JP5502606B2

JP5502606B2 - プラント運転制御の渋滞監視装置及び渋滞監視方法

Info

Publication number: JP5502606B2
Application number: JP2010132024A
Authority: JP
Inventors: 和義長崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-06-09
Also published as: JP2011257993A

Description

本発明は各種プラントにおけるプラント運転制御の渋滞監視装置及び渋滞監視方法に関する。

一般に、各種プラントの運転制御において、プラント操作を進行させていく場合、プラント状態が所定条件を満たしているか否かを監視してプラント状態が次の操作状態に移行できる状態になっているか否かを判定し、次の操作に進めないと判定した場合はタイミング条件が成立していないとして、計算機は運転員に渋滞が発生したことを報知するようになっている。このようなプラント運転制御の渋滞監視装置では、プラント運転制御に従って変化するプラントの各状態量を順番に並べて計算機のモニタに表示し、プラント運転制御の進行および渋滞状況を監視している。

従来の渋滞監視装置は、プラント運転制御の流れを複数のブレークポイントに分割し、各ブレークポイントの成立条件をプラント状態量のＡＮＤ／ＯＲロジックで構成し、プラント運転員が任意のブレークポイントを選択した際にＡＮＤ／ＯＲロジックが成立しないプラント状態量を判断し、渋滞の発生を表示装置に表示している（特許文献１）。
なお、ブレークポイントとは、プラントの起動／停止等の過程をそれぞれ複数の操作グループに分割したものをいう。

特許第３４４９０４２号公報

上述した従来の渋滞監視装置では、プラントの運転員が任意のブレークポイントを選択し運転員の要求によりタイミング監視対象のタイミング条件の成立／不成立状態を表示しているが、この要求をいつ実施するかは運転員の判断にゆだねられていたため、運転員の負荷は高く、かつ、渋滞監視漏れや渋滞監視遅れのリスクもあった。また、プラントの運転のスケジュールによってタイミング監視対象やタイミング成立予定時刻などが異なる場合は、プラント運転員の判断はより複雑となり負荷が増大していた。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、プラントの運転員による渋滞監視要求を必要とせず、プラント運転制御の渋滞監視を自動的に実施することによりプラント運転員の負担を軽減させることができる高信頼性のプラント運転制御の渋滞監視装置及び渋滞監視方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のプラント運転制御の渋滞監視装置は、複数のタイミング監視対象とそれぞれの運転条件及びタイミング成立予定時刻前後の許容範囲時間が保存されているタイミング監視条件テーブルと、前記タイミング監視対象毎に規定される自動化ロジックが保存されているプラント自動化ロジックテーブルと、プラントのプロセス情報に基づいてプラント運転制御の運転条件及び予定時刻を計算するとともに、前記計算により求められた運転条件と一致するタイミング監視対象を前記タイミング監視条件テーブルから検索し、一致したタイミング監視対象のタイミング成立予定時刻と許容範囲予定時刻を計算するプラントスケジュール計算部と、前記一致したタイミング監視対象のタイミング成立予定時刻と許容範囲予定時刻が保存されるタイミング条件監視対象テーブルと、前記プロセス情報と前記プラント自動化ロジックテーブルから自動化ロジックの成立状態を判定し、タイミング条件が成立したときのタイミング成立実績時刻を前記タイミング条件監視対象テーブルに書き込む自動化ロジック判定部と、前記タイミング成立実績時刻と前記許容範囲予定時刻とを比較しタイミング条件が前記許容範囲予定時刻内で成立したか否かを判断するタイミング条件監視部と、前記タイミング条件が前記許容範囲予定時刻範囲内で成立していないタイミング監視対象を表示する画面表示部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明のプラント運転制御の渋滞監視方法は、プラントのプロセス情報に基づいてプラント運転制御の運転条件及び予定時刻を計算する工程と、複数のタイミング監視対象とそれぞれの各運転条件及びタイミング成立予定時刻の許容範囲時間が保存されているタイミング監視条件テーブルから、前記計算で求められた運転条件と一致するタイミング監視対象を検索し、運転条件が一致したタイミング監視対象のタイミング成立予定時刻および許容範囲予定時刻を計算する工程と、前記一致したタイミング監視対象、タイミング成立予定時刻および許容範囲予定時刻をタイミング条件監視対象テーブルに保存する工程と、前記プロセス情報と各タイミング監視対象毎に規定される自動化ロジックが保存されているプラント自動化ロジックテーブルから、自動化ロジックの成立状態を判定し、タイミング条件が成立した時刻をタイミング成立実績時刻として前記タイミング条件監視対象テーブルに保存する工程と、前記タイミング条件監視対象テーブルにおいて、前記タイミング成立実績時刻と前記許容範囲予定時刻とを比較し前記許容範囲予定時刻内にタイミング条件が成立していないタイミング監視対象を検索する工程と、前記タイミング条件が成立していないタイミング監視対象を画面表示部に表示する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、プラントの運転スケジュールに該当するタイミング監視対象を自動で選択し、タイミング条件の成立／不成立の監視も自動で実施することにより、プラント運転制御の渋滞監視を自動でおこなうことが可能となるとともに運転員の負荷を大幅に軽減することができる。

