JP3986145B2 - プラント運転監視操作装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学プラント、生産工場設備など多数の計器と操作機器が制御される必要のあるプラント計装システムにおける運転監視操作装置に係り、特に火力発電プラントにおける、ボイラ及びタービンの計測制御装置に適用されるマンマシンインターフェイス機能を有するプラント運転監視操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電プラントにおける、ボイラ及びタービンの計測制御装置に適用されるプラント運転監視操作装置の従来技術を図２（Ａ）、（Ｂ）に示す。
図２（Ａ）はプラント現場の各種現場計測器２５群やバルブ、モ−タ等の操作端２６群と接続されている計算機室の制御盤２４と、中央操作室のコンソール盤２２とが、アナログ信号（電流）ケーブル２３を介して接続されている従来例で、ランプ、指示計、スイッチの２１等は中央操作コンソール盤２２に固定されている。
【０００３】
図２（Ｂ）は中央操作室の制御操作をオペレーションＣＲＴ２７により行なうもので計算機室の制御盤２４とネットワーク通信ケーブル２８を介して接続されている。
従って、前記いずれの従来技術も、制御盤２４からの情報又は制御盤２４への指令は、ケーブル２３のアナログ信号（図２（Ａ））か又はネットワーク２８の通信信号（図２（Ｂ））として中央操作コンソールと計算機室間でやりとりされ、従ってケーブル２３、ネットワーク２８は有線ケーブルであり、ランプ、指示計、スイッチの２１、中央操作コンソール盤２２及びオペレーションＣＲＴ２７は、必ず中央操作室に固定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って前記いずれの従来の技術も操作監視を行なう部位は中央操作室である為に以下の問題がある。
１）中央操作室にいる監視操作員は現場を直接確認できず、又現場で何らかの問題発生時、中央操作室まで来ないと何もできない。
又、試運転や定期検査の際には以下の問題がある。
２）現場機器の動作確認の為には、プラント現場側の現場指揮者の他に、中央操作室でスイッチを押すオペレータが必要であり、人員が多数必要である。
３）又現場機器・計器を校正する際の出力値は、中央の他のオペレータに確認してもらわなければならず、人員が多数必要である。
【０００５】
本発明はかかる技術的課題に鑑み、多数の人員を必要とすることなく、監視操作員は、本来の職務を行ないながら、現場の状況を確認でき、又現場作業員は、的確な現場作業の実施と、万一の際の迅速な対応を行なうことができるマンマシンインターフェイス機能を有するプラント運転監視操作装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題の解決の為に、プラント内無線回線システムの構築と、制御システムとのネットーワーク接続をおこなうとともに、小型計算機（携帯端末）からの無線回線経由でのプラント機器操作及びプラント状態監視及びプラント制御装置の調整操作を行なうものである。
【０００７】
即ち、請求項１記載の発明は、各種計測機器群とバルブ、モ−タ等の操作端群を有するプラント運転監視操作装置において、
ＰＨＳ若しくは携帯電話からなる移動体を介して、制御ネットワーク側の基地局として機能する移動体無線端末とデータ授受可能に各携帯端末にＩＰアドレスを持たせ、更にオペレータの監視、操作、調整等のマンマシン処理を行なう為のオペレータ操作部からなる操作プログラムが搭載されている小型計算機からなる携帯端末と、
プラント側の制御装置とプラントの監視操作、調整プログラムが内蔵されたホスト計算機と監視操作調整サーバとがネットワーク接続された制御用ネットワークと、
