JP2009171112A - プラント監視制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】プラント監視用ネットワークの設備を更新する時などでも継続稼動することができ、システム稼働率の低下を抑制することができるプラント監視制御システム提供する。
【解決手段】プラント監視用ネットワーク５に接続してプラントの稼動を制御する制御装置３，４と制御状況を監視する監視装置２とを備えるもので、制御装置３，４及び監視装置２にそれぞれ電力線通信モデム１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆを設けて、制御装置３，４及び監視装置２に電力を供給する電力線６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂ，７ｃを用いた電力線通信ネットワーク１２を構築し、プラント監視用ネットワーク５と電力線通信ネットワーク１２を選択的に使用可能としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子力発電所等の大規模プラントにおけるプラント監視制御システムに関する。

大規模プラントである原子力発電所等の発電所や製鉄所などでは、プラントの監視制御のために専用のプラント監視用ネットワークを設けて監視制御システムを構築し、プラントの継続稼動を実現している。こうした監視制御システムとしては、例えば図５に示すように構成したものがある。

図５において、プラント監視制御システム１は、プラント状態を監視する例えば２つの中央演算処理装置（ＣＰＵ）２ａ，２ｂを備える監視装置２と、プラント運転に従った操作・制御を行う例えば２つのＣＰＵ３ａ，３ｂを備える制御装置３と、同じく２つのＣＰＵ４ａ，４ｂを備える制御装置４を設けて構成されており、また、各装置２，３，４は、プラント監視用ネットワーク５のメインライン５ｍに、ネットワーク設備５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆにより接続されている。さらに、各装置２，３，４には、それぞれ動作するためにＡＣ１００Ｖの電力が、図示しない主電力線に接続された分電盤６，７から電力線６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂ，７ｃを介して供給されるようになっている。

しかし、このように構成されたものでは、例えば監視装置２と制御装置３，４の間を接続するプラント監視用ネットワーク５を老朽化等により更新する場合、監視装置２と制御装置３，４がプラント監視用ネットワーク５を更新する間切り離されてしまい、プラント状態を取得することができなくなる。このため、プラント監視制御システム１を停止させる必要があり、継続稼動することができずシステム稼働率が低下してしまう状況にあった。あるいは、監視装置２と制御装置３，４は正常に動作するもののプラント監視用ネットワーク５に障害が発生した場合には、プラント監視制御システム１としての機能が停止し、継続稼動することができずシステム稼働率が低下してしまう状況にあった。

また、監視装置２または制御装置３，４を新装置に置き換える等部分更新する場合、例えば制御装置４の部分更新に当って、制御装置４とプラント監視用ネットワーク５のメインライン５ｍとを接続しているネットワーク設備５ｅ，５ｆとの接続タイミングが、制御装置４の更新タイミングと合致しないことが生じると、ネットワーク設備５ｅ，５ｆの更新が完了するまではシステムが停止することになり、同様にシステム稼働率が低下してしまう状況にあった。

またさらに、監視装置２及び制御装置３，４における直接プラント監視制御に関わらない保守情報を、プラント監視用ネットワーク５を使用して収集しようとした場合には、伝送路トラフィックを増大させ通信障害を発生させ、それによって本来のプラントの監視制御の機能に悪影響を与える虞があった。

一方、プラントの駆動モータをＯＮ／ＯＦＦ制御する開閉装置と、この開閉装置を制御する制御装置とに、それぞれ電力通信モデムを設け、各電力通信モデムは制御装置がつながる電源線、あるいは開閉装置がつながる電源線を介して制御信号を入出力するようにし、電力線通信（ＰＬＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）技術を用いることによって制御ケーブルの敷設を必要としないようにして敷設工事費等を低減するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

同様に、フィールド機器に対し電力を供給する商用電力線に、測定したプロセス量をデジタル信号に変換して重畳して伝送することによって電力線と信号線を共用し配線コスト等を低減するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。

