JP4227046B2 - 保守訓練システム - Google Patents

Description

この発明は、たとえばプラント運転者などを模擬訓練するための保守訓練システムに関し、特に運転訓練および現場保守訓練を同時に行うことのできる保守訓練システムに関するものである。

従来の保守訓練システムとしては、表示手段と、操作手段と、シミュレータとを備え、シミュレータ内に訓練用擾乱印加モデルを設けることにより、運転訓練を行うシステムが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平９−２１２０７７号公報

従来の保守訓練システムでは、プラントの動特性を把握して隔離操作を行うための運転訓練には向いているものの、模擬監視制御盤がハードウェアとして実際の現場に設置されていないので、実際の現場で発生するようなプラント制御装置を含めた実際的な現場保守訓練を行うことはできない。したがって、ハードウェアを含めた故障部位の同定および復旧などをソフトウェア的に行う以外に方法がなく、実際のプラント運転状況をリアルに再現した訓練を実現することができないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、訓練用シミュレータ計算機のみによるプラント運転訓練ではなく、実際のプラント稼動状態に近い状態で模擬監視制御盤とシミュレータとを連動させて、ソフトウェア的且つハードウェア的な故障部位の同定および復旧を迅速に行うための訓練を実現可能な保守訓練システムを得ることを目的とする。

この発明による保守訓練システムは、運転訓練室内の運転訓練者および現場内の保守訓練者に対してプラント実機環境の模擬訓練を行うための保守訓練システムであって、運転訓練室に設置された運転訓練者用の画像表示操作端末および画像表示操作プロセッサを含む訓練用シミュレータ計算機と、現場に設置されてプラント実機環境を模擬するための模擬監視制御盤と、訓練用シミュレータ計算機と模擬監視制御盤との間で相互に信号を入出力するための監視用通信手段と、を備え、訓練用シミュレータ計算機は、プラント実機環境のプラント模擬データを発生するプラント模擬手段を含み、模擬監視制御盤は、訓練用シミュレータ計算機に接続されるＩ／Ｏインターフェイス部と、Ｉ／Ｏインターフェイス部を介して入出力されるＩ／Ｏインターフェイス信号と模擬監視制御盤の制御装置状態とを表示する保守訓練者用の表示部と、を含み、画像表示操作端末は、プラント模擬データを表示するとともに、運転訓練者により操作され、表示部は、Ｉ／Ｏインターフェイス信号および制御装置状態を表示するとともに、保守訓練者により操作され、監視用通信手段は、運転訓練者の操作信号を模擬監視制御盤に送信するとともに、保守訓練者による模擬監視制御盤の状態信号を訓練用シミュレータ計算機に送信することにより、プラント実機環境に関する運転訓練および現場保守訓練が同時に実行されるものである。

この発明によれば、運転訓練室において画像表示を行う訓練用シミュレータ計算機と、現場においてプラント実機環境を模擬する模擬監視制御盤とを、監視用通信手段を介して相互に信号入出力可能に接続し、訓練チームが運転訓練および現場保守訓練を同時に実行可能に構成することにより、実際のプラント稼動状態に近い状態でシミュレータおよび模擬監視制御盤を連動させて、ソフトウェア的な且つハードウェア的な故障部位の同定および復旧を迅速に行うための訓練を効率的に実現することができる。

実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１を示す保守訓練システムの全体構成を示すブロック図である。

図１において、この発明による保守訓練システムは、運転訓練室側に設置された画像表示操作端末１００、画像表示操作プロセッサ１０１およびシミュレータ設備（訓練用シミュレータ計算機）１０２と、現場（フィールド）側に設置された模擬監視制御盤（プラント実機環境の監視制御装置に対応する）１０６と、画像表示操作プロセッサ１０１と模擬監視制御盤１０６との間で相互に信号を入出力するための監視用通信手段（以下、単に「通信手段」という）３００と、を備えている。
なお、監視用通信手段としては、シミュレータ設備１０２と模擬監視制御盤１０６との間で相互通信するためのＩ／Ｏインターフェイス１０３ｂ（後述する）も含まれている。

訓練チームは、運転訓練室における訓練対象者となる運転訓練者Ａと、現場における訓練対象者となる保守訓練者Ｂと、訓練のための技術支援者となる訓練講師Ｃとにより構成される。
画像表示操作端末１００は、運転訓練者Ａに対するインターフェイスとして機能し、操作パネルおよびディスプレイ（図示せず）を備えている。

画像表示操作プロセッサ１０１は、模擬監視制御盤１０６との間で各種信号（データ）を送受信するために、通信手段３００に接続された通信部１０１ａを備えている。
通信手段３００としては、実プラントに近似させるために、定周期が確保可能なネットワークを用いることが必要であり、たとえば、定周期のトークンリング方式や定周期の確保処理を追加したイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）（登録商標）などが適用される。

画像表示操作プロセッサ１０１は、運転訓練者Ａの操作により画像表示操作端末１００を介して入力された操作信号２００ｓを、操作信号２０１ｓ、２０２ｓに分岐して、シミュレータ設備１０２および模擬監視制御盤１０６に送出するとともに、シミュレータ設備１０２および模擬監視制御盤１０６から入力された状態信号２３１ｓ、２３２ｓを合流して、状態信号２３０ｓとして画像表示操作端末１００に送出し、ディスプレイに表示させる。

