JP4943468B2 - プラント監視制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、プラントの設備運転状況や計測値を表示するプラント監視制御装置に関するものである。

従来のプラント監視制御装置においては、設備の広域化・高度化にともなって、監視制御対象となる設備、各装置類が増大して、プラント監視制御装置のモニタ画面に表示すべき情報が増大している。
これらの大量の情報を処理するため、監視制御装置に接続するモニタを大型化し、更に表示文字フォントを小さくし、シンボルを小さくして画面に表示している。
また、大量の情報を表示するために一部をウィンドウ化するなどして、マウスで領域を指定し、その部分を拡大縮小などして画面に表示している。
しかし、扱う情報量が増大すると、ＯＳに頼った装置では操作が煩雑になり、画面の拡大、縮小、切り替え時等に同じ操作を繰り返し行う必要があり、利用者の不満があった。
そこで改良策として、拡大対象を指定するフレームに予め倍率を指定しておいて、このフレームを移動するだけで、フレームの内側に該当する部分を所定の倍率に拡大して別途画面表示する発明が提案されている（特許文献１）。

特開平５−１６５４５９（段落０００９）

特許文献１に係る発明によって、手間を省いて必要な場所を拡大或いは縮小できる。しかし、これらの操作で拡大、縮小して表示されるデータは、基本的に拡大、縮小前後で同じものであって、新たな情報を追加表示したり、不要なデータを省略するものではない。そうすると、いずれにしてもユーザは、何がどの画面に存在するかを知った上で、画面を切り替えて監視制御装置を使用する必要があり、スムーズに監視制御装置を使用できるようになるにはかなりの熟練を要した。

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あり、熟練者でなくともスムーズに表示画面を切り替えて使用できるプラント監視制御装置の提供を目的とする。

この発明に係るプラント監視制御装置は、計算装置と、この計算装置に接続したモニタと、計算装置に指令を入力する入力装置とを備えたプラント監視制御装置において、
計算装置は、モニタに表示する複数の画面のデータを保存する表示画面ファイル及び画面のデータ相互間の関係を定義する画面関連性定義ファイルを保存する補助記憶装置と、
指令に基づいてモニタに表示すべき画面のデータを選択する、画面関連演算部と、
画面のデータを、指令に基づいて拡大して展開する操作処理部及び展開した画面のデータをモニタに表示する画面表示処理部を備え、
画面関連性定義ファイルには、基準となるベース画面の識別子と、前記ベース画面の任意の場所に割り付けられた割付フレームの識別子と、割付フレームがベース画面の中で取る位置及び縦横サイズと、ベース画面を拡大する過程で、ベース画面と割付フレームの識別子に対応する画面とを切り替えて表示する時のベース画面の拡大倍率を示す切替倍率を有し、
入力装置によって現在表示されているベース画面の一点を指定することにより、操作処理部がベース画面の拡大指令を受けた時、指令に含まれる拡大倍率が、ベース画面の画面関連性定義ファイルに記載された切替倍率未満の場合は、ベース画面をそのまま拡大してモニタに表示し、切替倍率以上の場合は、一点を含む割付フレームの識別子に対応する画面のデータを展開してモニタに表示することを
ことを特徴とするものである。

この発明に係るプラント監視制御装置の計算装置は、モニタに表示する複数の画面のデータを保存する表示画面ファイル及び画面のデータ相互間の関係を定義する画面関連性定義ファイルを保存する補助記憶装置と、
指令に基づいてモニタに表示すべき画面のデータを選択する、画面関連演算部と、
画面のデータを、指令に基づいて拡大して展開する操作処理部及び展開した画面のデータをモニタに表示する画面表示処理部を備え、
画面関連性定義ファイルには、基準となるベース画面の識別子と、ベース画面の任意の場所に割り付けられた割付フレームの識別子と、割付フレームがベース画面の中で取る位置及び縦横サイズと、ベース画面を拡大する過程で、ベース画面と割付フレームの識別子に対応する画面とを切り替えて表示する時のベース画面の拡大倍率を示す切替倍率を有し、
入力装置によって現在表示されているベース画面の一点を指定することにより、操作処理部がベース画面の拡大指令を受けた時、指令に含まれる拡大倍率が、ベース画面の画面関連性定義ファイルに記載された切替倍率未満の場合は、ベース画面をそのまま拡大してモニタに表示し、切替倍率以上の場合は、一点を含む割付フレームの識別子に対応する画面のデータを展開してモニタに表示することを特徴とするものなので、画面を拡大縮小するために、その都度、領域、倍率等を指定する必要がなく、また同じ画面を単に物理的に拡大縮小するだけではなく、現在表示されている内容より更に詳細な要素を含む画面を表示したり、詳細図から概略図へとに容易にアクセスできるので、処理プラント監視制御装置の画面構成全体に習熟した操作者でなくても、ズムーズかつ容易に操作できる。

