JP2013109711A - Plant model creation device and plant operation support system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラントモデル生成装置、および同装置により作成されたプラントモデルを用いてプラントの運転を支援するプラント運転支援システムに関する。 The present invention relates to a plant model generation device and a plant operation support system that supports plant operation using a plant model created by the device.
化学、石油、電力、ガス、鉄鋼、薬品、上下水道等のプラントでは、プラントモデルを用いたシミュレーションにより、湿度、温度、圧力等の物理量を算出してプラントの最適運転を行なう。ここで、プラントモデルとは、実プラントを構成する各種プラント機器をモデル化したもので、例えば、熱交換機、ドラム、ポンプ、バルブ、配管等があり、プラント建設時、これらを独立した機器としてモデル化する必要がある。 In plants such as chemicals, petroleum, electric power, gas, steel, chemicals, and water and sewage systems, physical quantities such as humidity, temperature, and pressure are calculated by simulation using a plant model to perform optimal operation of the plant. Here, the plant model is a model of various plant equipment that constitutes an actual plant, and includes, for example, heat exchangers, drums, pumps, valves, piping, etc., and these are modeled as independent equipment during plant construction. It is necessary to make it.
そしてこのプラントモデルを用いたシミュレータは、常にプラントを構成する各プラント機器の状態を示す運転データを受信し、プラントモデルの出力値が、取得した運転データに適応するようにプラントパラメータを調整する。このように制御することでプラントモデルとプラントとをリアルタイムに追従させることができ、シミュレーションを実行することにより実プラントの挙動を予測することが可能になる。このプラントパラメータの調整に関する技術は従来から多数提案されており、先行技術文献として、例えば、以下に列挙する公開公報が知られている。 The simulator using the plant model always receives operation data indicating the state of each plant device constituting the plant, and adjusts the plant parameters so that the output value of the plant model is adapted to the acquired operation data. By controlling in this way, the plant model and the plant can be followed in real time, and the behavior of the actual plant can be predicted by executing the simulation. Many techniques related to the adjustment of the plant parameters have been proposed, and as prior art documents, for example, the following publications are known.
従来、プラント訓練シミュレータやプラントの運転を支援するオンラインプラントシミュレータは、プラントを所有する企業からプラントモデルを作成するための情報を受領してプラントモデルを構築し、運転データ等を利用してチューニングを行う。このチューニングに際し、例えば、上記した各特許文献に開示された技術を用いることができる。すなわち、プラントから取得した運転データに基づきプラントモデルのパラメータを選択してシミュレーションを実行し、プラントモデルの出力値が許容範囲内に入るまでパラメータを変更し、プラントモデルを常にプラントの状態に追従させる。このことにより、異常診断や未来予測を正確に行うことが可能になる。 Conventionally, plant training simulators and online plant simulators that support plant operations receive information for creating plant models from companies that own plants, construct plant models, and perform tuning using operation data, etc. Do. For this tuning, for example, the techniques disclosed in each of the above patent documents can be used. In other words, the plant model parameters are selected based on the operation data acquired from the plant, and simulation is performed. The parameters are changed until the output value of the plant model falls within the allowable range, so that the plant model always follows the state of the plant. . This makes it possible to accurately perform abnormality diagnosis and future prediction.
ところで、従来、プラントモデルの構築は、プラントを所有する企業から運転訓練シミュレータや運転支援ツールの導入要請を受けてから行なう。特に、石油化学や一般化学では、化学反応を伴う化学プラントモデルは、反応毎にプラントモデルを必要とし、このため、プラントモデルの蓄積に時間を要する。これに対し、プラントモデルは、一から構築することなく、できれば過去に作成したモデルを参照し、あるいは市販のプラントモデル・ユニットライブラリを活用することができれば効率的である。 Conventionally, the construction of a plant model is performed after receiving a request for introduction of an operation training simulator or an operation support tool from a company that owns the plant. In particular, in petrochemistry and general chemistry, a chemical plant model involving a chemical reaction requires a plant model for each reaction, and therefore it takes time to accumulate the plant model. On the other hand, a plant model is efficient if it is possible to refer to a model created in the past, if possible, or to use a commercially available plant model / unit library without building it from scratch.
