特許 7444335 ＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-27

(45)【発行日】2024-03-06

(54)【発明の名称】ＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステム

(51)【国際特許分類】

   H04L 67/5651 20220101AFI20240228BHJP

   H04Q 9/00 20060101ALI20240228BHJP

【ＦＩ】

H04L67/5651

H04Q9/00 311H

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2023523304

(86)(22)【出願日】2022-06-21

(86)【国際出願番号】 JP2022024703

【審査請求日】2023-04-17

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】橋詰 享治

(72)【発明者】

【氏名】野島 章

(72)【発明者】

【氏名】清水 伸夫

【審査官】前田 健人

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／２４５７５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－０１３５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－００３５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１６８６７４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ ６７／５６５１

Ｈ０４Ｑ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータネットワークを介して接続する、複数のプログラマブルロジックコントローラ（以下、ＰＬＣ）と複数のＨＭＩクライアント機と１台のＳＣＡＤＡサーバ機とを備えるＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステムであって、
前記ＰＬＣは、産業プラントを構成するフィールド機器群に関する入出力信号の集合を含むブロックデータを一定周期ごとに前記コンピュータネットワークへ送信し、
前記ＨＭＩクライアント機は、ウェブブラウザを表示するスクリーンを夫々備えるものにおいて、
前記ＳＣＡＤＡサーバ機は、通信ドライバと、前記複数のＨＭＩクライアント機に１対１で接続されるクライアント管理部と、を備え、
前記通信ドライバは、前記ＰＬＣから送信された前記ブロックデータを前記一定周期ごとに受信し、受信したブロックデータをデータ型ごとの信号データに分解し、分解した信号データに信号データ識別子を付加してデータ型ごとに前記クライアント管理部に送信するように構成され、
前記クライアント管理部は、
前記通信ドライバから送信された信号データを受信する受信スレッドと、
前記受信スレッドで受信した信号データをデータ型ごとに前記信号データ識別子に対応させて格納可能な第１及び第２の信号データバッファと、
前記第１または第２の信号データバッファに格納された信号データを読み出し、読み出した信号データに対応する前記ＨＭＩクライアント機に送信する送信スレッド、を備え、
前記送信スレッドが前記第１及び第２の信号データバッファの一方から信号データを読み出して前記ＨＭＩクライアント機に送信する間、前記第１及び第２の信号データバッファの他方に格納される信号データが上書きされるように構成されること
を特徴とするＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステム。

【請求項2】

前記受信スレッドは、前記信号データ識別子をインデックスとして使用し、前記第１及び第２の信号データバッファに前記信号データを格納するように構成される請求項１に記載のＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステム。

【請求項3】

前記第１及び第２の信号データバッファは、格納する前記信号データが更新されたときにＯＮとなる更新フラグを前記インデックスに対応させて有し、
前記受信スレッドは、前記更新フラグがＯＮである前記インデックスを格納したインデックスリストを生成し、
前記送信スレッドは、前記インデックスリストを参照し、前記更新フラグがＯＮであるインデックスの信号データを前記ＨＭＩクライアント機に送信するように構成される請求項２に記載のＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステムに関し、特に大規模システムにおける処理負荷を低減する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ＳＣＡＤＡ（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｎｄ Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）は、社会インフラシステムを監視制御する仕組みとして知られている。社会インフラシステムは、鉄鋼圧延システム、電力送変電システム、上下水道処理システム、ビル管理システム、道路システムなどである。

【0003】

ＳＣＡＤＡは、産業制御システムの一種であり、コンピュータによるシステム監視とプロセス制御とデータ収集とを行う。ＳＣＡＤＡでは、システムの処理性能に合わせた即応性（リアルタイム性）が必要である。

【0004】

ＳＣＡＤＡは一般に次のようなサブシステムから構成される。
（１）ＨＭＩ（Ｈｕｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）
ＨＭＩは、監視対象装置のデータをオペレータに提示し、オペレータが監視対象装置を監視し制御できるようにする機構である。

【0005】

（２）監視制御システム
監視制御システムは、Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（ＰＬＣ）などによって構成される。監視制御システムは、監視対象装置のデータを収集し、監視対象装置に対して制御コマンドを送る。

【0006】

（３）遠方入出力装置（Ｒｅｍｏｔｅ Ｉｎｐｕｔ Ｏｕｔｐｕｔ：ＲＩＯ）
遠方入出力装置は、監視対象装置に設置されたセンサと接続し、センサの信号をデジタルのデータに変換し、そのデジタルデータを監視制御システムに送る。

