JP5211842B2 - Plant simulation system construction method and apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、プラント制御システムにおいて、実際のプラントシステムを仮想的に模擬するシミュレーションシステムとして構築するプラントシミュレーションシステム構築方法及びその装置に関するものである。 The present invention relates to a plant simulation system construction method and apparatus for constructing a simulation system that virtually simulates an actual plant system in a plant control system.
プラント制御システムを構築する場合には、シミュレーターを用いて実際のシステムを模擬する仮想システムとして構築する手法が一般的であるが、大規模プラントを模擬する場合は、稼動させるシミュレーターの負荷も大きくなるため、シミュレーションシステムの規模に応じて、例えば、特許文献1にも開示されているように、複数台のパーソナルコンピュータ(以下、PCという。)を投入する必要がある。
When building a plant control system, it is common to build a virtual system that simulates an actual system using a simulator. However, when simulating a large-scale plant, the load on the simulator to be operated increases. Therefore, according to the scale of the simulation system, for example, as disclosed in
ところで、複数台のPCを使用してシミュレーションシステムを構築するには、複数台のPCにシミュレーターの負荷を効率良く割り付ける必要があり、模擬対象となるプラント設備のシミュレーターを実行した際におけるPC負荷を把握する必要がある。このため、通常、出来上がったシミュレーターPCを稼動させた後で、各シミュレーターPCの負荷状況を確認し、負荷バランスが悪い場合は再度割り付けをし直す、といった試行錯誤と負荷平準化のための調整作業が必要となり、大規模シミュレーションシステムの構築作業においてはかなりの時間が掛かっていた。 By the way, in order to construct a simulation system using a plurality of PCs, it is necessary to efficiently allocate the simulator load to the plurality of PCs, and the PC load when the simulator of the plant equipment to be simulated is executed. It is necessary to grasp. For this reason, adjustment work for trial and error and load leveling, such as checking the load status of each simulator PC after normal operation of the completed simulator PC and reassigning it if the load balance is bad Therefore, it took considerable time to construct a large-scale simulation system.
また、プラント制御システムにおいて、実際のプラント側を模擬するためには、プラントを制御するコントローラーとアクチュエータ、あるいはセンサー等の入出力(以下、I/Oという。)とのインターフェース(以下、I/Fという。)をシミュレーターPCとのI/Fに切り替える必要があり、リモートI/O化されたシステムの場合、リモートI/O側の伝送装置のノード出力となっている箇所を、シミュレーターPC側のノード出力に変更することにより、シミュレーターPCとのI/Fに切り替えていた。 In order to simulate an actual plant side in a plant control system, an interface (hereinafter referred to as I / F) between a controller that controls the plant and an input / output (hereinafter referred to as I / O) such as an actuator or a sensor. In the case of a remote I / O system, the location that is the node output of the transmission device on the remote I / O side must be switched to the simulator PC side. By switching to node output, the I / F was switched to the simulator PC.
上記システムのような伝送系の出力割り付けの変更により、実際のシステムからシミュレーションシステムへの移行を行うケースでは、分散した複数台のシミュレーターPCからの出力が、同じ送信ブロック(送信最小単位)内の出力となる場合には、伝送装置の制約から複数ノードからの出力とすることができないため、複数台のシミュレーターPCに処理を分割しており、シミュレーションシステムの構築作業を煩雑化する要因となっていた。 In the case of shifting from the actual system to the simulation system by changing the output allocation of the transmission system as in the above system, the output from a plurality of distributed simulator PCs is within the same transmission block (transmission minimum unit). In the case of output, since it cannot be output from a plurality of nodes due to restrictions on the transmission device, the processing is divided into a plurality of simulator PCs, which is a factor complicating the construction work of the simulation system. It was.
