JP4993577B2 - Plant control system - Google Patents
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Description
本発明は、プラント制御システムに関し、さらに詳しくは、プラント制御システムを構成する表示制御部を削減する構成技術に関するものである。 The present invention relates to a plant control system, and more particularly to a configuration technique for reducing display control units constituting a plant control system.
一般に発電所、工場等のプラント制御システムでは、プラント制御システムの起動、停止、各データの管理、及び計算等を行なうユニット計算機と、操作者とのインターフェースを司るCRTコントローラ及びサブループ制御装置等の独立した機能を持った個別システムによりネットワークを構築してプラント全体の制御・監視を行っている。 In general, in plant control systems such as power plants and factories, the unit computer that starts and stops the plant control system, manages each data, calculates, etc., and the CRT controller that controls the interface with the operator and the sub-loop control device are independent The entire system is controlled and monitored by building a network with individual systems with the above functions.
図4は従来のプラント制御システムのシステム構成の一例を示す図である。このプラント制御システム120は、プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を司るユニット計算機50と、社内LAN等のネットワーク65と、ネットワーク65に接続された複数のCRT装置57と、を備えて構成されている。そして、ユニット計算機50は、プラントに配備された計器との入出力データの制御を行なうPIOユニット54と、管理データの集計を行って記録紙に印刷するプリンタ55と、CRT装置57の表示画面を画像として紙に印刷するハードコピー56と、実際のプラントの起動、停止、各データの管理及び計算を行なうユニット計算部51、ユニット計算部53と、二重化されたユニット計算部51、ユニット計算部53の何れか一方の制御を有効とする二重化切替器52と、を有している。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a system configuration of a conventional plant control system. The
この構成では、各CRT装置57は、同一のデータを操作するように構成され、ネットワーク65によりユニット計算部51、ユニット計算部53に接続されている。従って、例えばユニット計算部51をマスター側と設定すると、正常動作時には、ユニット計算部51からのデータによりプラント及び各CRT装置57が制御される。そのとき、ユニット計算部53は常にユニット計算部51と同じ動作をするためにプログラムは同時に実行している。
そして何らかの原因によりユニット計算部51が異常となると、二重化切替器52がユニット計算部53側に切り替えてプラント及び各CRT装置57の制御を続行する。
In this configuration, each
If the unit calculation unit 51 becomes abnormal for some reason, the duplex switch 52 switches to the
従来技術として特許文献1には、複数のプラント機器で計測されて出力されるプラント機器状態アナログ信号をデジタル信号に変換し、コントロ−ラを通じて上記デジタル信号に基づいて上記各プラント機器の状態を表示装置に表示すると共に、上記表示装置からの制御指令により上記各プラント機器を制御するプラント監視制御システムにおいて、上記デジタル信号の信号系の上記各プラント機器側の最上流で時間データ付プラント機器状態データを生成し、上記表示装置で時間データ付プラント機器状態データに基づき時間に関連付けたプラント機器状態の表示を行うプラント監視制御システムについて開示されている。
しかし、図4に示す従来のプラント制御システム120では、プラントシステムの信頼性を高めるために、ユニット計算機50内のユニット計算部を二重化するのみならず、CRT装置57も複数備える必要があった。そのため、各CRTに夫々CRTコントローラが必要となり、システムコストが高騰し、また設置スペースも嵩み、メンテナンスコストも高くなるといった問題があった。
また、特許文献1に開示されている従来技術は、プラント機器の状態信号には、その実際の出力時刻とタイムスタンプの時刻とが伝送遅れが生じるごとに伝送遅れ分だけずれる。このずれを防止するために、デジタル信号の信号系の各プラント機器側の最上流で時間データ付プラント機器状態データを生成し、表示装置で時間データ付プラント機器状態データに基づき時間に関連付けたプラント機器状態の表示を行うものである、しかし、実際に発生する伝送遅れを改善するものではないので、特にネットワークを利用したシステムの場合、ネットワークの混み具合によりデータ伝送が待機状態となり、異常事態が発生したときに迅速な対応ができないといった問題がある。
However, in the conventional
Further, according to the prior art disclosed in
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、操作部を備えた表示装置を制御する表示制御部内にプラントシステムを制御するユニット制御部の機能を含ませ、且つその表示制御部をユニット計算部内に備えることにより、ネットワークを介さずに表示操作の制御を行うことが可能となり、表示操作の伝送遅延を最小限にして障害発生時の対応を迅速に行うことができるプラント制御システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and includes a function of a unit control unit that controls a plant system in a display control unit that controls a display device including an operation unit, and the display control unit is a unit. By providing in the calculation unit, it is possible to control the display operation without going through the network, and provide a plant control system that can quickly respond when a failure occurs by minimizing the transmission delay of the display operation The purpose is to do.
