JP2001051714A - プラント模擬装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設定可能な初期状態データの範囲を広げ、目
的とした初期状態を設定しやすく、効率的なシミュレー
タを可能とする。 【解決手段】 プラント模擬演算手段１の状態を周期的
に状態データとして保存し、このプラント模擬演算手段
の演算開始時の初期状態として設定し得るバックトラッ
ク手段５を備えたプラント模擬装置において、初期状態
登録手段２はプラント模擬演算手段１の状態データと前
記バックトラック手段５に保存されているバックトラッ
ク用状態データとを共に登録し、初期状態設定手段４は
プラント模擬演算手段に対して初期状態を設定するとき
に用いる初期状態データを初期状態格納手段３に登録さ
れている状態データ又はバックトラック用状態データか
ら選択して設定可能とする。

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運転訓練
や事故時の解析を行なうために用いるプラント模擬装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプラント模擬装置について、発電
プラントなどの運転訓練に用いられる運転訓練シミュレ
ータを例にして説明する。運転訓練シミュレータとは、
発電プラントの運転方法の学習，プラント異常時の対応
操作などを運転員に修得させるために用いられる。運転
訓練シミュレータにも目的に応じて多くの種類があり、
発電プラントの中央操作室を忠実に模擬したものから、
パソコンなどで手軽にプラントの機器やその動特性，制
御系の学習ができるものまで様々である。

【０００３】図１３に示すものは比較的大規模な運転訓
練シミュレータの基本的なハードウェアの構成の例であ
る。図１３で訓練室は発電プラントの中央操作室を忠実
に模擬した部屋となっており、オペレータコンソールな
どが置かれている。訓練生はこの部屋でスイッチや押し
ボタンの操作，ＣＲＴでのプラント状態の監視や弁の開
閉等、実機の中央操作室とほとんど同じ操作を行なうこ
とができるようになっている。

【０００４】プラントの動特性や制御系などは、計算機
室に置かれた計算機によりソフトウェアで模擬されてい
る。運転訓練シミュレータの種類によっては、制御系は
実機と同じ制御装置を用いることもある。指導員室に
は、計算機端末などが置かれ、運転訓練シミュレータの
実行や一時停止，初期状態の設定，故障の発生など訓練
に必要な様々な操作を行なうことができる。通常、指導
員室からは訓練室が一望できるようになっており、訓練
生の行動は把握できるようになっている。

【０００５】運転訓練シミュレータは、訓練を効率的に
行なうための様々な機能がある。その中で重要な機能の
１つである、初期状態の登録と設定，バックトラックに
ついて説明する。実機のプラントでは特定の運転状態に
するためには、その状態になるまで実際に運転操作しな
ければならず、当然それ相応の時間が必要である。

【０００６】運転訓練では短期間で様々な訓練を行なう
必要があるため、実機と同じように訓練内容に適した状
態にするために、いちいち運転していては能率が悪い。
そこで、多くの運転訓練シミュレータでは、様々な運転
状態を初期状態として登録しておき、それを必要に応じ
て設定することができるようになっている。又、訓練生
が運転操作を誤った場合などに、過去の状態に戻すこと
ができるように、バックトラックという機能を有してい
る。

【０００７】図１４は、上記の初期状態の登録手段，設
定手段，バックトラック手段の構成例を示す概略ブロッ
ク図である。プラント模擬演算手段１はプラントの構成
機器の動特性や制御系の挙動を模擬演算するもので、例
えば、図１５に示すように、圧力や温度などのプラント
の応答や、シーケンス制御ステータスのＯＮ／ＯＦＦな
どの制御系の挙動を演算する。

【０００８】この圧力や温度，シーケンス制御のステー
タスなどのプラント模擬演算手段１の状態データは、初
期状態登録手段２によって、初期状態格納手段３に格納
される。図１６は初期状態格納手段３での状態データの
格納イメージを示したものである。格納されている状態
データは初期値番号やタイトルなどで識別できるように
していることが多い。

【０００９】又、このほか格納した日時やプラント状態
を示す代表的なプロセス量、例えば発電機出力などを各
状態データから取り出して状態データの識別に用いるこ
ともあり、状態データの格納方法は様々である。初期状
態設定手段４では、初期状態格納手段１の中から状態デ
ータを取り出し、プラント模擬演算手段１に設定する。

【００１０】例えば、定格状態のシミュレーションを行
ないたい場合は、初期状態設定手段４により図１６に示
す初期状態データの中から状態データ３を取り出して、
プラント模擬演算手段１へ設定する。これにより、プラ
ント模擬演算手段では即座に定格状態からのシミュレー
ションを行なうことが可能となり、訓練の効率化がはか
れる。

