JP7675607B2 - プラント制御装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、プラント制御装置に関する。

従来、産業プラントの制御システム等においては、センサ等の各種機器との間で各種データの入出力を行う複数のＩ／Ｏ（Input／Output）・伝送モジュールと、複数のＩ／Ｏ・伝送モジュールの入出力データの読み出しおよび書き込みの処理を実行するインターフェースモジュールとを備えるプラント制御装置が用いられている。このようなプラント制御装置に用いられるＩ／Ｏ・伝送モジュールは、種別によって適切なアクセス周期が異なる。

特開２０１６－８１３９０号公報

しかしながら、従来技術においては、インターフェースモジュールは、複数のＩ／Ｏ・伝送モジュールに対して、同一の周期でアクセスしてデータを取得していた。

実施形態のプラント制御装置は、外部機器からデータの入力を受ける複数の入力モジュールと、複数の入力モジュールと接続するインターフェースモジュールと、を備える。インターフェースモジュールは、レジスタと、制御回路とを備える。レジスタは、モジュール種別ごとのアクセス周期を記憶する。制御回路は、複数の入力モジュールから複数の入力モジュールの各々のモジュール種別を取得し、取得したモジュール種別とレジスタに記憶されたアクセス周期とを参照して複数の入力モジュールの各々のアクセス周期を特定し、特定した複数の入力モジュールの各々のアクセス周期ごとに、複数の入力モジュールにアクセスしてデータを取得する。

図１は、実施形態に係る複数のプラント制御装置を含む制御システムの一例を示す図である。 図２は、実施形態に係るプラント制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 図３は、実施形態に係るアクセス周期テーブルの一例を示す図である。 図４は、実施形態に係る入力データテーブルの一例を示す図である。 図５は、実施形態に係る２つの入力モジュールのメモリに格納された入力データのデータ更新周期と、インターフェースモジュールの制御回路によるデータ取得タイミングの一例を示す図である。 図６は、実施形態に係るインターフェースモジュールの制御回路によって実行される初期設定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図７は、実施形態に係るインターフェースモジュールの制御回路によって実行される入力モジュールへのアクセス処理の流れの一例を示すフローチャートである。

（第１の実施形態）
本実施形態では、主として産業プラント（以下、単にプラントという）の制御に用いられるプラント制御装置について説明する。一般に、プラント制御のための技術として、複数のプラント制御装置を接続して制御システムとして構成することが知られている。

図１は、本実施形態に係る複数のプラント制御装置１，２を含む制御システムＳの一例を示す図である。

プラント制御装置１、２は、基本ベース１０，２０に、複数のモジュールが組み合わされている。基本ベース１０，２０には複数のスロット（Slot）が設けられ、各モジュールはスロットに挿入されている。

プラント制御装置１は、基本ベース１０と、インターフェースモジュール１１０と、複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋと、電源モジュール１３０とを備える。

電源モジュール１３０は、不図示の電源ケーブルから電力を取得し、取得した電力をインターフェースモジュール１１０および複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋに供給する。

複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋは、各種の外部機器からデータの入力を受ける。各種の外部機器は、例えば、センサ、制御装置、ＰＣ（Personal Computer）、およびサーバ等である。複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋは、各種の外部機器と接続するケーブルを取り付け可能なＩ／Ｏポートを有する。複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋは、それぞれ異なる通信規格に対応する。通信規格は、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等の既存の規格でも良いし、制御システムＳ用の独自の規格でも良い。以下、個々の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋを区別しない場合、単に入力モジュール１２０という。なお、入力モジュール１２０は、データの入力だけではなく、外部機器へデータを出力する機能を備えた入出力モジュールであってもよい。

インターフェースモジュール１１０は、複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋが各種機器から取得した入力データを取得し、取得した入力データをインターフェースモジュール１１０内のメモリに保存する。インターフェースモジュール１１０内のメモリは、後述のプラント制御装置２のインターフェースモジュール２１０から読み取り可能であるため、共有メモリという。共有メモリについては後述の図２に図示する。入力データは、各種機器から入力モジュール１２０ａ～１２０ｋへ入力されたデータである。本実施形態において単にデータという場合は、当該入力データのことを指すものとする。

また、インターフェースモジュール１１０は、ケーブル３を接続可能な複数のインターフェースポート１１１ａ，１１１ｂを備える。図１に示す例では、インターフェースポート１１１ａにはケーブル３の一端が挿入されている。ケーブル３のもう一端は、プラント制御装置２のインターフェースモジュール２１０のインターフェースポート２１１ａに挿入されている。この場合、インターフェースモジュール１１０は、ケーブル３を介してプラント制御装置２のインターフェースモジュール２１０と接続している。なお、インターフェースモジュール１１０は、インターフェースポート１１１ａ，１１１ｂを介してプラント制御装置２以外の他のプラント制御装置と接続しても良い。

