JP2016134012A - 運転支援装置および運転支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラント機器の動作状態の監視業務を効率的にかつ機器の動作判定を正しく行えるようにする。【解決手段】実施形態の運転支援装置は、定義情報記憶部、画面制御部を備える。定義情報記憶部には監視対象のプラント機器が工程毎に動作すべき状態を示す定義情報が記憶されている。画面制御部は定義情報記憶部から読み出した定義情報から生成した第１タイミングチャートと、実際に動作しているプラント機器から得られた情報を基に生成した第２タイミングチャートとを工程毎に重ね合わせたチャート画面を出力する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、運転支援装置および運転支援方法に関する。

発電プラントや化学プラントなどにおいて、弁やボイラなどのプラント機器はプラント監視システムにより監視および制御されているが、これらの機器が処理ステップ毎に正常に動作しているか否かの判定は、現場の監視員のチェックにゆだねられている。

すなわち、プラント監視システムでは、監視現場に設置されたモニタにプラント機器から入力された信号を映し出し、その信号の変化を監視員が目視して紙面上の機器の運転スケジュール（処理内容）と照らし合わせることで、処理の進み具合や機器の動作が適切か否かを確認している。

特開２０１３−１７１３２２号公報

しかしながら、大規模なプラントでは、同時に動作する機器の数も多く、監視員が、紙面に記載されている処理シーケンスの内容と、モニタに表示される信号を一々見比べることは効率的ではない。またこのような監視作業は人手を要するだけでなく、見落としや誤判定を引き起こす可能性もある。

本発明が解決しようとする課題は、プラント機器の動作状態の監視業務を効率的にかつ機器の動作判定を正しく行うことができる運転支援装置および運転支援方法を提供することにある。

実施形態の運転支援装置は、定義情報記憶部、画面制御部を備える。定義情報記憶部には監視対象のプラント機器が工程毎に動作すべき状態を示す定義情報または前記定義情報から生成した第１タイミングチャートが記憶されている。画面制御部は定義情報記憶部からの第１タイミングチャートと、実際に動作しているプラント機器から得られた情報を基に生成した第２タイミングチャートとを工程毎に重ね合わせたチャート画面を出力する。

第１実施形態のプラント監視制御システムの構成を示す図である。 運転支援装置のＴＣＤＢの記憶内容の一例を示す図である。 プラント監視制御システムの動作を示すフローチャートである。 第２実施形態のプラント監視制御システムの構成を示す図である。 第３実施形態のプラント監視制御システムの構成を示す図である。 第４実施形態のプラント監視制御システムの構成を示す図である。

以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は第１実施形態のプラント監視制御システムを示す図である。
図１に示すように、第１実施形態のプラント監視制御システムは、プラント監視制御装置としての制御装置１０と、この制御装置１０にＬＡＮなどの通信網を介して接続された運転支援装置としてのコンピュータ２０（以下「ＰＣ２０」と称す」と、ＰＣ２０に接続ケーブルなどで接続された入力装置３０と、モニタ４０およびプリンタ５０などの出力装置とを備える。

ＰＣ２０は、プラント機器の動作状態を入力するための制御装置１０、タイミングチャートデータベース２２（以下「ＴＣＤＢ２２」と称す）、画面制御部２３、一致判定部２４、印字制御部２５などを有する。

制御装置１０は、例えば弁やボイラなどのプラント機器から得られる信号（機器の動作を測定した信号）を受け取り、受け取った信号を基にプラント機器の動作状態を示す信号１１を生成し一致判定部２４へ出力する。動作状態を示す信号１１をタイミングチャートにして出力してもよい。

ＴＣＤＢ２２は監視対象のプラント機器が工程毎に動作すべき状態を示す定義情報が記憶された定義情報記憶部である。定義情報の具体例は下欄で説明する。なおこのＴＣＤＢ２２には定義情報から生成したタイミングチャート（第１タイミングチャート）を記憶しておいてもよい。