この発明の実施の形態１におけるプラント監視制御装置の構成図である。 この発明の実施の形態１におけるプラント監視制御装置の要部を示すブロック図である この発明の実施の形態１におけるプラント監視制御装置で使用するベース画面と割付フレームと割付フレームに割り当てた画面の関係を示す図である。 この発明の実施の形態１におけるプラント監視制御装置の画面関連性定義ファイルの作り方のフロー図である。 この発明の実施の形態１におけるプラント監視制御装置で使用する画面関連性定義ファイルのファイル構造を示す図である。 この発明の実施の形態１におけるプラント監視制御装置における画面切替時の動作を示す図である。 この発明の実施の形態１におけるプラント監視制御装置における画面切替のフロー図である。 この発明の実施の形態１におけるプラント監視制御装置におけるマウスのイベント一覧を示す図である。 この発明の実施の形態２におけるプラント監視制御装置の要部を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２におけるプラント監視制御装置の画面関連自動定義機能のフロー図である。 この発明の実施の形態２におけるプラント監視制御装置の画面間の上下関係を示す図である。 この発明の実施の形態２におけるプラント監視制御装置における画面切替倍率を算出する対象となる２つの画面を例示する図である。 この発明の実施の形態３におけるプラント監視制御装置の要部を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３におけるプラント監視制御装置のウィンドウ対応処理の処理を示すフロー図である。 この発明の実施の形態４におけるプラント監視制御装置の要部を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４におけるプラント監視制御装置の画面合成機能のフロー図である。 この発明の実施の形態４におけるプラント監視制御装置の画面合成機能の動作を示す図である。

実施の形態１．
この実施の形態は、プラント監視制御装置の画面上の任意の場所をマウスで指定し、スクロールホイールを回転させて、拡大、縮小指示を出すだけで、その場所を中心として画面を拡大又は縮小し、この拡大、縮小率が設定値を超えた場合には、詳細図又は概略図に切り替えて、ユーザが必要とする情報を含む最適な画面をユーザに提供できるプラント用の監視制御装置に関するものである。

以下この発明の実施の形態１について図に基づいて説明する。
図１はプラント監視制御装置１（以下、監視制御装置１という）の構成図である。図２はプラント監視制御装置の計算装置２の要部を示すブロック図である。
計算装置２には、この計算装置２に指令を入力する入力装置３、モニタ４が接続されている。また計算装置２はネットワークを介してこの装置によって監視制御される被監視制御設備５に接続されている。

計算装置２の画面表示処理部２１はプラント監視制御装置１のモニタ４に表示する画面を、指定されたサイズ、位置に表示する処理を担い、操作処理部２２はマウス操作を検出し、表示画面の位置、拡大・縮小サイズを演算する操作処理を行う。補助記憶装置２３内の表示画面ファイルＦ１には、モニタ４に表示して、被監視制御設備５を監視制御するために利用する各種表示用の画面データが保存されている。そして補助記憶装置２３内に保存されている画面関連性定義ファイルＦ２（以下定義ファイルＦ２という）には、これらの画面データ相互間の関連性についての定義を保存してある。
画面関連性定義部２４は、定義ファイルＦ２を作成、保守するために使用する。
画面関連演算部２５は定義ファイルＦ２の内容と現在表示中の画面データ、操作処理部２２から与えられた情報を元に演算して、次に表示すべき画面を選択する。

