JP3230947B2 - プラント制御・試験方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディジタル型制御装置を
有するプラント設備の制御・試験方法及びその装置に係
り、特に、プラント設備の健全性確認時にプロセス機器
を単独運転して試運転や定期検査を行うのに好適なプラ
ント制御・試験方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のプラント設備は、例えば特公平３
―４５３６０号公報に記載の様に、ディジタル制御が当
たり前になってきている。しかし、そのプラント設備を
構成する個々のプロセス機器を試験したり定期点検する
場合、そのディジタル制御装置を利用することはせず
に、以下に述べる様に、従来通りの方法で試験等を行っ
ている。

【０００３】プラント設備においては、弁，モータ，ポ
ンプ等のプロセス機器単体を定期的に検査するが、その
場合、ポンプを駆動するモータを例にとると、ポンプ本
体とそれを駆動するモータの結合部を外し、モータのみ
の検査が実施される。図７に従来のプロセス機器単体の
試験方法の概要を示す。尚、ポンプを駆動するモータを
例にとり示す。

【０００４】ここで、ポンプ本体と切り離されたモータ
（図７には図示せず）は、プロセスと切り離されている
ため、プロセスの条件とは無関係に試験実施が可能であ
る。しかし、中央制御室においてモータの“入”操作ス
イッチ１を投入しても、当該モータの起動に係わるプロ
セス条件が成立していないため、即ち、接点２が閉じて
いないため、モータに電力を供給するリレー１５は動作
せず、モータの試験はできない。

【０００５】そこで従来は、中央制御室制御盤を開け、
内部の端子３と端子４とを配線作業にて短絡し、プロセ
ス条件が成立したと模擬することで、操作スイッチ１を
投入しモータの試験を行っている。そして、この試験の
後に、端子３，４間の配線を外して元の状態に復元する
作業をしている。

【０００６】この従来方法では、試験前後に配線作業，
復元作業を行うため、作業員の負担が大きく、また、試
験前の準備作業も含め所要時間は大になるという問題が
ある。例をあげると、ポンプ１台の試験をするのに、配
線作業，責任者立会いのもとでの試験，復元作業を含め
て、平均の所要時間は約２時間かかっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術のよ
うに特別な配線作業をして試験をする場合、多数存在す
る制御盤のうち配線作業は試験対象とするモータの駆動
系回路を有する制御盤の設置箇所で行い、試験は当該モ
ータの操作スイッチの設置箇所で行うことになる。すな
わち、試験のための「配線作業」と、試験のための「操
作」とが別の場所で行われることになり、試験時間や必
要人員が増大するという問題の他、２ヵ所で行われる作
業エリア間での互いに意思の疎通が不可欠になるという
問題も生じる。つまり、作業員の負担が重くしかも熟練
を要し、作業時間，必要人員の増加による工数増の問題
がある。

【０００８】本発明の目的は、プラント設備の各プロセ
ス機器単体の試験，検査を容易且つ迅速に行うことので
きるプラント制御・試験方法及びその装置を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、プラント設
備の各構成機器を操作指令入力または各種プロセス検出
器による測定結果に基づいてディジタル制御するプラン
ト制御において、前記構成機器単体を試験する試験信号
を当該構成機器単体に与える試験用ソフトウェアロジッ
ク回路と、プラント設備の運転時に当該構成機器に与え
る操作信号を前記測定結果によるインターロック条件に
基づいて生成し当該構成機器に与えるプラント運転用ソ
フトウェアロジック回路とを切り離して構成すると共
に、いずれかの一方のソフトウェアロジック回路の出力
を選択して当該構成機器に与える構成とすることで、達
成される。

【００１０】

【作用】ソフトウェアロジックにより試験用信号を試験
対象機器に与える構成としたため、機器単体の試験時に
当該機器を切り離す配線作業が不要となる。また、試験
用とプロセス運転用のソフトウェアロジックを切り離せ
る構成とすることで、試験時にはインターロック条件を
バイパスして試験ができ、安全にしかも短時間で試験が
できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する図６は、本発明の一実施例に係るプラント
制御・試験装置の全体構成図である。ポンプ等は現場制
御盤に接続され、この現場制御盤と中央制御室制御盤と
は光多重伝送路で接続されている。この中央制御室制御
盤内に、後述する様に、ソフトウェアによるプロセス機
器の駆動・試験ロジックを組み込んでおく。

