JP2006331196A - 分散制御システムにおける動作確認システム - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワークを介してシミュレータを利用でき、さらにソフトウェアの改造結果の動作確認を効率よく行うことができる動作確認システムを提供する。
【解決手段】分散制御システムにおける制御プログラムをメンテナンスするワークステーション４と、プラントを制御するためのヒューマンマシンインタフェース５と、前記プラントをシミュレーションするプラントシミュレータ８及び分散制御システムをシミュレーションする分散制御システムシミュレータ９を備える。前記ヒューマンマシンインタフェース５は実プラント２から取得した該実プラントの状態を表す情報及びプラントシミュレータ８から取得したシミュレーション結果の情報を同時に表示し、前記ワークステーション４は分散制御システムを構成する実コントローラ３から取得した該実コントローラの情報及び分散制御システムシミュレータ９から取得したシミュレーション結果の情報を同時に表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、分散制御システムにおける動作確認システムに係り、特に、ネットワークを介して、プラントの動作をシミュレーションするプラントシミュレータあるいはプラントにおける分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System)をシミュレーションするＤＣＳシミュレータを利用することのできる分散制御システムにおける動作確認システムに関する。

発電設備に用いられるＤＣＳのプログラム改造に際しては、従来、ＤＣＳメーカが工場内で改造したプログラムを現地プラントでローディングし、実機で確認する方法（特許文献１参照）、あるいは現地のワークステーション（ＥＷＳ：Engineering Workstation）を用いて改造を実施したのち、ローディングして、実機で動作確認するという方法がとられていた。

発電設備は、予定外の停止が許されない（ミッションクリティカル）な設備である。このため、改造の際に不具合が発生しないように慎重なチェックが行われる。通常、改造内容の確認は、図書上で実施される。しかしながら改造の最終確認は実プラントで行うことが多い。

例えば、ＤＣＳメ−カにおいても、本格的なシミュレータ用いて改造の確認を行うことは稀である。一方、ＤＣＳの使用者であるプラント側では、訓練用にシミュレータ設備を持つことは多いが、このような訓練設備は実プラントからは離れた場所に設置することが多く、また高価であるため、改造確認用に本格的なシミュレータを使用することはやはり稀である。
特開２００３−２８４２６０号公報

前記図書上の確認で確実な改造を実施するためには、ＤＣＳメーカとしてのノウハウが必要であり、また、それなりの工数を要する。

近年、特に海外ではＤＣＳのプログラム作成及びそのメンテナンスを、プログラムを使用する側であるプラント側で実施することが多くなり、このため、シミュレータを用いた改造確認が望まれている。

一般的には、簡易なソフトウェアシミュレータがＤＣＳに組み込まれ使用されている。しかし、火力発電プラントの場合、多変数系の複雑なループが組まれているため、簡易な確認しか行うことができず、最終確認調整は実プラントで実証するしかない。

なお、プラントの動きを正確に模擬する本格的なシミュレータ設備は、ハ一ドウェア、ソフトウェアともに高価で、かつ調整が難しい。このため、ソフトウエアの改造確認のためだけに使用するのであれば使用頻度は低くなり、コスト対効果が低下するため採用することは事実上困難である。

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、ネットワークを介してシミュレータを利用することができ、さらにソフトウェアの改造結果の動作確認を効率よく行うことができる動作確認システムを提供するものである。

本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。

プラントを分散制御する分散制御システムにおける制御プログラムをメンテナンスするワークステーションと、プラントを制御するためのヒューマンマシンインタフェースと、前記プラントをシミュレーションするプラントシミュレータ及び分散制御システムをシミュレーションする分散制御システムシミュレータを備えた分散制御システムにおける動作確認システムにおいて、前記ヒューマンマシンインタフェースは実プラントから取得した該実プラントの状態を表す情報及びプラントシミュレータから取得したシミュレーション結果の情報を同時に表示し、前記ワークステーションは分散制御システムを構成する実コントローラから取得した該実コントローラの情報及び分散制御システムシミュレータから取得したシミュレーション結果の情報を同時に表示する。

本発明は、以上の構成を備えるため、ネットワークを介してシミュレータを利用することができ、さらにソフトウェアの改造結果の動作確認を効率よく行うことができる動作確認システムを提供することができる。

