JP2940586B2 - プラント制御装置のシミュレーションテスト方法及びプラント制御装置用シミュレータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラント制御装置の制
御対象のプラントをシミュレーションしながら、該プラ
ント制御装置をテストする際に用いるプラント制御装置
のシミュレーションテスト方法に係り、あるいは、この
際に用いるプラント制御装置用シミュレータに係り、特
に、シミュレーションテスト対象となるプラント制御装
置の制御対象のプラントに、設備や制御機器等の変更が
生じたとしても、該変更に容易に対応することができる
プラント制御装置のシミュレーションテスト方法及びプ
ラント制御装置用シミュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】精錬や圧延等の鉄鋼関連プラント、又、
石油化学等の一般的な製造プラント等においても、自動
制御化が図られている。又、近年では、より複雑な、
又、より高度に統合された制御及び製造管理がなされて
いる。

【０００３】このようなプラントの制御や管理を行うも
の（以降、プラント制御装置と総称する）は、該プラン
ト建設時、その稼動開始前には、十分な制御機能等の検
証が行われる。又、この検証の際には、該プラント制御
装置にて操作される、電動機や電磁弁等の種々のアクチ
ュエータ（以降、制御機器と称する）等をも含め、前記
プラント制御装置（以降、これらを総称して、プラント
制御システムと称する）の制御機能の検証が行われる。
又、このような検証や、このような検証にて見出された
不具合の改修には、多くの時間や多くの労力を必要とす
るものである。又、実稼動時のトラブルを避けるために
は、このような制御機能の検証は、より精度良く行う必
要がある。

【０００４】このようなプラント制御システムの制御機
能の検証に関する技術には、様々なものが開示されてい
る。

【０００５】例えば、特開昭５７−１７６４２１では、
プラント制御装置の入出力部に、電気的、信号的に完全
に絶縁できる切換スイッチ（リレー接点等）を設け、該
プラント制御装置の異常時又は保守時には、この切換ス
イッチにより、プラント側と完全に分離すると共に、こ
の切換部を通して外部点検機器（メインテナンスツール
等）を接続し、自由に当該プラント制御装置のチェック
あるいはメインテナンスを行うという技術が開示されて
いる。

【０００６】該特開昭５７−１７６４２１で開示されて
いる技術は、例えば、多重化システムに対しても適用す
ることができ、この場合、待機系で動作確認が非常に容
易となるばかりか、万一故障発見後も、信号的、電気的
に完全に分離されているために、その修理中に誤って制
御側に悪影響を与えることもなく、安全に保守及び修理
を行うことが可能である。

【０００７】又、特開昭６３−２９３６１１では、複数
のデジタル制御装置及び入力装置付ＣＲＴ（cathode ra
y tube）装置の各々を、オンライン用データウェイ又は
オフライン用データウェイに選択的に接続可能にしたプ
ラント制御システムのシミュレーションテスト方法に関
する技術が開示されている。該特開昭６３−２９３６１
１では、テスト時には、１つのＣＲＴ装置とオンライン
用として用いられていない制御装置とテスト対象となる
被テスト制御装置とを、オフライン用データウェイに接
続すると共に、該データウェイに接続される制御装置に
対し被テスト制御装置により駆動される設備を、模擬す
る機能を持たせて、これを模擬装置として用いるように
している。ここでこのようにシミュレーションとは、テ
ストしようとする制御装置が制御する対象を、模擬的に
実現するものである。 又該特開昭６３−２９３６１１で
は、被テスト制御装置がＣＲＴ装置からテスト指令を受
けたときには、該テスト指令に基づき、所定のシーケン
ス動作をした後、該動作結果としての操作指令を模擬操
作に送出し、模擬装置から模擬の結果として与えられる
応答信号を受信した後、これをＣＲＴ装置に送出して表
示させるという、シミュレーションテスト方法に関する
技術が開示されている。

【０００８】該特開昭６３−２９３６１１で開示されて
いる技術によれば、稼動中の設備や制御装置とは独立に
テストが可能となり、安全を確保することができる。
又、被テスト制御装置、シミュレータ及びＣＲＴ装置が
あればよく、テストのための操作ボタン、ランプ又は外
部信号源を用いる必要がない。又、テストのために、設
備とのプロセス入出力インタフェイスをテスト用装置と
置き換える必要がなく、能率良くシミュレーションテス
トを行うことができる等の様々な効果がある。

【０００９】又、特開平２−４１７４８では、製鉄プロ
セスにおいて、鋳込設備、切断装置、搬出装置等を持つ
連続鋳造ラインの各設備から入力されるプロセス信号を
基に、鋳片のトラッキングを行い、鋳込制御、切断制
御、搬出制御等を行うために、各設備に対して制御信号
を出力する計算機システムにおいて、切断装置を模擬し
て、鋳片切断時に計算機システムが収集するプロセス信
号の模擬入力を自動的に作成するようにした連続鋳造ラ
イン制御計算機用切断シミュレータ装置に関する技術が
開示されている。

【００１０】該特開平２−４１７４８で開示されている
技術によれば、連鋳計算機システムの切断制御ロジック
の確認を、ダイナミックにシミュレーションテストする
ことが可能である。

【００１１】

【発明が達成しようとする課題】しかしながら、プラン
ト制御装置の前述の従来のシミュレーションテスト方法
や、前述の従来のプラント制御装置用シミュレータは、
対象となるプラント、即ち、シミュレーションテスト対
象となるプラント制御装置の制御対象となるプラントに
対して、専用なものであった。このため、該プラントに
種々の変更が生じてしまった場合、これに対応するのが
容易ではないという問題があった。

