[0001] 本发明涉及一种对工厂的设备或机器等进行监控的监控装置，尤其涉及具有确认装置内的控制运算部的健全性的单元的监控装置。

[0002] 作为现有的系统，存在以下测控系统：即，用传输线将现场的检测端装置及操作端装置与控制装置相互连接，利用控制装置收集来自检测端装置的测量信息，进行规定的控制运算，从而控制操作端装置。而且，在控制装置的外部配备数据输入装置及数据显示装置，对控制装置本身进行测试时，从数据输入装置发送出用于测试的仿真数据，利用控制装置的控制运算程序对该仿真数据进行处理，并在数据显示部显示(例如，参照专利文献1)。

[0003] 另外，用于对在通信网络上连接、且作为分散型系统的构成要素的PLC(Programable Logic Controller：可编程逻辑控制器)进行测试的现有的测试辅助系统中，具有用于对和个人计算机群进行数据收发及数据存放功能进行仿真的PLC仿真程序，代替通信网络上的PLC(例如，参照专利文献2)。

[0004] 专利文献1：日本专利特开昭62-276991号公报

[0005] 专利文献2：日本专利特开平9-114689号公报

[0032] 实施方式1.

[0033] 下面，参照附图说明本发明实施方式1的监控装置，例如将工厂的设备、机器等作为监控对象的工厂监控装置。图1是表示本发明实施方式1的工厂监控装置10的结构的框图。

[0034] 如图所示，工厂监控装置10通过缆线或通信线与工厂20内的各设备、机器(这里是机器A、B)连接，包括：实际信息输入部1、输入分离处理部2、控制运算部3、输出分离处理部4、实际信息输出部5、A/D转换器8a、以及D/A转换器8b。于是，作为取决于工厂20内的机器A的状态的电压或电流等物理信号的状态信息经A/D转换器8a输入到工厂监控装置10内，控制运算部3基于所输入的状态信息进行规定的控制运算，将作为电压或电流等物理信号的控制信息经D/A转换器8b输出到工厂20内的机器B。

[0035] 工厂监控装置10还包括仿真器部6和切换部7，切换部7在对工厂20进行监控的实际运用、与使得对工厂20内的机器的动作进行软件仿真的仿真器部6工作来进行控制运算部3的测试的仿真运用的两者之间进行切换。

[0036] 工厂监控装置10是从工厂20内的多个设备、机器收集状态信息，并向各设备、机器输出控制信息，从而对工厂20进行监控，但在本实施方式中，为了方便起见，仅说明彼此相关联的机器A、B。

[0037] 对工厂监控装置10内的各部的详细情况进行说明。

[0038] 实际信息输入部1从机器A经A/D转换器8a输入作为物理信号的状态信息，将其转换成可用S/W进行处理的标签格式(后文称之为实际信息标签格式)并输出。后文将该转换成实际信息标签格式的状态信息称为PDI数据。

[0039] 输入分离处理部2从实际信息输入部1输入PDI数据，对该PDI数据进行标签转换，将其转换成控制运算部3进行处理的标签格式(后文称之为分离信息标签格式)并输出。后文将该标签转换成分离信息标签格式的状态信息称为DI数据。

[0040] 控制运算部3的输入侧与输入分离处理部2连接，控制运算部3的输出侧与输出分离处理部4连接。于是，向其输入来自输入分离处理部2的DI数据，基于该数据进行规定的控制运算，例如数值控制运算、顺序控制运算、报警检测等，输出分离信息标签格式的控制信息。后文将该分离信息标签格式的控制信息称为DO数据。

[0041] 输出分离处理部4从控制运算部3输入DO数据，对该DO数据进行标签转换，将其转换成实际信息标签格式并输出。后文将该标签转换成实际信息标签格式的控制信息称为PDO数据。

[0042] 实际信息输出部5从输出分离处理部4输入PDO数据，将其转换成基于物理信号的控制信息并输出。然后，将控制信息从工厂监控装置10经D/A转换器8b输出到机器B。

