JP5749667B2 - 監視制御システム - Google Patents

Description

本発明は、ディスプレイやタッチパネルなどの表示装置と、マウス、キーボード、タッチパネルなどの入力装置を利用して、プラントの運転を監視、制御を行うための監視制御システムに関する。

水処理場、発電所、生産工場などのプラントでは、プラントに備わるポンプや弁、計器などの設備や機器の状態を監視制御するための監視制御システムが使用されている。監視制御システムは、設備や機器との間で監視制御信号の送受信を行い、この監視制御信号を元に設備や機器の状態、故障を判断し、プラントの状態、故障情報として監視制御画面に表示している。

近年では監視制御システムの高度化により、１つのシステムで管理できる信号点数が増大し、多数の設備や機器が設置された大規模なプラントを監視できるようになった。大規模なプラントを監視する監視制御システムは、プラントに設置される多数の各設備や機器の状態をディスプレイなどの表示装置に表示するために、多数の監視制御画面を用意している。プラントの状態を監視制御システムの操作員に多角的に提供するため、同じ設備や計器の情報を複数の監視制御画面にて提供する場合がある。

監視制御システムの操作員は、提供された多数の監視制御画面の中から目的とする画面を選択して監視を行っている。このようにプラントの状態を多数の監視制御画面を用いて表示できることはプラント状態把握をより確実なものとするうえで重要である。しかし反面において、多数の監視制御画面を用いることが、操作員の負担となることもある。特にプラント異常発生時など、緊急対応が必要な際に多数の監視制御画面から目的とする画面を選択するには、監視員への負担が大きい。

係る場面での操作員の負担を軽減するための技術として、特許文献１は、プラントの状態変化や故障の要因を抽出し、その要因と波及範囲を示す監視情報を画面上に表示する。これにより、異常発生時に広域システムの中でどの箇所が故障の発生元であるかを示すことができるようにしている。

特開２００８−２３４０２５号公報

特許文献１に記載の従来の技術は、プラントの状態変化や故障変化に応じて広域システム画面を固定的に表示するのみであり、操作員が使い慣れた監視制御画面を提供する手段には言及していない。

以上のことから本発明の目的は、監視制御システムの監視対象プラントにおいて異常が発生した際に、過去に表示していた監視制御画面にて操作員が上記異常を確認可能とするために、プラント監視制御画面を表示するディスプレイなどの表示装置へ、過去に表示していた画面への誘導を行う手段を提供するものである。

以上のことから本発明においては、プラント装置からの入力信号に基づいて監視制御画面を構成して表示装置に表示するとともに、入力装置から得た操作員の入力に応じて監視制御画面を変更制御する監視制御システムにおいて、
監視制御システムは、プラント装置からの入力信号を受け取りプラント情報を管理するプラント情報管理部と、入力装置から得た操作員の入力により表示装置に表示する監視制御画面を変更制御する画面表示マネージャーと、表示装置に表示した監視制御画面の表示履歴を記憶する画面表示履歴管理部と、表示装置に表示する監視制御画面を構成するための画面定義情報を記憶する画面定義情報管理部を備え、
プラント情報管理部の入力信号と予定の異常判定定義を比較して異常発生を検知し、画面定義情報管理部の画面定義情報と異常発生検知した入力信号を参照して当該異常発生検知した入力信号を含む監視制御画面を特定し、画面表示履歴管理部の履歴の中に特定した監視制御画面が存在することを確認し、表示装置に表示されている監視制御画面に画面表示履歴管理部の履歴の順序に沿って監視制御画面を変更制御する為の画面選択ボタンを含めて表示し、操作員による画面選択ボタンの操作に応じて前記監視制御画面を変更制御することを特徴とする。

また画面選択ボタンは、画面表示履歴管理部の履歴の順序に沿って現在表示中の監視制御画面の前後の順番の監視制御画面を選択する為の前画面表示ボタンあるいは次画面表示ボタンであることを特徴とする。

