JP5088206B2 - プラント情報表示システムおよびプラント情報表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラントから取得したプラントデータを表示するプラント情報表示システムおよびプラント情報表示方法に関する。

プラントを安定して運転するために、オペレータはプラント内のセンサ等から収集したプロセスデータを監視し、あるいは収集したデータを演算加工した後のデータを見ながらオペレーションを行っている。プラントの設備は設置条件や稼動状況によって異なる劣化の進行により変化しているため、オペレータにはプロセスデータ以外の設備の情報も加味した総合的な判断が要求される。
特開２００７−２９９１３２号公報

しかし、設備のメンテナンスを扱う部署が異なる場合や、設備の劣化に関する情報をオペレーションシステム上で参照できない場合などには、オペレータが設備の状況を把握することができず、適切なプラント操業を行うことができない。また、システム上、これらの情報を参照することが可能であったとしても、通常、プラント操業中に監視対象として把握できるのはプロセスデータのみであり、プラントのオペレーションをしながら設備の劣化状況や設備に対する現状での負荷等を把握することは極めて困難である。

本発明の目的は、プラントの状況に応じた適切な情報を表示できるプラント情報表示システムおよびプラント情報表示方法を提供することにある。

本発明のプラント情報表示システムは、
プラントから取得したプラントデータを表示するプラント情報表示システムにおいて、
プラントからプラントの劣化に関連するデータを取得する劣化データ取得手段と、
前記劣化データ取得手段により取得されたデータに基づいてプラントの劣化に関するパラメータ値を得るパラメータ取得手段と、
前記プラントから操業に関するプラントデータをリアルタイムに取得するプラントデータ取得手段と、
前記プラントデータ取得手段により取得された前記プラントデータの値または当該プラントデータから演算された演算値を、グラフ上に表示するとともに、前記パラメータ取得により得られた前記パラメータ値に応じた、目標とすべき当該プラントデータの値の範囲または目標とすべき当該演算値の範囲を前記グラフ上に表示する表示手段と、
を備え、
前記劣化に関連するデータは、前記プラントデータ取得手段により取得される前記プラントデータに関連する設備が置かれた環境を示し、
前記パラメータ値は、前記設備の劣化要因であるストレスの大きさであり、
前記パラメータ取得手段は、前記環境が招くストレスが大きい程、前記パラメータ値として大きな値を取得することを特徴とする。
このプラント情報表示システムによれば、プラントデータをプラントの劣化に関する情報を反映させた表示方法を用いて表示するので、プラントの状況に応じた適切な情報を表示できる。

前記環境は前記設備の温度であり、前記パラメータ取得手段は、前記温度が高い程、前記パラメータ値として大きな値を取得してもよい。

前記表示手段は、前記プラントデータ取得手段により取得された前記プラントデータから演算された演算値および目標とすべき当該演算値の範囲を表示軸を共通とする一次元のグラフ上に表示してもよい。

前記表示手段は、前記プラントデータ取得手段により取得された前記プラントデータから演算された演算値および目標とすべき当該演算値の範囲を表示軸を共通とする一次元のグラフ上に表示してもよい。

本発明のプラント情報表示方法は、
プラントから取得したプラントデータを表示するプラント情報表示方法において、
プラントからプラントの劣化に関連するデータを取得するステップと、
前記劣化に関連するデータを取得するステップにより取得されたデータに基づいてプラントの劣化に関するパラメータ値を得るステップと、
前記プラントから操業に関するプラントデータをリアルタイムに取得するステップと、
前記プラントデータを取得するステップにより取得された前記プラントデータの値または当該プラントデータから演算された演算値を、グラフ上に表示するとともに、前記演算手段により得られた前記パラメータ値に応じた、目標とすべき当該プラントデータの値の範囲または目標とすべき当該演算値の範囲を前記グラフ上に表示するステップと、
を備え、
前記劣化に関連するデータは、前記プラントデータを取得するステップにより取得される前記プラントデータに関連する設備が置かれた環境を示し、
前記パラメータ値は、前記設備の劣化要因であるストレスの大きさであり、
前記パラメータ値を得るステップでは、前記環境が招くストレスが大きい程、前記パラメータ値として大きな値を取得することを特徴とする。
このプラント情報表示方法によれば、プラントデータをプラントの劣化に関する情報を反映させた表示方法を用いて表示するので、プラントの状況に応じた適切な情報を表示できる。