操作信号２０１ｓおよび状態信号２３１ｓは、シミュレータ設備１０２内で制御ロジック演算を行う部分に対するデータ値（または、パラメータ値）を示している。
一方、操作信号２０２ｓおよび状態信号２３２ｓは、模擬監視制御盤１０６内で制御ロジック演算を行う部分に対するデータ値（または、パラメータ値）を示している。

シミュレータ設備１０２は、画像表示操作プロセッサ１０１と関連して機能するＣＰＵ１０３ａと、模擬監視制御盤１０６に接続されたＩ／Ｏインターフェイス１０３ｂと、を備えている。
ＣＰＵ１０３ａは、画像表示操作プロセッサ１０１との間で各種信号（データ）を送受信するプラント模擬応答プログラム１０３Ｐと、プラント模擬応答プログラム１０３Ｐに属する共有メモリ１０３Ｍと、Ｉ／Ｏインターフェイス１０３ｂからの入力ラインに挿入された擾乱印加手段１０３ｃと、を備えている。

プラント模擬応答プログラム１０３Ｐは、共有メモリ１０３Ｍと関連して画像表示操作プロセッサ１０１に対する入出力信号を物理計算処理している。
たとえば、プラント模擬応答プログラム１０３Ｐは、操作信号２０１ｓに含まれる各操作器の操作量ＭＶ（たとえば、弁開度）を操作信号２１１ｓとして取り込み、共有メモリ１０３Ｍから読み出されたプロセス状態値ＰＶ（たとえば、流量）を、操作信号２２１ｓとして、画像表示操作プロセッサ１０１に入力される状態信号２３１ｓに含めて送出する。

擾乱印加手段１０３ｃは、Ｉ／Ｏインターフェイス１０３ｂを介して入力されるデータ信号に対し、訓練講師Ｃの操作に応じた擾乱要素を印加して擾乱データとし、擾乱データを共有メモリ１０３Ｍに格納させる。また、擾乱印加手段１０３ｃは、共有メモリ１０３Ｍ内のデータ２２２に対し、訓練講師Ｃの操作に応じた擾乱要素を印加して擾乱データとし、Ｉ／Ｏインターフェイス１０３ｂを介して模擬監視制御盤１０６に入力させる。
共有メモリ１０３Ｍは、画像表示操作プロセッサ１０１およびＩ／Ｏインターフェイス１０３ｂを介した入出力信号（データ）に関連して、通信入力エリア、通信出力エリア、プログラム入力エリアおよび模擬出力エリアを有し、各エリアに対応したデータ２０１、２３１、２１１、２１２、２２２、２２１を格納している。

一方、現場側のプラント実機環境の模擬試験設備として機能する模擬監視制御盤１０６は、Ｉ／Ｏインターフェイス部１０４（プラント実機環境のハードウェアを含む）と、ＣＰＵ部１０５と、通信部１０５ａと、Ｉ／Ｏ通信マスター部１０５ｂと、表示部１０５ｃと、を備えている。
模擬監視制御盤１０６内において、Ｉ／Ｏインターフェイス部１０４、Ｉ／Ｏ通信マスター部１０５ｂ、通信部１０５ａおよび表示部１０５ｃは、いずれもＣＰＵ部１０５に関連している。

模擬監視制御盤１０６内のＩ／Ｏインターフェイス部１０４は、実機環境模擬Ｈ／Ｗを構成しており、配線１０７を介して、現場フィールド模擬を行うシミュレータ設備１０２内のＩ／Ｏインターフェイス１０３ｂに接続されている。これにより、模擬監視制御盤１０６内のＣＰＵ部１０５は、Ｉ／Ｏインターフェイス部１０４およびＩ／Ｏインターフェイス１０３ｂを介して、シミュレータ設備１０２内のＣＰＵ１０３ａに接続されている。

Ｉ／Ｏインターフェイス部１０４は、各種プラント制御器に対する指示信号（たとえば、調整弁開度、開閉器ＯＮ／ＯＦＦなど）を、制御出力操作量２１２ｓとして出力する。
制御出力操作量２１２ｓは、Ｉ／Ｏインターフェイス１０３ｂおよび擾乱印加手段１０３ｃを介して、共有メモリ１０３Ｍのプログラム入力エリアに入力される。

また、Ｉ／Ｏインターフェイス部１０４は、共有メモリ１０３ＭからＩ／Ｏインターフェイス１０３ｂを介して入力されるプラント模擬フィードバックパラメータ（たとえば、流量、水位、温度など）２２２ｓを、プラント状態値として取り込む、ＣＰＵ部１０５に導入する。

表示部１０５ｃは、保守訓練者Ｂに対するインターフェイスとしても機能しており、操作部（図示せず）を備えている。
プラント状態値２２２ｓは、保守訓練者Ｂの要求操作に応答して表示部１０５ｃに表示される。

シミュレータ設備１０２内の共有メモリ１０３Ｍにおいて、各データ２０１、２３１、２１１および２２１は、シミュレータ設備１０２内で制御ロジック演算を行う部分に対するデータ値（または、パラメータ値）に相当している。
一方、共有メモリ１０３Ｍ内の各データ２１２および２２２は、模擬監視制御盤１０６内で制御ロジック演算を行う部分に対するデータ値（または、パラメータ値）に相当している。

