JP2010026615A - プロセス制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】プロセス制御システムを構築するに当たって、効率的にテストを実施できるシステムを提供し、計装エンジニアの負担とコストを削減する。
【解決手段】操作端末６０を介してプロセス制御手順３２２が登録され、プロセス制御手順３２２に基づきプラントのプロセス制御や監視を行い、システムのテスト時にはプロセス制御のシミュレーションを実行するプロセス制御システムであって、プロセス制御手順３２２の登録時に、シミュレーションの手順及び期待する結果を含むテスト方案３３２が操作端末６０を介して登録され、登録したプロセス制御手順３２２とテスト方案３３２のどちらか一方又は両方を操作端末６０に表示し、シミュレーションの手順に従いシミュレーションを実行し、シミュレーションの実行ステップ毎に、期待する結果とシミュレーションの結果とを比較し、比較結果を操作端末６０の画面に表示する。
【選択図】図３

Description

本発明は、プラントのフィードバック制御やシーケンス制御、プロセス状態監視等を行うプロセス制御システムに関し、詳細には、システムの構築とテストを効率的に実施できるプロセス制御システムに関する。

従来、プロセス制御システムを構築する計装エンジニアは、業務の大きな流れとして、処理装置・画面・キーボード・ソフトウェアからなるプロセス制御システム構築ツールを用いてシステムの構築後、まずプロセス制御手順を登録し、続いて別途用意のシミュレーションプログラムを用いて、登録したプロセス制御手順の動作を検証するテストを実施してきた（例えば特許文献１）。このようにプロセス制御システムの構築とテストを２段階で実施することは、システム構築後に制御手順とプロセス動作の習得が必要であり時間もかかるため、計装エンジニアにとっては負担が大きくてコストのかかる非効率的な業務となっている。

特開２００６−３０２０７８号公報

本発明は、プロセス制御システムを構築するに当たって、効率的にテストを実施できるシステムを提供し、計装エンジニアの負担とコストを削減することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、操作端末を介してプロセス制御手順が登録され、前記プロセス制御手順に基づきプラントのプロセス制御や監視を行い、システムのテスト時にはプロセス制御のシミュレーションを実行するプロセス制御システムを提供するものである。本発明におけるプロセス制御システムの特徴は、基本的には、前記プロセス制御手順の登録時に、前記シミュレーションの手順及び期待する結果を含むテスト方案が前記操作端末を介して登録され、登録した前記プロセス制御手順と前記テスト方案のどちらか一方又は両方を前記操作端末に表示し、前記シミュレーションの手順に従いシミュレーションを実行し、前記シミュレーションの実行ステップ毎に、前記期待する結果と前記シミュレーションにより得られた結果とを比較し、前記比較の結果を前記操作端末の画面に表示することである。

本発明によれば、プロセス制御システムの分野で、計装エンジニアがシステム構築と同時にテスト方案を登録し、テストをシミュレーションにより自動で実行できるため、プロセス制御システム構築の効率が上がり、計装エンジニアの負担とコストを削減できる。

以下、本発明の実施例を図１乃至図１１により説明する。図１は本実施例のプロセス制御システムの構成例を、図２は本実施例のプロセス制御システムで実行するプロセス制御シミュレーションの運用例を、図３は本実施例のプロセス制御システムのシミュレーション機構例を、そして図４乃至図１１は、図３に示したシステムの主要部分の処理フロー図を示したものである。

図１に示したプロセス制御システムは、プロセス制御装置１０、１２、タンク２０、３０、運転操作卓５０、５２、通信回線４０、登録・シミュレーション用端末６０、油供給元タンク（Ａ〜Ｃ）３５、３７、３９、流量計２２、２４、２８、及びプロセスバルブ１６、１８、１９、２６、２９、３２、３４を有する。

