JP2010182142A - 予測アラームを用いたプラント運転支援装置および処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】予測アラーム情報に対して常に最適な対処を実行することによりアラーム情報が発報されることなく安定したプラント運転が行え、確認済みと未確認のアラーム情報とを明確に判別できるプラント運転支援装置を実現すること。
【解決手段】実プラントの動作と並行してプロセスシミュレーションを行い、実プラントの動作を予測するように構成されたプラント運転支援装置において、予測値に対する予測アラームを確認済みと未確認が識別可能に表示する表示手段を設けたことを特徴とするもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラント運転支援システムに関するものであり、詳しくは予測機能を搭載したプラント運転支援システムにおける予測アラームの処理に関する。

石油精製の化学プロセス、上下水道の水処理プロセスなどの挙動が複雑なプラントの運転にあたり、たとえば特許文献１のように、実データをもとにシミュレーションモデルを随時修正し、リアルタイムで実プラントの動作と並行してシミュレーションを行うことによって、実プラントの状態を逐次にシミュレーションモデルに反映し、高精度に実プラントの動作を予測できるプラント運転支援装置が用いられている。

図４は、従来のプラント運転支援装置の構成の一例を示すブロック図である。図４において、プラント１は制御装置２から入力される制御値により制御される。制御装置２には操作入力インターフェース３を介して操作入力値が入力され、制御装置２は操作入力値に応じた制御値をプラント１に入力してプラント１を制御する。また、制御値は、プラント模擬装置６にも入力される。

実測アラーム判定装置４は、プラント１から出力されるプロセス値（以下、実測値という）が異常値であるかどうかをアラーム値設定装置５に定義されたアラーム設定値（上限値、下限値など）に基づいて判定し、判定結果をアラーム情報表示装置８に出力する。

プラント模擬装置６は、プロセスが物理や化学の法則に従ったモデルで構成されたものであり、プラント１から実測値を取得し、逐次内部パラメータを変化させることで、実プラントを完全に模擬することができる。

予測アラーム判定装置７は、予測シミュレータ９から出力されるプラント１の将来の運転状態を予測した予測値が異常値であるかどうかをアラーム値設定装置５に定義された前述のアラーム設定値に基づいて判定し、判定結果をアラーム情報表示装置８に出力する。

アラーム情報表示装置８は、実測アラーム判定装置４で異常と判断されたプロセス値のアラーム情報と予測アラーム判定装置７で異常と判断された予測値の最新のアラーム情報とを表示する。また、プロセス値のアラーム情報において、オペレータが確認済みのアラーム情報（以下、アック情報という）には、チェックマークが表示される。

予測シミュレータ９は、プラント模擬装置６から入力されるプロセスデータに基づいて実時間より高速に動作させることで予測値を導出するものであり、予測時間設定入力インターフェース１０より設定される予測時間に従い、逐次予測を繰り返す。

このようなシステムにおいて、プラント１に不具合を生じることが予測されて予測アラームが発報されると、オペレータは、経験に基づいてプラント１が異常な状態にならないよう対処する。

特許文献１は、実プラントの状態を逐次シミュレーションモデルに反映させることにより、高精度に実プラントの動作を予測するプラント運転支援装置に関するものである。

特開２００５−３３２３６０号公報

しかし、予測アラームが発報された場合には、オペレータの経験に基づいてプラント１が異常な状態にならないよう対処することから、オペレータの個人差が大きく影響することになり、常に最適な対処が行われるとは限らない。

また、従来の構成における予測アラーム情報表示では、前回表示されたアラーム情報と現在表示されているアラーム情報が同一であるかを判断できないため、オペレータは確認済みと未確認のアラーム情報とを判別できないという問題もある。

さらに、従来の予測アラーム情報表示では、前回表示されたアラーム情報と現在表示されているアラーム情報の差異を確認できないため、オペレータは操作量の変更により発報した予測アラームの変化を確認できないという問題もある。

本発明は、これらの問題点を解決するものであり、その目的は、予測アラーム情報に対して常に最適な対処を実行することによりアラーム情報が発報されることなく安定したプラント運転が行え、確認済みと未確認のアラーム情報とを明確に判別できるプラント運転支援装置を実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
実プラントの動作と並行してプロセスシミュレーションを行い、実プラントの動作を予測するように構成されたプラント運転支援装置において、
予測値に対する予測アラームを確認済みと未確認が識別可能に表示する表示手段を設けたことを特徴とする。

請求項２は、請求項１記載のプラント運転支援装置において、
前記表示手段は、
前記予測アラーム状態を正常状態にするためのプラントの操作量を表示することを特徴とする。

