JP2019185577A - プラントの監視装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】多くの機器等の情報を誤りなく取得できるプラントの監視装置を提供する。【解決手段】実施形態に係るプラントの監視装置は、プラントに設けられた複数の機器および装置の監視および制御の状態をグラフィックス表示する。この監視装置は、前記複数の機器および装置に対応するシンボルをグラフィックス表示する表示部と、前記表示部に表示されたシンボルのうちの1つを選択した場合に、前記選択されたシンボルの座標にもとづいて、吹き出し先の位置を決定し、前記選択されたシンボルに関連付けられた前記複数の機器および装置のうちの1つの運転状態を表すデータを表示する割込画面の座標を決定し、前記割込画面の座標にもとづいて、前記吹き出し表示の吹き出し元の位置を決定する演算部と、を備える。【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、プラントの操業状態を、ディスプレイ上でオペレータに示すプラントの監視装置に関する。
プラントの操業においては、HMI(Human Machine Interface)装置を用いて、その操業状態を監視する。HMI装置の画面上には、監視対象のプラントに設置されている機器や装置の運転の状態や設定条件等が表示され、オペレータは、その表示に応じて必要な操作等を行う。オペレータは、HMI装置の画面上に表示されている機器や装置のシンボルをマウス等を用いて選択することによって、画面上に割込画面を開いて、そのシンボルに対応する機器や装置の情報を割込画面上に表示することができる。オペレータは、割込画面を開くことにより、選択した機器や装置の運転情報等を容易に得ることができる。
プラントの操業は自動化されており、オペレータがHMI装置によって、頻繁に機器や装置を操作したり、設定条件等確認したりすることは少ない。一方、操業状態に何らかの異常等が生じた場合には、オペレータは、適切な対応をとるために、多くの機器や装置の情報を同時に入手する必要がある。
オペレータは、割込画面に表示されているシンボルの名称等と、HMI装置の画面上のシンボルの名称等を見比べて、その割込画面の表示がどの機器や装置に対応するものかを確認しながら作業を進める必要がある。多くの機器や装置の情報を同時に得るためには、多くの割込画面を開く必要がある。
特開2002−182739号公報
多くの機器や装置の情報を得るため、多くの割込画面を開いていると、シンボルの名称等の照合に時間を要し、見間違い、操作ミス等を生じるおそれがある。
この発明の実施形態は、多くの機器および装置の情報を誤りなく取得できるプラントの監視装置を提供する。
実施形態に係るプラントの監視装置は、プラントに設けられた複数の機器および装置の監視および制御の状態をグラフィックス表示する。この監視装置は、前記複数の機器および装置に対応するシンボルをグラフィックス表示する表示部と、前記表示部に表示されたシンボルのうちの1つを選択した場合に、前記選択されたシンボルの座標にもとづいて、吹き出し先の位置を決定し、前記選択されたシンボルに関連付けられた前記複数の機器および装置のうちの1つの運転状態を表すデータを表示する割込画面の座標を決定し、前記割込画面の座標にもとづいて、前記吹き出し表示の吹き出し元の位置を決定する演算部と、を備える。
本実施形態では、選択されたシンボルの座標およびそのシンボルに対応する機器および装置の運転状態のデータを表示する割込画面の間を視覚的に紐付ける吹き出し表示を表示するので、多くの機器等の情報を誤りなく取得できる。
第1の実施形態に係るプラントの監視装置を例示するブロック図である。 第1の実施形態のプラントの監視装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。 比較例のプラントの監視装置を例示するブロック図である。 比較例のプラントの監視装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。 第2の実施形態に係るプラントの監視装置を例示するブロック図である。 第2の実施形態のプラントの監視装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係るプラントの監視装置を例示するブロック図である。
図1に示すように、監視装置10は、制御用ネットワーク20に接続することができる。制御用ネットワーク20には、プログラマブルコントローラ(PLC)30が接続されている。監視装置10は、制御用ネットワーク20を介して、PLC30に接続することができ、これらとデータ等をやりとりすることができる。制御用ネットワーク20は、高速かつ定周期の通信を行うことができる。制御用ネットワーク20には、PLC30の動作のためのプログラムを作成したり、PLC30の動作を検証したりするために、コンピュータ端末を接続してもよい。
