JPH06339182A - 分散形制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】リモート入出力装置側で停電が発生した場合に
おいて、復電後の信号処理の仕方について、複数点のま
とまり単位毎に指定できるようにする。 【構成】制御演算を担当する制御演算装置と、この制御
演算装置にリモート入出力バスを介して結ばれるリモー
ト入出力装置とで構成される分散形制御装置であって、
リモート入出力装置は、複数個の入出力ユニットで構成
されると共に各ユニットは更に複数点の入出力信号を扱
うように構成され、制御演算装置は、当該リモート入出
力装置の電源復電後の処理の仕方（スタートモード）を
前記リモート入出力装置内の各ユニット毎に設定するス
タートモード設定手段と、このスタートモード設定手段
によって設定されたスタートモードに基づいて停電復電
後の処理を各ユニット毎に行う復電時処理手段とを含ん
で構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温度や圧力などのプロ
セス量を制御する分散形制御装置に関し、更に詳しく
は、各種の制御演算を担当する制御演算装置と、この制
御演算装置とは分離・分散配置されていてセンサーやア
クチュエータとの間で信号の授受を行うための複数のリ
モート入出力装置とで構成される装置であって、リモー
ト入出力装置側で生ずる停電後の処理を確実にかつ扱う
信号の性質等に応じてきめ細かに行えるようにした分散
形制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】分散形制御装置は、制御対象であるプロ
セスから多数の信号を入力するとともに、多数の制御端
へ操作信号を出力するように構成されており、制御対象
全体を総合的に監視したり制御できるように、受け持つ
仕事の性質に応じて、複数のリモート入出力装置が制御
演算装置に結合している。

【０００３】ここで、制御演算装置とリモート入出力装
置との間には、これらの両方からリード／ライトアクセ
スが可能な共有メモリが設けられており、リモート入出
力バスを介して、制御演算装置内のマイクロプロセッサ
が用いるデータバッフアの内容と、リモート入出力装置
側の入出力データとが等しく維持されるように（等値
化）するための、サイクリックスキャン伝送が各リモー
ト入出力装置毎に行われている。

【０００４】この様なサイクリックスキャン伝送は、
（ａ）入出力装置のどの入出力点が共有メモリ上のどの
アドレスと対応するのか、（ｂ）どの入出力点をどのよ
うなサイクリックスキャン伝送周期とするのか、（ｃ）
どの入出力点についてどのような伝送サービス（入力デ
ータ読み込み，出力データとリードバックデータの交換
等）を実行するのか、等の予め設定された伝送条件に従
って行われるようにしてある。

【０００５】従来のこの種の装置においては、制御演算
装置側とリモート入出力装置側とは、同一の電源系統か
ら電力が供給されて動作することを想定しており、装置
に供給されている電源が停電し、その後に復電したよう
な場合は、制御演算装置内のマイクロプロセッサが、再
び前述したようなサイクリックスキャン伝送を各入出力
点に対して一律に行うように構成されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プロセ
スの規模が大きくなるような場合、制御演算装置と各リ
モート入出力装置はそれぞれ別系統の電源から電力が供
給されることとなる。この場合、制御演算装置とリモー
ト入出力装置とは、それぞれ独立したタイミングで停
電，復電する。従って、停電回復後の各リモート入出力
装置に対する動作は、各リモート入出力装置毎にそれら
が扱っている入出力信号の性質（例えば対象プロセスの
時定数の大小や信号の立ち上がり時間の大小）等を考慮
して設定できるようにする必要がある。

【０００７】本発明は、この様な事情に鑑みてなされた
もので、各リモート入出力装置において電源の停電回復
（復電）後の信号処理の仕方を、扱う信号の性質等に応
じてきめ細かに設定できるようにした分散形制御装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この様な目的を達成する
本発明は、制御演算を担当する制御演算装置と、この制
御演算装置にリモート入出力バスを介して結ばれるリモ
ート入出力装置とで構成される分散形制御装置であっ
て、前記リモート入出力装置は、複数個の入出力ユニッ
トで構成されると共に各ユニットは更に複数点の入出力
信号を扱うように構成され、前記制御演算装置は、当該
リモート入出力装置の電源復電後の処理の仕方（スター
トモード）を前記リモート入出力装置内の各ユニット毎
に設定するスタートモード設定手段と、このスタートモ
ード設定手段によって設定されたスタートモードに基づ
いて停電復電後の処理を各ユニット毎に行う復電時処理
手段とを含んで構成される。