また、家庭内の電化製品の電力管理を、電気機器に電力を供給する電力線に電源制御信号等を重畳して伝送することによって行うようにしたものがある（例えば、特許文献３参照）。

しかし、何れもＰＬＣ技術を用い電力供給と同時に信号の送受信を行うようにしたもので、信号の伝送路を更新しようとした場合、それは設備稼働に必要な電力線の更新となって電力供給がなし得ないことになり、更新完了まで信号の送受信が行えない。
特開２００５−１５７７４７号公報 特開２００４−２８０３４４号公報 特許第３９１５５７９号公報

上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは、特に原子力発電所や製鉄所等の大規模プラントにおけるプラント監視制御システムの停止は、それによる影響が大きく極力少なく、また短時間であることが必要であるため、プラント監視用ネットワークの更新等の設備を更新する時やネットワークに障害が生じた時などでも継続稼動させることが可能であって、システム稼働率の低下を抑制することができるプラント監視制御システムを提供することにある。

本発明のプラント監視制御システムは、プラント監視用ネットワークに接続してプラントの稼動を制御する制御装置と制御状況を監視する監視装置とを備えるプラント監視制御システムにおいて、前記制御装置及び前記監視装置にそれぞれ電力線通信モデムを設けて、前記制御装置及び前記監視装置に電力を供給する電力線を用いた電力線通信ネットワークを構築し、前記プラント監視用ネットワークと前記電力線通信ネットワークを選択的に使用可能としたことを特徴とするものである。

本発明によれば、プラント監視用ネットワークの更新等の設備更新時や障害発生時などでもシステムを継続稼動させることができ、システム稼働率の低下を抑制することができる等の効果を有する。

以下本発明の一実施形態を、図１乃至図４を参照して説明する。図１は構成図であり、図２はプラント監視用ネットワークを更新する場合の説明図であり、図３はシステム構成装置を部分更新する場合の説明図であり、図４はプラント監視用ネットワークに障害が発生した場合の説明図である。

図１において、プラント監視制御システム１１は、プラント状態を監視する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、例えば２つのＣＰＵ２ａ，２ｂを備える監視装置２と、プラント運転に従った操作・制御を行うＣＰＵを備える制御装置、例えば２つのＣＰＵ３ａ，３ｂを備えてなる制御装置３と、同じく２つのＣＰＵ４ａ，４ｂを備えてなる制御装置４を設けて構成されている。また各装置２，３，４のＣＰＵ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂは、その他の図示しないプラントの設備機器がつながれているプラント監視用ネットワーク５のメインライン５ｍに、ネットワーク設備５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆにより接続され、監視信号や操作・制御信号の送受信が行われるようになっている。

さらに、各装置２，３，４のＣＰＵ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂには、それぞれが動作するためにＡＣ１００Ｖの電力が、図示しない主電力線に接続された分電盤６，７から電力線６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂ，７ｃを介して供給されるようになっている。すなわち、各装置２，３，４では、２つずつ備えられたＣＰＵ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂの一方には一方の分電盤６から、また他方には他方の分電盤７から電力が供給されるようにし、片方の電力系統あるいはＣＰＵが機能しなくなっても、残った方で少なくとも各装置２，３，４によってシステムが機能するようになっている。

またさらに、各装置２，３，４のＣＰＵ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂには、それぞれＰＬＣモデム１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆが設けられ、主電力線、分電盤６，７及び電力線６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂ，７ｃ等とによる電力線通信（ＰＬＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）ネットワーク１２が形成されている。これにより、各装置２，３，４は電力線６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂ，７ｃ等によるＰＬＣネットワーク１２を介しての信号の送受信が、プラント監視用ネットワーク５を通じての信号の送受信とは独立に行えるようになっている。

そして、このように構成されたものでは、監視装置２や制御装置３，４は電力線６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂ，７ｃを介して供給された電力により動作し、プラント監視用ネットワーク５のネットワーク設備５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆを介し、またＰＬＣネットワーク１２のＰＬＣモデム１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ及び電力線６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂ，７ｃ等を介し、プラントの状態変化及びプラントへの制御要求に対応した監視信号や操作・制御信号の送受信が行なわれ、プラント監視制御システム１１の継続稼動がなされる。