PLC30は、プラントの機器や装置に設けられた各種センサやアクチュエータ等に接続されており、各種センサからのデータを収集し、別途作成されたプログラムにしたがって、アクチュエータ等に制御信号を伝送する。この図には、この例の説明のために接続されたポンプ31およびバルブ32が合わせて示されている。図示しないが、PLC30には、このプラントに必要なこのほかの機器や装置が接続されている。
監視装置10は、PLC30によって収集されたデータや生成された制御データ等を制御用ネットワーク20を介して収集する。
監視装置10は、情報系ネットワーク40に接続することができる。情報系ネットワーク40には、データサーバ50が接続されている。情報系ネットワーク40は、たとえば汎用のイーサネット(登録商標)等である。監視装置10は、情報系ネットワーク40を介して、データサーバ50に接続することができる。
データサーバ50は、そのプラントの機器に関するデータをデータベース51として有している。データベース51には、PLC30等に接続されている機器や装置(以下、単に機器等ともいう)の状態やセンサで計測されたデータ等が、機器等のそれぞれに関連付けられて格納されている。機器等には、それらを識別するタグが割り当てられている。つまり、タグごとに、そのタグに対応する機器等の状態や計測データ等が関連付けられてデータベース51に格納されている。
また、データサーバ50は、監視装置10に表示するグラフィックス表示用のシンボルのデータを有する。シンボルは、機器等に対応するタグに関連付けられている。監視装置10は、タグに関連付けられたシンボルを選択することによって、そのシンボルに対応するタグに関連付けられた各種データ等を読み出して、後述する割込画面に表示することができる。
このように、監視装置10は、プラントの操業状態を視覚情報として表示するHMI端末装置である。より具体的には、監視装置10は、演算部11と、表示部12と、を備える。演算部11は、制御用ネットワーク20や情報系ネットワーク40を介して、センサ等によって取得されたデータやPLC30が生成した制御信号、データサーバ50に格納されたデータベース51のデータを取得する。演算部11は、これらのデータ等にもとづいて、表示部12にグラフィックス表示をする。
演算部11は、図示しない記憶装置やメモリに接続されて、これらに格納されたプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)等を含む。演算部11は、プログラムを実行して、表示部12にプラントに設置された機器等を表現するシンボルおよびそれらの接続関係等をグラフィックス表示する。
表示部12は、演算部11によって生成されたグラフィックス表示を画面に表示する。表示部12は、プラントの機器等およびその接続を表現するグラフィックス表示部13を含む。表示部12は、グラフィックス表示部13のほか、割込画面15a,15bを表示する。割込画面15a,15bは、グラフィックス表示部13に表示された機器等を表すシンボルを選択した場合に、そのシンボルに対応する機器等の運転状況等の情報を表示する。表示部12は、選択されたシンボルとシンボルに対応する割込画面とを視覚的に紐付ける吹き出し表示を表示する。オペレータは、吹き出し表示によって、機器等の運転状況等の情報を誤りなく取得することができる。
表示部12には、グラフィックス表示部13として、複数のシンボルが表示されている。この例では、3種類のガスの混合ガスを生成する工程の部分について、グラフィックス表示部13が表示部12に表示されている。グラフィックス表示部13は、Aガス、Bガス、Cガスおよびこれらの混合ガスが蓄えられたタンク、Aガス、BガスおよびCガスをそれぞれ流体搬送して混合ガスのタンクに供給する配管、それぞれの配管に設けられたポンプ、バルブおよび流量計のシンボルをそれぞれ表示している。
Aガスを供給する配管14D1には、タンク14T1、ポンプ14P1、バルブ14V11、流量計14M1、およびバルブ14V12が直列に接続された状態で表示されている。
Bガスを供給する配管14D2には、タンク14T2、ポンプ14P2、バルブ14V21、流量計14M2、およびバルブ14V22が直列に接続された状態で表示されている。
Cガスを供給する配管14D3には、タンク14T3、ポンプ14P3、バルブ14V31、流量計14M3、およびバルブ14V32が直列に接続された状態で表示されている。
各バルブ14V12,14V22,14V32の出力は、流量計14M4を介して、混合ガスのタンク14T4に接続されている。
表示されている各シンボルはタグ付けされている。そのため、監視装置10のオペレータは、いずれかのシンボルをマウスを用いて選択(クリック)することによって、そのシンボルにタグ付けされ関連付けられた機器等の運転状況やデータ等を割込画面15a,15bに表示することができる。
