JP2012164250A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラント機器を保守、点検作業時により、一時的に停止させる場合において、機器運転停止に伴うアラームを発生させることなく、かつアナログデータに異常が発生しないような制御装置を提供する。
【解決手段】実測アナログ信号１１の上限値１４および下限値１５を設定する上下限値設定部２０を有する共通表示部１３と、上、下限値１４、１５の範囲内の実測アナログ信号１１を演算する演算部１２と、演算部１２の出力した表示用アナログ信号が上、下限値の範囲を逸脱したとき警報する警報発生部２５と、上、下限値の範囲内における所定の監視用アナログ信号値を設定するフラグ設定部１６を備え、演算部１２は機器の保守、点検時にフラグ設定部に設定の所定の監視用アナログ信号値を表示用アナログ信号として出力する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば水処理プラント等のプラント監視制御システムに関するもので、特にプラントを構成する機器のメンテナンス、修理点検などで機器を一時停止する際に不必要なアラームを発生させず、また処理データの異常発生を防止した制御装置に関するものである。

従来よりプラントに設置される機器をメンテナンス、修理、点検などで一時停止させる場合、機器の状態を入力して、警報検出や入力値を常時記録しているコントローラなどは、入力値が０となるため、むだに誤警報を発生したり不要な入力値を記録してしまうことになる。この不具合を防止する技術として、コントローラに出力のオン、オフ状態が記憶される第１の記憶手段と、ポーズ（一時停止）領域が設定される第２の記憶手段と、ポーズパラメータが設定される第３の記憶手段が設けられ、出力転送時に第２の記憶手段の記憶内容と、第３の記憶手段の設定内容及び第１の記憶手段の記憶内容に基づいて、所定の演算処理を行いその結果を出力として転送する第１の演算を有するものが示されている。
つまり、出力転送時にポーズ領域、ポーズパラメータ及び出力のオン、オフに基づいて出力を得るようにしているので、被制御機器に対して出力を考慮した任意のポーズ出力が得られることが示されている（例えば、特許文献１）。

特開昭６３−２０５７０５号公報

しかしながら上記特許文献１に示された技術は、機器毎に演算処理を行い、一定値を出力するという処理を行っているため、例えば点検等で機器を停止する場合に、演算処理部分も停止してしまうことになり、演算処理が行えないという問題点がある。従って、監視ループデータ（アナログデータ）がある機器において、入力の値が正常な場合、すなわち正常な機器状態である場合においても、入力値には異常値が入力され多数のプラント機器のアラームが鳴ったり、また入力値をグラフ化している場合にはグラフ値が異常となり、プラント制御上の混乱発生の要因となるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、プラント機器を保守、点検等により一時的に停止させる場合でも停止に伴うアラームを発生させることなく、かつアナログデータに異常が発生しないようにした制御装置を提供するものである。

この発明に係る制御装置は、プラント機器が計測する実測アナログ信号の上限値及び下限値を設定する上下限値設定部が設けられた共通表示部と、
上下限値設定部の設定する上限値及び下限値の範囲内の実測アナログ信号を演算及び表示に使用する表示用アナログ信号へ変換して出力する演算部と、
この演算部から出力された表示用アナログ信号値が上限値及び下限値の範囲内から逸脱したとき警報を発生する警報発生部と、
共通表示部に上限値及び下限値の範囲内における所定の監視用アナログ信号値を設定するフラグ設定部とを備え、
演算部は、プラント機器の保守・点検時にはフラグ設定部に設定された所定の監視用アナログ信号値を表示用アナログ信号として出力するものである。

この発明は、上記のような構成を採用した制御装置であるので、プラント機器の通常運転時には設定された上限値および下限値の範囲内の実測アナログ入力信号を遂次演算して表示用アナログ信号に変換、その結果を表示用に出力するとともに、その表示用アナログ信号値が上限値および下限値の範囲外のとき警報を発生し、プラント機器の保守、点検時には、上記上限値および下限値の範囲内で所定の監視用アナログ信号値が設定されたフラグ設定部の前記監視用アナログ信号値を表示用アナログ信号として出力するので、保守、点検時等のプラント機器運転停止時には、警報を発生することなく機器が停止し、また意図しない警報の発生を防止でき、さらに保守、点検時におけるアナログデータに異常が生じないという効果がある。