【００１２】例えば、前述の従来のシミュレーションテ
スト方法やプラント制御装置用シミュレータにおいて
は、シミュレーションテスト対象となるプラント制御装
置とプラント制御装置用シミュレータとの間の交換信号
の対応付けは、その制御対象となるプラントに依存した
ものとなっている。又、前記プラント制御装置用シミュ
レータ内の機能についても、対象となるプラントの、そ
の設備内容や電動機や電磁弁等の制御機器等に依存した
ものとなっている。このため、前記プラント制御装置と
前記プラント制御装置用シミュレータとの間の交換信号
の対応付けに変更が生じてしまったり、シミュレーショ
ンテスト対象となるプラント制御装置の制御対象のプラ
ントの構成に変更が生じてしまった場合には、このよう
な変更に対応することは容易ではなかった。

【００１３】又、このように従来の前記プラント制御装
置用シミュレータは対象となるプラントに対応して設計
され製作されるものであるため、その設計や製作に多く
の労力がかかってしまうだけでなく、当該シミュレータ
自体の、制御機能の検証や、機能動作の検証に多くの労
力がかかってしまうという問題もある。即ち、新しいプ
ラントが建設され、新たなプラント制御装置が製作され
ると、これに伴って、従来では、基本的には全く新しい
シミュレータが製作されることになる。従って、このよ
うな全く新たに製作されたプラント制御装置用シミュレ
ータについては、その制御機能の検証や機能動作の検証
は、基本的にゼロから行わなければならず、多くの労力
を必要としてしまっていた。

【００１４】更には、このように対象となるプラントに
対応して制作される従来のプラント制御装置用シミュレ
ータでは、対象となる該プラントに若干の設備変更が生
じる程度の改造が行われる際であっても、該プラント制
御装置用シミュレータの改造や、該プラント制御装置用
シミュレータの改造後の、その制御機能の検証やその機
能動作の検証等に多くの労力を必要としてしまってい
た。

【００１５】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
く成されたもので、シミュレーションテスト対象となる
プラント制御装置の制御対象のプラントに、設備や制御
機器等の変更が生じたとしても、該変更に容易に対応す
ることができるプラント制御装置のシミュレーションテ
スト方法及びプラント制御装置用シミュレータを提供す
ることを目的とする。

【００１６】

【課題を達成するための手段】本願の第１発明は、プラ
ント制御装置の制御対象のプラントに代えて、該プラン
トをシミュレーションするシミュレータを、テスト対象
となる前記プラント制御装置に接続して動作させなが
ら、該プラント制御装置をテストする際に用いるプラン
ト制御装置のシミュレーションテスト方法において、予
め、前記プラントを構成する際に用いていく設備部品の
種類毎に、設備部品区分コードを割り付け、該設備部品
区分コードに従って、その機能を実現する部品機能プロ
グラム及びその設備部品入出力情報で成る機能構成情報
を用意し、シミュレーション対象の前記プラントの設備
構成を、これに用いる設備部品の前記設備部品区分コー
ドを用いながら、設備構成情報データベースに登録し、
プラント制御装置で用いられるプログラムやデータに関
する情報を、前記設備構成情報データベース及び機能構
成情報データベースに登録し、実際のプラントのシミュ
レーション以前に、前記プラント制御装置及びシミュレ
ータに共通の前記設備構成情報データベースを用いて、
前記機能構成情報を利用して、シミュレーションテスト
対象の前記プラント制御装置の制御用ソフトウエアを生
成し、前記プラント制御装置の制御機能と整合した形で
同様にして前記シミュレータのシミュレーション用ソフ
トウエアを生成し、このように生成した制御用ソフトウ
エアとシミュレーション用ソフトウエアをそれぞれ含む
プラント制御装置とシミュレータとを接続して動作させ
ることによって、プラント制御装置のテストを行うこと
により、前記課題を達成したものである。

【００１７】

【００１８】又、本願の第２発明は、プラント制御装置
の制御対象のプラントをシミュレーションしながら、該
プラント制御装置をテストする際に用いるプラント制御
装置用シミュレータにおいて、使用する設備部品毎の使
用設備部品コード、及び、該使用設備部品コードに従っ
て、その種類を示す設備部品区分コード及びその使用部
品入出力情報で表わされる使用設備部品情報による設備
構成情報が記憶されると共に、プラント制御装置で用い
られるプログラムやデータ生成用の情報が記憶される設
備構成情報記憶部と、前記設備部品区分コード毎の、そ
の機能を示す機能部品コード及びその入出力信号を示す
設備部品入出力情報で表わされる機能構成情報データベ
ースが記憶されると共に、プラント制御装置で用いられ
るプログラムやデータ生成用の情報が記憶される機能構
成情報記憶部と、使用設備部品の前記プラント制御装置
との入出力信号を示すシステム入出力構成情報が、前記
使用設備部品コード毎に記憶されるシステム入出力構成
情報記憶部と、設備部品の機能を実現する部品機能プロ
グラムを、前記機能部品コード毎に記憶するプログラム
記憶部と、実際のプラントのシミュレーション以前に、
前記設備構成情報記憶部に記憶されるデータを用いなが
ら、前記機能構成情報記憶部に記憶されるデータや、該
機能構成情報記憶部に記憶されるデータによって示され
る前記プログラム記憶部に記憶される前記部品機能プロ
グラムや、前記システム入出力構成情報記憶部に記憶さ
れるデータを参照しながら、プラント制御装置の制御用
ソフトウエア及びシミュレータのシミュレーション用ソ
フトウエアを生成するシステム生成部とを備えることに
より、前記課題を達成することができるプラント制御装
置用シミュレータを提供したものである。

【００１９】

【作用】前述のように、プラントの制御は、より高度に
統合されたものになり、より大規模なものとなり、その
制御内容もより複雑なものとなってきている。しかしな
がら、プラントの各部や、プラントの制御内容の各部分
について、個別に考えてみるならば、その多くは、従来
から行われているものと同一のものが見られる。例え
ば、新しい制御理論を用いたプラントの制御を行うもの
であっても、これは全体の中の一部分である場合が多
い。即ち、このような新しい制御理論を用いたプラント
の制御であっても、全体の他の各部分については、多く
は従来から行われているものと同一のものである。

