JP6516419B2 - プラント制御システム - Google Patents

Description

この発明は、保守・点検時における隔離操作の負荷を軽減できるプラント制御システムに関するものである。

発電所プラント等におけるプラント制御装置は、定期点検時などにおいて、保守・点検対象の隔離が必要になる。この隔離作業は、従来、系統図等の図面から手作業でアイソレーションリストを作成し、このリストに基づき現場で作業員が隔離作業を実施していた。
保守・点検時に、作業時間の短縮、作業員の負担軽減による保守作業の効率化を図るために、保守ツールが導入されている。アイソレーションリスト作成作業負担を軽減するために、この保守ツールを利用して、アイソレーションリストを作成する方法が開示されている（例えば、特許文献１）。

特開２００６−１７８５９８公報（段落［００１４］〜［００１８］、図１、図１０）

しかし、先行技術文献発明では、アイソレーションリスト作成作業の負担は軽減できるが、信号の隔離作業は、作業員が対応する現場機器を特定した上で、制御装置にアクセスし、直接隔離操作を行う必要がある。

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、隔離対象となる信号端子の位置を特定する必要がなく、保守ツール画面に表示された図から隔離対象信号を選択することで、対象信号の隔離を行うプラント制御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制御システムは、プラント制御装置とプラント制御装置の保守を行う保守ツールから構成され、プラント制御装置は入出力信号を隔離する隔離部を備え、隔離部は、電気的隔離と物理的隔離の両方、あるいは少なくとも電気的隔離の隔離機能を備え、作業員は保守ツールの画面上で隔離対象信号を選択すると、操作命令がプラント制御装置の隔離部に送信され、操作命令を受信した隔離部がプラント制御装置の選択された入出力信号を隔離し、隔離部は、ラッチ機能を有する端子台を備えるものである。

この発明に係るプラント制御システムによれば、作業員は保守ツールの画面上で隔離対象信号を選択すると、操作命令がプラント制御装置の隔離部に送信され、操作命令を受信した隔離部が選択された入出力信号を隔離し、隔離部は、ラッチ機能を有する端子台を備えるものであるため、隔離対象となる信号端子の位置を特定する必要がなく、保守ツール画面に表示された図から隔離対象信号を選択することで、対象信号の隔離を行うことができる。

この発明の実施の形態１のプラント制御システムに係る全体構成図である。 この発明の実施の形態１のプラント制御システムに係る機能説明図である。 この発明の実施の形態１のプラント制御システムに係る他の全体構成図である。 この発明の実施の形態２のプラント制御システムに係る機能説明図である。 この発明の実施の形態３のプラント制御システムに係る機能説明図である。

実施の形態１．
実施の形態１は、プラント制御装置と保守ツールから構成され、保守ツールの画面上で隔離対象信号を選択することで、プラント制御装置の隔離部を操作し、選択された対象信号を隔離するプラント制御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に係るプラント制御システム１の構成、動作について、プラント制御システムの全体構成図である図１、機能説明図である図２、および他の全体構成図である図３に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態１のプラント制御システム１を含めたシステム全体の構成を示している。
図２は、本発明の実施の形態１のプラント制御システム１を構成するプラント制御装置２と保守ツール３の機能、動作を説明する機能説明図である。

図１において、プラント制御システム１は、プラント制御装置２と、保守ツール３とから構成される。
プラント制御装置２は、現場からのプロセス入力信号（図示なし）を受けて、所定の制御ロジック（図示なし）に基づき、現場に設置された補機４（ポンプ、モータ、バルブ等）の制御を行う。図１では、補機４の例としてモータ駆動バルブ４１およびモータ４２を示している。
プラント制御装置２は、補機４との接続用のラッチ機能を有する端子台２１を備えている。このラッチ機能を有する端子台の例として、内部にラッチリレー２１１を有する端子台２１を使用することを想定して説明する。
また、プラント制御装置２は、保守ツール３と接続し、端子台２１内のラッチリレー２１１を駆動するためのネットワーク機器としてＨＵＢ２２を備える。保守ツール３とＨＵＢ２２との間は、制御ネットワークあるいは保守ネットワークによって接続される。
なお、本願発明の隔離部は、ラッチ機能を有する端子台２１である。

図２において保守ツール３は、プラント制御装置２に接続され、通常の監視機能、保守機能と本願発明の対象である隔離機能を備えている。保守ツール３の監視機能を用いて、制御ロジックの参照（オンラインモニタ）、パラメータチューニング、出力固定／データ設定を行える。また、保守ツール３の保守機能を用いて、制御ロジックの変更／追加／削除を行える。
発電プラントでは、定期点検時においてプラント制御装置２の保守・点検、および搭載制御ロジックの変更等が必要であり、このため保守ツール３を発電プラントの監視・制御を行うプラント制御装置２に接続する。

