特開 2024-165593 遠隔制御システム

(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】P2024165593

(43)【公開日】2024-11-28

(54)【発明の名称】遠隔制御システム

(51)【国際特許分類】

   H04Q 9/02 20060101AFI20241121BHJP

   H04Q 9/00 20060101ALI20241121BHJP

   G05B 19/05 20060101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

H04Q9/02 B

H04Q9/00 301B

G05B19/05 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023081909

(22)【出願日】2023-05-17

(71)【出願人】

【識別番号】522124150

【氏名又は名称】ｃｙｎａｐｓ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(72)【発明者】

【氏名】岩屋 雄介

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 由治

【テーマコード（参考）】

5H220

5K048

【Ｆターム（参考）】

5H220AA01

5H220BB05

5H220CC03

5H220CX05

5H220FF09

5H220JJ07

5H220JJ12

5H220JJ26

5H220JJ28

5K048AA04

5K048BA30

5K048EB06

5K048FC02

5K048GC03

5K048HA01

5K048HA02

5K048HA03

(57)【要約】

【課題】１モジュール化した新規な小型ＰＬＣを開発し、ＰＬＣの置換えや後付けで新規のＰＬＣを設置可能な遠隔制御システムを提供する。
【解決手段】管理対象の拠点内又は拠点外に設置された制御手段と、管理対象の拠点内に設置されたＰＬＣユニットと、前記ＰＬＣユニットにより制御される被制御装置とを備えた遠隔制御システムであって、前記ＰＬＣユニットは、無線アンテナと、無線通信を行うＬＴＥ通信モジュールと、近接無線通信を行う近接無線通信モジュールと、外部のセンサからのアナログ信号を入力するＡＤ変換器と、前記ＡＤ変換器で変換されたデジタル信号を所定の計算条件を定義する計算テーブルに基づいて演算し、デジタル制御信号を自動生成する信号処理手段と、アナログ信号を変換出力するＤＡ変換器と、から構成され、前記制御手段は、ＰＬＣユニットと、無線通信又は近接無線通信ネットワークにより前記計算テーブルを設定するようにした。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

管理対象の拠点内又は拠点外に設置された制御手段と、管理対象の拠点内に設置されたＰＬＣユニットと、前記ＰＬＣユニットによってシーケンス制御される被制御装置とを備え、通信ネットワークを介して遠隔制御を行う遠隔制御システムであって、
前記ＰＬＣユニットは、
無線アンテナと、
前記無線アンテナを介して無線通信を行うＬＴＥ通信モジュールと、
前記無線アンテナを介して近接無線通信を行う近接無線通信モジュールと、
外部のセンサからのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号を予め定められた計算条件を定義する計算テーブルに基づいて演算し、デジタル制御信号を自動生成する信号処理手段と、
前記信号処理手段により自動生成されたデジタル制御信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器と、から構成され、
前記制御手段は、
前記ＰＬＣユニットと、無線通信又は近接無線通信のネットワークに接続され、前記無線通信又は前記近接無線通信により前記計算テーブルを設定することを特徴とする遠隔制御システム。

【請求項2】

前記制御手段は、無線端末又はクラウド上に備えられていることを特徴とする請求項１記載の遠隔制御システム。

【請求項3】

前記ＰＬＣユニットは、更に電磁接触器を有し、前記信号処理手段は予め定められた判定条件を定義する判定テーブルに基づいて電磁接触器を動作させ、前記被制御装置の動作をオン／オフすることを特徴とする請求項１又は２記載の遠隔制御システム。

