scada网页hmi系统
技术领域：
：1.本发明涉及scada网页hmi系统，尤其涉及减少大规模系统中的处理负荷的技术。
背景技术：
：：2.scada(supervisorycontrolanddataacquisition：数据采集与监视)作为对社会基础设施系统进行监视控制的机制为人们所知。社会基础设施系统是钢铁轧制系统、电力输送变电系统、上下水道处理系统、大厦管理系统、道路系统等。3.scada是工业控制系统的一种，进行基于计算机的系统监视、工艺控制和数据收集。在scada中，需要与系统的处理性能相匹配的适应性(实时性)。4.scada一般由如下的子系统构成。5.(1)hmi(humanmachineinterface)6.hmi是向操作员提示监视对象装置的数据，操作员能够监视并控制监视对象装置的机构。7.(2)监视控制系统8.监视控制系统由programmablelogiccontroller(plc：可编程逻辑控制器)等构成。监视控制系统收集监视对象装置的数据，对监视对象装置发送控制指令。9.(3)远程输入输出装置(remoteinputoutput：rio)10.远程输入输出装置与设置于监视对象装置的传感器连接，将传感器的信号转换为数字的数据，并将该数字数据发送至监视控制系统。11.(4)通信基础设施12.通信基础设施连接监视控制系统和远程输入输出装置。13.作为scadahmi子系统的一例，在专利文献1中公开了具备hmi客户端设备和hmi服务器设备的系统。在如专利文献1那样的现有的scada中，hmi服务器设备将从plc接收到的数据(输入输出信号、警报信号)向hmi客户端设备发送，而且将收集到的全部数据作为履历数据进行蓄积。输入输出信号是与监视对象装置(构成工业成套设备的现场设备群)有关的信号，包含促动器控制信号及传感器检测信号。14.现有技术文献15.专利文献16.专利文献1：日本特开2017-27211号公报技术实现要素：17.发明所要解决的技术问题18.对作为上述子系统之一的hmi子系统的开发中的技术问题进行说明。19.在大规模系统中，存在hmi子系统将20万点以上的多个信号与plc结合的情况。在承担监视控制和数据收集这两者的现有的hmi服务器设备中，为了实时地处理很多信号，需要高性能的处理器及大容量的存储器。因此，期望能够低成本地实现能够应用于大规模系统的hmi子系统。20.为了实现scadahmi子系统的低成本化，本技术发明人开发了基于浏览器的scadahmi子系统。由此，能够将hmi屏幕作为在网页浏览器上进行动作的网络应用程序而实现。21.作为在网页浏览器上实现hmi屏幕的优点之一，可举出通过切换url(包括端口号)而能够容易地从不同的网页服务器取得数据这一点。即，履历屏幕的数据能够从收集并蓄积全plc数据的在线数据收集设备(odg：onlinedatagathering)取得，要求实时性的监视屏幕的数据能够从hmi服务器设备取得。通过将与作为scada功能的一部分的履历有关的功能分离并交给在线数据收集设备，hmi服务器设备能够专用于实时监视功能。为了在低成本的hmi服务器设备中处理很多信号，期望降低输入输出信号(包括致动器控制信号及传感器检测信号)的处理负荷。22.本发明是为了解决如上述那样的技术问题而做出的，其目的在于提供一种能够降低大规模系统中的输入输出信号的处理负荷的scada网页hmi系统。23.用于解决技术问题的手段24.第一观点与scada网页hmi系统相关联。25.scada网络hmi系统具备经由计算机网络而连接的可编程逻辑控制器(以下称为plc)、hmi客户端设备及hmi服务器设备。26.所述plc周期性地向所述计算机网络发送块数据，该块数据包含与构成工业成套设备的现场设备群有关的输入输出信号的集合。27.所述hmi客户端设备具备：28.显示网页浏览器的监视器；及29.客户端用处理器，构成为执行对配置有显示部件的屏幕进行显示的所述网页浏览器。30.所述网页浏览器在当前显示于所述网页浏览器的所述屏幕为监视屏幕的情况下，根据从所述hmi服务器设备接收到的所述输入输出信号而使所述显示部件的显示状态变化。