JP2000200026A

JP2000200026A - プラント運転訓練用シミュレ―タ

Info

Publication number: JP2000200026A
Application number: JP11000095A
Authority: JP
Inventors: Tadayoshi Saito; 忠良斎藤; Takeshi Kono; 豪河野; Jiyouji Honda; 穣慈本田; Yasushi Shimizu; 靖清水; Yoshio Sato; 美雄佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-01-04
Filing date: 1999-01-04
Publication date: 2000-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、応答が異なる機器に対しても、対象
プラントの構成に合わせモジュールを自由に組み替え得
るプラント運転訓練用シミュレータを提供することを目
的とする。【解決手段】プラント運転訓練用シミュレータにおい
て、外部からのデータを入力する入力部と、機器の特性
を示すパラメータを導入するためのパラメータモジュー
ルと、前記入力部から入力されるデータとパラメータモ
ジュールから導入されるパラメータを用いて機器として
の動作を演算し出力する計算処理部と、当該計算処理部
からの出力を所定の記憶領域へ格納するメモリモジュー
ルとを備えた標準機器モジュールを組み合わせることに
より、プラントモデルを構築することを特徴とする。【効果】プラントの各機器の特性パラメータを容易に変
更可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラントの立上げ
や立下げ時、機器異常時等の対応操作を訓練するプラン
ト運転訓練用シミュレータ、並びにプラントの性能予測
評価に用いるプラントシミュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、プラントの立上げ時や立下げ時の
運転操作方法，機器異常時の対応操作方法，制御系の調
整方法等を習得するためのプラント運転訓練用シミュレ
ータ及びプラント性能の予測や評価に用いられるプラン
トシミュレータに対するニーズが増大してきている。こ
れに伴い、近年、プラントモデル構築の柔軟性，プラン
トモデリングの高精度化，シミュレータのエンジニアリ
ング性等において改良が進んできている。

【０００３】プラントモデルの構築方法としては、ＧＵ
Ｉ（グラフィカルユーザインターフェイス）機能を活用
して複数のユニット（機器，装置）をユニットの状態ベ
クトルを意味するストリームで接続することによりプラ
ントモデルを作成する方法が「化学工学１９９４，Ｖ
ｏｌ.５８，Ｎｏ.３」の第１頁〜第５頁、「計装１９９
６，Ｖｏｌ.３９，Ｎｏ.７」の第３３頁から第５５頁に
記載されている。また、機器や装置のモデルをサブルー
チン（モジュラー）化し、サブルーチンの結合や予め用
意されたプログラムに構造データを入力することにより
プラントモデルを構築する方法が「ＥＰＲＩＣＳ／Ｎ
Ｐ−２０８６，１９８１」に記載されている。

【０００４】しかし、これらの方法では、応答が違う
（時定数が違う）ユニット（機器）が存在すると、それ
に合わせ計算周期を指定する必要があった。また、応答
が速いユニットが存在すると、実時間性が失われてい
た。

【０００５】これを解決する手段として、火力プラント
の燃料系，煙風道系等の系統単位で、計算周期をある程
度大きく取れるように、複数の機器を組み合わせサブル
ーチン（モジュラー）化する方法が「火力プラント運転
学習用パーソナルシミュレータ；三菱電機技法，Ｖｏ
ｌ.７０，Ｎｏ.６,１９９６」,「ごみ焼却プラントの動
特性解析と運転訓練用シミュレータ；第５回制御技術シ
ンポジウム；１９９７」に記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
は、複数の機器を組み合わせているため、系統構成が変
わると、その分新しいモジュラーを作成する必要があ
る。

