特許 7513076 サーバ装置、プロセス制御システム、及びプロセス制御方法

(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】

(24)【登録日】2024-07-01

(45)【発行日】2024-07-09

(54)【発明の名称】サーバ装置、プロセス制御システム、及びプロセス制御方法

(51)【国際特許分類】

   G05B 23/02 20060101AFI20240702BHJP

【ＦＩ】

G05B23/02 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022198857

(22)【出願日】2022-12-13

(65)【公開番号】P2024084535

(43)【公開日】2024-06-25

【審査請求日】2024-04-01

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100169823

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 雄郎

(74)【代理人】

【識別番号】100195534

【弁理士】

【氏名又は名称】内海 一成

(72)【発明者】

【氏名】吉田 善貴

(72)【発明者】

【氏名】戸井永 剛

【審査官】尾形 元

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１１１１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／２０７７８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－６１４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－２０１９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００８５４５６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ ２３／００－２３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

実プラントのプロセスデータを取得する複数の第１制御ノードのそれぞれからの前記プロセスデータの送信、又は、前記プロセスデータに基づいて前記実プラントを制御する第２制御ノードから前記複数の第１制御ノードのそれぞれに対する前記プロセスデータの送信の要求の少なくとも一方を制御するプロセッサを備え、
前記プロセッサは、
第１時刻における前記実プラントの状態に基づいて、前記第１時刻よりも後の第２時刻における前記実プラントの状態を推定した仮想プラントを生成し、
前記仮想プラントの状態に基づいて、前記複数の第１制御ノードのそれぞれが前記第２時刻に前記実プラントのプロセスデータとして前記実プラントから取得する予定データに優先度を設定し、
前記優先度に基づいて、前記複数の第１制御ノードからの予定データの送信、又は、前記第２制御ノードから前記複数の第１制御ノードへの予定データの送信の要求の少なくとも一方を制御する、
サーバ装置。

【請求項2】

前記プロセッサは、前記第２制御ノードに、前記複数の第１制御ノードのうち前記優先度が高く設定された予定データを取得する第１制御ノードに対する予定データの送信要求を、前記優先度が低く設定された予定データを取得する第１制御ノードに対する予定データの送信要求よりも先に実行させる、請求項１に記載のサーバ装置。

【請求項3】

前記プロセッサは、前記第２制御ノードが予定データの送信を前記複数の第１制御ノードのいずれかに対して要求する順序を決定できるように、前記第２制御ノードに対して前記優先度を送信する、請求項２に記載のサーバ装置。

【請求項4】

前記プロセッサは、前記複数の第１制御ノードのうち前記優先度が高く設定された予定データを取得する第１制御ノードに、前記優先度が低く設定された予定データを取得する第１制御ノードよりも先に予定データを送信させる、請求項１から３までのいずれか一項に記載のサーバ装置。

【請求項5】

前記プロセッサは、前記複数の第１制御ノードのそれぞれが予定データを送信する順序を決定できるように、前記複数の第１制御ノードのそれぞれに対して前記優先度を送信する、請求項４に記載のサーバ装置。

【請求項6】

前記プロセッサは、前記予定データに設定されている優先度に基づいて、前記第２制御ノードが前記予定データを受信する待機期間を設定する、請求項１から３までのいずれか一項に記載のサーバ装置。

【請求項7】

前記プロセッサは、前記待機期間が満了するまでに前記第２制御ノードが前記予定データを受信できなかった場合に、前記予定データに対応する前記仮想プラントのプロセスデータを前記第２制御ノードに対して送信する、請求項６に記載のサーバ装置。

【請求項8】

請求項１から３までのいずれか一項に記載のサーバ装置と、実プラントのプロセスデータを取得する複数の第１制御ノードと、前記実プラントを制御する第２制御ノードと、前記サーバ装置と前記複数の第１制御ノードと前記第２制御ノードとを通信可能に接続するネットワークとを備える、プロセス制御システム。

【請求項9】

ネットワークスイッチを更に備え、
前記ネットワークスイッチは、前記第１制御ノード又は前記第２制御ノードの少なくとも一方にデータを送信する順番を制御する、請求項８に記載のプロセス制御システム。