油供給元タンク（Ａ〜Ｃ）３５、３７、３９は、タンク２０に流体、例えば油を供給する。油の供給量は、プロセスバルブ１６、１８、１９、２９により制御することができる。

プロセス制御装置１０は、タンク２０に流れ込む２系統の流体、例えば油と中和剤の流量を、センサである流量計２２、２４からの検出信号により検出して取り込む。図１では、中和剤の供給系統の図示は省略する。流量計２２によって検出されたタンク２０に流れ込んだ油の総量が所定量になると、プロセスバルブ２６に制御信号を出力してプロセスバルブ２６を開き、タンク２０からタンク３０に油を流出させる。プロセス制御装置１０は、さらに、プロセスバルブ２６を開いた後、所定時間後にプロセスバルブ２６を閉じるように制御する。また、プロセスバルブ２６の後段にも、流量計２８が設けられており、タンク２０からタンク３０に流れる油の流量が計測され、プロセス制御装置１０に取り込まれる。

プロセス制御装置１２は、タンク３０の流出側配管に備えられたプロセスバルブ３２、３４の開閉を制御する。また、タンク３０の後段に接続されているプラント（図示せず）の状況を把握し、マニュアル操作による制御を行うこともできる。

プロセスバルブ２６、３２、３４は、初期状態ではいずれも閉じている。流量計２２で検出された流量の総量が所定量、例えば１０ｔになると、プロセスバルブ２６が開かれ、タンク２０からタンク３０に油が移動する。移動開始して所定時間、例えば１０分経過すると、プロセスバルブ２６を閉じる。その後、プロセスバルブ３２を開くことにより、タンク３０の上部に溜まった上澄み分の清浄な油を取り出す。また、その油を取り出した後、プロセスバルブ３４を開くことにより、沈澱している汚濁された油をドレインとして排出する。

プロセス制御装置１０、１２は、通信回線４０を介して、運転操作卓５０、５２に接続されている。従って、流量計２２、２４、２８によって検出されたタンク２０の流入・流出量は、プロセス制御装置１０を介して運転操作卓５０、５２に取り込まれ、そのディスプレイ上に表示される。また、プロセス制御装置１０によるプロセスバルブ２６の開閉状態、及びプロセス制御装置１２によるプロセスバルブ３２、３４の開閉状態も、通信回線４０を介して運転操作卓５０、５２のディスプレイ上に表示される。故に、操作者は、運転操作卓５０、５２のディスプレイ画面をモニタすることにより、タンク２０、３０の油の流入・流出状況を把握することができる。また、マニュアル操作でプロセスバルブ３２、３４の開閉制御をする場合には、この運転操作卓５０、５２から行うことができる。

登録・シミュレーション用端末６０も、通信回線４０に接続されている。この登録・シミュレーション用端末６０を用いて、プロセス制御手順及びテスト方案の登録を行い、模擬的に入力・制御・出力の動作を実行させることにより、プロセス制御装置１０、１２の制御動作を自動的にシミュレーションしてテスト結果を得ることができる。本実施例におけるテスト方案とは、構築したプロセス制御システムをテストするために行うシミュレーションの手順のことである。登録・シミュレーション用端末６０は、運転操作卓５０、５２を兼ねても良い。

なお、本実施例では、プラントの一例として、タンク２０、３０及びその周辺に配置された流量計やプロセスバルブのみを図１に示している。実際のプラントは、さらに大規模であり、ジャケット付きのリアクターやポンプや開度制御の可能なコントロールバルブなどから構成されるが、本実施例では図示を省略している。

図２に、本発明によるプロセス制御システムの運用例を示す。図２は、登録・シミュレーション用端末６０のディスプレイ画面の表示例を示したものである。登録・シミュレーション用端末６０は、プロセス制御手順とテスト方案を対で一画面に表示する全体表示１００、プロセス制御手順とテスト方案をそれぞれ個別に表示するプロセス制御手順表示１１０及びテスト方案表示１２０、並びにシミュレーション結果表示１５０を表示する。

プロセス制御手順表示１１０とテスト方案表示１２０は、全体表示１００で表示されるプロセス制御手順とテスト方案のどちらか一方をより詳細に表示し、細かい設定等を行うための表示である。通常は、操作者は、全体表示１００を見てプロセス制御の動作とテストの全貌を把握し、シミュレーション動作を指示して、シミュレーション結果表示１５０にてテスト結果を得る。

