| 【発明の名称】 |
プロセス制御装置用シミュレータおよびそのプログラムとプログラム記録媒体 |
| 【発明者】 |
【氏名】今中 亨
【住所又は居所】神奈川県横浜市神奈川区新浦島町１丁目１番地３２ 山武産業システム株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】プロセス制御システムを構成する複数のプロセス制御装置の動作確認を少数のシミュレータで行う。
【解決手段】本発明のプロセス制御装置用シミュレータ１０は、ｎ個の制御装置の制御プログラムを格納する制御プログラム格納部１１と、プラント機器の設定データが記録されたプラント機器データファイル１２と、制御プログラム格納部１１から制御プログラムを読み出して実行させ、かつプラント機器データファイル１２に記録された設定データを参照してプロセス制御装置の動作を模擬するｎ個のプロセス制御装置エミュレーション部１３と、監視装置およびｎ個のプロセス制御装置エミュレーション部１３を相互に通信可能とするネットワークインタフェース部１６とを備えた。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ネットワークを介して監視装置と通信可能に接続されるとともに制御対象をそれぞれ制御するｎ個（ｎは２以上の自然数）のプロセス制御装置の制御プログラムを実行させ、前記ｎ個のプロセス制御装置を有するプロセス制御システムの動作確認を行うプロセス制御装置用シミュレータであって、前記プロセス制御装置の動作をそれぞれ制御するｎ個の制御プログラムを格納する第１の記憶手段と、前記プロセス制御装置によって制御される前記制御対象の設定データを予め記録する第２の記憶手段と、前記第１の記憶手段から前記制御プログラムをそれぞれ読み出して実行させ、前記第２の記憶手段に記録された前記設定データを参照して前記プロセス制御装置の動作をそれぞれ模擬するｎ個のプロセス制御装置エミュレーション手段と、これらｎ個のプロセス制御装置エミュレーション手段をネットワークに接続し通信可能とするネットワークインタフェースとを備えたことを特徴とするプロセス制御装置用シミュレータ。
【請求項２】 請求項１記載のプロセス制御装置用シミュレータにおいて、前記ｎ個のプロセス制御装置エミュレーション手段は、ＩＰアドレスによって特定され、前記ネットワークインタフェースは、前記プロセス制御装置エミュレーション手段を特定する前記ＩＰアドレスをこれらプロセス制御装置エミュレーション手段にそれぞれ対応する前記プロセス制御装置に割り当てられた前記ネットワーク上のＩＰアドレスのエイリアスとして処理することを特徴とするプロセス制御装置用シミュレータ。
【請求項３】 ネットワークを介して監視装置と通信可能に接続されるとともに制御対象をそれぞれ制御するｎ個のプロセス制御装置の制御プログラムを実行させ、前記ｎ個のプロセス制御装置を有するプロセス制御システムの動作確認を行うプロセス制御装置用シミュレータとしてコンピュータを機能させるプログラムであって、前記コンピュータを、前記プロセス制御装置の動作をそれぞれ制御するｎ個の制御プログラムを格納した第１の記憶手段から前記制御プログラムをそれぞれ読み出して実行させ、第２の記憶手段に記録された前記プロセス制御装置によって制御される前記制御対象の設定データを参照して前記プロセス制御装置の動作をそれぞれ模擬するｎ個のプロセス制御装置エミュレーション手段と、これらｎ個のプロセス制御装置エミュレーション手段をネットワークに接続し通信可能とするネットワークインタフェースとして機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項４】 請求項３に記載されたプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロセス制御装置を動作させる制御プログラムの動作確認に用いるプロセス制御装置用シミュレータに関し、特に監視装置と複数のプロセス制御装置とがネットワークで接続されたプロセス制御システムで用いるプロセス制御装置用シミュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、石油化学製品や薬剤などの生産に用いられるプラント設備（以下、プラントと記す）は、時々刻々変化するプロセスの状態を監視するとともに、その監視結果に基づいてプラント機器群を制御してプロセスの状態を正常に保つように構成されたプロセス制御システムを備えている。このようなプロセス制御システムの一構成例を図４に示す。図４において、プロセス制御システムは、監視装置１と、ｎ個（ｎは２以上の自然数）のプロセス制御装置２と、これらを接続するネットワーク３と、個々のプロセス制御装置２に接続されたプラント機器群４とから構成されている。
