JP2020087328A - プラント制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一度に長い停止時間をプラントに必要とすることなく、より高い完成度のソフトウェアに更新可能なプラント制御装置を提供する。【解決手段】既設のプラント制御装置に組み込まれていた第１仕様の第１ソフトウェアを実行可能な第１制御部１１と、第２仕様の第２ソフトウェアを実行可能とし、第２ソフトウェアに基づいてプラントの動作を制御するオンライン系の第２制御部１２と、第２ソフトウェアを実行可能とし、第１制御部との並行動作を行うとともに、プラントの動作の制御を行わないオフライン系の第３制御部１３と、第２制御部と第３制御部とを切り替える切替部１４と、第１仕様と第２仕様との変換を行うことにより、既設のプラント制御装置に接続されていた第１仕様に対応する既設の入出力装置を第１制御部及び第２制御部に接続可能とするデバイス変換器１５と、を備えたプラント制御装置。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、プラント制御装置に関する。

鉄鋼プラントなどのプラントの動作を制御するプラント制御装置では、新たな設備に入れ替えるリフレッシュ工事が行われる場合がある。こうしたリフレッシュ工事は、例えば、更新エンジニアリング業務と呼ばれる。

更新エンジニアリング業務では、当該プラントの最新の展開接続図や既設ソフトウェアなどを入手し、改造対象が明確であることを前提としてエンジニアリング業務を開始する。業務の中で最新の展開接続図と実際のハードウェアとに相違点が見つかった場合には、不明点を都度調査し、正しい情報を最新の展開接続図などに反映する必要がある。

操業を続けているプラントでは、調査を行うことができる期間が限られている。また、調査によって新たな不明点が判明する場合もある。このため、既設プラントの正確な情報を確認するために多くの時間を要する場合がある。

また、従来の更新では、ハードウェアとソフトウェアとを同時に置き換える必要があり、その機能の確認のために、長い停止時間を必要としていた。

更に、ソフトウェアに関しては、最新のソフトウェアを入手して新たなプラント制御装置に適合したプログラムへの変換を行う。この際、何年も操業を続け、設備の改造を繰り返してきたプラントにおいて、存在するソフトウェアのすべてが現在使用されているものか、一部に不要なソフトウェアが含まれているのか、判断をつけることが難しい。不要なソフトを整理する作業は、プラント制御装置を更新する際に行うのが最適なタイミングであるが、判断がつかずにそのまま不要なソフトを残す場合も多い。

このように、プラント制御装置では、更新エンジニアリング業務の際に、一度に長い停止時間が必要となる点、及び不要なソフトウェアを極力排除した完成度の高いソフトウェアに更新することが難しい点において、検討の余地が残されていた。

特開平７−５６４９５号公報

本発明の実施形態は、一度に長い停止時間をプラントに必要とすることなく、より高い完成度のソフトウェアに更新可能なプラント制御装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、第１仕様を有する既設のプラント制御装置から置き換えて使用され、前記第１仕様と異なる第２仕様を有し、前記第２仕様のソフトウェアに基づいてプラントの動作を制御するプラント制御装置において、前記既設のプラント制御装置に組み込まれていた前記第１仕様の第１ソフトウェアを実行可能な第１制御部と、前記第２仕様の第２ソフトウェアを実行可能とし、前記第２ソフトウェアに基づいて前記プラントの動作を制御するオンライン系の第２制御部と、前記第２ソフトウェアを実行可能とし、前記第１制御部との並行動作を行うとともに、前記プラントの動作の制御を行わないオフライン系の第３制御部と、前記第２制御部と前記第３制御部とを切り替える切替部と、前記第１仕様と前記第２仕様との変換を行うことにより、前記既設のプラント制御装置に接続されていた前記第１仕様に対応する既設の入出力装置を前記第１制御部及び前記第２制御部に接続可能とするデバイス変換器と、を備えたプラント制御装置が提供される。

一度に長い停止時間をプラントに必要とすることなく、より高い完成度のソフトウェアに更新可能なプラント制御装置が提供される。

図１（ａ）〜図１（ｆ）は、実施形態に係るプラント制御装置及びその更新方法を模式的に表すブロック図である。 実施形態に係るプラント制御装置の更新方法の一例を模式的に表す説明図である。 図３（ａ）〜図３（ｄ）は、参考のプラント制御装置及びその更新方法を模式的に表すブロック図である。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
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は適宜省略する。

