiment includes a data reproducing device 40, and the data reproducing device 40 has a table 42a in which priority conditions are set.
  • the data reproducing device 40 can automatically extract appropriate data from the database 16 based on the conditions set in the table 42a.
  • the number of signals handled by the host computers 20, 50 and the controllers 22, 52 is extremely large in steel production lines, paper manufacturing equipment lines, etc. In such a situation, the conventional work of manually deleting unnecessary data and playing back while confirming the necessary data becomes enormous and in some cases practically impossible. It is becoming a situation.
  • the desired databases 16 and 16a can be automatically constructed by setting the data collection conditions and the extraction conditions such as necessary signals. . Therefore, playback simulation can be performed efficiently.
  • FIG. 8 is a schematic block diagram illustrating the playback simulation test system according to this embodiment.
  • the playback simulation test system 200 of this embodiment includes a data collection device 210 and a data reproduction device 240.
  • FIG. 8 is a schematic block diagram illustrating the playback simulation test system according to this embodiment.
  • the playback simulation test system 200 of this embodiment includes a data collection device 210 and a data reproduction device 240.
  • FIG. 8 is a schematic block diagram illustrating the playback simulation test system according to this embodiment.
  • the playback simulation test system 200 of this embodiment includes a data collection device 210 and a data reproduction device 240.
  • This embodiment differs from the first embodiment in that the data collection device 210 and the data reproduction device 240 are communicably connected to each other via the communication network 203 .
  • This embodiment also differs from the first embodiment in that the data server 214 is communicably connected to the communication network 203 .
  • the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
  • the data collection device 210 includes a calculation unit 212, and the calculation unit 212 is communicably connected to the control system network 1 via a communication interface (not shown).
  • the calculation unit 212 is communicably connected to the communication network 203 via a communication interface (not shown).
  • the data collection device 210 collects data including various signals from the control system network 1 and transmits the collected data to the data server 214 .
  • the data collection device 210 uses a preset trigger signal to collect signals and the like from the control system network 1, and collects the signals and the like for a required period. is collected and stored in the database 16.
  • the data reproducing device 240 includes a computing unit 242, and the computing unit 242 is communicably connected to the control system network 2 via a communication interface (not shown).
  • the computing unit 242 is communicably connected to the communication network 203 via a communication interface (not shown).