プラント制御装置２は、基本ベース２０と、インターフェースモジュール２１０と、複数のＩ／Ｏ・伝送モジュール２２０ａ～２２０ｉと、電源モジュール２３０と、コントローラ２４０とを備える。

プラント制御装置２は、例えば、プラント制御装置１の上位装置である。例えば、プラント制御装置２に挿入可能なＩ／Ｏ・伝送モジュール２２０ａ～２２０ｉの数には限りがあるが、ユーザが制御システムＳにさらに他のＩ／Ｏ・伝送モジュールを追加したい場合がある。このような場合、プラント制御装置２にプラント制御装置１を接続することで、複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋを追加することができる。なお、入力モジュール１２０ａ～１２０ｋは、出力機能を有するＩ／Ｏ・伝送モジュールであってもよい。

プラント制御装置２の複数のＩ／Ｏ・伝送モジュール２２０ａ～２２０ｉは、各種の外部機器との間でデータの入出力、および情報の伝送を行う。

プラント制御装置２の電源モジュール２３０は、不図示の電源ケーブルから電力を取得し、取得した電力をインターフェースモジュール２１０、複数のＩ／Ｏ・伝送モジュール２２０ａ～２２０ｉ、およびコントローラ２４０に供給する。

プラント制御装置２のコントローラ２４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを備え、メモリに保存されたプログラムを実行することにより、Ｉ／Ｏ・伝送モジュール２２０ａ～２２０ｉにデータを入出力させる。また、コントローラ２４０は、インターフェースモジュール２１０を制御してプラント制御装置１のインターフェースモジュール１１０の共有メモリに保存された入力データを読み出す。

プラント制御装置２のインターフェースモジュール２１０は、ケーブル３を接続可能な複数のインターフェースポート２１１ａ～２１１ｄを備える。図１に示す例では、インターフェースポート２１１ａにはケーブル３の一端が挿入されており、インターフェースモジュール２１０は、ケーブル３を介してプラント制御装置１のインターフェースモジュール１１０と接続している。なお、ケーブル３およびインターフェースポート１１１ａ，１１１ｂ，２１１ａ～２１１ｄが準拠する規格は特に限定されるものではなく、一般的なシリアル通信の規格が採用されても良いし、制御システムＳ用の独自の規格が用いられても良い。

プラント制御装置２のインターフェースモジュール２１０は、コントローラ２４０による制御の下、プラント制御装置１のインターフェースモジュール１１０の共有メモリから入力データを読み出し、読み出した入力データをコントローラ２４０のメモリに保存する。インターフェースモジュール２１０は、本実施形態における他のインターフェース装置の一例である。

次に、本実施形態に係るプラント制御装置１の構成について、より詳細に説明する。

図２は、本実施形態に係るプラント制御装置１の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、プラント制御装置１のインターフェースモジュール１１０、複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋ、および電源モジュール１３０は、それぞれ、基本ベース１０のスロット１１ａ～１１ｍに挿入されている。以下、個々のスロット１１ａ～１１ｍを区別しない場合には、単にスロット１１という。

基本ベース１０内には、インターフェースモジュール１１０、複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋ、および電源モジュール１３０を接続する電源供給ケーブル９１およびバス９０が備えられている。

インターフェースモジュール１１０、複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋ、および電源モジュール１３０は、コネクタ１１２ａ～１１２ｋを備える。コネクタ１１２ａ～１１２ｋは、基本ベース１０の電源供給ケーブル９１およびバス９０と接続する。

電源モジュール１３０は、電源供給ケーブル９１を介して、スロット１１ｂ～１１ｍに挿入されたインターフェースモジュール１１０、および複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋに電力を供給する。

インターフェースモジュール１１０は、制御回路４００、共有メモリ４１０、およびインターフェースポート１１１ａ，１１１ｂを備える。

インターフェースポート１１１ａ，１１１ｂは、図１で説明したように、ケーブル３を挿入可能なポートである。

制御回路４００は、プログラミング可能な集積回路であり、例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）である。制御回路４００には、各種の処理がハードウェア記述言語により定義されている。制御回路４００は、レジスタ４１を備える。制御回路４００は、アクセス周期テーブル５１に登録された入力モジュール１２０の種別ごとのアクセス周期に応じて、複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋから入力データ６１ａ～６１ｋを取得する。制御回路４００は、取得した入力データ６１ａ～６１ｋを入力データテーブル５２ａに保存する。以下、入力データ６１ａ～６１ｋを特に区別しない場合には、単に入力データ６１という。

また、制御回路４００は、レジスタ４１に保存された入力データテーブル５２ａを、共有メモリ４１０に転送する。転送とは、例えば、入力データテーブル５２ａをレジスタ４１から共有メモリ４１０にコピーすることである。