次に図２に基づいて、プラント制御システム１の機能、動作を説明する。なお、保守ツール３の監視機能、保守機能は、一般的な機能であるため、本願発明の隔離機能を中心に説明する。
図２は、実施の形態１の本願発明を説明するために、プラント制御装置２と保守ツール３の発明関連要素を抽出したものである。

保守ツール３は、プラント制御装置２にＨＵＢ２２経由で接続されている。
作業員は保守ツール３を操作して、隔離対象信号に関する制御ロジックが記載されたロジックシート３１を表示し、隔離対象信号３１１（隔離操作を行いたい信号）を選択する。ロジックシート３１のデータは保守ツール３内のデータベース３２に監視・保守機能用として保存されている。作業員は、保守ツール３上の操作で任意の関連したロジックシート３１を表示できる。

プラント制御装置２と補機４間の入出力信号は、ロジックシート３１に記述される制御ロジックに表されている。
隔離対象となる隔離対象信号３１１は、ロジックシート３１に記述される制御信号のうち、１点もしくは複数点として説明する。

次に作業員が保守ツール３を用いて行う隔離作業について説明する。
作業員がロジックシート３１上の隔離対象信号３１１を選択すると、選択された隔離対象信号３１１は、ロジックシート３１上で影響範囲部分の背景色を変更する等の強調表示が行われる。また、選択された隔離対象信号３１１に関連する作業対象装置、機器もロジックシート３１上で強調表示される。このため、作業員による隔離対象信号選択の誤操作が防止され、隔離作業の迅速化による作業効率の改善ができる。
選択された隔離対象信号３１１に対応するロジックシート３１上のシンボルが強調表示されている状態で、作業員は保守ツール３を操作し、隔離操作を実施する。

ロジックシート３１上の制御信号と、端子台２１の信号ラインとを１対１に関連付けされたデータが保守ツール３内のデータベース３２に保存されている。保守ツール３がデータベース３２を参照することで、自動的にロジックシート３１上の隔離対象信号３１１に対応する信号線のみ隔離操作が実施される。
保守ツール３の隔離操作によって、隔離対象信号３１１と対応する端子台２１へ操作命令が送信される。端子台２１はＨＵＢ２２を経由して操作命令を受信し、端子台２１のラッチリレー２１１を駆動する。ラッチリレー２１１が駆動されると、端子台２１内部の電気的接続が切り離され、隔離対象信号３１１に対応した遠隔隔離が実施される。
隔離された信号は、ロジックシート３１上で隔離されていることが明確になるように、強調表示される。強調表示することで、作業員の誤操作を防止することができる。
また、保守ツール３から復旧操作を行うことで、遠隔で隔離対象信号３１１の復旧も可能である。

実施の形態１では、保守ツール３において、画面上の操作を実施していくだけで隔離作業が可能であり、図面や操作マニュアル、作業員の経験に因らず、作業手順を意識することなく一連の流れで隔離作業を実施できる。したがって、現場に直接アクセスする必要がなく、隔離状態の確認が可能となるから、作業時間の短縮化、作業員の負担軽減による作業効率の改善が図れる。
また、作業対象装置、機器および隔離対象信号を明示する機能により対象装置・信号が一目で判別可能である。このため、作業員の誤操作を防止することができる。

以上の実施の形態１の説明では、プラント制御装置２は１台の基本構成の場合について説明した。
図３は、図１の基本構成に対して、複数台（例として、３台）のプラント制御装置を備える場合のプラント制御システムの全体構成図である。
なお、図１の構成と区別するために、プラント制御システム１００、プラント制御装置１０２Ａから１０２Ｃ、および保守ツール１０３としている。
プラント制御装置１０２Ａから１０２Ｃは、現場に設置された補機４（ポンプ、モータ、バルブ等）の制御を行う。図３では、補機４の例としてモータ駆動バルブ４１、モータ４２、および電磁弁４３を示している。
プラント制御装置１０２Ａから１０２Ｃは、通常、制御ネットワーク１０４を経由して、保守ツール３と接続されている。なお、図３では、直接、プラント制御装置１０２Ａに保守ツール３を接続している状態を示している。

図３のプラント制御システム１００では、保守ツール１０３は、複数台のプラント制御装置１０２Ａから１０２Ｃに対して、監視機能、保守機能、および本願発明の隔離機能の操作が可能である。
また、図３のように、例えば、プラント制御装置１０２Ａに保守ツール３を直接接続することで、プラント制御装置１０２Ａの近くで隔離作業を行えるため、作業効率を向上できる。

実施の形態１では、本願発明の隔離部として、ラッチ機能を有する端子台を使用する場合について説明した。本願発明の隔離部として、ラッチ機能を有する制御モジュール（例えば、入出力モジュール）を使用しても同様の効果を奏することができる。
なお、隔離部は、電気的隔離と物理的隔離の両方の隔離機能を備えることが望ましいが、電気的隔離機能のみ備えてよい。