前記制御用ネットワークが前記移動体の基地局として機能する移動体無線端末を具え、該基地局として機能する移動体無線端末及び前記移動体を介して前記携帯端末よりのデータ授受を行なうリモートアクセスサーバとを有し、
各種現場計測器及び現場操作端よりの入力信号に基づきデータベース処理、演算処理、制御装置管理処理を行なうデータ解析処理部からなる処理プログラムはホストコンピュータ側とともに、監視操作調整サーバ側に分割して内蔵させて、
前記制御用ネットワークと監視操作調整サーバとをネットワーク接続するとともに、前記監視操作調整サーバはリモートアクセスサーバと拡張ネットワークを介して接続させて、該リモートアクセスサーバを基地局として機能する移動体無線端末を介して容量が小さくかつ複数の現場に位置する複数の携帯端末のオペレータからの接続、切断を処理可能に構成することにより、
オペレータは、前記移動体及び移動体無線端末を介して制御ネットワーク側のホストコンピュータ側及び監視操作調整サーバ側に分割内蔵した前記処理プログラムを携帯端末上で作動させてプラント側制御装置を操り、プラントの状態把握及び操作を行なうことができ、
更に前記携帯端末は、インターネット上のホームページを閲覧する為のソフトウェアブラウザを格納し、
前記監視操作調整サーバは、前記プラント運転監視操作装置と前記監視操作調整サーバが通信するためのソフトウェアを格納し、
前記携帯端末へは、インターネットでやりとりされるＪＡＶＡ（登録商標）を記述した文書データ（ＨＴＭＬ）を用いてデータの授受を行うとともに、容量の小さい携帯端末によるオペレータからの操作は、ＨＴＭＬ文書に記述されたＪＡＶＡ（登録商標）言語の内容に従い、まず携帯端末内のＪＡＶＡ（登録商標）仮想マシンプロセス及びＪＡＶＡ（登録商標）スクリプトが処理を行ない、一方対応する携帯端末内だけでは処理できない処理は、前記移動体及び移動体無線端末を介して通信により監視操作調整サーバに送り、監視・調整プロセスが必要な処理を行ない、前記携帯端末側は前記ソフトウェアブラウザを介して、その処理の結果を知ることができるように構成したことを特徴とする。
【０００８】
本発明を具体的に説明する。
まず、本発明は、プラント内無線回線システムの構築の為に、制御システムとのネットワーク接続の為にＰＨＳを用いたＰＩＡＦＳ規格に基づく無線回線を構築する。これによりデジタル通信を可能とする。
デジタル無線通信を可能とする制御システム側のネットワークに、インターネット技術に用いられるＲＡＳ（リモートアクセスサーバ）を設け、これを制御用ホストコンピュータとネットワーク接続する。これにより、ホストコンピュータ側の制御用ＬＡＮと複数の携帯端末間が無線回線でデータ授受できる。
【０００９】
次に、携帯端末からのプラント監視操作・調整のために、本発明はマンマシンインターフェース操作部を、後記図３（Ａ）に示すように中央操作室内のオペレーションＣＲＴ２７に一体型とはせず、前記制御用ネットワーク上のデータ解析処理部（サーバ）とマンマシンインターフェース操作部（携帯端末側）とを無線を介して伝送可能に分割する構成とし、制御ネットワーク側には、サーバだけを設置し、操作者側は携帯端末とした。
これにより、容量の小さい計算機である携帯端末であっても、無線回線を経由し、プラントの監視・運転・調整ができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
先ず、本発明の概略構成を簡単に説明する。
図３（Ａ）は図２（Ｂ）の従来技術に対応するもので、中央操作室のオペレーションＣＲＴ２７と計算機室の制御盤とはネットワーク通信ケーブル２８（制御ネットワーク）を介して接続され、オペレーションＣＲＴ２７に接続されたホストコンピュータ３には、オペレータ（監視操作員等）の監視、操作、調整等のマンマシン処理を行なう為のオペレータ操作部３３と、制御盤、ネットワーク通信ケーブル２８を介して得られる各種現場計測器及び現場操作端よりの入力信号に基づきデータベース処理、演算処理、制御装置管理処理を行なうデータ解析処理部３４とからなる操作処理プログラム３２が一体的に内蔵されている。