【0007】

（４）通信基盤
通信基盤は、監視制御システムと遠方入出力装置を接続する。

【0008】

ＳＣＡＤＡ ＨＭＩサブシステムの一例として、特許文献１には、ＨＭＩクライアント機とＨＭＩサーバ機とを備えるシステムが開示されている。特許文献１のような従来のＳＣＡＤＡでは、ＨＭＩサーバ機が、ＰＬＣから受信したデータ（入出力信号、アラーム信号）をＨＭＩクライアント機へ送信し、また収集したすべてのデータを履歴データとして蓄積する。入出力信号は、監視対象装置（産業プラントを構成するフィールド機器群）に関する信号であり、アクチュエータ制御信号およびセンサ検出信号を含む。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】日本特開２０１７－２７２１１号公報

【文献】日本特開平１１－１２０１０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

上述したサブシステムの１つであるＨＭＩサブシステムの開発における課題について説明する。

【0011】

大規模システムでは、ＨＭＩサブシステムは、数十万点以上の多数の信号をＰＬＣと結び付ける場合がある。監視制御とデータ収集の両方を担う従来のＨＭＩサーバ機では、多数の信号をリアルタイムで処理するために、高性能なプロセッサおよび大容量のメモリが必要となる。そのため、大規模システムに適用可能なＨＭＩサブシステムを低コストに実現できることが望まれている。

【0012】

ＳＣＡＤＡ ＨＭＩサブシステムの低コスト化を実現するため、本願発明者は、ブラウザベースのＳＣＡＤＡ ＨＭＩサブシステムを開発するに至った。これにより、ウェブブラウザ上で動作するウェブアプリケーションとしてＨＭＩスクリーンを実現することができる。

【0013】

ウェブブラウザ上でＨＭＩスクリーンを実現するメリットの１つとして、ＵＲＬ（ポート番号含む）を切り替えることで、容易に異なるＷｅｂサーバからデータを取得できる点が挙げられる。

【0014】

すなわち、履歴スクリーンのデータは、全ＰＬＣデータを収集し蓄積するオンラインデータ収集機（ＯＤＧ：Ｏｎｌｉｎｅ Ｄａｔａ Ｇａｔｈｅｒｉｎｇ）から取得し、リアルタイム性が要求される監視スクリーンのデータは、ＨＭＩサーバ機から取得することが可能となる。ＳＣＡＤＡ機能の一部である履歴に関する機能を分離し、オンラインデータ収集機に任せることで、ＨＭＩサーバ機は、リアルタイム監視機能に特化できる。低コストのＨＭＩサーバ機で多数の信号を処理するために、入出力信号（アクチュエータ制御信号およびセンサ検出信号を含む）やアラーム信号の処理負荷を低減することが望まれる。

【0015】

ところで、大規模なＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステムでは、１台のサーバ機に多数のクライアント機が接続することが想定される。この場合、ＨＭＩサーバ機でのリアルタイムなデータ処理が行えなくなる可能性がある。例えば、１台のサーバ機に１２８台のＨＭＩクライアント機が接続され、各ＨＭＩクライアント機で同一のスクリーンを表示しているとすると、ＨＭＩサーバ機は、スクリーンに含まれる信号データを受信し、全てのＨＭＩクライアント機に送信する必要がある。ブラウザベースのＳＣＡＤＡ ＨＭＩサブシステムでは、ＨＭＩクライアント機上のスクリーンは、ウェブブラウザにより表示されており、例えば、ＷｅｂＳｏｃｋｅｔなどのＰｏｉｎｔ ｔｏ Ｐｏｉｎｔ接続を使用して、ＨＭＩサーバ機からＨＭＩクライアント機に信号データが送信される。即ち、ＨＭＩサーバ機からＨＭＩクライアント機への送信にマルチキャスト送信を利用することはできない。このため、ＨＭＩサーバ機は、受信したデータ量の１２８倍の信号データをＨＭＩクライアント機に送信する必要がある。

【0016】

ＨＭＩクライアント機への単位時間当たりの送信データ量が少ない間は、ＨＭＩサーバ機は、全ての信号データを遅延なく送信することができるかもしれない。然し、単位時間あたりの送信データ量が多くなると、送信データ量がＨＭＩサーバ機の処理能力を上回る可能性がある。このようにＨＭＩサーバ機への処理負荷が高い場合、ＨＭＩクライアント機に送信しきれない信号データがＨＭＩサーバ機内のバッファに滞留し、データバッファサイズが増加してしまう。その結果、ＨＭＩクライアント機のスクリーン上での表示更新が遅延するという問題や、ＨＭＩサーバ機のメモリ空き容量が少なくなり、ＨＭＩサーバ機が停止するという問題が発生する。なお、上記特許文献２には、ネットワーク上の負荷を監視し、負荷が高い場合に、パケットを選別する技術が開示されている。

【0017】

本提案は、上述のような課題を解決するためになされたもので、サーバ機への処理負荷が高い場合でも、ＨＭＩクライアント機のスクリーン上での表示更新の遅延やサーバ機の停止を防止することが可能なＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0018】

