JP5429068B2 - プラント監視装置ならびにプラント - Google Patents

Description

本発明は、プラントに設置された複数の機器からの情報をもとに、プラントに発生する不具合の原因を探索するための不具合探索支援ツ−ルを備えたプラント監視装置、ならびにそのプラント監視装置を備えたプラントに関する。

プラント監視装置は、複数の機器から送られてくるプロセス量等の機器デ−タをプラントデ−タベ−スに更新ないし追加記録し、機器デ−タから監視に必要な監視デ−タを演算し、運転員の監視するＣＲＴ等の表示手段にプラントの状態を表示させる装置である。メンテナンス時や緊急時等において、運転員は前記表示手段を見ながらキ−ボ−ドやマウス等の対話入力手段を用い所望する機器デ−タ、監視デ−タ、プラントデ−タベ−スの内容を表示装置に表示させたり、所望の機器に動作指令を与えたりする装置である。各機器にはポイントインデックス番号（以下ＰＩＤ番号）が割り振られ、このＰＩＤ番号を機器デ−タや操作指令等に記すことで、プラント監視装置と各機器との通信が確保される。

従来のプラント監視装置には、運転員の入力操作を支援するため検索支援ツ−ルが備えられている。監視ないし制御したい所望の監視機器やプロセスの名称が対話入力手段から入力されると、その名称やその同義語等が含まれている情報、例えばセンサ名称やプロセスの制御機器名称などと関連する機器とそのＰＩＤ番号をプラントデ−タベ−スから検索し、一覧表示するようになっている。これにより、運転員は一覧表示の中から、所望の監視機器やプロセスと対応するセンサや制御機器のＰＩＤ番号を特定・確認でき、それをマウス等を用いたクリック操作等で選択入力できる（例えば、特許文献１参照）。

また、従来のプラント監視装置おいては、機器デ−タや監視デ−タ等からプラントに不具合の発生を検出すると、自動的に表示手段上にその不具合に関連する機器名称、ＰＩＤ番号、プロセスの名称、不具合状況等を表示し、所定の警戒レベルを超えた不具合に対して、その不具合と関連するプラントに備えられる機器の一部ないし複数の機器あるいはプロセスを停止したり切り離したりして、不具合の拡大波及を抑制している（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。

特開平７−２１８４２４号公報 特開２００３−１１４２９４号公報 特開２０１０−２６７７８号公報

しかしながら、従来のプラント監視装置には、不具合の原因を推定し、その推定結果からその不具合対策を支援するための不具合探索手段が備わっていなかったため、プラントの不具合対策が容易でなかった。

この発明は上記のような課題を解決し、プラントの不具合原因となった候補機器を推定する不具合探索手段を備えたプラント監視装置の実現を目的とする。

本発明のプラント監視装置は、複数の機器を有しているプラントの監視に用いる監視データを表示する表示手段と、運転員の操作による入力に基づいて、表示手段に複数の機器のうちの特定の機器の監視デ−タを表示させる表示指令を送信する対話入力手段と、プラントが有する複数の機器から送信されてくる機器データを、予め機器ごとに割振られた識別番号に基づいて分類し、随時記録するプラントデータベースと、機器データにプラントの不具合が確認される場合、不具合に関連する特定の機器に対する不具合を抑制する対処条件を演算し、演算された結果である制御指令を不具合に関連する特定の機器に対して送信する自動制御手段と、表示指令に従って、プラントデータベースに記録された機器デ−タを用いて不具合に関連する特定の機器の監視データを演算し表示手段に表示させる機能表示手段と、操作指令及び制御指令を時系列的に記録する不具合データベースと、制御指令が不具合に関連する特定の機器に対して停止または切離しを指令した場合に、不具合データベースの記録から、不具合の原因となった候補機器を検索する不具合探索手段と、を備えたプラント監視装置であって、不具合探索手段は、不具合に関連する特定の機器に対して制御指令が送信される直前に送信された操作指令の送信先の不具合に関連する特定の機器、もしくは直前に送信された制御指令の送信先の不具合に関連する特定の機器を、候補機器であると、不具合データベースから検索して選定し、表示手段は、検索された候補機器を表示するようにしたことを特徴とするものである。