【００１２】図１は、図６の中央制御室制御盤内に組み
込まれたプロセス機器の駆動・試験ロジックの一例（単
体試験対象のモータの駆動系ディジタル回路）を示す構
成図である。

【００１３】このモータ駆動系ディジタル回路は、実質
的には、プラント制御・試験装置を構成する電子計算機
のソフトウェアにより構成されている。このモータ駆動
系ディジタル回路８は、自動起動条件判定ロジック２０
と、プロセス条件判定ロジック２１と、アンドロジック
２２，２３，２６と、オアロジック２４，２７，２８
と、ワイプアウトロジック２９，３０と、制御盤に設け
られたハードウェアである試験入，切スイッチ２５とか
らなる。

【００１４】このモータ駆動系ディジタル回路８は、プ
ラント制御・試験装置に設けられたメカニカルスイッチ
であるモードスイッチ７と、制御盤５に設けられたフラ
ットディスプレイ（ＦＤ）装置６のタッチセンサの入力
と、プラント内に設置された各種検出器９からの検出信
号とに基づいて動作する。

【００１５】上記の自動起動条件判定ロジック２０は、
各種検出器９から出力されるプラント内の圧力，温度，
水位等のプラント状態を示す測定値を取り込み、その測
定値とプロセス機器自動起動（停止）条件とを常時比較
し、自動起動（停止）が成立する場合はＯＮ信号“１”
を出力する。プロセス条件判定ロジック２１は、予め定
められたプロセス条件（発電所の運転，停止，起動等の
モード、検出器９が測定するプロセス機器に関連する他
のプロセス機器の状態等）のもとで、プロセス機器の自
動起動（停止）の判定を行い、その結果を出力する。

【００１６】制御盤５にはプラントを監視するための集
約表示装置、例えば上記のフラットディスプレイ装置６
が設置され、現在の運転モード、検出器９が測定した各
プロセス値等を表示し、必要なプラントの状態を一元に
集約表示する。

【００１７】図２は、制御盤５の外形図である。制御盤
５には、複数のフラットディスプレイ装置６（例えば、
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ）が設けられ
ており、運転員はこのディスプレイ装置６を見ながらプ
ロセス機器を監視したり操作したりする。フラットディ
スプレイ装置６の画面上にはその下段部にエリア１１が
設けられ、ここに、入，切等のタッチオペレーションが
可能なシンボルを表示するようになっている。また、制
御盤５には、通常操作モード（試験切）と試験モード
（試験入）の切り替えを行うキ−スイッチ（モータ駆動
系ディジタル回路８内に記載した前述のスイッチ２５）
が設けられている。

【００１８】このスイッチ２５を操作して「試験入」に
すると、試験をするプロセス機器に対する通常操作に必
要なスイッチシンボル（後述のＡ）に代わり、後述する
様に、試験用のスイッチシンボル（後述のＢ）が表示さ
れ、試験モードでの手動の操作が可能となる。

【００１９】図３は、フラットディスプレイ装置６の画
面を示す図である。画面は、画面名称表示エリアと、操
作端リスト表示エリアと、前述したエリア１１とに分け
て構成される。例えばあるサブシステムについてその名
称を指定すると、その名称に関するサブシステムを構成
するプロセス機器（の操作端）のリストが表示される。
そして、このリスト中から操作対象の機器を選択する
と、当該機器の操作スイッチシンボルがエリア１１に表
示される。

【００２０】図４は、フラットディスプレイ装置のエリ
ア１１のスイッチシンボル表示処理手順を示すフローチ
ャートである。前記の様に画面名称を指定すると、操作
端リストが画面に表示される。ここで、フラットディス
プレイ装置単位またはサブシステム単位のキースイッチ
をオンにし（ステップ１）、操作／監視の一方をハード
スイッチで選択した（ステップ２）後、オペレータが操
作端リスト中から操作対象とする機器（操作端）をタッ
チパネルで指定すると、次のシンボルＡがエリア１１に
表示される。オペレータはこの表示の中の任意のシンボ
ルをタッチオペレートすることで、当該機器の操作がな
される。ここで、オペレータが「試験」を行うために図
１のハードスイッチ２５を入れると（ステップ４）、試
験用のスイッチシンボルＢがエリア１１に表示される。
このスイッチシンボルＢをタッチオペレートすること
で、当該機器単体の試験を行う。