31.所述hmi服务器设备具备服务器用处理器，所述服务器用处理器构成为执行接收处理、第一滤波处理、第二滤波处理、第三滤波处理和发送处理。32.所述接收处理周期性地接收从所述plc发送的所述块数据。33.所述第一滤波处理在所接收到的所述块数据与当前显示于所述网页浏览器的所述屏幕对应的情况下，从所接收到的所述块数据中提取所述输入输出信号的集合。34.所述第二滤波处理从通过所述第一滤波处理提取出的所述输入输出信号的集合中提取相对于前次值而言值有变化的所述输入输出信号。35.所述第三滤波处理从通过所述第二滤波处理提取出的所述输入输出信号中提取与在当前显示于所述网页浏览器的所述屏幕上配置的所述显示部件对应的所述输入输出信号。36.所述发送处理将通过所述第三滤波处理提取出的所述输入输出信号向显示于所述监视器的所述网页浏览器发送。37.第二观点在第一观点的基础上，还具有以下特征。38.所述hmi服务器设备还具备存储有静态信息和动态信息的服务器用存储器。静态信息包含预先确定了所述屏幕的屏幕名称与所述块数据的块编号的对应关系的信息。动态信息包含确定了所述块编号与引用计数的关系的信息。39.所述服务器用处理器还构成为执行引用计数更新处理。40.所述引用计数更新处理从所述hmi客户端设备接收变化了的所述屏幕的显示状态，从所述静态信息中检索与所述屏幕对应的所述块编号。41.在所述显示状态为打开的情况下，所述引用计数更新处理增加与所检索出的所述块编号对应的所述引用计数。在所述显示状态为关闭的情况下，引用计数更新处理减少与所述块编号对应的所述引用计数。42.所述第一滤波处理基于所述动态信息，判定与所接收到的所述块数据的所述块编号对应的所述引用计数是否大于0。所述第一滤波处理在所述引用计数大于0的情况下，从所接收到的所述块数据中提取所述输入输出信号的集合。在所述引用计数为0以下的情况下，所述第一滤波处理废弃所接收到的所述块数据。43.第三观点在第一观点或第二观点的基础上，还具有以下特征。44.所述块数据通过多播或广播从所述plc周期性地被发送。45.第四观点在第三观点的任一观点的基础上，还具有以下特征。46.scada网页hmi系统还具备在线数据收集设备。47.所述在线数据收集设备周期性地从所述plc接收所述程序块数据，并蓄积所述块数据所包含的全部信号的履历数据。48.所述在线数据收集设备根据来自所述网页浏览器的请求而发送所述履历数据。49.所述网页浏览器在当前显示于所述网页浏览器的所述屏幕为履历屏幕的情况下，向所述在线数据收集设备请求所述履历数据。50.所述网页浏览器将从所述在线数据收集设备接收到的所述履历数据显示于所述履历屏幕。51.发明效果52.根据第一观点，通过3阶段的滤波而废弃不需要的数据(与当前显示的屏幕无关的数据)，降低以后的处理负荷，能够将向网页浏览器发送的数据量抑制在最小限度。53.根据第二观点，通过管理引用计数，能够高速地实现第一滤波处理。54.根据第三观点，不会对现有的装置造成影响，追加到计算机网络的装置能够接收块数据。55.根据第四观点，能够通过在线数据收集设备而蓄积全部信号的履历数据，hmi客户端设备的网页浏览器能够从在线数据收集设备取得履历数据。因此，hmi服务器设备仅对实时监视所需的数据进行处理即可，因此能够降低hmi服务器设备的处理负荷。附图说明56.图1是用于说明本发明的实施方式的scada网页hmi系统的结构例的图。57.图2是例示本发明的实施方式的hmi服务器设备所具有的功能的概要的框图。58.图3是例示本发明的实施方式的hmi服务器设备所具有的功能的概要的框图。59.图4是用于说明本发明的实施方式的引用计数更新处理的流程图。60.图5是用于说明本发明的实施方式的第一滤波处理及第二滤波处理的流程图。61.图6是用于说明本发明的实施方式的第一滤波处理及第二滤波处理的具体例的图。62.图7是用于说明本发明的实施方式的第三滤波处理的流程图。63.图8是用于说明本发明的实施方式的第三滤波处理的具体例的图。64.图9是表示hmi服务器设备、hmi客户端设备、在线数据收集设备的硬件结构例的框图。