本プロセス制御システムの運用例を、全体表示１００を拡大した全体表示の詳細図１３０を参照しながら説明する。全体表示１００では、画面左半分に表示されるプロセス制御手順と右半分に表示されるテスト方案は、両者のブロック（ステップ）間の対応関係を明示するように構成される。本実施例では、全体表示の詳細図１３０に示すように、両者のブロック（ステップ）間が結線され、対応関係を明示している。この表示画面において、操作者は、プロセス制御手順を定義しテスト方案を設定する。以下にこの具体例を述べる。

プロセス制御手順のスタート部１３１におけるプラント機器や環境（プラントの周囲温度など）の状態は、テスト方案のブロック１４６で設定する。本例では、タンク３０内の蒸気温度ＴＩ１１０を１２０．５℃とし、油の供給元をタンクＡ、タンクＢ、タンクＣの中からいずれか１基を選ぶべく、登録・シミュレーション用端末６０の内部機構２００で乱数処理を行い、まずタンクＢから供給するという想定のテスト方案を設定している。なお、図２において、ＰＶはシミュレーションでの実測値、即ちシミュレーション結果での値を示す。

次に、プロセス制御手順のブロック１３２（ステップ０１とする）で、タンクＢのバルブ１８（Ｖ００１）の開信号を出力し、対応するテスト方案のブロック１３４で、プロセスの変化の期待値（シミュレーション結果として期待される値）として、開信号出力の１０秒後にＶ００１開のアンサ信号が来るという想定のテスト方案を設定している。

引き続き、プロセス制御手順のブロック１３６（ステップ０２）で、予め定めた所定時間後に、タンク２０内の油の液面ＬＩ３０３が所定量、本例では２０ｍ以上あるかを判定する。この際、対応するテスト方案のブロック１３８で、ＬＩ３０３が２５．５ｍであるという想定のテスト方案を設定しているので、ブロック１３６では、判定がＹｅｓとなってブロック１４０（ステップ０３）へ分岐する。

ブロック１４０では、タンク２０に流す油の流量制御を行うため、プロセスバルブ２９による流量ＦＩＣ００２の制御を開始する。対応するテスト方案のブロック１４２には、流量ＦＩＣ００２の変化の期待値として、時間軸上の変化パターンが設定されている。

上記のプロセス制御手順とテスト方案の組を用いて、登録・シミュレーション用端末６０にて実際にプロセス制御動作のシミュレーションを実行させると、画面にシミュレーション結果表示１５０が表示される。シミュレーション結果表示１５０では、テスト方案のブロック１４６で設定したプラント機器、環境の状態が画面上部に状態表示１５２として表示される。また、一連のシミュレーションの実行結果が、プロセス制御手順で設定したブロックのステップ番号順に表示され、テスト方案で設定した期待値とシミュレーションにて得られた結果が比較される。そして、数値データが許容誤差内であること、及びプロセス機器のオン・オフデータのオン・オフが一致することが検証され、ステップ毎に一致（ＯＫ）又は不一致（ＮＧ）が表示される。

また、シミュレーション結果表示１５０では、全体表示の詳細１３０における分岐処理に対応して、分岐の全ケースを網羅するシミュレーションとその結果表示を行う。例えば、全体表示の詳細１３０におけるブロック１３６（ステップ０２）の分岐と分岐後のブロック１４０（ステップ０３）及びブロック１４３（ステップ０４）に対し、シミュレーション結果表示１５０では、それぞれのステップに対応するブロック１５８、ブロック１６２、及びブロック１６４のシミュレーションが実行され結果が表示される。

また、油の供給元としてタンクＡ及びタンクＣを選択した場合についても、別途この状態におけるシミュレーションを行い、状態の全ケースを網羅するシミュレーションを実行する。このとき、シミュレーション結果表示１５０の状態表示１５２には、油の供給元として選択したタンクやその状態が表示される。

図３は、本プロセス制御システムのシミュレーション機構の実現方式を表したもので、登録・シミュレーション用端末６０の内部機構２００に構築した例を示している。図３では、運転操作卓５２、登録・シミュレーション用端末６０及びプロセス制御装置１０が通信回線４０により接続されており、図１に示した運転操作卓５０及びプロセス制御装置１２は省略した。