【０００７】本発明は、従来の技術の有する問題点を解
決するためになされたものであり、応答が異なる（時定
数が違う）機器に対しても、機器単位の標準モジュール
を選択・編集するモデル編集管理機能により対象プラン
トの構成に合わせ、モジュールを自由に組み替え得るプ
ラント運転訓練用シミュレータを提供することを目的と
している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の特徴は、被訓練者がプラントの状態を監視
−操作するための運転操作監視手段と、シミュレーショ
ンすべきプラントモデルを所望の設備機器を組み合わせ
ることにより構築するモデル編集管理手段と、当該モデ
ル編集管理手段によって構築されたプラントモデルの動
作の制御を行う制御手段とを備えたプラント運転訓練用
シミュレータにおいて、前記モデル編集管理手段は、外
部からのデータを入力する入力部と、機器の特性を示す
パラメータを導入するためのパラメータモジュールと、
前記入力部から入力されるデータとパラメータモジュー
ルから導入されるパラメータを用いて機器としての動作
を演算し出力する計算処理部と、当該計算処理部からの
出力を所定の記憶領域へ格納するメモリモジュールとを
備えた標準機器モジュールを組み合わせることにより、
プラントモデルを構築することである。

【０００９】上記構成に示されるように、機器別の入出
力インターフェイスを統一した標準機器モジュールを用
いてプラントモデルを構成することにより、弁やパイプ
などプラント構成を変更しうる機器の最小単位毎にシミ
ュレーションを行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の具体的な実施例を図面を
用いて説明する。

【００１１】図２は、本発明のプラント運転訓練用シミ
ュレータのシステム構成を示す図である。また、本発明
のプラント運転訓練用シミュレータの主な機能は、図１
に示すように、運転操作監視機能１，制御機能２，プラ
ントモデル演算機能３，インストラクタ機能４，プラン
トモデル演算機能３，オンライン評価機能５，モデル編
集管理機能６、で構成される。

【００１２】運転操作監視機能１は、プラントを運転操
作するためのオペレータズコンソールを模擬したもの
で、図２の被訓練者用オペレータズコンソール２１が該
当する。被訓練者はこの模擬の被訓練者用オペレータズ
コンソール２１に表示されるプラント状態値からプラン
トの状態を判断し、対応する操作をプラントに与える訓
練を実施する。

【００１３】制御機能２は、プラントの制御機能を模擬
したもので、実際のプラントで使用されている制御機能
あるいはそれと同等の機能を果たす。図２のコントロー
ラ２４，２５に備えられる機能である。

【００１４】プラントモデル演算機能３は、モデル編集
管理機能６で生成されたプラントモデルを指定された周
期で動特性を計算する機能である。これには動特性を実
機にあわせる調整機能も内蔵されている。これは、図２
では、シミュレーション用ＷＳ（ワークステーション）
２３が有する機能である。

【００１５】モデル編集管理機能６は、あらかじめ準備
されている標準機器モジュールからシミュレーションを
行う対象プラントの機器構成に対応して標準機器モジュ
ールを接続し、プラント設計値などを指定する編集機能
を果たす。また、インストラクタ機能４は、そのプラン
トを運転するために習得しなければならない訓練項目を
インストラクタが指示するための機能であり、異常状態
の発生，状況を説明するための同じシミュレーション結
果の再現あるいはプラント状態の停止、などの機能を実
行する。また、オンライン評価機能５は、被訓練者が実
施した内容に対する習熟度を評価し、その結果あるいは
模範解答を合わせて表示する機能である。これらは、図
２では、インストラクタ用ＰＣ（パーソナルコンピュー
タ）２２が有する機能である。

【００１６】図３はプラントモデル演算機能３の実行処
理フローを示したものである。

【００１７】それぞれの機器モジュールには、その機器
固有の計算周期が指定されており、同一の周期を持つ機
器毎にグループ化されている。プラントモデル演算機能
３は、最初に計算すべきグループの周期が来ているかど
うかをチェックし、周期が来ているグループがあれば順
次、周期起動／停止指令１３１，周期起動／停止指令
２３２，周期起動／停止指令ｋ３ｋの指令を発す
る。周期起動／停止指令１が発せられると、周期起動／
停止指令１に指定されている機器モジュール311,３１
２，…，３１ｍは、今後、同一の周期で計算の起動／停
止が行われる。同様に周期起動／停止指令２，…，周期
起動／停止指令ｋに指定されている機器モジュール３２
１，３２２，…，３２ｍ、及び３ｋ１，３ｋ２，…，３
ｋｍはそれぞれ同一周期で起動停止される。本発明の特
徴は、機器モジュール毎に周期を指定しグループ管理さ
れていることにある。

