JP2631377B2 - プラント制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラントの運転操作を統括制御・管理する
プラント制御装置に係り、特に起動・停止過程の遅延防
止に配慮したプラント制御装置に関する。

〔従来の技術〕

プラントの起動停止過程における制御系動作切替えの
ための運転操作，自動制御並びに各単体ポンプ，弁等の
操作タイミングを指示すると共に、不適切な運転状態に
対して不具合表示を行う機能を備えたプラント制御装置
については、インターナシヨナル・アトミツク・エナジ
ー・エージエンシー 1983（IAEA,1983）に述べられて
いる。上述の制御装置は、基本的にある一連の操作過程
（例えばプラント起動過程）をいくつかの操作範囲（以
下ブレークポイントと称する）に分割し、前記一連の操
作過程を上記分割されたブレークポイントが常に定めら
れた順序で続く一種類の列として制御・管理していた。
このため、プラントの各制御系統、例えば原子力発電所
における原子炉系統，タービン系統，発電機系統などご
とに行われる操作項目は、各々が目的とする操作内容ご
とではなく、操作が行われる時期（タイミング）ごとに
分割されており、一般的な操作手順において同一の操作
時期にある項目の群としてグループ分けされていた。

第４図に原子力発電所の起動操作の制御方法の例を示
す。図において、上位統括管理ブロツク２は、検出器に
より計測されたプラント各パラメータの状態値を取込む
ことにより、プラントの全般的運転状況として「原子炉
圧力、中性子束条件成立」、及び一連の操作完了による
「タービン，給水ポンプ条件成立」のプラント運転条件
判定論理15を動作させる。第４図において例えば、「タ
ービン起動タイミング」が成立すると、上位統括管理ブ
ロツク２は更に各系統ごとの自動化制御項目ごとに判定
を行う詳細制御条件判定論理16を順次動作させ、制御処
理ブロツク４に制御処理タイミング信号17を出力する。
制御処理ブロツク４は、上位統括管理ブロツク２よりの
制御処理タイミング信号17に基づき、系統制御装置５に
対して制御指令５を与え、制御動作を行わせる。制御動
作完了後、系統制御装置５は制御完了信号19を制御処理
ブロツク４にアンサーバツクし、制御処理ブロツク４は
これを更に上位統括管理ブロツク２に伝達する。上位統
括管理ブロツク２は、この制御完了信号19と検出器の計
測信号に基づき、一連のタービン起動制御完了を詳細制
御条件判定論理16「タービン起動完了」にて判定する。

以後、上位統括管理ブロツク２は、この「タービン起
動完了」判定結果に従い、給水ポンプ切替え等の一連の
詳細制御条件判定論理16を動作させ、制御を進行させ
る。第４図において明らかなように、従来方式の場合、
プラントの全体的運転状態の判定用であるプラント運転
条件判定論理15と、各制御項目ごとの詳細制御条件判定
論理16とが、上位統括管理ブロツク２内に混在してお
り、これらが一連の自動制御進行順序に基づきシーケン
シヤルにつながる構成となつていた。このため、例え
ば、「タービン起動」と「給水ポンプ切替」とが、実際
上は同時に行われてもよい制御動作であつても、シーケ
ンシヤルに制御動作の指示が行われるため、「タービン
起動完了」が成立しないかぎり、「給水ポンプ切替えタ
イミング」は成立せず、「ポンプＡ起動タイミング」の
制御処理タイミング信号17は出力されず、全体の所要時
間は、それぞれの制御動作に要する時間を加算した時間
になる。

また従来のプラント制御装置におけるマン−マシンイ
ンターフエースとしては、前述のごとく同一操作時期に
ある項目としてグループ分けされたブレークポイント単
位に設けた表示灯を、操作の進行に従つて順次点灯させ
ていく方法あるいはCRT上に順次表示していく方法が採
用されている。ここで原子力発電プラントにおける原子
炉圧力の上昇開始から定格圧力到達までの起動操作過程
を例にとつて説明する。この過程では下記の主要操作が
行われる。