【００２１】次に、図１を用いて、通常運転時における
ポンプ操作について説明する。まず、プラントを自動起
動する場合について説明する。各種検出器９の測定値を
取り込んだ判定ロジック２０が判定条件成立により自動
起動ＯＮを出力し、その時にプロセス条件が成立してい
る場合には、アンドロジック２２の両入力は共に“１”
となり、このためオアロジック２４は“１”となり、こ
れがオアロジック２８を通してモータに起動信号として
与えられる。

【００２２】また、手操作でポンプを起動するためにフ
ラットディスプレイ装置６のエリア１１に表示されてい
るスイッチシンボルＡ（図４）の「入」スイッチを投入
すると、この時にプロセス条件が成立している場合に
は、アンドロジック２３の両入力が共に“１”となり、
上記同様にオアロジック２８を通してモータに起動信号
が与えられる。

【００２３】通常の運転時には、以上のロジック動作に
より、モータに操作信号が与えられるが、判定ロジック
２０，２１の判定が条件不成立となったときはアンドロ
ジック２２，２３の出力が“０”となってモータの起動
は不可となる。つまり、これらの判定ロジック２０，２
１がインターロックとして作用する様にモータ駆動系デ
ィジタル回路が構成されている。

【００２４】本実施例では、この通常時の操作ロジック
に対し、試験時に使用する試験ロジック２６を別系統と
して構成してある。つまり、モータ単体の試験実施時に
は、ポンプとモータの結合部をはずしモータをプロセス
から切り離してから試験を実施するが、予め組み込まれ
た上記インターロックはそのままの状態として試験を実
施するように構成してある。

【００２５】試験開始にあたり、まずモータ単体テスト
の操作をプラント停止時（定期検査等）に限定するため
に、モードスイッチ７が、プラント停止を意味するポジ
ションを選択していることが必要である。その後、プラ
ント内の各系統ごとに設けられた制御盤の該当制御盤５
におけるスイッチ２５が「試験入」モードになっている
必要がある。このモード切り替えは単にスイッチの入り
切りで行い、このスイッチの入り切りに従ってモータへ
の信号を後述するようにソフトウェアロジックにより制
御するため、実配線の変更は不要となり、また、試験の
準備と実施を同じ場所で行うことができ、信頼性，経済
性等の様々な点でメリットがある。

【００２６】試験開始のためにフラットディスプレイ画
面６のエリア１１に図４のスイッチシンボルＢが表示さ
れ、オペレータが適宜スイッチをタッチオペレートする
と、試験ロジックであるアンドロジック２６の３入力が
共に“１”となり、アンドロジック２６の“１”出力が
オアロジック２８を通してモータに起動信号として出力
される。このとき、自動起動（停止）条件とプロセス条
件をバイパスするようにロジックが組まれているため、
インターロックが正常に動作していてもこのインターロ
ックとは無関係にフラットディスプレイ装置６からの試
験開始指令によりモータを起動することができる。ま
た、アンドロジック２６から“１”が出力されていると
き、ワイプアウトロジック３０にて強制的にオアロジッ
ク２４の出力を“０”にすることで、モータの起動が試
験指令によるものであることを確実にする。

【００２７】試験開始後のモータ駆動中はフラットディ
スプレイ装置６にそのシンボルを表示することで、で運
転員や試験責任者は、試験開始から試験終了まで中央制
御室にいたまま試験の進行状況を管理することができ
る。

【００２８】尚、オアロジック２７はなくてもよいが、
これは安全性を高めるために設けたほうが好ましい。こ
のオアロジック２７は、試験モード停止（解除）のタッ
チオペレーションまたはスイッチ２５の「試験切」のい
ずれかまたは両方が“１”になりオアロジック２７出力
が“１”になったとき、ワイプアウトロジック２９によ
り試験ロジックのアンドロジック２６出力を強制的に
“０”として、試験操作信号が誤ってオアロジック２８
を通過しないようにするためにある。

【００２９】試験終了時は、試験開始と逆の操作で、画
面上のタッチオペレ−ションスイッチ、キースイッチ２
５、モードスイッチ７をそれぞれ切り替えて試験を終了
する。

【００３０】図５にポンプ単体テストのロジックを示
す。操作は、図１で説明したモータ単体の試験実施時と
同様だが、ポンプ単体テストにおいては、試験モード時
においても、プロセス機器がプロセスに変動を与える可
能性がある。つまり、図１のモータとポンプとの間は切
り離されていたが、ポンプ単体試験時では図５に示す様
に両者間は結合されている。従って、モータが起動され
ると、ポンプが駆動され、このポンプがタンク内の水を
吐き出すと、タンク内の水位が低下する（プロセス量が
変化する）。そこで、斯かる場合には、試験実施時に自
動起動（停止）条件判定，プロセス条件をバイパスして
いても、プロセスに異常が発生した際はプラントとして
安全方向に作動するようロジックを組む必要がある。そ
こで、図５の実施例では、図１に示したワイプアウトロ
ジック３０を削除してある。