本発明はかかる課題を解決するために、請求項1は、プラント全体の制御及び監視を行うプラント制御システムであって、データ内容を表示する2つの表示部と、前記プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を司るユニット制御部を備え前記2つの表示部を個別に制御する2つの表示制御部、該2つの表示制御部の何れか一方の制御を有効とする切替手段、及び前記プラントに配備された計器との間で授受される入出力データの制御を行なう周辺IO制御部を有するユニット計算部と、前記ユニット計算部と前記各プラントを制御するAPC制御装置とを接続するネットワークと、を備え、前記各表示制御部と前記各表示部とを前記ネットワークを介さずに直接接続したことを特徴とする。
一般に、表示装置の表示制御部はユニット制御部並の機能を備えている。そこで本発明では、ユニット計算部の外に備えられた表示装置の表示制御部内にユニット制御部の機能(ソフトウェア)を含ませ、且つその表示制御部のハードのみをユニット計算部内に備え、表示制御部と表示部を接続するものである。これにより、従来ネットワークを介して接続していた表示装置のデータが、ネットワークを介さずに直接表示制御部と接続され、操作データの遅延が最小限となると共に、表示制御部の設置スペースが削減され、システムコストの削減とメンテナンスコストの削減を実現することができる。
In order to solve this problem, the present invention provides a plant control system that controls and monitors the entire plant, and includes two display units for displaying data contents , start and stop of the plant, Two display control units each having a unit control unit for managing and calculating data and individually controlling the two display units, switching means for enabling control of any one of the two display control units, and the plant A unit calculation unit having a peripheral IO control unit for controlling input / output data exchanged with an instrument arranged in the network, and a network connecting the unit calculation unit and the APC control unit for controlling each plant; The display control unit and the display unit are directly connected without going through the network.
Generally, a display control unit of a display device has a function similar to that of a unit control unit. Therefore, in the present invention, the function (software) of the unit control unit is included in the display control unit of the display device provided outside the unit calculation unit, and only the hardware of the display control unit is provided in the unit calculation unit. The unit and the display unit are connected. As a result, the data of the display device that was connected via the conventional network is directly connected to the display controller without going through the network, minimizing the delay of operation data and reducing the installation space for the display controller. Thus, reduction of system cost and reduction of maintenance cost can be realized.
請求項2は、前記各表示制御部の正常稼働中は前記各表示部は前記各表示制御部により夫々制御されることを特徴とする。
ユニット計算部内のユニット制御部を二重化する場合、更に同じ機能を備えた表示制御部と、2つのユニット制御部の何れか一方を有効とする切替手段が必要となる。そして各表示制御部には夫々表示部を接続して個別に制御される。これにより、一方の表示制御部内のユニット制御部がプラントシステムを制御している二重化運転中でも、表示制御部だけは同時に動作して各表示部を制御することができる。
According to a second aspect of the present invention, each display unit is controlled by each display control unit during normal operation of each display control unit.
When the unit control unit in the unit calculation unit is duplicated, a display control unit having the same function and a switching unit for enabling one of the two unit control units are required. Each display control unit is connected to a display unit and controlled individually. Thereby, even during the duplex operation in which the unit control unit in one display control unit controls the plant system, only the display control unit can operate simultaneously to control each display unit.
請求項3は、前記2つ表示制御部のうちの一方をマスター制御部、他方をスレーブ制御部とした場合、前記切替手段により前記スレーブ制御部が正常であり且つ前記マスター制御部が動作不良であると判断された場合、該マスター制御部の動作を停止することにより、該マスター制御部に接続されている表示部の表示を無効とし、前記スレーブ制御部の動作を有効として前記プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を継続することを特徴とする請求項1又は2に記載のプラント制御システム。
二重化運転では、一方をマスター、他方をスレーブとして位置づけて動作させるのが一般的である。即ち、電源立ち上げ時は必ずマスター側が主導権を握ってプラントシステムの制御を行い、スレーブ側はマスターがダウンしたときに、マスターが復旧するまでの動作を肩代わりする役目を担うものである。本発明では、マスター制御部がダウンした場合、切替手段によりスレーブ制御部に切り替えて、スレーブ制御部がプラントシステムの制御を続行するものである。そのとき、ダウンしたマスター制御部内の表示制御部も同時にダウンしてしまうので、そこに接続されている表示部は無効となる。しかし、同じデータを表示するスレーブ制御部に接続された表示部はそのまま生きているので、操作には支障が生じない。
According to a third aspect of the present invention, when one of the two display control units is a master control unit and the other is a slave control unit, the slave control unit is normal and the master control unit is malfunctioning by the switching unit. If it is determined that there is, the operation of the master control unit is stopped, thereby invalidating the display of the display unit connected to the master control unit, and the operation of the slave control unit is enabled to start the plant, The plant control system according to
In duplex operation, it is common to operate by positioning one as a master and the other as a slave. That is, when the power is turned on, the master side always takes the initiative to control the plant system, and the slave side assumes the role of taking over the operations until the master recovers when the master goes down. In this invention, when a master control part goes down, it switches to a slave control part by a switching means, and a slave control part continues control of a plant system. At that time, the display control unit in the down master control unit is also down at the same time, so the display unit connected thereto becomes invalid. However, since the display unit connected to the slave control unit that displays the same data is still alive, there is no problem in operation.