【請求項4】

前記計算テーブルは、前記クラウド経由で遠隔で変更することを特徴とする請求項２記載の遠隔制御システム。

【請求項5】

前記判定テーブルは、前記クラウド経由で遠隔で変更することを特徴とする請求項３記載の遠隔制御システム。

【請求項6】

前記ＰＬＣユニットは、管理対象の拠点内に設置された制御盤の外部に取付けたことを特徴とする請求項１記載の遠隔制御システム。

【請求項7】

前記ＰＬＣユニットは、管理対象の拠点内に設置された制御盤に内蔵させ、前記無線アンテナを前記制御盤の外部に取付けたことを特徴とする請求項１記載の遠隔制御システム。

【請求項8】

管理対象の拠点内又は拠点外に設置された制御手段と、管理対象の拠点内に設置されたＰＬＣユニットと、前記ＰＬＣユニットによってシーケンス制御される被制御装置とを備え、通信ネットワークを介して遠隔制御を行う遠隔制御システムであって、
前記ＰＬＣユニットは、
無線アンテナと、
前記無線アンテナを介して無線通信を行うＬＴＥ通信モジュールと、
前記無線アンテナを介して近接無線通信を行う近接無線通信モジュールと、
外部のセンサからのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号を予め定められた計算条件を定義する計算テーブルに基づいて演算し、デジタル制御信号を自動生成する信号処理手段と、
前記信号処理手段により自動生成されたデジタル制御信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器と、から構成され、
前記ＰＬＣユニットを第１のＰＬＣユニットと第２のＰＬＣユニットとの２台構成とし、
前記制御手段は、上記拠点外のクラウドに設置され、前記第１のＰＬＣユニットと、前記第２のＰＬＣユニットとは無線通信のネットワークを介して前記クラウドに接続され、
前記第１のＰＬＣユニットのＡＤ変換器のデジタル信号出力を前記クラウドに送信し、受信した前記ＡＤ変換器のデジタル信号出力に対して前記クラウドは、無線端末から受信した計算条件又は判定条件に基づいて演算し、デジタル制御信号を自動生成して前記第２のＰＬＣユニットに出力し、受信した前記第２のＰＬＣユニットのＤＡ変換器により前記デジタル制御信号をアナログ信号に変換することを特徴とする遠隔制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、遠隔制御システムに関し、特に管理対象の拠点内に設けられた自動制御のためのプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）を管理対象の拠点内又は拠点外から通信ネットワークを介して遠隔制御を行うのに好適な遠隔制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、様々な被制御対象機器は、例えば被動力装置などがプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）を介して接続され、ＰＬＣの自動制御により活用されている。ＰＬＣのことを、シーケンサと呼ぶこともある。

【0003】

ここで、活用されているＰＬＣ（又はシーケンサ）はプログラム可能であり、被制御対象機器の制御の種類に応じて、入力用ＰＬＣ、出力用ＰＬＣ、入出力ＰＬＣなどの形態を採っている。これらのＰＬＣは、アナログ入力端子、デジタル入力端子、入力リレー接点端子、アナログ出力端子、デジタル出力端子、出力リレー接点端子などを備えている。これらの入力端子には、各種センサが接続されている。例えば、被動力装置が換気装置の場合は、ＰＬＣはセンサから室温や湿度などを検出して、出力端子から制御信号を出力し、被動力装置としての換気装置の自動制御を行うことになる。

【0004】

また、被動力装置が河川や水路に設置された水門開閉装置の場合は、ＰＬＣはセンサから河川や水路の水量などを検出して、出力端子から制御信号を出力し、被動力装置としての水門開閉装置の自動制御を行うことになる。

【0005】

上記したようなＰＬＣは設置時に、一旦制御条件を設定すると、現場にサービスエンジニアが出向いて調整するか、管理者が手動で変更するしかなかった。

【0006】

しかしながら、古い河川の水門開閉装置などでは、インフラ設備としての装置設置時に一旦設定してしまうと変更が難しいという問題がある。例えば、インフラ設備は老朽化が進み、異常気象などで河川の水量の制御条件の設定が難しくなってきている。

【0007】

そこで、新しい水門開閉装置に変更しようとすると、古いＰＬＣは遠隔制御対応になっていないので、ＰＬＣの制御条件を変更するためには、サービスエンジニアが現場に出向く必要が発生する。

【0008】

これらの問題を解決するため、例えば、特許文献１に記載のように、管理対象の領域内にある被制御機器を領域外から通信ネットワークを介して制御する遠隔制御システムが提案されている。この遠隔制御システムは、管理対象領域外のサーバ上に仮想ＰＬＣを実現したものであり、領域内の信号変換手段（ＩｏＴデバイス）は新たな制御信号を受信するまで、前回の制御信号を記憶した内容で被制御機器を制御するシステムである。

【0009】

近年、建築構造物の空調機器の操作手段として、スマートフォン（以下、スマホと略す）等の通信機器を介して操作するための制御用プログラムが開発されている。例えば、特許文献２には、通信ネットワークに接続可能なリモート端末によりダウンロードされた制御用プログラムを用いて、空気調和機等の制御対象機器の制御を行う機器制御システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０２０－５３７８９号公報

【特許文献2】特開２００４－２８９５０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかしながら、上記特許文献１では、管理対象の拠点外に設置された制御手段から管理対象の拠点内に設置されたＰＬＣを遠隔制御をするだけであるので、拠点内にいる管理者によりＰＬＣの制御条件を変更したい場合でも、ＰＬＣの制御条件を変更することができないという問題があった。

【0012】

特許文献２に開示された技術を用いて換気装置を制御する場合、換気装置が通信ネットワークを介して様々な要求を受けるために、通信ネットワークに常時接続されている必要がある。このため、例えば建築物が既設であり、リモート端末の接続に対応していない換気装置については、制御の対象とすることができない。また、換気装置の種類（換気扇・ダンパー・空気調和機など）によって対応する制御用プログラムが異なる場合、複数の制御用プログラムを手配する必要があり、管理が煩雑となる懸念があるという問題があった。

【0013】

図１６に示すように、ＦＡ用の被制御機器（図示省略）を自動制御するＰＬＣ１６１にＦＡ用小型ゲートウェイ装置１６２を接続して遠隔監視可能とし、クラウド１６３経由でスマホやＰＣなどの端末１６４から監視データのやり取りを行う遠隔監視システムが開発されている。この遠隔監視システムでは、ＰＬＣ１６１と通信ネットワーク対応のＦＡ用小型ゲートウェイ装置１６２とは別体構成のため、ＦＡ用小型ゲートウェイ装置１６２が小型であったとしても、ＰＬＣとゲートウェイ装置を組合せたシステムが大型化するという問題があった。また、ＦＡ用小型ゲートウェイ装置１６２は、各社ＰＬＣに対応させるため、各社対応のための制御信号を予めプログラム開発しておく必要があるので、プログラム開発工数が増加するという問題がある。

