JP2005352758A - ポータブル型現場操作器およびプラント制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】共通化されたポータブル型現場操作器を使用する場合に、操作対象機器の選択誤操作を防止し、より安全に現場機器の操作を行うことができるポータブル型現場操作器およびプラント制御システムを得る。
【解決手段】プラントを構成している現場機器１を操作するためのポータブル型現場操作器６は、現場機器１に対して設置されて現場機器１を特定するための固有番号をバーコードとして表示している固有タグ３から当該固有番号を読み取るためのタグ読取装置９と、表示器・操作入力装置１０によって入力される信号に基づいて、前記固有番号に基づいて特定される操作対象の現場機器１に対して、その操作を行うための操作指令を生成する演算装置８と、プラント制御装置１４を介して当該操作指令を現場機器１に送信するための伝送接続装置７とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、プラントの現場機器を現場にて操作監視できるポータブル型現場操作器およびそれを用いたプラント制御システムに関するものである。

従来より、現場機器の操作は、中央制御装置から集中的に行う方法と、各現場機器ごとに設置された現場操作盤により個々直接操作する方法の２通りで対応できるように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。

なお、通常運転時は中央制御装置から現場機器の操作を集中的に行うため、現場操作盤は通常時には不要のものであり、一時的な操作においてのみ用いられるものである。しかしながら、従来の現場操作盤においては、対象となる各現場機器に対応して、それぞれ、傍に設置され、状態監視・操作の為のスイッチ、表示灯、指示計などの器具を有していた。

また、他の従来の現場操作盤においては、現場操作盤の小型化を図るために、スイッチや表示灯などの器具類を可搬式の操作ボックスに組み込んでおき、必要なときに、作業員が現場に固定設置されている盤本体に当該可搬式の操作ボックスをコネクタを介して接続して用いる構成になっている（例えば、特許文献２参照。）。

さらに、近年では、この現場操作盤を可搬型とし、有線手段又は無線手段による伝送機能及び演算機能を有した共通盤とすることにより、個々に設置されていた現場操作盤を省略して、各現場機器に対する操作盤の共通化を図っているものも提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

特開昭６２−１４１９０５号公報 特開平２−２３６６０５号公報 特開２０００−２４４９９０号公報

特許文献１に記載されている従来の現場操作盤においては、対象となる現場機器に対応してそれぞれ傍に設置されているため、機器が多いプラントにおいては、現場操作盤の個数が多数必要となり、かつ、対象機器によって異なった操作盤を製作しなければならないという問題点があった。また、現場操作盤内に、状態監視・操作の為のスイッチ、表示灯、指示計などの器具を有しているため、現場操作盤の小型化を図れず、現場操作盤の個数が多い場合には、据え付けスペースの確保が難しいという問題点があった。

特許文献２に記載されている従来の現場操作盤においては、現場に設置されている本体の小型化は図れてはいるものの、スイッチや表示灯などの器具類を可搬式の操作ボックスに組み込む構成にしたため、当該操作ボックスの重量が大きく、作業員が持ち運ぶことは大変であるという問題点があった。また、操作ボックスは各現場操作盤に対して共有型であり、操作ボックスのキーボードを操作して現場制御への切り替え、フィールド機器の単独運転操作などの必要な指令を与えるため、例えば対象機器の選択ミスなどにより意図しない現場機器を運転操作してしまう恐れがあり、現場点検時や試験調整時において、対象機器にいる作業員が危険にさらされるという問題点があった。

また、特許文献３に記載されている可搬型として共通化を図った従来の現場操作盤は、有線方式又は無線方式により対象現場機器の起動停止操作及び運転状態表示を行うように構成されているが、この可搬型現場操作盤は共通化されているが故に、対象現場機器を操作するためには可搬型現場操作盤にある選択スイッチ又は表示器画面上に表示された選択メニューから該当する機器を選んで、操作する必要がある。このため、対象現場機器の傍にいなくても、可搬型現場操作盤を選択して操作可能であり、例えば対象機器の選択ミスなどにより意図しない現場機器を運転操作してしまう恐れがあり、現場点検時や試験調整時において、対象機器にいる作業員が危険にさらされる問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、共通化されたポータブル型現場操作器を使用する場合に、操作対象機器の選択誤操作を防止し、より安全に現場機器の操作を行うことが可能なポータブル型現場操作器およびプラント制御システムを得ることを目的とする。

