JP2003241638A - 運転訓練システム - Google Patents

運転訓練システム

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JP2003241638A
JP2003241638A JP2002036337A JP2002036337A JP2003241638A JP 2003241638 A JP2003241638 A JP 2003241638A JP 2002036337 A JP2002036337 A JP 2002036337A JP 2002036337 A JP2002036337 A JP 2002036337A JP 2003241638 A JP2003241638 A JP 2003241638A
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JP
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control system
virtual
process control
sequence
training system
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JP2002036337A
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Inventor
Fujio Hayashi
冨士男 林
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転のシミュレーションをしている間でも実
運転のオペレーションは阻害されることなく、バッチ制
御を行う場合でも、シミュレーションにおいて過去の工
程に戻って運転訓練をすることができる運転訓練システ
ムを実現する。 【解決手段】 実プロセス、プロセス制御システム、管
理コンピュータに対応させて仮想的に構成したプロセス
シミュレータ、仮想プロセス制御システム、仮想管理コ
ンピュータを設ける。実プロセスのデータを仮想プロセ
ス制御システムに与える。これによって、実システムと
仮想システムをそれぞれ独立に動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シミュレータを用
いてプラントの運転訓練を行う運転訓練システムに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】石油の備蓄基地では、製油所やターミナ
ル基地に比べて、石油を入出荷する作業の頻度が極端に
少ない。入出荷の頻度は、例えば1年に1回程度であ
る。入出荷は、原油をタンカーから備蓄基地に受け入れ
たり、備蓄基地の石油をタンカーへ払い出す作業であ
る。入出荷作業における操作・監視等のオペレーション
ミスを防止するには、受入や払出の訓練をする必要があ
る。実物のタンカーを借りて実際に受入や払出の作業訓
練を行う場合、多大なコストや時間を費やすことにな
り、現実的でない。この不都合を解決するために、オペ
レーション訓練用のシミュレーション機能を搭載したシ
ステムを用い、シミュレーションにより受入や払出の運
転訓練を行う手法があった。このシステムでは、プロセ
スを実運転するシステムにプロセス運転のシミュレーシ
ョンを行う機能を塔載した構成をなしている。このシス
テムでは、オペレーションの訓練を行うときは、実運転
システムをシミュレーションモードにして、プロセス運
転のシミュレーションを実行する。しかし、このシステ
ムでは、運転シミュレーションを実行している間は実運
転のオペレーションは阻害されるという問題があった。
また、実運転のオペレーションを阻害しないために、訓
練の機会が制限されるという問題点があった。
【0003】プロセスに対して連続制御を行っていると
きは、シーケンステーブル等を用いているため、シーケ
ンステーブルの記述内容を解析することによって制御の
進捗状況を知ることができる。これに対してバッチ制御
を行っているときは、特に言語系の制御プログラムを記
述している場合には、進捗状況を知ることができない。
これにより、バッチ制御の運転シミュレーションを実行
するときは、制御の進捗状況を示す情報を残せないた
め、過去の工程に後戻りして運転訓練をすることができ
なかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した問題
点を解決するためになされたものであり、運転のシミュ
レーションをしている間でも実運転のオペレーションは
阻害されることなく、バッチ制御を行う場合でも、シミ
ュレーションにおいて過去の工程に戻って運転訓練をす
ることができる運転訓練システムを実現することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は次のとおりの構
成になった運転訓練システムである。
【0006】(1)シミュレータを用いてプラントの運
転訓練を行う運転訓練システムにおいて、実プロセスの
挙動を模擬するプロセスシミュレータと、実プロセスを
制御するプロセス制御システムの動作を模擬する仮想プ
ロセス制御システムと、プロセス制御システムを管理す
る管理コンピュータの動作を模擬する仮想管理コンピュ
ータと、現在運転している実プロセスのデータを前記仮
想プロセス制御システムに与えるデータ付与手段と、を
有し、前記仮想プロセス制御システムは与えられたデー
タに基づいて模擬的にプラント運転を行うことを特徴と
する運転訓練システム。
【0007】(2)備蓄基地に対して原油を入出荷する
作業をシミュレーションにより行うことを特徴とする
(1)に記載の運転訓練システム。
【0008】(3)前記データ付与手段は、現在運転し
ている実プロセスのプロセス変数から初期値を作成し、
この初期値を前記仮想プロセス制御システムに与えるこ