本発明は上記した要望に基づいてなされたものであり、プラント建設時、予め準備されたプラントモデル・ユニットライブラリの中から必要なモデルを抽出してプラントモデルの原型を自動生成させる仕組みを構築することにより初期プラントモデル構築時の作業負担を軽減し、また、プラントの立ち上げから安定運転期に移行する迄、プラントから収集される運転データを用いて調整を行ない生成したプラントモデルを使用した運転支援ツールが使えるようなプラントモデルに修正してプラントの運転支援が可能な、プラントモデル生成装置およびプラント運転支援システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above-mentioned demands, and at the time of plant construction, a mechanism for extracting a necessary model from a plant model / unit library prepared in advance and automatically generating a prototype of the plant model is constructed. Operation using the plant model generated by making adjustments using the operation data collected from the plant from the start-up of the plant to the transition to the stable operation period. An object of the present invention is to provide a plant model generation apparatus and a plant operation support system capable of supporting operation of a plant by modifying the plant model so that a support tool can be used.
上記した課題を解決するために本発明の第1の観点に係るプラントモデル生成装置は、プラント構成機器をモデル化したプラントモデルを作成する、少なくとも、入出力装置と、記憶装置と、演算制御装置とを備えたプラントモデル生成装置であって、前記演算制御装置は、前記入出力装置を介して入力されるプラント機器の機器接続情報にしたがい、前記記憶装置に格納されたプラントモデル・ユニットライブラリの中から必要なプラントモデルユニットを抽出し、前記抽出されたプラントモデルユニットの間を結線し、続いて入力される前記プラント機器の機器情報を、前記抽出されたプラントモデルユニットのモデルパラメータに反映させて初期プラントモデルを生成する初期モデル構築部と、前記プラントの稼働を契機に、前記プラントから取得される運転データを前記初期プラントモデルに入力してモデル出力値を計算し、前記計算されたモデル出力値と前記運転データとを比較してその乖離度を判定し、前記判定された乖離度に基づき前記初期プラントモデルのモデルパラメータを調整すると共に、前記調整されたモデルパラメータを用いてシミュレーションを行い、前記モデル出力値が予め設定された乖離度の許容範囲に入るまで前記モデルパラメータの調整、および前記シミュレーションを繰り返し実行するモデル更新部と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a plant model generation apparatus according to a first aspect of the present invention creates a plant model obtained by modeling a plant component device, at least an input / output device, a storage device, and an arithmetic control device. The calculation control device includes a plant model / unit library stored in the storage device in accordance with device connection information of the plant equipment input via the input / output device. The necessary plant model units are extracted from the inside, the extracted plant model units are connected, and the equipment information of the plant equipment that is subsequently input is reflected in the model parameters of the extracted plant model units. The initial model building unit for generating the initial plant model and the operation of the plant The operation data obtained from the model is input to the initial plant model to calculate the model output value, the calculated model output value is compared with the operation data to determine the divergence, and the determined The model parameter of the initial plant model is adjusted based on the degree of divergence, and the simulation is performed using the adjusted model parameter, and the model parameter value is adjusted until the model output value falls within a preset tolerance of the degree of divergence. And a model updating unit that repeatedly executes the simulation.
本発明の第1の観点に係るプラントモデル生成装置によれば、演算制御装置は、初期モデル構築部により、入力されるプラント機器の機器接続情報にしたがい、予め準備されたプラントモデル・ユニットライブラリの中から必要なプラントモデルユニットを抽出する。そして、抽出されたプラントモデルユニットの間を結線し、続いて入力されるプラント機器の機器情報を、抽出されたプラントモデルユニットのモデルパラメータに反映させて初期プラントモデルを生成する。そして、モデル更新部により、プラントから取得される運転データを初期プラントモデルに入力してモデル出力値を計算し、計算されたモデル出力値と運転データとを比較してその乖離度を判定する。そして、判定された乖離度に基づき初期プラントモデルのモデルパラメータを調整すると共に、調整されたモデルパラメータを用いてシミュレーションを行い、モデル出力値が予め設定された乖離度の許容範囲に入るまでモデルパラメータの調整およびシミュレーションを繰り返し実行する。このように、あらかじめ準備されたプラントモデル・ユニットライブラリを活用して初期プラントモデルを作成することができ、したがって、一から初期プラントモデルを構築する場合に比べて作業負担が大幅に軽減される。 According to the plant model generation apparatus according to the first aspect of the present invention, the arithmetic and control unit is configured to store the plant model / unit library prepared in advance according to the equipment connection information of the plant equipment input by the initial model construction unit. Extract necessary plant model units from inside. Then, the extracted plant model units are connected, and the device information of the plant equipment that is subsequently input is reflected in the model parameters of the extracted plant model unit to generate an initial plant model. And a model update part inputs the operation data acquired from a plant into an initial plant model, calculates a model output value, compares the calculated model output value and operation data, and determines the divergence degree. Then, the model parameter of the initial plant model is adjusted based on the determined divergence degree, and the simulation is performed using the adjusted model parameter, and the model parameter is set until the model output value falls within a predetermined divergence degree allowable range. Repeat the adjustment and simulation. In this way, an initial plant model can be created by utilizing a plant model / unit library prepared in advance, and therefore the work load is greatly reduced compared to the case of building an initial plant model from scratch.