【００２０】本発明は、このような点を見出し、又、こ
のような点に着目して成されたものである。即ち、本発
明においては、対象となるプラントを各部分に分割して
考慮し、これらを設備部品とし、又、これら設備部品を
シミュレートする際に用いる機能構成情報を備えるよう
にしている。従って、ある特定のプラントをシミュレー
トするプラント制御装置用シミュレータについては、当
該プラントを構成する前記設備部品に対応して、前記機
能構成情報を用いることで、そのシミュレーション動作
を実現するようにしている。従って、前記機能構成情報
が得られている設備部品については、これに対応するシ
ミュレーション機能をより容易に実現できるだけでな
く、そのシミュレーション自体の動作、例えばシミュレ
ータ自体の動作の検証をより簡便にすることができる。
ここで上記のように、まず機能構成情報とは設備部品に
関する情報であり、部品というような部分的なものの情
報である。又、設備構成情報とはプラント制御装置用シ
ミュレータとしてシミュレーション動作を実現するため
の情報であり、後述する実施例の如く機能構成情報を用
いる等して表現される。

【００２１】図１は、本発明の要旨を示すフローチャー
トである。

【００２２】この図１のフローチャートにおいて、まず
ステップ１０４では、設備部品の種類毎に、設備部品区
分コードを割り付け、該設備部品区分コードに従って、
その機能を実現する部品機能プログラム及びその設備部
品入出力情報でなる機能構成情報を用意する。

【００２３】前記設備部品とは、単体の電動機や電磁弁
等、必ずしも単一の部品に限定されるものではない。例
えば、あるまとまった制御単位での１群の部品を一纏め
として、１つの設備部品とするようにしてもよい。１つ
の設備部品とされるものの規模をより小さくした場合
と、その規模をより大きくした場合とでは、それぞれ一
長一短がある。従って、該設備部品それぞれの規模につ
いては、その制御系等を配慮しながら決められるもので
ある。

【００２４】又、前記部品機能プログラム及び前記設備
部品入出力情報でなる、前記機能構成情報は、プラント
中の前記設備部品をシミュレートする際に用いられるも
のである。該機能構成情報は、その前記部品機能プログ
ラム及びその前記設備部品入出力情報が、前記設備部品
の種類毎の前記設備部品区分コードにて、管理されてい
る。該設備部品区分コードは、必ずしも数値だけに限定
されるものではなく、名称等何等かの文字列であっても
よい。なお、前記図１のステップ１０４a で示される前
記部品機能プログラムの用意と、ステップ１０４b で示
される前記設備部品入出力情報の用意について、これら
の手順の順序は、特に定められるものではない。

【００２５】次に、前記図１に示すように、ステップ１
０６では、シミュレーション対象の前記プラントの設備
構成を、これに用いる設備部品の前記設備部品区分コー
ドを用いながら、設備構成情報データベースへと登録す
る。これは、対象となるプラントの設備構成について、
前記設備部品の利用箇所を抽出するというものである。
又、このような抽出結果に基づいて、該プラントの設備
構成を、用いられている設備部品に対応する前記設備部
品区分コードを用いながら登録するというものである。

【００２６】このような前記設備部品区分コードを用い
た該プラントの設備構成の登録は、必ずしも、当該プラ
ントの設備構成全てについて登録することに限定するも
のではない。例えば、前記機能構成情報の用意された前
記設備部品に該当しないプラントの設備構成の部分につ
いては、別途、何等かの新たなプログラムにて対応する
ようにしてもよい。例えば、新たな制御理論を用いたプ
ラントの設備構成部分については、このための新たなシ
ミュレーションプログラム等にて対応するようにし、可
能な範囲で、前記機能構成情報を活用するようにしても
よい。

【００２７】前記図１のステップ１０８では、前記設備
構成情報データベースを用いて、前記機能構成情報を実
際に利用する。この利用方法は、種々の形態が考えられ
る。

【００２８】例えば、このステップ１０８において、該
機能構成情報を利用して、プラント制御装置用シミュレ
ータに用いられるシミュレーションプログラムや、該シ
ミュレーションプログラムにて用いられる諸データ等を
生成し、シミュレーションシステムを予め生成するよう
にしてもよい。このように、該シミュレーションシステ
ムを予め生成するようにした場合には、一般的には、シ
ミュレーション動作時におけるその動作レスポンスを、
より向上させることができる。

【００２９】又、例えば、このステップ１０８におい
て、実際のプラントのシミュレーション以前に、前もっ
て、前記設備構成情報データベースを使用して、前記部
品機能プログラム及び前記設備部品入出力情報を参照し
ながら、シミュレーションテストの対象となるプラント
制御装置の制御システムを生成すると共に、前記プラン
トのシミュレーションシステムを、プラント制御装置の
制御機能と整合した形で生成する。このようにすること
により、プラントの制御システムと正確に整合性を持っ
たシミュレーションシステムを同時に生成することがで
きるので、シミュレーションシステムを別途に生成する
手間が省け、且つ、シミュレーションシステム自体を別
途検証する必要性も減少する。又、プラント制御システ
ムの改造や変更の際には、その改造や変更に対応して、
同時に、その改造や変更に正確に整合したシミュレーシ
ョンシステムの改造や変更が同時に行われるので、シミ
ュレーションシステムの改造や変更を別途行ったりした
場合に比べて、シミュレーションシステムの新たな制御
機能や制御動作の検証に要する時間が大幅に削減され
る。

【００３０】あるいは、例えば、このステップ１０８に
おいて、プラント制御装置用シミュレータでのシミュレ
ーション中に、前記設備構成情報データベースを用い
て、随時、前記機能構成情報を利用するようにしてもよ
い。このように、随時、前記機能構成情報を利用するよ
うにした場合には、一般的には、対象となるプラントの
変更に、より容易に対応することができる。例えば、プ
ラントのシミュレーション実行中であっても、前記設備
構成情報データベースの変更等を行うことができるよう
にすることも可能である。以上いくつか述べたもの等、
このステップ１０８に相当する該機能構成情報の具体的
な利用方法については、種々考えられるが、本発明はこ
れを限定するものではない。