【００１８】図４に本発明の標準機器モジュールの一構
成例を示す。

【００１９】標準機器モジュール１１８は、入力部１０
８，パラメータモジュール１１３，機器モデル計算処理
部１０９，出力部１１０，メモリモジュール１１２から
構成される。

【００２０】入力部１０８は、圧力や流量等の機器外部
からの外部境界条件を入力変数として、入力端子１０７
を介して入力する。パラメータモジュール１１３は、機
器容積や流量係数等、機器の特性を示す固有の値が入力
される。機器固有のパラメータを入力変数と分離するこ
とにより機器の標準化が図れ、同じプラントで複数の機
器が使用されている場合でも同じモジュールを共通に使
用できる。機器モデル計算処理部１０９は、入力部１０
８からの外部境界条件とパラメータモジュール１１３か
ら得られたパラメータ値に加え、メモリモジュール１１
２を介して得た前回の計算値を用いて、次の時間ステッ
プ（周期）における機器の出力値を計算する。出力部１
１０から出力された出力値(データ)は、メモリモジュー
ル１１２を介して出力端子１１１から外部へ出力され
る。メモリモジュール１１２は、標準機器モジュール１
１８の出力数毎に対応したメモリブロック（ｌ〜ｍ）を
有し、機器モデル計算処理部１０９からの出力値を格納
する。

【００２１】標準機器モジュール１１８は、適切な入
力，パラメータ、前回値を与えれば、機器単体でもシミ
ュレーションを行うことが可能である。標準機器モジュ
ール１１８では、出力の前回値を入力部１０８へ取り込
むためのループ状結線１１９を複数有している。（図４
では、１本だけ示す。）通常、入力部１０８，機器モデ
ル計算処理部１０９，出力部１１０が、結線１１９を介
してループが形成された場合、機器モジュール単体での
計算は不可能となる。これは、各部は、入力値が与えら
れたときに出力値が決定される静的関係を表すため、こ
れらの各部間には時間遅れが存在しない代数ループが形
成される。このため各部の計算順序が定まらなくなって
しまうためである。しかし、本発明では、このループ内
に図３に示すようにメモリモジュール１１２を介在さ
せ、メモリモジュール１１２に各機器毎に初期値が入力
されるようになっている。こうすることにより、ループ
による計算不能状態を回避できる。従って、標準機器モ
ジュールは、１つ以上のメモリモジュール１１２とパラ
メータモジュール１１３を備えている。

【００２２】図４で示された標準機器モジュール１１８
は、例えば図５で示されるように、相互接続される。図
５では、ある機器モジュールのメモリモジュール１１２
に格納された値を入力値として、機器１３１１と機器
２３１２が接続され、機器２３１２の出力値の一つ
を機器１３１１の入力値の一つとするように接続され
た例を示している。

【００２３】図６に、プラントモデル演算機能３の実行
フローの一例を示す。周期起動／停止指令３１により起
動された機器モジュール１３１１は、標準的に次のス
テップで計算される。

【００２４】まず、機器モジュール１３１１への入力
条件を他の機器モジュールから取り込み（入力の実行３
１１１）、マスバランス計算３１１２，エネルギーバラ
ンス計算３１１３，モーメンタムバランス計算３１１
４、及び動力バランス計算3115を実施して出力処理を実
行する（出力の実行３１１６）。同様に機器モジュール
２３１２，…，機器モジュールｍ３１ｍについても
同様の処理が繰り返される。本発明では、機器モジュー
ルの処理内容が仕様により変わる場合があるが、マス，
エネルギー，モーメンタムバランス等に関しては統一的
に計算される仕組みなっている。

