特許 6983383 制御システム、制御方法及び等値化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6983383

(24)【登録日】2021年11月26日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】制御システム、制御方法及び等値化装置

(51)【国際特許分類】

   G05B 9/03 20060101AFI20211206BHJP

【ＦＩ】

   G05B9/03

【請求項の数】8

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2021-4714(P2021-4714)

(22)【出願日】2021年1月15日

(62)【分割の表示】特願2017-195891(P2017-195891)の分割

【原出願日】2017年10月6日

(65)【公開番号】特開2021-64409(P2021-64409A)

(43)【公開日】2021年4月22日

【審査請求日】2021年1月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(72)【発明者】

【氏名】林 俊介

【審査官】 影山 直洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０１１１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１１７６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２８２０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０７８００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２８７１２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｂ ９／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プロセスの状態を測定するセンサから送信されるデータを入力データとして受信する複数の等値化装置と、前記等値化装置のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記等値化装置からの出力データを用いて前記プロセスを制御するアクチュエータの操作量を算出する演算装置と、を備える制御システムであって、
前記等値化装置のそれぞれは、
前記入力データをネットワークに送出する受信データ出力部と、
前記受信データ出力部から前記入力データを取得し、他の等値化装置のそれぞれから送出された入力データを前記ネットワークから受信する他装置データ受信部と、
前記他装置データ受信部が取得した入力データの代表値を前記出力データとして採択するデータ採択部と、を備え、
前記データ採択部は、
前記代表値を前記受信データ出力部に出力し、
前記受信データ出力部は、
前記入力データとして前記代表値を前記ネットワークに送出し、
前記演算装置のそれぞれは、
対応する前記等値化装置からの前記出力データに基づいて前記アクチュエータの操作量を算出する
制御システム。

【請求項2】

前記等値化装置のそれぞれは、
制御周期毎に繰り返される受信期間内に前記入力データを受信できない場合に、最後に受信した入力データ又は予め定められた入力データを前記受信データ出力部に出力する入力データ受信部を備える
請求項１に記載の制御システム。

【請求項3】

前記入力データ受信部は、
前記入力データが最新ではないことを示す付加情報を前記受信データ出力部に出力する
入力データに付加する
請求項２に記載の制御システム。

【請求項4】

前記データ採択部は、
前記複数の等値化装置のそれぞれから取得した前記入力データが相互に一致する度合いである一致度を算出し、
前記一致度が所定の一致度の閾値以上となるまで、前記出力データを前記演算装置に出力せず、前記代表値を前記受信データ出力部に出力する処理を繰り返す
請求項１から請求項３のいずれかに記載の制御システム。

【請求項5】

前記等値化装置のそれぞれは、
入力データのチャネル毎に前記他装置データ受信部及び前記データ採択部を備え、
前記演算装置のそれぞれは、
チャネル毎の前記出力データに基づいて前記操作量を算出する
請求項１から請求項４のいずれかに記載の制御システム。

【請求項6】

等値化装置毎に複数の前記演算装置が対応付けられ、
前記複数の演算装置のそれぞれは、
前記出力データの一部もしくは全部の要素とそれぞれ異なるアクチュエータに対応付けられ、
前記要素に基づいて対応する前記アクチュエータの操作量を算出する
請求項１から請求項５のいずれかに記載の制御システム。

【請求項7】

プロセスの状態を測定するセンサから送信されるデータを入力データとして受信する複数の等値化装置と、前記等値化装置のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記等値化装置からの出力データを用いて前記プロセスを制御するアクチュエータの操作量を算出する演算装置と、を備える制御システムにおける制御方法であって、
前記等値化装置のそれぞれは、
前記入力データをネットワークに送信する第１受信データ出力過程と、
他の等値化装置のそれぞれから送出された入力データを受信する第１他装置データ受信過程と、
自装置で取得された前記入力データと前記第１他装置データ受信過程において取得された入力データとの代表値を採択する第１データ採択過程と、
前記入力データとして前記代表値を前記ネットワークに送出する第２受信データ出力過程と、
前記他の等値化装置のそれぞれから送出された入力データを受信する第２他装置データ受信過程と、
自装置で取得された前記入力データと前記第２他装置データ受信過程において取得された入力データとの代表値を出力データとして採択する第２データ採択過程と、
を有し、
前記演算装置のそれぞれは、
対応する等値化装置からの前記出力データに基づいて前記アクチュエータの操作量を算出する操作量算出過程、を有する
制御方法。

【請求項8】

プロセスの状態を測定するセンサから送信されるデータを入力データとして受信する等値化装置であって、
前記入力データをネットワークに送出する受信データ出力部と、
前記受信データ出力部から前記入力データを取得し、他の等値化装置のそれぞれから送出された入力データを前記ネットワークから受信する他装置データ受信部と、
前記他装置データ受信部が取得した入力データの代表値を出力データとして採択するデータ採択部と、を備え、
前記データ採択部は、
前記代表値を前記受信データ出力部に出力し、
前記受信データ出力部は、
前記入力データとして前記代表値を前記ネットワークに送出する
等値化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御システム、制御方法及び等値化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

プロセス制御システムや安全計装システム（以下、これらをＤＣＳという）は、化学製品、石油、ガスなどの生産プラントの制御に用いられることがある。万一、動作に異常をきたした場合、大量の原材料が無駄になることや、場合によっては事故につながる可能性がある。よって、ＤＣＳでは非常に高度な信頼性が要求されることがある。
他方、ＤＣＳユーザからは、将来における拡張容易性、各装置の柔軟な入手性、コスト削減などを目的として特定ベンダに依存しないオープンなアーキテクチャが要求されることがある。拡張容易性とは、新技術を容易に導入可能とする特性を意味する（特許文献１参照）。このような構成をとる目的は、例えば、マルチベンダに対応すること、機能や仕様の動的変更に対応することなどである。また、コントローラを、専用ハードウェアではなく、汎用のＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）で実現することや、特定プロセッサに依存しないこと、オンラインで制御を停止せずに機能強化することも求められている。

【0003】

信頼性の観点から、図７に示すようにＤＣＳ９においてコントローラ４０（演算装置）を複数設け（図７に示す例では、４０−１，４０−２，４０−３）、それらの演算結果のうち、採択装置５０に最初に届いた演算結果で、アクチュエータ６０を駆動する方式が提案されている（特許文献２参照）。コントローラ４０の多重化の利点として、コントローラ４０の一部が動作を停止した場合や、ネットワーク経路の一部が断絶された場合でも、他の正常なコントローラ４０やネットワーク経路からの演算結果を利用し、制御を継続できる点にある。

【0004】

しかしながら、この構成においては、コントローラ４０が誤った演算結果を出力しても、このことを検出することができない。コントローラ４０に自己診断機能を設けておき、誤った演算結果の出力を抑止することも考えられる。検出が間に合わない場合には、誤った計算結果に基づく制御が行われてしまう。