計算装置２で使用する定義ファイルＦ２と、その作成方法について説明する。
定義ファイルＦ２はこの計算装置２内の画面関連性定義部２４で作成する。この計算装置２では、単に画面を拡大縮小するだけではなく、ユーザが必要とする部分の詳細図や、全体の概略図（広域画面）を的確に画面表示できることを特徴とする。従って、そのようなユーザのニーズに対応する画面を運用前に予め作成して、それぞれの画面間の関連性を定義しておく必要がある。

図５は定義ファイルＦ２の構造を示す図である。
ベース画面とは基礎となる上位画面のことをいう。
ベース画面ＩＤはベース画面に割り当てられた識別子であって、ベース画面のデータを格納しているファイル名である。
割付フレームとはベース画面の一定の範囲である。割付フレームＩＤはこの範囲に対応する下位画面の識別子であって、当該下位画面のファイル名である。
図３に示す例ではベース画面として図３（ａ）に示す全体画面がある。そしてＡの領域の割付フレームの範囲の下位画面として、図３（ｂ）に示すＡ画面を用意している。この場合図３（ａ）が、図３（ｂ）の上位画面である。つまり、下位画面は、上位画面の一部の詳細図であるという関係になる。
図３（ａ）のＰ１が定義ファイルＦ２の割付フレーム位置（割付位置）であり、Ｐ２が割付フレームサイズ（割付範囲）であり、Ｐ１からの相対的な座標で表す。
ここでは示していないが、Ｂ、Ｃ、Ｄの領域に対応する割付フレームと対応する各下位画面も用意してある。
これら、全体画面およびＡ画面〜Ｄ画面の合計５つの画面の関連性を定義する方法を図４に基づいて説明する。

まず、前段階として上述５つの画面データを作成して表示画面ファイルＦ１に保存しておく。
そして、全ての画面データを読み込む（ＳＴ−１１）。その中からベース画面を選択し画面表示する。なお、処理の最初は最も広域をカバーする全体画面がベース画面となる。（ＳＴ−１２）。
この全体画面上の任意の位置に割付フレームを割り付ける。
具体的には、今、画面には全体画面として図３（ａ）が表示されているとする。この画面の割付フレームとして図３（ａ）のＡの領域を割り付けるとすると、割付対象としてＡ画面のファイルを選択し、割付位置として、マウスで割り付け位置Ｐ１の場所をクリックして指定する。更に対角線上の点Ｐ２でクリックして割付フレームを割り付けるベース画面上の範囲（サイズ）を指定する。これにより、割付フレームに割り付けられたＩＤ（ファイル名）、位置、サイズ（範囲）が決まる。（ＳＴ−１３）。次にベース画面と割付フレームに割り付けた下位画面との関連を設定する。ここでは切替倍率（後述）を２．０と設定する（ＳＴ−１４）。更に下位画面がある場合は、現在の下位画面をベース画面としてＳＴ−１２から繰り返す（ＳＴ−１５）。最後に定義ファイルＦ２を保存する（ＳＴ−１６）。また、Ｂ、Ｃ、Ｄの画面についてもＡ画面と同様の操作を繰り返して画面関連性定義ファイルＦ２を作成する。

上記の例では全体画面の下に４つの割付フレームが存在する例を示したが、先述のように画面の割付は３階層以上であっても良い。その場合はベース画面をＡ−Ｄ画面として、定義を更に作成すればよい。

これまで、画面関連ファイルの構造と作り方を説明した。次に、これらのファイルを使用する監視制御装置１の運用について、実際の画面の変化を示す図６及びその処理のフローを示す図７を用いて説明する。なお、マウスのイベントの検出は図８に示すルールで行う。
今、モニタ４には、最も広域を表す画面が表示されている。この画面が現在のベース画面である。ユーザがマウスポインタをＡの領域に入れた状態でマウスのホイールを回して拡大指令を出すと（ＳＴ−２１）、現在のマウスポインタの位置、拡大倍率から表示すべき画面を選択する。
定義ファイルＦ２に記載した拡大率２．０倍に達するまでは、ポインタの位置を中心として画面をそのまま拡大する。もし、拡大率が所定の数値（ここでは２．０倍）を越えている場合は定義ファイルＦ２の記載に従ってＡ画面が等倍で表示される。（ＳＴ−２２、ＳＴ−２３）