請求項３は、請求項１または２記載のプラント運転支援装置において、
前記表示手段は、
前記プラントの操作量の履歴を表示することを特徴とする。

請求項４は、請求項１〜３いずれかに記載のプラント運転支援装置において、
前記表示手段は、
前記予測アラーム情報の履歴も表示することを特徴とする。

請求項５は、請求項１〜４いずれかに記載のプラント運転支援装置において、
前記操作量は、前記実プラントに設定されることを特徴とする。

このように構成することにより、実際のプラントでは、アラームを発報させることなく常に安定したプラント運転が行えるプラント運転支援装置を実現できる。

本発明のプラント運転支援装置の一実施例を示した構成図である。 図１のプラント運転支援装置の動作の一例を示したフロームチャートである。 表示画面例図であり、（ａ）はアラーム情報表示装置８の表示例を示し、（ｂ）はアラーム情報履歴表示装置１５の表示例を示している。 従来のプラント運転支援装置の一例を示した構成図である。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示すブロック図であり、図４と共通する部分には同一の符号を付けている。図１の装置では、図４の装置に、予測アラーム処理装置１１と、操作情報処理装置１２と、データ記憶装置１３と、操作情報検索装置１４と、アラーム情報履歴表示装置１５を付加している。

図１において、プラント１は制御装置２から入力される制御値により制御される。制御装置２には操作入力インターフェース３を介して操作入力値が入力され、制御装置２は操作入力値に応じた制御値をプラント１に入力してプラント１を制御する。また、制御値は、プラント模擬装置６にも入力される。

実測アラーム判定装置４は、プラント１から出力される実測値が異常値であるかどうかをアラーム値設定装置５に定義されたアラーム設定値に基づいて判定し、判定結果をアラーム情報表示装置８に出力する。

プラント模擬装置６は、プラント１から実測値を取得し、逐次内部パラメータを変化させることで、実プラントを完全に模擬する。

予測アラーム判定装置７は、予測シミュレータ９から出力されるプラント１の将来の運転状態を予測した予測値が異常値であるかどうかをアラーム値設定装置５に定義された前述のアラーム設定値に基づいて判定して、判定結果を予測アラーム処理装置１１に出力する。

アラーム情報表示装置８は、実測アラーム判定装置４で異常と判断されたプロセス値のアラーム情報と、データ記憶装置１３から入力される最新の予測アラーム情報を含むプラントの各種アラーム情報を表示する。

予測シミュレータ９は、プラント模擬装置６から入力されるプロセスデータに基づいて実時間より高速に動作させることで予測値を導出し、予測時間設定入力インターフェース１０より設定される予測時間に従い、逐次予測を繰り返す。

予測アラーム処理装置１１は、データ記憶装置１３に格納されている前回の予測アラーム情報と予測アラーム判定装置７から入力される今回の予測アラーム情報の差異を判別して必要な処理を行い、その結果をデータ記憶装置１３に格納する。

操作情報処理装置１２は、プラント模擬装置６から操作量の変化情報を得ることによりデータ記憶装置１３をアクセスし、復帰操作情報を探索する。

データ記憶装置１３は、一連のプラント運転支援処理動作に伴って発生する予測アラーム情報(予測開始時刻、アラーム発生時刻、アラーム発報タグ名、ステータスなど)、操作量変更情報(操作時刻、操作タグ名、操作量など)、アック情報、復帰操作情報(アラーム発報タグ名、ステータス、操作タグ名、操作量など)の各種情報を保持する。

操作情報処理装置１４は、常にデータ記憶装置１３をアクセスしていて、最新のアラーム発報タグが入力されるとそのアラーム発報タグに対する復帰操作情報を検索する。

アラーム情報履歴表示装置１５は、データ記憶装置１３に格納されている予測アラーム履歴や操作履歴を表示する。

図２は、図１のプラント運転支援装置の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１では、プラント模擬装置６はプラント１から操作量の実測値を取得し、逐次シミュレータの内部パラメータを変化させることで、プラント１を完全に模擬するシミュレーションを実行する。

ステップＳ２でプラント１から取得する操作量変更の有無を判断し、変更されなければステップＳ３へ進み、変更されればステップＳ１７へ進む。

ステップＳ３では、プラント模擬装置６は、プラント１の現在の状態を初期状態として初期値を取得する。

ステップＳ４では、予測シミュレータ９は、ステップＳ３で取得したプラント１の初期値について、予測時間設定入力インターフェース１０より設定された予測時間までシミュレーションを実行し、逐次予測を繰り返す。