【００１１】バックトラック手段５は、刻々と変化する
プラント模擬演算手段１の状態データを周期的に取り込
み、バックトラック手段内の一時的な保存領域に保存し
ていく。ただし、無限の保存領域を用意することは不可
能なので、新しい状態データを取り込むときに最も過去
の状態データは捨てられる。例えば、図１７（ａ）に示
すように、５個の状態データを保存する領域が確保され
ていて、そこに、図１５のＴ−１からＴ−５の時刻の状
態データＤ−１〜Ｄ−５が保存されているとする。

【００１２】ここで、図１５のＴ０の状態（Ｄ０）を取
り込む場合、図１７（ｂ）に示すように、最も過去の状
態データＤ−５が捨てられ、新たに時刻Ｔ０の状態デー
タＤ０が保存される。ここでプラント模擬演算手段１の
状態を時刻Ｔ−２における状態にしたい場合、バックト
ラック手段５により状態データＤ−２をプラント模擬手
段に設定する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来は
バックトラック用状態データは一時的に保存されている
のみであり、かつ常に最新の状態データに置き換えられ
過去の状態データは失われてしまうため、後日、状態デ
ータを使うためには初期状態データの登録を注意して行
なう必要があった。

【００１４】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、設定可能な初期状態データの範囲を広
げ、目的の初期状態を設定しやすく、効率的なシミュレ
ーションを実施可能なプラント模擬装置を提供すること
を目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の［請求項１］に係るプラント模擬装置は、
プラントを構成する機器や制御系の挙動を模擬演算する
プラント模擬演算手段と、このプラント模擬演算手段の
演算開始時の初期状態と使用可能な複数の状態データを
格納する初期状態格納手段と、この初期状態格納手段に
状態データを登録するための初期状態登録手段と、前記
プラント模擬演算手段の初期状態として状態データを設
定するための初期状態設定手段と、前記プラント模擬演
算手段の状態を周期的に状態データとして保存し前記プ
ラント模擬演算手段の演算開始時の初期状態として設定
し得るバックトラック手段とを備えたプラント模擬装置
において、前記初期状態登録手段は前記プラント模擬演
算手段の状態データと前記バックトラック手段に保存さ
れているバックトラック用状態データとを共に登録し、
前記初期状態設定手段はプラント模擬演算手段へ初期状
態を設定するときに用いる初期状態データを前記状態格
納手段に登録されている状態データ又はバックトラック
用状態データから選択して設定可能とすることを特徴と
する。

【００１６】本発明の［請求項１］に係るプラント模擬
装置は、初期状態格納手段へプラント模擬演算手段の現
在時刻の状態データを登録するときに、バックトラック
手段が保持しているバックトラック用状態データも共に
登録し、プラント模擬演算手段へ設定する状態データ
を、このバックトラック用状態データの中からも選択可
能となるように作用する。

【００１７】本発明の［請求項２］に係るプラント模擬
装置は、［請求項１］において、前記初期状態設定手段
は前記初期状態格納手段に格納された状態データを前記
プラント模擬演算手段の初期状態として設定すると共
に、前記初期状態格納手段に格納されたバックトラック
用状態データも前記バックトラック手段へ設定すること
を特徴とする。

【００１８】本発明の［請求項２］に係るプラント模擬
装置は、初期状態格納手段へプラント模擬演算手段の現
在時刻の状態データを登録するときに、バックトラック
手段が保持しているバックトラック用状態データも共に
登録し、プラント模擬演算手段へ状態データを設定する
ときに、バックトラック手段に対してはバックトラック
用状態データを設定するように作用する。

【００１９】本発明の［請求項３］に係るプラント模擬
装置は、［請求項１］又は［請求項２］において、前記
バックトラック手段に保存されている状態データから予
め設定した間引き条件に基づいて間引くための間引き手
段を付加し、前記初期状態登録手段が前記初期状態格納
手段に登録するバックトラック用状態データは、前記間
引き手段の間引きによって残された状態データを登録す
ることを特徴とする。

【００２０】本発明の［請求項３］に係るプラント模擬
装置は、［請求項１］又は［請求項２］の作用に加え、
バックトラック手段の保存している状態データを間引く
ことにより、初期状態格納手段へ登録するバックトラッ
ク用状態データの量を減らすように作用する。

【００２１】本発明の［請求項４］に係るプラント模擬
装置は、［請求項２］において、前記初期状態格納手段
に登録されているバックトラック用状態データから予め
設定した間引き条件に基づいて間引くための間引き手段
を付加し、前記初期状態設定手段が前記バックトラック
手段に設定する状態データは、前記間引き手段の間引き
で残されたバックトラック用状態データを設定すること
を特徴とする。

