JP7515753B2 - プラント設計支援装置、及び、プラント設計支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラント設計支援装置、及び、プラント設計支援方法に関する。

プラントには、多数の機器が設置され、それら多数の機器と計器室との間で送受信される機器信号に基づいて、プロセス制御、緊急停止、保安管理等が行われる。各機器は、プラントの各所に設置されるため、プラントにおける電気配線の設計を支援する装置として、例えば、特許文献１には、複数の機器間を接続する電気配線の経路図を生成するプラント電気配線計画装置が開示されている。

特許文献１に開示されたプラント電気配線計画装置では、機器（ポンプ、弁、計装器等）と、制御盤との接続関係が既に決められた状態において、機器と制御盤との間を接続する電気配線の経路図を生成するものである。

特開２０２０－１３５３８１号公報

機器と計器室との間は、ケーブルを用いて配線しなければならないが、多数の機器の各々に対して計器室まで１本１本ケーブルを敷設した場合、敷設コストが高く、作業性も悪い。そこで、機器と計器室との間に中継器を設置し、複数の機器から中継器までを二次側ケーブル（例えば、単芯ケーブル）でそれぞれ接続し、中継器から計器室までを一次側ケーブル（例えば、多芯ケーブル）で接続する接続形態が採用される。このような中継器を用いた接続形態では、プラントの配置図において、各中継器の設置位置と、各中継器に接続される機器の割当とを決定する作業が生じるが、その際、一次側ケーブルは特定の領域に敷設したい、二次側ケーブルは特定の長さよりも短くしたい等の様々な設計条件を満たすことが要求される。そのため、中継器の配線設計において、短期間での設計や仕様変更に伴う設計変更を適切に実施するためには、現場工事の経験に基づく高度な設計スキルが必要であった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、高度な設計スキルを要することなく、中継器の配線設計を適切に実施可能なプラント設計支援装置、及び、プラント設計支援方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るプラント設計支援装置は、
プラントに設置された計器室に接続される一次側ケーブルと、前記プラントに設置された複数の機器にそれぞれ接続される複数の二次側ケーブルとを中継する複数の中継器の配線設計を支援するプラント設計支援装置であって、
前記プラントの配置図における、前記計器室の設置位置、前記機器の設置位置、及び、前記一次側ケーブルが設置可能な領域を示す一次側ケーブル設置領域をプラント設計情報として取得するとともに、前記中継器の配線設計に関する中継器配線設計条件を取得する情報取得部と、
前記情報取得部にて取得された前記プラント設計情報及び前記中継器配線設計条件に基づいて、前記配置図における前記中継器の設置位置と、前記中継器に接続される前記機器の割当とを決定する決定部と、を備える。

本発明の一態様に係るプラント設計支援装置によれば、決定部が、プラント設計情報及び中継器配線設計条件に基づいて、配置図における中継器の設置位置と、中継器に接続される機器の割当とを決定するので、高度な設計スキルを要することなく、中継器の配線設計を適切に実施することができる。

上記以外の課題、構成及び効果は、後述する発明を実施するための形態にて明らかにされる。

プラント設計支援システム１及びプラント１０の一例を示す全体図である。 プラント設計支援装置２の一例を示すブロック図である。 プラント設計データベース５及び設計条件データベース６の一例を示すデータ構成図である。 プロットプラン図５００の一例を示す図である。 Ｐ＆ＩＤ図５０１の一例を示す図である。 Ｉ／Ｏリスト５０２の一例を示す図である。 配線ブロック図５０３の一例を示す図である。 決定部２０２による中継器配線設計処理の第１の処理例を示す機能説明図である。 決定部２０２による中継器配線設計処理の第１の処理例を示す機能説明図（図８の続き）である。 決定部２０２による中継器配線設計処理の第１の処理例を示す機能説明図（図９の続き）である。 決定部２０２による中継器配線設計処理の第２の処理例を示す機能説明図である。 プラント設計支援装置２及び設計者端末装置３を構成するコンピュータ９００の一例を示すハードウエア構成図である。 プラント設計支援システム１の動作の一例を示すフローチャートである。 プラント設計支援システム１の動作の一例を示すフローチャート（図１３の続き）である。 決定部２０２による中継器配線設計処理（ステップＳ１３０）の詳細を示すフローチャートである。 中継器配線設計処理の第１の変形例を示す機能説明図である。 中継器配線設計処理の第２の変形例を示す機能説明図である。 中継器配線設計処理の第３の変形例を示す機能説明図である。 中継器配線設計処理の第４の変形例を示す機能説明図である。 中継器配線設計処理の第５の変形例を示す機能説明図である。 中継器配線設計処理の第６の変形例を示す機能説明図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための実施形態について説明する。以下では、本発明の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。

（プラント設計支援システム１の構成）
図１は、プラント設計支援システム１及びプラント１０の一例を示す全体図である。プラント設計支援システム１は、プラント１０の設計、特にプラント１０に設置される中継器１４の配線設計を支援するためのシステムとして機能する。プラント１０は、例えば、天然ガスプラント、石油精製プラント、化学処理プラント、発電プラント、製鉄プラント等の任意のプラントであり、これらの例に限られない。

プラント１０には、例えば、気体、液体、流動性を有する粉粒体等の任意の流体を処理するための各種の設備１１として、反応塔、蒸留塔、タンク、ボイラ、加熱炉、熱交換器、配管等が設置されて、所定の製造プロセスを行う。また、プラント１０には、製造プロセスの制御や緊急停止、プラント１０の保安監視を行う計器室１２と、計器室１２との間で各種の機器信号（センサ信号や制御信号）が送受信される複数の機器１３と、計器室１２と複数の機器１３との間に接続されて機器信号を中継する複数の中継器１４とが設置される。

プラント１０では、例えば、プロセス制御システム、緊急停止システム、保安システム等の複数の管理システムが稼働する。プロセス制御システムは、原材料から製品を製造するための製造プロセスを制御する管理システムである。緊急停止システムは、製造プロセスの実行中に設備１１や機器１３の異常を検知し、製造プロセスの緊急停止を行う管理システムである。保安システムは、危険なガス漏れや火災等を検知し、作業員への避難警報や消火システムを作動させる管理システムである。

機器１３は、例えば、設備１１を流れる流体の流量、圧力、温度、液位、成分等を測定し、その測定結果を示すセンサ信号を出力するセンサ等の計器と、制御信号が入力されて、設備１１を流れる流体の流量、圧力、温度、液位、成分等を制御するバルブ、ポンプ、コンプレッサ等の制御器とを含む。なお、機器１３は、上記の例に限られず、設備１１の一部を含むものでもよいし、設備１１の周囲環境における温度、湿度等の物理量を測定する計器でもよいし、それらの物理量を制御する制御器を含むものでもよい。

計器室１２は、例えば、管理システム毎に制御装置（不図示）を備え、複数の機器１３のうち計器として機能する機器１３からセンサ信号（入力信号ともいう）を受信し、そのセンサ信号が示すセンサ情報に基づいて、複数の機器１３のうち制御器として機能する機器１３に対して制御信号（出力信号ともいう）を送信する。なお、計器室１２は、１つのプラント１０に対して複数設置されていてもよいし、管理システム毎に複数設置されていてもよい。また、制御装置は、複数の管理システムで共用されてもよい。

中継器１４は、例えば、ジャンクションボックスと呼ばれる箱型の電気機器である。中継器１４は、一次側端子１４０と、複数の二次側端子１４１とを備える。一次側端子には、計器室１２に接続される一次側ケーブル１５が結線され、二次端子には、機器１３に接続される二次側ケーブル１６が結線される。中継器１４は、一次側ケーブル１５と、二次側ケーブル１６とを中継することで、計器室１２と複数の機器１３との間で送受信される機器信号を中継する。中継器１４は、二次側端子１４１の最大端子数や、アナログ信号用の機器かデジタル信号用の機器か等のように、仕様が異なるものであり、プラント１０では、複数の仕様の中継器１４が使用される。なお、中継器１４は、複数の一次側端子１４０を備えるものでもよい。

一次側ケーブル１５には、例えば、複数の機器信号を送受信する多芯ケーブルが用いられる。二次側ケーブル１６には、単一の機器信号を送受信するための単芯ケーブルが用いられることを基本とするが、多芯ケーブルが用いられてもよい。なお、単芯ケーブル及び多芯ケーブルは、１つの機器信号に対して２本１組のコアを用いたものでよい。その場合、一次側端子１４０及び二次側端子１４１は、１つの機器信号に対して２点１組の端子が用いられるため、二次側端子１４１の最大端子数に代えて、二次側端子１４１の最大信号接続数という値（最大端子数の半数に相当）を用いてもよい。したがって、２本１組のコアを有する単芯ケーブルを用いたときの二次側端子１４１の最大接続信号数が５点の場合、物理的な端子数としては１０点の二次側端子１４１を備えることになる。