【０００３】この場合、監視装置１は、ネットワーク３を介して個々のプロセス制御装置２にリクエストを送信し、プロセス条件の設定・変更やプロセスデータ収集を行う。個々のプロセス制御装置２は、プロセス条件の設定値と接続されたプラント機器群４から収集したプロセスデータに基づいて制御演算を行い、演算結果を制御データとしてプラント機器群４へ出力することにより、プラント機器群４を制御してプロセスの状態を正常に保つ。また、監視装置１からのリクエストに基づいてプロセス条件の設定・変更や監視装置１へのプラント機器群４から収集したプロセスデータの報告を行う。
【０００４】このようなプロセス制御システムにおいては、実機を用いた現場での運用を始める前に、プロセス制御システムを構成する個々のプロセス制御装置の動作確認を行う必要がある。このため、従来は図５に示すように、監視装置１が接続されたネットワーク３に個々のプロセス制御装置の制御プログラムが動作するプロセス制御装置シミュレータ５をプロセス制御システムを構成するプロセス制御装置の台数分、接続してプロセス制御システムを模擬的に構成し、個々のプロセス制御装置の制御プログラムの動作確認を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来は、プロセス制御装置ごとにシミュレータを用意する必要があったので、多数のプロセス制御装置を用いる大規模プラントにおいては、プロセス制御装置の動作確認を行うための試験機材、試験場所および試験人員を多く必要とするという問題があった。本発明は、少数の試験機材でプロセス制御システムを構成する個々のプロセス制御装置の動作確認が可能なプロセス制御装置用のシミュレータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のプロセス制御装置用シミュレータは、ネットワークを介して監視装置と通信可能に接続されるとともに制御対象をそれぞれ制御するｎ個（ｎは２以上の自然数）のプロセス制御装置の制御プログラムを実行させ、ｎ個のプロセス制御装置を有するプロセス制御システムの動作確認を行うプロセス制御装置用シミュレータであって、上述した課題を解決するために、プロセス制御装置の動作をそれぞれ制御するｎ個の制御プログラムを格納する第１の記憶手段と、プロセス制御装置によって制御される制御対象の設定データを予め記録する第２の記憶手段と、第１の記憶手段から制御プログラムをそれぞれ読み出して実行させ、第２の記憶手段に記録された設定データを参照してプロセス制御装置の動作をそれぞれ模擬するｎ個のプロセス制御装置エミュレーション手段と、これらｎ個のプロセス制御装置エミュレーション手段をネットワークに接続し通信可能とするネットワークインタフェースとを備えたことによって特徴づけられる。
【０００７】この場合、ｎ個のプロセス制御装置エミュレーション手段は、ＩＰアドレスによって特定され、ネットワークインタフェースは、プロセス制御装置エミュレーション手段を特定するＩＰアドレスをこれらプロセス制御装置エミュレーション手段にそれぞれ対応するプロセス制御装置に割り当てられたネットワーク上のＩＰアドレスのエイリアスとして処理する。これにより、個々のプロセス制御装置エミュレーション手段は、プロセス制御装置の制御プログラムに変更を加えることなく、監視装置や他のプロセス制御装置エミュレーション手段とのデータ通信を実現できる。
【０００８】また、本発明のプログラムは、ネットワークを介して監視装置と通信可能に接続されるとともに制御対象をそれぞれ制御するｎ個のプロセス制御装置の制御プログラムを実行させ、ｎ個のプロセス制御装置を有するプロセス制御システムの動作確認を行うプロセス制御装置用シミュレータとしてコンピュータを機能させるプログラムであって、コンピュータを、プロセス制御装置の動作をそれぞれ制御するｎ個の制御プログラムを格納した第１の記憶手段から制御プログラムをそれぞれ読み出して実行させ、第２の記憶手段に記録されたプロセス制御装置によって制御される制御対象の設定データを参照してプロセス制御装置の動作をそれぞれ模擬するｎ個のプロセス制御装置エミュレーション手段と、これらｎ個のプロセス制御装置エミュレーション手段をネットワークに接続し通信可能とするネットワークインタフェースとして機能させることによって特徴づけられる。また、本発明のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前述したプログラムを記録したことによって特徴づけられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に図を用いて発明の実施の形態を説明する。図１は、このプロセス制御装置用シミュレータの第１の実施の形態を示すブロック図である。同図において、プロセス制御装置用シミュレータ１０は、制御プログラム格納部１１と、プラント機器データファイル１２と、ｎ個（ｎは２以上の自然数）のプロセス制御装置エミュレーション部１３と、ネットワークインタフェース部１６とを備えている。また、このプロセス制御装置用シミュレータ１０は、監視装置１が接続されたネットワーク３に接続されている。