前記環境は前記設備の温度であり、前記パラメータ値を得るステップでは、前記温度が高い程、前記パラメータ値として大きな値を取得してもよい。

本発明のプラント情報表示システムによれば、プラントデータをプラントの劣化に関する情報を反映させた表示方法を用いて表示するので、プラントの状況に応じた適切な情報を表示できる。

本発明のプラント情報表示方法によれば、プラントデータをプラントの劣化に関する情報を反映させた表示方法を用いて表示するので、プラントの状況に応じた適切な情報を表示できる。

以下、図１〜図３を参照して、本発明によるプラント情報表示システムの一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態のプラント情報表示システムが適用されるフィールド制御システムの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、プラントにはフィールド機器を制御するフィールドコントローラ１，１，・・・が分散配置され、このフィールドコントローラ１，１，・・・を介して、フィールド機器群を操作監視装置２により操作、監視することができる。

図１の例では、本発明によるプラント情報表示システムが操作監視装置２に組み込まれており、オペレータは操作監視装置２のモニタ２０を見ることでプラントの情報を得ることができる。

上記のように、操作監視装置２は、フィールド機器群を操作監視する機能を備える。

また、図１に示すように、操作監視装置２は、本実施形態のプラント情報表示システムを構成する機能として、プラントからプラントの劣化に関連するデータを取得する劣化データ取得手段２１と、劣化データ取得手段２１により取得されたデータに基づいてプラントの劣化に関する情報を得るための演算を実行する演算手段２２と、プラントから操業に関するプラントデータをリアルタイムに取得するプラントデータ取得手段２３と、プラントデータ取得手段２３により取得されたプラントデータを、演算手段２２により得られた上記情報を反映させた表示方法を用いてモニタ２０に表示する表示手段２４と、劣化データ取得手段２１により取得されたデータの履歴、演算手段２２により得られた上記情報の履歴、またはプラントデータ取得手段２３により取得されたプラントデータの履歴を格納する格納手段２５と、を備える。

次に、本実施形態のプラント表示システムの動作について説明する。

劣化データ取得手段２１は、プラントからプラントの劣化に関連するデータを取得する。プラントの劣化は、ポンプ、バルブ等のフィールド機器の劣化、配管あるいはタンク等の腐食、その他、プラントを構成する装置、設備の劣化を含む。プラントの劣化に関連するデータは、プラントの劣化速度あるいはプラントの劣化状態と相関のあるデータを広く含む。例えば、プロセス温度、機器の周辺温度、流量、圧力、回転数、振動の大きさ、流体の化学的組成、機器のメンテナンス状況等を含む。プラントの劣化に関連するデータは、フィールドコントローラ１，１，・・・を介して取得することができる。劣化データ取得手段２１により取得されたプラントの劣化に関連するデータは、必要に応じて格納手段２５に履歴データとして格納される。

演算手段２２は、劣化データ取得手段２１により取得されたデータに基づいてプラントの劣化に関する情報を得るための演算を実行する。プラントの劣化に関する情報は、プラントの劣化速度およびプラントの劣化状態を含む。プラントの劣化状態は、プラントの劣化速度を時間積分して得ることもできる。プラントの劣化速度およびプラントの劣化状態は、単一または複数のデータ（プラントの劣化に関連するデータ）を用いて演算される。演算手段２２により得られた情報は、必要に応じて格納手段２５に履歴データとして格納される。

プラントデータ取得手段２３は、プラントから操業に関するプラントデータをリアルタイムに取得する。プラントデータは、流量、圧力、温度、回転数、効率等を含み、フィールドコントローラ１，１，・・・を介して直接取得され、あるいはフィールドコントローラ１，１，・・・を介して取得されたデータ（プラントデータ）に基づいて算出される。プラントデータ取得手段２３により取得されたプラントデータは、必要に応じて格納手段２５に履歴データとして格納される。

表示手段２４は、プラントデータ取得手段２３により取得されたプラントデータを、演算手段２２により得られた上記情報を反映させた表示方法を用いてモニタ２０に表示する。また、表示手段２４は、格納手段２５に格納された履歴データを用いた履歴表示を行う。