1.制御棒操作による出力上昇、 2.圧力制御系設定値上昇操作、 3.停止中の給水ポンプ起動、 4.タービングランドシール系を起動／停止用ラインから
出力発生後のラインへ切替え、 5.復水器空気抽出系を起動／停止用ラインから出力発生
後のラインへ切替え、 6.原子炉主蒸気配管ドレン弁閉操作、 原子炉圧力を大気圧状態から定格圧力まで上昇させる
過程において標準的に１〜６の順で操作が行われる。こ
こで前記１〜６の各操作の系統区分を述べると、一般的
に採用されている区分により、 1,2,6…原子炉本体系統、 3. …給水系統、 4,5 …タービン系統に係る補助系統、 である。しかし従来のマン−マシンインターフエース上
の表示方式では、例えば表示灯による場合、第５図に示
されるように、系統区分に関係なく、１〜６の操作項目
を示す表示灯が一列にこの順序で配置され、タービン補
助系統の操作である4,5は常に給水系統の操作３の後に
行われるものとして位置づけられる。しかし実際には、
操作３と操作4,5の前後関係は同時であつてもよい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記従来技術においては、プラントの一連の運転操作
は各系統ごとの目的に応じて独立した操作のあつまりで
あつて、必ずしもすべての操作が標準的手順と全く同一
のシーケンスで行われる必要はなく、操作項目が属する
系統乃至内容ごとの操作順序を守られればよいという点
に配慮されていなかつたので、一連の操作を固定的なひ
とつながりの順序で行い、そのなかのひとつの操作にお
くれが生ずると、それと無関係に進めてよい操作にまで
おくれが生じて、全体の運転操作におくれができるとい
う問題があつた。

また、運転操作の表示が、前述のような固定的なひと
つながり順序に従つて配列された表示装置によつて行わ
れるため、操作員もそれにとらわれやすくなるという問
題があつた。

本発明の課題は、プラントの一連の運転制御における
操作項目中のある項目におくれが生じてもそれがプラン
ト全体の運行を妨げないようにするにある。

〔問題点を解決するための手段〕 上記の課題は、本発明によれば、プラントの機器の動
作を制御する系統制御装置に動作の時期と内容を指示す
る制御指令を出力する制御処理ブロツクと、系統別に設
けられ当該系統の状態信号と上位統括管理ブロツクから
の入力とに基づいて当該系統の複数の制御動作の制御処
理タイミング信号を前記制御処理ブロツクに出力する系
統単位統括ブロツクと、定められたプラント運転の一連
の手順とプラント状態信号とに基づいて前記系統単位統
括管理ブロツクに制御動作の動作信号を出力する上位統
括管理ブロツクとを備えたプラント制御装置により達成
される。本発明は、さらに上記の課題を達成する、プラ
ントの機器の動作を制御する系統制御装置に動作の時期
と内容を指示する制御指令を出力する制御処理ブロツク
と、系統別に設けられた当該系統の状態信号と上位統括
管理ブロツクからの入力とに基づいて当該系統の複数の
制御動作の制御処理タイミング信号と前記制御処理ブロ
ツクに出力する系統単位統括管理ブロツクと、定められ
たプラント運転の一連の手順とプラント状態信号とに基
づいて前記系統単位統括管理ブロツクに制御動作の動作
信号を出力する上位統括管理ブロツクとを備え、プラン
トの複数の系統区分の運転操作進行状態を並行的に表示
する表示装置を設けてなるプラント制御装置をも提供す
る。

〔作用〕

系統単位統括管理ブロツクが系統ごとに設けられてお
り、上位統括管理ブロツクが前記系統単位統括管理ブロ
ツクに同時に動作信号を出力すると、異なる系統におけ
る同時処理可能な制御動作が並行処理される。また系統
単位統括管理ブロツクは、上位統括管理ブロツクから出
力される単一の動作信号及び当該系統の状態信号に基づ
いて、当該系統のあらかじめ定められている連続した複
数の制御動作の制御処理タイミング信号を制御処理ブロ
ツクへ出力し、前記定められた連続した複数の制御動作
を、当該系統以外の他の系統の運転状態と無関係に処理
させる。

