JP6296068B2 - 監視制御システム及び作業支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、監視制御システム及び作業支援方法に関する。

従来から、プラントや工場等（以下、これらを総称する場合には、単に「プラント」という）においては、監視制御システムが構築されており、高度な自動操業が実現されている。このような監視制御システムは、安全性を確保しつつ高度な制御を行うために、プラントで実現される工業プロセスの制御を行うプロセス制御システムである分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）等の制御システムと、安全計装システム（ＳＩＳ：Safety Instrumented System）等の安全システムとを備える。

上記の分散制御システムは、フィールド機器と呼ばれる現場機器（測定器、操作器）と、これらを制御するコントローラとが通信手段を介して接続され、フィールド機器で測定された測定データをコントローラが収集し、収集した測定データに応じてコントローラがフィールド機器を操作（制御）することによって工業プロセスにおける各種の状態量の制御を行うシステムである。上記の安全計装システムは、緊急時においてプラントを確実に安全な状態に停止させることで、爆発事故や人身事故や環境汚染を未然に防止するとともに、高価な設備の保護を図るシステムである。

プラントの運転中に、事故に繋がる可能性のある異常（例えば、機器故障、反応異常、ガスの爆発限界超過等）が発生した場合には、安全を確保するための一次処置として、上記の安全計装システムによりプラントの緊急停止（ＥＳＤ：Emergency Shut Down）が行われる。例えば、化学プラントでは、反応器に対する原料供給を停止することで、反応器内での化学反応を停止させる処置が行われる。このような処置が行われることで、事故の発生が防止されてプラントの安全が確保される。

以下の特許文献１には、エンジニアリングの負担を抑制しつつ、安全計装システムに設けられた機器を、分散制御システムを介して操作可能な安全計装システムが開示されている。具体的には、安全計装システムに対する指示に応じた操作を実行するとともに、分散制御システムに対する指示を安全計装システムに適合した形式の指示に変換して実行し、各々の指示が競合する場合には安全計装システムに対する指示を優先する安全計装システムが開示されている。

特許第４６７１１３１号公報

ところで、上述したプラントの緊急停止が行われた場合には、プラントの状況を把握し、把握した状況に応じて適切な処置（二次処置）を行い、その後にプラントを再起動させる必要がある。しかしながら、従来の監視制御システムでは、一次処置としてのプラントの緊急停止までは考慮されているものの、プラントの緊急停止が行われた後の処置（プラントを再起動させるまでの処置）は考慮されておらず、プラントの運転員の判断に委ねられている。このため、従来は、プラントの緊急停止が行われた後の運転員の負担が大きく、また再起動までに長時間を要することもあるという問題があった。具体的には、例えば以下に示す問題があった。

（１）プラント全体の状況把握に時間を要する
プラント運転画面の多くは、プラントの一部（プラントに設置された機器、装置、設備の一部）を表示するものであるのに対し、プラントの緊急停止が行われた後にプラントの運転員が確認すべき重要箇所（例えば、重要なセンサ、緊急遮断弁）はプラント全体に散在している。このため、プラントの運転員が、プラント全体の状況を把握するためには、プラント運転画面を切り替えながら情報を収集する必要があり、プラント全体の状況把握に時間を要するという問題がある。

また、プラントの緊急停止が行われている最中に、プラントに設置された機器に異常が発生した場合には、その異常が発生した機器を特定する必要があるが、プラント運転画面を切り替えながら情報を収集する従来の情報収集方法では、特定に時間を要してしまう。このように、従来の情報収集方法は、運転員が必要な情報を収集するために煩雑な操作が必要であることから、誤認・誤操作にも繋がる虞も考えられる。

（２）緊急停止後の作業進捗・プラントの状態遷移把握が困難
前述の通り、従来の監視制御システムでは、プラントの緊急停止が行われた後の処置は考慮されていない。このため、従来は、プラントの運転員が、プラント運転画面に表示される情報を総合して作業進捗を把握しなければならず、作業進捗の把握が困難であるという問題がある。また、作業進捗の把握及びプラントの状態遷移の把握は、プラントの運転員の能力や経験に大きく依存することから、作業品質のバラつき、ひいては全体の作業安全性・効率の低下を招く虞が考えられる。

（３）緊急停止の要因の特定に時間を要する
プラントの緊急停止の要因は、１つのみの場合は希で、複数である場合が多い。特に、大規模プラントでは、プラントの緊急停止の要因が複数であることが殆どである。従来は、アラームサマリやイベントログ等の時系列情報を解析することで緊急停止の要因を把握していたが、プラントの緊急停止の要因が複数である場合には解析に時間を要するという問題がある。