すなわち、通信入力エリア内のデータ２０１は、操作信号２０１ｓに対応した値であり、通信出力エリア内のデータ２３１は、状態信号２３１ｓに対応した値である。
同様に、プログラム入力エリア内のデータ２１１は、制御出力の操作量に対応した値であり、模擬出力エリア内のデータ２２１は、プラント状態値に対応した値である。

一方、プログラム入力エリア内のデータ２１２は、制御出力操作量２１２ｓに対応した値であり、模擬出力エリア内のデータ２２２は、プラント状態値２２２ｓに対応した値である。
図１において、各データ（信号）のうち、シミュレータ設備１０２内で制御ロジック演算を行う部分に対するデータは、「黒塗りブロック」で示され、模擬監視制御盤１０６内で制御ロジック演算を行う部分に対するデータは、「斜線ブロック」で示されている。

シミュレータ設備１０２内のＣＰＵ１０３ａは、プラント実機環境のプラント模擬データ（状態信号２３１ｓ）を発生するプラント模擬手段として機能し、画像表示操作端末１００のディスプレイにプラント模擬データを表示させる。
また、模擬監視制御盤１０６内の表示部１０５ｃは、Ｉ／Ｏインターフェイス部１０４を介して入出力されるＩ／Ｏインターフェイス信号を表示する。
Ｉ／Ｏインターフェイス信号としては、プラント状態値２２２ｓのみならず、ＣＰＵ部１０５内の制御ロジック演算状態（内部途中演算パラメータを含む）などがあげられる。

ＣＰＵ１０３ａおよびＣＰＵ部１０５は、通信手段３００および信号ラインを介して、プラント実機環境に相当したデータの通信および現場（フィールド）側の信号の入出力を双方向に行い、運転訓練室の運転訓練者Ａは、プラント模擬データを観測し、現場の保守訓練者Ｂは、Ｉ／Ｏインターフェイス信号を観測する。
これにより、運転訓練室内の運転訓練者Ａおよび現場内の保守訓練者Ｂに対して、訓練講師Ｃの介入（擾乱印加）に応じたプラント実機環境の模擬訓練が行われ、プラント実機環境に関する運転訓練および現場保守訓練が同時に実行される。

次に、図１に示したこの発明の実施の形態１による保守訓練システムの動作について、さらに具体的に説明する。
前述のように、訓練チーム内の運転訓練者Ａは、運転訓練室側で画像表示操作端末１００を監視操作し、保守訓練者Ｂは、現場側で模擬監視制御盤１０６を監視調査復旧し、訓練講師Ｃは、擾乱印加手段１０３ｃに対してソフトウェア的に擾乱要素を印加する。

運転訓練者Ａは、画像表示操作端末１００のディスプレイ画面を観測することにより、プラント系統の異常状態を把握して故障箇所を推定する。
続いて、運転訓練者Ａは、画像表示操作端末１００の操作パネルを操作して、プラント運転を継続し、推定した故障箇所の周辺のハードウェア入出力値が正しいか否かを保守訓練者Ｂに調査させる。

保守訓練者Ｂは、模擬監視制御盤１０６内のＩ／Ｏインターフェイス部１０４の電流および電圧、または、導通および非導通の接点状態などを測定する。
続いて、保守訓練者Ｂは、運転訓練者Ａにより推定された故障個所に関するＩ／Ｏインターフェイス部１０４の故障個所を同定し、復旧（訓練講師Ｃに回答）し、画像表示操作端末１００のディスプレイ画面に表示させて運転訓練者Ａに報告する。

つまり、運転訓練者Ａは、模擬監視制御盤１０６（監視制御装置）またはプラントのフィールドセンサ側に故障が発生していること、を推定し、保守訓練者Ｂによる復旧中においても、プラントを手動でバックアップ運転操作する訓練を行う。

このように、シミュレータ設備１０２と模擬監視制御盤１０６とを、通信手段３００を介して相互に信号入出力可能に接続し、実機相当のデータ通信およびフィールド信号の入出力を行うことにより、運転訓練者Ａおよび現場内の保守訓練者Ｂに対して、訓練講師Ｃの介入（擾乱印加）に応じたプラント実機環境の模擬訓練が行われる。

この結果、プラント実機環境に関する訓練チームＡ〜Ｃによる運転訓練および現場保守訓練を同時に行うことができる。
したがって、実際のプラント稼動状態に近い状態でシミュレータ設備１０２および模擬監視制御盤１０６を連動させて、ソフトウェア的な且つハードウェア的な故障部位の同定および復旧を迅速に行い、且つプラントを手動バックアップ操作で運転継続するための訓練を効率的に実現することができる。

実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１参照）では、模擬監視制御盤１０６そのものの模擬故障に対する訓練について考慮しなかったが、模擬監視制御盤１０６に対する保守訓練も行うように構成してもよい。

図２はこの発明の実施の形態２に係る保守訓練システムの全体構成を示すブロック図であり、模擬監視制御盤に対する保守訓練も行うように構成した例を示している。
図２において、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。

