JP2006065072A - 運転訓練シミュレータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】単独で運転可能な複数系統の運転訓練シミュレータを連係して運転訓練可能にするとともに、片方の運転訓練シミュレータの休止中にも他方の運転訓練シミュレータによってプラントの運転訓練を行うことができるようにした。
【解決手段】複数系の運転訓練シミュレータ２Ａ、２Ｂ設け、各系のシミュレータ計算機３Ａ，３Ｂは、それぞれ異なった複数のプラントを模擬する制御ロジック模擬手段及び複数のプラントの挙動を模擬する動特性模擬手段と、複数のプラントの初期値データベースとを有し、前記複数の操作端末５Ａ，５Ｂのいずれかから入力された要求に応じてこれら制御ロジック模擬手段、動特性模擬手段および初期値データベースを記憶媒体ごとに切替えて該当する摸擬訓練パターンをマウントし、かつ監視制御盤４Ａ，４Ｂに該当する模擬訓練パターンをロードすることにより、プラントの挙動を模擬し、その模擬結果を監視制御盤４Ａ，４Ｂに表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子力発電プラントや化学プラント等の各種プラントの運転訓練に用いられる運転訓練シミュレータシステムに関する。

原子力発電プラントや化学プラント等においては、運転員に対して、通常の運転操作を安全かつ確実に運転することだけでなく、異常発生時の対応処置を迅速に行うことのできる能力を備えるように運転訓練シミュレータを使って運転訓練を行っている（例えば、特許文献１参照）。この場合、訓練する教官をインストラクタ、被訓練者を訓練員という。

運転訓練シミュレータには、１台で１プラントの運転訓練を行うものから１台で複数プラントの運転訓練を行うものまで、訓練対象となるプラントの規模により種々用意されている（例えば、特許文献２参照）。
特開昭６１−７７０７９号公報 特開平１１−２４７２６号公報

上記特許文献２に記載の運転訓練シミュレータでは、各プラントに対応したプラント動特性模擬手段を複数用意し、個々のプラントに割り当てられているデータベースのアドレスを切り替ることにより、１台の運転訓練シミュレータで複数プラントの運転訓練を行うことができるようになっている。しかし、この特許文献２に記載されている運転訓練シミュレータでは、運転訓練シミュレータ自体を保守点検等で休止中は、当然のことながら運転訓練を実施することはできなかった。

また、複数のプラントを連係して大掛かりな運転訓練を実施したくても、装置がそれに対応して製作されていないので、複数のプラントを連係した訓練を行うことができなかった。

本発明は、上記従来技術の課題に鑑みなされたもので、単独で運転可能な複数系統の運転訓練シミュレータを連係して運転訓練可能にするとともに、片方の運転訓練シミュレータの休止中にも他方の運転訓練シミュレータによってプラントの運転訓練を行うことができるようにした運転訓練シミュレータシステムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る運転訓練シミュレータシステムの発明は、訓練員によって操作監視される監視制御盤と、この監視制御盤からの操作情報を入力し訓練対象プラントの摸擬演算を行い、その結果を前記監視制御盤に表示出力するシミュレータ計算機と、プラント切替え要求対話プログラムを備えインストラクタからの要求により訓練対象プラントを選択し前記シミュレータ計算機に通知する操作端末とを備えた運転訓練シミュレータを複数系設け、各系のシミュレータ計算機は、それぞれ異なった複数のプラントを模擬する制御ロジック模擬手段及び複数のプラントの挙動を模擬する動特性模擬手段と、複数のプラントの初期値データベースとを有し、前記複数の操作端末のいずれかから入力された要求に応じてこれら制御ロジック模擬手段、動特性模擬手段および初期値データベースを記憶媒体ごとに切替えて該当する摸擬訓練パターンをマウントし、かつ前記監視制御盤に該当する模擬訓練パターンをロードすることにより、プラントの挙動を模擬し、その模擬結果を前記監視制御盤に表示するようにしたことを特徴とする。

