JP2006127414A - Ｌｖ出力権限監視処理機能を備えたプラント制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＶ機能によるＯＮ／ＯＦＦ制御対象機器に誤動作の虞れの無いプラント制御システムを提供する。
【解決手段】オペレータがマンマシン１のオペレーション画面３にＴＡＧの計器図４を表示し、ＯＮ／ＯＦＦ操作をする。このときＬＶＴＡＧには権限を付けて登録してあり、出力要求の対象ＴＡＧが出力要求の権限を持ったＴＡＧか権限監視情報テーブル１Ｅから判定し、権限を持っていなければ無条件でアラームパターンを作成し、出力操作を行う。権限があった場合は、出力要求監視処理がアクセス権とアクセスコードをチェックし、チェックした結果、権限が一致すれば出力パターンを作成し、出力操作を行うが、一致しなければアラームメッセージを作成し、オペレータに異常を知らせる。この結果、想定外の出力要求を発見し、抑止及びプラント状態や時間帯まで含めた権限監視ができることから機器の誤動作を防ぐことができるので、信頼性が向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＬＶ出力権限監視処理機能を備えたプラント制御システムに係り、特に制御対象であるプラントに含まれているＯＮ／ＯＦＦ制御対象機器をＬＶ機能により制御するようにしたプラント制御システムに関するものである。

近年、上下水道の管理制御や製造プラントの監視制御に、電機制御(Ｅ)と計装制御(Ｉ)、それに計算機による情報制御(Ｃ)を一つに統合したプラント制御システムが使用されるようになってきた(例えば、特許文献１参照。)。

このプラント制御システムは、プラントなどの監視や操作はマンマシンにより行ない、制御監視はコントローラで行なうものであるが、このとき、このプラント制御システムでは、プラント内で制御対象となっている電磁弁やポンプなど各種のＯＮ／ＯＦＦ制御対象機器(以下、制御対象機器と略記する)にＴＡＧと呼ばれる監視操作上の管理単位を割り当てて制御するようになっている。

ここでＴＡＧとは、いわゆるタグ(名札)のことであるが、これは、上記した電磁弁やポンプなどの機器を対象としたＬＶ(Logical Variable)ＴＡＧと、フィードバック制御ループや指示系ループにおける制御機能の最小単位になるＰＶ(Process Variable)ＴＡＧの２種に分けられる。

前者のＬＶＴＡＧによる制御(以下、ＬＶ機能)の場合、プラントなどを監視しているオペレータの監視のもとで操作される場合に限らず、計装制御と計算機制御を効率よく統合しているシーケンスなどのプログラムによっても監視と操作ができ、しかも、この場合は、出力要求が可能なマクロが用意されているため、システム独自のプログラムを作成し、出力要求を出すことができる。

そして、このような各種プラントの監視、操作については、オペレータの負担を軽減するため、従来技術では、シーケンスなどのプログラムによる自動監視と自動操作が適用されている。
特開平９−５４５６７号公報

上記従来技術は、制御対象機器の制御に際して、プラントの状態及び当該制御対象機器の状態について配慮がされておらず、出力要求に際して制御対象機器に誤動作が発生してしまうという問題があった。

従来技術では、ＬＶ機能から制御対象機器に対して与えられる出力要求には優劣レベルが無いので、当該制御対象機器の状態やプラントの状態がどのようになっていても、同等のレベルで出力要求が与えられていた。

このため、ＬＶ機能から出力要求があると、そのときの制御対象機器の状態やプラントの状態にかかわらず、そのまま制御対象機器に出力要求が与えられてしまうことになり、従って、制御対象機器に誤動作の問題が生じてしまうのである。

また、このようなプラントにおけるオペレータの監視と操作については、上記したように、オペレータの負担軽減の見地から、シーケンスなどのプログラムによる自動監視と自動操作が従来から多用されているが、この場合、従来技術では、制御対象機器がＬＶ機能以外のプログラムから出力操作されてしまったとしても、それがオペレータには認識できないので、制御対象機器の誤動作に対処できないという問題もあった。