[0043] 仿真器部6的输入侧与输出分离处理部4连接，仿真器部6的输出侧与输入分离处理部2连接。于是，经输出分离处理部4接收从控制运算部3输出的DO数据，对作为监控对象的机器A、B进行仿真，输出分离信息标签格式的仿真状态信息(DI数据)。该仿真状态信息(DI数据)经输入分离处理部2输入到控制运算部3。

[0044] 控制运算部3基于仿真状态信息(DI数据)进行控制运算，输出仿真控制信息(DO数据)，仿真器部6经输出分离处理部4接收该仿真控制信息(DO数据)，并再次输出仿真状态信息(DI数据)。重复进行上述一连串动作。

[0045] DI数据、DO数据的双方均没有仿真信息和实际信息的区别，在控制运算部3内以相同的方式进行处理。

[0046] 接着，基于图2的流程图说明工厂监控装置10的动作。

[0047] 首先，判定是实际运用模式还是测试(仿真运用)模式(步骤s1)。实际运用模式、测试模式的切换指令7a可由装置所具有的切换开关提供、或者从外部作为输入而提供、或者通过外部的人机装置传输而提供等，有多种方法，切换部7根据该提供的指令7a输出切换信号7b并进行切换。

[0048] 然后，在实际运用模式下，实际信息输入部1从机器A经A/D转换器8a输入作为物理信号的状态信息，将其转换成可用S/W进行处理的实际信息标签格式，生成PDI数据(例如，标签：PDI01；值：1)。具体而言，将PDI数据的标签、和值代入输入数据区域(步骤s2a：实际信息输入处理)。

[0049] 接着，输入分离处理部2对来自实际信息输入部1的PDI数据进行标签转换，将其转换成分离信息标签格式，生成DI数据。具体而言，将PDI数据的标签、和值代入控制运算部3进行运算处理所使用的数据区域，生成DI数据(标签：DI01＝PDI01；值：1)。该处理是将控制运算部3所用的DI数据转换成与PDI数据不同的标签格式从而与PDI数据分离的处理(步骤s3a：输入分离处理)。

[0050] 接着，控制运算部3基于作为来自输入分离处理部2的DI数据的状态信息，进行规定的控制运算，生成成为控制信息的DO数据。在这种情况下，若设规定的控制运算为“DI数据的值为1时，DO数据的值也为1，除此之外DO数据的值为0”，则生成DO数据(标签：D001；值：1)(步骤s4：控制运算处理)。

[0051] 接着，输出分离处理部4从控制运算部3输入DO数据，对该DO数据进行标签转换，将其转换成实际信息标签格式，生成PDO数据。具体而言，将DO数据的标签、和值代入PDO数据的数据区域，生成PDO数据(标签：PD001＝D001；值：1)。该处理是将控制运算部3生成的DO数据与PDO数据转换成不同的标签格式、从而将DO数据与PDO数据分离的处理(步骤s5a：输出分离处理)。

[0052] 接着，实际信息输出部5将来自输出分离处理部4的PDO数据转换成基于物理信号的控制信息，经D/A转换器8b向工厂20内的机器B输出(步骤s6a：实际信息输出处理)。

[0053] 接着，当工厂监控装置10未结束动作时(步骤s8)时，延迟规定的时间(步骤s9)，返回到步骤s1。

[0054] 从实际运用模式切换到测试模式时，根据来自切换部7的切换信号7b，实际信息输入部1及实际信息输出部5停止处理。然后，输入分离处理部2从仿真器部6接收信息，输出分离处理部4将信息输出到仿真器部6。仿真器部6从输出分离处理部4输入信息并工作，对机器A、B进行仿真，输出DI数据。

[0055] 然后，步骤s1中，在测试模式的情况下，进行以下处理。

[0056] 实际信息输入部1中停止实际信息输入处理，不生成新的PDI数据(步骤s2b)。

[0057] 接着，输入分离处理部2在第一次测试模式时，根据上一次(实际运用时)的PDI数据来生成DI数据。从第二次测试模式开始，采用后文所述的步骤s7的仿真处理中生成的DI数据(步骤s3b：输入分离处理)。

[0058] 接着，控制运算部3与实际运用模式时相同，基于来自输入分离处理部2的DI数据，进行规定的控制运算，生成DO数据。例如，在第一次测试模式时，DO数据的值为1，第二次则为0(步骤s4：控制运算处理)。