プラント設計支援システム１は、その主要な構成要素として、プラント１０に設置される複数の中継器１４の配線設計を支援するプラント設計支援装置２と、プラント１０の設計者が使用する設計者端末装置３とを備える。プラント設計支援装置２及び設計者端末装置３は、例えば、汎用又は専用のコンピュータ（後述の図１２参照）で構成されるとともに、有線又は無線のネットワーク４に接続されて、各種のデータを相互に送受信可能に構成される。なお、プラント設計支援装置２及び設計者端末装置３の数やネットワーク４の構成は、図１の例に限られない。

プラント設計支援装置２は、例えば、サーバ型コンピュータやクラウド型コンピュータで構成される。プラント設計支援装置２は、各プラント１０のプラント設計情報５０を管理するプラント設計データベース５と、各プラント１０を設計する際の設計要求、設計手順、設計ルール等を管理する設計条件データベース６とを備える。本実施形態では、プラント設計支援装置２が、設計者端末装置３と連携し、詳細設計に含まれる計装設計の一部として、中継器１４の配線設計を支援するときの構成や動作を中心に説明するが、プラント設計支援装置２及び設計者端末装置３は、プラント１０の全体設計のうち、中継器１４の配線設計以外の基本設計や詳細設計を支援するものでもよい。

設計者端末装置３は、例えば、据置型コンピュータや携帯型コンピュータで構成され、設計者３０により使用される。設計者端末装置３は、アプリケーションやブラウザ等のプログラムがインストールされて、各種の入力操作を受け付けるとともに、表示画面や音声を介して各種の情報を出力する。設計者端末装置３は、プラント設計支援装置２との間で各種のデータを送受信することで、例えば、プラント設計データベース５や設計条件データベース６の内容を表示画面に表示したり、その表示画面上で各種の入力操作を受け付けて、プラント設計データベース５や設計条件データベース６に対して新たなデータを登録したり、登録済みのデータを修正したりすることで、中継器１４の配線設計を支援する。

（プラント設計支援装置２の構成）
図２は、プラント設計支援装置２の一例を示すブロック図である。プラント設計支援装置２は、プロセッサ等により構成される制御部２０と、ＨＤＤ、ＳＳＤ、メモリ等により構成される記憶部２１と、ネットワーク４との通信インターフェースである通信部２２と、キーボード、マウス等により構成される入力部２３と、ディスプレイ等により構成される表示部２４とを備える。なお、入力部２３及び表示部２４は省略されてもよい。

記憶部２１は、プラント設計データベース５、設計条件データベース６、及び、プラント設計支援プログラム２１０を記憶するとともに、オペレーティングシステム、他のプログラム、各種のデータ等を記憶する。

制御部２０は、記憶部２１に記憶されたプラント設計支援プログラム２１０を実行することにより、指示受付部２００、情報取得部２０１、決定部２０２、及び、情報出力部２０３として機能する。

図３は、プラント設計データベース５及び設計条件データベース６の一例を示すデータ構成図である。

プラント設計データベース５は、各プラント１０（図３の例では、プラントＡ、Ｂ、…、Ｎ）の設計データであるプラント設計情報５０と、プラント設計情報５０により参照される部品マスタ情報５１とから構成される。

プラント設計情報５０は、プラント１０の設計作業により生成されるものであり、例えば、プロットプラン図５００、Ｐ＆ＩＤ図（Ｐｉｐｉｎｇ＆Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｄｉａｇｒａｍ）５０１、Ｉ／Ｏ（入出力）リスト５０２、配線ブロック図５０３、配線設計図５０４等により構成される。なお、プロットプラン図５００、Ｐ＆ＩＤ図５０１、Ｉ／Ｏリスト５０２、及び、配線ブロック図５０３、配線設計図５０４は、例えば、管理システム毎やフロアの区域毎に生成されていてもよい。

プラント１０に設置される設備１１、機器１３、中継器１４、一次側ケーブル１５、及び、二次側ケーブル１６には、設備ＩＤ、機器ＩＤ、中継器ＩＤ、及び、ケーブルＩＤが、例えば、固有の識別番号、識別コード、識別名称、識別タグ等を表す情報（数字、文字又はこれらの組み合わせ）としてそれぞれ付与され、プロットプラン図５００、Ｐ＆ＩＤ図５０１、Ｉ／Ｏリスト５０２、配線ブロック図５０３、及び、配線設計図５０４では、設備ＩＤ、機器ＩＤ、中継器ＩＤ、及び、ケーブルＩＤが使用されることで、各データ間の情報が関連付けられる。また、設備１１、機器１３、中継器１４、一次側ケーブル１５、及び、二次側ケーブル１６には、部品マスタ情報５１にて管理される部品ＩＤがそれぞれ割り当てられ、その部品ＩＤに基づいて部品マスタ情報５１を参照することで、設備１１、機器１３、中継器１４、一次側ケーブル１５、及び、二次側ケーブル１６の各仕様が特定される。

図４は、プロットプラン図５００の一例を示す図である。プロットプラン図５００は、プラント１０の配置図を記録したデータである。プロットプラン図５００には、例えば、設備１１の設置位置（Ｘ座標、Ｙ座標）及び設置高さ（Ｚ座標）、計器室１２の設置位置（Ｘ座標、Ｙ座標）、一次側ケーブル１５が設置可能な領域を示す一次側ケーブル設置領域、中継器１４が設置可能な高さを示す中継器設置可能高さ（Ｚ座標）、二次側ケーブル１６が設置可能な高さを示す二次側ケーブル設置可能高さ（Ｚ座標）等が記録される。

一次側ケーブル設置領域は、例えば、一次側ケーブル１５用のケーブルダクトが設置される領域であり、ケーブルダクトとしては、天井埋込方式、天井吊り方式、床溝方式、床下方式等の任意の方式を採用可能である。中継器設置可能高さは、例えば、中継器１４が設置されるときの床面からの高さであり、所定の範囲を有するものでもよい。二次側ケーブル設置可能高さは、例えば、二次側ケーブル１６が配線されるときの床面からの高さであり、例えば、天井面の高さ等が指定される。

図５は、Ｐ＆ＩＤ図５０１の一例を示す図である。Ｐ＆ＩＤ図５０１は、製造プロセスのフローと、設備１１及び機器１３の配置関係や物理的な接続関係とを記録したデータである。

図６は、Ｉ／Ｏリスト５０２の一例を示す図である。Ｉ／Ｏリスト５０２は、機器１３から送受信される機器信号の属性を、例えば、表形式にて記録したデータである。

Ｉ／Ｏリスト５０２には、機器信号の属性として、機器ＩＤ、信号種別、システム種別、設置位置（Ｘ座標、Ｙ座標）、設置高さ（Ｚ座標）等が記録される。信号種別は、アナログ信号かデジタル信号かを特定する情報である。システム種別は、プラント１０にて稼働する複数の管理システム（本実施形態では、プロセス制御システム、緊急停止システム、保安システム）のうち、いずれの管理システムで使用される機器であるかを特定する情報である。

Ｉ／Ｏリスト５０２における各機器１３の設置位置及び設置高さは、例えば、プロットプラン図５００及びＰ＆ＩＤ図５０１を解析することで、Ｐ＆ＩＤ図５０１から設備１１及び機器１３の配置関係や物理的な接続関係を特定し、さらにプロットプラン図５００から各設備１１の設置位置及び設置高さを特定することで取得された結果が記録されたものである。なお、各機器１３の設置位置及び設置高さは、プロットプラン図５００や他のデータに記録されていてもよく、その場合には、Ｉ／Ｏリスト５０２における機器１３の設置位置及び設置高さは省略されてもよい。

図７は、配線ブロック図５０３の一例を示す図である。配線ブロック図５０３は、計器室１２、機器１３、中継器１４、一次側ケーブル１５、二次側ケーブル１６の電気的な接続関係を記録したデータである。

配線ブロック図５０３には、中継器１４の配線設計が行われることで、中継器１４の設置仕様、中継器１４に接続される機器１３の割当が記録される。機器１３の割当は、複数の二次側端子１４１に二次側ケーブル１６を介してそれぞれ結線される機器１３を特定する情報である。中継器１４の設置仕様は、例えば、部品ＩＤが割り当てられ、その部品ＩＤにより部品マスタ情報を参照することで、中継器１４の仕様を特定する情報である。

配線設計図５０４は、中継器１４の配線設計に関する配置図であって、例えば、プロットプラン図５００に対してレイヤ（重畳）可能な配置図を記録したデータである。配線設計図５０４には、中継器１４の配線設計が行われることで、中継器１４の設置位置（Ｘ座標、Ｙ座標）、一次側ケーブル１５の経路、二次側ケーブル１６の経路等が記録される。なお、配線設計図５０４に記録されるデータの一部又は全部は、プロットプラン図５００や他のデータに記録されていてもよい。