拡大率が２．０倍を超えてＡ画面が表示された場合は、全体画面では表示されていなかったａ１−ａ４という画面部品が表示されることになる。
同様に、もし現在のマウスポインタの位置に更に別の割付フレームが関連づけられている場合は、つづけて拡大すると更に下位に関連付けられた画面へと画面表示が切り替わることになる。
なお、画面が縮小される場合は、等倍以下の縮小指令を受けた段階で、その画面の上位画面として関連付けられている画面表示に切り替わる。

この処理をプログラムとして表現すると次のようになる。
｛
ベース画面：全体画面
下位画面 ：Ａ画面
切替倍率 ：２．０
｝
マウスホイール１回転の倍率変化：０．２

表示画面の選択処理
ｉｆ（（１＋回転数×０．２（倍率変化））＜２．０（切替倍率））｛
全体画面を（１ ＋ 回転数×０．２）倍で表示
｝ｅｌｓｅ｛
Ａ画面に切替えて表示
｝

このようにすれば、画面を拡大縮小するために、その都度、領域、倍率等を指定する必要がなく、また同じ画面を単に物理的に拡大、縮小するだけではなく、現在表示されている内容より更に詳細な要素を含む画面を表示したり、詳細図から概略図へ容易にアクセスできるので、プラント監視制御装置の画面構成全体に習熟した操作者でなくても、ズムーズかつ容易に操作できる。

実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２におけるプラント監視制御装置の要部を示すブロック図である。
実施の形態１では定義ファイルＦ２を手動で定義する場合について説明した。この実施の形態２では図９に示すように画面関連性定義部２４に画面関連性自動定義機能Ｋ１を設けている。この機能を、図１０を用いて説明する。まず、画面関連性定義部２４にて表示画面ファイルを読み込む（ＳＴ−３１）。読み込んだファイル内に割り付けられている信号を取得する（ＳＴ−３２）。ここで、「信号」とは、例えば画面データとして使用されている部品（シンボル）に割り当てられたコードであって、その部品（シンボル）そのものを表すもの、或いはその種別を表すものをいう。
次に、同じ信号が割り付けられている画面、同じ種類の信号が割り付けられている画面について、それらの信号の多寡により画面の上下関係（ベース画面と下位画面の関係）を検出する（ＳＴ−３３）。

画面の上下関係は、画面内にある同一信号と同種信号の多寡により決定する。
同一・同種信号が少ない： 大まかな画面（上位の画面）
同一・同種信号が多い ： 詳細な画面（下位の画面）

次に、図１１を用いて具体的な上下関係検出の例を示す。
ａという種類の信号に関してＡ１画面、Ａ２画面の同一・同種信号の多寡を確認する。
Ａ１画面の信号数：４ ＞ Ａ２画面の信号数：３
上記結果により、Ａ１画面はＡ２画面を詳細にした画面と判断する（Ａ１画面が下層の画面）。
ここで、画面の詳細化率を信号Ａの数の比率と定義する。
Ａ２画面からＡ１画面への詳細化率 ＝ Ａ１画面の信号数 ÷ Ａ２画面の信号数
＝ ４ ÷ ３
＝ １．３３
この例では詳細化率によって上下関係を判断している。
図１１では、Ａ２画面に存在するａ５が、詳細画面であるＡ１画面に存在しない。これはａ５がａ３及びａ４を表すものとして使用されているような場合を想定している。概略画面では、まとめて同種のものを１つのシンボルで表し、詳細画面では個別に表示しているような場合である。

図１０のフローの説明に戻って、ＳＴ−３４から説明を続ける。
画面上に割り付けられている信号の割付位置の散らばりより倍率を決定する。同一信号、同種信号のちらばりが大きいほど倍率が大きく、ちらばりが小さいほど倍率が小さい。（ＳＴ−３４）。