上記統括管理ブロツクから複数の系統単位統括管理ブ
ロツクに動作信号が出力され、そのうちのひとつの系統
の制御動作におくれが生じても、他の系統の制御動作
は、おくれた系統の状態信号と無関係にそれぞれの系統
の状態信号に基づいて、上位統括管理ブロツクにより指
示された範囲内で進められるから、ある系統の制御動作
のおくれが、直ちにプラント全体の運転操作のおくれと
なることが避けられる。また、上位統括管理ブロツクか
ら複数の系統単位統括管理ブロツクに動作信号が出力さ
れ、複数の系統で制御動作が進行していても、複数の系
統部分の運転操作進行状態を並行的に表示する表示装置
により、その状況が表示される。

〔実施例〕

本発明においては、プラント制御装置の下位に位置す
る個別制御，ガイダンス表示用制御処理ブロツクは，上
位の系統単位統括管理ブロツクからの制御処理タイミン
グ信号に基づき、あらかじめ与えられたある特定の範囲
の制御，ガイダンス項目について関係する当該制御系，
プラント系統からの必要な範囲の状態信号のみを用いて
処理を行う。一方上記制御処理ブロツクに対して制御処
理タイミング信号を出力する系統単位統括管理ブロツク
は前記制御処理ブロツクから動作状態判定用信号及び当
該の系統状態を表わす状態信号すべて、並びに上位に位
置する上位統括管理ブロツクからの動作信号に基づき、
その下位に接続される制御処理ブロツクに対して制御処
理タイミング信号を与える。

さらに、系統単位統括管理ブロツクに対して動作信号
を出力する上位統括管理ブロツクは、系統単位統括管理
ブロツクからの系統動作判定用信号及びプラント全体が
どのような運転状態にあるかを判定するためのプラント
状態信号をとりこむ。

これによつて各系統単位の範囲のみで統括管理を行う
系統単位統括管理ブロツクは、他系統の状態に関係な
く、上位統括管理ブロツクからの動作信号に従う範囲で
独自に当該系統の運転進行を図ることになり、他系統の
運転進行の遅延，渋滞によるプラント全体の運転進行へ
の影響を最小限に止めることができる。

以下本発明の実施例を第１図により説明する。

第１図において、プラント制御装置１はプラントの運
転状態情報として各系統の配管等に設置される検出器か
らの状態信号７をとりこみ、あらかじめプラント制御装
置１に装荷された制御アルゴリズムに従い、系統制御装
置５に対して指令信号を与える。系統制御装置５はプラ
ント制御装置１とは別置の独立した制御装置であり、プ
ラント制御装置１からの制御指令、あるいは、運転員に
より手動で与えられる指令に基づき、与えられた範囲内
で弁等のプラントの機器６の制御を連続して行う。

ここで、プラント制御装置１は、各系統制御装置５に
対する個別の制御指令を出力する制御処理ブロツク４
と、当該系統に対する制御処理ブロツク４のもつ複数の
制御指令出力動作に対してその動作開始，終了等のタイ
ミング管理を行う系統単位統括管理ブロツク３、及び複
数の系統単位統括管理ブロツク３に対して各々の処理開
始等の全系統に亘る管理を行う上位統括管理ブロツクに
より構成される。

これらの各ブロツクに対して入力されるプラント運転
状態判定用の検出器の状態信号７は、その監視レベルに
応じて上記の機能に分配されており以下のごとく分類さ
れる。

（１）制御処理ブロツク４入力状態信号 本ブロツク用の状態信号は系統制御装置５にて行われ
るある特定の制御に係わるプロセス状態信号のみであ
り、多くの場合、系統制御装置５にてフイードバツク制
御用としてとりこんでいる状態信号と同一となる。

（２）系統単位統括管理ブロツク３入力用状態信号 本ブロツク用の状態信号は、その機能がある系統全体
に亘る統括管理であるため、当該系数の状態監視，進行
状態管理に係わる信号すべてでありその範囲（１）に対
し広い範囲となる。

（３）上位統括管理ブロツク２入力用状態信号 本ブロツクはプラント全体に亘る統括管理を行うもの
でありプラントの運転状態を把握するための全系統の状
態信号７を入力する。