部品マスタ情報５１は、設備１１、機器１３、中継器１４、一次側ケーブル１５、二次側ケーブル１６等の各種の部品を管理するデータである。部品マスタ情報５１は、部品毎にレコードを有するとともに、例えば、部品ＩＤ、名称、大分類、小分類、仕様、サイズ等が登録可能なフィールドを有する。

設計条件データベース６は、各プラント１０を設計する際の設計要求、設計手順、設計ルール等を記録したデータであり、中継器の配線設計に関する中継器配線設計条件６０から構成される。

中継器配線設計条件６０には、図３に示すように、例えば、二次側ケーブル上限長さ、端子スペア許容値等が記録される。二次側ケーブル上限長さは、二次側ケーブル１６の長さの上限値を示す情報である。端子スペア許容値は、二次側ケーブル１６が接続される中継器１４の二次側端子１４１のスペア率又はスペア数の許容値を示す情報である。なお、中継器配線設計条件６０は、上記の例に限られず、例えば、中継器１４の設置台数の上限値や設置可能な中継器１４の仕様等を含むものでもよい。また、中継器配線設計条件６０は、プラント１０毎に別々に用意されていてもよいし、複数のプラント１０で共用されてもよい。

プラント設計データベース５及び設計条件データベース６は、設計者端末装置３により参照されて、設計者端末装置３の表示画面において、各データの追加、削除、修正等の編集操作が設計者３０により行われる。その際、データベース５及び設計条件データベース６の参照や編集作業では、各設計者が有する許可権限に応じて権限制御が行われる。また、プラント設計データベース５及び設計条件データベース６は、ＣＡＤシステムと連携し、各データ（例えば、部品マスタ情報５１等）の更新が随時行われる。

なお、プラント設計データベース５及び設計条件データベース６のデータ構成は、上記の例に限られず適宜変更してもよく、上記のデータの一部が省略されてもよいし、上記以外のデータが追加されてもよい。また、プラント設計データベース５及び設計条件データベース６は、任意のデータ形式が採用可能であり、例えば、ＸＭＬ形式でもよいし、ＣＡＤ形式でもよいし、複数のデータ形式を適宜組み合わせてもよい。

指示受付部２００は、各種の表示画面を表示するための表示画面情報を設計者端末装置３に送信し、その表示画面を介して、設計者３０による入力操作を受け付けることで、中継器１４の配線設計を行う設計者３０とのユーザインターフェースとして機能する。指示受付部２００は、例えば、中継器１４の配線設計の対象となるプラント１０の選択指示、中継器１４の設置位置及び機器１３の割当等を決定する中継器配線設計処理の実行指示等を受け付ける。中継器配線設計処理は、後述の決定部２０２にて実行される。

また、指示受付部２００は、修正受付部２００Ａ、及び、更新受付部２００Ｂとして機能する。修正受付部２００Ａは、中継器配線設計処理にて決定された中継器１４の設置位置及び機器１３の割当の少なくとも一方のうち一部の情報を修正する修正指示を受け付ける。更新受付部２００Ｂは、プラント設計情報５０及び中継器配線設計条件６０の少なくとも一方のうち一部の情報を更新する更新指示と、中継器配線設計処理にて決定された中継器１４の設置位置及び機器１３の割当の少なくとも一方のうち情報の変更を禁止とする変更禁止範囲を指定する変更禁止指示とを受け付ける。

情報取得部２０１は、例えば、プラント設計データベース５を参照することで、プラント１０の配置図における、計器室１２の設置位置、機器１３の設置位置、及び、一次側ケーブル設置領域をプラント設計情報５０として取得する。その際、情報取得部２０１は、例えば、プラント設計情報５０に含まれるプロットプラン図５００及びＰ＆ＩＤ図５０１を解析することで、Ｐ＆ＩＤ図５０１から設備１１及び機器１３の配置関係や物理的な接続関係を特定し、さらにプロットプラン図５００から各設備１１の設置位置及び設置高さを特定することで、各機器１３の設置位置及び設置高さを取得するようにしてもよく、その取得した結果をＩ／Ｏリスト５０２に記録するようにしてもよい。なお、情報取得部２０１は、プラント設計情報５０に含まれるデータであれば、上記以外のデータを取得してもよく、例えば、機器１３の設置高さ、中継器設置可能高さ、及び、二次側ケーブル設置可能高さをさらに取得してもよいし、機器信号の属性をさらに取得してもよい。

また、情報取得部２０１は、例えば、設計条件データベース６を参照することで、中継器配線設計条件６０を取得する。情報取得部２０１は、中継器配線設計条件６０として、例えば、二次側ケーブル上限長さ、及び、端子スペア許容値を取得する。

なお、プラント設計データベース５の一部若しくは全部、又は、設計条件データベース６の一部若しくは全部は、ネットワーク４に接続可能な外部装置（複数でもよい）に記憶されていてもよく、その場合には、情報取得部２０１は、その外部装置からネットワーク４及び通信部２２を介してプラント設計情報５０及び中継器配線設計条件６０を取得してもよい。また、プラント設計データベース５の一部若しくは全部、又は、設計条件データベース６の一部若しくは全部は、任意の記憶媒体に記憶されていてもよく、その場合には、情報取得部２０１は、その記憶媒体（複数でもよい）からプラント設計情報５０及び中継器配線設計条件６０を取得してもよい。

決定部２０２は、情報取得部２０１にて取得されたプラント設計情報５０及び中継器配線設計条件６０に基づいて、配置図における中継器１４の設置位置と、中継器１４に接続される機器１３の割当とを決定する中継器配線設計処理を行う。

中継器配線設計処理の第１の処理例（後述の図８乃至図１０参照）として、決定部２０２は、プラント１０の配置図に対して機器１３の設置位置を基準として、二次側ケーブル上限長さＬ１により規定される仮想枠を機器１３毎に配置し、一次側ケーブル設置領域の外形線と仮想枠との交点同士を結ぶ交差線分を機器１３毎に生成するとともに、計器室１２を起点にして機器１３毎の交差線分が重複している重複線分を探索することで、重複線分を含む交差線分に対応する機器１３を機器グループとして特定し、機器グループ毎に、重複線分の内側に中継器１４の設置位置を決定するとともに、重複線分を含む交差線分に対応する機器１３を中継器１４に接続するものとして機器１３の割当を決定する。

図８乃至図１０は、決定部２０２による中継器配線設計処理の第１の処理例を示す機能説明図である。図８乃至図１０では、説明の簡素化のため、機器１３として、５つの機器１３Ａ～１３Ｅが設置された状況での中継器配線設計処理について説明する。

まず、決定部２０２は、図８に示すように、プラント１０の配置図に対して機器１３Ａ～１３Ｅの設置位置Ｐ１（白丸）を基準として、二次側ケーブル上限長さＬ１により規定される仮想枠１００Ａ～１００Ｅ（破線）を機器１３Ａ～１３Ｅ毎に配置する。本実施形態では、仮想枠１００Ａ～１００Ｅの形状は、ひし形であり、そのひし形の大きさは、機器１３Ａ～１３Ｅの設置位置Ｐ１を中心とし、その中心から各点までの距離が二次側ケーブル上限長さＬ１として規定される。ひし形を採用した理由としては、二次側ケーブル１６をＸ方向及びＹ方向に沿って配線することを前提とした場合、機器１３Ａ～１３Ｅの設置位置Ｐ１を中心にして二次側ケーブル上限長さＬ１を有する二次側ケーブル１６が到達可能な範囲は、ひし形状になるためである。なお、仮想枠１００の形状は、例えば、円等の他の形状であってもよく、円の場合には、その円の半径を二次側ケーブル上限長さＬ１により規定すればよい。

次に、決定部２０２は、一次側ケーブル設置領域の外形線１０１と仮想枠１００Ａ～１００Ｅとが交差する２つの交点１０２Ａ～１０２Ｅ（黒丸）を特定し、その２つの交点１０２Ａ～１０２Ｅ同士を結ぶ交差線分１０３Ａ～１０３Ｅを機器１３Ａ～１３Ｅ毎に生成する。図９では、説明の容易化のため、５つの交差線分１０３Ａ～１０３Ｅをずらした状態で図示している。

次に、決定部２０２は、図９に示すように、計器室１２を起点にして、機器１３Ａ～１３Ｅ毎の交差線分１０３Ａ～１０３Ｅが重複している重複線分１０４Ａ、１０４Ｂを探索することで、重複線分１０４Ａ、１０４Ｂを含む交差線分１０３Ａ～１０３Ｅに対応する機器１３Ａ～１３Ｅを機器グループ１０５Ａ、１０５Ｂとして特定する。例えば、決定部２０２は、計器室１２を起点に計器室１２から離れるような方向を、機器グループ１０５Ａ，１０５Ｂの探索方向として、重複線分１０４Ａ、１０４Ｂの探索を進めていくことで、複数の機器グループ１０５Ａ、１０５Ｂを順次特定する。図９の例では、決定部２０２により重複線分１０４Ａ、１０４Ｂが探索された結果として、第１の重複線分１０４Ａを含む３つの交差線分１０３Ａ～１０３Ｃに対応する３つの機器１３Ａ～１３Ｃが第１の機器グループ１０５Ａとして特定され、第２の重複線分１０４Ｂを含む２つの交差線分１０３Ｄ、１０３Ｅに対応する２つの機器１３Ｄ、１３Ｅが第２の機器グループ１０５Ｂとして特定される。