【００１０】ここで、制御プログラム格納部１１には、図４で示したプロセス制御装置２の動作を制御する制御プログラムがプロセス制御装置２の台数分記録されている。この制御プログラムは、実際にプロセス制御装置へインストールされてプロセス制御装置を制御するアプリケーションプログラムと同じものであり、ネットワーク３を介して受信した監視装置１のリクエストを処理する機能、所定の制御演算を行う機能および演算結果に基づいてプラント機器群４を制御する機能などを有する。また、プラント機器データファイル１２には、図４で示したプラント機器群４を構成する個々のプラント機器の設定データが記録されている。
【００１１】プロセス制御装置エミュレーション部１３は、プロセス制御装置２を模擬し、プロセス制御装置２を制御する制御プログラムの実行を可能としたプログラム実行環境であり、制御プログラム格納部１１に記録された制御プログラムを読み出して実行させる。さらに、プラント機器群４を構成する個々のプラント機器の動作を模擬し、プロセス制御装置２がプラント機器群４との間でやりとりする各種データをこの制御プログラムとの間で入出力する。この場合、プロセス制御装置エミュレーション部１３は、制御プログラムが実行されると、プラント機器データファイル１２を参照して対応するプラント機器の設定データに基づいて、個々のプラント機器に対するコマンドや演算結果などの制御データを出力する。
【００１２】ネットワークインタフェース部１６は、監視装置１およびｎ個のプロセス制御装置エミュレーション部１３を相互に通信可能とする機能を有する。この場合、ネットワークインタフェース部１６は、実際に使用するｎ個のプロセス制御装置２の各々に対応するＩＰアドレスをエイリアスとしてｎ個のプロセス制御装置エミュレーション部１３の各々に割り当てて定義したデータテーブル（図示せず）を備えており、このデータテーブルに記載されたＩＰアドレスに基づいてデータ転送を行う。なお、エイリアスの実現手段は、周知の技術であるから説明を省略する。
【００１３】次に、このプロセス制御装置用シミュレータの動作について説明する。このプロセス制御装置用シミュレータは、ｎ個のプロセス制御装置エミュレーション部１３がそれぞれ独立して並列に動作し、対応するプロセス制御装置２の動作を模擬することにより、試験担当者がプロセス制御システムにおける個々のプロセス制御装置２を制御する制御プログラムの動作確認を１台のシミュレータで行うことを可能とするものである。この場合、各プロセス制御装置エミュレーション部１３は、制御プログラム格納部１１から対応するプロセス制御装置２の制御プログラムを読み出して実行するとともに、プラント機器データファイル１２を参照して対応するプロセス制御装置２に接続されたプラント機器群４の動作を模擬し、制御プログラムの実行に伴う監視装置１やプラント機器群４とのデータの入出力を行う。
【００１４】また、ネットワークインタフェース部１６が制御プログラムの実行に伴い監視装置１や他のプロセス制御装置２との間でかわされるメッセージの送受信を処理する。この場合、ネットワークインタフェース部１６は、実際のプロセス制御装置２と同じＩＰアドレスをエイリアスとして処理することにより、監視装置１から各々のプロセス制御装置２に送られたメッセージを受信し、対応するプロセス制御装置エミュレーション部１３へ転送する。また、各々のプロセス制御装置エミュレーション部１３から出力された監視装置１へ送られるべきメッセージをネットワーク３へ出力し、他のプロセス制御装置２へ送られるべきメッセージをネットワーク３に出力することなく対応するプロセス制御装置エミュレーション部１３へ転送する。
【００１５】このプロセス制御装置用シミュレータ１０は、通常のプロセス制御装置同様、監視装置１においてデータを表示したり入力したりできるので、動作中に試験担当者が表示されたデータを参照し、データ入力を行うことにより、その入力されたデータでプラント機器群４の動作を模擬するために用いられるプラント機器データファイル１２を書き換えることができる。これにより、試験担当者は、個々のプロセス制御装置２についてプラント機器群４の応答の仕方が異なるときの制御プログラムの動作状態を確認することができる。
【００１６】次に、このプロセス制御装置用シミュレータ１０のハードウェア構成について説明する。図２は、プロセス制御装置用シミュレータ１０のハードウェア構成を示すブロック図である。このプロセス制御装置用シミュレータ１０は、演算処理装置（ＣＰＵ）２１と主記憶メモリ２２と外部記憶装置２３とＬＡＮインタフェース２４とこれらを接続するバス２６とからなるコンピュータであり、ＬＡＮインタフェース２４がネットワークに接続されている。
