JP2006330879A - プラント監視制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 オペレータインタフェース装置において安全にプラントの機器操作を行うことが可能なプラント監視制御装置を提供する。
【解決手段】 ＣＲＴ表示装置に表示された図示のグラフィック画面において、オペレータが、１号送水ポンプのシンボル２０１をマウスにて選択した時点でマスタースイッチウィンドウ２０２が表示されると同時に、スピーカを利用して、選択した機器をオペレータに音声にて通知する。これにより、オペレータは自分の選択した機器に間違いが無いか視覚だけでなく聴覚でも確認することが可能となるので、選択ミスが防止できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、プラントの監視および制御を行うプラント監視制御装置に関する。

プラントの監視制御装置では、オペレータがプラントの機器操作を行う場合には、オペレータインタフェース装置（以下ＯＩＳと表記する。）において、ＣＲＴに表示されたプラントを模擬して作成したグラフィック画面等を作成し、そのグラフィック画面に割り付けられた機器のシンボルを例えばマウス等で選択して、選択後に運転／停止等のマスタースイッチと呼ばれる部分をさらに選択することにで、ローカル側に設けられたＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）等に指令を出力して、実際の運転／停止出力が行われる。

前述のグラフィック画面は、プラントを模擬したプロセスフローを表現して、そこに機器のシンボルを割り付けて視覚的にオペレータに訴えることにより、機器の選択を判りやすくしている。

また、特許文献１では、誤操作防止のために、選択した機器の実際の映像をＣＲＴ画面上に表示させ、誤操作を防止する機能が提供されている。

しかしながら、実際にはオペレータが操作するのはＣＲＴに表示したプラントを模擬したプロセスフロー上のシンボルから機器操作を行うため、オペレータの勘違いや選択ミス等にて誤操作が発生することも多く、プラントへ重大な影響を与えることもあった。

もちろん、最近の技術ではプラントの機器を選択した際に、選択された機器の例えば、フリッカ（点滅）表示や、選択した機器のマスタースイッチ内に機器名称等を表示させてオペレータの選択ミスを起こさせないような工夫もされている。前述の特許文献１でも同様な目的にて機器の操作盤面の映像を表示させて、そこから操作を行うようにしている。

また、もう一つの問題として、プラント監視制御装置を構築（エンジニアリング）する際に、画面上のシンボルに誤った機器を登録して、そのままの状態で運用されるとオペレータは正しい操作をしたと思ってもエンジニアリングミスにより、誤った機器が運転されるケースも発生している。これは、もちろん正しいエンジニアリング作業を行うことで防げるミスであるが、プラントが複雑化、大規模化されることによる作業ミス、およびプラントの改造作業における監視制御装置側の改造ミス等が影響している。さらに、監視制御装置のソフトウェア（プログラム）上のミスにより、思ってもいなかった機器が突然に運転されたりするケースもあった。
特開平８−１３７５４３号公報

上述したプラント監視制御装置では、（１）オペレータの操作ミス、（２）監視制御装置のエンジニアリング作業ミス、（３）監視制御装置のソフトウェア（プログラム）ミスにより、プラントへ重大な影響を及ぼす機器の運転／停止が行われるケースがあった。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、ＯＩＳにおいて安全にプラントの機器操作を行うことが可能なプラント監視制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、表示装置を用いてプラントの監視および制御を行うプラント監視制御装置において、表示装置に表示された画面上の機器が選択された場合に、機器が選択されたことを画面上に表示する手段と、選択された機器を音声で通知する手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、表示装置に表示された画面上の機器が選択された場合に、機器が選択されたことを画面上に表示する手段を備えることに加えて、選択された機器のガイドを、注意を喚起させる所定の形態で表示する手段を備えたり、操作を禁止する機器に対して操作禁止を画面上に表示する手段と、操作禁止が表示された機器に対する選択をできなくする、あるいは、操作禁止が表示された機器が選択された場合に操作禁止であることを報知する手段とを備えたり、機器が選択されたことを他の表示装置の画面上に表示する手段と、他の表示装置の画面上で選択状況を確認する操作が行われたとき、機器の操作を行うことができるように制御する手段とを備えたり、表示装置に表示された画面上の選択可能な機器に対して所定の操作が行われたとき、所定の操作が行われた機器に対する割り付け情報を表示する手段を備えたり、機器が選択されたことをプログラマブルロジックコントローラに通知する手段と、プログラマブルロジックコントローラから、選択された機器に関する所定の応答情報を受け取る手段と、この手段により受け取られた、機器に関する所定の応答情報を画面上に表示する、あるいは受け取られた、機器に関する所定の応答情報を含んだ操作指令をプログラマブルロジックコントローラに出力する手段とを備えたりした構成とすることもできる。