図１（ａ）〜図１（ｆ）は、実施形態に係るプラント制御装置及びその更新方法を模式的に表すブロック図である。
図１（ａ）は、更新前の既設のプラント制御装置１００を表す。
図１（ｂ）〜図１（ｆ）は、実施形態に係るプラント制御装置１０を表す。すなわち、図１（ｂ）〜図１（ｆ）は、既設のプラント制御装置１００を、実施形態に係るプラント制御装置１０に更新する工程を表している。

既設のプラント制御装置１００は、第１仕様を有する。新設されるプラント制御装置１０は、第１仕様と異なる第２仕様を有する。第１仕様及び第２仕様は、ソフトウェア的な仕様及びハードウェア的な仕様の少なくとも一方を含む。ソフトウェア的な仕様とは、例えば、使用されるプログラミング言語や、プログラミング言語のバージョンなどである。ハードウェア的な仕様とは、例えば、入出力点数、プログラム容量（ステップ数）、命令処理速度、又はメモリ容量などである。

例えば、新設されるプラント制御装置１０では、既設のプラント制御装置１００と比べて、異なるプログラミング言語や、新しいバージョンのプログラミング言語が用いられている可能性が高い。また、新設されるプラント制御装置１０では、既設のプラント制御装置１００と比べて、入出力点数やプログラム容量などのハードウェア構成が増強されている可能性が高い。

このように、プラント制御装置１０は、第１仕様を有する既設のプラント制御装置１００から置き換えて使用され、第１仕様と異なる第２仕様を有し、第２仕様のソフトウェアに基づいてプラントの動作を制御する。プラント制御装置１０及び既設のプラント制御装置１００は、例えば、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）である。

図１（ａ）に表したように、既設のプラント制御装置１００は、制御部１１０を備える。制御部１１０には、例えば、リモートＩＯ１３１、１３２やネットワークステーション１３５などの入出力装置が接続されている。制御部１１０には、例えば、複数の入出力装置が接続される。プラント制御装置１００に接続されるリモートＩＯ１３１、１３２及びネットワークステーション１３５などの入出力装置は、プラント制御装置１００の第１仕様に対応する。

制御部１１０は、リモートＩＯ１３１、１３２を介してプラントの各機器と接続される。制御部１１０は、例えば、リモートＩＯ１３１、１３２を介して各種のセンサと接続されることにより、各種のセンサから制御に必要な情報を取得する。また、制御部１１０は、例えば、リモートＩＯ１３１、１３２を介してモータドライバなどの駆動装置と接続され、センサの情報などに基づいて駆動装置に各種の制御信号を入力することにより、モータなどの駆動部の動作を制御する。

制御部１１０は、ネットワークステーション１３５を介してプラント内のネットワークに接続される。制御部１１０は、例えば、ネットワークステーション１３５及びネットワークを介してプラント内の別の制御装置などと接続される。

制御部１１０は、第１仕様に対応する第１ソフトウェア１２０を有する。制御部１１０は、第１ソフトウェア１２０に基づいて動作することにより、リモートＩＯ１３１、１３２などを介して接続されたプラントの各機器の動作を制御する。

このように、制御部１１０は、リモートＩＯ１３１、１３２及びネットワークステーション１３５を介してプラントの各機器やネットワークと接続され、第１ソフトウェア１２０に基づいて、プラントの動作を制御する。なお、制御部１１０に接続される入出力装置の数は、３つに限ることなく、１つ又は２つでもよいし、４つ以上でもよい。また、入出力装置は、リモートＩＯ１３１、１３２やネットワークステーション１３５に限ることなく、制御部１１０と他の機器との間でのデータの送受を可能にする任意の装置でよい。

図１（ｂ）〜図１（ｆ）に表したように、実施形態に係るプラント制御装置１０は、第１制御部１１と、第２制御部１２と、第３制御部１３と、切替部１４と、デバイス変換器１５と、を備える。

第１制御部１１は、既設のプラント制御装置１００に組み込まれていた第１仕様の第１ソフトウェア１２０を実行可能である。第２制御部１２は、第２仕様の第２ソフトウェア２０を実行可能とし、第２ソフトウェア２０に基づいてプラントの動作を制御する。第３制御部１３は、第２ソフトウェア２０を実行可能とし、第１制御部１１との並行動作を行うとともに、プラントの動作の制御を行わない。

第２制御部１２は、入出力装置やネットワークからの信号の入力、及び入出力装置やネットワークへの信号の出力を可能としたオンライン系の制御部である。一方、第３制御部１３は、入出力装置やネットワークからの信号の入力のみを可能とし、入出力装置やネットワークへの信号の出力を行えないようにしたオフライン系の制御部である。なお、信号の出力を行えないようにする構成は、第３制御部１３自体が信号の出力を行わない構成でもよいし、第３制御部１３の出力信号線などを非接続とすることにより、第３制御部１３から信号が出力されないようにする構成などでもよい。信号の出力を行えないようにする構成は、第３制御部１３から出力された信号が入出力装置などを介して他の機器に入力され、第３制御部１３からの信号によって他の機器が動作してしまうことを抑制できる任意の構成でよい。