一致判定部２４は、ＴＣＤＢ２２から読み出したプラント機器の動作タイミングの定義情報（図２参照）から生成したタイミングチャート２２ａと、制御装置１０から入力された実際のプラント機器の動作状態を示す信号１１から生成したタイミングチャート（第２タイミングチャート）とを比較してステップ（工程）毎に機器の動作タイミングが一致しているか否かを判定し、判定結果を画面制御部２３に出力する。

画面制御部２３は、一致判定部２４から入力された判定結果と、制御装置１０より入力された実際のプラント機器のタイミングチャートと、ＴＣＤＢ２２の定義情報から生成したプラント機器のタイミングチャートとをステップ毎（工程毎）に重ね合わせた（重畳させた）シーケンス制御監視画面４１を生成しモニタ４０へ出力する。

つまり画面制御部２３は、ＴＣＤＢ２２の定義情報を基に生成した第１タイミングチャートと、実際に動作しているプラント機器から得られた情報を基に生成した第２タイミングチャートとを工程毎に重ね合わせたチャート画面を出力する。

印字制御部２５は入力装置３０からの印字指示によりその時点で画面制御部２３により生成されたシーケンス制御監視画面４１をプリンタ５０へ出力しプリンタ５０にセットされた用紙に印字する。つまり印字制御部２５はシーケンス制御監視画面４１を印字出力する。

図２はＴＣＤＢ２２の内容の一例（データ例）を示す。
図２に示すように、ＴＣＤＢ２２には、例えば弁などのプラント機器の動作がステップ毎に定義されたプラント機器の動作状態を示す定義情報が記憶されている。図中「０」は弁の全閉の状態を示し、「１」は弁の全開の状態を示す。

例えばＡ弁はステップ１、２では「０」→「０」（変化なし）、ステップ３では「０」→「１」に変わり、Ｂ弁はステップ１では「１」→「１」（変化なし）、ステップ２では「１」→「０」に変わり、ステップ３では「０」→「０」（変化なし）、Ｃ弁はステップ１では「１」→「０」に変わり、ステップ２、３では「０」→「０」（変化なし）という動作すべき制御シーケンスが示されている。

画面制御部２３はプラント機器の動作状態の定義情報をＴＣＤＢ２２から読み出してタイミングチャート２２ａを生成する。なおＴＣＤＢ２２に予め図２に示したタイミングチャート２２ａ自体を記憶していてもよい。

次に、図３を参照してこのプラント監視制御システムの動作を説明する。
プラントでは、現場に設置されている弁などのプラント機器に設けられている各種センサにより、プラント機器の動作状態（弁の場合は開、閉など）や処理媒体の情報（温度や流量など）が計測または検知され、計測または検知された信号が制御装置１０に入力されている。

制御装置１０は計測または検知された信号を基に各プラント機器毎に機器の動作状態を示す信号またはタイミングチートを生成し運転支援を行っているＰＣ２０に出力している。

ここで、監視員の操作により入力装置３０からＰＣ２０に対して信号の取り込みが指示されると（図３のステップＳ１０１）、ＰＣ２０では、一致判定部２４が、制御装置１０から入力される実際の機器の動作状態を示す信号１１または実際のタイミングチャートを受け取り、ＴＣＤＢ２２に記憶されているプラント機器の動作状態の定義情報を読み出して、定義情報からタイミングチャート２２ａ（図２参照）を生成し、これにより制御装置１０からの実際のタイミングチャートとＴＣＤＢ２２からの定義されたタイミングチャートとの２つのタイミングチャートを取得する（ステップＳ１０２）。

続いて、一致判定部２４は取得した２つのタイミングチャートを比較し、各機器のステップ毎の動作が一致しているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

