JP2025012281A - Monitoring and control system and monitoring and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、監視制御システム及び監視制御方法に関する。 An embodiment of the present invention relates to a monitoring and control system and a monitoring and control method.
水処理プラント等の監視制御システムのPLC(Programmable Logic Controller;制
御コントローラ)はディジタル入力モジュール(DI)、ディジタル出力モジュール(D
O)、アナログ入力モジュール(AI)、アナログ出力モジュール(AO)等の多数のモ
ジュールで構成される。
このモジュールの構成は対象設備毎に異なるが、PLCは1つ以上のモジュールが異常と
なる場合にエラーダウンすることが一般的である。
また、モジュール異常の場合に、異常モジュールの信号は前回値を保持したまま、異常モ
ジュールのみを切り離して運転を継続させる機能(以降、IO縮退機能と称す)を用いる
ことで、異常となったモジュールのみを切り離して運転を継続することも可能である。さ
らに、制御で使用しているモジュールが異常となった際には、制御を停止するようにソフ
トを製作するといった処置を行う場合もある。
The PLC (Programmable Logic Controller) of the monitoring and control system for water treatment plants, etc., is a digital input module (DI) and a digital output module (D
It is composed of many modules such as an analog input module (AI) and an analog output module (AO).
The configuration of these modules differs for each piece of equipment, but a PLC generally goes down due to an error when one or more modules become abnormal.
In addition, in the case of a module abnormality, it is possible to continue operation by isolating only the abnormal module while retaining the previous value of the signal of the abnormal module (hereinafter referred to as the IO degeneracy function), so that it is possible to continue operation by isolating only the abnormal module. Furthermore, in some cases, measures are taken such as creating software to stop control when a module used in control becomes abnormal.
特許文献1には、CPUモジュールとリモートIOモジュール等を備え、プラントなど
の設備機器の制御を行う制御コントローラであって、CPUモジュール異常時に制御対象
となる全ての制御機器の制御を停止することが記載されている。
特許文献2には、受配電設備を監視制御する機器を、平常時の監視機能を実現する平常
モードと、平常モードと稼働負荷の異なる非平常モードのいずれかを選択的に動作させる
ことができる監視制御装置であって、縮退モードに切り替えるか否かを選択する選択部を
有することが記載されている。
モジュール異常でPLCをエラーダウンさせる場合は工数がかからずかつ安全ではある
が、1つのモジュール異常で全監視制御が出来なくなるため不便である。
Although shutting down the PLC due to an error in a module does not require much labor and is safe, it is inconvenient because the entire monitoring and control cannot be performed if a single module malfunctions.
また、IO縮退機能を用いた場合、異常となったモジュールの信号の状態が分からなく
なるため、PLCを運転継続したとしてもPLCで行っている制御が正しく行われていな
い可能性がある。
Furthermore, when the IO degeneracy function is used, the signal state of the abnormal module becomes unknown, so even if the PLC continues to operate, there is a possibility that the control performed by the PLC is not being performed correctly.
さらに、制御を停止するようなソフトを製作する場合、制御の数が多くなると膨大な工
数がかかる上、人為的なミスが発生する可能性が高くなるため、制御が実装されているP
LCではあまり実施されていない。
Furthermore, when creating software that stops control, the more controls there are, the more man-hours it takes, and the higher the possibility of human error. Therefore,
This is not widely practiced in LC.
そこで、上記課題を解決するために、実施形態の監視制御システムは、プラントの設備
機器の制御を行う制御システムにおいて、前記設備機器に対する制御信号の入出力装置で
ある複数のモジュールと、前記モジュールと前記設備機器の制御との対応関係を記憶する
記憶部と、前記モジュールの異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部によって前記
モジュールの異常が検出された際、前記記憶部に記憶された前記対応関係に基づいて、対
応する前記設備機器の制御を停止する制御部とを備える。
Therefore, in order to solve the above problems, the monitoring and control system of an embodiment is a control system that controls equipment of a plant, and includes a plurality of modules that are input/output devices for control signals to the equipment, a memory unit that stores a correspondence between the modules and the control of the equipment, an abnormality detection unit that detects an abnormality in the modules, and a control unit that, when an abnormality in the module is detected by the abnormality detection unit, stops control of the corresponding equipment based on the correspondence stored in the memory unit.