【請求項10】

実プラントのプロセスデータを取得する複数の第１制御ノードのそれぞれからの前記プロセスデータの送信、又は、前記プロセスデータに基づいて前記実プラントを制御する第２制御ノードから前記複数の第１制御ノードのそれぞれに対する前記プロセスデータの送信の要求の少なくとも一方を制御するプロセス制御方法であって、
第１時刻における前記実プラントの状態に基づいて、前記第１時刻よりも後の第２時刻における前記実プラントの状態を推定した仮想プラントを生成することと、
前記仮想プラントの状態に基づいて、前記複数の第１制御ノードのそれぞれが前記第２時刻に前記実プラントのプロセスデータとして前記実プラントから取得する予定データに優先度を設定することと、
前記優先度に基づいて、前記複数の第１制御ノードからの予定データの送信、又は、前記第２制御ノードから前記複数の第１制御ノードへの予定データの送信の要求の少なくとも一方を制御することと
を含む、プロセス制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、サーバ装置、プロセス制御システム、及びプロセス制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、制御ネットワークのオーバーロードを回避するために、制御ネットワークと別の帯域外通信経路に一部の通信を迂回させるプロセス制御システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許第１１４１８４４７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

システムが制御ネットワークと別の通信経路を備えることは、ネットワークの制御ノードの小型化及び部品コストの観点からデメリットになる。

【0005】

本開示は、上述の点に鑑みてなされたものであり、簡便な構成で通信を維持できるサーバ装置、プロセス制御システム、及びプロセス制御方法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】

【0006】

幾つかの実施形態に係る（１）サーバ装置は、実プラントのプロセスデータを取得する複数の第１制御ノードのそれぞれからの前記プロセスデータの送信、又は、前記プロセスデータに基づいて前記実プラントを制御する第２制御ノードから前記複数の第１制御ノードのそれぞれに対する前記プロセスデータの送信の要求の少なくとも一方を制御するプロセッサを備える。前記プロセッサは、第１時刻における前記実プラントの状態に基づいて、前記第１時刻よりも後の第２時刻における前記実プラントの状態を推定した仮想プラントを生成する。前記プロセッサは、前記仮想プラントの状態に基づいて、前記複数の第１制御ノードのそれぞれが前記第２時刻に前記実プラントのプロセスデータとして前記実プラントから取得する予定データに優先度を設定する。前記プロセッサは、前記優先度に基づいて、前記複数の第１制御ノードからの予定データの送信、又は、前記第２制御ノードから前記複数の第１制御ノードへの予定データの送信の要求の少なくとも一方を制御する。あらかじめ設定した優先度に基づいてプロセスデータの通信を制御することによって、迂回ネットワーク又は専用のハードウェアを用いずに、必要なプロセスデータの通信が維持される。その結果、簡便な構成でプロセスデータの通信が維持される。

【0007】

（２）上記（１）に記載のサーバ装置において、前記プロセッサは、前記第２制御ノードに、前記複数の第１制御ノードのうち前記優先度が高く設定された予定データを取得する第１制御ノードに対する予定データの送信要求を、前記優先度が低く設定された予定データを取得する第１制御ノードに対する予定データの送信要求よりも先に実行させてよい。優先度が高い予定データを先に送信するように要求することによって、必要なプロセスデータの通信が維持される。その結果、簡便な構成でプロセスデータの通信が維持される。

【0008】

（３）上記（２）に記載のサーバ装置において、前記プロセッサは、前記第２制御ノードが予定データの送信を前記複数の第１制御ノードのいずれかに対して要求する順序を決定できるように、前記第２制御ノードに対して前記優先度を送信してよい。第２制御ノードに対して優先度を送信することによって第２制御ノード自身に通信を制御させることができる。その結果、サーバ装置の負荷が低減する。つまり、簡便な構成で通信が維持される。

【0009】

（４）上記（１）から（３）までのいずれか一項に記載のサーバ装置において、前記プロセッサは、前記複数の第１制御ノードのうち前記優先度が高く設定された予定データを取得する第１制御ノードに、前記優先度が低く設定された予定データを取得する第１制御ノードよりも先に予定データを送信させてよい。優先度が高い予定データを先に送信することによって、必要なプロセスデータの通信が維持される。その結果、簡便な構成でプロセスデータの通信が維持される。

【0010】

（５）上記（４）に記載のサーバ装置において、前記プロセッサは、前記複数の第１制御ノードのそれぞれが予定データを送信する順序を決定できるように、前記複数の第１制御ノードのそれぞれに対して前記優先度を送信してよい。第１制御ノードに対して優先度を送信することによって第１制御ノード自身に通信を制御させることができる。その結果、サーバ装置の負荷が低減する。つまり、簡便な構成で通信が維持される。