また、請求項２に係る運転訓練シミュレータシステムの発明は、訓練員によって操作監視される監視制御盤と、この監視制御盤からの操作情報を入力し訓練対象プラントの摸擬演算を行い、その結果を前記監視制御盤に表示出力するシミュレータ計算機と、プラント切替え要求対話プログラムを備えインストラクタからの要求により訓練対象プラントを選択し前記シミュレータ計算機に通知する操作端末とを備えた運転訓練シミュレータを複数系設け、操作端末からの要求に基づいて、各系のシミュレータ計算機のデータベースを切替えるとともに、各系の監視制御盤の監視ソフトを切替えることにより、各系の運転訓練シミュレータを連係させて１つの運転訓練シミュレータとして機能させ、この連係された運転訓練シミュレータにより、複数のプラントを模擬することを特徴とする。

本発明の運転訓練シミュレータシステムによれば、個々に運転可能な複数系統の運転訓練シミュレータを設置して各々の運転訓練シミュレータによって各プラントの運転訓練が可能となるようにしたので、一方の運転訓練シミュレータが保守点検等によって休止中であっても、他方の運転訓練シミュレータにより通常通りの運転訓練が可能となる。また、両系統の運転訓練シミュレータは連係して両系統間でインターロック信号とプロセス値を取り合うことにより、関連する複数の系統を統合した一体的な運転訓練が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。なお、各図を通じて対応する部分には関連符号を付けて説明する。

図１は本発明に係る運転訓練シミュレータシステムの概念構成図である。図中、１は本実施例による運転訓練シミュレータシステム全体を指し、互いに独立して運転可能に構成された２系統の運転訓練シミュレータ２Ａおよび運転訓練シミュレータ２Ｂで構成されている。便宜上、２系統のうちの一方の運転訓練シミュレータには添字にＡを付けてＡ系と称し、他方の運転訓練シミュレータには添字Ｂを付けてＢ系と称する。Ａ系の運転訓練シミュレータ２ＡとＢ系の運転訓練シミュレータ２Ｂとは同一構成、同一機能なので、以下は運転訓練シミュレータ２Ａを代表して説明する。

運転訓練シミュレータ２Ａにおいて、３Ａはシミュレータ計算機であり、図示しない複数の運転訓練対象プラントまたは施設（本発明においては、プラントも施設も同意語であるが、以後、必要に応じてプラントに替えて施設と記述する場合がある）のプロセス動特性および制御ロジックを模擬するように構成されている。なお、各プロセス動特性モデルは、実機の設計データから製作し、また、制御ロジックは、実機ロジックをシミュレータ用に自動変換して製作している。４Ａは複数台の単位監視制御盤を組み合わせて構成された監視制御盤であり、各運転訓練対象プラント（施設）に関する運転操作および監視を行うためにディジタル演算装置および複数のモニタ（液晶パネルから構成されている）を備えている。

５Ａはインストラクタコンソールとして機能する操作端末であり、インストラクタが施設切替要求対話処理プログラムを起動して、予め登録されているプラント（施設）の中から訓練対象のプラント（施設）を選択したり、その選択結果を前記シミュレータ計算機３Ａに通知するように機能する。すなわち、インストラクタが操作端末５Ａから訓練対象のプラント（施設）切替要求をすることにより、後述するように複数のプラント（施設ＡＡ、ＡＢ、ＡＣ、Ｃ、Ｋ）の運転訓練を実施することが可能になっている。６ＡはＡ系の全てのプラントデータを収集し、統括管理（監視も含む）するデータ管理用計算機である。Ｂ系の運転訓練シミュレータ２Ｂについては、前述したようにＡ系と同じ構成および機能を備えているので、対応する装置符号の添字ＡをＢに置き替えることにより説明は省略する。

７はプラント（施設）相互間の連係訓練を実施する際に使用されるシミュレータ連結部である。このシミュレータ連結部７、Ａ系の運転訓練シミュレータ２ＡとＢ系の運転訓練シミュレータ２Ｂとをそれぞれ異なるプラント（施設）に設定して連係した運転訓練を行う場合、Ａ系監視制御盤とＢ系監視制御盤と機能的に一体化して運転訓練するように機能する。