実施の形態１による制御装置を示すブロック図である。 実施の形態１による演算部が行う演算を説明する図である。 実施の形態１のプログラマブルコントローラのプログラムのフローチャート図である。 実施の形態２による制御装置を示すブロック図である。 実施の形態２のプログラマブルコントローラのプログラムのフローチャート図である。 実施の形態３による制御装置を示すブロック図である。 実施の形態３のプログラマブルコントローラのプログラムのフローチャート図である。 実施の形態４による制御装置を示すブロック図である。 実施の形態５による制御装置を示すブロック図である。 実施の形態５のプログラマブルコントローラのプログラムのフローチャート図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を水処理プラントにおけるプラント監視の制御装置を例として、図に基づいて説明する。
図１は、実施の形態１による制御装置１００を示すブロック図であり、この制御装置１００はプラント機器１を制御するプログラマブルコントローラ（以下、Ｐ／Ｃと称す）２と、監視制御装置４により構成されている。なお、この実施の形態１を含め後述する実施の形態２〜５の制御装置１００は、Ｐ／Ｃ２と監視制御装置４とで構成される例を示しているが、これに限らずＰ／Ｃ２のみが設置される場合に適用してもよく、双方が設置される場合のみに適用されるものではない。またこの実施の形態１のＰ／Ｃ２を、監視制御装置４に設けた装置のみであってもよい。
図１において、Ｐ／Ｃ２と監視制御装置４とは通信バス３によりつながれている。Ｐ／Ｃ２は、単機が複数台のプラント機器１に対応して機側に設置されており、監視制御装置４はＰ／Ｃ２から離れて、例えば水処理プラントの中央制御室に設置されており、両者の距離は場合によっては数ｋｍも離れていることもある。プラント機器１は例えば水処理池に設置された水位計であり、実測アナログ信号１１を有している。Ｐ／Ｃ２は演算部１２、共通表示部１３、後述する演算部１２から出力する表示用アナログ信号を表示する表示用アナログ信号の表示部１７、通信バスＩ／Ｆ部１８、警報発生部２５によって構成されている。
共通表示部１３は前述した実測アナログ信号１１の上限値１４および下限値１５を設定し、これら上限値１４、下限値１５によってなる上下限値設定部２０と、この上限値１４、下限値１５の範囲内における所定の監視用アナログ信号値を設定するフラグ設定部１６が設けられている。

監視制御装置４は通信バスＩ／Ｆ部１９、表示用アナログ信号の表示部１７ａ、共通表示部１３ａ、警報発生部２５ａで構成されている。ここで監視制御装置４とＰ／Ｃ２とは、共通のアドレスを使用することにより情報を共有しているため、表示用アナログ信号の表示１７ａに表示される表示用アナログ信号は、Ｐ／Ｃ２の表示用アナログ信号の表示部１７と同じ値であり、また共通表示部１３ａに表示される上限値１４ａ、下限値１５ａおよびフラグ設定部１６ａに表示される所定の監視用アナログ信号の値はＰ／Ｃ２のそれと同じ値である。
Ｐ／Ｃ２の通信バスＩ／Ｆ部１８と監視制御装置４の通信バスＩ／Ｆ部１９とは通信バス３を介してデータの送受信を行う。Ｐ／Ｃ２、監視制御装置４の警報発生部２５、２５ａは、演算部１２が出力する表示用アナログ信号値が、上限値１４、１４ａおよび下限値１５、１５ａの範囲内から逸脱したとき、警報を発生する。

