JP5345028B2 - 表示システム及び表示方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、プラント配管内の媒体の有無や、媒体種別、媒体混合割合、媒体の流れる方向等を図形で表示するシステムが開示されている。
例えば、原子力発電プラントでは制御棒の挿入・引抜制御によって核分裂を制御しているが、監視員は、制御棒が挿入制御中であるのか引抜制御中であるのかを把握するだけではなく、そのような制御状態となっている背景、具体的には、どのような物理量をもとに、どのような制御演算が行われ、その結果として最終的に挿入制御若しくは引抜制御が行われているのかについても理解する必要がある。
そこで、監視員に対して正確にプラントの動きを理解させるような訓練ツールや、実際のプラントの監視画面においても、その背景情報まで監視員にわかりやすく通知するシステムが要請されていた。
本発明は、表示手段と、制御対象を制御する制御装置の演算過程を示し、かつ、制御要素と信号線とを含む制御ブロック図および該制御対象の状態を前記表示手段に表示させるとともに、表示させた前記制御ブロック図中の信号線の表示形態をその信号線によって伝達される信号値に応じて変化させる表示制御手段とを具備し、前記表示制御手段は、比例制御、積分制御、微分制御またはこれらの組み合わせ等のように、前記制御要素に入力される入力信号値と該制御要素から出力される出力信号値とが制御量の実質的な変化を伴わずに同じ性質を示している場合、前記入力信号値の信号線と前記出力信号値の信号線とを同じ表示形態で表示させる表示システムを提供する。
更に、制御要素の入力信号値と出力信号値とが制御量の実質的な変化を伴わずに同じ性質を示している場合には、入力信号値の信号線の太さと出力信号値の信号線の太さとを一致させる等、表示形態を一致させるので、この表示を確認したユーザは、表面的な値の変動に惑わされることなく、入力信号値と出力信号値とで同じ性質が維持されていることを把握でき、その制御要素の制御の意味をきちんと理解することが可能となる。
このように、制御棒の制御ロジックでは、現在の温度と基準温度等とのバランスにより、制御棒の制御が決定される。
表示装置2は、例えば、液晶ディスプレイ等の一般的な表示装置である。
このようにして、表示形態決定部12は、表示識別番号を特定すると、特定した表示識別番号と、変数名及び信号値とを対応付けて描画部14に出力する。
描画部14は、表示形態決定部12から入力された表示識別番号に対応する描画データを第2記憶部13の描画データファイルから取得し、取得した描画データを表示装置2に表示されている制御ロジック図の対応する信号線等に反映される。これにより、表示装置2に表示されている制御ロジック図の各信号線の表示形態がその信号線によって伝達される信号値に基づいて変更される。
(a)同じ性質を示す信号値については、共通の閾値を用いる。
例えば、図6において、変数名GDA001〜GDA003で示される信号値は、いずれもタービン第1段で検出された圧力値が所定の演算処理されることによりパーセント表示された値であり、同じ性質の値を示している。このように、同一の性質を有する信号値については、信号線の太さを決定するに当たり、同じ閾値群が用いられる。このように、同じ性質を有する信号値については、同じ閾値群を用いることで、各信号値の大小関係をわかりやすく表示することができる。
(a−1)例えば、その信号値が取り得る範囲を所定の分割数で均等に分割することで、各閾値を設定することとしてもよい。例えば、変数名GDA001〜GDA003では、これら信号値の取り得る範囲を7分割し、1,20,40,60,80,100といった6つの閾値を設定している。
(a−2)信号値が取り得る範囲において、いずれかの値に意味がある場合、例えば、所定の閾値によって判定等される場合には、その閾値を適用して信号線の太さを変えることとしてもよい。この場合には、各閾値は、必ずしも均等に設定されない。
(a−3)信号値に対して、異常または警告を判定するための下限値や上限値が設定されていた場合には、例えば、下限値以下の信号値に対して最小の太さを割り当て、上限値以上の信号値に対して最大の太さを設定してもよい。
具体的には、制御要素が入力信号値にゲインKを乗じて出力する比例制御回路であった場合、出力信号値に用いられる閾値群として、入力信号値に用いられた閾値群のそれぞれの値をK倍したものが設定される。これにより、制御要素の入力信号線と出力信号線とを同じ太さで表示することができ、入出力関係をわかりやすく提示することができる。