本発明の第１の実施形態に係る渋滞監視装置の全体構成図。第１の実施形態のタイミング監視条件テーブルの具体例。第１の実施形態のプラント自動化ロジックテーブルの具体例。第１の実施形態のタイミング条件監視対象テーブルの具体例。第１の実施形態の画面表示部の具体例。第１の実施形態の画面表示部の他の具体例。第１の実施形態の画面表示部の他の具体例。第１の実施形態の画面表示部の他の具体例。第１の実施形態の画面表示部の他の具体例。本発明の第２の実施形態に係る渋滞監視装置の全体構成図。第２の実施形態のタイミング条件監視対象履歴テーブルの具体例。第２の実施形態の画面表示部の具体例。第２の実施形態の画面表示部の他の具体例。本発明の第３の実施形態に係る渋滞監視装置の全体構成図第３の実施形態に係る渋滞監視装置の統計計算方法の具体例。

以下、本発明に係るプラント運転制御の渋滞監視装置及び渋滞監視方法の実施形態について、図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態に係るプラント運転制御の渋滞監視装置を、図１乃至図９を用いて説明する。
（構成）
第１の実施形態に係る渋滞監視装置は、流量や機器の運転状態等のプロセス情報１が入力されるプラントスケジュール計算部３、タイミング監視条件テーブル２、プラント自動化ロジックテーブル４、自動化ロジック判定部５、タイミング条件監視対象テーブル６、タイミング条件監視部７、及び画面表示部８から構成される。

プラントスケジュール計算部３は、プロセス情報１に基づいてプラント運転制御の運転条件や予定時刻などのスケジュールを計算するとともに、タイミング監視条件テーブル２に保存されているタイミング監視対象（ブレークポイント）から前記計算により求められた運転条件と一致する項目を検索し、タイミング成立予定時刻及びその許容範囲予定時刻を計算し、タイミング条件監視対象テーブル６に保存する。

自動化ロジック判定部５は、プロセス情報１とプラント自動化ロジックテーブル４から自動化ロジックの成立状態を判定し、タイミング条件監視対象テーブル６に設定されているタイミング監視対象の中でタイミング条件成立と判定されたものがあればタイミング成立実績時刻を保存する。

タイミング条件監視部７は、タイミング条件監視対象テーブル６に設定されているタイミング監視対象の中でタイミング成立予定時刻前後の許容範囲時間内に、すなわち許容範囲予定時刻内にタイミング条件が成立していないものを検索し、その結果を画面表示部８に通知し表示する。

図２はタイミング監視条件テーブル２の具体例で、タイミング監視対象毎に運転条件とタイミング成立予定時刻の計算条件とタイミング成立予定時刻前後の許容範囲を保存している。