レジスタ４１はアクセス周期テーブル５１および入力データテーブル５２ａを記憶する。

アクセス周期テーブル５１は、入力モジュール１２０の種別ごとのアクセス周期が登録されたテーブルである。アクセス周期テーブル５１は、プラント制御装置１の出荷前に、予めレジスタ４１に保存される。アクセス周期テーブル５１の構成例については、図３で後述する。以下、入力モジュール１２０の種別を「モジュール種別」という。本実施形態における各モジュール種別のアクセス周期は、モジュール種別ごとのデータ更新周期である。データ更新周期は、各入力モジュール１２０が外部機器から入力データを取得する周期である。各入力モジュール１２０ａ～１２０ｋのメモリ６００ａ～６００ｋに保存された入力データ６１ａ～６１ｋは、データ更新周期ごとに更新される。

入力データテーブル５２ａは、複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋが挿入されたスロット１１ｃ～１１ｍのスロット番号と、複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋのモジュール種別と、複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋのメモリ６００ａ～６００ｋにから取得された入力データ６１ａ～６１ｋが対応付けられたテーブルである。入力データテーブル５２ａは、インターフェースモジュール１１０の初回起動時に、制御回路４００によって生成される。入力データテーブル５２ａの構成例については、図４で後述する。

共有メモリ４１０は、例えばＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等の読み書き可能な記憶装置である。共有メモリ４１０は、制御回路４００によってレジスタ４１から転送された入力データテーブルを記憶する。図２では、レジスタ４１内の入力データテーブルを「入力データテーブル５２ａ」、レジスタ４１から共有メモリ４１０に転送された入力データテーブルを「入力データテーブル５２ｂ」と記載する。入力データテーブル５２ａと入力データテーブル５２ｂとは同じ項目構成である。入力データテーブル５２ａと入力データテーブル５２ｂとを総称する場合は、「入力データテーブル５２」という。

レジスタ４１はプラント制御装置２のインターフェースモジュール２１０からのアクセスは不可であるが、共有メモリ４１０はインターフェースモジュール２１０からのアクセスが可能であるものとする。制御回路４００がレジスタ４１の入力データテーブル５２ａを共有メモリ４１０へコピーすることにより、プラント制御装置２のインターフェースモジュール２１０が共有メモリ４１０の入力データテーブル５２ｂに保存された入力データを読み出しすることができる。プラント制御装置２のインターフェースモジュール２１０は、例えばコントローラ２４０により決定されたタイミングで、プラント制御装置１の共有メモリ４１０へアクセスする。プラント制御装置１のインターフェースモジュール１１０が複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋからそれぞれのデータ更新周期に応じて入力データを取得しているため、プラント制御装置２側からは、複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋのデータ更新周期にアクセスタイミングを合わせなくとも、共有メモリ４１０から各入力モジュール１２０ａ～１２０ｋの入力データを取得することができる。

入力モジュール１２０ａ～１２０ｋは、それぞれ、メモリ６００ａ～６００ｋと、制御回路６１０ａ～６１０ｋと、Ｉ／Ｏポート１２１ａ～１２１ｋとを備える。なお、図２では各入力モジュール１２０ａ～１２０ｋに共通の構成を図示するが、各入力モジュール１２０ａ～１２０ｋは、さらに、それぞれ固有の構成を備えても良い。以下、個々の制御回路６１０ａ～６１０ｋを区別しない場合は、単に制御回路６１０という。また、個々のメモリ６００ａ～６００ｋを区別しない場合は、単にメモリ６００という。個々のＩ／Ｏポート１２１ａ～１２１ｋを区別しない場合は、単にＩ／Ｏポート１２１という。

図２に示す例では、Ｉ／Ｏポート１２１ａ～１２１ｋには、センサ６ａ～６ｋが接続する。センサ６ａ～６ｋは、入力モジュール１２０ａ～１２０ｋに入力データを入力する外部機器の一例である。なお、Ｉ／Ｏポート１２１に接続される外部機器は、センサに限定されるものではない。以下、センサ６ａ～６ｋを区別しない場合には、単にセンサ６という。

メモリ６００ａ～６００ｋは、入力データ６１ａ～６１ｋと、モジュール種別６２ａ～６２ｋと、制御回路６１０ａ～６１０ｋとを記憶する。メモリ６００ａ～６００ｋは、例えば、読み書き可能なＳＲＡＭ等の記憶装置である。

あるいは、入力モジュール１２０ａ～１２０ｋは、読み取り専用のメモリと読み書き可能なメモリの両方を備えても良い。この場合、ＲＯＭ（Read Only Memory）のように読み取り専用のメモリがモジュール種別６２ａ～６２ｋを記憶し、ＲＡＭ（Random Access Memory）のように読み書き可能なメモリが入力データ６１ａ～６１ｋを記憶する。以下、個々のモジュール種別６２ａ～６２ｋを区別しない場合には、単にモジュール種別６２という。