（４）操作の自由度が高い
前述の通り、プラントの緊急停止が行われた後の処置はプラントの運転員の判断に委ねられているため、従来の監視制御システムでは、操作の自由度がある程度高く設定されている。例えば、プラントの状態（緊急停止中、停止中、運転中）に関係なく、運転員の操作によってインターロック（例えば、緊急遮断弁等）の回避（バイパス、リセット）が可能とされている。熟練の運転員による冷静な判断の下で、このような操作が行われれば何ら問題が無いが、プラントの緊急停止が行われた緊急時に誤った判断でこのような操作が行われると問題である。このため、プラントの緊急停止が行われた緊急時等においては、然るべき条件（例えば、プラントを再起動することができる条件）が整うまでインターロックを回避するような操作を制限した方が、運転員の負担を軽減できるととともに安全性を高められると考えられる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、プラントの緊急停止が行われた後の運転員の負担を軽減して誤認及び誤操作を低減することができ、再起動までに要する時間を短縮することが可能な監視制御システム及び作業支援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、本発明の監視制御システムは、プラント（１００）の緊急停止後のプラントの状態を監視する状態監視部（２４ａ）と、プラントの緊急停止後の作業進捗を監視する作業進捗監視部（２４ｂ）とを備える安全制御装置（２０）と、前記安全制御装置によってプラントの緊急停止が行われた場合に、前記状態監視部の監視結果と前記作業進捗監視部の監視結果とを含む緊急停止時画面（Ｇ）を表示する表示装置（３０）と、を備える。
また、本発明の監視制御システムは、前記状態監視部が、プラントの緊急停止の要因を検出し、前記表示装置が、前記状態監視部で検出された前記要因を前記緊急停止時画面に表示する。
また、本発明の監視制御システムは、前記表示装置が、プラントに設けられた機器、装置、或いは設備のうち、プラントの緊急停止後の作業を行う上で必要となる機器、装置、或いは設備を集約したプロセスフロー図を前記緊急停止時画面に表示する。
また、本発明の監視制御システムは、前記表示装置が、プラントの緊急停止後に監視が必要となる機器、装置、或いは設備から得られる時系列情報を前記緊急停止時画面に表示する。
また、本発明の監視制御システムは、前記表示装置が、プラントの緊急停止後に監視が必要となる機器、装置、或いは設備のうち、前記プロセスフロー図に含まれている機器、装置、或いは設備から得られる時系列情報を、前記プロセスフロー図に重ねて表示する。
また、本発明の監視制御システムは、前記表示装置が、前記作業進捗監視部が作業完了を判断した場合には、プラントの緊急停止を解除するための解除ボタン（Ｂ２）を前記緊急停止時画面に表示する。
また、本発明の監視制御システムは、前記状態監視部が、プラントの緊急停止後にプラントに設けられた機器、装置、或いは設備の異常が発生した場合には、前記表示装置に対して異常発生箇所の通知を行い、前記表示装置が、前記状態監視部からの通知内容に応じて、前記緊急停止時画面における状態監視部の監視結果と前記作業進捗監視部の監視結果との少なくとも一方の表示を変える。
また、本発明の監視制御システムは、前記表示装置が、前記安全制御装置によってプラントの緊急停止が行われた場合に、前記緊急停止時画面へのリンクボタン（Ｂ１）をプラント運転画面に表示し、該リンクボタンに対する操作が行われたときに前記緊急停止時画面を表示する。
また、本発明の監視制御システムは、プラントの緊急停止後のプラントに対する処置を実行する処置実行部（１４）を有し、プラントに設けられた機器、装置、或いは設備から得られるプロセス情報に基づいて、プラントに設けられた機器、装置、或いは設備の制御を行う制御装置（１０）を備えており、前記作業進捗監視部が、前記制御装置の前記処置実行部の実行状況に応じてプラントの緊急停止後の作業進捗を監視する。
本発明の作業支援方法は、プラント（１００）の緊急停止後に行われる作業を支援する作業支援方法であって、プラントの緊急停止後のプラントの状態を監視する第１ステップ（Ｓ１１）と、プラントの緊急停止後の作業進捗を監視する第２ステップ（Ｓ１２）と、前記第１ステップで得られた監視結果と前記第２ステップで得られた監視結果とを含む緊急停止時画面（Ｇ）を表示する第３ステップ（Ｓ１６）と、を含む。

本発明によれば、プラントの緊急停止後のプラントの状態を監視する状態監視部と、プラントの緊急停止後の作業進捗を監視する作業進捗監視部とを安全制御装置に設け、安全制御装置によってプラントの緊急停止が行われた場合に、状態監視部の監視結果と作業進捗監視部の監視結果とを含む緊急停止時画面を表示装置に表示するようにしたため、プラントの緊急停止が行われた後の運転員の負担を軽減することができ、誤認及び誤操作を低減することができるとともに、再起動までに要する時間を短縮することが可能であるという効果がある。

本発明の一実施形態による監視制御システムの全体構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による監視制御システムによって自動操業等されるプラントの一例を示す図である。 本発明の一実施形態における緊急停止時画面の一例を示す図である。 本発明の一実施形態による作業支援方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態において、緊急停止時画面へのリンクボタンの一例を示す図である。 本発明の一実施形態において、プラントの緊急停止後に行われる運転員の作業内容の一例を示す図である。 本発明の一実施形態において、緊急停止時画面で作業進捗を確認する方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態において、緊急停止時画面で安定確認を行う方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態において、緊急停止時画面に表示されるインターロックリセットボタンの一例を示す図である。 本発明の一実施形態において、プラントの緊急停止後の作業中に異常が発生した場合の緊急停止時画面の表示内容の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による監視制御システム及び作業支援方法について詳細に説明する。

〈監視制御システム〉
図１は、本発明の一実施形態による監視制御システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の監視制御システム１は、制御ステーション１０（制御装置）、安全制御ステーション２０（安全制御装置）、操作監視端末３０（表示装置）、及びエンジニアリング端末４０，５０を備えており、プラントの自動操業を行うとともにプラントの維持管理等を行う。

監視制御システム１をなす制御ステーション１０、安全制御ステーション２０、操作監視端末３０、及びエンジニアリング端末４０，５０は、ネットワークＮを介して接続されており、相互に情報の授受を行うことが可能である。ネットワークＮは、プラント１００に敷設された有線又は無線のネットワークである。尚、このネットワークＮとしては、例えばＶｎｅｔ／ＩＰ（登録商標）を用いることができる。

ここで、上記のプラントとしては、化学等の工業プラントの他、ガス田や油田等の井戸元やその周辺を管理制御するプラント、水力・火力・原子力等の発電を管理制御するプラント、太陽光や風力等の環境発電を管理制御するプラント、上下水やダム等を管理制御するプラント等がある。本実施形態では、理解を容易にするために、監視制御システム１によって自動操業等されるプラントは、化学プラントであるとする。

図２は、本発明の一実施形態による監視制御システムによって自動操業等されるプラントの一例を示す図である。図２に示すプラント１００は、反応器１１０、気液分離器１２０、及び蒸留塔１３０を備える化学プラントである。反応器１１０は、製品の原料が供給され、供給された原料に対して製品を製造する上で必要となる化学反応を行わせる装置である。