以下、図面を参照して発明を実施するための実施形態について説明する。 Below, we will explain the embodiment of the invention with reference to the drawings.
実施形態に係る監視制御システムの構成を図1に示し、以下に図1を参照して実施形態
に係る監視制御システムを説明する。
The configuration of a monitoring and control system according to an embodiment is shown in FIG. 1, and the monitoring and control system according to an embodiment will be described below with reference to FIG.
実施形態に係る監視制御システムは、主にPLC20で構成される。PLC20は設備
機器18の制御をおこなう制御コントローラであって、制御信号の入出力装置であるモジ
ュール11と、モジュール11の異常を検出する異常検出部12と、異常が検出されたモ
ジュールとそのモジュールに連関する制御とを特定する対象制御特定部13と、設備機器
18に対して制御プログラムを実行する制御部14と、記憶装置である記憶部15を備え
る。コンピュータ10はユーザが操作するための操作部16といわゆる監視画面である表
示部17を備える。
The monitoring and control system according to the embodiment is mainly composed of a
実施形態に係る監視制御システムは水処理プラント等に設置されている設備機器18を
監視制御するシステムである。設備機器18は複数あるのが一般的で、実施形態に係る監
視制御システムは多数の設備機器18の運転、停止等を制御している。設備機器18はP
LC20とケーブルLで接続され、このケーブルLを通して制御信号の伝達が行われる。
例えば、設備機器18がポンプであった場合に、計測されたポンプの吐出流量をPLC2
0へ入力して、所定の閾値より吐出流量が大きい場合は所定の閾値となるようにPLC2
0から設備機器18であるポンプへ吐出量を減少させる指示、制御を行うことが出来る。
The monitoring and control system according to the embodiment is a system that monitors and controls
It is connected to the
For example, if the
0, and when the discharge flow rate is greater than the predetermined threshold, the
It is possible to instruct and control the pump, which is the
ここで、実施形態に係るPLC20が備えるモジュール11について、図2のモジュー
ルの構成の一例を使って説明する。図2のモジュールの構成はあくまで一例であって、モ
ジュールの構成はこれに限らない。
Here, the module 11 included in the
IF21はIFモジュールであって、IF(Inter Face)とはインターフェースの略語
である。IFモジュールはPLC20の入出力(I/O)を拡張するためのモジュールで
あって、PLCに接続されることで、PLC20のI/Oポートを拡張し、外部にある複
数の設備機器18との接続を可能とする。
IF 21 is an IF module, where IF (Interface) is an abbreviation for interface. The IF module is a module for expanding the input/output (I/O) of the
電源22は電源モジュールであって、PLC20の各ユニットに電源を供給する役割を
担っている。
The
CPU23はCPUモジュールであって、PLC20のプログラムを実行し、外部入力
信号を監視し、出力信号を制御するための処理を行う。例えば、外部入力信号を読み取り
、プログラムに従って処理し、出力信号を変化させることができる。また、CPUモジュ
ールは、PLC20内の各モジュール間でデータを転送するための通信機能を有している
場合もある。この場合、例えば、AI(Analog Input)モジュールであるAI27から取
得したデータを、プログラムで処理してAO(Analog Output)モジュールであるAO2
8やDO(Digital Output)モジュールであるDO26に送信することが可能となる。
The
8 or a DO (Digital Output) module,
DI1~DI8であるDI24はDIモジュール(ディジタル入力モジュール)であっ
て、DI(Digital Input)はディジタルインプットの略語である。DIモジュールは、
PLC20へのディジタルの入力信号を受取ることができて、例えば、スイッチやセンサ
からの信号を受取りCPU23へ送信することができる。また、PLC20へのディジタ
ルの入力信号を処理するためにも使用される。
DI1 to DI8, DI24 are DI modules (digital input modules), and DI (Digital Input) is an abbreviation for digital input.