【００１１】
一方本発明においては図３（Ｂ）に示すように、オペレータ（監視操作員等）の監視、操作、調整等のマンマシン処理を行なう為のオペレータ操作部からなる操作プログラム３２Ａを携帯端末８側に、各種現場計測器及び現場操作端よりの入力信号に基づきデータベース処理、演算処理、制御装置管理処理を行なうデータ解析処理部からなる処理プログラム３２Ｂを監視操作調整サーバ４若しくはホストコンピュータ３側に夫々分割して内蔵し、ＰＨＳ無線回線３６によりデータ授受を行なうように構成している。
この場合制御ネットワーク９側のＰＨＳ無線端末は、ＰＨＳ基地局６として機能しているために、複数のオペレータからの接続が可能である。
【００１２】
この場合制御ネットワーク９側には、インターネット技術に用いられるＲＡＳ（リモートアクセスサーバ）５が設けられている為に、複数のオペレータからの接続を処理する。これにより、オペレータ側よりのランダムな無線回線での接続、切断を容易に制御できる。これにより、処理の小さいマンマシンＩ／Ｆ操作部のみをオペレータが有する携帯可能な小型計算機に移行することができ、これにより容量が小さくかつ複数の現場に位置する携帯端末８からの監視操作調整が可能となる。
【００１３】
次に本発明の実施例を図１に示す。
図１は、本発明の実施例に係るプラント運転監視操作装置の機器構成図である。
制御ネットワーク９は、ボイラ制御装置１やタービン制御装置２とが、監視操作調整計算機３（ホストコンピュータ，例えばWindow NTパソコン）と監視操作調整サーバ４（例えばWindow NTサーバ）とに通信ケーブル（例えばイーサネット１０Ｂ−Ｔ）を介してネットワーク接続されている。
【００１４】
一方監視操作調整サーバ４に接続されている拡張ネットワーク１０には、ＰＨＳ基地局６により携帯端末８側のＰＨＳ子機７とＰＨＳ無線回線３６を介してデータ授受を行なうＲＡＳ５が接続されている。これは複数の端末の接続や切断を管理する交換機能をも持つ。
８はモバイルコンピュータ若しくはラップトップパソコンからなる携帯端末でＰＨＳ子機７が接続され、オペレータがいずれの現場にも自由に移動且つ持ち運び自在に構成されている。
【００１５】
かかる構成によればオペレータは、携帯端末８側よりＰＨＳ無線回線３６を介して制御ネットワーク９側の監視操作調整計算機３若しくは監視操作調整サーバ４の操作処理プログラムを携帯端末上で作動させるならば、タービン若しくはボイラ制御装置１，２を操り、プラントの状態把握及び操作を行なうことができる。
尚、本実施例における基地局６と子機７は、共にＰＩＡＦＳ規格で構成されたデジタル通信機器であり本来、公域のネットワーク又はインターネットとの接続を行なうものであるが、各携帯端末８にＩＰアドレス（ネットワーク上の番地）を持たせることで、ＰＨＳ無線回線３６を介して制御若しくは拡張ネットワーク側とローカルＬＡＮを構成することができる。
【００１６】
即ち、携帯端末８を有するオペレータは中央操作室から出ても、前記ローカルＬＡＮと結ばれることを示す。
従ってＰＨＳ無線回線により結ばれた子局７と基地局６を経由して、監視操作調整サーバ４と携帯端末８はデジタル回線を利用することができ、単純には、監視操作調整計算機３の機能を実現することが可能となる。しかし、これだけでは複数の子機７及び携帯端末８では利用できないし、プログラム容量の小さい携帯端末８では充分な機能を実現できない。
【００１７】