本発明の目的は、ＬＶ機能によるＯＮ／ＯＦＦ制御対象機器に誤動作の虞れの無いプラント制御システムを提供することにある。

上記目的は、ＬＶ出力権限監視処理機能を備えたプラント制御システムにおいて、前記プラントに含まれている機器のＯＮ／ＯＦＦを制御するＬＶ機能に、アクセス権とアクセスコードのチェック機能を持たせ、出力要求のアクセス権及びアクセスコードと、ＯＮ／ＯＦＦ制御対象機器毎に登録されているアクセス権及びアクセスコードが一致したとき、権限ありとして出力操作を許可するようにして達成される。

このとき、前記出力要求のアクセスコードにプラント状態を登録し、出力要求したときのプラントの状態がアクセスコードに登録したプラント状態と一致したとき、権利ありとして出力操作することにより、プラント状態を意識した権限監視が行えるようにしても上記目的が達成される。

ここで、前記アクセス権はプラント状態に応じて切り替えられ、プラント状態に適合した出力操作が得られるものであっても良く、また、前記出力要求のアクセスコードに出力操作可能時間帯を登録し、出力要求したときの時間帯が、アクセスコードに登録した時間帯と一致したとき権利ありとして出力操作することにより、時間帯を意識した権限監視が行えるようにしてもよい。

また、ここで、権限を持たない出力要求に対してアラームメッセージを出力する手段を設け、権限のない出力要求があったことがオペレータに報知されるようにしても良く、前記アラームメッセージを出力する手段が、オペガイドメッセージを出力するようにしてもよい。

本発明によれば、プラント制御システムからＯＮ／ＯＦＦ機器に対して操作する際、出力要求にアクセス権とアクセスコードの権限を設け、出力要求の権限を持った要求だけ受け付け操作を可能にする。

ここで、出力要求の権限は、ＬＶＴＡＧ登録時、又はオペレーション画面から設定することができ、アクセスコードには、出力要求可能なプラント状態や時間帯などを登録し、プラント状態及び時間帯も含めた出力要求の権限監視を行なうことができる。

出力要求の権限がない場合には、アラームメッセージおよびオペガイドメッセージを出力してオペレータに知らせる。このことにより、出力要求を用途分けすることができ、前記課題を解決することができる。

ＬＶ機能を使ったＯＮ／ＯＦＦ機器への出力要求に権限を持たせることで、権限のないプログラム出力要求してはいけないプラント状態からの出力要求を抑止、アラームメッセージでオペレータに知らせることでＯＮ／ＯＦＦ機器の誤動作を防ぐことにある。

本発明によれば、想定外の出力要求があっても、それが識別できるので、それの抑止が可能になり、プラントの状態や時間帯まで含めた権限監視ができることから、機器の誤動作を防ぐことができ、この結果、自動監視と自動操作に信頼性の向上をもたらすことができる。

以下、本発明によるプラント制御システムについて、図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１(a)、(b)は、本発明に係るプラント制御システムの一実施形態が適用されたプラント制御システムの一例で、図において、１はマンマシン(マンマシンインターフェース)、２はコントローラ、３はオペレーション画面、４は計器画面、そして、５はポンプである。

ここで、まず、マンマシン１はコンピュータで構成され、通信回線を介してコントローラ２に接続されると共にディスプレイＤを備え、これにオペレーション画面３と計器画面４が表示されるようになっている。

このとき、オペレーション画面３には制御対象プラントが模式的に表示され、計器画面４には当該プラントの中の制御対象機器が表示されるが、このときは、ポンプ５が、このプラントの中の制御対象機器の一例で、コンピュータからなるコントローラ２によりＯＮ／ＯＦＦ制御される。

そこで、プラントを監視しているオペレータは、マンマシン１のディスプレイＤに表示されるオペレーション画面３をモニタ(目視認識)し、そこに表示されるアラームメッセージや画面の変化などからプラントの状況を把握する。このときプラントはコンピュータからなるコントローラ２により監視され制御されている。

従って、異常が発生したとすれば、それがコントローラ２により検知され、この結果、マンマシン１にアラームメッセージが通知され、オペレーション画面３に表示されることになる。

