JP2914773B2 - 運転訓練シミュレータ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【産業上の利用分野】本発明は、実プラント制御装置の
ネットワークに接続され、実プラントの制御装置とのデ
ータ交換ができる運転訓練シミュレータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、従来の運転訓練シミュレータ装
置の概念図を図４に示す。

【０００３】この運転訓練シミュレータ装置は、操作盤
１に取付けられた操作スイッチ２を操作すると、操作信
号がシミュレータ計算機３のダイナミクス模擬手段４に
入力される。ここで、模擬手段間メモリ５を用いてバル
ブの開度などの状態量や圧力、温度等の物理量の計算
や、プラント状態を計算する。また、その物理量を制御
するための制御装置模擬手段６（ｎ）により、そのプラ
ント状態に適した制御状態を計算し、その結果を模擬デ
ータとして操作盤１の表示装置等に表示する。このよう
にしてプラントの運転操作訓練が運転訓練シミュレータ
装置を用いて実施されていた。

【０００４】一方、図５に従来の実プラント制御装置の
実プラントネットワークの概念図を示す。

【０００５】実プラントの制御装置７（ｎ）は、上位計
算機８との情報交換のために実プラントネットワーク９
に接続されている。さらに、実プラントの制御装置７
（ｎ）には各々専用の模擬信号発生装置１０（ｎ）が接
続されている。実プラントの制御装置７（ｎ）は、ｎ台
の制御装置からなり、各制御装置７（ｉ）にはセンサ１
１（ｉ）、プロセス入出力装置１２（ｉ）および操作部
１３（ｉ）が備えられている。プラント運転時、センサ
１１（ｉ）は温度、圧力等のプロセス量を検出しプロセ
ス入出力装置１２（ｉ）を介してプロセスデータを各制
御装置７（ｉ）に出力する。各制御装置７（ｉ）では、
プロセスデータに基づいて制御演算をして操作部１３
（ｎ）を作動させプラントの状態を最適に制御する。保
守点検時には各模擬信号発生装置１０（ｉ）から模擬信
号を実プラントの各制御装置７（ｉ）へ出力して各制御
装置７（ｉ）の保守、点検をする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た運転訓練シミュレータ装置には次の問題がある。

【０００７】即ち、従来の運転訓練シミュレータ装置
は、実プラントと独立して設置され、プラントの運転操
作訓練にのみ教育の重点が置かれていた。一方、実プラ
ントの制御装置７（ｎ）の点検、保守は、専用の模擬信
号発生装置１０（ｎ）を用いて、制御装置７（ｎ）に対
して個別に点検、保守をするため運転訓練と別に保守訓
練がされていた。このために、プラントの運転訓練と保
守訓練の重複した教育がされ、各々専用の設備等の重複
した無駄があった。

【０００８】特に、今日プラントが大きく、しかも実プ
ラントの制御装置が分散化されたマイクロコンピュータ
となり、その上各装置も高度化されている。それらに対
する保守、点検が複雑となり保修員の専門知識および教
育も重要な課題となってきた。このようなプラントで
は、プラントの運転訓練と保守訓練共に高度の訓練と多
くの訓練時間を要するという問題があった。

【０００９】そこで、本発明は、プラントの運転訓練と
保守訓練の効率化と、設備の削減を図ることができる運
転訓練シミュレータ装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、プラ
ントの各機器を操作する操作盤からの操作信号によりプ
ラントの状態を模擬計算するシミュレータ計算機を有
し、ネットワークを介して実プラント側に設けられる実
プラントの制御装置に接続される運転訓練シミュレータ
装置であって、前記操作盤には、前記運転訓練シミュレ
ータ装置側または前記実プラント側に切り替えるための
切り替え信号を出力する切り替えスイッチ手段を設け、
前記運転訓練シミュレータ装置には、前記切り替えスイ
ッチ手段にて実プラント側に切り替えられたとき前記操
作盤からの操作信号を第１の伝送用記憶手段に取り込み
当該実プラントの制御装置に送信する手段と、当該実プ
ラントの制御装置からの状態データを基に模擬演算処理
あるいは表示処理して前記操作盤に出力する手段を設
け、前記実プラントの制御装置には、前記切り替えスイ
ツチ手段にて実プラント側に切り替えられたとき前記ネ
ットワークを介して前記操作盤からの操作信号を受け取
る手段と、当該操作信号に対する状態データを第２の伝
送用記憶手段に記憶し前記運転訓練シミュレータ装置に
送信する手段とを設けるようにしたものである。

