JP2009223457A - プラント運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 設定値の変更が適正か否かを事前に知り、危険な操作を回避するための支援情報を自動的に提供できるプラント運転支援装置を実現する。
【解決手段】 設定値に基づいてプラントを制御するプロセス制御装置と、前記プラントを模擬するトラッキングシミュレータとを具備するプラント運転支援装置において、
変更された前記設定値を、前記プロセス制御装置に通知することを一時的に保留して保持する設定値ホールド手段と、
前記設定値ホールド手段から通知される、変更後の設定値情報に基づいて前記プラントの将来トレンドを予測する第１予測シミュレータと、
変更前の設定値情報に基づいて前記プラントの将来トレンドを予測する第２予測シミュレータと、
前記第１予測シミュレータ及び第２予測シミュレータのシミュレーション結果を表示する予測情報表示部と、
を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、設定値に基づいてプラントを制御するプロセス制御装置と、前記プラントを模擬するトラッキングシミュレータとを具備するプラント運転支援装置に関するものである。

トラッキングシミュレータを具備するプラント運転支援装置は、特許文献１に技術開示がある。図６は、特許文献１に記載のプラント運転支援装置の構成を示す機能ブロック図である。

プロセス制御装置１は、制御アプリケーションを実行してプラント２の機器群と通信してこれらを制御している。プロセスデータサーバ５は、プラント２からプロセスデータをリアルタイムに収集し、トラッキングシミュレータ３に通知する。

トラッキングシミュレータ３は、パラメータ修正手段４を備え、プロセスデータサーバ３から取得したプロセスデータにより、内蔵するプロセスモデルのパラメータをリアルタイムに修正し、プラント２の状態を高精度で模擬する。

このようなトラッキングシミュレータ４の機能を利用すれば、オペレータは、注目するプラント２の物理量が現状の制御状態で将来どのように推移するかのトレンド情報や、アラーム情報を事前に知ることができ、プラントの安全操業に貢献できる。

オペレータは、プロセス制御装置１が備えるコントローラの設定値を変更して、プラント２の操業を行う。設定値変更に対するフィードバックは、変更の結果プラントがどう動いたか、をヒストリカルトレンドで確認することによってのみ行われる。

図７は、設定値変更に関する従来の監視形態を説明するイメージ図である。オペレータは、プロセス制御装置１が備える操作監視装置に表示された仮想コントローラ６のフェースプレートの設定指標７を操作して設定値ＳＶを時刻ｔ０で変更する。

変更の結果、プラント２の測定値ＰＶの変更時刻から現在時刻までの変化は、プロセス制御装置１が備えるヒストリカル表示装置８に表示されるＰＶのトレンドにより確認することができる。

特開２００５−３３２３６０号公報

従来のプラントにおける設定値変更の手法では、次のような問題がある。
（１）設定値変更に対するプランとの応答が、オペレータの予想とは異なる場合があるため、少しずつ設定値を変化させ、様子を見るという長時間に及ぶオペレーションが必要である。

（２）危険な結果を生じる可能性のある設定値変更操作は、オペレータの心理的負荷が高い。

（３）表示される支援情報は、すでに変更してしまった設定値に対する過去のトレンド情報であり、設定値の変更が適正か否かを事前に知り、危険な操作を回避するための支援情報ではない。

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、設定値の変更が適正か否かを事前に知り、危険な操作を回避するための支援情報を自動的に提供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）設定値に基づいてプラントを制御するプロセス制御装置と、前記プラントを模擬するトラッキングシミュレータとを具備するプラント運転支援装置において、
変更された前記設定値を、前記プロセス制御装置に通知することを一時的に保留して保持する設定値ホールド手段と、
前記設定値ホールド手段から通知される、変更後の設定値情報に基づいて前記プラントの将来トレンドを予測する第１予測シミュレータと、
変更前の設定値情報に基づいて前記プラントの将来トレンドを予測する第２予測シミュレータと、
前記第１予測シミュレータ及び第２予測シミュレータのシミュレーション結果を表示する予測情報表示部と、
を備えることを特徴とするプラント運転支援装置。

（２）前記設定値ホールド手段は、設定値変更に関する承認情報を取得したとき、保持している変更された前記設定値を、前記プロセス制御装置に通知することを特徴とする（１）に記載のプラント運転支援装置。

（３）前記第１予測シミュレータ及び第２予測シミュレータは、前記トラッキングシミュレータから、初期状態の通知を取得して予測シミュレーション計算をスタートさせることを特徴とする（１）または（２）に記載のプラント運転支援装置。

（４）前記第１予測シミュレータ及び第２予測シミュレータは、定周期で予測シミュレーション計算を実行し、前記予測情報表示部に表示させることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のプラント運転支援装置。

（５）前記予測情報表示部は、予測トレンド表示手段及び予測アラーム表示手段を備えることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載のプラント運転支援装置。

（５）前記予測トレンド表示手段は、前記第１予測シミュレータ及び第２予測シミュレータのシミュレーション結果のトレンドを同一画面上に対比して表示することを特徴とする（５）に記載のプラント運転支援装置。