内部機構２００において、プロセス制御手順とテスト方案の登録、及びシミュレーションが実行される。プロセス制御手順を登録する場合、まず、登録・シミュレーション用端末６０のキーボード２１２及びモニタ２１０を介して、画面／キー入出力処理部２２０を経由し、構築管理部２３０の管轄の元、プロセス制御手順登録部２４０にてプロセス制御手順の登録を行い、その内容をプロセス制御手順ＤＢ（データベース）３２０の手順レコード３２２に格納する。なお、登録・シミュレーション用端末６０は、キーボード２１２の他にマウスやタッチパネルなどの入力機器を用いて操作することもできるが、本実施例では、キーボード２１２を用いて操作するものとして説明する。

引き続き、プロセス制御のテスト方案も同様に、登録・シミュレーション用端末６０のキーボード２１２及びモニタ２１０を介して、画面／キー入出力処理部２２０を経由して構築管理部２３０の管轄の元、テスト方案登録部２５０にてテスト方案の登録を行い、その内容をテスト方案ＤＢ３３０の手順レコード３３２に格納する。ここで格納されるテスト方案とは、シミュレーションの手順であり、ある制御動作を次の動作に遷移させるときの条件となる状態（以後、「遷移条件」と称する）や、シミュレーション結果として期待される動作（以後、「期待動作」と称する）、及び期待値も含まれる。

また、このテスト方案の登録処理では、テスト方案登録部２５０においてバルブやセンサなどプラント機器の個別の動特性を登録することもでき、登録内容を機器別動特性ＤＢ３１０の特性レコード３１２に格納する。

プロセス制御のシミュレーションを実行する場合は、やはり登録・シミュレーション用端末６０のキーボード２１２及びモニタ２１０を介して、画面／キー入出力処理部２２０を経由し、シミュレーション管理部２６０の管轄の元、プロセス制御手順読出し・実行部２７０にてプロセス制御手順ＤＢ３２０から制御手順レコード３２２の読出しを行う。この制御手順レコード３２２の内容に従って、プロセス制御のシミュレーションが自動的に実行される。

この際、プロセス制御手順の１ステップ毎に、テスト方案読出し・実行部２８０を起動し、制御動作を遷移させる状態及び期待動作をテスト方案ＤＢ３３０から方案レコード３３２として読み込んで、テスト方案で設定した期待値とシミュレーションで得られた値との比較を行い、一致／不一致の情報をシミュレーション結果ＤＢ３００に結果レコード３０２として格納する。

シミュレーションの運用面では、シミュレーション管理部２６０が、図２に示した登録・シミュレーション用端末６０の全体表示１００、プロセス制御手順表示１１０、テスト方案表示１２０、及びシミュレーション結果表示１５０の画面表示を司る。

ここからは、登録・シミュレーション用端末６０の内部機構２００の各部について説明する。

まず、画面／キー入出力処理部２２０の処理について説明する。図４は、画面／キー入出力処理部２２０の処理フローを示したものである。

処理ブロック４００にて、処理要求を待ち受ける。要求を受けたら、処理ブロック４０４でその要求がキー入力か画面表示かを判定し、キー入力の場合は処理ブロック４０８に分岐し、画面表示の場合は処理ブロック４２０に分岐する。

処理ブロック４０８では、一連キーの送り先を判定し、プロセス制御手順・テスト方案構築の場合は処理ブロック４１２に分岐し、シミュレーション実行の場合は処理ブロック４１６に分岐する。一連キーの送り先とは、操作者がキー入力操作を開始するときに、プロセス制御手順・テスト方案構築とシミュレーション実行のどちらを選択したかで決まるコマンドの送り先情報で、引き続き行われる一連のキー操作を同じ送り先に結びつけるために保持される情報である。

処理ブロック４１２では、キー入力内容を構築管理部２３０に送る。処理ブロック４１６では、キー入力内容をシミュレーション管理部２６０に送る。また、処理ブロック４２０では、表示要求内容を画面に出力する。処理ブロック４１２、４１６、又は４２０が終了したら、処理ブロック４００に戻り処理要求を待ち受ける。

