JPH07280970A - 時刻同期機能付き監視制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 端末局が中央局から送信された時刻設定コマ
ンドを受信すると（Ｓ１）、時刻設定コマンドに含まれ
る基準時刻と端末局の時計の現在時刻との比較により両
時刻の間のずれが補正範囲内であるか否かを判定する
（Ｓ２）。そのずれが補正範囲内であれば時刻補正処理
を行なう（Ｓ３）。時刻補正処理では、実時間の時間軸
を所定時間毎に圧縮させるかあるいは伸長させて時計の
時間軸上に変換して時計の時刻を補正する。一方、上記
のずれが補正範囲外であれば強制時刻設定処理を行ない
（Ｓ４）、時計モードの更新が行なわれ（Ｓ６）、時刻
変更前後の時計モードと時刻変更前後の時間差とが中央
局に送信される（Ｓ７）。 【効果】 時刻補正処理により、同時刻の重複や時刻の
欠落等の不都合を回避することができる。また、強制時
刻設定処理の実行時に、中央局で時計モードと時間差と
に基づいて端末局からのデータの時刻管理を正確に行な
うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビルや各種のプラント
等に設置された設備機器の監視および制御に供される監
視制御システムに係り、詳しくは、システム内での時刻
同期が可能な時刻同期機能付き監視制御システムに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ビルやプラント、高速道路網等の近代化
された施設は、多くの設備機器を有しており、これらの
設備機器を相互に協調して動作させることが上記の施設
を円滑に運営する上で必要になっている。したがって、
特定の場所で全設備機器の動作状況が監視できるととも
に、この特定の場所から全設備機器を制御できることが
望ましく、通常、その監視や制御には、監視制御システ
ムが使用されるようになっている。

【０００３】監視制御システムのシステムは、通常、図
５に示すように、特定の場所に設けられた中央局として
のホストマシン１１と、現場各所に配されて図示しない
設備機器の運転や計測器のデータ収集等を行なう端末局
としてのプログラマブルロジックコントローラ（以降、
ＰＬＣと称する）１２…とを備え、ホストマシン１１と
各ＰＬＣ１２…とがネットワーク１３により接続される
構成となっている。各ＰＬＣ１２…は、それぞれ各種設
備機器の動作を管理しており、それら設備機器の状態変
化等のデータをその発生時刻とともに記録している。そ
して、記録されたデータは、ホストマシン１１の要求に
応じて、随時ホストマシン１１に送信されるようになっ
ている。

【０００４】ところが、異なるＰＬＣ１２…に記録され
たデータをホストマシン１１にて比較する場合、それぞ
れのＰＬＣ１２…での時刻が一致していないと、正確に
データを比較することができなくなる。そこで、各ＰＬ
Ｃ１２…に設けられた図示しない時計の時刻を、ホスト
マシン１１の基準時刻と同期するように補正することに
より、比較すべきデータの時刻のずれをなくすことがで
きる。

【０００５】この処理は、図６に示すフローチャートの
手順にしたがって行なわれる。まず、ホストマシン１１
から時刻設定コマンドが発行される。この時刻設定コマ
ンドには、上記の基準時刻が含まれている。各ＰＬＣ１
２…が時刻設定コマンドを受信すると（Ｓ１１）、ＰＬ
Ｃ１２にて時刻設定処理が実行される（Ｓ１２）。この
時刻設定処理は、ＰＬＣ１２側の時計の時刻を基準時刻
に強制的に同期させることで行なわれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにＰＬＣ１２側での時刻を補正する場合、基準時刻
と各ＰＬＣ１２の時刻とのずれが大きいと、次のような
不都合が生じる。

【０００７】例えば、ＰＬＣ１２の時刻の方が基準時刻
より大きく遅れている場合では、その遅れの間の時刻が
欠落して、その間にデータの欠測が生じることになる。
一方、ＰＬＣ１２の時刻の方が基準時刻より大きく進ん
でいる場合では、その遅れの間の時刻が重複して現れる
ことになり、同じ時刻に複数の異なるデータが存在する
おそれがある。