【0014】

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、被制御機器をＰＬＣで自律制御を行うときに、通信ネットワーク対応の新規な小型ＰＬＣを開発し、通信ネットワーク非対応のＰＬＣの置き換え可能とし、ＰＬＣが無い箇所に後付けで新規のＰＬＣを設置可能とし、１種類の１つのＰＬＣを用いて設定変更の自由度を高めた遠隔制御システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記課題を解決するため、第１発明の遠隔制御システムは、管理対象の拠点内又は拠点外に設置された制御手段と、管理対象の拠点内に設置されたＰＬＣユニットと、前記ＰＬＣユニットによってシーケンス制御される被制御装置とを備え、通信ネットワークを介して遠隔制御を行う遠隔制御システムであって、前記ＰＬＣユニットは、無線アンテナと、前記無線アンテナを介して無線通信を行うＬＴＥ通信モジュールと、前記無線アンテナを介して近接無線通信を行う近接無線通信モジュールと、外部のセンサからのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号を予め定められた計算条件を定義する計算テーブルに基づいて演算し、デジタル制御信号を自動生成する信号処理手段と、前記信号処理手段により自動生成されたデジタル制御信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器と、から構成され、前記制御手段は、前記ＰＬＣユニットと、無線通信又は近接無線通信のネットワークに接続され、前記無線通信又は前記近接無線通信により前記計算テーブルを設定することを特徴とする。

【0016】

第２発明の遠隔制御システムは、前記制御手段は、第１発明において、無線端末又はクラウド上に備えられていることを特徴とする。

【0017】

第３発明に係る遠隔制御システムは、第１発明又は第２発明において前記ＰＬＣユニットは、更に電磁接触器を有し、前記信号処理手段は予め定められた判定条件を定義する判定テーブルに基づいて電磁接触器を動作させ、前記被制御装置の動作をオン／オフすることを特徴とする。

【0018】

第４発明に係る遠隔制御システムは、第１発明において前記計算テーブルは、前記クラウド経由で遠隔で変更することを特徴とする。

【0019】

第５発明に係る遠隔制御システムは、第３発明において前記判定テーブルは、前記クラウド経由で遠隔で変更することを特徴とする。

【0020】

第６発明に係る遠隔制御システムは、第１発明において前記ＰＬＣユニットは、管理対象の拠点内に設置された制御盤の外部に取付けたことを特徴とする。

【0021】

第７発明に係る遠隔制御システムは、第１発明において前記ＰＬＣユニットは、管理対象の拠点内に設置された制御盤に内蔵させ、前記無線アンテナを前記制御盤の外部に取付けたことを特徴とする。

【0022】

第８発明に係る遠隔制御システムは、管理対象の拠点内又は拠点外に設置された制御手段と、管理対象の拠点内に設置されたＰＬＣユニットと、前記ＰＬＣユニットによってシーケンス制御される被制御装置とを備え、通信ネットワークを介して遠隔制御を行う遠隔制御システムであって、前記ＰＬＣユニットは、無線アンテナと、前記無線アンテナを介して無線通信を行うＬＴＥ通信モジュールと、前記無線アンテナを介して近接無線通信を行う近接無線通信モジュールと、外部のセンサからのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、前記ＡＤ変換器により変換されたデジタル信号を予め定められた計算条件を定義する計算テーブルに基づいて演算し、デジタル制御信号を自動生成する信号処理手段と、前記信号処理手段により自動生成されたデジタル制御信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器と、から構成され、前記ＰＬＣユニットを第１のＰＬＣユニットと第２のＰＬＣユニットとの２台構成とし、前記制御手段は、上記拠点外のクラウドに設置され、前記第１のＰＬＣユニットと、前記第２のＰＬＣユニットとは無線通信のネットワークを介して前記クラウドに接続され、前記第１のＰＬＣユニットのＡＤ変換器のデジタル信号出力を前記クラウドに送信し、受信した前記ＡＤ変換器のデジタル信号出力に対して前記クラウドは、無線端末から受信した計算条件又は判定条件に基づいて演算し、デジタル制御信号を自動生成して前記第２のＰＬＣユニットに出力し、受信した前記第２のＰＬＣユニットのＤＡ変換器により前記デジタル制御信号をアナログ信号に変換することを特徴とする。

【発明の効果】

【0023】

以上の第１発明～第７発明によれば、被制御機器をＰＬＣで自律制御を行うときに、通信ネット―ワーク対応の新規な小型ＰＬＣユニットを開発し、通信ネットワーク非対応のＰＬＣの置き換え可能とし、ＰＬＣが無い箇所に後付けで新規のＰＬＣユニットを設置可能とし、１種類の１つのＰＬＣユニットを用いて設定変更の自由度を高めた遠隔制御システムを実現することができる。

【0024】

第８発明によれば、２台のＰＬＣユニットを用い、入力と出力を設定変更可能とし、システム柔軟性の高い遠隔制御システムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図１は、本発明の実施形態を示す遠隔制御システムにおけるＰＬＵユニットの基本構成図である。