【００２２】本発明の［請求項４］に係るプラント模擬
装置は、［請求項２］の作用に加え、バックトラック手
段へ設定する状態データを、初期状態格納手段に登録し
てあるバックトラック用状態データから間引いて設定す
ることにより、現在のバックトラック手段の保持する状
態データの一部を残すように作用する。

【００２３】本発明の［請求項５］に係るプラント模擬
装置は、［請求項３］又は［請求項４］において、間引
き条件が時刻が最近のものから間引く個数，あるいは時
刻が過去のものから間引く個数，あるいは状態データと
して残す間隔，あるいは状態データに含まれるデータの
値の範囲，あるいは状態データに含まれるデータの値の
変化率の範囲であることを特徴とする。

【００２４】本発明の［請求項５］に係るプラント模擬
装置は、［請求項３］又は［請求項４］の作用に加え、
バックトラック用状態データを間引く場合に、状態デー
タの時刻が最近のものを間引き、できるだけ過去の状態
データを残すように作用したり、状態データの時刻が過
去のものを間引き、できるたけ最近の状態データを残す
ように作用したり、等間隔に状態データを残すように作
用したり、状態データに含まれるデータの値の範囲に基
づいて、必要な状態データを残すように作用したり、状
態データに含まれるデータの値の変化率の範囲に基づい
て、必要な状態データを残すように作用する。

【００２５】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）（［請求項
１］対応） 図１は本発明による［請求項１］の実施の形態を示すブ
ロック構成図である。図１において、図１４と同一部分
については同一符号を付して説明を省略する。本実施の
形態において従来装置との相違点は、従来装置は初期状
態格納手段に登録される状態データが、プラント模擬演
算手段の状態データのみであったのに対して、本実施の
形態では、バックトラック手段５に保持されているバッ
クトラック用状態データＢ１も共に登録するようにした
ことと、プラント模擬演算手段１へ状態データを設定す
るときに初期状態設定手段４が初期状態格納手段３に登
録されているバックトラックデータＢ２からも状態デー
タを選択したことである。

【００２６】図２に初期状態格納手段３の状態データの
格納イメージを示す。状態データ１，状態データ２，状
態データ３などは、従来と同じ状態データであるが、こ
れと一緒にＢ１１，Ｂ１２，…，Ｂ１ｍなどのバックト
ラック用状態データが格納されることが特徴である。初
期状態設定手段４は、プラント模擬演算手段１に設定す
る状態データは、従来と同様に状態データ１又はＢ１
１，Ｂ１２，…，Ｂ１ｍなどのバックトラック用状態デ
ータから選択することができる。

【００２７】本実施の形態によれば、初期状態として利
用できる状態データの範囲が広がるため、プラント模擬
装置を容易に目的状態にすることが可能となり、効率的
なシミュレーションを実施できる効果がある。

【００２８】（第２の実施の形態）（［請求項２］対
応） 図３は本発明の［請求項２］の実施の形態を示すブロッ
ク構成図である。図３において、図１と同一機能部分に
ついては同一符号を付して説明を省略する。本実施の形
態のプラント模擬装置が図１と異なる点は、初期状態設
定手段４がプラント模擬演算手段１に状態データを設定
するときにバックトラック手段５に対してもバックトラ
ック用状態データＢ２を設定するようにした点であり、
その他の構成は図１と同様である。本実施の形態によれ
ば第１の実施の形態と同様に、プラント模擬装置の状態
を目的の状態に設定しやすくする効果がある。

【００２９】（第３の実施の形態）（［請求項３］対
応） 図４は本発明の［請求項３］の実施の形態を示すブロッ
ク構成図である。図４において、図１と同一機能部分に
ついては同一符号を付して説明を省略する。本実施の形
態のプラント模擬装置が図１又は図３と異なる点は、予
め指定された間引き条件７に基づいて、バックトラック
用状態データＢ１を間引くための間引きの手段６を付加
し、初期状態登録手段２がこの間引きにより残されたバ
ックトラック用状態データＢ３を、初期値格納手段３へ
登録する構成とした点である。

【００３０】図５は間引きの前後におけるバックトラッ
ク用状態データの一例を示す。この例では、Ｄ−２とＤ
−４の２個の状態データが間引き条件７に適合したため
に間引かれ、Ｄ−１，Ｄ−３，Ｄ−５の３個の状態デー
タが残されている。初期値登録手段２は、この残された
３個の状態データをバックトラック用状態データとし
て、初期状態格納手段３に登録する。