その際、決定部２０２は、重複線分を含む交差線分に対応する機器１３の数が、端子スペア許容値を満たすように、重複線分を探索することで、機器グループを特定してもよい。図９において、例えば、中継器１４の設置仕様として、二次側端子１４１の最大端子数（最大信号接続数でもよい）が５点の場合であって、端子スペア許容値が、スペア率５０％又はスペア数３点である場合には、２つの機器１３Ａ、１３Ｂが第１の機器グループとして特定され、２つの機器１３Ｃ、１３Ｄが第２の機器グループとして特定され、１つの機器１３Ｅが第３の機器グループとして特定されてもよい。

次に、決定部２０２は、図１０に示すように、第１及び第２の機器グループ１０５Ａ、１０５Ｂ毎に、第１及び第２の重複線分１０４Ａ、１０４Ｂの内側に第１及び第２の中継器１４Ａ、１４Ｂの設置位置Ｐ２をそれぞれ決定するとともに、第１の重複線分１０４Ａを含む３つの交差線分１０３Ａ～１０３Ｃに対応する３つの機器１３Ａ～１３Ｃを第１の中継器１４Ａに接続し、第２の重複線分１０４Ｂを含む２つの交差線分１０３Ｄ、１０３Ｅに対応する２つの機器１３Ｄ、１３Ｅを第２の中継器１４Ｂに接続するものとして、５つの機器１３Ａ～１３Ｅの割当を決定する。本実施形態では、第１及び第２の中継器１４Ａ、１４Ｂの設置位置Ｐ２は、第１及び第２の重複線分１０４Ａ、１０４Ｂの中点に決定されるものとして説明するが、重複線分の内側であれば他の位置に決定されてもよい。

その際、決定部２０２は、機器グループ毎に、重複線分を含む交差線分に対応する機器１３の数が、端子スペア許容値を満たすように、中継器１４の設置仕様を決定してもよい。図１０において、例えば、中継器１４の設置仕様として、二次側端子１４１の最大端子数（最大信号接続数でもよい）が、５点と、１０点の２種類が存在する場合であって、端子スペア許容値が、スペア率５０％又はスペア数３点である場合には、第１の機器グループ１０５Ａに含まれる機器１３Ａ～１３Ｃの数は、３つであるから、第１の機器グループ１０５Ａに対する中継器１４の設置仕様は、二次側端子１４１の最大端子数が１０点の仕様に決定され、第２の機器グループ１０５Ｂに含まれる機器１３Ｄ、１３Ｅの数は、２つであるから、第２の機器グループ１０５Ｂに対する中継器１４の設置仕様は、二次側端子１４１の最大端子数が５点の仕様に決定される。

なお、二次側ケーブル１６の長さについて、平面方向（Ｘ方向及びＹ方向）だけでなく、高さ方向（Ｚ方向）についても考慮する場合には、決定部２０２は、中継器配線設計処理の第２の処理例（後述の図１１参照）として、プラント１０の配置図に対して機器１３の設置位置Ｐ１を基準として、二次側ケーブル上限長さＬ１、機器１３の設置高さＺ１、中継器１４の中継器設置可能高さＺ２及び二次側ケーブル設置可能高さＺ３により規定される仮想枠を機器１３毎に配置するようにしてもよい。

図１１は、決定部２０２による中継器配線設計処理の第２の処理例を示す機能説明図である。第２の処理例では、二次側ケーブル１６の長さについて高さ方向（Ｚ方向）を考慮した点で第１の処理例と異なるものであり、その他の処理内容は共通する。なお、図１１は、１つの機器１３Ａに対する仮想枠１００Ａを図示したものである。

仮想枠１００Ａの形状が、ひし形である場合には、機器１３の設置位置Ｐ１を中心とし、その中心から各点までの距離は、二次側ケーブル上限長さＬ１から、機器１３の設置高さＺ１と二次側ケーブル設置可能高さＺ３との差分値（＝｜Ｚ１－Ｚ３｜）と、中継器設置可能高さＺ２と二次側ケーブル設置可能高さＺ３との差分値（＝｜Ｚ２－Ｚ３｜）とをそれぞれ減算した値（＝Ｌ１－｜Ｚ１－Ｚ３｜－｜Ｚ２－Ｚ３｜）として規定される。これにより、中継器１４の配線設計において、高さ方向の配線に必要な二次側ケーブル１６の長さを反映することができる。

中継器配線設計処理のその他の処理例として、決定部２０２は、信号の属性毎に、中継器１４の設置位置と、機器１３の割当とを決定するようにしてもよい。

例えば、信号の属性として、管理システムを考慮する場合には、決定部２０２は、管理システム毎に、中継器１４の設置位置と、機器１３の割当とを決定する。本実施形態では、プロセス制御システム、緊急停止システム、及び、保安システムに対して中継器１４を別々に設置することにより、プロセス制御システムに対する中継器１４の設置位置と、その中継器１４に対する、プロセス制御システムで使用する機器１３の割当とを決定し、緊急停止システムに対する中継器１４の設置位置と、その中継器１４に対する、緊急停止システムで使用する機器１３の割当とを決定し、保安システムに対する中継器１４の設置位置と、その中継器１４に対する、保安システムで使用する機器１３の割当とを決定する。

また、信号の属性として、信号種別を考慮する場合には、決定部２０２は、信号種別毎に、中継器１４の設置位置と、機器１３の割当とを決定する。本実施形態では、デジタル信号用及びアナログ信号用に対して中継器１４を別々に設置することにより、デジタル信号用の中継器１４の設置位置と、その中継器１４に対する、デジタル信号を送受信する機器１３の割当とを決定し、アナログ信号用の中継器１４の設置位置と、その中継器１４に対する、アナログ信号を送受信する機器１３の割当とを決定する。

さらに、決定部２０２は、一次側ケーブル１５の経路と、二次側ケーブル１６の経路とを決定するようにしてもよい。例えば、決定部２０２は、一次側ケーブル設置領域を通過するように、計器室１２の設置位置と、中継器１４の設置位置とを結ぶ経路を探索することで、一次側ケーブル１５の経路を決定する。決定部２０２は、二次側ケーブル設置可能高さを満たすように、中継器１４の設置位置と、中継器１４に接続される機器１３とを結ぶ二次側ケーブル１６の経路を探索することで、二次側ケーブル１６の経路を決定する。

また、修正受付部２００Ａが、修正指示を受け付けたとき、決定部２０２は、その修正指示に基づいて、中継器１４の設置位置及び機器１３の割当を修正する。これにより、決定部２０２により決定された中継器１４の設置位置及び機器１３の割当を仮決めしたものとして、設計者３０による修正指示を反映した状態で本決定することができる。なお、修正指示は、中継器１４の設置仕様、一次側ケーブル１５の経路及び二次側ケーブル１６の経路のいずれかをさらに修正するものでもよく、その場合には、その修正指示に基づいて、それらの情報が修正される。

さらに、更新受付部２００Ｂが、更新指示及び変更禁止指示を受け付けたとき、決定部２０２は、その更新指示により更新された更新後のプラント設計情報５０及び中継器配線設計条件６０に基づいて、その変更禁止指示が指定する変更禁止範囲に該当しない中継器１４の設置位置及び機器１３の割当を再決定する。これにより、決定部２０２により中継器１４の設置位置及び機器１３の割当が決定された後に、例えば、機器１３の追加、削除、変更等の設計変更が行われた場合に、中継器１４の配線設計を全てやり直すのではなく、やり直しの対象を変更禁止範囲に該当しない部分だけに限定することで、設計変更による影響範囲を抑制することができる。

情報出力部２０３は、決定部２０２による中継器配線設計処理により決定された中継器配線設計情報（例えば、中継器１４の設置位置及び設置仕様、機器１３の割当等）をプラント設計情報５０に登録する。具体的には、情報出力部２０３は、中継器１４の設置位置、一次側ケーブル１５の経路、及び、二次側ケーブル１６の経路を配線設計図５０４に登録する。また、情報出力部２０３は、中継器１４の設置仕様、中継器１４に接続される機器１３の割当を配線ブロック図５０３に登録する。なお、プラント設計情報５０に対する中継器配線設計情報の登録先は、上記の例に限られない。

さらに、情報出力部２０３は、中継器配線設計情報を表示画面として表示するための表示画面情報を設計者端末装置３に送信し、その表示画面を介して設計者３０による確認を促すようにしてもよい。そして、その表示画面を介して、修正受付部２００Ａが、修正指示を受け付けるようにしてもよいし、更新受付部２００Ｂが、更新指示と、変更禁止指示とを受け付けるようにしてもよい。