たとえば、この例では、PLC30に接続されたポンプ31のタグ(ポンプ1−1)は、ポンプ14P1のシンボルに関連付けられている。また、PLC30に接続されたバルブ32のタグ(バルブ1−2)は、バルブ14V22のシンボルに関連付けられている。
ポンプ31のタグ(ポンプ1−1)には、ポンプ31の運転状況に関する情報が関連付けられている。バルブ32のタグ(バルブ1−2)には、バルブ32の開閉状況に関する情報が関連付けられている。タグ後ごとに関連付けられた、シンボル、運転状況および開閉状況のデータは、データベース51に格納されている。
監視装置10の演算部11は、データサーバ50からデータベース51にアクセスして、選択されたシンボルに対応するタグを検索し、そのタグに関連付けられた情報を読み出して、割込画面15a,15bに表示する。
ポンプ14P1に対応する割込画面15aには、ポンプ31のタグ(ポンプ1−1)に関連付けられているポンプ31の運転状況のデータが所定の表示15a1〜15a3が表示される。たとえば、ポンプ31が自動運転中の場合には、表示15a1の「運転」表示が点灯し、表示15a2の「停止」表示が消灯し、表示15a3の「自動」表示が点灯する。
バルブ14V22に対応する割込画面15bには、バルブ32のタグ(バルブ1−2)に関連付けられているバルブ32の開閉状況のデータが所定の表示位置15b1〜15b3に表示される。たとえば、バルブ32が手動運転により開放状態であれば、表示15b1の「開」表示が点灯し、表示15b2の「閉」表示が消灯し、表示15b3の「手動」表示が点灯する。
演算部11は、割込画面15aの表示位置を演算し、ポンプ31を表すシンボル(ポンプ14P1)および割込画面15aの位置の関係にもとづいて、吹き出し表示16aの形状を演算し、表示部12に表示する。
演算部11は、割込画面15bの表示位置を演算し、バルブ32を表すシンボル(バルブ14V22)および割込画面15bの位置の関係にもとづいて、吹き出し表示16bの形状を演算し、表示部12に表示する。
演算部11は、他のシンボルおよび他の機器等についても同様に、割込画面の表示位置を演算し、吹き出し表示の形状を演算して、表示部12に表示する。
本実施形態の監視装置の一連の動作についてフローチャートを用いて説明する。
図2は、本実施形態のプラントの監視装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。
図2に示すように、このフローチャートでは、割込画面15a,15bの表示を演算する部分(ステップS10〜S14)と、吹き出し表示16a,16bの形状等を演算する部分SP20を含んでいる。
また、このフローチャートには、データベース51を構成するデータも含んでいる。機器種別登録情報52、機器インタフェース情報53および標準表示座標情報54は、データベース51のデータとして格納されており、演算部11が必要に応じて、これらのデータを読み出すことを表している。したがって、これらのデータは、それぞれ対応する機器等のタグに関連付けられている。
機器種別登録情報52は、監視対象のプラントに設置された機器等の種別を表すデータである。データベース51には、あらかじめ機器等の種別に応じた割込画面の表示用のパターンのデータが設定されており、演算部11によって、機器種別登録情報52から、特定の機器等の種別が選択された場合には、選択された機器等の種別に応じた割込画面のパターンが選択される。たとえば、機器種別登録情報52は、図1のポンプ31の場合には、データベース51は、ポンプ31の運転状況等のデータを含んでいるので、演算部11は、「運転/停止/自動(手動)」を表示できるような表示パターンが選択される。
機器インタフェース情報53は、PLC30が接続された機器等の入出力する信号やデータを表している。演算部11は、機器インタフェース情報53のデータを読み出すことによって、その機器等がどのような運転状態であるか、あるいは設定条件に対して、どのような実測データを示しているか等を認識することができる。演算部11は、機器インタフェース情報53の入出力信号等にもとづいて、割込画面の表示内容を設定する。たとえば、図1のポンプ31の場合には、運転中あるいは停止中を表す制御信号のデータがPLC30によって定周期で収集され、監視装置10は、収集されたデータにもとづいて、割込画面15aに運転中(あるいは停止中)である旨の表示をする。
標準表示座標情報54は、表示部12に表示されている各シンボルの表示位置の座標のデータである。
図2に示すように、ステップS10において、オペレータは、たとえばマウスによって、割込画面を表示するシンボルをクリックする。演算部11は、クリックされたシンボルが選択されたと認識する。演算部11は、選択されたシンボルのタグおよび座標データを取得する。
ステップS21において、演算部11は、取得したシンボルの座標データにもとづいて、吹き出し表示の吹き出し先の位置を確定する。