【図2】図２は、図１のＰＬＵユニットの詳細ブロック構成図である。

【図3】図３は、図１のＰＬＵユニットの外観図である。

【図4】図４（ａ）は、本発明の実施形態の遠隔制御システムにおけるＰＬＵユニットを制御盤外に取付けた例を示す図である。図４（ｂ）は、本発明の実施形態の遠隔制御システムにおけるＰＬＵユニットを制御盤内に取付けた例を示す図である。

【図5】図５は、ＰＬＵユニットのＡＣアダプタ接続例を示す図である。

【図6】図６は、本発明の実施形態における設定テーブル例を示す図である。

【図7】図７は、本発明の遠隔制御システムの原理的な説明図である。

【図8】図８（ａ）は、ＰＬＵユニット１台での遠隔制御システムの概略構成図である。図８（ｂ）は、ＰＬＵユニット２台での遠隔制御システムの概略構成図である。

【図9】図９（ａ）は、ＰＬＵユニット１台でのクラウド型遠隔制御システムの概略構成図である。図９（ｂ）は、ＰＬＵユニット２台でのクラウド型遠隔制御システムの概略構成図である。

【図10】図１０は、本発明の実施形態の遠隔制御システムにおける遠隔制御フローチャートである。

【図11】図１１は、本発明を適用したＰＬＵユニット１台構成の排水機場の遠隔制御システムの構成図である。

【図12】図１２は、図１１の排水機場の遠隔制御システムの制御フローチャートである。

【図13】図１３は、本発明を適用したＰＬＵユニット３台構成の排水機場の遠隔制御システムの構成図である。

【図14】図１４は、本発明を適用したＰＬＵユニット１台構成の水処理場の遠隔制御システムの構成図である。

【図15】図１５は、図１４の水処理場の遠隔制御システムの制御フローチャートである。

【図16】従来の遠隔監視システムの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明を適用して例示した実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0027】

＜実施形態＞

【0028】

本実施形態の遠隔制御システムは、１つのＰＬＵユニットにＰＬＣ機能及び遠隔通信機能をまとめて、汎用のＰＬＵユニットを開発し、管理対象内にその汎用のＰＬＵユニット１つを設置し、管理対象の拠点内又は拠点外に設置された制御手段（例えば、無線端末又はクラウド上に備えられたクラウドサーバ）から無線通信又は近接無線通信によりセンサからのアナログ入力信号を設定テーブルの計算条件（計算式）に基づいて制御信号を自動生成し、アナログ出力信号を出力するようにした。これにより、ＰＬＣの制御信号を生成するためのプログラム開発工数を削減することができる。また、１つのＰＬＵユニットにＰＬＣ機能と複数の通信機能をモジュール化したので、システムの簡素化が図れ、小規模な遠隔制御システムを簡単に構築でき、システム開発費の削減、システムメンテナンスの柔軟性の向上も図れる。

【0029】

図１は、本発明の実施形態の遠隔制御システムに使用される小型のＰＬＵユニットの基本構成図である。以下、図１を用いてＰＬＵユニットの原理的な説明を行う。

【0030】

小型のＰＬＵユニットは、図１に示すように、図中点線部にＰＬＵユニットのメイン部の構成を示し、電磁接触器を有する。すなわち、ＰＬＵユニットは、ＡＤ変換器１と、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）／ＢＴ通信機能付きＳｏＣ２と、ＬＴＥ通信モジュール３と、ＤＡ変換器４と、電磁接触器５と、を有する。

【0031】

このＰＬＵユニットは、外部のセンサ（図示せず）からのアナログ入力信号ｘを、ＡＤ変換器１でデジタル信号に変換し、その変換されたデジタル信号を予め定められた計算条件を定義する計算テーブルに基づいて演算し、信号処理手段としてのＳｏＣ２によりデジタル制御信号を自動生成し、ＳｏＣ２により自動生成されたデジタル制御信号を、ＤＡ変換器４でアナログ信号に変換し、アナログ出力信号ｙするように構成した。また、ＳｏＣ２の出力信号を予め定められた判定条件を定義する判定テーブルにより条件判定を行い、電磁接触器５より接点出力信号ｚを出力するように構成している。そして、ＬＴＥ通信モジュール３により無線通信のクラウド上の制御手段としてのクラウドサーバ（図示省略）やＳｏＣ２のＷｉ－Ｆｉ（登録商標）通信機能により拠点内の無線端末（図示省略）から遠隔制御により、計算テーブルや判定テーブルの設定、更新、削除などの処理を行うことができる。ここで、クラウドはパブリッククラウドやプライベートクラウドを利用することができる。また、パブリッククラウドとしては、ＡＷＳ（Amazon Web Services）（登録商標）クラウドサービス、Ａｚｕｒｅ（登録商標）クラウドサービス、Ｇｏｏｇｌｅ（登録商標） Ｃｌｏｕｄサービスなどを利用することができる。これらのパブリッククラウドを利用する場合は、ユーザにクラウドサービス契約をしてもらい、クラウドサービス上で登録したユーザ管理を行うように構成しても良い。