次に、構築管理部２３０の処理について説明する。図５に構築管理部２３０の処理フローを示す。

処理ブロック４３０にて、処理要求を待ち受ける。要求を受けたら、処理ブロック４３４で要求がキー入力か画面表示かを判定し、キー入力の場合は処理ブロック４３８に分岐し、画面表示の場合は処理ブロック４５０に分岐する。

処理ブロック４３８では、要求処理の判定を行い、プロセス制御手順構築の場合は処理ブロック４４２に分岐し、テスト方案構築の場合は処理ブロック４４６に分岐する。

処理ブロック４４２では、キー入力内容をプロセス制御手順登録部２４０に送信する。一方、処理ブロック４４６では、キー入力内容をテスト方案登録部２５０に送信する。

また、処理ブロック４５０では、表示の要求範囲を判定し、プロセス制御手順表示の要求の場合は処理ブロック４５４に、テスト方案表示の要求の場合は処理ブロック４５８に、全体表示の要求の場合は処理ブロック４６２に、シミュレーション結果表示の要求の場合は処理ブロック４６４にそれぞれ分岐する。

処理ブロック４５４、４５８、４６２、４６４では、登録・シミュレーション用端末６０に画面出力要求を行う。処理ブロック４５４ではプロセス制御手順の画面出力要求を行い、処理ブロック４５８ではテスト方案の画面出力要求を行い、処理ブロック４６２ではプロセス制御手順とテスト方案を組み合わせた全体表示の画面出力要求を行い、そして処理ブロック４６４ではシミュレーション結果の画面出力要求を行う。

処理ブロック４４２、４４６、４５４、４５８、４６２、又は４６４が終了したら、処理ブロック４３０に戻り処理要求を待ち受ける。

次に、プロセス制御手順登録部２４０について説明する。図６にプロセス制御手順登録部２４０の処理フローを示す。

処理ブロック４７０にて、操作者によるキー入力を待ち受ける。操作者は、登録・シミュレーション用端末６０のキーボード２１２及びモニタ２１０を介して、プロセス制御手順を入力して設定する。

キー入力がされたら、処理ブロック４７４にて操作者が入力した情報に基づきプロセス制御手順を編集する。

処理ブロック４７８では、登録・シミュレーション用端末６０に画面出力を要求し、モニタ２１０に編集後のプロセス制御手順を表示する。操作者は、この表示により、入力したプロセス制御手順を確認することができる。

処理ブロック４８２で一連の編集が終了したかを判定し、未終了の場合は、処理ブロック４７０に戻る。終了の場合は、処理ブロック４８６でプロセス制御手順ＤＢ３２０の手順レコード３２２を更新し、処理ブロック４７０に戻る。

続いて、テスト方案登録部２５０について説明する。図７にテスト方案登録部２５０の処理フローを示す。

まず、処理ブロック５００で、操作者によるキー入力を待ち受ける。操作者は、登録・シミュレーション用端末６０のキーボード２１２及びモニタ２１０を介して、テスト方案又はプラント機器の個別の動特性を入力して登録する。

キー入力がされたら、処理ブロック５０４にて、入力内容がテスト方案の登録か機器別動特性の登録かを判定し、テスト方案の登録の場合は処理ブロック５０８に分岐し、機器別動特性の登録の場合は処理ブロック５２４に分岐する。

処理ブロック５０８では、操作者の入力に基づきテスト方案の編集を行う。テスト方案の編集については、図８に示すテスト方案編集処理フローを用いて、後で詳細に説明する。

処理ブロック５１２で登録・シミュレーション用端末６０に画面出力を要求し、モニタ２１０に編集後のテスト方案を表示する。

処理ブロック５１６で、一連のテスト方案の編集処理が終了したかどうかを判定する。終了の場合は処理ブロック５２０に移行し、未終了の場合は処理ブロック５００に戻る。

処理ブロック５２０では、テスト方案の編集結果をテスト方案ＤＢ３３０の方案レコード３３２に格納し、処理ブロック５００に戻る。

また、処理ブロック５２４では、操作者の入力に基づき機器別動特性を編集する。操作者は、登録・シミュレーション用端末６０のキーボード２１２及びモニタ２１０を介して、バルブやセンサなどプラント機器の個別の動特性を入力する。