It can receive digital input signals to the
空25は、いわゆるモジュール用の空きスペースであって、モジュールは実装されてい
ない。改造等で新たに何らかのモジュールが必要になった場合にモジュール追加が可能な
スペースである。
The
DO1~DO4であるDO26はDOモジュール(ディジタル出力モジュール)であっ
て、DO(Digital Output)とはディジタルアウトプットの略語である。DOモジュール
は、PLC20のプログラムに基づいて制御信号を発生させ、外部機器のON/OFFな
どの制御を行うためのモジュールである。
DO1 to DO4 and DO26 are DO modules (digital output modules), where DO is an abbreviation for digital output. The DO modules generate control signals based on the program of the
AI1~AI3であるAI27はAIモジュール(アナログ入力モジュール)であって
、AI(Analog Input)とはアナログインプットの略語である。AIモジュールは、外部
のアナログ信号をPLCに取り込み、PLC20のプログラムによって処理されるための
モジュールである。例えば、アナログ入力モジュールは、一般的にアナログ信号を1~5
V(ボルト)の電圧または4~20mA(ミリアンペア)の電流の形式で受信し、内部の
アナログ-ディジタル変換器(A/D変換器)によってディジタル信号に変換された後、
PLC20のプログラムによって処理され、目的に応じた制御処理を行うことができる。
AI1 to AI3 and AI27 are AI modules (analog input modules), where AI (Analog Input) is an abbreviation. The AI module is a module that takes in external analog signals into the PLC and processes them using the program of the
The signal is received in the form of a voltage of V (volts) or a current of 4 to 20 mA (milliamperes), and is converted into a digital signal by an internal analog-to-digital converter (A/D converter).
The
AO1,AO2であるAO28はAOモジュール(アナログ出力モジュール)であって
、AO(Analog Output)とはアナログアウトプットの略語である。AOモジュールは、
PLC20からアナログ信号を出力するためのモジュールである。例えば、内部のディジ
タルアナログ変換器(D/A変換器)によって、PLC20の制御プログラムに基づいて
制御されたアナログ信号を生成し、設備機器18に対して回転速度や開度等のアナログ信
号を出力することができる。
AO1, AO2 and AO28 are AO modules (analog output modules), where AO (Analog Output) is an abbreviation for analog output.
This is a module for outputting analog signals from the
次に、異常検出部12は、上述した各モジュール11の動作不良、故障等の異常を検出
することができる機能を有する。異常検出部12によって異常が検出されると、異常検出
部12は異常が検出された少なくとも1つのモジュール11の情報を対象制御特定部13
に出力する機能も併せ持っている。
Next, the abnormality detection unit 12 has a function of detecting abnormalities such as malfunctions and failures of each of the above-mentioned modules 11. When the abnormality detection unit 12 detects an abnormality, the abnormality detection unit 12 transmits information on at least one of the modules 11 in which the abnormality is detected to the target
It also has the function of outputting to.
対象制御特定部13は、上述した異常検出部12から出力された異常となったモジュー
ル11の情報に基づいて、異常となったモジュール11と連関した制御を特定する。実施
形態においては、例えば、図4に示すように、ある制御Aがあった場合に、制御Aに使用
される変数XB1,XB2が存在する。変数XB1,XB2は図3に示すように、それぞ
れ連関した信号及びモジュールDI1が存在する。変数XB1,XB2を介すると、制御
AにはモジュールDI1が連関していることが特定される。このように、対象制御特定部
13は異常があったモジュールに連関した制御を特定することができる。
The target
ここで、制御とは、ある設備機器(1台に限らず複数台のこともある)を制御するため
の制御プログラムのことを指す。具体例として、「3台のポンプの台数制御(水位情報な
どから複数のポンプの運転/停止を制御するもの)」という制御があるとすると、その制御
ではAポンプ、Bポンプ、Cポンプの信号(変数)を使用する。制御と設備機器とは1対
1に限らず、1対1の時もあれば1対Nの時もある。
Here, control refers to a control program for controlling a certain facility device (not limited to one device, but can be multiple devices). As a concrete example, if there is a control for "quantity control of three pumps (controlling the operation/stop of multiple pumps based on water level information, etc.)," the control uses signals (variables) of pumps A, B, and C. The relationship between control and facility devices is not limited to one-to-one, and can be one-to-one or one-to-N.