【０００９】

【作用】各リモート入出力装置と制御演算装置とは別の
電源から電力が供給されて動作しており、停電や復電が
それぞれ独立して発生する。リモート入出力装置側での
電源復電後のスタートモードとしては、停電になる直前
に出力していたデータを再出力する処理を行う継続スタ
ートモード、所定の初期値をトラッキングする処理を行
う初期化モードが用意されている。

【００１０】制御演算装置は、リモート入出力装置側で
の停電復電後の動作について、停電時間とスタートモー
ド設定手段によって設定されたモードとに応じて、継続
スタートモードとするか初期化スタートモードとにする
を決定し、決定したモードに沿って信号処理を開始す
る。

【００１１】

【実施例】以下図面を用いて本発明の一実施例を詳細に
説明する。図１は、本発明が適用される分散形制御装置
の構成概念図である。図において、ＦＣは制御演算を担
当する制御演算装置、ＯＰはプラントの操作と監視を担
当する監視装置（オペレータステーション）で、これら
は通信回線ＶＮによって結ばれている。ＰＯ１，ＰＯ２
…は、制御演算装置ＦＣにリモート入出力バスＢＳ及び
ノードインターフェースＮＩＦ１，ＮＩＦ２…を介して
結ばれる複数のリモート入出力装置である。

【００１２】各リモート入出力装置ＰＯ１，ＰＯ２…
は、制御演算装置ＦＣとは分散配置されており、フィー
ルドに設置された各種のセンサーから入力信号が印加さ
れるとともに、バルブ等のアクチュエータに操作信号を
出力するように構成されている。また、各リモート入出
力装置は、複数点のリモート入出力信号をまとめて扱う
ように構成した複数のユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３…から
なる。

【００１３】更に、これら各ユニットＵ１，Ｕ２…は、
プロセスからの信号を制御演算装置が扱えるデジタルデ
ータの信号形態にしたり、また、制御演算装置からの信
号をバルブなどが扱えるアナログ信号や接点信号などの
信号形態にする機能や、信号絶縁などの機能を実現する
電子回路を搭載した複数のプリント板カードで構成され
ている。

【００１４】ノードインターフェースＩＦ１，ＩＦ２…
は、リモート入出力バスＢＳを介して制御演算装置ＦＣ
と通信を行う機能を備え、所定の通信規約に沿って各リ
モート入出力装置と制御演算装置ＦＣとの間で、データ
伝送が行えるようにしている。なお、この例では、通信
回線ＶＮやリモート入出力バスＢＳをいずれも二重化構
成としたものであるが、シングル構成でもよい。

【００１５】図２は、監視装置ＯＰ、制御演算装置Ｆ
Ｃ、リモート入出力装置ＰＩ内の主な機能ブロック図で
ある。監視装置ＯＰにおいて、１０はリモート入出力装
置の定義手段を総括的に示したブロックで、表示画面に
リモート入出力装置のエンジニアリング作業を行うため
の画面を表示するとともに、その画面を用いてキーボー
ド等からデータを入力することで、指定するリモート入
出力装置側での信号処理動作や、停電復電後の信号処理
動作に関して、各ユニット毎に定義することができるよ
うになっている。そして、このリモート入出力装置定義
手段１０によって設定・構築された定義（データベー
ス）は、通信回線ＶＮを経て、制御演算装置ＦＣ側にダ
ウンロードされる。なお、この例では、リモート入出力
装置定義手段１０は、監視装置ＯＰ内に設けてあるが、
通信回線ＶＮにつながる他のワークステーションや、エ
ンジニアリング装置等に備えるようにしてもよい。

【００１６】制御演算装置ＦＣにおいて、１は例えばＰ
ＩＤ制御演算やシーケンス制御演算などを担当する制御
演算部（プロセッサ）、２は制御演算装置ＦＣ内の電源
回路で、各部分に電力を供給している。３は不揮発性の
共有メモリで、制御演算部１からリード／ライトアクセ
スが可能になっているとともに、リモート入出力バスＢ
Ｓを介して伝送された複数のリモート入出力装置ＰＯ
１，ＰＯ２…からの入出力データが、制御演算部（プロ
セッサ）１の演算周期に対して、オーバサンプリングと
なる周期で、サイクリックに書き込まれるように構成し
てある。

【００１７】４はリモート入出力バスＢＳの伝送を制御
する伝送制御部である。この伝送制御部において、４１
は各リモート入出力装置の電源復電後の処理の仕方（ス
タートモード）を、リモート入出力装置内の各ユニット
毎に設定するスタートモード設定手段である。このスタ
ートモード設定手段４１は、監視装置ＯＰのリモート入
出力装置定義手段１０により構築されたデータベースが
ダウンロードされて構成される。４２はスタートモード
設定手段４１によって設定されたスタートモードに基づ
いて停電復電後の処理を各ユニット毎に行う復電時処理
手段である。