【0011】

（６）上記（１）から（５）までのいずれか一項に記載のサーバ装置において、前記プロセッサは、前記予定データに設定されている優先度に基づいて、前記第２制御ノードが前記予定データを受信する待機期間を設定してよい。優先度に基づいて待機期間が設定されることによって、不要な待機期間が削減される。不要な待機期間の削減によって、ネットワークの混雑が緩和される。その結果、必要なプロセスデータの通信が維持される。

【0012】

（７）上記（６）に記載のサーバ装置において、前記プロセッサは、前記待機期間が満了するまでに前記第２制御ノードが前記予定データを受信できなかった場合に、前記予定データに対応する前記仮想プラントのプロセスデータを前記第２制御ノードに対して送信してよい。待機期間内に受信できなかった場合に仮想プラントのプロセスデータで代替することによって、プロセスデータの再送信が不要になる。プロセスデータの再送信が不要になることによって、ネットワークの混雑が緩和される。その結果、必要なプロセスデータの通信が維持される。

【0013】

幾つかの実施形態に係る（８）プロセス制御システムは、上記（１）から（７）までのいずれか１つに記載のサーバ装置と、実プラントのプロセスデータを取得する複数の第１制御ノードと、前記実プラントを制御する第２制御ノードと、前記サーバ装置と前記複数の第１制御ノードと前記第２制御ノードとを通信可能に接続するネットワークとを備える。サーバ装置があらかじめ設定した優先度に基づいてプロセスデータの通信を制御することによって、迂回ネットワーク又は専用のハードウェアを用いずに、必要なプロセスデータの通信が維持される。その結果、簡便な構成でプロセスデータの通信が維持される。

【0014】

（９）上記（８）に記載のプロセス制御システムは、ネットワークスイッチを更に備えてよい。前記ネットワークスイッチは、前記第１制御ノード又は前記第２制御ノードの少なくとも一方にデータを送信する順番を制御してよい。ネットワークスイッチによって第１制御ノード又は第２制御ノードへのデータの送信の順番を制御することによってネットワークの混雑が緩和される。ネットワークの混雑が緩和されることによって、必要なプロセスデータの通信が維持される。

【0015】

幾つかの実施形態に係る（１０）プロセス制御方法は、実プラントのプロセスデータを取得する複数の第１制御ノードのそれぞれからの前記プロセスデータの送信、又は、前記プロセスデータに基づいて前記実プラントを制御する第２制御ノードから前記複数の第１制御ノードのそれぞれに対する前記プロセスデータの送信の要求の少なくとも一方を制御することを含む。前記プロセス制御方法は、第１時刻における前記実プラントの状態に基づいて、前記第１時刻よりも後の第２時刻における前記実プラントの状態を推定した仮想プラントを生成することを含む。前記プロセス制御方法は、前記仮想プラントの状態に基づいて、前記複数の第１制御ノードのそれぞれが前記第２時刻に前記実プラントのプロセスデータとして前記実プラントから取得する予定データに優先度を設定することを含む。前記プロセス制御方法は、前記優先度に基づいて、前記複数の第１制御ノードからの予定データの送信、又は、前記第２制御ノードから前記複数の第１制御ノードへの予定データの送信の要求の少なくとも一方を制御することを含む。あらかじめ設定した優先度に基づいてプロセスデータの通信を制御することによって、迂回ネットワーク又は専用のハードウェアを用いずに、必要なプロセスデータの通信が維持される。その結果、簡便な構成でプロセスデータの通信が維持される。

【発明の効果】

【0016】

本開示に係るサーバ装置、プロセス制御システム、及びプロセス制御方法によれば、簡便な構成で通信が維持される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】比較例に係るシステムの構成を示すブロック図である。

【図2】一実施形態に係るプロセス制御システムの構成例を示すブロック図である。

【図3】サーバ装置が実行するプロセス制御方法の手順例を示すフローチャートである。

【図4】第２制御ノードが実行するプロセス制御方法の手順例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

（比較例）
プラントのプロセスを制御するシステムは、プラントの各部の測定データを取得する第１制御ノードと、第１制御ノードから測定データを取得してプラントを制御するための制御演算を行う第２制御ノードと、第１制御ノードと第２制御ノードとの間の制御ネットワークとを備える。制御ネットワークがオーバーロードになった場合、プラントのプロセスの制御が停止することがある。