上記のように構成されたプラント監視装置は、プラントの不具合原因となった機器を不具合デ−タベ−スから推定するため、プラントの不具合原因の確認が容易になる。

本発明の実施の形態１のプラント監視装置の構成図である。

実施の形態１．
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態１について詳細に説明する。図１はこの発明の実施の形態１のプラント監視装置の構成図である。

図１に示すように、プラント監視装置１００は、図示しない複数の機器を備えたプラント２００と接続されている。これら複数の機器には、それぞれＰＩＤ番号等の識別番号が割り当てられ、それぞれ図示しないネットワ−クを介してこれら各機器のＰＩＤ番号を記録した機器デ−タをプラント監視装置１００のプラント入力手段１０に送り込むようになっている。

プラント入力手段１０に入力された機器デ−タは、プラントデ−タベ−ス２０と警報判定手段３０に送信される。プラントデ−タベ−ス２０は受け取った種々の機器デ−タに対して、その記録されたＰＩＤ番号を手がかりに、予め定められた所定のカテゴリ−ごとに機器デ−タを分類し、その分類した機器デ−タの内容をデ−タファイルに更新ないし、時系列的にそれらを追加記録する。警報判定手段３０は受け取った種々の機器デ−タに対して、プラント内の不具合を知らせるデ−タが含まれているか、あるいは、ＰＩＤ番号を手がかりに予め特定の機器に設定される不具合量に該当する機器デ−タ（例えばプロセス量）になっているかを判定し、不具合であると判定した場合には、後で詳細に説明する所定の信号を所定の手段に送信するようになっている。なお、プラント２００内に上記の不具合を判定する機器が備えられている場合は、プラント入力手段１０にプラント内の不具合を知らせるデ−タが含まれているかを判定させる機能を備えさせ、所定の信号を所定の手段に送信するようにして、上記警報判定手段３０を省略することができる。

プラント監視装置１００には、運転員の操作するマウスやキ−ボ−ド等からなる対話入力手段４０が備えられ、この対話入力手段４０から出力される表示指令に基づいて、運転員の所望する特定の機器から出力される機器デ−タやその機器デ−タを用いてプラントを監視するのに必要な特定の監視デ−タが機能表示手段５０によって演算され、表示手段６０に表示される。なお、運転員は、表示手段６０に表示される内容から、自ら所望した内容の実施が実行されたかを確認でき、次に実施すべきことの検討を促される。

機能表示手段５０は、対話入力手段４０から任意の機器の特定名称が入力されたとき、それらの特定名称が含まれる監視項目やＰＩＤ番号等を検索するための検索手段７０と接続されている。検索手段７０は、特定名称に対応するＰＩＤ番号や特定名称と関連する監視項目等を記録した名称デ−タベ−ス８０に接続され、上記特定名称と同義語であったり類似したりする機器のＰＩＤ番号を検索したり、それら検索したＰＩＤ番号の含まれる監視項目等を検索したりすることが可能である。

さらに、機能表示手段５０は、上記プラントデ−タベ−ス２０に接続されている。機能表示手段５０は、プラントデ−タベ−ス２０との交信により、運転員の所望する特定の機器から出力される機器デ−タ、演算される監視デ−タ、プラントデ−タベ−スの内容を表示手段６０に表示するようになっている。