【0032】

図２は、図１のＰＬＵユニットの詳細ハードウェアブロック構成図である。ここで、ＧＰＩＯは、General-purpose input/outputの略で、「汎用入出力」を意味する。ＵＡＲＴは、Universal Asynchronous Receiver/Transmitterの略で、シリパラ／パラシリ変換回路を意味する。ＳＰＩは、Serial Peripheral Interfaceの略で、ＳｏＣ２４とＡＤ変換器２５ａ、２５ｂやＬＡＮ部３３との通信インタフェースである。

【0033】

本実施形態のＰＬＵユニットは、図２に示すように、ＬＴＥ通信用の無線アンテナ２１と、ＬＴＥ通信モジュール２２と、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）通信用の近接無線通信アンテナ２３と、近接無線通信機能付きのＳｏＣ２４と、ＡＤ変換器２５ａ、２５ｂと、ＤＡ変換器２６と、電磁接触器２７と、電源スイッチ２８と、電源モードキー２９と、ＬＥＤ３０と、ＵＳＢコントローラ３１と、ＵＳＢ－Ｃ端子３２と、ＬＡＮ部３３と、ＬＡＮコネクタ３４と、シリアル通信部３５と、シリアル通信用のＲＳ４８５コネクタ３６と、を有する。その他の端子類としては、２つのアナログ入力端子と、１つのアナログ出力端子と、２つのデジタル入力端子と、１つのデジタル出力端子と、電源端子と、を備えている。電源端子は、図示を省略しているが、ＡＣ商用電源をＡＣアダプタ接続し、直流電源を供給する電源部を有している。

【0034】

無線アンテナ２１は、ＬＴＥ通信用の無線アンテナであり、管理対象の拠点外の制御手段から上記したＰＬＣユニットの遠隔制御を行うための送受信アンテナである。

【0035】

ＬＴＥ通信モジュール２２は、ＳＩＭスロット（図示省略）に挿入されたＳＩＭカードを介してモバイル携帯ネットワークに接続するためのモジュールである。ＣＡＴ－Ｍ通信モジュール規格を使用することができる。

【0036】

近接無線通信アンテナ２３は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）通信用のアンテである。図示を省略しているが、ブルートゥース（登録商標）通信用のアンテナを備え、ブルートゥース（登録商標）通信を行っても良い。

【0037】

近接無線通信機能付きのＳｏＣ２４は、System-on-a-Chipを意味し、ＣＰＵ、ＤＳＰ、チップセット、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）通信又はブルートゥース（登録商標）通信機能を内蔵している。また、図２中、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）通信のみを図示しているが、ブルートゥース（登録商標）通信を行っても良い。

【0038】

ＡＤ変換器２５ａ、２５ｂは、外部センサからの入力アナログ信号をデジタル信号に変換する。これにより、ＳｏＣ２４での信号処理が可能となる。

【0039】

ＤＡ変換器２６は、計算テーブルで変換されたデジタル制御信号をアナログ鮮魚信号に変換する。ＡＤ変換器２５ａ、２５ｂとＤＡ変換器２６とでアナログ－アナログ変換を行い、制御信号のプログラム開発工数を削減することができる。

【0040】

電磁接触器２７は、接点信号を出力し、例えば水門の開閉などを行うために使用される。

【0041】

電源スイッチ２８は、ＰＬＣユニットの電源をＯＮ／ＯＦＦを行う。

【0042】

電源モードキー２９は、電源モードが３モードあり、それぞれを切り替えるキーである。

【0043】

ＬＥＤ３０は、電源ステータスを３色表示を行う表示器である。

【0044】

ＵＳＢコントローラ３１は、ＵＳＢインタフェース用のコントローラである。

【0045】

ＵＳＢ－Ｃ端子３２は、ＵＳＢ－ＴＹＰＥＣのコネクタ端子である。

【0046】

ＬＡＮ部３３は、管理対象の拠点内において、無線端末等をＬＡＮ接続するためのイーサネット接続のコントローラである。

【0047】

ＬＡＮコネクタ３４は、ＬＡＮケーブルをＬＡＮ部３３に接続するためのＲ－４５コネクタである。

【0048】

シリアル通信部３５は、Ｒ４８５等のシリアル通信コントローラである。

【0049】

ＲＳ４８５コネクタ３６は、シリアル通信部３５に接続するためのものである。ＭＯＤＢＵＳに接続することもできる。

【0050】

図３は、図２のＰＬＣユニットの外観図である。

【0051】

ＰＬＵユニットの外観は、図３に示すように、アンテナ端子側にはアナログ入力端子、アナログ出力端子、ＲＳ４８５端子が配置されており、その反対側は電源端子、デジタル入力端子、デジタル出力端子、ＬＡＮコネクタが配置され、２ＷＡＹ方式を採用している。ＰＬＣ制御の柔軟性を確保するために、２ＷＡＹ方式を採用した。アナログ端子側には、アナログ絶縁回路を配置し、ＥＭＩノイズ低減を図っている。ＥＳＰ３２は、ＳｏＣチップである。右側面のアンテナ近傍にＵＳＢ－Ｃ端子を配置している。ＬＴＥ通信用のＳＩＭスロットを配置し、ＳＩＭカードの挿入可能となっている。