【0005】

そこで、採択装置５０は、例えば、各コントローラ４０の演算結果に対する多数決や中央値平均を行って得られた採択結果をアクチュエータ６０に出力することで信頼性を確保することが考えられる（特許文献３参照）。このようにすることで、一部の多重化されたコントローラ４０からの出力である演算結果が誤っている場合や、コントローラ４０から採択装置５０間の通信状況によりコントローラ４０から過去の演算結果が送信されてきた場合であっても、誤った演算結果が排除される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１６ −００６５６５６号公報

【特許文献2】特開２０１４−０６３４１４号公報

【特許文献3】特開２００３−１４０７０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、分配装置２０とコントローラ４０のそれぞれとの間の通信、コントローラ４０のそれぞれと採択装置５０との間の通信が、多種多様の機器が接続されているネットワークを介して行われる場合には、上記の通信は、様々なネットワーク経路を介して行われることとなる。そのため、コントローラ４０の動作や、ネットワーク経路がたとえ正常であっても、次の事象が生じてコントローラ４０間で入力値が異なってしまうことがある。
・落雷などによって生じた外部からのノイズにより、一部経路のデータが欠損もしくは変化する。
・データの伝搬経路における再配送、迂回遅延により、一部データが遅延する。
これらの事象を原因としてコントローラ４０間で入力値が異なってしまうと、各コントローラ４０が内部で保持したパラメータ（例えば、ＰＩＤ制御における積分値）もコントローラ４０間で異なることとなる。結果として、長期にわたって各コントローラ４０からの演算結果（出力）が異なる状態が持続し、プロセス制御の信頼性を損ねてしまう。

【0008】

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、プロセス制御の信頼性を向上させることができる制御システム、制御方法及び等値化装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、プロセスの状態を測定するセンサから送信されるデータを入力データとして受信する複数の等値化装置と、前記等値化装置のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記等値化装置からの出力データを用いて前記プロセスを制御するアクチュエータの操作量を算出する演算装置と、を備える制御システムであって、前記等値化装置のそれぞれは、前記入力データをネットワークに送出する受信データ出力部と、前記受信データ出力部から前記入力データを取得し、他の等値化装置のそれぞれから送出された入力データを前記ネットワークから受信する他装置データ受信部と、前記他装置データ受信部が取得した入力データの代表値を前記出力データとして採択するデータ採択部と、を備え、前記データ採択部は、前記代表値を前記受信データ出力部に出力し、前記受信データ出力部は、前記入力データとして前記代表値を前記ネットワークに送出し、前記演算装置のそれぞれは、対応する前記等値化装置からの前記出力データに基づいて前記アクチュエータの操作量を算出する制御システムである。

【0010】

（２）本発明の他の態様は、上述した制御システムであって、前記等値化装置のそれぞれは、制御周期毎に繰り返される受信期間内に前記入力データを受信できない場合に、最後に受信した入力データ又は予め定められた入力データを前記受信データ出力部に出力する入力データ受信部を備える。

【0011】

（３）本発明の他の態様は、上述した制御システムであって、前記入力データ受信部は、前記入力データが最新ではないことを示す付加情報を前記受信データ出力部に出力する入力データに付加する。

【0012】

（４）本発明の他の態様は、上述した制御システムであって、前記データ採択部は、前記複数の等値化装置のそれぞれから取得した前記入力データが相互に一致する度合いである一致度を算出し、前記一致度が所定の一致度の閾値以上となるまで、前記出力データを前記演算装置に出力せず、前記代表値を前記受信データ出力部に出力する処理を繰り返す。

【0013】

（５）本発明の他の態様は、上述した制御システムであって、前記複数の演算装置のそれぞれは、前記出力データの一部もしくは全部の要素とそれぞれ異なるアクチュエータに対応付けられ、前記要素に基づいて対応する前記アクチュエータの操作量を算出する。

【0014】

（６）本発明の他の態様は、上述した制御システムであって、等値化装置毎に複数の前記演算装置が対応付けられ、前記複数の演算装置のそれぞれは、前記出力データの一部もしくは全部の要素とそれぞれ異なるアクチュエータに対応付けられ、前記要素に基づいて対応する前記アクチュエータの操作量を算出する。

【0015】

（７）本発明の他の態様は、プロセスの状態を測定するセンサから送信されるデータを入力データとして受信する複数の等値化装置と、前記等値化装置のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記等値化装置からの出力データを用いて前記プロセスを制御するアクチュエータの操作量を算出する演算装置と、を備える制御システムにおける制御方法であって、前記等値化装置のそれぞれは、前記入力データをネットワークに送信する第１受信データ出力過程と、他の等値化装置のそれぞれから送出された入力データを受信する第１他装置データ受信過程と、自装置で取得された前記入力データと前記第１他装置データ受信過程において取得された入力データとの代表値を採択する第１データ採択過程と、前記入力データとして前記代表値を前記ネットワークに送出する第２受信データ出力過程と、前記他の等値化装置のそれぞれから送出された入力データを受信する第２他装置データ受信過程と、自装置で取得された前記入力データと前記第２他装置データ受信過程において取得された入力データとの代表値を出力データとして採択する第２データ採択過程と、を有し、前記演算装置のそれぞれは、対応する等値化装置からの前記出力データに基づいて前記アクチュエータの操作量を算出する操作量算出過程、を有する制御方法である。

【0016】

（８）本発明の他の態様は、プロセスの状態を測定するセンサから送信されるデータを入力データとして受信する等値化装置であって、前記入力データをネットワークに送出する受信データ出力部と、前記受信データ出力部から前記入力データを取得し、他の等値化装置のそれぞれから送出された入力データを前記ネットワークから受信する他装置データ受信部と、前記他装置データ受信部が取得した入力データの代表値を出力データとして採択するデータ採択部と、を備え、前記データ採択部は、前記代表値を前記受信データ出力部に出力し、前記受信データ出力部は、前記入力データとして前記代表値を前記ネットワークに送出する等値化装置である。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、プロセス制御の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施形態に係る制御システムの一構成例を示すブロック図である。

【図2】第１実施形態に係る制御システムの制御周期毎の動作を示す動作タイムチャートである。

【図3】第２実施形態に係る制御システムの一構成例を示すブロック図である。

【図4】第２実施形態に係る制御システムの制御周期毎の動作を示す動作タイムチャートである。

【図5】第３実施形態に係る制御システムの一構成例を示すブロック図である。

【図6】第３実施形態に係る制御システムの他の構成例を示すブロック図である。

【図7】従来の制御システムの一構成例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照し、本発明に係る制御システム、制御方法及び等値化装置の実施形態について説明する。

【0020】

＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る制御システムの一構成例について説明する。
図１は、本実施形態に係る制御システム１の一構成例を示すブロック図である。
本実施形態に係る制御システム１は、分配装置２０と、Ｎ（Ｎは、２以上の整数）個の等値化装置３０と、Ｎ個のコントローラ４０と、採択装置５０と、を含んで構成される。以下の説明では、Ｎが４である場合を例とする。また、個々の等値化装置３０、コントローラ４０及びそれらの構成部（例えば、入力データ受信部３２）を、子番号１〜４等を付して区別することがある。また、複数の装置もしくは構成部を総称する場合や区別する必要がない場合には、単に、等値化装置３０等と子番号を付さずに呼ぶことがある。