図２は監視制御盤４Ａ，４Ｂの配置状況を示す図である。Ａ系監視制御盤４Ａは３台の単位監視制御盤SIM-OIS１〜SIM-OIS３から構成され、Ｂ系監視制御盤４Ｂも同様に３台の単位監視制御盤SIM-OIS４〜SIM-OIS６から構成されている。そして、各系の単位監視制御盤SIM-OISｉ（ｉ＝１〜６）は４台づつモニタを備え、４台のモニタで１プラント（施設）分の複数のプロセス工程とかプロセス状態等をそれぞれ表示することができるようになっている。なお、符号中OISはoperatoｒ interface stationの頭文字である。

図３は本発明の運転訓練シミュレータによる運転訓練対象プラント（施設）を切替える機能を示す概念図である。図３において、インストラクタコンソール（操作端末）で施設切替要求対話プログラムが起動され、インストラクタとの対話処理により操作端末５Ａから矢印（イ）のように、シミュレータ計算機３Ａに訓練対象のプラント（施設）切替要求が行われ、これに基づいてシミュレータ計算機３Ａでプラント（施設）切替処理プログラムが起動される。このプラント（施設）切替処理プログラムの起動に基づいて、シミュレータ計算機３Ａ自体では矢印（ロ）のようにデータベース（ＡＡ建屋ＤＢ，ＡＢ建屋ＤＢ，ＡＣ建屋ＤＢ，ＣＡ建屋ＤＢ，ＫＡ建屋ＤＢ）の切替が行われ、選択された摸擬プラントファイル群のマウントが行われる。一方、各単位監視制御盤SIM-OIS１〜SIM-OIS６（図では紙面の都合上単に監視制御盤１〜６と記載）においては矢印（ハ）、（ニ）のようにＯＩＳソフト切替処理プログラムが起動され、該当するＯＩＳソフトＤＢが矢印（ホ）のように記憶媒体（メモリ）にロードされる。同様に、データ管理用計算機６Ａにおいても矢印（ヘ）のようにプラント（施設）切替処理プログラムが起動され、データベースの切替が行われて該当摸擬プラント群のマウントが行われる。

図４は上述した図３の運転訓練対象プラント（施設）切替え機能概念図に対応した処理フロー図であり、操作端末５Ａ（または５Ｂ）からシミュレータ計算機３Ａ（または３Ｂ）、監視制御盤４Ａ（または４Ｂ）およびデータ管理用計算機６Ａ（または６Ｂ）のプラント（施設）切替え処理を行うフローを示す。

図４において、インストラクタは操作端末５Ａとの対話処理によりプラント（施設）切替要求対話プログラムを起動し（ステップｓ１）、モニタの操作画面に表示された予め登録されているプラント（施設）名（ＡＡ、ＡＢ、ＡＣ、ＣＡ、Ｋ）の中から運転訓練対象プラント（施設）（例えばＡＣ施設のみとか、ＡＡ施設およびＫ施設）を選択する（ステップｓ２）。このステップｓ２における選択動作によって操作端末５Ａから模擬訓練プラントパターンが出力され、シミュレータ計算機３Ａに通知される（ステップｓ３）。ここで、模擬訓練パターンとは、同じプラント模擬で監視制御装置のモニタに表示する画面の組み合わせのパターンのことである。

シミュレータ計算機３Ａは、ステップｓ４において、通知された運転訓練プラントパターンによって、Ａ系運転訓練シミュレータ２ＡとＢ系運転訓練シミュレータ２Ｂとを連係して模擬訓練を行うのか、あるいはＡ系単独で模擬訓練を行うのかを判定する。

