JP-2026077217-A - 通信ネットワーク

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Abstract

【課題】企業内イントラネットと通信プロトコルの異なる様々な設備システムを統合する通信ネットワークを提供する。【解決手段】設備の稼働管理を行う複数のローカルネットワークと、各ローカルネットワークから設備稼働情報を収集して管理する統合サーバと、を通信可能に接続した通信ネットワークであって、前記ローカルネットワークが、前記統合サーバが利用する通信プロトコルとは異なる通信プロトコルを利用している場合に、ゲートウェイを介して前記統合サーバと通信可能に構成され、複数の前記ゲートウェイから構成される一のゲートウェイ群は、前記複数のローカルネットワークにより共有され、前記複数のゲートウェイのそれぞれは、前記複数のローカルネットワークから一の前記ローカルネットワークを選択して前記統合サーバとの通信を中継可能に構成される。【選択図】図１

Inventors

山下竜也

Assignees

ＪＦＥスチール株式会社

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20241025

Claims (6)

設備の稼働管理を行う複数のローカルネットワークと、各ローカルネットワークから設備稼働情報を収集して管理する統合サーバと、を通信可能に接続した通信ネットワークであって、前記ローカルネットワークが、前記統合サーバが利用する通信プロトコルとは異なる通信プロトコルを利用している場合に、ゲートウェイを介して前記統合サーバと通信可能に構成され、複数の前記ゲートウェイから構成される一のゲートウェイ群は、前記複数のローカルネットワークにより共有され、前記複数のゲートウェイのそれぞれは、前記複数のローカルネットワークから一の前記ローカルネットワークを選択して前記統合サーバとの通信を中継可能に構成される、通信ネットワーク。
前記複数のゲートウェイのそれぞれは、あらかじめ定められた条件に基づいて一の前記ローカルネットワークを選択して前記統合サーバとの通信を中継するように構成され、前記複数のゲートウェイのそれぞれは、互いに他の前記ゲートウェイによる前記ローカルネットワークと前記統合サーバとの間の通信状況を監視可能であり、監視により前記ゲートウェイの通信状況の異常が検出された場合、監視を行った前記ゲートウェイは、前記あらかじめ定められた条件に基づき、異常が検出された前記ゲートウェイの代わりに前記ローカルネットワークと通信を行う、請求項１に記載の通信ネットワーク。
前記複数のゲートウェイはリング型ネットワークを構成するように接続されて互いに監視可能に構成され、所定周期で前記ローカルネットワークと通信する、請求項２に記載の通信ネットワーク。
前記複数のゲートウェイのうちいずれかは待機状態が可能であり、待機状態で監視を行った前記ゲートウェイは、前記あらかじめ定められた条件に基づき、待機状態を解除し、異常が検出された前記ゲートウェイの代わりに前記ローカルネットワークと通信を行う、請求項２に記載の通信ネットワーク。
前記複数のゲートウェイのうちいずれかは待機状態が可能であり、待機状態で監視を行った前記ゲートウェイは、前記あらかじめ定められた条件に基づき、待機状態を解除し、異常が検出された前記ゲートウェイの代わりに前記ローカルネットワークと通信を行う、請求項３に記載の通信ネットワーク。
前記統合サーバは、企業内イントラネットを介して、ユーザが所有する通信装置と通信可能に構成され、前記統合サーバは、前記通信装置からの制御信号に基づき、前記複数のローカルネットワークから特定された一の前記ローカルネットワークに含まれる制御装置に対して、前記ゲートウェイを介して設備の制御指令を行う、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の通信ネットワーク。