第１の観点は、ＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステムに関連する。ＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステムは、コンピュータネットワークを介して接続する、複数のプログラマブルロジックコントローラ（以下、ＰＬＣ）と複数のＨＭＩクライアント機と１台または２台のＳＣＡＤＡサーバ機とを備える。ＳＣＡＤＡサーバ機を冗長構成にした場合には、ＳＣＡＤＡサーバ機は２台となる。ＰＬＣは、産業プラントを構成するフィールド機器群に関する入出力信号の集合を含むブロックデータを一定周期ごとにコンピュータネットワークへ送信し、ＨＭＩクライアント機は、ウェブブラウザを表示するスクリーンを夫々備える。ＳＣＡＤＡサーバ機は、通信ドライバと、複数のＨＭＩクライアント機に１対１で接続されるクライアント管理部と、を備える。通信ドライバは、ＰＬＣから送信されたブロックデータを一定周期ごとに受信し、受信したブロックデータをデータ型ごとの信号データに分解し、分解した信号データに信号データ識別子を付加してデータ型ごとにクライアント管理部に送信する。クライアント管理部は、通信ドライバから送信された信号データを受信する受信スレッドと、受信スレッドで受信した信号データをデータ型ごとに信号データ識別子に対応させて格納可能な第１及び第２の信号データバッファと、第１または第２の信号データバッファに格納された信号データを読み出し、読み出した信号データに対応するＨＭＩクライアント機に送信する送信スレッドと、を備える。送信スレッドが第１及び第２の信号データバッファの一方から信号データを読み出してＨＭＩクライアント機に送信する間、第１及び第２の信号データバッファの他方に格納される信号データが上書きされるように構成される。

【0019】

第２の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する。受信スレッドは、データ識別子をインデックスとして使用し、第１及び第２の信号データバッファに信号データを格納するように構成される。

【0020】

第３の観点は、第２の観点に加えて、次の特徴を更に有する。第１及び第２の信号データバッファは、格納する信号データが更新されたときにＯＮとなる更新フラグをインデックスに対応させて有するように構成される。受信スレッドは、更新フラグがＯＮであるインデックスを格納したインデックスリストを作成するように構成される。インデックスリストは、更新領域を表すリストである。送信スレッドは、インデックスリストを参照し、更新フラッグがＯＮであるインデックスの信号データ、すなわち、更新領域の信号データをＨＭＩクライアント機に送信するように構成される。

【発明の効果】

【0021】

第１の観点によれば、送信スレッドが第１及び第２の信号データバッファの一方から信号データを読み出してＨＭＩクライアント機に送信する間、第１及び第２の信号データバッファの他方に格納される信号データを更新することで、ＨＭＩクライアント機に送信する信号データを間引くことができる。従って、ＳＣＡＤＡサーバ機への処理負荷が高い場合でも、ＨＭＩクライアント機のスクリーン上での表示更新の遅延やＳＣＡＤＡサーバ機の停止を防止することができる。

【0022】

第２の観点によれば、第１及び第２の信号データバッファへの信号データの格納または読み出しを少ない計算量で実行することができる。

【0023】

第３の観点によれば、更新領域の信号データのみをＨＭＩクライアント機に送信することで、ＨＭＩクライアント機への送信データ量を少なくすることができ、可能な限り多くの信号データをＨＭＩクライアント機に送信することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】実施の形態１に係るＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステムの構成例を説明するための図である。

【図2】ＳＣＡＤＡサーバ機が有する機能の概要を例示するブロック図である。

【図3】信号データバッファを説明するための模式図である。

【図4】クライアント管理部での信号処理を説明するための模式図である。

【図5】信号データ送信スレッドに対する負荷が低い場合のクライアント管理部での信号処理を説明するための模式図である。

【図6】信号データ送信スレッドに対する負荷が高い場合に実行される間引き処理を説明するための模式図（その１）である。

【図7】信号データ送信スレッドに対する負荷が高い場合に実行される間引き処理を説明するための模式図（その２）である。

【図8】信号データバッファに設定される更新フラグと信号データの更新領域を説明するための模式図である。

【図9】更新領域を表すリストを説明するための模式図である。

【図10】信号データ受信スレッドで実行される受信処理を説明するためのフローチャートである。

【図11】信号データ送信スレッドで実行される送信処理を説明するためのフローチャートである。

【図12】信号データを送信すべきＨＭＩクライアント機を示すクライアントリストを示す模式図である。

【図13】ＳＣＡＤＡサーバ機及びＨＭＩクライアント機のハードウェア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】

【0025】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0026】

実施の形態１．
１－１．ＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステム
図１は、実施の形態１に係るＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステム１の構成例を説明するための図である。ＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステム１は、コンピュータネットワーク５を介して相互に接続された、ＰＬＣ２、ＳＣＡＤＡサーバ機３、ＨＭＩクライアント機４を備える。コンピュータネットワーク５は例えばイーサネット（登録商標）である。