【0052】

図３に示すＰＬＵユニット（モジュール）１つでＰＬＣの遠隔制御を可能としているので、既存システムの置き換えや、新規設置の際にも狭スペース空間に設置可能である。図４（ａ）（ｂ）に制御盤の隙間に設置する例を示す。図４（ａ）では、制御盤外に設置した例を示し、図４（ｂ）では制御盤内にＰＬＵユニットを取り付け、アンテナを外部に引き出し、設置した例を示している。ＰＬＵユニット内に電源を内蔵すると、装置が大きくなるので、電源はＡＣアダプタ方式を採用している。この例を図５に示す。

【0053】

図６にＰＬＣユニットの設定テーブルの例を示す。ここで、設定テーブルは、複数の設定項目（設定１、設定２、設定３、設定４・・・）と入力チャンネル、条件（計算又は判定）、条件式（計算式又は判定式）と出力先（アナログ出力又は接点出力）などから構成される。これらの項目に限定されない。

【0054】

例えば、設定１の項目を見ると、アナログ入力１の入力チャンネルで、計算条件の条件式を計算式＝２ｘ＋３となっている。すなわち、アナログ入力１の値を単純に計算式＝２ｘ＋３の計算を行い、アナログ出力１に出力することを意味している。これにより、アナログ入力値を単純な演算を行い、アナログ出力を行うので、プログラム開発が不要となる。また、シンプルな計算式で制御信号を生成するので、遠隔制御による設定、更新、変更などが容易になる。

【0055】

また、設定３の項目を見ると、アナログ入力１の入力チャンネルで、判定条件の条件式を判定式＝ｘ≧１０ｍＡとなっている。すなわち、アナログ入力１の値を単純に判定式ｘ≧１０ｍＡの判定を行い、接点出力１に出力することを意味している。これにより、アナログ入力値を単純な判定を行い、接点出力を行うので、プログラム開発が不要となる。

【0056】

図７に図６の設定テーブルを用いてアナログ入力の計算や判定を行い、制御信号を生成する例を示す。

【0057】

例えば、アナログ信号変換器６の入力がｘ＝５ｍＡであるとすると、設定１の場合、計算器８の計算式はｙ＝２ｘ＋３となり、計算器７で計算すると、ｙ＝２＊５ｍＡ＋３＝１３ｍＡとなる。さらに、判定器９、設定３の判定式を適用して、ｘ≧１０ｍＡとなるので、アナログ信号変換器１３の出力をｘ≧１０ｍＡ→２０ｍＡを強制出力するような遠隔制御を行うことができる。また、スマホやＰＣなどの端末１２からクラウド１１に接続し、計算式８や判定式１０の更新や変更を行うことができる。

【0058】

図８（ａ）は、ＰＬＵユニット１台でのクラウド型遠隔制御システムの概略構成図である。図８（ｂ）は、ＰＬＵユニット２台でのクラウド型遠隔制御システムの概略構成図である。

【0059】

図８（ａ）は遠隔制御システムをクラウドベースで構築し、ＰＬＣユニット１５をクラウド１６を介して接続し、スマホやＰＣなどの端末１７の制御により計算式や判定式をクラウドから提供し、計算・判定処理を行うように構成したものである。

【0060】

図８（ｂ）は遠隔制御システムをクラウドベースで構築し、ＰＬＣユニット１８ａとＰＬＵユニット１８ｂをそれぞれ入力と出力に分けて、クラウド１９を介して接続し、スマホやＰＣなどの端末２０の制御により計算式や判定式をクラウドに提供し、クラウド１９上で計算・判定処理を行うように構成したものである。

【0061】

図９（ａ）は、ＰＬＵユニット１台でのクラウド型遠隔制御システムの概略構成図である。図９（ｂ）は、ＰＬＵユニット２台でのクラウド型遠隔制御システムの概略構成図である。図９（ａ）は、クラウドベースの計算・判定処理は図８（ａ）と同様であるが、入力信号を信号変換器８１で符号化を行い、計算・判定式８３を用いて、計算器／判定器で計算及び判定を行い、信号変換器８６で復号化を行い、出力信号を出力する。システム管理者やエンジニアは、スマホ、ＰＣなどの端末８６を介してクラウド８４経由で計算式及び又は判定式８３の設定値を設定、更新することができる。図１０に図９（ａ）の制御信号生成フローチャートを示す。すなわち、まず、入力信号の符号化ステップを実行する（ステップ９０１）。次に、符号化された入力信号に対して計算／判定処理を行う（ステップ９０２）。計算／判定結果を復号化して出力信号を生成する（ステップ９０３）。次に、出力信号を出力端子より出力する（ステップ９０４）。

【0062】

図９（ｂ）は、クラウドベースの計算／判定処理はクラウド８８上で行う構成とし、入力信号を信号変換器８７で符号化を行い、クラウド８８上で計算／判定処理を行い、信号変換器９０で復号化を行い、出力信号を出力する。システム管理者やエンジニアは、スマホ、ＰＣなどの端末８９を介してクラウド８８に接続してクラウド８８内の設定値を設定、更新することができる。

【0063】

図１１は、本発明を適用したＰＬＵユニット１台構成の排水機場の遠隔制御システムの構成図である。図１２は、図１１の排水機場の遠隔制御システムの制御フローチャートである。ＰＬＵユニット４０は、図２や図３で示した構成と同様であるので、ここでは、説明を省略する。排水機場のシステム自体は、既存の公知のシステムと同様であるので、説明を省略する。