以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る改造確認システムを説明する図である。図１において、実プラント側にある分散制御システム１は、プラント機器２とケーブル等を介して結合され、プラント機器を制御している。分散制御システムｌを構成するコントローラ３、ワークステーション４、およびインターフェース（ヒューマンマシンインタフェース）５は、プラントのネットワークを介して接続されている。

ワークステーション４は、コントローラ３の内部ソフトウエアの内容をダイアグラム（ＦＢＤ：function block diagram)用いて表示する。また、インターフェース５は、プラント状態をグラフィック画面、トレンドグラフ画面等を用いて表示する。

また、これら実プラントのデータと対比できるように、分散制御システムのシミュレータ側（シミュレーションサービスシステム側）でシミュレーションした結果を同時に表示する。

すなわち、ワークステーション４がコントローラ３の内部ソフトウエアの内容をダイアグラム表示した画面（ＦＢＤオンラインモニタ画面）４１の近傍には、分散制御システムのシミュレータ９のシミュレーション結果を画面（ＦＢＤシミュレーションモニタ画面）４２として表示する。また、インターフェース５がプラント状態をグラフィック画面、トレンドグラフ画面等を用いて表示した画面（オンライントレンドモニタ画面）５１の近傍には、プラントシミュレータ８のシミュレーション結果を画面（シミュレーショントレンドモニタ画面）５２として表示する。これにより、実データとシミュレーション結果を対比して観察することができる。

ワークステーション４のデータベースには、コントローラ３のソフトウェア、グラフィック画面、トレンドグラフ設定、分散制御システムハードウェア構成情報等の分散制御システムに関するデータを格納している。また、ワークステーション４には、外部ネットワークと接続するためのインタフェースモジュールが組み込まれ、分散制御システムのシミュレータ側に設置されたシミェレーションサービス提供サーバ７と接続されている。

分散制御システムのシミュレータ側では、シミュレーションサービス提供サーバ７を介してプラント動作をシミュレーションするプラントシミュレータ８、分散制御システムのハードウェア、ソフトウェアをシミュレーションするＤＣＳシミュレータ９が接続されている。

また、分散制御システムのシミュレータ側には、例えば、分散制御システムのシミュレータ側設計者が分散制御システムをメンテナンスし、あるいはモニタするための設計サポートコンソール１０が設置されている。

シミュレーションサービス提供サーバ７は、サービス提供契約を結んだ復数のプラント側ワークステーションと接続され、サービスの提供を受けるユーザの管理、提供するサービスのスケジュール管理を行う。このため、シミュレーションサービス提供サーバ７は、サービス提供データベース１１を備え、サービス提供を行うプラント毎の使用履歴、シミュレーションプログラムデータ、課金データ、プラント情報といったサービス提供に必要なデータを保存する。

前記設計サポートコンソール１０は、シミュレーションデータを表示する機能及びプラント側ワークステーション４からの設計サポート依頼文書を表示する画面を備える。また、担当者が設計サポー卜依頼に回答する文書を作成し、サービス提供サーバ７を介して、プラント側に回答を送信する機能を備える。

図２は、図１に示す改造確認システムの処理を説明する図である。まず、プラント側のユーザは、ワークステーション４上に表示される専用画面を操作してシミェレーションサービスの使用要求を送信する（ステップ１０１）。分散制御システムのシミュレータ側のサービス提供サーバ７は、サービス提供データベース１１に登録されている情報に基づき、前記ユーザが登録されたユーザであるか否かの認証を行う。前記ユーザが登録されたユーザでない場合は、認証失敗メッセージを送信し、再度認証を促す（ステップ１０３）。前記ユーザが登録されたユーザである場合は、サービス提供データベース１１に登録されている情報に基づきシミュレーション設備の使用予定状況を送信し、ワークステーション上に使用可能な時間帯を表示するために使用可能スケジュールデータを送信する（ステップ１０４）。

プラント側ワークステーション４では、スケジュール登録画面上に使用可能スケジュールデータを表示する。ユーザは、画面上の使用可能スケジュールを選択して、予約登録を要求する情報を送信する（ステップ１０５）。サービス提供サーバでは、この情報を受信して予約登録する（ステップ１０６）。サービス提供サーバ７は、予約登録が完了するとプラントシミュレータ８の設定情報を送信する（ステップ１０７）。