【００３１】以上説明した通り、本発明によれば、対象
となるプラントに多く用いられる単体の部品や単一の制
御系について、これを前記設備部品として登録し、これ
に基づいてシミュレーションを行うことができる。従っ
て、このような設備部品を用いる部分については、例え
ば従来からあるシミュレーション機能を用いることがで
き、シミュレーションを実現するための労力やシミュレ
ータ自体の検証をするための労力等を削減することがで
きる。従って、本発明によれば、シミュレーションテス
ト対象となるプラント制御装置の制御対象のプラント
に、設備や制御機器等の変更が生じたとしても、該変更
に容易に対応することができるという優れた効果を得る
ことができる。なお、本発明において、プラント制御装
置は、シミュレーションテスト対象であり、プラントを
制御する機能を有する。一方、プラント制御装置用シミ
ュレータは、シミュレーションテストに用いるものであ
り、該テストに際して、上記のプラントをシミュレーシ
ョンする機能を有する。 ここで、上記のプラント制御装
置と同様、プラントを制御する機能を有するものとし
て、後述する実施例において、図３ではプラント制御装
置３が示されている。又、ソフトウェア構成を示すブロ
ック図である図６に示されるように生成され、同じくソ
フトウェア構成を示すブロック図である図７に示される
ように、該プラント制御装置３に入力されるプラント制
御システム生成６４は、プラント制御装置３のソフトウ
ェアの少なくとも一部である。そして、該プラント制御
システム生成６４も、上記のプラント制御装置と同様、
プラントを制御する機能を有する。このように、実施例
のプラント制御システムは、プラント制御装置中の制御
用ソフトウェアを指す。 同じく、上記のプラント制御装
置用シミュレータと同様、該テストに際して、上記のプ
ラントのシミュレーション機能を有するものとして、後
述する実施例において、図３ではプラントシミュレータ
１０が示されている。又、ソフトウェア構成を示すブロ
ック図である図６に示されるように生成され、同じくソ
フトウェア構成を示すブロック図である図７に示される
ように、該プラントシミュレータ１０に入力されるプラ
ントシミュレーションシステム生成６２は、プラント制
御 装置３のソフトウェアの少なくとも一部である。そし
て、該プラントシミュレーションシステム生成６２も、
上記のプラント制御装置用シミュレータと同様、該テス
トに際して、上記のプラントのシミュレーション機能を
有する。このように、実施例のプラントシミュレーショ
ンシステムは、シミュレータ中のシミュレーション用ソ
フトウェアを指す。

【００３２】

【実施例】以下、図を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。

【００３３】図２は、前記第１発明のプラント制御装置
のシミュレーションテスト方法及び前記第２発明のプラ
ント制御装置用シミュレータが適用された実施例の、プ
ラント制御装置用シミュレータの主要部の構成を示すブ
ロック図である。

【００３４】本実施例のプラント制御装置用シミュレー
タは、底吹転炉精錬プラントの底吹ガス制御装置が対象
となっている。即ち、本実施例のプラント制御装置用シ
ミュレータは、底吹ガス制御に関して前記精錬プラント
を模擬することで、前述の底吹ガス制御装置の制御機能
の検証や機能動作の検証を行うというものである。

【００３５】本実施例のプラント制御装置用シミュレー
タでは、この図２に示される如く、設備構成情報記憶部
１２と、機能構成情報記憶部１４と、プログラム記憶部
１６と、システム入出力構成情報記憶部１８と、システ
ム生成部２２とが、その主要部の構成となっている。

【００３６】前記設備構成情報記憶部１２には、使用設
備部品コードが付された使用設備部品情報による設備構
成情報が、使用する設備部品毎に記憶されている。即
ち、シミュレーション対象の前記プラントの設備構成
が、これに用いる設備部品の前記設備部品区分コードを
用いながら登録されている。このように、該設備構成情
報記憶部１２は、本発明の設備構成情報データベースに
相当する。 前記使用設備部品情報は、このように使用す
る設備部品毎に前記使用設備部品コードが付され、その
種類を示す設備部品区分コードと、この使用部品入出力
情報とで表わされるものである。即ち、該使用設備部品
情報は、プラントに使用されている設備部品それぞれ
が、どのような機能をシミュレートすればよいか（前記
設備部品区分コードによる）、又、その入力信号や出力
信号はどのようなものであるか（前記使用部品入出力情
報による）を識別するための情報となっている。

【００３７】前記機能構成情報記憶部１４は、前記設備
部品の種類毎に、前記設備部品区分コードが付された機
能構成情報が記憶されるものである。該機能構成情報
は、このような設備部品の種類毎に前記設備部品区分コ
ードが付され、その機能を示す機能部品コードと、その
入出力信号を示す設備部品入出力情報とで構成されてい
る。該機能構成情報は、その種類の設備部品が、具体的
にどのような機能を果たすものであるか（前記機能部品
コードにより表わされる）、又、これがどのような入力
信号や出力信号を有するか（前記設備部品入出力情報で
示される）を表わすものである。又、本実施例では、該
機能構成情報の前記機能部品コードにて、前記プログラ
ム記憶部１６に記憶される、その設備部品の種類に対応
する、その種類の設備部品の機能を実現する部品機能プ
ログラムが記憶されている。プラントを複数の設備部品
に分割し、各設備部品の割り付けたコードを使用設備部
品コードとしている。従って、これらの設備部品の中に
は同一の機能を有する設備部品が存在するとしても、異
なる使用設備部品コードが付与される。 一方、設備部品
の種類毎に割り付けられるのが設備部品区分コードであ
り、従って、複数の設備部品に同一の区分コードが付与
されることがある。