本実施の形態１に係るプラント制御システムでは、隔離対象信号を一点毎に作業員が選択する場合を説明した。しかし、複数の制御信号の隔離操作を同時に行うこともできる。 また、作業員が一点毎に隔離対象信号を指定するのではなく、保守ツールの画面上で隔離対象範囲を指定することで、自動的に隔離対象範囲に関係する入出力信号を抽出することもできる。

以上説明したように、実施の形態１のプラント制御システムは、プラント制御装置と保守ツールから構成され、保守ツールの画面上で隔離対象信号を選択し、プラント制御装置の隔離部を操作し、選択された信号を隔離するものである。したがって、隔離対象となる信号端子の位置を特定する必要がなく、保守ツール画面に表示された図から隔離対象信号を選択することで、対象信号の隔離を行うことができる。

実施の形態２．
実施の形態２のプラント制御システムは、保守ツールに過去の隔離操作の履歴データを保存する機能を設け、この過去の履歴データを利用して隔離操作を行うものである。

以下、実施の形態２のプラント制御システムの動作について、プラント制御システムの動作説明図である図４に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。図４において、図２と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。

図４は、本発明の実施の形態２のプラント制御システム２００を構成するプラント制御装置２と保守ツール２０３の機能、動作を説明する機能説明図である。実施の形態２の本願発明を説明するために、プラント制御装置２と保守ツール２０３の発明関連要素を抽出している。
プラント制御装置２は、実施の形態１で説明したものと同じであり、保守ツールは実施の形態１と区別するため、保守ツール２０３としている。

保守ツール２０３は、プラント制御装置２にＨＵＢ２２経由で接続している。
保守ツール２０３の基本機能として、実施の形態１で説明したように、作業員は保守ツール２０３を操作して、隔離対象信号に関する制御ロジックが記載されたロジックシート３１を表示し、隔離対象信号３１１を選択することができる。

実施の形態２では、保守ツール２０３は、基本機能に加え、実施した隔離作業で選択された隔離対象信号の履歴データを保守ツール２０３のデータベース３２に保存する（Ｓ１）、履歴データ保存機能を備えている。保守ツール２０３は、作業員の操作により、データベース３２に保存された任意の履歴データを保守ツール２０３上に表示する（Ｓ２）ことができる。
選択された隔離対象信号３１１は、ロジックシート３１上で影響範囲部分の背景色を変更する等の強調表示が行われている。また、隔離対象信号に関連する作業対象装置、機器もロジックシート３１上で強調表示されている。

作業員は、これから実施する隔離作業の内容が過去に実施した隔離作業と同じであれば、過去の履歴データの中から選択することで、隔離対象信号の隔離を実施することができる。
作業員は、隔離対象信号に関連するロジックシート３１を保守ツール２０３に表示し、ロジックシート３１上で隔離対象信号を選択する必要がなく、過去の実績がある履歴データを有効活用ができる。このため、作業員の隔離作業に係る負荷を軽減し、誤操作を防止し、作業効率の改善が図れる。

以上、過去の隔離操作の履歴データをそのまま利用する場合を説明した。隔離対象信号がすべて同じでなく、一部隔離対象信号が異なる場合でも、過去の履歴データを有効に活用できる。
設備改造の実施、あるいは隔離対象信号の範囲の変更があった場合は、隔離対象信号の範囲が近い過去の履歴データを選択する。作業員は、この過去の履歴データに基づいて隔離対象信号の追加、削除を行うことで、目的の隔離対象信号の選択を完了させることができる。

このように、一部隔離対象信号が異なる場合でも、過去の実績がある隔離データを有効活用ができる。このため、作業員の隔離作業に係る負荷を軽減し、誤操作を防止し、作業効率の改善が図れる。

以上説明したように、実施の形態２のプラント制御システムは、保守ツールに過去の隔離操作の履歴データを保存する機能を設け、この過去の履歴データを利用して隔離操作を行うものである。したがって、隔離対象となる信号端子の位置を特定する必要がなく、過去の実績がある履歴データを有効活用して、隔離対象信号の隔離を行うことができる。

実施の形態３．
実施の形態３のプラント制御システムは、保守ツールに表示されたロジックシート上で隔離対象機器を指定することで、対応する隔離範囲に関係する入出力信号を抽出するものである。

以下、実施の形態３のプラント制御システムの動作について、プラント制御システムの動作説明図である図５に基づいて、実施の形態１、２との差異を中心に説明する。図５において、図２、４と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。