この場合、前述（図１）の構成に加え、模擬監視制御盤１０６Ａに関する故障模擬を発生させる手段として、外部から開閉操作可能なスイッチ１２２ａ、１２２ｂ、１２３ａ、１２３ｂが設けられている。
また、シミュレータ設備１０２内のＩ／Ｏインターフェイス１０３ｂおよび模擬監視制御盤１０６Ａ内のＩ／Ｏインターフェイス部１０４は、内部構成が具体的に示されている。

シミュレータ設備１０２内において、Ｉ／Ｏインターフェイス１０３ｂは、アナログ入力部１０３ｄと、アナログ出力部１０３ｅと、端子台１０３ｆと、を備えている。
アナログ入力部１０３ｄおよびアナログ出力部１０３ｅは、それぞれ、共有メモリ１０３Ｍに接続されるとともに、端子台１０３ｆを介して配線１０７に接続されている。

模擬監視制御盤１０６Ａ内において、ＣＰＵ部１０５、通信部１０５ａ、Ｉ／Ｏ通信マスター部１０５ｂおよび表示部１０５ｃは、実機環境模擬Ｈ／Ｗ１０５ｄを構成している。
インターフェイス部１０４は、アナログ出力部１０４ａと、アナログ入力部１０４ｂと、端子台１０４ｃと、を備えている。

アナログ出力部１０４ａおよびアナログ入力部１０４ｂは、ぞれぞれ、スイッチ１２２ａ、１２２ｂを介して、Ｉ／Ｏ通信マスター部１０５ｂに接続されている。また、アナログ出力部１０４ａおよびアナログ入力部１０４ｂは、端子台１０４ｃを介して配線１０７に接続されている。

配線１０７には、スイッチ１２３ａおよび１２３ｂが挿入されるとともに、ノイズシミュレータ１２１の出力信号（後述する）が重畳されるようになっている。
ノイズシミュレータ１２１、スイッチ１２２ａ、１２２ｂ、１２３ａおよび１２３ｂは、訓練講師Ｃにより操作される。
スイッチ１２２ａおよび１２３ａは、アナログ出力部１０４ａに対する故障模擬発生手段を構成しており、スイッチ１２２ｂおよび１２３ｂは、アナログ入力部１０４ｂに対する故障模擬発生手段を構成している。

また、この場合、模擬監視制御盤１０６Ａ内のＣＰＵ部１０５は、保守用計算手段を含むものとする。
図２のように、模擬監視制御盤１０６Ａの故障模擬データを発生する故障模擬発生手段を追加することにより、訓練チームＡ〜Ｃは、フィールド配線、センサ、アクチュエータなどの故障に対する保守訓練および運転訓練に加え、現場の模擬監視制御盤１０６Ａに対する保守訓練も行うことができる。

すなわち、保守訓練者Ｂは、表示部１０５ｃをインターフェイスとして、Ｉ／Ｏインターフェイス信号を観測するとともに、表示部１０５ｃを介してＣＰＵ部１０５（保守用計算手段）を操作し、模擬監視制御盤１０６Ａの異常状態を把握することにより、模擬監視制御盤１０６Ａに対する保守訓練を、フィールド配線、センサ、アクチュエータの故障模擬訓練と同時に行う。

このとき、訓練講師Ｃは、模擬監視制御盤１０６Ａに対するノイズシミュレータ１２１と、アナログ出力部１０４ａに対する故障模擬発生手段１２２ａ、１２３ａと、アナログ入力部１０４ｂに対する故障模擬発生手段１２２ｂ、１２３ｂと、を手動で設定し、模擬監視制御盤１０６Ａの故障模擬を発生させる。

たとえば、スイッチ１２３ｂのＯＦＦ操作およびノイズシミュレータ１２１による故障模擬は、実際の現場（フィールド）におけるセンサ入力回路の配線切断やセンサ入力回路の端子台緩み、および、センサ入力回路への連続的なバーストカップリングノイズ重畳（現地アース系統故障模擬）に相当する。
同様に、スイッチ１２２ａ、１２２ｂのＯＦＦ操作による故障模擬は、模擬監視制御盤１０６Ａの入出力カードの故障などの模擬に相当する。

次に、図３〜図５を参照しながら、図２に示したこの発明の実施の形態２による具体的な訓練手順について説明する。
図３〜図５は表示部１０５ｃの画面を時系列的に示す説明図である。
図３は運転監視用のトレンド画面であり、ＳＧ水位（アナログ入力）、主給水流量および主給水制御弁開度（アナログ出力）に対して、故障模擬Ｃ１〜Ｃ４の擾乱を印加したときの時間変化を、時刻（１３：３０、１３：３４、１３：３７、・・・）毎の値に注目して示している。

図４は警報監視用の画面であり、警報発生時刻毎の警報項目「ＳＧ水位高、主蒸気圧力低、主蒸気流量高、など」を示している。
図５は訓練シナリオの例として、故障模擬（主給水流量の計測値＜実流量）の擾乱の印加開始から訓練完了までの、各時刻での訓練チームの処理手順を示している。