上記のように、従来、大規模プラントのシミュレーションシステムを構築する場合であって、複数台のシミュレーターPCを用いてシミュレーションシステムを構築する際、各シミュレーターPCへシミュレーション対象のプラント設備を割り付ける作業には、負荷配分の平準化や送信ブロックの統一化といった注意点や試行錯誤要素が多く、シミュレーションシステムの構築作業を煩雑化し、シミュレーションシステムの構築工数を大幅に増加させる要因となっていた。 As described above, conventionally, when constructing a simulation system for a large-scale plant, when constructing a simulation system using a plurality of simulator PCs, the work of allocating plant equipment to be simulated to each simulator PC There are many cautions and trial and error factors such as leveling of load distribution and unification of transmission blocks, which complicates the construction work of the simulation system and greatly increases the man-hours for construction of the simulation system.
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、複数台のシミュレーターPCにより実際のプラントを模擬したシミュレーションシステムを短時間で容易に構築することを可能とするプラントシミュレーションシステム構築方法及びその装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a plant simulation system construction that enables a simulation system that simulates an actual plant to be easily constructed in a short time by a plurality of simulator PCs. A method and apparatus are provided.
この発明に係るプラントシミュレーションシステム構築方法は、複数台のパーソナルコンピュータにより、実際のプラントシステムを仮想的に模擬するシミュレーションシステムとして構築するプラントシミュレーションシステム構築方法であって、プラント設備毎のシミュレーションモデルプログラムを演算処理する上記複数台のパーソナルコンピュータそれぞれの負荷に対する重み付けを行い、上記重み付けに基づいて上記複数台のパーソナルコンピュータそれぞれに割り付ける上記シミュレーションモデルプログラムの割付優先順位を決定し、上記割付優先順位により上記複数台のパーソナルコンピュータそれぞれに上記シミュレーションモデルプログラムを割り付けるプラントシミュレーションシステム構築方法において、上記複数台のパーソナルコンピュータの伝送装置のノード出力が、同一送信ブロックとならないように、一つのシミュレーションモデルプログラムと見なすグループ化を行うものである。
METHOD plant simulation system constructed according to the present invention, a plurality of personal computers, a plant simulation system construction method of constructing a simulation system for simulating the actual plant system virtually, a simulation model programs for each plant equipment Weighting the load of each of the plurality of personal computers to be arithmetically processed, determining an assignment priority of the simulation model program to be assigned to each of the plurality of personal computers based on the weighting, and determining the plurality of the plurality of personal computers by the assignment priority in plant simulation system construction method in each base of the personal computer Ru allocate the simulation model program, said plurality Node output of the personal computer transmission device is, so as not to the same transmission block, and performs grouping regarded as one of the simulation model programs.
この発明に係るプラントシミュレーションシステム構築方法によれば、複数台のシミュレーターPCにより実際のプラントを模擬したシミュレーションシステムを短時間で容易に構築することが可能となる。 According to the plant simulation system construction method according to the present invention, a simulation system simulating an actual plant can be easily constructed in a short time by a plurality of simulator PCs.