図５は、本発明の実施の形態３のプラント制御システム３００を構成するプラント制御装置２と保守ツール３０３の機能、動作を説明する機能説明図である。実施の形態３の本願発明を説明するために、プラント制御装置２と保守ツール３０３の発明関連要素を抽出している。
プラント制御装置２は、実施の形態１、２で説明したものと同じであり、保守ツールは実施の形態１、２と区別するため、保守ツール３０３としている。

保守ツール３０３は、プラント制御装置２にＨＵＢ２２経由で接続している。
保守ツール３０３の基本機能として、実施の形態１で説明したように、作業員は保守ツール３０３を操作して、隔離対象信号に関する制御ロジックが記載されたロジックシート３１を表示し、隔離対象信号を選択することができる。

実施の形態３では、保守ツール３０３は、基本機能に加え、保守ツールに表示されたロジックシート上で隔離対象機器３２１を指定する（Ｓ３）ことで、対応する隔離範囲に関係する入出力信号を抽出して作業員に提示する（Ｓ４）。このとき、保守ツール３０３は、隔離範囲に関係する入出力信号を抽出する際に隔離可能な範囲かどうかも判定する。
保守ツール３０３は、保守ツール３０３内のデータベース３２に監視・保守機能用として保存されているデータを使用して、隔離対象機器３２１と対応する隔離範囲に関係する入出力信号との関係を判断する。
なお、ここで隔離対象機器３２１として、具体的には、補機４（モータ駆動バルブ４１、モータ４２、および電磁弁４３など）を想定している。

抽出された入出力信号は、ロジックシート３１上で影響範囲部分の背景色を変更する等の強調表示が行われている。また、関連する作業対象装置、機器もロジックシート３１上で強調表示されている。
作業員は提示された隔離範囲に関係する入出力信号および関連する作業対象装置、機器が適切か確認を行う。作業員は、確認した結果、適切であれば、保守ツール３０３を操作し、隔離操作を実施する。

この入出力信号自動抽出機能により、隔離対象機器を指定することで、保守・点検するために必要な隔離範囲が自動的に設定され、関係する入出力信号が抽出される。したがって、複数の図面を確認することなく、保守ツール画面上にて容易に隔離範囲を設定することが可能である。このため、作業員の隔離作業に係る負荷を軽減し、誤操作を防止し、作業効率の改善が図れる。

以上説明したように、実施の形態３のプラント制御システムは、保守ツールに表示されたロジックシート上で隔離対象機器を指定することで、対応する隔離範囲に関係する入出力信号を抽出するものである。したがって、隔離対象となる信号端子の位置を特定する必要がなく、隔離対象機器を指定することで、対応する隔離範囲に関係する入出力信号を抽出できる。

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。

１，１００，２００，３００ プラント制御システム、
２，１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ プラント制御装置、
３，１０３，２０３，３０３ 保守ツール、４ 補機、２１ 端子台、２２ ＨＵＢ、
３１ ロジックシート、３２ データベース、４１ モータ駆動バルブ、４２ モータ、４３ 電磁弁、２１１ ラッチリレー、３１１ 隔離対象信号、３２１ 隔離対象機器。

Claims (5)

1. プラント制御装置と前記プラント制御装置の保守を行う保守ツールから構成され、
   前記プラント制御装置は入出力信号を隔離する隔離部を備え、
   前記隔離部は、電気的隔離と物理的隔離の両方、あるいは少なくとも電気的隔離の隔離機能を備え、
   作業員は前記保守ツールの画面上で隔離対象信号を選択すると、操作命令が前記プラント制御装置の前記隔離部に送信され、前記操作命令を受信した前記隔離部が前記プラント制御装置の選択された入出力信号を隔離し、
   前記隔離部は、ラッチ機能を有する端子台を備えるプラント制御システム。
2. 前記保守ツールの画面上での前記隔離対象信号の選択は、前記保守ツールの画面上で隔離対象範囲を指定することで、前記隔離対象範囲に関係する入出力信号を抽出することで行われる請求項１に記載のプラント制御システム。
3. 前記保守ツールは過去に実施した隔離作業で選択された隔離対象信号の履歴データを保存し、前記作業員の選択に基づき、前記保守ツールの画面上に選択された過去の隔離作業の隔離対象信号を表示し、前記作業員の操作で過去に実施した隔離操作を実施する請求項１または請求項２に記載のプラント制御システム。
4. 前記保守ツールは過去に実施した隔離作業で選択された隔離対象信号の履歴データを保存し、前記作業員の選択に基づき、前記保守ツールの画面上に選択された過去の隔離作業の隔離対象信号を表示し、前記作業員の操作で隔離対象信号の削除、追加を行った後に隔離操作を実施する請求項１または請求項２に記載のプラント制御システム。
5. 前記保守ツールの画面上での前記隔離対象信号の選択は、前記保守ツールの画面上で隔離対象機器を指定することで、対応する隔離範囲に関係する入出力信号を抽出することで行われる請求項１に記載のプラント制御システム。

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