JP6689362B2 - 制御ロジック図作成支援装置 - Google Patents

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Description

本発明は、プラント及び機器の運転仕様をフローチャート及び論理演算子で記述した制御ロジック図の作成を支援する制御ロジック図作成支援装置に関する。
従来、上下水道に代表されるプラントの開発では、機器の運転仕様を定めた運転方案をフローチャート及び論理演算子で記述した制御ロジック図が広く用いられている。しかしながら、プラントの開発においては、記述すべき制御ロジック図が数百枚にも及ぶことが多く、その効率的な作成が望まれている。
従来技術の一例である特許文献1には、制御ロジック図中の信号及び演算素子の論理的な接続情報及び位置情報を利用し、制御ロジック図に記載のロジックについて他の図面に含まれる類似ロジックを検索し、出現頻度の高い制御ロジックを部品化することで、保守性及び生産性を向上可能なロジック図面検索装置が開示されている。
特開2012−181821号公報
しかしながら、上記の従来技術によれば、出現頻度の高い部品を用いて制御ロジック図を作成することはできるものの、たたき台となる制御ロジック図の試案には至っていない。そのため、制御ロジック図の作成が未だ非効率である、という問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、制御ロジック図の作成を効率的に行うための制御ロジック図作成支援装置を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、作成対象プラントの仕様及び前記作成対象プラントに含まれる設備を木構造で表したプラント情報及び制御ロジック図を入力するプラント情報入力部と、過去に作成したプラントのプラント情報中の前記設備の各々に制御ロジック図を対応付けた、プラント情報制御ロジック図対応付け情報を記憶するプラント情報制御ロジック図対応情報記憶部と、前記プラント情報制御ロジック図対応情報記憶部に記憶された、前記プラント情報制御ロジック図対応付け情報から、前記作成対象プラントに類似する類似プラントのプラント情報制御ロジック図対応付け情報を検索して取得する類似プラント情報検索部と、前記作成対象プラントのプラント情報制御ロジック図対応付け情報と前記類似プラントのプラント情報制御ロジック図対応付け情報とを比較して差分を検出して差分情報を取得し、取得した前記差分情報に基づいて、前記類似プラントには含まれるが前記作成対象プラントでは不要な設備に関するプラント情報制御ロジック図対応付け情報の要素である第1の要素を前記類似プラントのプラント情報制御ロジック図対応付け情報から削除するプラント情報差分検出部と、前記作成対象プラントには含まれるが前記類似プラントには含まれない設備に関するプラント情報制御ロジック図対応付け情報の要素である第2の要素を前記プラント情報制御ロジック図対応情報記憶部から検索し、検索された前記第2の要素を前記第1の要素が削除された前記類似プラントのプラント情報制御ロジック図対応付け情報に追加するプラント情報編集部と、前記プラント情報編集部の結果を表示するプラント情報編集結果表示部とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、制御ロジック図の作成を効率的に行うための制御ロジック図作成支援装置を得ることができるという効果を奏する。
実施の形態1にかかる制御ロジック図作成支援装置の一構成例を示すブロック図 図1に示す制御ロジック図作成支援装置を実現するハードウェアの一構成例であるPC(Personal Computer)を示すブロック図 図1に示すプラント情報入力部から入力されるプラント情報の一例を示す図 図1に示すプラント情報入力部から入力される制御ロジック図の一例を示す図 プラント情報入力部の一動作例を示すフローチャート 類似プラント情報検索部の一動作例を示すフローチャート 図6に示す類似判定処理の詳細を示すフローチャート プラント情報差分検出部の一動作例を示すフローチャート プラント情報編集部の一動作例を示すフローチャート 実施の形態2にかかる制御ロジック図作成支援装置の一構成例を示すブロック図 制御ロジック図編集部の一動作例を示すフローチャート
以下に、本発明の実施の形態にかかる制御ロジック図作成支援装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる制御ロジック図作成支援装置の一構成例を示すブロック図である。図1に示す制御ロジック図作成支援装置10は、プラント情報入力部11と、プラント情報‐制御ロジック図対応情報記憶部12と、類似プラント情報検索部13と、プラント情報差分検出部14と、プラント情報編集部15と、プラント情報編集結果表示部16とを備える。