上記のような構成の制御装置１００の動作について説明する。
プラント機器１である水処理池に設置された水位計に水位量の実測アナログ信号１１があると、Ｐ／Ｃ２の演算部１２にデータが送付される。演算部１２は、図２に示すような演算を行う。すなわち、図２（ａ）において、水位計から例えば０〜４８００の範囲内の実測アナログ信号１１を受信すると、図２（ｂ）において、このプラントにおける水処理池の水位の実測アナログ信号１１の下限値を８００、上限値を４０００とする範囲内が所定監視用アナログ信号値として正常なプラント運転範囲と設定されており、図２（ｃ）に示すようにこれを制御上の実際のスパンに相当する上記下限値８００を例えば０Ｖ、上限値４０００を２００Ｖと電圧値に変換した表示用アナログ信号値に演算する。
その演算結果の表示用アナログ信号は、図１に示したＰ／Ｃ２の表示用アナログ信号の表示部１７および、監視制御装置４の表示用アナログ信号の表示部１７ａに送付、表示される。一方、上記下限値以下、上限値以上となった場合には、水処理池の水位量に異常状態発生として、警報発生部２５、２５ａからアラームを発生するよう信号を出力する。
なお、Ｐ／Ｃ２および監視制御装置４には、図示省略した記録計を接続し、双方の表示用アナログ信号の表示部１７、１７ａのデータを時間経過とともに記録することにより、水位データの経時変化の解析に供するようなプラントの制御装置が採用されるケースも最近増加している。

この実施の形態１において、Ｐ／Ｃ２および監視制御装置４にフラグ設定部１６、１６ａを設けていることの重要性について述べる。
例えば、上記フラグ設定部１６、１６ａが設けられていない場合を想定する。制御装置１００や水処理池の水位に何ら異常がなく、かつ水位計が正常に動作する場合にあって、プラントの定期点検により水位計の運転を停止しようとする際、上述した図２（ａ）の実測アナログ信号の入力値が０となり、演算部１２の出力する表示用アナログ信号が０Ｖとなることから、警報発生部２５からアラームが発令されるというプラント管理上好ましくない現象が発生する。すなわち、数多くのプラント機器１を定検の為に停止する度にアラームが発生することになり、このような状態は必ずしも望まれるものではない。
またさらに、記録計によって表示用アナログ信号のデータの経時変化を記録しているようなプラント管理の制御装置１００の場合、水位計の定期点検のための運転停止により、表示用アナログ信号のデータのトレンド変化を記録するトレンドグラフが異様な曲線を描いて収束することとなり、後のデータ解析時にその要因解析に混乱をきたす要因となる。
以上のような現象の発生を防止するのがこの発明の目的としたものであり、この実施の形態１による動作を以下に詳述する。

図３に、Ｐ／Ｃ２の演算部１２で行うプログラムのフローチャートを示す。
通常の正常状態における運転時は、図３に示すＳＴ１→ＳＴ２→ＳＴ４→ＳＴ６のルートを経て監視制御されている。すなわちＳＴ１では、プラント運転技術員によって、フラグ設定部１６、１６ａの状態が確認される。このフラグ設定部１６、１６ａは点検作業等の特別な場合以外はＯＦＦに設定されている。ＳＴ２において、演算部１２は、前述した図２（ｂ）で示した水位計の実測アナログ信号１１を基に図２（ｃ）で示したような演算を行い、表示用アナログ信号を算出する。ＳＴ４で演算部１２は前記実測アナログ信号１１が下限値以下、あるいは上限値以上か否かを判定し、異常なしの場合、ＳＴ６に移行して表示用アナログ信号の表示部１７、１７ａにアナログデータを表示する。
上記フローのＳＴ４で実測アナログ信号１１の上、下限値を異常と判定した場合は、ＳＴ５に移行し、演算部１２は警報発生部２５、２５ａにアラームを発するよう信号を出力後、前記ＳＴ６に移行する。

一方、プラントの保守、点検作業を実施する際には、プラント運転技術員によって図１に示したＰ／Ｃ２のフラグ設定部１６、監視制御装置４のフラグ設定部１６ａのいずれかがＯＮされる。この場合のフローは図３において、ＳＴ１→ＳＴ３→ＳＴ６となる。すなわち図２（ｃ）で示したように、フラグ設定部１６、１６ａがＯＮされることによって強制的に出力される監視用アナログ信号の値８００を受信する演算部１２は０Ｖと演算して表示用アナログ信号の表示部１７、１７ａに送信し、ＳＴ６にて表示部１７、１７ａに０Ｖとアナログデータを表示する。尚、フラグ設定部１６、１６ａのいずれかのＯＮはＯＦＦに優先される。
このように保守、点検作業時にフラグ設定部１６、１６ａをＯＮすることにより、演算部１２は０Ｖと表示用アナログ信号のデータを演算し、表示部１７、１７ａに送信するとともに、演算部１２は警報発生部２５、２５ａにアラーム発生の信号を出力しない。