【0019】

第１の比較例として、図１に示されるように、システム９は、ネットワーク９０と、プロセス制御管理装置９１と、第１制御ノード９２及び９４と、第２制御ノード９３及び９５と、迂回ネットワーク９７とを備える。第１制御ノード９２及び９４は、プラント９６の状態を表す測定データを取得する。第２制御ノード９３及び９５は、第１制御ノード９２及び９４から測定データを取得し、プラント９６を制御する情報を生成して第１制御ノード９２及び９４に出力する。第１制御ノード９２及び９４は、第２制御ノード９３及び９５から取得した制御情報をプラント９６の各部に出力する。

【0020】

第１制御ノード９２及び９４、並びに、第２制御ノード９３及び９５は、通常時においてネットワーク９０を介して互いに通信する。しかし、ネットワーク９０がオーバーロードになった場合、第１制御ノード９２及び９４、並びに、第２制御ノード９３及び９５は、ネットワーク９０を介して通信できなくなる。そこで、第１制御ノード９２及び９４、並びに、第２制御ノード９３及び９５は、ネットワーク９０がオーバーロードになった場合に、迂回ネットワーク９７を介して互いに通信する。

【0021】

しかし、第１の比較例に係るシステム９のように迂回ネットワーク９７を備える構成において、第１制御ノード９２及び９４、並びに、第２制御ノード９３及び９５は、迂回ネットワーク９７に接続するための部品又は回路等を必要とする。小型化の観点、又は、部品コストの観点から、迂回ネットワーク９７の使用はデメリットとなる。

【0022】

第２の比較例として、プラントのプロセスを制御するシステムは、ＱｏＳ（Quality of Service）等の通信品質又は通信速度を保証する技術を用いて、通信の優先制御又は帯域制限を実行する。しかし、第２の比較例に係るシステムにおいて、優先度を下げた通信のリアルタイム性（必ず所定時間内に通信が実行されること）が保証されない。リアルタイム性を確保するためにＴＳＮ（Time Sensitive Network）等のリアルタイム通信が用いられる場合、専用のハードウェアが必要とされる。専用のハードウェアは、小型化の観点又は部品コストの観点からデメリットとなる。

【0023】

以上述べてきたように、比較例に係るシステムにおいて、制御ネットワークにおける通信を維持するために複雑な構成が必要とされたり通信のリアルタイム性が保証されなかったりする。

【0024】

そこで、本開示は、簡便な構成で通信を維持できるシステムについて説明する。

【0025】

（プロセス制御システム１の構成例）
図２に示されるように、本開示の一実施形態に係るプロセス制御システム１は、サーバ装置１０と、ネットワーク８０と、第１制御ノード２１及び２２と、第２制御ノード３１及び３２と、ネットワークスイッチ６１を備える。ネットワーク８０は、サーバ装置１０と、第１制御ノード２１及び２２と、第２制御ノード３１及び３２とを通信可能に接続する。

【0026】

サーバ装置１０は、プロセッサ１２と、通信部１４とを備える。プロセッサ１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）又は専用回路等を含んで構成されてよい。通信部１４は、ネットワーク８０に接続する有線又は無線の通信デバイスを備えてよい。通信デバイスは、例えばイーサネット（登録商標）又はＲＳ－２３２Ｃ若しくはＲＳ－４８５等の通信インタフェースを備えてよい。通信デバイスは、これらに限られず、他の種々の通信インタフェースを含んで構成されてよい。

【0027】

第１制御ノード２１及び２２は、例えばＤＣＮ（Distributed Control Node）等で構成されてよいし、ＣＰＵ又は専用回路等を含んで構成されてよい。第２制御ノード３１及び３２は、例えばＤＣＮ等で構成されてよいし、ＣＰＵ又は専用回路等を含んで構成されてもよい。第１制御ノード２１及び２２、並びに、第２制御ノード３１及び３２は、ネットワーク８０に接続する有線又は無線の通信デバイスを備えてよい。第１制御ノード２１及び２２と、第２制御ノード３１及び３２とは、同じ種類の機器で構成されてもよいし、異なる種類の機器で構成されてもよい。