本発明の構成によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）オペレータは設定値変更の際に、変更がどのような影響を及ぼすかを事前に確認することができ、これを承認することで設定値変更を行うことができる。

（２）設定値変更操作に対するオペレータの心理的負荷を大幅に低減させることができ、安全操業に貢献することができる。

（３）現行の設定値を維持した場合の予測トレンドと、変更予定の設定値に対する予測トレンドを同一画面に比較する表示形態により、設定値の変更操作の適正判断が視覚的に容易にできる。

（４）予測シミュレーションを定周期で実施し、常時予測トレンドを表示する環境を容易に構築できるので、支援情報の提供とオペレーション（設定値の変更）をシームレスに行うことができる。

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一実施形態を示す機能ブロック図である。図１において、プロセス制御装置１０、プラント２０、トラッキングシミュレータ３０は、図６で説明した従来装置のプロセス制御装置１、プラント２、トラッキングシミュレータ３と同一機能である。

プロセス制御装置１０の制御情報は、制御情報表示手段４０に常時表示されオペレータ５０に提供されている。オペレータ５０は、入力手段６０のマンマシンインターフェースにより、プロセス制御装置１０に対する設定値変更等の各種の情報を入力することができる。

設定値ホールド手段１００は、入力手段６０を介してオペレータ５０が入力した新しい設定値を取得すると、プロセス制御装置１０への新設定値の通知を一時的に保留し、これを保持する。

新しい設定値を受け取った設定値ホールド手段１００は、予測シミュレータ管理手段２００に対して新設定値の到着を通知する。予測シミュレータ管理手段２００は、これをトリガーとして、第１予測シミュレータ３００及び第２予測シミュレータ４００を起動する。

第１予測シミュレータ３００は、予測シミュレータ管理手段２００より、変更予定の新設定値を取得して、この設定値に変更した場合にプラント２０が将来どのような挙動をするかのトレンドをシミュレーション計算する。

第２予測シミュレータ４００は、予測シミュレータ管理手段２００より、現定値を取得して、この設定値を維持した場合にプラント２０が将来どのような挙動をするかのトレンドをシミュレーション計算する。

第１予測シミュレータ３００及び第２予測シミュレータ４００は、シミュレーション計算のスタートで、トラッキングシミュレータ３０より通知される現在の初期状態情報を取得する。

第１予測シミュレータ３００及び第２予測シミュレータ４００の計算結果は、支援情報表示管理手段５００に通知される。支援情表示報管理手段５００は、取得したシミュレーション結果を編集して予測情報表示部６００に通知する。

予測情報表示装置６００は、予測トレンド表示手段６０１及び予測アラーム表示手段６０２を備える。予測トレンド表示手段６０１は、第１予測シミュレータ３００の新設定値での予測トレンド及び第２予測シミュレータ４００の現定値での予測トレンドを同一画面に対比的に表示する。

オペレータ５０は、これら表示手段６０１、６０２を監視することで、現在の設定値を維持した場合のプラント２０の応答と、新設定値に変更した場合のプラント２０の応答の予測を対比して検討することができる。更に、アラームの発生予測も知ることができ、設定変更が適正であるか否かの判断を、事前に視覚的に実行することができる。

オペレータ５０は、これら表示手段の監視により設定値変更が適正でないと判断した場合には、入力手段６０に新たな設定値を入力し、この新設定値で上述の予測シミュレーションと表示を実行させ、再度の判断ができる。この処理ルーチンは、何回でも回すことができる。

オペレータ５０は、これら表示画面手段の監視により設定値変更が適正であると判断した場合には、入力手段６０に承認情報を入力して設定値ホールド手段１００に通知する。設定値ホールド手段１００は、この承認情報を取得すると、一時的に保持している新設定値をプロセス制御装置１０に通知する。

尚、予測シミュレータ管理手段２００は、設定値ホールド手段１００からの新設定値到着通知がない状態では、第２予測シミュレータ４００だけにシミュレーション実行要求を行い、現状の設定値の場合の予測情報を提供させる。

以下、図２乃至図５により、設定値変更操作と予測情報表示部６００の表示形態について説明する。図２は、設定値変更に関する予測シミュレーションの監視形態を説明するイメージ図であり、新しい設定値が入力される前のデフォルト状態を示している。

オペレータ５０は、仮想コントローラ６の設定値ＳＶを現在値9.2に維持した場合の、現在時刻ｔ０から所定時間先のＰＶ値の予測情報、即ち第２予測シミュレータ４００のシミュレーション結果を、予測トレンド表示手段６０１及び予測アラーム表示手段６０２の画面で確認することができる。

図３は、設定値変更に関する予測シミュレーションの他の監視形態を説明するイメージ図である。図２のデフォルト状態から、設定指標７を操作し、設定値ＳＶを矢印Ｐで示す7.2に変更操作している。