また画面選択ボタンは、画面表示履歴管理部の履歴の中に特定した監視制御画面が存在することが確認されたときに、現在表示中の監視制御画面に追加表示されることを特徴とする。

また画面選択ボタンは、画面表示履歴管理部の履歴の中に特定した監視制御画面が存在することが確認されたときに、現在表示中の監視制御画面に予め表示されている画面選択ボタンを機能変更して使用することを特徴とする。

また現在表示中の監視制御画面に表示される画面選択ボタンには、特定した監視制御画面に至るまでの画面選択ボタンの選択回数が合わせて表示されていることを特徴とする。

本発明によれば、プラントに異常が発生した後、操作員が自身の操作によって過去に表示したことがある監視制御画面でプラントの異常を確認するための誘導方法が提供されるので、操作員が使い慣れた監視制御画面にて即座にプラントの異常を確認することができる。

本実施例の監視制御システムの構成を示す図。 監視制御信号の定義の一例を示す図。 監視制御信号ごとの異常判断定義の一例を示す図。 画面定義情報管理部に保持する監視制御画面定義情報の一例を示す図。 画面表示履歴管理部に保持する画面表示履歴の例を示す図。 監視制御画面の例を示す図。 プラントに異常があったときの画面表示マネージャーの処理を示す図。 本実施例の監視制御画面の例を示す図。 本実施例の監視制御画面の例を示す図。 本実施例の監視制御画面の例を示す図。 本実施例の監視制御画面の例を示す図。

本発明の一実施例を、図１から図１１を用いて説明する。

図１は、本実施例の監視制御システムの構成図である。図１において監視制御システム１１０には、ディスプレイなどの表示装置１２１、入力装置１２２、監視制御システム１１０が監視対象とするプラントの状態情報を送信する各種プラント機器１３１が接続されている。

また監視制御システム１１０自体は、プラント機器１３１に接続されるプラント情報収集部１１１、プラント情報収集部１１１に接続されるプラント情報管理部１１２、画面表示履歴管理部１１３、画面定義情報管理部１１４、プラント情報管理部１１２と画面表示履歴管理部１１３と画面定義情報管理部１１４と表示装置１２１と入力装置１２２に接続される画面表示マネージャー１１５で構成される。

このうち、プラント情報収集部１１１は、プラント機器１３１からの監視制御信号Ｓ１を受信し、プラント情報管理部１１２に送信する。この場合に、プラント機器１３１からの各監視制御信号Ｓ１には、図２に示すように信号ＩＤが割り振られている。

図２では、左側の欄にプラント機器１３１、右側の欄に信号ＩＤが対応付けて記載されている。例えばプラント機器１３１のうちのポンプＰＵＭＰ０１について、３個の信号（ＳＩＧ０１１，ＳＩＧ０１２，ＳＩＧ０１３）を取り込んでいる。検出信号のうち例えばＳＩＧ０１１，ＳＩＧ０１２はポンプ回転数、ポンプ流量、圧力などの検出値であり、ＳＩＧ０１３はポンプの稼働停止状態を表すオンオフ信号である。また各種の弁ＶＡＬＶＥについても、例えば開閉状態などが信号ＩＤで定義されて取り込まれている。タンクＴＡＮＫについても例えば水位などが信号ＩＤで定義されて取り込まれている。

図１のプラント情報管理部１１２は、プラント情報収集部１１１から監視制御信号Ｓ１を受信し、自身に格納する。また、図３に示すような異常判断定義を保持しており、信号ＩＤごとに、監視制御信号Ｓ１の内容に応じて異常判断を行う。プラント情報管理部１１２では、設備や機器の情報Ｓ１に異常判断情報を加味して情報Ｓ３を与える。