【0028】

第１制御ノード２１及び２２、並びに、第２制御ノード３１及び３２は、ネットワークスイッチ６１を介してネットワーク８０に接続される。

【0029】

ネットワークスイッチ６１は、後述する優先度に基づいて、ネットワークスイッチ６１のそれぞれに接続されている第１制御ノード２１若しくは２２又は第２制御ノード３１若しくは３２にデータを送信する順番を制御する。

【0030】

ネットワークスイッチ６１は、例えば、Ｌ２ＳＷ（レイヤ２スイッチ）等の、通信の順番を制御する種々の部品又は回路を含んで構成されてよい。ネットワークスイッチ６１は、サーバ装置１０によって制御されてよい。ネットワークスイッチ６１は、第１制御ノード２１及び２２、並びに、第２制御ノード３１及び３２によって制御されてもよい。プロセス制御システム１は、ネットワークスイッチ６１を備えなくてもよい。プロセス制御システム１がネットワークスイッチ６１を備えない場合、第１制御ノード２１及び２２、並びに、第２制御ノード３１及び３２は、ネットワークスイッチ６１を介さずにネットワーク８０に接続される。

【0031】

プロセス制御システム１が備える第１制御ノード２１及び２２の数は、２つに限られず３つ以上であってよい。プロセス制御システム１が備える第２制御ノード３１及び３２の数は、２つに限られず３つ以上であってよい。１つの第２制御ノード３１又は３２が１つの第１制御ノード２１又は２２と通信してもよいし２つ以上の第１制御ノード２１及び２２と通信してもよい。プロセス制御システム１が備えるサーバ装置１０の数は、１台に限られず２台以上であってよい。

【0032】

第１制御ノード２１及び２２と第２制御ノード３１及び３２との間の通信は、例えば１対１で接続する方式で実行されてよい。第１制御ノード２１及び２２と第２制御ノード３１及び３２との間の通信は、例えばパケット方式のようにデータに宛先を対応づけた情報をネットワーク８０に送信することによって実行されてもよい。第１制御ノード２１及び２２と第２制御ノード３１及び３２との間の通信は、例えばブロードキャスト通信の方式で実行されてもよい。

【0033】

（プロセス制御システム１の動作例）
以下、プロセス制御システム１において、実プラント４０を制御するために必要な通信を維持する動作の一例が説明される。

【0034】

第１制御ノード２１及び２２は、実プラント４０に設置されているセンサ等から実プラント４０のプロセスデータを取得する。第２制御ノード３１及び３２は、第１制御ノード２１及び２２に対してプロセスデータの送信を要求する。第１制御ノード２１及び２２は、第２制御ノード３１及び３２からの送信要求に応じて、プロセスデータを第２制御ノード３１及び３２に出力する。第２制御ノード３１及び３２は、第１制御ノード２１及び２２から受信した実プラント４０のプロセスデータに基づいて実プラント４０に設置されているバルブ等の制御対象を制御するための制御情報を生成し、第１制御ノード２１及び２２に送信する。第１制御ノード２１及び２２は、第２制御ノード３１及び３２から制御情報を受信し、実プラント４０に設置されているバルブ等の制御対象に対して制御情報を出力する。

【0035】

本実施形態において、第２制御ノード３１は、第１制御ノード２１から実プラント４０のプロセスデータを受信して第１制御ノード２１に接続されている制御対象に対して制御情報を送信する。第２制御ノード３２は、第１制御ノード２２から実プラント４０のプロセスデータを受信して第１制御ノード２２に接続されている制御対象に対して制御情報を送信する。第２制御ノード３１及び３２と第１制御ノード２１及び２２との通信は、これらの組み合わせに限られず種々の組み合わせで実行されてよい。

【0036】

サーバ装置１０の通信部１４は、第１制御ノード２１及び２２からプロセスデータを取得する。サーバ装置１０のプロセッサ１２は、プロセスデータに基づいて実プラント４０を制御する第２制御ノード３１及び３２から複数の第１制御ノード２１及び２２のそれぞれに対するプロセスデータの送信の要求を制御する。プロセッサ１２は、実プラント４０のプロセスデータを取得する複数の第１制御ノード２１及び２２のそれぞれからのプロセスデータの送信を制御してよい。つまり、プロセッサ１２は、第２制御ノード３１及び３２からのプロセスデータの送信の要求、又は、複数の第１制御ノード２１及び２２のそれぞれからのプロセスデータの送信の少なくとも一方を制御する。