ここで、いま、オペレータがポンプ５のＯＮ／ＯＦＦ制御を意図したとすると、この場合、当該オペレータはマウスを操作し、オペレーション画面３に表示されている所定のアイコンをクリックするようになっている。

このときのアイコンには、上記したタグ(ＴＡＧ)が割り付けてあるので、当該タグによる計器画面４がマンマシン１のディスプレイに表示され、ポンプ５の状態が計器画面４に表示されることになる。そこで、オペレータは、この計器画面４に表示されているポンプ５のＯＮ／ＯＦＦボタンをマウスでクリックする。

そうすると、ポンプ５のＯＮ／ＯＦＦに必要な出力要求がコントローラ２に通信され、これがコントローラ２により、ポンプ５に対応した出力パターンの制御信号に変換されてからポンプ５に発信され、この結果、ポンプ５は、指令されたＯＮ／ＯＦＦに応じて運転を開始したり、運転を停止したりすることになる。

このときの制御結果は、ポンプ５からコントローラ２に取り込まれ、ここで操作が正しく実行されたことが確認され、結果がマンマシン１に通信される。そこで、マンマシン１は、操作が正しく実行されたことを計器画面４に表示させ、オペレータに認識されるようにする。

次に、マンマシン１とコントローラ２について、図１(b)により更に詳しく説明すると、この実施形態では、システム構築時、権限を持たせたいＬＶＴＡＧ(以下、ＴＡＧと称す)に、出力要求に対するアクセス権と、アクセスコード(アクセスに必要なコード)を付けて登録する。

このためマンマシン１のＴＡＧ定義処理１Ａが、各ＴＡＧのアクセス権ｔ３とアクセスコードｔ４を、それぞれマンマシン１の権限監視情報テーブル１Ｅとコントローラ２の権限監視情報テーブル２Ｆに登録する。

一方、出力要求を発行するオペレーティングプログラム１Ｆや出力要求を発行する制御プログラム２Ｇでは、出力要求を行ないたいＴＡＧに該当するアクセス権ｔ１とアクセスコードｔ２を、ＴＡＧ権限設定処理１Ｃ、２Ｄを使って、出力要求権限テーブル１Ｄ、２Ｅに登録する。

ここで、出力要求権限テーブル１Ｄ、２Ｅの構成は、図６(a)に示す通りで、権限監視情報テーブル１Ｅ、２Ｆの構成は、図６(b)に示す通りであり、アクセス権ｔ１、ｔ３とアクセスコードｔ２、ｔ４は、図６(c)に示した通りある。

そして、アクセス権ｔ１、ｔ３は、与えられる権限の内容に応じて、０から５までの６種があり、アクセスコードｔ２、ｔ４は、固有のコードにプラント状態を付加し、更に先頭操作可能時間と最終操作可能時間を付加したものである。

始めに、アクセス権ｔ１、ｔ３について説明する。

アクセス権０：フルコントロール
このアクセス権０は、マンマシン１及びコントローラ２による出力要求を可能にする権限を表わす。従って、この権限が与えられているときは、アクセス権のチェックが行なわれないのは勿論、アクセスコードが一致しなくても出力要求することができる。

アクセス権１：アクセス不可
このアクセス権１は、マンマシン１及びコントローラ２による出力要求を不可能にする権限を意味するもので、従って出力要求はできない。

アクセス権２：オペレータ
このアクセス権２は、マンマシン１からオペレータが出力要求を可能にする権限を意味する。コントローラ２のシーケンスからの出力要求は受け付けない。

アクセス権３：シーケンス
このアクセス権３は、コントローラ２のシーケンスから出力要求を可能にする権限を意味する。アクセスコードが一致したとき出力要求することができる。但しマンマシン１のオペレータからの出力要求は受け付けない。

アクセス権４：オペレータまたはシーケンス
このアクセス権４は、アクセス権２の権限とアクセス権３の権限の双方が与えられていることを表わす。アクセスコードが一致したとき出力要求することができるが、オペレータとシーケンス以外の出力要求は受け付けない。

アクセス権５：その他プログラム
このアクセス権５は、オペレータとシーケンス以外のプログラムからの出力要求を可能とする権限を表わす。アクセスコードが一致すれば出力要求することができる。

