工业工厂用数据再现装置的制作方法

本发明涉及工业工厂用数据再现装置。

背景技术：

已知有生产工业活动所需的原材料及资源的工业工厂(钢铁工厂、发电工厂、石油工厂、化学工厂等)。工业工厂的工厂监视控制系统具备经由控制用网络将构成工厂的多个现场设备(包括促动器、传感器)所连接的输入输出装置(i/o)、控制多个现场设备的可编程逻辑控制器(以下，记作plc)相互连接而成的构成。

将plc、输入输出装置的输入输出信号称为过程数据(processdata)。在钢铁工厂等大规模工厂中，输入输出点达到几千个、几万个，存在多种多样的过程数据。这些过程数据被具有数据收集功能、数据再现功能的数据再现装置收集，并在试验时、调试时、操作时、故障时的数据分析中使用。

以往的工厂监视控制系统的数据再现装置(例如，参照专利文献1)与控制用网络连接，收集控制用网络上的继时性变化的过程数据。操作人员能够使在同一时刻收集到的过程数据显示而掌握工业工厂的状态。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2014/002176号

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，除了显示过程数据以外，有时希望实时地显示由监视摄像机拍摄构成工业工厂的设备而得的动态图像数据、或者使过程数据与动态图像数据同步地再现。作为拍摄对象的一个例子，可列举在钢铁工厂的精轧机入口侧引导被轧制材料的侧引导件、将被轧制材料的前后端的切头切下的切头机(cropshear)等。

在确认由监视摄像机拍摄到的拍摄对象的动作位置是否适当的情况下，即使仅目视观察动态图像数据也是目测下的判断，确认的精度低。因此，期望能够辅助由操作人员进行的确认作业的手段。

作为一个方法，考虑在显示动态图像数据的数据再现装置的画面中用标记或带等标注标记。然而，在工业工厂中加工的材料存在各种尺寸，因此需要根据尺寸的变更来变更标记，作业成本增大。另外，标记的位置也可能偏移。另外，需要使画面上的动态图像的显示位置、显示尺寸固定，无法灵活的运用。

作为其他方法，也考虑在画面中按每个材料的尺寸分别标注标记。然而，操作人员需要识别与在画面中正在显示的材料对应的标记是哪一个标记。因此，对于操作人员来说，便利性、确认的精度未必高。

作为另一方法，也考虑在设备、材料的位置的检测中使用激光传感器。然而，传感器昂贵，设置场所也受到限制。

这样，在动态图像数据的分析中，确认拍摄对象的动作位置需要较高的成本，该确认的精度也不高。

本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，目的在于提供一种在操作人员分析动态图像数据时，能够辅助确认作为拍摄对象的设备是否进行了适当的动作的工业工厂用数据再现装置。

用来解决课题的手段

为了实现上述的目的，本发明的工业工厂用数据再现装置，其特征在于，具备：

过程数据收集部，收集与构成工业工厂的设备组及被该设备组加工的材料相关的过程数据；

动态图像数据收集部，收集拍摄所述设备组中所含的拍摄对象而得的动态图像数据；

图形数据存储部，按每个材料规格预先存储图形数据，该图形数据表示所述拍摄对象的动作目标位置；

图形数据选择部，在每次各材料到达所述拍摄对象时，从所述图形数据存储部中选择与所述过程数据中所含的所述材料规格对应的所述图形数据；以及

显示处理部，输出将所述图形数据选择部所选择的所述图形数据与所述动态图像数据叠加而成的合成数据。

作为一个实施方式，其特征在于，所述工业工厂具备：

辊道，输送作为所述材料的被轧制材料；

侧引导件，配置于所述辊道的一部分区间，对通过的所述被轧制材料的宽度方向位置进行引导；以及

监视摄像机，拍摄作为所述拍摄对象的所述侧引导件，并输出所述动态图像数据，

所述图形数据存储部按每个被轧制材料的板宽，预先存储表示所述侧引导件的动作目标位置的图形数据，

所述图形数据选择部在每次各被轧制材料到达所述侧引导件的入口侧时，从所述图形数据存储部中选择与所述过程数据中所含的接下来通过所述侧引导件的被轧制材料的板宽对应的所述图形数据。

