JP2007221553A - プラント機器操作システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＧＰＳを使うことなくそのハンディターミナルの接続位置を自動検出してそのハンディターミナルからプラント機器の監視や操作をする。
【解決手段】複数のプラント機器（８）を通信ネットワークを介して制御するプラントコントローラ（４）と、プラントコントローラからの指令に基づきプラント機器を制御するモータコントローラ（７）と、ハンディターミナル（１）と、ハンディターミナルを通信ネットワークに接続をする複数の中継部（２）と、複数の中継部とプラントコントローラとを接続するＶＬＡＮ機能を持つＶＬＡＮ機能付ＨＵＢ（３）とを備える、通信ネットワークは、ＩＰアドレスの付与と取得、ネットワークに接続する端末への動的な割り当てを行なうプロトコルを備え、ハンディターミナルに割り当てられたＩＰアドレスに基づきハンディターミナルのＩＰアドレスの一部分を用いてＶＬＡＮのグループ番号を特定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラント制御ＬＡＮにハンディターミナル（携帯用端末）を接続し、そのハンディターミナルでプラント機器の監視もしくは操作をする制御システムに関する。

従来のプラント機器操作用のハンディターミナルの位置を検出方法は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を実装することで実現している（例えば、特許文献１参照）。また、近距離方向センサと遠距離位置センサを用いてハンディターミナルの位置と方向を検出し、操作可能機器かどうか判断する、という手順をとるものもある（例えば、特許文献２参照）。
図９において、１はプラント機器の現場監視もしくは操作を行なうためのハンディターミナル、１１１はＧＰＳ衛星より信号を受け現在の緯度および経度を検出するための位置検出器、２は各プラント機器が電波範囲に入るよう設置された無線中継局であり、ハンディターミナルとの通信を行なう。１１２は制御ＬＡＮのＨＵＢ（通信分岐装置）であり、４はプラント機器の制御を実行するプラントコントローラ、５はプラント設備を監視もしくは操作するためのＣＲＴ監視装置、６は各機器を通信でつなぐ制御ＬＡＮ、７はプラント機器のＯＮ／ＯＦＦを実行するための主回路や保護回路を構成するモータコントローラ、８はプラント機器、９は動力ケーブルである。
１のハンディターミナルは、１１１の位置検出器より現在位置を取得し、取得された緯度および経度情報を図１０に示す機器操作可能場所一覧により照会し、選択された機器が操作可能か判断する。
このように、従来のハンディターミナル位置検出方法は、ＧＰＳ（Global Positioning System）などの検出器を実装して現在位置を検出し操作可能機器かどうか判断する、という手順がとられていた。
特許第３４７７０４１号（第７−９頁、図２） 特開平７−２６２２２５号

従来の位置検出方法では、特許文献１のようにＧＰＳという手順をとった場合、基本的に屋外での使用に限られるという問題があった。そのため、屋内のプラント機器には適用できないという問題があった。また、特許文献２のようにセンサを併用する場合、プラントの規模が大きくなるにつれて設置するセンサ数の増大を招くという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、複数のプラント機器を通信ネットワークを介して制御するプラントコントローラと、そのプラントコントローラからの指令に基づきプラント機器を制御するモータコントローラと、プラント機器を操作可能な持ち運びできるハンディターミナルとを備えたプラント機器操作システムにおいて、 屋内外のどちらでもハンディターミナルを接続し、ＧＰＳを使うことなくそのハンディターミナルの接続位置を自動検出してそのハンディターミナルからプラント機器の操作と監視をすることを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１記載の発明は、複数のプラント機器（８）を通信ネットワークを介して制御するプラントコントローラ（４）と、前記プラントコントローラ（４）からの指令に基づき前記プラント機器（８）を制御するモータコントローラ（７）と、前記プラント機器を操作可能な持ち運びできるハンディターミナル（１）と、を備えたプラント機器操作システムにおいて、前記ハンディターミナル（１）を通信ネットワークに接続をする複数の中継部（２）と、前記複数の中継部（２）と前記プラントコントローラ（４）とを接続するＶＬＡＮ機能を持つＶＬＡＮ機能付ＨＵＢ（３）と、前記通信ネットワークは、ＩＰアドレスの付与と取得、ネットワークに接続する端末への動的な割り当てを行なうプロトコルを備え、前記ハンディターミナル（１）に割り当てられた前記ＩＰアドレスに基づき前記ハンディターミナル（１）の前記ＩＰアドレスの一部分を用いて前記ＶＬＡＮのグループ番号を特定することを特徴とするものである。