【0064】

排水機場の遠隔制御システムは、図１１に示すように、ＰＬＣユニット４０と、センサ（水位計）４１と、センサ（雨量計）４２と、センサ（開度計）４３と、表示器４４と、記録計（データロガー）４５と、既存システム４６と、除塵機４７と、水門（ゲート）４８と、ポンプ４９と、警報装置（パトライト（登録商標）等）５０と、クラウド５１と、外部情報５２と、端末５３と、を有する。ここで、実線矢印はアナログ信号、点線矢印は接点又はパルス信号を示している。

【0065】

上記した排水機場の遠隔制御システムは、ＰＬＵユニット４０を１台で遠隔可能な小規模な排水機場を示している。

【0066】

ＰＬＣユニット４０と、クラウド５１との間は。無線通信（ＬＴＥ通信）又は近接無線通信（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）通信）で無線通信ネットワーク接続されている。クラウド５１上のクラウドサーバなどには、ＰＬＣ制御用のアプリがインストールされており、ＰＬＣユニット４０に対して遠隔制御を行うことができる構成となっている。また、クラウド５１上のデータベースに外部情報５２が蓄積されている。外部情報としては、気象情報（該当場所や上流の情報）、海の潮の情報、監視カメラ情報である。監視カメラは、直接ＰＬＵユニットに接続されていても良く、また直接接続されていない監視カメラの画像や映像でも良い。システム管理者やエンジニアは、端末５３の遠隔制御によりクラウド５１経由で、排水機場の遠隔監視、遠隔制御、設定などの操作部を操作して行うことができる。以下、図１２の遠隔制御フローチャートを用いて図１１の遠隔制御システムの動作を説明する。

【0067】

まず、センサ４１～４３からデータを取得する（ステップ１３０１）。具体的には、河川の水位情報、雨量情報、開度情報を取得する。

【0068】

次に、各デバイスの状態信号を取得する（ステップ１３０２）。例えば、センサ、塵埃機、ゲート（水門）、ポンプなどの状態信号である。

【0069】

次に、外部情報の取得を行う（ステップ１３０３）。外部情報としては、気象情報（該当場所や上流の情報）、海の潮の情報、監視カメラ情報などがある。これに限定されない。

【0070】

表示器４４、記録計４５、既存システム４６などで取得したデータ出力を行う（ステップ１３０４）。

【0071】

次に、異常判定ステップを実行し（ステップ１３０５）、正常、異常判定を行う。判定結果において（ステップ１３０５）、異常と判定された場合は、除塵機４７へ制御信号を出力する（ステップ１３０６）。

【0072】

次にゲートの異常判定ステップを実行する（ステップ１３０７）。ステップ１３０７において、正常と判定された場合は、ポンプの異常判定ステップを実行する（ステップ１３０９）。ステップ１３０７において、異常と判定された場合は、ゲート４８、警報装置５０へ制御信号を出力する（ステップ１３０８）。

【0073】

次に、ステップ１３０９において正常判定された場合は、ステップ１３０１の処理に戻る。また、ステップ１３０９において異常判定となった場合は、ポンプ４９、警報装置５０へ制御信号を出力し（ステップ１３１０）、ステップ１３０１の処理に戻る。

【0074】

制御信号の出力は、上述したＰＬＵユニットの説明において、詳述したので、ここでは説明を省略する。

【0075】

クラウドベースでＰＬＣユニットの遠隔制御を行えるので、システムが柔軟に構築できる。

【0076】

図１３は、図１１の排水機場の設備規模が大きく、ＰＬＵユニット５４、５７、６５の３台構成でシステムを構成したものである。

【0077】

ＰＬＵユニット３台構成の排水機場は、図１３に示すように、ＰＬＣユニット５４と、センサ（水位計）５５と、センサ（雨量計）５６と、ＰＬＣユニット５７と、表示器５８と、記録計（データロガー）５９と、既存システム６０と、クラウド６１と、外部情報６２と、端末６３と、センサ（開度計）６４と、ＰＬＵユニット６５と、除塵機６６と、水門（ゲート）６７と、ポンプ６８と、警報装置６９と、を有する。センサ（水位計）５５は図１１のセンサ（水位計）４１と同一であり、センサ（雨量計）５６はセンサ４２（雨量計）４２と同一である。また、表示器５８は表示器４４と同一であり、記録計（データロガー）５９は記録計（データロガー）４５と同一である。既存システム６０は既存システム４６と同一である。クラウド６１はクラウド５１と同一である。外部情報６２は外部情報５２と同一である。端末６３は端末５３と同一である。センサ（開度計）６４はセンサ（開度計）４３と同一である。塵芥機６６は塵芥機４７と同一である。水門（ゲート）６７は水門（ゲート）４８と同一である。ポンプ６８はポンプ４９と同一である。警報装置６９は警報装置５０と同一である。なお、基本的な遠隔制御自体は、図１２のフローチャートと同様であるので、説明を省略する。

【0078】

図１４は、水処理場の水質検査にＰＬＵユニット１台を設置して、遠隔制御する例を示している。図１５は、図１４の水処理場のＰＬＣユニットによる遠隔制御フローチャートである。