例えば、図２において“OBZZZZ”というタイミング監視対象は、プラントの運転条件が「プラント起動」、タイミング成立予定時刻が「７００回転到達時刻＋２分」、タイミング成立予定時刻前後の許容範囲予定時刻が「予定時刻−n₃分〜予定時刻＋m₃分」であることを示している。

また、”OB1100”というタイミング監視対象は、プラント運転条件が「プラント起動かつコールドモード」、タイミング成立予定時刻が「海水系統起動時刻」、タイミング成立予定時刻前後の許容範囲予定時刻が「予定時刻−n_１分〜予定時刻＋m_１分」であることを示し、”OBYYYY”というタイミング監視対象は、プラント運転条件が「プラント起動かつ（ベリーホットモードまたはホットモード）」、タイミング成立予定時刻が「加減弁暖機完了時刻」、タイミング成立予定時刻前後の許容範囲予定時刻が「予定時刻−n_２分〜予定時刻＋m_２分」であることを示している。

図３はプラント運転制御を実施するためのプラント自動化ロジックテーブル４の具体例で、タイミング監視対象毎に、タイミング条件、前条件及び完了条件のロジックがそれぞれ規定されており、ロジック成立時のプラント制御出力を保存している。ここで、前条件は当該機器が操作可能であるか否かを判断する条件であり、完了条件は当該機器の操作を完了したか否かを判断する条件である。
図４はタイミング条件監視対象テーブル６の具体例、図５は画面表示部８の具体例を示している。

（作用）
このように構成された渋滞監視装置において、プラントスケジュール計算部３は、流量や機器の運転状態等のプロセス情報１から今後のプラント運転制御の運転条件や予定時刻などのスケジュールを計算するとともに、予め準備したタイミング監視条件テーブル２に保存されているタイミング監視対象の中からスケジュール計算結果の運転条件と一致する項目を検索し、タイミング成立予定時刻及びその許容範囲予定時刻を計算し、タイミング条件監視対象テーブル６に保存する。

自動化ロジック判定部５は、プロセス情報１とプラント自動化ロジックテーブル４から自動化ロジックの成立状態を判定し、タイミング条件が成立した自動化ロジックがあればプラント制御出力などの処理を実施するとともに、タイミング条件監視対象テーブル６に設定されているタイミング監視対象の中でタイミング条件成立と判定されたものがあれば、タイミング条件が成立したときの時刻をタイミング成立実績時刻としてタイミング条件監視対象テーブル６に保存する。

図４はタイミング条件監視対象テーブル６の例を示しており、プラントスケジュール計算部３によって計算されたスケジュール計算結果の運転条件と一致するタイミング監視対象とそのタイミング成立予定時刻とその許容範囲予定時刻と、自動化ロジック判定部５によってタイミング条件成立と判定されたときのタイミング成立実績時刻を保存している。

例えば、“OBZZZZ”というタイミング監視対象のタイミング成立予定時刻（７００回転到達＋２分）がMM月DD日HH時MM分の場合、タイミング成立予定時刻前後の許容範囲予定時刻は“予定時刻前：MM月DD日HH時MM分−n₃分〜予定時刻後：MM月DD日HH時MM分＋m₃分”で、タイミング成立実績時刻がMM月DD日HH時MM分というデータが保存される。

タイミング条件監視部７は、一定の周期でタイミング条件監視対象テーブル６に設定されているタイミング監視対象のタイミング成立許容範囲予定時刻と現在時刻を比較しタイミング成立実績時刻が許容範囲予定時刻内にないタイミング監視対象があればタイミング条件不具合と判断し、そのタイミング監視対象と不具合の項目を画面表示部８に通知する。