前述の警報判定手段３０がプラントに不具合の発生があると判定した場合に、送信される所定の信号について、以下に説明する。警報判定手段３０は、特定のＰＩＤ番号を持った機器デ−タから不具合発生の判定をし、その結果が不具合発生と判定すると、その内容を記した警報デ−タ（所定の信号）を自動制御手段３１に送信する。自動制御手段３１は受信した警報デ−タから、その不具合状況を機能表示手段５０に知らせる警報指令を自動送信し、また、不具合と関連するプラントの制御を掌る機器に対して、その対処条件を演算ないし対処デ−タベ−ス３２から検索し（なお、対処デ−タベ−ス３２から検索することも演算と称する）、不具合の拡大の防止をするために、プラント２００の制御量を調整したり、所定の警戒レベルを超えた不具合と判断される場合に特定の機器の一部ないし全部を停止したり、切離したりする指令である制御指令をプラント出力手段３３に自動送信する。自動制御手段３１から送信された制御指令、警報指令（ないし警報デ−タ）は、不具合デ−タベ−ス３４にも送信され、それぞれ警報履歴、制御履歴として時系列的に記録される。なお、上記対処デ−タベ−ス３２には、予め警報デ−タの内容と対比させた不具合の拡大の防止をするための特定の機器に対する対処条件等が記録されている。

警報指令を受けた機能表示手段５０は、不具合の発生した時刻とその不具合と関連する特定の機器の特定名称、そのＰＩＤ番号、その運転状況等の不具合に関連する内容（警戒レベル等）を速やかに表示手段６０に表示する。制御指令を受けたプラント出力手段３３は、不具合と関連するプラント２００の制御を掌るプラントの特定の機器に制御指令を送信し、不具合と関連するプラント２００の制御量を調整したり、特定の機器の一部ないし全部を停止したり、切離したりする処置をプラント２００に向けて指令する。

表示手段６０にプラント２００に発生した不具合の内容が表示されると、運転員は、表示される不具合の内容に応じて対話入力手段４０から、不具合に関連する機器デ−タを表示させたり、その機器デ−タを用いてプラントを監視するのに必要な監視デ−タを演算して表示させたりする表示指令を発信させることで、必要に応じて、その不具合発生を引起す原因となった機器ないし機器の動作条件等を確認しようとする。その際、後で詳細に説明するように、機能表示手段５０からの推定指令に従って、不具合探索手段３５が不具合原因を不具合デ−タベ−ス３４から検索する。プラントの一部ないし全部が停止されるような不具合発生を引起す原因となった機器ないし機器の動作条件等が確認されると、必要に応じて運転員は、対話入力手段４０から機器操作手段３６に向け、プラントの不具合発生を引起す原因となった機器ないし機器の動作条件等に対して、それを復旧するための復旧指令を送信させたり、必要に応じて機器の交換を現場作業員に指示したりする。

復旧指令を受けた機器操作手段３６は、復旧に必要な機器の対処条件や、停止させたプラントの一部ないし全部を復旧するのに必要な機器の対処条件を演算ないし操作デ−タベ−ス３７から検索し（なお、操作デ−タベ−ス３７から検索することも演算と称する）、操作指令としてプラント出力手段３３に送信する。操作指令の対処内容は、機能表示手段６０と不具合デ−タベ−ス３４に送信され、その対処内容が表示手段６０に表示されるとともに、不具合デ−タベ−ス３４に操作履歴として時系列的に記録される。なお、上記操作デ−タベ−ス３７には、予め復旧指令の内容と対比させた復旧に必要な機器の対処条件等が記録されている。

操作指令を受けたプラント出力手段３３は、不具合と関連するプラントの制御を掌る機器に操作指令を送信し、その結果、プラントの不具合原因が幸いにも取除かれた場合には、しだいに復旧が達成される。その場合の運転員は、表示手段６０に表示される不具合に関連していた機器デ−タや監視デ−タの推移を見守ることで復旧を確認することができる。一方、プラントの不具合原因が十分に取除かれていない場合には、警報判定手段３０から新たに警報指令が発せられるので、運転員は表示手段６０の表示内容から復旧が進んでいないことを確認し、さらなる不具合対策を促される。

