JP6584094B2

JP6584094B2 - Ｐｌｃ監視装置、及び、それに用いる高機能ｏｓモジュール

Info

Publication number: JP6584094B2
Application number: JP2015037982A
Authority: JP
Inventors: 岳秋三島; 孟藤井
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2019-10-02
Anticipated expiration: 2035-02-27
Also published as: JP2016162041A

Description

本発明は、ＰＬＣ監視装置、及び、それに用いる高機能ＯＳモジュールに係り、特に、上下水道の給水、配水設備や、産業用の生産設備、販売データ収集設備等を遠隔監視や制御する監視装置のデータ保護機能に関する。

従来から、現場に設置したプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）に監視対象のデータを取り込んで、そのデータをパソコンなどに転送してデータの保存や表示を行う監視システムが知られている。これらの監視システムの監視対象では監視データはデジタル及びアナログの接点入力信号として入出力をするため、接点信号を数値に変換する必要がある。また、従来の監視システムでは、データの保存や表示をパソコンが行い、接点信号の入出力処理やシーケンス制御はＰＬＣのＣＰＵモジュールが行っていた。これは、パソコンは、ハードディスクなどの大容量の保存領域を持ちグラフィック処理の能力が高いためデータの保存とＧＵＩインターフェイスの機能の実装に向いていることと、ＰＬＣが、リアルタイム処理と接点の入出力インターフェイスを有しているために信号の入出力とシーケンス制御を行うのに適しているためである。

近年ではＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）やＬＩＮＵＸ（登録商標）などの高機能ＯＳが動作するコンピューターも小型化されており、ＰＬＣのモジュールに、このようなコンピューター基板を収納したＰＬＣモジュールが実用化されている。これらの高機能ＯＳを搭載した高機能ＯＳモジュール上では、パソコン向けに開発されたソフトウェアを使用できることと、アプリケーションプログラムの書き換えが比較的容易であるので、従来のＣＰＵモジュールのユーザープログラムでは実装が困難な複雑なデータ処理をシステムごとに異なるプログラムとしてＰＬＣに搭載した高機能ＯＳモジュール内で行うことが可能になった。しかしながら、高機能ＯＳがリアルタイム処理に向いていないという問題は変わらないため、シーケンス制御を行うために従来のＰＬＣのＣＰＵモジュールも搭載して並行して処理を行う場合が多い。

本技術分野の背景技術として、特開２０１１−２４９８６１号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、その課題として、「ＰＬＣに搭載されている高機能ＯＳを用いた通信モジュールと入出力モジュール等の他のモジュールとの動作時間の違いによる誤データの送信を防止し、監視端末に備わる通信モジュールの起動処理時等において、該通信モジュールに接続された入出力モジュールから取得した監視対象のデータを確実に送信できる監視端末や監視システムを提供する」ことを挙げ、その解決手段として、「監視対象から外部データを取得したことを確認した後に、取得した外部データを監視センタへ送信するよう、監視端末を構成する。」技術が開示されている。

特開２０１１−２４９８６１号公報

上記のようにＰＬＣモジュール内のデータ処理部に高機能ＯＳを用いた高機能ＯＳモジュールを導入することで、従来はパソコンでのみ行えたような高度な処理を行うことができる。

また、組み込み機器において広くストレージとして使用されているフラッシュメモリが大容量化しているため、ひとつのＩＣで数十ギガバイト以上のデータ保存領域を持つことも可能になっている。しかし、フラッシュメモリはデータの書き込み速度が遅く書き換え回数に制限のあるメモリであるため、メインメモリ上にＲＡＭディスク等のデータの保存エリアを設けて、そこに置いた一時データを用いて処理を行い、定期的にフラッシュメモリへデータのコピーを行うなどの手法で、処理速度の向上とフラッシュメモリへの書き込み回数の低減を行う必要がある。このような一時データを用いた処理では電源断が発生すると処理が停止すると同時に、一時データが失われてしまうという問題がある。