  • the data reproduction device 240 extracts necessary data from the database 16 having the data collected by the data collection device 210 and stored in accordance with preset priority conditions, and generates a new database 16a.
  • the data reproducing device 240 outputs signals and the like contained in the data set in the database 16a to the control system network 2, and executes operation verification of the controller 52 and the like.
  • a communication network 203 is provided between the data collection device 210 and the data reproduction device 240, and a data server connected to the communication network 203 is provided. Therefore, it is not necessary to transport the database 16 storing the data collected by the data collection device 210 together with the storage device including the storage unit. Therefore, data can be collected without being limited by the storage capacity of the portable storage device.
  • the function of generating the trigger signal of the data collecting device 210 prevents unnecessary data from being stored. . Therefore, in the stage of extracting necessary data from the database, the data extraction work can be efficiently executed.

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Abstract

実施形態に係るプレイバックシミュレーション試験システムは、既設のプラント設備を構成する機器および装置からフィードバック信号を受信し、前記フィードバック信号にもとづいて前記機器および装置を制御する制御信号を生成する第１コントローラに、前記第１制御系ネットワークを介して接続され、前記フィードバック信号および前記制御信号を含む第１制御データを収集し、前記第１制御データの少なくとも一部を格納する第１データベースを生成するデータ収集装置と、第２制御系ネットワークを介して接続された第２コントローラに前記少なくとも一部の第１制御データを供給して、前記機器、前記装置および前記第２コントローラを含む制御システムのシミュレーションを実行するデータ再生装置と、を備える。前記データ収集装置は、前記フィードバック信号および前記制御信号中から選択された１つ以上の信号にもとづいて、トリガ信号を生成し、前記第１制御データの時系列データのうちの一部の期間を収集する。

Description

プレイバックシミュレーション試験システム
　本発明の実施形態は、プレイバックシミュレーション試験システムに関する。
　プラント設備を構成する機器や装置等を含む制御システムの動作を制御するコントローラを、新規のコントローラに置き換えて更新する場合がある。このような場合には、新設したコントローラの制御による制御システムの動作をシミュレーションによってあらかじめ試験し、調整することが必要である。既設のコントローラを新規のコントローラに置き換える場合のほか、既設のコントローラに新規のコントローラを追加する場合も同様もあり、このような場合にも同様にシミュレーションによって制御システムの動作をあらかじめ試験し、調整する必要がある。
　既設のコントローラによる制御システムのトラブル解析や制御パラメータの最適化検討を行う場合においても、そのための開発用のコントローラを用いて、シミュレーションをし、動作確認することが有効である。以下では、新規のコントローラ等を既設の制御システムに導入する前に、シミュレーションを実行するコントローラを仮想コントローラと呼ぶこととする。
　既設のコントローラの内部から時系列で採取した制御バスデータを時系列データとして取り込み、取り込んだ制御バスデータを、共有メモリを介して仮想コントローラに入力し、仮想コントローラのソフトウェア上で実行してシミュレーションを行うプレイバックシミュレータ装置が知られている（たとえば、特許文献１、特許文献２を参照）。
特開２００６－１６３６５７号公報 特開２０１７－１６２２６３号公報
　特許文献１に示されたプレイバックシミュレータ装置は、操業中の既設のコントローラと独立した環境で、コントローラの有する機能をソフトウェアによって模擬的に計算機上にすべて再現する。そして、この模擬的な環境において仮想コントローラのシミュレーション動作確認が実行される。
　このようなプレイバックシミュレータ装置においては、あらかじめ指定した期間で一括して操業データを採取している。採取したデータの中には有用でないデータも含まれており、データ量の増大や必要データの不足、データの取り直し、などが生じることがある。
　また、採取したデータは、プレイバックシミュレータ装置の操作者がマニュアルでひとつひとつ確認し、確認したデータもマニュアルで再生される。そのため、必要なデータの抽出に時間を要し、シミュレーション試験の工数が増大するとの問題がある。
　本実施形態では、このような課題を解決するためになされたもので、適切な量の必要なデータを効率的に収集することができるプレイバックシミュレーション試験システムを得ることを目的とする。
　本発明の実施形態に係るプレイバックシミュレーション試験システムは、既設のプラント設備を構成する機器および装置からフィードバック信号を受信し、前記フィードバック信号にもとづいて前記機器および装置を制御する制御信号を生成する第１コントローラに、第１制御系ネットワークを介して接続され、前記フィードバック信号および前記制御信号を含む第１制御データを収集し、前記第１制御データの少なくとも一部を格納する第１データベースを生成するデータ収集装置と、第２制御系ネットワークを介して接続された第２コントローラに前記少なくとも一部の第１制御データを供給して、前記機器、前記装置および前記第２コントローラを含む制御システムのシミュレーションを実行するデータ再生装置と、を備える。前記データ収集装置は、前記フィードバック信号および前記制御信号の中から選択された１つ以上の信号にもとづいて、トリガ信号を生成し、前記トリガ信号にもとづいて、前記第１制御データの時系列データのうちの一部の期間を収集して前記少なくとも一部の第１制御データとして、前記第１データベースに格納する。