本発明の第1の観点に係るブラントモデル作成装置において、前記演算制御装置は、前記判定された乖離度と、前記プラントモデルユニットにおけるモデルパラメータの更新記録を前記記憶装置に格納し、前記更新記録を分析して前記乖離度の変動幅、前記モデルパラメータの更新回数のうち少なくとも一つから前記初期プラントモデルが収束したことを検出し、前記入出力装置に報知するモデル判定機能を更に有することを特徴とする。本発明によれば、演算制御装置は、モデル判定部により、モデル更新記録を分析して乖離度の変動幅、モデルパラメータの更新回数のうち少なくとも一つから初期プラントモデルが収束したことを検出して外部に報知する。このため、オペレータまたはベンダーは、プラントの運転が安定状態に移行したことができる。またプラントの立ち上げから安定運転期に移行した後もプラントから収集される運転データを用いてチューニングを行なうことで、プラントモデルを常に実プラントの状態に追従させることができる。 In the blunt model creation device according to the first aspect of the present invention, the arithmetic control device stores the determined degree of divergence and an update record of model parameters in the plant model unit in the storage device, and the update record. And a model determination function for detecting that the initial plant model has converged from at least one of the variation range of the divergence degree and the number of times of updating the model parameter, and notifying the input / output device. Features. According to the present invention, the arithmetic and control unit analyzes the model update record by the model determination unit and detects that the initial plant model has converged from at least one of the variation range of the divergence degree and the number of model parameter updates. To inform the outside. For this reason, the operator or the vendor can make the operation of the plant shift to a stable state. In addition, the plant model can always follow the state of the actual plant by performing tuning using operation data collected from the plant even after shifting from the plant startup to the stable operation period.
上記した課題を解決するために本発明の第2の観点に係るプラント運転支援システムは、プラントの運転を制御するプラント運転制御装置と、前記プラント運転制御装置とはネッワーク経由で接続されるプラントモデル生成装置とからなり、前記プラントモデル生成装置により作成されるプラントモデルを用いて前記プラントの運転支援補行うプラント運転支援システムであって、前記プラントモデル生成装置は、入力されるプラント機器の機器接続情報にしたがい、予め準備されたプラントモデル・ユニットライブラリの中から必要なプラントモデルユニットを抽出し、前記抽出されたプラントモデルユニットの間を結線し、続いて入力される前記プラント機器の機器情報を、前記抽出されたプラントモデルユニットのモデルパラメータに反映させて初期プラントモデルを生成する初期モデル構築機能と、前記プラントの稼働を契機に、前記プラントから取得される運転データを前記初期プラントモデルに入力してモデル出力値を計算し、前記計算されたモデル出力値と前記運転データとを比較してその乖離度を判定し、前記判定された乖離度に基づき前記初期プラントモデルのモデルパラメータを調整すると共に、前記調整されたモデルパラメータを用いてシミュレーションを行い、前記モデル出力値が予め設定された乖離度の許容範囲に入るまで前記モデルパラメータの調整、および前記シミュレーションを繰り返し実行するモデル更新機能と、前記判定された乖離度と、前記プラントモデルユニットにおけるモデルパラメータの更新記録を保存し、前記保存した更新記録を分析して前記乖離度の変動幅、前記モデルパラメータの更新回数のうち少なくとも一つから前記初期プラントモデルが収束したことを検出し、前記入出力装置に報知するモデル判定機能と、を有し、前記プラント運転制御装置は、前記プラントモデル生成装置により作成され、前記収束したプラントモデルにしたがい前記プラントの運転を行うことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a plant operation support system according to a second aspect of the present invention includes a plant operation control device that controls operation of a plant, and a plant model in which the plant operation control device is connected via a network. A plant operation support system comprising a generation device and supplementing operation of the plant using a plant model created by the plant model generation device, wherein the plant model generation device is connected to an input device of a plant device. According to the information, the necessary plant model units are extracted from the prepared plant model / unit library, the extracted plant model units are connected, and the device information of the plant equipment that is subsequently input is extracted. , To the model parameters of the extracted plant model unit The initial model construction function for generating an initial plant model by reflecting the operation of the plant, the operation data acquired from the plant is input to the initial plant model, the model output value is calculated, and the calculated The model output value is compared with the operation data to determine the degree of divergence, the model parameter of the initial plant model is adjusted based on the determined degree of divergence, and the simulation is performed using the adjusted model parameter. A model update function for repeatedly adjusting the model parameters and repeatedly executing the simulation until the model output value falls within a preset allowable range of the divergence, the determined divergence, and the plant model unit Save the model parameter update record in, and save the saved update record A model determination function that detects that the initial plant model has converged from at least one of the variation range of the divergence degree and the number of updates of the model parameter, and informs the input / output device; The plant operation control device is created by the plant model generation device and operates the plant according to the converged plant model.