第１図において上位統括管理ブロツク２はプラント全
体の状態を監視しており、例えば原子力発電所において
は、原子炉本体の条件として圧力，温度，中性子束を、
また、発電機の駆動源となるタービンに対しては回転数
を常時モニタする。

次に、本発明の実施例を適用して原子力発電プラント
を起動する場合を第２図を参照して説明する。上位統括
管理ブロツク２は、原子炉の起動完了と、タービンに流
入させるための蒸気が十分に発生していることとを原子
炉圧力及び中性子束により判定すると、停止中のタービ
ンの起動開始が可能と判断し、タービン系統に対する管
理を司どる系統単位統括管理ブロツク3aに対してタービ
ン起動開始の動作信号20aを出力する。

これに基づき、タービン系統統括管理ブロツク3aは一
連のタービン起動手順に従い、「昇速開始」→「100RPM
到達，速度保持」→「タービン流入蒸気遮断によるラブ
チエツク」→「再起動開始」→「定格回転数到達」まで
の一連の制御処理タイミング信号17aを順次該当する制
御処理ブロツク4aに対して出力する。これら制御処理タ
イミング信号17aに基づき制御処理ブロツク4aは系統制
御装置5aに対し制御指令を与え、これに従い系統制御装
置５は図示されない操作端機器を駆動することになる。

このとき、タービン系統単位統括管理ブロツク3aがモ
ニタする状態信号７はタービンの状態を最も良く表わす
タービン回転数であり、直接タービン系統の状態と関係
のない原子炉圧力等の信号はモニタしない。

次に、このようなタービン起動過程において、原子炉
よりタービン側に蒸気として流出する原子炉冷却水を原
子炉に補給する給水系統において、ポンプの切替え操作
を行う場合について説明する。

給水系統はその目的が、原子炉への補給水量を確保す
ることにあり、タービンの運転状態とは何ら関係なく操
作を行うものである。したがつて、上位統括管理ブロツ
ク２は、モニタ中のプラント状態を示す状態信号、ある
いは、運転員による手動アクシヨンに従い給水系統の管
理を行う系統単位統括管理ブロツク3bに対してポンプ切
替えの動作信号20bを与える。これに基づき、給水系統
単位統括管理ブロツク3bは当該機能に属する制御処理ブ
ロツク4bに対して定められたポンプ切替手順による制御
処理タイミング信号17bを与え、タービン系統の起動操
作とは独立して給水系統の運転操作を進行させる。

一方、従来のプラント制御装置１においては、あらか
じめ上記のようなタービン系統と給水系統の同時操作を
想定している場合には、両系統を同時に操作進行させる
ことが、同様に可能であるが、一般的な標準手順では理
想的な状態として複数系統の操作同時進行を考慮してお
らず、また、複数系統の組合わせとしては多数があり得
るため、そのすべてをあらかじめ想定することは困難で
ある。

第２図において、プラント運転条件判定論理15は上位
統括管理ブロツク２にて、また、詳細制御条件判定論理
16は系統単位統括管理ブロツク３にて動作するよう機能
ごとの分離を行つている。

ここで、系統単位統括管理ブロツク３に含まれる詳細
制御条件判定論理16と制御処理ブロツク４及び系統制御
装置５との関係は第３図の場合と同様である。

一方、上位統括管理ブロツク２に含まれるプラント運
転条件判定論理15は、従来方式と同様シーケンシヤルに
つながる構成となつている。但し、プラント運転条件判
定論理15の動作信号20は、一種類の詳細制御条件判定論
理16のみではなく複数の判定論理に出力する構成となつ
ており、例えば第２図に示す「タービン起動タイミン
グ」、及び「給水ポンプ切替タイミング」の２種の判定
論理が同時に動作できる構成としている。このため、第
２図においては、「タービン起動」「給水ポンプ切替」
の一連の制御は、他方の制御動作に拘らず、独立に進行
することになる。