この判定の結果、ステップ毎に２つのチャートが一致している場合（ステップＳ１０３のＹｅｓ）、一致判定部２４は一致（ＯＫ）と判定し（ステップＳ１０４）、チャートが異なる場合（ステップＳ１０３のＮｏ）は不一致（ＮＧ）と判定し（ステップＳ１０５）、それぞれの判定結果を画面制御部２３に出力する。

画面制御部２３は、一致判定部２４より入力された判定結果（工程毎のＯＫ、ＮＧ）と、制御装置１０から入力されたプラント機器のタイミングチャートとを受け取ると、ＴＣＤＢ２２からプラント機器の動作状態を示す定義情報を取り込み、定義情報を基にプラント機器の動作状態を示すタイミングチャート２２ａを他のチャートとは異なる線種または線色で生成する。

そして、画面制御部２３は、生成した異なる線種または線色の２つのタイミングチャートどうしを重畳させて（重ね合わせて）、一致・不一致の判定結果の識別情報（アイコンなど）を挿入したチャート画面であるシーケンス制御監視画面４１を生成し（ステップＳ１０６）、モニタ４０へ出力し、モニタ４０にシーケンス制御監視画面４１を表示させる。

シーケンス制御監視画面４１には、図１のモニタ４０の部分に示されているように、プラント機器毎の名称のアイコン４２と、それぞれのアイコン４２の横に各プラント機器の動作シーケンスを示す線グラフ４４、４５と、処理ステップの切り替え位置を示す縦線４３ａ〜４３ｃと、ステップ毎の判定結果の識別用のアイコン４６（「ＯＫ」または「ＮＧ」など）が色や線種を変えて重ねて示される。

例えばＡ弁のアイコン４１の横に示されている線グラフ４４、４５のうち実線の線グラフ４４はＡ弁が動作すべきタイミングチャート２２ａであり、破線の線グラフ４５はＡ弁が実際に動作している状態を示すタイミングチャートである。

なお、図１では２つのチャートを分かり易くするために上下に若干ずらして示しているが、同色で線種のみを変えたチャートの場合はこのようにずらして表示してもよい。

監視員は、モニタ４０に表示されたシーケンス制御監視画面４１を見るだけで、実際の機器の動作が予め設定された制御シーケンスの通りに進んでいるかどうかを一目で判断することができる。

また一致判定部２４が２つのチャートの一致・不一致を判定した結果、実際の機器の動作が制御シーケンスと一致しない場合は、シーケンス制御監視画面４１上でステップ毎に「ＮＧ」などの警告表示が行われるので、監視員は、どのステップで異常が起きているかをすぐに判断でき、異常対応を迅速に行うことができる。

監視員が、入力装置３０を操作して印刷指示を行うことで、画面制御部２３は現在のシーケンス制御監視画面４１を印刷制御部２５に送り、印刷制御部２５によりプリンタ５０に出力され、シーケンス制御監視画面４１が用紙に印字される。

このようにこの第１実施形態によれば、予め定義されているプラント機器の動作状態を示すタイミングチャートと、制御装置１０より入力される実際のプラント機器の動作状態を示すタイミングチャートとを重ねて表示したシーケンス制御監視画面４１をモニタ４０に表示することで、監視員は、実際のプラント機器の動作が予め設定された制御シーケンスの通りに進んでいるかどうかを一目で確認でき、また互いのチャートのステップ毎の動作が不一致の場合は同画面４１の該当ステップの縦線４３ａ〜４３ｃの位置に「ＮＧ」などのアイコン４６で警告表示するので、見落としや判定間違いを起こすこともなくなる。

（第２実施形態）
次に図４を参照して第２実施形態のプラント監視制御システムを説明する。図４は第２の実施形態のプラント監視制御システムの構成を示す図である。なお上記第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付しその説明は省略する。