図３では、左側の欄にプラント機器１３１、右側の欄に異常判断定義が対応付けて記載されている。この異常判断事例によれば、プラント機器１３１のうちのポンプＰＵＭＰ０１について、３個の信号（ＳＩＧ０１１，ＳＩＧ０１２，ＳＩＧ０１３）の異常状態を、ポンプ回転数、ポンプ流量、圧力などの検出値あるいはポンプの稼働停止状態を表すオンオフ信号の値で定義している。例えば信号ＳＩＧ０１１の検出値が１０００以上である、ＳＩＧ０１２の検出値が１００以上である，ＳＩＧ０１３の検出値がオフ状態であるときにポンプＰＵＭＰ０１の異常と判断する。この場合に、一部条件の成立で異常とするのか、全ての条件の合致を見るのかは適宜設定することが可能である。同様の異常判断定義は、他のポンプ、弁、タンクなどに対しても同様に設定されている。

図１の画面表示マネージャー１１５は、画面定義情報管理部１１４より取得する監視制御画面の定義情報Ｓ２に、プラント情報管理部１１２から取得する設備や機器の情報に異常判断情報を加味した情報Ｓ３を合わせて、監視制御画面を作成する。

このうち画面定義情報管理部１１４が保持する監視制御画面定義情報Ｓ２は、図４に示すように、監視制御画面ＩＤごとに画面内に表示する信号ＩＤが定義されている。図４の例では、監視制御画面はそのＩＤが「ＳＣＲ０１」，「ＳＣＲ０２」，「ＳＣＲ０３」，「ＳＣＲ０４」で定義された４画面で構成されている。また、監視制御画面ごとに定義された信号ＩＤとして例えば、監視制御画面ＳＣＲ０１ではプラント機器１３１からの信号としてＳＩＧ０１１，ＳＩＧ０１２，ＳＩＧ０１３、ＳＩＧ１１１，ＳＩＧ１２１，ＳＩＧ１３１が記述されている。このことは、画面表示マネージャー１１５が作成する画面「ＳＣＲ０１」上に、これらの検出値を反映させることを意味している。

なお画面「ＳＣＲ０１」自身は、図４には示していない監視制御画面レイアウト情報を備えている。レイアウト情報は背景画面の情報である。図６の監視制御画面ＳＣＲ０１の例では、ヘッダＨ１、Ｈ２，配管Ｐ１−Ｐ４，弁Ｖ１−Ｖ３，ポンプＰＵＭＰ、タンクＴＡＮＫなどが背景画面情報である。監視制御画面ＳＣＲ０１には、これらの背景画面情報とともに、プラント機器１３１からの信号ＳＩＧ０１１，ＳＩＧ０１２，ＳＩＧ０１３、ＳＩＧ１１１，ＳＩＧ１２１，ＳＩＧ１３１が、背景画面上の各機器や設備の表示位置に近接して記述されている。

なお画面表示マネージャー１１５は、画面「ＳＣＲ０１」上にプラント機器１３１からの信号ＳＩＧ０１１などを表示するに際し、信号ＳＩＧ０１１が図３の異常判断定義により異常値を示すときには、表示色変更、フリッカなどにより異常状態を識別して表示する。

画面表示履歴管理部１１３には、操作員が画面を変更しながらプラント監視した過去の画面経緯を記憶している。図５は画面表示履歴管理部１１３に記憶した画面遷移状態を示しており、この例では下段ほど過去の状態を示している。従って過去に「ＳＣＲ０１」，「ＳＣＲ０４」、「ＳＣＲ０３」を順次表示し、現在は「ＳＣＲ０２」を表示している。

画面表示マネージャー１１５は、表示装置１２１に出力する監視制御画面を切り替えた際に、画面表示履歴管理部１１３に現在の監視制御画面ＩＤを画面表示履歴として格納する。画面表示履歴管理部１１３には監視制御画面を切り替えるたびに監視制御画面の定義情報が格納されていくので、表示していた監視制御画面の定義情報の履歴をたどることができる。

