JP2007156344A - プラントシミュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】システム事故の要因の設定を可能とし、システム事故に至る過程を模擬することができるプラントシミュレータを提供すること。
【解決手段】プラントシミュレーション部にて計算されたパラメータおよびプラント状態を表示画面に表示し、この表示画面を用いてプラント監視操作部３００とシミュレーション指令部１００とを有し、制御モデルおよびプラントモデルに応じたシステム事故を模擬するプラントシミュレータにおいて、前記制御モデルに応じたシステム事故要因の動作ロジックを格納したシステム事故要因データベース５０４、およびこのシステム事故要因データベースに格納されたデータを取り出す選択手段を有するシステム事故要因選択部５００と、前記システム事故要新選択部から取り出したデータに基きシステム事故を実行するシステム事故実行部４００とを備え、システム事故を模擬することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

近年のプラントは、監視制御がデジタル化されプラントや機器の保護に関わる自動制御の範囲が拡大している。このため、機器の故障が単純に発生したぐらいでは自動制御により手動介入しなくても収束してしまう。

一方、機器のメンテナンスエラーや劣化による故障の不測の連鎖が偶然発生したり、そこにデザインエラーやヒューマンエラー等の人為的な過誤が絡み合って自動制御による保護回路が利かなくなったりした場合は、自動制御での運転に慣れた運転員の手動介入では、対応し切れない状態に陥り重大事故に発展してしまう。
特開平1-39589号公報 特開平1-45638号公報

そこで、プラントシミュレータは、重大事故を模擬してその対応訓練を行い得るように構成されている必要がある。

しかしながら、従来のプラントシミュレータにおいては、マルファンクションに代表される事故模擬技術や故障模擬技術（特許文献１および２参照）を活用しても、システム事故(System Accidents)の対応訓練を有効に行うことができない。ここで、システム事故とは、システムコンポーネント(ハードウェア)の故障をトリガとして、サブシステム(ヒューマンオペレータも含む)間が予想外のインタラクションを複数繰り返し、結果として大事故(カタストロフィー)に至ってしまう事故をいう。

本発明は上述の点を考慮してなされたもので、要因が複雑に絡み合ってプラント制御不能となり破局を招いてしまうシステム事故の要因の設定を可能とし、システム事故に至る過程を模擬することができるプラントシミュレータを提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明は、
プラント挙動をシミュレートするプラントシミュレーション部と、このプラントシミュレーション部にて計算されたパラメータおよびプラント状態を表示画面に表示し、この表示画面を用いてプラントに対して行われた操作を前記プラントシミュレーション部へ与えるプラント監視操作部と、端末画面に接続され、この端末画面からのシミュレーションに必要な初期値の設定、およびシミュレーションの実行停止を含む要求指令を前記プラントシミュレーション部へ与えるシミュレーション指令部とを有し、制御モデルおよびプラントモデルに応じたシステム事故を模擬するプラントシミュレータにおいて、前記制御モデルに応じたシステム事故要因の動作ロジックを格納したシステム事故要因データベース、およびこのシステム事故要因データベースに格納されたデータを取り出す選択手段を有するシステム事故要因選択部と、前記システム事故要新選択部から取り出したデータに基きシステム事故を実行するシステム事故実行部とを備え、システム事故を模擬することを特徴とする。

本発明は上述のように、制御モデル毎に制御ロジックに起因する事故を含めた事故をシミュレートするように構成したため、あらゆるシステム事故の模擬を行うことができ、非常に高度の訓練を行うことができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

（１）第１の実施形態
図１は、本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック線図である。図１において、シミュレーション指令用端末００１によりシステム事故トリガ設定起動要求が出力されると、システム事故要因選択手段５０２は、シミュレーション指令用端末００１へシステム事故要因リスト５０３を一覧表示する。

このシステム事故要因リスト５０３には、全てのシステム事故要因の動作ロジックを格納しているシステム事故要因データベース５０４に対応した全てのシステム事故要因の項目名称および説明をリスト化してある。

