JP2009009398A - プラント運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フローチャート及びロジックチャートでは定義が困難である状態の遷移を定義できるプラント運転支援装置を実現する。
【解決手段】 フローチャート形式による部品配線で定義された運転手順を表示する運転手順画面またはロジックチャート形式による部品配線で定義された運転手順を表示する運転手順画面の少なくともいずれかを表示する表示手段と、表示される運転手順に従いプラント運転を支援する実行手段とを備えるプラント運転支援装置において、
前記表示手段は、工程の遷移を定義した遷移ユニットを表示させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、フローチャート形式による部品配線で定義された運転手順を表示する運転手順画面またはロジックチャート形式による部品配線で定義された運転手順を表示する運転手順画面の少なくともいずれかを表示する表示手段と、表示される運転手順に従いプラント運転を支援する実行手段とを備えるプラント運転支援装置に関するものである。

プラントを安全かつ安定して運転させるには、プラント機器のアラーム発生や工程の状態遷移等に関してオペレータが常時監視する分散制御システムが使用されている。近年では、これに加えてプラント運転支援装置を導入することで、アラーム対応操作における熟練オペレータの技術やノウハウをコンピュータに置き換え、運転効率の改善及びオペレータの負荷軽減に貢献している。

プラント運転支援装置では、熟練オペレータのノウハウを記述する手法として、主に非定常運転時向けのフローチャート形式と、定常運転時向けのロジックチャート形式の２種類が存在する。

図９は、特許文献１に開示されている従来のプラント運転支援装置の構成例を示す機能ブロック図であり、プラント運転支援装置が分散型制御システムの上位装置として接続された形態を示している。

分散型制御システムの操作監視装置１は、制御バス２に接続されている。制御装置３は、制御バス２に接続されて操作監視装置１と通信すると共に、フィールドバス４を介してプラント５の機器５１，５２，５３，…５ｎと通信し、これら機器の制御を実行する。

データ通信サーバ６は、制御バス２に接続され、データ収集手段６１により制御装置３よりプロセスデータＰＤを取得してデータベース６２に保持する。データベース６２は、所定期間のリアルタイムデータ及びこれを長期のトレンド情報に加工したヒストリカルデータを保持する。

操作監視装置１及びデータ通信サーバ６は、イーサネット（登録商標）で代表される汎用ネットワーク７に接続され、同じくこの汎用ネットワーク７に接続されたプラント運転支援装置８と通信する。

プラント運転支援装置８は、データ通信サーバ６のデータベース６２からプロセスデータＰＤを取得し、処理結果を実行する制御データＣＤを、データ通信サーバ６及び制御バス２を経由して制御装置３に出力する。

プラント運転支援装置８において、ビルダ機能を持つ業務構築手段８１は、処理の単位である部品を生成してアイコン登録し、部品間の配線接続によるシーケンスやロジックを記述する。

表示手段８２は、業務構築手段８１のビルダが使用する作業画面及び構築されたシーケンスまたはロジックを実行する際に表示される運転画面の表示を行う。実行手段８３は、運転画面でオペレータにより確認されたシーケンスまたはロジックを実行する。

実行手段８３からの制御データＣＤは、汎用ネットワーク７を介してデータ通信サーバ６に通知され、更に制御バス２を介して制御装置３に通知されて所定のシーケンスまたはロジックが実行される。

図示のプラント運転支援装置８では、表示手段８２のマルチウィンドウ機能による運転画面８４を表示している。この運転画面８４は、シーケンスの全体を表示しているフローチャート形式画面８４ａ、この画面に記述されたロジックチャート形式の監視ユニットＵ１をクリックして詳細表示されるロジックチャート形式画面８４ｂ及びシーケンスの進行状況を表示するメッセージ画面８４ｃよりなる。

このように、従来のプラント運転支援装置は、運転操作をフローチャート形式、またはロジックチャート形式で記述できる。フローチャートとロジックチャートは、同一のシートに記述することが可能で、お互いのデータのやり取りも可能である。

フローチャート形式では、工程の実行順序は、部品の配線順にしたがって１度だけ実行される。部品の実行にてエラーが発生すると、処理は途中で中断する。部品の処理が終わり、配線に制御信号が流れることで、配線先の次の部品を実行する。

ロジックチャート形式では、実行周期内で全ての部品が動作し、処理が途中で中断されることはない。処理は配線順にしたがって動作するが、指定した実行周期毎に繰り返し動作する。部品間の配線には、「成立／不成立」の制御信号が流れ、次の部品を実行するかしないかを決める。

特開２００４−１６４１５０号公報

従来のプラント運転支援装置では、次のような問題点がある。
（１）フローチャート及びロジックチャートでは、配線そのものに対して移行条件が定義できない。即ちフローチャートでは、配線にしたがって順番に処理を行うことが原則であり、ロジックチャートでは、周期毎にロジック全体を実行することが原則で、途中で処理を止める概念がない。