具体实施方式65.以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在各图中共用的要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。66.实施方式67.1.scada网页hmi系统68.图1是用于说明实施方式的scada网页hmi系统的结构例的图。图1所示的scada网页hmi系统具备经由计算机网络5相互连接的plc1、hmi服务器设备2、hmi客户端设备3、在线数据收集设备4(odg：onlinedatagathering)。计算机网络5例如是以太网(注册商标)。69.plc1经由省略图示的控制网络而与构成工业成套设备的现场设备群(包括致动器及传感器)连接。plc1将包含块数据的包通过多播或广播向计算机网络5周期性地发送。块数据是plc信号的集合。在一个块数据中包含几十到几百的plc信号。作为plc信号的种类，有输入输出信号(包括致动器控制信号及传感器检测信号)、警报信号。70.无论plc信号的值是否相对于前次值发生变化，块数据都被周期性地发送。因此，即使包含所发送的块数据的包丢失的情况下，也在下一个发送周期中被再次发送，最新状态被反映到hmi服务器设备2及在线数据收集设备4中。71.hmi客户端设备3具备后述的图9所示的处理器71、存储器72、监视器75。处理器71执行存储在存储器72中的程序，由此处理器71构成为执行对配置有显示部件的屏幕31进行显示的网页浏览器30。监视器75显示网页浏览器30。72.网页浏览器30能够根据url切换连接目的地(hmi服务器设备2、在线数据收集设备4)，从由url指定的网页服务器取得与屏幕31有关的html文档的各种信息。屏幕31包括被要求实时性的监视屏幕32、显示履历数据的履历屏幕33。73.在当前显示于网页浏览器30的屏幕31是监视屏幕32的情况下，网页浏览器30根据从hmi服务器设备2接收到的输入输出信号而使显示部件的显示状态变化。显示状态的变化例如是数值、字符、颜色、形状的变化。74.网页浏览器30在当前显示在网页浏览器30上的屏幕31是履历屏幕的情况下，向在线数据收集设备4请求履历数据。网页浏览器30将从在线数据收集设备4接收到的履历数据显示于履历屏幕33。75.在线数据收集设备4具备后述的图9所示的处理器81、存储器82。处理器81执行存储器82中存储的程序，由此处理器81构成为执行网页服务器处理和履历数据管理处理。76.在线数据收集设备4周期性地从plc1接收块数据。在线数据收集设备4的履历数据管理处理中，将接收到的块数据所包含的全部信号的履历数据存储于存储器82(包括数据库)。在线数据收集设备4的网页服务器处理中，根据来自网页浏览器30的请求而发送履历数据。77.2.hmi服务器设备的功能概要78.图2及图3是例示实施方式的hmi服务器设备2所具有的功能的概要的框图。hmi服务器设备2具备执行后述的图9所示的各种处理的处理器61、存储各种信息的存储器62。处理器61执行存储器62中存储的程序，由此处理器61执行输入输出管理进程6、hmi服务器进程7、警报管理进程8等。输入输出管理进程6和hmi服务器进程7和警报管理进程8能够通过进程间通信相互交换数据。输入输出管理进程6并行地执行引用计数更新线程6a、多播接收线程6b及警报生成线程6c。79.图2所示的输入输出管理进程6从plc1周期性地接收块数据，从块数据中仅提取与当前显示于网页浏览器30的屏幕31有关的输入输出信号，并发送至hmi服务器进程7。80.输入输出管理进程6执行引用计数更新处理10、接收处理16、第一滤波处理17及第二滤波处理18。81.引用计数更新处理10管理用于确定与当前显示于网页浏览器30的屏幕31对应的块数据的第一滤波信息。第一滤波信息包括静态信息13和动态信息14，存储在存储器62中。静态信息13(screentoblknomap)是预先决定了屏幕名称与块编号之间的对应关系的信息。动态信息14(blknorefcounttable)是确定了块编号与引用计数之间的关系的信息。