【0037】

ここで、ネットワーク８０の混雑によって少なくとも一部の第１制御ノード２１又は２２と第２制御ノード３１又は３２との間の通信が滞ることがある。プロセッサ１２は、重要なプロセスデータの通信を維持できるように、第１制御ノード２１及び２２と第２制御ノード３１及び３２との間の通信の順番を制御する。プロセスデータの重要性は、プロセスデータが実プラント４０の状態の変化を反映する度合いによって定まり得る。例えば、プロセスデータの変化が大きい場合に、そのプロセスデータの重要性が高いと認識されてよい。プロセッサ１２は、以下に説明されるように、未来の実プラント４０の状態をシミュレートした仮想プラント５０の状態に基づいて通信の順番を制御してよい。

【0038】

通信部１４は、第１制御ノード２１及び２２から、第１時刻における実プラント４０のプロセスデータを取得する。プロセッサ１２は、第１時刻における実プラント４０のプロセスデータに基づいて、第１時刻よりも後の第２時刻における実プラント４０の状態を表すプロセスデータをシミュレートする仮想プラント５０を生成する。言い換えれば、プロセッサ１２は、第１時刻の実プラント４０のプロセスデータに基づいて、未来の第２時刻の実プラント４０の状態をシミュレートした仮想プラント５０の状態を生成する。プロセッサ１２は、第１時刻から第２時刻までの時間を、実プラント４０のプロセスデータの更新周期に基づいて設定してよい。プロセッサ１２は、第１時刻から第２時刻までの時間を、例えば１秒に設定してよい。

【0039】

プロセッサ１２は、第２時刻における実プラント４０の状態を仮想プラント５０によってシミュレートしたプロセスデータに基づいて、第１時刻から第２時刻に進むときのプロセスデータの変化量を推定してよい。プロセッサ１２は、プロセスデータの変化量の推定値に基づいて、第１制御ノード２１及び２２と第２制御ノード３１及び３２との間の通信の順番を制御してよい。具体的に、プロセッサ１２は、プロセスデータの変化量の推定値が大きいノード（第１制御ノード２１又は２２の一方）からのプロセスデータの送信を先に実行させてよい。プロセッサ１２は、プロセスデータの変化量の推定値が所定閾値以上であるノード（第１制御ノード２１又は２２の一方）からのプロセスデータの送信を先に実行させ、プロセスデータの変化量の推定値が所定閾値未満であるノード（第１制御ノード２１又は２２の他方）からのプロセスデータの送信を後で実行させてもよい。

【0040】

＜優先度の設定＞
プロセッサ１２は、第１制御ノード２１及び２２のそれぞれから送信される予定のプロセスデータに優先度を設定してよい。第１制御ノード２１及び２２のそれぞれから送信される予定のプロセスデータは、予定データとも称される。つまり、プロセッサ１２は、予定データに優先度を設定してよい。

【0041】

プロセッサ１２は、第２時刻の仮想プラント５０の状態に基づいて、予定データの優先度を設定してよい。プロセッサ１２は、例えば、変化量が大きいと推定される予定データの優先度を高く設定してよい。変化量が大きいと推定される予定データの優先度が高く設定されることによって、実プラント４０の制御の精度が維持される。プロセッサ１２は、予定データの発生元に基づいて、予定データの優先度を設定してよい。予定データの発生元は、例えば予定データを出力するセンサ又はノード等を含んでよい。プロセッサ１２は、例えば、予定データを出力するセンサ又はノード等の予定データの発生元に設定した重要度に基づいて、予定データの優先度を設定してもよい。重要度は、予定データの発生元毎にあらかじめ設定されていてもよい。プロセッサ１２は、予定データの発生元のうち重要度が高い発生元からの予定データの優先度を高く設定してよい。

【0042】

プロセッサ１２は、優先度を数値の大小によって表してよい。プロセッサ１２は、優先度が高いほど優先度を表す数値を大きい値に設定してよい。プロセッサ１２は、優先度が高いほど優先度を表す数値を小さい値に設定してもよい。プロセッサ１２は、優先度を複数の区分によって表してもよい。プロセッサ１２は、優先度を表す複数の区分として、例えば、「高」及び「低」、「Ａ」、「Ｂ」及び「Ｃ」、又は、「１」、「２」及び「３」等の区分を設定してよい。