【００１７】この実施の形態のプロセス制御装置用シミュレータ１０は、ハードウェアとしてＬＡＮインタフェース２４用にイーサネット（Ｒ）基板を備えた市販のパーソナルコンピュータを用いている。このパーソナルコンピュータは、外部記憶装置２３としてハードディスクドライブを備えており、このハードディスクドライブには、リアルタイムでマルチタスク処理の可能なオペレーティングシステム（ＯＳ）が格納されている。この場合、ＣＰＵ２１は、起動時にハードディスクからＯＳを読み出して主記憶メモリ２２上に展開し、以後の処理をＯＳの管理下で行う。これにより、ＣＰＵ２１は複数のプログラムを同時に実行する。
【００１８】このような構成において、制御プログラム格納部１１は、外部記憶装置２３により実現され、プラント機器データファイル１２は、外部記憶装置２３に格納されたプラント機器データファイル１２のオリジナルファイルが主記憶メモリ２２上にコピーされて実現される。プロセス制御装置エミュレーション部１３は、外部記憶装置２３に格納されたプロセス制御装置２とプラント機器群４とを模擬するエミュレーションプログラムが、主記憶メモリ２２上のｎ個の領域にコピーされ、ＯＳの管理下でＣＰＵ２１により個別に並列実行されることにより実現される。
【００１９】ネットワークインタフェース部１６は、外部記憶装置２３に格納されたネットワークインタフェース部１６の機能を実現するプログラムが主記憶メモリ２２上にコピーされ、ＯＳの管理下でＣＰＵ２１により他のプログラムと並列に実行され、ＬＡＮインタフェース２４を制御してメッセージの送受信を行うことにより実現される。
【００２０】以上説明したように、この実施の形態によれば、ｎ個のプロセス制御装置２がネットワーク３を介して監視装置１に接続されたプロセス制御システムにおいて、個々のプロセス制御装置２の動作確認を１台のコンピュータで行うことができるので、試験機材、試験場所および試験人員を最小限に抑えることができるという効果が得られる。また、プロセス制御装置２の制御プログラム動作確認中にプラント機器群４の設定データを変更することができるので、実機では危険を伴う様々な状態における制御プログラムの動作を確認することが可能となり、制御プログラムの品質を向上することができる。
【００２１】また、本発明の第１の実施の形態では、個々のプロセス制御装置２の動作確認を行うコンピュータを監視装置１とは別で１台用意する場合について説明したが、このプロセス制御装置用シミュレータの機能を実現させるプログラムを監視装置１にインストールすれば、監視装置１と個々のプロセス制御装置２の動作確認を１台のコンピュータで行うことも可能である。これを本発明の第２の実施の形態とし、それについて説明する。図３は、プロセス制御装置用シミュレータの第２の実施の形態を示すブロック図である。同図において図１と同符号は、図１と同様の機能ブロックを示すものであるから説明を省略する。
【００２２】図３において、監視装置１ａは、図１で示した監視装置１の機能を実現させる監視機能部１４と、同じく図１で示したプロセス制御装置用シミュレータ１０の機能を実現させるプロセス制御装置用シミュレータ部１０ａとを有しており、監視機能部１４とｎ個のプロセス制御装置エミュレーション部１３は、それぞれネットワークインタフェース部１６を介してメッセージの送受信を行うように構成されている。このような構成において、監視機能部１４とｎ個のプロセス制御装置エミュレーション部１３は、それぞれＩＰアドレスによって特定されており、ネットワークインタフェース部１６がこれらのＩＰアドレスを、それぞれ対応する実際の監視装置１やプロセス制御装置２に割り当てられたネットワーク３上のＩＰアドレスのエイリアスとして処理する。
【００２３】これにより、監視機能部１４から出力された監視装置１から各々のプロセス制御装置２へ送られるべきメッセージがネットワーク３に出力されることなく対応するプロセス制御装置エミュレーション部１３へ転送される。また、各々のプロセス制御装置エミュレーション部１３から出力されたプロセス制御装置２から監視装置１へ送られるべきメッセージがネットワーク３に出力されることなく、監視機能部１４へ転送される。さらに、各々のプロセス制御装置エミュレーション部１３から出力されたプロセス制御装置２から他のプロセス制御装置２へ送られるべきメッセージがネットワーク３に出力されることなく対応するプロセス制御装置エミュレーション部１３へ転送される。
【００２４】この実施の形態における監視装置１ａは、図２で示した構成を有するコンピュータであり、外部記憶装置２３には、図１で示した監視装置１の機能を実現させるプログラムと、第１の実施の形態で説明した、リアルタイムでマルチタスク処理の可能なＯＳ、プロセス制御装置２とプラント機器群４とを模擬するエミュレーションプログラム、ネットワークインタフェース部１６の機能を実現するプログラム、ｎ個のプロセス制御装置２に対応するｎ個の制御プログラムおよびプラント機器データファイル１２とが格納されている。