本発明の第2の観点に係るプラント運転支援システムによれば、プラントモデル生成装置に、予め準備されたプラントモデル・ユニットライブラリを用い、建設対象となるプラントに適合したプラントモデルを自動生成させる機能を持たせることにより初期プラントモデルを作成することにより初期プラントモデル構築時の作業負担を大幅に軽減することができ、かつ、プラントの立ち上げから安定運転期に移行した後もプラントから収集される運転データを用いて調整を行ない、作成したプラントモデルの原型を使用した運転支援ツールが使えるようなプラントモデルに修正とチューニングを施すことにより、プラントモデルを常に実プラントの状態に追従させることができるプラントの運転支援が可能になる。このことにより、異常診断や未来予測を正確に行うことができる。 According to the plant operation support system according to the second aspect of the present invention, a function for automatically generating a plant model suitable for a plant to be constructed using a plant model / unit library prepared in advance in a plant model generation device. By creating an initial plant model, it is possible to significantly reduce the work burden when building the initial plant model, and it is collected from the plant even after the plant has been started and moved to the stable operation period. By making adjustments using the operation data and correcting and tuning the plant model so that the operation support tool using the created plant model prototype can be used, the plant model can always follow the actual plant state. Plant operation support becomes possible. This makes it possible to accurately perform abnormality diagnosis and future prediction.
本発明によれば、プラント建設時、予め準備されたプラントモデル・ユニットライブラリの中から必要なモデルを抽出してプラントモデルの原型を自動生成させる仕組みを構築することで初期プラントモデル構築時の作業負担を軽減し、また、プラントの立ち上げから安定運転期に移行する迄、プラントから収集される運転データを用いて調整を行ない、作成したプラントモデルを使用した運転支援ツールが使えるようなプラントモデルに修正してプラントの運転転支援が可能な、プラントモデル生成装置およびプラント運転支援システムを提供することができる。 According to the present invention, at the time of constructing a plant, an operation for constructing an initial plant model is performed by constructing a mechanism for automatically generating a prototype of a plant model by extracting a necessary model from a plant model / unit library prepared in advance. A plant model that reduces the burden and makes adjustments using the operation data collected from the plant until the transition from the plant startup to the stable operation period, and the operation support tool using the created plant model can be used It is possible to provide a plant model generation apparatus and a plant operation support system that can be modified to be capable of supporting plant operation.
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための実施の形態(以下、単に本実施形態という)について詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as the present embodiment) will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施形態の構成)
図1に示すプラント運転支援システム1は、プラント20に、プラントモデル生成装置10が、IP(Internet Protocol)回線等のネットワーク30経由で接続された構成からなる。ここで、プラント20には、プラントを運転管理する制御コンピュータであるプラント運転制御装置が含まれるものとし、また、プラントモデル生成装置10が実行する初期プラントモデルの構築、および更新によるチューニングは、分散制御システム(DCS;Distributed Control System)で実現されるものとする。初期プラントモデルの構築、および更新に関する処理は、図2、図3に示すフローチャートを参照することにより後述する。
(Configuration of the embodiment)
A plant operation support system 1 shown in FIG. 1 has a configuration in which a plant model generation apparatus 10 is connected to a
プラントモデル生成装置10は、ハードウエア的には、入出力装置11と、記憶装置12と、演算制御装置13とにより構成される。
The plant model generation device 10 includes an input /
入出力装置11は、演算制御装置13に対し、プラント20を構成する各プラント機器の機器接続情報(P&ID)、機器リスト、機器情報(TAG)リストを入力する他に、演算制御装置13によって処理された結果を表示する、例えば、キーボートディスプレイで構成される。記憶装置12は、例えば、ハードディスク等の大容量記憶装置で構成され、ここには、演算制御装置13が実行するプログラムがプログラム記憶領域に割り当てられて格納される他に、プロセスモデル・ユニットライブラリが予め登録されており、更に、作業記憶領域には、モデル更新記録が割り当てられ格納される。
The input /