本発明によれば、オペレータの誤操作、あるいはエンジニアリング作業における操作ミス、あるいはソフトウェアのバグによる誤出力を防止し、ＯＩＳにおいて安全にプラントの機器操作を行うことができる。

以下、本発明に係るプラント監視制御装置の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１を用いて本発明に係るプラント監視制御装置の一実施形態について説明する。本実施形態は、オペレータ１２０が監視操作を行うＣＰＵ（ＯＩＳ）１０１と プラントとのインタフェースを行うＰＬＣ１５１から監視制御装置が構成されている。ＯＩＳ１０１には、オペレータとの対話を行うため、ＣＲＴ表示装置１１１、キーボード１１２、マウス１１３、スピーカ１１４が具備されている。

このように構成された本実施形態において、オペレータ１２０がＣＲＴ表示装置１１１の画面上からプラントの監視制御を行うためにキーボード１１２、マウス１１３を駆使してプラントの機器を操作するグラフィック画面を表示させて機器の選択を行う。

例えば図２に示すようなグラフィック画面を表示させた場合に、まず選択する機器をマウス１１３等で選択する。図２の例では、１号送水ポンプのシンボル２０１を選択し、その選択した結果にてマスタースイッチのウィンドウ２０２が表示される。マスタースイッチのウィンドウ２０２には、選択したことを示す信号名称２０３と機器の運転／停止を行うボタン２０４が表示される。この運転ボタン２０４をマウスで選択することにより、図１に示すＰＬＣ１５１に指令が出力され、プラントに対して１号ポンプの運転指令が出力される。

従来では、このような操作方法が一般的なＣＲＴ表示装置１１１を利用した操作方法であった。この時のオペレータ１２０は、まず操作したい機器を画面上のシンボルから選択することが必要となる。この時に複雑化したプラントでは、画面上に例えば数十台の機器が配置され、その中から該当の機器を選択することになるが、ここでシンボルの誤選択が発生する可能性がある。もちろん、誤選択を防止するために、図２に示された選択されたシンボル２０１のフリッカ（点滅）表示、および選択された機器の機器名称表示２０３等は従来から実施している。しかしながら、視覚に訴えるだけでは誤選択が発生する可能性が高く、誤操作を防止するにはオペレータの質によるところが大きかった。

そこで、本実施形態では、誤選択を防止する機能として、（１）音声による選択機器の読み上げ、オペレータへの通知、（２）選択機器のガイド表示、（３）重要機器の操作ロック、およびオペレータへの通知、（４）オペレータ複数名による確認表示の各機能を持たせている。

以下、これらの各機能について順に説明する。

（１）音声による選択機器の読み上げ機能
この音声による選択機器の読み上げ機能は、図２の１号送水ポンプのシンボル２０１をマウス１１３にて選択した時点でマスタースイッチウィンドウ２０２が表示されると同時に、図１のスピーカ１１４を利用して、選択した機器をオペレータに音声にて通知する機能である。音声による通知があれば、オペレータは自分の選択した機器に間違いが無いか視覚だけでなく聴覚でも確認することが可能となるので、選択ミスが防止できる。音声の読み上げにおいても選択時に１回だけ読み上げるか、複数回読み上げるか、または選択中は、ずっと読み上げていることも可能である。

本機能を実現するための機能ブロック図を図９に示す。図９の１０１、１１１、１１２、１１３、１５１は、それぞれ図１の１０１、１１１、１１２、１１３、１５１に対応するＣＰＵ（ＯＩＳ）、ＣＲＴ表示装置、キーボード、マウス、ＰＬＣである。