図１２を用いて倍率算出の例を示す。
ａという種類の信号を含む矩形の面積を確認する。
Ａ１画面の破線で囲った部分の面積：３０
Ａ２画面の破線で囲った部分の面積：１５
とする。
すると、Ａ２画面からＡ１画面への面積比率 ＝ Ａ１画面の面積 ÷ Ａ２画面の面積
＝ ３０ ÷ １５
＝ ２．０となる。
そして、上記面積比率と詳細化率を積算して切替倍率を検出する。
Ａ２画面からＡ１画面への切替倍率 ＝ 詳細化率 × 面積比率
＝ １．３３ × ２．０
＝ ２．６６
面積比に詳細化率を積算する理由は、増加したシンボル分の専有面積を調整するためである。Ａ２画面を２．６６倍して、Ａ１画面に切り替えることにより、操作者に違和感を与えることなく表示画面をベース画面から割付フレームに割り付けた割付画面に切り替えることができる。

以上の工程より、画面を新規追加、修正した際に、定義ファイルＦ２を手動で作り直すことなく、ファイルの関連性の定義を自動更新することができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、モニタ４に表示されている画面を拡大・縮小する場合について述べたが、この実施の形態では図１３に示すように、計算装置２の画面表示処理部２１にウィンドウ対応表示機能Ｋ２を設け、操作処理部２２にウィンドウ対応操作処理機能Ｋ３を設けている。
ウィンドウ対応表示機能Ｋ２、ウィンドウ対応操作処理機能Ｋ３について図１４を用いて説明する。
まず、ウィンドウ対応操作処理機能Ｋ３にてマウスのイベントを検知する。この際、マウスポインタがウィンドウ上にあった場合には、ウィンドウ内での拡大・縮小の中心点、拡大・縮小倍率を決定する（ＳＴ−４１）。
次に実施の形態１と同様に表示する画面を選択、倍率等を決定する（ＳＴ−４２）。
そして表示画面にてウィンドウ対応操作処理機能Ｋ３でイベントを検出したウィンドウに対して選択した画面の表示倍率で、表示位置にウィンドウ対応表示機能Ｋ２によって監視制御画面を表示する（ＳＴ−４３）。これにより、ウィンドウ化した画面に対しても倍率変更等の処理が行えるようになり、実施の形態１と同様のマウスの操作で、ウィンドウ化した画面でも操作できる。
また、ウィンドウ化した画面によりさらに操作性の良いプラント監視制御装置を提供できる。

実施の形態４．
実施の形態３では、ウィンドウ化した画面での拡大・縮小による画面表示について述べたが、この実施の形態では図１５に示すように、更に画面関連演算部に画面合成機能Ｋ４を設けている。この機能は、画面がスクロールされた場合の処理を担当する。
画面合成機能Ｋ４について図１６を用いて説明する。
まず、操作処理部２２が、表示している画面の移動（スクロール）を検出する（ＳＴ−５１）。画面関連演算部２５は、移動後の位置、範囲から、表示画面、及びその倍率を決定する。
もし、表示すべき範囲が、スクロール対象となっている下位画面の領域からはみ出してしまう場合には、ベース画面や隣接する別の下位画面を同一拡大率で取得する（ＳＴ−５２）。取得した画面を連結して配置することで１枚の画面を合成する（ＳＴ−５３）。表示装置では合成した画面を表示する（ＳＴ−５４）。これにより、画面を拡大・縮小したままでスクロール操作により自動的に画面展開し、ベース画面を含めて隣接する割付画面の表示が可能となる。
この流れを図１７を用いて具体的に説明する。
図１７（ａ）に示すように、「全体画面」が最初に表示されているベース画面である。画面にＡ〜Ｄの領域が割付られている。
Ａの領域に割付けられた下位の詳細画面が「Ａ画面」、Ｂの領域に関連付けられた下位の詳細画面が「Ｂ画面」である。
マウスのポインタをＡの領域に移動しホイールを回転させるとＡ部分が拡大され、所定の切り替え倍率に達すると、下位（詳細）画面であるＡ画面が表示される。
図１７（ｂ）に示すように、例えばここでユーザがＡ画面の領域を越えてＡ画面をスクロールさせようとした場合、Ａの領域と、Ｂの領域との間にあるベース画面及び隣接するＢの領域に割り当てられた詳細画面（ここではＢ画面）とを同一倍率で合成して表示することができる。
これにより、画面を拡大・縮小したままで、移動操作により自動的にベース画面を含めて隣接する割付画面の表示が可能となり、ユーザの、画面切り替えに要する負担を低減できる。