　実施形態によれば、適切な量の必要なデータを効率的に収集することができるプレイバックシミュレーション試験システムが実現される。
第１の実施形態に係るプレイバックシミュレーション試験システムを例示する模式的なブロック図である。 第１の実施形態のプレイバックシミュレーション試験システムの動作を説明するフローチャートの例である。 第１の実施形態のプレイバックシミュレーション試験システムの一部を例示する模式図である。 第１の実施形態のプレイバックシミュレーション試験システムの動作を説明するための概念図である。 第１の実施形態のプレイバックシミュレーション試験システムの動作の一部を説明するフローチャートの例である。 第１の実施形態のプレイバックシミュレーション試験システムの動作を説明する制御信号を含むデータの時系列データを例示する模式的な動作波形図である。 第１の実施形態のプレイバックシミュレーション試験システムの一部を例示する模式図である。 第２の実施形態に係るプレイバックシミュレーション試験システムを例示する模式的なブロック図である。
　以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
　なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
　なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
　＜プレイバックシミュレーション試験システムの構成および動作＞
　図１は、本実施形態に係るプレイバックシミュレーション試験システムを例示する模式的なブロック図である。
　図１に示すように、プレイバックシミュレーション試験システム１００は、データ収集装置１０と、データ再生装置４０と、を備える。
　データ収集装置１０は、制御系ネットワーク１に通信可能に接続されている。制御系ネットワーク１は、既設の通信ネットワークであり、既設のプラント設備を構成する各機器や各装置等およびこれらを制御するコントローラを通信可能に相互に接続する。このプラント設備の制御システムは、上位計算機２０、コントローラ２２、インバータ２４、入出力機器２６およびフィールド機器２８等を含んでおり、これらは、制御系ネットワーク１によって相互に接続されている。
　上位計算機２０には、この制御システムが実行する各工程について、コントローラ２２による制御に用いるパラメータ設定値があらかじめ設定されている。上位計算機２０は、制御システムが実行する各工程の開始時等の適時に、その工程で用いられるパラメータ設定値を、制御系ネットワーク１を介してコントローラ２２へと送信する。また、上位計算機２０には、制御システムで実行される工程のタイムスケジュールがあらかじめ設定されており、各工程の開始および終了時等には、各プラント構成機器の動作タイミングを同期するためのタイミング信号を制御系ネットワーク１へと出力する。
　上位計算機２０は、製造する製品の諸元に関する情報を有している。製品の諸元とは、製品の完成時の寸法や重量、表面温度等の物理量等である。製品の諸元は、製品ごとに設定されており、上位計算機２０は、自己が有するデータベースに格納しているデータや、必要に応じて図示しない上位の計算機システム等から受信されたデータを製品の諸元として用いる。
　コントローラ２２は、インバータ２４、入出力機器２６およびフィールド機器２８に対して制御信号を出力し、これらの機器の動作を時間的に適切な相互関係を保った状態で電気的に制御する。コントローラ２２は、たとえば、プログラマブル・ロジック・コントローラ（Programable Logic Controller、ＰＬＣ）を含む。
　コントローラ２２は、上位計算機２０によってあらかじめ導入された制御プログラムにしたがって動作する。コントローラ２２は、上位計算機２０から出力されたパラメータ設定信号やタイミング信号、インバータ２４、入出力機器２６およびフィールド機器２８から出力されたフィードバック信号にもとづいて、出力すべき制御信号を演算して、制御系ネットワーク１を介して必要な機器や装置へ制御信号を送信する。
　インバータ２４は、制御システム内に設けられた各種モータを駆動する。各種モータは、構築された制御システム内の駆動対象に応じて１台以上設けられており、複数台設けられている場合もある。適切な駆動方法、機能を有するインバータ２４が、モータごとに設けられている。インバータ２４は、コントローラ２２からの制御信号にしたがって動作する。インバータ２４に送られてくる制御信号は、たとえばモータ速度指令等である。インバータ２４は、モータに取り付けられた速度センサの信号をコントローラ２２経由で受信し、あるいは直接受信して、主としてフィードバック制御を行いながら運転する。
　入出力機器２６は、工程中に設けられたセンサやアクチュエータ等である。上述のモータの速度センサ等も含まれる。入出力機器２６は、プラント制御に必要な物理量を計測し、プラント機器を駆動する。フィールド機器２８は、プラント設備の構成要素を総称であり、たとえば圧力計、流量計やバルブ等が含まれる。
　コントローラ２２は、導入された制御プログラムにしたがって、これらの制御システムを構成する機器や装置に制御信号を送信し、これら機器や装置は、受信した制御信号にしたがって動作する。コントローラ２２は、これらの機器や装置から送信されたフィードバック信号を受信して、制御プログラムおよびフィードバック信号にもとづいて、たとえば新たな制御信号を生成する。
　このようにして、プラントにおける既設の制御システムの運転中においては、制御系ネットワーク１上には、パラメータ設定信号、タイミング信号、制御信号およびフィードバック信号の各種の信号が、相互に関連した関係を保持しつつ時間的に同期性を有した状態で伝送されている。
　データ収集装置１０は、制御系ネットワーク１を流通するこれらのパラメータ設定信号、タイミング信号、制御信号およびフィードバック信号の各種の信号を収集し、データベースにして管理する。パラメータ設定信号、タイミング信号、制御信号およびフィードバック信号を含む各種信号を、以下信号等ということとする。
　データ収集装置１０は、操作者によって設定されたデータ収集条件で、信号等の中から収集する信号を決定する。なお、以下では、操作者というときには、データ収集装置１０の操作者およびデータ再生装置の操作者を単に操作者ともいうこととする。操作者は、パラメータ設定信号、タイミング信号、制御信号およびフィードバック信号等の大量の信号から、必要な信号を、信号の名称等にもとづいて検索し、必要な信号等を設定することができる。