【００１１】

【作用】上記構成により、運転訓練シミュレータ装置か
らの操作信号を実プラントの制御装置に入力し、その制
御装置からの出力信号を運転訓練シミュレータ装置に入
力することにより実プラントの制御装置の状態を検証す
ることができる。従って、運転訓練シミュレータ装置に
よって実プラントの制御装置の保守、点検さらに教育訓
練ができる。また、運転訓練シミュレータ装置から模擬
信号を発生できるから各制御装置専用の模擬信号発生装
置が不要となり、設備の削減が図れる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１３】図１は本発明の一実施例を示す運転訓練シ
ミュレータ装置の簡略構成図、図２は、実プラントの制
御装置の簡略構成図である。図４および図５と同一符号
は同一部分または相当部分を示す。本実施例は、運転訓
練シミュレータ装置側の操作盤１に切り替えスイッチ１
４、シミュレータ計算機３に切り替え信号検出手段１
５、メモリ切り替え手段１６、伝送用メモリ１７を備え
る一方、実プラント側の実プラントネットワーク９に伝
送用メモリ１７から伝送線１８を介して接続するように
している。

【００１４】さらに、実プラントの各制御装置７（ｉ）
には、切り替え信号検出手段１９、バッファ切替手段２
０、ＰＩ／Ｏ用バッファ２１および伝送用バッファ２２
を備えている。

【００１５】切り替えスイッチ１４は、運転訓練シミュ
レータ装置側と実プラント側とを切り替えるための切り
替え信号を発生させる。

【００１６】切り替え信号検出手段１５は、上記切り替
え信号を検出する。

【００１７】メモリ切り替え手段１６は、切り替え信号
検出手段１５の切り替え信号が運転訓練シミュレータ装
置側であればダイナミクス模擬手段４を模擬手段間メモ
リ５側に切り替える一方、上記切り替え信号が実プラン
ト側であれば伝送用メモリ１７側に切り替える。

【００１８】伝送用メモリ１７は、ダイナミクス模擬手
段４のデータを記憶し、伝送用バッファ２２から伝送さ
れたデータを記憶する。

【００１９】伝送線１８は運転訓練シミュレータ装置の
伝送用メモリ１７と実プラントの実プラントネットワー
ク９を接続する。

【００２０】切り替え信号検出手段１９は、切り替えス
イッチ１４の切り替え信号を検出する。

【００２１】バッファ切り替え手段２０は、切り替え信
号が運転訓練シミュレータ装置側であればＰＩ／Ｏ用バ
ッファ２１に切り替える一方、上記切り替え信号が実プ
ラント側であれば伝送用バッファ２２に切り替える。

【００２２】ＰＩ／Ｏ用バッファ２１は、切り替え信号
が運転訓練シミュレータ装置側のときにプロセスの入出
力データを記憶する。

【００２３】伝送用バッファ２２は、切り替え信号が実
プラント側のときに制御装置７（ｎ）のデータを記憶
し、さらに伝送用メモリ１７からのデータを記憶する。

【００２４】なお、２３、２４は、メモリ切り替え手段
１６またはバッファ切替手段２０により切り替えられる
信号線を示し、伝送用メモリ１７と伝送用バッファ２２
との間で実プラントネットワーク９を介してデータの取
り合いをする伝送手段は図示省略されている。

【００２５】上記構成で、通常時、つまり切り替えスイ
ッチ１４が運転訓練シミュレータ装置側のときは運転訓
練シミュレータ装置では、ダイナミクス模擬手段４が模
擬手段間メモリ５側に接続されている。

【００２６】運転訓練シミュレータ装置では、操作盤１
の操作スイッチ２を操作して操作信号をシミュレータ計
算機３に出力すると、ダイナミクス模擬手段４は操作信
号に応じた状態量や物理量を計算する。またはダイナミ
クス模擬手段４で計算された状態量や物理量は、制御装
置模擬手段６（ｎ）によって、そのプラント状態に応じ
た制御状態を計算する。