図１２は、プラント設計支援装置２及び設計者端末装置３を構成するコンピュータ９００の一例を示すハードウエア構成図である。

プラント設計支援装置２及び設計者端末装置３の各々は、汎用又は専用のコンピュータ９００により構成される。コンピュータ９００は、図１２に示すように、その主要な構成要素として、バス９１０、プロセッサ９１２、メモリ９１４、入力デバイス９１６、出力デバイス９１７、表示デバイス９１８、ストレージ装置９２０、通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）部９２２、外部機器Ｉ／Ｆ部９２４、Ｉ／Ｏ（入出力）デバイスＩ／Ｆ部９２６、及び、メディア入出力部９２８を備える。なお、上記の構成要素は、コンピュータ９００が使用される用途に応じて適宜省略されてもよい。

プロセッサ９１２は、１つ又は複数の演算処理装置（ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等）で構成され、コンピュータ９００全体を統括する制御部として動作する。メモリ９１４は、各種のデータ及びプログラム９３０を記憶し、例えば、メインメモリとして機能する揮発性メモリ（ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等）と、不揮発性メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ等とで構成される。

入力デバイス９１６は、例えば、キーボード、マウス、テンキー、電子ペン等で構成され、入力部として機能する。出力デバイス９１７は、例えば、音（音声）出力装置、バイブレーション装置等で構成され、出力部として機能する。表示デバイス９１８は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、電子ペーパー、プロジェクタ等で構成され、出力部として機能する。入力デバイス９１６及び表示デバイス９１８は、タッチパネルディスプレイのように、一体的に構成されていてもよい。ストレージ装置９２０は、例えば、ＨＤＤ、ＳＳＤ等で構成され、記憶部として機能する。ストレージ装置９２０は、オペレーティングシステムやプログラム９３０の実行に必要な各種のデータを記憶する。

通信Ｉ／Ｆ部９２２は、インターネットやイントラネット等のネットワーク９４０（図１のネットワーク４と同じであってもよい）に有線又は無線により接続され、所定の通信規格に従って他のコンピュータとの間でデータの送受信を行う通信部として機能する。外部機器Ｉ／Ｆ部９２４は、カメラ、プリンタ、スキャナ、リーダライタ等の外部機器９５０に有線又は無線により接続され、所定の通信規格に従って外部機器９５０との間でデータの送受信を行う通信部として機能する。Ｉ／ＯデバイスＩ／Ｆ部９２６は、各種のセンサ、アクチュエータ等のＩ／Ｏデバイス９６０に接続され、Ｉ／Ｏデバイス９６０との間で、例えば、センサによる検出信号やアクチュエータへの制御信号等の各種の信号やデータの送受信を行う通信部として機能する。メディア入出力部９２８は、例えば、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）ドライブ、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）ドライブ等のドライブ装置、メモリカードスロット、ＵＳＢコネクタで構成され、ＤＶＤ、ＣＤ、メモリカード、ＵＳＢメモリ等のメディア（非一時的な記憶媒体）９７０に対してデータの読み書きを行う。

上記構成を有するコンピュータ９００において、プロセッサ９１２は、ストレージ装置９２０に記憶されたプログラム９３０をメモリ９１４に呼び出して実行し、バス９１０を介してコンピュータ９００の各部を制御する。なお、プログラム９３０は、ストレージ装置９２０に代えて、メモリ９１４に記憶されていてもよい。プログラム９３０は、インストール可能なファイル形式又は実行可能なファイル形式でメディア９７０に記録され、メディア入出力部９２８を介してコンピュータ９００に提供されてもよい。プログラム９３０は、通信Ｉ／Ｆ部９２２を介してネットワーク９４０経由でダウンロードすることによりコンピュータ９００に提供されてもよい。また、コンピュータ９００は、プロセッサ９１２がプログラム９３０を実行することで実現する各種の機能を、例えば、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウエアで実現するものでもよい。

コンピュータ９００は、例えば、据置型コンピュータや携帯型コンピュータで構成され、任意の形態の電子機器である。コンピュータ９００は、クライアント型コンピュータでもよいし、サーバ型コンピュータやクラウド型コンピュータでもよい。

（プラント設計支援システム１の動作）
以下、プラント設計支援システム１による一連の動作について説明する。一連の動作は、プラント設計支援装置２の各部（プラント設計支援プログラム２１０により実行されるプラント設計方法の各工程）と、設計者端末装置３とが連携することで実行される。

図１３及び図１４は、プラント設計支援システム１の動作の一例を示すフローチャートである。以下では、プラント設計データベース５及び設計条件データベース６の情報は事前に登録済みであるものとして説明する。

まず、ステップＳ１００にて、設計者端末装置３は、例えば、表示画面上にて設計者３０により行われた入力操作として、中継器１４の配線設計の対象となるプラント１０の選択指示と、中継器配線設計処理の実行指示とが入力されると、それら選択指示及び実行指示に関する指示情報をプラント設計支援装置２に送信する。

次に、ステップＳ１１０にて、プラント設計支援装置２の指示受付部２００は、その指示情報を受信することで、選択指示及び実行指示を受け付ける。

次に、ステップＳ１２０にて、情報取得部２０１は、プラント設計データベース５及び設計条件データベース６を参照し、ステップＳ１１０にて受け付けられた選択指示及び実行指示に係るプラント設計情報５０及び中継器配線設計条件６０を取得する。

次に、ステップＳ１３０にて、決定部２０２は、ステップＳ１２０にて取得されたプラント設計情報５０及び中継器配線設計条件６０に基づいて、中継器配線設計処理を行う。

図１５は、決定部２０２による中継器配線設計処理（ステップＳ１３０）の詳細を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１３００にて、決定部２０２は、複数の機器１３を、各機器１３が接続される接続先の計器室１２にて分類する。なお、計器室１２が１つの場合には、ステップＳ１３１は省略される。次に、ステップＳ１３０１にて、複数の機器１３を、機器信号の信号種別（アナログ信号又はデジタル信号）にて分類し、ステップＳ１３０２にて、複数の機器１３を、管理システムのシステム種別（プロセス制御システム、緊急停止システム又は保安システム）にて分類する。なお、中継器配線設計条件６０において、同一の中継器１４に対して割当不可能な設計要求がさらに定められている場合には、その設計要求に基づいて複数の機器１３を分類するステップがさらに追加されてもよい。

次に、ステップＳ１３１０にて、一次側ケーブル設置領域において、中継器１４が設置可能なダクト辺（図８乃至図１０の外形線１０１に対応）を特定する。なお、ダクト辺の位置は、設計者３０の入力操作として、設計者端末装置３から受け付けてもよい。

そして、ステップＳ１３２０にて、決定部２０２は、ステップＳ１３００～Ｓ１３０２でそれぞれ分類された複数の機器群から、処理対象の機器群を順次選択し、ステップＳ１３３０～Ｓ１３３４を繰り返すループ処理を行うことで、機器群の各々に対して、中継器１４の設置位置及び設置仕様と、中継器１４に接続される機器１３の割当とを決定する。ここでは、ステップＳ１３３０～Ｓ１３３４に、第１の処理例（図８乃至図１０参照）を適用した場合について説明するが、第２の処理例を適用してもよい。

ステップＳ１３３０にて、決定部２０２は、図８に示すように、プラント１０の配置図に対して、処理対象の機器群に含まれる機器１３の設置位置Ｐ１を基準として、二次側ケーブル上限長さＬ１により規定される、例えば、ひし形状の仮想枠１００（１００Ａ～１００Ｅ）を機器１３毎に配置する。

次に、ステップＳ１３３１にて、決定部２０２は、一次側ケーブル設置領域におけるダクト辺に対応する外形線１０１と仮想枠１００とが交差する２つの交点１０２（１０２Ａ～１０２Ｅ）を特定し、その２つの交点１０２同士を結ぶ交差線分１０３（１０３Ａ～１０３Ｅ）を機器１３毎に生成する。

次に、ステップＳ１３３２にて、決定部２０２は、図９に示すように、計器室１２を起点にして、機器１３毎の交差線分１０３が重複している重複線分１０４（１０４Ａ、１０４Ｂ）を探索することで、重複線分１０４を含む交差線分１０３に対応する機器１３を機器グループ１０５（１０５Ａ、１０５Ｂ）として特定する。

次に、ステップＳ１３３３にて、決定部２０２は、図１０に示すように、機器グループ１０５毎に、重複線分１０４の内側（本実施形態では、重複線分１０４の中点）に中継器１４の設置位置Ｐ２を決定するとともに、重複線分１０４を含む交差線分１０３に対応する機器１３を中継器１４に接続するものとして、機器１３の割当を決定する。

次に、ステップＳ１３３４にて、決定部２０２は、機器グループ１０５毎に、重複線分１０４を含む交差線分１０３に対応する機器１３の数が、端子スペア許容値を満たすように、中継器１４の設置仕様を決定する。

