JP6274412B2 - プラント監視システム - Google Patents

Description

この発明は、プラント監視制御システムにおいて、制御装置の制御状態を中央制御室の運転卓で運転員が確認できるプラント監視システムに関するものである。

プラント監視システムにおいては、プロセス異常／自動化渋滞時の警報に対して、運転員が迅速に異常要因を把握して、対応することが要求される。
従来のプラント監視システムは、警報発生時、制御装置から入力される信号の関連情報（ロジックシートのループ／シート番号、伝送点番号）、関連系統図、関連ロジックチャート、操作ステーション、サブループ進行監視などの各種機能を容易に呼出、確認、操作ができる機能を備えている（例えば、特許文献１、２）。

特開２００１−３３１２１７号公報（段落［００１１］〜［００１３］、図１） 特開２０１１−２３７９７６号公報（段落［００１６］〜［００１８］、図７〜図９）

従来のプラント監視システムでは、警報発生時、制御装置から入力される信号の情報は表示しているが、制御装置でどのような制御ロジックで当該信号が出力されているかを確認できない。このため、運転員は運転卓を離れ、制御装置保守ツール設置場所に移動し、制御装置の制御状態を確認し異常要因の把握を行う必要があった。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、運転員が制御装置保守ツール設置場所に移動することなく、確認対象信号に関する制御装置の制御状態を確認することができ、各種確認作業に要する時間を削減することができるプラント監視システムを提供することを目的とする。

この発明に係るプラント監視システムは、プラント機器を制御する制御装置と、各制御装置の監視および保守を行う制御装置個別保守ツールと、すべての制御装置の監視および保守を行える制御装置集中保守ツールと制御装置バスで接続され、運転員がプラント機器および制御装置の監視および操作を行うオペレータステーションを備えるプラント監視システムにおいて、プラント監視システムは、中央操作室に設置され、プラント監視システム内に制御装置集中保守ツールの監視機能を有する仮想制御装置集中保守ツールを構築し、仮想制御装置集中保守ツールを起動して、制御装置個別保守ツールから確認対象信号に係る制御ロジック情報を取得するとともに制御装置から確認対象信号に係る制御情報を取得して、確認対象信号の制御状態を表すロジックシートをオペレータステーションの画面に表示するものである。

この発明に係るプラント監視システムは、上記のように構成されているため、運転員は運転卓の監視から離れ制御装置保守ツール設置場所に移動することなく、確認対象信号に関する制御装置の制御状態を確認できるため、迅速に異常要因を特定し、対応することができる。

この発明の実施の形態１のプラント監視システムに係るシステム全体構成図である。 この発明の実施の形態１のプラント監視システムに係る詳細構成図である。 この発明の実施の形態１のプラント監視システムに係る動作説明図である。 この発明の実施の形態２のプラント監視システムに係る動作説明図である。 この発明の実施の形態２のプラント監視システムに係る動作説明図である。 この発明の実施の形態２のプラント監視システムに係る動作説明図である。 この発明の実施の形態２のプラント監視システムに係る動作説明図である。 この発明の実施の形態３のプラント監視システムに係る動作説明図である。

実施の形態１．
実施の形態１は、プラント監視システム内に制御装置集中保守ツールの監視機能を有する仮想制御装置集中保守ツールを構築し、仮想制御装置集中保守ツールを起動して、制御装置個別保守ツールから確認対象信号に係る制御ロジック情報を取得し制御装置から制御情報を取得して、確認対象信号の制御状態を表すロジックシートを表示するプラント監視システムに関するものである。

以下、本願発明の実施の形態１に係るプラント監視システム１の構成、動作について、プラント監視システム１を含むシステム全体の構成図である図１、プラント監視システム１の詳細構成図である図２、および動作説明図である図３に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態１のプラント監視システム１を含むプラント監視制御システム１００の全体構成を示す。
図１において、プラント監視制御システム１００は、中央操作室のプラント監視システム１と、制御機器室の制御装置２、制御装置個別保守ツール３、および制御装置集中保守ツール４から構成され、制御装置バス５で接続されている。
制御装置２はプラント機器（ポンプ、モータ、バルブ等）の制御を行う。制御装置個別保守ツール３は、通常複数台設置される各制御装置２に対応して設けられ、各制御装置２の監視および保守を行う。制御装置集中保守ツール４は、制御装置個別保守ツール３と同様の機能を有し、全制御装置２の監視および保守を行うことができる。
プラント監視システム１は、内部に仮想的に構築された後述する仮想制御装置集中保守ツール２１を備える。