以下、入力モジュール１２０ａを例として入力モジュール１２０の機能を説明する。入力モジュール１２０ａのＩ／Ｏポート１２１ａは、例えばセンサ６ａと接続する。

制御回路６１０ａは、Ｉ／Ｏポート１２１ａを介したデータの入出力を制御する。例えば、制御回路６１０ａは、Ｉ／Ｏポート１２１ａがセンサ６ａから規定のデータ更新周期で取得した入力データ６１ａを、メモリ６００ａに保存する。入力データ６１ａのデータ更新周期の１周期あたりの時間長は、入力モジュール１２０ａのモジュール種別に依存する。

また、メモリ６００ａは、入力モジュール１２０ａのモジュール種別６２ａを記憶する。モジュール種別６２ａは、入力モジュール１２０ａの出荷前に予めメモリ６００ａに保存されるものとする。

入力モジュール１２０ｂ～１２０ｋも、入力モジュール１２０ａと同様の構成を備える。

次に、インターフェースモジュール１１０のレジスタ４１に保存されたアクセス周期テーブル５１の構成について説明する。

図３は、本実施形態に係るアクセス周期テーブル５１の一例を示す図である。図３に示すように、レジスタ４１の各アドレスに、モジュール種別とアクセス周期とが対応付けられて記憶されている。レジスタ４１の記憶領域のアドレスのうち、アクセス周期テーブル５１として使用なアドレスは予め定められているものとする。

モジュール種別は、例えば入力モジュール１２０の型式を表すコードである。同じモジュール種別の入力モジュール１２０の制御回路６１０は、同じデータ更新周期でメモリ６００の入力データ６１を更新する。たとえば、モジュール種別“ＧＥＮ６１０ｎｎｎ”の入力モジュール１２０のデータ更新周期は５０マイクロ秒である。この場合、アクセス周期テーブル５１において、モジュール種別“ＧＥＮ６１０ｎｎｎ”には、アクセス周期“５０マイクロ秒”が対応付けられて登録される。また、モジュール種別“ＧＳＮ６２０ｎｎｎ”の入力モジュール１２０のデータ更新周期は１００マイクロ秒、モジュール種別“ＧＰＩ６３０ｎｎｎ”およびモジュール種別“ＧＤＩ６５０ｎｎｎ”の入力モジュール１２０のデータ更新周期は１０マイクロ秒である。この場合、アクセス周期テーブル５１において、モジュール種別“ＧＳＮ６２０ｎｎｎ”にはアクセス周期“１００マイクロ秒”、モジュール種別“ＧＰＩ６３０ｎｎｎ”および“ＧＤＩ６５０ｎｎｎ”にはアクセス周期“１０マイクロ秒”がそれぞれ対応付けられて登録される。

基本ベース１０に取り付けられる可能性のある入力モジュール１２０のモジュール種別は予め定められているため、アクセス周期テーブル５１には、基本ベース１０に取り付けられる可能性のある入力モジュール１２０のモジュール種別とアクセス周期とが予め登録される。

次に、インターフェースモジュール１１０のレジスタ４１に保存された入力データテーブル５２ａの構成について説明する。

図４は、本実施形態に係る入力データテーブル５２ａの一例を示す図である。図４に示すように、レジスタ４１の各アドレスに、スロット番号と、モジュール種別と、入力データとが対応付けられて記憶されている。レジスタ４１の記憶領域のアドレスのうち、入力データテーブル５２ａとして使用なアドレスは予め定められているものとする。

スロット番号は、入力モジュール１２０ａ～１２０ｋが挿入されているスロット１１ｃ～１１ｍを特定する識別情報である。プラント制御装置１では１つのスロット１１につき１つの入力モジュール１２０が挿入されているため、スロット番号により１つの入力モジュール１２０が特定できる。

一例として、スロット番号“１”はスロット１１ｃ、スロット番号“２”はスロット１１ｄ、スロット番号“３”はスロット１１ｅ、スロット番号“１１”はスロット１１ｍを示す。

入力データテーブル５２ａに格納された入力データは、インターフェースモジュール１１０の制御回路４００により入力モジュール１２０ａ～１２０ｋのメモリ６００ａ～６００ｋから取得された入力データ６１ａ～６１ｋである。

次に、入力モジュール１２０ａ～１２０ｋのメモリ６００ａ～６００ｋ内の入力データ６１ａ～６１ｋの更新周期と、インターフェースモジュール１１０の制御回路４００による入力データ６１ａ～６１ｋの取得タイミングの関係について説明する。

図５は、本実施形態に係る２つの入力モジュール１２０ａ，１２０ｃのメモリ６００ａ，６００ｃに格納された入力データ６１ａ，６１ｃのデータ更新周期と、インターフェースモジュール１１０の制御回路４００によるデータ取得のためのアクセスのタイミングの一例を示す図である。

図５は、左から右へ時系列に変化する入力データ６１ａ，６１ｃの値を示す。また、図５の矢印７０ａ～７０ｊ，７１ａ，７１ｂは、インターフェースモジュール１１０の制御回路４００によるデータ取得タイミングを示す。