気液分離器１２０は、反応器１１０の下流側に設けられ、反応器１１０での化学反応により得られた生成物に含まれる気体成分と液体成分とを分離する装置である。蒸留塔１３０は、気液分離器１２０の下流側に設けられ、気液分離器１２０で分離された液体成分を蒸発させた後に凝縮させることで、液体成分に含まれる沸点の異なる成分を、分離・凝縮する装置である。

図２に示すプラント１００には、上述した反応器１１０、気液分離器１２０、及び蒸留塔１３０以外に、各種センサ及び各種バルブが設けられている。各種センサとしては、例えば反応器１１０及び気液分離器１２０の状態（温度、圧力、液面の位置等）をそれぞれ測定するためのセンサ１４１，１４２が設けられている。また、反応器１１０に供給される原料や反応器１１０に回収される生成物の回収量を測定するためのセンサ１４３、反応器１１０で発生するガスを測定するためのセンサ１４４、及び蒸留塔１３０の塔頂に還流される蒸留物の還流量を測定するためのセンサ１４５も設けられている。

また、各種バルブとしては、例えばプラント１００に異常が発生した場合に反応器１１０に対する原料供給を停止させるための緊急遮断弁１５１、反応器１１０に供給される原料の供給量を調整するためのバルブ１５２が設けられている。また、反応器１１０で発生するガスの流量を調整するためのバルブ１５３、気液分離器１２０から蒸留塔１３０への液体成分の供給量（フィード流量）を調整するためのバルブ１５４、及び蒸留塔１３０における塔底スチーム炊き上げ量及び塔頂還流量をそれぞれ調整するバルブ１５５，１５６も設けられている。

制御ステーション１０は、分散制御システムの中核をなす装置であり、プラント１００に設けられた機器、装置、或いは設備（以下、これらを総称する場合には、単に「機器」という）から得られるプロセス情報（温度、圧力、流量等を示す情報）に基づいて、プラント１００に設けられた機器の制御を行う。この制御ステーション１０は、入力モジュール１１、出力モジュール１２、制御ロジック１３、及び二次処置ロジック１４（処置実行部）を備える。

入力モジュール１１は、プラント１００に設けられた機器から各種プロセス情報を収集するモジュールである。例えば、入力モジュール１１は、図２に示すセンサ１４２から気液分離器１２０の状態（温度、圧力、液面の位置等）を示すプロセス情報を収集し、図２に示すセンサ１４３から反応器１１０に供給される原料や反応器１１０に回収される生成物の回収量を示すプロセス情報を収集する。また、入力モジュール１１は、図２に示すセンサ１４４，１４５から、反応器１１０で発生するガスについてのプロセス情報及び蒸留塔１３０の塔頂に還流される蒸留物の回収量を示すプロセス情報を収集する。尚、入力モジュール１１によって収集されるプロセス情報の種類及び数は任意である。

出力モジュール１２は、制御ロジック１３及び二次処置ロジック１４で生成された制御信号（プラント１００に設けられた機器を操作（制御）するための制御信号）を外部に出力するモジュールである。例えば、出力モジュール１２は、図２に示すバルブ１５２〜１５６を制御する制御信号を出力する。尚、出力モジュール１２から出力される制御情報の種類及び数は任意である。

制御ロジック１３は、入力モジュール１１で収集されたプロセス情報を用いてプラント１００に設けられた機器を制御するための操作量を求め、求めた操作量を示す制御信号を出力モジュール１２に出力する。この制御ロジック１３によってプラント１００に設けられた機器（例えば、バルブ）が適切に制御されることによって、プラント１００の自動操業が実現される。

二次処置ロジック１４は、緊急停止後のプラント１００に対する処置（二次処置）を実行する。この二次処置ロジック１４は、安全制御ステーション２０から送信されたトリガー信号（プラント１００を緊急停止させるためのトリガー信号）を受信した場合に動作を開始し、プラント１００の緊急停止が行われた後にプラント１００を再起動させるために必要な二次処置を行う。

具体的に、二次処置ロジック１４は、プラント１００の緊急停止後の二次処置の対象となっている装置（例えば、反応器１１０の下流側に位置する蒸留塔１３０）の運転条件を変更して安定化させる二次処置を行う。例えば、図２に示すバルブ１５４を制御して蒸留塔１３０に対するフィード流量を減少させ、バルブ１５５，１５６を制御して蒸留塔１３０の塔底スチーム炊き上げ量及び塔頂還流量を調整し、全還流運転への移行を行って蒸留塔１３０を安定化させる二次処置を行う。

また、二次処置ロジック１４は、上記の二次処置として、安全制御ステーション２０に接続されていない制御系（不図示のＰＩＤ制御器、指示計器、シーケンスロジック等）のモード切り替え、フォールバック処理等も行う。尚、二次処置ロジック１４で行われた二次処置を示す情報は、制御ステーション１０からネットワークＮを介して安全制御ステーション２０に送信される。

安全制御ステーション２０は、安全計装システムの中核をなす装置であり、プラント１００に設けられた機器から必要な情報（プロセス情報を含む）を得て、プラント１００に異常が発生したと判断した場合にプラント１００の緊急停止（安全を確保するための一次処置）を行う。この安全制御ステーション２０は、入力モジュール２１、出力モジュール２２、安全ロジック２３、及び監視ロジック２４を備える。尚、安全制御ステーション２０に実装される安全ロジック２３及び監視ロジック２４は、プラントの監視制御システム１の構成によっては、制御ステーション１０に搭載される場合もある。

入力モジュール２１は、プラント１００に設けられた機器から各種情報を収集するモジュールである。例えば、入力モジュール２１は、図２に示すセンサ１４１から反応器１１０の状態（温度、圧力、液面の位置等）を示すプロセス情報を収集し、図２に示すセンサ１４３から反応器１１０に供給される原料や反応器１１０に回収される生成物の回収量を示すプロセス情報を収集する。尚、入力モジュール２１によって収集されるプロセス情報の種類及び数は任意である。

出力モジュール２２は、安全ロジック２３から出力される制御信号（プラント１００を緊急停止させるための制御信号）を外部に出力するモジュールである。例えば、出力モジュール２２は、図２に示す緊急遮断弁１５１を制御する制御信号を出力する。尚、出力モジュール２２から出力される制御情報の種類及び数は任意である。