プラント監視システム１は、後述するオペレータステーション（ＯＰＳ）部１０から、プラント機器および制御装置２の監視および制御装置２を介してプラント機器の制御操作を行うことができる。プラント監視システム１は、監視および制御操作に必要なデータ（例えば、制御装置点番号、ループ・シート番号等）をデータベース（図示なし）に保存している。
また、プラント監視システム１は、仮想制御装置集中保守ツール２１を用いて、制御装置集中保守ツール４および制御装置個別保守ツール３と同様に制御装置２内の制御状態を表示させることができる。具体的には、プラント監視システム１は、仮想制御装置集中保守ツール２１を用いて、制御装置２内で実行されている制御状態を表すロジックシートを後述する制御装置ロジックモニタ３０に表示する。
運転員は確認対象信号（例えば、発信した警報）に関するロジックシートを制御装置ロジックモニタ３０に表示させることで、発信警報に関する制御状態（どのような制御ロジックで、どのような条件が成立して当該信号が出力されているか）を確認できる。

ここで、各制御装置２に対応して設置されている制御装置個別保守ツール３は、監視機能としてロジックの参照（オンラインモニタ）、パラメータチューニング、出力固定／データ設定を行う機能を備え、保守機能としてロジックの変更／追加／削除を行える。
すべての制御装置２に共通に設置されている制御装置集中保守ツール４は、制御装置個別保守ツール３と同様の機能、すなわち監視機能としてロジックの参照、パラメータチューニング、出力固定／データ設定を行う機能、保守機能としてロジックの変更／追加／削除を備え、すべての制御装置２に対してアクセスできる。
制御装置個別保守ツール３と制御装置集中保守ツール４は、機能的には同様であるが、監視、保守に必要なデータは制御装置個別保守ツール３が保持している。
制御装置集中保守ツール４は，制御装置個別保守ツール３に格納されている制御ロジック情報である制御ロジック図を画面に表示し，制御装置２の対象信号（線番に対応）の値をリアルタイムに監視する機能を有する。

次に図２に基づいて、プラント監視システム１の詳細構成を説明する。
プラント監視システム１は、オペレータステーション部１０（以降、適宜オペレータステーション１０と記載する）と仮想化機能部２０から構成される。オペレータステーションは、通常ＯＰＳ（ＯＰＥＲＡＴＯＲ ＳＴＡＴＩＯＮ）と呼ばれ、以降適宜ＯＰＳと略記する。
オペレータステーション１０は、ＯＰＳアプリケーション１１、ＯＰＳミドルウエア１２、ホストＯＳ１３、およびＩ／Ｆ通信機能１４から構成される。
仮想化機能部２０は、仮想制御装置集中保守ツール２１、ゲストＯＳ２２、および仮想ネットワーク２３から構成される。

次に、仮想制御装置集中保守ツール２１の構築について説明する。
例えば、ＶＭｗａｒｅのような仮想化技術を用いて、仮想制御装置集中保守ツール２１をプラント監視システム１内に構築して搭載する。このとき、プラント監視システム１内にゲストＯＳ２２および仮想ネットワーク２３も構築され搭載される。
すなわち、仮想化技術を用いて、プラント監視システム１内には、オペレータステーション１０と仮想化機能部２０とが、独立して搭載されて機能している。

ホストＯＳ１３は、オペレータステーション１０を動作させているシステムのベースであり、またプラント監視システム１のベースになる。ゲストＯＳ２２は、仮想化機能部２０の仮想制御装置集中保守ツール２１を動作させるためのベースになる。
ホストＯＳ１３とゲストＯＳ２２との間は仮想ネットワーク２３で接続されており、Ｉ／Ｆ通信機能１４を介して、オペレータステーション１０からの起動指令により、仮想制御装置集中保守ツール２１を起動し、動作させる。