例えば、入力モジュール１２０ｃは、図２に示したように、スロット１１ｅに挿入されている。上述のように、スロット１１ｅのスロット番号は“３”である。また、図４に示したように、スロット番号“３”のスロット１１ｅに挿入された入力モジュール１２０ｃのモジュール種別は“ＧＰＩ６３０ｎｎｎ”である。そして、図３に示したように、モジュール種別“ＧＰＩ６３０ｎｎｎ”に対応するデータ更新周期は１０マイクロ秒である。

つまり、入力モジュール１２０ｃは、１０マイクロ秒ごとにメモリ６００ｃに格納された入力データ６１ｃを更新する。図５に示す例では、メモリ６００ｃに格納された入力データ６１ｃの値は、１０マイクロ秒ごとに“ＸＸＸＸ”、“ＸＸＸＡ”、“ＸＸＸＢ”、“ＸＸＸＣ”、“ＸＸＸＤ”、“ＸＸＸＥ”、“ＸＸＸＦ”、“ＸＸＸＧ”、“ＸＸＸＨ”、“ＸＸＸＩ”の順に変化している。

この場合、インターフェースモジュール１１０の制御回路４００は、入力モジュール１２０ｃのデータ更新周期に応じたアクセス周期で入力モジュール１２０ｃにアクセスし、メモリ６００ｃから入力データ６１ｃを取得する。より具体的には、制御回路４００は、入力モジュール１２０ｃのデータ更新周期の１周期に１回ずつ、入力データ６１ｃを読み出す。例えば、制御回路４００は、矢印７０ａに示すタイミングで１回目のデータ取得をしてから１０マイクロ秒経過後に、矢印７０ｂに示すタイミングで２回目のデータ取得をする。これにより、制御回路４００は、入力データ６１ｃが変化するごとに、入力データ６１ｃを取得できる。また、データ更新周期の１周期に複数回データ取得をしても入力データ６１ｃが変化していないため、データ更新周期の１周期に１回ずつデータ取得をすることで、制御回路４００がメモリ６００ｃへ必要以上にアクセスすることを低減できる。

また、入力モジュール１２０ａは、図２に示したように、スロット１１ｃに挿入されている。上述のように、スロット１１ｃのスロット番号は“１”である。また、図４に示したように、スロット番号“１”のスロット１１ｃに挿入された入力モジュール１２０ａのモジュール種別は“ＧＥＮ６１０ｎｎｎ”である。そして、図３に示したように、モジュール種別“ＧＥＮ６１０ｎｎｎ”に対応するアクセス周期は５０マイクロ秒である。

つまり、入力モジュール１２０ａは、５０マイクロ秒ごとにメモリ６００ａに格納された入力データ６１ａを更新する。

この場合、インターフェースモジュール１１０の制御回路４００は、５０マイクロ秒ごとのデータ更新周期の１周期に１回ずつ入力モジュール１２０ａにアクセスして、入力データ６１ａを読み出す。

仮に、制御回路４００が入力モジュール１２０ａのデータ更新周期に合わせたタイミングで入力データ６１ａと入力データ６１ｃを読み出すと、入力データ６１ｃの更新頻度よりも読み出しの頻度の方が低くなる。あるいは、仮に、制御回路４００が入力モジュール１２０ｃのデータ更新周期に合わせたタイミングで入力データ６１ａと入力データ６１ｃを読み出すと、入力データ６１ａが更新される前に複数回の読み出し処理が発生する。本実施形態の制御回路４００は、入力モジュール１２０ａ，１２０ｃのデータ更新周期に応じてメモリ６００ａ，６００ｃから入力データ６１ａ，６１ｃを取得することにより、各入力モジュール１２０ａ，１２０ｃに合わせた適切なタイミングで入力データ６１ａ，６１ｃを取得することができる。

なお、図５では、メモリ６００ａ，６００ｃに格納された入力データ６１ａ，６１ｃを例示したが、他のメモリ６００ｂ，６００ｄ～６００ｋに格納された入力データ６１ｂ，６１ｄ～６１ｋについても同様に、制御回路４００は、各入力モジュール１２０ｂ，１２０ｄ～１２０ｋのデータ更新周期に応じてメモリ６００ｂ，６００ｄ～６００ｋから入力データ６１ｂ，６１ｄ～６１ｋを取得する。

次に、以上のように構成されたインターフェースモジュール１１０の制御回路４００によって実行される入力データ６１ａ～６１ｋの取得および保存の処理の流れについて説明する。

図６は、本実施形態に係るインターフェースモジュール１１０の制御回路４００によって実行される初期設定処理の流れの一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、プラント制御装置１の起動時に実行される。また、このフローチャートが実行される前提として、インターフェースモジュール１１０のレジスタ４１にはアクセス周期テーブル５１が保存されているものとする。