プラント情報入力部11は、プラントの仕様及びプラントに含まれる設備を木構造で表したプラント情報及び制御ロジック図を入力する。
プラント情報‐制御ロジック図対応情報記憶部12は、設備に関する制御ロジック図の要素及びプラント情報‐制御ロジック図対応付け情報を記憶する。なお、プラント情報‐制御ロジック図対応付け情報は、プラント情報中の各設備に、当該設備の制御ロジック図を対応付けた情報である。なお、プラント情報‐制御ロジック図対応付け情報は、プラント情報制御ロジック図対応付け情報と記載することがあり、プラント情報‐制御ロジック図対応情報記憶部12は、プラント情報制御ロジック図対応情報記憶部12と記載することがあるものとする。
類似プラント情報検索部13は、プラント情報‐制御ロジック図対応情報記憶部12に記憶された、過去に作成したプラントのプラント情報‐制御ロジック図対応付け情報から、作成対象プラントに類似する類似プラントのプラント情報を検索して取得する。
プラント情報差分検出部14は、作成対象プラントのプラント情報と類似プラントのプラント情報とを階層ごとに比較して差分を検出して差分情報を取得する。一例として、後に説明するように要求レベルの下位階層に機能及び工程レベルがある場合には、作成対象プラントの要求レベルと類似プラントの要求レベルとを比較して差分を検出することで要求レベルの差分情報を取得し、作成対象プラントの機能及び工程レベルと類似プラントの機能及び工程レベルとを比較して差分を検出することで機能及び工程レベルの差分情報を取得する。
プラント情報編集部15は、プラント情報差分検出部14が取得した差分情報から、類似プラントには含まれるが作成対象プラントでは不要な設備に関する制御ロジック図の要素を削除し、作成対象プラントには含まれるが類似プラントには含まれない設備に関する制御ロジック図の要素をプラント情報‐制御ロジック図対応情報記憶部12から検索して追加する。
プラント情報編集結果表示部16は、プラント情報編集部15の結果を表示する。
図2は、図1に示す制御ロジック図作成支援装置10を実現するハードウェアの一構成例であるPC(Personal Computer)を示すブロック図である。図2に示すPC1は、演算を行うCPU(Central Processing Unit)2と、情報を記憶することができる記憶部3と、キーボードに代表される、PC1に対して情報の入力が可能な入力部4と、ディスプレイに代表される、PC1からの情報の出力が可能な出力部5とを備える。
図1に示す類似プラント情報検索部13、プラント情報差分検出部14及びプラント情報編集部15は、記憶部3に記憶された情報の一例であるプログラムを用いてCPU2により実現される。プラント情報‐制御ロジック図対応情報記憶部12は、記憶部3により実現される。プラント情報入力部11は、入力部4により実現される。プラント情報編集結果表示部16は、出力部5により実現される。なお、図1に示す制御ロジック図作成支援装置10を実現するハードウェアはPCに限定されるものではなく、その他の計算機であってもよい。
図3は、図1に示すプラント情報入力部11から入力されるプラント情報の一例を示す図である。図3に示すプラント情報は、プラントの仕様及びプラントに含まれる設備を木構造で表したものである。図3におけるルートである根21には、システムレベルとして、プラントシステムの種別が記述されている。ここでは、根21には「下水処理システム」と記述されている。
根21の子としてのノードであり、下位階層である節22a,22bには、要求レベルとして、システムであるプラントの要求事項が記述されて特定されている。ここでは、節22aには「水質:リン及び窒素有り」と記述され、節22bには「流入量:100[m/day]」と記述されている。根21と節22a,22bとのリンクである辺23a,23bには、節22a,22bの記述内容が満たすべき制約であるため、「制約」と記述されている。
節22aの子としてのノードであり、下位階層である節24a,24bには、機能及び工程レベルとして、システムであるプラントが備えるべき機能及び工程が記述されて特定されている。ここでは、節24aには「リン除去」と記述され、節24bには「窒素除去」と記述されている。節22aと節24a,24bとのリンクである辺25a,25bには、節24a,24bの記述内容が実現手段であるため、「実現手段」と記述されている。節22bの子としてのノードである節24c,24dには、機能及び工程レベルとして、システムが備えるべき機能及び工程が記述されている。ここでは、節24cには「膜工程」と記述され、節24dには「薬品膜洗浄」と記述されている。節22bと節24c,24dとのリンクである辺25c,25dには、節24c,24dの記述内容が実現手段であるため、「実現手段」と記述されている。