以下、添付の図面を参照して、この発明に係るプラントシミュレーションシステム構築方法及びその装置について好適な実施の形態を説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。 Preferred embodiments of a plant simulation system construction method and apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係るプラントシミュレーションシステム構築装置の概念を示すブロック図である。図1において、プラントシミュレーションシステム構築装置1は、プラント制御の対象となる設備の仕様情報をパターン化して格納するプラント制御仕様情報格納部2と、プラント制御仕様情報格納部2に格納されている制御対象設備の仕様情報に対応するプラント設備毎のシミュレーションモデルプログラム(以下、シミュレーションモデルという。)をパターン化し、データベース化して格納するプラント設備シミュレーションモデルデータベース部3と、プラント制御仕様情報格納部2においてパターン化された対象設備の仕様情報を適宜選択することにより、選択された仕様情報に対応するプラント設備シミュレーションモデルデータベース部3に格納されたシミュレーションモデルを順次割り付ける割付モデルテーブル部4と、割付モデルテーブル部4に割り付けられたシミュレーションモデルの順位を定義された順位で並べ替える並べ替え優先順位テーブル部5とを備えている。
1 is a block diagram showing a concept of a plant simulation system construction apparatus according to
並べ替え優先順位テーブル部5には、図2にその一例を示すように、例えば、制御コントローラー側のプログラム実行サイクル時間の高速/低速、伝送系適用の有無の順(入出力信号I/Fと制御するコントローラー間に伝送系を用いて接続しているか否かで、適用の無い場合を優先する)と、適用している場合の伝送速度設定の速い順、及び実行時における重みの順(対象モデルプログラム実行時におけるPC側の負荷の大きい順)等のように、シミュレーションモデルの順位を並べ替えるための優先順位が定義されている。なお、並べ替え優先順位テーブル部5に定義される実行時における重みは、実際にPC上でプログラムを実行させ、PC側のCPU負荷の実績値等を測定することにより求められる。
In the rearrangement priority
上記のように構成されたプラントシミュレーションシステム構築装置1を用いて、後述する方法により構築されたシミュレーションモデルプログラムは、シミュレーターPC6を構成するシミュレーターPC6a、6b、6cに順次割り付けられる。なお、プラント制御仕様情報格納部2には、例えば、プラントの駆動系がモーターか油圧か、油圧の場合はサーボ弁制御か固定圧弁の制御か、フィードバック系のセンサー信号はBitか数値か、位置検出か、圧力検出か、流量検出かなどの情報がパターン化されて格納されている。また、プラント設備シミュレーションモデルデータベース部3には、例えば、プラントの駆動系とフィードバック系に分類し、駆動系のアクチュエータの種類や数、その動作速度、フィードバック系ではセンサーの種類やデータタイプとその数という情報に分類してプラント設備のシミュレーションモデルがデータベース化されて格納されている。
A simulation model program constructed by a method to be described later using the plant simulation
実施の形態1に係るプラントシミュレーションシステム構築装置1は上記のように構成されており、次に、複数台のシミュレーターPCを用いて、実際のプラントシステムを仮想的に模擬するプラントシミュレーションシステムを構築する方法について説明する。
The plant simulation
図3は、プラントシミュレーションシステムの構築方法を説明するフローチャートである。図3において、まず、ステップS31で、プラント制御仕様情報格納部2からシミュレーション対象設備のパターン情報を抽出し、プラント設備シミュレーションモデルデータベース部3から対応するシミュレーションモデルを選択する。
FIG. 3 is a flowchart for explaining a method for constructing a plant simulation system. In FIG. 3, first, in step S <b> 31, the pattern information of the simulation target facility is extracted from the plant control specification
次に、ステップS32において、プラント制御仕様情報格納部2により選択されたシミュレーションモデルを選択した順に割付モデルテーブル部4の割付モデルテーブルに出力する。
Next, in step S32, the simulation model selected by the plant control specification
ステップS33において、シミュレーションモデルを実行した時の重みを含んだ並べ替え優先順位テーブル部5の定義に従って、割付モデルテーブル部4に割り付けされたシミュレーションモデルの並べ替えを実施してモデル割り付けの順位を決定する。
In step S33, the simulation model assigned to the assigned
ステップS34において、並べ替えの結果、決定した割り付け順位に従って、割付モデルテーブル部4に割り付けされたシミュレーションモデルを、対象となるシミュレーターPC6を構成するそれぞれのシミュレーターPC6a、6b、6cに対し、例えばシミュレーターPC6a、シミュレーターPC6b、シミュレーターPC6cの順に割り付けを行う。
In step S34, the simulation model assigned to the assignment
ステップS35において、割り付けられたモデルに従って、それぞれのシミュレーターPC6a、6b、6cへプログラムの実装を行う。 In step S35, the program is mounted on each simulator PC 6a, 6b, 6c according to the assigned model.
以上のようにして実際のプラントシステムを模擬するシミュレーションシステムを構築するのであるが、次に、シミュレーションシステムを構築する時点で、新規作成のシミュレーションモデルを適用する場合など、適用するシミュレーションモデルの重みが予め把握できていない場合について説明する。 A simulation system that simulates an actual plant system is constructed as described above.Next, when a simulation model that is newly created is applied at the time when the simulation system is constructed, the weight of the simulation model to be applied is The case where it cannot grasp | ascertain beforehand is demonstrated.