[0059] 接着，输出分离处理部4与实际运用模式时相同，基于来自控制运算部3的DO数据，生成PDO数据(步骤s5b：输出分离处理)。

[0060] 接着，由于实际信息输出部5中停止实际信息输出处理(步骤s6b)，所以仿真器部6从输出分离处理部4接收DO数据，利用软件对机器A、B进行仿真，生成成为仿真状态信息的DI数据。例如，机器A是输入到机器B的输入数据为0则输出1、输入到机器B的输入数据为1则输出0的机器。在第一次测试模式时，由于DO数据的值为1，因此DI数据的值成为0(步骤s7：仿真处理)。

[0061] 接着，当工厂监控装置10未结束动作时(步骤s8)时，延迟规定的时间(步骤s9)，返回到步骤s1。

[0062] 在测试模式下再次执行时，输入分离处理部2采用作为在仿真处理中生成的仿真状态信息的DI数据(步骤s3b)，控制运算部3基于作为仿真状态信息的DI数据，进行规定的控制运算，生成成为仿真控制信息的DO数据。由此，基于仿真状态信息(DI数据)，从控制运算部3输出仿真控制信息(DO数据)，并使其显示在未图示的显示部中，从而测试控制运算部3的健全性。

[0063] 在步骤s9中，使上述一连串处理延迟规定的时间，以规定的周期重复实施上述处理，每隔一个周期改写更新PDI数据、DI数据、DO数据、PDO数据。

[0064] 另外，在上述实施方式中，作为PDI数据示出了一个数据(标签：PDI01；值：1)，但若是多个数据，则数据标签变成多个如PDI01、PDI02......，分别具有不同的输入数据区域。而且，各DI数据、DO数据、PDO数据也分别相应地变成多个，分别具有数据区域。

[0065] 上述实施方式中，在工厂监控装置10内具有对监控对象进行仿真的仿真器部6，通过在测试模式时将向控制运算部3输入的输入源及从控制运算部输出的输出目标切换到仿真器部6，从而对控制运算部3的健全性进行测试。

[0066] 另外，通过将控制运算部3进行处理的DI数据、DO数据转换成与监控对象和工厂监控装置10之间的输入和输出所涉及的PDI数据、PDO数据不同的标签格式来分离，从而使得PDI数据、PDO数据不直接连接到控制运算部3。因此，能容易地实现在测试模式时将向控制运算部3输入的输入源及从控制运算部3输出的输出目标切换到内部的仿真器部6。另外，通过实现上述切换，能在工厂监控装置10的内部设置仿真器部6，而不需要改变装置外部的布线等，从而能促进装置结构的小型化和简化。另外，由于能容易地在实际运用模式和测试模式的两者之间进行切换，因此能容易地确认控制运算部3的健全性。

[0067] 仿真器部6的输入侧可以切换为与输出分离处理部4连接，仿真器部6的输出侧可以切换为与输入分离处理部2连接，在测试模式时，通过切换使得在仿真器部6与输出分离处理部4、输入分离处理部2之间收发信息，将向控制运算部3输入的输入源及从控制运算部3输出的输出目标切换到仿真器部6。通过采用上述结构，能使输入分离处理部2、控制运算部3、输出分离处理部4的各部在测试模式时也与实际运用模式相同地以同样的软件工作。由此，能减轻工厂监控的工序负荷。

[0068] 另外，在测试模式时，实际信息输入部1和实际信息输出部5只要停止处理即可，而不需要进行不同的处理，能进一步减轻工厂监控的工序负荷。

[0069] 实施方式2.