例えば、図５に示す例では、画面表示部８は現在時刻が“MM月DD日HH時MM分＋m₃分”を過ぎても“OBZZZZ”というタイミング監視対象のタイミング成立実績時刻が許容範囲予定時刻を経過しても未保存であることを表示し、当該タイミング監視対象に渋滞が発生したことを報知する。
また、図６に示す例では、タイミング成立許容範囲時刻前にタイミングが成立した場合もタイミング条件不具合として表示している。

また、タイミング成立許容範囲予定時刻を過ぎたときにタイミング条件の不成立を表示するのではなく、図７に示すように現在時刻がタイミング成立許容範囲予定時刻に入ったことを表示することによりタイミング監視対象を表示してもよい。

その他の例として、タイミング成立許容範囲予定時刻を過ぎてもタイミングが成立しないタイミング監視対象を表示する際に、図８に示すように現在時刻がタイミング成立予定時刻からどれほど遅れているかの時間も併せて周期的に表示することも可能である。これにより運転員はそのタイミング条件不具合の項目の影響度を知ることができる。

また、現在時刻がタイミング成立許容範囲予定時刻に入ったことを表示する際に、図９に示すように現在時刻とタイミング成立予定時刻との差を併せて周期的に表示することも可能である。これにより運転員はタイミング条件成立を予想して監視することができる。

（効果）
本第１の実施形態によれば、プラントの運転スケジュールに該当するタイミング監視対象を自動で選択し、タイミング条件の成立／不成立の監視も自動で実施することにより、プラント運転制御の渋滞監視を自動でおこなうことが可能となるとともに運転員の負荷を大幅に軽減することができる。

［第２実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る渋滞監視装置を、図１０〜図１３を用いて説明する。なお、上記の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

（構成）
第２の実施形態に係る渋滞監視装置は、上記第１の実施形態の渋滞監視装置に、履歴保存表示部９とタイミング条件監視対象履歴テーブル１０を付加したものである。
履歴保存表示部９はタイミング条件監視対象テーブル６に保存されている情報をタイミング条件監視対象履歴テーブル１０に保存するとともに、画面表示部８を介して通知される検索条件にしたがってタイミング条件監視対象履歴テーブル１０の情報を検索しその結果を画面表示機能８に通知し表示する。

（作用）
このように構成された渋滞監視装置において、履歴保存表示部９はプラント運転制御の制御完了時にタイミング条件監視対象テーブル６の内容を検索キーとともにタイミング条件監視対象履歴テーブル１０に保存する。また、運転員が画面表示部８を介して実施する検索要求に対し、タイミング条件監視対象履歴テーブル１０に保存されている検索キーを画面表示部８に通知し表示する。運転員が画面表示部８に表示された検索キーを選択して実施する履歴表示要求に対し、タイミング条件監視対象履歴テーブル１０に保存されているデータの中から検索キーに該当するデータを検索しその結果を画面表示部８に通知し表示する。

図１１はタイミング条件監視対象履歴テーブル１０の具体例で、タイミング条件監視対象テーブル６の内容に検索キーを付加して保存している。
図１２はタイミング条件監視対象履歴テーブル１０の検索および表示例であり、タイミング条件監視対象履歴テーブル１０の検索キーを階層的に表示選択し、該当するタイミング条件監視対象テーブルの内容を表示する例を示している。

プラント運転制御の渋滞監視状況の表示例として、図１２では検索キーを指定して任意のプラント運転制御の実績値を表示する方法を取っているが、検索キーを指定して検索されるタイミング条件監視対象テーブルの表示例として、タイミング条件監視対象テーブルに含まれる全てのタイミング監視対象の予定時刻と実績時刻の差異の平均値で並び替えをして表示してもよい。また、図１３に示すように任意のタイミング監視対象を選択して予定時刻と実績時刻との差異を度数分布図で表示するようにしてもよい。