図２および図３は、表示手段２４によるモニタ２０への画面表示例を示す図である。図２および図３では、ポンプの運転監視に関する画面表示例を示している。

図２（ａ）および図２（ｂ）は、ポンプの運転効率の監視のための表示例を示している。図２（ａ）では、ポンプの温度が２０℃における運転目標に即して、運転状態を良好、普通、不良に区分けする運転効率の閾値がバー表示３０により示されるとともに、現在の効率がインディケータ３１により提示される。また、直近の一定期間内における効率のバラツキがインディケータ３２により示される。オペレータは、バー表示３０により示される運転目標と、現在の運転効率とを比較しつつ、ポンプの運転効率を監視することができる。

現在の運転効率は、プラントデータ取得手段２３によって、フィールド機器であるポンプからデータを取得するとともに、このデータに基づく演算を実行することで算出される。また、一定期間における効率のバラツキは、格納手段２５に格納された運転効率の履歴に基づいて算出される。

図２（ａ）および図２（ｂ）の例では、劣化データ取得手段２１および演算手段２２は、ポンプの温度をポンプに対する劣化要因（ストレス）の代表値として取り扱い、ストレスの大きさを表示手段２４によるモニタ２０への画面表示に反映させている。運転状態の閾値は、ポンプの温度に予め対応付けられてテーブルとして格納され、テーブルを参照することで対応するバー表示３０が表示される。図２（ａ）の例では、「ポンプ温度＝２０℃」における閾値に従ったバー表示３０が選択される。

これに対して、図２（ｂ）は、ポンプの温度が７５℃の場合の表示を示している。図２（ｂ）では、高温下での運転がポンプの劣化要因（ストレス）となることが考慮され、運転効率がより低い状態が目標値として設定されている。このためバー表示３０における運転状態を良好、普通、不良に区分けする運転効率の閾値が、図２（ａ）の場合よりも低い値とされている。これにより、ポンプに与えるダメージを抑制できる。

このように、ポンプの温度をストレスの代表値として取り扱い、ストレスの大きさに応じて適切な運転条件の指示を変えることにより、オペレータに対して、ポンプに与えるストレスを加味した適切な運転目標等を与えることが可能となる。また、運転効率の閾値と現在の運転効率との関係をモニタ２０への表示のみならず、プロセスアラームの制御に用いることもできる。

図２（ａ）および図２（ｂ）では、劣化要因（ストレス）の大きさに応じて表示を変化させる例を示したが、ポンプの現在の劣化状態に応じて表示を変化させてもよい。また、現在の劣化状態、およびストレスの大きさの両者を加味して、表示内容を変化させるようにしてもよい。

次に、図２（ｃ）および図２（ｄ）は、ポンプの流量設定値およびポンプの出力値という２変数についての目標値を２次元表示する例を示している。図２（ｃ）はポンプの温度が２０℃の場合を、図２（ｄ）はポンプの温度が７５℃の場合をそれぞれ示している。図２（ｃ）および図２（ｄ）において、良好な運転状態の範囲として、より良好な順に、領域４１ａ、領域４１ｂおよび領域４１ｃが表示されるとともに、現在の状態がインディケータ４２の表示位置により示されている。また、運転状態の変化の傾向が矢印状のインディケータ４３により示される。

現在の状態は、プラントデータ取得手段２３によって、フィールド機器であるポンプからデータを取得することで取得される。また、運転状態の変化の傾向は格納手段２５に格納された運転状態の履歴に基づいて求められ、その傾向がインディケータ４３の方向として表示される。

図２（ｃ）および図２（ｄ）の例では、劣化データ取得手段２１および演算手段２２は、ポンプの温度をポンプに対する劣化要因（ストレス）の代表値として取り扱い、ストレスの大きさを表示手段２４によるモニタ２０への画面表示に反映させている。運転状態の閾値は、ポンプの温度に予め対応付けられてテーブルとして格納され、テーブルを参照することで対応する領域４１ａ、領域４１ｂおよび領域４１ｃが表示される。図２（ｄ）で示される領域４１ａ、領域４１ｂおよび領域４１ｃは、それぞれ図２（ｃ）の場合よりも狭まっており、オペレータがこのような表示画面に基づいて監視、操作することにより、高温時におけるポンプへのダメージを抑制できる。また、運転状態の変化の傾向を参考とすることもできる。

図２（ｃ）および図２（ｄ）では、劣化要因（ストレス）の大きさに応じて表示を変化させる例を示したが、現在の劣化状態に応じて表示を変化させてもよい。また、現在の劣化状態、およびストレスの大きさの両者を加味して、表示内容を変化させるようにしてもよい。