【0021】

分配装置２０と４個の等値化装置３０、４個の等値化装置３０の相互間、４個のコントローラ４０と採択装置５０は、それぞれネットワークＮＷを介して通信可能に接続される。ネットワークＮＷは、無線又は有線で各種の信号を伝送可能とする伝送媒体である。ネットワークＮＷは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３、ＩＥＥＥ８０２．１１などの通信規格で規定された汎用の構内通信網（ＬＡＮ：Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）であってもよい。
等値化装置３０−１〜３０−４とコントローラ４０−１〜４０−４は、それぞれ対応付けられ、等値化装置３０ならびにコントローラ４０の組が４セット形成される。Ｎセットの等値化装置３０ならびにコントローラ４０の組は、互いに異なる位置に分散して配置されてもよい。

【0022】

制御システム１が制御対象とするプラントには、センサ１０とアクチュエータ６０が複数設置されうるが、図１では、それぞれ１つである場合を例として説明する。
センサ１０は、プラントの状態を示す物理量を測定値として検出する。センサは、例えば、温度を検出する温度センサ、圧力を検出する圧力センサ、流量を検出する流量計など、である。センサ１０は、検出した測定値Ｓ１のデータを分配装置２０に出力する。以下の説明では、測定値Ｓ１を示すデータもしくは信号を、単に測定値Ｓ１と呼ぶことがある。その他の値や量についても同様とする。逆に、入力データＳ’１１が示す値や量を単に入力データＳ’１１と呼ぶことがある。その他のデータについても同様とする。
なお、センサ１０が測定値Ｓ１を出力するサンプリング周期は、制御周期と等しいかより短くてもよい。制御周期よりも短い周期で測定値Ｓ１をサンプリングすることを、オーバサンプリングと呼ぶ。

【0023】

分配装置２０は、センサ１０から入力される測定値Ｓ１をネットワークＮＷに送信し、等値化装置３０−１〜３０−４のそれぞれに測定値Ｓ１１〜Ｓ１４として分配する。分配装置２０は、例えば、ネットワークスイッチ、ブリッジ、ルータ等のネットワーク機器として構成されてもよい。分配装置２０は、測定値Ｓ１１〜Ｓ１４を分配する際、等値化装置３０−１〜３０−４の個々のアドレスを指定してもよいし、それらのアドレスを指定せずに一斉に同報（ブロードキャスト）してもよい。

【0024】

等値化装置３０−１〜３０−４は、分配装置２０から送信された測定値Ｓ１１〜Ｓ１４を、それぞれ入力データＳ’１１〜Ｓ’１４として受信する。等値化装置３０−１〜３０−４は、出力データＳ”１１〜Ｓ”１４をそれぞれ対応するコントローラ４０−１〜４０−４に出力する。等値化装置３０−１〜３０−４の機能構成については、後述する。

【0025】

コントローラ４０−１〜４０−４は、それぞれ出力データＳ”１１〜Ｓ”１４に基づいてプラントの状態を制御するための操作量Ａ１〜Ａ４を演算結果として算出する。
コントローラ４０−１〜４０−４は、それぞれ生成した操作量Ａ１〜Ａ４を採択装置５０に送信する。コントローラ４０−１〜４０−４の機能構成については、後述する。
採択装置５０は、コントローラ４０−１〜４０−４からそれぞれ操作量Ａ１〜Ａ４を受信する。採択装置５０は、操作量Ａ１〜Ａ４の代表値を操作量Ａｚとして採択する。採択すべき代表値の種別は、例えば、最頻値、平均値、最早値、中央値、中央平均値、等のいずれであってもよい。代表値の詳細については、データ採択部３８−１の説明において後述する。採択装置５０は、採択した操作量Ａｚをアクチュエータ６０に出力する。採択装置５０は、例えば、ネットワークスイッチ、ブリッジ、ルータ等のネットワーク機器として構成されてもよい。

【0026】

アクチュエータ６０は、採択装置５０から入力される操作量Ａｚに応じて、その動作の動作量（プロセス値）を調整する。アクチュエータ６０は、例えば、バルブ、コンプレッサ、ポンプ、モータ等である。動作量は、例えば、バルブの開度、コンプレッサやポンプの回転量などである。一般に、操作量Ａｚが大きいほどアクチュエータ６０のプロセス値が大きくなる。例えば、アクチュエータ６０の動作量は、出力値に比例する。図１に示す例では、センサ１０、分配装置２０、Ｎ個の等値化装置３０、Ｎ個のコントローラ４０、採択装置５０及びアクチュエータ６０により１個の制御ループが形成される。

【0027】

次に、等値化装置３０−１の機能構成について説明する。等値化装置３０−１〜３０−４の機能構成は互いに共通であるため、以下では、等値化装置３０−１の説明を主とする。他の等値化装置３０−２〜３０−４については、特に断らない限り等値化装置３０−１の説明を援用する。
等値化装置３０−１は、入力データ受信部３２−１と、受信データ出力部３４−１と、他装置データ受信部３６−１と、データ採択部３８−１と、を含んで構成される。

【0028】

入力データ受信部３２−１は、分配装置２０からネットワークＮＷを介して入力データとして測定値Ｓ１１を受信する。入力データ受信部３２−１は、例えば、通信インタフェースを含んで構成される。入力データ受信部３２−１は、受信した測定値Ｓ１１を入力データＳ１１’として受信データ出力部３４−１に出力する。
受信データ出力部３４−１は、入力データ受信部３２−１から入力された入力データＳ’１１をネットワークＮＷに送出する。他の等値化装置３０−２〜３０−４それぞれの受信データ出力部３４−２〜３４−４からもネットワークＮＷに入力データＳ’１２〜Ｓ’１４が送出される。また、受信データ出力部３４−１は、その入力データＳ’１１を他装置データ受信部３６−１にネットワークＮＷを介さずに直接出力する。

【0029】

他装置データ受信部３６−１は、ネットワークＮＷを介して他の等値化装置３０−２〜３０−４から送出された入力データＳ’１２〜Ｓ’１４を受信する。他装置データ受信部３６−１には、受信データ出力部３４−１から入力データＳ’１１が入力される。なお、受信データ出力部３４−１は、必ずしも入力データＳ’１１を他装置データ受信部３６−１に直接出力しなくてもよい。その場合には、他装置データ受信部３６−１は、ネットワークＮＷを介して自装置の受信データ出力部３４−１から送出された入力データＳ’１１を受信する。
他装置データ受信部３６−１は、取得した入力データＳ’１１〜Ｓ’１４をデータ採択部３８−１に出力する。