【０００８】また、上記のような時刻設定では、時刻変
更前後で時刻が不連続となるため、ホストマシン１１側
でＰＬＣ１２からのデータを収集する際、そのデータが
時刻変更前のものか時刻変更後のものかの区別がつかな
くなる。そして、この結果、データの時刻管理を正確に
行なうことができなくなるという不都合が生じる。

【０００９】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、データの欠測や同時刻での異なるデータの
存在を生じさせることなく時刻同期を行なわせること、
および時刻設定の結果、時刻の不連続が生じてもデータ
の時刻管理を正確に行なうことを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の時刻同期機能付
き監視制御システムは、上記の課題を解決するために、
基準時刻を発生する基準時計を有し、基準時刻に基づく
時刻設定指令を発生し、この時刻設定指令に発生毎に異
なる識別情報を付加して送信する中央局と、実時間を計
時する第１時計と時刻を補正しうる第２時計とを有し、
設備機器のデータを第１時計による一定周期毎に更新し
て記録し、そのデータに第２時計に基づく所定間隔毎に
記録時刻を付加するとともに、記録したデータを記録時
刻とともに上記中央局に送信する複数の端末局とを備え
ており、この端末局には、それぞれ、上記中央局からの
時刻設定指令を受信すると、上記第２時計の時刻と上記
中央局で発生した基準時刻との間のずれが所定範囲内に
あるかあるいは所定範囲外にあるかを判定する判定手段
と、上記判定手段による判定で両時刻の間のずれが所定
範囲内にあるときに、上記第１時計の実時間におけるデ
ータ更新の１周期毎に一定の時間を加算あるいは減算し
た時間を上記第２時計におけるデータ更新の１周期の時
間に変換して第２時計の時刻を補正する時刻補正手段
と、上記判定手段による判定で両時刻の間のずれが所定
範囲外にあるときに、上記第２時計の時刻を基準時刻に
同期させて設定する時刻設定手段と、上記時刻設定手段
による上記第２時計の時刻変更時に前回の時刻変更時の
識別情報から時刻設定指令に付加された識別情報に変更
するとともに、時刻変更前後の両識別情報と時刻変更前
後の時間差とを上記中央局に通知する通知手段とが設け
られていることを特徴としている。

【００１１】

【作用】上記の構成において、各端末局では、設備機器
の状態変化等がデータとして記録される。この記録は、
第１時計に基づいた一定周期毎に更新して行なわれ、記
録されるデータには、第２時計による記録時刻が付加さ
れる。

【００１２】端末局では、中央局から送信された時刻設
定指令を受信すると、判定手段により、時刻設定指令に
含まれる基準時刻と第２時計の時刻とのずれが所定範囲
内にあるか所定範囲外にあるかが判定される。この判定
で両時刻のずれが所定範囲内にあるとき、補正手段によ
り、実時間におけるデータ更新の１周期毎に一定の時間
を加算あるいは減算した時間が、上記第２時計における
データ更新の１周期の時間に変換される。この変換によ
り、実時間の時間軸が圧縮または伸長されて第２時計に
おける時間となる。

【００１３】例えば、第２時計の時刻が基準時刻より進
んでいる場合、データ更新の１周期毎に一定の時間を加
算して、正規の１周期より長い時間を第２時計における
データ更新の１周期の時間に変換する。これにより、第
１時計の時間軸が第２時計の時間軸上では圧縮される。
したがって、その圧縮された時間だけ、第２時計の時刻
が遅らされたことになる。

【００１４】一方、判定手段による判定で両時刻のずれ
が所定範囲外にあるとき、時刻設定手段により、第２時
計の時刻が基準時刻に同期されて設定される。このとき
は、両時刻のずれが大きすぎて補正手段による補正が不
可能であり、第２時計の時刻が強制的に基準時刻に同期
させられることになる。また、更新通知手段により、第
２時計の時刻変更に伴って識別情報が時刻設定指令に付
加された最新の識別情報に更新されるとともに、時刻変
更前後の識別情報と時間差とが中央局に通知される。こ
れにより、中央局では、上記の両識別情報から、時刻設
定手段により時刻が変更されたことと時刻変更による時
間差とを認識することができる。