　データ収集装置１０は、トリガ信号を生成することができる。データ収集装置１０は、生成したトリガ信号にもとづいて、より限定された期間のデータを収集することができる。トリガ信号は、操作者があらかじめ設定した条件にしたがって生成される。トリガ信号は、１つの信号等にもとづいて生成される場合に限らず、複数の信号を演算することによって生成されることができる。トリガ信号は、２値の論理値であり、データ収集装置１０は、トリガ信号がアクティブの期間にデータを収集し保存する。データ収集装置１０は、トリガ信号が非アクティブの期間のデータは、収集されず、破棄される。トリガ信号がアクティブであるとは、たとえばトリガ信号がハイレベルの場合であり、トリガ信号が非アクティブであるとは、たとえばトリガ信号がローレベルの場合である。以下では、このような正論理にしたがって、トリガ信号が生成され、利用されるものとするが、これに限らず、反転した論理値を用いてもよい。
　このように、トリガ信号によってデータの収集期間を限定することによって、収集するデータのための記憶容量を削減することができる。また、収集するデータ容量が制限されることによって、データ再生装置４０は、効率的にデータを抽出できる。
　データ収集装置１０は、収集したデータをデータベース１６に保存するか否かを、データベース１６を記憶する記憶部１４の記憶容量にもとづいて判断する。データ収集装置１０は、記憶部１４の記憶容量が少ないときには、データベース１６に保存されているデータのうちから削除するデータを選択し、収集したデータのうちから保存するデータを選択する。削除するデータおよび保存するデータについては、条件があらかじめ設定されている。操作者は、データの削除および保存の条件をあらかじめ設定する。設定される条件は、たとえばデータのタイムスタンプにもとづいて決定される。タイムスタンプにもとづく削除条件は、たとえば、古いタイムスタンプのデータから削除するように設定される。そのほか、１つのデータ容量が設定値を超えているか否かを条件とすることもできる。
　データベース１６におけるデータ削除条件は、後述するデータ再生装置４０の優先度条件と同様としてもよい。データ収集装置１０では、データ再生装置４０の優先度条件よりも緩い条件でデータの削除および保存を判定する条件とすることができる。
　データ再生装置４０は、制御系ネットワーク２に通信可能に接続されている。制御系ネットワーク２は、仮想コントローラの試験用に設けられた通信ネットワークであり、上述した制御系ネットワーク１とは、異なる通信ネットワークである。この例では、制御系ネットワーク２は、制御系ネットワーク１との通信から遮断されており、データ再生装置４０は、制御系ネットワーク２を介して、データ収集装置１０に接続することはできない。
　試験用の制御系ネットワーク２には、上位計算機５０およびコントローラ５２が通信可能に接続されている。この例のように、データ比較照合装置５４が通信可能に接続されていてもよい。データ再生装置４０、上位計算機５０、コントローラ５２およびデータ比較照合装置５４は、制御系ネットワーク２を介して、通信可能に相互に接続されている。
　コントローラ５２は、仮想コントローラであり、上述した既設の制御系ネットワーク１に接続されたコントローラ２２と同様の機能を有するように構成されている。上位計算機５０は、制御系ネットワーク１に接続された上位計算機２０と同様の機能を有するように構成されている。
　データ再生装置４０は、データ収集装置１０によって収集された信号等を含むデータベース１６を保存し、あらかじめ設定された優先度条件にもとづいて、データベース１６から必要なデータを抽出して新たなデータベース１６ａを生成する。データ再生装置４０は、新たに生成したデータベース１６ａから制御系ネットワーク２に必要な信号等を含むデータを出力する。
　上位計算機５０およびコントローラ５２は、制御系ネットワーク２を介して、信号等を含むデータを受信し、コントローラ５２は、受信したデータにもとづいて新たな信号等を生成し、制御系ネットワーク２に出力する。
　このようにして、データ再生装置４０は、既設のコントローラ２２が設けられた制御システムを、試験用の制御系ネットワーク２内でシミュレーションすることを可能にする。
　なお、データ比較照合装置５４は、上位計算機５０およびコントローラ５２が生成して、制御系ネットワーク２に出力した信号等を受信し、データ再生装置４０から出力された信号等のデータと照合し、比較した結果を出力する。これによって、シミュレーションの結果を容易に照合し、比較することができ、デバッグ等の作業を、効率的に行うことができる。
　プレイバックシミュレーション試験システム１００の動作について、フローチャートを参照して説明する。
　図２は、実施形態のプレイバックシミュレーション試験システムの動作を説明するフローチャートの例である。
　図２に示すように、ステップＳ１において、データ収集装置１０は、既設の制御系ネットワーク１を介して、信号等を含むデータを収集する。データの収集に際しては、データ収集装置１０は、操作者の所望のデータの種類およびトリガ信号を設定して、収集するデータの記憶容量を節約する。
　ステップＳ２において、データ収集装置１０は、収集した信号等を含むデータをデータベース１６に保存して、データベース１６をデータ再生装置へ移動する。データベース１６は、記憶部１４を可搬型の記憶装置とすることによって、記憶部１４ごと取り外して輸送してもよいし、データベース１６を可搬型の記憶媒体等に保存し直して、データベース１６を記憶した記憶媒体を輸送するようにしてもよい。もしくは、データ収集装置１０とデータ再生装置４０を別のネットワークに接続して、そのネットワーク上で蓄積されたデータを移動してもよい。なお、この別のネットワークには、たとえば、データサーバ等が接続されており、移動されたデータは、このデータサーバ等に蓄積される。また、この別のネットワークは、制御系ネットワーク２としてもよいし、制御系ネットワーク１，２のいずれとも異なるネットワークとしてもよい。
　ステップＳ３において、データ再生装置４０は、データベース１６を保存し、シミュレーション試験を行うための信号等を含むデータを分析し、抽出する。データ再生装置４０は、あらかじめ設定された優先度条件にもとづいて、データベース１６から信号等を含むデータを抽出する。
　ステップＳ４において、データ再生装置４０は、優先度条件によって分析され、抽出された信号等を含むデータを再生する。上位計算機５０およびコントローラ５２は、試験用の制御系ネットワーク２を介して、データ再生装置４０が再生し、出力する信号等のデータを受信し、上位計算機５０およびコントローラ５２を含む制御システムの動作をシミュレーションする。
　図１に示したデータ比較照合装置５４を設けた場合には、たとえば、ステップＳ４を実行した後に、データ比較照合装置５４は、データ再生装置４０によって抽出されたデータに含まれる信号と、実際の信号とを照合し、比較する。データ比較照合装置５４は、抽出さされたデータに含まれる信号が、実際の信号に一致したか否かを時系列で判定して、結果をデータベース１６に記録する。
　図３は、本実施形態のプレイバックシミュレーション試験システムの一部を例示する模式図である。