この発明は、プラントを構成している現場機器を操作するためのポータブル型現場操作器であって、前記現場機器に対して設置されて前記現場機器を特定するための固有情報を有する固有情報保持手段から、当該固有情報を読み取るための固有情報読取手段と、前記固有情報に基づいて特定される操作対象の現場機器に対して、その操作を行うための操作指令を出力する操作指令出力手段とを備えたポータブル型現場操作器である。

この発明は、プラントを構成している現場機器を操作するためのポータブル型現場操作器であって、前記現場機器に対して設置されて前記現場機器を特定するための固有情報を有する固有情報保持手段から、当該固有情報を読み取るための固有情報読取手段と、前記固有情報に基づいて特定される操作対象の現場機器に対して、その操作を行うための操作指令を出力する操作指令出力手段とを備えたポータブル型現場操作器であるので、共通化されたポータブル型現場操作器を使用する場合に、操作対象機器の選択誤操作を防止し、より安全に現場機器の操作を行うことができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係るポータブル型現場操作器を用いたプラント制御システムを図１に基づいて説明する。図１に示すように、本実施の形態に係るプラント制御システムにおいては、現場機器１が配開装置２と動力線４を介して接続されている。現場機器１の近傍には、当該現場機器１の固有情報である固有番号を表示した固有タグ３（固有情報保持手段）が設置されている。配開装置２は動力線４を介して外部機器（図示せず）に接続されているとともに、伝送路５を介してプラント制御装置１４に接続されている。また、プラント制御装置１４は、伝送路１３を介して、伝送接続装置１２に接続されている。伝送接続装置１２は、無線１１により、ポータブル型現場操作器６と信号の送受信を行う。

ポータブル型現場操作器６は、伝送接続装置７と、演算装置８、タグ読取装置９、表示器・操作入力装置１０とにより構成されている。伝送接続装置７は、伝送接続装置１２と無線１１により接続されて、信号のやりとりを行うものである。タグ読取装置９（固有情報読取手段）は、現場機器１の傍に設置されている固有タグ３の固有番号を読み取る為のものである。固有タグ３は、現場機器１に対し１対１に設置され、プラント内の他の現場機器と重複しないように予め定義された固有番号をバーコードにより表示したものである。固有タグ３の一例を図３に示す。固有タグ３は、図３に示すように、現場機器１の名称と、当該バーコードとが、表示されている。演算装置８は、ポータブル型現場操作器６の内部動作の制御や、種々の演算を行うとともに、表示器・操作入力装置１０により入力される信号に基づいて現場機器１を制御するための操作指令信号を生成して出力するものである（制御手段および操作指令出力手段）。表示器・操作入力装置１０は、キーボードとディスプレイ装置等から構成されて、作業員が種々の信号の入力を行ったり、作業員に対して種々の情報の表示を行うものである。

プラント制御装置１４は、伝送入出力装置１７と、演算装置１５と、記憶装置１６とから構成されている。伝送入出力装置１７は、配開装置２や伝送接続装置１２と伝送路５および１３を介して接続され、信号の送受信を行う。記憶装置１６は、各現場機器１に関する種々の情報を、固有番号ごとに記憶している。演算装置１５は、プラント制御装置１４の内部動作の制御や、種々の演算を行う制御手段である。

ポータブル型現場操作器６は、表示器・操作入力装置１０を用いて入力された現場機器１を操作するための操作指令信号を、演算装置８により処理して、伝送接続装置７より伝送接続装置１２に対し無線１１により送信する。伝送接続装置１２は、伝送路１３によりプラント制御装置１４と伝送接続され、ポータブル型現場操作器６から受信した操作指令信号をプラント制御装置１４へ渡す。プラント制御装置１４は、伝送入出力装置１７を介して当該操作指令信号を受信し、演算装置１５にて当該操作指令信号の処理を実施した後に、記憶装置１６にてその操作指令信号を保持すると共に、当該操作指令信号に基づく現場機器１に対する起動・停止の制御信号を配開装置２に出力する。配開装置２は、当該制御信号に基づき現場機器１の起動・停止制御を実施し、現場機器１の状態信号を、伝送路５を介してプラント制御装置１４に送信する。プラント制御装置１４は、この状態信号を、伝送路１３および伝送接続装置１２を介して、ポータブル型現場操作器６に対して出力する。ポータブル型現場操作器６は、受信した状態信号の内容を、表示器・操作入力装置１０に表示する。表示器・操作入力装置１０の表示例を図２に示す。表示器・操作入力装置１０には、図２に示すように、対象となる現場機器１の名称と、現場機器１の状態が停止あるいは起動であるかを表示する表示灯や、状態監視・操作のためのスイッチ、指示計等が画面表示されている。