ＣＰＵ（ＯＩＳ）１０１において、ＰＬＣ１５１に対する機器操作要求情報はＰＬＣデータ送信プログラム９３１から送信される。ＰＬＣ１５１から入力されたプラント情報は、ＰＬＣデータ受信プログラム９３２で受信されて現在ＰＬＣデータ９３３へ展開され、各プログラム９１１〜９１６で利用される。

キーボード１１２、マウス１１３の操作は入力処理プログラム９０２により処理され、ＰＬＣデータ９３３を用いて、グラフィック画面表示プログラム９０１により、ＣＲＴ表示装置１１１に図２に示すようなグラフィック画面が表示されている。例えば１号送水ポンプのシンボル２０１をマウス１１３にて選択すると、その操作は入力処理プログラム９０２により処理され、選択情報データベース９２１を用いて機器選択管理プログラム９１４および音声通知表示プログラム９１１により、マスタースイッチウィンドウ２０２が表示されると同時に、図１のスピーカ１１４を利用して、選択した機器をオペレータに音声にて通知する。

（２）選択機器のガイド表示機能
この選択機器のガイド表示機能は、図２の１号送水ポンプのシンボル２０１をマウスで選択した時点にて図３に示すような選択機器に関するガイド３０１をテロップ表示する機能である。テロップ表示される内容は、オペレータが任意に決定することが可能であり、プラント運営の実態にあったテロップを表示させることが可能である。テロップ表示とは、文字が点滅したり、流れたりする表示を指す。

この機能は、図９の選択ガイド表示プログラム９１２を用いて実行される。

この機能によれば、機器選択時に、選択した機器に関する情報を、注意等を喚起させる形態例えばテロップで表示させることにより、オペレータが選択した機器を確認させると同時にテロップ内に付加情報を表示させて、オペレータへの注意等を喚起させることが可能となる。

（３）重要機器の操作ロック、およびオペレータへの通知機能
この重要機器の操作ロック、およびオペレータへの通知機能は、図４に示すような操作ロックをかける機能である。例えば機器の点検が必要な機器には、操作ロック札４０１をかけておき、選択できないような機能を設けることで誤選択が防止できる。また、別な機能としてその機器を選択した場合には、注意メッセージ４０２を表示して、オペレータへ通知することも可能である。

この機能は、図９の操作ロック処理プログラム９１３を用いて実行される。

この機能によれば、重要機器、および操作禁止の機器に関しては予め、画面上にてロックボタンを追加できる機構を持ち、ロックボタンの追加された機器に関しては、選択ができなくなるか、選択しても、ロック中であることをオペレータに知らせることにより、オペレータが誤操作しないようにすることができる。

（４）オペレータ複数名による確認表示機能
このオペレータ複数名による確認表示機能は、機器操作を行う場合には、１人のオペレータだけでは無く、複数名（例えば２名）の確認が必要となる操作を設けることである。図５に示すようにオペレータ１２０が機器を選択した場合、自身のＣＲＴ表示装置に機器選択情報５０２が表示されるとともに、他のオペレータ５５０のＣＲＴ表示装置にも機器選択情報５０２が表示され、オペレータ５５０が選択の確認ボタンを操作することで、初めてマスタースイッチのウィンドウが表示されるようになる。

この機能は、図９の複数人確認プログラム９１２、および他ＯＩＳとの表示／入力コントロールプログラム９４１を用いて実行される。

この機能によれば、機器を選択した場合には、別なオペレータが同時に他のＣＲＴ表示装置にて選択状況を確認するために、選択状態が他のＣＲＴ表示装置に表示され、また別なオペレータが確認操作をしない限りマスタースイッチが操作できない仕組みを設けることで、かならず複数人が確認して操作を行う機能を持たせることが可能である。また、この機能は重要機器だけにオペレータ複数人の確認が必要で、通常機器は、１名のオペレータで操作できることも可能となるように、機器毎に指定できる機能も具備することで、より柔軟な監視制御システムとなる。

