特開 2024-128695 遠隔制御装置及び制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024128695

(43)【公開日】2024-09-24

(54)【発明の名称】遠隔制御装置及び制御装置

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/042 20060101AFI20240913BHJP

   H04Q 9/00 20060101ALI20240913BHJP

【ＦＩ】

G05B19/042

H04Q9/00 301B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023037832

(22)【出願日】2023-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100118843

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 明

(74)【代理人】

【識別番号】100124372

【弁理士】

【氏名又は名称】山ノ井 傑

(72)【発明者】

【氏名】松山 拓紀

(72)【発明者】

【氏名】大西 直哉

(72)【発明者】

【氏名】平野 竜馬

【テーマコード（参考）】

5H220

5K048

【Ｆターム（参考）】

5H220AA01

5H220AA04

5H220BB09

5H220CC08

5H220CX01

5H220JJ12

5H220JJ38

5K048AA06

5K048BA21

5K048BA34

5K048EB10

5K048EB11

5K048EB13

5K048FC01

5K048FC03

5K048HA01

5K048HA02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】制御演算の周期性を守り、制御プログラムを実行することができる制御装置及び遠隔制御装置を提供する。
【解決手段】一つの実施形態によれば、遠隔制御装置は、制御対象設備の制御演算を行う制御装置から、前記制御演算の移行に関する移行開始通知と、前記制御対象設備のセンサのデータ及び前記制御演算の演算途中の制御情報を含む受信値とを受信する通信部を備える。さらに前記遠隔制御装置は、前記移行開始通知の受信後、前記センサのデータ及び前記演算途中の制御情報に基づいて、前記制御演算の制御プログラムを実行する制御プログラム実行部を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

制御対象設備の制御演算を行う制御装置から、前記制御演算の移行に関する移行開始通知と、前記制御対象設備のセンサのデータ及び前記制御演算の演算途中の制御情報を含む受信値とを受信する通信部と、
前記移行開始通知の受信後、前記センサのデータ及び前記演算途中の制御情報に基づいて、前記制御演算の制御プログラムを実行する制御プログラム実行部とを備える、
遠隔制御装置。

【請求項2】

前記制御プログラム実行部は、前記演算途中の制御情報を前記制御プログラムの内部情報として反映させ、前記センサのデータを用いて前記制御プログラムを実行する、請求項１に記載の遠隔制御装置。

【請求項3】

制御対象設備の制御演算を遠隔で行う遠隔制御装置から、前記制御演算の結果及び前記制御演算の演算途中の制御情報を含む受信値を受信する通信部と、
前記受信値を一定時間内に受信しない場合に、前記制御演算の制御プログラムの開始に関する制御開始通知を行う制御切り替え判定部と、
前記制御開始通知の受信後、前記演算途中の制御情報に基づいて、前記制御プログラムを実行する制御プログラム実行部とを備える、
制御装置。

【請求項4】

前記制御プログラム実行部は、前記演算途中の制御情報を前記制御プログラムの内部情報として反映させ、制御対象設備のセンサのデータを用いて前記制御プログラムを実行する、請求項３に記載の制御装置。

【請求項5】

前記制御切り替え判定部は、前記遠隔制御装置からの前記受信値の格納を停止する受信値格納停止通知をさらに行い、
前記通信部は、前記受信値格納停止通知の受信後、前記受信値の格納を停止する、
請求項３に記載の制御装置。

【請求項6】

前記制御切り替え判定部は、前記制御演算の移行に関する移行開始通知をさらに行い、
前記受信値の受信回数に基づいて、前記制御装置の制御を停止する制御停止通知を行う、
請求項３に記載の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、遠隔制御装置及び制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＰＬＣ（Programable Logic Controller）等の制御装置は、工場等に設置され、センサから収集したデータ等を用いて、制御対象設備を動作させるための制御演算を実行している。また、制御演算を周期的に実行するための制御プログラムについても、現場の制御対象装置内に記憶され、制御装置、センサ及び制御対象機器等、構成機器のすべてが現場で管理されている。

【0003】

近年、制御装置が行っている制御演算について、広域ネットワークを介して遠隔に設置された遠隔制御装置で実行する制御システムの構築が検討されてきた。この制御システムでは、遠隔制御装置内にも制御プログラムが記憶され、遠隔制御装置で制御演算を実行する。遠隔で制御演算を実施できるよう構築することで、リソースを遠隔制御装置に割り当てて負荷分散することができ、また、システムの冗長化としての観点からも有効である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５９３７６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

同一の制御装置内で、更新前の制御プログラムから更新後の制御プログラムに切り替えを行う技術がある。この技術では、制御プログラムを切り替える際に、制御装置は、切り替え信号を出力し、周期プログラムの実行が完了した後に、制御プログラムの切り替えを行う。

【0006】

しかし、この技術では、現場の制御装置と、遠隔制御装置との間の制御プログラムの切替は考慮されていない。例えば、広域ネットワークの通信障害により、切り替え信号が到着しなかった場合や、遠隔制御装置の制御演算結果が制御装置で受信できなくなった場合、制御対象設備の制御をリアルタイムに制御できない可能性がある。