次に動作について説明する。操作対象とする現場機器１の傍にある固有タグ３に対して、ポータブル型現場操作器６に内蔵されたタグ読取装置９を使用し、現場機器１の固有番号情報を読み取る。読み取った情報は、無線１１により伝送接続装置１２に送信され、伝送接続装置１２から、伝送路１３を介して、プラント制御装置１４に入力される。プラント制御装置１４は、入力された当該情報に基づき、操作しようとする現場機器１の情報を記憶装置１６より取り出し、操作可能な状態であるかを演算装置１５にて判定する。現場機器１の故障やインターロック条件により操作が不可能な状態であると判定された場合には、プラント制御装置１４は、操作不可信号を含む機器情報をポータブル型現場操作器６に送信すると共に、ポータブル型現場操作器６から送信される操作指令をブロックする。ポータブル型現場操作器６は、上記信号を受信した後、表示器・操作入力装置１０にその情報を表示して作業員に注意喚起する。一方、現場機器１が操作可能な状態であると演算装置１５にて判定された場合、操作許可信号を含む機器情報をポータブル型現場操作器６に送信すると共に、記憶装置１６にて現場機器１がポータブル型現場操作器６から操作中であるという情報を保持する。

ポータブル型現場操作器６は、受信した上記信号内容を表示器・操作入力装置１０に表示し、作業員からの起動・停止指令操作を受け付け、操作信号をプラント制御装置１４へ出力する。現場からの操作を終了する時は、ポータブル型現場操作器６にて“終了”操作を実施し（例えば、表示器・操作入力装置１０に設けられている「終了」ボタンを押下げる等の操作を実施する）、この信号をプラント制御装置１４に送信する。プラント制御装置１４は、演算装置１５にてポータブル型現場操作器６からの操作が終了したことを判定し、その結果を記憶装置１６に保持する。作業員がポータブル型現場操作器６での“終了”操作を忘れた場合は、演算装置１５にて、ポータブル型現場操作器６からの最終の信号の送信があった後、所定の一定時間が経過したことを判定し、ポータブル型現場操作器６に対する操作許可を解除する。

以上のように、本実施の形態においては、ポータブル型現場操作器６から現場機器１の操作を行う場合には、現場機器１に対して１対１に採番された機器固有番号を、バーコードにより固有タグ３に表示し、現場機器１の近傍に設置しておき、これをポータブル型現場操作器６のタグ読取装置９で読み込ませて、操作対象機器を特定させるようにして、作業員による対象機器の選択誤操作を排除し、ヒューマンエラーによる現場機器の誤操作防止を図るようにしたので、誤って他の機器を操作する可能性が物理的に排除され、ヒューマンエラーの防止となる。これにより、共通化されたポータブル型現場操作器６を使用する場合に、操作対象機器の選択誤操作を防止し、より安全にプラント現場機器を運用することができる。

尚、上記説明においては、ポータブル型現場操作器６とプラント制御装置１４との間を無線１１の無線伝送方式により接続する例について説明したが、その場合に限らず、有線方式によるものであってもよいものとする。また、伝送路５および１３により接続する例について説明したが、このような有線方式ではなく、無線伝送方式により行うようにしてもよい。

実施の形態２．
上記の実施の形態１では、各現場機器１に割り当てられた固有番号をバーコード化し、このバーコードを固有タグ３に表示してこれをタグ読取装置９により読み取る例について説明した。また、この読み取った固有番号をプラント制御装置１４に送信し、記憶装置１６に記憶されている対象機器情報を折り返し受け取ることで、ポータブル型現場操作器６に機器名称の情報を表示する方法としていた。

本実施の形態においては、ここで、図４に示すように、この固有タグ３に表示する固有情報を、ＱＲコードに代表される２次元コード方式を用いて表示することとする。本実施の形態に係るプラント制御システムの他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様であるため、ここでは、図１および図２を参照することとし、それらの構成については、説明を省略する。

２次元コードは、一般に、バーコードよりも多量の情報を含むことができるため、２字元コードにすることで、各現場機器１の固有番号のほか現場機器名称などの多量の固有情報をコード化することが出来る。その為、コード化された固有情報を読み取って変換することにより、対象機器の名称情報等を直接固有タグ３から得ることができるので、プラント制御装置１４を経由することなく、機器名称等をポータブル型現場操作器６に画面表示することが出来る。更に、現場機器１の製造年月日や製作メーカ、定格値などもコード化しておけば、必要時に機器銘板や資料を見ることなく、ポータブル型現場操作器６でその情報を表示させて、作業員が手元で確認することができる。