ユーザーが使用できるソフトウェアとしては高機能ＯＳモジュール上のアプリケーションプログラムの他にＰＬＣのユーザープログラムがある。ＰＬＣのユーザープログラムは高度な処理を行うことはできないが、処理速度が速くリアルタイム性に優れている。また、ユーザープログラム用の揮発性メモリは電源断時のデータバックアップ用に電池を内蔵している。この電池により電源OFF時にユーザープログラムが停止しても主記憶装置上のデータは電源ＯＦＦ直前の値で保持される。よって、再度、電源ＯＮした際には、電源OFF直前のデータを引き継いで動作復帰することが出来る。

一方、高機能ＯＳモジュールを搭載したＰＬＣで電源断が発生すると、高機能ＯＳモジュールの一時データが失われてしまう。

また、高機能ＯＳモジュールは不安定なＯＳを使用しているため、使用しているうちに高機能ＯＳモジュールのプログラムが動作異常となる可能性がある。この場合も何らかの方法で高機能ＯＳモジュールを再起動して動作復帰を行う必要があるが、このような動作異常時にはデータバックアップ処理を正常に行うことができないため、再起動の際にも一時データの欠損が発生する。

特許文献１には、高機能ＯＳを用いた通信モジュールと入出力モジュール等の他のモジュールとの動作時間の違いによる誤データの送信を防止する点が記載されているが、電源断や異常動作時の再起動に伴うデータの欠損については考慮されていない。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、高機能ＯＳモジュールの電源断や異常動作時の再起動に伴うデータの欠損を防止することにある。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、ＰＬＣを用いたＰＬＣ監視装置であって、ＰＬＣは、ＰＬＣモジュールとして入出力モジュールとＣＰＵモジュールと高機能ＯＳモジュールを有し、高機能ＯＳモジュール内に一時データを保存するためのＲＡＭを設け、ＰＬＣモジュール間の通信にバスインターフェイスを用い、特定のアドレスにＲＡＭの内容を出力するように構成する。

本発明によれば、高機能ＯＳモジュールの電源断や再起動処理による一時データの欠損を防ぐことができる。これによって、動作の遅い、高機能ＯＳモジュールを利用してデータ処理を行うＰＬＣ監視装置の信頼性を確保することができる。

本実施例における監視システムの構成図である。本実施例におけるＰＬＣ監視装置のハードウェア構成図である。

以下、本発明に係る実施例を、図を用いて説明する。
なお、本実施形態では、上下水道設備を監視するシステムを例にとって説明するものとする。

先ず、図１を用いて本実施例における監視システムの構成について説明する。図１は、本実施例における監視システムの構成図である。
図１において、ＰＬＣ監視装置１００は、ＣＰＵモジュール２００と高機能ＯＳモジュール３００と入出力モジュール４００で構成されたＰＬＣである。よって、高機能ＯＳモジュール３００もＰＬＣのモジュールの１つである。
ＰＬＣ監視装置１００は、監視対象９００から出力される信号を入出力モジュール４００経由で取り込み、取り込まれた信号はＣＰＵモジュール２００経由で、高機能ＯＳモジュール３００に取り込まれ、高機能ＯＳモジュール３００内に蓄積される。

高機能ＯＳモジュール３００はＰＬＣ内部メモリに展開されたデータを読みだしてデータ処理を行って自身に保存を行う。また、ＷＥＢサーバ等によるデータの表示機能を有し、ネットワーク接続したパソコンなどの表示機器にデータ表示を行う。すなわち、高機能ＯＳモジュール３００は、通信回線１０００にて接続した表示装置１１００に、蓄積したデータを表示する機能を有している。言い換えれば、高機能ＯＳモジュールは、外部とのデータのやり取りを行う通信機能と、データの保存、表示制御を行う監視機能を有している。なお、使用者に対するインターフェイスは表示装置１１００が行う。

次に、図２を用いてＰＬＣ監視装置１００のハード構成について説明する。図２において、高機能ＯＳモジュール３００は、高機能ＯＳを実装するためのＣＰＵ３０２と主記憶装置３０３と補助記憶装置３０４から成るコンピューター３０１と、データ保存用ＲＡＭ３０５とＣＰＵモジュール２００との通信インターフェイスであるバスＩＦ用通信コントローラ３０６を内蔵した通信コントローラ３０７で構成される。