【0007】

そこで、本発明の実施形態は、制御演算の周期性を守り、制御プログラムを実行することができる制御装置及び遠隔制御装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一つの実施形態によれば、遠隔制御装置は、制御対象設備の制御演算を行う制御装置から、前記制御演算の移行に関する移行開始通知と、前記制御対象設備のセンサのデータ及び前記制御演算の演算途中の制御情報を含む受信値とを受信する通信部を備える。さらに前記遠隔制御装置は、前記移行開始通知の受信後、前記センサのデータ及び前記演算途中の制御情報に基づいて、前記制御演算の制御プログラムを実行する制御プログラム実行部を備える。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態における制御システムの全体構成図の例である。

【図2】第１実施形態における制御システムの各ブロック図の例である。

【図3】第１実施形態における制御システムの別の例の各ブロック図である。

【図4】第１実施形態における遠隔制御装置立ち上げ前の処理シーケンスの例を示す図である。

【図5】第１実施形態における遠隔制御装置と制御装置との間の制御移行時の処理シーケンスの例を示す図である。

【図6】第１実施形態における遠隔制御装置及び制御装置の通常時の処理シーケンスのタイミングチャートである。

【図7】第１実施形態における遠隔制御装置と制御装置との間の通常時の処理シーケンスの例を示す図である。

【図8】第２実施形態における遠隔制御装置と制御装置との間の通常時の処理シーケンスの例を示す図である。

【図9】第２実施形態における遠隔制御装置と制御装置との間の制御移行時の処理シーケンスの例を示す図である。

【図10】第３実施形態における遠隔制御装置と制御装置との間の制御移行時の処理シーケンスの例を示す図である。

【図11】第３実施形態における制御装置が受信値を格納開始する際の処理シーケンスの例を示す図である。

【図12】第３実施形態における遠隔制御装置と制御装置との間の制御移行時の処理シーケンスの別の例を示す図である。

【図13】第４実施形態における遠隔制御装置のハードウェア構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。図面は模式的又は概念的なものであり、各部分の比率等は、必ずしも現実のものと同一とは限らない。明細書と図面において、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0011】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における制御システムの全体構成図の例である。

【0012】

制御システム１００は、遠隔制御装置１、広域ネットワーク２、制御装置３、センサ４、アクチュエータ５及びＨＭＩ（Human machine Interface）４０を備える。

【0013】

遠隔制御装置１と、制御装置３とは、広域ネットワーク２を介して通信可能である。

【0014】

遠隔制御装置１は、例えば、工場から離れた管理所に設置される。また、遠隔制御装置１は、管理所の他、クラウド上に設置されてもよい。遠隔制御装置１が立ち上がった後は、遠隔制御装置１は、制御装置３から、広域ネットワーク２を介してセンサ４のデータを受信し、制御対象設備（不図示）を制御するための制御演算を実行する。制御演算の結果は、広域ネットワーク２を介して制御装置３に送信される。

【0015】

制御装置３は、例えば、工場等のプラントに設置される。制御装置３は、遠隔制御装置１の立ち上がる前、装置内で制御演算を実施し、この結果に基づいてアクチュエータ５を制御する制御信号を生成する。また、制御装置３は、遠隔制御装置１によって制御演算が行われる場合、遠隔制御装置１から受信した制御演算の結果に基づいて、アクチュエータ５を制御する制御信号を生成する。制御信号によってアクチュエータ５が駆動し、制御対象設備を動作させる。

【0016】

広域ネットワーク２は、光回線またはメタル回線等の有線回線の他、４Ｇ（4th Generation）回線、５Ｇ(5th Generation)回線、多重無線回線または衛星回線等の無線回線によって構築される。各ネットワーク２０、２１におけるルータ等のネットワーク設備の記載については省略する。広域ネットワーク２は、専用線として構築されてもよく、インターネット等の公衆回線を用いて構築されてもよい。また、広域ネットワーク２は、ＷＡＮ（Wide Area Network）ではなく、ＬＡＮ（Local Area Network）として構成されてもよい。

【0017】

図１では、制御システム１００は、１台の遠隔制御装置１に対して、複数の制御装置３が広域ネットワーク２を介して接続されており、制御装置３ごとに、異なる制御対象設備を制御している。本実施形態では、制御装置３が２台接続された例を用いて説明する。説明のため、２台の制御装置３のうち１台を制御装置Ａとし、もう１台を制御装置Ｂとして扱う。また、制御装置Ａ及びＢには、それぞれセンサ４及びアクチュエータ５が接続される。

【0018】

制御システム１００のユーザは、ＨＭＩ４０を介して、遠隔制御装置１や制御装置３の状態を監視する。また、これらの装置を動作させるためのユーザプログラムについては、ＨＭＩ４０を通じてダウンロードすることができる。この図では、ＨＭＩ４０は、遠隔制御装置１に接続し、制御システム１００を一元的に監視する例を示しているが、ＨＭＩ４０は、制御装置３に接続する構成としてもよい。

【0019】

図２は、第１実施形態における制御システムの各ブロック図の例である。

【0020】

図２では、遠隔制御装置１、制御装置Ａ及びＢのブロック図について説明する。また、制御装置ＡとＢとは、同様のブロック図であるため、制御装置３として説明する。

【0021】

遠隔制御装置１は、通信部１１、制御プログラム実行部１２及び制御用メモリ１３を備える。また、遠隔制御装置１は、例えばＰＣ（Personal Computer）に遠隔制御装置１用のプログラムをインストールすることで実現できる。遠隔制御装置１内のＣＰＵ（Central Processing Unit）が、遠隔制御装置１のプログラムを実行することにより、通信部１１、制御プログラム実行部１２及び制御用メモリ１３の機能が実現される。制御用メモリ１３、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）上に構築される。また、遠隔制御装置１は、ＰＣにＶＭ（Virtual Machine）として実装されてもよい。