図４に示すように、ＰＣ２０は、過去データベース２６（以下「過去ＤＢ２６」と称す）を有する。この過去ＤＢ２６には過去に画面制御部２３により処理された情報（以下「動作履歴情報」と称す）が格納（記憶）されている。つまり過去ＤＢ２６は過去に動作したプラント機器の動作状態の情報またはこの情報から生成したタイミングチャート（第３タイミングチャート）が保存された過去情報記憶部である。動作履歴情報としては、図２に示した機器のステップ毎の動作状態を示す「０」、「１」などの動作情報の他、タイミングチャートそのものでもよい。

続いて第２実施形態のプラント監視制御システムの動作を説明する。
一致判定部２４は、制御装置１０から入力された実際のプラント機器の動作を示すタイミングチャートと、ＴＣＤＢ２２に記憶されているプラント機器が動作すべき定義情報またはタイミングチャートを取り込み、機器の動作状態、切り替わりのタイミングが一致しているか否かを判定し、判定結果を画面制御部２３に出力する。

画面制御部２３は、一致判定部２４から入力された判定結果と、制御装置１０より入力されたプラント機器のタイミングチャートと、ＴＣＤＢ２２に記憶されているプラント機器が動作すべき定義情報またはタイミングチャートを取り込み、互いのチャートを重ね合わせて、過去ＤＢ２６に動作履歴情報として記憶する。

過去ＤＢ２６には重ね合わせた結果のタイミングチャートを保存してもよく、それぞれ別々のタイミングチャートを保存し、必要に応じて指定されたチャートだけを読み出すようにしてもよい。

監視員が入力装置３０に対して行った動作履歴情報の読み出し操作により、画面制御部２３は過去ＤＢ２６に記憶された動作履歴情報を過去ＤＢ２６から読み出す。

そして画面制御部２３は、過去ＤＢ２６から読み出した動作履歴情報（過去の処理のタイミングチャート）と、制御装置１０から入力されているプラント機器の現在（実際）のタイミングチャートと、ＴＣＤＢ２２に記憶されているプラント機器が動作すべき定義情報またはタイミングチャートを取り込み、これらのチャートを重ね合わせて、一致・不一致の判定結果のアイコン４６を挿入したシーケンス制御監視画面４１を生成し、モニタ４０に表示する。

これにより、シーケンス制御監視画面４１には、プラント機器が動作すべきタイミングチャート４４（実線）と、プラント機器の現在（実際）のタイミングチャート４５（鎖線）と、過去の動作履歴のタイミングチャート４７（一点鎖線）とが表示される。

動作履歴のタイミングチャート４７は特定の機器だけを指定して表示してもよく、すべての機器に表示してもよい。また３つのタイミングチャート４４、４５、４７の中から選択した２つを表示してもよい。

このようにこの第２実施形態によれば、監視員は、過去に処理されたプラント機器の動作履歴のタイミングチャート４７と、現在、制御装置１０より入力されるプラント機器のタイミングチャート４５とを同一画面上に表示させるので、監視員はその画面を見るだけで過去と現在とを比較しながら監視を行うことが可能となる。また過去および現在のプラント機器の動作状態をチャートのまま印字することで、紙面で確認することができる。

（第３実施形態）
次に図５を参照して第３実施形態のプラント監視制御システムを説明する。図５は第３実施形態のプラント監視制御システムの構成を示す図である。なお上記第１および第２実施形態と同じ構成には同一の符号を付しその説明は省略する。

図５に示すように、第３実施形態のプラント監視制御システムはプラント機器の設置現場に設置された現場カメラ６０を備える。現場カメラ６０は例えば定点カメラである。

プラント機器が例えば弁などであれば、現場カメラ６０は弁の開閉の動きを撮像するように設置される。現場カメラ６０はプラント機器を撮像した映像信号を画面制御部２３へ出力する。画面制御部２３は入力装置１からの表示指示を受けて現場カメラ６０から出力されたプラント機器の映像をシーケンス制御監視画面４１に出力する。