【００１５】このように、上記の構成によれば、両時刻
の差が所定範囲内にあれば、時間軸を圧縮あるいは伸長
して第２時計の時刻を補正することにより、第２時計の
時刻は連続性の保たれた状態で基準時刻と同期設定され
る。それゆえ、第２時計の時刻を基準時刻に同期させる
際に、同じ時刻が重複したり、ある時刻が欠けたりする
不都合を回避することができる。また、両時刻の差が所
定範囲外である場合でも、識別情報の変更と時間差とが
端末局から中央局に通知されることにより、中央局で端
末局からのデータが何時記録されたものかを正確に把握
することができる。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図４に
基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１７】本実施例に係る監視制御システムは、図２
に示すように、中央局としてのホストマシン１と、端末
局としての複数のプログラマブルロジックコントローラ
（以降、ＰＬＣと称する）２…とを備えている。ホスト
マシン１と各ＰＬＣ２…とは、ネットワーク３により接
続されており、相互に通信を行なうことができるように
なっている。

【００１８】ホストマシン１は、ＰＬＣ２…に図示しな
い各設備機器を動作させるための指令を与えたり、ＰＬ
Ｃ２…から送信された各設備機器の状態変化（以降、状
変と称する）等のデータを収集して、そのデータの解析
や画面表示等の処理を行なうようになっている。また、
ホストマシン１は、基準時計としてのマスタ時計１ａを
有しており、このマスタ時計１ａによる基準時刻を含む
時刻設定コマンドを発行するようになっている。

【００１９】時刻設定指令としての時刻設定コマンド
は、基準時刻とともに、ＰＬＣ２…から各設備機器への
制御出力の付与、各設備機器からのＰＬＣ２…に対する
入力のホストマシン１への送信、各設備機器のアナログ
的な変化の一定時間おきのホストマシン１への送信等の
ＰＬＣ２…に与える各種の指令を含んでいる。また、時
刻設定コマンドには、時刻設定コマンドがいつ発行され
たものかがホストマシン１で識別可能となるようにコマ
ンド発行毎に異なる時計モードが付加されている。この
時計モードは、識別情報としての役割を果たすようにな
っており、コード等で表されている。

【００２０】ＰＬＣ２は、リレー接点、モータ、計測器
等の各種の設備機器が接続されており、これら設備機器
の動作制御、設備機器からの状変や計測値の入力等を行
なう他、その入力値をデータとして記録するデータ記録
機能を備えている。記録されるデータには、ホストマシ
ン１や他局（ＰＬＣ２…）に送信されると記録から削除
されるものと、一定量または一定時間保持されるものと
がある。

【００２１】上記のＰＬＣ２は、実時間を計時する第１
時計としての時計２ａと、時刻補正が可能な第２時計と
しての時計２ｂとを有しており、これらの時計２ａ・２
ｂは、ソフトウェアにより構成されている。また、ＰＬ
Ｃ２は、時計２ａに基づく一定周期毎にデータの記録を
更新するとともに、記録されたデータに記録時刻として
タイムスタンプを時計２ｂに基づいて付加するようにな
っている。さらに、ＰＬＣ２は、ホストマシン１から時
刻設定コマンドを受信すると、時計２ｂの時刻と時刻設
定コマンドの基準時刻とのずれに応じて強制時刻設定処
理または時刻補正処理を行なうようになっている。