【0022】

通信部１１は、遠隔制御装置１が立ち上がった後、広域ネットワーク２を介して、後述する制御装置３の通信部３１と通信を行う。制御装置３への制御演算の結果の送信や、制御装置３からのセンサ４のデータの受信は、通信部１１を介して行う。

【0023】

制御プログラム実行部１２は、制御対象設備を制御するための制御演算を実行する。

【0024】

制御用メモリ１３は、センサ４のデータ、制御演算の結果及び演算途中の制御情報を格納する。制御プログラム実行部１２は、制御用メモリ１３に格納されたセンサ４のデータを読み出し、制御演算を実行する。

【0025】

制御プログラム実行部１２によって算出された制御演算の結果は、制御用メモリ１３に格納され、通信部１１を介して制御装置３に送信される。

【0026】

演算途中の制御情報とは、例えば、制御演算で用いられる変数の値である。演算途中の制御情報は、より具体的には、センサ４のデータや過去に算出した制御演算の結果が閾値を超えた回数、または過去の制御演算で使用した値等であり、制御演算の結果を出力するために必要な途中の情報が該当する。以下、演算途中の制御情報のことを単に制御情報とも呼ぶ。

【0027】

制御装置３は、通信部３１、制御プログラム実行部３２、制御用メモリ３３及び制御切り替え判定部３４を備える。また、制御装置３は、例えばＰＣ（Personal Computer）に制御装置３用のプログラムをインストールすることで実現できる。制御装置３内のＣＰＵ（Central Processing Unit）が、制御装置３のプログラムを実行することにより、通信部３１、制御プログラム実行部３２、制御用メモリ３３及び制御切り替え判定部３４の機能が実現される。制御用メモリ１３、例えば、メモリ等のＲＡＭ（Random Access Memory）上に構築される。また、制御装置３は、ＰＬＣとして実装されてもよい。

【0028】

通信部３１は、遠隔制御装置１が立ち上がった後、広域ネットワーク２を介して、通信部１１と通信を行う。遠隔制御装置１に送信するセンサ４のデータや、遠隔制御装置１から受信する制御演算の結果は、通信部３１を介して送受信を行う。

【0029】

制御プログラム実行部３２は、遠隔制御装置１が立ち上がる前、制御プログラム実行部３２で制御対象設備を制御するための制御演算を実行する。

【0030】

制御用メモリ３３は、遠隔制御装置１が立ち上がる前、センサ４のデータに加え、制御装置３によって算出された制御演算の結果及び演算途中の制御情報を格納する。

【0031】

また、制御用メモリ３３は、遠隔制御装置１が立ち上がった後、センサ４のデータに加え、遠隔制御装置１によって算出された制御演算の結果及び演算途中の制御情報を受信し、格納する。

【0032】

制御装置３で制御演算が実行される場合、制御プログラム実行部３２は、入力値として、制御用メモリ３３に格納されたセンサ４のデータを読み出し、制御演算を実行する。

【0033】

また、制御装置３で制御演算が実行される場合、制御演算の結果は、制御用メモリ３３に格納された後、通信部３１によって、制御信号としてアクチュエータ５に送信される。

【0034】

制御切り替え判定部３４は、遠隔制御装置１の立ち上げに伴って、制御演算を切り替える判定を行う。例えば、制御切り替え判定部３４によって、制御演算を制御装置３から遠隔制御装置１へ切り替える判定がなされた場合、制御演算は、切り替え処理の後、遠隔制御装置１の制御プログラム実行部１２で実行される。

【0035】

図３は、第１実施形態における制御システムの別の例の各ブロック図である。

【0036】

図３は、１台の物理上のＰＣ５０の中で仮想の遠隔制御装置１が複数台動作している例である。この例では、１台の物理上のＰＣ５０のＣＰＵ、メモリ等のリソースを２台の仮想の遠隔制御装置１が共有している。この例では、制御装置Ａの制御演算を実行する遠隔制御装置１を遠隔制御装置Ａと呼び、制御装置Ｂの制御演算を実行する遠隔制御装置１を遠隔制御装置Ｂと呼ぶ。このように、遠隔制御装置１は、それぞれの制御装置３を動作させる個別のＶＭとして実装されてもよい。また、制御システム１００の各装置が扱う変数等のデータは、例えばリングバッファに格納し、各装置間で共有してもよい。これにより、制御システム１００は、各装置でメモリの使用量の増加を抑えることができる。以下、制御装置３から遠隔制御装置１への切り替え動作を説明するため、１台の遠隔制御装置１と１台の制御装置３との間の切り替えについて説明する。

【0037】

図４は、第１実施形態における遠隔制御装置立ち上げ前の処理シーケンスの例を示す図である。

【0038】

図４は、例えば、遠隔制御装置１の立ち上げ前の状態の処理シーケンスを示している。遠隔制御装置１の立ち上げ前、制御演算は、現場の制御装置３によって実行される。遠隔制御装置１の立ち上げ前、各処理Ｔ１及びＴ６はこの順で、それぞれ独立して実施される。また、Ｔ１及びＴ６は、Ｔ１周期タイマ及びＴ６周期タイマによって、周期的に実施される。