また、請求項２記載の発明は請求項１において、前記ハンディターミナル（１）は、割り当てられた前記ＩＰアドレスに基づき前記ハンディターミナル（１）の前記ＩＰアドレスの一部分を用いて前記ＶＬＡＮのグループ番号を特定し前記ハンディターミナル（１）の接続位置を検出する位置検出部（１２）と、前記プラント機器と操作可能接続位置一覧表を記憶した操作可能接続位置記憶部（１３）と、前記位置検出部（１２）の位置検出情報と操作可能接続位置記憶部（１３）とに基づき前記ハンディターミナル（１）の操作可否を判断する操作可否判断部（１４）と、入力操作をする入力操作部（１５）と、操作入力とプラント機器の監視をする操作表示部（１６）とを備えたことを特徴とするものである。

また、請求項３記載の発明は請求項２において、前記操作可否判断部（１４）が操作可能と判断すると、当該操作可能と判断したプラント機器だけをプラント制御ＬＡＮに有線もしくは無線通信により操作許可することを特徴とするものである。
また、請求項４記載の発明は請求項２において、前記操作可否判断部（１４）が操作可能と判定されたプラント機器（８）以外に対して、操作すると操作不可を操作表示部（１６）に表示もしくは警告音を発することを特徴とするものである。
また、請求項５記載の発明は請求項２において、前記操作可否判断部（１４）が操作可能と判断すると、前記ハンディターミナル（１）から操作可能と判定されたプラント機器（８）のみを操作表示部（１６）に表示することを特徴とするものである。
なおＶＬＡＮ（バーチャル・ローカル・エリア・ネットワークの略）とは、物理的な一つのLANを、仮想的（バーチャル）に複数のLANに分けたり、逆に物理的に分かれたLANを仮想的な一つのLANとして利用できる機能。もしくはこの技術を使って構築した論理的なLANを指す。

なおDHCP（Dynamic Host Configuration Protocol:動的ホスト構成プロトコル）は、PCなどのコンピュータへIPアドレスを動的に割り当てるプロトコルである。IPアドレスを持たないPCをLANを接続した場合、DHCPサーバーが動的にIPアドレスを付与する。こうしてPCは、他のPCやサーバーとのやり取りを行なうことができるようになる。なお、DHCPによるIPアドレスの動的な割り当てをリース（Lease）と呼ぶ。
DHCPは、DHCPサーバーに対して最初にネットワークのIPアドレス範囲やサブネットマスクなどの情報を取り決めておくことで、IPアドレスの割り当てを自動的に行なうことが可能となる。また、DHCPに対応した機能を持つPCは、DHCPサーバーに対して問い合わせして自己のIPアドレスを取得できる。このため、ネットワークに新たなPCが追加されるたびに管理者がIPアドレスを割り当てる、あるいは割り当てられたIPアドレスをPC側で設定するといった手作業を省くことができる。また、この新たなPCは、自己のIPアドレスを意識することなく、ネットワークに接続できる。

本発明によれば、複数のプラント機器を通信ネットワークを介して制御するプラントコントローラと、そのプラントコントローラからの指令に基づきプラント機器を制御するモータコントローラと、プラント機器を操作可能な持ち運びできるハンディターミナルとを備えたプラント機器操作システムにおいて、屋内外のどちらでもハンディターミナルを接続し、ＧＰＳを使うことなくそのハンディターミナルの接続位置を自動検出してそのハンディターミナルからプラント機器の監視や操作をすることができる。
また、プラント機器と操作可能接続位置一覧表を記憶した操作可能接続位置記憶部１３と、前記位置検出部１２の位置検出情報と操作可能接続位置記憶部１３とに基づき前記ハンディターミナル１の操作可否を判断する操作可否判断部１４を備えたので、そのハンディターミナルから許可された機器だけを確実に操作できシステム操作の信頼性を向上することができる。