また、もうひとつの重要な課題としてプラント監視制御装置自身の問題により間違った機器が操作される可能性もある。

プラント監視制御装置は、図２に示す画面を提供するが、画面上のシンボル、および機器の選択には、エンジニアリング作業により割り付けを行う。もちろん慎重なエンジニアリングを実施することになるが、例えば図２の１号送水ポンプと２号送水ポンプの機器選択情報を誤って逆に割り付けることになると、例えば１号送水ポンプをマウスで選択したにもかかわらず、２号送水ポンプが選択された状態となる。これは、オペレータの操作ミスでは無く、エンジニアリング作業の操作ミスであり、オペレータが判断することは困難であった。

前述の（１）〜（４）の機能により、オペレータに気づかせることは可能となるが、本実施形態では、更に割り付けミスが発生した場合でもオペレータに、間違いを気づかせる機能として（５）割付情報の表示機能、（６）機器選択時のＰＬＣからのアンサーバック機能を設ける。

以下、これらの各機能について順に説明する。

（５）割り付け表示機能
この割り付け表示機能とは、図６に示すように、画面上に割り付けられた機器について個別に割り付け情報を表示する機能である。すなわち、選択可能な機器について、オペレータがその機器のシンボルに対して所定の操作（例えばマウスによる右クリック）を行うことにより、その出力情報などの割り付け情報６０１を表示させる。

このように、割り付け情報を表示させることが可能なシステムとすることにより、万が一、監視制御装置側の割り付けミスがあった場合でもこれをオペレータが確認することが可能となる。

（６）機器選択時のアンサーバック機能
この機器選択時のアンサーバック機能とは、図７に示すようにマウス等で機器を選択７０１した際に、選択した情報がＰＬＣ１５１に通知され、ＰＬＣ１５１側から選択された機器の情報の応答を受け、この応答された情報７０２がＣＲＴ表示装置１１１に表示される機能である。

一般的にＣＲＴ表示装置１１１による選択では、ＯＩＳ１０１側のみで選択情報が作成され、マスタースイッチを操作した時点にてＰＬＣ１５１側に操作指令が出力されることになるが、この機器選択時のアンサーバック機能では、機器を選択した時点でＰＬＣ１５１側に選択情報が出力され、その選択された情報からＰＬＣ１５１にて何が選択されているかの情報が折り返され、このＰＬＣ１５１から折り返された情報７０２が、図７に示すように、ＣＲＴ表示装置１１に表示される。

これにより割り付けミスにて違う機器が選択されたことになっても、ＰＬＣ１５１からの応答により間違った機器が選択されたことが判る。

この機能は、図９のＰＬＣ応答処理プログラム９１６を用いて実行される。

また、誤操作の原因には、プラント監視制御装置に実装されるソフトウェア（プログラム）のバグによる誤出力が考えられる。プログラムのバグを防ぐ手段はプログラムのテストによりバグを防ぐことになるが、現在のソフトウェア技術では、１００％バグのないプログラムを作成することは困難であり、益々大規模化、高度化、複雑化してきているソフトウェアのバグを０化することは、更に困難な状況になりつつある。

よって、本実施形態では、ソフトウェアのバグによる誤出力を防ぐ方法として、機器操作を行う場合には、必ずＯＩＳ１０１とＰＬＣ１５１において確認付き操作を行う。

（７）確認付き操作
確認付き操作とは、まずＯＩＳ１０１側にて機器の選択がオペレータ１２０により実施された場合には、ＰＬＣ１５１に対して機器選択の指令を出力する。機器選択の指令の中には、機器を特定するための機器番号と、確認用途に利用する確認番号（ＯＩＳ１０１にて作成した確認番号：乱数等で、ここではＯＩＳ確認番号と称す）が含まれる。ＰＬＣ１５１側では、この機器番号の照会を行い自ＰＬＣが処理可能な機器番号であれば、ＯＩＳ確認番号と、ＰＬＣ１５１側で受け付けたＰＬＣ受付番号（ＰＬＣ応答番号）をＯＩＳ１０１に返送する。