【0039】

Ｔ１は、制御装置３と、センサ４及びアクチュエータ５との間の通信処理である。通信部３１は、センサ４のデータを受信し、入力値として制御用メモリ３３に格納する。また、通信部３１は、制御演算の結果をアクチュエータ５に対する出力値として制御用メモリ３３から読み出して、アクチュエータ５に送信する。

【0040】

Ｔ６は、制御装置３で制御プログラムを実行する処理である。具体的には、制御プログラム実行部３２は、制御用メモリ３３から、センサ４のデータを読み出し、制御演算を実行する。また、制御プログラム実行部３２は、制御演算の結果に加えて、演算途中の制御情報を制御用メモリ３３に格納する。

【0041】

本実施形態における制御プログラム実行部３２は、遠隔制御装置１が立ち上がった後、遠隔制御装置１で制御演算を実行できるように、制御装置３によって算出された演算途中の制御情報を格納する。

【0042】

図５は、第１実施形態における遠隔制御装置と制御装置との間の制御移行時の処理シーケンスの例を示す図である。

【0043】

ここでは、遠隔制御装置１が立ち上がった後、制御装置３で実行していた制御演算を止めることなく、制御プログラムの実行場所を制御装置３から遠隔制御装置１に移行させる処理Ｔ７の例について説明する。

【0044】

一方で、遠隔制御装置１及び制御装置３は、周期的な通信を行っている。制御装置３は、周期的な通信で互いの装置の間の疎通確認が取れたことによって、遠隔制御装置１の立ち上がりを確認する。また、各装置は、互いの装置間を結ぶ広域ネットワーク２の通信障害についても、この周期的な通信によって疎通確認が取れた場合、復旧を確認する。また、互いの装置の間の周期的な通信は、例えばＰＩＮＧ（Packet InterNet Groper）といった一般的な疎通確認方法によって実施してもよい。

【0045】

Ｔ７では、まず制御切り替え判定部３４は、通信部３１に制御演算を移行するための移行開始通知を行い、制御プログラム実行部３２に制御演算を停止するための制御停止通知を行う。移行開始通知を受信した通信部３１は、入力値及び移行開始通知の送信と、受信値格納開始とＴ２周期タイマ開始とを実行する。

【0046】

入力値及び移行開始送信では、通信部３１は、制御用メモリ３３のセンサ４のデータ及び演算途中の制御情報を入力値として読み出して、通信部１１に送信する。また、通信部３１は、入力値の送信の際に、移行開始通知を併せて送信する。この移行開始通知は、入力値と別の送信データとして送信してもよく、また入力値の送信データの中に、例えば識別ヘッダとして付与することで、同一の送信データとして送信してもよい。

【0047】

受信値格納開始では、通信部３１は、遠隔制御装置１が制御演算を開始した後、制御演算の結果及び演算途中の制御情報を受信し、これらのデータを受信値として制御用メモリ３３に格納する処理を開始する。

【0048】

Ｔ２周期タイマ開始では、制御装置３は、制御装置３から遠隔制御装置１へ周期的に制御用メモリ３３の内容を遠隔制御装置１に送信する処理Ｔ２を開始するため、Ｔ２周期タイマを開始する。処理Ｔ２の詳細については後述する。

【0049】

また、制御停止通知を受信した制御プログラム実行部３２は、遠隔制御装置１から受信する制御演算の結果と、制御プログラム実行部３２で実行した制御演算の結果と混同を防止するため、Ｔ６周期タイマを停止する。

【0050】

制御装置３から入力値及び移行開始通知を受信した遠隔制御装置１の通信部１１は、受信値格納、制御開始通知及びＴ４周期タイマ開始を行う。

【0051】

受信値格納では、通信部１１は、通信部３１から受信したセンサ４のデータ及び演算途中の制御情報を受信値として制御用メモリ１３に格納する。制御開始通知では、通信部１１は、制御プログラム実行部１２に、制御演算を開始するための制御開始通知を行う。Ｔ４周期タイマ開始では、制御装置３は、周期的に制御装置３へ送信を繰り返す処理Ｔ４を開始するため、Ｔ４周期タイマを開始する。処理Ｔ４の詳細については後述する。

【0052】

また、制御開始通知を受信した制御プログラム実行部１２は、制御情報反映、制御演算及びＴ３周期タイマ開始を行う。

【0053】

制御情報反映では、制御プログラム実行部１２は、制御用メモリ１３から演算途中の制御情報を読み出して、プログラムの内部情報として反映させる。制御演算では、制御プログラム実行部１２は、制御用メモリ１３からセンサ４のデータを読み出して、このデータを用いて制御演算を実行し、その結果を制御用メモリ１３に格納する。Ｔ３周期タイマ開始では、制御装置３は、周期的に遠隔制御装置１で制御演算を実行するＴ３周期タイマを開始する。処理Ｔ３の詳細については後述する。

【0054】

上述の処理シーケンスによって、Ｔ１及びＴ６が実行されている状態から、Ｔ７によって、Ｔ１～Ｔ４がこの順で、それぞれ独立して実行される状態に遷移する。また、Ｔ１～Ｔ４は、それぞれＴ１～Ｔ４周期タイマによって、周期的に実施される。