なお、入力装置１２２には、マウス、キーボード、タッチパネルなどが含まれる。入力装置２２の操作により表示装置１２１に表示された監視制御画面上にて、画面を切り替えるためのボタンなどを指定すると入力装置１２２から信号が出力される。この信号は画面表示マネージャー１１５に入力され、画面表示マネージャー１１５は次に表示すべき監視制御画面の定義情報を画面定義情報管理部１１４より取得し、プラント情報管理部１１２から取得する設備や機器の情報を合わせて、表示装置１２１に出力する監視制御画面を作成し、表示を切り替える。

上記構成により、画面表示マネージャー１５は、プラントの通常運転状態においてはプラント情報収集部１１１からプラント機器１３１の情報を取り込んでいる。また入力装置１２２からの指示に応じて監視制御画面を構成し、表示装置１２１上に表示している。監視制御画面を構成するに当り、画面定義情報管理部１１４に記憶された監視制御画面定義情報を参照し、監視制御画面レイアウト情報にプラント機器１３１からの信号を加味して画面構成する。また監視制御画面変更の都度、画面表示履歴管理部１１３に現在の監視制御画面ＩＤを画面表示履歴として格納する。これにより、図６に一例を示すような内容の監視制御画面が、表示装置１２１上に表示されている。

以下、プラントに異常があったときの監視制御システムの処理について図７を参照して説明する。図７は、異常があったことを検知した際に画面表示マネージャー１１５が行う処理フローを示している。

なお、以下の説明の前提として、プラント機器にて異常があった際、プラント機器１３１から監視制御信号が出力され、プラント情報収集部１１１を通じてプラント情報管理部１１２に格納される。またプラント情報管理部１１２は図３に示す異常判断定義を元に、異常のあった信号ＩＤ（以下、異常信号ＩＤ）を特定する。画面表示マネージャー１１５はプラント情報管理部１１２の状態からプラントに異常があったことを検知し、図７に示すフローにより処理を行う。

図７の処理ステップＳ２１１において、画面表示マネージャー１１５は異常信号ＩＤをプラント情報管理部１１２より取得する。その異常信号ＩＤが含まれている監視制御画面ＩＤを画面定義情報格納部１１４の監視制御画面定義情報を参照して取得する。

例えば、図６の監視制御画面のポンプ流量ＳＩＧ００１について、図３の異常判定基準とした判定基準１０００を超過し、当該ポンプ流量についての異常信号ＩＤ「ＳＩＧ０１１」が得られたとする。このときには図４の参照により、異常信号ＩＤ「ＳＩＧ０１１」を画面表示に使用している監視制御画面「ＳＣＲ０１」が抽出される。

処理ステップＳ２１２では、異常信号ＩＤを表示するための監視制御画面ＩＤが画面履歴情報管理部１１３に含まれているかを判定し、含まれていない場合には何もせずに終了する。本発明では、見慣れた過去画面を容易に導くものなので、過去画面が存在しない状態では何もすることはない。含まれていた場合は次の処理ステップＳ２１３へ移る。

処理ステップＳ２１３では、異常信号ＩＤを表示するための監視制御画面ＩＤが現在表示している画面かどうかを判定し、現在表示している画面である場合には何もせずに終了する。現在表示している画面が希望する画面である場合にも何もすることはない。操作員から見れば最短で所望画面が得られている。現在表示している画面ではない場合は次の処理ステップＳ２１４へ移る。

処理ステップＳ２１４では、異常信号ＩＤを表示するための監視制御画面ＩＤが、過去に表示した画面に含まれているか、現在過去の監視制御画面を表示している状態でありもともと表示していた監視制御画面に含まれているかを判定する。

過去に表示した画面に含まれている場合は、処理ステップＳ２１５で、表示装置１２１に出力する監視制御画面上に前画面表示ボタンを表示する。現在過去の監視制御画面を表示している状態であってもともと表示していた監視制御画面に含まれている場合は、処理ステップＳ２１６で、表示装置１２１に出力する監視制御画面上に次画面表示ボタンを表示する。