そして、ステップＳ１３２０によるループ処理を行うことにより、計器室毎、信号種別毎、及び、システム種別毎に分類された機器群毎に、各中継器１４の設置位置及び設置仕様と、各中継器１４に対する機器１３の割当とを決定し、図１５に示す一連の中継器配線設計処理を終了する。

次に、図１３に示すステップＳ１４０にて、情報出力部２０３は、ステップＳ１３０の中継器配線設計にて決定された中継器配線設計情報（例えば、中継器１４の設置位置及び設置仕様、機器１３の割当等）をプラント設計情報５０に登録する。そして、ステップＳ１４１にて、情報出力部２０３は、その中継器配線設計情報を表示画面として表示するための表示画面情報を設計者端末装置３に送信する。その際、情報出力部２０３は、中継器１４の設置台数の合計値、一次側ケーブル１５及び二次側ケーブル１６の合計本数、一次側ケーブル１５及び二次側ケーブル１６の各ケーブル長さ、各ケーブル長さを合計した合計値を算出し、その算出した結果を中継器配線設計情報や表示画面情報に含ませるようにしてもよい。

次に、ステップＳ１５０にて、設計者端末装置３は、その表示画面情報を受信すると、その表示画面情報に基づいて、中継器配線設計情報を表示画面上に表示する。

そして、図１４に示すステップＳ１６０にて、中継器配線設計情報を確認した設計者３０の入力操作として、中継器１４の設置位置及び機器１３の割当の少なくとも一方のうち一部の情報を修正する修正指示が設計者端末装置３に入力された場合には、ステップＳ１６１にて、修正受付部２００Ａが、その修正指示を受け付ける。次に、ステップＳ１６２にて、決定部２０２は、その修正指示に基づいて、中継器１４の設置位置及び機器１３の割当を修正する。そして、その修正後の中継器配線設計情報は、ステップＳ１４０と同様に、情報出力部２０３によりプラント設計情報５０に登録される。

また、ステップＳ１７０にて、中継器配線設計情報を確認した設計者３０の入力操作として、プラント設計情報５０及び中継器配線設計条件６０の少なくとも一方のうち一部の情報を更新する更新指示と、中継器配線設計情報のうち情報の変更を禁止とする変更禁止範囲を指定する変更禁止指示とが入力された場合には、ステップＳ１７１にて、更新受付部２００Ｂが、その更新指示及び変更禁止指示を受け付ける。そして、ステップＳ１７２にて、決定部２０２は、その更新指示及び変更禁止指示に基づいて、更新後のプラント設計情報５０及び中継器配線設計条件６０に基づいて、その変更禁止指示が指定する変更禁止範囲に該当しない中継器１４の設置位置及び機器１３の割当を再決定する。そして、その再決定後の中継器配線設計情報は、ステップＳ１４０と同様に、情報出力部２０３によりプラント設計情報５０に登録される。さらに、ステップＳ１４１と同様に、情報出力部２０３によりその再決定後の中継器配線設計情報を表示画面として表示するための表示画面情報が設計者端末装置３に送信されてもよい。

上記の一連の処理において、ステップＳ１１０、Ｓ１６１、Ｓ１７１が指示受付工程、ステップＳ１２０が情報取得工程、ステップＳ１３０、Ｓ１６２、Ｓ１７２が決定工程、ステップＳ１４０が情報出力工程にそれぞれ相当する。

以上のように、プラント設計支援装置２によれば、決定部２０２が、プラント設計情報５０及び中継器配線設計条件６０に基づいて、配置図における中継器１４の設置位置と、中継器１４に接続される機器１３の割当とを決定するので、多くの現場工事の経験や高度な設計スキルを要することなく、中継器１４の配線設計を適切に実施することができる。

（他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に制約されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。そして、それらはすべて、本発明の技術思想に含まれるものである。

上記実施形態では、プラント設計支援装置２が備える各部の機能は、１つの装置で実現されるものとして説明したが、各部の機能が複数の装置に分散されることで複数の装置で実現されてもよい。また、設計者端末装置３の制御部が、プラント設計支援プログラム２１０を実行することで、プラント設計支援装置２として機能するようにしてもよい。

上記実施形態では、プラント設計支援システム１が、図１３乃至図１５に示すフローチャートに従って動作する場合について説明したが、各ステップの実行順序を適宜変更してもよいし、一部のステップを省略してもよい。

上記実施形態では、プラント設計支援装置２が、１つの中継器配線設計条件６０に対して中継器配線設計処理を行うものとして説明したが、複数の中継器配線設計条件６０（例えば、二次側ケーブル上限長さや端子スペア許容値を変更したもの）に対して中継器配線設計処理をそれぞれ行うようにしてもよい。その場合には、プラント設計支援装置２が、中継器配線設計処理にてそれぞれ決定された複数の中継器配線設計情報を設計者３０に出力し、設計者３０にて比較検討するようにしてもよいし、プラント設計支援装置２が、中継器配線設計処理にてそれぞれ決定された複数の中継器配線設計情報を所定の基準（中継器１４の設置台数の合計値、一次側ケーブル１５及び二次側ケーブル１６の合計本数、各ケーブル長さ、各ケーブル長さの合計値等）で比較することで、最適な中継器配線設計情報を出力するようにしてもよい。

上記実施形態では、決定部２０２による中継器配線設計処理（ステップＳ１３０）について詳細な処理内容を説明したが、その処理内容は適宜変更してもよい。以下、中継器配線設計処理における第１乃至第６の変形例について説明する。

（第１の変形例）
図１６は、中継器配線設計処理の第１の変形例を示す機能説明図である。第１の変形例では、ステップＳ１３３１にて、決定部２０２が、一次側ケーブル設置領域の外形線１０１と、仮想枠１００とが交差する２つの交点１０２同士を結ぶことで交差線分１０３を機器１３毎に生成する際、図１６に示す機器１３Ｆ、１３Ｇのように、交差線分１０３Ｆ、１０３Ｇを一次側ケーブル設置領域の外形線１０１に沿って生成する。そのため、機器１３Ｇに対する交差線分１０３Ｇは、図１６に示すように、外形線１０１の角部分に沿うように２つの交点１０２Ｇが結ばれることで折れ線状に生成される。なお、外形線１０１が湾曲部分を有する場合には、交差線分１０３は、湾曲状に生成されてもよい。また、図１６の例では、重複線分１０４Ｃは、直線状に生成されているが、複数の交差線分１０３が角部分や湾曲部分で重複している場合には、重複線分１０４Ｃについても折れ線状や湾曲状に生成されてもよい。

これにより、プロットプラン図５００において、図１６に示す機器１３Ｇのように、機器１３Ｇの上下方向及び左右方向に一次側ケーブル設置領域が存在しない場合でも、交差線分１０３Ｇが一次側ケーブル設置領域の外形線１０１に沿って生成されることで、機器１３Ｇに対する中継器１４Ｃの設置位置Ｐ２が決定される。したがって、プロットプラン図５００において、機器１３の設置位置の自由度を向上することができる。

（第２の変形例）
図１７は、中継器配線設計処理の第２の変形例を示す機能説明図である。上記実施形態では、ステップＳ１３３１にて、交差線分１０３は、一次側ケーブル設置領域の外形線１０１と、仮想枠１００とが交差する２つの交点１０２同士を結ぶことで生成されるものとして説明した。その際、交差線分１０３は、機器１３と同じ側に位置する一次側ケーブル設置領域の外形線１０１と、仮想枠１００とが交差する交点（同じ側の交点）同士を結ぶことで機器１３と同じ側に生成されてもよいし、機器１３と反対側に位置する一次側ケーブル設置領域の外形線１０１と、仮想枠１００とが交差する交点（反対側の交点）同士を結ぶことで機器１３と反対側に生成されてもよい。その結果として、中継器１４の設置位置Ｐ２は、機器１３に対して一次側ケーブル設置領域と同じ側に決定されてもよいし、機器１３に対して一次側ケーブル設置領域と反対側に決定されてもよい。

第２の変形例では、機器１３に対して一次側ケーブル設置領域の反対側に位置する中継器１４に当該機器１３が接続されることを許可するか否かを示す中機器接続設定が、中継器配線設計条件６０に記録される。そして、決定部２０２は、中機器接続設定にて一次側ケーブル設置領域の反対側に接続されることが許可されている場合、機器１３に対して一次側ケーブル設置領域の同じ側又は反対側に位置する中継器１４に接続されるように、中継器１４の設置位置と、機器１３の割当とを決定する。また、決定部２０２は、中機器接続設定にて一次側ケーブル設置領域の反対側に接続されることが許可されていない場合、機器１３に対して一次側ケーブル設置領域の同じ側に位置する中継器１４だけに接続されるように、中継器１４の設置位置と、機器１３の割当とを決定する。