【００２２】強制時刻設定処理は、従来の監視制御シス
テムにおける時刻設定と同様の処理であり、時計２ｂの
時刻を直接基準時刻に同期させるものである。また、強
制時刻設定処理においては、時計モードを上記の時刻設
定コマンドに含まれる時計モードに更新して、時刻変更
前後の両時計モードと時刻変更による時間差とをホスト
マシン１に送信して通知を行なうようになっている。Ｐ
ＬＣ２は、このような処理を行なうことにより、時刻設
定手段および更新通知手段としての機能を有するように
なっている。

【００２３】一方、時刻補正処理は、基準時刻に対する
時計２ｂの時刻のずれをなくすように、時計２ａの時間
軸に対する時計２ｂの時間軸を所定時間毎に圧縮させる
かあるいは伸長させて時計２ｂの時刻を補正するように
なっている。ＰＬＣ２は、この処理を行なうことによ
り、時刻補正手段としての機能を有するようになってい
る。

【００２４】ここで、時刻補正処理の具体例について述
べる。以下には、データ記録の更新周期を１０msとし、
タイムスタンプが１ms間隔で発生する場合について説明
する。

【００２５】時計２ｂの現在時刻が時刻設定コマンドに
含まれる基準時刻より５ms進んでいる場合、図３に示す
ように、時計２ａによる実時間における１１ms（１０ms
に補正のための１msを加えた時間）を１周期として、こ
の１周期が時計２ｂによる論理時間の１０msに変換され
る。具体的には、実時間で１１msの１周期の間に生じた
状変や計測値のタイムスタンプが１０／１１倍されるこ
とにより、時間軸の圧縮が行なわれる。これにより、実
時間における５５msが論理時間の５０msに圧縮され、時
計２ｂの時刻が５ms遅らされて基準時刻に同期設定され
る。

【００２６】このようにして時間軸の圧縮が行なわれる
ことにより、記録されたデータのタイムスタンプが書き
替えられる。したがって、例えば、実時間における１周
期（１１ms）の終了直前に発生した状変は、論理時間に
おける１周期（１０ms）の終了直前に生じたこととみな
される。

【００２７】逆に、時計２ｂの現在時刻が時刻設定コマ
ンドに含まれる基準時刻より５ms遅れている場合、図４
に示すように、時計２ａによる実時間における９ms（１
０msから補正のための１msを減じた時間）を１周期とし
て、この１周期が時計２ｂによる論理時間の１０msに変
換される。具体的には、実時間で９msの１周期の間に生
じた状変や計測値のタイムスタンプが１０／９倍される
ことにより、時間軸の伸長が行なわれる。これにより、
実時間における４５msが論理時間の５０msに伸長され、
時計２ｂの時刻が５ms進まされて基準時刻に同期設定さ
れる。

【００２８】このようにして時間軸の伸長が行なわれる
ことにより、記録されたデータのタイムスタンプが書き
替えられる。したがって、例えば、実時間における１周
期（９ms）の終了直前に発生した状変は、論理時間にお
ける１周期（１０ms）の終了直前に生じたこととみなさ
れる。

【００２９】なお、上記の例では、データの更新周期１
０msに対し１０％となる１msずつ時刻補正を行なってい
るが、時刻補正に要する時間を短縮することも可能であ
る。この場合、例えば、データの更新周期１０msに対し
２msや３msずつ時刻補正を行なう。これらの設定は、あ
らかじめなされるものであり、システムに応じて適宜異
なっている。また、時刻補正終了後の論理時間は、通常
の時間軸、すなわち実時間の時間軸と同じ時間軸に戻
る。

【００３０】上記の強制時刻設定処理または時刻補正処
理のいずれを実行するかは、ＰＬＣ２において、上記両
時刻のずれが、しきい値により決定される所定範囲内で
あるか所定範囲外であるかにより判定される。そのしき
い値は、時刻補正処理が可能であるずれの範囲を設定す
るものであり、システムの処理速度に応じて異なるが、
本実施例では例えば１００msとする。ＰＬＣ２は、この
判定を行なうことにより、判定手段としての機能を有す
るようになっている。