以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。

図１は、本発明の方法を実施するハンディターミナル制御システムのシステム構成を示す図である。図において、１はプラント機器の現場監視もしくは操作を行なうためのハンディターミナル、２は各プラント機器が電波範囲に入るよう設置された無線中継局であり、ハンディターミナルとの通信を行なう。３は制御ＬＡＮ用のＶＬＡＮ機能付ＨＵＢ（通信分岐装置）であり、４はプラント機器の制御を実行するプラントコントローラ、５はプラント設備を監視もしくは操作するためのＣＲＴ監視装置、６は各機器を通信でつなぐ制御ＬＡＮ、７はプラント機器のＯＮ／ＯＦＦを実行するための主回路や保護回路を構成するモータコントローラ、８はプラント機器、９は電力ケーブルである。
実施例の図１が従来例の図９と異なる部分はＶＬＡＮ機能付ＨＵＢ（３）と、位置検出器１１１を備えていないハンディターミナル１にした部分である。その他の部分は実施例と従来例の構成は共通である。
図１１は、本発明におけるハンディターミナルの内部構成ブロック図である。図１１において、１はハンディターミナル、４はプラントコントローラ、１０は中継コネクタ、１１は演算記憶部、１２は位置検出部、１３は操作可能接続位置記憶部、１４は操作可否判断部、１５は入力操作部、１６は操作表示部である。演算記憶部１１は、位置検出部１２と操作可能接続位置記憶部１３と操作可否判断部１４から構成される。
次に動作を説明する。
位置検出部１２は、割り当てられたＩＰアドレスに基づき前記ハンディターミナル１のＩＰアドレスの一部分を用いてＶＬＡＮのグループ番号を特定しハンディターミナル１の接続位置を検出する。操作可否判断部１４は、プラント機器と操作可能接続位置一覧表を記憶した操作可能接続位置記憶部１３と、位置検出部１２の位置検出情報とに基づいてハンディターミナル１の操作可否を判断するものである。操作可能接続位置一覧表は、予め入力操作部１５、操作表示部１６を使用して設定しておく。
前記操作可否判断部１４が操作可能と判断すると、当該操作可能と判断したプラント機器だけをプラント制御ＬＡＮに有線もしくは無線通信により操作許可するようにすることができる。
前記操作可否判断部１４が操作可能と判定されたプラント機器８以外に対して、操作すると操作不可を操作表示部１６に表示もしくは警告音を発するようにし操作できないことを操作者へ警告するようにする。これにより再操作を促すようにしユーザフレンドリーな対応ができる。

図２は無線中継局とプラント機器の配置の例である。一般に、ハンディターミナルによりプラント機器を操作する場合、保守運転となるため、対象となる機器の近くにいて、その状態を目視しながら操作することになる。操作者は点線で示される無線中継局２の無線エリア内でハンディターミナル１を使用して目視しているモータ等のプラント機器を操作する。

図３はＶＬＡＮ機能付ＨＵＢのＶＬＡＮグループ分けの例を示す図である。この例では、通信ポートＰ１とＰ２をＶＬＡＮ１、通信ポートＰ３とＰ４をＶＬＡＮ２、通信ポートＰ５とＰ６をＶＬＡＮ３、通信ポートＰ７とＰ８をＶＬＡＮ４としてグループ分けをしている。Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７には無線中継局が接続されており、ハンディターミナルはこのうちのいずれかの無線中継局を通してプラントコントローラとの通信を実行することができる。
図において、ハンディターミナル１は無線中継局２、制御ＬＡＮ６を通じてグループＶＬＡＮ２のグループに属しアドレスを取得することができる。