以上説明したように、この実施の形態１においては、Ｐ／Ｃ２および監視制御装置４にそれぞれ設けたフラグ設定部１６、１６ａが、ＯＦＦ時にはプラント機器１からの実測アナログ信号１１を遂次演算部１２にて演算を行う機能と、ＯＮ時には前記機能に替わり上下限値設定部２０、２０ａの示す値でもって、例えば、前記下限値１５、１５ａに設定された０Ｖのアナログデータを演算しその結果を直ちに監視用アナログ信号の表示部１７、１７ａに出力させるとともに、アラーム発生信号を出力しない機能を有している。従って保守、点検作業時に、例えば水位計を点検のために運転停止させる事前に、この水位計に対応したフラグ設定部１６、１６ａのいずれかをＯＮさせることにより、警報発生部２５、２５ａからのアラーム発信を伴うことなく水位計の運転停止を行うことができ、プラント管理上、好ましい点検作業が行える効果がある。
さらには、表示用のアナログデータが直ちに０Ｖを示すことになり、例えば記録計を接続して監視用アナログ信号のデータの経時変化をトレンドグラフとして記録しているような場合に、異常発生時のアナログデータ移行とは明確に異なるトレンドグラフとなり、後日のデータ解析に混乱を起こすことが防止される。

実施の形態２．
次に、実施の形態２を説明する。
前述した実施の形態１のフラグ設定部１６、１６ａは、実測アナログ信号１１の上限値および下限値の範囲内における所定の監視用アナログ信号値を設定したものであったが、この実施の形態２では、プラント機器１の保守、点検直前の監視用アナログ信号を監視用アナログ信号値として設定したものであり、図４の制御装置１００に示すブロック図において、前回値フラグ設定部２１、２１ａとして示し、この前回値フラグ設定部２１、２１ａが前述した実施の形態１のフラグ設定部１６、１６ａに示した機能と同様の機能を示すので、便宜上図４においてフラグ設定部１６、１６ａを併記している。従って、この実施の形態２の制御装置１００の構成は、上記前回値フラグ設定部２１、２１ａ以外は実施の形態１と同じであるので説明を省略する。
図５に実施の形態２のＰ／Ｃ２の演算部１２で行うプログラムのフローチャートを示す。通常の正常状態における運転時は、ＳＴ１→ＳＴ２→ＳＴ４→ＳＴ６のルートを経て監視制御される。そしてＳＴ４で実測アナログ信号１１の上、下限値を異常と判定した場合はＳＴ５に移行する。
以上は、ＳＴ１において実施の形態１のフラグ設定部を前回値フラグ設定部とした以外は、実施の形態１と同様のフローであり説明を省略する。

一方、保守、点検作業を実施する際には、プラント運転技術作業員によって図４に示した前回値フラグ設定部２１、２１ａのいずれかがＯＮされる。この場合のフローは図５において、ＳＴ１→ＳＴ３→ＳＴ６となる。すなわち前回値フラグ設定部２１、２１ａのいずれかがＯＮされることによって強制的に出力される前回値、つまり保守、点検直前の実測アナログ信号１１を監視用アナログ信号として用い、ＳＴ３で表示用アナログ信号に変換するよう演算部１２で演算し、その結果表示用アナログ信号がＳＴ６にて表示部１７、１７ａに送付され、表示部１７、１７ａにアナログデータとして表示される。なお上記ＳＴ３において、演算部１２はアラームを発生する信号を出力しない。
このように保守、点検作業時に前回値フラグ設定部２１、２１ａをＯＮすることにより、保守、点検直前の実測アナログ信号１１を監視用アナログ信号として用い、その演算結果の表示用アナログ信号を表示部１７、１７ａにて表示するので、保守、点検作業着手直前に、実測アナログ信号値が下限値でない場合、つまり正常範囲内でプラント機器１が運転されている場合において、前回値フラグ設定部２１、２１ａがＯＮされることにより、不必要なアラームを発生することなくその直前の実測アナログ信号値が表示用アナログ信号に変換されるので、データの経時変化をトレンドグラフとして記録しているような場合に、生の運転データを記録することができる機器の運転停止前のデータが判り、再起動時の参考データに供することができ、またデータ解析に混乱をきたさないという効果がある。

