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公開番号2023078514
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-06-07
出願番号2021191666
出願日2021-11-26
発明の名称プラント監視制御システム
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人ぱるも特許事務所
主分類H04L 43/0888 20220101AFI20230531BHJP(電気通信技術)
要約【課題】UDP通信を行うプラント監視制御システムにおいて、オペレータステーションとノード装置との間で、高い通信負荷が発生したときに、通信不良になることを防ぐ。
【解決手段】ノード装置は、媒体アクセス制御層のフレームスループット、及び媒体アクセス制御層のフレーム廃棄カウンタを、周期的にオペレータステーションのCPUカードへ通知し、CPUカードは、ネットワークインタフェイスカードから、媒体アクセス制御層のフレームスループット、及び媒体アクセス制御層のフレーム廃棄カウンタを通知されると、媒体アクセス制御層のフレームスループット、及び媒体アクセス制御層のフレーム廃棄カウンタを、それぞれの規定値と比較し、現在のフレームスループットがフレームスループットの規定値よりも小さく、かつ、現在のフレーム廃棄カウンタがフレーム廃棄カウンタの規定値よりも小さい場合、複数のOPS内処理を通常運転する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数のＯＰＳ内処理を行うＣＰＵカードを有しているオペレータステーションと、
前記オペレータステーションのＣＰＵカードとイーサネット接続しているネットワークインタフェイスカードを有し、制御データを前記オペレータステーションとの間で、ＵＤＰ通信で送受信しているノード装置と、を備え、
前記ノード装置のネットワークインタフェイスカードは、前記オペレータステーションと前記ノード装置との間で行われるＵＤＰ通信に関する、媒体アクセス制御層のフレームスループット、及び媒体アクセス制御層のフレーム廃棄カウンタを、周期的に前記オペレータステーションのＣＰＵカードへ通知し、
前記オペレータステーションのＣＰＵカードは、前記ノード装置のネットワークインタフェイスカードから、媒体アクセス制御層のフレームスループット、及び媒体アクセス制御層のフレーム廃棄カウンタを通知されると、媒体アクセス制御層のフレームスループット、及び媒体アクセス制御層のフレーム廃棄カウンタを、それぞれの規定値と比較し、
現在のフレームスループットがフレームスループットの規定値よりも小さく、かつ、現在のフレーム廃棄カウンタがフレーム廃棄カウンタの規定値よりも小さい場合、前記複数のＯＰＳ内処理を通常運転することを特徴とするプラント監視制御システム。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記オペレータステーションのＣＰＵカードは、
媒体アクセス制御層のフレームスループット、及び媒体アクセス制御層のフレーム廃棄カウンタを、それぞれの規定値と比較した結果、
現在のフレームスループットがフレームスループットの規定値を超えているか、または、現在のフレーム廃棄カウンタがフレーム廃棄カウンタの規定値を超えている場合、前記複数のＯＰＳ内処理を縮退運転することを特徴とする請求項１に記載のプラント監視制御システム。
【請求項３】
前記オペレータステーションのＣＰＵカードは、起動時に、前記複数のＯＰＳ内処理に対して、制御データを送受信する際の優先度を付与することを特徴とする請求項２に記載のプラント監視制御システム。
【請求項４】
前記オペレータステーションのＣＰＵカードは、起動時に付与された、制御データを送受信する際の優先度に対応した通信周期で、前記複数のＯＰＳ内処理を縮退運転することを特徴とする請求項３に記載のプラント監視制御システム。
【請求項５】
前記オペレータステーションのＣＰＵカードは、通常運転を継続している際に、前記ノード装置のネットワークインタフェイスカードから、媒体アクセス制御層のフレームスループット、及び媒体アクセス制御層のフレーム廃棄カウンタを通知されると、現在の媒体アクセス制御層のフレーム廃棄カウンタを前回値と比較し、
前記現在の媒体アクセス制御層のフレーム廃棄カウンタが前回値から増加していれば、前記オペレータステーションと前記ノード装置との間の通信を停止し、
前記現在の媒体アクセス制御層のフレーム廃棄カウンタに前回値から変化がなければ、現在の媒体アクセス制御層のフレームスループットと規定値とを比較することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のプラント監視制御システム。
【請求項６】
前記オペレータステーションのＣＰＵカードは、
前記現在の媒体アクセス制御層のフレームスループットと規定値とを比較した結果、
前記現在の媒体アクセス制御層のフレームスループットが規定値よりも小さい場合には、前記オペレータステーションと前記ノード装置との間の通常運転を継続し、
前記現在の媒体アクセス制御層のフレームスループットが規定値よりも大きい場合には、前記オペレータステーションと前記ノード装置との間の通信を縮退運転することを特徴とする請求項５に記載のプラント監視制御システム。
【請求項７】
前記オペレータステーションのＣＰＵカードは、縮退運転を継続している際に、前記ノード装置のネットワークインタフェイスカードから、媒体アクセス制御層のフレームスループット、及び媒体アクセス制御層のフレーム廃棄カウンタを通知されると、現在の媒体アクセス制御層のフレーム廃棄カウンタを前回値と比較し、
前記現在の媒体アクセス制御層のフレーム廃棄カウンタが前回値から増加していれば、前記オペレータステーションと前記ノード装置との間の通信停止を継続し、
前記現在の媒体アクセス制御層のフレーム廃棄カウンタに前回値から変化がなければ、現在の媒体アクセス制御層のフレームスループットと規定値とを比較することを特徴とする請求項６に記載のプラント監視制御システム。
【請求項８】
前記オペレータステーションのＣＰＵカードは、
前記現在の媒体アクセス制御層のフレームスループットと規定値とを比較した結果、
前記現在の媒体アクセス制御層のフレームスループットが規定値よりも小さい場合には、前記オペレータステーションと前記ノード装置との間の通信を通常運転に戻し、