ここで処理ステップＳ２１４とその後の処理ステップにおける実行内容について具体的に説明する。まず、図７の一連の判断は、異常信号を検知したときの最初の監視制御画面に対して実行される。図５の履歴では異常信号を検知したときの最初の監視制御画面として「ＳＣＲ０２」を表示している。また、異常信号ＩＤはポンプ流量ＳＩＧ００１であり、これを表示するための監視制御画面ＩＤは、「ＳＣＲ０１」である。図５の履歴事例では、目指す監視制御画面「ＳＣＲ０１」は４回前の画面ということになる。

この場合、図７の一連の判断では、処理ステップＳ２１１、処理ステップＳ２１２「ＹＥＳ」、処理ステップＳ２１３「ＹＥＳ」を辿り、処理ステップＳ２１４に至る。このとき、目指す監視制御画面「ＳＣＲ０１」は過去に表示した画面なので、「ＹＥＳ」側の処理を行う。つまり、異常信号を検知したときの最初の監視制御画面「ＳＣＲ０２」に対して前画面表示ボタンを追加表示する。

操作員はこの追加表示を受けて、前画面表示ボタンを操作し、この結果１回前の監視制御画面として「ＳＣＲ０３」を新たに表示する。この前画面に対しても図７の一連の判断を施す。

このときには、処理ステップＳ２１１、処理ステップＳ２１２「ＹＥＳ」、処理ステップＳ２１３「ＹＥＳ」を辿り、処理ステップＳ２１４に至る。ここで処理ステップＳ２１４の処理は、過去に表示した画面に含まれているかを判断するものである。但し前回に続く今回の判断は、現在では過去になっている監視制御画面「ＳＣＲ０３」を表示している状態である。このため、ここでは「現在過去の監視制御画面を表示している状態であって、もともと表示していた監視制御画面に含まれている」状態と位置づけて、「ＮＯ」側の処理を行う。この場合には、現在表示中の監視制御画面「ＳＣＲ０３」に対して次画面表示ボタンを追加表示する。なお、この表示状態で前画面表示ボタンは、監視制御画面「ＳＣＲ０２」の選択を意味する。

操作員はこの追加表示を受けて、次画面表示ボタンを操作し、この結果２回前の監視制御画面として「ＳＣＲ０４」を新たに表示する。この次画面に対しても図７の一連の判断を施す。

この繰り返しとして、最終的に監視制御画面「ＳＣＲ０４」の判断により次画面表示ボタンが追加表示され、操作員による次画面表示ボタンの操作により、目指す監視制御画面「ＳＣＲ０１」の表示に至る。この場合の図７の一連の判断では、処理ステップＳ２１１、処理ステップＳ２１２「ＮＯ」で終了する。

図８は、表示装置１２１に出力される監視制御画面９０上に前画面表示ボタン１０および次画面表示ボタン１１を表示した状態を示した図である。

前画面表示ボタン１０および次画面表示ボタン１１は、通常監視制御画面９０上に表示されていないが、異常信号ＩＤが入力されると画面表示マネージャー１１５が図７の処理フローに従い前画面表示ボタン１０または次画面表示ボタン１１を表示する。

マウス、キーボード、タッチパネルなどの入力装置にて前画面表示ボタン１０を選択すると、画面表示マネージャー１１５は画面表示履歴管理部１１３から１つ過去に表示した監視制御画面ＩＤを取得し、画面定義情報管理部１１４から監視制御画面定義情報を取得して監視制御画面を作成し、表示装置１２１に表示する。表示装置１２１に表示する監視制御画面を切り替えたとき、画面表示マネージャー１１５は図７の処理フローにより前画面表示ボタン１０または次画面表示ボタン１１を表示するかどうかを再判定する。

このことにより、前画面表示ボタン１０または次画面表示ボタン１１を選択し続けることで、故障信号を表示するための監視制御画面が表示されるまで、過去の、または既に過去の監視制御画面を表示していた場合はもともと表示していた監視制御画面が表示されるまで、履歴をたどることができるので、操作員は容易に、自分が過去に表示していた監視制御画面でプラントの故障情報を確認することができる。