シミュレーションシステムを構築する時点で、適用するシミュレーションモデルの重みが予め把握できていない場合は、シミュレーションモデルの重みデータ、即ち、シミュレーションモデルプログラム実行時のPCにおけるCPU負荷の実績値、処理時間等のデータの採取処理を行うことにより、実測により求めることが可能である。この重みデータは、実際にシミュレーターPCにシミュレーションモデルを実装し、テストデータによるシミュレーションモデル実行時のCPUの実績値をサンプリングして最大値を求め、プログラム処理時間を計測して、CPU負荷の平均値を求める。次に、その求め方について説明する。 If the weight of the simulation model to be applied cannot be grasped in advance at the time of building the simulation system, the weight data of the simulation model, that is, data such as the actual value of the CPU load on the PC when the simulation model program is executed, the processing time, etc. It is possible to obtain by actual measurement by performing the sampling process. This weight data is obtained by actually mounting the simulation model on the simulator PC, sampling the CPU actual value when executing the simulation model based on the test data, obtaining the maximum value, measuring the program processing time, and calculating the average value of the CPU load. Ask for. Next, how to obtain it will be described.
図4は、実測によるシミュレーションモデルの重みデータの求め方を説明するフローチャートで、この図4において、ステップS41で、シミュレーションに必要なシミュレーションモデルを全て選択してシミュレーターPC6への仮割り付けを行う。
FIG. 4 is a flowchart for explaining how to obtain weight data of a simulation model by actual measurement. In FIG. 4, all simulation models necessary for the simulation are selected and temporarily assigned to the
次に、ステップS42において、シミュレーションモデルの仮割り付け設定に従い、シミュレーターPC6へシミュレーションモデルの仮実装を行う。 Next, in step S42, the simulation model is provisionally mounted on the simulator PC 6 according to the simulation model temporary assignment setting.
ステップS43において、シミュレーションプログラムを実行し、シミュレーションモデルの演算を実行する。 In step S43, the simulation program is executed, and the simulation model is calculated.
ステップS44において、実際のシミュレーションモデル毎のCPU負荷を実測する。そして、ステップS45において、シミュレーションモデル毎の負荷の重み付けと係数化を行い、テーブル情報として処理の重い順に並べて保存することで、重み情報の採取、割り付ける際の優先順位付けのためのデータ化が出来る。なお、シミュレーションモデル毎の負荷の重み付けと係数化とは、モデル毎に計測したCPU負荷の平均値と最大値及び1サイクル実行時の処理時間からモデルプログラム毎の重み係数を求めることであって、具体的には、0.8×CPU負荷(平均値)%+0.1×CPU負荷(最大値)%/100+0.1×処理時間/1サイクル時間、等の重み付けの係数を掛けた演算式により数値化する。 In step S44, the CPU load for each actual simulation model is measured. Then, in step S45, the load for each simulation model is weighted and factorized, and stored as table information in descending order of processing, so that weight information can be collected and prioritized when assigned. . The load weighting and coefficientization for each simulation model is to obtain the weighting coefficient for each model program from the average and maximum values of the CPU load measured for each model and the processing time during one cycle execution. Specifically, by an arithmetic expression obtained by multiplying a weighting coefficient such as 0.8 × CPU load (average value)% + 0.1 × CPU load (maximum value)% / 100 + 0.1 × processing time / 1 cycle time. Digitize.