まず、訓練講師Ｃは、擾乱印加手段１０３ｃを操作して、Ｉ／Ｏインターフェイス部１０４の入力信号（プラント模擬フィードバックパラメータ２２２ｓ）に対して擾乱データを重畳させる。具体的には、入力信号２２２ｓが、共有メモリ１０３Ｍ内のデータ２２２よりも小さめとなるように、たとえば係数「０．９」を乗算する（２２２ｓ＝０．９×２２２）。

画像表示操作端末１００を監視操作する運転訓練者Ａは、表示画面上で、プラント系統の異常を把握して故障箇所を推定し、画像表示操作端末１００を操作することにより、通信手段３００を介して模擬監視制御盤１０６Ａに故障データを送信し、現場で監視調査復旧する保守訓練者Ｂに対して、推定された故障箇所周辺のハードウェア入出力値が正しいか否かの調査を実行させる。

保守訓練者Ｂは、模擬監視制御盤１０６Ａを観測することにより、Ｉ／Ｏインターフェイス部１０４の電流値および電圧値を測定し、アナログ入力部１０４ｂに入力される信号２２２ｓがデータ２２２よりも小さくなっていることを確認し、訓練講師Ｃに報告する。
運転訓練者Ａは、保守訓練者Ｂによる模擬監視制御盤１０６Ａの入力信号調査中も運転を手動操作で継続させる。

このように、現場の実機環境を模擬する模擬監視制御盤１０６Ａ内に、故障模擬を発生させる手段を設けることにより、運転訓練者Ａは、プラントのフィールドセンサ側が正常であって、模擬監視制御盤１０６内部に故障が発生したこと、を同定する訓練を行うことができる。
この結果、訓練チームは、運転訓練に加えて、現場での模擬監視制御盤１０６Ａに対する保守訓練も行うことができる。
また、前述のように、訓練講師Ｃがノイズシミュレータ１２１やスイッチ１２２ａ、１２２ｂ、１２３ａおよび１２３ｂを操作した場合も、同様に保守訓練者Ｂは、表示部１０５ｃを観測することにより、模擬監視制御盤１０６Ａの入出力部などの故障を判断して、適切且つ迅速な対応を施すための模擬訓練を行うことができる。

実施の形態３
なお、上記実施の形態２（図２）では、訓練講師Ｃが模擬監視制御盤１０６Ａの模擬故障発生手段を直接操作したが、シミュレータ設備１０２（訓練用シミュレータ計算機）と関連した別の保守訓練故障模擬発生計算機を設け、訓練講師Ｃが保守訓練故障模擬発生計算機を操作させることにより、模擬監視制御盤１０６Ａに対する保守訓練を所定の故障訓練パターンで自動的に実行するように構成してもよい。

図６はこの発明の実施の形態３に係る保守訓練システムの全体構成を示すブロック図であり、模擬監視制御盤１０６Ｂに対する保守訓練を所定の故障訓練パターンにしたがって実行するための保守訓練故障模擬発生計算機１２０を設けた例を示している。
図６において、前述（図１、図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。

この場合、模擬監視制御盤１０６Ｂに関する故障模擬を発生させる手段として、前述と同様のノイズシミュレータ１２１に加えて、外部から開閉操作可能なスイッチ１２４ａ、１２４ｂ、１２５ａおよび１２５ｂが設けられている。
また、シミュレータ設備１０２Ｂは、保守訓練故障模擬発生計算機１２０との間で通信するための通信部１３１を備えている。

各スイッチは、前述（図２参照）のスイッチ１２２ａ、１２２ｂ、１２３ａ、１２３ｂにそれぞれ対応しており、スイッチ１２４ａおよび１２５ａは、アナログ出力部１０４ａに対する故障模擬発生手段を構成しており、スイッチ１２４ｂおよび１２５ｂは、アナログ入力部１０４ｂに対する故障模擬発生手段を構成している。

図６において、シミュレータ設備１０２Ｂおよび模擬監視制御盤１０６Ｂには、通信手段３３０を介して、保守訓練故障模擬発生計算機１２０が接続されている。
保守訓練故障模擬発生計算機１２０は、通信部１２０ａと、ＣＰＵ部１２０ｂと、接点出力部１２０ｃと、を備えている。
ＣＰＵ部１２０ｂは、訓練講師Ｃの操作に応答して、通信部１２０ａおよび接点出力部１２０ｃから、あらかじめ決められた故障訓練パターンにしたがう故障模擬データを自動的に発生する。

保守訓練故障模擬発生計算機１２０の通信部１２０ａは、シミュレータ設備１０２Ｂ内の通信部１３１および模擬監視制御盤１０６Ｂ内の通信部１０５ａに接続されている。
擾乱印加手段１０３ｃ、ノイズシミュレータ１２１、スイッチ１２４ａ、１２４ｂ、１２５ａ、１２５ｂは、訓練講師Ｃの操作に応答して、保守訓練故障模擬発生計算機１２０を介して制御される。

次に、図６に示したこの発明の実施の形態３による保守訓練システムの動作について説明する。
まず、訓練講師Ｃが保守訓練故障模擬発生計算機１２０を操作すると、保守訓練故障模擬発生計算機１２０は、通信部１２０ａおよびシミュレータ設備１０２Ｂ内の通信部１３１を介して擾乱印加手段１０３ｃを制御するとともに、通信部１２０ａを介してノイズシミュレータ１２１を制御する。