【0027】

ＰＬＣ２は、図示省略する制御ネットワークを介して産業プラントを構成するフィールド機器群に接続されている。フィールド機器群は、アクチュエータおよびセンサを含む。ＰＬＣ２は、ブロックデータ（ｂｌｏｃｋ ｄａｔａ）を含むパケット（ｐａｃｋｅｔ）をマルチキャストまたはブロードキャストでコンピュータネットワーク５へ一定周期ごとに送信する。送信周期は、例えば、数ｍｓｅｃから数百ｍｓｅｃの範囲内で設定され得る。ブロックデータは、ＰＬＣ信号の集合である。１つのブロックデータには数十から数百のＰＬＣ信号が含まれる。ＰＬＣ信号の種類として、入出力信号（アクチュエータ制御信号およびセンサ検出信号を含む）、アラーム信号がある。ブロックデータには入出力信号の集合およびアラーム信号の集合の少なくとも一方が含まれる。ブロックデータは、ＰＬＣ信号の値が前回値から変化したか否かに関わらず、周期的にＳＣＡＤＡサーバ機３に送信される。

【0028】

ＨＭＩクライアント機４は、後述する図１３に示すプロセッサ４０１、メモリ４０２、モニタ４０３を備える。メモリ４０２に記憶されたプログラムをプロセッサ４０１が実行することにより、プロセッサ４０１は、表示パーツ４２が配置されたスクリーン４１を表示するウェブブラウザ４０を実行するように構成されている。モニタ４０３は、ウェブブラウザ４０の画面を表示する。

【0029】

ウェブブラウザ４０は、ＵＲＬで指定したＷｅｂサーバ（図示省略）からスクリーン４１に関するＨＴＭＬドキュメントの各種情報を取得可能である。Ｗｅｂサーバは、ＳＣＡＤＡサーバ機３内に構築されている。スクリーン４１は、リアルタイム性の要求される監視スクリーンを含む。

【0030】

ウェブブラウザ４０は、ウェブブラウザ４０に現在表示されているスクリーン４１が監視スクリーンである場合に、ＳＣＡＤＡサーバ機３から受信した入出力信号に応じて表示パーツ４２の表示状態を変化させる。表示状態の変化とは、例えば、数値、文字、色、形の変化である。また、ウェブブラウザ４０は、ＳＣＡＤＡサーバ機３から受信したアラーム信号に応じてスクリーン４１に配置された表示パーツ４２の表示状態を変化させる。

【0031】

１－２．ＳＣＡＤＡサーバ機の機能概要
図２は、実施の形態１に係るＳＣＡＤＡサーバ機３が有する機能の概要を例示するブロック図である。ＳＣＡＤＡサーバ機３は、通信ドライバ３１と、クライアント管理部３２とを備える。

【0032】

通信ドライバ３１は、一定周期ごとにＰＬＣ２からブロックデータを受信する受信処理３１１と、受信したブロックデータをデータ型ごとの信号データに分解するアンパック（ｕｎｐａｃｋ）処理３１２とを実行するように構成されている。本実施の形態では、データ型として、「ｂｉｔ（データサイズ１ｂｉｔ）」、「ｓｈｏｒｔ（データサイズ２ｂｙｔｅ）」、「ｆｌｏａｔ（データサイズ４ｂｙｔｅ）」を用いる場合を例に説明するが、他のデータ型を用いることができる。さらに、通信ドライバ３１は、各信号データに対応する信号データ識別子を付加してデータ型ごとのパケット（ｐａｃｋｅｔ）を生成し、生成したパケットをクライアント管理部３２に送信するパケット処理３１３を実行するように構成されている。即ち、通信ドライバ３１からクライアント管理部３２に送信されるデータは、信号データ識別子と信号データの値（ｖａｌｕｅ）との対である。

【0033】

ここで、信号データ識別子は、アプリケーション設計者が記述した文字列に対応するもので、データ型ごとにユニークである。信号データ識別子のデータサイズは、例えば、２３ｂｉｔである。これにより、信号データ識別子が、データ型ごとに約８００万個の信号データを表すことができ、大規模なＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステム１に対して十分に対応可能である。ｂｉｔ型のデータであれば、信号データ識別子が２３ｂｉｔで、データの値が１ｂｉｔであるので、１信号あたりのデータサイズは、２４ｂｉｔ（＝３ｂｙｔｅ）となる。ｆｌｏａｔ型のデータであれば、信号データ識別子が２３ｂｉｔで、データの値が４ｂｙｔｅであるので、１ｂｉｔのパディングを付加して、１信号あたりのデータサイズは、７ｂｙｔｅとなる。なお、パケットを生成する際、ウェブブラウザ４０に現在表示されているスクリーン４１に関する信号データ識別子の信号データのみを抽出するようにしてもよい。