ＯＩＳ１０１では、自身が発行したＯＩＳ確認番号とＰＬＣ受付番号（ＰＬＣ応答番号）から、機器選択が完了されたことをオペレータ１２０に通知し、操作出力待ち状態となる。オペレータ１２０が選択完了してから、ＣＲＴ表示装置１１１上からマスタースイッチ（運転等）を操作した場合には、ＯＩＳ１０１からＯＩＳ確認番号、およびＰＬＣ受付番号（ＰＬＣ応答番号）、マスタースイッチ番号（運転操作等に付けられたマスタースイッチの番号）をＰＬＣ１５１に対して出力する。ＰＬＣ１５１側は、このＯＩＳ確認番号、ＰＬＣ受付番号（ＰＬＣ応答番号）が一致している場合のみ、マスタースイッチ番号に従い、プラント機器に対して出力を行う。

本方式によると、ＰＬＣ１５１は、ＯＩＳの確認番号、自身の発行したＰＬＣ受付番号（ＰＬＣ応答番号）を確認してから実際の出力が行われることになり、ＯＩＳ１０１側のソフトウェアバグ等で、誤出力が行われることが最小限となる。

なぜ、本方式でソフトウェアのバグが防げるかというと、ＯＩＳ１０１側にてＰＬＣ１５１側の受付番号（ＰＬＣ応答番号）を添付してＰＬＣ１５１に出力する必要があるためである。従来は、ＯＩＳ１０１から直接、出力ができたか、機器選択を出力する場合でも、ＯＩＳ１０１側にてＰＬＣ受付番号（ＰＬＣ応答番号）を添付して出力することは無かった。本方式ではＰＬＣ受付番号（ＰＬＣ応答番号）を添付する必要があることから、ソフトウェアのバグにてＰＬＣ受付番号（ＰＬＣ応答番号）を作り出すことは困難であり、かつ誤出力があった場合にも、ＰＬＣ受付番号（ＰＬＣ応答番号）が正常でなければ実際に出力は行われないシーケンスとなっているからである。

この動作は、図９のＰＬＣ応答処理プログラム９１６を用いて実行される。

図８に、そのフローチャートを示す。

図８において、ＯＩＳ１０１側にて機器の選択がオペレータ１２０により実施された場合には、ＰＬＣ１５１に対して機器番号とＯＩＳ確認番号を含む機器選択の指令を出力する（Ｓ８０１）。

ＰＬＣ１５１側では、この機器番号の照会を行うとともにＯＩＳ確認番号を保存し（Ｓ８０２）、自ＰＬＣが処理可能な機器番号か否かを判別し（Ｓ８０３）、処理可能な機器番号であれば、ＯＩＳ確認番号と、ＰＬＣ１５１側で算出したＰＬＣ応答番号をＯＩＳ１０１に返送する（Ｓ８０４）。自ＰＬＣが処理可能な機器番号でない場合は、その旨をＯＩＳ１０１側に応答し、ＯＩＳ１０１側では機器の選択を解除する（Ｓ８１１）。

ＯＩＳ１０１側では、自身が発行したＯＩＳ確認番号とＰＬＣ応答番号から、ＰＬＣ応答が正常か否かを判別し（Ｓ８０５）、正常でない場合は機器の選択を解除し（Ｓ８１１）、正常であればオペレータ１２０に機器選択完了を通知し、マスタースイッチの操作待ちとなる（Ｓ８０６）。

そして、オペレータ１２０がＣＲＴ表示装置１１１上からマスタースイッチ（運転等）を操作した場合には、ＯＩＳ１０１側からマスタースイッチ番号、ＯＩＳ確認番号、およびＰＬＣ応答番号をＰＬＣ１５１側に対して出力する（Ｓ８０７）。

ＰＬＣ１５１側は、このＯＩＳ確認番号、ＰＬＣ受付番号（ＰＬＣ応答番号）が正常か否かを判断し（Ｓ８０８）、正常な場合のみ、マスタースイッチ番号に従い、プラント機器に対して出力を行い（Ｓ８０９）、その結果をＯＩＳ１０１側に応答する（Ｓ８１０）。

以上説明したように、本実施形態によれば、オペレータが表示装置に表示された画面上の機器を選択した場合に、機器が選択されたことを画面上に通常の方法で表示するだけではなく、上述の（１）〜（７）の各機能の動作を行うようにしたことにより、オペレータの誤操作、あるいはエンジニアリング作業における操作ミス、あるいはソフトウェアのバグによる誤出力を防止し、ＯＩＳにおいて安全にプラントの機器操作を行うことができる。