82.接收处理16周期性地接收从plc2发送的块数据。周期例如为几毫秒～几百毫秒。83.第一滤波处理17在接收到的块数据与当前显示于网页浏览器30的屏幕31对应的情况下，从接收到的块数据中提取输入输出信号的集合。84.第二滤波处理18从由第一滤波处理17提取出的输入输出信号的集合中提取相对于前次值而言值有变化的输入输出信号。85.图3所示的hmi服务器进程7执行网页服务器处理、浏览器监视处理24、第三滤波处理27和发送处理29。86.浏览器监视处理24监视由hmi客户端设备3执行的网页浏览器30的状态，并记录于浏览器状态信息25。浏览器状态信息25包含确定了网页浏览器30的名称与当前显示于该网页浏览器30的屏幕31的名称之间的对应关系的信息，并存储于存储器62。另外，浏览器监视处理24向输入输出管理进程6发送屏幕开闭信号，该屏幕开闭信号包含了在网页浏览器30上被变更了显示状态的屏幕31的屏幕名称及显示状态(打开或者关闭)。87.第三滤波处理27从通过第二滤波处理18提取出的输入输出信号中提取与在当前显示于网页浏览器30的屏幕31上配置的显示部件对应的输入输出信号。88.发送处理29将通过第三滤波处理27提取出的输入输出信号发送到监视器75(图9)上所显示的网页浏览器30。89.3.引用计数更新处理90.图4是用于说明引用计数更新处理10(图2)的流程图。图4所示的流程每隔一定周期反复执行。91.作为一例，假设在hmi客户端设备3的网页浏览器30中新显示了屏幕31(屏幕名称“g1”)。此时，浏览器监视处理24将包含屏幕名称“g1”和显示状态“打开”的屏幕开闭信号向输入输出管理进程6(引用计数更新处理10)发送。92.在步骤s100中，引用计数更新处理10从hmi服务器进程7(浏览器监视处理24)接收包含屏幕名称和显示状态的屏幕开闭信号。93.在上述的例子中，引用计数更新处理10接收屏幕名称“g1”和显示状态“打开”。94.在步骤s110中，引用计数更新处理10从上述静态信息13中检索与屏幕名称对应的块编号。95.例如，假设在静态信息13中预先确定了屏幕名称“g1”与块编号“plc/blk1”的对应关系。在该情况下，引用计数更新处理10检索“plc/blk1”作为与屏幕名称“g1”相关联的块数据的块编号。96.在步骤s120中，引用计数更新处理10判定屏幕开闭信号的显示状态是打开还是关闭。在显示状态为打开的情况下，执行步骤s130的处理。在显示状态为关闭的情况下，执行步骤s140的处理。97.在显示状态为打开的情况下，在步骤s130中，引用计数更新处理10使与检索出的块编号对应的动态信息14的引用计数增加。98.在上述的例子中，在屏幕名称“g1”的显示状态为“打开”的情况下，与块编号“plc/blk1”对应的引用计数增加，从“0”变化为“1”。99.在显示状态为关闭的情况下，在步骤s140中，引用计数更新处理10取得与检索出的块编号对应的动态信息14的引用计数。100.另外，在某个网页浏览器30中屏幕“g1”的显示状态为“打开”的情况下，进而在其他的网页浏览器30中屏幕“g1”的显示状态为“打开”的情况下，引用计数增加，从“1”变化为“2”。101.4.第一滤波处理及第二滤波处理102.接着，参照图5及图6，对图2所示的第一滤波处理17及第二滤波处理18进行说明。图5是用于说明第一滤波处理17及第二滤波处理18的流程图。图6是用于说明第一滤波处理17及第二滤波处理18的具体例的图。图5所示的流程每隔一定周期反复执行。103.在步骤s200中，接收处理16周期性地接收从plc2发送的块数据。104.在图6所示的例子中，接收处理16以第一次的周期接收块数据(块编号“plc/blk1”)，以第二次的周期接收块数据(块编号“plc/blk2”)。105.在步骤s210中，第一滤波处理17基于动态信息14，判定与接收到的块数据的块编号对应的引用计数n是否大于0。由此，仅提取引用计数n大于0的块数据。在引用计数n大于0的情况下，对接收到的块数据执行步骤s220的处理。另一方面，在引用计数n为0以下的情况下，接收到的块数据被废弃，本流程结束。