【００２５】図７は、図６で示したマス，エネルギー，
モーメンタムバランス等の計算方法を示したものであ
る。各機器モジュールの機器モデル計算処理部では、入
力部で取り込まれた外部からの入力値やメモリモジュー
ルからの入力値及びパラメータモジュールに設定された
パラメータを入力し（３１１１ａ）、以下に示す数式に
基づき、演算が行われ（３１１１ｂ，３１１１ｃ）、得
られた演算結果（出力信号及び積分値）をメモリモジュ
ールに出力する（３１１１ｄ）。尚、演算結果として得
られる積分値は後述する数式４の演算結果が、また出力
信号は後述する数式５の演算結果が該当する。

【００２６】上記のステップ３１１１ｂ，３１１１ｃで
行われる演算は、以下に示す数式に基づき行われる。

【００２７】

【数１】

【００２８】数式１において、Ｘはメモリモジュールに
格納されたプロセスの状態変数（前回値）、ｔは時間、
Ａ，Ｂ（Ａ，Ｂ＞０）は係数、Ｕは入力部からの入力変
数を示す。

【００２９】また、プロセス出力変数Ｙは、数式２にで
示される。

【００３０】

【数２】Ｙ＝Ｃ・Ｘ …（数式２）ここに、Ｃは出力ゲインを示している。数式１と数式２
から陰解法の差分方程式を求めると数式３になる。

【００３１】

【数３】

【００３２】ここで、Ｔｓは計算周期、サフィックスｎ
はｎサンプリング時、ｎ−１はｎ−１サンプリング時、
を表している。数式３を整理すると数式４が得られ、こ
の数式４が陰解法の標準差分方程式を示している。

【００３３】

【数４】

【００３４】本発明の機器モジュールにおける演算は、
この数式４を基に計算を実行している。また、出力変数
Ｙは、数式４を数式２に代入した数式５を用いて計算し
ている。

【００３５】

【数５】Ｙ_n＝Ｃ・Ｘ_n…（数式５）これにより、数式４において計算周期Ｔｓ（Ｔｓ＞０）
の大小に関係なく（１＋Ｔｓ・Ａ）＞１を満足する。

【００３６】ここで、状態変数Ｘの固有応答に着目する
ことにより安定性が評価できる。即ち、Ｘ_n＝Ｋ・Ｘ_n-1、Ｋ＝１／（１＋Ｔｓ・Ａ）において、Ｋ＞１なら発散、Ｋ＝１なら持続、Ｋ＜１な
らば安定な挙動が得られる。

【００３７】このことから、（１＋Ｔｓ・Ａ）＞１を満
たしているということは、Ｔｓ＞０であれば、Ａの値に
影響されることなく安定性が保証されることになる。従
って、機器モジュールの安定性が保証される。

【００３８】ここで、２つのガスを混合する混合器を機
器モジュールとしたときのエネルギーバランス計算を行
う場合を例にとり説明する。

【００３９】混合器に通されるガス１の温度をＴ１、流
量をＧ１とし、ガス２の温度をＴ２、流量をＧ２とす
る。また、混合器によって一様に混合され、出力される
ガスの出口ガスの温度Ｔｏは、熱損失を無視し、ガス１
の持込熱量Ｑ１，ガス２の持込熱量Ｑ２、出口ガスの持
出熱量Ｑｏとすると、エネルギーバランス（エネルギー
保存）の法則により、（１）式で示される。

【００４０】

【００４１】ここに、Ｑ１＝Ｃｐ２・Ｔ１・Ｇ１Ｑ２＝Ｃｐ２・Ｔ２・Ｇ２Ｑｏ＝Ｃｐｏ・Ｔｏ・（Ｇ１＋Ｇ２）Ｋ：混合器内ガス熱容量、Ｃｐ１，Ｃｐ２：ガス１，２
の定圧比熱Ｃｐｏ：出口ガスの定圧比熱（１）式を温度，流量を用いて書換えると（２）式が得
られる。