処理ブロック５２８で登録・シミュレーション用端末６０に画面出力を要求し、モニタ２１０に編集後の機器別動特性を表示する。

処理ブロック５３２で、一連の機器別動特性の編集処理が終了したかどうかを判定する。終了の場合は処理ブロック５３６に移行し、未終了の場合は処理ブロック５００に戻る。

処理ブロック５３６では、機器別動特性の編集結果を機器別動特性ＤＢ３１０の特性レコード３１２に格納し、処理ブロック５００に戻る。

ここで、テスト方案の編集処理を、図８に示すテスト方案編集処理フローを用いて説明する。

処理ブロック５４０で、プロセス制御手順ＤＢ３２０の手順レコード３２２を呼出し、ステップの初期化、即ちシミュレーションを開始する先頭のステップを探し当てて処理を開始する。

次に処理ブロック５４４で、プロセス制御手順ＤＢ３２０の手順レコード３２２に記述されている当該ステップの遷移条件から状態情報、即ち制御対象機器、制御対象機器の付帯機器、及び機器の周囲温度など環境の情報を順次取り出す。

続いて処理ブロック５４８にて、状態設定法の判断を行う。これは、温度などのテスト方案として設定可能な状態を、操作者が任意に設定するか乱数を用いて無作為に設定するかを判断するもので、どちらにするかは状態項目毎にプロセス制御手順の登録時に設定されている。操作者が任意に設定する場合は処理ブロック５５２に分岐し、乱数で無作為に設定する場合は処理ブロック５８４に分岐する。

処理ブロック５５２では、例えば、温度範囲が０〜５０℃の外気温状態に対し３点を指定するというように、操作者が任意に状態設定数を指定する。

処理ブロック５５６で、処理ブロック５５２で指定した数だけ、操作者が任意に状態を設定する。上記の例では、例えば１０℃、２０℃、３０℃の３点を設定する。

また、処理ブロック５８４では、処理ブロック５５２と同様に、操作者が状態設定数を指定する。

処理ブロック５８８では、乱数ＤＢ３４０の乱数レコード３４２を乱数処理して取り出し、取り出した値に対応する状態値を処理ブロック５８４で指定した数だけ設定する。上記の例では、例えば１１℃、１５℃、２９℃の３点という具合に設定する。

処理ブロック５５６及び５８８が終了すると、処理ブロック５６０に移行する。本ブロックでは、対象となる全件について状態設定が終了したかを判定し、終了の場合は処理ブロック５６８に移行する。未終了の場合は、処理ブロック５６４に移行し、次の制御対象機器、付帯機器及び環境の情報を、プロセス制御手順ＤＢ３２０の手順レコード３２２に記述されている当該ステップの遷移条件から取り出して、処理ブロック５４８に戻る。

処理ブロック５６８では、当該ステップでの制御機器の期待動作、例えば１０秒後にコントロールバルブＶ００１が全開となる、というような動作内容を設定する。

処理ブロック５７２にて、テスト方案の全てのステップの編集処理が一通り終了したかどうかを判定する。終了の場合は、処理ブロック５８０に移行して、テスト方案ＤＢ３３０の方案レコード３３２に編集したテスト方案を格納する。未終了の場合は、処理ブロック５７６でステップを更新し、処理ブロック５４４に戻って次のステップの処理を行う。

次に、シミュレーション管理部２６０の処理を、図９に示すシミュレーション管理部処理フローを用いて説明する。

まず、処理ブロック６００で、操作者によるキー入力を待ち受ける。操作者は、プロセス制御手順の定義・登録とテスト方案の登録・編集が終了したら、登録・シミュレーション用端末６０のキーボード２１２及びモニタ２１０を介して、プロセス制御シミュレーションの自動実行の開始コマンドを入力する。

開始のキー入力がされたら、処理ブロック６０４にてプロセス制御手順ＤＢ３２０の手順レコード３２２を呼出し、ステップの初期化、即ちシミュレーションを開始する先頭のステップを探し当てて処理を開始する。