次に、アクセスコードｔ２、ｔ４について説明する。

このアクセスコードは、図６(c)に示したように、固有のコードにプラント状態を付加し、更に先頭操作可能時間ｔ７と最終操作可能時間ｔ８の何れかを付加したものであり、このことは上記したので、ここでは先頭操作可能時間ｔ７と最終操作可能時間ｔ７について説明する。

先頭操作可能時間
この「先頭操作可能時間」とは、出力要求を行うことができる時間帯の先頭時点の時刻のことで、０は時間指定が無いことを表わす。

最終操作可能時間
この「最終操作可能時間」とは、出力要求を行うことができる時間帯の最終時点の時刻のことで、ここでも、０は時間指定が無いことを表わす。

そして、アクセスコードｔ２のコードと操作可能時間、それにプラント状態は、マンマシン１のＴＡＧ権限設定処理１Ｃにより、オペレータから登録され、アクセスコードｔ４にも同じ登録内容が反映される。

このように、アクセスコードｔ２に操作可能時間帯を登録したことで、出力要求がなされたときの時間帯がアクセスコードｔ２とに登録されている時間帯と一致したとき、出力要求する権利があるとして出力操作することができ、時間帯を意識した権限監視もできるようになる。

次に、この実施形態の動作について説明すると、この実施形態では、図２に示すように、アクセス権チェック処理Ａとアクセスコードチェック処理Ｂ、それに出力パターン作成処理Ｃからなる出力要求監視処理が、コントローラ２のコンピュータにより、次の２種のタイミングで実行されるようになっている。

まず、第１のタイミングは、図７(a)、(b)に示すように、マンマシン１から、このプラントの中の制御対象機器、例えばポンプ５がＯＮ／ＯＦＦ操作されたときで、このときはコントローラ２の出力要求監視処理２Ｂにより図２の処理が実行され、図示のように、アクセス権チェック処理Ａとアクセスコードチェック処理Ｂが実行された後、出力パターン作成処理Ｃが実行され、出力パターンが作成される。

次に、第２のタイミングは、図７(a)、(b)に示すように、コントローラ２から制御対象機器ＯＮ／ＯＦＦ処理されたときで、このときはコントローラ２の出力要求監視処理２Ｂにより図２の処理が実行され、結果として、同じく出力パターンが作成される。

次に、この図２に示した出力要求監視処理２Ｂについて、更に詳細に説明すると、まず、アクセス権チェック処理Ａは、コントローラ２のＴＡＧ要求処理２Ａにより、図３に示す処理として実行される。

処理Ａ０１では、出力要求がなされた対象のＴＡＧが、出力要求に制限を持ったＴＡＧか否かを、権限監視情報テーブル２Ｆに登録されたアクセス権ｔ３の比較により判定する。

このときのアクセス権ｔ３は、図３の右下にも記載されているように、０から５までの６種があることは、上記した通りであり、ここで、ＴＡＧのアクセス権ｔ３が０と１以外であると判定されたときは、次の処理Ａ０２に進み、出力要求権限テーブル２Ｅのアクセス権ｔ１と権限監視情報テーブル２Ｆのアクセス権ｔ３の条件が一致したら出力要求のアクセス権有りとするのである。

ここで処理Ａ０１でアクセス権０と判定されたときと、処理Ａ０２で一致しないと判定されたときは、各々、ここで処理Ａを終了するが、それ以外のときは処理Ａ０３を実行し、アラームメッセージを出力した後、この処理Ａを終了するのである。

次に、図２のアクセスコードチェック処理Ｂでは、図４に示すように、処理Ｂ０１と処理Ｂ０２を実行する。ここで、まず処理Ｂ０１では、出力要求権限テーブル２Ｅのアクセスコードｔ２と権限監視情報テーブル２Ｆのアクセスコードｔ４を比較する。

そして、一致したら、そのまま処理Ｂを抜け、出力要求ができる状態であるとするのであるが、不一致の場合は処理Ｂ０２を実行し、アラームメッセージとオペガイドメッセージを出力してから処理Ｂを抜けるのである。