【００３１】本実施の形態も第１の実施の形態と同様に
プラント模擬装置の状態を目的の状態に設定しやすくす
ると共に、初期状態の格納領域を削減する効果がある。

【００３２】（第４の実施の形態）（［請求項４］対
応） 図６は本発明の［請求項４］の実施の形態を示すブロッ
ク構成図である。図６において、図３と同一機能部分に
ついては同一符号を付して説明を省略する。本実施の形
態のプラント模擬装置が図３の第２の実施の形態のプラ
ント模擬装置と異なる点は、バックトラック用状態デー
タＢ２を間引くための間引き手段８を付加し、初期状態
設定手段４がこの間引きにより残されたバックトラック
用状態データＢ４を、バックトラック手段５へ設定する
構成とした点である。

【００３３】図７は初期状態設定手段４がバックトラッ
ク手段５のバックトラック用状態データを設定する前と
設定した後の状態変化を示したものである。設定後は、
Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ１３の状態データが新たに設定さ
れ、Ｄ−３以降の状態データは捨てられるが、Ｄ−１と
Ｄ−２の２個の状態データは残される。これにより、バ
ックトラック手段に保存されている状態データを最大限
残すことが可能となる。よって、本実施の形態も第２の
実施の形態と同様の効果が得られる。

【００３４】（第５の実施の形態）（［請求項５］対
応） 図８は本発明の［請求項５］の実施の形態を示すブロッ
ク構成図である。本実施の形態では予め指定された間引
き条件１０に基づいて、バックトラック用状態データＢ
１を間引くための間引き手段６を設けると共に、更に間
引き条件１０に基づいて同じくバックトラック用状態デ
ータＢ２を間引くための間引き手段８を設けたものであ
る。

【００３５】したがって図４と図６とを合せた構成と同
じであり、本実施の形態のプラント模擬装置が図４の第
３の実施の形態又は図６の第４の実施の形態のプラント
模擬装置と異なる点は、バックトラック用状態データＢ
１，Ｂ２を間引くための間引き手段７，８の間引き条件
が、時刻が最近のものから間引く個数１０，１１である
点だけであり、その他の構成は第３の実施の形態又は第
４の実施の形態と同様である。本実施の形態によれば第
３の実施の形態又は第４の実施の形態と同様の効果が得
られる。

【００３６】（第６の実施の形態）（［請求項６］対
応） 図９は本発明の［請求項６］の実施の形態を示すブロッ
ク構成図である。本実施の形態のプラント模擬装置が図
８と異なる点は、バックトラック用状態データＢ１，Ｂ
２を間引くための間引き手段６，８の間引き条件が、時
刻が過去のものから間引く個数１２，１３である点だけ
であり、その他の構成は第３の実施の形態又は第４の実
施の形態と同一であるので、同一部分には同一符号を付
してその説明は省略する。本実施の形態も第３の実施の
形態又は第４の実施の形態と同様の効果が得られる。

【００３７】図１０は更に他の実施の形態を示す構成図
であり、図９との相違点はバックトラック用状態データ
Ｂ１，Ｂ２を間引くための間引き手段６，８の間引き条
件が、状態データとして残す間隔１４，１５だけである
点であり、その他の構成は図９と同一である。本実施の
形態も第３の実施の形態又は第４の実施の形態と同様の
効果が得られる。

【００３８】図１１は更に他の実施の形態を示す構成図
であり、図９との相違点は間引き条件が、状態データに
含まれるデータの値の範囲１６，１７である点だけであ
り、その他の構成は図９と同一である。本実施の形態に
よれば、例えば、圧力がある値の範囲にある状態データ
を間引くようにすることや、シーケンス制御のステータ
スがＯＮ又はＯＦＦの状態データを間引くことが可能と
なる。よって、本実施の形態も第３の実施の形態又は第
４の実施の形態と同様の効果が得られる。

【００３９】図１２は更に他の実施の形態を示す構成図
であり、図９との相違点はバックトラック用状態データ
Ｂ１，Ｂ２を間引くための間引き手段６，８の間引き条
件が、状態データに含まれるデータの値の変化率の範囲
１８，１９である点だけであり、その他の構成は図９と
同一である。本実施の形態によれば、例えば、プラント
が安定運転されている部分では圧力などの値の変化率は
小さくなるため、その部分を大きく間引くことや、シー
ケンス制御系のステータスがＯＮからＯＦＦへ移行した
ところだけを残したりすることが可能となる。よって、
本実施の形態も第３の実施の形態又は第４の実施の形態
と同様の効果が得られる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればプ
ラント模擬装置の状態を目的の状態に設定することが容
易になり、効果的かつ能率的なシミュレーションを行な
うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のプラント模擬装置
のブロック構成図。