次に、処理ブロック６０８にてプロセス制御手順読出し・実行部を起動し、続いて処理ブロック６１２にてテスト方案読出し・実行部を起動する。プロセス制御手順読出し・実行部の処理については図１０を用いて、テスト方案読出し・実行部の処理については図１１を用いて、それぞれ後述する。

そして、処理ブロック６１６にて出力方式の要求を判定し、ステップ毎に結果を出力する逐次出力の場合は処理ブロック６３２に、全ステップの結果をまとめて出力する一括出力の場合は処理ブロック６２０に分岐する。

一括出力の場合の処理ブロック６２０では、全ステップのシミュレーションが終了したかどうかを判定する。

終了の場合は、処理ブロック６２８に移行して、シミュレーション結果ＤＢ３００から一連の結果レコード３０２を取り出し、シミュレーション結果の画面出力を要求して処理ブロック６００に戻り、操作者による次のキー入力を待ち受ける。未終了の場合は、処理ブロック６２４でステップを更新して処理ブロック６０８に戻る。

また、逐次出力の場合の処理ブロック６３２では、シミュレーション結果ＤＢ３００から一つの結果レコード３０２を取り出し、シミュレーション結果の画面出力を要求する。

続いて、処理ブロック６３６で、全ステップのシミュレーションが終了したかどうかを判定する。

終了の場合は、処理ブロック６００に移行し、操作者による次のキー入力を待ち受ける。未終了の場合は、処理ブロック６４０でステップを更新して処理ブロック６０８に戻る。

次に、プロセス制御手順読出し・実行部２７０の処理を、図１０に示すプロセス制御手順読出し・実行部処理フローを用いて説明する。

まず、処理ブロック６６０で、テスト方案ＤＢ３３０の方案レコード３３２を読出し、シミュレーションの当該ステップにおける制御対象機器、付帯機器及び環境の状態の情報を取り出して、シミュレーションを実行するに当たっての初期状態として設定する。

次に、処理ブロック６６４にて、シミュレーションを実行する状態の設定に際し、乱数を再使用する要求があるかどうかを判定する。

要求がある場合は、処理ブロック６６８にて、乱数ＤＢ３４０の乱数レコード３４２に従い、当該項目の状態を乱数によって再設定した後、処理ブロック６７２に移行する。要求がない場合は、そのまま処理ブロック６７２に移行する。

処理ブロック６７２では、プロセス制御手順ＤＢ３２０の手順レコード３２２より、当該ステップのプロセス制御手順を取り出す。

そして、処理ブロック６７６でプロセス制御手順を実行する。

最後に、処理ブロック６８０にて、シミュレーション結果ＤＢ３００の結果レコード３０２にシミュレーション結果である制御出力値を格納する。

最後に、テスト方案読出し・実行部２８０の処理を、図１１に示すテスト方案読出し・実行部処理フローを用いて説明する。

まず、処理ブロック７００にて、テスト方案ＤＢ３３０の方案レコード３３２を読出し、シミュレーションの当該ステップにおける期待動作の情報を取り出す。

続いて、処理ブロック７０４で、シミュレーション結果ＤＢ３００の結果レコード３０２より、当該ステップにおける制御出力値を取り出す。

そして、処理ブロック７０８にて、機器別動特性ＤＢ３１０の特性レコード３１２を基に、当該機器の制御対象値の、機器別動特性に基づく時間軸上の変動パターンを、一連のシミュレーションデータの集合であるシミュレート値群７２４として作成する。このシミュレート値群７２４は、図２における全体表示の詳細１３０のブロック１４２に示した、制御対象値の時間軸上の変動パターンに対応する。

続いて、処理ブロック７１２で、処理ブロック７００で取り出した期待動作における指定した値（期待値）とシミュレート値とを時間軸上で比較し、シミュレート値の誤差を求める。

シミュレート値の誤差が予め設定した許容範囲内の場合は、処理ブロック７２０に移行して、シミュレーション結果ＤＢ３００の結果レコード３０２に、当該ステップにおいて期待動作とシミュレート値が一致する（ＯＫ）ことを記録する。

シミュレート値の誤差が前記許容範囲を超えている場合は、処理ブロック７１６に移行して、シミュレーション結果ＤＢ３００の結果レコード３０２に、当該ステップにおいて期待動作とシミュレート値が不一致である（ＮＧ）ことを記録する。