ステップS11において、演算部11は、取得したタグに関連付けられた機器等のデータをデータベース51から読み出す。この場合には、演算部11は、機器種別登録情報52を読み込んで、選択したシンボルに対応する機器等の種別を読み出す。演算部11は、機器等の種別に対応する割込画面パターンを決定する。
ステップS12において、演算部11は、機器インタフェース情報53から、選択されたシンボルに対応する機器等の運転状態等のデータを読み出す。
ステップS13において、演算部11は、選択されたシンボルを含むグラフィックス表示部13内の各シンボルの表示されている座標データにもとづいて、割込画面15a,15bの表示位置を算出する。
ステップS22において、演算部11は、割込画面15a,15bを表示する座標にもとづいて、吹き出し表示16a,16bの吹き出し元の位置を確定する。
ステップS23において、演算部11は、吹き出し先および吹き出し元の座標にもとづいて、吹き出し表示16a,16bの形状を算出する。
ステップS14において、演算部11は、算出された位置に割込画面15a,15bを表示するとともに、吹き出し表示16a,16bを表示する。
本実施形態の監視装置10の効果について、比較例と対比しつつ説明する。
図3は、比較例の監視装置を例示するブロック図である。
図4は、比較例の監視装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。
図3に示すように、監視装置110は、演算部111と、表示部112と、を備えている。演算部111および表示部112は、上述の第1の実施形態の場合の演算部11および表示部12と相違しており、割込画面15a,15bと選択されたシンボルとを視覚的に紐付ける吹き出し表示を、表示しない。
具体的には、図4に示すように、比較例の監視装置110には、吹き出し表示の形状を演算する部分(SP20、図2)を含んでいない。そのため、図3の表示部112のように、割込画面15a,15bには、吹き出し表示が表示されず、オペレータは、表示部112に表示されているシンボルのタグ表示と、割込画面のタグ表示とを見比べて一致することを確認しながら、監視装置110の操作を行う必要がある。
すでに述べたように、多くのプラントでは自動化が進んでおり、監視装置を介してオペレータがプラントの操業に関与する頻度は多くはない。プラントの中でも、鉄鋼プラントでは、ライン中に問題が生じて、ライン停止等の自体に陥ると、損失が大きくなるおそれがある。鉄鋼プラントにおいて、ライン中の問題や問題発生の兆候を生じたときには、監視装置によって、多数の機器等の運転状態や設定条件と実際の条件との相違等を同時に確認する必要が生じる。つまり、監視装置10上で、割込画面を開いて、多数の機器等の状態を同時に確認しつつ、問題が拡大しないように、オペレータが迅速に適切な対応をとる必要がある。
このような状況下で、比較例のように確認すべき機器等のシンボルのタグを確認しながら、割込画面を参照するようでは、相互の確認のための時間を要するとともに、誤認等を生じる可能性が高くなる。誤認によって、不適切な操作が行われると、問題が解決しないどころか、さらに問題が拡大し、被害を広げるおそれがある。
これに対して、本実施形態の監視装置10では、演算部11が操作対象のシンボルと割込画面とを吹き出し表示によって視覚的に紐付けるので、確認すべきシンボルを誤認する可能性が格段に低くなり、問題を短時間で収束させることが可能になる。
吹き出し表示を実行するプログラムは、サブプログラムのように構成して、既存の表示プログラムに容易に追加することができるので、既存のHMI端末をごく短時間でアップデートすることによって、適用することが可能になる。したがって、本実施形態の監視装置10を適用するのに、監視機能を最短のシャットダウン期間で継続させることができる。
(第2の実施形態)
図5は、本実施形態に係るプラントの監視装置を例示するブロック図である。
図5に示すように、本実施形態の監視装置210は、演算部211と、表示部212と、を備える。監視装置210が接続される環境は、第1の実施形態の場合と同じである。本実施形態では、第1の実施形態の場合と異なるプログラムが演算部211において動作すし、表示部212の表示の内容が第1の実施形態の場合と相違する。第1の実施形態の場合と同一の構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
演算部211は、割込画面15a,15bを表示させた場合に、所定の条件を満たしたときに、吹き出し表示16bを表示させる。たとえば、この例では、オペレータがマウスを操作して、カーソル17を割込画面15bに重ねたときに、演算部211は、割込画面15bに対応するシンボルを指示する吹き出し表示15bを表示する処理を実行する。この場合に、監視装置210は、割込画面15aが表示部212に表示されているが、マウスのカーソル17が割込画面15aに重なっていないので、割込画面15aに対応するシンボルを指示する吹き出し表示を表示しない。