【0030】

データ採択部３８−１は、他装置データ受信部３６−１から入力された入力データＳ’１１〜Ｓ’１４の代表値をコントローラ４０−１に出力すべき出力データＳ”１１として採択する。データ採択部３８−１は、採択した出力データＳ”１１をコントローラ４０−１に出力する。
データ採択部３８−１は、出力データＳ”１１を採択する際、次のいずれかの種別の代表値を採択してもよい。
最頻値（多数決）、平均値、最早値、中央値、中央平均値、等
最頻値もしくは中央値を採択する場合には、Ｎは、３以上である必要がある。最早値とは、各制御周期に設けられた所定の期間Ｔ２（後述）において最も早期に取得できた値である。中央平均値とは、取得した入力値のうち、予め定めた上位ｎ個の入力値、下位ｍ個の入力値を除いた入力値の中央部分の平均値に相当する。従って、中央平均値を採択する場合には、Ｎは、４以上である必要がある。但し、採択する代表値の種別は、等値化装置３０−１〜３０−４で同一である必要がある。これは、等値化装置３０−１〜３０−４は、出力データＳ”１１〜Ｓ”１４を相互に等しくすること（等値化：Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）を目的とするためである。
なお、入力データ受信部３２−１、受信データ出力部３４−１、他装置データ受信部３６−１は、例えば、通信インタフェースを含んで構成される。

【0031】

次に、コントローラ４０−１〜４０−４の機能構成について説明する。コントローラ４０−１〜４０−４の機能構成は互いに共通であるため、以下ではコントローラ４０−１の説明を主とする。他のコントローラ４０−２〜４０−４については、特に断らない限りコントローラ４０−１の説明を援用する。
コントローラ４０−１は、制御演算部４２−１と、演算結果出力部４４−１と、を含んで構成される。

【0032】

制御演算部４２−１は、等値化装置３０−１から入力された出力データＳ”１１から、その出力データＳ”１１が示す測定量の目標値との偏差が小さくなるように予め定めた方式を用いて制御演算を行って得られる演算値を操作量Ａ１として算出する。出力データＳ”１１は、センサ１０が検出した測定値Ｓ１に対応する値である。制御演算の方式は、例えば、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御などである。ＰＩ制御は、測定値に所定の比例ゲインを乗じて得られる比例項と、測定値の時間積分値に所定の積分ゲインを乗じて得られる積分項との総和を演算値として算出する方式である。ＰＩＤ制御は、比例項、積分項及び微分項の総和を演算値として算出する方式である。微分項は、測定値の時間微分値に所定の微分ゲインを乗じて得られる値である。制御演算部４２−１は、算出した操作量Ａ１を演算結果出力部４４−１に出力する。制御演算部４２−１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｏｎｇ Ｕｎｉｔ）等の演算処理回路を含んで構成され、演算処理回路が予め定めた制御プログラムに記述された命令で指示される処理を行って、その機能を実現してもよい。

【0033】

演算結果出力部４４−１は、制御演算部４２−１から入力された操作量Ａ１をネットワークＮＷを介して採択装置５０に送信する。演算結果出力部４４−１は、例えば、通信インタフェースを含んで構成される。

【0034】

なお、本実施形態において、センサ１０からの測定値の入力（センサ入力）、等値化、制御演算（出力）及びアクチュエータ６０の動作が同期していることが好ましい。特に、制御演算と操作量Ａ１〜Ａ４の出力は、制御周期に同期していることを要する。また、複数の等値化装置３０−１〜３０−４からの出力データＳ”１１〜Ｓ”１４に基づく制御演算は同時に行われなければならない。

【0035】

そこで、制御システム１は、ノード間で同期をとるために次のいずれかの同期方式を採用してもよい。
外部の標準時刻をタイミングマスタとし、全ノードをこれに同期させる。
より具体的には、等値化装置３０−１〜３０−４の各部及びコントローラ４０−１〜４０−４の各部は、ネットワークＮＷを介して所定のタイマ装置（図示せず）から同報され標準時刻を示す同期信号を受信する。等値化装置３０−１〜３０−４の各部及びコントローラ４０−１〜４０−４の各部は、受信した同期信号が示す標準時刻をタイミングの基準として動作する。ここで、制御システム１は、標準時刻を計時するためのタイマ装置を備え、計時した標準時刻を示す同期信号を等値化装置３０−１〜３０−４に送信してもよい。
（２）コントローラ４０−１〜４０−４のいずれかがタイミングマスタとして、基準時刻を示す同期信号を生成し、生成した同期信号を等値化装置３０−１〜３０−４の各部及びコントローラ４０−１〜４０−４の各部にネットワークＮＷを介して送信する。等値化装置３０−１〜３０−４の各部及びコントローラ４０−１〜４０−４の各部は、受信した同期信号が示す基準時刻をタイミングの基準として動作する。

【0036】

なお、（１）、（２）のいずれの方式においても所定のネットワークプロトコル（例えば、ＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ））が用いられてもよい。上述のタイマ装置は、例えば、ＮＴＰサーバ装置である。同期信号は、制御周期毎に所定のパターンの波形（例えば、パルス）を有する信号であってもよいし、少なくとも制御周期毎の時刻を示すデータであってもよい。等値化装置３０−１〜３０−４並びにコントローラ４０−１〜４０−４の各部は、同期信号の波形もしくは時刻に基づいて制御周期それぞれの基準時（例えば、起点）を検出することができる。
（１）、（２）ともにネットワークＮＷを介した時刻同期となるが、アプリケーションとして絶対時刻が要求されることがある。その場合には、（１）のように標準時刻に合わせて同期する方式が好都合である。

【0037】

（動作フロー）
次に、本実施形態に係る制御システム１の動作フローについて説明する。
図２は、本実施形態に係る制御システム１の制御周期毎の動作を示す動作タイムチャートである。図２では、等値化装置３０−２〜３０−４の図示が省略されているが、以下では等値化装置３０−１についての説明を援用する。同様に、コントローラ４０−２〜４０−４の図示が省略されているが、コントローラ４０−１についての説明を援用する。

【0038】

センサ１０は、プラントの状態を示す測定値Ｓ１を分配装置２０に出力する。
分配装置２０は、センサ１０から入力される測定値Ｓ１を等値化装置３０−１〜３０−４にネットワークＮＷを介して測定値Ｓ１１〜Ｓ１４として分配する。

【0039】

等値化装置３０−１の入力データ受信部３２−１は、分配装置２０から測定値Ｓ１１を受信し、受信した測定値Ｓ１１を入力データＳ’１１として受信データ出力部３４−１に出力する。入力データ受信部３２−１には、各制御周期内で測定値Ｓ１１を受信する受信期間Ｗ０１が設定される。受信期間Ｗ０１は、制御周期よりも短い期間であればよい。ネットワークＮＷにおけるトラフィックの状態によっては、入力データ受信部３２−１は、受信期間Ｗ０１内に測定値Ｓ１１を受信できない場合、つまり、測定値Ｓ１１が更新されない場合がある。その場合には、入力データ受信部３２−１は、代替データを入力データＳ’１１として受信データ出力部３４−１に出力してもよい。入力データ受信部３２−１は、代替データとして、その時点までに受信した最新の入力データＳ’１１（例えば、直前の制御周期の受信期間Ｗ０１内に受信した測定値Ｓ１１）を採用してもよいし、予め定めた測定値を採用してもよい。入力データ受信部３２−１は、受信データ出力部３４−１に出力する代替データに最新の測定値ではないことを示す付加情報として代替フラグを付加してもよい。