【0079】

水処理場は、図１４に示すように、ＰＬＵユニット７０と、水質計器７１（例えば、六六価クロムを検出）と、表示器７２と、記録計（データロガー）７３と、既存システム７４と、水門（ゲート）７５と、警報装置７６と、クラウド７７と、端末７８とを有する。

【0080】

まず、水質計器７１からデータを取得する（ステップ１４０１）。具体的には、六価クロムなどの濃度を検出する。

【0081】

次に、各デバイスの状態信号を取得する（ステップ１４０２）。例えば、水質計器、ゲート（水門）などの状態信号である。

【0082】

表示器７２、記録計７３、既存システム７４などで取得したデータ出力を行う（ステップ１４０３）。

【0083】

次に、異常判定ステップを実行し（ステップ１４０４）、正常、異常判定を行う。ステップ１４０４において、正常と判定された場合は、ステップ１４０１に戻る。ステップ１４０４において、異常と判定された場合は、ゲート７５、警報装置７６へ制御信号を出力する（ステップ１４０５）。

【0084】

このように、本実施形態によれば、被制御機器をＰＬＣで自律制御を行うときに、通信ネット―ワーク対応の新規な小型ＰＬＣユニットを開発し、通信ネットワーク非対応のＰＬＣの置き換え可能とし、ＰＬＣが無い箇所に後付けで新規のＰＬＣユニットを設置可能とし、１種類の１つのＰＬＣユニットを用いて設定変更の自由度を高めた遠隔制御システムを実現することができる。

【0085】

さらに、本実施形態によれば、２台のＰＬＣユニットを用い、入力と出力を設定変更可能とし、システム柔軟性の高い遠隔制御システムを実現することができる。

【符号の説明】

【0086】

１ ＡＤ変換器
２ ＳｏＣ（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）／ＢＴ通信機能付き）
３ ＬＴＥ通信モジュール
４ ＤＡ変換器
５ 電磁接触器
６ アナログ信号変換器
７ 計算機
８ 計算式
９ 判定器
１０ 判定式
１１ クラウド
１２ 端末（スマホ、ＰＣ）
１３ アナログ信号変換器
１４ デジタル信号／接点信号
１５ ＰＬＣユニット
１６ クラウド
１７、２０ 端末（スマホ、ＰＣ）
１８ａ、１８ｂ ＰＬＵユニット
１９ クラウド
２１ 無線アンテナ（ＬＴＥ通信用）
２２ ＬＴＥ通信モジュール
２３ 近接無線通信アンテナ（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）通信用）
２４ ＳｏＣ
２５ａ、２５ｂ ＡＤ変換器
２６ ＤＡ変換器
２７ 電磁接触器
２８ 電源スイッチ
２９ 電源モードキー
３０ ＬＥＤ
３１ ＵＳＢコントローラ
３２ ＵＳＢ－Ｃ端子
３３ ＬＡＮ部
３４ ＬＡＮコネクタ
３５ シリアル通信部
３６ ＲＳ４８５コネクタ
４０ ＰＬＣユニット
４１ センサ（水位計）
４２ センサ（雨量計）
４３ センサ（開度計）
４４ 表示器
４５ 記録計（データロガー）
４６ 既存システム
４７ 除塵機
４８ 水門（ゲート）
４９ ポンプ
５０ 警報装置（パトライト（登録商標））
５１ クラウド
５２ 外部情報
５３ 端末
５４ ユニット
５５ センサ（水位計）
５６ センサ（雨量計）
５７ ＰＬＣユニット
５８ 表示器
５９ 記録計（データロガー）
６０ 既存システム
６１ クラウド
６２ 外部情報
６３ 端末
６４ センサ（開度計）
６５ ＰＬＵユニット
６６ 除塵機
６７ 水門（ゲート）
６８ ポンプ
６９ 警報装置（パトライト（登録商標））
７０ ＰＬＣユニット
７１ 水質計器
７２ 表示器
７３ 記録計（データロガー）
７４ 既存システム
７５ ゲート
７６ 警報装置
７７ クラウド
７８ 端末
８１ 信号変換器
８２ 計算器
８３ 判定式
８４ クラウド
８６ 信号変換器
８６ 端末
８７ 信号変換器
８８ クラウド
８９ 端末
９０ 信号変換器
１６２ ＦＡ用小型ゲートウェイ装置
１６３ クラウド
１６４ 端末
９０１ 符号化ステップ
９０２ 計算／判定処理ステップ
９０３ 出力信号生成ステップ
９０４ 出力ステップ
１３０１ データ取得ステップ
１３０２ 状態信号取得ステップ
１３０３ 外部情報取得ステップ
１３０４ データ出力ステップ
１３０５ 異常判定（ごみ）ステップ
１３０６ 塵芥機出力ステップ
１３０７ 異常判定（ゲート）ステップ
１３０８ 出力ステップ
１３０９ 異常判定（ポンプ）ステップ
１３１０ 出力ステップ
１４０１ データ取得ステップ
１４０２ 状態信号取得ステップ
１４０３ データ出力ステップ
１４０４ 異常判定ステップ
１４０５ 出力ステップ

【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】

【図14】

【図15】

【図16】