　図３には、データ収集装置１０およびデータ再生装置４０が記憶するデータベース１６の構成例が示されている。
　プレイバックシミュレーション試験システム１００は、たとえば鉄鋼の薄板圧延プラントに用いられる。図３に示すように、データベース１６は、薄板が巻き取られたコイルに付されたコイル番号ごとに各種データおよび各種信号を含むデータを保存している。
　欄１６－１は、コイル番号を格納する。この例のように、コイル番号にロット番号を組み合わせて１つのデータとして管理するようにしてもよいし、ロット番号をコイル番号の枝番のようにコイル番号に紐づけて監視するようにしてもよい。
　欄１６－２～１６－７は、製造される製品の目標データおよび実測データを格納する。欄１６－２、１６－４、１６－６の各目標値は、あらかじめ上位計算機等によって製品ごとに設定されている。欄１６－３、１６－５、１６－７の各実測値は、製品がラインから出力された段階で計測されたデータが入力され、格納される。欄１６－３、１６－５、１６－７の各実測値は、たとえば、上位計算機等に別の通信ネットワークで接続されている品質管理用サーバ等によって収集されたデータが、入力され、保存される。
　欄１６－２～１６－７に格納される製品の諸元データは、たとえば上位計算機２０に保存されているが、データ収集装置１０は、コントローラ２２を介して、これらのデータを取得することができる。
　欄１６－８以降の欄は、制御系ネットワーク１に接続されたコントローラ２２が出力する制御信号や、インバータ２４、入出力機器２６およびフィールド機器２８による実測データを保存している。この例では、コントローラ２２が出力する信号として、モータ速度指令の時系列データが保存され、そのモータに取り付けられた速度センサから取得されたモータ速度実績の時系列データが保存されている。時系列データは、これに限らず、上位計算機２０が生成するタイミング信号や、インバータが出力するトルク信号や各種警報信号等を選択して保存することもできる。時系列データは、トリガ信号によってデータの収集期間が限定されている。つまり、時刻に不連続となる範囲が存在するデータがある。
　これらのデータは、コイル番号に紐づけられて、データベース１６に保存されている。
　図４は、本実施形態のプレイバックシミュレーション試験システムの動作を説明するための概念図である。
　図４には、データ収集装置１０によって収集された信号を含むデータが保存されたデータベース１６およびデータ再生装置４０によって抽出された信号を含むデータが保存されたデータベース１６ａが示されている。
　データ再生装置４０は、データベース１６から操作者が設定した優先度条件にしたがって、データを抽出し、新たなデータベース１６ａを生成する。この例では、コイル番号１、４、７に紐づけられたデータが抽出されている。
　データ再生装置４０は、新たなデータベース１６ａからデータを順次読み出して、再生することができる。この例のように、読み出し、再生するデータを１組のグループとして、出力する信号をあらかじめ設定した範囲で変化させて新たなグループとして、再生するようにすることもできる。
　＜データ収集装置＞
　データ収集装置１０の構成および動作について詳細に説明する。
　データ収集装置１０は、すでに図１に示したように、演算部１２と、記憶部１４と、を含む。演算部１２は、制御系ネットワーク１に、図示しない通信インタフェースを介して接続される。記憶部１４は、演算部１２に接続されており、演算部１２との間でデータを相互に受け渡すことができる。記憶部１４は、データベース１６を記憶する。記憶部１４は、データベース１６のほか、演算部１２が実行する各処理を含むプログラムを格納し、演算部１２から逐次読み出されて、実行、処理される。
　演算部１２は、制御系ネットワーク１を介して、コントローラ２２等による制御信号等の各種信号等のデータを受信し、受信したデータを記憶部１４に格納されたデータベース１６に保存することができる。
　データ収集装置１０は、たとえばコンピュータ装置であり、演算部１２は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む。記憶部１４は、演算部１２が所定の手順によってアクセスすることができる外部記憶装置等である。
　フローチャートを用いて、データ収集装置１０の動作について説明する。
　図５は、本実施形態のプレイバックシミュレーション試験システムの動作の一部を説明するフローチャートの例である。
　図５に示すように、ステップＳ１１において、演算部１２は、操作者の設定にしたがって、制御系ネットワーク１から収集するデータの条件を設定する。データの収集条件は、たとえばデータの種類を階層化されたプルダウンメニューから選択するようにして設定される。図３の例では、圧延荷重実績やモータ速度実績のようなセンサ信号や制御信号の時系列データをいくつかの速度指令のパラメータの中から所望のパラメータを選択することができる。
　本実施形態では、データ収集装置１０は、選択したパラメータの時系列データのうち、必要な期間のデータを収集する。時系列データから、特定の期間のデータを収集するために、データ収集装置１０は、操作者の設定により、トリガ信号を生成する。トリガ信号は、選択された特定の信号が設定した条件を満たしたときに、データを収集する際のトリガとして機能する。データ収集装置１０は、設定したトリガ信号が設定した条件を満たす期間で、設定したパラメータの時系列データを収集する。
　ここで、トリガ信号について詳細に説明する。
　図６は、本実施形態のプレイバックシミュレーション試験システムの動作を説明する制御信号を含むデータの時系列データを例示する模式的な動作波形図である。
　図６の最上段の図は、データ収集装置１０の演算部１２が生成したトリガ信号Ｄｔｒｇの時間変化を表している。
　図６の２段目の図は、コントローラ２２が出力しているモータ速度指令Ｎｏの時間変化を表している。
　図６の最下段の図は、モータ速度指令Ｎｏを受けて回転しているモータに取り付けられたセンサが検出し、入出力機器２６が出力するモータの回転速度の実測値の時間変化のデータである。
　図６に示すように、トリガ信号Ｄｔｒｇは、モータ速度指令があらかじめ設定したレベルに達したときにローレベルからハイレベルとなるように設定されている。データ収集装置１０は、この例のように、トリガ信号Ｄｔｒｇがハイレベルに変化する前の期間からデータを収集することができる。また、データ収集装置１０は、トリガ信号Ｄｔｒｇがローレベルに変化した後の期間まで収集することができる。これらのトリガ信号変化の前後の期間は、操作者によってあらかじめ設定される。
　この例では、時刻ｔ２から時刻ｔ３において、トリガ信号Ｄｔｒｇがハイレベルとなり、データ収集装置１０は、モータ速度指令Ｎｏの時系列データおよびモータ速度実測値Ｎｍの時系列データを、時刻ｔ１から時刻ｔ４の期間にわたって収集する。同様に、時刻ｔ６から時刻ｔ７において、トリガ信号Ｄｔｒｇがハイレベルとなり、データ収集装置１０は、モータ速度指令Ｎｏの時系列データおよびモータ速度実測値Ｎｍの時系列データを、時刻ｔ５から時刻ｔ８にわたって収集する。