安全ロジック２３は、入力モジュール２１で収集された情報を用いてプラント１００を緊急停止させる必要があるか否かを判断し、プラント１００を緊急停止させる必要があると判断した場合には、プラント１００を緊急停止させるための制御信号を出力モジュール２２に出力する。この安全ロジック２３によって、プラント１００に異常が発生した場合に、緊急遮断弁１５１等が制御されることで、安全を確保するための一次処置であるプラント１００の緊急停止が行われる。尚、安全ロジック２３は、プラント１００を緊急停止させる必要があると判断した場合に、前述したトリガー信号（プラント１００を緊急停止させるためのトリガー信号）を出力する。

監視ロジック２４は、プラント状態監視ロジック２４ａ（状態監視部）及び作業進捗監視ロジック２４ｂ（作業進捗監視部）を備えており、プラント１００の緊急停止後の監視を行う。尚、監視ロジック２４は、監視結果（プラント状態監視ロジック２４ａの監視結果及び作業進捗監視ロジック２４ｂの監視結果）を、ネットワークＮを介して操作監視端末３０に送信する。

プラント状態監視ロジック２４ａは、入力モジュール２１で収集される情報を用いて、プラント１００の緊急停止後のプラント１００の状態を監視する。このプラント状態監視ロジック２４ａは、安全ロジック２３から出力されるトリガー信号が入力された場合に動作を開始し、予め設定されたプラント１００の重要監視ポイント（例えば、図２に示す反応器１１０、蒸留器１３０）を監視し、正常であるか異常であるかを判定する。尚、プラント状態監視ロジック２４ａがプラント１００に設けられた機器の異常を判定した場合には、操作監視端末３０に対して異常発生箇所の通知を行う。

例えば、プラント状態監視ロジック２４ａは、反応器１１０に対する原料の供給状態を監視し、反応器１１０への原料の供給量が零である場合には正常と判定し、反応器１１０への原料の供給量が零ではない場合には異常と判定する。また、プラント状態監視ロジック２４ａは、反応器１１０の温度を監視し、原料供給の停止に起因する反応器１１０全体の温度降下が生ずれば正常と判定し、温度上昇が生ずれば異常と判定する。また、プラント状態監視ロジック２４ａは、蒸留塔１３０の運転状態を監視し、最低限の塔底スチーム炊き上げ及び塔頂還流が行われており、塔底及び塔頂における製品の品質が予め規定された範囲内であれば正常と判定し、塔底及び塔頂における製品の品質の少なくとも一方が予め規定された範囲外であれば異常と判定する。

また、プラント状態監視ロジック２４ａは、プラント１００の緊急停止の要因を検出する。具体的に、プラント状態監視ロジック２４ａは、プラント１００の緊急停止の要因と考えられる複数の要因のうち、最初に得られた要因を、プラント１００の緊急停止が行われた主要因として検出する。例えば、最初に反応器１１０の温度が異常に高くなり、次に反応器１１０内の酸素濃度が異常に高くなり、これらの異常によりプラント１００の緊急停止が行われた場合には、プラント状態監視ロジック２４ａは、最初に得られた反応器１１０の温度異常をプラント１００の緊急停止の要因（主要因）として検出する。

作業進捗監視ロジック２４ｂは、入力モジュール２１で収集される情報、及びネットワークＮを介して得られる情報（二次処置ロジック１４で行われた二次処置を示す情報）を用いて、プラント１００の緊急停止後の作業進捗を監視する。この作業進捗監視ロジック２４ｂは、プラント状態監視ロジック２４ａと同様に、安全ロジック２３から出力されるトリガー信号が入力された場合に動作を開始する。

例えば、作業進捗監視ロジック２４ｂは、以下に示す監視を行う。
（ａ）一次処置完了監視
緊急停止後の一次処置の対象となっている機器（例えば、反応器１１０）が、予め規定された安全状態（例えば、原料供給の完全停止が行われ、温度が安全範囲に収まっている状態）に遷移したか否かの監視
（ｂ）二次処置完了監視
緊急停止後の二次処置の対象となっている機器（例えば、蒸留塔１３０）が、制御ステーション１０の二次処置ロジック１４の制御によって、予め規定された運転状態に遷移し、安定状態になっているか否かの監視
（ｃ）安全状態監視
一次処置及び二次処置が全て完了し、プラント１００全体の状態が安定化したこと（機器の異常、その他の外乱が発生せず、且つ不安定な挙動を示していないこと）の監視

また、作業進捗監視ロジック２４ｂは、上記の監視の結果、全ての処置が完了したと判定した場合には、インターロックリセット（例えば、図２に示す緊急遮断弁１５１による遮断の解除）の許可を行う。尚、運転員によってインターロックリセットの指示が行われると、プラント１００は、緊急停止が解除され、再起動が可能な状態になる。このように、プラント１００の緊急停止後の全ての処置が完了した場合にインターロックリセットの許可を行うのは、運転員の負担を軽減して誤操作を防止するとともに安全性を高めるためである。

操作監視端末３０は、プラント１００の運転員によって操作され、プラント１００全体の操作監視のために用いられる装置である。この操作監視端末３０には、プラント１００を操作監視するためのプラント運転画面が表示される。プラント１００の運転員は、操作監視端末３０に表示されるプラント運転画面を展開してプラント１００全体の状態を把握し、必要に応じて操作入力を行う。この操作監視端末３０からは、制御ステーション１０及び安全制御ステーション２０で入出力される全ての情報、制御ステーション１０及び安全制御ステーション２０に設けられた各種ロジックの状態を監視することが可能である。

また、操作監視端末３０には、安全制御ステーション２０によってプラント１００の緊急停止が行われた場合の専用の運転画面である緊急停止時画面Ｇ（図３参照）が表示される。この緊急停止時画面Ｇは、プラント１００の緊急停止が行われた後の運転員の負担を軽減して誤認及び誤操作を低減するとともに、プラント１００の緊急停止後における二次処置を効率的に実行するために設けられた画面である。尚、詳細は後述するが、緊急停止時画面Ｇは、プラント１００の緊急停止後に、運転員からの表示指示がなされることによって操作監視端末３０に表示される。