例えば、中機器接続設定にて一次側ケーブル設置領域の反対側に接続されることが許可されている場合には、決定部２０２は、図１７に示すように、機器１３Ｊと反対側に位置する一次側ケーブル設置領域の外形線１０１と、仮想枠１００とが交差する２つの交点１０２Ｊ同士を結ぶことで、機器１３Ｊと反対側に交差線分１０３Ｊを生成する。これにより、機器１３Ｊは、図１７に示すように、一次側ケーブル設置領域の反対側に位置する中継器１４Ｄに接続されるように割り当てられる。そして、機器１３Ｊに対する二次側ケーブル１６は、一次側ケーブル設置領域を跨ぐようにして設置される。したがって、中継器１４の設置台数を抑制することができる。

（第３の変形例）
図１８は、中継器配線設計処理の第３の変形例を示す機能説明図である。第３の変形例では、ステップＳ１３３３にて、決定部２０２が、機器グループ１０５毎に重複線分１０４の内側に中継器１４の設置位置Ｐ２を決定する際、機器グループ１０５に含まれる複数の機器１３を中継器１４にそれぞれ接続したときの二次側ケーブル１６の長さを合計した合計値に基づいて、中継器１４の設置位置Ｐ２を決定する。そのため、図１８に示す機器１３Ａ～１３Ｃに対する中継器１４Ｅの設置位置Ｐ２は、図１０に示す中継器１４Ａの設置位置Ｐ２（重複線分１０４Ａの中点）に比較して、機器１３Ｃ側に設置される。なお、決定部２０２は、二次側ケーブル１６の各ケーブル長さを合計した合計値が短くなるように中継器１４の設置位置Ｐ２を決定してもよい。さらに、決定部２０２は、その合計値が最小値となるように中継器１４の設置位置Ｐ２を決定してもよい。

これにより、中継器１４の設置位置Ｐ２が、二次側ケーブル１６の各ケーブル長さを合計した合計値が考慮されて決定される。したがって、二次側ケーブル１６の全体の使用量を低減することができる。

（第４の変形例）
図１９は、中継器配線設計処理の第４の変形例を示す機能説明図である。第４の変形例では、一次側ケーブル設置領域のうち、中継器１４を設置することを禁止する領域を示す中継器設置禁止領域１０６が、例えば、プロットプラン図５００に記録される。そして、決定部２０２は、その中継器設置禁止領域１０６を除外した一次側ケーブル設置領域に対して中継器１４の設置位置Ｐ２を決定する。

具体的には、ステップＳ１３３１にて、決定部２０２が、交差線分１０３を機器１３毎に生成する際、図１９に示すように、中継器設置禁止領域１０６を除外した一次側ケーブル設置領域の外形線１０１と、仮想枠１００Ｋ～１００Ｍとが交差する２つの交点１０２Ｋ～１０２Ｍを特定し、その２つの交点１０２Ｋ～１０２Ｍ同士を結ぶ交差線分１０３Ｋ～１０３Ｍを生成する。図１９の例では、機器１３Ｋ、１３Ｌに対する交差線分１０３Ｋ、１０３Ｌが、中継器設置禁止領域１０６の端部（交点１０２Ｋ、１０２Ｌ）までに制限されて生成される。

これにより、交差線分１０３Ｋ、１０３Ｌに重複する重複線分１０４Ｇが、図１９に示すように、中継器設置禁止領域１０６を含まないように探索されるので、中継器１４Ｇの設置位置Ｐ２は、中継器設置禁止領域１０６を避けて決定される。したがって、例えば、一次側ケーブル１５が地下に埋設されるような領域を中継器設置禁止領域１０６として扱うことにより、そのような中継器設置禁止領域１０６に中継器１４の設置位置Ｐ２が決定されることを防止することができる。

（第５の変形例）
図２０は、中継器配線設計処理の第５の変形例を示す機能説明図である。上記実施形態では、その他の処理例として、決定部２０２が、信号の属性毎に、中継器１４の設置位置Ｐ２と、機器１３の割当とを決定するものとして説明した。第５の変形例では、一次側ケーブル設置領域に対して設置可能な信号の属性を示す設置可能信号属性が、例えば、プロットプラン図５００に記録される。そして、決定部２０２は、一次側ケーブル設置領域に対して設定された設置可能信号属性が示す信号の属性に対応する一次側ケーブル１５がその一次側ケーブル設置領域に設置されるように、中継器１４の設置位置Ｐ２と、機器１３の割当とを決定する。

例えば、信号の属性として、管理システムを考慮する場合には、決定部２０２は、設置可能信号属性としてプロセス制御システムが設定された一次側ケーブル設置領域（外形線１０１Ａ）に対して、プロセス制御システムで使用する機器１３Ｎ、１３Ｐが二次側ケーブル１６で接続されるように、プロセス制御システムに対する中継器１４Ｈの設置位置Ｐ２を決定する。そして。決定部２０２は、設置可能信号属性として緊急停止システムが設定された一次側ケーブル設置領域（外形線１０１Ｂ）に対して、緊急停止システムで使用する機器１３Ｑ、１３Ｒが二次側ケーブル１６で接続されるように、緊急停止システムに対する中継器１４Ｉの設置位置Ｐ２を決定する。

また、信号の属性として、信号種別を考慮する場合には、決定部２０２は、設置可能信号属性としてデジタル信号用が設定された一次側ケーブル設置領域（外形線１０１Ａ）に対して、デジタル信号を送受信する機器１３Ｎ、１３Ｐが二次側ケーブル１６で接続されるように、デジタル信号用の中継器１４Ｈの設置位置Ｐ２を決定する。そして。決定部２０２は、設置可能信号属性としてアナログ信号用が設定された一次側ケーブル設置領域（外形線１０１Ａ）に対して、アナログ信号を送受信する機器１３Ｑ、１３Ｒが二次側ケーブル１６で接続されるように、アナログ信号用の中継器１４Ｉの設置位置Ｐ２を決定する。

これにより、中継器１４の設置位置Ｐ２と、機器１３の割当とが、一次側ケーブル設置領域に対して設置可能信号属性で設定された特定の信号の属性に対応する一次側ケーブル１５が設置されるように決定される。したがって、設置可能信号属性が設定された一次側ケーブル設置領域に対して、その設置可能信号属性とは異なる信号の属性に対応する中継器１４が設置されたり、機器１３が割り当てられたりすることを防止することができる。

（第６の変形例）
図２１は、中継器配線設計処理の第６の変形例を示す機能説明図である。第６の変形例では、二次側ケーブル１６を設置することが禁止された領域を示す二次側ケーブル設置禁止領域１０７が、例えば、プロットプラン図５００に記録される。そして、決定部２０２は、その二次側ケーブル設置禁止領域１０７を二次側ケーブル１６が通過しないように、中継器１４の設置位置Ｐ２を決定する。

具体的には、ステップＳ１３３１にて、決定部２０２が、交差線分１０３を機器１３毎に生成する際、交差線分１０３のうち、二次側ケーブル１６を設置したときに二次側ケーブル設置禁止領域１０７を通過する線分を除外することにより交差線分１０３Ｓ～１０３Ｖを生成する。図２１の例では、機器１３Ｕに対する交差線分１０３Ｕが、二次側ケーブル設置禁止領域１０７の端部（交点１０２Ｕ）までに制限される。

これにより、交差線分１０３Ｕに重複する重複線分１０４Ｋが、図２１に示すように、二次側ケーブル設置禁止領域１０７に重ならないように探索されるので、機器１３Ｕに対する二次側ケーブル１６を設置したときの経路が、二次側ケーブル設置禁止領域１０７を避けて決定される。したがって、例えば、二次側ケーブル１６を設置することが困難な障害物が存在したり、近接する複数の機器１３が同じ中継器１４に接続されないように、２つの中継器１４に別々に接続したりするような場合に、実際の障害物や仮想的な障害物を二次側ケーブル設置禁止領域１０７として扱うことにより、そのような二次側ケーブル設置禁止領域１０７を通過するように、二次側ケーブル１６の経路が決定されることを防止することができる。

１…プラント設計支援システム、２…プラント設計支援装置、
３…設計者端末装置、４…ネットワーク、
５…プラント設計データベース、６…設計条件データベース、
１０…プラント、１１…設備、１２…計器室、
１３、１３Ａ～１３Ｗ…機器、１４、１４Ａ～１４Ｋ…中継器、
１５…一次側ケーブル、１６…二次側ケーブル、
２０…制御部、２１…記憶部、２２…通信部、
２３…入力部、２４…表示部、５０…プラント設計情報、
５１…部品マスタ情報、６０…中継器配線設計条件、
１００Ａ～１００Ｗ…仮想枠、１０１…外形線、
１０２Ａ～１０２Ｗ…交点、１０３Ａ～１０３Ｗ…交差線分、
１０４Ａ～１０４Ｋ…重複線分、
１０５Ａ、１０５Ｂ…機器グループ、
１０６…中継器設置禁止領域、１０７…二次側ケーブル設置禁止領域、
１４０…一次側端子、１４１…二次側端子、
２００…指示受付部、２００Ａ…修正受付部、
２００Ｂ…更新受付部、２０１…情報取得部、２０２…決定部、
２０３…情報出力部、２１０…プラント設計支援プログラム、
５００…プロットプラン図、５０１…Ｐ＆ＩＤ図、
５０２…Ｉ／Ｏリスト、５０３…配線ブロック図、５０４…配線設計図