第１制御部１１は、例えば、既設のプラント制御装置１００の制御部１１０の動作を模倣するエミュレータである。第２制御部１２及び第３制御部１３は、例えば、仮想ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。第１制御部１１、第２制御部１２、及び第３制御部１３は、例えば、同じプロセッサにソフトウェア的に構成される。

このように、プラント制御装置１０では、第１制御部１１と第２制御部１２とを設けることにより、既設の第１ソフトウェア１２０と新設の第２ソフトウェア２０とのいずれか一方で選択的にプラントの各機器の動作を制御できるようにする。また、プラント制御装置１０では、第３制御部１３をさらに設け、新設の第２ソフトウェア２０による第３制御部１３の動作を、既設の第１ソフトウェア１２０による第１制御部１１の動作と並列動作させる。すなわち、第１制御部１１と第３制御部１３とを、いわゆるパララン運転させる。

例えば、第１制御部１１と第３制御部１３とを並行動作させ、新設の第２ソフトウェア２０が、既設の第１ソフトウェア１２０と同等に動作するか否かを確認する。この後、第１制御部１１による制御と、第２制御部１２による制御と、を切り替えながらプラントの各機器を動作させる。これにより、新設の第２ソフトウェア２０が、既設の第１ソフトウェア１２０と同様にプラントの各機器を制御可能であるか否かを容易に確認することができる。

切替部１４は、第２制御部１２と第３制御部１３とを切り替える。切替部１４は、例えば、第１制御部１１と第２制御部１２とでプラントの各機器の動作を交互に制御可能とする状態と、第１制御部１１にプラントの各機器の動作を制御させつつ第３制御部１３を第１制御部１１と並列動作させる状態と、を切り替える。なお、切替部１４による切り替えは、ソフトウェア的に行ってもよいし、機械式のスイッチなどによってハードウェア的に行ってもよい。

デバイス変換器１５は、第１仕様と第２仕様との変換を行うことにより、既設のプラント制御装置１００に接続されていた第１仕様に対応する既設のリモートＩＯ１３１、１３２及びネットワークステーション１３５を第１制御部１１及び第２制御部１２に接続可能とする。

切替部１４は、例えば、第２制御部１２とデバイス変換器１５とを接続した状態と、第３制御部１３とデバイス変換器１５とを接続した状態と、を交互に切り替える。切替部１４が第２制御部１２とデバイス変換器１５とを接続している場合、デバイス変換器１５は、入出力装置から入力された信号を第１制御部１１及び第２制御部１２に入力するとともに、第１制御部１１及び第２制御部１２から入力された信号を入出力装置に出力する。一方、切替部１４が第３制御部１３とデバイス変換器１５とを接続している場合、デバイス変換器１５は、入出力装置から入力された信号を第１制御部１１及び第３制御部１３に入力するとともに、第１制御部１１から入力された信号のみを入出力装置に出力する。この構成は、第３制御部１３の出力信号線をデバイス変換器１５に接続しないことによって実現してもよいし、第３制御部１３から信号を出力しないようにすることで実現してもよいし、第３制御部１３からの信号をデバイス変換器１５で受け付けないようにすることで実現してもよい。

プラント制御装置１０は、例えば、ネットワークインターフェイス１６を、さらに備える。ネットワークインターフェイス１６は、プラント制御装置１０をプラント内のネットワークに接続する。ネットワークインターフェイス１６は、例えば、第１制御部１１、第２制御部１２、第３制御部１３、及びデバイス変換器１５と同じ筐体内に組み込まれている。プラント制御装置１０は、これに限ることなく、プラント制御装置１００と同様に、外付け式のネットワークステーション１３５などを介してネットワークと接続してもよい。ネットワークインターフェイス１６は、必要に応じて設けられ、省略可能である。

第３制御部１３は、外部機器４０と接続される。第３制御部１３は、コネクタなどを介して外部機器４０と直接的に接続してもよいし、デバイス変換器１５やネットワークインターフェイス１６などを介して外部機器４０と接続してもよい。