【００２７】これらの計算は、模擬手段間メモリ５に記
憶され、模擬データとして操作盤１の表示装置に表示さ
れる。

【００２８】このようにして各制御装置の各項目につい
て運転訓練シミュレータ装置により実プラントを模擬し
たプラントの運転操作訓練がされる。

【００２９】なお、運転訓練シミュレータ装置には、各
訓練ステージ毎に制御装置の出力やバルブの開度、圧
力、温度等のデータが記憶されている。制御装置模擬手
段６（ｎ）では訓練を行うプラント状態に適した制御装
置の出力やバルブの開度、圧力温度等に設定してから訓
練を開始する。

【００３０】また、実プラントの制御装置７（ｎ）を運
転訓練シミュレータ装置から操作する場合にも、操作を
行うプラント状態に制御装置の出力と一致させる必要が
ある。このために予め運転訓練シミュレータ装置に記憶
されている制御装置の出力を実プラントネットワーク９
を介して実プラントの制御装置７（ｎ）に伝送する処理
がされる。

【００３１】実プラントでは、実プラントネットワーク
９により分散された各実プラントの制御装置７（ｎ）に
センサ１１（ｎ）の検出信号をＰＩ／Ｏ１２（ｎ）を介
して入力し、操作部１３（ｎ）を作動させて各プロセス
量等を制御している。

【００３２】次に、切り替えスイッチ１４を実プラント
側に切り替えると、操作盤１から切り替え信号がシミュ
レータ計算機３と実プラントへ出力される。これに伴っ
て、シミュレータ計算機３では、切り替え信号検出手段
１５が切り替え信号を検出する一方、実プラントでは制
御装置７（ｎ）の切り替え信号検出手段１９が切り替え
信号を検出する。シミュレータ計算機３のメモリ切り替
え手段１６は切り替え信号検出手段１５の検出信号によ
り伝送用メモリ１７側に切替えられる。これにより、シ
ミュレータ計算機３のデータは伝送用メモリ１７に記憶
される。

【００３３】一方、実プラントのバッファ切替手段２０
は、切り替え信号検出手段１９の切り替え信号により伝
送用バッファ２２側に切替えられる。これにより、実プ
ラントの制御装置７（ｎ）のデータは、伝送用バッファ
２２に記憶される。

【００３４】こうして操作盤１の切り替えスイッチ１４
を実プラント側に切り替えることにより、運転訓練シミ
ュレータ装置では運転訓練シミュレータ装置の内部のデ
ータを伝送用メモリ１７に記憶し、実プラント側では実
プラントの内部のデータを伝送用バッファ２２に記憶す
る。

【００３５】ここで、操作盤１の操作スイッチ２は実プ
ラントの制御装置７（ｎ）に対応して設けられ、さらに
実プラントの制御装置７（ｎ）に対応して表示部が設け
られている。

【００３６】まず、操作員が、例えば、ある制御装置７
（ｉ）を特定して対応する操作スイッチ２により電磁弁
開の操作をすると、この操作信号がシミュレータ計算機
３の伝送用メモリ１７に記憶される。さらに、この操作
信号は、実プラントネットワーク９を介して実プラント
の対応する制御装置７（ｉ）に伝送用バッファ２２に記
憶される。実プラントの制御装置７（ｉ）は伝送用バッ
ファ２２のデータを読み込む。そして、制御装置７
（ｉ）は、電磁弁を開動作とする制御動作をする一方、
その制御装置７（ｉ）から電磁弁開の制御状態のデータ
は伝送用バッファ２２に記憶される。続いて、この制御
状態のデータは伝送用バッファ２２から実プラントネッ
トワーク９を介してシミュレータ計算機３の伝送用メモ
リ１７に伝送され記憶される。

【００３７】この伝送用メモリ１７に記憶された制御状
態のデータは、ダイナミクス模擬手段４に読み込まれ
る。このダイナミクス模擬手段４に読み込まれたデータ
によりダイナミクス模擬手段４は、圧力、温度等の諸物
理量を計算する。このダイナミクス模擬手段４の計算結
果は、操作盤１の表示装置に表示される。

【００３８】また、同様に、例えば、操作盤１の操作ス
イッチ２から自動制御中のある制御装置７（ｉ）の設定
値を変更したとする。この場合、対応する制御装置７
（ｉ）とダイナミクス模擬手段４の間でデータの入出力
がされる。即ち、制御装置７（ｎ）に設定値を変更する
信号が入力され、制御装置７（ｉ）から偏差値や出力値
等がダイナミクス模擬手段４にデータとして出力され
る。これにより、ダイナミクス模擬手段４は、制御装置
７（ｉ）の諸データからその制御対象の物理量を計算
し、その結果から実プラントの制御装置７（ｉ）の検証
をする。