続いて、この第３実施形態のプラント監視制御システムの動作を説明する。
この場合、第１実施例と同様に２つのタイミングチャート４４、４５を重ね合わせたシーケンス制御監視画面４１をモニタ４０に表示する。

ここで、監視員が、タイミングチャートどうしの重なり具合の違いを見て、またはアイコン４６の「ＮＧ」の表示を見て、あるステップにおけるプラント機器の動作がおかしいと思った場合、そのシーケンス制御監視画面４１のプラント機器の名称のアイコン４２にカーソルを合わせて、ダブルクリックなどの入力装置３０操作を行うと、画面制御部２３はシーケンス制御監視画面４１の所定の位置（画面左下の空きスペースなど）に、該当するプラント機器を撮像している現場カメラ６０の映像４８をポップアップ表示する（図５のシーケンス制御監視画面４１参照）。

このようにこの第３実施形態によれば、監視員が所望のプラント機器のアイコン４２を選択操作することにより、画面制御部２３が現場カメラ６０により撮像された該当機器の動作状態の映像４８をシーケンス制御監視画面４１に出力するので、監視員は現場に行くことなく、現場監視をシーケンス制御監視画面４１上で行うことができる。

（第４実施形態）
次に図６を参照して第４実施形態のプラント監視制御システムを説明する。図６は第４実施形態のプラント監視制御システムの構成を示す図である。なお上記第１乃至第３実施形態と同じ構成には同一の符号を付しその説明は省略する。

図６に示すように、第４実施形態のプラント監視制御システムはシミュレーションデータベース３３（以下「ＳＩＭＤＢ３３」と称す）と模擬部３４とを備える。

ＳＩＭＤＢ３３には実際のプラント機器の動作を模擬するための模擬データ（模擬情報）が記憶されている。模擬部３４はＳＩＭＤＢ３３から読み出した模擬データを用いてプラント機器の動作を模擬し、制御装置１０から入力されるプラント機器の動作状態の信号１１と同等の信号またはプラント機器の動作状態を模擬した第４タイミングチャート（以下「模擬チャート」と称す）を生成し画面制御部２３に出力する。

画面制御部２３は定義情報から生成した第１タイミングチャート、実際のプラント機器からの第２タイミングチャートおよび模擬チャート４９のうち少なくとも２つのタイミングチャートを重畳したシーケンス制御監視画面４１を出力する。

続いて、この第４実施形態のプラント監視制御システムの動作を説明する。
模擬部３４は、制御装置１０より入力されたプラント機器の動作状態の信号１１と、ＳＩＭＤＢ３３に記憶されている模擬データを取り込み、制御装置１０より入力される実際のプラント機器の動作状態を示すタイミングチャートとＳＩＭＤＢ３０９から読み出し生成した模擬チャートとを画面制御部２３に出力する。

画面制御部２３は模擬部３４から入力されたタイミングチャート（実際のタイミングチャートと模擬チャート）と、ＴＣＤＢ２２から取り込んだプラント機器の動作状態の定義情報から生成したタイミングチャートとの３つのタイミングチャート４４、４５、４９を重ね合わせたシーケンス制御監視画面４１を生成しモニタ４０へ出力する。

この例では、シーケンス制御監視画面４１のＣ弁にだけ模擬チャート４９（２点鎖線）を表示させている。またこの例では、実際にプラント機器から得られたタイミングチャート４５を表示しているが、実際のデータがない状態でＴＣＤＢ２２から読み出したプラント機器が動作すべきタイミングチャート４４と模擬チャート４９とを表示してもよい。

また実際にプラント機器から得られた動作状態のタイミングチャート４５のあるステップのチャートに模擬チャート４９の部分を上書きして機器の一部のステップの動作を変化させた合成チャートを表示し、チャートが不一致となる状態を作り出すようにしてもよい。