第３制御部１３は、外部機器４０からの入力に基づいて第２ソフトウェア２０を更新することにより、第１制御部１１との並行動作によって機能追加分を検証可能とする。外部機器４０は、例えば、第３制御部１３と通信を行い、第２ソフトウェア２０を書き換えたり、新しいバージョンの第２ソフトウェア２０に置き換えたりすることにより、第２ソフトウェア２０を更新する。外部機器４０は、例えば、第２ソフトウェア２０を更新するための専用の端末やパーソナルコンピュータなどである。

第２制御部１２は、外部機器４０の入力を受け付けない。第２制御部１２は、第３制御部１３からの入力によって第２ソフトウェア２０を更新する。すなわち、第２制御部１２は、第３制御部１３によって機能追加分の検証が行われた検証後の第２ソフトウェア２０に更新する。これにより、パララン試験したい第２ソフトウェア２０を間違えてオンライン系の第２制御部１２に転送したり、パララン試験用の第３制御部１３へのチューニング操作を間違えてオンライン系の第２制御部１２に行ってしまうことを抑制でき、より安定した品質でシステムの更新を行うことが可能となる。なお、チューニング操作とは、例えば、各種のパラメータの設定や一部のプログラムの書き換えなどである。

外部機器４０は、第２ソフトウェア２０の更新などの種々の操作指示を入力するための操作部４２を有する。操作部４２は、例えば、キーボード、マウス、あるいはタッチパネルなどの周知の入力装置である。外部機器４０は、操作部４２の操作によって入力される種々の操作指示に基づいて、第２ソフトウェア２０の更新などを第３制御部１３に入力する。

切替部１４は、例えば、外部機器４０の操作部４２の操作に基づいて、第２制御部１２と第３制御部１３との切り替えを行う。操作部４２は、切替部１４の切り替えを操作する。切替部１４の切り替えは、外部機器４０とは別に設けられた操作部によって行ってもよい。操作部は、第２制御部１２や第３制御部１３などを介して切替部１４と接続してもよいし、切替部１４に直接的に接続してもよい。また、操作部は、切替部１４自体に設けてもよい。例えば、切替部１４を機械式のスイッチとする場合などには、作業者などの手動操作によって切り替えを行ってもよい。

次に、本実施形態に係るプラント制御装置１０の更新方法について説明する。
既設のプラント制御装置１００をプラント制御装置１０に更新する場合には、図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、まず、プラント制御装置１００を取り外し、既設のリモートＩＯ１３１、１３２及びネットワークステーション１３５をプラント制御装置１０のデバイス変換器１５に接続することにより、既設のプラント制御装置１００をプラント制御装置１０に置き換える。

そして、プラント制御装置１０の第１制御部１１に既設の第１ソフトウェア１２０を組み込む。これにより、プラント制御装置１０においても、第１制御部１１による制御によって、既設のプラント制御装置１００と同様にプラントの各機器の動作を制御することが可能となる。既設の第１ソフトウェア１２０を第１制御部１１に組み込むタイミングは、プラント制御装置１０をプラント制御装置１００と置き換えた後でもよいし、プラント制御装置１０の置き換えを行う前に予め行ってもよい。

第１制御部１１及び第１ソフトウェア１２０で既設のプラント制御装置１００と同等の制御を行えることを確認した後、第３制御部１３に第２ソフトウェア２０を組み込み、切替部１４を第３制御部１３側に切り替える。これにより、第１制御部１１にプラントの各機器の動作を制御させつつ、第３制御部１３を第１制御部１１と並列動作させ、新設の第２ソフトウェア２０が、既設の第１ソフトウェア１２０と同等に動作するか否かを確認する。

図１（ｃ）に表したように、必要に応じて既設のリモートＩＯ１３１を新たなリモートＩＯ３１に更新する。新設のリモートＩＯ３１は、例えば、プラント制御装置１０の第２仕様に対応したリモートＩＯである。

この場合、更新エンジニアリング業務を行う技術者などは、外部機器４０の操作部４２を操作することにより、第３制御部１３に第２ソフトウェア２０の更新を行わせる。第３制御部１３は、外部機器４０からの入力に基づいて、第２ソフトウェア２０を、リモートＩＯ３１の更新に対応した第２ソフトウェア２１に更新する。

また、この場合、第１制御部１１は、外部機器４０からの入力に基づいて、既設の第１ソフトウェア１２０を更新する。第１制御部１１は、外部機器４０からの入力に基づいて、第１ソフトウェア１２０を、リモートＩＯ３１の更新に対応した第１ソフトウェア１２１に更新する。外部機器４０は、第３制御部１３の第２ソフトウェア２０を更新可能とするとともに、第１制御部１１の第１ソフトウェア１２０をさらに更新可能としてもよい。