図４はハンディターミナルの電源起動時もしくは無線中継局電波エリア入場時もしくは任意のアドレス取得処理時にハンディターミナルにて実行される処理手順を示すフローチャートである。この図を用いて本発明の方法を順を追って説明する。
はじめにステップ1でアドレス取得処理すると、ＶＬＡＮ機能付ＨＵＢを通してアドレスが自動的に割り当てられ、ハンディターミナルとしてのアドレスが取得される。次にステップ２でその取得したアドレスの192.168.x.yのうちのxよりＶＬＡＮグループ番号が特定される。このＶＬＡＮグループ番号は該当する通信ポートに接続された無線中継局と対応付けられるため、接続位置が認識されることになる。ステップ３では、図５に示すプラント機器と操作可能位置の一覧表より操作可否の判断が実行される。
このように、ハンディターミナルとＶＬＡＮ機能付きＨＵＢとの接続時に、接続位置に該当するＶＬＡＮグループ番号が取得されるため、結果として接続位置を特定することができるようになるのである。

図６は、本発明の方法を実施するハンディターミナル制御システムにおいてハンディターミナルとＶＬＡＮ機能付ＨＵＢとの接続を有線とした場合のシステム構成を示す図である。図において、１はプラント機器の現場監視もしくは操作を行なうためのハンディターミナル、１０は各プラント機器近くに設置される中継コネクタであり、このコネクタにハンディターミナルを接続することにより、ハンディターミナルとプラントコントローラの通信を行なう。３は制御ＬＡＮ用のＶＬＡＮ機能付ＨＵＢ（通信分岐装置）であり、４はプラント機器の制御を実行するプラントコントローラ、５はプラント設備を監視もしくは操作するためのＣＲＴ監視装置、６は各機器を通信でつなぐ制御ＬＡＮ、７はプラント機器のＯＮ／ＯＦＦを実行するための主回路や保護回路を構成するモータコントローラ、８はプラント機器、９は電力ケーブルである。
本実施例の図６が図１と異なる部分は、無線中継局２を中継コネクタを備えた有線の中継局１０と、その中継コネクタに接続できるコネクタを備えたハンディターミナル１をそなえる部分である。その他の部分は両者の構成は共通である。

図７は無線中継局とプラント機器の配置の例である。一般に、ハンディターミナルによりプラント機器を操作する場合、保守運転となるため、対象となる機器の近くにいて、その状態を目視しながら操作することになる。

図８はＶＬＡＮ機能付ＨＵＢのＶＬＡＮグループ分けの例を示す図である。この例では、通信ポートＰ１とＰ２をＶＬＡＮ１、通信ポートＰ３とＰ４をＶＬＡＮ２、通信ポートＰ５とＰ６をＶＬＡＮ３、通信ポートＰ７とＰ８をＶＬＡＮ４としてグループ分けをしている。Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７には中継コネクタが接続されており、ハンディターミナルはこのうちのいずれかの中継コネクタを通してプラントコントローラとの通信を実行する。
図８は有線にした場合であり、プラントコントローラとの通信をする動作は無線の場合の図２と同じである。

有線のハンディターミナル制御システムにおいても処理手順は無線システムと同様となる。有線システムの場合、ハンディターミナルの電源起動時もしくは中継コネクタ接続時もしくは任意のアドレス取得処理時に図４の処理手順がハンディターミナルにて実行される。この図を用いて本発明の方法を順を追って説明する。
はじめにステップ1でアドレス取得処理すると、ＶＬＡＮ機能付ＨＵＢを通してアドレスが自動的に割り当てられ、ハンディターミナルとしてのアドレスが取得される。次にステップ２でその取得したアドレスの192.168.x.yのうちのxよりＶＬＡＮグループ番号が特定される。このＶＬＡＮグループ番号は該当する通信ポートに接続された中継コネクタと対応付けられるため、接続位置が認識されることになる。ステップ３では、図５に示すプラント機器と操作可能位置の一覧表より操作可否の判断が実行される。
このように、ハンディターミナルとＶＬＡＮ機能付きＨＵＢとの接続時に、接続位置に該当するＶＬＡＮグループ番号が取得されるため、結果として接続位置を特定することができるようになるのである。