まず、制御回路４００は、各入力モジュール１２０ａ～１２０ｋから、モジュール種別６２ａ～６２ｂ、スロット番号、入力データ６１ａ～６１ｂを取得し、レジスタ４１に保存する。これにより、図４で説明した入力データテーブル５２ａが生成される。そして、制御回路４００は、レジスタ４１の入力データテーブル５２ａを、共有メモリ４１０に転送する（Ｓ１）。

より具体的には、制御回路４００は、スロット１１ｃ～１１ｍに挿入された各入力モジュール１２０ａ～１２０ｋのメモリ６００ａ～６００ｋから、入力データ６１ａ～６１ｋおよびモジュール種別６２ａ～６２ｋを読み出す。制御回路４００は、スロット１１ｃ～１１ｍに挿入された各入力モジュール１２０ａ～１２０ｋにアクセスする際、スロット１１ｃ～１１ｍのスロット番号を特定できるものとする。

そして、制御回路４００は、入力データ６１ａ～６１ｋおよびモジュール種別６２ａ～６２ｋに、各入力モジュール１２０ａ～１２０ｋが挿入されたスロット１１ｃ～１１ｍのスロット番号を対応付けて、レジスタ４１の各アドレスにスロット番号順に保存する。

また、レジスタ４１の入力データテーブル５２ａの共有メモリ４１０への転送は、具体的には、入力データテーブル５２ａを共有メモリ４１０にコピーすることである。制御回路４００は、レジスタ４１の入力データテーブル５２ａのスロット番号、モジュール種別、および入力データを対応付けた状態で、共有メモリ４１０にコピーする。当該処理により、共有メモリ４１０に入力データテーブル５２ｂが生成される。

Ｓ１の処理により、プラント制御装置２のインターフェースモジュール２１０が共有メモリ４１０の入力データテーブル５２ｂに保存された入力データを読み出しすることができる状態となる。

次に、制御回路４００は、取得した各入力モジュール１２０ａ～１２０ｋのモジュール種別と、アクセス周期テーブル５１に保存されたモジュール種別ごとのアクセス周期とに基づいて、各入力モジュール１２０ａ～１２０ｋのデータ更新周期を特定する（Ｓ２）。

そして、制御回路４００は、特定したアクセス周期に基づいて、各入力モジュール１２０ａ～１２０ｋへのアクセス処理を開始する（Ｓ３）。

図７は、本実施形態に係るインターフェースモジュール１１０の制御回路４００によって実行される入力モジュールへのアクセス処理の流れの一例を示すフローチャートである。

このフローチャートの処理は、入力モジュール１２０ａ～１２０ｋごとに個別に実行される。ここでは、例として、入力モジュール１２０ａにおけるアクセス処理の流れとして説明する。

制御回路４００は、入力モジュール１２０ａのメモリ６００ａにアクセスして入力データ６１ａを取得し、取得した入力データ６１ａをレジスタ４１の入力データテーブル５２ａへ保存する。保存後、レジスタ４１の入力データテーブル５２ａを共有メモリ４１０に転送する（Ｓ３１）。

そして、制御回路４００は、Ｓ３１の処理における入力モジュール１２０ａへのアクセス時刻から、図６のＳ２の処理で特定した入力モジュール１２０ａのアクセス周期分の時間が経過するまで待機する（Ｓ３２“Ｎｏ”）。

Ｓ３１の処理における入力モジュール１２０ａへのアクセス時刻から、入力モジュール１２０ａのアクセス周期分の時間が経過した場合（Ｓ３２“Ｙｅｓ”）、Ｓ３１の処理に戻る。プラント制御装置１が稼働している間は、Ｓ３１～Ｓ３２の処理が繰り返される。プラント制御装置１の電源がオフ状態になると、このフローチャートの処理は終了する。

制御回路４００は、入力モジュール１２０ｂ～１２０ｋについても、図７に示す処理の流れと同様に、各入力モジュール１２０ｂ～１２０ｋのアクセス周期に応じて入力データ６１ｂ～６１ｋを取得する。

なお、このフローチャートでは、レジスタ４１の入力データテーブル５２ａの更新処理の度にレジスタ４１から共有メモリ４１０への入力データテーブル５２ａの転送処理が実行されるものとしたが、転送処理のタイミングはこれに限定されない。例えば、制御回路４００は、レジスタ４１の入力データテーブル５２ａの更新処理のタイミングに関わらず、レジスタ４１から共有メモリ４１０への入力データテーブル５２ａの転送処理を一定の時間ごとに繰り返し実行しても良い。レジスタ４１から共有メモリ４１０への入力データテーブル５２ａの転送処理の時間間隔は、入力モジュール１２０ａ～１２０ｋのデータ更新周期のうち、最も短い時間間隔以下の長さとする。