とを特徴とする(1)または(2)記載の運転訓練シス
テム。
【0009】(4)前記プロセス制御システムはバッチ
制御を行い、前記仮想プロセス制御システムはバッチ制
御の動作を模擬し、バッチ制御のシーケンス手順の中
で、次の工程の開始待ちタイミングが到来したときに、
この時点におけるシーケンスの進捗状態を記憶するスナ
ップショット手段を有することを特徴とする(1)乃至
(3)のいずれかに記載の運転訓練システム。
【0010】(5)バッチ制御のシーケンス手順の中
で、過去の開始待ちタイミングで記憶しておいたシーケ
ンスの進捗状態を呼び出し、呼び出した進捗状態からシ
ーケンス手順を再開するステップバック手段を有するこ
とを特徴とする(4)の運転訓練システム。
【0011】(6)受発電設備における電気の流れを水
の流れに置き換えて受発電設備をモデル化し、前記プロ
セスシミュレータを構築したことを特徴とする(1)に
記載の運転訓練システム。
【0012】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図1は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。システムは実物側10と仮想側20とからなる。実
物側10で、実プロセス11は、プロセス制御システム
12によって制御される。管理コンピュータ13は、入
出荷する油量などを管理する。プロセス制御システム1
2は管理コンピュータ13の管理の下で制御運転が行わ
れる。仮想側20で、プロセスシミュレータ21は、プ
ロセスの挙動を模擬する。仮想プロセス制御システム2
2と仮想管理コンピュータ23は、プロセス制御システ
ム12及び管理コンピュータ13の動作をそれぞれ模擬
する。
【0013】プロセス制御システム12は、バッチ制
御、シーケンス制御等のバッチ制御を行う。仮想プロセ
ス制御システム22はバッチ制御の動作を模擬する。プ
ロセス制御システム12は、例えば備蓄基地に対して石
油を入出荷する作業を制御する。本発明は備蓄基地に対
して石油を入出荷する作業の運転訓練をシミュレーショ
ンにより実行する。この作業は、港に停泊したタンカー
から原油を備蓄基地に入荷し、備蓄基地の石油をタンカ
ーへ出荷する操油作業である。仮想プロセス制御システ
ム22は、備蓄基地に対して石油を入出荷する作業をシ
ミュレーションにより実行する。実プロセス11、プロ
セス制御システム12及び管理コンピュータ13に対応
してプロセスシミュレータ21、仮想プロセス制御シス
テム22及び仮想管理コンピュータ23を設けているた
め、実物側10と仮想側20をそれぞれ独立に運転でき
る。このため、運転シミュレーションを実行している間
でも実運転は阻害されない。
【0014】データ付与手段24は、現在運転している
実プロセス11のデータを、プロセス制御システム1
2、管理コンピュータ13、仮想管理コンピュータ23
を経由して仮想プロセス制御システム22に与える。デ
ータ付与手段24は、現在運転している実プロセス11
のプロセス変数から初期値を作成し、この初期値を上述
した経路で仮想プロセス制御システム22に与える。仮
想プロセス制御システム22は与えられたデータに基づ
いて動作する。これによって、仮想プロセス制御システ
ム22は実物のプロセス制御システム12の動作を模擬
する。仮想プロセス制御システム22と仮想管理コンピ
ュータ23により模擬的にプラント運転を行う。運転訓
練は仮想側20で行う。運転訓練はシミュレーションで
行うため、実プラントの挙動に影響を与えない。
【0015】前述したように、プロセス制御システム1
2はバッチ制御を行い、仮想プロセス制御システム22
はバッチ制御の動作を模擬する。スナップショット手段
25はバッチ制御のシーケンス手順の中で、次の工程の
開始待ちタイミングが到来したときに、この時点におけ
るシーケンスの進捗状態をメモリ26に記憶する。ステ
ップバック手段27は、バッチ制御のシーケンス手順の
中で、過去の開始待ちタイミングで記憶しておいたシー
ケンスの進捗状態をメモリ26から呼び出し、呼び出し
た進捗状態からシーケンス手順を再開する。
【0016】図2はプロセス制御のシーケンスを示した
説明図である。図2は、ユニット計器が原油の受入を行
う手順を示している。図2に示すシーケンス処理を実物
側10と仮想側20とが実行する。仮想側20は実物側
10とは独立に実行する。メインジョブ(メインJO
B)では、N2逆押し(N2(窒素)シールされた配管
のN2パージ)、n回の原油受入、輸送ラインの残油回
収、N2置換の手順で受入を行う。回収後の配管にはN
2を入れる。これによって、配管の中身を原油からN2
に置換し、安全を確保する。メインJOBの手順はSF
C(Sequential Flow Chart)で記述されている。単位
シーケンスは言語系で記述されている。
【0017】「原油受入2」のサブジョブ(サブJO
B)では、「準備1中」、「準備2中」、「開始中」の
判断ステップではOKが出るまでは次の工程の開始を待
ち合わせる。この開始待ちタイミングでスナップショッ
ト手段25はシーケンスの進捗状況をメモリ26に記録
する。待ち合わせの状態にあることは、待ち合わせ判断
を行うステップにあるフラグの状態から知ることができ
る。このようにして、サブJOBの各遷移「準備1
中」、「準備2中」、「開始中」の終りに進捗状況のデ
ータを随時セーブしていく。プロセス制御システム12
及び管理コンピュータ13から与えられたユーザ定義デ
ータを用いてサブJOBの手順を進める。メインJOB
と同様に、サブJOBの手順はSFCで記述され、単位
シーケンスは言語系で記述されている。
【0018】図3はスナップショット手段でデータをセ
ーブする手順を示した説明図である。図3に示すセーブ
動作は仮想側20で行う。スナップショット手段25
は、シーケンスの区切れで進捗状況をメモリ26に書き
込む。ステップバック手段27は、過去のシーケンスに