（２）フローチャートの工程ユニット及びロジックチャートの監視ユニットにおける開始条件及び終了条件は、外部からの指令で制御される。

（３）ロジックチャートでは配線の分岐条件が書けない。即ち、ロジックチャートには、配線の分岐という概念がない。

（４）フローチャートでは、定常条件監視が難しい。即ち、配線にしたがって処理を行うフローチャートには、定常的に条件成立を監視するという概念がない。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、フローチャート及びロジックチャートでは定義が困難である状態の遷移を定義できるプラント運転支援装置の実現を目的としている。

このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）フローチャート形式による部品配線で定義された運転手順を表示する運転手順画面またはロジックチャート形式による部品配線で定義された運転手順を表示する運転手順画面の少なくともいずれかを表示する表示手段と、表示される運転手順に従いプラント運転を支援する実行手段とを備えるプラント運転支援装置において、
前記表示手段は、工程の遷移を定義した遷移ユニットを表示させることを特徴とするプラント運転支援装置。

（２）前記遷移ユニットは、工程の開始条件及び終了条件を定義して構築する状態遷移ユニットまたは前記プラントの制御装置が持つ工程の開始条件及び終了条件を取得して構築するステータスユニットの少なくともいずれかを備えることを特徴とする請求項１に記載のプラント運転支援装置。

（３）前記遷移ユニットは、その工程中に前記フローチャートまたはロジックチャートを埋め込むことを特徴とする請求項１または２に記載のプラント運転支援装置。

（４）前記遷移ユニットは、前記ロジックチャート内に自己の状態情報を渡すことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のプラント運転支援装置。

（５）前記遷移ユニットは、前記制御装置に対してＫＰＩ演算ロジックを定義することを特徴とする（２）乃至（４）のいずれかに記載のプラント運転支援装置。

（６）前記遷移ユニットは、前記制御装置を対して指示ロジックを定義することを特徴とする（２）乃至（５）のいずれかに記載のプラント運転支援装置。

本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）フローチャートまたはロジックチャートを持つプランと運転支援装置に、状態の遷移を定義した遷移ユニットを導入することにより、複雑なロジックを簡略化して記述することが可能となり、結果として運転員に対するプラント運転の支援の幅が広がる。

（２）本発明遷移ユニットの導入では、既存の制御装置が備えている状態遷移ロジックに改造を加える必要がなく、手軽に導入できる。従って、運転員が見たい情報に加工することが容易である。

以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用したプラント運転支援装置の運転画面例である。図９で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。

本発明の特徴部は、運転画面８４のフローチャート形式画面８４ａ中に、ロジックチャート形式の監視ユニットＵ１と共に表示させた遷移ユニット１００である。このアイコンをクリックすることで、下部の遷移状態画面８４ｄに、状態遷移ユニットで定義した全体工程の遷移図が表示される。

図２は、本発明を適用したプラント運転支援装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図９で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。プラント運転支援装置８は、表示手段８２により表示されている運転画面８４の表示に基づく運転手順により、実行手段８３による支援制御が実行される。実行の進捗状態は、メッセージ画面８４ｃに表示される。

図３は、本発明の遷移ユニットの構成例を示す機能ブロック図である。遷移ユニット１００は、ステータスユニット１０１と状態遷移ユニット１０２の２つの定義手法を持つ。ステータスユニット１０１は、主に制御装置３内に、開始条件及び終了条件の状態遷移に関するロジックが定義されている場合に用いる。即ち、ステータスユニットは、制御装置内にある開始条件及び終了条件の状態遷移ロジックに従い、同じ状態遷移をする。これを「制御装置の写像タイプ」と言うことができる。

図４は、ステータスユニットの動作を説明する遷移図である。アラーム（ＡＬＭ）ステータスの実行の際の開始条件及び終了条件を、制御装置のステータス切替えシーケンスから取得して支援制御を実行しているのが特徴である。

状態遷移ユニット１０２は、制御装置３に状態遷移に関するロジックが定義されていない場合や、制御装置が持つロジックはそのままにして、新たな状態遷移を定義する場合に用いる。状態遷移ユニットは、制御装置内に新たな状態遷移を生み出すので、これを「制御装置への介入タイプ」と言うことができる。

図５は、状態監視ユニットの動作を説明する遷移図である。実行工程の開始条件は、遷移図の初期工程からの配線に従い、終了条件は終了工程のロジックに従い、制御装置に強制的に介入して状態遷移を生み出しているのが特徴である。