【００３１】上記の時刻補正手段、時刻設定手段、更新
通知および手段判定手段は、ソフトウェアにより実現さ
れる機能であり、それぞれの処理は、ＰＬＣ２内の処理
装置（ＣＰＵ等）により所定のプログラムにしたがって
行なわれる。

【００３２】上記の構成における時刻設定の処理手順を
図１のフローチャートを参照にして説明する。

【００３３】図１の（ａ）に示すように、まず、ホスト
マシン１から時刻設定コマンドが発行され、この時刻設
定コマンドがネットワーク３を通じてＰＬＣ２…に送信
される。ＰＬＣ２が時刻設定コマンドを受信すると（Ｓ
１）、基準時刻と時計２ｂの現在時刻との比較により、
両時刻の間のずれが補正範囲内であるか否かが判定され
る（Ｓ２）。

【００３４】両時刻の間のずれが補正範囲内であれば、
上記のようにして時刻補正処理が行なわれる（Ｓ３）。
このとき、時計２ｂの時刻を遅らせるか進ませるかは、
基準時刻に対し進んでいるか遅れているかによって決定
される。時計２ｂの時刻が進んでいる場合は、その時刻
を遅らせる処理が行なわれ、逆に、時計２ｂの時刻が遅
れている場合は、その時刻を進ませる処理が行なわれ
る。

【００３５】一方、両時刻の間のずれが補正範囲外であ
れば、強制時刻設定処理が行なわれる（Ｓ４）。このと
き、時計２ｂの現在時刻は、基準時刻に対し進んでいる
か遅れているかに関わらず基準時刻に改められる。ま
た、強制時刻設定処理においては、図１の（ｂ）に示す
ように、時刻変更とともに（Ｓ５）、時計モードの更新
が行なわれ（Ｓ６）、時刻変更前後の時計モードと時刻
変更前後の時間差とがホストマシン１に送信される（Ｓ
７）。

【００３６】ホストマシン１では、ＰＬＣ２から送信さ
れた上記の時計モードおよび時間差を受信すると、これ
らからＰＬＣ２における時計モードが変更されたことを
認識し、同時に送信されてきたデータがいつ記録された
ものであるかを把握する。

【００３７】以上述べたように、本実施例の監視制御シ
ステムでは、時刻補正処理を行なうことにより、時計２
ｂの時刻が連続性の保たれた状態で基準時刻と同期設定
される。このため、時計２ｂの時刻を基準時刻に同期さ
せる際に、同じ時刻が重複したり、ある時刻が欠けたり
する不都合を回避することができる。また、強制時刻設
定処理において、ＰＬＣ２からホストマシン１に時刻変
更前後の時計モードと時間差とが送信されることによ
り、ホストマシン１側でＰＬＣ２の時刻変更状態を認識
してデータの記録時刻を正確に把握することができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の時刻同期機能付き監視制御シス
テムは、以上のように、基準時刻を発生する基準時計を
有し、基準時刻に基づく時刻設定指令を発生し、この時
刻設定指令に発生毎に異なる識別情報を付加して送信す
る中央局と、実時間を計時する第１時計と時刻を補正し
うる第２時計とを有し、設備機器のデータを第１時計に
よる一定周期毎に更新して記録し、そのデータに第２時
計に基づく所定間隔毎に記録時刻を付加するとともに、
記録したデータを記録時刻とともに上記中央局に送信す
る複数の端末局とを備えており、この端末局には、それ
ぞれ、上記中央局からの時刻設定指令を受信すると、上
記第２時計の時刻と上記中央局で発生した基準時刻との
間のずれが所定範囲内にあるかあるいは所定範囲外にあ
るかを判定する判定手段と、上記判定手段による判定で
両時刻の間のずれが所定範囲内にあるときに、上記第１
時計の実時間におけるデータ更新の１周期毎に一定の時
間を加算あるいは減算した時間を上記第２時計における
データ更新の１周期の時間に変換して第２時計の時刻を
補正する時刻補正手段と、上記判定手段による判定で両
時刻の間のずれが所定範囲外にあるときに、上記第２時
計の時刻を基準時刻に同期させて設定する時刻設定手段
と、上記時刻設定手段による上記第２時計の時刻変更時
に前回の時刻変更時の識別情報から時刻設定指令に付加
された識別情報に変更するとともに、時刻変更前後の両
識別情報と時刻変更前後の時間差とを上記中央局に通知
する更新通知手段とが設けられている構成である。