在步骤s210的判定条件不成立的情况下，在任一网页浏览器30中均未显示该块数据所包含的输入输出信号，因此能够废弃该块数据，能够削减以后的处理负荷。106.在图6所示的例子中，在动态信息14中，与块数据(块编号“plc/blk1”)有关的引用计数n为1，步骤s210的判定条件成立。因此，针对该块数据，接着执行步骤s220的处理。另一方面，在动态信息14中，与块数据(块编号“plc/blk2”)有关的引用计数n为0，该块数据被废弃，等待下一个块数据的接收。107.在步骤s220中，第一滤波处理17对接收到的块数据进行解包，从该块数据中提取输入输出信号的集合。另外，输入输出信号的值的类型有比特型、整数型、浮点型(图2)。108.在图6所示的例子中，块数据(块编号“plc/blk1”)被解包，提取比特型的4个输入输出信号(p1_1、p1_2、p2_1、p2_2)。109.在步骤s230中，第二滤波处理18基于第二滤波信息，从由第一滤波处理17提取出的输入输出信号的集合中，仅提取相对于前次值而言值有变化的输入输出信号。第二滤波信息包含块数据所包含的各输入输出信号的前次值，并存储于存储器62。在输入输出信号的前次值与本次值(最新值)不同的情况下，需要使其反映于当前显示的屏幕31。因此，需要将有变化的输入输出信号向hmi服务器进程7发送。另一方面，在输入输出信号的前次值与本次值相同的情况下，当前显示的屏幕31的显示内容不变化，因此能够废弃该输入输出信号，能够削减以后的处理负荷。110.在图6所示的例子中，上述4个输入输出信号(p1_1、p1_2、p2_1、p2_2)中的2个输入输出信号(p1_1、p1_2)是相对于前次值而言值有变化的信号。另一方面，剩余的2个输入输出信号(p1_2、p2_2)由于前次值与本次值相同而被废弃。111.在步骤s240中，第二滤波处理18将相对于前次值而言值有变化的输入输出信号向hmi服务器进程7发送。112.在图6所示的例子中，向hmi服务器进程7发送2个输入输出信号(p1_1、p1_2)。113.5.第三滤波处理114.接着，参照图7及图8，对图3所示的第三滤波处理27进行说明。图7是用于说明第三滤波处理27的流程图。图8是用于说明第三滤波处理27的具体例的图。图7所示的流程每隔一定周期反复执行。115.在步骤s300中，hmi服务器进程7接收由输入输出管理进程6的第二滤波处理18提取出的输入输出信号。116.在图8所示的例子中，输入2个输入输出信号(p1_1、p1_2)。117.接着，在步骤s310中，执行第三滤波处理27。在第三滤波处理27中使用第三滤波信息。第三滤波信息包括浏览器状态信息25和屏幕信息28，并且存储在存储器62中。浏览器状态信息25包括确定了网页浏览器30的名称与当前显示在网页浏览器30上的屏幕31的名称之间的对应关系的信息。屏幕信息28包括关于全部的屏幕而将屏幕31的屏幕名称、配置于屏幕31的显示部件的部件名称、使该显示部件的状态变化的输入输出信号的输入输出信号名称预先建立关联的信息。另外，显示部件名称和输入输出信号名称也可以相同。118.具体而言，首先，第三滤波处理27基于屏幕信息28，检索与由第二滤波处理18提取出的输入输出信号对应的显示部件名称和屏幕名称。进而，第三滤波处理27基于浏览器状态信息25，检索与检索到的屏幕名称对应的网页浏览器名称。基于这些检索结果，第三滤波处理27从通过第二滤波处理18提取出的输入输出信号中提取与当前显示于网页浏览器30的屏幕31上配置的显示部件对应的输入输出信号。119.在图8所示的例子中，与输入输出信号名称“p1_1”对应的显示部件名称为“g1_1”，屏幕名称为“g1”。另外，与输入输出信号“p2_1”对应的显示部件名称为“g2_1”，画面名称为“g2”。在浏览器状态信息25中登记有在网页浏览器30(网页浏览器名称“a1”)当前显示有屏幕31(屏幕名称“g1”)的状态。因此，仅仅与配置于屏幕31(屏幕名称“g1”)的显示部件(显示部件名称“g1_1”)对应的输入输出信号(输入输出信号名称“p1_1”)是显示所需的信息。