【0055】

図６は、第１実施形態における遠隔制御装置及び制御装置の通常時の処理シーケンスのタイミングチャートである。

【0056】

通常時は、Ｔ１～Ｔ４がこの順で周期的に繰り返されることで処理シーケンスが実行され、遠隔での制御演算が実現される。また、本実施形態では、各Ｔ１～Ｔ４が実行され、次の周期で再び各処理Ｔ１～Ｔ４が実行されるまでの時間間隔のことを周期時間と呼ぶ。図６では、各処理Ｔ１～Ｔ４の周期時間をそれぞれｔ１～ｔ４で表している。また、この例では、処理Ｔ１～Ｔ４を毎回の周期で順番通りに実行するため、ｔ１～ｔ４は同一の値として設定される。また、これらの周期時間は、周期タイマＴ１～Ｔ４によって実行開始時間が管理される。

【0057】

図７は、第１実施形態における遠隔制御装置と制御装置との間の通常時の処理シーケンスの例を示す図である。

【0058】

Ｔ１は、上述と同様の処理であるため、説明を省略する。Ｔ２は、制御装置３の制御用メモリ３３の内容を遠隔制御装置１に送信する処理である。制御装置３の通信部３１は、制御用メモリ３３からセンサ４のデータを入力値として読み出して、遠隔制御装置１に送信する。また、センサ４のデータを受信した遠隔制御装置１の通信部１１は、制御用メモリ１３に、受信値としてその値を格納する。なお、Ｔ２では、制御装置３は制御演算を行っていないため、制御装置３の通信部３１は演算途中の制御情報を遠隔制御装置１に送信しない。そのため、Ｔ２では、演算途中の制御情報は、遠隔制御装置１の通信部１１の受信値に含まれていない。

【0059】

Ｔ３は、遠隔制御装置１で制御プログラムを実行する処理である。制御プログラム実行部１２は、制御用メモリ１３からセンサ４のデータを読み出して、制御演算を実行する。遠隔制御装置１は、実行された制御演算の結果や演算途中の制御情報を制御用メモリ１３に格納する。

【0060】

Ｔ４は、遠隔制御装置１の制御用メモリ１３に格納されたデータを制御装置３に送信するための処理である。遠隔制御装置１の通信部１１は、制御用メモリ１３から、制御演算の結果及び演算途中の制御情報を読み出して、出力値として制御装置３に送信する。制御装置３の通信部３１は、制御演算の結果及び演算途中の制御情報を受信し、これらの値を受信値として制御用メモリ３３に格納する。

【0061】

また、広域ネットワーク２の通信障害の発生により、制御装置３で制御演算を行っている場合、制御システム１００は、通信障害復旧後、制御演算を遠隔制御装置１で実施する際も同様の処理シーケンスによって制御プログラムの実行場所を移行することができる。

【0062】

本実施形態によれば、制御システム１００は、Ｔ１及びＴ６が実行される状態、つまり制御装置３によって制御演算が実行される状態から、Ｔ１～Ｔ４が実行される状態、つまり遠隔制御装置１によって制御演算が実行される状態に遷移することができる。これにより、制御システム１００は、現場の制御装置３から遠隔制御装置１に制御プログラムの実行場所を移行することができる。

【0063】

また、本実施形態によれば、制御装置３は、演算途中の制御情報を制御用メモリ３３に格納し、通信部３１を介して遠隔制御装置１に送信する。また、遠隔制御装置１は、この値を制御装置３から受信し、制御用メモリ１３に格納する。遠隔制御装置１は、制御プログラムの実行を開始する際に、この値を読み出すことで、制御演算に過去のデータを反映することができる。これにより、遠隔制御装置１は、制御装置３と疎通確認が取れた場合や、広域ネットワーク２の通信障害の復旧後、遠隔で制御演算を実行する場合に、遠隔制御装置１と制御装置３との間でデータが欠落することなく、制御演算を遠隔で連続的に実行することができる。

【0064】

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態における遠隔制御装置と制御装置との間の通常時の処理シーケンスの例を示す図である。

【0065】

Ｔ１～Ｔ３は、第１実施形態と同一の処理であるため、説明を省略する。

【0066】

Ｔ４では、遠隔制御装置１の通信部１１は、制御用メモリ１３から、制御演算の結果及び演算途中の制御情報を読み出して、出力値として制御装置３に送信する。制御装置３の通信部３１は、制御演算の結果及び演算途中の制御情報を受信し、これらの値を受信値として制御用メモリ３３に格納する。また、通信部３１は、制御切り替え判定部３４に受信値の受信時刻を通知する。制御切り替え判定部３４は、通信部３１から受信時刻を通知された場合、受信タイマを更新する。