この変更操作による新設定値は、従来と異なり、この時点では設定値ホールド手段１００に一時的に保持されており、プロセス制御装置１０には通知されない。この新設定値に対して第１予測シミュレータ３００によるシミュレーションが実行される。

予測トレンド表示手段６０１及び予測アラーム表示手段６０２の画面には、現在の設定値によるミュレーション結果の予測トレンドＰＶ（実線）と、新設定値でのシミュレーション結果の予測トレンドＰＶ´（鎖線）の対比的な表示及びアラーム情報が表示される。

図４は、設定値変更に関する予測シミュレーションの更に他の監視形態を説明するイメージ図である。図３の状態で、オペレータ５０は、その二つのシミュレーション結果のトレンド情報及びアラーム情報を検討した上で、設定値変更を行うかどうかを決定する。

問題がないと判断したならば、矢印Ｑで示すように、仮想コントローラ６の「apply」ボタンを押す。この入力操作により、設定値ホールド手段１００に一時的に保持されていた新しい設定値は、プロセス制御装置１０に通知される。

この結果、予測トレンド表示手段６０１と予測アラーム表示手段６０２の画面は、図２のデフォルト状態の画面となり、新しく変更された設定値のままだとどうなるかという予測表示のモードとなる。

もし、新しく指定した設定値に問題があるようならば、「apply」ボタンを押す前に設定値を再度指定してそのシミュレーション結果のトレンドを見ることもできる。また、設定値の変更をキャンセルすることもできる。

図５は、本発明を適用した、設定値変更に関する予測シミュレーションの更に他の監視形態を説明するイメージ図である。仮想コントローラ６による制御対象と関連性のある制御対象の仮想コントローラ８が並列的に表示されており、時刻ｔ０で仮想コントローラ６の設定値を設定指標７の操作で15.2から7.2矢印に増加変更し、同時刻で仮想コントローラ８の設定値を設定指標９の操作で11.8から15.2矢印に減少変更している。

このように、設定値の変更は、同時に１つ以上を行ってもよい。また、 設定値の変更時刻を指定して予測を確認することもできる。

実施形態では、予測トレンド表示手段６０１及び予測アラーム表示手段６０２に表示されるプラントの応答を測定値ＰＶで例示したが、他の制御情報を指定して予測シミュレーションを実行させることがもきる。

図１の実施形態で図示した本発明特有のコンポーネント１００乃至６００は、ネットワーク等を介して接続して機能を分散してもよいし、プロセス制御装置１０の操作監視装置内にパッケージアプリケーションとして一体に組み込む形態であってもよい。。

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。 設定値変更に関する予測シミュレーションの監視形態を説明するイメージ図である。 設定値変更に関する予測シミュレーションの他の監視形態を説明するイメージ図である。 設定値変更に関する予測シミュレーションの更に他の監視形態を説明するイメージ図である。 設定値変更に関する予測シミュレーションの更に他の監視形態を説明するイメージ図である。 特許文献１に記載のプラント運転支援装置の構成を示す機能ブロック図である。 設定値変更に関する従来の監視形態を説明するイメージ図である。

符号の説明

１０ プロセス制御装置
２０ プラント
３０ トラッキングシミュレータ
４０ 制御情報表示装置
５０ オペレータ
６０ 入力手段
１００ 設定値ホールド手段
２００ 予測シミュレータ管理手段
３００ 第１予測シミュレータ
４００ 第２予測シミュレータ
５００ 支援情報表示管理手段
６００ 予測情報表示部
６０１ 予測トレンド表示手段
６０２ 予測アラーム表示手段

Claims (6)

1. 設定値に基づいてプラントを制御するプロセス制御装置と、前記プラントを模擬するトラッキングシミュレータとを具備するプラント運転支援装置において、
   変更された前記設定値を、前記プロセス制御装置に通知することを一時的に保留して保持する設定値ホールド手段と、
   前記設定値ホールド手段から通知される、変更後の設定値情報に基づいて前記プラントの将来トレンドを予測する第１予測シミュレータと、
   変更前の設定値情報に基づいて前記プラントの将来トレンドを予測する第２予測シミュレータと、
   前記第１予測シミュレータ及び第２予測シミュレータのシミュレーション結果を表示する予測情報表示部と、
   を備えることを特徴とするプラント運転支援装置。
2. 前記設定値ホールド手段は、設定値変更に関する承認情報を取得したとき、保持している変更された前記設定値を、前記プロセス制御装置に通知す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. 前記第１予測シミュレータ及び第２予測シミュレータは、前記トラッキングシミュレータから、初期状態の通知を取得して予測シミュレーション計算をスタートさせる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. 前記第１予測シミュレータ及び第２予測シミュレータは、定周期で予測シミュレーション計算を実行し、前記予測情報表示部に表示させる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. 前記予測情報表示部は、予測トレンド表示手段及び予測アラーム表示手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のプラント運転支援装置。
6. 前記予測トレンド表示手段は、前記第１予測シミュレータ及び第２予測シミュレータのシミュレーション結果のトレンドを同一画面上に対比して表示することを特徴とする請求項５に記載のプラント運転支援装置。

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