【0034】

クライアント管理部３２は、信号データ受信スレッド３２１と、第１の信号データバッファ３２２ａと、第２の信号データバッファ３２２ｂと、信号データ送信スレッド３２３とを有する。

【0035】

信号データ受信スレッド３２１は、通信ドライバ３１から受信したパケット（データ型ごとの信号データ）を受信する。信号データ受信スレッド３２１は、信号データ識別子を信号データバッファ３２２ａ，３２２ｂのインデックス（ｉｎｄｅｘ）として利用する。信号データ受信スレッド３２１は、詳細は後述するが、第１の信号データバッファ３２２ａまたは第２の信号データバッファ３２２ｂに信号データを格納する。

【0036】

第１及び第２の信号データバッファ３２２ａ，３２２ｂは同一の構成を持つ。以下、両信号データバッファ３２２ａ，３２２ｂを区別しない場合に、信号データバッファ３２２として説明することもある。

【0037】

信号データバッファ３２２は、図３に示すように、データ型ごとに信号データを格納する領域（配列）を持っている。各格納領域では、インデックスに対応させて信号データが格納される。各信号データに格納領域を割り当てる信号データ型の配列として実装することで、連想配列として実装する場合と比べて、信号データの信号データバッファ３２２への格納または読み出しを少ない計算量で実行することができるため、負荷を低減できて有利である。連想配列を使用する場合に比べ、メモリ使用量は大きくなるが、仮に、８００万個の信号データが存在するとしても、ｔｅｘｔ型を除けば、約２４Ｍｂｙｔｅ程度のメモリ使用量であるので、現在の計算機の仕様を考慮すれば、問題ないメモリ使用量であると言える。

【0038】

信号データ送信スレッド３２３は、信号データ受信スレッド３２１からの指示を受けると、第１の信号データバッファ３２２ａまたは第２の信号データバッファ３２２ｂに格納された信号データを読み出し、読み出した信号データをデータ型ごとにＨＭＩクライアント機４に送信する。このとき、後述する更新領域Ｒｕ（図８参照）の信号データのみをＨＭＩクライアント機４に送信することで、ＨＭＩクライアント機４に送信されるデータ量を少なくすることができる。

【0039】

１－３．ＳＣＡＤＡサーバ機における信号データ処理
図４に示すように、信号データ受信スレッド３２１は、通信ドライバ３１からパケット（信号データ）を受信すると、受信した信号データを第１の信号データバッファ３２２ａに格納する。前述の通り、通信ドライバ３１から受信したデータは、信号データ識別子と信号データとの対であるので、信号データ識別子をインデックスとして利用し、信号データ型に対応する格納領域（配列）のインデックス位置にデータ値を格納する。データの格納が終了すると、信号データ送信スレッド３２３が送信処理を完了しているか否かを確認する。

【0040】

図４（ａ）に示すように、送信処理中であれば、次の周期で受信したパケットの信号データも第１の信号データバッファ３２２ａに格納する。このとき、同じインデックス位置でデータが上書きされることがある。これは、ＨＭＩクライアント機４への送信データ量がＳＣＡＤＡサーバ機３の処理能力を上回っている場合、つまり、ＳＣＡＤＡサーバ機３に対する処理負荷が高い場合に、信号データの間引き処理が行われることを意味する。

【0041】

一方、図４（ｂ）に示すように、信号データ送信スレッド３２３が送信処理を完了している場合には、信号データ送信スレッド３２３に第１の信号データバッファ３２２ａに格納された信号データを読み出し、送信処理を行うように指示し、次の周期で受信したパケットの信号データは、第２の信号データバッファ３２２ｂに格納される。格納が終了すると、信号データ送信スレッド３２３が第１の信号データバッファ３２２ａのデータの送信処理を完了しているか否かを確認する。送信処理中であれば、次の周期で受信したパケットの信号データも第２の信号データバッファ３２２ｂに格納される。このとき、同じインデックス位置でデータが上書きされることで、上記間引き処理が行われる。その後、第１の信号データバッファ３２２ａのデータの送信処理が完了すると、信号データ送信スレッド３２３に第２の信号データバッファ３２２ｂに格納された信号データを読み出し、送信処理を行うように指示する。このような受信、格納、読み出し、送信の処理が、繰り返し行われる。

【0042】

図５を参照して、パケットに含まれる信号データ識別子Ａ，Ｂ，Ｃの各信号データが、一定周期である１００ｍｓｅｃ毎に１ずつインクリメントされる場合を例に、クライアント管理部３２の処理を説明する。信号データ識別子Ａ，Ｂ，Ｃは、インデックスとして利用されるため、インデックスもＡ，Ｂ，Ｃである。また、信号データ送信スレッド３２３は、第１または第２の信号データバッファ３２２ａ，３２２ｂに格納されたインデックスＡ，Ｂ，Ｃの各信号データの値を１００ｍｓｅｃ以内に全てのＨＭＩクライアント機４に送信できるものとする。このため、図５に示す例は、ＳＣＡＤＡサーバ機３に対する処理負荷が低い。