節24aの子としてのノードであり、下位階層である節26aには、設備レベルとして、システムが備えるべき設備が記述され、節24bの子としてのノードである節26bには、設備レベルとして、システムが備えるべき設備が記述されている。ここでは、節26aには「嫌気槽」と記述され、節26bには「無酸素槽」と記述されている。節24aと節26aとのリンクである辺27a及び節24bと節26bとのリンクである辺27bには、節26a,26bの記述内容が、システムが含むべき設備であるため、「含む」と記述されている。
節24cの子としてのノードである節26c,26d,26eには、設備レベルとして、システムが備えるべき設備が記述されている。ここでは、節26cには「原水槽」と記述され、節26d,26eには「好気槽」と記述されている。節24cと節26cとのリンクである辺27c、節24cと節26dとのリンクである辺27d及び節24cと節26eとのリンクである辺27eには、節26c,26d,26eの記述内容が、システムが含むべき設備であるため、「含む」と記述されている。
節26cの子である葉28a,28b,28cには、機器レベルとして、システムが備えるべき機器が記述されている。ここでは、葉28aには「ポンプ」と記述され、葉28bには「水位計」と記述され、葉28cには「pH計」と記述されている。節26cと葉28aとのリンクである辺29a、節26cと葉28bとのリンクである辺29b及び節26cと葉28cとのリンクである辺29cには、葉28a,28b,28cの記述内容が、システムが使用する機器であるため、「使用」と記述されている。
なお、図3においては、図面が煩雑になることを防ぐために、節26a,26b,26d,26e,24dの子の記載を省略しているが、節26a,26b,26d,26e,24dの子としての葉が設けられているものとする。
図3においては、下水処理システムの要求として、対象水に窒素とリンが含まれ、下水処理システムではこれらを処理して除去する必要があること及び流入量が100[m/day]であるとの制約を満たす必要がある。また、対象水に窒素とリンが有り、除去する制約を満たすため、リン除去及び窒素除去の機能及び工程が含まれる。リン除去の機能及び工程には設備として嫌気槽が含まれ、窒素除去の機能及び工程には設備として無酸素槽が含まれる。
図4は、図1に示すプラント情報入力部11から入力される制御ロジック図の一例を示す図である。図4に示す制御ロジック図においては、入力信号及び出力信号の繋がりを接続線で示している。また、論理演算子は、MIL論理記号で示されている。図4に示す制御ロジック図には、各々接続線にて接続された、制御権切替装置50と、ローカル制御装置51aと、リモート制御装置51bと、論理和演算子53a,53bと、論理積演算子55a,55bと、否定演算子55cと、インターロック57aと、軽故障57bと、メーカA可変速ポンプ甲「入」59aと、メーカA可変速ポンプ甲「切」59bとが示されている。
制御権切替装置50の「ローカル」出力は、接続線52aにてローカル制御装置51aに接続されている。制御権切替装置50の「リモート」出力は、接続線52bにてリモート制御装置51bに接続されている。
ローカル制御装置51aの「入」出力は、接続線54aにて論理和演算子53aに接続されている。ローカル制御装置51aの「切」出力は、接続線54cにて論理和演算子53bに接続されている。
リモート制御装置51bの「入」出力は、接続線54bにて論理和演算子53aに接続されている。リモート制御装置51bの「切」出力は、接続線54dにて論理和演算子53bに接続されている。
論理和演算子53aの出力は、接続線56aにて論理積演算子55aに接続されている。論理和演算子53bの出力は、接続線56cにて論理積演算子55bに接続されている。
インターロック57aの出力は、接続線56bにて論理積演算子55aに接続されている。軽故障57bの出力は、接続線56dから分岐点56eで分岐されて接続線56d1にて否定演算子55cに接続され、接続線56d2にて論理積演算子55bに接続されている。
論理積演算子55aの出力は、接続線58aにてメーカA可変速ポンプ甲「入」59aに接続されている。論理積演算子55bの出力は、接続線58bにてメーカA可変速ポンプ甲「切」59bに接続されている。否定演算子55cの出力は、接続線56d3にて論理積演算子55aに接続されている。
なお、本発明における制御ロジック図は、図4に示される例に限定されるものではなく、IEC 61131−3で規定されているFBD(Function Block Diagram)言語又はSFC(Sequential Function Chart)言語に代表される、処理に対する入力信号及び出力信号と論理演算子との関係性が示されたものであればよい。