作为其他实施方式，其特征在于，所述工业工厂具备：

辊道，输送作为所述材料的被轧制材料；

切头机，配置于所述辊道的一部分区间，将通过的所述被轧制材料的长度方向端部沿宽度方向切割；以及

监视摄像机，拍摄作为所述拍摄对象的所述切头机及通过的所述被轧制材料，并输出所述动态图像数据，

所述图形数据存储部按每个被轧制材料的目标切割长度，预先存储表示所述切头机的动作目标位置的图形数据，

所述图形数据选择部在每次各被轧制材料到达所述切头机的入口侧时，从所述图形数据存储部中选择与所述过程数据中所含的接下来通过所述切头机的被轧制材料的目标切割长度对应的所述图形数据。

作为另一实施方式，其特征在于，所述显示处理部，

还进行如下动作：

生成表示所述过程数据与数据收集时刻的关系的图表数据，

使所述图表数据与所述合成数据同步地输出。

发明效果

根据本发明的工业工厂用数据再现装置，能够根据材料规格自动地变更表示拍摄对象的动作目标位置的图形数据，并将该图形数据与动态图像数据叠加显示。因此，本发明的工业工厂用数据再现装置在操作人员分析动态图像数据时，能够辅助确认作为拍摄对象的设备是否进行了适当的动作。

附图说明

图1是表示实施方式1的工业工厂的工厂监视控制系统的构成的概略图。

图2是表示配置于精轧机的入口侧的侧引导件以及监视摄像机的构成的概略图。

图3是实施方式1的数据再现装置的功能框图。

图4是表示数据再现装置所具有的处理电路的硬件构成例的框图。

图5是表示配置于精轧机的入口侧的切头机以及监视摄像机的构成的概略图。

图6是实施方式3的数据再现装置的功能框图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在各图中对共用的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

实施方式1

(系统构成)

图1是表示实施方式1的工业工厂的工厂监视控制系统的构成的概略图。

数据再现装置1经由控制用网络5与连接于构成工业工厂的设备组(包括促动器、传感器)的输入输出装置(i/o)3、控制设备组的可编程逻辑控制器(plc)2、以及操作人员在工业工厂的常时运转/监视中所使用的监视控制装置即人机接口(hmi)4连接。

控制用网络5具有多个具有共用存储器的节点，通过在多个节点间的周期性的广播传送使共用存储器上的数据同步。由此，在连接于节点a5a的数据再现装置1、连接于节点b5b的plc2、连接于节点c5c的输入输出装置3、以及连接于节点d5d的hmi4之间虚拟地共用同一存储空间。在共用存储器中分配有各数据的存储区域(地址)。连接于各节点的装置能够通过对共用存储器的写入/读入来收发数据。

另外，hmi4与第一监视摄像机6经由图像用信号线8与图像数据转换器9连接。显示于hmi4的画面的图像输出以及第一监视摄像机6的图像输出被图像数据转换器9转换为能够进行网络通信的信号，经由动态图像用网络10向数据再现装置1发送。另外，第二监视摄像机7是网络摄像机，拍摄拍摄对象而得的动态图像数据经由动态图像用网络10向数据再现装置1发送。

将plc2、输入输出装置3的输入输出信号称为过程数据(文字数据、数值数据)。过程数据包括与构成工业工厂的设备组及被该设备组加工的材料相关的各种数据。例如，包括促动器的控制值、传感器的检测值、材料规格等。在钢铁工厂等大规模工厂中，输入输出点达到几千个、几万个，存在多种多样的过程数据。这些过程数据被具有数据收集功能、数据再现功能的数据再现装置1收集，并在试验时、调试时、操作时、故障时的数据分析中使用。

接下来，对实施方式1的工业工厂的具体例进行说明。作为生产工业活动所需的原材料、资源的工业工厂之一，有钢铁工厂。在钢铁工厂的热轧生产线上，从上游起，配置有加热炉、粗轧机、精轧机、输出辊道、卷绕机。精轧机具备多个轧制机架，将被轧制材料从上游向下游沿一个方向轧制。通过精轧，决定与被轧制材料的板厚、板宽等尺寸相关的最终品质。

图2是表示配置于精轧机的入口侧的侧引导件以及监视摄像机的构成的概略图。

辊道41从热轧生产线的上游(图2的左侧)向下游(图2的右侧)输送作为材料的被轧制材料42。

侧引导件43配置于辊道41的一部分区间，对通过的被轧制材料42的宽度方向位置进行引导。侧引导件43构成为，使一对侧引导部件43a、43b平行地开闭。在适度地打开侧引导部件43a、43b的间隔，并将被轧制材料42引导至侧引导部件间之后，迅速地关闭侧引导部件43a、43b，进行被轧制材料42的位置修正。

