JP2925227B2

JP2925227B2 - プラントの自動運転方法

Info

Publication number: JP2925227B2
Application number: JP9015490A
Authority: JP
Inventors: 孝之岡本; 一嘉馬場
Original assignee: DAISERU KAGAKU KOGYO KK
Current assignee: DAISERU KAGAKU KOGYO KK
Priority date: 1990-04-06
Filing date: 1990-04-06
Publication date: 1999-07-28
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: JPH03288903A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、プラントの自動運転方法、特に、比較的小
規模の化学プラントの自動運転に適した自動運転方法に
関する。

化学工場は、一般に、多くの小規模なプラントから成
り立っており、その場合、それぞれのプラントをいかに
小人数で安定して運転するかがポイントとなる。また、
オペレータの作業はバッチプロセスの運転、連続プロセ
スのスタート・アップ、条件変更など非定常作業が中心
である。

オペレータに要求される能力は同時に複数のプロセス
の監視・制御を適確な判断を行うことである。

したがってプラントの自動運転を実現するためには、
熟練オペレータのノウハウをいかに定量化しシーケンス
として表現出来るかがポイントとなる。

〔従来の技術〕

プラントの運転は状況の判断、条件に応じた対応に種
々の要因がからみ合い、しかもそれらはダイナミックに
構成されている。さらに異常時の対応は状況によって異
なりパターン化が困難で、パネルマンは同時に多くのこ
とに注意を集中しなければならない。このような運転手
順をフローチャートなどに厳密に記述することは困難で
あり、表現があいまいになる。

このような自動運転をコンピュータを用いて実現する
場合、プログラムの記述は非常に複雑になるので、開発
者はコンピュータに対する十分な知識が必要である。

従来自動運転システムを開発する場合、まず運転サイ
ドで運転手順の仕様（フローチャートなど）をまとめ、
次にコンピュータ担当サイドでプログラミングする手順
をとっていた。しかし運転の内容が複雑化すると、この
ような分担制度では運転手順の仕様の記述の不完全性が
プログラムに反映してしまい、目的とする自動運転シス
テムの実現が不可能となる。自動運転システムを開発す
るためにはプラントの運転の知識もコンピュータの知識
も十分に兼備えた人が必要であるがこれは現実的には不
可能である。

そこで、運転手順の仕様の記述がそのまま自動的に計
算機で処理可能な形式に変換されるようなシステムを開
発すれば運転サイドだけで目的とする自動運転システム
の開発が可能となる。

特公昭56−3561号公報には、運転手順を、相互に起動
・被起動の関係で関係付けられた複数の表に記述し、こ
れを変換装置上で計算機の演算制御装置用の符号に変換
し、計算機上で実行することによってプラントの自動運
転を表現する方法が記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながらこの方法は、予め定められた形式の表に
運転条件を記入するという点で、柔軟性に乏しく、火力
発電プラントの様な大規模なプラントで運転手順の基本
的な構成に変化の少ない場合に適する方法であり、多種
多様な化学プラントにこの方法を適用するためには、各
々の表の構成および相互の関係についてもプラント毎に
検討しなければならないことが考えられる。

したがって本発明の目的は、運転サイドで作成した運
転手順の仕様の記述が、そのまま自動的に計算機で処理
可能な形に変換され、実行され得る方法であり、かつ、
多種多様なプラントの自動運転にそのまま適用が可能な
自動運転方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のプラントの自動運転方法は、プラントの運転
手順を複数の単位作業に分割し、各単位作業を、他の単
位作業の起動または停止の命令を必要に応じて含む高級
プログラミング言語で記述し、該高級プログラミング言
語で記述された各単位作業を計算機の演算制御装置で処
理可能な符号に変換し、該プラント制御のための制御手
段にオンライン接続された計算機の記憶装置に、該変換
された符号を記憶させ、該計算機上で該単位作業の少な
くとも１つを実行することによって、各単位作業を該プ
ラントの状態に応じて動的に並列実行する各段階を具備
することを特徴とするものである。

〔作用〕

分割された作業単位毎に高級プログラミング言語で記
述するのであるから、記述に柔軟性がありかつ記述が簡
潔になり、運転手順をそのままの形で記述することが可
能となる。

〔実施例〕

第１図は本発明が適用されるシステムの一例を表わす
図である。

現場側30の機器300〜304すなわちプラントの各所に設
置されたポンプ・バルブ等のアクチュエータおよび圧力
計等のセンサはインターフェース22を介してDCS（ディ
ジタル計測制御用コンピュータ）20と接続され、プラン
ト各所の制御および監視が行なわれる。DCS20にはさら
に上位コンピュータ（パソコン、ミニコン等）10が接続
されており、これらにより本発明の自動運転システムが
実現される。