図5は、プラント情報入力部11の一動作例を示すフローチャートである。まず処理をスタートし、プラント情報入力部11はプラント情報を取得する(S11)。次に、取得したプラント情報中の設備並びに機能及び工程に制御ロジック図を対応付けてプラント情報‐制御ロジック図対応付け情報を生成する(S12)。次に、プラント情報‐制御ロジック図対応付け情報を類似プラント情報検索部13に送信して(S13)、処理を終了する。
図6は、類似プラント情報検索部13の一動作例を示すフローチャートである。類似プラント情報検索部13は、プラント情報入力部11から、作成対象プラントのプラント情報‐制御ロジック図対応付け情報を取得し、プラント情報差分検出部14へ送信する(S31)。次に、類似プラント情報検索部13は、類似判定処理を行う(S32)。サブルーチンである類似判定処理については後述する。次に、S32の類似判定処理の結果より、作成対象プラントに最も類似するプラントのプラント情報‐制御ロジック図対応付け情報を取得して、プラント情報差分検出部14へ送信して(S33)、処理を終了する。
図7は、図6に示すS32の類似判定処理の詳細を示すフローチャートである。類似プラント情報検索部13は、作成対象プラント中の設備を1つ取得し、その設備が含まれる過去のプラント情報をプラント情報‐制御ロジック図対応情報記憶部12から取得する(S321)。次に、類似プラント情報検索部13は、検索された過去のプラント情報中の設備と根までのルートと、取得した作成対象プラントの設備と根までのルートとを比較し、一致するかどうかを判定して一致数を記憶する(S322)。そして、作成対象プラント中の全ての設備に対してS322の処理を行い、根まで辿ることができる設備が最も多い過去プラントを最も類似するものと判定して(S323)、処理を終了する。なお、作成対象プラント中の他の設備についても同様の処理を行う。このようにして、類似プラント情報検索部13は、プラント情報入力部11で入力されたプラント情報の設備が一致して、この設備より上位階層のプラントの仕様の一致数が最も多いプラント情報を類似プラントのプラント情報として取得する。
図8は、プラント情報差分検出部14の一動作例を示すフローチャートである。プラント情報差分検出部14は、類似プラント情報検索部13から作成対象プラント及び類似プラントのプラント情報‐制御ロジック図対応付け情報を取得する(S41)。次に、プラント情報差分検出部14は、作成対象プラントのプラント情報‐制御ロジック図対応付け情報と類似プラントのプラント情報‐制御ロジック図対応付け情報とを比較し、作成対象プラントには無い要素、すなわち設備並びに機能及び工程が類似プラントにあった場合、当該要素を類似プラントのプラント情報‐制御ロジック図対応付け情報から削除する(S42)。次に、プラント情報差分検出部14は、S42と同じく作成対象プラントと類似プラントのプラント情報‐制御ロジック図対応付け情報とを比較し、作成対象プラントにのみ存在する要素を取得し、S42で当該要素を削除した類似プラントのプラント情報‐制御ロジック図対応付け情報と共にプラント情報編集部15へ送信して(S43)処理を終了する。
図9は、プラント情報編集部15の一動作例を示すフローチャートである。プラント情報編集部15は、プラント情報差分検出部14から、作成対象プラントにはない要素を削除した類似プラントのプラント情報‐制御ロジック図対応付け情報と、作成対象プラントにのみ存在するプラント情報‐制御ロジック図対応付け情報の要素とを取得する(S51)。次に、プラント情報編集部15は、当該要素を過去のプラント情報から検索し、作成対象プラントのプラント情報‐制御ロジック図対応付け情報の当該要素と根までのルートが一致するかどうかを判定し、その一覧を取得する(S52)。S51で取得した、作成対象プラントにはない要素を削除した類似プラントのプラント情報‐制御ロジック図対応付け情報に対して、S52で取得した要素を追加して(S53)、処理を終了する。
なお、S52において、一致する要素が複数あった場合には、それらを追加する。また、完全に一致しない場合には、最も根の近くまで一致した要素を追加する。
本実施の形態によれば、作成対象プラントに類似する類似プラントを検出し、その過不足分を編集したプラント情報を取得することができ、この類似プラントを試案としてシステムを構築することができる。そのため、従来よりもプラントシステムを効率的に構築することができる。なお、本実施の形態によれば、システム構築経験が少ないシステムインテグレータでも、制御ロジック図の過去資産を流用して効率的に制御ロジック図を作成することができる。
実施の形態2.