【００３１】すなわち、仮に試験中にプラントに変化が
起こっても、通常モード時と変わらずプラントを好まし
い方向へ動作することができるようにソフトウェア処理
をし、万が一の非常時にも早急な対応をとれるようなシ
ステムを構成する必要がある。この場合、試験信号によ
りポンプが動作したのかインターロックでポンプが動作
したのかを知る必要があるが、これはフラットディスプ
レイ装置６に表示ればよい。尚、図５に示す実施例は一
例であり、勿論、インターロックが作動したときに試験
ロジック２６の機能を停止させるシステムを構成する場
合もある。

【００３２】このように、通常運転時の操作と同一の装
置を使用して通常モードと試験モードを配線変更なしに
容易に切り替え、かつ試験モード時に自動起動（停止）
条件判定及びプロセス条件をバイパスしてもプロセス異
常発生時において安全方向に動作するようにするため、
安全且つ容易に試験，検査が可能となる。更に、試験の
進行状況を試験開始から終了まで中央制御室で監視がで
きるため、一箇所で総ての試験ができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、信頼性の高いプロセス
機器の単体の試験・検査を容易且つ迅速にしかも一箇所
で集中して可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るプラント制御・試験装
置に組み込まれたプロセス機器の駆動・試験ロジックの
一例を示す回路図である。

【図２】フラットディスプレイ装置の外観図である。

【図３】フラットディスプレイ装置の画面例を示す図で
ある。

【図４】フラットディスプレイ装置に表示するスイッチ
シンボルの表示処理手順を示すフローチャートである。

【図５】プロセス機器の駆動・試験ロジックの別実施例
の回路図である。

【図６】本発明の一実施例に係るプラント制御・試験装
置の全体構成図である。

【図７】従来のプロセス機器単体の試験方法説明図であ
る。

【符号の説明】

５…制御盤、６…フラットディスプレイ装置、７…モー
ドスイッチ、８…モータ駆動系ディジタル回路（プロセ
ス機器駆動・試験ロジック）、９…検出器、２０…自動
起動条件判定ロジック、２１…プロセス条件判定ロジッ
ク、２２，２３，２６…アンドロジック、２４，２７，
２８…オアロジック。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラント設備の各構成機器を操作指令入
   力または各種プロセス検出器による測定結果に基づいて
   ディジタル制御する際に、前記構成機器単体を試験する
   試験信号を当該構成機器単体に与える試験用ソフトウェ
   アロジック回路、又はプラント設備の運転時に当該構成
   機器に与える操作信号を前記測定結果によるインターロ
   ック条件に基づいて生成し当該構成機器に与える、該試
   験用ソフトウェアロジック回路とは切り離されて構成さ
   れたプラント運転用ソフトウェアロジック回路の内のい
   ずれか一方の回路の出力を選択して当該構成機器に与え
   ることによりディジタル制御するプラント制御・試験方
   法であって、 試験中にプロセス量が変化してインターロック条件が成
   立したときはプラント運転用ソフトウェアロジック回路
   の出力を優先して当該構成機器に与えることを特徴とす
   るプラント制御・試験方法。
2. 【請求項２】 プラント設備の各構成機器を操作指令入
   力または各種プロセス検出器による測定結果に基づいて
   ディジタル制御するプラント制御・試験装置であって、 前記構成機器単体を試験する試験信号を当該構成機器単
   体に与える試験用ソフトウェアロジック回路構成手段
   と、プラント設備の運転時に当該構成機器に与える操作
   信号を前記測定結果によるインターロック条件に基づい
   て生成し当該構成機器に与えるプラント運転用ソフトウ
   ェアロジック回路構成手段と、前記のいずれかの一方の
   ソフトウェアロジック回路の出力を選択して当該構成機
   器に与える選択手段と備えると共に、 試験中にプロセス量が変化してインターロック条件が成
   立したときはプラント運転用ソフトウェアロジック回路
   の出力を優先して当該構成機器に与える手段を具備する
   ことを特徴とするプラント制御・試験装置。