【0043】

プロセッサ１２は、複数の第１制御ノード２１及び２２のうち優先度が高く設定された予定データを取得するノード（第１制御ノード２１又は２２の一方）に、優先度が低く設定された予定データを取得するノード（第１制御ノード２１又は２２の他方）よりも先に予定データを送信させるように第１制御ノード２１及び２２を制御してよい。

【0044】

プロセッサ１２は、優先度を、複数の第１制御ノード２１及び２２のそれぞれに送信することによって通知してよい。複数の第１制御ノード２１及び２２のそれぞれは、受信した優先度に基づいて、複数の第１制御ノード２１及び２２自身で予定データを送信する順序を決定してよい。

【0045】

プロセッサ１２は、優先度に基づいてネットワークスイッチ６１を制御することによって、複数の第１制御ノード２１及び２２のそれぞれから第２制御ノード３１及び３２への予定データの送信の順番を制御してもよい。具体的に、プロセッサ１２は、高い優先度が設定された予定データを取得するノード（第１制御ノード２１又は２２の一方）からの予定データを、低い優先度が設定された予定データを取得するノード（第１制御ノード２１又は２２の他方）からの予定データよりも先に第２制御ノード３１及び３２に送信するように制御してよい。

【0046】

プロセッサ１２は、第２制御ノード３１及び３２に、複数の第１制御ノード２１及び２２のうち優先度が高く設定された予定データを取得するノード（第１制御ノード２１又は２２の一方）に対する予定データの送信要求を、優先度が低く設定された予定データを取得するノード（第１制御ノード２１又は２２の他方）に対する予定データの送信要求よりも先に実行させるように第２制御ノード３１及び３２を制御してよい。

【0047】

プロセッサ１２は、優先度を、第２制御ノード３１及び３２のそれぞれに送信することによって通知してよい。第２制御ノード３１及び３２のそれぞれは、受信した優先度に基づいて、第２制御ノード３１及び３２自身で予定データの送信を複数の第１制御ノード２１及び２２のいずれかに対して要求する順序を決定してよい。

【0048】

プロセッサ１２は、優先度に基づいてネットワークスイッチ６１を制御することによって、第２制御ノード３１及び３２のそれぞれから複数の第１制御ノード２１及び２２への予定データの送信の要求の順番を制御してもよい。具体的に、プロセッサ１２は、高い優先度が設定された予定データを取得するノード（第１制御ノード２１又は２２の一方）に対する予定データの送信の要求を、低い優先度が設定された予定データを取得するノード（第１制御ノード２１又は２２の他方）に対する予定データの送信の要求よりも先に第１制御ノード２１及び２２に送信するように制御してよい。

【0049】

＜待機期間の設定＞
プロセッサ１２は、予定データに設定されている優先度に基づいて、第２制御ノード３１又は３２がその予定データを取得する第１制御ノード２１又は２２に対して予定データの送信を要求したときに、第２制御ノード３１又は３２が予定データを受信するまで待機する期間を設定してよい。第２制御ノード３１又は３２が予定データを受信するまで待機する期間は、待機期間とも称される。プロセッサ１２は、予定データに設定されている優先度が高いほど、その予定データを第２制御ノード３１又は３２が受信するときの待機期間を長い期間に設定してよい。プロセッサ１２は、最も優先度が高い予定データを第２制御ノード３１又は３２が受信するときの待機期間を無限として設定してよい。つまり、プロセッサ１２は、最も優先度が高い予定データを第２制御ノード３１又は３２が受信するまで第２制御ノード３１又は３２を受信状態のままで待機させてよい。

【0050】

サーバ装置１０は、プロセスデータの重要性に応じて待機期間を設定することによって、不要な待機期間を削減できる。その結果、必要なプロセスデータの通信が維持される。

【0051】

プロセッサ１２は、待機期間が満了するまでに第２制御ノード３１又は３２が予定データを受信できなかった場合、仮想プラント５０でシミュレートした、予定データに対応するプロセスデータを第２制御ノード３１又は３２に対して送信してよい。第２制御ノード３１又は３２は、予定データの代わりに、予定データに対応する仮想プラント５０のプロセスデータに基づいて、受信できなかった予定データに対応する実プラント４０の制御対象に対する制御情報を生成して第１制御ノード２１又は２２に送信する。

【0052】

第２制御ノード３１又は３２が待機期間内に予定データを受信できなかった場合に仮想プラント５０のプロセスデータで代替することによって、プロセスデータの再送信が不要になる。プロセスデータの再送信が不要になることによって、ネットワーク８０の混雑が緩和される。その結果、必要なプロセスデータの通信が維持される。