ステップＳ５では、予測アラーム判定装置７は、予測シミュレータ９の予測値が異常値であるか否かをアラーム値設定装置５で定義されたアラーム設定値に基づき判定する。

ステップＳ６では、予測アラーム処理装置１１は、前回予測したアラーム情報と現在予測したアラーム情報との差異の有無を、アラーム発生順序、アラーム発報タグ名、ステータスに基づき判定する。

ステップＳ６の判定で、前回と現在の予測したアラーム情報とで差異があればステップＳ７へ進み、差異がなければステップＳ１９へ進む。

ステップＳ７では、アック情報をデータ記憶装置１３から削除する。

ステップＳ８では、予測したアラーム情報を新たにデータ記憶装置１３に保存する。

ステップＳ９では、操作情報検索装置１４はデータ記憶装置１３にアクセスして、新たに保存された予測アラーム情報に該当する復帰操作情報を検索する。なお、検索条件は、アラーム発報タグ名とステータスである。

ステップＳ１０では、前回表示されている情報を削除し、アック情報や最新の予測アラーム情報に対する復帰操作情報を表示する。

ステップＳ１１では、オペレータが、予測アラーム情報を確認する。

ステップＳ１２では、アック情報をデータ記憶装置１３に保存する。

ステップＳ１３では、オペレータが、予測アラーム情報に対する復帰操作情報を確認する。

ステップＳ１４では、オペレータが、操作入力インターフェース３を介してシミュレーションする操作量を変更入力する。

ステップＳ１４で操作量が変更されるとステップＳ１５へ進み、変更されなければ処理を終了する。

ステップＳ１５では、操作量を変更する。

ステップＳ１６では、制御装置２によりプラント１の操作量が変更されれば処理が終了する。

ステップＳ２で操作量が変更されたことを確認すると、ステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１７では、操作量の変更情報をデータ記憶装置１３に保存する。

ステップＳ１８では、操作量の変化前後の予測アラーム情報で発報されたアラームの情報内容に復帰するタグがある場合、復帰操作情報をデータ記憶装置１３に保存する。

ステップＳ１９では、ステップＳ６で予測アラーム情報に差異がない場合、前回のアラーム発生時間を最新のアラーム発生時間に更新し、最新のアラーム発生時間をデータ記憶装置１３に保存する。

ステップＳ２０では、予測アラーム発生時間表示のみが前回のアラーム発生時間から最新のアラーム発生時間に更新されて、ステップＳ１１へ進む。

このように、本発明のプラント運転支援装置では、アラーム情報表示装置８に予測アラーム情報を表示することにより、予測アラーム処理装置１１が前回表示されていたアラーム情報と現在表示されているアラーム情報が同一であるかを判別するため、オペレータがアック情報と未確認アラーム情報とを判別できる。

また、予測アラーム情報を表示することにより、前回表示されていたアラーム情報と現在表示されているアラーム情報の差異を確認できるため、オペレータがプラント１の操作量が変更されたことによる予測アラームの変化を確認できる。

さらに、従来のように、アラームの発報に対して、オペレータが経験に基づきプラント１が異常な状態にならないように対処する必要がなく、予測アラームを復帰させるための操作タグ３４の名前、操作量を表示させることにより、アラームを発報させないプラント１の運用ができる。

図３は表示画面例図であり、（ａ）はアラーム情報表示装置８の表示例を示し、（ｂ）はアラーム情報履歴表示装置１５の表示例を示している。

（ａ）において、アラーム情報表示装置８には、最新の予測アラームメッセージ３１とプラントアラーム３２のメッセージが表示されるが、プラントアラーム３２がない場合には「０件」と表示される。

予測アラームが発報された場合、発報されたプラント１の実プロセスについて「予測開始時刻３１ａ、アラーム発生日時３１ｂ、アラーム発報タグ名３１ｃ、ステータス３１ｄ」が表示される。予測開始時刻３１ａは予測アラームを検討し始めた時刻を表し、アラーム発生日時３１ｂは予測アラームが発報された日時を表す。アラーム発報タグ名３１ｃはプラント１の実プロセスの場所を表し、操作タグ名ともいう。ステータス３１ｄは、アラームが発報された規定値を表す。規定値にはＨＨ（上上限）、ＰＨ（上限）、ＰＬ（下限）、ＬＬ（下下限）の４つがあり、予測値がこれら４つのうちから設定された規定値を超えた場合に予測アラームが発報される。