【0043】

時刻Ｔにおいて、信号データ受信スレッド３２１が通信ドライバ３１から１回目のパケットを受信すると、パケットに含まれる各信号データ（値＝１）が第１の信号データバッファ３２２ａのインデックスＡ，Ｂ，Ｃの位置に格納される。時刻Ｔ＋１００ｍｓｅｃにおいて、信号データ送信スレッド３２３は、第１の信号データバッファ３２２ａから信号データ（値＝１）を読み出し、ＨＭＩクライアント機４に送信する。送信中、信号データ受信スレッド３２１が通信ドライバ３１から２回目のパケットを受信すると、各信号データ（値＝２）が第２の信号データバッファ３２２ｂのインデックスＡ，Ｂ，Ｃの位置に格納される。

【0044】

時刻Ｔ＋２００ｍｓｅｃにおいて、信号データ送信スレッド３２３は、第２の信号データバッファ３２２ｂから信号データ（値＝２）を読み出し、ＨＭＩクライアント機４に送信する。送信中、信号データ受信スレッド３２１が通信ドライバ３１から３回目のパケットを受信すると、各信号データ（値＝３）が第１の信号データバッファ３２２ａのインデックスＡ，Ｂ，Ｃの位置に格納される。クライアント管理部３２は、以上の処理を繰り返すため、上記間引き処理は行われない。

【0045】

図６及び図７を参照して、ＳＣＡＤＡサーバ機３に対する処理負荷が高い場合のクライアント管理部３２の処理を説明する。図６及び図７に示す例では、信号データ送信スレッド３２３が、第１または第２の信号データバッファ３２２ａ，３２２ｂに格納されたインデックスＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの各信号データの値を全てのＨＭＩクライアント機４に送信するのに２００ｍｓｅｃ要する点で、図５に示す例と相違する。以下、図５に示す例との相違点を中心に説明する。

【0046】

時刻Ｔ＋２００ｍｓｅｃにおいて、信号データ受信スレッド３２１が３回目のパケットを受信すると、信号データ送信スレッド３２３の送信処理は完了しないため、第２の信号データバッファ３２２ｂのインデックスＡ～Ｆの位置に格納された各信号データ（値＝２）はＨＭＩクライアント機４に送信されず、第２の信号データバッファ３２２ｂのインデックスＡ～Ｆの位置に各信号データ（値＝３）が上書きされる。

【0047】

同様に、時刻Ｔ＋４００ｍｓｅｃにおいて、信号データ送信スレッド３２３の送信処理は完了しないため、第１の信号データバッファ３２２ａのインデックスＡ～Ｆの位置に格納された各信号データ（値＝４）はＨＭＩクライアント機４に送信されず、第１の信号データバッファ３２２ａのインデックスＡ～Ｆの位置に各信号データ（値＝５）が上書きされる。

【0048】

さらに、時刻Ｔ＋６００ｍｓｅｃにおいて、信号データ送信スレッド３２３の送信処理は完了しないため、第２の信号データバッファ３２２ｂのインデックスＡ～Ｆの位置に格納された各信号データ（値＝６）はＨＭＩクライアント機４に送信されず、第２の信号データバッファ３２２ｂのインデックスＡ～Ｆの位置に各信号データ（値＝７）が上書きされる。

【0049】

このように、ＳＣＡＤＡサーバ機３の性能とＨＭＩクライアント機４に送信されるデータ量とに応じて、第１または第２の信号データバッファ３２２ａ，３２２ｂの信号データを上書きする間引き処理が自動で実行されることで、ＨＭＩクライアント機４に送信されるデータ量が調整される。

【0050】

ＨＭＩクライアント機４に送信されるデータ量を少なくするために、図８に示すように、信号データバッファ３２２が、格納する信号データの値が更新されたときにＯＮ（更新されなかったときはＯＦＦ）となる更新ビットを持つように構成してもよい。更新ビットは、１ｂｉｔの更新フラグである。この場合、信号データ送信スレッド３２３は、信号データバッファ３２２の全体から更新ビットがＯＮである信号データを抽出するように構成してもよいが、これでは効率が悪い。そこで、図９に示すように更新フラグがＯＮであるインデックスを格納するインデックスリストＬｉを生成し、生成したインデックスリストＬｉを信号データバッファ３２２に格納するように、信号データ受信スレッド３２１を構成することができる。インデックスリストＬｉは、更新領域Ｒｕを表すリストである。インデックスリストＬｉは、データ型ごとに生成され得る。さらに、信号データ送信スレッド３２３が、インデックスリストＬｉを参照し、更新フラグがＯＮであるインデックスの信号データ、すなわち、更新領域Ｒｕの信号データのみをＨＭＩクライアント機４に送信するように構成することができる。これによれば、ＨＭＩクライアント機４に送信すべき信号データを効率良く抽出することができ、その結果として、ＨＭＩクライアント機４に送信されるデータ量を効率良く少なくすることができる。