図３は、本発明の一実施形態における緊急停止時画面の一例を示す図である。図３に示す通り、緊急停止時画面Ｇには、プロセスフロー図表示領域Ｒ１、監視結果表示領域Ｒ２、トレンド表示領域Ｒ３、及びインターロックリセットボタン表示領域Ｒ４が設けられている。プロセスフロー図表示領域Ｒ１は、プラント１００に設けられた機器のうち、プラント１００の緊急停止後の作業を行う上で必要となる機器を集約したプロセスフロー図が表示される領域である。このプロセスフロー図表示領域Ｒ１は、プラント１００の緊急停止が行われた後に、運転員が、プラント１００全体の状況を容易且つ迅速に把握できるようにするために設けられる。

図３に示す例では、プロセスフロー図表示領域Ｒ１には、図２に示すプラント１００に設けられた反応器１１０、気液分離器１２０、蒸留塔１３０、及び緊急遮断弁１５１等が集約されたプロセスフロー図が表示されている。尚、図３に示す通り、プロセスフロー図では、集約された機器が図案化されたアイコンとして表示されている。例えば、図２に示す反応器１１０、気液分離器１２０、蒸留塔１３０、及び緊急遮断弁１５１は、それぞれアイコンＩＣ１〜ＩＣ４として表示されている。尚、各機器をより詳細に漏れなく監視するために、反応器１１０、気液分離器１２０、蒸留塔１３０は、それぞれ別のプラント運転画面に表示される。

監視結果表示領域Ｒ２は、安全制御ステーション２０に設けられた監視ロジック２４（プラント状態監視ロジック２４ａ及び作業進捗監視ロジック２４ｂ）の監視結果等が表示される領域である。この監視結果表示領域Ｒ２は、プラント１００の緊急停止が行われた後に、運転員が、プラント１００の状態、及び二次処置の作業進捗を容易且つ正確に把握できるようにするために設けられる。

図３に示す通り、監視結果表示領域Ｒ２には、要因表示領域Ｒ２１、状態表示領域Ｒ２２、及び作業進捗表示領域Ｒ２３が設けられている。要因表示領域Ｒ２１は、安全制御ステーション２０のプラント状態監視ロジック２４ａで検出されたプラント１００の緊急停止の要因（ＥＳＤ要因)が表示される領域である。図３に示す例では、ＥＳＤ要因として「反応器温度 異常高」が表示されている。状態表示領域Ｒ２２は、安全制御ステーション２０に設けられたプラント状態監視ロジック２４ａの監視結果（プラント１００の状態）が表示される領域である。図３に示す例では、プラント１００の状態として、「緊急停止 一次処置中」が表示されている。

作業進捗表示領域Ｒ２３は、安全制御ステーション２０に設けられた作業進捗監視ロジック２４ｂの監視結果（作業進捗）が表示される領域である。図３に示す通り、作業進捗表示領域Ｒ２３には、例えば、「作業項目」、「進捗」、「完了」、及び「異常」が対応づけて表示される。「作業項目」は、プラント１００の緊急停止後に行うべき作業を示すものである。図３に示す例では、上記の「作業項目」として、反応器１１０に関する作業である“反応器”、蒸留塔１３０に関する作業である“蒸留塔”、“安定確認”、及び“再起動可”が表示されている。

「進捗」は、作業の進捗状況を示すものである。図３に示す例では、視覚的に直感的に理解できる形式（例えば、プログレスバー）で作業の進捗状況が示されている。「完了」は、作業が完了した旨を確認的に示すものである。図３に示す例では、視覚的に直感的に理解できる形式（例えば、チェックマーク）で作業が完了した旨が示されている。「異常」は、プラント１００に異常が生じた旨を示すものである。

尚、図３に示す例では、「作業項目」として表示されている“反応器”については丸印で示されている５つの作業進捗が用意されている。この５つの作業進捗は、例えば、緊急遮断弁１５１の状態確認作業の完了、反応器１１０の温度低下確認の完了、反応器１１０の酸素濃度の低下確認の完了、窒素ガス（反応器１１０及びその周辺に供給されるパージガス）の流量測定作業の完了、及び不図示の圧縮機（反応器１１０及びその周辺でガスを循環させる機器）の運転状態の確認作業の完了である。

また、「作業項目」として表示されている“蒸留塔”については丸印で示されている３つの作業進捗が用意されている。この３つの作業進捗は、例えば、蒸留塔１３０における製品品質の確認作業の完了、蒸留塔１３０の運転状態（最低限の塔底スチーム炊き上げ及び塔頂還流が行われている状態）の確認作業の完了、ロードダウン（フィード流量の減少）が行われたか否かの確認作業の完了である。

尚、操作監視端末３０は、安全制御ステーション２０に設けられたプラント状態監視ロジック２４ａから操作監視端末３０に異常発生箇所が通知された場合には、状態表示領域Ｒ２２の表示内容と作業進捗表示領域Ｒ２３の表示内容との少なくとも一方の表示を変える。例えば、異常が発生した旨を示す文字列“異常発生”を状態表示領域Ｒ２２に表示し、作業進捗表示領域Ｒ２３に表示されている進捗状況の色を変え、「異常」の欄に記号“×”を表示する。加えて、操作監視端末３０は、異常発生箇所が通知された場合に、その異常発生箇所を特定する表示を行っても良い。例えば、プロセスフロー図表示領域Ｒ１に表示されている機器のうち、異常が発生した機器を赤枠で囲う表示が挙げられる。