請求項4は、前記表示部と前記表示制御部を有する表示装置が複数備えられている場合、前記表示制御部は同一のデータにより前記表示装置を制御することを特徴とする。
プラントシステムの場合、ユニット制御部を二重化するばかりでなく、表示装置も多重化してシステム全体の信頼性を高めている。従って、この表示装置に表示するデータは全て同じ内容が表示され、どの表示装置からでもユニット制御部に対して操作指示を与えることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, when a plurality of display devices having the display unit and the display control unit are provided, the display control unit controls the display device with the same data.
In the case of a plant system, not only the unit control unit is duplicated, but also the display device is multiplexed to improve the reliability of the entire system. Therefore, all the data displayed on the display device displays the same content, and an operation instruction can be given to the unit control unit from any display device.
本発明によれば、プラント全体の制御及び監視を行うプラント制御システムであって、プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を司るユニット制御部と、プラントに配備された計器との間で入出力データの制御を行なう周辺IO制御部と、を有するユニット計算部を備え、ユニット計算部がネットワークを介して表示部及び表示制御部から構成される表示装置と接続されている場合、表示制御部内にユニット制御部の機能を含めるように構成し、且つ表示制御部をユニット計算部内に備え、表示制御部と表示部とをネットワークを介さずに直接接続したので、操作データの遅延が最小限となると共に、表示制御部の設置スペースが削減され、システムコストの削減とメンテナンスコストの削減を実現することができる。 According to the present invention, there is provided a plant control system that controls and monitors the entire plant, between a unit control unit that controls start and stop of a plant, management and calculation of each data, and an instrument installed in the plant. And a peripheral I / O control unit for controlling input / output data, and when the unit calculation unit is connected to a display device including a display unit and a display control unit via a network, display control is performed. The function of the unit control unit is included in the unit, the display control unit is provided in the unit calculation unit, and the display control unit and the display unit are directly connected without a network, so that the delay of operation data is minimized. At the same time, the installation space for the display control unit is reduced, and system costs and maintenance costs can be reduced.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図1は本発明の第1の実施形態に係るプラント制御システムのブロック図である。このプラント制御システム100は、最小構成のシステムとして構成されている。即ち、プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を司るユニット計算機(ユニット計算部)1と、社内LAN等のネットワーク7と、CRTコントローラ5に接続されたCRT(表示部)6と、を備えて構成されている。そして、ユニット計算機1は、プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を司るユニット制御部5aと、CRT6の制御を行なうCRTコントローラ(表示制御部)5と、プラントに配備された各計器類12との間で入出力データの制御を行なうPIOユニット(周辺IO制御部)2と、管理データの集計を行って記録紙に印刷するプリンタ3と、CRT6の表示画面を画像として紙に印刷するハードコピー4と、を有する。尚、ネットワーク7には、例えば、プラントを制御するAPC制御装置8と、バーナを制御するバーナ制御装置9と、ボイラ、タービン補機回路等を制御するシーケンス制御装置10と、その他制御装置11等が接続されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified. .