【００４２】Ｋ・ｄＴｏ／ｄｔ＝Ｃｐ１・Ｔ１・Ｇ１＋Ｃｐ２・Ｔ２・Ｇ２−Ｃｐｏ・Ｔｏ・(Ｇ１＋Ｇ２) …（２）この（２）式が、上記数式１に該当する。ここで、Ｕ
(入力部からの入力変数)はＴ１，Ｔ２の２次のベクト
ル、Ｘ（メモリモジュール内の状態変数（前回値))はＴ
ｏとすると、係数Ａは（Ｇ１＋Ｇ２）・Ｃｐｏ（＞
０）、係数Ｂは２×２の係数行列でｂ１１＝Ｃｐ１・Ｇ
１，ｂ２２＝Ｃｐ２・Ｇ２，ｂ１２＝０，ｂ２１＝０と
なる。

【００４３】以降は、これらの変数を上記数式２以降に
当てはめて演算を行うことにより、エネルギーバランス
における出力信号と積分値が出力される。

【００４４】図８に本発明のモデル編集機能の概略を示
す。ここでは図８（ａ）のようなポンプ１００と弁１０
１からなるプラントのシミュレータモデルを構築する場
合について説明する。

【００４５】先ず、図８（ｂ）に示されるシミュレータ
のモデル構築画面１２９上に、予め用意された図８
（ｃ）に示される標準機器モジュールライブラリ１２０
から必要な機器を選択し、配置する。次に、モデル構築
画面１２９上でシミュレーションに必要な物理量（ここ
では圧力１０５と流量１０６）の信号を結線する。温度
や組成の計算が必要な場合は、結線を追加する。本発明
では以上のようにプロセスフローシート１３０に従いＧ
ＵＩ（グラフィカル・ユーザ・インターフェース）上で
標準機器モジュールを繋ぎ合わせることで、プラントの
シミュレータモデルを構築する。プラントシミュレータ
の編集において、機器単体や複数の機器をまとめたサブ
システム単位の入れ替えは、その境界における結線の本
数と順番が同じなら容易に行うことができる。

【００４６】図９にメモリモジュール１１２の機能を示
す。

【００４７】メモリモジュール１１２は入力、内部パラ
メータ、出力を有し、入力値（現在値）をモジュール内
部に保持し、１計算ステップ前の値を出力する機能を持
つ。内部パラメータには、初期値のアドレスを設定する
が、この値（アドレス）は全機器のメモリモジュール１
１２を通じて唯一の値でなければならない。

【００４８】メモリモジュール１１２は、標準機器モジ
ュールの各出力部１１０に接続される。メモリモジュー
ル１１２は、シミュレーション時間０のとき、つまり、
シミュレーションを行う最初の計算周期のとき、図９
（ａ）に示すように、予め用意された計算開始用初期値
テーブル１１４に設定された値を読み込むように設定さ
れており、内部パラメータに設定されたアドレスが該当
する初期値データを読み出力する。以降は、図９（ｂ）
に示すように、シミュレーション時間刻み毎に、入力値
を内部パラメータに設定されたアドレスに従いスナップ
ショット用初期値テーブル１１５に書きながら入力の前
回値を出力する動作を繰り返す。このスナップショット
用初期値テーブル１１１５は、プラントモデル内の全機
器モジュールのメモリモジュールの出力がシミュレーシ
ョン時間毎に更新されるため、ある時間でこのテーブル
を保存し計算開始用初期値テーブルとしてこの保存した
テーブルを用いれば、ある任意の時間以降のシミュレー
ションを再現できる。また保存領域を複数確保しておく
ことで、任意のプラント運転状態を選択し、そこからの
シミュレーションが可能となる。