なお、本実施形態に係るプラントモデル生成装置10において、初期プラントモデルを構築するにあたり予め用意されるプロセスモデル・ユニットライブラリは、株式会社オメガシミュレーションから提供されているダイナミックシミュレータ「Visual Modeler V2」をベースとして提供される標準ユニットモデルである。ここでは、バルブ、ポンプ、配管系機器、混合・分流、系外との出入り、タンク、熱交換機、蒸留塔、圧縮機/送風機、タービン、炉、反応器等のプラント機器の少なくとも1以上がモデルとして含まれている。 In the plant model generation apparatus 10 according to the present embodiment, the process model / unit library prepared in advance for constructing the initial plant model is based on the dynamic simulator “Visual Modeler V2” provided by Omega Simulation Co., Ltd. Is a standard unit model offered as Here, at least one or more plant equipment such as valves, pumps, piping equipment, mixing / split flow, in / out of the system, tanks, heat exchangers, distillation towers, compressors / blowers, turbines, furnaces, reactors, etc. are models. Included as
演算制御装置13は、機能的には、初期モデル構築部131と、モデル更新部132と、モデル判定部133とを含み構成される。ここで、初期モデル構築部131、モデル更新部132、モデル判定部133として示されるブロックは、運算制御装置13が記憶装置12のプログラム領域に記憶されたプログラムを逐次読み出し実行することにより後述する機能が実現される機能ブロックである。
The arithmetic and
初期モデル構築部131は、入出力装置11を介して入力されるP&IDにしたがい、記憶装置12に格納されたプラントモデル・ユニットライブラリの中から必要なプラントモデルユニットを抽出し、抽出されたプラントモデルユニットの間を結線し、続いて入力される機器リストやTAGリストを、抽出されたプラントモデルユニットのモデルパラメータに反映させて初期プラントモデル(プラントモデルの原型)を生成する機能を実行する。
The initial
モデル更新部132は、プラント20の稼働を契機に、プラント20から取得される運転データを初期プラントモデルに入力してモデル出力値を計算し、計算されたモデル出力値と運転データとを比較してその乖離度を判定し、判定された乖離度に基づき初期プラントモデルのモデルパラメータを調整すると共に、調整されたモデルパラメータを用いてシミュレーションを行い、モデル出力値が予め設定された乖離度の許容範囲に入るまでモデルパラメータの調整、およびシミュレーションを繰り返し実行する機能を有する。
The
モデル判定部133は、モデル更新部132で判定された乖離度と、プラントモデルユニットにおけるモデルパラメータの更新記録を記憶装置12(モデル更新記録)に格納し、その更新記録を分析して乖離度の変動幅、モデルパラメータの更新回数のうち少なくとも一つから初期プラントモデルが収束したことを検出し、入出力装置11に報知する機能を有する。
The
なお、図1では図示省略されているが、ネットワーク30とプラントモデル生成装置10との間には、ネットワーク30とのインタフェースを司る通信装置が必要であり、ここでは、TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)にしたがうプロトコルによってより、プラント20から運転データを取得するものとする。
Although not shown in FIG. 1, a communication device that controls an interface with the
(実施形態の動作)
以下、図2、図3に示すフローチャートを参照しながら、図1に示すプラントモデル生成装置10の動作について詳細に説明する。
(Operation of the embodiment)
Hereinafter, the operation of the plant model generation apparatus 10 shown in FIG. 1 will be described in detail with reference to the flowcharts shown in FIGS. 2 and 3.
まず、図2のフローチャートを参照してプラントモデル生成装置10によるプラント稼働前の初期プラントモデル生成処理から説明する。演算制御装置13は、初期モデル構築部131が、入出力装置11からP&IDの入力を検知すると(ステップS101“YES”)、その入力情報を取り込み(ステップS102)、記憶装置12に記憶されたプロセスモデル・ユニットライブラリを参照する(ステップS103)。そして、その中から対応するプロセスモデルユニットを選択して選択されたプロセスユニットモデル間を結線する処理を実行する(ステップS104)。
First, an initial plant model generation process before plant operation by the plant model generation device 10 will be described with reference to the flowchart of FIG. When the initial
次に、初期モデル構築部131は、続いて入出力装置11を介して入力される機器リストおよびTAGリストを取り込み(ステップS105“YES”、S106)、これらリストで示されるサイズ、材質、性能係数などの機器情報を、選択されたプロセスモデルユニットにおけるモデルパラメータに反映させることにより、プラントモデルの原型である初期プラントモデルを構築し(ステップS107)、記憶装置12の作業領域に保存する(ステップS108)。
Next, the initial
次に、図3のフローチャートを参照してプラント稼働後の初期プラントモデルのチューニング処理について説明する。演算制御装置13は、モデル更新部132が、プラント20の稼動に伴い(ステップS201”YES”)シミュレーションの実行を開始する(ステップS202)。このため、プラント20からネットワーク30経由で通信により運転データを取得し(ステップS203)、先に構築して記憶装置12に保存してある初期プラントモデルの入力として与え、モデル出力値を計算する(ステップS204)。
Next, an initial plant model tuning process after plant operation will be described with reference to the flowchart of FIG. In the arithmetic and
ステップS202のシミュレーションにあたり、本実施形態に係るプラントモデル生成装置10では、プラントが非安定な状態にあっても最小二乗法によりモデルを運転データに合わせ込む動的補償付きデータ・リコンシエーション(DDR)技術を加えたトラッキング・シミュレータによるシミュレーションを実行するものとする。このDDR技術については、横河技報VOL.52,No.1(2008年)のpp35−pp37「トラッキング・シミュレータによるプラントの運転革新」に詳細に開示されている。 In the simulation of step S202, the plant model generation apparatus 10 according to the present embodiment uses data reconciliation (DDR) with dynamic compensation to match the model to the operation data by the least square method even when the plant is in an unstable state. A simulation using a tracking simulator with added technology shall be executed. About this DDR technology, Yokogawa Technical Report VOL. 52, no. 1 (2008), pp35-pp37, “Renovation of Plant Operation by Tracking Simulator”.