戻るときは、戻りたい時点における進捗状況をメモリ2
6から読み込む。ステップバック手段27は、読み込ん
だ進捗状況のデータを用いて再開用アプリケーションに
より、シーケンス制御を再開する。どこから再開するか
は、進捗状況のデータから読み取る。このようにして過
去のステップに戻って再度運転訓練のシミュレーション
を行うことができる。
【0019】なお、受発電設備における電気の流れを水
の流れに置き換えて発電設備または受電設備をモデル化
し、プロセスシミュレータを構築してもよい。この場
合、電力量を水流量に対応させ、降圧トランスを絞り弁
でモデル化する。このようなモデル化はプロセスシミュ
レータで行う。
【0020】また、備蓄基地内での使用電力がピーク値
に達することがある。このような場合には自家発電機を
稼動して電力供給を補助することがある。電力供給を補
助するときは、自家発電機の周波数と位相を商用電源の
周波数と位相に予め合わせておき、自家発電機を商用電
源に対して同期投入できるようにしておかなければなら
ない。この場合は、プロセスシミュレータに周波数と位
相が調整可能な正弦波発生器を仮想的に構築し、自家発
電機を商用電源に対して同期投入するシミュレーション
を実行できるようにする。これによって、同期投入の運
転訓練を行う。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば次の効果が得られる。
【0022】請求項1及び請求項3記載の発明では、実
プロセス、プロセス制御システム、管理コンピュータに
対応させて仮想的に構成したプロセスシミュレータ、仮
想プロセス制御システム、仮想管理コンピュータを設
け、実プロセスのデータを仮想プロセス制御システムに
与えている。これによって、実システムと仮想システム
はそれぞれ独立に動作する。このため、運転のシミュレ
ーションをしている間でも実運転のオペレーションは阻
害されない。また、実運転のオペレーションを阻害しな
いために、訓練の機会が制限されるということもない。
【0023】請求項2記載の発明では、備蓄基地に対し
て原油を入出荷する作業は運転頻度の少ない作業であっ
たが、この作業の運転訓練をシミュレーションで容易に
実現できる。
【0024】請求項4及び請求項5記載の発明では、バ
ッチ制御のシーケンス手順の中で、工程の開始待ちタイ
ミングが発生したときに、この時点における進捗状況を
記憶しておくため、記憶しておいた進捗状況から運転の
シミュレーションを再開できる。これによって、バッチ
制御を行う場合でも、シミュレーションにおいて過去の
工程に戻って運転訓練をすることができる。
【0025】請求項6記載の発明では、実物の受発電設
備がなくても、受発電設備の運転訓練のシミュレーショ
ンを実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】プロセス制御のシーケンスを示した説明図であ
る。
【図3】データをセーブする手順を示した説明図であ
る。
【符号の説明】
11 実プロセス 12 プロセス制御システム 13 管理コンピュータ 21 プロセスシミュレータ 22 仮想プロセス制御システム 23 仮想管理コンピュータ 24 データ付与手段 25 スナップショット手段 26 メモリ 27 ステップバック手段

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シミュレータを用いてプラントの運転訓
    練を行う運転訓練システムにおいて、 実プロセスの挙動を模擬するプロセスシミュレータと、 実プロセスを制御するプロセス制御システムの動作を模
    擬する仮想プロセス制御システムと、 プロセス制御システムを管理する管理コンピュータの動
    作を模擬する仮想管理コンピュータと、 現在運転している実プロセスのデータを前記仮想プロセ
    ス制御システムに与えるデータ付与手段と、を有し、前
    記仮想プロセス制御システムは与えられたデータに基づ
    いて模擬的にプラント運転を行うことを特徴とする運転
    訓練システム。
  2. 【請求項2】 備蓄基地に対して原油を入出荷する作業
    をシミュレーションにより行うことを特徴とする請求項
    1に記載の運転訓練システム。
  3. 【請求項3】 前記データ付与手段は、現在運転してい
    る実プロセスのプロセス変数から初期値を作成し、この
    初期値を前記仮想プロセス制御システムに与えることを
    特徴とする請求項1または請求項2記載の運転訓練シス
    テム。
  4. 【請求項4】 前記プロセス制御システムはバッチ制御
    を行い、前記仮想プロセス制御システムはバッチ制御の
    動作を模擬し、 バッチ制御のシーケンス手順の中で、次の工程の開始待
    ちタイミングが到来したときに、この時点におけるシー
    ケンスの進捗状態を記憶するスナップショット手段を有
    することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか
    に記載の運転訓練システム。
  5. 【請求項5】 バッチ制御のシーケンス手順の中で、過
    去の開始待ちタイミングで記憶しておいたシーケンスの
    進捗状態を呼び出し、呼び出した進捗状態からシーケン
    ス手順を再開するステップバック手段を有することを特
    徴とする請求項4の運転訓練システム。
  6. 【請求項6】 受発電設備における電気の流れを水の流
    れに置き換えて受発電設備をモデル化し、前記プロセス
    シミュレータを構築したことを特徴とする請求項1に記
    載の運転訓練システム。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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