Description

本発明は、通信ネットワークに関する。従来より、設備の稼働管理は、設備を操作、監視する作業員により行われることが多く、当該設備周辺に設けられたオペレータ室に作業員が常駐する必要があった。複数の設備を監視する場合には、夫々の設備に設けられたオペレータ室に作業員を駐在させる必要があった。例えば特許文献１には、同一のプラント内に含まれる複数のシステムから装置データ、プロセス制御データ、プロセス性能データを収集し、二以上のデータを用いて遠隔制御可能な技術が記載されている。特開２００８－３０５４１９号公報図１は、本発明の例示的な実施形態に係る管理システムの構成を示す図である。図２は、ゲートウェイの構成を示すブロック図である。図３Ａは、３個のゲートウェイからリング型ネットワークを構成した例を示す図である。図３Ｂは、ＰＬＣごとの使用するゲートウェイの優先順位の設定例を示す図である（ゲートウェイの個数＝ＰＬＣの個数＝３）。図３Ｃは、図３Ａおよび図３Ｂに対応する通信動作例を示す図である。図４Ａは、４個のゲートウェイからリング型ネットワークを構成した例を示す図である。図４Ｂは、ＰＬＣごとの使用するゲートウェイの優先順位の設定例を示す図である（ゲートウェイの個数＝４、ＰＬＣの個数＝３）。図４Ｃは、図４Ａおよび図４Ｂに対応する通信動作例を示す図である。図５は、圧縮空気供給システムを遠隔監視する構成を例示する図である。図６は、水処理設備に使用される薬剤に関する点検実績帳票を例示する図である。以下、本発明の例示的な実施形態を、図面を参照して説明する。本発明の概要＞図１は、本発明の例示的な実施形態に係る管理システム（通信システム）１００の構成を示す図である。図１を参照して、本発明の管理システム（通信システム）１００の概要について説明を行う。本発明の管理システム１００は、製鉄所等の敷地内にて物理的に（距離的に）離れた位置にある複数の設備を一括して遠隔監視可能とし、また、複数の設備に関する各種作業（帳票作成および格納）を可能とするためのシステムである。ｍ基（ｍは２以上の整数）の設備における各設備には、当該設備の稼働状態を監視するセンサＳ１～Ｓｍのそれぞれと、制御装置Ｃ１～Ｃｍのそれぞれと、オペレータＰＣ（パーソナルコンピュータ）Ｐ１～Ｐｍのそれぞれと、が設けられる。制御装置Ｃ１～Ｃｍは、各設備を制御し、例えばＰＬＣ（Programmable logic controller）として構成される。各設備とオペレータとの間で情報の伝達を行うHMI（Human machine interface）として使用されるオペレータＰＣＰ１～Ｐｍ（は、センサＳ１～Ｓｍの各検出結果を表示する可能なモニタを備え、制御装置Ｃ１～Ｃｍのそれぞれに対して制御信号を出力可能である。センサＳ１～Ｓｍのそれぞれ、制御装置Ｃ１～Ｃｍのそれぞれ、およびオペレータＰＣＰ１～Ｐｍのそれぞれが互いに接続されることで、設備の製造メーカによって定められた通信プロトコルを利用したローカルネットワークＬＮ１～ＬＮｍがそれぞれ構成される。ローカルネットワークＬＮ１～ＬＮｍは、それぞれ各設備の監視システムとして機能する。これにより、各設備の稼働制御が行われる。一般的に、オペレータＰＣは設備周辺のオペレータ室内に配置されており、従来より、設備稼働のためには各設備のオペレータ室内に人員を配置する必要があった。本発明の管理システム１００は、オペレータ室に常駐することなく、複数の設備を一括して遠隔監視し、また、設備に関する各種作業を行うことを可能とするシステムである。なお、本発明において設備およびセンサの種類は特に限定されないが、例えば設備としては、ポンプ（例えば、鋼材の冷却や洗浄などの目的で水を循環させる用途）、発電機、圧縮機（例えば鋼材を適切な形状に加工するために必要な圧力を生成する用途）、ガス設備、水処理装置、排水装置、ボイラなどが例示でき、これらの稼働状態を監視するセンサとしては、圧力計、流量計などが例示できる。