この一覧表から、シミュレーション指令用端末００１により任意のシステム事故要因項目が選択されて選択要求が出力されると、システム事故要因選択手段５０２は、選択されたシステム事故選択項目情報を選択システム事故要因項目情報５０１へ設定する。

シミュレーション指令用端末００１によりシステム事故発生要求が出力されると、システム事故発生手段４０１は、選択システム事故要因項目情報５０１に設定されているシステム事故要因項目情報をシステム事故設定手段４０２へ出力する。

システム事故設定手段４０２は、システム事故要因項目情報に該当するシステム事故要因動作ロジックをシステム事故要因データベース５０４より取得し、プラント模擬手段２０１へ出力する。プラント模擬手段２０１は、システム事故要因動作ロジックを組み込んでプラントのシミュレーションを行い、システム事故をシミュレートする。

システム事故シミュレート時のプラントパラメータおよびプラント状態は、監視表示手段３０１を介してプラント監視操作用端末００２およびハード盤００３に表示される。そして、プラント監視操作用端末００２およびハード盤００３から運転操作手段３０２を介して行われる操作の適否を判断する。

この第１の実施形態によれば、システム事故を模擬できるプラントシミュレータを提供することができる。

（２）第２ないし第５の実施形態
図２は、本発明の第２ないし第５の実施形態の構成を示すブロック線図である。

（2-1）第２の実施形態
図２において、システム事故要因データベース５０４およびシステム事故要因リスト５０３は、システム事故要因である制御モデル用の不良制御ロジックおよび項目情報を持っている。

システム事故設定手段２０１は、システム事故要因としている項目情報を入力すると、該当する制御モデル用の不良制御ロジックをシステム事故要因データベース５０４より取得し、プラント模擬手段２０１の制御モデル演算へ出力する。

プラント模擬手段２０１の制御モデル演算は、正常制御ロジックを、取得した不良制御ロジックと切り替えてプラントのシミュレーションを行い、システム事故をシミュレートする。

この第２の実施形態によれば、制御モデルにおける制御ロジック自体を不良な制御ロジックと切り替えるため、従来の単なるプラント制御故障による事故とは違い、プラント制御のデザインエラーをイメージしたシステム事故を模擬するプラントシミュレータを提供することができる。

また、従来の状態値変更方式とは違い、制御ロジック自体を切り替えているため、訓練を受ける人員は、プラント監視操作用端末でプラント制御ロジックの状態を確認しても、制御ロジックの知識がないと不良部を発見することができない。したがって、訓練により制御ロジックに関する知識を向上させる効果がある。

（2-2）第３の実施形態
同じく図２において、システム事故要因データベース５０４およびシステム事故要因リスト５０３は、システム事故要因である制御モデル用の不良制御ロジックパラメータおよび項目情報を持っている。

システム事故設定手段２０１は、システム事故要因としている項目情報を入力すると、該当する制御モデル用の不良な制御ロジックパラメータをシステム事故要因データベース５０４より取得し、プラント模擬手段２０１の制御モデル演算へ出力する。

プラント模擬手段２０１の制御モデル演算は、正常制御ロジックパラメータを取得した不良制御ロジックパラメータと切り替えてプラントのシミュレーションを行い、システム事故をシミュレートする。

この第３の実施形態によれば、制御モデルにおける制御ロジックパラメータを不良なものと切り替えるため、従来の単なるプラント制御故障による事故とは違い、プラント制御の人為的過誤をイメージしたシステム事故を模擬するプラントシミュレータを提供することができる。

また、従来の状態値変更方式とは違い、制御ロジックパラメータを切り替えているため、訓練を受ける人員は、プラント監視操作用端末００２でプラント制御ロジック状態を確認しても、制御ロジックパラメータの知識がないと不良部を発見することができない。したがって、訓練により制御ロジックの制御定数に関する知識を向上させる効果がある。