次に不具合探索手段３５が不具合デ−タベ−ス３４から不具合原因を推定するのに用いる不具合の探索手段について説明する。所定の警戒レベルを超え、プラントの一部ないし全部の停止を必要とする不具合が発生するタイミングは、プラントの特定の設備や機器が本来の機能を果せなくなる突発的な故障が発生した直後か、比較的些細な不具合の波及を抑制するために自動制御手段３１から出力された制御指令が機器の過剰応答を誘引した場合か、メンテナンス時や緊急時等の処置として運転員が機器操作手段３６に向け送信した復旧指令に伴う操作指令が機器の過剰応答を誘引した場合が大半である。言い換えると、不具合発生の原因は、時系列的に言って、不具合の生じる直前に発生している。

不具合探索手段３５は、不具合原因として推定する機器の第１候補に所定の警戒レベルを超える不具合の発生した特定の機器を、第２候補に不具合の生じる直前に自動制御手段３１からの制御指令に起因する操作指令を受けた機器（同時に操作指令を受けた複数の機器も含む）を、第３候補に不具合の生じる前に機器操作手段３６からの復旧指令に起因する操作指令を受けた機器（同時に操作指令を受けた複数の機器も含む）を、選択するようにしている。要するに不具合探索手段３５は、プラントの一部ないし全部の停止を必要とする不具合となったことを知らせる警報指令が発せられる直前に、不具合デ−タベ−ス３４の警報履歴、制御履歴、操作履歴にそれぞれ記録された機器を、それぞれ第１候補機器、第２候補機器、第３候補機器と選定するようにしている。

機能表示手段５０は、運転員の操作する対話入力手段４０からプラントの一部ないし全部の停止を必要とする不具合となった不具合原因を表示させるための表示指令を受けると、不具合探索手段３５に対して、前記第１候補機器、第２候補機器、第３候補機器をデ−タベ−ス３４から検索するように推定指令を発信する。さらに機能表示手段５０は、不具合探索手段３５が検索した第１候補機器、第２候補機器、第３候補機器に関する推定デ−タを受信し、表示手段６０に不具合原因となった候補機器の一覧を表示する。なお、機能表示手段５０がプラントの一部ないし全部の停止を必要とする不具合となったことを知らせる警報指令を受信すると、直ちに推定指令を発信することで、表示手段６０に不具合原因となった候補機器の一覧を表示させるようにしておいてもよい。

いずれにせよ、運転員は表示手段６０から不具合原因となった候補機器の一覧を確認し、必要に応じて対話入力手段４０から機器操作手段３６に向け、プラントの不具合発生を引起す原因となった機器ないし機器の動作条件等に対して、それを復旧するための復旧指令を送信させたり、必要に応じて機器の交換を現場作業員に指示したりするように促される。

第１候補機器がモ−タやヒ−タの動作に関連するデ−タを送る機器等であったため、運転員が第１候補機器を不具合原因と判断した場合は、機器の交換を現場作業員に指示する確率が高い。一方、運転員が第２候補機器、第３候補機器を不具合原因と判断した場合は、機器操作手段３６に対して復旧指令を発信する確率が高い。その場合、運転員は、警報指令の発信前に実施された制御指令や操作指令を受けた機器の運転状態を元の状態に復旧するための条件を確認するため、機器操作手段３６（または、機能表示手段５０ないし不具合探索手段３５）にプラントデ−タベ−ス５０や不具合デ−タベ−ス３４を検索させ、そのデ−タをもとにプラントの一部ないし全部の停止を必要としない状態への回復をする手段を演算させることもできる。また、このような操作を自動的に実施する回復手段を機器操作手段３６（または、機能表示手段５０ないし不具合探索手段３５）に予め設けておくことも可能である。その結果、運転員は、確認した回復手段である復旧指令を機器操作手段３６に発信し、プラントの一部ないし全部の停止を必要としない状態へ向けて、プラントの回復を進めることができるようになる。

プラントの不具合原因が幸いにも取除かれた場合には、しだいに復旧される機器デ−タや監視デ−タの推移を表示手段６０から確認できる。したがって、本発明の実施の形態１の不具合探索手段を備えたプラント監視装置１００は、短時間にプラントの不具合原因となる機器を推定したり、推定した不具合原因に対する回復手段を適格に演算したり検索したりできる。また、回復手段である復旧指令を機器操作手段３６に容易に発信でき、その回復に至る経過情報も確認できるという、格別の効果を有する。