さらに、監視装置２及び制御装置３，４における直接プラントの監視制御に関わらない保守情報等については、ＰＬＣネットワーク１２を用いて伝送されるようになっている。このため、保守情報等の収集はプラント監視用ネットワーク５とは別のＰＬＣネットワーク１２を通じて行うことになり、用途別ネットワーク環境が構築されてプラント監視用ネットワーク５への集中がなくなる。その結果、プラント監視用ネットワーク５での伝送路トラフィックの増大によって通信障害が発生する虞が減少し、プラントの監視制御への悪影響を防止することができ、プラント監視制御システム１１を安定して稼動させることができる。

また、上記構成のものでは、例えばプラント監視用ネットワーク５を老朽化等により更新しようとした場合、先ず監視装置２及び制御装置３，４において、それらの各ＣＰＵ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂにより、予めプログラムされた内容に基づいて、図２に点線で示す部分のプラント監視用ネットワーク５の各ネットワーク設備５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆと、各装置２，３，４との接続を切る。これと同時に、各装置２，３，４をＰＬＣモデム１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆを介しての送受信が可能となるようＰＬＣネットワーク１２との接続を行い、図２に実線で示す電力線６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂ，７ｃを経由する伝送路を形成した状態とし、プラント監視用ネットワーク５と同等の通信がＰＬＣネットワーク１２でも行えるようにする。また、プラント監視用ネットワーク５を更新する間、ＰＬＣネットワーク１２を介してプラントの状態変化及びプラントへの制御要求に対応した送受信等を行う。

その後、プラント監視用ネットワーク５の更新を行い、更新が完了した時点で、再び各ＣＰＵ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂに予めプログラムされた内容に基づき、各装置２，３，４のＰＬＣネットワーク１２で代用していた接続をプラント監視用ネットワーク５に切換え、プラントの状態変化及びプラントへの制御要求に対応した送受信が、更新前と同様にプラント監視用ネットワーク５を用いて行えるようにする。なお、ＰＬＣネットワーク１２では保守情報等の送受信がそのまま行なえるようにしておく。

このようにすることで、プラント監視用ネットワーク５を更新する間、ＰＬＣネットワーク１２で代用させて同等の通信環境を確保することで、プラント監視制御システム１１を停止させてしまうことなく、継続稼動させることができ、システムの稼働率を向上させることができる。

また、監視装置２や制御装置３，４を老朽化等により更新しようとした場合、例えば制御装置４を新しくするよう装置の部分更新する場合、先ず制御装置４を電力線６ｃ，７ｃから外して電力供給を停止し、ＰＬＣネットワーク１２との接続を切ると共に、ネットワーク設備５ｅ，５ｆを外してプラント監視用ネットワーク５との接続を切る。続いて新たな制御装置４を設置し、新たな制御装置４に電力線６ｃ，７ｃを接続し、電力供給が行えるようにすると共に、新たな制御装置４に設けられたＣＰＵ４ａ，４ｂに予めプログラムされた内容に基づき、図３に実線で示す電力線６ｃ，７ｃ及びＰＬＣモデム１２ｅ，１２ｆを介してのプラントの状態変化及びプラントへの制御要求に対応した送受信が、保守情報等の送受信と共に可能となるようＰＬＣネットワーク１２への接続を行い、電力線６ｃ，７ｃを経由する伝送路を形成した状態とする。なお、このとき図３に点線で示すプラント監視用ネットワーク５のネットワーク設備５ｅ，５ｆは不接続状態となっている。

そして、新たな制御装置４を、電力を供給して稼動状態にし、ＰＬＣネットワーク１２を介しての通信が行えるようにする。その後、ネットワーク設備５ｅ，５ｆの新たな制御装置４への接続を行い、新たな制御装置４をプラント監視用ネットワーク５に接続し、部分更新前と同様にプラントの状態変化及びプラントへの制御要求に対応した送受信が行えるようにし、ＰＬＣネットワーク１２との接続を切る。