＜２．管理システムの詳細＞＜２－１．接続構成＞本発明の管理システム１００は、先述したローカルネットワークＬＮ１～ＬＮｍと、企業内イントラネット１０に接続される統合サーバ１、情報管理サーバ２、ファイル共有サーバ３、帳票作成装置４、撮像装置５、メールサーバ６、および通信装置７，８，９と、ローカルネットワークＬＮ１～ＬＮｍと統合サーバ１との間に介在して通信プロトコルの変換を行う複数のゲートウェイＧＷ１～ＧＷｎ（ｎは２以上の整数）と、を含んで構成される。統合サーバ１は、ＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol）付サーバとして構成され、複数の設備の稼働情報を収集し管理する。情報管理サーバ２は、後述する設備点検実績情報を格納する。ファイル共有サーバ３は、当該企業の作業員（社員を含む）に対して電子ファイルを共有可能に構成される。帳票作成装置４は、所定の条件の成立に基づき、あらかじめ設定されたプログラムを起動して設備実績帳票を作成可能であり、ＲＰＡ（Robotic Process Automation）を実行する。撮像装置（カメラ）５は、複数の設備のうち、１つ以上の設備のそれぞれに設置される。通信装置７～９は、作業員により使用される装置であり、詳細は後述する。ローカルネットワークＬＮ１～ＬＮｍ、統合サーバ１、およびゲートウェイＧＷ１～ＧＷｎにより通信ネットワークＮＷが構成される。ここでは、通信ネットワークＮＷについて、詳細に説明する。本発明において企業内イントラネット１０にて使用される通信プロトコルと、ローカルネットワークＬＮ１～ＬＮｍにて利用される通信プロトコルとは互いに異なる通信プロトコルである。企業内イントラネット１０にて使用される通信プロトコルとしては、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルが例示される。ローカルネットワークＬＮ１～ＬＮｍにて利用される通信プロトコルは、設備設置者や設備製造メーカにより設定される。なお、本発明の管理システム１００には複数の設備監視システムが含まれており、各設備監視システムのローカルネットワークＬＮ１～ＬＮｍの通信プロトコルとしては先述したＴＣＰ／ＩＰプロトコルとは通信規格の異なる他の通信プロトコル（例えば、ＵＤＰ／ＩＰ）が適宜利用される。ゲートウェイＧＷ１～ＧＷｎは、ローカルネットワークＬＮ１～ＬＮｍと企業内イントラネット１０の間に介在して通信プロトコルの変換を行い、制御装置Ｃ１～Ｃｍと統合サーバ１との間でデータの送受信を可能とする。本発明ではゲートウェイとして複数のゲートウェイＧＷ１～ＧＷｎが含まれる。本発明において各ゲートウェイは各ローカルネットワークと一対一の関係で設置されるのではなく、全てのゲートウェイが各ローカルネットワーク間で共有される。すなわち、各ゲートウェイＧＷ１～ＧＷｎはＥｔｈｅｒｎｅｔ接続されて一のゲートウェイ群としてローカルネットワークＬＮ１～ＬＮｍと企業内イントラネット１０の間に介在する。ゲートウェイＧＷ１～ＧＷｎのそれぞれが複数のローカルネットワークＬＮ１～ＬＮｍのいずれのローカルネットワークと企業内イントラネット１０とデータの送受信を中継するかは予め定められた条件に従って決められる。図２は、ゲートウェイＧＷの構成を示すブロック図である。ゲートウェイＧＷは、通信部１１と、制御部１２と、通信部１３と、を有する。通信部１１は、ローカルネットワークＬＮと統合サーバ１との間で通信を中継する。すなわち、通信部１１は、ローカルネットワークＬＮ（制御装置Ｃ）から受信したデータを通信プロトコルを変換して統合サーバ１に送信する場合と、統合サーバ１から受信したデータを通信プロトコルを変換してローカルネットワークＬＮ（制御装置Ｃ）に送信する場合がある。制御部１２は、例えばＣＰＵから構成される。