[0070] 接着，对上述实施方式1所示的工厂监控装置10中、可进行将监控对象的状态信息或仿真状态信息强制免除的强制免除处理的情况进行说明。

[0071] 例如，在工厂20内的设备发生故障时而工厂监控装置10发出报警的情况下，由于报警一直持续输出到修理结束为止，所以管理人员在确认了故障之后到修理结束之前的期间中，免除使用来自该设备的状态信息。该强制免除处理是根据来自外部的指令进行。

[0072] 图3是作为输入分离处理部2生成的分离信息标签格式的状态信息的DI数据的标签结构。如图所示，DI数据包括：标签名T1；表示免除输入的状态位T2；表示数据值的输出位T3；以及物理地存放数据的物理地址T4。

[0073] 而且，从外部向工厂监控装置10输入强制免除处理的指令时，状态位T2的免除输入变为有。

[0074] 在上述实施方式1的图2所示的动作中，在步骤s2a、s2b的实际信息输入处理之后，如图4所示，进行步骤s3a、s3b的处理。

[0075] 首先，判定输入分离处理部2将要生成的DI数据的数据区域的状态位T2(步骤s31)，当免除输入不是有时，进行通常的输入分离处理。即，将来自实际运用的实际信息输入部1的PDI数据的标签、和值代入DI数据的数据区域的标签名T1、输出位T3，生成标签转换成分离信息标签格式的DI数据。在测试模式时，采用仿真器部6生成的DI数据(步骤s32)。

[0076] 当步骤s31中免除输入是有时，将来自实际信息输入部1的PDI数据的标签代入DI数据的数据区域的标签名T1，而对于输出位T3的值，强制地代入0。在测试模式时，对于仿真器部6生成的DI数据的输出位T3的值，强制地代入0。(步骤s33：强制免除处理)。

[0077] 之后，与上述实施方式1相同，进行从步骤s4开始的处理。

[0078] 如上所述，通过使DI数据具有表示免除输入的状态位T2，且输入分理处理2使得输出位T3的值强制为0，从而能容易地免除使用来自监控对象的状态信息或仿真状态信息，而不需要更改软件。因此，能减轻工厂监控的工序负荷。

[0079] 此外，在上述实施方式中，示出了免除使用来自监控对象的状态信息或仿真状态信息的情况，而对于免除向监控对象输出控制信息或使用仿真控制信息的情况，按照以下那样进行。

[0080] 图5是作为控制运算部3生成的分离信息标签格式的控制信息的DO数据的标签结构。如图所示，DO数据包括：标签名TT1；表示免除输出的状态位TT2；表示数据值的输出位TT3；以及物理地存放数据的物理地址TT4。

[0081] 而且，从外部向工厂监控装置10输入强制免除处理的指令时，状态位TT2的免除输出变为有。

[0082] 在上述实施方式1的图2所示的动作中，在步骤s4的控制运算处理之后，如图6所示，进行步骤s5a、s5b的处理。

[0083] 首先，输出分离处理部4判定控制运算部3生成的DO数据的状态位TT2(步骤s51)，当免除输出不是有时，进行通常的输出分离处理(步骤s52)。

[0084] 当步骤s51中免除输出是有时，对DO数据的输出位TT3的值强制地代入0，从而生成PDO数据(步骤s53：强制免除处理)。

[0085] 之后，与上述实施方式1相同，进行从步骤s6a、s6b开始的处理。

[0086] 在这种情况下，也能容易地免除向监控对象输出控制信息或使用仿真控制信息，而不需要更改软件。

[0087] 实施方式3.

[0088] 接着，对上述实施方式1所示的工厂监控装置10中、保存并可利用每隔规定周期生成并更新的信息(PDI数据、DI数据、DO数据、PDO数据)的情况进行说明。

[0089] 图7是表示本发明实施方式3的工厂监控装置10a的结构的框图。如图所示，具有存放某一时刻的抽点打印数据(PDI数据、DI数据、DO数据、PDO数据)的存放部9。其他结构与上述实施方式1相同。

[0090] 接着，基于图8说明工厂监控装置10a的动作中、关于在存放部9保存抽点打印数据的动作部分。其他部分与上述实施方式1相同。在存放部9保存抽点打印数据的指令可由装置所具有的切换开关提供、或者从外部作为输入而提供、或者从外部的人机装置通过传输而提供等，有多种方法，根据该提供的指令，在存放部9保存抽点打印数据。

[0091] 在上述实施方式1的图2所示的动作中，延迟规定的时间到下一周期为止的步骤s9的处理，按照以下那样进行。

[0092] 首先，判定是否提供了表示抽点打印数据保存请求的指令(步骤s91)，若提供了指令，则输入分离处理部2及输出分离处理部4获取该时刻的、即前一周期的所有信息(PDI数据、DI数据、DO数据、PDO数据)(步骤s92)，将其作为抽点打印数据保存到存放部9(步骤s93)。