パネル側40にはマンマシンインターフェースとして、
上記コンピュータ10からのメッセージを合成音声で出力
するための音声合成装置124、運転状況の画面表示等を
行なうための上位CRT126、オペレータ220が直接データ
を入力するためのタッチパネル128、および運転用プロ
グラムを入力するための上記キーボード130が上記コン
ピュータ10へ接続されて設けられ、さらにDCS20に接続
されたDCS用CRT210およびDCSキーボード212が設けられ
ている。

第２図は第１図のシステムにおいて自動運転を行なう
手順の概略を説明するためのフローチャートである。

まず、プラントの運転手順を分析して、複数の構成単
位に分割する（ａ）。次に、それぞれの構成単位につい
て、高級プログラミング言語（文法の一例については後
に詳述する）でプログラミングする（ｂ）。このプログ
ラムの中には、必要に応じて他の構成単位の操作を起動
するための命令および停止するための命令が含まれてい
る。プログラミングの完了後、またはプログラミングに
並行して、上記キーボード130からソースプログラムを
入力し（ｃ）、入力されたソースプログラムはファイル
106へ格納される。タッチパネル128または上位キーボー
ド130を介して上位コンピュータ10へトランスレートの
開始が指令されると、トランスレータ102がファイル106
に格納されたソースプログラムを逐次読み出し、実行可
能な形式に変換して再度ステップ１〜５…としてファイ
ル106へ格納する（ｄ）。ここで、各ステップは運転手
順の構成単位に対応する。またこのとき、トランスレー
タ102は、機器300〜304…の慣用名と実際の入出力ポー
トの番号との対応関係が記憶されたデータベース104を
参照して、慣用名を実際の入出力ポートの番号に置換す
る。タッチパネル128または上位キーボード130から運転
開始の指示が入力されると、実行管理プログラム100が
ステップ１〜５…の中の実行すべきステップを所定の周
期で実行する（ｅ）。

次に、各ステップにおける処理手順を記述するプログ
ラミング言語の一例について、その記述規則を説明す
る。

ステップの基本構成ステップの基本構成は以下のようになっている。

ステップは必ずステップ名を定義し最初の行に〔ステ
ップ名〕を、終りの行にendをおく。ステップには起動
と停止の状態があり、起動時は指定した実行周期で繰返
し実行される。

〔ステップ名〕とendの間の行の文は以降で説明す
る。

ステップの起動・停止以下の文によりステップの起動・停止が可能である。

run 〔ステップ名〕指定したステップを起動する kill〔ステップ名〕指定したステップを停止する exit 自分のステップを停止するプラントの状態量の表現プラントの状態量はその機器、計測器、制御装置の慣
用名を用いて表現する。

・指示計、調節計の指示値（PV） …PV（タグ名）・調節計の設定値（SV） …SV（タグ名）・調節計のコントロールバルブの開度（MV） …MV（タグ名）・ポンプ…ポンプの機番名を用いる。

・バルブ…バルブの機番名を用いる。

・指示計、調節計のPV,SV,MVの値をタグデータと呼び
演算処理が可能である。ポンプ、バルブはこの表現を用
いてオン・オフの状態の判別を行う。

演算式本発明によるプログラミング言語はFORTRANやBASICな
どの言語と同様の変数の使用ができ、さらにこれらの演
算の記述も可能である。タグデータ（指示計、調節計の
PV値、SV値、MV値）を用いた演算、変数への代入も可能
である。

さらにステップが起動されてから経過した時間を“ti
mer"と記述しこれも演算、変数への代入が可能である。

タグデータ、timer、変数、定数を含んだ数式を演算
式と呼ぶ。以下に演算式を用いた代入文の例を示す。

Ｘ＝PV（TC001）＋10 Ｙ＝Ｘ＊MV（TC001）＋0.1＊SV（FC001） TC001,FC001は調節計のタグ名プラントの状態の判別（条件文）プラントの状態の判別はif〜then〜形式で行う。形式
は以下の通り。

条件文には以下のような例がある。

if PV（LI001）＞50then if P−001＝起動then if V−001＝open then if timer＞10分then LI001は液面指示計のタグ名、Ｐ−001はポンプ名、Ｖ
−001はバルブ名プラントへの出力・DCSの調節計への出力ループステータスの設定 set TC001 AUT SVの設定 set FC001 SV＝PV（FC00
1） MVの設定 set PC001 MV＝０ TC001,FC001,PC001は調節計のタグ名・バルブの開閉 set V−001 shut Ｖ−001はバルブの機番名・ポンプの起動・停止 call P−001起動Ｐ−001はポンプの機番名メッセージの出力・CRT画面への表示 msg（Ｐ−001を起動して下さ
い）・音声出力 voice（登録番号）（音声合成装置にあらかじめ登録番号に対応した音
声を録音しておく）ユーティリティユーティリティは一連のまとまった定形の運転手順を
パッケージ化したもので、以下の形式で使用する。