尚、上記の実施の形態１および２においては、固有タグ３を用いる例について説明したが、固有情報を保持していて、近接した状態で固有情報を確認できるものであれば、例えば、ＩＣを利用した非接触媒体など、どのようなものでも良い。すなわち、実施の形態１および２のように、固有情報をバーコードや２次元コードに変換して表面に表示するようにしてもよいが、表面には表示せずに、電子データとして内部に記憶させておいて、非接触で当該電子データを読み取るようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態においては、上記の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、２次元コードを使用して現場機器１の固有情報を直接読み取って画面表示するようにしたので、現場機器１の固有番号だけでなく、種々の情報を２次元コードに含ませることができるので、プラント制御装置１４を経由することなく、現場機器１に関する種々の情報をポータブル型現場操作器６に画面表示して確認することが可能となる。

実施の形態３．
上記の実施の形態１では、固有タグ３は、現場機器１に対して１対１に設置することとしているが、現地調整試験時においては、近接する複数の現場機器１を１台のポータブル型現場操作器６で同時に操作出来たほうが作業効率上都合のよい場合がある。

そのため、本実施の形態においては、図５に示すように、複数の現場機器１を一つのグループで纏め、このグループごとに、１つの固有タグ３を設置することも可とする。本実施の形態に係るプラント制御システムの他の構成については、実施の形態１または２と同様であるため、ここでは、図１〜図４を参照することとし、それらの構成については説明を省略する。

なお、本実施の形態のように、複数の現場機器１を一つのグループで纏め、各グループに対して１つの固有タグ３を設置する場合には、ポータブル型現場操作器６の表示器・操作入力装置１０の表示画面は、図６に示すように、操作機器を“切替”操作することで（例えば、表示器・操作入力装置１０に設けられている「切替」ボタンを押下する操作をする）、対象機器の操作画面を順次ページ送りで切替え、同時操作可能なレイアウトとする。

以上のように、本実施の形態においては、上記の実施の形態１および２と同様の効果が得られるとともに、さらに、複数の現場機器１を一つのグループで纏め、各グループに対して１つの固有タグ３を設置することも可能な構成としたので、現地調整試験時において、近接する複数の現場機器１を１台のポータブル型現場操作器６で同時に操作出来たほうが作業効率上都合のよい場合等には、便利である。

実施の形態４．
ポータブル型現場操作器６をプラント内で複数台（例えばＡ機、Ｂ機）同時に使用する場合、Ａ機が操作許可中であるときに、別のポータブル型現場操作器Ｂ機を用いて他の作業員がＡ機と同じ現場機器１を操作してしまい、思わぬ事故に繋がる恐れがある。このような重複選択を避ける為、本実施の形態においては、現場機器１の操作を開始する前に、プラント制御装置１４に操作の可否を確認して、プラント制御装置１４から操作許可信号か、あるいは、操作不可信号のいずれかを受信した後に、操作許可の場合のみ操作を行うようにする。本実施の形態に係るプラント制御システムの他の構成については、図１に示した実施の形態１〜３のいずれかと同様であるため、ここでは、図１〜図６を参照することとし、それらの構成については、説明を省略する。

動作について説明する。まず、操作対象とする現場機器１の傍にある固有タグ３に対して、ポータブル型現場操作器６に内蔵されたタグ読取装置９を使用し、現場機器１の固有番号情報を読み取る。読み取った固有情報は、無線１１により伝送接続装置１２に送信され、伝送接続装置１２から、伝送路１３を介して、プラント制御装置１４に入力される。プラント制御装置１４は、入力された当該固有情報と記憶装置１６内の各現場機器１の状態情報とに基づき、当該現場機器１がすでに他のポータブル型現場操作器１によって選択されて操作中であるか否かを演算装置１５にて判定する。その結果、すでに他のポータブル型現場操作器１によって選択されて操作中であって、操作が不可能な状態であると判定された場合には、プラント制御装置１４は、操作不可信号を含む機器情報をポータブル型現場操作器６に送信すると共に、ポータブル型現場操作器６から送信される操作指令をブロックする。ポータブル型現場操作器６は、上記操作不可信号を受信した後、表示器・操作入力装置１０にその情報を表示して作業員に注意喚起する。一方、現場機器１が操作可能な状態であると演算装置１５にて判定された場合には、操作許可信号を含む機器情報をポータブル型現場操作器６に送信すると共に、記憶装置１６にて現場機器１がポータブル型現場操作器６から操作中であるという情報を保持する。