実施の形態1に係るプラントシミュレーションシステム構築方法及びその装置によれば、上記のようにしてシミュレーターPC6を構成する複数台のシミュレーターPC6a、6b、6cに対してシミュレーションモデルの割り付けを行うことにより、複数台のシミュレーターPC6a、6b、6cを用いた大規模プラントのシミュレーションシステムを短時間で容易に構築することが可能となる。
According to the plant simulation system construction method and the apparatus thereof according to the first embodiment, a plurality of simulation models are assigned to a plurality of simulator PCs 6a, 6b, 6c constituting the
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2に係るプラントシミュレーションシステム構築方法及びその装置について説明する。
Next, a plant simulation system construction method and apparatus according to
実施の形態2に係るプラントシミュレーションシステム構築装置は実施の形態1の図1と同様であり、その説明は省略する。図5は実施の形態2に係るプラントシミュレーションシステムの構築方法を説明するフローチャートである。なお、図5のフローチャートを説明するに際し、図1を参照する。 The plant simulation system construction apparatus according to the second embodiment is the same as that in FIG. 1 of the first embodiment, and a description thereof will be omitted. FIG. 5 is a flowchart for explaining a construction method of the plant simulation system according to the second embodiment. Note that FIG. 1 is referred to when explaining the flowchart of FIG.
図5において、ステップS51で、プラント制御仕様情報格納部2からシミュレーション対象設備のパターン情報を抽出し、プラント設備シミュレーションモデルデータベース部3から対応するシミュレーションモデルを選択する。
In FIG. 5, in step S 51, pattern information of the simulation target facility is extracted from the plant control specification
次に、ステップS52において、複数のシミュレーターPCの伝送装置のノード出力が、同一送信ブロック(伝送装置の送信最小単位)とならないように、一つのシミュレーションモデルと見なすためのグループ化処理を行い、ステップS53において、割付モデルテーブル部4の割付モデルテーブルに出力する。このグループ化処理は、伝送上のメモリの同一送信ブロックに対して、2台以上の異なるシミュレーターPCから出力となるような割り付けを避けるために行われるもので、同一送信ブロックへの出力となる複数のシミュレーションモデルを一つのシミュレーションモデルと見なす処理である。具体的には、同一送信ブロックとしたい複数のシミュレーションモデルが持つ、並べ替え優先順位テーブル部5の各列の項目中で優先順位の最も高い値を、グループ化したシミュレーションモデルの値として決めて割付モデルテーブル部4へ出力することにより、一つのシミュレーションモデルとするものである。
Next, in step S52, a grouping process is performed so that the node outputs of the transmission devices of a plurality of simulator PCs are regarded as one simulation model so as not to be the same transmission block (the transmission unit of the transmission device). In S53, the data is output to the allocation model table of the allocation
ステップS54以降は、実施の形態1と同様である。即ち、ステップS54において、シミュレーションモデルを実行した時の重みを含んだ並べ替え優先順位テーブル部5の定義に従って、割付モデルテーブル部4に割り付けされたシミュレーションモデルの並べ替えを実施してモデル割り付けの順位を決定する。
Step S54 and subsequent steps are the same as those in the first embodiment. That is, in step S54, the simulation models assigned to the assigned
ステップS55において、並べ替えの結果、決定した割り付け順位に従って、割付モデルテーブル部4に割り付けされたシミュレーションモデルを対象のシミュレーターPC6を構成するそれぞれのシミュレーターPC6a、6b、6cに対し、例えばシミュレーターPC6a、シミュレーターPC6b、シミュレーターPC6cの順に割り付けを行う。
In step S55, the simulation models assigned to the assigned
ステップS56において、割り付けられたモデルに従って、それぞれのシミュレーターPC6a、6b、6cへプログラムの実装を行う。 In step S56, the program is mounted on each simulator PC 6a, 6b, 6c according to the assigned model.
以上のように、実施の形態2に係るプラントシミュレーションシステム構築方法及びその装置によれば、実施の形態1の効果を奏すると共に、シミュレーターPC6へのモデル割り付け時の複数台のPC6a、6b、6cから、同一送信ブロックへの出力の無い、複数台のシミュレーターPC6a、6b、6cを用いた大規模プラントのシミュレーションシステムの構築が可能となる。 As described above, according to the plant simulation system construction method and apparatus therefor according to the second embodiment, the effects of the first embodiment can be obtained, and a plurality of PCs 6a, 6b, and 6c can be used at the time of model assignment to the simulator PC6. Therefore, it is possible to construct a large-scale plant simulation system using a plurality of simulator PCs 6a, 6b, and 6c without output to the same transmission block.