上記２種の制御処理の完了は、系統単位統括管理ブロ
ツク３よりの系統動作完了信号21として上位統括管理ブ
ロツク２にとりこまれ、本信号の成立により次のプラン
ト運転条件判定論理15が動作し、以後引きつづき、プラ
ント運転条件判定論理の動作に伴い、動作信号の出力，
系統動作完了信号の入力が繰り返され、上位統括管理ブ
ロツクによる制御が進行する。

以上の制御進行の管理において、第３図の従来方式の
場合、プラントの全般的状態の監理、及び、詳細な制御
動作管理をすべて上位統括管理ブロツク２に内蔵した一
連の判定論理列にて行うのに対し、第２図の実施例で
は、プラントの全般的状態管理のみを上位統括管理ブロ
ツク２にて行い、詳細な制御動作管理は複数の系統単位
管理ブロツク３にて並列に処理できることが大きな特徴
となつている。

次に本発明のプラント運転操作進行状態の表示装置20
を第３図により説明する。第３図において、表示灯８〜
14は、運転操作状態を示す表示灯であり、灯列ａは原子
炉本体系統を、灯列ｂは給水系統を、灯列ｃはタービン
補助系統を、それぞれ表示している。さらに、それぞれ
の表示灯は下に示す操作を示している。

８…制御操作により出力上昇、 ９…圧力制御系圧力設定値上昇操作、 10…停止中の給水ポンプ起動、 11…タービングランドシール系の切替え、 12…復水器空気抽出系の切替え、 13…原子炉主蒸気配管ドレン弁閉操作、 表示灯10で示される操作と、表示灯11,12で示される
操作は、その内容上、操作の時間的前後関係は固定的な
ものではなく、表示灯の配列上も別々の灯列上に配置さ
れている。この表示装置20によれば、他系統の表示灯と
の間で表示灯の点灯順序が前後した場合でも、混乱乃至
違和感を生ずることもなく、かつ、系統ごとの進行状態
の把握が容易である。この表示装置は、CRT上等に表示
する場合にも、同様に適用可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、プラントを系統単位に分割して制御
する系統単位統括管理ブロツクと、この系統単位統括管
理ブロツクを制御する上位統括管理ブロツクと、系統単
位統括管理ブロツクに指示されて機器を制御する制御処
理ブロツクとを備えたプラント制御装置としたので、そ
れぞれの系統の運転操作と、他系統の運転操作との関連
を必要最小限に止めることが可能となり、想定される標
準的な操作手順から外れる実際のプラント運転に対して
対応することが容易となり、プラントの運転操作の柔軟
性を増す効果がある。また、プラントの運転操作の状況
を表示する装置を、系統別の運転操作管理に合わせて、
系統別に並行的に表示する装置としたので、プラントの
状態把握を容易にする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロツク図であり、第２
図は本発明の実施例の動作を説明するブロツク図であ
り、第３図は本発明の表示装置の実施例を示す平面図で
あり、第４図は従来技術の例を示すブロツク図である。
第５図は従来技術の表示装置の例を示す平面図である。 １……プラント制御装置、２……上位統括管理ブロツ
ク、３……系統単位統括管理ブロツク、４……制御処理
ブロツク、５……系統制御装置、６……プラントの機
器、７……状態信号、20……表示装置。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラントの機器の動作を制御する系統制御
   装置に動作の時期と内容を指示する制御指令を出力する
   制御処理ブロックと、系統別に設けられ当該系統の状態
   信号と上位統括管理ブロックからの入力とに基づいて当
   該系統の複数の制御動作の制御処理タイミング信号を前
   記制御処理ブロックに出力する系統単位統括管理ブロッ
   クと、定められたプラント運転の一連の手順とプラント
   状態信号とに基づいて前記系統単位統括管理ブロックに
   制御動作の動作信号を出力する前記上位統括管理ブロッ
   クとを備えたことを特徴とするプラント制御装置。
2. 【請求項２】プラントの複数の系統区分の運転操作進行
   状態を並行的に表示する表示装置を更に備えたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラント制御装
   置。
3. 【請求項３】前記表示装置が、系統別に、かつ各系統の
   運転操作の順序に配列されていると共に、系統相互間の
   位置関係も運転操作の時間的前後関係に従って配列され
   た表示灯からなつていることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載のプラント制御装置。