【００１８】この停電時処理手段４２は、復電時に所定
の初期値をトラッキングする処理を行う初期化モードを
実現する初期化スタート手段４２１と、復電時に停電に
なる直前に出力していたデータを再出力する処理を行う
継続スタートモードを実現する継続スタート手段４２２
とを含んで構成される。４３は停電時間計測手段で、各
リモート入出力装置ＰＩ１，ＰＩ２…毎にそこで発生し
た停電時間を計測するように構成されている。この停電
時間計測手段としては、各リモート入出力装置との間で
行われるサイクリックスキャン通信が途絶えている時間
を計測するような構成により実現される。

【００１９】制御演算装置ＦＣは、停電状態から復電し
たリモート入出力装置に対しては、その停電時間とその
リモート入出力装置のスタートモード設定手段４１によ
って設定されたスタートモードとに応じて、継続スター
トモードまたは初期化スタートモードに基づく信号処理
を開始するように構成されている。ノードインターフェ
ースＮＩＦを介してリモート入出力バスＢＳに接続され
るリモート入出力装置ＰＯ１，ＰＯ２は、複数個の入出
力ユニットＵ１，Ｕ２…で構成されると共に、各ユニッ
トは更に各入出力信号（アナログ入出力信号，ディジタ
ル入出力信号）を扱う信号処理回路を搭載した複数のプ
リント板カードＰＣ１，ＰＣ２…により構成されてい
る。

【００２０】図３は、監視装置ＯＰにおいて、リモート
入出力装置定義手段１０によって構築される定義データ
の構成概念図である。ここで定義される定義データは、
（ａ）に示すように、リモート入出力バスＢＳに接続さ
れる各ノード毎（ノードインターフェースに対応）のノ
ード情報テーブルで構成されている。このノード情報テ
ーブルは、（ｂ）に示すように、ヘッダに続いて、その
ユニットを構成している各ユニット毎のユニット情報テ
ーブルからなる。そして、このユニット情報テーブル
は、（ｃ）に示すように、ユニットタイプと、停電から
回復した後にどのような信号処理を行うかを規定するス
タートモードからなる。

【００２１】図４は、各ユニット情報テーブルのスター
トモードの構成概念図である。ここでは、ＭＡＮモード
（初期化スタートモード）と、ＴＩＭモード（継続スタ
ートモード）との何れかが設定できるようになってい
る。ＴＩＭモードの指定には、時間データが設定され
る。この時間データの設定は、そこに設定された時間内
の停電時間（瞬時停電として許容できる時間 例えば２
秒）であれば、停電前に出力していたデータを再度出力
する信号処理を行うことを指定することになる。

【００２２】この様に構成した装置の動作を次に説明す
る。 （正常時の動作）制御演算装置ＦＣと各リモート入出力
装置ＰＯ１，ＰＯ２…とは、各リモート入出力装置に電
力が正常に送られている状態では、両者の間でリモート
入出力バスＢＳを用いて、制御演算装置ＦＣが扱う入出
力データと、リモート入出力装置側の入出力データとが
等しく維持されるようにするための、サイクリックスキ
ャン伝送が行われている。このサイクリックスキャン伝
送は、制御演算装置ＦＣ側の制御演算周期に対して、オ
ーバサンプリングとなる周期でサイクリックに行われて
おり、共有メモリ３には、複数のリモート入出力装置Ｐ
Ｏ１，ＰＯ２…からの入出力データが書き込まれ、その
内容が更新される。

【００２３】また、制御演算部１は、共有メモリ３に書
き込まれている入出力データを制御演算周期で読みだ
し、これらのデータを用いて所定の制御演算を実施し、
その演算結果を共有メモリ３に書き込む。共有メモリ３
に制御演算部１により書き込まれた出力データは、複数
のリモート入出力装置ＰＯ１，ＰＯ２，ＰＯ３…側に送
られ、リモート入出力装置ＰＯ１，ＰＯ２…につながる
各種アクチュエータの動作に反映される。

【００２４】この様な動作により、例えば、弁（バル
ブ）の開閉度が制御演算部１の演算結果に追従して制御
される制御運転を実施する。なお、複数のリモート入出
力装置ＰＯ１，ＰＯ２…のどの装置が、共有メモリ３の
どのアドレス位置に対応するか等は、装置の動作を開始
する時点であらかじめ各リーモト入出力装置毎に設定さ
れているものとする。