制御部14は、対象制御特定部13で特定された制御について予め定められた自動停止
の有効/無効に従って、有効であれば自動停止を実行する。自動停止の有効/無効はユー
ザが予め設定することが可能で、表示部17の画面上で操作部16を用いて操作を行って
設定することが出来る。
The control unit 14 executes automatic stop if it is enabled, according to the enable/disable of automatic stop predetermined for the control identified by the target
例えば、実施形態においてはDI1モジュールが異常となった場合は、図4に示すよう
に自動停止が有効となっているため、制御部14が制御Aについて自動停止する。仮に、
図4に示された自動停止欄が無効となっている場合には、制御Aは自動停止されずに制御
Aは継続されることとなる。
For example, in the embodiment, when the DI1 module becomes abnormal, the control unit 14 automatically stops the control A because the automatic stop is enabled as shown in FIG.
When the automatic stop column shown in FIG. 4 is disabled, control A is not automatically stopped and control A continues.
記憶部15は、いわゆる記憶装置である。記憶部15によって記憶されているのは、実
施形態においては、例えば、図3や図4に示されるモジュール、変数、制御等の対応関係
の情報であって、表形式で制御毎に記憶されている。
The storage unit 15 is a so-called storage device. In the embodiment, the information stored by the storage unit 15 is, for example, information on the correspondence between modules, variables, controls, and the like shown in Fig. 3 and Fig. 4, and is stored in a table format for each control.
操作部16は、ユーザが操作する際のツールであって、例えば、キーボード、マウス等
のことをいう。
The
表示部17は、ユーザがPLC20の制御を手動で行う際やプラント状況をリアルタイ
ムに表示し、ユーザが操作するいわゆる監視画面である。実施形態においては、例えば、
図4に示された自動停止を有効から無効に手動で変更する際に操作される。
The
This is operated when manually changing the automatic stop shown in FIG. 4 from enabled to disabled.
設備機器18は、プラント等の現場設備であってPLC20にて制御される設備機器で
ある。設備機器18に設置されているスイッチ、センサ等の情報に基づいて、実施形態に
おける制御Aの内容は決定される。
The
次に、実施形態に係る監視制御方法を図5のシステムフローチャートを用いて説明する
。
Next, a monitoring and control method according to the embodiment will be described with reference to a system flow chart of FIG.
実施形態においては、まず、異常検出部12がモジュール11の動作不良、故障等の異
常を検出する(S101)。
In this embodiment, first, the abnormality detection unit 12 detects an abnormality such as a malfunction or failure of the module 11 (S101).
次に、検出された異常に関する情報は、異常検出部12によって対象制御特定部13に
出力される(S102)。この異常に関する情報とは、異常が検出されたモジュールの識
別情報だけでなく、どのような異常が発生したのか、異常が発生した時刻等の情報が含ま
れていても良い。
Next, information regarding the detected abnormality is output by the abnormality detection unit 12 to the target control identification unit 13 (S102). This information regarding the abnormality may include not only identification information of the module in which the abnormality was detected, but also information regarding what type of abnormality occurred, the time when the abnormality occurred, and the like.
対象制御特定部13は、異常が発生したモジュールの識別情報に基づいて、そのモジュ
ールと連関した設備機器の制御の有無を特定する(S103)。これは、例えば、図4の
ような表形式で記憶部15に記憶されていて、実施形態においては、制御AとDI1モジ
ュールとが連関していることを認識可能である。
The target
異常が発生したモジュールに連関した制御が無い場合(S103のNo)、実施形態に
おけるシステムフローは終了する。
If there is no control associated with the module in which an abnormality has occurred (No in S103), the system flow in this embodiment ends.
対象となったモジュールに連関した制御が有る場合(S103のYes)、その制御の
自動停止が有効か無効か対象制御特定部13は判定する(S104)。制御の自動停止が
無効である場合は(S104のNo)、実施形態におけるシステムフローは終了する。制
御の自動停止が有効である場合は(S104のYes)、対象制御特定部13から制御部
14にその情報が出力され、実施形態においては、制御部14によって制御Aの自動停止
が実行され(S105)、制御Aが停止する(S106)。
If there is a control associated with the target module (Yes in S103), the target
以上より、実施形態によれば、以下に示すような効果が得られる。 As a result of the above, the following effects can be obtained according to the embodiment.