【0040】

なお、センサ１０がオーバサンプリングを行っている場合には、入力データ受信部３２−１〜３２−４間において、センサ１０が入力データＳ’１１〜Ｓ’１４に係る測定値Ｓ１１を測定（検出）されたタイミングが厳密に一致していなくてもよい。また、入力データ受信部３２−１は、受信期間Ｗ０１内に複数の測定値Ｓ１１を受信する場合もある。その場合には、入力データ受信部３２−１は、複数の測定値Ｓ１１のうち、最新の測定値Ｓ１１を入力データＳ’１１として受信データ出力部３４−１に出力してもよい。

【0041】

受信データ出力部３４−１は、入力データ受信部３２−１から入力された入力データＳ’１１をネットワークＮＷに送出する。図２において、期間Ｔ１は、入力データの入力から送出までの処理時間を示す。なお、図１は、受信データ出力部３４−１が、入力データＳ’１１を他装置データ受信部３６−１に直接出力する場合を例にするが、受信データ出力部３４−１は、必ずしも、入力データＳ’１１を他装置データ受信部３６−１に直接出力しなくてもよい。

【0042】

他装置データ受信部３６−１は、受信データ出力部３４−２〜３４−４からネットワークＮＷを介して入力データＳ’１２〜Ｓ’１４を受信する。他装置データ受信部３６−１には、自装置の受信データ出力部３４−１から入力データＳ’１１が入力される。受信データ出力部３４−１が入力データＳ’１１を他装置データ受信部３６−１に直接出力しない場合には、他装置データ受信部３６−１は、ネットワークを介して入力データＳ’１１を受信する。

【0043】

他装置データ受信部３６−１には、各制御周期内で入力データＳ’１１〜Ｓ’１４を受信する受信期間Ｔ２が設定される。受信期間Ｔ２は、制御周期よりも短い期間であって、その起点が受信期間Ｗ０１の終期よりも処理時間Ｔ１の経過後の時刻であればよい。他装置データ受信部３６−１は、受信期間Ｔ２内に取得した入力データＳ’１１〜Ｓ’１４をデータ採択部３８−１に出力する。ネットワークＮＷのトラフィックの状態や、等値化装置３０−１〜３０−４それぞれの動作状態によっては、他装置データ受信部３６−１は、受信期間Ｔ２内に入力データＳ’１１〜Ｓ’１４の一部を取得できないことがある。その場合、他装置データ受信部３６−１は、例えば、取得できた入力データのみをデータ採択部３８−１に出力する。また、第２の実施形態で説明するように、データ採択部３８−１が他装置データ受信部３６−１から入力された入力データから採択した代表値Ｓｐｄを受信データ出力部３４−１に出力（フィードバック）する場合には、他装置データ受信部３６−１が入力データＳ’１１〜Ｓ’１４の全てを受信できるまでフィードバックが繰り返されてもよい。代表値Ｓｐｄをフィードバックする場合も、データ採択部３８−１は、他装置データ受信部３６−１から入力される入力データを、他装置データ受信部３６−１が取得できた入力データとして処理する。

【0044】

データ採択部３８−１は、他装置データ受信部３６−１から入力された入力データＳ’１１〜Ｓ’１４の代表値を、上述した手法によりコントローラ４０−１に出力すべき出力データＳ”１１を採択する。データ採択部３８−１は、採択した出力データＳ”１１をコントローラ４０−１に出力する。図２において、期間Ｔ３は、入力データＳ’１１〜Ｓ’１４の入力から出力データＳ”１１の出力までの処理時間を示す。
なお、入力データＳ’１１〜Ｓ’１４のいずれかに代替フラグが付加されている場合には、データ採択部３８−１は、例えば、上述の代替フラグが付加された入力データを破棄することで出力データＳ”１１の候補から除外してもよい。また、データ採択部３８−１は、代替フラグが付加された入力データよりも、代替フラグが付加されていない入力データが優先して採択してもよい。一例として、データ採択部３８−１が入力データの重み付き平均値を採択する場合には、データ採択部３８−１は、代替フラグが付加されていない入力データに乗算される重み係数として、代替フラグが付加された入力データに乗算する重み係数より大きい重み係数を用いる。

【0045】

制御演算部４２−１は、等値化装置３０−１から入力された出力データＳ”１１について予め定めた制御方式を用いて制御演算を行い、演算結果として操作量Ａ１を算出する。制御演算部４２−１は、算出した操作量Ａ１を演算結果出力部４４−１に出力する。
演算結果出力部４４−１は、制御演算部４２−１から入力された操作量Ａ１を採択装置５０にネットワークＮＷを介して送信する。図２において、期間Ｔ４は、操作量Ａ１の制御演算部４２−１からの入力から採択装置５０への送信までの処理時間を示す。期間Ｔ４の起点は、期間Ｔ３の終期から制御演算部４２−１における処理時間の経過後となる。

【0046】

採択装置５０は、コントローラ４０−１〜４０−４からそれぞれ受信した操作量Ａ１〜Ａ４の代表値を操作量Ａｚとして採択する。代表値を採択する手法は、上述した手法のいずれであってもよい。採択装置５０には、各制御周期内で操作量Ａ１〜Ａ４を受信する受信期間Ｔ５が設定される。受信期間Ｔ５は、制御周期よりも短い期間であって、その起点が期間Ｔ４の終期よりも後であればよい。採択装置５０は、採択した操作量Ａｚを示す操作データをアクチュエータ６０に出力する。
アクチュエータ６０は、操作量Ａｚに応じて、その動作の動作量を調整する。

【0047】

以上に説明したように、本実施形態に係る制御システム１は、図１に示すようにオープンアーキテクチャ構成をとってコントローラ４０−１〜４０−４が多重化されている。そのような構成においても、コントローラ４０−１〜４０−４への入力値と出力データＳ”１１〜Ｓ”１４をそれぞれ極力等しくすることができる。そのため、コントローラ４０−１〜４０−４からの演算結果として操作量Ａ１〜Ａ４に差異が生じるリスクを低減することができる。そのため、制御システム１において高い信頼性を確保しつつ、次のメリットを享受することができる。

【0048】

・汎用機器の利用による高信頼性の実現
制御システム１の構成要素として、汎用機器を利用しても、その動作原理、内部構成を特段考慮しなくても一定の信頼性を確保することができる。例えば、コントローラ４０−１〜４０−４として、汎用のＰＣを採用しても、分配装置２０もしくは採択装置５０として汎用のネットワーク機器を採用することができる。そのような場合でも、制御演算やその入力値もしくは演算結果などの伝達系の健全性が、データ採択部３８−１〜３８−４と採択装置５０で確保されるためである。演算性能が比較的高く、低価格の汎用ＰＣを複数台用いてコントローラ４０群を構成することで、個々のＰＣの自己診断機能が比較的脆弱であっても制御システム１全体として信頼性が向上する。