以上述べたように、本発明によれば、プロセス制御システムの分野で、計装エンジニアがシステム構築と同時にテスト方案を登録し、テストをシミュレーションにより自動で実行することができる。従って、プロセス制御システム構築時のコストと計装エンジニアの負担を削減することができる。

プロセス制御システムの構成例。 プロセス制御システムの運用例。 プロセス制御システムのシミュレーション機構例。 画面／キー入出力処理部の処理フロー。 構築管理部の処理フロー。 プロセス制御手順登録部の処理フロー。 テスト方案登録部の処理フロー。 テスト方案編集の処理フロー。 シミュレーション管理部の処理フロー。 プロセス制御手順読出し・実行部の処理フロー。 テスト方案読出し・実行部の処理フロー。

符号の説明

１０、１２…プロセス制御装置、１６、１８、１９、２６、２９、３２、３４…プロセスバルブ、２０、３０…タンク、２２、２４、２８…流量計、３５…油供給元タンクＡ、３７…油供給元タンクＢ、３９…油供給元タンクＣ、４０…通信回線、５０、５２…運転操作卓、６０…登録・シミュレーション用端末、１００…全体表示、１１０…プロセス制御手順表示、１２０…テスト方案表示、１３０…全体表示の詳細図、１５０…シミュレーション結果表示、１５２…シミュレーション結果表示の状態表示、２００…登録・シミュレーション用端末の内部機構、２２０…画面／キー入出力処理部、２３０…構築管理部、２４０…プロセス制御手順登録部、２５０…テスト方案登録部、２６０…シミュレーション管理部、２７０…プロセス制御手順読出し・実行部、２８０…テスト方案読出し・実行部、３００…シミュレーション結果ＤＢ、３１０…機器別動特性ＤＢ、３２０…プロセス制御手順ＤＢ、３３０…テスト方案ＤＢ、３４０…乱数ＤＢ。

Claims (7)

1. 操作端末を介してプロセス制御手順が登録され、前記プロセス制御手順に基づきプラントのプロセス制御や監視を行い、システムのテスト時にはプロセス制御のシミュレーションを実行するプロセス制御システムにおいて、
   前記プロセス制御手順の登録時に、前記シミュレーションの手順及び期待する結果を含むテスト方案が前記操作端末を介して登録され、
   登録した前記プロセス制御手順と前記テスト方案のどちらか一方又は両方を前記操作端末に表示し、
   前記シミュレーションの手順に従いシミュレーションを実行し、
   前記シミュレーションの実行ステップ毎に、前記期待する結果と前記シミュレーションにより得られた結果とを比較し、
   前記比較の結果を前記操作端末の画面に表示する、
   ことを特徴とするプロセス制御システム。
2. 請求項１記載のプロセス制御システムにおいて、
   前記比較の結果を前記操作端末の画面に、前記シミュレーションの実行ステップ毎に逐次表示する又は全ステップ終了後に一括表示するプロセス制御システム。
3. 請求項１記載のプロセス制御システムにおいて、
   前記テスト方案の登録時には、プロセス制御機器の制御動作を次の制御動作に遷移させる条件を登録するプロセス制御システム。
4. 請求項３記載のプロセス制御システムにおいて、
   前記遷移させる条件は、乱数を用いて無作為に登録するプロセス制御システム。
5. 請求項１記載のプロセス制御システムにおいて、
   前記シミュレーションの実行時に乱数を用いて、前記シミュレーションの実行条件を再設定するプロセス制御システム。
6. 請求項１記載のプロセス制御システムにおいて、
   前記テスト方案の登録時にはプロセス制御機器の動特性を登録し、前記動特性に基づいて前記シミュレーションを実行するプロセス制御システム。
7. 請求項１記載のプロセス制御システムにおいて、
   登録した前記プロセス制御手順と前記テスト方案の両方を前記操作端末に表示するときは、前記プロセス制御手順の実行ステップと前記テスト方案に登録したシミュレーションの実行ステップとの対応関係を明示して表示するプロセス制御システム。

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