また、保守訓練故障模擬発生計算機１２０は、通信部１２０ａおよび模擬監視制御盤１０６Ｂ内の通信部１０５ａを介して、表示部１０５ｃに故障データなどを表示させるとともに、接点出力部１２０ｃを介して、各スイッチ１２４ａ、１２４ｂ、１２５ａおよび１２５ｂを開閉制御する。
このとき、保守訓練故障模擬発生計算機１２０内のＣＰＵ部１２０ｂは、あらかじめ決めた故障模擬パターンで、擾乱印加手段１０３ｃ、ノイズシミュレータ１２１、スイッチ１２４ａ、１２４ｂ、１２５ａおよび１２５ｂに対するパターンを制御する。

以下、前述と同様に、運転訓練者Ａは、画面上でプラント系統の異常を把握して故障箇所を同定し、故障箇所周辺のハードウェア入出力値が正しいか否かを保守訓練者Ｂに調査させる。
保守訓練者Ｂは、模擬監視制御盤１０６Ｂの内部エラー情報の収集、インターフェイス部の電流値および電圧値（Ｉ／Ｏインターフェイス信号）を測定し、測定結果を運転訓練者Ａに報告する。

運転訓練者Ａは、画像表示操作端末１００上の指示値と、模擬監視制御盤１０６Ｂとの間の入出力値とに基づいて、フィールドセンサ側および模擬監視制御盤１０６Ｂ側における広範囲内から故障発生箇所を同定し、保守訓練者Ｂに故障発生箇所の復旧を指示する。

このように、現場の模擬監視制御盤１０６Ｂ内に所定の故障訓練パターンで自動的に故障模擬を発生する手段として、保守訓練故障模擬発生計算機１２０を設けることにより、訓練講師Ｃが容易に故障模擬パターンを設定することができる。
また、前述と同様に、運転訓練者Ａおよび保守訓練者Ｂは、プラントの実態に近い状況下で、フィールドセンサ側または模擬監視制御盤１０６Ｂ側の異常個所を同定して復旧する、という保守訓練を同時に且つ効率的に実行することができる。

実施の形態４
なお、上記実施の形態３（図６）では、保守訓練者Ｂに対する技術支援について考慮しなかったが、運転訓練室および現場から隔離されたリモート保守センターを設置し、技術支援者が保守訓練者Ｂを技術支援するように構成してもよい。

図７はこの発明の実施の形態４に係る保守訓練システムの全体構成を示すブロック図であり、技術支援者Ｄと関連したリモート保守センター１４０（設計事務所など）を設置した例を示している。
図７において、前述（図６参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、詳述を省略する。

この場合、模擬監視制御盤１０６Ｂの通信部１０５ａには、運転訓練室および現場から隔離されたリモート保守センター１４０が、相互通信可能に接続されている。
模擬監視制御盤１０６Ｂとリモート保守センター１４０との間には、模擬監視制御盤１０６Ｂ側のセキュリティＢＯＸ１３２と、リモート保守サーバー・保守ツールパソコン１３３とが介在されるとともに、保守用通信手段としてインターネット１５０が設けられている。
リモート保守サーバー・保守ツールパソコン１３３は、現場側のリモート保守サーバーと、模擬監視制御盤１０６Ｂの保守ツールパソコン１３３と、の機能を有している。

リモート保守センター１４０は、設計事務所などに設置されたリモート保守クライアントパソコン１４１と、メーカ工場内などに設置されたリモート保守サーバー１４２と、セキュリティ装置１４３と、イントラネット１４４と、を備えている。

リモート保守クライアントパソコン１４１およびリモート保守サーバー１４２は、イントラネット１４４を介してセキュリティ装置１４３に接続され、さらに、インターネット１５０を介して、セキュリティＢＯＸ１３２およびリモート保守サーバー・保守ツールパソコン１３３に接続されている。

リモート保守クライアントパソコン１４１は、リモート保守センター１４０内において、技術支援手段を含む保守用計算機を構成しており、技術支援者Ｄに対する操作部および表示部（図示せず）を有している。
また、リモート保守クライアントパソコン１４１は、イントラネット１４４およびインターネット１５０を介して、シミュレータ設備１０２Ｂ内のＣＰＵ１０３ａ（シミュレータ用計算機）および模擬監視制御盤１０６Ｂ内のＣＰＵ部１０５との間で相互に信号を入出力し、技術支援者Ｄの操作に応じて送受信データを表示するようになっている。

一方、リモート保守サーバー１４２は、ＦＴ図（後述する）および品質データベースなどを格納しており、イントラネット１４４に関連したデータバスを介して、リモート保守クライアントパソコン１４１に接続されている。

図７のように、リモート保守センター１４０を設置することにより、保守訓練者Ｂは、技術支援者Ｄの支援操作に基づく技術支援データを、表示部１０５ｃ上で観測することにより、リモート保守センター１４０から技術支援を受けながら、現場保守訓練を行うことができる。

次に、図７に示したこの発明の実施の形態４による保守訓練システムの動作について説明する。
まず、前述と同様に、保守訓練故障模擬発生計算機１２０は、訓練講師Ｃの操作に応答して、あらかじめ決定されたパターンで、通信部１２０ａから、擾乱印加手段１０３ｃおよびノイズシミュレータ１２１に対する制御データを出力し、接点出力部１２０ｃから、各スイッチ（故障模擬発生手段）１２４ａ、１２４ｂ、１２５ａ、１２５ｂに対する制御信号を出力する。