通信部１３は、他のゲートウェイとのＥｔｈｅｒｎｅｔ接続に用いられる。ここで、ゲートウェイの数が３個の場合、すなわちｎ＝３の場合の例について、図３Ａ～図３Ｃを用いて説明する。図３Ａは、ゲートウェイＧＷ１～ＧＷ３をＥｔｈｅｒｎｅｔ接続した構成を示す図である。図３Ａに示すように、ゲートウェイＧＷ１の通信部１３の出力がゲートウェイＧＷ２の通信部１３に入力され、ゲートウェイＧＷ２の通信部１３の出力がゲートウェイＧＷ３の通信部１３に入力され、ゲートウェイＧＷ３の通信部１３の出力がゲートウェイＧＷ１の通信部１３に入力されるようにゲートウェイＧＷ１～ＧＷ３のそれぞれの間がケーブル接続される。すなわち、ゲートウェイＧＷ１～ＧＷ３は、リング型ネットワークを構成する。図２において、制御部１２は、通信部１１の通信状況を通信部１３を用いて他のゲートウェイに送信できる。通信部１１の通信状況は、ローカルネットワークＬＮと統合サーバ１との間で正常に通信が行われているかを示す。これにより、図３Ａのような構成では、例えばゲートウェイＧＷ３の通信部１３から送信されたゲートウェイＧＷ３の通信部１１の通信状況はゲートウェイＧＷ１の通信部１３に入力可能であるとともに、ゲートウェイＧＷ２の通信部１３から送信されたゲートウェイＧＷ２の通信部１１の通信状況はゲートウェイＧＷ３の通信部１３を介してゲートウェイＧＷ１の通信部１３に入力可能である。従って、ゲートウェイＧＷ１は、ＧＷ２，ＧＷ３それぞれの通信部１１の通信状況を取得できる。同様に、ゲートウェイＧＷ２は、ＧＷ１，ＧＷ３それぞれの通信部１１の通信状況を取得でき、ゲートウェイＧＷ３は、ＧＷ１，ＧＷ２それぞれの通信部１１の通信状況を取得できる。すなわち、ゲートウェイＧＷ１～ＧＷ３は、互いに他のゲートウェイの通信状況を監視可能である。なお、図３Ａのような構成の場合、例えばゲートウェイＧＷ２とＧＷ３の間でケーブル接続が切断された場合、ゲートウェイＧＷ２からＧＷ１、ＧＷ３への方向の通信部１３の入出力が可能であり、ゲートウェイＧＷ１～ＧＷ３は互いに通信状況を監視可能である。ここで、上記のあらかじめ定められた条件とは、例えば制御装置Ｃ１～Ｃｍのそれぞれごとに定められる使用するゲートウェイの優先順位である。図３Ｂは、ゲートウェイＧＷ１～ＧＷ３を用いる場合の優先順位を例示する表である。なお、図３Ｂおよび図３Ｃ（および後述する図４Ｂおよび図４Ｃ）では、制御装置Ｃ１～ＣｍをＰＬＣ１～ＰＬＣｍとして表示する。また、ここでは、一例としてゲートウェイの数と制御装置の数は等しい、すなわちｎ＝ｍ＝３としている。図３Ｂでは、例えばＰＬＣ１について、優先順位第１位がゲートウェイＧＷ１、第２位がＧＷ２、第３位がＧＷ３である。このような優先順位の情報は、制御部１２に保持される。図３Ｃは、図３Ａの構成、および図３Ｂの条件に基づいた通信動作を例示する図である。図３Ｃにおいて、最初はＰＬＣ１，ＰＬＣ２，ＰＬＣ３のそれぞれの優先順位第１位はそれぞれゲートウェイＧＷ１，ＧＷ２，ＧＷ３であるから、ＧＷ１，ＧＷ２，ＧＷ３のそれぞれの通信部１１は制御部１２の制御により、それぞれＰＬＣ１，ＰＬＣ２，ＰＬＣ３との通信を選択し、所定周期ごとに当該通信を行う。ここで、図３Ｃのように、例えばタイミングｔ１でゲートウェイＧＷ２の通信部１１に故障が生じた場合、次の所定周期においてゲートウェイＧＷ２の通信部１１は通信が不可能となる。そこで、タイミングｔ２でゲートウェイＧＷ３の制御部１２がゲートウェイＧＷ２の監視により、ゲートウェイＧＷ２の通信部１１での通信異常を検出する。すると、ゲートウェイＧＷ３において、通信部１１は制御部１２の制御により、ゲートウェイＧＷ３が優先順位第１位となるＰＬＣ３に加えて、ゲートウェイＧＷ３が優先順位第２位となるＰＬＣ２との通信を行う（図３Ｃの期間Ｔ１）。すなわち、ゲートウェイＧＷ３は、故障したゲートウェイＧＷ２の代わりにＰＬ