【0049】

・システム維持の容易化
入力データＳ’１１〜Ｓ’１４や操作量Ａ１〜Ａ４の採択の可否判断は、それらの情報を受けるデータ採択部３８−１〜３８−４や採択装置５０が行う。例えば、採択装置５０やアクチュエータ６０へ操作量Ａｚを出力する出力Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔモジュール）は、指示値の受信の有無や、受信した指示値を判断すれば足り、その送信元を特定することを要しない。そのため、多重化されているコントローラ４０−１〜４０−４の一部の変更を、容易に実施することが可能となる。例えば、実際に稼働させる（アクティブ）コントローラ４０−１〜４０−４の一部を、ネットワークＮＷに接続された他の機器からオンラインで変更可能となり、その変更に係る作業が従来よりも格段に軽減される。例えば、コントローラ４０−１〜４０−４のＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）のアップグレードを行う際、１台ずつコントローラ４０として機能させるＰＣの制御プログラムを停止させ、ＯＳを更新した後で、その制御プログラムを再起動すれば足りる。これに伴う、等値化装置３０やコントローラ４０の動作モードの変更や接続先の機器設定（コンフィグレーション）などの変更を要しない。それらの作業は、プラントの制御を完全に停止させずに制御の継続中に実施可能となるため、操業に対する影響を抑制もしくは回避することができる。

【0050】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明は、第１実施形態との差異点を主とする。第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を援用する。
図３は、本実施形態に係る制御システム１の一構成例を示すブロック図である。
本実施形態に係る制御システム１は、データ採択部３８−１〜３８−４のそれぞれから受信データ出力部３４−１〜３４−４のそれぞれにフィードバックループを備える。すなわち、データ採択部３８−１〜３８−４は、それぞれ入力データＳ’１１〜Ｓ’１４から採択した代表値Ｓｐｄを受信データ出力部３４−１〜３４−４に出力する。その後、受信データ出力部３４−１〜３４−４は、データ採択部３８−１〜３８−４からそれぞれ入力された代表値Ｓｐｄを入力データＳ’１１〜Ｓ’１４としてネットワークＮＷに送出する。また、受信データ出力部３４−１〜３４−４は、それぞれ代表値Ｓｐｄを入力データＳ’１１〜Ｓ’１４として他装置データ受信部３６−１〜３６−１にそれぞれ出力してもよい。従って、受信データ出力部３４−１〜３４−４からの入力データＳ’１１〜Ｓ’１４の送出と、データ採択部３８−１〜３８−４における入力データＳ’１１〜Ｓ’１４から代表値Ｓｐｄの採択までの一連の処理が繰り返される。

【0051】

一連の処理は、図４において網掛けで表される部分の処理である。データ採択部３８−１は、一連の処理の繰り返し回数を計数し、計数した繰り返し回数が所定の繰り返し回数以上になったとき、繰り返しを停止し、代表値Ｓｐｄを出力データＳ”１１としてコントローラ４０−１に出力する。従って、一連の処理が繰り返されない場合よりも、データ採択部３８−１が受信する入力データＳ’１１〜Ｓ’１４から採択される代表値が一致する度合い（一致度）が向上する。従って、コントローラ４０−１〜４０−４に入力される出力データＳ”１１〜Ｓ”１４が所定の許容範囲内に収束もしくは相互に同一値とする可能性が高くなる。

【0052】

なお、一連の処理の繰り返し回数を予め設定しておくことに代え、データ採択部３８−１は、入力データＳ’１１〜Ｓ’１４から代表値Ｓｐｄを採択する過程で入力データＳ’１１〜Ｓ’１４の一致度を算出してもよい。一致度は、入力データＳ’１１〜Ｓ’１４が相互に一致する度合いを示す指標である。一致度は、例えば、入力データＳ’１１〜Ｓ’１４の最頻値を与える入力データの個数の入力データの全個数に対する割合である。より具体的には、入力データＳ’１１、Ｓ’１２、Ｓ’１３、Ｓ’１４がそれぞれ、２、２、２、３である場合には、２が最頻値である。このとき、２を与える入力データの個数、入力データの全個数は、それぞれ３、４であるから、一致度は０．７５となる。全個数の計数対象とする入力データには、他装置データ受信部３６−１において受信期間Ｔ２内に受信されなかった入力データが含まれてもよい。この場合には、算出される値が大きいほど一致度が高いことを示す。また、一致度は、入力データＳ’１１〜Ｓ’１４の最大値と最小値の差分であってもよい。この場合には、算出される値が小さいほど一致度が高いことを示す。

【0053】

データ採択部３８−１〜３８−４は、それぞれ算出した一致度が所定の一致度の閾値以上であるとき、仮決めした代表値Ｓｐｄを出力データＳ”１１〜Ｓ”１４として定め、定めた出力データＳ”１１〜Ｓ”１４をそれぞれコントローラ４０−１〜４０−４に出力する。他方、データ採択部３８−１〜３８−４は、算出した一致度が所定の一致度の閾値未満であるとき、代表値Ｓｐｄを受信データ出力部３４−１〜３４−４に出力する。

【0054】

従って、一致度が所定の一致度以上になるまで、受信データ出力部３４−１からの入力データ’１１の送出と、データ採択部３８−１における入力データＳ’１１〜Ｓ’１４から代表値Ｓｐｄの採択までの一連の処理が繰り返される。従って、コントローラ４０−１〜４０−４に入力される出力データＳ”１１〜Ｓ”１４間の一致度を少なくとも所定の一致度の閾値以上とすることができる。また、一回の演算で一致度が所定の一致度の閾値以上である場合には、一連の処理の繰り返しを行わない。

【0055】

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の説明は、第１実施形態との差異点を主とする。第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を援用する。
図５は、本実施形態に係る制御システム１の一構成例を示すブロック図である。
本実施形態に係る制御システム１は、２台の分配装置２０−１、２０−２を備える。分配装置２０−１、２０−２には、それぞれプラントに備えられたセンサ１０−１、１０−２から各チャネルの測定値Ｓ１、Ｓ２が入力される。分配装置２０−１、２０−２は、入力された測定値Ｓ１、Ｓ２を等値化装置３０−１〜３０−４にネットワークＮＷを介して測定値Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ２１〜Ｓ２４として分配する。

【0056】

等値化装置３０−１〜３０−４は、それぞれチャネル毎の入力データＳ’１１〜Ｓ’１４、Ｓ’２１〜Ｓ’２４について、入力データ受信部３２−１１〜３２−１４、３２−２１〜３２−２４、受信データ出力部３４−１１〜３４−１４、３４−２１〜３４−２４、他装置データ受信部３６−１１〜３６−１４、３６−２１〜３６−２４及びデータ採択部３８−１１〜３８−１４、３８−２１〜３８−２４を備える。
入力データ受信部３２−１１〜３２−１４、３２−２１〜３２−２４の機能構成は、それぞれ入力データ受信部３２−１と同様である。受信データ出力部３４−１１〜３４−１４、３４−２１〜３４−２４の機能構成は、それぞれ受信データ出力部３４−１〜３４−４と同様である。他装置データ受信部３６−１１〜３６−１４、３６−２１〜３６−２４の機能構成は、それぞれ他装置データ受信部３６−１〜３６−４と同様である。また、データ採択部３８−１１〜３８−１４、３８−２１〜３８−２４の機能構成は、それぞれデータ採択部３８−１〜３８−４の機能構成とそれぞれ同様である。