【００３８】前記システム入出力構成情報記憶部１８
は、前記使用設備部品コード毎の、その使用設備部品の
前記プラント制御装置との入出力信号を示すシステム入
出力構成情報が記憶されている。該システム入出力構成
情報によって、対象となるプラントに応じて、実際に使
用される設備部品に関して、前記底吹ガス制御装置と当
該実施例のプラント制御装置用シミュレータとの間の、
入力信号や出力信号の内容や数等が示されている。従っ
て、該システム入出力構成情報のデータを変更するだけ
で、シミュレーションテスト対象となる前記底吹ガス制
御装置との接続関係を変更することができるようになっ
ている。ここで入出力に関する上述の記述についてまと
めると、前記機能構成情報記憶部１４の設備部品入出力
情報は、設備部品に関するもので、部分的なものであ
る。前記設備構成情報記憶部１２の使用部品入出力情報
は、シミュレーションの際に利用する設備部品の入力信
号や出力信号がどのようなものかを示す。又前記システ
ム入出力構成情報記憶部１８は、例えば後述する図８の
ように、シミュレータを利用してテストする制御装置側
と、シミュレータとの接続関係を示す。

【００３９】前記システム生成部２２は、実際のプラン
トのシミュレーション以前に、前もって、前述のような
前記設備構成情報記憶部１２に記憶されるデータを用い
ながら、前記機能構成情報記憶部１４に記憶されるデー
タや、該機能構成情報記憶部１４に記憶されるデータに
よって示される前記プログラム記憶部１６に記憶される
前記部品機能プログラムや、前記システム入出力構成情
報記憶部１８に記憶されるデータを参照しながら、本実
施例のプラント制御装置用シミュレータのシミュレーシ
ョンシステムを生成するものである。

【００４０】具体的には、該システム生成部２２は、こ
のように諸データや諸プログラムを参照しながら、前述
の精錬プラントにて実際に用いられている設備部品を本
実施例がシミュレーションする際に用いる、シミュレー
ションプログラムのオブジェクトコードや、該シミュレ
ーションプログラムにて参照されるデータ等を生成する
ものである。

【００４１】従って、実際のシミュレーション時には、
基本的には、前記設備構成情報記憶部１２や前記機能構
成情報記憶部１４や前記プログラム記憶部１６や前記シ
ステム入出力構成情報記憶部１８は参照せずに、前記シ
ステム生成部２２にて得られたシミュレーションシステ
ムが用いられることになる。このように、該シミュレー
ションシステムは、実際のプラントのシミュレーション
以前に、前もって生成されているため、シミュレーショ
ン時のレスポンスの向上を図ることが可能となってい
る。

【００４２】図３は、本実施例とプラント制御装置等と
の接続関係を示すブロック図である。

【００４３】この図３に示される如く、本実施例のプラ
ント制御装置用シミュレータ（以降、プラントシミュレ
ータ１０と称する）は、シミュレーションテスト対象と
なる前記底吹ガス制御装置（以降、プラント制御装置３
と称する）と接続されていると共に、前記システム生成
部２２にも接続されている。ここで、図７を用いて後述
するように、プラントシミュレータ１０は、実プラント
１やプラント操作卓２の模擬動作を行うためのものであ
る。この模擬動作時の接続については、図７を用いて後
述する。又、システム生成部２２は、図２を用いて前述
したように、諸データや諸プログラムを参照しながら、
プラントにて実際に用いられている設備部品を本実施例
がシミュレーションする際に用いる、シミュレーション
プログラムのオブジェクトコードや、該シミュレーショ
ンプログラムにて参照されるデータ等を生成するもので
ある。言い換えるならば、該システム生成部２２は、こ
の図２の構成をもって、このような生成を行っている。
又、実際のシミュレーション時には、基本的には、前記
設備構成情報記憶部１２や前記機能構成情報記憶部１４
や前記プログラム記憶部１６や前記システム入出力構成
情報記憶部１８は参照せずに、前記システム生成部２２
にて得られたシミュレーションシステムが用いられるこ
とになる。

【００４４】又、この図３に示される如く、前記設備構
成情報記憶部１２は、具体的には、図９を用いて後述す
るとおり、使用設備部品コードが付された設備部品に関
する情報や、「前接続部品」のデータや「後接続部品」
のデータの使用部品入出力情報である。

【００４５】又、前記機能構成情報記憶部１４は、具体
的には、機能構造部品集１４a と、機能情報１４b とな
っている。前記機能構造部品集１４a は、図４を用いて
詳しく後述する如く、組機能のブロック化２６により得
られるものである。又、前記機能情報１４b は、図１１
を用いて後述するように、「設備部品区分コード」、
「機能部品コード」、入出力信号を示す「外部接続信
号」及び「内部接続信号」を含む。又、図１０を用いて
後述するように、前記機能構造部品集１４a は、「機能
部品コード」、「部品機能」、及び「機能部品Ｎo 」を
含む。なお、前述の設備構成情報では、精錬プラントの
設備スケルトン図が、基礎として用いられている。

【００４６】一方、該設備スケルトン図について、前記
構造パラメータ１２a の定義等によって登録された前記
精錬プラントの設備構成に関するものは、設備構造自動
作画２４にて、その設備スケルトン図を自動的に生成し
接続することが可能である。

【００４７】図４は、本実施例に関連して行われるシミ
ュレーションシステム生成時の前記組機能のブロック化
を示す線図である。

【００４８】この図４においては、「切換えパターン
１」、即ち、対象となる精錬プラントでの底吹ガスの制
御のタイムチャートの一例が示されている。該切換えパ
ターン１は、符号１３０で示される如く、対応マスタタ
イムチャート選択指示／実行１３２と、切換え開始指示
１３４と、対応アクションタイムチャート選択指示／実
行１３６と、切換え完了検知１３８とが、これらの順に
行われるものである。