1 プラントシミュレーションシステム構築装置
2 プラント制御仕様情報格納部
3 プラント設備シミュレーションモデルデータベース部
4 割付モデルテーブル部
5 並べ替え優先順位テーブル部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
プラント設備毎のシミュレーションモデルプログラムを演算処理する上記複数台のパーソナルコンピュータそれぞれの負荷に対する重み付けを行い、
上記重み付けに基づいて上記複数台のパーソナルコンピュータそれぞれに割り付ける上記シミュレーションモデルプログラムの割付優先順位を決定し、
上記割付優先順位により上記複数台のパーソナルコンピュータそれぞれに上記シミュレーションモデルプログラムを割り付けるプラントシミュレーションシステム構築方法において、
上記複数台のパーソナルコンピュータの伝送装置のノード出力が、同一送信ブロックとならないように、一つのシミュレーションモデルプログラムと見なすグループ化を行うことを特徴とするプラントシミュレーションシステム構築方法。 A plant simulation system construction method for constructing a simulation system that virtually simulates an actual plant system with a plurality of personal computers ,
Weigh the load on each of the multiple personal computers that compute the simulation model program for each plant facility,
Determine the allocation priority of the simulation model program to be allocated to each of the plurality of personal computers based on the weighting,
In pulp plant simulation system construction method allocate the simulation model program in each of the above plurality of personal computers by the assignment priority,
A plant simulation system construction method, wherein grouping is performed so that the node outputs of the transmission apparatuses of the plurality of personal computers are regarded as one simulation model program so as not to be the same transmission block .
プラント制御の対象となる設備の仕様情報をパターン化して格納するプラント制御仕様情報格納部と、
上記プラント制御仕様情報格納部に格納されている制御対象設備の仕様情報に対応するプラント設備毎のシミュレーションモデルプログラムをパターン化し、データベース化して格納するプラント設備シミュレーションモデルデータベース部と、
上記プラント制御仕様情報格納部においてパターン化された対象設備の仕様情報を適宜選択することにより、選択された仕様情報に対応する上記プラント設備シミュレーションモデルデータベース部に格納されたシミュレーションモデルプログラムを順次割り付ける割付モデルテーブル部と、
同一送信ブロックの複数のシミュレーションモデルプログラムをまとめるシミュレーションモデルグループ化処理部と、
上記割付モデルテーブル部に割り付けられたシミュレーションモデルプログラムの順位をシミュレーションモデルの実行速度、割付された送信ブロックの伝送速度、実行時の負荷重みから定義される順位で並べ替える並べ替え優先順位テーブル部と、
を備え、
上記プラント制御仕様情報格納部は、上記複数台のパーソナルコンピュータの伝送装置のノード出力が、同一送信ブロックとならないように、一つのシミュレーションモデルプログラムと見なすグループ化を行うことを特徴とするプラントシミュレーションシステム構築装置。 A plant simulation system construction device constructed by a plurality of personal computers as a simulation system for virtually simulating an actual plant system ,
A plant control specification information storage unit for storing the specification information of the plant subject to plant control in a pattern;
A plant equipment simulation model database unit that stores a pattern of a simulation model program for each plant facility corresponding to the specification information of the control target facility stored in the plant control specification information storage unit, and stores it in a database.
Allocation by sequentially assigning simulation model programs stored in the plant equipment simulation model database section corresponding to the selected specification information by appropriately selecting the specification information of the target equipment patterned in the plant control specification information storage section A model table section;
A simulation model grouping processing unit for grouping a plurality of simulation model programs of the same transmission block;
A rearrangement priority table for rearranging the order of the simulation model program assigned to the assigned model table in the order defined by the execution speed of the simulation model, the transmission speed of the assigned transmission block, and the load weight at the time of execution ; ,
Equipped with a,
The plant control specification information storage unit performs grouping that considers a single simulation model program so that node outputs of the transmission devices of the plurality of personal computers do not become the same transmission block. Construction device.
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