（2-3）第４の実施形態
同じく図２において、システム事故要因データベース５０４およびシステム事故要因リスト５０３は、システム事故要因であるプラントモデル用の不良プラント構成機器および項目情報を持っている。

システム事故設定手段２０１は、システム事故要因としている項目情報を入力すると、該当するプラントモデル用の不良なプラント構成機器をシステム事故要因データベース５０４より取得し、プラント模擬手段２０１の制御モデル演算へ出力する。

プラント模擬手段２０１の制御モデル演算は、正常プラント構成機器を、取得した不良プラント構成機器と切り替えてプラントのシミュレーションを行い、システム事故をシミュレートする。

この第４の実施形態によれば、プラントモデルにおけるプラント構成機器を不良なものと切り替えるため、従来の単なるプラント構成機器故障による事故とは違い、プラント構成機器のメンテナンスエラーをイメージしたシステム事故を模擬するプラントシミュレータを提供することができる。

また、従来の状態値変更方式とは違い、プラント構成機器を切り替えているため、訓練を受ける人員は、プラント監視操作用端末００２でプラント系統状態を確認しても、プラント構成機器の知識がないと不良部を発見することができない。したがって、訓練によりプラント構成機器に関する知識を向上させる効果がある。

（2-4）第５の実施形態
同じく図２において、システム事故要因データベース５０４およびシステム事故要因リスト５０３は、システム事故要因であるプラントモデル用の不良プラント構成機器パラメータおよび項目情報を持っている。

システム事故設定手段２０１は、システム事故要因としている項目情報を入力すると、該当するプラントモデル用の不良なプラント構成機器パラメータをシステム事故要因データベース５０４より取得し、プラント模擬手段２０１の制御モデル演算へ出力する。

プラント模擬手段２０１の制御モデル演算は、正常なプラント構成機器パラメータを、取得した不良なプラント構成機器パラメータと切り替えてプラントのシミュレーションを行い、システム事故をシミュレートする。

この第５の実施形態によれば、プラントモデルにおけるプラント構成機器パラメータを不良なものと切り替えるため、従来の単なるプラント構成機器故障による事故とは違い、プラント構成機器の劣化をイメージしたシステム事故を模擬するプラントシミュレータを提供することができる。

また、従来の状態値変更方式とは違い、プラント構成機器パラメータを切り替えているため、訓練を受ける人員は、プラント監視操作用端末００２でプラント系統状態を確認しても、プラント構成機器パラメータの知識がないと不良部を発見することができない。したがって、訓練によりプラント構成機器の特性に関する知識を向上させる効果がある。

（３）第６の実施形態
図３は、本発明の第６の実施形態の構成を示すブロック線図である。図３において、シミュレーション指令用端末００１よりシステム事故シナリオ生成起動要求が出力されると、システム事故シナリオ生成手段５１３は、システム事故要因リスト５０３、および従来事故要因リスト５１４をシミュレーション指令用端末００１へ一覧表示する。

システム事故要因リスト５０３は、全てのシステム事故要因の動作ロジックを格納しているシステム事故要因データベース５０４に対応した、全てのシステム事故要因の項目名称および説明をリスト化してある。また、従来事故要因リスト５１４は、全ての従来事故要因の動作ロジックを格納している従来事故要因データベース５１５に対応した、全ての従来事故トリガの項目名称および説明をリスト化してある。

この一覧表から、シミュレーション指令用端末００１により単一又は複数のシステム事故要因や従来事故要因が選択され、時間やプラント状態といった条件を付けて生成要求が出力される。すると、システム事故シナリオ生成手段５１３は、選択された単一又は複数のシステム事故要因項目情報や従来事故要因項目情報を時間やプラント状態といった条件を付けてシステム事故シナリオを生成し、システム事故シナリオデータベース５１２に格納する。