[0093] 在规定延迟时间的期间进行上述处理，然后转移到下一周期的动作。

[0094] 当步骤s91中无抽点打印数据的保存请求时，仅进行延迟规定的时间到下一周期为止的处理。

[0095] 上述保存在存放部9中的抽点打印数据在测试模式时，按照以下那样使用。基于图9说明工厂监控装置10a这部分的动作。为了利用所保存的抽点打印数据，将其作为PDI数据、DI数据、DO数据、PDO数据返回到保存抽点打印数据之前的数据区域，即，对抽点打印数据进行展开。这种情况下，也从外部提供使抽点打印数据展开的指令。

[0096] 当步骤s1(参照图2)中判定为测试模式时，在下一步骤s2b之前，以下那样进行展开抽点打印数据的步骤s10的处理。

[0097] 首先，判定是否提供了表示抽点打印数据展开请求的指令(步骤s11)，若提供了指令，则输入分离处理部2及输出分离处理部4从存放部9读出抽点打印数据(步骤s12)，并返回到原来的数据区域，即展开成PDI数据、DI数据、DO数据、PDO数据(步骤s13)。

[0098] 当步骤s11中无抽点打印数据展开请求时，就这样转移到步骤s2b。

[0099] 此外，由于测试模式下停止步骤s2b的实际信息输入处理，所以实际上接着进行下一步骤s3b的处理。

[0100] 在本实施方式中，由于具有存放部9，存放部9中保存某一时刻工厂监控装置10的抽点打印数据(PDI数据、DI数据、DO数据、PDO数据)，因此，能以所希望的定时保存每隔一个周期更新的各信息(PDI数据、DI数据、DO数据、PDO数据)，并能利用这些信息。

[0101] 另外，在测试模式时，通过从存放部9读出抽点打印数据并将其展开成PDI数据、DI数据、DO数据、PDO数据，能瞬时设定仿真状态信息及仿真控制信息。

[0102] 当想要对特定的工厂状态进行仿真时，工厂20的规模越大，越不容易生成仿真状态信息、仿真控制信息，事先设定的信息也越多，但由于能从存放部9读出并使用表示工厂状态的抽点打印数据，所以能迅速地对特定的工厂状态进行仿真，从而能测试控制运算部3的健全性。

[0103] 实施方式4.

[0104] 图10是表示本发明实施方式4的工厂监控装置的结构的框图。如图所示，工厂监控装置10b具有能通过USB、网络等进行通信用的功能的维护工具通信部17，能够与外部的维护工具11连接。此外，该工厂监控装置10b具有上述实施方式1所示的工厂监控装置10内的各部，对工厂20内的监控对象进行监控，但为了方便起见，省略其图示。

[0105] 维护工具11包括：描述了控制运算部3所用的控制运算逻辑的控制运算程序14；描述了仿真器部6所用的仿真逻辑的仿真程序15；将各程序14、15转换成工厂监控装置
10b可执行的格式的编译器部13；将数据载入工厂监控装置10b的数据载入部12；以及具有输入功能的显示部16。

[0106] 由于随着工厂20内的机器的变更等，需要更改控制运算逻辑及仿真逻辑，因此，以下那样更改工厂监控装置10b在内部保持的控制运算程序及仿真程序。

[0107] 设维护工具11内的控制运算程序14及仿真程序15是以相同的语言描述的更新后的程序。将维护工具11与工厂监控装置10b连接，向维护工具11输入更改指令时，在编译器部13同时对控制运算程序14及仿真程序15进行编译，将这些程序经数据载入部12和维护工具通信部17载入到工厂监控装置10b内的控制运算程序及仿真程序的保持区域内，从而更改控制运算程序及仿真程序。

[0108] 由此，可从外部的维护工具11对控制运算程序及仿真程序通过并行处理来进行更改，从而提高维护性。

[0109] 此外，维护工具11内的显示部16也可以用于确认通常的监控动作的状态信息或控制信息、以及显示测试模式时的结果。