（効果）
本第２の実施形態によれば、過去のプラント運転制御の渋滞監視状況を保存し検索キーを指定して絞り込み選択可能とすることにより、過去の同じ条件のプラント運転制御時の渋滞監視状況を比較することが可能となり、異常なプラント運転制御の発見が容易となる。また、タイミング監視対象毎に予定時刻と実績時刻との差異を度数分布図表示することにより、予定時刻と実績時刻の差異の程度が一見してわかるようになり、タイミング監視条件テーブルのタイミング成立予定時刻の計算条件や予定時刻の許容範囲時間の修正要否の判断が容易となる。

［第３実施形態］
本発明の第３の実施形態に係る渋滞監視装置を、図１４及び図１５を用いて説明する。
なお、上記実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

（構成）
第３の実施形態に係る渋滞監視装置は、上記第２の実施形態の渋滞監視装置にタイミング監視条件テーブル修正部１１を付加したものである。

タイミング監視条件テーブル修正部１１はタイミング条件監視対象履歴テーブル１０に保存されている情報をタイミング監視対象毎に検索し、予定時刻と実績時刻とのずれ量を統計計算しタイミング監視条件テーブル２の内容を修正する。
図１５は本第３の実施形態の渋滞監視装置の統計処理の具体例を示したものである。

（作用）
このように構成された渋滞監視装置において、タイミング監視条件テーブル修正部１１はタイミング条件監視対象履歴テーブル１０に保存されている情報の中から任意のタイミング監視対象の情報を全て検索し、予定時刻と実績時刻とのずれ量の平均値および標準偏差値を計算し、タイミング監視条件テーブル２の該当するタイミング監視対象のタイミング成立予定時刻の計算条件と予定時刻許容範囲の内容を以下のように修正する。

修正後タイミング成立予定時刻の計算条件
＝修正前タイミング成立予定時刻の計算条件＋ずれ量の平均値
修正後予定時刻許容範囲（前）＝ｎ＊標準偏差値
修正後予定時刻許容範囲（後）＝ｎ＊標準偏差値（ｎは任意の数値）
ここで、予定時刻と実績時刻とのずれ量が正規分布になっていない場合も想定されるため、標準偏差値の計算方法として以下の方法を用いることができる。

予定時刻と実績時刻とのずれ量を度数分布図にした際に、平均値を起点として左側と右側にデータを分割し、左側の計算では、右側に左側と同じ分布のデータがあると仮定して（すなわち左側のデータにあわせて正規分布しているとみなし）標準偏差値を計算し、これを左側標準偏差値として予定時刻許容範囲（前）を計算する。右側の計算では、左側に右側と同じ分布のデータがあると過程して（すなわち右側のデータにあわせて正規分布しているとみなし）標準偏差値を計算し、これを右側標準偏差値として予定時刻許容範囲（後）を計算する。

その他の例として予定時刻と実績時刻とのずれ量の統計計算を実施する際に全てのデータを同一に扱うのではなく、実績データに重み係数を設け、現時点から過去にさかのぼるほど重み係数を小さくすることにより、最近のプラント運転制御の実績を重視する手法を採用してもよい。

（効果）
本第３の実施形態によれば、過去のプラント運転制御の渋滞監視状況の実績データの予定時刻と実績時刻の差異を統計処理しタイミング監視条件テーブルを自動修正することにより、プラントの経年劣化などの原因によりプラント特性が変化しても正確なプラント運転制御の渋滞監視が可能となる。

１…プロセス情報、２…タイミング監視条件テーブル、３…プラントスケジュール計算部、４…プラント自動化ロジックテーブル、５…自動化ロジック判定部、６…タイミング条件監視対象テーブル、７…タイミング条件監視部、８…画面表示部、９…履歴保存表示部、１０…タイミング条件監視対象履歴テーブル、１１…タイミング監視条件テーブル修正部。