第１制御部１１は、更新された第１ソフトウェア１２１に基づいて、プラントの各機器の動作を制御する。第３制御部１３は、第１制御部１１との並行動作によって、リモートＩＯ３１の更新などにともなう機能追加分を検証可能とする。

このように、プラント制御装置１０は、リモートＩＯ３１などのハードウェア構成の更新があった場合に、第１制御部１１（エミュレータ上）及び第３制御部１３において第１ソフトウェア１２０及び第２ソフトウェア２０の更新を可能にする。これにより、例えば、任意のタイミングでハードウェア構成の更新を行うことが可能になる。例えば、ソフトウェアの更新を行った後に全てのリモートＩＯ１３１、１３２を更新する場合などと比べて、一度に必要となるプラントの停止時間を短くすることができる。

第３制御部１３によって第２ソフトウェア２１の機能追加分の検証を行った後、図１（ｄ）に表したように、検証済みの第２ソフトウェア２１を第３制御部１３から第２制御部１２に入力する。この後、更新エンジニアリング業務を行う技術者などは、外部機器４０の操作部４２を操作することなどにより、切替部１４を第２制御部１２側に切り替える。そして、第１制御部１１と第２制御部１２とでプラントの各機器を交互に制御することにより、新設の第２ソフトウェア２１に基づく第２制御部１２が、既設の第１ソフトウェア１２１に基づく第１制御部１１と同様に動作するか否かを確認する。

更新エンジニアリング業務を行う技術者などは、第１制御部１１及び第２制御部１２のそれぞれの動作を確認し、第２ソフトウェア２１を適宜更新する。第２ソフトウェア２１の更新は、上述のように、第３制御部１３で行う。このように、第１制御部１１の実行結果と第２制御部１２の実行結果とを比較する。これにより、新設の第２ソフトウェア２１の完成度や品質を高めることができる。例えば、第２ソフトウェア２１内に不要な内容が残ってしまうことを抑制することができる。

第２制御部１２が適切に動作することを確認した後、図１（ｅ）に表したように、第１制御部１１及び既設の第１ソフトウェア１２１を除去する。これにより、例えば、更新後に誤って第１制御部１１によってプラントの各部を動作させてしまうことなどを抑制することができる。また、次回の更新時などに、第１制御部１１及び第１ソフトウェア１２１が誤って引き継がれてしまうことなどを抑制することもできる。但し、第１制御部１１及び第１ソフトウェア１２１は、そのまま残しておいてもよい。あるいは、第１制御部１１は残しておき、既設の第１ソフトウェア１２１のみを除去（消去）してもよい。

図１（ｆ）に表したように、必要に応じて既設のリモートＩＯ１３２を新たなリモートＩＯ３２に更新する。新設のリモートＩＯ３２は、例えば、プラント制御装置１０の第２仕様に対応したリモートＩＯである。この場合、第２制御部１２及び第３制御部１３は、リモートＩＯ３２の更新に対応させて、第２ソフトウェア２１を第２ソフトウェア２２に更新する。

このように、デバイス変換器１５は、リモートＩＯ１３１、１３２及びネットワークステーション１３５などの複数の既設の入出力装置と接続され、複数の既設の入出力装置のそれぞれを第２仕様に対応する入出力装置と個別に更新可能である。そして、第２制御部１２及び第３制御部１３は、第２仕様に対応する入出力装置への更新に対応させて、第２ソフトウェア２０を更新可能である。

なお、この例では、新設のリモートＩＯ３１、３２をデバイス変換器１５に接続している。プラント制御装置１０の第２仕様に対応するリモートＩＯ３１、３２は、例えば、第２制御部１２に直接接続してもよい。この場合、デバイス変換器１５は、除去してもよい。

また、図１（ｆ）に表したように、例えば、プラント制御装置１０の更新に対応させて新しいネットワークが引かれた場合などには、ネットワークステーション１３５が除去され、ネットワークインターフェイス１６を介して第２制御部１２が新設のネットワークと接続される。以上により、プラント制御装置１００からプラント制御装置１０への更新が完了する。

なお、第３制御部１３は、第２制御部１２が適切に動作することを確認した後に除去してもよいし、そのまま残しておいてもよい。第３制御部１３を除去した場合には、プラント制御装置１０の構成を簡素にすることができる。反対に、第３制御部１３を残した場合には、システムに変更を加えたい場合などに、第３制御部１３を用いて動作の検証を行うことができる。

また、第３制御部１３を除去した場合には、切替部１４をさらに除去し、第２制御部１２のみが動作する構成としてもよい。これにより、第２制御部１２でプラントの動作を制御している際に、意図せず切替部１４が第３制御部１３側に切り替わってしまうことを抑制することができる。