１ プラント監視制御装置、２ 計算装置、２１ 画面表示処理部、
２２ 操作処理部、２３ 補助記憶装置、Ｆ１ 表示画面ファイル、
Ｆ２ 画面関連性定義ファイル、２４ 画面関連性定義部、２５ 画面関連演算部、
３ 入力装置、４ モニタ、５ 被監視制御設備、６ 割付フレーム、Ｐ１ 割付位置、Ｐ２ 割付範囲、Ｋ１ 画面関連性自動定義機能、Ｋ２ ウィンドウ対応表示機能、
Ｋ３ ウィンドウ対応操作機能、Ｋ４ 画面合成機能。

Claims (6)

1. 計算装置と、この計算装置に接続したモニタと、前記計算装置に指令を入力する入力装置とを備えたプラント監視制御装置において、
   前記計算装置は、前記モニタに表示する複数の画面のデータを保存する表示画面ファイル及び前記画面のデータ相互間の関係を定義する画面関連性定義ファイルを保存する補助記憶装置と、
   前記指令に基づいて前記モニタに表示すべき画面のデータを選択する、画面関連演算部と、
   前記画面のデータを、前記指令に基づいて拡大して展開する操作処理部及び展開した前記画面のデータを前記モニタに表示する画面表示処理部を備え、
   前記画面関連性定義ファイルには、基準となるベース画面の識別子と、前記ベース画面の任意の場所に割り付けられた割付フレームの識別子と、前記割付フレームが前記ベース画面の中で取る位置及びサイズと、前記ベース画面を拡大する過程で、前記ベース画面と前記割付フレームの識別子に対応する画面とを切り換えて表示する時のベース画面の拡大倍率を示す切換倍率を有し、
   前記入力装置によって現在表示されているベース画面の一点を指定することにより、前記操作処理部が前記ベース画面の拡大指令を受けた時、前記指令に含まれる拡大倍率が、前記ベース画面の画面関連性定義ファイルに記載された前記切換倍率未満の場合は、前記ベース画面をそのまま拡大してモニタに表示し、前記切換倍率以上の場合は、前記一点を含む割付フレームの識別子に対応する画面のデータを展開して前記モニタに表示することを特徴とするプラント監視制御装置。
2. 前記入力装置によって現在表示されているベース画面の一点を指定することにより、前記操作処理部が前記ベース画面の縮小指令を受けた時、前記ベース画面の現在の拡大倍率が１を越える場合は、前記ベース画面をそのまま縮小し、前記拡大倍率が１より小の場合は前記ベース画面に割り当てた識別子を割付フレームの識別子として有する他の画面を前記画面関連性定義ファイルから検索し、この画面のデータを展開して前記モニタの同じ位置に表示することを特徴とする請求項１に記載のプラント監視制御装置。
3. 前記画面表示処理部及び前記操作処理部は、ウィンドウ対応機能を備え、
   前記ウィンドウ単位でベース画面に割付フレームを設定できることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプラント監視制御装置。
4. 前記割付フレームの識別子に対応する画面のデータを表示して、この画面をスクロールする時に、前記表示処理部で表示しようとする画面の一部が、前記データの範囲を超越するときは、前記割付フレームに隣接する前記ベース画面及び前記割付フレームに隣接する他の割付フレームに対応する画面のデータを、現在の拡大倍率と同一倍率で、その超越する部分に表示することを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のプラント監視制御装置。
5. 前記表示画面ファイルの各画面データに包含されている、このプラント監視制御装置によって監視制御される設備及びその状態を示すシンボルに割り当てられたコード番号について、同一又は同種のコード番号が少ない画面データをベース画面、多い画面データをその割付フレームに対応する画面として関連付け、前記切替倍率は、前記ベース画面上と前記割付フレームに対応する画面上の前記シンボルの散らばり関係を元に自動計算して前記画面関連性定義ファイルを生成する画面関連性定義部を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載のプラント監視制御装置。
6. 前記割付フレームには、この割付フレームをベース画面として更に割付フレームを包含することを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載のプラント監視制御装置。

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