さらにこの例に上述した実施形態の一致判定部２４を追加し、動作タイミングの一致・不一致を判定し不一致の場合に警報のアイコンを出力するようにしてもよい。

このようにこの第４実施形態によれば、ＰＣ２０の内部でプラント機器の動作を模擬した模擬チャート４９を生成し画面制御部２３に出力することで、実際のプラント機器が動作できない状態であっても実際のプラント機器の動作と同等のタイミングチャートを重ね合わせて他のタイミングチャートと比較することができるようになり、例えば試験員による運転訓練などを行うことができる。

以上少なくとも一つの実施形態によれば、プラント機器の動作状態の監視業務を効率的にかつ機器の動作判定を正しく行うことができる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

また上記実施形態に示した各構成要素を、コンピュータのハードディスク装置などのストレージにインストールしたプログラムで実現してもよく、また上記プログラムを、コンピュータ読取可能な電子媒体：electronic mediaに記憶しておき、プログラムを電子媒体からコンピュータに読み取らせることで本発明の機能をコンピュータが実現するようにしてもよい。電子媒体としては、例えばＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やフラッシュメモリ、リムーバブルメディア：Removable media等が含まれる。さらに、ネットワークを介して接続した異なるコンピュータに構成要素を分散して記憶し、各構成要素を機能させたコンピュータ間で通信することで実現してもよい。

１０…制御装置、２０…コンピュータ（ＰＣ）、２２…タイミングチャートデータベース（ＴＣＤＢ）、２３…画面制御部、２４…一致判定部、２５…印刷制御部、２６…過去データベース（過去ＤＢ）、３０…入力装置、３３…シミュレーションデータベース（ＳＩＭＤＢ）、３４…模擬部、４０…モニタ、５０…プリンタ、６０…現場カメラ。

Claims (6)

1. 監視対象のプラント機器が工程毎に動作すべき状態を示す定義情報が記憶された定義情報記憶部と、
   前記定義情報記憶部から読み出した定義情報を基に生成した第１タイミングチャートと、実際に動作している前記プラント機器から得られた情報を基に生成した第２タイミングチャートとを工程毎に重ね合わせたチャート画面を出力する画面制御部と
   を備えた運転支援装置。
2. 前記第１タイミングチャートと前記第２タイミングチャートとを比較し、前記プラント機器の動作が工程毎に一致するか否かを判定し、判定結果を前記チャート画面に出力する一致判定部を備えた請求項１に記載の運転支援装置。
3. 過去に動作したプラント機器の動作状態を示す第３タイミングチャートが保存された過去情報記憶部を備え、
   前記画面制御部は、
   前記第１タイミングチャート、前記第２タイミングチャートおよび前記過去情報記憶部から読み出した第３タイミングチャートのうち少なくとも２つのタイミングチャートを重畳したチャート画面を出力する請求項１または２に記載の運転支援装置。
4. 前記プラント機器の設置現場に設置され、前記プラント機器を撮像した映像信号を出力するカメラを備え、
   前記画面制御部は、
   表示指示を受けて前記カメラから出力されたプラント機器の映像を前記チャート画面に出力する請求項１乃至請求項３いずかれ１項に記載の運転支援装置。
5. 前記プラント機器の動作を模擬するための模擬情報が保存された模擬情報記憶部と、
   前記模擬情報記憶部から読み出した模擬情報を用いて前記プラント機器の動作を模擬した第４タイミングチャートを生成する模擬部とを備え、
   前記画面制御部は、
   前記第１タイミングチャート、前記第２タイミングチャートおよび前記第４タイミングチャートのうち少なくとも２つのタイミングチャートを重畳したチャート画面を出力する請求項１に記載の運転支援装置。
6. 監視対象のプラント機器が工程毎に動作すべき状態を示す定義情報を記憶し、
   記憶した前記定義情報を基に生成した第１タイミングチャートと、実際に動作している前記プラント機器から得られた情報を基に生成した第２タイミングチャートとを工程毎に重ね合わせたチャート画面を出力する
   運転支援装置における運転支援方法。

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