図10は、本発明の実施の形態2にかかる制御ロジック図作成支援装置の一構成例を示すブロック図である。図10に示す制御ロジック図作成支援装置10aは、図1に示す制御ロジック図作成支援装置10に対して制御ロジック図編集部61が追加された構成である。図10に示す制御ロジック図作成支援装置10aは、実施の形態1で取得した編集済みの類似プラントのプラント情報‐制御ロジック図対応付け情報から制御ロジック図を生成することで、制御ロジック図を効率的に生成することができる。なお、実施の形態1と同様の構成及び動作である点については説明を省略する。なお、図10に示す制御ロジック図作成支援装置10aは、図2に示すPC1により実現可能である。
図11は、制御ロジック図編集部61の一動作例を示すフローチャートである。制御ロジック図編集部61は、プラント情報編集部15から編集済みのプラント情報‐制御ロジック図対応付け情報を取得する(S61)。そして、プラント情報‐制御ロジック図対応付け情報に対応付けられている制御ロジック図を組み合わせて対象プラントから新たな制御ロジック図を作成して(S62)、処理を終了する。
本実施の形態によれば、作成対象プラントに類似する類似プラントを検出し、その過不足分を編集したプラント情報から制御ロジック図を生成することができ、この制御ロジック図を試案として制御ロジック図を作成することができる。そのため、従来よりもプラントシステムを効率的に構築することができる。なお、本実施の形態によれば、システム構築経験が少ないシステムインテグレータでも、制御ロジック図の過去資産を流用して効率的に制御ロジック図を作成することができる。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
1 PC、2 CPU、3 記憶部、4 入力部、5 出力部、10,10a 制御ロジック図作成支援装置、11 プラント情報入力部、12 プラント情報‐制御ロジック図対応情報記憶部、13 類似プラント情報検索部、14 プラント情報差分検出部、15 プラント情報編集部、16 プラント情報編集結果表示部、21 根、22a,22b,24a,24b,24c,24d,26a,26b,26c,26d,26e 節、23a,23b,25a,25b,25c,25d,27a,27b,27c,27d,27e,29a,29b,29c 辺、28a,28b,28c 葉、50 制御権切替装置、51a ローカル制御装置、51b リモート制御装置、52a,52b,54a,54b,54c,54d,56a,56b,56c,56d,56d1,56d2,56d3,58a,58b 接続線、53a,53b 論理和演算子、55a,55b 論理積演算子、55c 否定演算子、56e 分岐点、57a インターロック、57b 軽故障、59a メーカA可変速ポンプ甲「入」、59b メーカA可変速ポンプ甲「切」、61 制御ロジック図編集部。

Claims (3)

  1. 作成対象プラントの仕様及び前記作成対象プラントに含まれる設備を木構造で表したプラント情報及び制御ロジック図を入力するプラント情報入力部と、
    過去に作成したプラントのプラント情報中の前記設備の各々に制御ロジック図を対応付けた、プラント情報制御ロジック図対応付け情報を記憶するプラント情報制御ロジック図対応情報記憶部と、
    前記プラント情報制御ロジック図対応情報記憶部に記憶された、前記プラント情報制御ロジック図対応付け情報から、前記作成対象プラントに類似する類似プラントのプラント情報制御ロジック図対応付け情報を検索して取得する類似プラント情報検索部と、
    前記作成対象プラントのプラント情報制御ロジック図対応付け情報と前記類似プラントのプラント情報制御ロジック図対応付け情報とを比較して差分を検出して差分情報を取得し、取得した前記差分情報に基づいて、前記類似プラントには含まれるが前記作成対象プラントでは不要な設備に関するプラント情報制御ロジック図対応付け情報の要素である第1の要素を前記類似プラントのプラント情報制御ロジック図対応付け情報から削除するプラント情報差分検出部と、
    記作成対象プラントには含まれるが前記類似プラントには含まれない設備に関するプラント情報制御ロジック図対応付け情報の要素である第2の要素を前記プラント情報制御ロジック図対応情報記憶部から検索し、検索された前記第2の要素を前記第1の要素が削除された前記類似プラントのプラント情報制御ロジック図対応付け情報に追加するプラント情報編集部と、
    前記プラント情報編集部の結果を表示するプラント情報編集結果表示部とを備えることを特徴とする制御ロジック図作成支援装置。
  2. 前記プラントの仕様が、プラントの要求事項を特定する要求レベルと、前記プラントの備えるべき機能及び工程を特定する機能及び工程レベルとからなり、
    前記木構造では、前記要求レベルの下位階層が前記機能及び工程レベルであり、前記機能及び工程レベルの下位階層が前記設備であり、
    前記類似プラント情報検索部が、前記プラント情報入力部で入力された前記プラント情報の前記設備が一致して、前記設備より上位階層の前記プラントの仕様の一致数が最も多いプラント情報を前記類似プラントのプラント情報として取得することを特徴とする請求項1に記載の制御ロジック図作成支援装置。
  3. 前記プラント情報差分検出部が、前記作成対象プラントの前記要求レベルと前記類似プラントの要求レベルとを比較して差分を検出することで差分情報を取得し、前記作成対象プラントの前記機能及び工程レベルと前記類似プラントの前記機能及び工程レベルとを比較して差分を検出することで差分情報を取得することを特徴とする請求項2に記載の制御ロジック図作成支援装置。
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