ステータスユニット１０１の定義の特徴は、
（１）ユニットに対して、開始条件／終了条件が定義できる。
（２）開始条件／終了条件に対して、制御装置内の状態遷移ロジックと同様の遷移条件を
定義することで、「制御装置の写像」となる。
（３）「制御装置の写像」では、遷移条件は制御装置のロジックに従う。

状態遷移ユニット１０２の定義の特徴は、
（１）ユニットに対して、開始条件／終了条件が定義できる。
（２）ユニットに対して、配線することができる。
（３）配線することで、次に実行するユニットを指定できる。
（４）ユニットに対して、遷移条件が定義できる。
（５）ユニットに対して、配線の分岐と分岐条件を定義することができる。

２つのユニットの共通の特徴は、
（１）ユニット中には自由にフロー（フローチャート及びロジックチャート）を定義できる。例えば、ＫＰＩ演算ロジックを定義することで、制御装置の状態遷移図にはない付加価値をつけることができる。

（２）制御装置とはＯＰＣサーバを介して通信を行うため、データの読み込みだけでなく、書き込みもできる。特定の状態において、ユニット内に制御装置に対して設定値変更などの指令ロジックを定義することができる。

（３）ステータスユニット及び状態遷移ユニットともに、既存の制御装置に対して改造を加える必要はない。従って、運転支援用のサーバパソコンが１台とＯＰＣサーバにアクセスできるネットワークあれば、誰もがどこでも状態遷移図を使って運転員によるプラント運転を支援することができる。

図６は、状態監視ユニットの定義を説明する機能ブロック図である。フローチャート及びロジックチャートとの相違点は、解析工程の結果により状態遷移が変化する定義を記述できる点である。

本発明の遷移ユニットで定義される状態遷移図を、フローチャート及びロジックチャートと混在させる使用も可能である。これにより、お互いがデータや制御をやり取りすることができる。

図７は、状態遷移の中にロジックチャートを埋め込む定義例を示す遷移図である。例えば、状態遷移図の「状態」の中にロジックチャートを埋め込むことで、対象の状態である時のみ監視を行う定義を書くことができる。この例では、ＫＰＩ（Key Performance Indicator）演算ロジックが定義されている。

図８は、ロジックチャート内に状態遷移情報を取り込んだ遷移図である。ロジックチャート内に状態遷移図の「状態」情報を取り込むことで、対象の状態以外の場合は「不成立」になるという定義を書くことができる。

本発明を適用したプラント運転支援装置の運転画面例である。 本発明を適用したプラント運転支援装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。 本発明の遷移ユニットの構成例を示す機能ブロック図である。 ステータスユニットの動作を説明する遷移図である。 状態監視ユニットの動作を説明する遷移図である。 状態監視ユニットの定義を説明する機能ブロック図である。 状態遷移の中にロジックチャートを埋め込む定義例を示す遷移図である。 ロジックチャート内に状態遷移情報を取り込んだ遷移図である。 従来のプラント運転支援装置の構成例を示す機能ブロック図である。

符号の説明

１ 操作監視装置
２ 制御バス
３ 制御装置
４ フィールドバス
５ プラント
５１，５２，５３，…５ｎ 機器
６ データ通信サーバ
６１ データ収集手段
６２ データベース
７ 汎用ネットワーク
８ プラント運転支援装置
８１ 業務構築手段
８２ 表示手段
８３ 実行手段
８４ 運転画面
８４ａ フローチャート形式画面
８４ｃ メッセージ画面
８４ｄ 状態遷移画面
１００ 遷移ユニット

Claims (6)

1. フローチャート形式による部品配線で定義された運転手順を表示する運転手順画面またはロジックチャート形式による部品配線で定義された運転手順を表示する運転手順画面の少なくともいずれかを表示する表示手段と、表示される運転手順に従いプラント運転を支援する実行手段とを備えるプラント運転支援装置において、
   前記表示手段は、工程の遷移を定義した遷移ユニットを表示させることを特徴とするプラント運転支援装置。
2. 前記遷移ユニットは、工程の開始条件及び終了条件を定義して構築する状態遷移ユニットまたは前記プラントの制御装置が持つ工程の開始条件及び終了条件を取得して構築するステータスユニットの少なくともいずれかを備えることを特徴とする請求項１に記載のプラント運転支援装置。
3. 前記遷移ユニットは、その工程中に前記フローチャートまたはロジックチャートを埋め込むことを特徴とする請求項１または２に記載のプラント運転支援装置。
4. 前記遷移ユニットは、前記ロジックチャート内に自己の状態情報を渡すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のプラント運転支援装置。
5. 前記遷移ユニットは、前記制御装置に対してＫＰＩ演算ロジックを定義することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のプラント運転支援装置。
6. 前記遷移ユニットは、前記制御装置を対して指示ロジックを定義することを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載のプラント運転支援装置。