从控制性的观点出发，优选在每次被轧制材料42到达所述侧引导件的入口侧时，侧引导部件43a、43b的间隔被控制为比被轧制材料42的板宽稍宽的程度。例如，对于板宽1.8m，隔开1.85m的间隔。为了高控制性地引导各种板宽的被轧制材料42，根据被轧制材料42的板宽变更侧引导部件的间隔。

监视摄像机44拍摄作为拍摄对象的侧引导件43，并输出动态图像数据。监视摄像机44是上述的第一监视摄像机6、第二监视摄像机7或者它们双方。监视摄像机44从辊道41的上方起对包括侧引导件43在内的范围进行拍摄。

在这样的构成中，实施方式1的数据再现装置1为了辅助由操作人员进行的侧引导件43的位置确认作业而具备以下的构成。

(数据再现装置)

图3是实施方式1的数据再现装置1的功能框图。数据再现装置1具备过程数据收集部11、过程数据存储部12、动态图像数据收集部13、动态图像数据存储部14、图形数据存储部15、图形数据选择部16、显示处理部20。

过程数据收集部11收集与构成工业工厂的设备组及在该设备组中加工的材料相关的过程数据。具体而言，过程数据收集部11按每个控制周期收集流经控制用网络5的各种过程数据。过程数据收集部11对过程数据赋予数据收集时刻，并向过程数据存储部12输出。

过程数据存储部12将各时刻的各种过程数据累积在存储体113的数据存储部113b(图4)。

动态图像数据收集部13收集拍摄设备组中所含的拍摄对象而得的动态图像数据。具体而言，动态图像数据收集部13经由动态图像用网络10，按每个控制周期，从hmi4的画面、第一监视摄像机6、第二监视摄像机7收集动态图像数据。动态图像数据收集部13对动态图像数据赋予数据收集时刻，并向动态图像数据存储部14输出。

动态图像数据存储部14将各时刻的动态图像数据累积在存储体113的数据存储部113b(图4)。

图形数据存储部15按每个材料规格预先存储表示拍摄对象的动作目标位置的图形数据。图形数据包括文字、点、线、圆、平面以及刻度线等。具体而言，图形数据存储部15按每个被轧制材料42的板宽预先存储表示侧引导件43的动作目标位置(校准位置)的图形数据(图2的线45所示的数据)。即，在各图形数据中，按每个被轧制材料42的板宽定义了不同的线45。图形数据存储部15将各图形数据累积在存储体113的数据存储部113b(图4)。

图形数据选择部16在每次各材料到达拍摄对象时，从图形数据存储部15中选择与该时刻的过程数据中所含的材料规格对应的图形数据。具体而言，图形数据选择部16在各被轧制材料42到达侧引导件43的入口侧时、或者其前，从图形数据存储部15中选择与过程数据中所含的接下来通过侧引导件43的被轧制材料42的板宽对应的图形数据(图2的线45所示的数据)。

显示处理部20具备动态图像/图形显示部21。动态图像/图形显示部21输出将图形数据选择部16所选择的图形数据与动态图像数据叠加而成的合成数据。在图形数据选择部16所选择的图形数据中，描绘有表示被定义为比接下来通过侧引导件43的被轧制材料42的板宽稍宽的侧引导件43的动作目标位置的线45。将该图形数据与由监视摄像机44拍摄到的动态图像数据叠加而成的合成数据被显示于监视器117的动态图像/图形显示区域31。

动态图像数据以及图形数据的显示位置、显示尺寸与动态图像/图形显示区域31的移动、放大、缩小连动。因此，动态图像数据以及图形数据始终在重叠的状态下以相同的尺寸显示。

如以上说明那样，根据实施方式1的数据再现装置1，在每次新的被轧制材料42到达侧引导件43的入口侧时，选择表示与该被轧制材料42的板宽相应的线45(侧引导件43的动作目标位置)的图形数据。然后，将叠加所选择的图形数据与动态图像数据而成的合成数据显示于监视器117。由于根据被轧制材料42的板宽更新线45，因此操作人员能够通过显示于监视器117的动态图像，容易且高精度地判断侧引导件43的位置是否与作为动作目标位置的线45一致。由此，数据再现装置1能够辅助由操作人员进行的侧引导件43的位置确认作业。另外，由于不使用特别传感器，因此能够以低成本辅助操作。