実施の形態３．
次に、実施の形態３を説明する。
図６の制御装置１００に示すブロック図において、フラグ設定部１６、１６ａは、それぞれ可変フラグ設定部２７、２７ａと可変値書き込み部２８、２８ａとより構成されており、これ以外の構成は実施の形態１と同じであるので説明を省略する。
フローチャート図７に示すように、通常の正常運転時は、ＳＴ１→ＳＴ２→ＳＴ４→ＳＴ６のルートで、そしてＳＴ４で実測アナログ信号の上、下限値異常と判定した場合は、ＳＴ５→ＳＴ６となる。以上は実施の形態１と同様のフローであり説明を省略する。

一方、保守、点検作業を実施する際や監視制御パラメータを変えようとする場合には、プラント運転技術員によって、図６に示したフラグ設定部１６、１６ａをなす可変フラグ設定部２７、２７ａおよび可変値書き込み部２８、２８ａがＯＮされる。この場合、フラグ設定部１６、１６ａのいずれか一方のＯＮでもよく、これらのＯＮはＯＦＦに優先される。
この場合のフローは図７において、ＳＴ１→ＳＴ３→ＳＴ６となる。すなわちフラグ設定部１６、１６ａの状態についてＳＴ１で識別し、フラグ設定部１６、１６ａをなす可変フラグ設定部２７、２７ａおよび可変値書き込み部２８、２８ａがＯＮの場合、可変値書き込み部２８、２８ａで設定された数値を監視用アナログ信号値として、ＳＴ３において表示用アナログ信号に変換するよう演算部１２で演算し、その結果の表示用アナログ信号がＳＴ６にて表示部１７、１７ａに送付、アナログデータとして表示される。なおこの際、演算部１２はアラームを発生する信号を出力しない。
このようにこの実施の形態３では、保守、点検や運転パラメータ変更時に不必要なアラームを発生することなく可変値書き込み部２８、２８ａでプラント運転技術員が設定した数値を監視用アナログ信号として反映できるため、監視用アナログ信号を意図的に変動させることができるという効果がある。

実施の形態４．
次に、実施の形態４を説明する。
図８の制御装置１００を示すブロック図において、共通表示部１３、１３ａに実測アナログ信号表示部２９、２９ａが設けられている以外は、前述した実施の形態３の構成と同じである。
この実施の形態４では、Ｐ／Ｃ２はフラグ設定部１６、１６ａのＯＮ／ＯＦＦ状態にかかわらずプラント機器１の実測アナログ信号１１が常に実測アナログ信号表示部２９、２９ａに表示する機能を有している。
従って、プラント機器１の運転状態が実測アナログ信号表示部２９、２９ａで確認できるので、機器の運転を停止している際に、フラグ設定部１６、１６ａをＯＦＦとする誤操作を防止できるという効果がある。