【００４９】図１０にパラメータモジュール１１３の機
能を示す。

【００５０】パラメータモジュール１１３は入力、内部
パラメータ、出力を有し、内部パラメータに設定された
アドレスに従い計算開始用パラメータテーブル１１６か
ら指定されたアドレスのパラメータ値（データ）を読み
取り出力する機能を持つ。この内部パラメータに設定さ
れるアドレスは、メモリモジュールと異なり、全機器モ
ジュールのパラメータモジュールを通じて複数あっても
よい。

【００５１】パラメータモジュール１１３から出力され
た値は、機器固有のパラメータとして標準機器モジュー
ル１１８の機器モデル計算処理部１０９へ入力される。
パラメータモジュール１１３は、シミュレーション時間
０のとき、図１０（ａ）に示すように、予め用意された
計算開始用パラメータテーブル１１６に設定された値を
読み込むように設定されており、内部パラメータに設定
されたアドレスの値を読み出力する。以降は、図１０
（ｂ）に示すように、シミュレーション時間刻み毎に、
初期パラメータを内部パラメータに設定されたアドレス
に従いスナップショット用パラメータテーブル１１７に
書きながらパラメータ値を出力する動作を繰り返す。但
し、パラメータ変更指令が入力された場合、その時間以
降、新しいパラメータをスナップショット用パラメータ
テーブル１１７に書きながらその値を出力する。本発明
では、シミュレーション時間刻み毎に、新しいパラメー
タでスナップショット用パラメータテーブル１１７を更
新しているので、メモリモジュール１１３と同様に、こ
のスナップショット用パラメータテーブルを計算開始用
パラメータテーブル１１６と入替えることにより任意の
時間のシミュレーションを再現できる。また、保存領域
を複数確保しておくことで任意のプラント運転状態から
選択し、それ以降のシミュレーションが可能となる。

【００５２】メモリモジュールのアドレスと初期値は、
初期値編集機能により表形式で入力，編集が行われる。
初期パラメータ編集機能も初期値編集と同様に、パラメ
ータアドレスと初期パラメータ値を表形式で扱う。尚、
これら初期値編集機能と初期パラメータ編集機能は、前
述のモデル編集管理機能に含まれる機能であり、インス
トラクタ用ＰＣ２２によって行われる。

【００５３】作成された初期値表１２１は、初期値編集
機能により計算開始用初期値テーブル１１４に変換さ
れ、格納される。初期パラメータ表１２２も同様に計算
開始用パラメータテーブル１１６に変換・格納される。

【００５４】一方、シミュレーションを行うプラントモ
デル１２５は、前述のように標準機器モジュール１１８
やメモリモジュール１１２，パラメータモジュール１１
３等の機器間接続情報から構成される。ここでメモリモ
ジュール１１２とパラメータモジュール１１３は、それ
ぞれアドレス情報のみを持ち実際の値は保持していな
い。プラントモデル１２５は、シミュレータ実行手段１
２８（後述）で演算実行可能なコードに変換後、標準機
器モジュール群のライブラリ１２０とリンクし、実行形
式ファイル１２４が作成され、このファイルを実行する
ことでシミュレーションが開始される。

【００５５】シミュレーション実行時、各メモリモジュ
ール１１２とパラメータモジュール１１３が呼び出され
た時、それぞれのモジュールの機能により、モジュール
の内部パラメータに設定されたアドレスに対応するデー
タを計算開始用初期値テーブル１１４および計算開始用
パラメータテーブル１１６から読み込む。この時点で、
初期値編集機能で設定した各アドレスと、初期値及びパ
ラメータが対応する。本発明では、プラントの初期値の
アドレスとデータを分離して管理することにより、同一
のプラントモデルで様々な初期状態からシミュレーショ
ンをする場合、プラントモデルを変更せずに計算開始用
初期値テーブルのデータの入替えのみで様々な状態のシ
ミュレーションが実現可能である。計算開始用パラメー
タについても初期値と同様にアドレスとデータを独立に
管理しているので、計算開始用パラメータを異ならせて
シミュレーションを行う場合でも、プラントモデルを変
更することなく計算開始用パラメータテーブル内のデー
タの入替えのみで、変更が可能である。