これにより、例えば、図７に示すポータブル型現場操作器６のＢ機からプラント制御装置１４に現場機器１の固有情報が、選択情報として、送信されたときに、Ｂ機からプラント制御装置１４に送信された当該現場機器１の選択情報と、予め記憶装置１６に保持されている情報とを基に、演算装置１５にて、既にポータブル型現場操作器６のＡ機による操作が許可中であることを判定し、その内容を、後から使用したポータブル型現場操作器６のＢ機に送信して、重複選択であることを、表示器・操作入力装置１０に表示し、作業員に注意喚起する。この場合、対象機器に対するポータブル型現場操作器６のＢ機での操作は無効となるようにする。

以上のように、本実施の形態においては、上記の実施の形態１〜３と同様の効果が得られるとともに、さらに、２以上の作業員が同一の現場機器１をポータブル型現場操作器６により重複選択してしまった場合には、後から使用したポータブル型現場操作器６に対して重複選択である旨を示す信号を送信して、重複選択であることを表示器・操作入力装置１０に表示し、作業員に注意喚起するようにしたので、重複選択による誤動作を防止することができ、より安全性の高いプラント制御運用を行うことができる。

この発明の実施の形態１に係るプラント制御システムの全体の構成を示したブロック図である。 この発明の実施の形態１に係るプラント制御システムにおけるポータブル型現場操作器の表示画面の一例を示した説明図である。 この発明の実施の形態１に係るプラント制御システムにおける固有タグの一例を示した説明図である。 この発明の実施の形態２に係るプラント制御システムにおける固有タグの一例を示した説明図である。 この発明の実施の形態３に係るプラント制御システムの全体の構成を示したブロック図である。 この発明の実施の形態３に係るプラント制御システムにおけるポータブル型現場操作器の表示画面の一例を示した説明図である。 この発明の実施の形態４に係るプラント制御システムの全体の構成を示したブロック図である。

符号の説明

１ 現場機器、２ 配開装置、３ 固有タグ、４ 動力線、５，１３ 伝送路、６ ポータブル型現場操作器、７，１２ 伝送接続装置、８，１５ 演算装置、９ タグ読取装置、１０ 表示器・操作入力装置、１１ 無線、１４ プラント制御装置、１６ 記憶装置、１７ 伝送入出力装置。

Claims (6)

1. プラントを構成している現場機器を操作するためのポータブル型現場操作器であって、
   前記現場機器に対して設置されて前記現場機器を特定するための固有情報を有する固有情報保持手段から、当該固有情報を読み取るための固有情報読取手段と、
   前記固有情報に基づいて特定される操作対象の現場機器に対して、その操作を行うための操作指令を出力する操作指令出力手段と
   を備えたことを特徴とするポータブル型現場操作器。
2. 前記固有情報保持手段は、前記現場機器の固有番号を含む固有情報をコード化して保持しているものであって、
   前記固有情報読取手段によって読み取られる当該コード化された固有情報を変換して表示する固有情報表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のポータブル型現場操作器。
3. 前記固有情報保持手段は、前記現場機器に対して１対１に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のポータブル型現場操作器。
4. 前記固有情報保持手段は、１以上の前記現場機器から構成されるグループごとに設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のポータブル型現場操作器。
5. 前記ポータブル型現場操作器は、前記現場機器を統括制御するプラント制御装置に接続されるものであって、
   前記固有情報読取手段によって読み取った操作対象の現場機器の固有情報を、当該現場機器を選択したことを示す選択情報として、前記プラント制御装置に送信する送信手段と、
   前記送信手段により選択情報を送信した前記操作対象の現場機器につき、その操作を許可する操作許可信号か、あるいは、他のポータブル型現場操作器によりそれがすでに選択されている場合の重複選択による操作不可信号かのいずれか一方を、前記プラント制御装置から受信する操作可否信号受信手段と
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一方に記載のポータブル型現場操作器。
6. プラントを構成する１以上の現場機器を統括制御するプラント制御装置と、
   前記現場機器を操作するための指令を出力するポータブル型現場操作器と、
   前記プラント制御装置と前記ポータブル型現場操作器とを接続する伝送接続手段と、
   前記現場機器に対して設置され、前記現場機器を特定するための固有情報を有する固有情報保持手段と
   を備え、
   前記ポータブル型現場制御器は、前記固有情報保持手段の前記固有情報を読み取るための固有情報読取手段を有していることを特徴としたプラント制御システム。

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