一方、アクセス権ｔ３がフルコントロールのときには、メッセージを出力せずに処理Ｂを抜ける。

そして、図２の出力パターン作成処理Ｃでは、図５に示すように、処理Ｃ０１と処理Ｃ０２を実行する。まず、処理Ｃ０１では、ＴＡＧ要求処理１Ｂが受け付けた出力要求に権限ありか否かを、図４の処理Ｂ０１による判断結果により判定し、権限一致の場合、つまり制限を持っていない場合は処理Ｃ０２を実行し、無条件で出力パターンを作成し、出力操作するのである。

一方、アクセス権ｔ３がアクセス不可のときは、処理ＣＯ２を実行せずに処理を抜ける。

従って、アクセス権が一致しないときには、図３の処理Ａ０３が実行されているので、アラームメッセージがオペレーション画面３に映出されることになり、オペレータに異常の発生が報知されることになる。

また、アクセスコードが一致しなければ、図４の処理Ｂ０２が実行されているので、アラームメッセージとオペガイドメッセージがオペレーション画面３に映出され、オペレータに出力条件が伝えられる。

ここで、オペメッセージとは、異常の発生に対して、どのような操作を行えばよいのかオペレータに教示するメッセージのことである。

従って、この実施形態によれば、想定外の出力要求が識別でき、このときプラントの状態や時間帯まで含めてタグの権限が監視ができるので、機器の誤動作を防ぐことができ、この結果、プラントの自動監視と自動操作に信頼性の向上をもたらすすことができる。

本発明によるプラント制御システムの一実施形態を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態における出力要求監視処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態におけるアクセス権チェック処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態におけるアクセスコードチェック処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態における出力パターン作成処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態におけるテーブルの構成図である。 本発明の一実施形態における出力要求監視処理の説明図である。

符号の説明

１：マンマシン
２：コントローラ
３：オペレーション画面
４：計器画面
５：ポンプ
１Ａ：ＴＡＧ定義処理
１Ｂ、２Ａ：ＴＡＧ要求処理
１Ｃ、２Ｄ：ＴＡＧ権限設定処理
１Ｄ、２Ｅ：出力要求権限テーブル
１Ｅ、２Ｆ：権限監視情報テーブル
１Ｆ：オペレーティングプログラム
２Ｂ：出力要求監視処理
２Ｃ：出力パターン作成処理
２Ｇ：制御プログラム
Ａ：アクセス権チェック処理
Ｂ：アクセスコードチェック処理
Ｃ：出力パターン作成処理

Claims (5)

1. ＬＶ出力権限監視処理機能を備えたプラント制御システムにおいて、
   前記プラントに含まれている機器のＯＮ／ＯＦＦを制御するＬＶ機能に、アクセス権とアクセスコードのチェック機能を持たせ、
   出力要求のアクセス権及びアクセスコードと、機器毎に登録されているアクセス権及びアクセスコードが一致したとき、権限ありとして出力操作を許可することを特徴とするプラント制御システム。
2. 請求項１に記載のプラント制御システムにおいて、
   前記出力要求のアクセスコードにプラント状態を登録し、
   出力要求したときのプラントの状態が機器毎に登録したアクセスコードのプラント状態と一致したとき、権利ありとして出力操作することにより、
   プラント状態を意識した権限監視が行えるように構成されていることを特徴とするプラント制御システム。
3. 請求項１に記載のプラント制御システムにおいて、
   前記出力要求のアクセスコードに出力操作可能時間帯を登録し、
   出力要求したときの時間帯が、機器毎に登録したアクセスコードの時間帯と一致したとき権利ありとして出力操作することにより、
   時間帯を意識した権限監視が行えるように構成したことを特徴とするプラント制御システム。
4. 請求項１に記載のプラント制御システムにおいて、
   権限を持たない出力要求に対してアラームメッセージを出力する手段を設け、
   権限のない出力要求があったことがオペレータに報知されるように構成されていることを特徴とするプラント制御システム。
5. 請求項４に記載のプラント制御システムにおいて、
   前記アラームメッセージを出力する手段が、オペガイドメッセージを出力することを特徴とするプラント制御システム。

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