【００５６】また、本発明のプラントシミュレータは、
任意の単一機器、または複数の機器を組み合わせたサブ
システムを切り出してシミュレーションすることが可能
である。図１２に示すプラントモデル１２５の機器２
１１８のみを切出してシミュレーションを行う場合、先
ずシミュレーションを開始したい時刻でスナップショッ
トを取り、その時点における初期値とパラメータをスナ
ップショット用初期値テーブル１１５及びスナップショ
ット用パラメータテーブル１１７に保存する。機器２
１１８を切出す時、機器２１１８の入力に繋がってい
る前後の機器内のメモリモジュール１１２も一緒に切出
して対応する入力端子へ接続する。機器２１１８のみ
でシミュレーションをするには、先ほど保存したスナッ
プショット用初期値テーブル１１５及びスナップショッ
ト用パラメータテーブル１１７内の初期値と初期パラメ
ータを計算開始用初期値テーブル１１４及び計算開始用
パラメータテーブル１１６にコピーし、シミュレーショ
ンを開始すれば、機器２１１８内部と外部のメモリモジ
ュール１１２から、スナップショットを取った時点の初
期値が読み取られ、また機器２１１８内部のパラメー
タモジュール113からパラメータが読み取られ，スナッ
プショットを取った時間以降の機器２ 118のみのシミュ
レーションを継続できる。

【００５７】ここで、機器２１１８外部のメモリモジ
ュール１１２の出力は時間が経過しても変化しないの
で、固定境界条件となる。機器２１１８の入力端子
数，出力端子数，メモリモジュール数，パラメータモジ
ュール数が変化なければ、機器２１１８のブロックをそ
のままプラント全系のシミュレータに戻すことができ
る。複数の機器を組み合わせたサブシステムでも機器単
体と同様に、前述の如く本発明のシミュレータにより任
意時間の機器単体，サブシステム単位で切出して編集が
行えるため、機器やサブシステムのテスト，デバッグ効
率を上げることが可能である。

【００５８】本発明のパラメータ調整機能は、シミュレ
ータを実行中でもオンラインで各機器のパラメータが調
節可能である。このパラメータ調整機能もモデル編集管
理機能の一部である。図１３に示すように、シミュレー
タ制御手段１２７とシミュレータ実行手段１２８が通信
手段１３１で接続されており、シミュレータ実行手段１
２８では、シミュレータ実行モジュール１２４が常に実
行されている。

【００５９】ここで、シミュレータ制御手段１２７のパ
ラメータ調整機能を用いてパラメータ表１２２のアドレ
スｊのパラメータを変更する場合を説明する。

【００６０】編集結果を通信手段１３１を介してシミュ
レーション用ＷＳ２３のシミュレータ実行手段１２８へ
転送すると、シミュレータ実行手段１２８では、スナッ
プショット用パラメータテーブル１１７のアドレスｊの
パラメータが更新される。この時刻以降、シミュレータ
実行モジュール１２４内でアドレスｊを内部パラメータ
に持つパラメータモジュール１１３が呼び出されると、
更新されたパラメータの値をスナップショット用パラメ
ータテーブル１１７から読み出し、その値を機器モジュ
ールＢに受け渡す。これ以降、機器モジュールＢの演算
処理部は更新されたパラメータによる処理を続行し、パ
ラメータ変更の影響は機器Ｂの演算処理結果に反映さ
れ、さらにその影響は機器Ｂに接続された機器Ａおよび
機器Ｃを介してシミュレータ実行モジュール１２４内の
全機器モジュールに反映される。