【0051】

このように、更新領域Ｒｕを設定することにより、ＨＭＩクライアント機４への効率的な信号データの送信を実現することができる。なお、図８及び図９には、ビット型の信号データの例を示しているが、他のデータ型の信号データにも更新フラグ及びインデックスリストＬｉを適用することで、より一層効率的な信号データの送信を実現することができる。

【0052】

図１０は、信号データ受信スレッド３２１が実行する受信処理のルーチンの一例を示すフローチャートである。なお、図１０中に破線で囲んで示す排他区間と、後述する図１１中に破線で示す排他区間とのうち何れか一方のみが実行できる。すなわち、信号データ受信スレッド３２１が排他区間実行中は、信号データ送信スレッド３２３の排他区間の実行は待たれ、信号データ送信スレッド３２３が排他区間実行中は、信号データ受信スレッド３２１の排他区間の実行は待たれる。

【0053】

図１０に示すルーチンでは、通信ドライバ３１からの信号データの受信を待つ（ステップＳ１１）。通信ドライバ３１は、一定周期で同じデータ型の信号データを含むパケットを送信する。パケットの受信を開始すると（ステップＳ１２）、受信完了フラグをＯＦＦにする（ステップＳ１３）。次に、現在の受信データバッファ番号に信号データを格納する（ステップＳ１４）。現在の受信データバッファ番号とは、信号データの格納を行っている信号データバッファの番号であり、第１または第２の信号データバッファ３２２ａ，３２２ｂである。ステップＳ１４では、上述したように、データ型ごとにインデックスに対応させて信号データが格納される。

【0054】

次に、現在の受信データバッファ番号と、後述する図１１に示すルーチンにおける現在の送信データバッファ番号とが同じであるか判定する（ステップＳ１５）。相違する場合、即ち、信号データ送信スレッド３２３による送信が完了した場合には、受信完了フラグをＯＮにする（ステップＳ１６）。これにより、次回受信したパケットの信号データは、現在とは異なる信号データバッファに格納される。ステップＳ１６の後、ステップＳ１１に戻る。一方、同じである場合には、ステップＳ１７に進む。

【0055】

ステップＳ１７では、セマフォＶ操作が実行される。次に、現在の受信データバッファ番号を更新する（ステップＳ１８）。これにより、信号データ送信スレッド３２３に次に送信するデータが準備完了したことが通知される。ステップＳ１８の終了後、ステップＳ１１に戻る。

【0056】

図１１は、信号データ送信スレッド３２３が実行する送信処理のルーチンの一例を示すフローチャートである。

【0057】

図１１に示すルーチンでは、セマフォＰ操作を実行する（ステップＳ２１）。セマフォＰ操作の実行により、信号データ受信スレッド３２１が送信するデータの準備が完了するまで待機となる。動作再開後、現在の送信データバッファ番号に格納された信号データをＨＭＩクライアント機４に送信する（ステップＳ２２）。現在の送信データバッファ番号とは、信号データの読み出しを行っている信号データバッファの番号であり、第１または第２の信号データバッファ３２２ａ，３２２ｂである。ステップＳ２２において、図９に示すインデックスリストＬｉを参照し、更新フラグがＯＮであるインデックスの信号データ、すなわち、更新領域Ｒｕの信号データのみを送信する。これにより、ＨＭＩクライアント機４への送信データ量を少なくすることができるため、ＨＭＩクライアント機４の信号データの送信を速やかに完了させることができる。

【0058】

ここで、図１２を参照して、信号データ送信スレッド３２３は、信号データに対応する信号データバッファ３２２のインデックスと、その信号データを送信すべきＨＭＩクライアント機４との関係を規定したクライアントリストＬｃに従って、更新領域Ｒｕの信号データを送信する。クライアントリストＬｃは、インデックスと、信号データを使用するスクリーン４１のスクリーン識別子Ｇｎ（ｎ＝１，２，…）との関係を規定した第１のマップＭｐ１、及び、ＨＭＩクライアント機４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）と、スクリーン識別子Ｇｎとの関係を規定した第２のマップＭｐ２とを用いて作成することができる。

【0059】

ステップＳ２２の後、現在の送信データバッファ番号を更新する（ステップＳ２３）。次に、現在の送信データバッファ番号と、図１０に示すルーチンにおける現在の受信データバッファ番号とが同じであるか否かを判定する（ステップＳ２４）。相違する場合には、ステップＳ２１に戻る。同じである場合には、ステップＳ２５に進む。