次に仮想制御装置集中保守ツール２１の機能および動作を制御装置集中保守ツール４との差異を中心に説明する。
仮想制御装置集中保守ツール２１は、制御装置集中保守ツール４の監視機能の内、ロジックの参照機能を備える。仮想制御装置集中保守ツール２１では、制御装置集中保守ツール４で行えるロジックの変更／追加／削除はできない。

次に仮想制御装置集中保守ツール２１の動作を説明する。
プラント監視システム１のオペレータステーション１０から仮想制御装置集中保守ツール２１に、確認対象信号に対応する制御装置種別／伝送点番情報を通知する。この通知を受けて、仮想制御装置集中保守ツール２１は、仮想ネットワーク２３およびＩ／Ｆ通信機能１４を経由して、制御装置個別保守ツール３にアクセスして該当制御ロジック情報（ロジックシートに関する制御ロジック図）を取得する。また、制御装置２から制御情報（ロジックシートに関する状態信号）を取得する。取得した制御ロジック情報および制御情報に基づいて、プラント監視システム１のオペレータステーション１０の画面上に後述する制御装置ロジックモニタ３０を表示する。
制御装置ロジックモニタ３０には、制御ロジック図が描かれ、入力、出力およびロジックの中間点の状態が表示される。したがって、運転員は、制御装置ロジックモニタ３０を参照することで、例えば警報がどのような条件で現在発信しているかを確認できる。

次にプラント監視システム１に係る動作説明図である図３に基づいて、オペレータステーション１０で表示される個別警報監視画面を例として、制御装置ロジックモニタ３０を表示する手順を説明する。

プラント機器が故障するまたは制御が異常になると、プラント監視システム１では個別警報監視画面３１に警報３２が表示される。
図３では警報３２として２号機温度高、１号機圧力低、４号機流量大などの警報が表示されている。この警報３２から、例えば４号機流量大警報を選択すると、操作詳細メニュー３３が表示される。次に操作詳細メニュー３３の選択肢から制御装置ロジック３４を選択すると、画面上に制御装置ロジックモニタ３０が表示される。
なお、操作詳細メニュー３３の制御装置ロジック３４は、内部に仮想制御装置集中保守ツール２１が構築される前のプラント監視システム１にはなかった選択肢であり、仮想制御装置集中保守ツール２１を構築後、仮想制御装置集中保守ツール２１を起動するために追加されたものである。

仮想制御装置集中保守ツール２１は、警報３２から選択された４号機流量大警報に該当する制御装置点番号、制御装置ロジックのループ・シート番号をプラント監視システム１内のデータベースより取得し、検索および照合する。この情報に基づき、仮想制御装置集中保守ツール２１は、制御装置個別保守ツール３および制御装置２にアクセスして、必要な情報を取得して、該当するロジックシートを制御装置ロジックモニタ３０に表示する。

制御装置２が停止中、プラント監視システム１内の仮想制御装置集中保守ツール２１が起動途中、制御装置バス５が断線中などの異常状態の場合、制御装置ロジックモニタ３０を表示要求すると、プラント監視システム１の画面上にエラーメッセージを表示し、運転員に通知する。

本実施の形態１に係るプラント監視システムでは、仮想制御装置集中保守ツール２１は制御装置集中保守ツール４の監視機能の内、ロジックの参照機能のみを有する構成としたが、パラメータチューニング、出力固定／データ設定機能も有する構成とすることもできる。この場合、ロジックシートを参照して発信した警報信号の制御状態を確認後、警報を解除する措置を早期に行うことができる。

以上説明したように、実施の形態１のプラント監視システムは、システム内に制御装置集中保守ツールの監視機能を有する仮想制御装置集中保守ツールを構築し、仮想制御装置集中保守ツールを起動して、制御装置個別保守ツールから確認対象信号に係る制御ロジック情報を取得し制御装置から制御情報を取得して、確認対象信号の制御状態を表すロジックシートを表示するものである。したがって、運転員は運転卓の監視から離れ制御装置保守ツール設置場所に移動することなく、確認対象信号に関する制御装置の制御状態を確認できるため、迅速に異常要因を特定し、対応することができる。