【0067】

本実施形態では、第１実施形態と比較して、制御切り替え判定部３４は、受信値の受信時刻に基づいて受信タイマを更新する点で異なっている。

【0068】

図９は、第２実施形態における遠隔制御装置と制御装置との間の制御移行時の処理シーケンスの例を示す図である。

【0069】

図９の処理シーケンスは、図８で説明した処理シーケンスの続きであり、広域ネットワーク２に通信障害が発生した場合等にこの処理シーケンスが実行される。

【0070】

Ｔ５は、制御プログラムの実行場所を遠隔制御装置１から制御装置３へ移行する処理である。制御切り替え判定部３４は、遠隔制御装置１から制御演算の結果及び演算途中の制御情報を受信できたか否かを、受信タイマにより監視する。図８の処理シーケンスで説明した通り、通信部３１は、遠隔制御装置１より、制御演算の結果及び演算途中の制御情報を受信した後、制御切り替え判定部３４に受信時刻を通知（Ｔ４参照）する。通常時の処理シーケンスが実行されている間、制御切り替え判定部３４における受信タイマは、Ｔ４で受信値を受信する度に受信時刻を更新する。最後に更新された受信時刻から、一定時間を超えても受信時刻が更新されない場合タイムアウトとなり、制御切り替え判定部３４は、遠隔制御装置１と制御装置３との間の通信ができないと判断し、制御移行のための処理シーケンスを開始する。

【0071】

ここで、タイムアウトのための一定時間は、Ｔ１～Ｔ４の周期時間ｔ１～ｔ４よりも短い値として設定される。例えば、Ｔ４の周期時間ｔ４が１秒である場合には、一定時間は、その半分である０．５秒としてもよく、制御移行時の処理に０．２秒を要するのであれば、一定時間は、０．８秒と設定することが考えられる。

【0072】

さらに、タイムアウトのための一定時間を設定した後は、Ｔ４における受信時刻通知をタイムアウトのための一定時間よりも短く実施する必要がある。その方法として、ｔ４の時間を短く設定し直すこと、Ｔ４において出力値送信とは別の周期時間で生存を確認するための通信パケットを送信すること、が挙げられる。ｔ４の時間を短く設定し直すことで、遠隔制御装置１での出力値送信がタイムアウトのための一定時間よりも短く実施され、タイムアウトよりも前に制御装置３での受信時刻通知が実施可能となる。また、生存確認の通信パケットでは、Ｔ４において出力値送信とは別のタイマをもう１つ用意し、出力値送信とは別の周期時間で生存を確認するための通信パケットを送信することで、タイムアウトよりも前に受信時刻通知が実施可能となる。生存を確認するための通信パケットには、制御演算の結果及び演算途中の制御情報は必要ないため、ｔ４の時間を短く設定し直すよりも通信負荷を軽減することができる。

【0073】

Ｔ５は、制御演算を遠隔制御装置１から制御装置３に移行する処理である。Ｔ５でタイムアウトとなった場合、制御切り替え判定部３４は、制御移行のための処理シーケンスを開始するため、制御装置３の制御プログラム実行部３２に制御開始通知を行う。また、制御切り替え判定部３４は、通信部３１に、遠隔制御装置１からの受信値を制御用メモリ３３に格納しないための受信値格納停止通知を行う。この処理シーケンスでは、制御開始通知が先に通知され、受信値格納停止通知が後に通知されている例を示しているが、これらの通知の順番は、逆であってもよい。

【0074】

制御開始通知を受信した制御プログラム実行部３２は、制御情報反映を行い、制御用メモリ３３から演算途中の制御情報を読み出して、プログラムの内部情報として反映させる。反映後、制御プログラム実行部３２は、制御用メモリ３３からセンサ４のデータを読み出して制御演算を実行し、制御演算の結果を制御用メモリ３３に格納する。以降、制御装置３は、制御装置３で周期的に制御演算を実行するＴ６を開始するために、Ｔ６周期タイマを開始する。

【0075】

Ｔ５で受信値格納停止通知を受信した通信部３１は、遅れて届いた遠隔制御装置１の制御演算の結果と、制御プログラム実行部３２で実行した制御演算の結果との混同を避けるため、受信値格納停止通知以降の遠隔制御装置１からの受信値を制御用メモリ３３に格納しない。

【0076】

Ｔ５の完了以降、制御装置３は、Ｔ２の実行を停止してもよい。また、遠隔制御装置１の制御プログラム実行部１２は、制御装置３の制御切り替え判定部３４と同様に、受信値を格納（Ｔ２参照）した際に、受信タイマを更新してもよい。これにより、遠隔制御装置１は、一定時間を超えても受信時刻が更新されない場合タイムアウトとなり、Ｔ３及びＴ４の実行を停止することとしてもよい。

【0077】

Ｔ６では、制御プログラム実行部３２は、制御用メモリ３３から、センサ４のデータを読み出し、制御演算を実行する。また、制御プログラム実行部３２は、制御演算の結果に加えて、演算途中の制御情報を制御用メモリ３３に格納する。

【0078】

制御装置３は、Ｔ１周期タイマ及びＴ６周期タイマに従って、Ｔ１及びＴ６を周期的に実行する。

【0079】

また、広域ネットワーク２の通信障害の復旧後は、第１実施形態と同様に、Ｔ７を実行することで、制御プログラムの実行場所を制御装置３から遠隔制御装置１に移行することができる。

【0080】

本実施形態によれば、制御装置３は、遠隔制御装置１から制御演算の結果等を受信する度に受信タイマを更新し、制御装置３と遠隔制御装置１との間の通信の健全性を確認する。また、制御装置３は、受信タイマのタイムアウトに基づいて、制御プログラムの実行場所を遠隔制御装置１から制御装置３へ切り替えることで、遠隔制御装置１から制御演算の結果が受信できない場合でも制御演算を継続することができる。