プラント側ワークステーション４では、受信したプラントシミュレータ設定情報をもとにプラントシミュレータ設定画面を表示する。この画面上には、受信したプラントシミュレータ設定情報などに含まれる履歴情報から設定情報を選択して設定する画面、現在のプラント稼働状態を設定情報として自動設定する画面、手動により個別にパラメータを設定する画面など選択可能に表示する。ユーザはこれらの表示を選択してプラントシミュレータ設定情報を入力する。例えば、履歴設定から選択する場合は、過去に使用したときの設定が一覧で表示され、この中からプラントシミュレータ設定情報を選択して入力する。また、現在のプラント稼動状態を設定情報として自動設定する場合は、自動的に現在のプラント状態を収集し、収集したデータを設定情報とする。このようにして設定された設定情報はサービス提供サーバ７に送信する（ステップ１０８）。サービス提供サーバ７は、受信した設定情報に基づきプラントシミュレータ８の設定を行う（ステップ１０９）。

次に、サービス提供サーバ７は、ＤＣＳシミュレータ９の設定情報を送信する（ステップ１１０）。プラント側のワークステーション４では、受信したＤＣＳシミュレータ設定情報に基づき、分散制御システムシミュレータ設定画面を表示する。この画面上には、過去のある時点で使用したＤＣＳソフトウエア、あるいはワークステーション４内に現在存在するＤＣＳソフトウェアを表示し、ユーザはいずれを用いるかを選択し、選択した方のソフトウエアをＤＣＳシミュレータに設定する。なお、過去に使用したソフトウェアはサービス提供サーバ７に保存されている履歴から選択することもできる。

また、後述する改造確認に際しては、ユーザは改造したＤＣＳソフトウェアをプラント側ワークステーション４で作成してサービス提供サーバ７に登録する。前述の現在存在するＤＣＳソフトウェアを送信するが選択された場合には、プラント側ワークステーション４内に存在する分散制御システムソフトウェアがサービス提供サーバに送信されて保存される。このような選択により、過去のある時点で使用したＤＣＳソフトエア、ワークステーション４内に現在存在するＤＣＳソフトウェア、あるいは改造したＤＣＳソフトウェアの何れかを選択してＤＣＳシミュレータ９の設定情報とすることができる（ステップ１１１）。

サービス提供サーバ７では、この設定情報を受信し、この情報に基づきＤＣＳシミュレータ９の設定を行う（ステップ１１２）。

サービス提供サーバ７は、予約登録（ステップ１０６）において予約した時間が到来し、かつプラントシミュレータ設定（ステップ１０９）とＤＣＳシミュレータ設定（ステップ１１２）が共に完了している場合には、サービス提供準備完了信号を送信し、プラント側ワークステーション４の画面上にサービス提供が可能である旨の表示を行う。ユーザはプラント側ワークステーション４の画面上のシミュレーション開始ボタン等を操作して、シミュレーション開始を要求する（ステップ１１３）。サービス提供サーバ７は、プラントシミュレータ８、ＤＣＳシミュレータ９に対してシミュレーション開始を指示し、課金カウントを開始する（ステップ１１４）。この時点からシミュレータ停止がステップ１２０で実行されるまでシミュレータ使用料金が課金される（ステップ１１４）。

プラント側では、ユーザは前述したＦＢＤオンラインモニタ画面４１とＦＢＤシミュレーションモニタ画面４２、あるいはオンライントレンドモニタ画面５１とシミュレーショントレンドモニタ画面５２に表示されたデータを比較することにより、ＤＣＳソフトウェアの動作確認（改造結果の良否判断）を行うことができる（ステップ１１５）。ユーザは、動作確認によって不具合が発見された場合、プラント側ワークステーション４を用いてサポート要求を作成し、ＤＣＳシミュレータ側に送信することができる（ステップ１１６）。

ＤＣＳシミュレータ側では、管理者は、設計サポートコンソール１０を用いて、シミェレータの状態及びプラント側の状態を監視しながらオンラインで設計サポート回答を作成し、送信することができる。なお、これら設計サポートは履歴として記録し、記録された回答内容及び時間に従って課金する（ステップ１１７）。

プラント側では、ユーザは、不具合内容を把握した場合、シミュレーション停止をプラント側ワークステーション４より指示する（ステップ１１８）。サービス提供サーバ７は、シミュレーション停止を受信するとシミュレーションを停止し、同時に課金カウントを停止する（ステップ１２０）。プラント側では、ユーザはその後ＤＣＳソフトウェアの改造を行い（ステップ１１９）、再度ＤＣＳシミュレータの設定を行い（ステップ１１１）、改造後の動作確認を行う。動作確認が良好となると、サービス修了要求をプラント側ワークステーション４より送信する（ステップ１２１）。サービス提供サーバは、サービス修了要求を受け付け、履歴を保存し、スケジュールを完了させたのち、サービスを修了する（ステップ１２２）。