図３（ａ）は、目標とすべきポンプの運転効率と劣化要因（ストレス）との関係をモニタ２０に二次元表示する例を示している。目標とすべき運転状態は、ライン５１およびライン５２で囲まれた範囲として示され、現在の状態はインディケータ５３の表示位置により示される。また、運転状態の履歴が軌跡５４として示されるとともに、運転状態の長期的な変化の傾向が矢印状のインディケータ５５により示される。運転状態の閾値は予めテーブルとして格納され、テーブルを参照することでライン５１およびライン５２が表示される。

現在の運転効率は、プラントデータ取得手段２３によって、フィールド機器であるポンプからデータを取得するとともに、このデータに基づく演算を実行することで算出される。また、軌跡５４およびインディケータ５５の表示に必要な運転効率の履歴は、格納手段２５から取得される。

図３（ａ）の例では、劣化データ取得手段２１および演算手段２２は、プラントから必要なデータを取得するとともに劣化要因（ストレス）を算出し、算出されたストレスの大きさを表示手段２４によるモニタ２０への画面表示（インディケータ５３のＸ座標）に反映させている。このため、オペレータは現在のストレスに応じた適切な運転効率を把握でき、このような表示画面に基づいて監視、操作することにより、ポンプに与えるダメージを抑制できる。また、状態の履歴および状態の長期的な変化の傾向を運転操作の参考とすることができる。

図３（ｂ）は、図３（ａ）の例に代えて、ポンプの温度を劣化要因（ストレス）の代表値として用いる例を示している。目標とすべき運転状態は、ライン５６およびライン５７で囲まれた範囲として示され、現在の状態はインディケータ５８の表示位置として示される。また、状態の履歴がインディケータの軌跡５９として示される。運転状態の閾値は予めテーブルとして格納され、テーブルを参照することでライン５６およびライン５７が表示される。

現在の運転効率は、プラントデータ取得手段２３によって、フィールド機器であるポンプからデータを取得することで取得される。また、運転効率の履歴は、格納手段２５から取得され、軌跡５９の表示に反映される。

図３（ｂ）の例では、劣化データ取得手段２１および演算手段２２は、ポンプの温度を取得し、ポンプの温度に基づいて算出されたストレスの大きさを表示手段２４によるモニタ２０への画面表示（インディケータ５８のＸ座標）に反映させている。このため、オペレータは現在のストレスに応じた適切な運転効率を把握でき、このような表示画面に基づいて監視、操作することにより、ポンプに与えるダメージを抑制できる。また、状態の履歴を運転操作の参考とすることができる。

図３（ｃ）は、ポンプの運転効率とポンプの劣化状態との関係をモニタ２０に二次元表示する例を示している。目標とすべき運転状態は、ライン６１およびライン６２で囲まれた範囲として示され、現状でのポンプの劣化程度はライン６３のＸ座標により示される。また、現在の運転効率はインディケータ６４のＹ座標により示される。運転状態の閾値は予め劣化程度と運転状態の閾値とを対応付けたテーブルとして格納され、テーブルを参照することでライン６１およびライン６２が表示される。

現在の運転効率は、プラントデータ取得手段２３によって、フィールド機器であるポンプからデータを取得するとともに、このデータに基づく演算をプラントデータ取得手段２３において実行することで算出される。

図３（ｃ）の例では、劣化データ取得手段２１および演算手段２２は、プラントから必要なデータを取得するとともに劣化状態（劣化程度）を算出し、算出された劣化状態を表示手段２４によるモニタ２０への画面表示（ライン６３のＸ方向の位置）に反映させている。このため、オペレータは現在の劣化状態に応じた適切な運転効率を把握でき、このような表示画面に基づいて監視、操作することにより、ポンプに与えるダメージを抑制できる。

また、図３（ｃ）に示すような表示により、ポンプの交換時期やメンテナンス時期を知ることも容易となる。

以上のように、本実施形態のプラント情報表示システムによれば、ポンプが置かれた状態に応じた適切な運転状態を表示できる。このため、ポンプの状態に拠らず常に最適な運転状態を維持でき、オペレータに過大な負担をかけることもない。