　トリガ信号Ｄｔｒｇは、上述に限らず、圧延機に設けられたロードセルが出力する信号としてもよいし、他の任意の信号としてもよい。データ収集装置１０は、トリガ信号Ｄｔｒｇを、単独の信号にもとづいて生成する場合に限らず、複数の信号を演算し、その演算結果にもとづいて、トリガ信号Ｄｔｒｇを生成することもできる。
　図６から明らかなように、モータ速度指令Ｎｏおよびモータ速度実測値Ｎｍのデータは、時刻ｔ１から時刻ｔ８までの期間、連続している。収集されるデータは、このうち、時刻ｔ１から時刻ｔ４の期間のデータ、および、時刻ｔ５から時刻ｔ８の期間のデータであり、データの容量が低減される。
　図５に戻って説明を続ける。
　トリガ信号Ｄｔｒｇによって時系列データを収集する場合には、トリガを終了するごとにデータをデータベースに保存する。トリガ信号Ｄｔｒｇがローレベルになった後にも、所定期間のデータを収集するように設定した場合には、所定期間に終了ごとにデータをデータベースに保存する。
　ステップＳ１２において、演算部１２は、トリガ期間が終了したか否かを判定する。トリガ期間とは、トリガ信号がハイレベルとなった時刻からローレベルとなった時刻までの期間をいう。ハイレベルとなった期間よりも前の時刻からデータを収集する場合には、その時刻からトリガ期間が始まるものとする。ローレベルとなった期間よりも後の時刻までデータ収集する場合には、その時刻までをトリガ期間とする。トリガ期間の終了を検出するまで、演算部１２は、データの収集を継続する。ステップＳ１２でトリガ期間の終了を検出した場合には、演算部１２は、処理を次のステップＳ１３に遷移させる。
　ステップＳ１３において、演算部１２は、記憶部１４の保存容量が十分であるか否かを判定する。記憶部１４では、保存容量の判定値があらかじめ設定されている。演算部１２は、記憶部１４の記憶容量が判定値以上あると判定した場合には、処理をステップＳ１６に遷移させる。演算部１２は、記憶部１４の記憶容量が判定値よりも小さいと判定した場合には、処理を次のステップＳ１４に遷移させる。
　ステップＳ１４において、演算部１２は、収集したデータを保存すべきか否かを判定する。収集したデータを保存すべきか否かの判定基準は、操作者によってあらかじめ設定され、データのタイムスタンプの新旧や１つのデータが占める容量等にしたがって決定される。収集したデータを保存すべきか否かの判定基準は、後述するデータ再生装置４０の優先度条件にもとづいて設定してもよい。なお、ステップＳ１４で、収集したデータを保存すべきか否かの判定基準を設定しないようにしてもよい。判定基準を設定しない場合には、データの保存の有無を判断することなく、演算部１２は、処理を次のステップＳ１５に遷移させる。
　ステップＳ１５において、演算部１２は、データベース１６から不要なデータを削除する。削除するデータの判定基準は、操作者によってあらかじめ設定される。削除するデータの基準は、たとえば、後述するデータ再生装置４０の優先度条件にもとづいて設定してもよいし、別に設定してもよい。たとえば、特定のロット番号のデータのうち、タイムスタンプが古いものから順に削除する等である。
　ステップＳ１６において、演算部１２は、収集したデータをデータベース１６に保存する。
　ステップＳ１７において、演算部１２は、データベース１６にデータの追加または削除した履歴を保存する。
　演算部１２は、上述の処理を、トリガ期間ごとに実行する。これによって、操作者が必要なデータを十分な容量分を収集することができる。
　＜データ再生装置＞
　データ再生装置４０の構成および動作について詳細に説明する。
　データ再生装置４０は、すでに図１に示したように、演算部４２と、記憶部４４と、を含む。演算部４２は、制御系ネットワーク２に図示しない通信インタフェースを介して接続される。記憶部４４は、演算部４２に接続されており、演算部４２との間でデータを相互に受け渡すことができる。記憶部４４は、データベース１６を記憶する。データベース１６は、データ収集装置１０によって収集された信号等の時系列データ等がコイル番号に紐づけられて保存されている。記憶部４４は、固定の外部記憶装置に限らず、コンピュータ装置に着脱自在な可搬型の外部記憶装置であってもよい。その他場合には、記憶部４４に代えて、データ収集装置１０から記憶部１４ごと取り外して、データ再生装置４０に接続するようにしてもよい。記憶部４４は、データベース１６のほか、演算部４２が実行する各処理を含むプログラムを格納し、演算部４２から逐次読み出されて、実行、処理される。
　データ再生装置４０は、データベース１６に保存されたデータの中から、操作者の所望のデータを分析し、抽出することができる。データベース１６から抽出されるデータは、あらかじめ設定された優先度条件にしたがって抽出される。
　優先度条件について説明する。
　図７は、本実施形態のプレイバックシミュレーション試験システムの一部を例示する模式図である。
　図７には、優先度条件の各項目を表したテーブル４２ａが示されている。テーブル４２ａは、たとえば、記憶部４４に保存されている。データ収集装置１０において、データベース１６を記憶部１４に保存し、データベース１６を記憶した記憶部１４をデータ再生装置４０の演算部４２に接続する場合には、テーブル４２ａは、データ再生装置４０の演算部４２に接続された別の記憶装置の記憶部に保存される。テーブル４２ａをデータベース１６と結合させて、１つのデータベースとして取り扱うようにしてもよい。
　図７に示すように、優先度条件は、複数個設定されることができる。この例では、優先度Ａ～Ｅまでの５個の優先度条件が示されている。優先度条件の数は、これに限らず、５個未満でもよいし、６個以上であってもよい。１つの優先度条件には、さらに複数の細分化された条件を設定することができる。この例では、１つの優先度条件に４個の細分化条件が示されている。細分化条件の数も、これに限らず、４個未満でもよいし、５個以上であってもよい。
　優先度条件のテーブル４２ａは、優先度項目を格納する欄４２ａ－１および複数の細分化条件を格納する欄４２ａ－２～４２ａ－５を有する。欄４２ａ－１は、優先度を識別する名称が格納される。欄４２ａ－１には、操作者がデータ再生装置４０を操作する際に、優先度条件を識別できればよく、優先度Ａ～Ｅに限らず、任意の名称とすることができる。
　細分化条件の欄４２ａ－２には、データベース１６から抽出する抽出パラメータが格納される。抽出パラメータは、図３に示したデータベース１６の各欄１６－２～１６－９の中から操作者が選択し、テーブル４２ａの欄４２ａ－２に入力される。
　欄４２ａ－３には、操作者が選択した抽出パラメータに応じて任意に設定することができる。抽出条件の設定値は、抽出パラメータに応じてあらかじめ設定された項目をプルダウンメニューにして操作者に選択させるようにしてもよい。
　欄４２ａ－４および欄４２ａ－５には、抽出条件によって設定した条件をさらに限定する条件が設定される。この例では、欄４２ａ－４には、抽出し、保存するデータの属性および削除するデータの属性が入力される。欄４２ａ－５には、優先度ごとに占有することができる記憶容量が入力される。