1つのモジュール異常が発生した場合でも、PLCをエラーダウンさせずに継続した監
視制御が可能となり、制御を停止するようなソフトを製作する必要もなく、ソフト製作の
膨大な工数を削減し、人為的なミスの発生も防ぐことが可能となる。
Even if an abnormality occurs in one module, continuous monitoring and control is possible without causing the PLC to go down due to an error, and there is no need to create software to stop control, which reduces the enormous amount of work required for software creation and prevents the occurrence of human error.
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この新規な実施形態は、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。この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。
Although the embodiment of the present invention has been described, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. This novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention.
The accompanying claims and their equivalents are intended to cover such forms or modifications as would fall within the scope and spirit of the inventions.
10…コンピュータ、11…モジュール、12…異常検出部、13…対象制御特定部、1
4…制御部、15…記憶部、16…操作部、17…表示部、18…設備機器、20…PL
C
10... computer, 11... module, 12... abnormality detection unit, 13... target control identification unit, 1
4: control unit, 15: storage unit, 16: operation unit, 17: display unit, 18: facility equipment, 20: PL
C
Claims (5)
前記設備機器に対する制御信号の入出力装置である少なくとも1つのモジュールと、
前記モジュールと前記設備機器の制御との対応関係を記憶する記憶部と、
前記モジュールの異常を検出する異常検出部と、
前記異常検出部によって前記モジュールの異常が検出された際、前記記憶部に記憶され
た前記対応関係に基づいて、前記設備機器の制御を停止する制御部と、
を備えた監視制御システム。 In a monitoring and control system that controls plant equipment,
At least one module which is an input/output device for control signals to the facility equipment;
A storage unit that stores a correspondence relationship between the module and the control of the facility device;
an abnormality detection unit that detects an abnormality in the module;
a control unit that stops control of the facility device based on the correspondence relationship stored in the storage unit when an abnormality in the module is detected by the abnormality detection unit;
A monitoring and control system equipped with
ルと連関した前記設備機器の制御を特定する対象制御特定部をさらに備え、
前記制御部は、前記対象制御特定部によって特定された異常が検出された前記モジュー
ルと連関した前記設備機器の制御を停止する、
請求項1記載の監視制御システム。 A target control identification unit that identifies control of the facility device associated with the module from the variables used for control of the facility device stored in the storage unit,
The control unit stops control of the facility device associated with the module in which the abnormality identified by the target control identification unit has been detected.
The monitoring and control system according to claim 1.
前記制御部は、前記制御の停止が有効であると記憶されているときのみ前記制御の停止
を実行する、
請求項1又は請求項2に記載の監視制御システム。 The storage unit stores whether the stop of the control is valid or invalid in association with the control,
The control unit executes the stop of the control only when the stop of the control is stored as being valid.
The monitoring and control system according to claim 1 or 2.
対応関係を表示する表示部をさらに備える、
請求項2に記載の監視制御システム。 a display unit that displays a correspondence relationship between the module, the variable, and the control of the facility device, the correspondence relationship being stored in the storage unit;
The monitoring and control system according to claim 2.
前記設備機器に対する制御信号の入出力装置であるモジュールにおいて少なくとも1つ
のモジュールの異常を検出し、
前記設備機器の制御に使用される変数から前記モジュールと連関した前記設備機器の制
御を特定する対象制御特定部に対して、前記異常に関する情報を出力し、
前記対象制御特定部は、前記異常に関する情報に基づいて、前記モジュールと連関した
制御の有無を特定したうえで、前記制御の停止が有効か無効か判定し、
前記制御の停止が有効である場合に、前記設備機器の制御を実行する制御部が、前記制
御を停止する、
監視制御方法。 In a control system that controls plant equipment,
Detecting an abnormality in at least one module that is an input/output device for a control signal to the facility device;
outputting information about the abnormality to a target control identification unit that identifies control of the facility device linked to the module from a variable used to control the facility device;
The target control identification unit identifies the presence or absence of a control associated with the module based on the information regarding the abnormality, and then determines whether the suspension of the control is valid or invalid;
When the stop of the control is valid, a control unit that executes control of the facility device stops the control.
Supervisory control methods.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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