図１（ｂ）に表したように、既設のリモートＩＯ１３１、１３２及びネットワークステーション１３５をプラント制御装置１０のデバイス変換器１５に接続する際、リモートＩＯ１３１、１３２とデバイス変換器１５（プラント制御装置１０）との間には、入線状況確認部５１、５２が設けられる。

入線状況確認部５１、５２は、第１仕様に対応する既設の入出力装置であるリモートＩＯ１３１、１３２への入線状況を確認するための部材である。入線状況確認部５１、５２は、例えば、デバイス変換器１５とリモートＩＯ１３１、１３２とを接続するための配線の一端に設けられた接続部と、リモートＩＯ１３１、１３２の接続部と、の間に設けられる。接続部とは、例えば、コネクタや端子台などである。

リモートＩＯ１３１、１３２の接続部には、例えば、複数の端子が設けられ、複数の端子のいずれかがプラントの他の機器と接続される。リモートＩＯ１３１、１３２の接続部の複数の端子には、他の機器と接続されている端子と、接続されていない端子と、が含まれる場合がある。

入線状況確認部５１、５２は、例えば、リモートＩＯ１３１、１３２に入出力される信号を分岐させることにより、各端子への信号の入出力状況によって入線状況を確認する。すなわち、入線状況確認部５１、５２は、信号の入出力状況により、リモートＩＯ１３１、１３２の複数の端子のうち、他の機器と接続された端子と、他の機器と接続されていない端子と、を識別できるようにする。但し、入線状況確認部５１、５２の構成は、上記に限ることなく、第１仕様に対応する既設の入出力装置への入線状況を確認することができる任意の構成でよい。

入線状況確認部５１、５２は、第３制御部１３と接続される。入線状況確認部５１、５２は、入線状況の確認結果を第３制御部１３に入力する。第３制御部１３は、入線状況確認部５１、５２と接続され、入線状況確認部５１、５２からの入力に基づいて、既設の入出力装置であるリモートＩＯ１３１、１３２への入線状況を確認する。

図２は、実施形態に係るプラント制御装置の更新方法の一例を模式的に表す説明図である。
図２は、既設のリモートＩＯ１３１を新たなリモートＩＯ３１に更新する際の手順を模式的に表している。

図２に表したように、既設のリモートＩＯ１３１を新たなリモートＩＯ３１に更新する場合には、まず、図庫図面と客先保有図面とを照合する（図２の（１）〜（３））。図庫図面とは、例えば、更新エンジニアリング業務を行う技術者などが所有している既設の図面である。客先保有図面とは、例えば、プラントの管理業者などが所有している既設の図面である。各図面の照合においては、例えば、副番や記載項目などが照合される。図庫図面と客先保有図面とに差異がある場合には、例えば、更新履歴（更新日）などに基づいて適宜図面を修正する。これにより、図面を最新の状態にする。

次に、客先凍結ソフトウェアと客先追加プログラムコメントとを基に、客先プログラムのマスターを作成する（図２の（４）〜（６））。客先凍結ソフトウェアとは、プラントの管理業者などが所有している現時点のプログラムのバックアップである。

次に、最新の図面と客先プログラムのマスターとを比較することにより、既設のリモートＩＯ１３１の入線に関する差分を抽出する（図２の（７））。

次に、第１制御部１１にプラントの各機器の動作を制御させつつ、第３制御部１３を第１制御部１１と並列動作させることにより、入線状況確認部５１からの入力に基づいて、既設のリモートＩＯ１３１への入線状況を第３制御部１３に確認させる（図２の（８）〜（１０））。

次に、最新の図面と客先プログラムのマスターとの差分と、入線状況確認部５１を用いた入線状況の確認結果と、を基に、既設のリモートＩＯ１３１のマスター展開図を作成する（図２の（１１））。

次に、第１仕様の既設のリモートＩＯ１３１のマスター展開図を、新たなリモートＩＯ３１の第２仕様に対応するように変換することにより、既設のリモートＩＯ１３１のマスター展開図から新たなリモートＩＯ３１の展開図を作成する（図２の（１２））。この後、作成した展開図に基づいてリモートＩＯ３１を配線する。これにより、既設のリモートＩＯ１３１を新たなリモートＩＯ３１に更新することができる。

図３（ａ）〜図３（ｄ）は、参考のプラント制御装置及びその更新方法を模式的に表すブロック図である。
図３（ａ）〜図３（ｄ）は、既設のプラント制御装置１００を、参考のプラント制御装置２００に更新する工程を表している。