実施の形態２．
上記実施の形態１のプラント監視装置では、機器の運転状態を警報指令が発せられる直前の状態に復旧することでプラントの不具合原因が幸いにも取除かれた場合について記した。これに対し、本発明の実施の形態２のプラント監視装置は、機器の運転状態を元の状態に復旧しても、プラントの不具合原因が取除かれない場合において、不具合原因となった機器（あるいはプロセス不良原因）を推定する不具合探索手段３５を供えたプラント監視装置について記す。なお、実施の形態２のプラント監視装置１００は実施の形態１のプラント監視装置の構成図と同じであって、不具合探索手段３５以外の動作については、実施の形態１のプラント監視装置と同じである。

プラントの特定の設備や機器が本来の機能を果せなくなる突発的な故障以外で、機器の運転状態を元の状態に復旧してもプラントの不具合原因が取除かれない場合の多くは、プラントで処理される処理物の状態が大きく変化する場合であったり、それを検出する機器が備わっていなかったりする場合である。例えば、プラントが上下水道プラントである場合、プラントの入り口には上下水の受け入れ用の池や槽があり、ここから処理物である上下水が取り込まれる。受け入れ用の池や槽内の上下水の状態は天候に大きく作用され、大雨のときには池や槽だけでは、上下水の透明度や汚染レベルの安定性が保てず、センシングエラ−が発生しやすくなったり、異物の混入による処理能力の低下につながったりし、その結果、警報指令が発せられる直前の機器の運転状態に復旧してもプラントの不具合は解決しない。

このような不具合は、所定の警戒レベルを超え、プラントの一部ないし全部の停止を必要とする不具合が発生する以前のタイミングで、それに関連する警報指令が発せられている確率が高い。すなわち、不具合デ−タベ−ス３４の警報履歴において、プラントの一部ないし全部の停止を伴った警報指令より２回前以前に発生した警報指令と関連する機器からの機器デ−タを用いることで、その不具合原因の推定が可能である。より具体的には、前記関連する機器からの機器デ−タの時間的な推移が、２回前以前に発生した警報指令の前後で著しく変化しているものが、不具合原因と関連している確率が高いからである。この前記関連する機器の機器デ−タの時系列的な推移は、プラントデ−タベ−ス２０に記録されているので、表示手段６０に容易に表示でき、その確認は可能である。

実施の形態２の不具合探索手段３５は、不具合原因として推定する機器の第４候補にプラントの一部ないし全部の停止を伴った警報指令の２回前に発生した警報指令と関連する機器を、第５候補に３回前に発生した警報指令と関連する機器を、第６候補に４回前に発生した警報指令と関連する機器を、候補機器と選定するようにしている。これにより、表示手段６０に第４、５、６候補機器の一覧表示が可能となり、不具合の原因を探るヒントとなる。

運転員は表示手段６０から不具合原因となった候補機器の一覧を確認し、対話入力手段４０から機器操作手段３６に向け、それら機器の機器デ−タの時間推移を表示させることで、著しく変化しているものを確認する。従って、運転員は著しい変化を示した機器デ−タを送信した機器の名称を確認することで、プロセス不良の原因を推定に役立てることができるようになる。したがって、本発明の実施の形態２の不具合探索手段を備えたプラント監視装置１００は、短時間にプラントの不具合原因と関連する機器推定したり、その機器の名称からプロセス不良の原因を推定したりできるため、不具合原因を短時間に把握することができ、回復手段を適格に検討できるようになるという、格別の効果を有する。

２０ プラントデ−タベ−ス 、 ３１ 自動制御手段 、
３２ 対処デ−タベ−ス 、 ３４ 不具合デ−タベ−ス 、
３５ 不具合探索手段 、 ３７ 操作デ−タベ−ス 、
３６ 機器操作手段 、 ４０ 対話入力手段 、
５０ 機能表示手段 、 ６０ 表示手段 、
１００ プラント監視装置 、 ２００ プラント