シミュレーション指令用端末００１よりシステム事故シナリオ設定起動要求が出力されると、システム事故シナリオ選択手段５１１は、システム事故シナリオデータベース５１２に格納してある全システム事故シナリオを一覧表示する。

この一覧表から、シミュレーション指令用端末００１により任意のシステム事故シナリオが選択され選択要求が出力されると、システム事故シナリオ選択手段５１１は、選択されたシステム事故シナリオを選択システム事故シナリオ５１０へ設定する。

シミュレーション指令用端末００１によりシステム事故シナリオ発生要求が出力されると、システム事故発生手段４１０は、設定システム事故シナリオ５１０に設定されているシステム事故シナリオをシステム事故設定手段４０２へ出力する。

システム事故設定手段４０２は、システム事故シナリオより該当するシステム事故トリガ動作ロジックや従来事故トリガ動作ロジックをシステム事故要因データベース５０４や従来事故要因データベース５１５より取得し、システム事故シナリオに設定されている時間やプラント状態といった条件を考慮してプラント模擬手段２０１へ出力する。

プラント模擬手段２０１は、システム事故トリガ動作ロジックや従来事故トリガ動作ロジックを組み込んでプラントのシミュレーションを行い、システム事故をシミュレートする。

システム事故シミュレート時のプラントパラメータおよびプラント状態は、監視表示手段３０１を介してプラント監視操作用端末００２およびハード盤００３に表示し、プラント監視操作用端末００２およびハード盤００３から運転操作手段３０２を介して行われる操作は、シミュレートにより不可としたりする。

この第６の実施形態によれば、単一又は複数のシステム事故事象や従来から有るプラント事故事象を時間やプラント状態といった条件を付けて発生させることで、システム事故シナリオを模擬するプラントシミュレータを提供することができる。

（４）第７および第８の実施形態
図４は、本発明の第７および第８の実施形態の構成を示すブロック線図である。

（4-1）第７の実施形態
図４において、システム事故シミュレート時にシミュレーション指令用端末００１より評価要求が出力されると、評価手段４２０は、判定基準データベース４２１に格納してある全てのシステム事故判定基準を一覧表示する。そして、一覧表示から選択を促し、シミュレーション指令用端末００１より任意のシステム事故判定基準が選択されると、プラントパラメータおよびプラント状態と選択システム事故判定基準と比較評価を行い、その結果をシミュレーション指令用端末００１に表示する。

この第７の実施形態によれば、システム事故やシステム事故シナリオ模擬時のプラントパラメータおよびプラント状態が判定基準を満たしており、有効性があるといった評価を行えるプラントシミュレータを提供することができる。

（4-2）第８の実施形態
同じく図４において、シミュレーション指令用端末００１より判定基準生成要求が出力されると、判定基準生成手段４２２は、判定基準となるプラントパラメータおよびプラント状態の入力を促す。そして、シミュレーション指令用端末００１より入力されて生成要求が出力されると、入力されたプラントパラメータおよびプラント状態を判定基準データベース４２１へ格納する。複数のプラントパラメータおよびプラント状態を格納することも可能である。

この第８の実施形態によれば、システム事故やシステム事故シナリオ模擬の評価を行うための判定基準をユーザが任意に設定できるプラントシミュレータを提供することができる。

本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック線図。 本発明の第２ないし第５の実施形態の構成を示すブロック線図。 本発明の第６の実施形態の構成を示すブロック線図。 本発明の第７および第８の実施形態の構成を示すブロック線図。

符号の説明

001 シミュレーション指令用端末、002 プラント監視操作用端末、
003 プラント監視操作用ハード盤、100 シミュレーション指令部、
200 プラントシミュレーション部、201 プラント模擬手段、
300 プラント監視操作部、301 監視表示手段、302 運転操作手段、
400 システム事故実行部、401 システム事故発生手段、
402 システム事故設定手段、410 システム事故シナリオ発生手段、
420 評価手段、421 判定基準データベース、422 判定基準生成手段、
500 システム事故選択部、501 選択システム事故要因項目情報、
502 システム事故要因選択手段、503 システム事故要因リスト、
504 システム事故要因データベース、510 選択システム事故シナリオ、
51１ システム事故シナリオ選択手段、
512 システム事故シナリオデータベース、
513 システム事故シナリオ生成手段、514 従来事故要因リスト、
515 従来事故要因データベース。