以上説明したように、本実施形態によれば、コントローラ３の内部ソフトウエアの内容をブロックダイアグラム表示した画面（ＦＢＤオンラインモニタ画面）４１に近接してＤＣＳシミュレータのシミュレーション結果を画面（ＦＢＤシミュレーションモニタ画面）４２として表示し、また、プラント状態をトレンドグラフ表示した画面（オンライントレンドモニタ画面）５１に近接してプラントシミュレータ８のシミュレーション結果を画面（シミュレーショントレンドモニタ画面）５２として表示するので、実データとシミュレーション結果を対比して観察することができる。すなわちＦＢＤオンラインモニタ画面４１とＦＢＤシミュレーションモニタ画面４２、あるいはオンライントレンドモニタ画面５１とシミュレーショントレンドモニタ画面５２に表示されたデータを比較することにより、ＤＣＳソフトウェアの動作確認（改造結果の良否判断）を効率よく行うことができる。

また、実データとシミュレーション結果を対比して観察するために、実データの制御操作した時刻とシミュレータの同じ制御操作した時刻とを取得し、これらを対応付けてトレンドグラフ表示させることで精度の高い対比が可能である。

なお、シミュレータ側では、例えば事故時のデータをシミュレータを用いて解析し、解析結果をプラント側に送信することにより、プラント側の事故原因調査に資することができる。

また、プラント側では、シミュレータ側に備えたプラントシミュレータ及びＤＣＳシミュレータを複数のプラントで共通に利用することができる。このため少ない設備投資で使用時間に応じた課金のみで十分な改造確認が行えるシステムを構築することが可能になる。

本発明の実施形態に係る改造確認システムを説明する図である。 図１に示す改造確認システムの処理を説明する図である。

符号の説明

１ 分散制御システム（ＤＣＳ）
２ プラント機器
３ コントローラ
４ ワークステーション（ＥＷＳ）
７ サービス提供サーバ
８ プラントシミュレータ
９ 分散制御システムシミュレータ
１０ 設計サポートコンソール
４１ ＦＢＤオンラインモニタ画面
４２ ＦＢＤシミュレーションモニタ画面
５１ オンライントレンドモニタ画面
５２ シミュレーショントレンドモニタ画面

Claims (5)

1. プラントを分散制御する分散制御システムにおける制御プログラムをメンテナンスするワークステーションと、
   プラントを制御するためのヒューマンマシンインタフェースと、
   前記プラントをシミュレーションするプラントシミュレータ及び分散制御システムをシミュレーションする分散制御システムシミュレータを備えた分散制御システムにおける動作確認システムにおいて、
   前記ヒューマンマシンインタフェースは実プラントから取得した該実プラントの状態を表す情報及びプラントシミュレータから取得したシミュレーション結果の情報を同時に表示し、前記ワークステーションは分散制御システムを構成する実コントローラから取得した該実コントローラの情報及び分散制御システムシミュレータから取得したシミュレーション結果の情報を同時に表示することを特徴とする分散制御システムにおける動作確認システム。
2. 請求項１記載の分散制御システムにおける動作確認システムにおいて、
   前記プラントを分散制御する分散制御システムと、プラントシミュレータ及び分散制御システムシミュレータ間は通信回線を介して接続し、プラントシミュレータ及び分散制御システムシミュレータのシミュレータ機能をオンラインでプラント側に提供することを特徴とする分散制御システムにおける動作確認システム。
3. 請求項１記載の分散制御システムにおける動作確認システムにおいて、
   前記分散制御システムとプラントシミュレータ及びプラントシミュレータ間を接続する通信回線のシミュレータ側には課金機能を有するサービス提供サーバを備えたことを特徴とする分散制御システムにおける動作確認システム。
4. 請求項３記載の分散制御システムにおける動作確認システムにおいて、
   通信回線のシミュレータ側には、技術支援情報をプラント側に提供するためのコンソールを備えたことを特徴とする分散制御システムにおける動作確認システム。
5. 請求項４記載の分散制御システムにおける動作確認システムにおいて。
   シミュレータは事故時のデータを解析し、解析結果をプラント側に送信することを特徴とする分散制御システムにおける動作確認システム。

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