トレンド表示領域Ｒ３は、プラント１００の緊急停止後に監視が必要となる機器から得られる時系列情報（例えば、温度、圧力、液面の位置等の時系列情報：トレンド）が表示される領域である。尚、トレンドは、図３に示す通り、プロセスフロー図表示領域Ｒ１に表示されているプロセスフロー図に重ねて表示しても良い。図３に示す例では、反応器１１０の温度の経時変化を示すグラフＱ１（トレンド）が反応器１１０を示すアイコンＩＣ１に重ねて表示されており、蒸留塔１３０の温度の経時変化を示すグラフＱ２（トレンド）が蒸留塔１３０を示すアイコンＩＣ３に重ねて表示されている。

インターロックリセットボタン表示領域Ｒ４は、インターロックリセットを実施するためのインターロックリセットボタン（解除ボタン）が表示される領域である。インターロックリセットボタンは、安全制御ステーション２０に設けられた作業進捗監視ロジック２４ｂによって全ての処置が完了したと判定されてインターロックリセットの許可がなされた場合に、インターロックリセットボタン表示領域Ｒ４に表示される。このように、インターロックリセットボタンの表示を制限するのは、運転員の負担を軽減して誤操作を防止するとともに安全性を高めるためである。

エンジニアリング端末４０は、制御ステーション１０で実行される各種ロジック（制御ロジック１３、二次処置ロジック）、及び操作監視端末３０に表示される運転画面（プラント運転画面及び緊急停止時画面Ｇ）を構築するための装置である。エンジニアリング端末４０で構築された各種ロジックは、ネットワークＮを介して制御ステーション１０にダウンロードされ、エンジニアリング端末４０で構築された運転画面は、ネットワークＮを介して操作監視端末３０にダウンロードされる。エンジニアリング端末５０は、安全制御ステーション２０で実行される各種ロジック（安全ロジック２３、監視ロジック２４）を構築するための装置である。エンジニアリング端末５０で構築された各種ロジックは、ネットワークＮを介して安全制御ステーション２０にダウンロードされる。

〈作業支援方法〉
次に、上述した監視制御システム１によって行われる作業支援方法について説明する。図４は、本発明の一実施形態による作業支援方法の一例を示すフローチャートである。尚、図４に示すフローチャートの処理は、安全制御ステーション２０に設けられた安全ロジック２３からトリガー信号が出力されることによって開始される。

プラント１００に異常が発生し、安全制御ステーション２０に設けられた安全ロジック２３によって、プラント１００を緊急停止させる必要があると判断されると、安全ロジック２３から出力モジュール２２に対して、プラント１００を緊急停止させるための制御信号が出力される。この制御信号は、出力モジュール２２を介して図２に示す緊急遮断弁１５１に出力される。これにより、緊急遮断弁１５１が遮断状態になり、安全を確保するための一次処置であるプラント１００の緊急停止が行われる。尚、安全ロジック２３によって上記の判断がなされると、安全ロジック２３からトリガー信号が出力される。

安全ロジック２３からのトリガー信号がプラント状態監視ロジック２４ａに入力されると、プラント状態監視ロジック２４ａの動作が開始され、入力モジュール２１で収集される情報を用いて、プラント１００の緊急停止後のプラント１００の状態を監視する処理が行われる（ステップＳ１１：第１ステップ）。具体的には、予め設定されたプラント１００の重要監視ポイント（例えば、図２に示す反応器１１０、蒸留器１３０）が監視され、正常であるか異常であるかが判定される。尚、プラント状態監視ロジック２４ａによって、プラント１００に設けられた機器の異常が判定された判定した場合には、プラント状態監視ロジック２４ａから操作監視端末３０に対して異常発生箇所の通知が行われる。

また、プラント状態監視ロジック２４ａでは、以上の処理と並行して、プラント１００の緊急停止の要因を検出する処理も行われる。例えば、プラント１００の緊急停止が行われる直前の事象（要因）として、最初に反応器１１０の温度異常が得られており、次に反応器１１０内の酸素濃度異常が得られていた場合には、最初に得られた事象（反応器１１０の温度異常）を、プラント１００の緊急停止の要因（主要因）として検出する処理がプラント状態監視ロジック２４ａで行われる。

安全ロジック２３からのトリガー信号が作業進捗監視ロジック２４ｂに入力されると、作業進捗監視ロジック２４ｂの動作が開始され、入力モジュール２１で収集される情報、及びネットワークＮを介して得られる情報（二次処置ロジック１４で行われた二次処置を示す情報）を用いて、プラント１００の緊急停止後の作業進捗を監視する処理が行われる（ステップＳ１２：第２ステップ）。

また、安全ロジック２３から出力されたトリガー信号は、ネットワークＮを介して制御ステーション１０に送信されるとともに、操作監視端末３０に送信される。トリガー信号が、制御ステーション１０で受信されると、制御ステーション１０に設けられた二次処置ロジック１４の動作が開始され、プラント１００を再起動させるために必要な二次処置、つまり、プラント１００を安定状態にさせる処置が開始される（ステップＳ１３）。

また、トリガー信号が、操作監視端末３０で受信されると、図５に示す通り、緊急停止時画面Ｇ（図３参照）を表示させるためのリンクボタンＢ１を、プラント運転画面Ｇ０に表示する処理が操作監視端末３０で行われる（ステップＳ１４）。図５は、本発明の一実施形態において、緊急停止時画面へのリンクボタンの一例を示す図である。尚、図５に示すプラント運転画面Ｇ０は、プラント１００の緊急停止が行われた時点に操作監視端末３０に表示されているプラント運転画面で、蒸留塔１１０が示されている。

このように、緊急停止時画面ＧへのリンクボタンＢ１をプラント運転画面Ｇ０に表示するのは、運転員が、プラント１００の緊急停止が行われたことを即座に察知し、緊急停止時画面Ｇを表示させて直ちに対応処置を開始することができるようにするためである。尚、上述したステップＳ１１〜Ｓ１４の処理は、図４に示す通り、順次行われても良く、並行して行われても良い。

操作監視端末３０にリンクボタンＢ１が表示されると、表示されたリンクボタンＢ１が操作されたか否かが操作監視端末３０で判断される（ステップＳ１５）。リンクボタンＢ１が操作されていないと判断された場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、ステップＳ１５の処理が繰り返される。これに対し、例えば運転員がリンクボタンＢ１を押下する操作を行うと、リンクボタンＢ１が操作されたと操作監視端末３０で判断される。