Claims

複数のタイミング監視対象とそれぞれの運転条件及びタイミング成立予定時刻前後の許容範囲時間が保存されているタイミング監視条件テーブルと、
前記タイミング監視対象毎に規定される自動化ロジックが保存されているプラント自動化ロジックテーブルと、
プラントのプロセス情報に基づいてプラント運転制御の運転条件及び予定時刻を計算するとともに、前記計算により求められた運転条件と一致するタイミング監視対象を前記タイミング監視条件テーブルから検索し、一致したタイミング監視対象のタイミング成立予定時刻と許容範囲予定時刻を計算するプラントスケジュール計算部と、
前記一致したタイミング監視対象のタイミング成立予定時刻と許容範囲予定時刻が保存されるタイミング条件監視対象テーブルと、
前記プロセス情報と前記プラント自動化ロジックテーブルから自動化ロジックの成立状態を判定し、タイミング条件が成立したときのタイミング成立実績時刻を前記タイミング条件監視対象テーブルに書き込む自動化ロジック判定部と、
前記タイミング成立実績時刻と前記許容範囲予定時刻とを比較しタイミング条件が前記許容範囲予定時刻内で成立したか否かを判断するタイミング条件監視部と、
前記タイミング条件が前記許容範囲予定時刻範囲内で成立していないタイミング監視対象を表示する画面表示部と、を備えることを特徴とするプラント運転制御の渋滞監視装置。
前記タイミング条件監視部は、現在時刻が前記許容範囲予定時刻内にあるタイミング監視対象を検索し、前記画面表示部に当該タイミング監視対象を表示することを特徴とする請求項１記載のプラント運転制御の渋滞監視装置。
前記画面表示部は、現在時刻と前記タイミング成立予定時刻との差異を表示することを特徴とする請求項１又は２記載のプラント運転制御の渋滞監視装置。
前記タイミング監視部は、現在時刻が前記許容範囲予定時刻を経過したタイミング監視対象を検索し、前記画面表示部に当該タイミング監視対象と前記成立許容範囲時刻からの経過時間を表示することを特徴とする請求項１記載のプラント運転制御の渋滞監視装置。
タイミング条件監視対象履歴テーブルと履歴保存制御部とをさらに備え、前記履歴保存制御部は前記タイミング条件監視対象テーブルに保存されている情報をタイミング条件監視対象履歴テーブルに保存するとともに、前記タイミング条件監視対象履歴テーブルに保存された情報を前記画面表示部に表示可能とすることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のプラント運転制御の渋滞監視装置。
前記画面表示部は、前記タイミング条件監視対象テーブルに蓄積されているタイミング監視対象のタイミング成立予定時刻とタイミング成立実績時刻の差異を表示することを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のプラント運転制御の渋滞監視装置。
前記タイミング監視対象のタイミング成立予定時刻とタイミング成立実績時刻の差異を統計処理することにより、前記許容範囲時間を自動修正することを特徴とする請求項６記載のプラント運転制御の渋滞監視装置。
プラントのプロセス情報に基づいてプラント運転制御の運転条件及び予定時刻を計算する工程と、
複数のタイミング監視対象とそれぞれの各運転条件及びタイミング成立予定時刻前後の許容範囲時間が保存されているタイミング監視条件テーブルから、前記計算で求められた運転条件と一致するタイミング監視対象を検索し、運転条件が一致したタイミング監視対象のタイミング成立予定時刻および許容範囲予定時刻を計算する工程と、
前記一致したタイミング監視対象、タイミング成立予定時刻および許容範囲予定時刻をタイミング条件監視対象テーブルに保存する工程と、
前記プロセス情報と各タイミング監視対象毎に規定される自動化ロジックが保存されているプラント自動化ロジックテーブルから、自動化ロジックの成立状態を判定し、タイミング条件が成立した時刻をタイミング成立実績時刻として前記タイミング条件監視対象テーブルに保存する工程と、
前記タイミング条件監視対象テーブルにおいて、前記タイミング成立実績時刻と前記許容範囲予定時刻とを比較し前記許容範囲予定時刻内にタイミング条件が成立していないタイミング監視対象を検索する工程と、
前記タイミング条件が成立していないタイミング監視対象を画面表示部に表示する工程と、を有することを特徴とするプラント運転制御の渋滞監視方法。