次に、モデル更新部132は、モデル出力値と運転データとを比較して乖離度を判定し(ステップS205)、この乖離度に基づき選択されたプロセスユニットモデルにおけるモデルパラメータを調整して、モデル更新記録として記憶装置12に格納する(ステップS206)。続いてモデル更新部132は、判定された乖離度と、あらかじめ乖離度の上下限値からなる変動幅が定義されている許容範囲とを比較する(ステップS207)。こで、乖離度が許容範囲に含まれない場合は、統計的手法によりプラントモデルを一部置換し(ステップS208)、記憶装置12への格納処理を実行し(ステップS209)、ステップS202の処理に戻ってシミュレーションの実行を再開する。
Next, the
すなわち、モデル更新部133は、調整されたモデルパラメータを用いて初期プラントモデルでシミュレーションを行い、モデル出力値が予め設定された乖離度の変動幅に入るまでパラメータの調整、およびシミュレーションを繰り返し実行する(ステップS207“YES”)。例えば、モデルが反応器であれば、反応器出口温度等を計算し、この計算値と取得した運転データで示される実測値とを比較し、乖離度が大きい場合には反応器モデル内における伝熱係数パラメータを修正して乖離幅が最も小さくなるように調整する。
That is, the
このとき、モデル判定部133は、モデル更新部132で判定された乖離度と、プロセスモデルユニットにおけるモデルパラメータの更新記録を、都度、記憶装置12に保存しており、この記録を分析することで、乖離度の変動幅、モデルパラメータの更新回数のうちの少なくとも一つから初期プラントモデルが収束(確定)したことを検出する。ここで、収束した判定されると(ステップS207“YES”)、その旨を入出力装置12に報知する(ステップS210)。
At this time, the
すなわち、モデル判定部133は、プラント200が安定運転状態に入り、モデル調整のためのパラメータ更新も収束すると、入出力装置11に対してモデルが確定したことを示す信号を送出する。DCSベンダーはそのサインを契機に成長したプラントモデルを取り出し、このプラントモデルをベースにオンラインシミュレータで利用するモデルを構築する。すなわち、乖離度の大きな部分は標準ユニットモデルでは対応できないと判断して最適なモデルを再構築することができる。
That is, the
(実施形態の効果)
以上説明のように本実施形態に係るプラントモデル生成装置10によれば、あらかじめ準備されたプラントモデル・ユニットライブラリを活用して初期プラントモデルを作成するこができ、したがって、DCSベンダーは、一から初期プラントモデルを構築する場合に比べて作業負担が大幅に軽減される。また、モデル更新記録を分析して乖離度の変動幅、モデルパラメータの更新回数のうち少なくとも一つから初期プラントモデルが収束したことを検出して外部に報知することで、プラントの運転が安定状態に移行したことを確認でき、また、プラントの立ち上げから安定運転期に移行した後もプラントから収集される運転データを用いてチューニングを行なうことで、プラントモデルを常に実プラントの状態に追従させることができる。
(Effect of embodiment)
As described above, according to the plant model generation apparatus 10 according to the present embodiment, an initial plant model can be created using a plant model / unit library prepared in advance. Compared to the construction of the initial plant model, the workload is greatly reduced. In addition, by analyzing the model update record and detecting that the initial plant model has converged from at least one of the fluctuation range of the divergence degree and the number of model parameter updates, the outside of the plant is in a stable state. In addition, the plant model can always follow the actual plant state by tuning using the operation data collected from the plant even after shifting from the plant startup to the stable operation period. be able to.