実施の形態２．
実施の形態２のプラント監視システムは、実施の形態１で説明した個別警報監視画面以外の画面から制御装置ロジックモニタ３０を表示するものである。

以下、実施の形態２のプラント監視システムの動作について、プラント監視システムの動作説明図である図４から図７に基づいて説明する。

図４は自動化警報メッセージ画面から制御装置ロジックモニタ３０を表示するための手順を説明する。
自動化に関係するプラント機器が故障するまたは制御が異常になると、プラント監視システム１の画面上の自動化警報メッセージ画面４１に警報４２が表示される。この警報４２の内、確認したい警報信号を選択すると操作詳細メニュー４３が表示される。操作詳細メニュー４３から制御装置ロジック４４を選択すると、制御装置ロジックモニタ３０が表示される。
なお、操作詳細メニュー４３の制御装置ロジック４４は、仮想制御装置集中保守ツール２１を起動するために追加した選択肢である。

図５はサブループ個別渋滞メッセージ画面から制御装置ロジックモニタ３０を表示するための手順を説明する。
サブループに関係するプラント機器が故障するまたは制御が異常になると、プラント監視システム１の画面上のサブループ個別渋滞メッセージ画面４５に警報４６が表示される。この警報４６の内、確認したい警報信号（図５の場合は、１号機渋滞復水器ポンプ起動不良）を選択すると操作詳細メニュー４７が表示される。操作詳細メニュー４７から制御装置ロジック４８を選択すると、制御装置ロジックモニタ３０が表示される。
なお、操作詳細メニュー４７の制御装置ロジック４８は、仮想制御装置集中保守ツール２１を起動するために追加した選択肢である。

図６はロジックチャート表示画面から制御装置ロジックモニタを表示するための手順を説明する。ロジックチャート表示画面では、ＡＰＳ（ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＰＬＡＮＴ ＳＴＡＲＴ ＡＮＤ ＳＴＯＰ ＳＹＳＴＥＭ）ロジックを表示する。
ＡＰＳロジックをプラント監視システム１の画面上のロジックチャート表示画面４９に表示する。このロジックチャート上の確認したい任意の信号５０を選択すると操作詳細メニュー５１が表示される。操作詳細メニュー５１から制御装置ロジック５２を選択すると、制御装置ロジックモニタ３０が表示される。
なお、操作詳細メニュー５１の制御装置ロジック５２は、仮想制御装置集中保守ツール２１を起動するために追加した選択肢である。

図７はサブループロジック画面から制御装置ロジックモニタ３０を表示するための手順を説明する。
サブループロジックを、プラント監視システム１の画面上のサブループロジック画面５３に表示する。このサブループロジック画面５３上の確認したい任意の信号５４を選択すると操作詳細メニュー５５が表示される。操作詳細メニュー５５から制御装置ロジック５６を選択すると、制御装置ロジックモニタ３０が表示される。
なお、操作詳細メニュー５５の制御装置ロジック５６は、仮想制御装置集中保守ツール２１を起動するために追加した選択肢である。

以上説明したように、実施の形態２のプラント監視システムは、自動化警報メッセージ画面、サブループ個別渋滞メッセージ画面、ロジックチャート表示画面、およびサブループロジック画面から確認したい信号の制御状態を確認できる。したがって、運転員は運転卓の監視から離れ制御装置保守ツール設置場所に移動することなく、確認対象信号に関する制御装置の制御状態を確認できる。

実施の形態３．
実施の形態３のプラント監視システムは、実施の形態１で説明した個別警報監視画面のように操作詳細メニューがない系統図画面から制御装置ロジックモニタ３０を表示するものである。

以下、実施の形態３のプラント監視システムの動作について、プラント監視システムの動作説明図である図８に基づいて説明する。

図８は系統図画面６１から制御装置ロジックモニタ３０を表示するための手順を説明する。
系統図画面６１上で、確認したいバルブを選択するとポイントウィンドウ６２が表示される。このポイントウィンドウ６２を選択すると、ポイントウィンドウ画面６３が表示される。
ポイントウィンドウ画面６３から確認対象のバルブの点番号を選択すると、操作詳細メニュー６４が表示される。操作詳細メニュー６４から制御装置ロジック６５を選択すると、制御装置ロジックモニタ３０が表示される。