そこで、まず複数の子機７よりネットワークを利用できるようにする為に、ＲＡＳ５を設置する。ＲＡＳ５とは、インターネットのプロバイダ（中継局）が持つ機能で、複数の電話回線からのログイン（ネットワーク接続）の接続切断を行なう。ここではWindows NTのＲＡＳプロセスを利用したが、特に限定はない。これにより、ＰＩＦＳ規格に基づく無線回線による子機７及び携帯端末８のログインを一種の電話回線とみなすことで、複数の接続及び任意時刻での切断に対応することができる。
【００１８】
次にプログラム搭載容量の小さい携帯端末８を利用する為の実施例を示す。
図４にその為のソフトウェア構成図を示す。
容量の小さい携帯端末８にはキーボードその他のマンマシンＩ／Ｆ４１とともに、インターネット上のホームページを閲覧する為のソフトウェアブラウザ４４が標準的に搭載されている。そこで、監視・調整の為の特別なソフトウェアは、図１の監視操作調整サーバ４に入れ、携帯端末８へは、インターネットでやりとりされる文書データ（ＨＴＭＬ）４５を送信する。
【００１９】
ここで、前記特別なソフトウェアとは、実際にプラントを制御する装置と監視操作調整サーバ４が通信するためのソフトウェアのことである。本発明の実施例においては、監視操作調整サーバ４の監視調整プロセス４８に相当し、WINDOWS NT上で動作するＣ⁺⁺言語にて記述されたプログラムである。ＴＣＰ／ＩＰでのソケット通信の関数を使用して、プラント制御ネットワーク９上の機器を次のようなプロトコルで通信する。
監視調整プロセス４８では、プラント制御ネットワーク９上の機器からのブロードキャスト通信を受信し、予め用意したデータテーブルを参照することで、そのブロードキャスト通信の内容を解読することができる。又監視調整プロセス４８では、プラント制御ネットワーク９上の機器への１対１の会話通信が可能である。
【００２０】
又携帯端末８と監視操作調整サーバ４間でデータの授受を行なうＨＴＭＬ文書（データ言語）４５ではＪＡＶＡと呼ばれるインタープリタ言語を記述することで、単なる文字や図の情報だけでなく、アクションや判断を盛り込むことができる。そこで、簡単なプログラム（小さいもの）は、ＪＡＶＡでＨＴＭＬに記述することを採用した。
これにより、容量の小さい携帯端末８でも、従来ワークステーションで実施していた大きな機能を実現している。
尚、これはＪＡＶＡだけでなく、Microsoft 社のActiveΧコンポーネントなどの製品言語でも実現可能であるが、ＪＡＶＡはインターネット上の公用語に近く、Ｗｅｂブラウザ４４の種類は問わない為、ＪＡＶＡの採用が好ましい。
【００２１】
このソフト構成のなかで、携帯端末８と監視操作調整サーバ４間の情報は次の様にしてデータ授受される。
まず、監視調整プロセス４８は、表示をＷｅｂサーバ４６に送る。携帯端末８では、必要なときにＷｅｂブラウザ４４を利用し、Ｗｅｂサーバ４６上のＨＴＭＬ文書４５として、監視調達プロセス４８の表示を見ることができる。携帯端末８によるオペレータからの操作は、ＨＴＭＬ文書４５に記述されたＪＡＶＡ言語の内容に従い、まず携帯端末８内のＪＡＶＡ仮想マシンプロセス４２及びＪＡＶＡスクリプト４３が処理を行なう。
【００２２】
その結果、自分だけでは処理できない処理は、通信により監視操作調整サーバ４の通信プロセス４７に送り、監視・調整プロセス４８が必要な処理を行なう。その結果は、再度Ｗｅｂサーバ４６にＨＴＭＬ文書として送られ、携帯端末８側はＷｅｂブラウザ４４を介して、その処理の結果を知ることができる。
これらの実施方法により、本発明の下記効果を実現することができる。
【００２３】
【発明の効果】
従って本発明によれば、
１）監視操作員は、現場へ本発明の端末を持ち込むことで、本来の職務を行ないながら、現場の状況を確認できる。
２）現場作業員は、本発明の端末を持ち、現場に行くことで、的確な現場作業の実施と、万一の際の迅速な対応を行なうことができる。
３）．現場機器の動作確認は、現場の本端末からの操作とすることで、現場の指揮者だけの作業となり、人員削減となる。