【0057】

即ち、入力データ受信部３２−２１〜３２−２４は、それぞれ受信した測定値Ｓ２１〜Ｓ２４を入力データＳ’２１〜Ｓ’２４として受信データ出力部３４−２１〜３４−２４に出力する。
受信データ出力部３４−２１〜３４−２４は、入力データ受信部３２−２１〜３２−２４からそれぞれ入力された入力データＳ’２１〜Ｓ’２４をネットワークＮＷに送出する。
また、受信データ出力部３４−２１〜３４−２４は、入力データＳ’２１〜Ｓ’２４をそれぞれ他装置データ受信部３６−２１〜３６−２４に直接出力する。

【0058】

他装置データ受信部３６−２１〜３６−２４は、ネットワークＮＷを介して受信データ出力部３４−２１〜３４−２４から送出された入力データＳ’２１〜Ｓ’２４を取得する。但し、図５に示す例では、他装置データ受信部３６−２１〜３６−２４において、受信データ出力部３４−２１〜３４−２４から入力データＳ’２１〜Ｓ’２４がそれぞれ直接入力され、ネットワークＮＷを介して受信されない。
なお、受信データ出力部３４−２１〜３４−２４は、入力データＳ’２１〜Ｓ’２４をそれぞれ他装置データ受信部３６−２１〜３６−２４に直接出力しなくてもよい。その場合には、他装置データ受信部３６−２１〜３６−２４は、ネットワークＮＷを介して入力データＳ’２１〜Ｓ’２４をそれぞれ受信する。
他装置データ受信部３６−２１〜３６−２４は、取得した入力データＳ’２１〜Ｓ’２４をデータ採択部３８−２１〜３８−２４に出力する。

【0059】

データ採択部３８−２１〜３８−２４は、それぞれ他装置データ受信部３６−２１〜３６−２４から入力された入力データＳ’２１〜Ｓ’２４の代表値を、上述した手法を用いてコントローラ４０−１〜４０−４に出力すべき出力データＳ”２１〜Ｓ”２４として採択する。また、データ採択部３８−２１〜３８−２４が代表値を採択する手法は、互いに同じ手法であるものとする。データ採択部３８−２１〜３８−２４は、それぞれ採択した出力データＳ”２１〜Ｓ”２４をコントローラ４０−１〜４０−４に出力する。従って、コントローラ４０−１〜４０−４には、それぞれ２チャネルの出力データＳ”１１〜Ｓ”１４、Ｓ”２１〜Ｓ”２４がチャネル毎に等値化されたうえで入力される。

【0060】

コントローラ４０−１〜４０−４は、それぞれ２チャネルの出力データ（Ｓ”１１，Ｓ”２１）〜（Ｓ”１４，Ｓ”２４）から１チャネルの操作量Ａ１〜Ａ４を算出する制御演算部４２−１〜４２−４を備える。即ち、制御演算部４２−１〜４２−４は、それぞれ２入力１出力の制御演算を行う。制御演算部４２−１〜４２−４は、算出した操作量Ａ１〜Ａ４をそれぞれ演算結果出力部４４−１〜４４−４を介して採択装置５０に送信する。
採択装置５０は、コントローラ４０−１〜４０−４からそれぞれ受信した操作量Ａ１〜Ａ４から上述の手法を用いて代表値Ａｚを採択する。採択装置５０は、採択した代表値Ａｚを示す採択データをアクチュエータ６０に出力する。

【0061】

図５に示す実施形態は、２入力１出力の制御演算に適用する場合を例にしたが、入力チャネル数は、２チャネルに限られず、３チャネル以上の多入力系に適用されてもよい。その場合、センサ１０、分配装置２０の個数は、それぞれ３個以上となりうる。また、各等値化装置３０−１〜３０−４において、入力データ受信部３２−１〜３２−４、受信データ出力部３４−１〜３４−４、他装置データ受信部３６−１〜３６−４及びデータ採択部３８−１〜３８−４の組をチャネル毎に備え、それらの処理が独立に実行されればよい。
なお、図５に示す例でも、図３に示す例と同様にデータ採択部３８−１１〜３８−１４、３８−２１〜３８−２４から受信データ出力部３４−１１〜３４−１４、３４−２１〜３４−２４にそれぞれフィードバックループが設けられてもよい。

【0062】

また、図１、３、５に示す実施形態では、センサ１０から分配装置２０を介して等値化装置３０−１〜３０−４にそれぞれ入力される測定値Ｓ１１〜Ｓ１４が主にスカラー値である場合を例にしたが、これには限られない。入力される測定値Ｓ１１〜Ｓ１４は、それぞれベクトル値であってもよい。１つのベクトル値は、複数の要素値を含む。

【0063】

ここで、図１に示す入力データ受信部３２−１〜３２−４に、ベクトル値である測定値Ｓ１１〜Ｓ１４がそれぞれ入力される場合を例にして説明する。この例では、データ採択部３８−１〜３８−４は、他装置データ受信部３６−１〜３６−４からベクトル値である入力データＳ’１１〜Ｓ’１４の代表値を採択する際、その過程においてもベクトル値のままで扱ってもよい。データ採択部３８−１〜３８−４が、代表値の採択のために一致度を算出する際、ベクトルのままで一致度を算出してもよい。データ採択部３８−１〜３８−４は、採択した代表値をそれぞれ対応するコントローラ４０−１〜４０−４に送信する。
ベクトルのままの扱いを、図３に示すフィードバックループに適用してもよい。より具体的には、データ採択部３８−１〜３８−４は、ベクトルの一致度が所定の一致度以上となる場合、採択した代表値のフィードバックを行わない。即ち、データ採択部３８−１〜３８−４は、採択した代表値をコントローラ４０−１〜４０−４に送信する。データ採択部３８−１〜３８−４は、ベクトルの一致度が所定の一致度未満となる場合、採択した代表値のフィードバックを実行する。即ち、データ採択部３８−１〜３８−４は、採択した代表値をコントローラ４０−１〜４０−４に送信せずに、受信データ出力部３４−１〜３４−４に出力する。ベクトルのばらつきとして、そのベクトルを構成する要素値の意味を利用してもよい。例えば、ベクトルが取得時刻とその時点の単数もしくは複数の変数値を要素値として構成されている場合などでは、データ採択部３８−１〜３８−４は、ベクトルを構成する要素値のうち、取得時刻もしくはその期間を利用して採択を行ってもよい。また時刻情報としてベクトルに含まれる取得時刻に限定せず、入力データ受信部３２−１〜３２−４や他装置データ受信部３６−１〜３６−４がデータを取得した時刻が採択の手がかりとして用いられてもよい。従って、入力データの構成要素である要素値からなるベクトル値として取得されるまでフィードバックが繰り返される。よって、入力データのベクトル値としての信頼性がさらに向上する。
なお、コントローラ４０−１〜４０−２の制御演算部４２−１〜４２−４は、それぞれデータ採択部３８−１〜３８−４から入力される代表値（出力データＳ”１１〜Ｓ”１４）について所定の制御演算を行って操作量Ａ１〜Ａ４を算出する。この例では、以降のデータの流れは、図５に示す例と同様である。