リンクボタンＢ１が操作されたと判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、プラント状態監視ロジック２４ａ及び作業進捗監視ロジック２４ｂの監視結果等を用いて、緊急停止時画面Ｇ（図３参照）を表示する処理が操作監視端末３０で行われる（ステップＳ１６：第３ステップ）。ここで、操作監視端末３０に表示された緊急停止時画面Ｇは、プラント１００の状態及び二次処置の実行状況に応じて表示内容が更新される。従って、運転員は、緊急停止時画面Ｇを参照するだけで、プラント１００全体の状況及び二次処置の作業進捗を容易且つ迅速に把握することができる。

図６は、本発明の一実施形態において、プラントの緊急停止後に行われる運転員の作業内容の一例を示す図である。図３に示す緊急停止時画面Ｇが操作監視端末３０に表示されると、まず、運転員は、緊急停止時画面Ｇに設けられた要因表示領域Ｒ２１を参照して、プラント１００の緊急停止の要因を把握する（ステップＳ２１）。例えば、運転員は、図３に示す要因表示領域Ｒ２１の内容から、プラント１００の緊急停止の要因が「反応器温度 異常高」であることを把握する。プラント１００の緊急停止の要因を把握できることで、運転員は、緊急停止後の作業戦略を効率良く立案することが可能である。

次に、運転員は、緊急停止時画面Ｇに設けられたプロセスフロー図表示領域Ｒ１に表示されているプロセスフロー図、及びトレンド表示領域Ｒ３に表示されているトレンドを参照して、緊急停止後のプラント１００の全体の状態を確認する（ステップＳ２２）。ここで、プロセスフロー図には、プラント１００の緊急停止後の作業を行う上で必要となる機器が集約されているため、従来のようにプラント運転画面を切り替えながら情報を収集する必要はない。これにより、プラント１００の全体の状態を容易且つ迅速に確認することができるとともに、誤認及び誤操作を低減することができる。

続いて、運転員は、緊急停止時画面Ｇに設けられた監視結果表示領域Ｒ２を参照して、二次処置の作業進捗を確認する（ステップＳ２３）。例えば、図７に示す通り、監視結果表示領域Ｒ２の作業進捗表示領域Ｒ２３に設けられた「進捗」の欄の丸印の色（或いは、明度）の変化、「完了」の欄のチェックマークの有無等を参照して作業進捗を確認する。図７は、本発明の一実施形態において、緊急停止時画面で作業進捗を確認する方法を説明するための図である。このように、二次処置の作業進捗を、大まかな情報（丸印の色等の変化、或いはチェックマークの有無）で表示することで、運転員の負担が軽減され、誤認及び誤操作を低減することができる。

二次処置が完了すると、安全制御ステーション２０の作業進捗監視ロジック２４ｂによってプラント１００全体の安定確認が行われる。具体的には、プラント１００全体の状態が、予め規定された時間安定していること（機器の異常、その他の外乱が発生せず、且つ不安定な挙動を示していないこと）の確認処理が行われる。運転員は、緊急停止時画面Ｇに設けられた監視結果表示領域Ｒ２の作業進捗表示領域Ｒ２３を参照して、プラント１００全体の安定確認を行う（ステップＳ２４）。

例えば、図８に示す通り、監視結果表示領域Ｒ２の作業進捗表示領域Ｒ２３に設けられた「作業項目」として表示されている“安定確認”の「進捗」の欄のプログレスバーが完了するまでプラント１００全体の状態が安定し、「完了」の欄にチェックマークが付されることを確認する。図８は、本発明の一実施形態において、緊急停止時画面で安定確認を行う方法を説明するための図である。

安定確認が完了すると、安全制御ステーション２０の作業進捗監視ロジック２４ｂによってインターロックリセットの許可が行われる。このインターロックリセットの許可を示す信号（許可信号）は、安全制御ステーション２０からネットワークＮを介して操作監視端末３０に送信される。安全制御ステーション２０からの許可信号が、操作監視端末３０で受信されると、図９に示す通り、緊急停止時画面Ｇのインターロックリセットボタン表示領域Ｒ４にインターロックリセットボタンＢ２（解除ボタン）が表示される。図９は、本発明の一実施形態において、緊急停止時画面に表示されるインターロックリセットボタンの一例を示す図である。

作業者が、緊急停止時画面Ｇに表示されたインターロックリセットボタンＢ２を押下する操作を行うと（ステップＳ２５）、その操作を示す信号が、操作監視端末３０からネットワークＮを介して安全制御ステーション２０に送信される。この信号が安全制御ステーション２０で受信されると、例えば緊急遮断弁１５１の遮断状態が解除される。このように、二次処置に係る全ての作業項目が完了した後に、インターロックリセットボタンＢ２を緊急停止時画面Ｇに表示することで、運転員の負担を軽減して誤操作を防止するとともに安全性を高めることができる。

尚、プラント１００の緊急停止後の作業中に何らかの異常（機器故障、以上反応、液体漏洩等）が発生した場合には、安全制御ステーション２０のプラント状態監視ロジック２４ａから操作監視端末３０に対して異常発生箇所の通知が行われる。この通知を受信すると、操作監視端末３０では、図１０に示す通り、例えば緊急停止時画面Ｇに設けられたプロセスフロー図表示領域Ｒ１に表示されている機器のうち、異常が発生した機器を赤枠Ｗ１，Ｗ２で囲う表示処理が行われる。また、例えば、緊急停止時画面Ｇに設けられた状態表示領域Ｒ２２に、異常が発生した旨を示す文字列“異常発生”を表示する表示処理、作業進捗表示領域Ｒ２３に表示されている進捗状況の色を変え、「異常」の欄に記号“×”を表示する表示処理も行われる。