４）現場機器の計器の出力値は、本端末を用いることで現場で確認することができ、人員削減となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るプラント運転監視操作装置の機器構成図である。
【図２】従来技術に係るプラント運転監視操作装置の機器構成図で（Ａ）はケーブルのアナログ信号を用いたもの、（Ｂ）はネットワークの通信信号を用いたものを示す。
【図３】（Ａ）は図２（Ｂ）の従来技術、（Ｂ）は本発明の解決手段の基本構成を夫々示す概要図である。
【図４】図１の実施に関するソフトウェア構成を表すフロー図である。
【符号の説明】
１ ボイラ制御装置
２ タービン制御装置
３ 監視操作調整計算機
４ 監視操作調整サーバ
５ ＲＡＳ（リモートアクセスサーバ）
６ ＰＨＳ基地局
７ ＰＨＳ子機（ＰＨＳ子局）
８ 携帯端末
９ 制御ネットワーク
１０ 拡張ネットワーク

Claims (1)

1. 各種計測機器群とバルブ、モ−タ等の操作端群を有するプラント運転監視操作装置において、
   ＰＨＳ若しくは携帯電話からなる移動体を介して、制御ネットワーク側の基地局として機能する移動体無線端末とデータ授受可能に各携帯端末にＩＰアドレスを持たせ、更にオペレータの監視、操作、調整等のマンマシン処理を行なう為のオペレータ操作部からなる操作プログラムが搭載されている小型計算機からなる携帯端末と、
   プラント側の制御装置とプラントの監視操作、調整プログラムが内蔵されたホスト計算機と監視操作調整サーバとがネットワーク接続された制御用ネットワークと、
   前記制御用ネットワークが前記移動体の基地局として機能する移動体無線端末を具え、該基地局として機能する移動体無線端末及び前記移動体を介して前記携帯端末よりのデータ授受を行なうリモートアクセスサーバとを有し、
   各種現場計測器及び現場操作端よりの入力信号に基づきデータベース処理、演算処理、制御装置管理処理を行なうデータ解析処理部からなる処理プログラムはホストコンピュータ側とともに、監視操作調整サーバ側に分割して内蔵させて、
   前記制御用ネットワークと監視操作調整サーバとをネットワーク接続するとともに、前記監視操作調整サーバはリモートアクセスサーバと拡張ネットワークを介して接続させて、該リモートアクセスサーバを基地局として機能する移動体無線端末を介して容量が小さくかつ複数の現場に位置する複数の携帯端末のオペレータからの接続、切断を処理可能に構成することにより、
   オペレータは、前記移動体及び移動体無線端末を介して制御ネットワーク側のホストコンピュータ側及び監視操作調整サーバ側に分割内蔵した前記処理プログラムを携帯端末上で作動させてプラント側制御装置を操り、プラントの状態把握及び操作を行なうことができ、
   更に前記携帯端末は、インターネット上のホームページを閲覧する為のソフトウェアブラウザを格納し、
   前記監視操作調整サーバは、前記プラント運転監視操作装置と前記監視操作調整サーバが通信するためのソフトウェアを格納し、
   前記携帯端末へは、インターネットでやりとりされるＪＡＶＡ（登録商標）を記述した文書データ（ＨＴＭＬ）を用いてデータの授受を行うとともに、容量の小さい携帯端末によるオペレータからの操作は、ＨＴＭＬ文書に記述されたＪＡＶＡ（登録商標）言語の内容に従い、まず携帯端末内のＪＡＶＡ（登録商標）仮想マシンプロセス及びＪＡＶＡ（登録商標）スクリプトが処理を行ない、一方対応する携帯端末内だけでは処理できない処理は、前記移動体及び移動体無線端末を介して通信により監視操作調整サーバに送り、監視・調整プロセスが必要な処理を行ない、前記携帯端末側は前記ソフトウェアブラウザを介して、その処理の結果を知ることができるように構成したことを特徴とするプラント運転監視操作装置。

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