【００４９】このような切換えパターン１等、前記精錬
プラントの底吹ガス制御の手順は、一般的に用いられる
ものについては、前記設備部品の１つとしてまとめら
れ、機能構成情報として記憶される。又、このように前
記設備部品として１つにまとめられ、前記機能構成情報
として予め用意されたものについては、対象となる実際
の前記精錬プラントに対応してこれを用いる際には、前
記設備部品区分コードにて参照される。

【００５０】図５は、本実施例が対象とするプラント設
備の一例の設備スケルトン図である。

【００５１】この図５においては、前記図３を用いて前
述した設備スケルトン図の一例として、対象となる精錬
プラントの底吹ガスの制御に関する、そのプラント設備
の一部のものが示されている。特に、この図５に示され
るものにおいては、一連のプラント設備が、設備系１〜
設備系３に分けられている。本実施例においては、この
ような設備系１〜設備系３に従って、前記設備部品が用
意されている。

【００５２】図６は、本実施例の前記システム生成部の
ソフトウェア構成を示すブロック図である。

【００５３】この図６に示される如く、前記システム生
成部２２は、システムジェネレータハードウェア５０内
に、前記設備構成情報記憶部１２と、前記機能構成情報
記憶部１４と、前記プログラム記憶部１６と、前記シス
テム入出力構成情報記憶部１８と共に構成されている。
該システムジェネレータハードウェア５０は、具体的に
は、ＬＳＩ（large scale integrated circuit）化され
たＣＰＵ（central processing unit ）等が搭載され
た、パーソナルコンピュータやＥＷＳ（engineering wo
rkstation ）上に構成されている。特に、前記システム
生成部２２は、機能構造定義リソース５４と、リポジト
リ５６とにより構成されている。

【００５４】又、本実施例の前記システム生成部２２
は、前述の如くプラントシミュレーションシステム生成
６２だけでなく、プラント制御システム生成６４をも行
うようになっている。即ち、本実施例においては、設備
部品として前記機能構成情報へと登録されているものに
ついては、前記底吹ガス制御装置（前記プラント制御装
置３）で用いられるプログラムやデータ等をも生成する
ようになっている。

【００５５】図７は、本実施例の前記プラントシミュレ
ータ及び前記プラント制御装置に関するソフトウェア構
成を示すブロック図である。

【００５６】まず、この図７において、前記プラントシ
ミュレータ１０は、符号７０で示される如く、主とし
て、テスト支援ＭＭＩ（Ｍan Ｍachine Ｉnterface：
通常、制御システム等の対人情報交換部を意味し、ＣＲ
Ｔ＋キーボード等で構成される）機能７０a と、他シス
テムインタフェイス７０b と、テスト環境提供システム
７０c と、テストプラント７０d と、模擬操作卓７０e
とにより構成されている。

【００５７】前記図６に示された前記プラントシミュレ
ーションシステム生成６２は、この図７において前記プ
ラントシミュレータ１０に入力されている。又、前記図
６に示した前記プラント制御システム生成６４は、この
図７の前記プラント制御装置３に入力されている。

【００５８】これらプラントシミュレータ１０及びプラ
ント制御装置３については、関連他システム６８及びコ
ンソール６６と共に、外部バス５にて接続されている。
又、該プラントシミュレータ１０には、コンソール７２
が接続されている。

【００５９】又、まず、実際の前記精錬プラントの制御
時には、前記プラント制御装置３は、ＩＯ（input ／ou
tput）ケーブル７４a にて、実プラント１内へと配置さ
れたリモートＩＯに接続されている。又、該プラント制
御装置３は、ＩＯケーブル７６a にて、プラント操作卓
２内に取り付けられているリモートＩＯに接続されてい
る。前記ＩＯケーブル７４a 及び７６a は、所定のプロ
トコルにて、入力データや出力データをシリアルに伝送
するケーブルである。又、前記リモートＩＯは、前記Ｉ
Ｏケーブルを介して、前記プラント制御装置３が信号の
入力や信号の出力を行う機能を有するものである。例え
ば、センサやスイッチ等からの入力や、電磁弁等への出
力が、これによって行われる。

【００６０】一方、前記プラント制御装置３のシミュレ
ーションテスト時には、該プラント制御装置３は、前記
実プラント１に接続される代わりに、ＩＯケーブル７４
b にて、前記プラントシミュレータ１０に接続される。
又、このとき、該プラント制御装置３は、前記プラント
操作卓２へと接続される代わりに、ＩＯケーブル７６b
にて、前記プラントシミュレータ１０へと接続される。
このようにＩＯケーブル７４b 及び７６b にて前記プラ
ントシミュレータ１０を接続することで、該プラントシ
ミュレータ１０は、前記実プラント１や前記プラント操
作卓２の模擬動作を行うことができる。

【００６１】なお、前記図６において、システムジェネ
レーションの標準装備の際は、次に示すような操作を行
う。

【００６２】（１）前記プラント制御装置３及び前記プ
ラントシミュレータ１０を、同時に、整合性を保った形
でシステム生成及びシステム更新する。

【００６３】（２）前記設備構成情報１２及び前記機能
構成情報１４及び前記システムＩ／Ｏ構成情報１８等、
各種構成情報の完全定義と設備部品の取り揃えとを、予
め行う。これらは、システムに組み上げるリポジトリを
装備する方式（上記（１））にて実現する。

【００６４】（３）システム生成実行支援用ＭＭＩ環境
も、標準的に装備する。

【００６５】なお、前記図７において、前記プラントシ
ミュレーションシステム生成６２は、次に示すような標
準装備による。

【００６６】（１）前記プラント制御装置３を前記実プ
ラント１と切り離した形で、完全なシミュレーションテ
スト環境を実現する前記プラントシミュレータ１０を標
準的に装備する。