Claims (6)

1. 複数の機器を有しているプラントの監視に用いる監視データを表示する表示手段と、
   運転員の操作による入力に基づいて、前記表示手段に前記複数の機器のうちの特定の機器の前記監視デ−タを表示させる表示指令を送信する対話入力手段と、
   前記プラントが有する前記複数の機器から送信されてくる機器データを、予め機器ごとに割振られた識別番号に基づいて分類し、随時記録するプラントデータベースと、
   前記機器データに前記プラントの不具合が確認される場合、前記不具合に関連する特定の機器に対する不具合を抑制する対処条件を演算し、前記演算された結果である制御指令を前記不具合に関連する特定の機器に対して送信する自動制御手段と、
   前記表示指令に従って、前記プラントデータベースに記録された機器デ−タを用いて前記不具合に関連する特定の機器の監視データを演算し前記表示手段に表示させる機能表示手段と、
   前記操作指令及び前記制御指令を時系列的に記録する不具合データベースと、
   前記制御指令が前記不具合に関連する特定の機器に対して停止または切離しを指令した場合に、前記不具合データベースの記録から、前記不具合の原因となった候補機器を検索する不具合探索手段と、
   を備えたプラント監視装置であって、
   前記不具合探索手段は、前記不具合に関連する特定の機器に対して前記制御指令が送信される直前に送信された前記操作指令の送信先の前記不具合に関連する特定の機器、もしくは前記直前に送信された前記制御指令の送信先の前記不具合に関連する特定の機器を、前記候補機器であると、前記不具合データベースから検索して選定し、
   前記表示手段は、前記検索された前記候補機器を表示するようにしたこと
   を特徴とするプラント監視装置。
2. 請求項１に記載のプラント監視装置であって、
   機器データにプラントの不具合が確認されるか否かを判定して、前記不具合が発生と判定すると警報データを自動制御手段に送信する警報判定手段と、
   特定の機器に対する対処条件が前記警報データの内容と対比させて予め記録された対処データベースと
   をさらに備え、
   自動制御手段は、前記対処データベースを用いて前記特定の機器に対する対処条件の中から前記不具合に関連する特定の機器に対する不具合を抑制する対処条件を検索するようにしたこと
   を特徴とするプラント監視装置。
3. 対話入力手段がさらに候補機器を復旧するための復旧指令を送信する請求項１または２に記載のプラント監視装置であって、
   前記復旧指令を受信して、特定の機器に対する操作指令を前記特定の機器に対して送信する機器操作手段と、
   前記復旧指令の内容と対比させた復旧に必要な機器の対処条件が予め記録された操作データベースと
   をさらに備え、
   前記機器操作手段は、前記操作データベースから特定の機器の対処条件を検索し、前記操作指令を送信すること
   を特徴とするプラント監視装置。
4. 候補機器となった特定の機器もしくは不具合に関連する機器の運転状態を、制御指令が前記不具合に関連する特定の機器に対して停止または切離しを指令する直前に送信された操作指令もしくは前記制御指令の送信される前の状態にする手段を演算する回復手段を備えたこと
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のプラント監視装置。
5. 不具合探索手段が、
   不具合に関連する特定の機器に対して停止または切離しを指令した制御指令の送信される２回前以前に送信された操作指令の送信先の前記不具合に関連する特定の機器、もしくは前記制御指令の送信先の不具合に関連する特定の機器を、不具合の原因となった候補機器であると不具合データベースから検索するようにし、
   前記候補機器の機器デ−タの時間推移をプラントデータベースから検索するようにし、
   表示手段に前記検索した候補機器と前記候補機器の機器デ−タの時間推移を表示するようにしたこと
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のプラント監視装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のプラント監視装置を備えたこと
   を特徴とするプラント。

Images