各予測アラームメッセージ３１の表示は、オペレータが確認することにより文字の色が変わるとともに、チェックマーク３１ｅが表示される。

オペレータが発報アラームメッセージ３１のプラスボタン３１ｆを選択するとマイナスボタン３１ｇの表示に変更され、発報アラームを復帰させることが可能な操作タグ名３１ｈおよび操作量３１ｉおよび実行ボタン３１ｊが表示される。ここでは、ＴＡＧ４００．ＰＶのＨＨアラームを復帰させるための操作タグ名３１ｈが「ＦＣ１００.ＳＶ」、操作量３１ｉが「＋７０〜１２０［Ｎｍ３/ｈ］」の例を示している。

エクスクラメーションマーク３１ｋは、オペレータが確認していない「未確認アラームマーク」を表している。

ここで、オペレータが実行ボタン３１ｊを選択すると、図示しない操作入力インターフェース３の画面が展開され、操作を実行することで操作量がプラント１の実プロセスに設定される。

ステータス表示「ＬＬ」の右側に表示されている「ＲＥＣＯＶＥＲ」は、アラーム発報状態からアラームが発報されない定常状態に回復したことを表している。つまり、アラーム発生日時「Ｄｅｃ．３０ ２０：３０：０５」に、プラント１の実プロセス「ＴＡＧ３００.ＰＶ」において、ステータスが「ＬＬ」になった際にアラームが発報されたが、定常状態に回復したことを表している。

なお、途中から色が変わっている縦方向のバー３１ｌは、各予測アラームメッセージ３１の表示移動を表すものであり、このバー３１ｌの色変更部分を移動させることにより、全ての予測アラームメッセージ３１を表示できる。

（ｂ）において、先頭にプラスボタンまたはマイナスボタンが設けられている時刻ｔ１〜t４はそれぞれ予測アラームの発報時刻または操作時刻を表すものであり、プラスボタンを選択することによりマイナスボタンに変わり、それぞれの時刻の具体的な内容が表示される。時刻ｔ１は予測アラームが発報された時刻を示し、その下に具体的な予測アラームが発報された内容、たとえば「アラーム発生日時、アラーム発報タグ名、ステータス」が表示されている。

時刻ｔ２は操作時刻を示し、その時刻にプラント１の実プロセス「ＦＣ１００.ＳＶ」について、操作量を「＋８０［Ｎｍ３/ｈ］」に変更したことが表示されている。

また、「予測開始時間＆操作時間」の表示欄３３において、三角形の黒地に白数字は予測結果を表し、グレー地に黒数字はプラント１の操作量が変更されたことを表している。

このように（ｂ）の表示画面には予測アラームの履歴と操作実行履歴が表示されることから、オペレータはプラント１の操作量が変更された前後における予測アラームの情報変化を確認できる。

（ｂ）の上部横方向の途中から色が変わっているバー３３ａは経過時間軸を表している。右側縦方向の途中から色が変わっているバー３３ｂの色変更部分は移動可能であり、上部の横方向に配列されている三角形の黒地に白数字またはグレー地に黒数字が示す時刻に発生した予測アラームと操作履歴についての詳細情報を表示する。

なお、三角形の黒地に白数字およびグレー地に黒数字は、時刻ｔ１〜ｔ４の丸数字と対応している。たとえば三角形の黒地に白数字が“４”３３ｃの予測アラームおよび操作履歴については、丸数字“４”３３ｄの横にあるプラスボタンを選択することにより、それらの情報を得ることができる。

なお、プラント１の実プロセスで発報されたアラームを正常状態に復帰させることが可能な操作タグ名３１ｈが複数ある場合は、これら複数の操作タグ名３１ｈを表示してもよい。

以上説明したように、本発明によれば、予測アラーム情報を表示するとともに、前回と現在との予測アラーム情報が同じであるかを判別する機能を付加したことにより、実際のプラントではアラームを発報させることなく安定したプラント運転が行えるプラント運転支援装置を実現できる。

１１ 予測アラーム処理装置
１２ 操作情報処理装置
１３ データ記憶装置
１４ 操作情報検索装置
１５ アラーム情報履歴表示装置

Claims (5)

1. 実プラントの動作と並行してプロセスシミュレーションを行い、実プラントの動作を予測するように構成されたプラント運転支援装置において、
   予測値に対する予測アラームを確認済みと未確認が識別可能に表示する表示手段を設けたことを特徴とするプラント運転支援装置。
2. 前記表示手段は、
   前記予測アラーム状態を正常状態にするためのプラントの操作量を表示することを特徴とする請求項１記載のプラント運転支援装置。
3. 前記表示手段は、
   前記プラントの操作量の履歴を表示することを特徴とする請求項１または２記載のプラント運転支援装置。
4. 前記表示手段は、
   前記予測アラーム情報の履歴も表示することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のプラント運転支援装置。
5. 前記操作量は、前記実プラントに設定されることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のプラント運転支援装置。