【0081】

また、本実施形態によれば、遠隔制御装置１は、演算途中の制御情報を制御用メモリ１３に格納し、通信部１１を介して制御装置３に送信する。また、制御装置３は、この値を遠隔制御装置１から受信し、制御用メモリ３３に格納する。制御装置３は、制御プログラムの実行を開始する際に、この値を読み出すことで、制御演算に過去のデータを反映することができる。これにより、制御装置３は、広域ネットワーク２で通信障害が発生した場合でも、遠隔制御装置１と制御装置３との間でデータが欠落することなく、制御演算を現場で連続的に実行することができる。

【0082】

また、本実施形態によれば、制御装置３は、制御プログラム実行部３２で制御演算を実行する場合、受信値格納停止によって遠隔制御装置１からの受信値の格納を行わない。これにより、遅れて届いた遠隔制御装置１の制御演算の結果と、制御プログラム実行部３２で実行した制御演算の結果との混同を避けることができる。

【0083】

（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態における遠隔制御装置と制御装置との間の制御移行時の処理シーケンスの例を示す図である。

【0084】

広域ネットワーク２の通信障害の復旧時、制御装置３から送信されたセンサ４のデータ、演算途中の制御情報及び移行開始通知が遠隔制御装置１で受信できなかった場合、制御システム１００は、遠隔制御装置１と、制御装置３との両方で制御演算が停止してしまう。そこで、第３実施形態では、制御システム１００は、遠隔制御装置１と制御装置３との間の通信を複数回繰り返し、広域ネットワーク２の通信状況が安定したことを確認した後、制御装置３での制御演算を停止する。

【0085】

Ｔ７’では、Ｔ７で実行される一部の処理が実行されない。具体的には、Ｔ７’では、制御切り替え判定部３４での制御停止通知及び通信部３１における受信値格納開始が実施されない。

【0086】

制御切り替え判定部３４では、制御停止通知が実行されないため、制御プログラム実行部３２は制御演算を実行（Ｔ６）し続ける。また、Ｔ４では、通信部３１は受信値格納開始を実行しないため、通信部３１が受信した受信値が制御用メモリ３３に格納されない。

【0087】

図１１は、第３実施形態における制御装置が受信値を格納開始する際の処理シーケンスの例を示す図である。

【0088】

通信部３１は、Ｔ７’の際に受信値の格納を開始せずに、広域ネットワーク２の通信状況の安定を確認するために、制御切り替え判定部３４で受信回数判定を実施する。受信回数判定では、制御切り替え判定部３４は、遠隔制御装置１の通信部１１によって送信される出力値、つまり制御演算の結果及び演算途中の制御情報について、通信部３１で一定時間内に受信できた回数が閾値を超えたか否かの判定を行う。以下、本実施形態では、通信部３１で受信した制御演算の結果及び演算途中の制御情報を受信値として説明する。

【0089】

図１１では、通信部３１は、制御切り替え判定部３４に受信値の受信時刻を通知し、制御切り替え判定部３４が、この通知に基づいて受信タイマを更新する。また、制御切り替え判定部３４は、この受信タイマの更新回数の度に受信回数の判定を行う処理シーケンスとなっている。図７のように、受信タイマの更新を行わない場合、制御装置３は、通信部３１が制御切り替え判定部３４に対して、受信値を一定時間内に受信した旨の信号を送信し、制御切り替え判定部３４受信回数を判定する構成としてもよい。

【0090】

Ｔ４’は、受信回数の判定の結果、受信値の受信回数が閾値を超えていないと判断された場合の処理シーケンスであり、Ｔ４’’は、受信回数の判定の結果、受信値の受信回数が閾値を超えたと判断された場合の処理シーケンスである。Ｔ４’及びＴ４’’は、いずれもＴ４周期タイマによって実行周期が管理される。

【0091】

Ｔ４’’では、受信値の受信回数が閾値を超えたと判断された場合、制御装置３は、制御停止通知、受信値格納開始を実行する。制御停止通知では、制御切り替え判定部３４は、制御プログラム実行部３２に通知を行い、制御切り替え判定部３４は、Ｔ６’周期タイマを停止する。また、制御切り替え判定部３４は、通信部３１に受信値格納開始通知を行い、通信部３１は、受信値納格納処理を実行する。受信値格納開始処理の実行後は、Ｔ４’’の処理の代わりに、Ｔ４が実行される。

【0092】

以上により、制御システム１００は、Ｔ１及びＴ６が実行される状態から、Ｔ７’によって、Ｔ１～Ｔ４及びＴ６がそれぞれ独立して周期的に実行される状態に遷移することができる。また、Ｔ４’は、通信部３１での受信値の受信回数が閾値を超えた場合、Ｔ４’’が実行される。これにより、Ｔ６が停止し、Ｔ４が再開されるため、制御システム１００は、Ｔ１～Ｔ４がそれぞれ独立して周期的に実行される状態に遷移することができる。つまり、制御システム１００は、遠隔制御装置１で制御演算を実施する通常の処理シーケンスに復旧することができる。

【0093】

この閾値は、制御システム１００のユーザが任意の値として定めてもよい。閾値の値が大きいほど、受信回数判定の回数も大きくなるため、制御切り替え判定部３４は、広域ネットワーク２の通信状況が安定していることを判断することができる。