実施の形態５．
次に、実施の形態５を説明する。
前述した実施の形態３、４の可変値書き込み部２８、２８ａへの書き込みがプラント運転技術員が表示部１７、１７ａに示された表示用アナログ信号値、例えば５Ｖを基に監視用アナログ信号値前記５Ｖに対応する、例えば８１０と算出した数値を基になされているのを、この実施の形態５では演算部１２が演算し、その演算結果の数値をプラント運転技術員が可変値書き込み部２８、２８ａに書き込みするものである。図９の制御装置１００を示すブロック図において、共通表示部１３、１３ａに前述した実施の形態４の実測アナログ信号表示部２９、２９ａに替わり演算結果表示部３０、３０ａが設けられている以外は、前述した実施の形態４の構成と同じである。
この実施の形態５では、実測アナログ信号１１を基に演算部１２で監視用アナログ信号値を演算し、その演算された結果が共通表示部１３、１３ａの演算結果表示部３０、３０ａに常に表示される。
この実施の形態５における可変値書き込み部２８、２８ａの書き込みを主体としたフローを図１０について説明する。
演算部１２は、ＳＴ１→ＳＴ２と演算、出力する。ＳＴ３において、フラグ設定部１６、１６ａのＯＮを確認するとＳＴ８で演算結果表示部３０、３０ａに表示されている監視用アナログ信号値をプラント運転技術員が参照の上、可変値書き込み部２８、２８ａの書き込みを行う。ＳＴ９は、書き込み後のフラグ設定値に基づいて、表示用アナログ信号に変換するよう演算する。なお、ＳＴ３〜ＳＴ７は、前述した実施の形態３の図７のＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ４、ＳＴ５、ＳＴ６と同様であるので説明を省略する。
このようにこの実施の形態５では、実測アナログ信号１１に基づき演算部１２が常に演算される結果の監視用アナログ信号値が演算結果表示部３０、３０ａに表示され、保守、点検時や運転パラメータ変更時、可変値書き込み部２８、２８ａで数値を設定する場合、演算結果表示部３０、３０ａに表示された監視用アナログ信号値を見てプラント運転技術員が書き込むことができ、誤ったデータを書き込むことがなく、従ってデータをグラフ化している場合には、グラフ値に異常が発生せず、データ解析に混乱を起こすことが防止される。

なお、以上説明したこの発明の実施の形態１〜５は、それぞれ個別に用いてもよく、またそれぞれを組み合わせた制御装置であってもよい。

この発明は、一般の公共プラント設備や、発電プラント、工業プラント設備等のプラント監視の制御装置に利用可能である。

１ プラント機器、２ プログラマブルコントローラ、４ 監視制御装置、
１１ 実測アナログ信号、１２ 演算部、１３，１３ａ 共通表示部、
１４，１４ａ 上限値、１５，１５ａ 下限値、１６，１６ａ フラグ設定部、
１７，１７ａ アナログデータ表示部、２０，２０ａ 上下限値設定部、
２１，２１ａ 前回値フラグ設定部、２５，２５ａ 警報発生部、
２７，２７ａ 可変フラグ設定部、２８，２８ａ 可変値書き込み部、
２９，２９ａ 実測アナログ信号表示部、３０，３０ａ 演算結果表示部、
１００ 制御装置。

Claims (7)

1. プラント機器が計測する実測アナログ信号の上限値及び下限値を設定する上下限値設定部が設けられた共通表示部と、
   前記上下限値設定部の設定する前記上限値及び下限値の範囲内の前記実測アナログ信号を演算及び表示に使用する表示用アナログ信号へ変換して出力する演算部と、
   この演算部から出力された前記表示用アナログ信号値が前記上限値及び下限値の範囲内から逸脱したとき警報を発生する警報発生部と、
   前記共通表示部に前記上限値及び下限値の範囲内における所定監視用アナログ信号値を設定するフラグ設定部とを備え、
   前記演算部は、前記プラント機器の保守・点検時には前記フラグ設定部に設定された前記所定監視用アナログ信号値を前記表示用アナログ信号として出力することを特徴とする制御装置。
2. 加えて前記演算部から出力された前記表示用アナログ信号を表示する表示部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記フラグ設定部は前記監視用アナログ信号値の下限値を監視用アナログ信号値に設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御装置。
4. 前記フラグ設定部は保守・点検直前の監視用アナログ信号値を監視用アナログ信号値に設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御装置。
5. 前記フラグ設定部に設定する前記所定監視用アナログ信号値を上限値及び下限値の範囲内で変更可能にしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御装置。
6. 前記共通表示部に前記プラント機器が計測する前記実測アナログ信号値を表示することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御装置。
7. 前記共通表示部に、前記演算部が演算、出力する監視用アナログ信号値を表示することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御装置。

Images