【0053】

＜フローチャート例＞
サーバ装置１０は、図３に例示されるフローチャートの手順を含むプロセス制御方法を実行してよい。プロセス制御方法は、サーバ装置１０のプロセッサ１２に実行させるプロセス制御プログラムとして実現されてもよい。プロセス制御プログラムは、非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体に格納されてよい。

【0054】

プロセッサ１２は、第１時刻の実プラント４０のプロセスデータを取得する（ステップＳ１）。プロセッサ１２は、第１時刻の実プラント４０のプロセスデータに基づいて、第２時刻の仮想プラント５０の状態を生成する（ステップＳ２）。

【0055】

プロセッサ１２は、第２時刻の仮想プラント５０の状態に基づいて、予定データの優先度を決定する（ステップＳ３）。プロセッサ１２は、予定データの優先度を第１制御ノード２１若しくは２２又は第２制御ノード３１若しくは３２に通知する（ステップＳ４）。第１制御ノード２１若しくは２２又は第２制御ノード３１若しくは３２は、通知された優先度に基づいて第１制御ノード２１若しくは２２又は第２制御ノード３１若しくは３２自身で通信の順番を制御する。プロセッサ１２は、ステップＳ４の手順の実行後、図３のフローチャートの手順の実行を終了する。

【0056】

プロセッサ１２は、優先度を通知する代わりに、優先度に基づいて第１制御ノード２１若しくは２２又は第２制御ノード３１若しくは３２の通信を制御してもよい。

【0057】

第２制御ノード３１又は３２は、図４に例示されるフローチャートの手順を含むプロセス制御方法を実行してよい。

【0058】

第２制御ノード３１又は３２は、サーバ装置１０から予定データの優先度を取得する（ステップＳ１１）。第２制御ノード３１又は３２は、優先度に基づいて第１制御ノード２１又は２２（ノード）に対してプロセスデータの送信を要求する（ステップＳ１２）。第２制御ノード３１又は３２は、プロセスデータを第１制御ノード２１又は２２（ノード）から受信するまでの待機期間を、優先度に基づいて設定する（ステップＳ１３）。

【0059】

第２制御ノード３１又は３２は、プロセスデータを待機期間内に受信したか判定する（ステップＳ１４）。第２制御ノード３１又は３２は、プロセスデータを待機期間内に受信した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、第１制御ノード２１又は２２（ノード）から受信したプロセスデータに基づいて実プラント４０の制御対象に対する制御情報を生成し、制御情報を第１制御ノード２１又は２２（ノード）に送信することによって実プラント４０を制御する（ステップＳ１５）。第２制御ノード３１又は３２は、ステップＳ１５の手順の実行後、図４のフローチャートの手順の実行を終了する。

【0060】

第２制御ノード３１又は３２は、プロセスデータを待機期間内に受信しなかった場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、予定データに対応する仮想プラント５０のプロセスデータをサーバ装置１０から取得する（ステップＳ１６）。第２制御ノード３１又は３２は、仮想プラント５０のプロセスデータに基づいて実プラント４０の制御対象に対する制御情報を生成し、制御情報を第１制御ノード２１又は２２（ノード）に送信することによって実プラント４０を制御する（ステップＳ１７）。第２制御ノード３１又は３２は、ステップＳ１５の手順の実行後、図４のフローチャートの手順の実行を終了する。

【0061】

＜まとめ＞
以上述べてきたように、本実施形態に係るプロセス制御システム１において、サーバ装置１０は、実プラント４０の未来の状態をシミュレートした仮想プラント５０のプロセスデータに基づいて、あらかじめプロセスデータに優先度を設定する。サーバ装置１０は、あらかじめ設定した優先度に基づいてプロセスデータの通信を制御することによって、迂回ネットワーク又は専用のハードウェアを用いずに、必要なプロセスデータの通信を維持できる。つまり、サーバ装置１０は、簡便な構成でプロセスデータの通信を維持できる。

【0062】

以上、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。

【符号の説明】

【0063】

１ プロセス制御システム
１０ サーバ装置（１２：プロセッサ、１４：通信部）
２１、２２ 第１制御ノード
３１、３２ 第２制御ノード
４０ 実プラント
５０ 仮想プラント
６１ ネットワークスイッチ
８０ ネットワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】