このステップｓ４の判定結果が、Ａ系運転訓練シミュレータ２ＡおよびＢ系運転訓練シミュレータ２Ｂを連係した摸擬訓練ではない（Ｎ）と判定したときは、直ちにステップｓ５に移行して、ステップｓ２で選択した訓練プラントパターンに対応する摸擬プラントファイル群No.をマウントする。なお、前記ステップｓ４の判定結果が、運転訓練シミュレータ２Ａおよび２Ｂを連結した摸擬訓練である（Ｙ）と判定した場合は、ステップｓ６でシミュレータ連結部７を動作（ＯＮ）させた後、ステップｓ５に移行し、入力模擬訓練パターンに該当する模擬プラントファイル群No.をマウントする。

図５は、ステップｓ５でマウントされる模擬プラントファイル群No.ｉ（ｉ＝１，２，３，４、…）と、これに対応する摸擬プラント（施設）名（ＡＡ、ＡＢ、ＡＣ、ＣＡ、Ｋ…）単位監視制御盤（SIM-OIS-1…6）および当該摸擬プラント（施設）に設置されている実機の監視制御盤（AA OIS-1、…AA OIS-6）の関係を予め定めた図である。この図５において、模擬ファイル群No.のうち、模擬ファイル群No.１、２および４を選択したときは、Ａ系運転訓練シミュレータ２ＡとＢ系運転訓練シミュレータ２Ｂとを連係運転して１つの運転訓練シミュレータとして施設ＡＡおよびＫの摸擬運転、ＡＢおよびＫの摸擬運転を行い、一方、模擬ファイル群No.３を選択したときは、Ａ系運転訓練シミュレータ２Ａが単独で施設ＡＣの摸擬運転のみを行うことを表している。

例えば、インストラクタが操作端末５Ａから模擬ファイル群No.３を選択した場合と、模擬ファイル群No.１を選択した場合とについて説明する。

まず、模擬プラントファイル群No.３を選択した場合から説明する。この場合、Ａ系の監視制御盤４Ａは施設ＡＣを摸擬運転対象とし、単位監視制御盤SIM-OIS1〜SIM-OIS3が施設ＡＣの実機監視制御盤AA OIS-1、AA OIS-2、AA OIS-3を摸擬することを示している。

次に、模擬ファイル群No.１を選択した場合について説明する。この場合、Ａ系の監視制御盤４Ａは施設ＡＡを摸擬運転対象とし、単位監視制御盤SIM-OIS1〜SIM-OIS3が施設ＡＡの実機監視制御盤AA OIS-1、AA OIS-3、AA OIS-6を摸擬すると同時に、Ｂ系の監視制御盤４Ｂが施設Ｋを摸擬運転対象とし、単位監視制御盤SIM-OIS4〜SIM-OIS6が施設Ｋの実機監視制御盤K OIS-1、K OIS-2、K OIS-3を摸擬することを示している。

図６は、ステップｓ５におけるシミュレータ計算機３Ａのデータ切替処理機能を示す図である。図６において、３Ａ−１は切替指示入力部であり、３Ａ−２は実行部である。模擬訓練パターン指示処理部３Ａ−３は、模擬プラントファイル群No.１〜ｉから該当する模擬プラントファイル群No.にデータアクセスを切替え、その後監視制御盤４Ａに出力する様子を示す。

図７はシミュレータ計算機３Ａにおける摸擬プラントファイル群No.ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のマウント処理の概要を示す図である。シミュレータ計算機３Ａに設けられた記憶媒体（メモリ）のファイルエリアには複数の摸擬プラントファイル群No.１、２…ｎがあり、各摸擬プラントファイル群No.は、プロセスデータ変換ファイル、初期値データファイル、制御ロジックデータファイルおよび動特性データファイルから構成されている。

この図７において、ＡＡ施設が選択された場合、ＡＡ施設に該当するファイルエリアの摸擬プラントファイル群No.１を実行エリアと紐付ける。これにより、実行エリアは摸擬プラントファイル群No.１に書き換わる。