また、オペレータがマウスを操作することによって、割込画面15a,15bの表示位置を変更することができるが、監視装置210は、割込画面15bの表示位置を変更している期間には、吹き出し表示16bを表示せず、割込画面15bの表示位置の変更が完了したときに吹き出し表示16bを表示する。なお、マウス操作による割込画面の表示位置の変更操作とは、たとえば割込画面上にカーソル17を置いた状態で、マウスの左ボタンを押しながら、表示画面内をカーソル17を移動させるドラッグ操作である。
図6は、本実施形態のプラントの監視装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。
図6に示すように、このフローチャートでは、割込画面の表示を演算する部分(S10〜S14)と、吹き出し表示の形状等を演算する部分SP20と、吹き出し表示の表示、非表示を判定する部分SP30と、を含んでいる。つまり、吹き出し表示の表示、非表示を判定する部分SP30を含む点で第1の実施形態の場合(図2)と相違する。他の部分については、図2の場合と同様であり、詳細な説明を適宜省略する。
ステップS10〜S14およびステップS21〜S23における処理は、第1の実施形態の場合と同じであり、説明を省略する。
ステップS23で、吹き出し表示の形状を算出した後、演算部211は、処理を吹き出し表示の表示、非表示の判定に遷移させる(SP30)。
ステップS31において、演算部211は、マウスのカーソル17の座標データを取得し、カーソルの位置情報を得る。
ステップS32において、演算部211は、割込画面15bの座標データを取得し、割込画面15bがマウスのドラッグ操作により移動されているか否かを判定する。
ステップS33において、演算部211は、ステップS31で取得したカーソル17の座標が割込画面15bの位置の座標の範囲内の場合には、吹き出し表示の表示可能フラグ1を立てる。また、演算部211は、ステップS32で取得した割込画面15bの座標データにもとづいて、割込画面15bの位置の座標が移動していない場合には、吹き出し表示可能フラグ2を立てる。演算部211は、吹き出し表示可能フラグ1,2のいずれもが立っている場合に、演算された位置に吹き出し表示16bを表示する。
上述では、ステップS31,S32を両方とも含む場合について説明したが、SP30には、ステップS31,S32のうちいずれか一方を含むようにしてもよい。
上述のように構成することによって、選択した割込画面に対応するシンボルに吹き出し表示を限定することができ、多数の割込画面を表示している場合に、オペレータが視認すべきシンボルを特定しやすくなり、誤認、誤操作等を低減することがより確実になる。
以上説明した実施形態によれば、多くの機器等の情報を誤りなく取得できるプラントの監視装置を実現することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、その他のさまざま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およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
10,210 監視装置、11,211 演算部、12,212 表示部、13 グラフィックス表示部、15a,15b 割込画面、16a,16b 吹き出し表示、20 制御用ネットワーク、30 プログラマブルコントローラ(PLC)、31 ポンプ、32 バルブ、40 情報系ネットワーク、50 データサーバ、51 データベース、52 機器種別登録情報、53 機器インタフェース情報、54 標準表示座標情報

Claims (4)

  1. プラントに設けられた複数の機器および装置の監視および制御の状態をグラフィックス表示するプラントの監視装置であって、
    前記複数の機器および装置に対応するシンボルをグラフィックス表示する表示部と、
    前記表示部に表示されたシンボルのうちの1つを選択した場合に、前記選択されたシンボルの座標にもとづいて、吹き出し先の位置を決定し、前記選択されたシンボルに関連付けられた前記複数の機器および装置のうちの1つの運転状態を表すデータを表示する割込画面の座標を決定し、前記割込画面の座標にもとづいて、前記吹き出し表示の吹き出し元の位置を決定する演算部と、
    を備えたプラントの監視装置。
  2. 前記演算部は、前記割込画面の座標にもとづいて、前記吹き出し表示の表示または非表示を判定する請求項1記載のプラントの監視装置。
  3. 前記演算部は、前記シンボルを指示するカーソルの座標が、前記割込画面の座標に含まれる場合に、前記吹き出し表示を表示する請求項2記載のプラントの監視装置。
  4. 前記演算部は、前記シンボルを指示するカーソルの座標が、前記割込画面の座標に含まれる場合に、前記割込画面の座標が時間的に変化しないときに前記吹き出し表示を表示する請求項2または3に記載のプラントの監視装置。
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