本発明に係るプラント監視制御装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図。 本発明の一実施形態におけるグラフィック画面例を示す図。 本発明の一実施形態における選択機器のガイド表示機能を説明するための表示画面例を示す図。 本発明の一実施形態における重要機器の操作ロック、およびオペレータへの通知機能を説明するための表示画面例を示す図。 本発明の一実施形態におけるオペレータ複数名による確認表示機能を説明するための図。 本発明の一実施形態における割付情報表示機能を説明するための表示画面例を示す図。 本発明の一実施形態における機器選択時のアンサーバック機能を説明するための表示画面例を示す図。 本発明の一実施形態における確認付き操作の処理の流れを示すフローチャート。 本発明の一実施形態における主要部の機能構成を示すブロック図。

符号の説明

１０１…ＣＰＵ（ＯＩＳ）
１１１…ＣＲＴ表示装置
１１２…キーボード
１１３…マウス
１１４…スピーカ
１２０…オペレータ
１５１…ＰＬＣ
９０１…グラフィック画面表示プログラム
９０２…入力処理プログラム
９１１…音声通知表示プログラム
９１２…選択ガイド表示プログラム
９１３…操作ロック処理プログラム
９１４…機器選択管理プログラム
９１５…複数人確認プログラム
９１６…ＰＬＣ応答処理プログラム
９２１…選択情報データベース
９３１…ＰＬＣデータ送信プログラム
９３２…ＰＬＣデータ受信プログラム
９３３…ＰＬＣデータ
９４１…他ＯＩＳとの表示／入力コントロールプログラム

Claims (6)

1. 表示装置を用いてプラントの監視および制御を行うプラント監視制御装置において、表示装置に表示された画面上の機器が選択された場合に、前記機器が選択されたことを画面上に表示する手段と、選択された前記機器を音声で通知する手段とを備えたことを特徴とするプラント監視制御装置。
2. 表示装置を用いてプラントの監視および制御を行うプラント監視制御装置において、表示装置に表示された画面上の機器が選択された場合に、前記機器が選択されたことを画面上に表示する手段と、選択された前記機器のガイドを、注意を喚起させる所定の形態で表示する手段とを備えたことを特徴とするプラント監視制御装置。
3. 表示装置を用いてプラントの監視および制御を行うプラント監視制御装置において、表示装置に表示された画面上の機器が選択された場合に、前記機器が選択されたことを画面上に表示する手段と、操作を禁止する機器に対して操作禁止を画面上に表示する手段と、操作禁止が表示された機器に対する選択をできなくする、あるいは、操作禁止が表示された機器が選択された場合に操作禁止であることを報知する手段とを備えたことを特徴とするプラント監視制御装置。
4. 表示装置を用いてプラントの監視および制御を行うプラント監視制御装置において、表示装置に表示された画面上の機器が選択された場合に、前記機器が選択されたことを画面上に表示する手段と、前記機器が選択されたことを他の表示装置の画面上に表示する手段と、他の表示装置の画面上で選択状況を確認する操作が行われたとき、前記機器の操作を行うことができるように制御する手段とを備えたことを特徴とするプラント監視制御装置。
5. 表示装置を用いてプラントの監視および制御を行うプラント監視制御装置において、表示装置に表示された画面上の機器が選択された場合に、前記機器が選択されたことを画面上に表示する手段と、表示装置に表示された画面上の選択可能な機器に対して所定の操作が行われたとき、所定の操作が行われた機器に対する割り付け情報を表示する手段とを備えたことを特徴とするプラント監視制御装置。
6. 表示装置を用いてプラントの監視および制御を行うプラント監視制御装置において、表示装置に表示された画面上の機器が選択された場合に、前記機器が選択されたことを画面上に表示する手段と、前記機器が選択されたことをプログラマブルロジックコントローラに通知する手段と、プログラマブルロジックコントローラから、選択された前記機器に関する所定の応答情報を受け取る手段と、この手段により受け取られた前記機器に関する所定の応答情報を画面上に表示する、あるいは受け取られた前記機器に関する所定の応答情報を含んだ操作指令をプログラマブルロジックコントローラに出力する手段とを備えたことを特徴とするプラント監視制御装置。
   
   

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