図４に戻って説明する。ステップｓ５で該当する模擬プラントファイル群No.をマウントした後、シミュレータ計算機３Ａを再起動する（ステップｓ７）。

一方、監視制御盤４Ａは、シミュレータ計算機３Ａが操作端末５Ａから模擬訓練プラントパターンの通知を受けた（ステップｓ３）ことに基づいて、プログラムの実行エリアに模擬訓練パターンを記憶媒体（メモリ）へロードし（ステップｓ８）、再起動することで以前の任意の施設から例えば施設ＡＡへのプラント切替えを実現する（ステップｓ９）。

図８は前記監視制御盤４Ａに係るステップ８での訓練パターンデータのロードの様子を示す図である。図８において、操作端末５Ａからシミュレータ計算機３Ａに指示された模擬運転パターンが監視制御盤４Ａに入力されると、模擬訓練パターン選択手段４Ａ１によって、複数の模擬プラントファイル群１データ〜模擬プラントファイル群ｉデータのうち、該当する模擬プラントファイル群データが選択される。この図の場合、模擬プラントファイル群１データが選択され、この模擬プラントファイル群１データうち、「模擬プラントファイル群１データパターン１」が読み出され、ロードプログラム４Ａ２によってロードされ、そしてロードされた「模擬データパターン１」がモニタに表示される様子を示している。このようにして監視制御装置４Ａは同じプラント（施設）でも模擬訓練パターンの異なるデータを扱えるようになり、模擬訓練パターン１〜ｎに合わせた運転操作および監視が可能となる。

再び図４に戻って説明する。管理用計算機６Ａは、シミュレータ計算機３Ａが操作端末５Ａから模擬訓練プラントパターンの通知を受けた（ステップｓ３）ことに基づいて、該当模擬プラントファイル群データ２をマウントし（ステップｓ10）、再起動して該当する模擬施設ＡＡとして立ち上がる（ステップｓ11）。

以上のように、シミュレータ計算機３Ａ、監視制御装置４Ａおよびプラント管理計算機６Ａがすべて再起動した後、模擬プラント（施設）ＡＡが起動して模擬運転を開始する（ステップｓ12）。

次に、異なるプラント（施設）間を連係して運転訓練する場合の一例を図９および図１０を参照して説明する。図９は、異なる施設間での連係訓練の例を示す概念図であり、操作端末５Ａから模擬プラントファイル群No.１または２または４が入力されたことによって、例えば、Ａ系運転訓練シミュレータ２ＡとＢ系運転訓練シミュレータ２Ｂとを連係運転して、タンクＶ１１から「ある溶液」をタンクＶ１２に移送する模擬運転を行う場合についての概念図である。図１０は、図９の処理フロー図である。

この場合、図１０のフロー図で示すように、最初に訓練員がＢ系の監視制御盤４Ｂで「移送許可操作」を行うことにより、Ｂ系のシミュレータ計算機３Ｂは移送許可信号を受信する。すると、Ｂ系のシミュレータ計算機３Ｂは「移送許可ＯＮ」というインターロック信号をイーサネット（登録商標）によるシミュレータ連結部７を経てＡ系のシミュレータ計算機３Ａに送信する。Ａ系では「移送許可ＯＮ」信号を受信することにより、ポンプ運転操作が可能になる。ポンプ運転操作が可能になったことから訓練員はＡ系の監視制御盤４Ａでポンプ運転操作を行う。この訓練員によるポンプ運転操作に基づいてＡ系のシミュレータ計算機３Ａはポンプ運転操作信号を受信し、「ポンプ運転中ＯＮ」信号をイーサネットを経てＢ系のシミュレータ計算機３Ｂへ送信するとともに、シミュレータ計算機３Ａ内で移送量を演算する。この演算により求めた移送量（すなわち、プロセス値）に基づいてＡ系のタンクＶ１１の液位を演算する。Ｂ系においては、イーサネットを通して送られてきた「プロセス値」である移送量に基づいてＢ系のタンクＶ１２の液位を演算（「Ｖ１２液位演算」）する。Ａ系においては、液の移送に伴い液位が減少し、逆にＢ系においては、液の移送を受けて液位が増加する。このときの「インターロック信号」、「プロセス値」の様子は監視制御盤４Ａ、４Ｂの各モニタ上に表示されるので、訓練員は表示内容を確認することによって、正しく摸擬運転が行われたか否かを把握することができる。なお、データ管理計算機６Ａ，６Ｂはこのときのデータをそれぞれ入力し、記憶するようになっている。