また、運転訓練者Ａは、プラント系統の異常を把握して故障箇所を同定し、故障箇所周辺のハードウェア入出力値が正しいか否かを保守訓練者Ｂに調査させ、保守訓練者Ｂは、模擬監視制御盤１０６Ｂ内のエラー情報収集、インターフェイス信号値の測定結果を運転訓練者Ａに報告する。

このとき、運転訓練者Ａは、指示値と模擬監視制御盤１０６Ｂの入出力値とから、故障発生箇所を容易に同定することができない場合には、リモート保守センター１４０に対して、現場での故障発生状況を連絡するとともに、保守訓練者Ｂに対して、リモート保守センター１４０の技術支援を受けながら故障箇所の同定および復旧を行うように指示する。

次に、図８のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態４による現場側の保守訓練者Ｂ（現場保守員）と、リモート保守センター１４０側の技術支援者Ｄ（講師）との間の具体的な情報通信動作について説明する。なお、この場合、技術支援者Ｄを訓練対象とすることもできる。

図８において、まず、現場の保守訓練者Ｂは、現地不具合発生の状況（たとえば、模擬監視制御盤１０６Ｂに故障が発生したこと）を、リモート保守センター１４０側の技術支援者Ｄに報告する（ステップＳ４０１）。

技術支援者Ｄは、保守訓練者Ｂから送信されるエラーログデータ（故障データ、詳細データ）を、模擬監視制御盤１０６Ｂの通信部１０５ａから、リモート保守サーバー・保守ツールパソコン１３３と、セキュリティＢＯＸ１３２と、インターネット１５０と、セキュリティ装置１４３と、イントラネット１４４と、リモート保守クライアントパソコン１４１と、を介して収集して取得する（ステップＳ４０２）。

次に、技術支援者Ｄは、過去の発生トラブルとその原因および処置とを蓄積してアップグレードした標準ＦＴ図を、リモート保守サーバー１４２からリモート保守クライアントパソコン１４１に抽出する（ステップＳ４０３）。
続いて、標準ＦＴ図を、リモート保守クライアントパソコン１４１および模擬監視制御盤１０６Ｂ内の表示部１０５ｃに表示させるとともに、「標準ＦＴ図が見えますか？」のメッセージを模擬監視制御盤１０６Ｂに送信し、保守訓練者Ｂとともに標準ＦＴ図を共有化する（ステップＳ４０４）。

以下、保守訓練者Ｂは、「標準ＦＴ図が見えます」のメッセージをリモート保守センター１４０に送信して、標準ＦＴ図を共有化できたことを技術支援者Ｄに報告し（ステップＳ４０５）、これにより、技術支援者Ｄは、標準ＦＴ図を共有化できたことを確認する（ステップＳ４０６）。

次に、技術支援者Ｄは、エラーログを分析した結果、考えられる可能性の要因に対して、現場での調査を保守訓練者Ｂに指示する（ステップＳ４０７）。
このとき、要因分析として、たとえば、「エラーログを分析した結果、バスマスターカードのタイムアウトエラーが発生しています。」、「考えられる要因を、共有のＦＴ図に示していますので、現場確認のうえ、結果を記入してください。」というメッセージを送信する。

これに応答して、保守訓練者Ｂは、共有ＦＴ図に現場調査および結果を記入するとともに、「共有のＦＴ図に調査結果を記入しました」のメッセージを送信し、技術支援者Ｄに現場調査および結果を報告する（ステップＳ４０８）。

これにより、技術支援者Ｄは、ＦＴ図の調査結果を確認および分析し（ステップＳ４０９）、保守訓練者Ｂに対して故障箇所の交換復旧を指示する（ステップＳ４１０）。
このとき、現場への指示として、たとえば、「ＦＴ図を分析した結果、バスマスターカードのシリアル通信ケーブルの緩みが原因と推定されます。」、「Ａ系バスマスターカードのＣＨ１と、Ｂ系バスマスターカードのＣＨ１とのシリアル通信ケーブルを確実に接続してください。」というメッセージを送信する。

これにしたがって、保守訓練者Ｂは、現場処置を行うとともに、技術支援者Ｄに対して現場処置の完了報告を行う（ステップＳ４１１）。
このとき、リモート保守センター１４０への報告として、たとえば、「Ａ系バスマスターカードのＣＨ１と、Ｂ系バスマスターカードのＣＨ１とのシリアル通信ケーブルを確実に接続しました。」、「エラーリセットしたところ、全てのエラーが消え、正常復旧しました」というメッセージを送信する。
最後に、リモート保守センター１４０の技術支援者Ｄは、処置完了を確認して（ステップＳ４１２）、図８の訓練処理ルーチンを終了する。