上記実施形態では、ポンプの運転状態を監視する例を中心に述べたが、本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、プラントから取得したプラントデータを表示するプラント情報表示システムに対し、広く適用することができる。

一実施形態のプラント情報表示システムが適用されるフィールド制御システムの構成を示すブロック図。 表示手段によるモニタへの画面表示例を示す図であり、（ａ）および（ｂ）は、ポンプの運転効率の監視のための表示例を示す図、（ｃ）（ｄ）は、２変数についての目標値を２次元表示する例を示す図。 表示手段によるモニタへの画面表示例を示す図であり、（ａ）は、運転効率と劣化要因（ストレス）との関係を二次元表示する例を示す図、（ｂ）は、ポンプの温度を劣化要因（ストレス）の代表値として用いる例を示す図、（ｃ）は、ポンプの運転効率とポンプの劣化状態との関係を二次元表示する例を示す図。

符号の説明

２１ 劣化データ取得手段
２２ 演算手段
２３ プラントデータ取得手段
２４ 表示手段
２５ 格納手段

Claims (6)

1. プラントから取得したプラントデータを表示するプラント情報表示システムにおいて、
   プラントからプラントの劣化に関連するデータを取得する劣化データ取得手段と、
   前記劣化データ取得手段により取得されたデータに基づいてプラントの劣化に関するパラメータ値を得るパラメータ取得手段と、
   前記プラントから操業に関するプラントデータをリアルタイムに取得するプラントデータ取得手段と、
   前記プラントデータ取得手段により取得された前記プラントデータの値または当該プラントデータから演算された演算値を、グラフ上に表示するとともに、前記パラメータ取得により得られた前記パラメータ値に応じた、目標とすべき当該プラントデータの値の範囲または目標とすべき当該演算値の範囲を前記グラフ上に表示する表示手段と、
   を備え、
   前記劣化に関連するデータは、前記プラントデータ取得手段により取得される前記プラントデータに関連する設備が置かれた環境を示し、
   前記パラメータ値は、前記設備の劣化要因であるストレスの大きさであり、
   前記パラメータ取得手段は、前記環境が招くストレスが大きい程、前記パラメータ値として大きな値を取得することを特徴とするプラント情報表示システム。
2. 前記環境は前記設備の温度であり、前記パラメータ取得手段は、前記温度が高い程、前記パラメータ値として大きな値を取得することを特徴とする請求項１に記載のプラント情報表示システム。
3. 前記表示手段は、前記プラントデータ取得手段により取得された前記プラントデータから演算された演算値および目標とすべき当該演算値の範囲を、表示軸を共通とする一次元のグラフ上に表示することを特徴とする請求項１または２に記載のプラント情報表示システム。
4. 前記表示手段は、前記プラントデータ取得手段により取得された２つのプラントデータの値および目標とすべき当該２つのプラントデータの値の範囲を、前記プラントデータの種類ごとに前記プラントデータの値および当該プラントデータの値の範囲に共通の表示軸を割り当てた二次元のグラフ上に表示することを特徴とする請求項１または２に記載のプラント情報表示システム。
5. プラントから取得したプラントデータを表示するプラント情報表示方法において、
   プラントからプラントの劣化に関連するデータを取得するステップと、
   前記劣化に関連するデータを取得するステップにより取得されたデータに基づいてプラントの劣化に関するパラメータ値を得るステップと、
   前記プラントから操業に関するプラントデータをリアルタイムに取得するステップと、
   前記プラントデータを取得するステップにより取得された前記プラントデータの値または当該プラントデータから演算された演算値を、グラフ上に表示するとともに、前記演算手段により得られた前記パラメータ値に応じた、目標とすべき当該プラントデータの値の範囲または目標とすべき当該演算値の範囲を前記グラフ上に表示するステップと、
   を備え、
   前記劣化に関連するデータは、前記プラントデータを取得するステップにより取得される前記プラントデータに関連する設備が置かれた環境を示し、
   前記パラメータ値は、前記設備の劣化要因であるストレスの大きさであり、
   前記パラメータ値を得るステップでは、前記環境が招くストレスが大きい程、前記パラメータ値として大きな値を取得することを特徴とするプラント情報表示方法。
6. 前記環境は前記設備の温度であり、前記パラメータ値を得るステップでは、前記温度が高い程、前記パラメータ値として大きな値を取得することを特徴とする請求項５に記載のプラント情報表示方法。

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