前記現在の媒体アクセス制御層のフレームスループットが規定値よりも大きい場合には、前記オペレータステーションと前記ノード装置との間の通信を縮退運転することを特徴とする請求項７に記載のプラント監視制御システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は、プラント監視制御システムに関するものである。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
この出願は、制御ネットワークで接続された発電所プラント設備などで使われる、プラント監視制御システムに関し、特にその通信方式に関するものである。発電所、化学工場等のプラント監視制御システムでは、付属設備からプロセスデータを収集するために、フィールド機器、ＰＩＯ（Process Input Output）装置などのプラント設備が多数使われている。オペレータステーション（ＯＰＳ：Operator StationまたはOperator's Station）とイーサネット（登録商標）接続されたノード装置（プラント監視制御装置）は、これらのプラント設備を管理するための装置で、ＣＰＵ（Central Processing Unit）カード、通信カード、入出力カード、電源ユニット、ファン等の構成部品の組合せによって構成されている。
【０００３】
ノード装置は、電子機器化されており、構成部品が故障した際などに、同型式の構成部品（保守部品）に交換することで機能を維持することが可能である。プラント監視制御システムでは、オペレータステーションとノード装置との間でＵＤＰ（User Datagram Protocol）通信を行う。従来のプラント監視制御システムにおいては、高い通信負荷が発生した時に、全ての定周期通信処理の周期時間を一括で長くしていた（例えば、特許文献１を参照）。オペレータステーションとノード装置との間で高い通信負荷が発生した場合、ノード装置が実施している他の通信処理の遅延、または動作不良が発生し、周期的に送受信する制御データがオペレータステーション及びノード装置に届かなくなることが考えられる。
【０００４】
ここで、他の通信処理は、ノード装置とＰＩＯ装置との間の通信に加え、オペレータステーションとノード装置との間の通信であって、高い通信負荷の要因となっている通信以外のことも指している。また、高い通信負荷が継続すると、オペレータステーションとノード装置との間で継続動作するために必要な情報がオペレータステーションに通知されなくなる。その結果、オペレータステーションが異常終了し、プラント監視制御システム全体に重大な影響を及ぼすことが想定される。
【０００５】
オペレータステーションとノード装置との間で通信に使用されるＵＤＰは、インターネットで標準的に使われているプロトコルの一種である。ＵＤＰは、インターネット・プロトコルを使ったネットワークにおいて、アプリケーション同士が最小限の仕組みでデータを送受信できるように考案された、シンプルなプロトコルである。ＴＣＰ（Transport Control Protocol）は、コネクション型通信（通信開始前に相手との間で仮想的な通信路を確保する）を行うのに対し、ＵＤＰは、コネクションレス型通信（通信開始前に相手との間で、事前のやり取りなし）を行う。
【０００６】
ＵＤＰは、ＩＰ（インターネット・プロトコル）の上位プロトコルで、トランスポート層で動作するプロトコルである。また、ＵＤＰは、ネットワーク層のＩＰとセッション層以上のプロトコル、例えば、ＤＮＳ(Domain Name System)、ＤＨＣＰ(Dynamic Host Configuration Protocol)、ＮＴＰ(Network Time Protocol)、の橋渡しをするかたちで動作する。ＵＤＰのポート番号の考え方についてはＴＣＰと同様である。ＵＤＰには、送受信されるデータの誤り、順序の違いなどを検出する機能が欠けていて、ＴＣＰと比べると信頼性は高くはないが、応答性の良さを優先したい通信、あるいは音声および動画のストリーミングといった、リアルタイム性が重要視される通信で、ＵＤＰは使われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開2006-229887号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本願は、プラント監視制御システムに関する、上記のような課題を解決するためになされたものである。すなわち、オペレータステーションとノード装置との間で高い通信負荷が発生したときに、ノード装置が接続先のオペレータステーション、或いはネットワーク上の、他のノード装置または他のオペレータステーションとの間で、通信不良になることを防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願に関わるプラント監視制御システムは、
複数のＯＰＳ内処理を行うＣＰＵカードを有しているオペレータステーションと、
前記オペレータステーションのＣＰＵカードとイーサネット接続しているネットワークインタフェイスカードを有し、制御データを前記オペレータステーションとの間で、ＵＤＰ通信で送受信しているノード装置と、を備え、
前記ノード装置のネットワークインタフェイスカードは、前記オペレータステーションと前記ノード装置との間で行われるＵＤＰ通信に関する、媒体アクセス制御層のフレームスループット、及び媒体アクセス制御層のフレーム廃棄カウンタを、周期的に前記オペレータステーションのＣＰＵカードへ通知し、
前記オペレータステーションのＣＰＵカードは、前記ノード装置のネットワークインタフェイスカードから、媒体アクセス制御層のフレームスループット、及び媒体アクセス制御層のフレーム廃棄カウンタを通知されると、媒体アクセス制御層のフレームスループット、及び媒体アクセス制御層のフレーム廃棄カウンタを、それぞれの規定値と比較し、
現在のフレームスループットがフレームスループットの規定値よりも小さく、かつ、現在のフレーム廃棄カウンタがフレーム廃棄カウンタの規定値よりも小さい場合、前記複数のＯＰＳ内処理を通常運転することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本願に関わるプラント監視制御システムによれば、オペレータステーションとノード装置との間で高い通信負荷が発生したときに、ノード装置が接続先のオペレータステーション、或いはネットワーク上の、他のノード装置または他のオペレータステーションとの間で、通信不良になることを防ぐことができる。また、上記ノード装置の動作不良により接続先のオペレータステーションにおけるＯＰＳ内処理が滞り、異常終了することを防ぐことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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