Claims (15)

1. プラントに設置された計器室に接続される一次側ケーブルと、前記プラントに設置された複数の機器にそれぞれ接続される複数の二次側ケーブルとを中継する複数の中継器の配線設計を支援するプラント設計支援装置であって、
   前記プラントの配置図における、前記計器室の設置位置、前記機器の設置位置、及び、前記一次側ケーブルが設置可能な領域を示す一次側ケーブル設置領域をプラント設計情報として取得するとともに、前記中継器の配線設計に関する中継器配線設計条件を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部にて取得された前記プラント設計情報及び前記中継器配線設計条件に基づいて、前記配置図における前記中継器の設置位置と、前記中継器に接続される前記機器の割当とを決定する決定部と、を備える、
   プラント設計支援装置。
2. 前記中継器配線設計条件は、
   前記二次側ケーブルの長さの上限値を示す二次側ケーブル上限長さを含み、
   前記決定部は、
   前記配置図に対して前記機器の設置位置を基準として、前記二次側ケーブル上限長さにより規定される仮想枠を前記機器毎に配置し、
   前記一次側ケーブル設置領域の外形線と前記仮想枠との交点同士を結ぶ交差線分を前記機器毎に生成するとともに、前記計器室を起点にして前記機器毎の交差線分が重複している重複線分を探索することで、前記重複線分を含む前記交差線分に対応する前記機器を機器グループとして特定し、
   前記機器グループ毎に、前記重複線分の内側に前記中継器の設置位置を決定するとともに、前記重複線分を含む前記交差線分に対応する前記機器を前記中継器に接続するものとして前記機器の割当を決定する、
   請求項１に記載のプラント設計支援装置。
3. 前記プラント設計情報は、
   前記機器の設置高さと、前記中継器が設置可能な高さを示す中継器設置可能高さと、前記二次側ケーブルが設置可能な高さを示す二次側ケーブル設置可能高さとを含み、
   前記決定部は、
   前記配置図に対して前記機器の設置位置を基準として、前記二次側ケーブル上限長さ、前記機器の設置高さ、前記中継器設置可能高さ及び前記二次側ケーブル設置可能高さにより規定される前記仮想枠を前記機器毎に配置する、
   請求項２に記載のプラント設計支援装置。
4. 前記中継器配線設計条件は、
   前記二次側ケーブルが接続される前記中継器の端子のスペア率又はスペア数の許容値を示す端子スペア許容値を含み、
   前記決定部は、
   前記重複線分を含む前記交差線分に対応する前記機器の数が、前記端子スペア許容値を満たすように、前記重複線分を探索することで、前記機器グループを特定する、
   請求項２又は請求項３に記載のプラント設計支援装置。
5. 前記中継器配線設計条件は、
   前記二次側ケーブルが接続される前記中継器の端子のスペア率又はスペア数の許容値を示す端子スペア許容値を含み、
   前記決定部は、
   前記機器グループ毎に、前記重複線分を含む前記交差線分に対応する前記機器の数が、前記端子スペア許容値を満たすように、前記中継器の設置仕様を決定する、
   請求項２又は請求項３に記載のプラント設計支援装置。
6. 前記決定部は、
   前記機器グループ毎に前記重複線分の内側に前記中継器の設置位置を決定する際、前記機器グループに含まれる複数の前記機器を前記中継器にそれぞれ接続したときの前記二次側ケーブルの長さを合計した合計値に基づいて、前記中継器の設置位置を決定する、
   請求項２又は請求項３に記載のプラント設計支援装置。
7. 前記プラント設計情報は、
   前記一次側ケーブル設置領域のうち、前記中継器を設置することを禁止する領域を示す中継器設置禁止領域を含み、
   前記決定部は、
   前記交差線分を前記機器毎に生成する際、前記中継器設置禁止領域を除外した前記一次側ケーブル設置領域の外形線と、前記仮想枠との交点同士を結ぶことで前記交差線分を生成する、
   請求項２又は請求項３に記載のプラント設計支援装置。
8. 前記プラント設計情報は、
   前記二次側ケーブルを設置することが禁止された領域を示す二次側ケーブル設置禁止領域を含み、
   前記決定部は、
   前記交差線分を前記機器毎に生成する際、前記交差線分のうち、前記二次側ケーブルを設置したときに前記二次側ケーブル設置禁止領域を通過する線分を除外することで前記交差線分を生成する、
   請求項２又は請求項３に記載のプラント設計支援装置。
9. 前記プラント設計情報は、
   前記計器室と前記機器との間で送受信される信号の属性として、前記プラントを管理する複数の管理システムのうちいずれの前記管理システムで使用される機器であるかを特定するシステム種別と、アナログ信号かデジタル信号かを特定する信号種別の少なくとも一方を含み、
   前記決定部は、
   前記信号の属性毎に、前記中継器の設置位置と、前記中継器に接続される前記機器の割当とを決定する、
   請求項１に記載のプラント設計支援装置。
10. 前記プラント設計情報は、
    前記一次側ケーブル設置領域に設置可能な前記信号の属性を示す設置可能信号属性を含み、
    前記決定部は、
    前記一次側ケーブル設置領域に対して設定された前記設置可能信号属性が示す信号の属性に対応する前記一次側ケーブルが当該一次側ケーブル設置領域に設置されるように、前記中継器の設置位置と、前記中継器に接続される前記機器の割当とを決定する、
    請求項９に記載のプラント設計支援装置。
11. 前記決定部にて決定された前記中継器の設置位置及び前記機器の割当の少なくとも一方のうち一部の情報を修正する修正指示を受け付ける修正受付部をさらに備え、
    前記決定部は、
    前記修正受付部にて受け付けられた前記修正指示に基づいて、前記中継器の設置位置及び前記機器の割当を修正する、
    請求項１に記載のプラント設計支援装置。
12. 前記プラント設計情報及び前記中継器配線設計条件の少なくとも一方のうち一部の情報を更新する更新指示と、前記決定部にて決定された前記中継器の設置位置及び前記機器の割当の少なくとも一方のうち情報の変更を禁止とする変更禁止範囲を指定する変更禁止指示とを受け付ける更新受付部をさらに備え、
    前記決定部は、
    前記更新受付部にて受け付けられた前記更新指示により前記プラント設計情報及び前記中継器配線設計条件の少なくとも一方が更新されたとき、更新後の前記プラント設計情報及び前記中継器配線設計条件に基づいて、前記更新受付部にて受け付けられた前記変更禁止指示が指定する前記変更禁止範囲に該当しない前記中継器の設置位置及び前記機器の割当を再決定する、
    請求項１に記載のプラント設計支援装置。
13. 前記決定部は、
    前記計器室と前記中継器とを接続する前記一次側ケーブルの経路と、
    前記機器と前記中継器とを接続する前記二次側ケーブルの経路とをさらに決定する、
    請求項１に記載のプラント設計支援装置。
14. 前記中継器配線設計条件は、
    前記機器に対して前記一次側ケーブル設置領域の反対側に位置する前記中継器に当該機器が接続されることを許可するか否かを示す中機器接続設定を含み、
    前記決定部は、
    前記中機器接続設定にて前記反対側に位置する前記中継器に接続されることが許可されている場合、前記機器に対して前記一次側ケーブル設置領域の同じ側又は前記反対側に位置する前記中継器に接続されるように、前記中継器の設置位置と、前記中継器に接続される前記機器の割当とを決定し、
    前記中機器接続設定にて前記反対側に位置する前記中継器に接続されることが許可されていない場合、前記同じ側の前記中継器だけに接続されるように、前記中継器の設置位置と、前記中継器に接続される前記機器の割当とを決定し、
    請求項１に記載のプラント設計支援装置。
15. コンピュータが、プラントに設置された計器室に接続される一次側ケーブルと、前記プラントに設置された複数の機器にそれぞれ接続される複数の二次側ケーブルとを中継する複数の中継器の配線設計を支援するプラント設計支援方法であって、
    前記プラントの配置図における、前記計器室の設置位置、前記機器の設置位置、及び、前記一次側ケーブルが設置可能な領域を示す一次側ケーブル設置領域をプラント設計情報として取得するとともに、前記中継器の配線設計に関する中継器配線設計条件を取得する情報取得工程と、
    前記情報取得工程にて取得された前記プラント設計情報及び前記中継器配線設計条件に基づいて、前記配置図における前記中継器の設置位置と、前記中継器に接続される前記機器の割当とを決定する決定工程と、を備える、
    プラント設計支援方法。

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