参考のプラント制御装置２００は、制御部２１０と、ネットワークインターフェイス２１６と、を備える。制御部２１０は、ソフトウェア２２０を有する。プラント制御装置２００の仕様は、プラント制御装置１００の仕様と異なる。ソフトウェア２２０は、プラント制御装置２００の仕様に対応したソフトウェアである。ネットワークインターフェイス２１６は、ネットワークインターフェイス１６と実質的に同じであるから、詳細な説明は省略する。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に表したように、プラント制御装置１００をプラント制御装置２００に更新する場合には、まず、プラント制御装置１００の制御部１１０とリモートＩＯ１３１、１３２との間に接続装置２４０が設けられるとともに、プラント制御装置２００の制御部２１０が接続装置２４０を介してリモートＩＯ１３１、１３２と接続される。

接続装置２４０は、制御部１１０からリモートＩＯ１３１、１３２に信号を入力可能とするとともに、リモートＩＯ１３１、１３２から出力される信号を、制御部１１０及び制御部２１０の双方に入力可能とする。この際、接続装置２４０は、例えば、プラント制御装置１００の仕様とプラント制御装置２００の仕様との変換を行うことにより、仕様の異なるリモートＩＯ１３１、１３２をプラント制御装置２００の制御部２１０に接続可能とする。

プラント制御装置２００の制御部２１０は、プラント制御装置１００の制御部１１０と並列動作する。すなわち、プラント制御装置２００の制御部２１０は、プラント制御装置１００の制御部１１０とパララン運転を行う。プラント制御装置１００からプラント制御装置２００への更新においては、プラント制御装置１００の制御部１１０にプラントの各機器の動作を制御させつつ、プラント制御装置２００の制御部２１０を並列動作させることにより、制御部２１０の動作を検証する。

更新エンジニアリング業務を行う技術者などは、パララン運転によって制御部２１０の動作を確認し、必要に応じてソフトウェア２２０の書き換えを行う。

図３（ｃ）に表したように、パララン運転によって制御部２１０の動作を確認した後、プラント制御装置１００を除去する。この後、図３（ｄ）に表したように、接続装置２４０を除去し、既設のリモートＩＯ１３１、１３２を、プラント制御装置２００の仕様に対応した新たなリモートＩＯ２３１、２３２に更新する。また、制御部２１０は、リモートＩＯ２３１、２３２の更新に対応させて、ソフトウェア２２０をソフトウェア２２１に更新する。以上により、プラント制御装置１００からプラント制御装置２００への更新が完了する。

既設のプラント制御装置１００では、仕様の異なる新たなリモートＩＯ２３１、２３２を接続し、プラントの各機器の制御を行うことができない。このため、参考のプラント制御装置２００では、既設のリモートＩＯ１３１、１３２を、一度に新たなリモートＩＯ２３１、２３２に更新する必要があるとともに、これにともなうソフトウェア２２０からソフトウェア２２１への更新も一度に行う必要がある。従って、機能の確認のために、プラントを長時間停止させる必要がある。

これに対して、本実施形態に係るプラント制御装置１０では、第１制御部１１と第２制御部１２とデバイス変換器１５とを備えている。これにより、既設のリモートＩＯ１３１、１３２と、新たなリモートＩＯ３１、３２と、のそれぞれを、デバイス変換器１５によって第１制御部１１及び第２制御部１２のそれぞれに接続することができる。これにより、既設のリモートＩＯ１３１、１３２を、個別に新たなリモートＩＯ３１、３２に更新することが可能となる。従って、一度に必要となるプラントの停止時間を短くすることができる。例えば、プラントの改造が可能な時に、小さな単位でリモートＩＯ１３１、１３２などの入出力装置の更新を行うことができる。

また、既設の第１ソフトウェア１２０の実行結果と、新たに更新される第２ソフトウェア２０の実行結果と、を比較しながら第２ソフトウェア２０の更新を行うことができる。これにより、第２ソフトウェア２０の完成度や品質を高めることができる。例えば、第２ソフトウェア２０内に不要な内容が残ってしまうことを抑制することができる。

従って、本実施形態に係るプラント制御装置１０によれば、一度に長い停止時間をプラントに必要とすることなく、より高い完成度のソフトウェアに更新することができる。

また、プラント制御装置１０では、第１制御部１１が、第１ソフトウェア１２０を更新可能である。これにより、例えば、図１（ｃ）に表したように、第２制御部１２に第２ソフトウェア２０を組み込む前からリモートＩＯ１３１、１３２の更新を行うことも可能となり、更新の自由度をより高めることができる。