FIG. 1 is a block diagram of a plant control system according to the first embodiment of the present invention. The
本実施形態では、ユニット計算機1がネットワーク7を介してCRT6及びCRTコントローラ5から構成される表示装置と接続可能な場合、CRTコントローラ5内にユニット制御部5aの機能を含めるように構成し、且つCRTコントローラ5をユニット計算機1内に備え、CRTコントローラ5とCRT6とをネットワーク7を介さずに直接接続したものである。
即ち、CRT6のCRTコントローラ5はユニット制御部5a並の機能を備えている。そこで本実施形態では、ユニット計算機1の外に備えられた表示装置のCRTコントローラ5内にユニット制御部5aの機能(ソフトウェア)を含ませ、且つそのCRTコントローラ5のハードのみをユニット計算機1内に備え、CRTコントローラ5とCRT6を接続するものである。これにより、従来ネットワーク7を介して接続していた表示装置のデータが、ネットワーク7を介さずに直接CRTコントローラ5と接続され、操作データの遅延が最小限となると共に、CRTコントローラ5の設置スペースが削減され、システムコストの削減とメンテナンスコストの削減を実現することができる。
In the present embodiment, the
That is, the
図2は本発明の第2の実施形態に係るプラント制御システムのブロック図である。このプラント制御システム110は、二重化システムとして構成されている。同じ構成要素には図1と同じ参照番号を付し、重複する説明は省略する。図2が図1と異なる点は、ユニット制御部5aを二重化運転するために、更にCRTコントローラ14と、二つのユニット制御部5a、14aの何れか一方の制御を有効とする二重化切替器(切替手段)13と、を備え、各CRTコントローラ5、14には個別に制御されるCRT6、15が夫々接続され、各CRTコントローラ5、14の正常稼働中は各CRT6、15は各CRTコントローラ5、14により夫々制御される点である。また、表示装置を多重化するために、ネットワーク7に表示装置21、22が接続されている。表示装置21、22は夫々CRT16、17、CRTコントローラ18、19により構成されている。
FIG. 2 is a block diagram of a plant control system according to the second embodiment of the present invention. The
即ち、ユニット計算機1内のユニット制御部5a、14aを二重化する場合、更に同じ機能を備えたCRTコントローラ14と、2つのユニット制御部5a、14aの何れか一方を有効とする二重化切替器13が必要となる。そして各CRTコントローラ5、14には夫々CRT6、15を接続して個別に制御される。これにより、例えば、一方のCRTコントローラ5内のユニット制御部5aがプラントシステムを制御している二重化運転中でも、CRTコントローラ5、14だけは同時に動作して各CRT6、15を制御することができる。
That is, when the
また、二重化運転では、一方をマスター、他方をスレーブとして位置づけて動作させるのが一般的である。即ち、電源立ち上げ時は必ずマスター側が主導権を握ってプラントシステムの制御を行い、スレーブ側はマスターがダウンしたときに、マスターが復旧するまでの動作を肩代わりする役目を担うものである。本実施形態では、例えば、ユニット制御部5aをマスター制御部、ユニット制御部14aをスレーブ制御部とした場合、マスター制御部5aがダウンした場合、二重化切替器13によりスレーブ制御部14aに切り替えて、スレーブ制御部14aがプラントシステムの制御を続行するものである。そのとき、ダウンしたマスター制御部5a内のCRTコントローラ5も同時にダウンしてしまうので、そこの接続されているCRT6は無効となる。しかし、同じデータを表示するスレーブ制御部14aに接続されたCRT15はそのまま生きているので、操作には支障が生じない。
また、二重化運転を有効とする条件は、マスター制御部5aとスレーブ制御部14aが両方正常に動作していることである。従って、二重化切替器13は常に両者の状態をチエックして、マスター制御部5aは正常だがスレーブ制御部14aがダウンした場合は、二重化運転に支障をきたすため、スレーブ制御部14aに接続されたCRT15を無効として、二重化切替器13がスレーブ制御部14a側に切り替わらないようにする必要がある。
Further, in duplex operation, it is common to operate by positioning one as a master and the other as a slave. That is, when the power is turned on, the master side always takes the initiative to control the plant system, and the slave side assumes the role of taking over the operations until the master recovers when the master goes down. In the present embodiment, for example, when the
In addition, the condition for enabling the duplex operation is that both the
また、プラントシステムの場合、ユニット制御部を二重化するばかりでなく、表示装置も多重化してシステム全体の信頼性を高めている。従って、この表示装置に表示するデータは全て同じ内容が表示され、どの表示装置からでもユニット制御部5a、14aに対して操作指示を与えることができる。
以上の実施形態では、CRTコントローラにユニット制御部の機能を含ませた場合について説明したが、他の実施形態として、本来ユニット計算器1内に備えられているユニット制御部にCRTコントローラの機能を含ませ、ユニット計算機1外に備えられたCRTコントローラのハードを削減するようにしてもよい。
In the case of a plant system, not only the unit control unit is duplicated but also the display device is multiplexed to improve the reliability of the entire system. Accordingly, all the data displayed on the display device displays the same contents, and an operation instruction can be given to the
In the above embodiment, the case where the function of the unit controller is included in the CRT controller has been described. However, as another embodiment, the function of the CRT controller is added to the unit controller originally provided in the