以上のようにして、異なるプラント（施設）間を連係して任意のプロセスを移送するような運転訓練を行うことができる。

本発明に係る運転訓練シミュレータシステムの概念構成図。 本発明による監視制御盤の配置図。 本発明のプラント（施設）切替え機能概念図。 本発明のプラント切替え機能処理を説明するフロー図。 模擬プラントファイル群No.ｉに対応する摸擬プラント（施設）名、監視制御盤の関係を予め定めた図。 本発明のシミュレータ計算機のデータ保存媒体内の構成および摸擬プラントファイル群のマウント処理概要図。 本発明のプラント模擬計算機データ切替え処理の概略図。 監視制御盤におけるプラント切替え処理の様子を示す処理概要図。 異なるプラント（施設）間での連係訓練の例を示す概念図。 図９の処理フロー図。

符号の説明

１…運転訓練シミュレータシステム、２Ａ…Ａ系運転訓練シミュレータ、２Ｂ…Ｂ系運転訓練シミュレータ、３Ａ、３Ｂ…シミュレータ計算機、４Ａ、４Ｂ…監視制御盤、５Ａ，５Ｂ…操作端末（オペレータコンソール）、６Ａ，６Ｂ…データ管理用計算機、７…シミュレータ連結部。

Claims (4)

1. 訓練員によって操作監視される監視制御盤と、この監視制御盤からの操作情報を入力し訓練対象プラントの摸擬演算を行い、その結果を前記監視制御盤に表示出力するシミュレータ計算機と、プラント切替え要求対話プログラムを備えインストラクタからの要求により訓練対象プラントを選択し前記シミュレータ計算機に通知する操作端末とを備えた運転訓練シミュレータを複数系設け、
   各系のシミュレータ計算機は、それぞれ異なった複数のプラントを模擬する制御ロジック模擬手段及び複数のプラントの挙動を模擬する動特性模擬手段と、複数のプラントの初期値データベースとを有し、前記複数の操作端末のいずれかから入力された要求に応じてこれら制御ロジック模擬手段、動特性模擬手段および初期値データベースを記憶媒体ごとに切り替えて該当する摸擬訓練パターンをマウントし、かつ前記監視制御盤に該当する模擬訓練パターンをロードすることにより、プラントの挙動を模擬し、その模擬結果を前記監視制御盤に表示するようにしたことを特徴とする運転訓練シミュレータシステム。
2. 訓練員によって操作監視される監視制御盤と、この監視制御盤からの操作情報を入力し訓練対象プラントの摸擬演算を行い、その結果を前記監視制御盤に表示出力するシミュレータ計算機と、プラント切替え要求対話プログラムを備えインストラクタからの要求により訓練対象プラントを選択し前記シミュレータ計算機に通知する操作端末とを備えた運転訓練シミュレータを複数系設け、
   操作端末からの要求に基づいて、各系のシミュレータ計算機のデータベースを切替えるとともに、各系の監視制御盤の監視ソフトを切替えることにより、各系の運転訓練シミュレータを連係させて１つの運転訓練シミュレータとして機能させ、この連係された運転訓練シミュレータにより、複数のプラントを模擬することを特徴とする運転訓練シミュレータシステム。
3. 同一プラントに対して異なる運転訓練パターンを複数用意し、監視制御盤に表示する表示および操作画面を運転訓練パターンにより切り替えてプラントを模擬することを可能にした請求項１記載の運転訓練シミュレータシステム。
4. 訓練中の各プラントの挙動データを収集するデータ管理用計算機を設け、プラント切替え機能により該当プラントのデータ管理用計算機に切替えることを可能とすることを特徴とする請求項１または請求項２記載の運転訓練シミュレータシステム。
   
   

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