【００２５】（停電発生時および復電後の動作）停電時
間計測手段４３は、リモート入出力バスＢＳ上の伝送状
況を各リモート入出力装置の各ユニット毎に監視してい
る。いま、あるリモート入出力装置において、停電が発
生すると、停電時間計測手段４３は、伝送途絶時間から
そのリモート入出力装置での停電時間を計測する。

【００２６】停電状態から復電状態になると、制御演算
装置ＦＣは、スタートモード設定手段４１に該当するリ
モート入出力装置の各ユニット毎に設定されているスタ
ートモード情報と、停電時間計測手段４３が計測した停
電時間とに従って、以下のような停電処理動作を各ユニ
ット毎に行う。 （ａ）ＭＡＮモードが設定されている場合；初期化スタ
ートモードとなり、予め定めた初期値を出力する（トラ
ッキングする）。この場合、停電時間は参照しない。

【００２７】（ｂ）ＴＩＭモードが設定されている場
合；そこに設定されている時間データと、停電時間計測
手段４３が計測した停電時間とを比較し、停電時間≧時
間データの場合は、（ｂ−１）初期化スタートモードと
同様な動作となり、予め定めた初期値を出力する。

【００２８】停電時間＜時間データの場合は、（ｂ−
２）継続スタートモードとなり、停電直前に出力してい
たデータを再度出力する。これらの停電処理動作におい
て、初期化スタートモードの実現は、初期化スタート手
段４２１により行われ、継続スタートモードの実現は、
継続スタート手段４２２により行われる。

【００２９】この様にして、復電後の信号処理の仕方
は、スタートモード設定手段４１に設定したスタートモ
ード情報と、停電時間とに応じて、各ユニット毎に初期
化スタート，継続スタートといった各ユニットが扱って
いる入出力信号の性質に応じたものとなる。なお、リモ
ート入出力装置定義手段１０は、各リモート入出力装置
の各ユニット毎に、あらかじめスタートモードを設定す
ることを想定したが、各ユニットには、あらかじめ標準
となるスタートモードを設定しておき、ユーザが希望す
るユニットについてのみ、それらのスタートモードをリ
モート入出力装置定義手段１０により設定し直すような
構成としてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
リモート入出力装置側で停電が発生した場合において、
復電後の信号処理の仕方について、複数点のまとまり単
位（ユニット）毎に指定できる構成としたもので、扱う
信号の性質等に応じてよりきめ細かにその信号処理を行
わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される分散形制御装置の構成概念
図である。

【図２】監視装置ＯＰ、制御演算装置ＦＣ、リモート入
出力装置ＰＩ内の主な機能ブロック図である。

【図３】監視装置ＯＰにおいて、リモート入出力装置の
定義手段１０によって構築される定義データの構成概念
図である。

【図４】各ユニット情報テーブルのスタートモードの構
成概念図である。

【符号の説明】

ＯＰ 監視装置 ＦＣ 制御演算装置 ＮＩＦ ノードインターフェース ＰＯ１，ＰＯ２，… リモート入出力装置 Ｕ１，Ｕ２… ユニット ＶＮ 通信回線 ＢＳ リモート入出力バス １０ リモート入出力装置定義手段 １ 制御演算部（プロセッサ） ２ 電源回路 ３ 共有メモリ ４ 伝送制御部 ４１ モードスタート設定手段 ４２ 停電処理手段 ４２１ 初期化スタート手段 ４２２ 継続スタート手段 ４３ 停電時間計測手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御演算を担当する制御演算装置と、この
   制御演算装置にリモート入出力バスを介して結ばれるリ
   モート入出力装置とで構成される分散形制御装置であっ
   て、 前記リモート入出力装置は、 複数個の入出力ユニットで構成されると共に各ユニット
   は更に複数点の入出力信号を扱うように構成され、 前記制御演算装置は、 当該リモート入出力装置の電源復電後の処理の仕方（ス
   タートモード）を前記リモート入出力装置内の各ユニッ
   ト毎に設定するスタートモード設定手段と、 このスタートモード設定手段によって設定されたスター
   トモードに基づいて停電復電後の処理を各ユニット毎に
   行う復電時処理手段とを含んで構成されることを特徴と
   する分散形制御装置。
2. 【請求項２】リモート入出力装置の電源復電後のスター
   トモードとして、 停電になる直前に出力していたデータを再出力する処理
   を行う継続スタートモードと、 所定の初期値をトラッキングする処理を行う初期化モー
   ドとを有し、 当該リモート入出力装置は、停電復電後その停電時間と
   スタートモード設定手段によって設定されたモードとに
   応じて、前記継続スタートモードまたは初期化スタート
   モードによる処理から信号処理を開始することを特徴と
   する請求項１の分散形制御装置。