【００２５】このような構成において、ＯＳの管理下で、監視装置１の機能を実現させるプログラムと、プロセス制御装置２とプラント機器群４とを模擬するｎ個のエミュレーションプログラムと、ネットワークインタフェース部１６の機能を実現するプログラムとがＣＰＵ２１により個別に並列実行されることにより、監視機能部１４とｎ個のプロセス制御装置エミュレーション部１３とネットワークインタフェース部１６とが実現されるので、１台のコンピュータ上で監視装置１と個々のプロセス制御装置２の動作確認が可能となる。これら各部の動作は、第１の実施の形態と同じであるので、説明を省略する。
【００２６】以上説明したように、この実施の形態によれば、ｎ個のプロセス制御装置２がネットワーク３を介して監視装置１に接続されたプロセス制御システムにおいて、監視装置１および個々のプロセス制御装置２の動作確認を１台のコンピュータで行うことができるので、試験機材、試験場所および試験人員を最小限に抑えることができるという効果が得られる。また、プロセス制御装置２の制御プログラム動作確認中にプラント機器群４の設定データを変更することができるので、実機では危険を伴う様々な状態における制御プログラムの動作を確認することが可能となり、制御プログラムの品質を向上することができる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるプロセス制御装置用シミュレータは、プロセス制御装置の動作をそれぞれ制御するｎ個の制御プログラムを格納する第１の記憶手段と、プロセス制御装置によって制御される制御対象の設定データを予め記録する第２の記憶手段と、第１の記憶手段から制御プログラムをそれぞれ読み出して実行させ、第２の記憶手段に記録された設定データを参照してプロセス制御装置の動作をそれぞれ模擬するｎ個のプロセス制御装置エミュレーション手段と、これらｎ個のプロセス制御装置エミュレーション手段をネットワークに接続し通信可能とするネットワークインタフェースとを備えたので、個々のプロセス制御装置の動作確認を１台のシミュレータで行うことが可能であり、試験機材、試験場所および試験人員を最小限に抑えることができるという効果が得られる。
【００２８】また、ｎ個のプロセス制御装置エミュレーション手段は、ＩＰアドレスによって特定され、ネットワークインタフェースは、プロセス制御装置エミュレーション手段を特定するＩＰアドレスをこれらプロセス制御装置エミュレーション手段にそれぞれ対応するプロセス制御装置に割り当てられたネットワーク上のＩＰアドレスのエイリアスとして処理するので、実機に用いる制御プログラムに変更を加えることなくデータ通信が可能となり、実際の監視装置と各プロセス制御装置間や、各プロセス制御装置どうしの通信テストも行うことができるため、動作確認後の実機展開時での効率が向上するとともにプログラム変更時のミスをなくすことができるという効果が得られる。
【００２９】また、本発明のプログラムによれば、コンピュータを、プロセス制御装置の動作をそれぞれ制御するｎ個の制御プログラムを格納した第１の記憶手段から制御プログラムをそれぞれ読み出して実行させ、第２の記憶手段に記録されたプロセス制御装置によって制御される制御対象の設定データを参照してプロセス制御装置の動作をそれぞれ模擬するｎ個のプロセス制御装置エミュレーション手段と、これらｎ個のプロセス制御装置エミュレーション手段をネットワークに接続し通信可能とするネットワークインタフェースとして機能させることができるので、監視装置および個々のプロセス制御装置の動作確認を１台のコンピュータで行うことが可能であり、試験機材、試験場所および試験人員を最小限に抑えることができるという効果が得られる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９３１７７５６１
【氏名又は名称】山武産業システム株式会社
【住所又は居所】神奈川県横浜市神奈川区新浦島町１丁目１番地３２
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| 【出願日】 |
平成１３年１１月６日（２００１．１１．６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４６２１
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 政樹
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１４０７１１（Ｐ２００３−１４０７１１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年５月１６日（２００３．５．１６） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３４１０３４（Ｐ２００１−３４１０３４） |
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