このように、本実施形態のプラント制御装置１は、複数の入力モジュール１２０ｂ～１２０ｋと、インターフェースモジュール１１０とを備える。インターフェースモジュール１１０は、複数の入力モジュール１２０ｂ～１２０ｋから複数の入力モジュール１２０ｂ～１２０ｋの各々のモジュール種別を取得し、取得したモジュール種別とレジスタ４１に記憶されたアクセス周期テーブル５１とを参照して複数の入力モジュール１２０ｂ～１２０ｋの各々のアクセス周期を特定する。インターフェースモジュール１１０は、特定した複数の入力モジュールの各々のアクセス周期ごとに、複数の入力モジュール１２０ｂ～１２０ｋにアクセスしてデータを取得する。このため、本実施形態のプラント制御装置１によれば、個々の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋのモジュール種別に応じたアクセス周期で、複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋから入力データ６１ａ～６１ｋを取得することができる。

また、本実施形態のプラント制御装置１では、複数の入力モジュール１２０ｂ～１２０ｋの各々は、モジュール種別により規定されるデータ更新周期で外部機器からデータの入力を受ける。インターフェースモジュール１１０のレジスタ４１は、モジュール種別ごとのデータ更新周期を、モジュール種別ごとのアクセス周期として記憶する。このため、本実施形態のプラント制御装置１によれば、インターフェースモジュール１１０は、複数の入力モジュール１２０ｂ～１２０ｋの入力データ６１ａ～６１ｋの更新周期がそれぞれ異なっていても、複数の入力モジュール１２０ｂ～１２０ｋにおいて入力データ６１ａ～６１ｋが更新される毎に、更新された入力データ６１ａ～６１ｋを取得することができる。

また、本実施形態のプラント制御装置１では、インターフェースモジュール１１０内のレジスタ４１が複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋごとのデータ更新周期を記憶することにより、インターフェースモジュール１１０が複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋからのデータ収集を集中管理することができる。比較例として、複数の入力モジュールの各々がインターフェースモジュールに個別のタイミングでアクセスした場合、プラント制御装置内のバス間でアクセスの衝突が発生する場合がある。これに対して、本実施形態のプラント制御装置１では、インターフェースモジュール１１０が複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋへのアクセスを集中管理することにより、アクセス時のデータ衝突の発生を低減することができる。

また、本実施形態のインターフェースモジュール１１０は、プラント制御装置２のインターフェースモジュール２１０と接続可能なインターフェースポート１１１ａ，１１１ｂと、インターフェースモジュール２１０からアクセス可能な共有メモリ４１０とを備える。制御回路４００は、レジスタ４１に保存した入力データテーブル５２ａを、共有メモリ４１０に転送する。このため、本実施形態のインターフェースモジュール１１０によれば、複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋから取得した入力データ６１ａ～６１ｋを、プラント制御装置２のインターフェースモジュール２１０から読み出し可能な状態で提供することができる。

また、本実施形態のインターフェースモジュール１１０と接続する複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋの各々は、メモリ６００ａ～６００ｋと、制御回路６１０ａ～６１０ｋとを備える。制御回路６１０ａ～６１０ｋは、入力モジュール１２０ａ～１２０ｋの各々のデータ更新周期で、外部の機器から入力された入力データ６１ａ～６１ｋをメモリ６００ａ～６００ｋに保存する。本実施形態のインターフェースモジュール１１０の制御回路４００は、入力モジュール１２０ａ～１２０ｋの各々のメモリ６００ａ～６００ｋから、入力データ６１ａ～６１ｋを取得する。

また、本実施形態の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋのデータ更新周期は、モジュール種別ごとに異なる。本実施形態のインターフェースモジュール１１０のレジスタ４１は、モジュール種別とデータ更新周期とを対応付けて記憶する。本実施形態のインターフェースモジュール１１０の制御回路４００は、入力モジュール１２０ａ～１２０ｋの各々のメモリ６００ａ～６００ｋから、入力モジュール１２０ａ～１２０ｋの各々のモジュール種別６２ａ～６２ｋを取得する。制御回路４００は、レジスタ４１にモジュール種別に対応付けて記憶されたデータ更新周期と、メモリ６００ａ～６００ｋの各々から取得した入力モジュール１２０ａ～１２０ｋのモジュール種別とに基づいて、入力モジュール１２０ａ～１２０ｋの各々のデータ更新周期を特定する。制御回路４００は、特定した入力モジュール１２０ａ～１２０ｋの各々のデータ更新周期の１周期ごとに１回ずつ、メモリ６００ａ～６００ｋから入力データ６１ａ～６１ｋを取得する。このため、本実施形態のインターフェースモジュール１１０によれば、入力データ６１ａ～６１ｋが更新される度に入力データ６１ａ～６１ｋを取得することができる。

また、本実施形態の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋは、スロット１１ｃ～１１ｍに１つずつ格納される。本実施形態のインターフェースモジュール１１０の制御回路４００は、複数の入力モジュール１２０ａ～１２０ｋの各々から取得したモジュール種別６２ａ～６２ｋおよび入力データ６１ａ～６１ｋをスロット１１ｃ～１１ｍのスロット番号と対応付けてレジスタ４１に保存する。本実施形態のインターフェースモジュール１１０によれば、スロット番号により入力モジュール１２０ａ～１２０ｋを一意に特定することができるため、各入力モジュール１２０ａ～１２０ｋから取得した入力データ６１ａ～６１ｋを個別に管理することができる。