このように、技術支援者Ｄから技術支援を受ける手段として、リモート保守センター１４０を設けることにより、難解で高度な故障模擬に対する現場保守訓練を行うことができる。
すなわち、運転訓練者Ａおよび保守訓練者Ｂは、プラントの実態に近い状況下で、フィールドセンサ側または模擬監視制御盤１０６Ｂ側の異常個所の同定が、現場側のみでは困難な場合であっても、リモート保守センター１４０の技術支援を受けながら、故障箇所を同定して復旧する、という保守訓練を同時に且つ効率的に行うことができる。

この発明の実施の形態１に係る保守訓練システムの全体構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る保守訓練システムの全体構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る保守訓練システムの具体的な訓練手順を示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係る保守訓練システムの具体的な訓練手順を示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係る保守訓練システムの具体的な訓練手順を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係る保守訓練システムの全体構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４に係る保守訓練システムの全体構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４に係る保守訓練システムの具体的な訓練手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 画像表示操作端末、１０１ 画像表示操作プロセッサ、１０１ａ 通信部、１０２、１０２Ｂ シミュレータ設備、１０３ａ ＣＰＵ、１０３ｂ Ｉ／Ｏインターフェイス、１０３ｃ 擾乱印加手段（故障模擬発生手段）、１０３Ｍ 共有メモリ、１０３Ｐ プラント模擬応答プログラム、１０４ Ｉ／Ｏインターフェイス部、１０５ ＣＰＵ部、１０５ａ 通信部、１０５ｃ 表示部、１０６、１０６Ａ、１０６Ｂ 模擬監視制御盤、１２０ 保守訓練故障模擬発生計算機、１２０ａ 通信部、１２０ｂ ＣＰＵ部、１２０ｃ 接点出力部、１２１ ノイズシミュレータ（故障模擬発生手段）、１２２ａ、１２２ｂ，１２３ａ、１２３ｂ、１２４ａ、１２４ｂ、１２５ａ、１２５ｂ スイッチ（故障模擬発生手段）、１４０ リモート保守センター、１４１ リモート保守クライアントパソコン、１４２ リモート保守サーバー、１４４ イントラネット、１５０ インターネット（保守用通信手段）、２００ｓ、２０１ｓ、２０２ｓ 操作信号、２１１、２１２ 制御出力の操作量、２２０、２２１ プラント状態値、２３０ｓ、２３１ｓ、２３２ｓ 状態信号、３００ 通信手段（監視用通信手段）、Ａ 運転訓練者、Ｂ 保守訓練者。

Claims (4)

1. 運転訓練室内の運転訓練者および現場内の保守訓練者に対してプラント実機環境の模擬訓練を行うための保守訓練システムであって、
   前記運転訓練室に設置された運転訓練者用の画像表示操作端末および画像表示操作プロセッサを含む訓練用シミュレータ計算機と、
   前記現場に設置されて前記プラント実機環境を模擬するための模擬監視制御盤と、
   前記訓練用シミュレータ計算機と前記模擬監視制御盤との間で相互に信号を入出力するための監視用通信手段と、を備え、
   前記訓練用シミュレータ計算機は、プラント実機環境のプラント模擬データを発生するプラント模擬手段を含み、
   前記模擬監視制御盤は、
   前記訓練用シミュレータ計算機に接続されるＩ／Ｏインターフェイス部と、
   前記Ｉ／Ｏインターフェイス部を介して入出力されるＩ／Ｏインターフェイス信号と前記模擬監視制御盤の制御装置状態とを表示する保守訓練者用の表示部と、を含み、
   前記画像表示操作端末は、前記プラント模擬データを表示するとともに、前記運転訓練者により操作され、
   前記表示部は、前記Ｉ／Ｏインターフェイス信号および前記制御装置状態を表示するとともに、前記保守訓練者により操作され、
   前記監視用通信手段は、前記運転訓練者の操作信号を前記模擬監視制御盤に送信するとともに、前記保守訓練者による前記模擬監視制御盤の状態信号を前記訓練用シミュレータ計算機に送信することにより、
   前記プラント実機環境に関する運転訓練および現場保守訓練が同時に実行されることを特徴とする保守訓練システム。
2. 前記模擬監視制御盤は、故障模擬データを発生する故障模擬発生手段と、保守用計算手段と、を含み、
   前記保守用計算手段は、前記保守訓練者により操作され、
   前記表示部は、前記Ｉ／Ｏインターフェイス信号を表示するとともに、前記模擬監視制御盤の異常状態を表示することにより、
   前記模擬監視制御盤に対する保守訓練が実行されることを特徴とする請求項１に記載の保守訓練システム。
3. 前記訓練用シミュレータ計算機および前記模擬監視制御盤に接続された保守訓練故障模擬発生計算機を備え、
   前記保守訓練故障模擬発生計算機は、あらかじめ決められた故障訓練パターンにしたがって、前記故障模擬データを自動的に発生することを特徴とする請求項２に記載の保守訓練システム。
4. 前記運転訓練室および前記現場から隔離配置されるリモート保守センターと、
   前記運転訓練室内の訓練用シミュレータ計算機および前記模擬監視制御盤と、前記リモート保守センター内の保守用計算機との間で、相互に信号を入出力するための保守用通信手段と、を備え、
   前記保守用計算機は、技術支援データを発生する技術支援手段を含み、
   前記表示部は、前記技術支援データを表示するとともに、前記保守訓練者により操作されることにより、
   前記現場保守訓練が実行されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の保守訓練システム。

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