また、プラント制御装置１０では、オンライン系の第２制御部１２と、オフライン系の第３制御部１３と、これらを切り替える切替部１４と、を設け、第１制御部１１にプラントの各機器の動作を制御させつつ、第３制御部１３を第１制御部１１と並列動作させることにより、新設の第２ソフトウェア２０が、既設の第１ソフトウェア１２０と同等に動作するか否かを確認できるようにしている。これにより、第２ソフトウェア２０の完成度や品質をより高めることができる。第２ソフトウェア２０内に不要な内容が残ってしまうことを、より確実に抑制することができる。

また、プラント制御装置１０では、第３制御部１３が、外部機器４０からの入力に基づいて第２ソフトウェア２０を更新することにより、第１制御部１１との並行動作によって機能追加分を検証可能である。これにより、第２ソフトウェア２０の完成度や品質をより高めることができる。第２ソフトウェア２０内に不要な内容が残ってしまうことを、より確実に抑制することができる。

また、プラント制御装置１０では、第２制御部１２は、外部機器４０の入力を受け付けず、第３制御部１３からの入力によって第２ソフトウェア２０を更新する。これにより、パララン試験したい第２ソフトウェア２０を間違えてオンライン系の第２制御部１２に転送したり、パララン試験用の第３制御部１３へのチューニング操作を間違えてオンライン系の第２制御部１２に行ってしまうことを抑制でき、より安定した品質でシステムの更新を行うことができる。

さらに、プラント制御装置１０では、第３制御部１３が、入線状況確認部５１、５２と接続され、入線状況確認部５１、５２からの入力に基づいて、既設の入出力装置であるリモートＩＯ１３１、１３２への入線状況を確認可能である。これにより、例えば、既設のリモートＩＯ１３１、１３２への入線状況を目視で確認する場合などと比べて、既設のリモートＩＯ１３１、１３２への入線状況を、より容易に確認することができる。例えば、既設のリモートＩＯ１３１、１３２を新たなリモートＩＯ３１、３２に更新する際に、既設のリモートＩＯ１３１、１３２のマスター展開図を作成し易くすることなどができる。

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。

１０、１００、２００…プラント制御装置、 １１…第１制御部、 １２…第２制御部、 １３…第３制御部、 １４…切替部、 １５…デバイス変換器、 １６…ネットワークインターフェイス、 ２０、２１、２２…第２ソフトウェア、 ３１、３２…リモートＩＯ、 ４０…外部機器、 ４２…操作部、 ５１、５２…入線状況確認部、 １１０…制御部、 １２０、１２１…第１ソフトウェア、 １３１、１３２…リモートＩＯ、 １３５…ネットワークステーション、 ２１０…制御部、 ２２０、２２１…ソフトウェア、 ２３１、２３２…リモートＩＯ、 ２４０…接続装置

Claims (4)

1. 第１仕様を有する既設のプラント制御装置から置き換えて使用され、前記第１仕様と異なる第２仕様を有し、前記第２仕様のソフトウェアに基づいてプラントの動作を制御するプラント制御装置において、
   前記既設のプラント制御装置に組み込まれていた前記第１仕様の第１ソフトウェアを実行可能な第１制御部と、
   前記第２仕様の第２ソフトウェアを実行可能とし、前記第２ソフトウェアに基づいて前記プラントの動作を制御するオンライン系の第２制御部と、
   前記第２ソフトウェアを実行可能とし、前記第１制御部との並行動作を行うとともに、前記プラントの動作の制御を行わないオフライン系の第３制御部と、
   前記第２制御部と前記第３制御部とを切り替える切替部と、
   前記第１仕様と前記第２仕様との変換を行うことにより、前記既設のプラント制御装置に接続されていた前記第１仕様に対応する既設の入出力装置を前記第１制御部及び前記第２制御部に接続可能とするデバイス変換器と、
   を備えたプラント制御装置。
2. 前記第３制御部は、外部機器と接続され、前記外部機器からの入力に基づいて前記第２ソフトウェアを更新することにより、前記第１制御部との並行動作によって機能追加分を検証可能とする請求項１記載のプラント制御装置。
3. 前記第２制御部は、前記外部機器の入力を受け付けず、前記第３制御部からの入力によって前記第２ソフトウェアを更新する請求項２記載のプラント制御装置。
4. 前記第３制御部は、前記第１仕様に対応する前記既設の入出力装置への入線状況を確認するための入線状況確認部と接続され、前記入線状況確認部からの入力に基づいて、前記既設の入出力装置への入線状況を確認可能である請求項１〜３のいずれか１つに記載のプラント制御装置。

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