另一方面，与当前显示的屏幕31(屏幕名称“g1”)无关的输入输出信号(输入输出信号名称“p2_1”)不被显示在任意的网页浏览器30上，因此能够废弃该输入输出信号，能够削减以后的处理负荷。120.在步骤s320中，发送处理29将通过第三滤波处理27提取出的输入输出信号发送到监视器75(图9)所显示的网页浏览器30。121.在图8所示的例子中，仅向网页浏览器30(网页浏览器名称“a1”)发送与当前显示的屏幕31的显示部件(显示部件名称“g1_1”)对应的输入输出信号(输入输出信号名称“p1_1”)。122.5.效果123.如以上说明的那样，hmi服务器设备2在将输入输出信号显示于网页浏览器30的屏幕31之前，执行上述的3个滤波处理。124.根据第一滤波处理，能够仅提取与当前显示于网页浏览器30的屏幕31有关系的块数据。由于能够在接收阶段废弃不需要的块数据，因此特别是在大规模系统中处理负荷的降低效果大。125.根据第二滤波处理，能够仅提取相对于前次值而言有变化的输入输出信号。根据第三滤波处理，能够仅提取与在当前显示于网页浏览器30的屏幕31上配置的显示部件对应的输入输出信号。因此，在各滤波处理中废弃不需要的数据(与当前显示的屏幕无关的数据)，降低以后的处理负荷，能够削减向网页浏览器发送的数据量。126.另外，能够通过在线数据收集设备4蓄积全部信号的履历数据，hmi客户端设备3的网页浏览器30能够从在线数据收集设备4取得履历数据。因此，hmi服务器设备2仅对实时监视所需的数据进行处理即可，因此能够降低hmi服务器设备的处理负荷。127.6.硬件结构例128.图9是表示hmi服务器设备2、hmi客户端设备3、在线数据收集设备4的硬件结构例的框图。129.上述的hmi服务器设备2的各处理通过处理电路来实现。处理电路由处理器61、存储器62、网络接口63连接而构成。处理器61通过执行存储于存储器62的各种程序来实现hmi服务器设备2的各功能。存储器62包括主存储装置及辅助存储装置。130.上述的hmi客户端设备3的各处理通过处理电路来实现。处理电路由处理器71、存储器72、网络接口73、输入接口74、至少一个监视器75连接而构成。处理器71通过执行存储器72中存储的各种程序，来实现hmi客户端设备3的各功能。存储器72包括主存储装置及辅助存储装置。输入接口74是键盘、鼠标、触摸面板等输入设备。监视器75也可以设置多台。131.上述的在线数据收集设备4的各处理通过处理电路来实现。处理电路由处理器81、存储器82、网络接口83连接而构成。处理器81通过执行存储器82中存储的各种程序，实现在线数据收集设备4的各功能。存储器82包括主存储装置及辅助存储装置。132.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。在上述的实施方式中提及了各要素的个数、数量、量、范围等的数的情况下，除了特别明示的情况、原理上明确地确定为该数量的情况以外，本发明并不限定于该提及的数量。另外，在上述的实施方式中说明的构造等除了特别明示的情况或原理上明确地确定为其的情况以外，并不一定是本发明所必须的。133.附图标记说明134.1可编程逻辑控制器(plc)135.2hmi服务器设备136.3hmi客户端设备137.4在线数据收集设备138.5计算机网络139.6输入输出管理进程140.6a引用计数更新线程141.6b多播接收线程142.6c警报生成线程143.7hmi服务器进程144.8警报管理进程145.10引用计数更新处理146.13静态信息147.14动态信息148.16接收处理149.17第一滤波处理150.18第二滤波处理151.24浏览器监视处理152.25浏览器状态信息153.27第三滤波处理154.28屏幕信息155.29发送处理156.30网页浏览器157.31屏幕158.32监视屏幕159.33履历屏幕160.61、71、81处理器161.62、72、82存储器162.63、73、83网络接口163.74输入接口164.75监视器。当前第1页12当前第1页12