【図２】本発明による初期状態の格納イメージ。

【図３】本発明の第２の実施の形態のプラント模擬装置
のブロック構成図。

【図４】本発明の第３の実施の形態のプラント模擬装置
のブロック構成図。

【図５】間引き前後のバックトラック用状態データの変
化イメージ。

【図６】本発明の第４の実施の形態のプラント模擬装置
のブロック構成図。

【図７】バックトラック手段に保存されている状態デー
タの変化イメージ。

【図８】本発明の第５の実施の形態のプラント模擬装置
のブロック構成図。

【図９】本発明の第６の実施の形態のプラント模擬装置
のブロック構成図。

【図１０】本発明の他の実施の形態のプラント模擬装置
のブロック構成図。

【図１１】本発明の更に他の実施の形態のプラント模擬
装置のブロック構成図。

【図１２】本発明の更に他の実施の形態のプラント模擬
装置のブロック構成図。

【図１３】運転訓練シミュレータのハードウェア構成の
一例。

【図１４】従来のプラント模擬装置のブロック構成図。

【図１５】プラント応答とバックトラック手段の保存タ
イミングを示すグラフ。

【図１６】従来の初期状態の格納イメージ。

【図１７】バックトラック手段での状態データの保存方
法の一例。

【符号の説明】

１ プラント模擬演算手段 ２ 初期状態登録手段 ３ 初期状態格納手段 ４ 初期状態設定手段 ５ バックトラック手段 ６，８ 間引き手段 ７，９ 間引き条件 １０，１１ 時刻が最近のものから間引く個数 １２，１３ 時刻が過去のものから間引く個数 １６，１７ 値の範囲 １８，１９ 値の変化率の範囲

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 貴久 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 Ｆターム(参考） 5H223 AA02 CC08 DD03 EE06 EE08 FF05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラントを構成する機器や制御系の挙動
   を模擬演算するプラント模擬演算手段と、前記プラント
   模擬演算手段の演算開始時の初期状態と使用可能な複数
   の状態データとを格納する初期状態格納手段と、前記初
   期状態格納手段に状態データを登録するための初期状態
   登録手段と、前記プラント模擬演算手段の初期状態とし
   て状態データを設定するための初期状態設定手段と、前
   記プラント模擬演算手段の状態を周期的に状態データと
   して保存し前記プラント模擬演算手段の演算開始時の初
   期状態として設定し得るバックトラック手段とを備えた
   プラント模擬装置において、前記初期状態登録手段はプ
   ラント模擬演算手段の状態データと前記バックトラック
   手段に保存されているバックトラック用状態データとを
   共に登録し、前記初期状態設定手段はプラント模擬演算
   手段に対して初期状態を設定するときに用いる初期状態
   データを前記状態格納手段に登録されている状態データ
   又はバックトラック用状態データから選択して設定可能
   とすることを特徴とするプラント模擬装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプラント模擬装置におい
   て、前記初期状態設定手段は前記初期状態格納手段に格
   納された状態データを前記プラント模擬演算手段の初期
   状態として設定すると共に、前記初期状態格納手段に格
   納されたバックトラック用状態データも前記バックトラ
   ック手段へ設定することを特徴とするプラント模擬装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載のプラント模
   擬装置において、前記バックトラック手段に保存されて
   いる状態データから予め設定した間引き条件に基づいて
   間引くための間引き手段を付加し、前記初期状態登録手
   段が前記初期状態格納手段に登録するバックトラック用
   状態データは、前記間引き手段の間引きによって残され
   た状態データを登録することを特徴とするプラント模擬
   装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載のプラント模擬装置におい
   て、前記初期状態格納手段に登録されているバックトラ
   ック用状態データから予め設定した間引き条件に基づい
   て間引くための間引き手段を付加し、前記初期状態設定
   手段が前記バックトラック手段に設定する状態データ
   は、前記間引き手段の間引きで残されたバックトラック
   用状態データを設定することを特徴とするプラント模擬
   装置。
5. 【請求項５】 請求項３又は請求項４記載のプラント模
   擬装置において、間引き条件が下記のいずれか１つであ
   ることを特徴とするプラント模擬装置。 記 時刻が最近のものから間引く個数。 時刻が過去のものから間引く個数。 状態データとして残す間隔。 状態データに含まれるデータの値の範囲。 状態データに含まれるデータの値の変化率の範囲。