【0064】

なお、図６に示すように、各１台の等値化装置３０が複数のデータ採択部３８を備える場合には、制御システム１は、データ採択部３８と同じ個数のコントローラ４０を備えてもよい。より具体的には、データ採択部３８−１１〜３８−１４、３８−２１〜３８〜２４は、それぞれコントローラ４０−１１〜４０−１４、４０−２１〜４０−２４に対応付けられる。但し、図６に示す例では、等値化装置３０−１〜３０−４の機能構成は、図５に示す等値化装置３０−１〜３０−４と同様であるため、図５の説明を援用する。
コントローラ４０−１１〜４０−１４、４０−２１〜４０−２４は、それぞれ制御演算部４２−１１〜４２−１４、４２−２１〜４２−２４と、演算結果出力部４４−１１〜４４−１４、４４−２１〜４４−２４とを含んで構成される。
制御演算部４２−１１〜４２−１４、４２−２１〜４２−２４には、それぞれ等値化装置３０のデータ採択部３８−１１〜３８−１４、３８−２１〜３８−２４から出力データＳ”１１〜Ｓ”１４、Ｓ”２１〜Ｓ”２４が入力される。制御演算部４２−１１〜４２−１４、４２−２１〜４２−２４は、それぞれ出力データの要素値Ｓ”１１〜Ｓ”１４、Ｓ”２１〜Ｓ”２４について予め定めた制御方式で制御演算を行って操作量Ａ１１〜Ａ１４、Ａ２１〜Ａ２４を算出する。制御演算部４２−１１〜４２−１４、４２−２１〜４２−２４は、それぞれ算出した操作量Ａ１１〜Ａ１４、Ａ２１〜２４を演算結果出力部４４−１１〜４４−１４、４４−２１〜４４−２４に出力する。
演算結果出力部４４−１１〜４４−１４、４４−２１〜４４−２４は、それぞれ操作量Ａ１１〜Ａ１４、Ａ２１〜Ａ２４を採択装置５０−１、５０−２にネットワークＮＷを介して送信する。

【0065】

また、図６に示す例では、コントローラ４０−１１〜４０−１４、４０−２１〜４０−２４は、それぞれ採択装置５０−１、５０−２に対応付けられ、採択装置５０−１、５０−２は、それぞれアクチュエータ６０−１、６０−２に対応付けられる。
採択装置５０−１、５０−２は、それぞれ、演算結果出力部４４−１１〜４４−１４、４４−２１〜４４−２４からネットワークＮＷを介して受信した操作量Ａ１１〜Ａ１４の代表値Ａｚ１、Ａ２１〜２４の代表値Ａｚ２を上述の手法を用いて定める。採択装置５０−１、５０−２は、定めた代表値Ａｚ１、Ａｚ２を示す採択データをそれぞれアクチュエータ６０−１、６０−２に出力する。

【0066】

なお、図５、６に示す例でも、図３に示す例と同様にデータ採択部３８−１〜３８−４から受信データ出力部３４−１〜３４−４にそれぞれフィードバックループが設けられてもよい。また、図５、６に例示される入力データ受信部３２−１１〜３２−１４、３２−２１〜３２−２４にも、それぞれ複数の要素値からなるベクトル値を示す入力データが入力されてもよい。その場合には、データ採択部３８−１１〜３８−１４、３８−２１〜３８−２４は、コントローラ４０−１１〜４０−１４、４０−２１〜４０−２４に出力する出力データとして、上述の手法を用いてベクトル値を示す代表値をそれぞれ選択してもよい。

【0067】

以上、図面を参照してこの発明の実施形態について説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

【0068】

例えば、個々の等値化装置３０ならびに対応する１個もしくは複数個のコントローラ４０の組は、一体化された単一の機器として実装されてもよい。例えば、１台のＰＣが、１台の等値化装置３０の機能と１台のコントローラ４０の機能を有してもよい。
また、図５に示す例は、多入力１出力の制御演算、図６に示す例は、１入力多出力の制御演算の適用例を示すが、これらを組み合わせた多入力多出力の制御演算に適用されてもよい。
また、上述の実施形態では、制御システム１において各１個の等値化装置３０と１個もしくは複数個のコントローラ４０とを対応付ける場合を例にしたが、これには限られない。個々の等値化装置３０は、他の機器と対応付けられてもよい。例えば、等値化装置３０と、等値化装置３０から出力される出力データを記憶する記憶装置（図示せず）とが対応付けられてもよい。その場合には、複数の記憶装置にそれぞれ記憶される出力データが等値化される。

【0069】

なお、上述した実施形態における分配装置２０、等値化装置３０、コントローラ４０および採択装置５０の一部、をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、それぞれ機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、ＣＰＵ等の演算処理回路により実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、分配装置２０、等値化装置３０、コントローラ４０または採択装置５０に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。また、上述したコンピュータシステムは、ネットワークを介して相互に各種のデータを送受信可能とするクラウドコンピューティングシステムの構成要素であるコンピューティングリソースとして構成されていてもよい。
また、上述した実施形態における分配装置２０、等値化装置３０、コントローラ４０および採択装置５０の一部、又は全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現してもよい。分配装置２０、等値化装置３０、コントローラ４０および採択装置５０の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。

【符号の説明】

【0070】

１…制御システム、１０（１０−１、１０−２）…センサ、２０（２０−１、２０−２）…分配装置、３０（３０−１〜３０−Ｎ）…等値化装置、３２（３２−１〜３２−Ｎ、３２−１１〜３２−１Ｎ、３２−２１〜３２−２Ｎ）…入力データ受信部、３４（３４−１〜３４−Ｎ、３４−１１〜３４−１Ｎ、３４−２１〜３４−２Ｎ）…受信データ出力部、３６（３６−１〜３６−Ｎ、３６−１１〜３６−１Ｎ、３６−２１〜３６−２Ｎ）…他装置データ受信部、３８（３８−１〜３８−Ｎ、３８−１１〜３８−１Ｎ、３８−２１〜３８−２Ｎ）…データ採択部、４０（４０−１〜４０−Ｎ、４０−１１〜４０−１Ｎ、４０−２１〜４０−２Ｎ）…コントローラ、４２（４２−１〜４２−Ｎ、４２−１１〜４２−１Ｎ、４２−２１〜４２−２Ｎ）…制御演算部、４４（４４−１〜４４−Ｎ、４４−１１〜４４−１Ｎ、４４−２１〜４４−２Ｎ）…演算結果出力部、５０（５０−１、５０−２）…採択装置、６０…アクチュエータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】