このように、ＶＬＡＮグループ番号に応じたアドレス取得となるので、ハンディターミナルの接続位置を特定できる。

本発明の方法を適用するハンディターミナル制御システム構成図 本発明における無線中継局とプラント機器の配置の例を示す図 本発明におけるＶＬＡＮ機能付ＨＵＢのＶＬＡＮグループ分けの例を示す図 本発明の要部の処理手順を示すフローチャート 本発明におけるプラント機器と操作可能位置の一覧表 本発明の方法を適用する有線ハンディターミナル制御システム構成図 本発明の有線システムにおける中継コネクタとプラント機器の配置の例を示す図 本発明の有線システムにおけるＶＬＡＮ機能付ＨＵＢのＶＬＡＮグループ分けの例を示す図 従来の方法を適用したハンディターミナル制御システム構成図 従来の方法によるプラント機器と操作可能位置の一覧表 本発明におけるハンディターミナルの内部構成ブロック図

符号の説明

１ ハンディターミナル
２ 無線中継局
３ ＶＬＡＮ機能付ＨＵＢ
４ プラントコントローラ
５ ＣＲＴ監視装置
６ 制御ＬＡＮ
７ モータコントローラ
８ プラント機器
９ 動力ケーブル
１０ 中継コネクタ
１１ 演算記憶部
１２ 位置検出部
１３ 操作可能接続位置記憶部
１４ 操作可否判断部
１５ 入力操作部
１６ 操作表示部
１１１ 位置検出器
１１２ ＨＵＢ

Claims (5)

1. 複数のプラント機器（８）を通信ネットワークを介して制御するプラントコントローラ（４）と、前記プラントコントローラ（４）からの指令に基づき前記プラント機器（８）を制御するモータコントローラ（７）と、前記プラント機器を操作可能な持ち運びできるハンディターミナル（１）と、を備えたプラント機器操作システムにおいて、
   前記ハンディターミナル（１）を通信ネットワークに接続をする複数の中継部（２）と、
   前記複数の中継部（２）と前記プラントコントローラ（４）とを接続するＶＬＡＮ機能を持つＶＬＡＮ機能付ＨＵＢ（３）と、
   前記通信ネットワークは、ＩＰアドレスの付与と取得、ネットワークに接続する端末への動的な割り当てを行なうプロトコルを備え、
   前記ハンディターミナル（１）に割り当てられた前記ＩＰアドレスに基づき前記ハンディターミナル（１）の前記ＩＰアドレスの一部分を用いて前記ＶＬＡＮのグループ番号を特定することを特徴とするプラント機器操作システム。
2. 前記ハンディターミナル（１）は、割り当てられた前記ＩＰアドレスに基づき前記ハンディターミナル（１）の前記ＩＰアドレスの一部分を用いて前記ＶＬＡＮのグループ番号を特定し前記ハンディターミナル（１）の接続位置を検出する位置検出部（１２）と、前記プラント機器と操作可能接続位置一覧表を記憶した操作可能接続位置記憶部（１３）と、前記位置検出部（１２）の位置検出情報と操作可能接続位置記憶部（１３）とに基づき前記ハンディターミナル（１）の操作可否を判断する操作可否判断部（１４）と、入力操作をする入力操作部（１５）と、操作入力とプラント機器の監視をする操作表示部（１６）とを備えたことを特徴とする請求項１記載のプラント機器操作システム。
3. 前記操作可否判断部（１４）が操作可能と判断すると、当該操作可能と判断したプラント機器だけをプラント制御ＬＡＮに有線もしくは無線通信により操作許可するものである請求項２記載のプラント機器操作システム。
4. 前記操作可否判断部（１４）が操作可能と判定されたプラント機器（８）以外に対して、操作すると操作不可を操作表示部（１６）に表示もしくは警告音を発する請求項２記載のプラント機器操作システム。
5. 前記操作可否判断部（１４）が操作可能と判断すると、前記ハンディターミナル（１）から操作可能と判定されたプラント機器（８）のみを操作表示部（１６）に表示することを特徴とする請求項２記載のプラント機器操作システム。

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