【0094】

図１２は、第３実施形態における遠隔制御装置と制御装置との間の制御移行時の処理シーケンスの別の例を示す図である。

【0095】

図１１では、出力値を一定時間内に受信した受信回数を判定する処理シーケンスの例を示した。図１２では、受信タイマがタイムアウトした場合の処理シーケンスの例を示す。

【0096】

制御切り替え判定部３４は、遠隔制御装置１からの出力値が安定して受信できたか否かを受信タイマ及び受信回数によって判定する。制御切り替え判定部３４における受信タイマは、Ｔ４’において、受信時刻通知を受信する度、受信タイマを更新する。制御切り替え判定部３４は、タイムアウトとなった場合、受信回数をリセットし、再度、Ｔ７’を開始する。ここで、Ｔ７’で再度開始されるＴ２～Ｔ４周期タイマは、制御切り替え判定部３４によって上書きが行われる。これにより、タイムアウトとなって、再度Ｔ７’を実行した場合でも、Ｔ６が実行され続けるため、制御プログラムが停止することはない。また、制御切り替え判定部３４は、各周期タイマを上書きすることで、複数のタイマを管理する必要もない。

【0097】

本実施形態によれば、制御装置３は、演算途中の制御情報を制御用メモリ３３に格納し、通信部３１を介して遠隔制御装置１に送信する。また、遠隔制御装置１は、この値を制御装置３から受信し、制御用メモリ１３に格納する。遠隔制御装置１は、制御プログラムの実行を開始する際に、この値を読み出すことで、制御演算に過去のデータを反映することができる。これにより、遠隔制御装置１は、制御装置３と疎通確認が取れた場合や、広域ネットワーク２の通信障害の復旧後に、遠隔で制御演算を実行する場合に、遠隔制御装置１と制御装置３との間でデータが欠落することなく、制御演算を遠隔で連続的に実行することができる。

【0098】

また、本実施形態によれば、制御システム１００は、遠隔制御装置１と制御装置３との間の通信を複数回繰り返し、広域ネットワーク２の通信状況が安定したことを確認した後、制御装置３での制御演算を停止する。これにより、制御システム１００は、遠隔制御装置１と、制御装置３との両方の装置で制御演算が停止してしまうことを防止することができる。

【0099】

また、本実施形態によれば、受信タイマがタイムアウトとなった場合、制御切り替え判定部３４は、受信回数をリセットして再び受信回数を数え直す。これにより、制御システム１００は、広域ネットワーク２の通信状況がより安定したことを確認した後、制御装置３での制御演算を停止することができ、遠隔制御装置１と、制御装置３との両方の装置で制御演算が停止してしまうことを防止することができる。

【0100】

（第４実施形態）
図１３は、第４実施形態における遠隔制御装置のハードウェア構成図である。

【0101】

図１３の遠隔制御装置１は、ＣＰＵ等のプロセッサ５２と、ＲＡＭ等の主記憶装置５３と、ＨＤＤ等の補助記憶装置５４と、ＬＡＮ（Local Area Network）ボード等のネットワークインタフェース５５と、メモリスロットやメモリポート等のデバイスインタフェース５６、と、これらの機器を互いに接続するバス５７とを備えている。遠隔制御装置１は例えば、ＰＣ等のコンピュータであり、キーボードやマウス等の入力装置や、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）モニタ等の出力装置を備えている。

【0102】

本実施形態においては、遠隔制御装置１の情報処理をコンピュータに実行させるためのプログラムが、補助記憶装置５４内にインストールされている。遠隔制御装置１は、このプログラムを主記憶装置５３に展開して、プロセッサ５２により実行する。これにより、図２に示す各ブロックの機能を遠隔制御装置１内で実現し、第１実施形態で説明した処理シーケンス移行等が可能となる。なお、この情報処理により生成されたデータは、主記憶装置５３に一時的に保持されるか、補助記憶装置５４内に格納され保存される。

【0103】

このプログラムは例えば、このプログラムを記録した外部装置５８をデバイスインタフェース５６に装着し、このプログラムを外部装置５８から補助記憶装置５４に格納することでインストール可能である。外部装置５８の例は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体や、このような記録媒体を内蔵する記録装置である。記録媒体の例はＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ（Compact Disk Recordable）、フレキシブルディスク、ＤＶＤ－ＲＯＭ(Digital Versatile Disk Read Only Memory)、ＤＶＤ－Ｒ (Digital Versatile Disk Recordable)であり、記録装置の例はＨＤＤである。また、このプログラムは例えば、このプログラムをネットワークインタフェース５５を介してダウンロードすることでインストール可能である。

【0104】

本実施形態によれば、第１実施形態における遠隔制御装置１の機能をソフトウェアにより実現することが可能となる。また、制御装置３も同様にソフトウェアにより実現することが可能となる。

【0105】

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な遠隔制御装置１及び制御装置３は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した遠隔制御装置１及び制御装置３の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲及びこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。

【符号の説明】

【0106】

１：遠隔制御装置、２：広域ネットワーク、３：制御装置、４：センサ、
５：アクチュエータ、１１：通信部、１２：制御プログラム実行部、
１３：制御用メモリ、３１：通信部、３２：制御プログラム実行部、
３３：制御用メモリ、３４：制御切り替え判定部、４０：ＨＭＩ、
５２：プロセッサ、５３：主記憶装置、５４：補助記憶装置、
５５：ネットワークインタフェース、５６：デバイスインタフェース、
５７：バス、５８：外部装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】