まず、制御装置4においてプラントの制御棒の制御が実施され、その制御過程で演算された各信号値がその変数名と対応付けられて表示制御装置3の表示形態決定部12に入力される。表示形態決定部12は、第1記憶部11から表示判定基準リスト(図7参照)を読み出し、変数名毎にその信号値と表示判定基準リストの各閾値とを順次比較し、その比較結果に対応する表示識別番号を表示識別番号リスト(図8参照)から取得する。
このようにして、各信号値について表示識別番号を取得すると、これらの情報を描画部14に出力する。
そして、上記処理が繰り返し行われることにより、制御装置4によって演算されたその時々の各信号値が各信号線の太さに反映され、その信号値の動き等がアニメーションとして表示される。
なお、本実施形態の変形例として、制御ロジック図を表示装置2に表示させる際に、制御ロジックの構成自体をわかりやすく表現したものに変形し、これを表示装置2に表示させることとしてもよい。例えば、図1において、第2減算器53には3つの入力信号値が入力されることとしたが、図10に示すように、第2減算器53を2つの減算器53−1,53−2に分割して表示することとしてもよい。このように、1つの制御要素だったものを、その機能を分割して2つ以上の制御要素として示すことで、制御の状態や挙動をよりわかりやすく監視員に提示することが可能となる。
また、制御値に正負等の属性がある場合には、その属性に合わせて表示形態を変化させることとしてもよい。例えば、上述した制御棒の制御においては、制御棒を挿入する方向と、制御棒を引き抜く方向とが存在する。したがってこのような場合には、挿入する場合と引き抜く場合とで信号線の色などの表示形態を切り替えるようにしてもよい。
この場合の具体的な制御内容としては、制御装置4が制御棒の制御量に対応する変数名GDA023に、制御棒の制御方向を属性としてさらに付加して表示制御装置3に出力する。表示制御装置4の表示形態決定部12は、変数名GDA023の信号値、属性を取得すると、表示判定基準リストからGDA023の閾値を読み出して、信号値と各閾値とを比較し、この比較結果に応じた表示識別番号を図8に示した表示識別番号リストから取得する。そして、この表示識別番号と属性とを変数名GDA023に対応付けて描画部14に出力する。
本実施形態では、信号線の太さについて主に述べたが、例えば、信号値が予め設定されている警告値や異常判定値の範囲を超えた場合には、例えば、色を切り替える、信号線を点滅表示する等の線の太さ以外の表示形態を採用することとしてもよい。このように、太さ以外の表示形態をとることで、その部分を他に比較して際立たせて表示することができ、監視員に異常を速やかに通知することができる。
また、本実施形態では、一つの表示判定基準リストを用いて制御ロジックの表示形態を変化させる場合について述べたが、例えば、この表示判定基準リストをプラントの状態に応じて変化させることとしてもよい。例えば、定格出力状態、停止状態、温調出力状態等、プラントの出力状態に応じてそれぞれの表示判定基準リストを設けておき、その時々の出力状態に応じて表示判定基準リストを切り替えることとしてもよい。これにより、それぞれのプラント状態に応じて際立たせたい特徴を強調して提示することができる。
本実施形態では、表示制御装置3内に第1記憶部11、表示形態決定部12、第2記憶部13および描画部14を収容する構成について述べたが、これらの構成要素は必ずしも一体化されている必要はない。例えば、表示決定部12と描画部14とが別体として設けられており、両者間の情報の授受を通信媒体等を介して行うこととしてもよい。このように、表示制御装置3の構成要素の配置については、特に限定されない。また、制御装置4と表示制御装置2とが一体化されていてもよい。
本実施形態では、実際にプラントの運転状態を監視する監視表示システムにおいて制御ロジックの表示およびその表示形態を変化させる場合について述べたが、例えば、監視員の訓練に使用される訓練ツールについて、本実施形態の表示システム1を適用することも可能である。たとえば、プラントでは、プラント内で異常が検知された場合に、監視員による適切かつ迅速な対応が求められるため、監視員の技術向上のために、日頃からあらゆる異常発生を想定したシミュレーション訓練が行われている。したがって、このようなシミュレーション訓練装置に、上述した本実施形態の表示システムを適用することで、監視員の理解をより深めることができ、異常発生原因の解明等に有効に役立てることが可能となる。このようなシミュレーション訓練装置に本実施形態に係る表示システムを適用する場合には、シミュレーション訓練装置が備える制御装置4から出力される各信号値に基づいて、同様の処理を実行すればよい。