另外，上述的实施方式1的数据再现装置1能够实时地显示动态图像数据，也能够从任意的指定时刻再现存储于动态图像数据存储部的动态图像数据。能够容易地掌握相对于过去的事件的位置、尺寸，提高位置、尺寸的确认精度。而且，也能够使动态图像停止、快进、快退。另外，这一点在以下的实施方式中也相同。

另外，上述的实施方式1的数据再现装置1也可以还具备能够追加/编辑图形数据的图形数据编辑部。另外，这一点在以下的实施方式中也相同。

另外，在上述的实施方式1的数据再现装置1中，在第一监视摄像机6、第二监视摄像机7拍摄到的动态图像数据上叠加图形数据，但并不限定于此。也可以在显示于hmi4的画面的动态图像数据上叠加图形数据。另外，这一点在以下的实施方式中也相同。

另外，在上述的实施方式1的数据再现装置1中不包括后述的图4所示的监视器117、键盘118、鼠标119，但也可以使它们包含在数据再现装置1内。另外，这一点在以下的实施方式中也相同。

(硬件构成例)

参照图4对数据再现装置1的硬件构成进行说明。图4是表示数据再现装置1所具有的处理电路的硬件构成例的框图。图3所示的数据再现装置1的各部表示数据再现装置1所具有的功能的一部分，各功能通过处理电路来实现。例如，处理电路构成为，cpu111、存储器112、hdd或大容量存储器等存储体113、外部设备i/f(接口)部114、控制用网络i/f部115a、以及动态图像用网络i/f部115b经由内部总线116而连接。

cpu111通过执行存储于存储体113的程序存储部113a的各种应用程序来实现图3的各部的功能。

存储器112被用作运算区域部，该运算区域部在cpu111执行各种应用程序时暂时存储或展开数据。

存储体113具有程序存储部113a和数据存储部113b。程序存储部113a储存有os(操作系统)、各种应用程序。另外，数据存储部113b存储所收集的过程数据、动态图像数据。另外，数据存储部113b也存储图形数据。

另外，在图4所示的例子中，在一个存储体113中设置有程序存储部113a与数据存储部113b，但也可以在多个存储体中分开地配置程序存储部113a与数据存储部113b。

外部设备i/f部114是用于将监视器117、键盘118、鼠标119等外部设备与数据再现装置1连接的接口。

控制用网络i/f部115a是用于将控制用网络5与数据再现装置1连接的接口。另外，动态图像用网络i/f部115b是用于将动态图像用网络10与数据再现装置1连接的接口。

实施方式2

接下来，参照图5对实施方式2进行说明。根据上述的实施方式1的数据再现装置，能够辅助由操作人员进行的侧引导件43的位置确认作业。在实施方式2中，对能够辅助确认切头机的动作位置的作业的数据再现装置进行说明。

图5是表示配置于精轧机的入口侧的切头机以及监视摄像机的构成的概略图。

辊道41从热轧生产线的上游(图5的右侧)向下游(图5的左侧)输送作为材料的被轧制材料42。

切头机46配置于辊道41的一部分区间，将通过的被轧制材料42的长度方向端部沿宽度方向切割。切头机46是用于在精轧前对被轧制材料42的前后端的切头(形状不良部、非稳定部)进行剪切，将其整形为容易与精轧机咬合的大致矩形的平面形状的设备。

监视摄像机47拍摄作为拍摄对象的切头机46以及通过的被轧制材料42，并输出动态图像数据。监视摄像机47是上述的第一监视摄像机6、第二监视摄像机7或者其双方。监视摄像机47在切头机46动作时，从板宽方向对包括切头机46以及被轧制材料42的前后端在内的范围进行拍摄。

在这样的构成中，实施方式2的数据再现装置1为了辅助由操作人员进行的确认切头机的动作位置的作业而具备以下的构成。

(数据再现装置)

实施方式2中的数据再现装置1的构成除了存储于上述的图3的图形数据存储部15的图形数据、图形数据选择部16中的处理定时不同这一点以外，与实施方式1相同，因此省略或简化对共同的构成的说明。

图形数据存储部15按每个被轧制材料42的目标切割长度预先存储表示切头机46的动作目标位置的图形数据。目标切割长度是用于去除按每个被轧制材料42确定的前后端部的切头的长度。在图形数据中，包括图5所示的、以切头机46的剪切位置为中心在被轧制材料42的长度方向上标注的刻度(scale)48、以及表示与目标切割长度对应的前后端位置的线49。在图5所示的例子中，被轧制材料42的前端到达线49的位置是切头机46的动作目标位置。图形数据存储部15将各图形数据累积在存储体113的数据存储部113b(图4)。