パラメータの設定 callユーティリティ名ユーティリティには以下のものがある。

・ランピング制御…調節計の指示を目標値まで徐々に
変更するパラメータTAG :調節計のタグ名 SV ：変更値 ΔSV:1周期での変更幅ユーティリティ名 RAMP ・PID制御…自動運転用にPID制御を行いたい場合があ
れば入出力の計器を指定してこのユーティリティを使用
する。

パラメータ PVTAG:入力計器のタグ名 PVTAG:出力計器のタグ名 ΔT :制御周期 P :P制御パラメータ I :I制御パラメータ D :D制御パラメータ SV ：設定値ユーティリティ名 PID 以上説明した記述規則に従うプログラミングの例を、
第３図に示したプロセスの自動運転を例にとって説明す
る。

第３図のプロセスにおいて、以下の順序で運転が行な
われる。

ａバルブＶ−001を開き液をタンクＡに仕込む。

ｂタンクＡの液面が50％になったらバルブを閉じ
る。

ｃヒーターに蒸気を2.0Ton/Hまで徐々に流す。

ｄタンクＡの液の温度が80℃になったら蒸気を止め
る。

ｅポンプを起動しタンクＡの液をタンクＢに移液す
る。

ｆタンクＡの液が空になったらポンプを停止しメッ
セージを出す。

ｇ蒸気もれなどによりタンクの液の温度がなかなか
上昇しない場合があるのでこれをタイマーにて監視す
る。

これらの運転手順を前述した記述規則に従って記述す
る。ステップを４つに分割し、それぞれａ〜ｂを仕込ス
テップ、ｃ〜ｄを加熱ステップ、ｅ〜ｆを缶出ステッ
プ、ｇを加熱監視ステップに割り付ける。

表１に記述の例を示す。

表１〔仕込〕 set V−001 open if PV（LI001）＞50 then set V−001 shut run〔加熱〕 run〔加熱監視〕 exit endif end 〔加熱〕 TAG＝FC001 ΔSV＝0.1 SV＝2.0 call RAMP if PV（TI001）＞80 then FC001 MAN FC001 MV＝０ run〔缶出〕 kill〔加熱監視〕 exit endif end 〔加熱監視〕 if timer＞10分then msg（タンクＡの温度が上昇しません） exit endif end 〔缶出〕 call P−001起動 if PV（LI001）＝0 then call P−001停止 msg（シーケンス終了しました） exit endif end 第１図に示したデータベース104には第１内の“Ｖ−0
01",“LI001"、等に対応付けて実際の入出力ポートの番
号が格納されており、トランスレータ102はこれを参照
することによって表１内の“Ｖ−001",“LI001"、等を
実際の入出力ポートの番号に置換する。各ステップはそ
れぞれBASIC言語で記述されたサブルーチンの形に置換
される。他のステップの起動および停止のためのrun
〔…〕およびkill〔…〕の文は各ステップの実行状態を
表わすフラグをそれぞれセットおよびリセットする命令
に置換される。トランスレータ102によりトランスレー
トされた結果はBASIC言語によるソースリストの形式と
なり、通常のBASICインタープリタで実行させることが
できる。

第１図の実行管理プログラム100は同様にBASIC言語で
記述されており、各ステップを実行することによって定
まる周期または予め定められた周期で、前述の実行状態
を表わすフラグがセットされているステップをコールす
ることによって各ステップを実行せしめる。

前述の例では、中間言語の一例としてBASIC言語を介
在させる方法について説明してきたが、直接、機械語に
変換して実行させる方式をとることも勿論可能である。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように本発明によれば、運転手順の仕
様の記述をそのまま自動的に計算機で処理可能な形に変
換し実行することによって、プラントの自動運転を実現
し、かつ、多種多様なプラントの自動運転にそのまま適
用可能なプラントの自動運転方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるシステムの一例を表わす
図、第２図は本発明の一実施例における処理手順を表わすフ
ローチャート、第３図は本発明による処理手順の記述の一例を説明する
ためのプラントの例を表わす図。図において、 10……上位コンピュータ、 20……DCS（ディジタル計測制御用コンピュータ）、 124……音声合成装置、126……上位CRT、 128……タッチパネル、130……上位キーボード、 210……DCS用CRT、 212……DCSキーボード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G05B 15/02 G05B 19/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】プラントの運転手順を複数の単位作業に分
割し、各単位作業を、該単位作業自身の起動条件を含まず、他
の単位作業の起動および停止の命令を必要に応じて含む
高級プログラミング言語で記述し、該高級プログラミング言語で記述された各単位作業を計
算機の演算制御装置で処理可能な符号に変換し、該プラント制御のための制御手段にオンライン接続され
た計算機の記憶装置に、該変換された符号を記憶させ、該計算機上で該単位作業の少なくとも１つを実行するこ
とによって、各単位作業を該プラントの状態に応じて動
的に並列実行する各段階を具備することを特徴とするプ
ラントの自動運転方法。