また、本発明の表示システム及び表示方法は、一般的に、制御対象とその制御対象を制御する制御装置とが存在する場合に、制御装置において行われている演算過程と、その演算過程の結果として最終的に制御対象に与えられる操作量とをユーザにわかりやすく可視化して提示するシステム及び方法であり、制御対象及び制御内容については、特に、プラントにおける装置に限定されず、例えば、自動車等においてエンジンの制御装置を可視化して示す等、さまざまな分野に適用可能である。
2 表示装置
3 表示制御装置
4 制御装置
11 第1記憶部
12 表示形態決定部
13 第2記憶部
14 描画部
21 CPU
22 主記憶装置
23 補助記憶装置
24 通信I/F
51 平均値算出回路
52 進相/遅相補償回路
53 第2減算器
54 第1信号選択回路
55 信号変換回路
56 1次遅れ回路
57 第1減算器
58 不完全微分回路
59 非線形ゲイン回路
60 可変ゲイン回路
61 第2信号選択回路
62 制御棒速度決定回路
Claims (10)
- 表示手段と、
制御対象を制御する制御装置の演算過程を示し、かつ、制御要素と信号線とを含む制御ブロック図および該制御対象の状態を前記表示手段に表示させるとともに、表示させた前記制御ブロック図中の信号線の表示形態をその信号線によって伝達される信号値に応じて変化させる表示制御手段と、
を具備し、
前記表示制御手段は、比例制御、積分制御、微分制御またはこれらの組み合わせ等のように、前記制御要素に入力される入力信号値と該制御要素から出力される出力信号値とが制御量の実質的な変化を伴わずに同じ性質を示している場合、前記入力信号値の信号線と前記出力信号値の信号線とを同じ表示形態で表示させる表示システム。 - 前記表示制御手段は、前記制御ブロック図中の信号線によって伝達される信号値に応じて、該信号線の太さまたは色を段階的に変化させる請求項1に記載の表示システム。
- 前記表示制御手段は、前記制御ブロック中の信号線によって伝達される信号値の取り得る範囲を分割することにより1または複数の閾値を設定し、該閾値と前記信号値との関係から前記信号線の表示形態を決定する請求項1または請求項2に記載の表示システム。
- 前記表示制御手段は、前記制御要素が2つ以上の入力信号値から一つの出力信号値を得る場合に、共通の前記閾値を用いて、各前記入力信号値の表示形態を決定する請求項3に記載の表示システム。
- 前記表示制御手段は、位相補償等のように、前記制御要素に入力される入力信号値と該制御要素から出力される出力信号値とが実質的に同じ値を意味している場合、入力信号値の信号線と前記出力信号値の信号線とを同じ表示形態で表示させる請求項1から請求項4のいずれかに記載の表示システム。
- 前記表示制御手段は、前記信号値に異常または警告を判定するための下限値及び/又は上限値が設定されていた場合には、該下限値及び/又は前記上限値に基づいて前記信号線の表示形態を変化させる請求項1から請求項5のいずれかに記載の表示システム。
- 前記制御ブロック図において、3つ以上の入力信号値から一つの出力信号値を得る合成制御要素が存在した場合には、該合成制御要素が、2つの入力信号値から一つの出力信号値を得る複数の分割制御要素に分割された制御ブロック図が前記表示手段に表示される請求項1から請求項6のいずれかに記載の表示システム。
- 前記制御対象は、原子力発電プラント、火力発電プラント等のプラントの一部を構成する機器であり、
前記表示制御手段は、該プラントの運転状態毎に、前記信号線の表示形態をそれぞれ決定するための表示判定基準リストを有しており、該プラントの運転状態に応じた該表示判定基準リストを用いて前記信号線の表示形態を変化させる請求項1から請求項7のいずれかに記載の表示システム。 - 請求項1から請求項8のいずれかに記載の表示システムを備えるプラントの運転監視システム。
- 制御対象を制御する制御装置の演算過程を示し、かつ、制御要素と信号線とを含む制御ブロック図および該制御対象の状態を表示手段に表示させるとともに、表示させた前記制御ブロック図中の信号線の表示形態をその信号線によって伝達される信号値に応じて変化させる表示方法であって、
比例制御、積分制御、微分制御またはこれらの組み合わせ等のように、前記制御要素に入力される入力信号値と該制御要素から出力される出力信号値とが制御量の実質的な変化を伴わずに同じ性質を示している場合、前記入力信号値の信号線と前記出力信号値の信号線とを同じ表示形態で表示させる表示方法。
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