　操作者は、各優先度条件を独立して適用することができ、各優先度条件の全部、あるいは優先度条件のうちのいくつかを関連づけて適用することもできる。たとえば、データベース１６ａとして抽出されるデータは、各優先度条件の論理和の条件とすることができる。つまり、この場合には、各優先度条件で抽出されたデータはすべて採用される。あるいは、データベース１６ａとして抽出されるデータは、各優先度条件の論理積とすることができる。この場合には、各優先度条件のすべてに合致するデータのみが抽出される。
　図７の例に沿って、より具体的に説明する。
　たとえば、優先度条件が優先度Ａの場合には、データ再生装置４０は、データベース１６の項目のうち“目標板厚”が“１．０ｍｍ～１５．０ｍｍ”の範囲のデータを検索し、検索されたデータに紐づけられているコイル番号を抽出する。
　データ再生装置４０は、抽出されたコイル番号およびそれに紐づけられたデータのうち、記憶容量が１Ｇバイトを超えないように、新しいデータをデータベース１６ａに保存し、古いデータを廃棄する。データの新旧は、コイル番号に紐づけられているタイムスタンプによって判定される。コイル番号のタイムスタンプは、たとえば、製品のライン投入時または製品のライン出力時のいずれかに取得される。
　優先度条件が優先度Ｂの場合には、データ再生装置４０は、データベース１６の項目のうち“目標板厚”が“最大および最小”のデータを検索し、検索されたデータに紐づけられているコイル番号を抽出する。
　データ再生装置４０は、記憶容量が２Ｇバイトを超えないようにデータベース１６ａに保存される。記憶容量が２Ｇバイトを超える場合には、目標板厚が最大値または最小値のいずれでもないデータが廃棄される。
　優先度条件が優先度Ｃの場合には、データ再生装置４０は、データベース１６の項目のうち“目標板幅”が“１５００～１８００ｍｍ”の範囲内のデータを有するコイル番号が抽出される。
　データ再生装置４０は、抽出されたデータを保存したときに５００Ｍバイトを超えるないようにデータをデータベース１６ａに保存する。データを保存したときに５００Ｍバイトを超える場合には、そのデータの保存を中止して破棄する。
　優先度条件が優先度Ｄの場合には、データ再生装置４０は、データベース１６の項目のうち“目標温度”が“６００℃～８００℃”の範囲のデータを検索し、検索されたデータに紐づけられているコイル番号が抽出される。
　データ再生装置４０は、記憶容量が７Ｇバイトを超えないようにデータをデータベース１６ａに保存する。データを保存したときに記憶容量が７Ｇバイトを超えたときには、データの保存を中止し、そのデータを破棄する。
　優先度条件が優先度Ｅの場合には、データ再生装置４０は、データベース１６の項目のうち“モータ実測速度”が定格値の“１０５％よりも小さい”データを検索し、検索されたデータに紐づけられているコイル番号が抽出される。
　データ再生装置４０は、抽出されたコイル番号およびそのコイル番号に紐づけられたデータをデータベース１６ａに保存する。保存するデータが１０Ｇバイトを超える場合には、記憶容量が１０Ｇバイトを超えないように、古いデータを廃棄し、新しいデータを保存する。
　抽出パラメータが時系列データの場合には、抽出条件等で抽出されるデータは、１つのトリガ期間でその条件が満たされれば、抽出される。そのため、１つのコイル番号について、複数のトリガ期間におけるデータが抽出され得る。この場合には、１つのコイル番号に紐づくようにデータベース１６ａが構築される。
　このようにして、データ再生装置４０は、データ収集装置１０によって収集された信号をデータを格納するデータベース１６から、操作者が選定した内容のデータを分析、抽出して、再生データ用のデータベース１６ａを生成する。
　上述したように、優先度条件を設定したテーブル４２ａは、データ収集装置１０にも適用して、データ収集時のデータ保存またはデータ削除の判定に用いることができる。その場合には、データ再生装置４０で抽出するデータの範囲は、データ収集装置１０で収集するデータの範囲よりも狭くする必要がある。そのため、データ収集装置１０で用いた優先度条件は、データ再生装置４０の操作時に、さらにその優先度条件を狭まるように設定される。
　本実施形態のプレイバックシミュレーション試験システム１００の効果について説明する。
　本実施形態のプレイバックシミュレーション試験システム１００は、データ収集装置１０を備えており、データ収集装置１０は、データベース１６に保存するデータの収集に際して、収集する期間を設定するためのトリガ信号を生成することができる。データ収集装置は、トリガ信号を生成し、トリガ信号がハイレベルとなった期間のデータを選択的にデータベース１６に保存すことができる。そのため、必要なデータをデータベース１６に保存し、データベース１６を記憶するために必要な記憶部１４の記憶容量を無限に増大させることなく、データベース１６を構築することができる。
　データ収集装置１０は、トリガ信号を、１つの信号に限らず、複数の信号の演算結果にもとづいて生成することができる。そのため、収集する信号等の中に適切なトリガとなる信号が存在しなくても、適切なトリガをかけることができ、有用なデータを容易に収集することができる。
　本実施形態のプレイバックシミュレーション試験システム１００は、データ再生装置４０を備えており、データ再生装置４０は、優先度条件を設定したテーブル４２ａを有している。データ再生装置４０は、テーブル４２ａに設定された条件にもとづいて、データベース１６から適切なデータを自動的に抽出することができる。
　鉄鋼の製造ラインや製紙設備のライン等では、上位計算機２０，５０やコントローラ２２，５２で扱う信号等の数が非常に多い。そのような状況で、従来のように操作者が手作業で不要データを削除したり、必要なデータを確認しながら再生したり、といった作業は膨大となり、現実的に不可能となる場合も生じる事態となってきている。
　本実施形態のプレイバックシミュレーション試験システム１００では、上述のように、データの収集条件および必要な信号等の抽出条件を設定することによって、自動的に所望のデータベース１６，１６ａを構築することができる。そのため、プレイバックシミュレーションを効率的に行うことができる。
　（第２の実施形態）
　図８は、本実施形態に係るプレイバックシミュレーション試験システムを例示する模式的なブロック図である。
　図８に示すように、本実施形態のプレイバックシミュレーション試験システム２００は、データ収集装置２１０と、データ再生装置２４０と、を備える。
　本実施形態では、データ収集装置２１０およびデータ再生装置２４０は、通信ネットワーク２０３により互いに通信可能に接続されている点で、第１の実施形態の場合と相違する。本実施形態では、データサーバ２１４が通信ネットワーク２０３に通信可能に接続されている点でも、第１の実施形態の場合と相違する。同一の構成要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略する。
　データ収集装置２１０は、演算部２１２を含み、演算部２１２は、図示しない通信インタフェースを介して、制御系ネットワーク１に通信可能に接続されている。演算部２１２は、図示しない通信インタフェースを介して、通信ネットワーク２０３に通信可能に接続されている。