つまり、プラントモデル生成装置10が、オンラインシミュレータにより、プラントの操業支援(最適運転、回避操作、予測運転等)を実現するプラントモデルの原形を自動生成してチューニングすることで、初期モデル構築の手間が省くことができる。すなわち、稼働時の実運用状態でのプラントモデルの不具合箇所が判明しているため、モデル構築での注力箇所がわかり、このため、プラントモデルの原型を利用することにより、プラント建設企業に対してDCSベンダーが提供する操業支援ツールの効果を示すことができる。 That is, the plant model generation device 10 automatically generates and tunes the original model of the plant model that realizes plant operation support (optimum operation, avoidance operation, predictive operation, etc.) using an online simulator, thereby making it easy to construct an initial model. Can be omitted. In other words, the plant model failure points in the actual operational state at the time of operation are known, so the points to focus on in the model construction can be identified. For this reason, by using the prototype of the plant model, The effect of the operation support tool provided by the DCS vendor can be shown.
なお、本実施形態に係るプラントモデル生成装置10によれば、入出力装置11にモデル確定の通知を行いオペレータに報知する構成としたが、単なるDCS画面への表示にとどまらず、直接、通信等によりDCSベンダーに通知してもよい。また、本実施形態に係るプラントモデル生成装置10では、この機能をDCSに実装するものとして説明したが、DCSと通信可能なコンピュータ上にこの機能を実装してもよい。
The plant model generation device 10 according to the present embodiment is configured to notify the operator by notifying the input /
また、本実施形態に係るプラント運転支援システム1によれば、プラントモデル生成装置10に、予め準備されたプラントモデル・ユニットライブラリを用い、建設対象となるプラントに適合したプラントモデルを自動生成させる機能を持たせることで初期プラントモデルを作成することにより初期プラントモデル構築時の作業負担を大幅に軽減することができ、かつ、プラントの立ち上げから安定運転期に移行した後もプラントから収集される運転データを用いて調整を行ない、作成したプラントモデルの原型を使用した運転支援ツールが使えるようなプラントモデルに修正を施すことにより、プラントモデルを常に実プラントの状態に追従させることができるプラントの運転支援が可能になる。このことにより、異常診断や未来予測を正確に行うことができる。また、プラントモデルとして、物理、化学則に基づいた厳密モデルを示したが、入力と出力の関係から構築する統計モデルを用いてもよい。 In addition, according to the plant operation support system 1 according to the present embodiment, the plant model generation apparatus 10 uses a plant model / unit library prepared in advance, and automatically generates a plant model suitable for a plant to be constructed. By creating an initial plant model, it is possible to greatly reduce the work burden when building the initial plant model, and it is collected from the plant even after shifting from the plant startup to the stable operation period. By making adjustments with the operation data and modifying the plant model so that the operation support tool using the prototype of the created plant model can be used, the plant model can always follow the state of the actual plant. Driving support becomes possible. This makes it possible to accurately perform abnormality diagnosis and future prediction. Moreover, although the exact model based on physics and a chemical law was shown as a plant model, the statistical model constructed | assembled from the relationship between an input and an output may be used.
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was explained in full detail, it cannot be overemphasized that the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiments. Further, it is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
1・・・プラント運転支援システム、10・・・プラントモデル生成装置、11・・・入出力装置、12・・・記憶装置、13・・・演算制御装置、20・・・プラント、30・・・ネットワーク、131・・・初期モデル構築部、132・・・モデル更新部、133・・・モデル判定部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plant operation assistance system, 10 ... Plant model production | generation apparatus, 11 ... Input / output device, 12 ... Memory | storage device, 13 ... Arithmetic control device, 20 ... Plant, 30 ...