図１０は、本発明の一実施形態において、プラントの緊急停止後の作業中に異常が発生した場合の緊急停止時画面の表示内容の一例を示す図である。このように、プラントの緊急停止後の作業中に異常が発生した場合に、緊急停止時画面Ｇの表示が変わることで、作業に支障をきたすトラブルが発生しても、そのトラブルを速やかに検知して対処することが可能になり、プラント１００を復旧するまでの作業時間を短縮することができる。

以上の通り、本実施形態では、プラント１００の緊急停止後のプラントの状態を、安全制御ステーション２０のプラント状態監視ロジック２４ａによって監視し、プラント１００の緊急停止後の作業進捗を、安全制御ステーション２０の作業進捗監視ロジック２４ｂによって監視し、これらプラント状態監視ロジック２４ａ及び作業進捗監視ロジック２４ｂの監視結果を含む緊急停止時画面Ｇを、操作監視端末３０に表示するようにしている。プラント１００の運転員は、緊急停止時画面Ｇを参照するだけで、プラント１００の緊急停止後のプラントの状態及び作業進捗を容易且つ迅速に把握することができ、プラント１００の緊急停止後の運転員の負担が軽減される。その結果として、誤認及び誤操作を低減することができるとともに、プラント１００の再起動までに要する時間を短縮することができる。

以上、本発明の一実施形態による監視制御システム及び作業支援方法について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、操作監視の対象をプラント１００の全体としているが、目的に応じて対象を重要箇所に狭めても良い。また、上記実施形態では、プラント１００の緊急停止後を対象としているが、定期修繕後の計画内起動、運転条件変更、定期修繕前の計画内停止にも適用することが可能である。

また、上記実施形態では、安全制御ステーション２０に設けられたプラント状態監視ロジック２４ａ及び作業進捗監視ロジック２４ｂの監視結果を含む緊急停止時画面Ｇを、操作監視端末３０に表示する例について説明した。しかしながら、例えば制御ステーション１０や安全制御ステーション２０に表示装置が設けられている場合には、この表示装置に緊急停止時画面Ｇを表示しても良い。

１０ 制御ステーション
１４ 二次処置ロジック
２０ 安全制御ステーション
２４ａ プラント状態監視ロジック
２４ｂ 作業進捗監視ロジック
３０ 操作監視端末
１００ プラント
Ｂ１ リンクボタン
Ｂ２ インターロックリセットボタン
Ｇ 緊急停止時画面

Claims (10)

1. プラントに異常が発生した場合にプラントを緊急停止させる安全制御部と、プラントの緊急停止後のプラントの状態を監視する状態監視部と、プラントの緊急停止後の作業進捗を監視し、作業完了を判断した場合にプラントの緊急停止を解除する許可を行う作業進捗監視部とを備える安全制御装置と、
   前記安全制御装置によってプラントの緊急停止が行われた場合に、前記状態監視部の監視結果と前記作業進捗監視部の監視結果とを含む緊急停止時画面を表示する表示装置と、
   を備える監視制御システム。
2. 前記状態監視部は、プラントの緊急停止の要因を検出し、
   前記表示装置は、前記状態監視部で検出された前記要因を前記緊急停止時画面に表示する、
   請求項１記載の監視制御システム。
3. 前記表示装置は、プラントに設けられた機器、装置、或いは設備のうち、プラントの緊急停止後の作業を行う上で必要となる機器、装置、或いは設備を集約したプロセスフロー図を前記緊急停止時画面に表示する請求項１又は請求項２記載の監視制御システム。
4. 前記表示装置は、プラントの緊急停止後に監視が必要となる機器、装置、或いは設備から得られる時系列情報を前記緊急停止時画面に表示する請求項１から請求項３の何れか一項に記載の監視制御システム。
5. 前記表示装置は、プラントの緊急停止後に監視が必要となる機器、装置、或いは設備のうち、前記プロセスフロー図に含まれている機器、装置、或いは設備から得られる時系列情報を、前記プロセスフロー図に重ねて表示する請求項３記載の監視制御システム。
6. 前記表示装置は、前記作業進捗監視部がプラントの緊急停止を解除する許可を行った場合には、プラントの緊急停止を解除するための解除ボタンを前記緊急停止時画面に表示する請求項１から請求項５の何れか一項に記載の監視制御システム。
7. 前記状態監視部は、プラントの緊急停止後にプラントに設けられた機器、装置、或いは設備の異常が発生した場合には、前記表示装置に対して異常発生箇所の通知を行い、
   前記表示装置は、前記状態監視部からの通知内容に応じて、前記緊急停止時画面における状態監視部の監視結果と前記作業進捗監視部の監視結果との少なくとも一方の表示を変える、
   請求項１から請求項６の何れか一項に記載の監視制御システム。
8. 前記表示装置は、前記安全制御装置によってプラントの緊急停止が行われた場合に、前記緊急停止時画面へのリンクボタンをプラント運転画面に表示し、該リンクボタンに対する操作が行われたときに前記緊急停止時画面を表示する請求項１から請求項７の何れか一項に記載の監視制御システム。
9. プラントの緊急停止後のプラントに対する処置を実行する処置実行部を有し、プラントに設けられた機器、装置、或いは設備から得られるプロセス情報に基づいて、プラントに設けられた機器、装置、或いは設備の制御を行う制御装置を備えており、
   前記作業進捗監視部は、前記制御装置の前記処置実行部の実行状況に応じてプラントの緊急停止後の作業進捗を監視する、
   請求項１から請求項８の何れか一項に記載の監視制御システム。
10. プラントの緊急停止後に行われる作業を支援する作業支援方法であって、
    安全制御装置が、プラントの緊急停止後のプラントの状態を監視する第１ステップと、
    前記安全制御装置が、プラントの緊急停止後の作業進捗を監視する第２ステップと、
    表示装置が、前記第１ステップで得られた監視結果と前記第２ステップで得られた監視結果とを含む緊急停止時画面を表示する第３ステップと、
    前記安全制御装置が、プラントの緊急停止後の作業完了を判断した場合にプラントの緊急停止を解除する許可を行う第４ステップと、
    を含む作業支援方法。

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