　データ収集装置２１０は、制御系ネットワーク１から各種信号等を含むデータを収集し、収集したデータをデータサーバ２１４に送信する。データ収集装置２１０は、第１の実施形態のデータ収集装置１０と同様に、制御系ネットワーク１から信号等を収集する際して、あらかじめ設定されたトリガ信号を用いて、必要な期間の信号等を含むデータを収集してデータベース１６に格納する。
　データ再生装置２４０は、演算部２４２を含み、演算部２４２は、図示しない通信インタフェースを介して制御系ネットワーク２に通信可能に接続されている。演算部２４２は、図示しない通信インタフェースを介して、通信ネットワーク２０３に通信可能に接続されている。
　データ再生装置２４０は、データ収集装置２１０によって収集され、あらかじめ設定された優先度条件にしたがって、保存されたデータを有するデータベース１６から必要なデータを抽出し、新たなデータベース１６ａを生成する。
　データ再生装置２４０は、第１の実施形態の場合と同様に、データベース１６ａに設定されたデータに含まれる信号等を制御系ネットワーク２に出力し、コントローラ５２の動作検証等を実行する。
　本実施形態のプレイバックシミュレーション試験システム２００の効果について説明する。
　本実施形態では、データ収集装置２１０とデータ再生装置２４０との間に通信ネットワーク２０３を設け、通信ネットワーク２０３に接続されたデータサーバを備えている。そのため、データ収集装置２１０によって収集されたデータを格納するデータベース１６を記憶部を含む記憶装置ごと輸送する必要がない。したがって、可搬性を有する記憶装置の記憶容量に制限されることなく、データを収集することができる。
　このようなことから、第１の実施形態の場合よりも大容量のデータを収集することが可能になるが、データ収集装置２１０のトリガ信号の生成機能によって、無駄なデータを保存することがない。そのため、データベースから必要データを抽出する段階において、効率的にデータ抽出作業を実行することができる。
　このようにして、適切な量の必要なデータを効率的に収集することができるプレイバックシミュレーション試験システムが実現される。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　１，２　制御系ネットワーク、１０，２１０　データ収集装置、１２，４２，２１２，２４２　演算部、１４，４４，２１４　記憶部、１６，１６ａ　データベース、２０，５０　上位計算機、２２，５２　コントローラ、２４　インバータ、２６　入出力機器、２８　フィールド機器、４０，２４０　データ再生装置、５４　データ比較照合装置、１００，２００　プレイバックシミュレーション試験システム

Claims (9)

  1. 　既設のプラント設備を構成する機器および装置からフィードバック信号を受信し、前記フィードバック信号にもとづいて前記機器および装置を制御する制御信号を生成する第１コントローラに、第１制御系ネットワークを介して接続され、前記フィードバック信号および前記制御信号を含む第１制御データを収集し、前記第１制御データの少なくとも一部を格納する第１データベースを生成するデータ収集装置と、
    　第２制御系ネットワークを介して接続された第２コントローラに前記少なくとも一部の第１制御データを供給して、前記機器、前記装置および前記第２コントローラを含む制御システムのシミュレーションを実行するデータ再生装置と、
    　を備え、
    　前記データ収集装置は、
    　前記フィードバック信号および前記制御信号の中から選択された１つ以上の信号にもとづいて、トリガ信号を生成し、
    　前記トリガ信号にもとづいて、前記第１制御データの時系列データのうちの一部の期間を収集して前記少なくとも一部の第１制御データとして、前記第１データベースに格納するプレイバックシミュレーション試験システム。
  2. 　前記データ収集装置は、
    　第１論理値および第２論理値を有する前記トリガ信号を生成し、
    　前記トリガ信号が前記第１論理値から前記第２論理値に遷移する第１時刻で、前記第１制御データを収集し、
    　前記トリガ信号が前記第２論理値から前記第１論理値に遷移する第２時刻で、前記第１制御データの収集を終了する請求項１記載のプレイバックシミュレーション試験システム。
  3. 　前記データ収集装置は、あらかじめ設定された第１期間を有し、
    　前記第１制御データの収集は、前記第１時刻から前記第１期間だけ前の時刻から開始される請求項２記載のプレイバックシミュレーション試験システム。
  4. 　前記データ収集装置は、あらかじめ設定された第２期間を有し、
    　前記第１制御データの収集は、前記第２時刻から前記第２期間だけ後の時刻に終了する請求項２記載のプレイバックシミュレーション試験システム。
  5. 　前記データ再生装置は、
    　あらかじめ設定された優先度条件にもとづいて、前記第１データベース中の前記少なくとも一部の第１制御データから第２制御データを抽出し、
    　前記第２制御データを前記制御システムのシミュレーションに用いるために第２データベースに格納する請求項１記載のプレイバックシミュレーション試験システム。
  6. 　前記データ再生装置は、複数の前記優先度条件を設定し、前記複数の優先度条件の組合せにより前記第２制御データを抽出する請求項５記載のプレイバックシミュレーション試験システム。
  7. 　前記データ収集装置は、前記第１データベースを記憶する第１記憶部を含み、
    　前記データ再生装置は、前記第１データベースおよび前記第２データベースを記憶する第２記憶部を含み、
    　前記第１データベースは、前記第１記憶部から可搬型の記憶媒体に転送され記憶されて、前記データ収集装置と前記データ再生装置との間を輸送された後、前記第２記憶装置に転送され記憶される請求項１記載のプレイバックシミュレーション試験システム。
  8. 　前記データ収集装置では、前記データ収集装置および前記データ再生装置に着脱自在に接続することができる第１記憶部が接続され、
    　前記第１データベースが前記第１記憶部に記憶され、
    　前記第１データベースを記憶した前記第１記憶部が取り外され、
    　その後、前記データ再生装置では、前記第１データベースが記憶された前記第１記憶部が接続される請求項１記載のプレイバックシミュレーション試験システム。
  9. 　前記データ収集装置および前記データ再生装置を通信可能に接続する通信ネットワークと、
    　前記通信ネットワークに通信可能に接続された第３記憶部を有するデータサーバと、
    　をさらに備え、
    　前記データ収集装置は、前記第１データベースを前記第３記憶部に記憶し、
    　前記データ再生装置は、前記第２データベースを前記第３記憶部に記憶する請求項１記載のプレイバックシミュレーション試験システム。
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