【００６７】（２）前記プラント制御装置３について
は、シミュレーションテスト中であっても、実稼動と同
一のものを使用する。

【００６８】（３）前記実プラント１及び前記プラント
操作卓２については、分割方式として、部分的に前記プ
ラントシミュレータ１０にてシミュレート可能とする。
これは、例えば、リモートＩＯの区分を設けること等に
よる。

【００６９】（４）前記関連他システム６８とのインタ
フェイス等のシミュレーション環境も装備する。

【００７０】（５）テスト実行支援用ＭＭＩ環境も標準
的に装備する。

【００７１】図８は、本実施例の前記プラントシミュレ
ータと前記プラント制御装置との間の接続を示す線図で
ある。

【００７２】この図８において、上側は、前記プラント
制御装置３側である。一方、下側は、前記プラントシミ
ュレータ１０側である。又、この図８の範囲では、前記
プラント制御装置３側は、入力点数は９点であり、出力
点数は２点である。これら合計１１点の入出力について
は、実際には、前記ＩＯケーブル７４b 及び７６b に
て、シリアルに入出力される。

【００７３】又、このような入出力に関して、前記プラ
ントシミュレータ１０側については、その接続状況（内
容）が、前記システム入出力構成情報記憶部１８に記憶
される情報にて管理されている。又、この図８の下側に
示される、前記プラントシミュレータ１０にてシミュレ
ーションされる前記設備部品については、前記システム
生成部２２にて得られた、前記プラントシミュレーショ
ンシステム生成６２によるものである。

【００７４】図９は、本実施例の前記設備構成情報記憶
部に記憶されるものの一例を示す線図である。

【００７５】この図９においては、前記図５の設備スケ
ルトン図に示された前記設備系１及び前記設備系２につ
いて、使用されている電磁弁等の設備部品が、「Ｂ１−
２」や「Ｃ１−１」等の使用設備部品コードが付され、
その使用部品入出力情報である、「前接続部品」のデー
タや「後接続部品」のデータと共に示されている。この
ように本実施例では設備構成情報として、設備部品間の
接続関係を示すものが含まれる。

【００７６】なお、該使用設備部品コードは、その種類
を示す設備部品区分コードともなっている。即ち、「Ｂ
x −２」や「Ｃx −１」は、本実施例において設備部品
区分コードとなっており、その設備部品の種類を示して
いる。

【００７７】図１０は、本実施例に用いられる機能情報
データベースを示す線図である。又、図１１は、本実施
例に用いられる機能構造部品集データベースを示す線図
である。

【００７８】前記図１０に示される機能情報データベー
スは、前記図３の符号１４b に示されるものである。
又、前記図１１の前記機能構造部品集データベースは、
前記図３の前記機能構造部品集１４a を示すものであ
る。これら機能情報データベース及び機能構造部品集デ
ータベースにて、前記機能構成情報１４が構成される。

【００７９】まず、前記図１０については、最も左側の
欄に、前記「設備部品区分コード」が示されている。
又、これに対応して、その機能を示す「機能部品コー
ド」及びその入出力信号を示す「外部接続信号」及び
「内部接続信号」が、この順に示されている。前記「機
能部品コード」にて、この機能情報データベースは、前
記設備構成情報から参照される。

【００８０】前記図１１の前記機能構造部品集データベ
ースにおいて、最も左側の欄には、前記「機能部品コー
ド」が示されている。又、該「機能部品コード」に対し
て、対応する「部品機能」及び「機能部品Ｎo 」が示さ
れている。前記機能部品コードにて、この機能構造部品
集データベースは、前記機能情報データベースから参照
される。又、前記部品機能にて、その機能部品コードに
対応する実際の機能が示される。又、機能部品Ｎo は、
前記機能構造部品集データベースに登録されているもの
に対して付された、一連の通し番号である。

【００８１】図１２は、本実施例で用いられる前記シス
テムＩ／Ｏ構成情報１８を示す線図である。

【００８２】前記システムＩ／Ｏ構成情報は、本実施例
の前記プラントシミュレータ１０が、前記プラント制御
装置３に対して入出力する信号の構成を示すものであ
る。この図１２において、最も左側の欄には、使用設備
部品コードが示されている。又、該使用設備部品コード
に対する、外部接続信号及び内部接続信号が示されてい
る。このシステムＩ／Ｏ構成情報は、前記使用設備部品
コードにて、前記設備構成情報から参照される。該シス
テムＩ／Ｏ構成情報は、例えば、前記図８に示されるよ
うな、前記プラント制御装置３側と前記プラントシミュ
レータ１０側との間の、入出力信号の内容を示すもので
ある。

【００８３】以上説明した通り、本実施例によれば、多
用される制御機器や多用される複数の制御機器でなる制
御系について、前記設備部品として、その部品機能プロ
グラム（シミュレーションする際用いるもの）やこれに
関するデータ等を予め用意することができる。従って、
前記実プラント１や前記プラント操作卓２等に変更が生
じたとしても、該変更に、より容易に対応することがで
きる。

【００８４】特に、本実施例を実際に稼動させるまでの
過程において、現地での、前記プラント制御装置３の実
稼動状態でのテスト時に発見された機能不具合が、本実
施例の前記プラントシミュレータ１０による予め為され
たシミュレーションテストによって、従来に比べ約８０
％減少できていることが確認されている。又、前記精錬
プラントについては、前記実プラント１についての設計
変更（改造）の数次にわたって行われているが、前記プ
ラントシミュレータ１０等を用いることで、前記実プラ
ント１や前記プラント操作卓２の設計変更に伴った前記
プラントシミュレータ１０等の変更に要する時間やこれ
に関するシミュレータ自体のテストに要する時間等が、
従来に比べ約７０％削減できている。又、このような改
造の際、シミュレーションテスト後の実稼動状態でのテ
ストの際に見出された不具合が、従来に比べ約９５％削
減できている。