【００３９】これにより、両時刻の差が所定範囲内にあ
れば、第１時計の実時間の時間軸が圧縮あるいは伸長さ
れて第２時計の時間に変換されることになる。このよう
な補正を行なうことにより、第２時計の時刻が連続性の
保たれた状態で基準時刻と同期設定される。それゆえ、
第２時計の時刻を基準時刻に同期させる際に、同じ時刻
が重複したり、ある時刻が欠けたりする不都合を回避す
ることができる。また、両時刻の差が所定範囲外にある
場合は、識別情報の変更および時間差が中央局に通知さ
れることにより、中央局で端末局における現在の時刻の
状態を把握することができる。

【００４０】したがって、本監視制御システムを採用す
れば、データの重複や欠測の発生を回避することができ
るとともに、時刻変更後に時刻の不連続が生じても中央
局で端末局から送信されるデータの時刻管理を正確に行
なうことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る監視制御システムの時
刻設定処理の手順を示すフローチャートである。

【図２】上記監視制御システムの概略構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】プログラマブルロジックコントローラにおける
タイムスタンプ付加用の時計の現在時刻が基準時刻より
進んでいる場合の図２の監視制御システムによる時刻補
正処理を示す説明図である。

【図４】プログラマブルロジックコントローラにおける
タイムスタンプ付加用の時計の現在時刻が基準時刻より
遅れている場合の図２の監視制御システムによる時刻補
正処理を示す説明図である。

【図５】従来の監視制御システムの概略構成を示すブロ
ック図である。

【図６】図５の監視制御システムによる時刻設定処理の
手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ ホストマシン（中央局） １ａ マスタ時計（基準時計） ２ プログラマブルロジックコントローラ（端末局、
判定手段、時刻補正手段、時刻設定手段、更新通知手
段） ２ａ 時計（第１時計） ２ｂ 時計（第２時計）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基準時刻を発生する基準時計を有し、基準
   時刻に基づく時刻設定指令を発生し、この時刻設定指令
   に発生毎に異なる識別情報を付加して送信する中央局
   と、 実時間を計時する第１時計と時刻を補正しうる第２時計
   とを有し、設備機器のデータを第１時計による一定周期
   毎に更新して記録し、そのデータに第２時計に基づく所
   定間隔毎に記録時刻を付加するとともに、記録したデー
   タを記録時刻とともに上記中央局に送信する複数の端末
   局とを備えており、この端末局には、それぞれ、 上記中央局からの時刻設定指令を受信すると、上記第２
   時計の時刻と上記中央局で発生した基準時刻との間のず
   れが所定範囲内にあるかあるいは所定範囲外にあるかを
   判定する判定手段と、 上記判定手段による判定で両時刻の間のずれが所定範囲
   内にあるときに、上記第１時計の実時間におけるデータ
   更新の１周期毎に一定の時間を加算あるいは減算した時
   間を上記第２時計におけるデータ更新の１周期の時間に
   変換して第２時計の時刻を補正する時刻補正手段と、 上記判定手段による判定で両時刻の間のずれが所定範囲
   外にあるときに、上記第２時計の時刻を基準時刻に同期
   させて設定する時刻設定手段と、 上記時刻設定手段による上記第２時計の時刻変更時に前
   回の時刻変更時の識別情報から時刻設定指令に付加され
   た識別情報に変更するとともに、時刻変更前後の両識別
   情報と時刻変更前後の時間差とを上記中央局に通知する
   更新通知手段とが設けられていることを特徴とする時刻
   同期機能付き監視制御システム。