【0060】

ステップＳ２５では、受信完了フラグがＯＮであるか否かを判定する。受信完了フラグがＯＦＦである場合、ステップＳ２１の処理に戻る。一方、受信完了フラグがＯＮである場合、セマフォＶ操作を実行する（ステップＳ２６）。次に、現在の受信データバッファ番号を更新する（ステップＳ２７）。次に、受信完了フラグをＯＦＦにし（ステップＳ２８）、ステップＳ２１の処理に戻る。

【0061】

１－４．ＳＣＡＤＡサーバ機３及びＨＭＩクライアント機４のハードウェア構成例
図１３は、ＳＣＡＤＡサーバ機及びＨＭＩクライアント機のハードウェア構成例を示すブロック図である。上述したＳＣＡＤＡサーバ機３の各処理は、処理回路により実現される。処理回路は、プロセッサ３０１と、メモリ３０２と、ネットワークインタフェース３０３とが接続して構成されている。プロセッサ３０１は、メモリ３０２に記憶された各種プログラムを実行することにより、ＳＣＡＤＡサーバ機３の各機能を実現する。メモリ３０２は、主記憶装置および補助記憶装置を含む。また、メモリ３０２は、信号データを一時的に蓄積可能な保管領域である第１及び第２の信号データバッファ３２２ａ，３２２ｂを含む。

【0062】

上述したＨＭＩクライアント機４の各処理は、処理回路により実現される。処理回路は、プロセッサ４０１と、メモリ４０２と、少なくとも１つのモニタ４０３と、ネットワークインタフェース４０４と、入力インタフェース４０５とが接続して構成されている。プロセッサ４０１は、メモリ４０２に記憶された各種プログラムを実行することにより、ＨＭＩクライアント機４の各機能を実現する。メモリ４０２は、主記憶装置および補助記憶装置を含む。モニタ４０３は複数台設けられてもよい。入力インタフェース４０５は、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力デバイスである。

【0063】

１－５．効果
以上説明したように、本実施の形態によれば、信号データ送信スレッド３２３が第１及び第２の信号データバッファ３２２ａ，３２２ｂの一方から信号データを読み出してＨＭＩクライアント機４に送信する間、第１及び第２の信号データバッファ３２２ａ，３２２ｂの他方に格納される信号データを上書き（更新）することで、ＨＭＩクライアント機４に送信する信号データを間引くことができる。これにより、ＨＭＩクライアント機４に送信しきれない信号データがＳＣＡＤＡサーバ機３の信号データバッファ３２２に滞留したり、ＳＣＡＤＡサーバ機３のメモリ空き容量が少なくなったりすることが回避される。従って、ＳＣＡＤＡサーバ機３への処理負荷が高い場合でも、ＨＭＩクライアント機４のスクリーン４１上での表示更新の遅延やＳＣＡＤＡサーバ機３の停止を防止することができる。

【0064】

本実施の形態における間引き処理では、上書きすることにより、最新の信号データが間引かれることがない。しかも、間引かれる信号データのデータ量を可及的少なくすることができ、可能な限り多くの信号データをＨＭＩクライアント機４に送信することができる。このため、ＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステム１のシステム性能を最大限に利用して間引き処理を行うことができる。

【0065】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。上述した実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数にこの発明が限定されるものではない。また、上述した実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

【符号の説明】

【0066】

１…ＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステム
２…プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）
３…ＳＣＡＤＡサーバ機
３１…通信ドライバ
３２…クライアント管理部
３２１…信号データ受信スレッド
３２２ａ…第１の信号データバッファ
３２２ｂ…第２の信号データバッファ
３２３…信号データ送信スレッド
４…ＨＭＩクライアント機
４０…ウェブブラウザ
４１…スクリーン
５…コンピュータネットワーク
Ｌｉ…インデックスリスト
Ｒｕ…更新領域

【要約】

本発明は、サーバ機への処理負荷が高い場合でも、ＨＭＩクライアント機のスクリーン上での表示更新の遅延やサーバ機の停止を防止できるＳＣＡＤＡウェブＨＭＩシステムを提供する。ＳＣＡＤＡサーバ機は、通信ドライバと、ＨＭＩクライアント機に１対１で接続されるクライアント管理部を備える。クライアント管理部は、通信ドライバからの信号データを受信する受信スレッドと、受信スレッドで受信した信号データをデータ型ごとに信号データ識別子に対応させて格納可能な第１及び第２の信号データバッファと、第１または第２の信号データバッファに格納された信号データを読み出してＨＭＩクライアント機に送信する送信スレッドを備える。送信スレッドが第１及び第２の信号データバッファの一方から信号データを読み出してＨＭＩクライアント機に送信する間、第１及び第２の信号データバッファの他方に格納される信号データが上書きされる。

【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】