【００３９】このように、本実施例は、運転訓練シミュ
レータ装置と実プラントネットワーク９を介して実プラ
ントの制御装置７（ｎ）に接続して運転訓練シミュレー
タ装置から実プラントの制御装置に運転訓練シミュレー
タ装置の操作信号を伝送し、実プラントの制御装置の制
御状態をシミュレータ計算機３で計算して、プラントの
点検ができる。従って、従来のように実プラントの保
守、点検のための専用のシミュレータは不要となった。

【００４０】さらに、本実施例の運転訓練シミュレータ
装置では、単に制御装置の点検、保守のみでなく、従来
の専用シミュレータではできなかった種々のプラント状
態におけるシミュレーションを組み込んで制御装置の機
能試験ができる。従って、制御装置の保守、点検が効率
的にできるので作業負荷の軽減と定検工期の短縮が図れ
る。その上、運転訓練と合わせて保守訓練もできるから
これらの教育が効率的にできる。

【００４１】次に、図３に本発明の他の実施例を示す。

【００４２】この実施例は、運転訓練シミュレータ装置
が実プラントネットワーク９と接続されていることを利
用したものである。運転訓練シミュレータ装置が教育等
に利用されていないときに、実プラントから上位計算機
８に出力されている種々の稼動データを運転訓練シミュ
レータ装置に入力させる。切り替えスイッチ１４からの
切替信号により実プラント側に切り替え手段２６を切り
替える。そして、予め記憶されている理想的稼動データ
記憶手段２５のデータと上位計算機８の稼動データとを
比較し、この結果を表示データとして操作盤１の表示部
に表示させる。このようにして、プラントの効率や運転
技術等の評価をすることができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、実
プラントの制御装置の点検、保守を運転訓練シミュレー
タ装置により実施できる。従って、実プラントに専用の
シミュレータが不要となり、設備の削減が図れる。ま
た、運転訓練シミュレータ装置は、単に点検、保守をす
るだけでなく、種々のプラントの状態での制御装置の機
能試験も効率的にできるため定検工期も短縮され、プラ
ントの信頼性を大幅に向上させる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す運転訓練シミュレータ
装置の簡略構成図である。

【図２】同装置の実プラントの制御装置を示す簡略構成
図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す運転訓練シミュレー
タ装置の簡略構成図である。

【図４】従来例を示す運転訓練シミュレータ装置の概念
図である。

【図５】従来例を示す実プラントの概念図である。

【符号の説明】

１ 操作盤 ２ 操作スイッチ ３ シミュレータ計算機 ４ ダイナミクス模擬手段 ５ 模擬手段間メモリ ６（ｎ） 制御装置模擬手段 ７（ｎ） 制御装置 ８ 上位計算機 ９ 実プラントネットワーク １４ 切り替えスイッチ １５ 切り替え信号検出手段 １６ メモリ切り替え手段 １７ 伝送用メモリ １９ 切り替え信号検出手段 ２０ バッファ切替手段 ２２ 伝送用バッファ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラントの各機器を操作する操作盤からの
   操作信号によりプラントの状態を模擬計算するシミュレ
   ータ計算機を有し、ネットワークを介して実プラント側
   に設けられる実プラントの制御装置に接続される運転訓
   練シミュレータ装置であって、 前記操作盤には、前記運転訓練シミュレータ装置側また
   は前記実プラント側に切り替えるための切り替え信号を
   出力する切り替えスイッチ手段を設け、 前記運転訓練シミュレータ装置には、前記切り替えスイ
   ッチ手段にて実プラント側に切り替えられたとき前記操
   作盤からの操作信号を第１の伝送用記憶手段に取り込み
   当該実プラントの制御装置に送信する手段と、当該実プ
   ラントの制御装置からの状態データを基に模擬演算処理
   あるいは表示処理して前記操作盤に出力する手段を設
   け、 前記実プラントの制御装置には、前記切り替えスイッチ
   手段にて実プラント側に切り替えられたとき前記ネット
   ワークを介して前記操作盤からの操作信号を受け取る手
   段と、当該操作信号に対する状態データを第２の伝送用
   記憶手段に記憶し前記運転訓練シミュレータ装置に送信
   する手段とを設けたことを特徴とする運転訓練シミュレ
   ータ装置。