図９は、プラントの異常発生にかかわりなく前画面表示ボタン１２および次画面表示ボタン１３が提供されている監視制御画面４１１を備えた監視制御システムの例である。

この監視制御システムでは、図７の処理ステップＳ２１５で前画面表示ボタン１０を、または、処理ステップＳ２１６で次画面表示ボタン１１を表示する替わりに、もともと提供されている前画面表示ボタン１２および次画面表示ボタン１３の表示方法を変えた上で、前画面表示ボタン１０または次画面表示ボタン１１の動作に変更する。

また、図１０および図１１に示す監視制御システムの監視制御画面９０には、異常信号ＩＤを表示するための監視制御画面に移るまでの履歴数がボタン１４，１５上に描画されており、ボタン選択必要回数が画面上でわかるようになっている。

以上述べたように本発明においてはプラントに異常が発生した後、操作員が自身の操作によって過去に表示したことがある監視制御画面でプラントの異常を確認するための誘導方法が提供される。これにより操作員が使い慣れた監視制御画面にて即座にプラントの異常を確認することができる。

１１０：監視制御システム
１１１：プラント情報収集部
１１２：プラント情報管理部
１１３：画面履歴情報管理部
１１４：画面定義情報管理部
１１５：画面表示マネージャー
１２１：表示装置
１２２：入力装置
１３１：プラント装置
９０：監視制御画面
１２：前画面表示ボタン
１３：次画面表示ボタン

Claims (5)

1. プラント装置からの入力信号に基づいて監視制御画面を構成して表示装置に表示するとともに、入力装置から得た操作員の入力に応じて前記監視制御画面を変更制御する監視制御システムにおいて、
   監視制御システムは、プラント装置からの入力信号を受け取りプラント情報を管理するプラント情報管理部と、入力装置から得た操作員の入力により前記表示装置に表示する監視制御画面を変更制御する画面表示マネージャーと、前記表示装置に表示した監視制御画面の表示履歴を記憶する画面表示履歴管理部と、前記表示装置に表示する監視制御画面を構成するための画面定義情報を記憶する画面定義情報管理部を備え、
   前記プラント情報管理部の入力信号と予定の異常判定定義を比較して異常発生を検知し、前記画面定義情報管理部の画面定義情報と異常発生検知した入力信号を参照して当該異常発生検知した入力信号を含む監視制御画面を特定し、前記画面表示履歴管理部の履歴の中に特定した監視制御画面が存在することを確認し、前記表示装置に表示されている監視制御画面に前記画面表示履歴管理部の履歴の順序に沿って監視制御画面を変更制御する為の画面選択ボタンを含めて表示し、操作員による前記画面選択ボタンの操作に応じて前記監視制御画面を変更制御することを特徴とする監視制御システム。
2. 請求項１記載の監視制御システムにおいて、
   前記画面選択ボタンは、前記画面表示履歴管理部の履歴の順序に沿って現在表示中の監視制御画面の前後の順番の監視制御画面を選択する為の前画面表示ボタンあるいは次画面表示ボタンであることを特徴とする監視制御システム。
3. 請求項１または請求項２記載の監視制御システムにおいて、
   前記画面選択ボタンは、前記画面表示履歴管理部の履歴の中に特定した監視制御画面が存在することが確認されたときに、現在表示中の監視制御画面に追加表示されることを特徴とする監視制御システム。
4. 請求項１または請求項２記載の監視制御システムにおいて、
   前記画面選択ボタンは、前記画面表示履歴管理部の履歴の中に特定した監視制御画面が存在することが確認されたときに、現在表示中の監視制御画面に予め表示されている画面選択ボタンを機能変更して使用することを特徴とする監視制御システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の監視制御システムにおいて、
   現在表示中の監視制御画面に表示される前記画面選択ボタンには、前記特定した監視制御画面に至るまでの前記画面選択ボタンの選択回数が合わせて表示されていることを特徴とする監視制御システム。

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