このように系統図画面からは直接操作詳細メニューを呼び出すことはができないが、系統図画面から別画面であるポイントウィンドウを表示し、このポイントウィンドウの操作詳細メニューに選択肢として制御装置ロジックを追加することで、当該信号の制御状態を確認することが可能になる。

以上説明したように、実施の形態３のプラント監視システムは、直接操作詳細メニューを呼び出すことができない系統図画面から別画面を表示することで、確認したい信号の制御状態を確認できる。したがって、運転員は運転卓の監視から離れ制御装置保守ツール設置場所に移動することなく、確認対象信号に関する制御装置の制御状態を確認できる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１ プラント監視システム、２ 制御装置、３ 制御装置個別保守ツール、
４ 制御装置集中保守ツール、５ 制御装置バス、１０ オペレータステーション部、
１１ ＯＰＳアプリケーション、１２ ＯＰＳミドルウエア、１３ ホストＯＳ、
２１ 仮想制御装置集中保守ツール、２２ ゲストＯＳ、２３ 仮想ネットワーク、
３０ 制御装置ロジックモニタ、３１ 個別警報監視画面、３２，４２，４６ 警報、
３３，４３，４７，５１，５５，６４ 操作詳細メニュー、
３４，４４，４８，５２，５６，６５ 制御装置ロジック、
４１ 自動化警報メッセージ画面、４５ サブループ個別渋滞メッセージ画面、
４９ ロジックチャート表示画面、５０，５４ 信号、５３ サブループロジック画面、６１ 系統図画面、６２ ポイントウィンドウ、６３ ポイントウィンドウ画面、
１００ プラント監視制御システム。

Claims (8)

1. プラント機器を制御する制御装置と、各前記制御装置の監視および保守を行う制御装置個別保守ツールと、すべての前記制御装置の監視および保守を行える制御装置集中保守ツールと制御装置バスで接続され、運転員が前記プラント機器および前記制御装置の監視および操作を行うオペレータステーションを備えるプラント監視システムにおいて、
   前記プラント監視システムは、中央操作室に設置され、
   前記プラント監視システム内に前記制御装置集中保守ツールの監視機能を有する仮想制御装置集中保守ツールを構築し、
   前記仮想制御装置集中保守ツールを起動して、前記制御装置個別保守ツールから確認対象信号に係る制御ロジック情報を取得するとともに前記制御装置から前記確認対象信号に係る制御情報を取得して、前記確認対象信号の制御状態を表すロジックシートを前記オペレータステーションの画面に表示するプラント監視システム。
2. 前記仮想制御装置集中保守ツールはゲストＯＳで動作し、前記プラント監視システムのホストＯＳと前記ゲストＯＳ間の仮想ネットワークを経由して前記制御装置個別保守ツールの前記制御ロジック情報および前記制御装置の前記制御情報を取得する請求項１に記載のプラント監視システム。
3. 前記プラント監視システムの個別警報監視画面から前記仮想制御装置集中保守ツールを起動して、前記ロジックシートを表示する請求項１または請求項２に記載のプラント監視システム。
4. 前記プラント監視システムの自動化警報メッセージ画面から前記仮想制御装置集中保守ツールを起動して、前記ロジックシートを表示する請求項１または請求項２に記載のプラント監視システム。
5. 前記プラント監視システムのサブループ個別渋滞メッセージ画面から前記仮想制御装置集中保守ツールを起動して、前記ロジックシートを表示する請求項１または請求項２に記載のプラント監視システム。
6. 前記プラント監視システムのロジックチャート表示画面から前記仮想制御装置集中保守ツールを起動して、前記ロジックシートを表示する請求項１または請求項２に記載のプラント監視システム。
7. 前記プラント監視システムのサブループロジック画面から前記仮想制御装置集中保守ツールを起動して、前記ロジックシートを表示する請求項１または請求項２に記載のプラント監視システム。
8. 前記プラント監視システムの系統図画面から別画面を表示し、前記別画面から前記仮想制御装置集中保守ツールを起動して、前記ロジックシートを表示する請求項１または請求項２に記載のプラント監視システム。

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