ＣＰＵ３０２上で動作するソフトウェアは主記憶装置３０３を使用して動作をするが、頻繁に更新を行う必要があるデータはデータ保存用ＲＡＭ３０５に保存しながら動作を行なう。

ＣＰＵモジュール２００と高機能ＯＳモジュール３００、入出力モジュール４００はモジュール間の通信を行うための通信バスを内蔵した通信用バスインターフェイス（ベースモジュール）５００で接続されている。各モジュール間のインターフェイスはバスインターフェイスとなっており、各モジュール内のメモリを読み書きすることでデータのやり取りを行っている。すなわち、ＣＰＵモジュール２００のＣＰＵ用通信コントローラ２０２や、高機能ＯＳモジュール３００内のバスＩＦ用通信コントローラ３０６、また、入出力モジュール４００内のバスＩＦ用通信コントローラ４０２は、メモリであり、メモリの特定アドレスをＣＰＵが読み書きすることで通信コントローラとしての機能を有している。

なお、近年ＰＬＣは小型化が進んでおり、複数の機能を１つのＩＣで処理を行うことは実装面積を削減できる点で利点が大きい。そのため、本実施例では、データ保存用ＲＡＭ３０５とバスＩＦ用通信コントローラ３０６を１つのＩＣメモリで構成することで実装面積を小さくしている。

高機能ＯＳモジュールとＣＰＵモジュールの通信にバスインターフェイスを用いて、特定のアドレスに一時データ保存用のＲＡＭ３０５の内容を出力する。すなわち、高機能ＯＳモジュール３００のバスでアクセスする領域のうち特定のアドレスエリアがデータ保存用ＲＡＭ３０５の内容の領域になっている。ＣＰＵモジュール２００のユーザープログラム（シーケンスプログラム）は、バスインターフェイス経由で一時データ保存用ＲＡＭ３０５の内容を高周期で、定期的に読み出し、ＣＰＵモジュールのメモリ２０３に保存するようにプログラムされている。ＣＰＵモジュールは高機能ＯＳモジュールより動作が速いため、高機能ＯＳモジュールが一時データを更新するよりも高周期でデータを読み出すことができるためデータの取りこぼしが防がれる。そして、ＣＰＵモジュールのメモリ２０３は揮発性メモリであるが、電池２０４から常時電源供給されてデータが保護されているため、電源断中もデータの保持が自動で行われる。そのため、ＰＬＣ監視装置１００が電源断されても一時データはメモリ２０３内に保持され、電源断によるデータの欠損を防ぐことができる。

次に、起動処理の手順を説明する。ＰＬＣ監視装置１００の電源を投入すると、ＣＰＵモジュール２００と高機能ＯＳモジュール３００は同時に起動処理を開始するが、高機能ＯＳモジュール３００よりもＣＰＵモジュール２００の方が起動時間が短いためＣＰＵモジュール２００が先に起動処理を終了する。よって、ＰＬＣ装置の起動時には、動作の速いＣＰＵモジュール上のユーザープログラムが起動した後、高機能ＯＳモジュールが起動するため、高機能ＯＳモジュールは起動処理の中でＣＰＵモジュールに保存しておいた一時データを読み出して処理を開始することができる。高機能ＯＳモジュール３００は、起動処理の中で先に起動完了しているＣＰＵモジュールから一時データを読み出して受け取り、一時データを復元させるデータ復帰を行ってから起動処理を完了する。

以上のように、本実施例は、ＰＬＣを用いたＰＬＣ監視装置であって、ＰＬＣは、ＰＬＣモジュールとして入出力モジュールとＣＰＵモジュールと高機能ＯＳモジュールを有し、高機能ＯＳモジュール内に一時データを保存するためのＲＡＭを設け、ＰＬＣモジュール間の通信にバスインターフェイスを用い、特定のアドレスにＲＡＭの内容を出力するように構成する。