图形数据选择部16在每次各被轧制材料42到达切头机46的入口侧时，从图形数据存储部15中选择与该时刻的过程数据中所含的接下来通过切头机46的被轧制材料42的目标切割长度对应的图形数据(图5的刻度48、线49所示的数据)。

显示处理部20具备动态图像/图形显示部21。动态图像/图形显示部21输出将图形数据选择部16所选择的图形数据与动态图像数据叠加而成的合成数据。合成数据被显示在监视器117的动态图像/图形显示区域31。在剪切被轧制材料42的前端部时，在比切头机46靠下游侧显示线49，在剪切尾端部时，在比切头机46靠上游侧显示线49。

如以上说明那样，根据实施方式2的数据再现装置1，选择表示与被轧制材料42的长度方向端部相应的刻度48以及线49的图形数据。然后，将叠加所选择的图形数据与动态图像数据而成的合成数据显示于监视器117。由于根据被轧制材料42的目标切割长度更新线49，因此操作人员能够通过显示于监视器117的动态图像，容易且高精度地判断在被轧制材料42的长度方向端部到达线49的定时(动作目标位置)切头机46是否正在动作。另外，也能够通过刻度48确认被切下的被轧制材料42的前后端部的尺寸。由此，根据数据再现装置1，能够辅助由操作人员进行的切头机46的动作位置确认作业。另外，由于不使用特别的传感器，因此能够以低成本辅助操作。

另外，上述的实施方式2的系统能够与实施方式1的系统组合。另外，这一点在以下的实施方式中也相同。

实施方式3

接下来，参照图6对实施方式3进行说明。在上述的实施方式1或实施方式2中，通过显示叠加动态图像数据与图形数据而成的合成数据，能够辅助操作人员确认作为拍摄对象的设备是否在适当的位置、定时进行了动作的作业。

另外，不仅动态图像数据，还存在想要同时确认与动态图像数据相关的过程数据的情况。因此，在实施方式3中，使将动态图像数据与图形数据叠加而成的合成数据和将过程数据图表化后的图表数据同步地显示。

图6是实施方式3的数据再现装置1的功能框图。关于图6所示的构成，除了显示处理部20具备图表显示部22、同步部23、再现位置设定部24、在监视器117显示图表显示区域32这一点以外，与图3相同，因此省略或简化对共同的构成的说明。

图表显示部22生成表示存储于过程数据存储部12的过程数据与数据收集时刻的关系的图表数据。

同步部23使图表显示部22生成的图表数据与动态图像/图形显示部21生成的合成数据同步地输出。合成数据被显示于监视器117的动态图像/图形显示区域31，图表数据被显示于监视器117的图表显示区域32，它们被同步地再现。

再现位置设定部24通过操作人员的操作设定数据的再现位置(再现时刻)。所设定的再现位置被用作同步部23的同步开始时刻。

如以上说明那样，根据实施方式3的数据再现装置1，能够使将动态图像数据与图形数据叠加而成的合成数据和将过程数据图表化后的图表数据同步地显示。因此，数据再现装置1能够辅助操作人员确认作为拍摄对象的设备是否在适当的位置、定时进行动作的作业。

另外，上述的实施方式3的系统能够与实施方式1的系统以及实施方式2的系统组合。

另外，在上述的实施方式3的数据再现装置1中，也可以在图表数据叠加图形数据来进行显示。例如，也可以将表示规定了了传感器的检测值的阈值的线的图形数据叠加在图表数据来进行显示。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形来实施。

附图标记说明

1数据再现装置

2可编程逻辑控制器(plc)

3输入输出装置(i/o)

4人机接口(hmi)

5控制用网络

6第一监视摄像机

7第二监视摄像机

8图像用信号线

9图像数据转换器

10动态图像用网络

11过程数据收集部

12过程数据存储部

13动态图像数据收集部

14动态图像数据存储部

15图形数据存储部

16图形数据选择部

20显示处理部

21动态图像/图形显示部

22图表显示部

23同步部

24再现位置设定部

31动态图像/图形显示区域

32图表显示区域

41辊道

42被轧制材料

43侧引导件

43a、43b侧引导部件

44、47监视摄像机

45、49线

46切头机

111cpu

112存储器(memory)

113、113a、113b存储体(storage)、程序存储部、数据存储部

114外部设备i/f部

115a、115b控制用网络i/f部、动态图像用网络i/f部

116内部总线

117监视器

118键盘

119鼠标