Claims (3)
前記演算制御装置は、
前記入出力装置を介して入力されるプラント機器の機器接続情報にしたがい、前記記憶装置に格納されたプラントモデル・ユニットライブラリの中から必要なプラントモデルユニットを抽出し、前記抽出されたプラントモデルユニットの間を結線し、続いて入力される前記プラント機器の機器情報を、前記抽出されたプラントモデルユニットのモデルパラメータに反映させて初期プラントモデルを生成する初期モデル構築部と、
前記プラントの稼働を契機に、前記プラントから取得される運転データを前記初期プラントモデルに入力してモデル出力値を計算し、前記計算されたモデル出力値と前記運転データとを比較してその乖離度を判定し、前記判定された乖離度に基づき前記初期プラントモデルのモデルパラメータを調整すると共に、前記調整されたモデルパラメータを用いてシミュレーションを行い、前記モデル出力値が予め設定された乖離度の許容範囲に入るまで前記モデルパラメータの調整、および前記シミュレーションを繰り返し実行するモデル更新部と、
を有することを特徴とするプラントモデル生成装置。 A plant model generation device comprising at least an input / output device, a storage device, and an arithmetic and control device for creating a plant model obtained by modeling a plant component device,
The arithmetic and control unit is
In accordance with the equipment connection information of the plant equipment input via the input / output device, a necessary plant model unit is extracted from the plant model / unit library stored in the storage device, and the extracted plant model unit is extracted. An initial model construction unit for generating an initial plant model by reflecting the equipment information of the plant equipment that is subsequently input to the model parameters of the extracted plant model unit;
Triggered by the operation of the plant, the operation data acquired from the plant is input to the initial plant model to calculate a model output value, and the calculated model output value is compared with the operation data to determine the difference between them. And determining the degree of divergence, adjusting the model parameter of the initial plant model based on the determined degree of divergence, performing a simulation using the adjusted model parameter, and the model output value of a predetermined degree of divergence Adjustment of the model parameters until entering an allowable range, and a model update unit that repeatedly executes the simulation;
A plant model generation device characterized by comprising:
前記判定された乖離度と、前記プラントモデルユニットにおけるモデルパラメータの更新記録を前記記憶装置に格納し、前記更新記録を分析して前記乖離度の変動幅、前記モデルパラメータの更新回数のうち少なくとも一つから前記初期プラントモデルが収束したことを検出し、前記入出力装置に報知するモデル判定機能を更に有することを特徴とする請求項1記載のプラントデル生成装置。 The arithmetic and control unit is
The determined degree of divergence and an update record of the model parameter in the plant model unit are stored in the storage device, and the update record is analyzed to analyze at least one of the variation range of the divergence degree and the number of updates of the model parameter. The plant Dell generating apparatus according to claim 1, further comprising a model determination function for detecting that the initial plant model has converged and notifying the input / output device.
前記プラントモデル生成装置は、
入力されるプラント機器の機器接続情報にしたがい、予め準備されたプラントモデル・ユニットライブラリの中から必要なプラントモデルユニットを抽出し、前記抽出されたプラントモデルユニットの間を結線し、続いて入力される前記プラント機器の機器情報を、前記抽出されたプラントモデルユニットのモデルパラメータに反映させて初期プラントモデルを生成する初期モデル構築機能と、
前記プラントの稼働を契機に、前記プラントから取得される運転データを前記初期プラントモデルに入力してモデル出力値を計算し、前記計算されたモデル出力値と前記運転データとを比較してその乖離度を判定し、前記判定された乖離度に基づき前記初期プラントモデルのモデルパラメータを調整すると共に、前記調整されたモデルパラメータを用いてシミュレーションを行い、前記モデル出力値が予め設定された乖離度の許容範囲に入るまで前記モデルパラメータの調整、および前記シミュレーションを繰り返し実行するモデル更新機能と、
前記判定された乖離度と、前記プラントモデルユニットにおけるモデルパラメータの更新記録を保存し、前記保存した更新記録を分析して前記乖離度の変動幅、前記モデルパラメータの更新回数のうち少なくとも一つから前記初期プラントモデルが収束したことを検出し、前記入出力装置に報知するモデル判定機能と、
を有し、
前記プラント運転制御装置は、
前記プラントモデル生成装置により作成され、前記収束したプラントモデルにしたがい前記プラントの運転を行う、
ことを特徴とするプラント運転支援システム。 The plant operation control device that controls the operation of the plant, and the plant operation control device includes a plant model generation device connected via a network, and the plant model is generated using the plant model generated by the plant model generation device. A plant operation support system that performs operation support supplementation,
The plant model generation device is
In accordance with the equipment connection information of the plant equipment that is input, the necessary plant model units are extracted from the plant model / unit library prepared in advance, the extracted plant model units are connected, and then input. An initial model construction function for generating the initial plant model by reflecting the equipment information of the plant equipment in the model parameters of the extracted plant model unit;
Triggered by the operation of the plant, the operation data acquired from the plant is input to the initial plant model to calculate a model output value, and the calculated model output value is compared with the operation data to determine the difference between them. And determining the degree of divergence, adjusting the model parameter of the initial plant model based on the determined degree of divergence, performing a simulation using the adjusted model parameter, and the model output value of a predetermined degree of divergence A model update function for repeatedly adjusting the model parameters and repeatedly executing the simulation until entering an allowable range;
The determined degree of divergence and the update record of the model parameter in the plant model unit are stored, and the stored update record is analyzed to detect at least one of the fluctuation range of the divergence degree and the number of times of update of the model parameter. A model determination function for detecting that the initial plant model has converged and notifying the input / output device;
Have
The plant operation control device is
Created by the plant model generation device, and operates the plant according to the converged plant model,
A plant operation support system characterized by that.
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