【００６１】以上は１つのパラメータを変更した場合に
ついて説明したが、パラメータ編集機能で複数のパラメ
ータを変更した場合も同等に機能する。

【００６２】

【発明の効果】本発明のプラント運転訓練用シミュレー
タを用いることにより、プラントの機器構成を変更して
新たにシミュレーションを行う場合でも、新たなプラン
トモデルを容易に作成することができ、また、機器の特
性のみを変更する場合は、新たにプラントモデルを構築
する必要が無いため、飛躍的に作業性を向上させること
ができる。

【００６３】また、機器モジュール単位で動作を確認す
ることが出来るため、機器単体に対する知識の獲得にも
威力を発揮する。

【００６４】さらに、モデルの切出しが容易に行えるた
め、デバッグ及びテストが効率良く行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプラントシミュレータの機能構成
図。

【図２】本発明に係るプラントシミュレータのシステム
構成例を示す図。

【図３】プラントモデル演算機能の実行フローを示す
図。

【図４】標準機器モジュールの構成の一例を示す図。

【図５】プラントモデルの構成例。

【図６】プラントモデル演算機能の実行フローを示す
図。

【図７】機器モジュールの実行フローを示す図。

【図８】モデル編集機能の概略を示す図。

【図９】メモリモジュールの機能を示す図。

【図１０】パラメータモジュールの機能を示す図。

【図１１】初期値編集機能を説明するための図。

【図１２】プラントモデルを構成する一部の機器を切出
してシミュレーションを実行する場合について説明する
図。

【図１３】オンラインパラメータ調整機能について説明
する図。

【符号の説明】

１…運転操作監視機能、２…制御機能、３…プラントモ
デル演算機能、４…インストラクタ機能、５…オンライ
ン評価機能、６…モデル編集管理機能、３１１，３１
２，…，３１ｍ…機器モジュール例。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本田穣慈茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者清水靖茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者佐藤美雄茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被訓練者がプラントの状態を監視−操作す
るための運転操作監視手段と、シミュレーションすべき
プラントモデルを所望の設備機器を組み合わせることに
より構築するモデル編集管理手段と、当該モデル編集管
理手段によって構築されたプラントモデルの動作の制御
を行う制御手段とを備えたプラント運転訓練用シミュレ
ータにおいて、前記モデル編集管理手段は、外部からのデータを入力す
る入力部と、機器の特性を示すパラメータを導入するた
めのパラメータモジュールと、前記入力部から入力され
るデータとパラメータモジュールから導入されるパラメ
ータを用いて機器としての動作を演算し出力する計算処
理部と、当該計算処理部からの出力を所定の記憶領域へ
格納するメモリモジュールとを備えた標準機器モジュー
ルを組み合わせることにより、プラントモデルを構築す
ることを特徴とするプラント運転訓練用シミュレータ。
【請求項２】第１項記載の運転訓練用シミュレータにお
いて、前記パラメータモジュールは、シミュレーション開始時
には、第１の記憶手段に格納されたパラメータを導入し
て出力し、シミュレーション実行中は、第２の記憶手段
に格納されたパラメータを導入し出力することを特徴と
するプラント運転訓練用シミュレータ。
【請求項３】第２項記載の運転訓練用シミュレータにお
いて、前記第２の記憶手段に格納されたパラメータは、シミュ
レーション実行中においても変更可能であることを特徴
とするプラント運転訓練用シミュレータ。
【請求項４】第１項記載の運転訓練用シミュレータにお
いて、前記メモリモジュールは、シミュレーション開始時に
は、第３の記憶手段の初期値を出力し、シミュレーショ
ン実行中は、前記計算処理部からの出力を第４の記憶手
段へ格納すると共に当該標準機器モジュール外へ出力を
行うことを特徴とするプラント運転訓練用シミュレー
タ。
【請求項５】第１項記載の運転訓練用シミュレータにお
いて、前記プラントモデルの演算周期を、前記標準機器モジュ
ール毎に指定することを特徴とするプラント運転訓練用
シミュレータ。