なお、本実施形態では、アクセス周期テーブル５１をテーブルとして説明したが、データ保持の形式はテーブル形式に限定されるものではなく、モジュール種別とデータ更新周期とが対応付けられたデータ更新周期情報がレジスタ４１に記憶されていれば良い。また、入力データテーブル５２ａ，５２ｂについても、データ保持の形式はテーブル形式に限定されるものではなく、スロット番号とモジュール種別と入力データとが対応付けられた入力データ情報がレジスタ４１および共有メモリ４１０に記憶されていれば良い。

なお、本実施形態では、インターフェースモジュール１１０から入力モジュール１２０ａ～１２０ｋへのアクセス周期が、入力モジュール１２０ａ～１２０ｋのデータ更新周期と同期する例を説明したが、入力データの更新の度に当該入力データを取得する必要がない場合は、アクセス周期をデータ更新周期の定数倍に設定してもよい。

なお、本実施形態においてインターフェースモジュール１１０の記憶装置としてレジスタを例示したが、他の記憶装置が用いられてもよい。

なお、本実施形態のインターフェースモジュール１１０で実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。本実施形態のインターフェースモジュール１１０で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、本実施形態のインターフェースモジュール１１０で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態のインターフェースモジュール１１０で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

本実施形態のインターフェースモジュール１１０で実行されるプログラムは、上述した制御回路４００の機能を実現可能なモジュール構成となっている。

本発明の実施形態を説明したが、当該実施形態は、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。当該新規な実施形態は、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。当該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。

１，２ プラント制御装置
３ ケーブル
１０，２０ 基本ベース
１１，１１ａ～１１ｍ スロット
４１ レジスタ
５１ アクセス周期テーブル
５２，５２ａ，５２ｂ 入力データテーブル
６１，６１ａ～６１ｋ 入力データ
６２，６２ａ～６２ｋ モジュール種別
７０ａ～７０ｊ，７１ａ，７１ｂ 矢印
９０ バス
９１ 電源供給ケーブル
１１０ インターフェースモジュール
１１１ａ，１１１ｂ，２１１ａ～２１１ｄ インターフェースポート
１２０，１２０ａ～１２０ｋ 入力モジュール
１３０，２３０ 電源モジュール
２１０ インターフェースモジュール
２２０ａ～２２０ｉ Ｉ／Ｏ・伝送モジュール
２４０ コントローラ
４００ 制御回路
４１０ 共有メモリ
６００，６００ａ～６００ｋ メモリ
６１０，６１０ａ～６１０ｋ 制御回路
Ｓ 制御システム

Claims (5)

1. 外部機器からデータの入力を受ける複数の入力モジュールと、
   前記複数の入力モジュールと接続するインターフェースモジュールと、を備え、
   前記複数の入力モジュールは、
   前記複数の入力モジュールの各々のモジュール種別を記憶し、
   前記インターフェースモジュールは、
   前記モジュール種別ごとのアクセス周期を記憶するレジスタと、
   前記複数の入力モジュールから前記複数の入力モジュールの各々の前記モジュール種別を取得し、取得した前記モジュール種別と前記レジスタに記憶された前記アクセス周期とを参照して前記複数の入力モジュールの各々の前記アクセス周期を特定し、特定した前記複数の入力モジュールの各々のアクセス周期ごとに前記複数の入力モジュールにアクセスして前記データを取得する、制御回路と、を備える、
   プラント制御装置。
2. 前記複数の入力モジュールの各々は、前記モジュール種別により規定されるデータ更新周期で前記外部機器からデータの入力を受け、
   前記レジスタは、前記モジュール種別ごとのデータ更新周期を、前記モジュール種別ごとのアクセス周期として記憶する、
   請求項１に記載のプラント制御装置。
3. 前記インターフェースモジュールは、
   他のプラント制御装置のインターフェースモジュールからアクセス可能な共有メモリを備え、
   前記複数の入力モジュールから取得した前記データを前記共有メモリに保存する、
   請求項１または２に記載のプラント制御装置。
4. 前記制御回路は、
   前記複数の入力モジュールから取得した前記データを前記レジスタに保存し、
   前記レジスタに保存した前記データを一定の時間ごとに前記共有メモリに転送する、
   請求項３に記載のプラント制御装置。
5. 複数のスロットを備える基本ベースを備え、
   前記複数の入力モジュールおよび前記インターフェースモジュールは、前記複数のスロットに１つずつ格納され、
   前記制御回路は、前記複数の入力モジュールの各々から取得した前記モジュール種別および前記データを、前記複数の入力モジュールの各々が格納された前記スロットの識別情報と対応付けて前記レジスタに保存する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のプラント制御装置。

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