また、高機能ＯＳモジュールは、起動処理中にＣＰＵモジュールに保存しておいた一時データを読み出してデータ復帰を行ってから起動処理を完了するように構成する。

また、ＰＬＣを用いたＰＬＣ監視装置に用いられるＰＬＣモジュールである高機能ＯＳモジュールであって、高機能ＯＳを搭載し、一時データを保存するためのＲＡＭを設け、ＰＬＣのモジュール間の通信に用いるバスインターフェイスでＲＡＭの内容が出力可能に構成する。

また、ＰＬＣを用いたＰＬＣ監視装置であって、ＰＬＣは、ＰＬＣモジュールとして入出力モジュールとＣＰＵモジュールと高機能ＯＳモジュールを有し、高機能ＯＳモジュール内に一時データを保存するためのＲＡＭを設け、ＣＰＵモジュールのシーケンスプログラムは、ＲＡＭの内容を定期的に読み出しＣＰＵモジュールのメモリに保存するようにプログラムされている構成とする。

よって、本実施例は、高機能ＯＳモジュールの電源断や再起動処理による一時データの欠損を防ぐことができる。これによって、動作の遅い、高機能ＯＳモジュールを利用してデータ処理を行うＰＬＣ監視装置の信頼性を確保することができる。

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１００…ＰＬＣ監視装置、２００…ＣＰＵモジュール、２０１…ＣＰＵ、２０２…ＣＰＵ用通信コントローラ、２０３…メモリ、２０４…電池、３００…高機能ＯＳモジュール、３０１…コンピューター、３０２…ＣＰＵ、３０３…主記憶装置、３０４…補助記憶装置、３０５…データ保存用ＲＡＭ、３０６…バスＩＦ用通信コントローラ、３０７…通信コントローラ、４００…入出力モジュール、４０１…入出力端子、４０２…バスＩＦ用通信コントローラ、５００…通信用バスインターフェイス（ベースモジュール）、９００…監視対象、１０００…通信回線、１１００…表示装置

Claims

ＰＬＣを用いたＰＬＣ監視装置であって、
前記ＰＬＣは、ＰＬＣモジュールとして入出力モジュールとＣＰＵモジュールと高機能ＯＳモジュールを有し、
前記高機能ＯＳモジュール内に一時データを保存するためのＲＡＭを設け、
前記ＰＬＣモジュール間の通信にバスインターフェイスを用い、特定のアドレスに前記ＲＡＭの内容を出力し、
前記バスインターフェイス経由で前記高機能ＯＳモジュールの一時データを前記ＣＰＵモジュール内のメモリに保存し、該メモリは電池によって電源供給され、
前記高機能ＯＳモジュールは、起動処理中に前記ＣＰＵモジュールに保存しておいた一時データを読み出してデータ復帰を行ってから起動処理を完了することを特徴とするＰＬＣ監視装置。
ＰＬＣを用いたＰＬＣ監視装置に用いられるＰＬＣモジュールである高機能ＯＳモジュールであって、
高機能ＯＳを搭載し、
一時データを保存するためのＲＡＭを設け、
前記ＰＬＣのモジュール間の通信に用いるバスインターフェイスで前記ＲＡＭの内容が出力可能に構成され、
前記一時データは前記ＰＬＣ内のＣＰＵモジュールによって読み出され該ＣＰＵモジュールに保存されており、
起動処理中に前記ＣＰＵモジュールに保存しておいた前記一時データを読み出してデータ復帰を行ってから起動処理を完了することを特徴とする高機能ＯＳモジュール。
ＰＬＣを用いたＰＬＣ監視装置であって、
前記ＰＬＣは、ＰＬＣモジュールとして入出力モジュールとＣＰＵモジュールと高機能ＯＳモジュールを有し、
前記高機能ＯＳモジュール内に一時データを保存するためのＲＡＭを設け、
前記ＣＰＵモジュールのシーケンスプログラムは、前記ＲＡＭの内容を定期的に読み出し前記ＣＰＵモジュールのメモリに保存するようにプログラムされており、
前記高機能ＯＳモジュールは、起動処理中に前記ＣＰＵモジュールに保存しておいた一時データを読み出してデータ復帰を行ってから起動処理を完了することを特徴とするＰＬＣ監視装置。