図3は本発明のプラント制御システムの動作を説明するフローチャートである。ここではユニット制御部が二重化されている場合について説明し、マスター側とスレーブ側の動作を並べて記載して説明する。また、図2を参照して説明する。電源が投入されるとマスター側のCRTコントローラ5はCRT6を制御し、ユニット制御部5aはPIOユニット2を介してプラントを制御する(S1)。それと同時にスレーブ側のCRTコントローラ14はCRT15を制御し、ユニット制御部14aはプログラムは稼動するが、PIOユニット2から出力信号を出力することはない。即ち、プラントシステムの制御の主導権はあくまでもユニット制御部5aであり、ユニット制御部14aはプログラムを稼動するが実際にプラントを制御することはしない。
二重化切替器13はユニット制御部5a、ユニット制御部14aの動作を常に監視し(S2)(S6)、例えば、ユニット制御部5aが異常であった場合(S2でNO)、二重化切替器13をユニット制御部14aに切り替え(S3)、ユニット制御部5aとCRTコントローラ5の動作を停止する(S4)。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the plant control system of the present invention. Here, a case where the unit control unit is duplicated will be described, and operations on the master side and the slave side will be described side by side. The description will be given with reference to FIG. When the power is turned on, the
The
ユニット制御部14aは二重化切替器13から切替指令を受けると(S8でYES)、CRT15の制御とプラントの制御を続行する(S9)。そして一定周期あるいは割り込み処理によりユニット制御部14aが正常か否かをチエックし(S10)、異常が発生すると(S10でNO)ユニット制御部14aとCRTコントローラ14の動作を停止する(S11)。その後、二重化切替器13はユニット制御部5aが復旧したか否かをチエックし(S12)、ユニット制御部5aが復旧している場合は(S12でYES)、二重化切替器13によりユニット制御部5a側に切り替えて(S14)、ステップS1に戻って繰り返す。一方、ステップS12でユニット制御部5aが復旧していない場合は(S12でNO)、全体のシステムがダウンする(S13)。
また、ユニット制御部5aが正常でユニット制御部14aが異常になった場合は(S6でNO)、ユニット制御部14aのプログラムを停止して、CRTコントローラ14の制御を停止し、ユニット制御部5aが異常になった場合に二重化切替器13がユニット制御部14a側に切り替わらないように二重化切替器13の動作を停止する(S7)。
When the unit controller 14a receives a switching command from the duplex switch 13 (YES in S8), the unit controller 14a continues the control of the CRT 15 and the plant (S9). Then, whether or not the unit controller 14a is normal is checked by a fixed period or interruption processing (S10). If an abnormality occurs (NO in S10), the operations of the unit controller 14a and the
When the
1 ユニット計算機、2 PIOユニット、3 プリンタ、4 ハードコピー、5、14 CRTコントローラ、6、15、16、17 CRT、7 ネットワーク、8 APC制御装置、9 バーナ制御装置、10 シーケンス制御装置、11 その他制御装置、12 各計器類、13 二重化切替器、5a、14a ユニット制御部、18、19 CRTコントローラ、110 プラント制御システム 1 unit computer, 2 PIO unit, 3 printer, 4 hard copy, 5, 14 CRT controller, 6, 15, 16, 17 CRT, 7 network, 8 APC controller, 9 burner controller, 10 sequence controller, 11 others Control device, 12 Each instrument, 13 Duplex switch, 5a, 14a Unit controller, 18, 19 CRT controller, 110 Plant control system
Claims (4)
データ内容を表示する2つの表示部と、
前記プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を司るユニット制御部を備え前記2つの表示部を個別に制御する2つの表示制御部、該2つの表示制御部の何れか一方の制御を有効とする切替手段、及び前記プラントに配備された計器との間で授受される入出力データの制御を行なう周辺IO制御部を有するユニット計算部と、
前記ユニット計算部と前記各プラントを制御するAPC制御装置とを接続するネットワークと、
を備え、
前記各表示制御部と前記各表示部とを前記ネットワークを介さずに直接接続したことを特徴とするプラント制御システム。 A plant control system for controlling and monitoring the entire plant,
Two display units for displaying the data contents;
Unit control unit for controlling start and stop of the plant, management and calculation of each data, two display control units for individually controlling the two display units, and effective control of either one of the two display control units A switching unit , and a unit calculation unit having a peripheral IO control unit for controlling input / output data exchanged with the instrument installed in the plant,
A network connecting the unit calculation unit and the APC control device for controlling each plant;
With
The plant control system, wherein each display control unit and each display unit are directly connected without going through the network.
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