このようにすることで、制御装置４を更新する際、新たな制御装置４に置き換える更新タイミングと、プラント監視用ネットワーク５のネットワーク設備５ｅ，５ｆに接続するタイミングとが合致しないときでも、プラント監視用ネットワーク５に接続するまでの間、ＰＬＣネットワーク１２を用いる迂回伝送路を介しての通信が行えるので、システムの停止時間を新たな制御装置４に置き換えるための最小限の時間にとどめることができ、システムの稼働率の低下を抑制することができる。

また、例えばプラント監視用ネットワーク５に障害が発生した場合、障害発生場所が図４に×印で示すメインライン５ｍの位置Ａであるとすると、先ず障害発生と同時に監視装置２及び制御装置３，４において、それぞれの各ＣＰＵ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂにより、予めプログラムされた内容に基づいてプラント監視用ネットワーク５の各ネットワーク設備５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆとの接続を切り、同時に、各装置２，３，４をＰＬＣモデム１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆを介しての送受信が可能となるようＰＬＣネットワーク１２への接続を行い、伝送路を形成してプラント監視用ネットワーク５と同等の通信がＰＬＣネットワーク１２でも行えるようにする。そして、プラント監視用ネットワーク５が復旧する間、ＰＬＣネットワーク１２を介してプラントの状態変化及びプラントへの制御要求に対応した送受信等を行う。

その後、プラント監視用ネットワーク５の復旧作業を行い、復旧作業が完了した時点で、再び各ＣＰＵ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂに予めプログラムされた内容に基づき、各装置２，３，４のＰＬＣネットワーク１２で代用していた接続をプラント監視用ネットワーク５に切換え、プラントの状態変化及びプラントへの制御要求に対応した送受信が、障害発生前と同様にプラント監視用ネットワーク５を用いて行えるようにする。なお、ＰＬＣネットワーク１２では保守情報等の送受信がそのまま行なえるようにしておく。

このようにすることで、障害が発生したプラント監視用ネットワーク５が復旧する間、ＰＬＣネットワーク１２で代用させて同等の通信環境を確保することで、プラント監視制御システム１１を停止させてしまうことなく、継続稼動させることができ、システムの稼働率を向上させることができ、またプラント監視制御の信頼性を向上させたものとすることができる。

本発明の一実施形態を示す構成図である。 本発明におけるプラント監視用ネットワークを更新する場合の説明図である。 本発明におけるシステム構成装置を部分更新する場合の説明図である。 本発明におけるプラント監視用ネットワークに障害が発生した場合の説明図である。 従来例を示す構成図である。

符号の説明

２…監視装置
３，４…制御装置
５…プラント監視用ネットワーク
６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ，７ｂ，７ｃ…電力線
１２…電力線通信ネットワーク
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ…電力線通信モデム

Claims (3)

1. プラント監視用ネットワークに接続してプラントの稼動を制御する制御装置と制御状況を監視する監視装置とを備えるプラント監視制御システムにおいて、
   前記制御装置及び前記監視装置にそれぞれ電力線通信モデムを設けて、前記制御装置及び前記監視装置に電力を供給する電力線を用いた電力線通信ネットワークを構築し、前記プラント監視用ネットワークと前記電力線通信ネットワークを選択的に使用可能としたことを特徴とするプラント監視制御システム。
2. 常時は、前記プラント監視用ネットワークによりプラントの監視制御を行うと共に、前記電力線通信ネットワークによってプラントの監視制御に関わらないプラントの情報を収集することを特徴とする請求項１記載のプラント監視制御システム。
3. 前記プラント監視用ネットワークが設備の更新又は障害発生等で使用不可能となった際に、更新完了又は障害復旧等するまでの間、前記プラント監視用ネットワークに代えて前記電力線通信ネットワークを用いるようにしたことを特徴とする請求項１記載のプラント監視制御システム。

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