【００８５】又、本実施例に係る精錬プラントの運転者
教育にも、本実施例の前記プラントシミュレータ１０は
効果的に活用することができている。これまでの実績で
は、その教育時間が、従来に比べ約５０％減少させるこ
とができるという効果が得られている。

【００８６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、シ
ミュレーションテスト対象となるプラント制御装置の制
御対象のプラントに、設備や制御機器等の変更が生じた
としても、該変更に容易に対応することができるプラン
ト制御装置のシミュレーションテスト方法及びプラント
制御装置用シミュレータを提供することができるという
優れた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の第１発明のプラント制御装置のシミュレ
ーションテスト方法の要旨を示すフローチャート

【図２】前記第１発明及び本願の第２発明のプラント制
御装置用シミュレータが適用された実施例のプラント制
御装置用シミュレータの主要部の構成を示すブロック図

【図３】前記実施例のプラントシミュレータ及びプラン
ト制御装置及びシステム生成部の接続を示すブロック図

【図４】前記実施例での精錬プラント操作例を示すタイ
ムチャートを含む線図

【図５】前記実施例で用いられる設備スケルトン図

【図６】前記実施例の前記システム生成部に係るソフト
ウェア構成を示すブロック図

【図７】前記実施例の前記プラント制御装置及び前記プ
ラントシミュレータに係るソフトウェア構成を示すブロ
ック図

【図８】前記実施例のプラント制御装置側と前記プラン
トシミュレータ側との信号入出力を示す線図

【図９】前記実施例で用いられる設備構成情報を示す線
図

【図１０】前記実施例で用いられる機能情報データベー
スを示す線図

【図１１】前記実施例で用いられる機能構造部品集デー
タベースを示す線図

【図１２】前記実施例で用いられるシステムＩ／Ｏ構成
情報を示す線図

【符号の説明】

１…実プラント ２…プラント操作卓 ３…プラント制御装置 ５…外部バス １０…プラントシミュレータ １２…設備構成情報記憶部（設備構成情報） １４…機能構成情報記憶部（機能構成情報） １４a …機能構造部品集 １４b …機能情報 １６…プログラム記憶部 １８…システム入出力構成情報記憶部（システムＩ／Ｏ
構成情報） ２２…システム生成部 ２４…設備構造自動作画 ５０…システムジェネレータハードウェア ５２、６６、７２…コンソール ５４…機能構造定義リソース ５６…リポジトリ ６２…プラントシミュレーションシステム生成 ６４…プラント制御システム生成 ６８…関連他システム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G05B 17/00 - 17/02 G01D 21/00 G01M 19/00 G05B 23/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラント制御装置の制御対象のプラントに
   代えて、該プラントをシミュレーションするシミュレー
   タを、テスト対象となる前記プラント制御装置に接続し
   て動作させながら、該プラント制御装置をテストする際
   に用いるプラント制御装置のシミュレーションテスト方
   法において、 予め、前記プラントを構成する際に用いていく設備部品
   の種類毎に、設備部品区分コードを割り付け、 該設備部品区分コードに従って、その機能を実現する部
   品機能プログラム及びその設備部品入出力情報で成る機
   能構成情報を用意し、 シミュレーション対象の前記プラントの設備構成を、こ
   れに用いる設備部品の前記設備部品区分コードを用いな
   がら、設備構成情報データベースに登録し、プラント制
   御装置で用いられるプログラムやデータに関する情報
   を、前記設備構成情報データベース及び機能構成情報デ
   ータベースに登録し、 実際のプラントのシミュレーション以前に、 前記プラント制御装置及びシミュレータに共通の 前記設
   備構成情報データベースを用いて、前記機能構成情報を
   利用して、シミュレーションテスト対象の前記プラント
   制御装置の制御用ソフトウエアを生成し、前記プラント
   制御装置の制御機能と整合した形で同様にしてシミュレ
   ータのシミュレーション用ソフトウエアを生成し、 このように生成した制御用ソフトウエアとシミュレーシ
   ョン用ソフトウエアをそれぞれ含むプラント制御装置と
   シミュレータとを接続して動作させることによって、プ
   ラント制御装置のテストを行う ことを特徴とするプラン
   ト制御装置のシミュレーションテスト方法。
2. 【請求項２】プラント制御装置の制御対象のプラントを
   シミュレーションしながら、該プラント制御装置をテス
   トする際に用いるプラント制御装置用シミュレータにお
   いて、 使用する設備部品毎の使用設備部品コード、及び、該使
   用設備部品コードに従って、その種類を示す設備部品区
   分コード及びその使用部品入出力情報で表わされる使用
   設備部品情報による設備構成情報が記憶されると共に、
   プラント制御装置で用いられるプログラムやデータ生成
   用の情報が記憶される設備構成情報記憶部と、 前記設備部品区分コード毎の、その機能を示す機能部品
   コード及びその入出力信号を示す設備部品入出力情報で
   表わされる機能構成情報データベースが記憶されると共
   に、プラント制御装置で用いられるプログラムやデータ
   生成用の情報が記憶される機能構成情報記憶部と、使 用設備部品の前記プラント制御装置との入出力信号を
   示すシステム入出力構成情報が、前記使用設備部品コー
   ド毎に記憶されるシステム入出力構成情報記憶部と、設 備部品の機能を実現する部品機能プログラムを、前記
   機能部品コード毎に記憶するプログラム記憶部と、 実際のプラントのシミュレーション以前に、前記設備構
   成情報記憶部に記憶されるデータを用いながら、前記機
   能構成情報記憶部に記憶されるデータや、該機能構成情
   報記憶部に記憶されるデータによって示される前記プロ
   グラム記憶部に記憶される前記部品機能プログラムや、
   前記システム入出力構成情報記憶部に記憶されるデータ
   を参照しながら、プラント制御装置の制御用ソフトウエ
   ア及びシミュレータのシミュレーション用ソフトウエア
   を生成するシステム生成部と、 を備えたことを特徴とするプラント制御装置用シミュレ
   ータ。