Claims (8)

1. プラント挙動をシミュレートするプラントシミュレーション部と、このプラントシミュレーション部にて計算されたパラメータおよびプラント状態を表示画面に表示し、この表示画面を用いてプラントに対して行われた操作を前記プラントシミュレーション部へ与えるプラント監視操作部と、端末画面に接続され、この端末画面からのシミュレーションに必要な初期値の設定、およびシミュレーションの実行停止を含む要求指令を前記プラントシミュレーション部へ与えるシミュレーション指令部とを有し、制御モデルおよびプラントモデルに応じたシステム事故を模擬するプラントシミュレータにおいて、
   前記制御モデルに応じたシステム事故要因の動作ロジックを格納したシステム事故要因データベース、およびこのシステム事故要因データベースに格納されたデータを取り出す選択手段を有するシステム事故要因選択部と、
   前記システム事故要因選択部から取り出したデータに基きシステム事故を実行するシステム事故実行部とを備え、
   システム事故を模擬することを特徴とするプラントシミュレータ。
2. 請求項１記載のプラントシミュレータにおいて、
   前記制御モデルにおける不良ロジックデータを格納したシステム事故要因データベースを備え、
   前記システム事故要因選択部は、前記制御モデルにおける制御ロジックを前記システム事故要因データベースから取り出した不良なロジックデータと切り替え、前記制御ロジックが不良であることによるシステム事故を模擬することを特徴とするプラントシミュレータ。
3. 請求項１記載のプラントシミュレータにおいて、
   前記制御モデルにおける不良制御ロジックパラメータを格納したシステム事故要因データベースをそなえ、
   前記システム事故要因選択部は、前記制御モデルにおける制御ロジックパラメータを、前記システム事故要因データベースから取り出した不良な制御ロジックパラメータと切り替え、制御ロジックパラメータが不良であることによるシステム事故を模擬することを特徴とするプラントシミュレータ。
4. 請求項１記載のプラントシミュレータにおいて、
   前記プラントモデルにおける不良プラント構成機器データを格納したシステム事故要因データベースを備え、
   前記システム事故要因選択部は、前記プラントモデルにおけるプラント構成機器を不良なプラント機器と切り替え、前記プラント機器が不良であることによるシステム事故を模擬することを特徴とするプラントシミュレータ。
5. 請求項１記載のプラントシミュレータにおいて、
   前記プラントモデルにおけるプラント構成機器パラメータデータを格納したシステム事故要因データベースを備え、
   前記システム事故要因選択部は、前記プラントモデルにおけるプラント機器パラメータが不良であることによるシステム事故を模擬することを特徴とするプラントシミュレータ。
6. 請求項１記載のプラントシミュレータにおいて、
   前記システム事故実行部は、
   単一又は複数のシステム事故事象や従来から有るプラント事故事象を時間やプラント状態といった条件を付けて発生させることで、システム事故シナリオを模擬することを特徴とするプラントシミュレータ。
7. 請求項1記載のプラントシミュレータにおいて、
   前記システム事故実行部は、
   システム事故やシステム事故シナリオ模擬時のプラントパラメータおよびプラント状態が判定基準を満たしており有効性があるといった評価を行う評価手段をそなえたことを特徴とするプラントシミュレータ。
8. 請求項７記載のプラントシミュレータにおいて、
   前記システム事故実行部は、
   システム事故やシステム事故シナリオ模擬の評価を行うための判定基準をユーザが任意に設定する判定基準生成手段を備えたことを特徴とするプラントシミュレータ。

Images