JPH04112204A - 制御知識生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はプラントの運転操作に関する制御条件の知識を
、プラントの状況に応じて自動的に生成することのでき
る制御知識生成装置に関する。

（従来の技術） プラントの運転制御は、与えられた制御目標を満足する
ように上記プラントの構成機器を適切に操作することに
よりなされる。

このようなプラントの運転制御を行うべく、従て制御知
識を生成する制御知識生成手段とを具備したことを特徴
とする制御知識生成装置。

プラントの構造やその構成機器の機能・特性、更ｉ“ ・には長年蓄積された経験的知識や関連法規等の知上述
した如く記憶された制御条件の知識から適切な操作を求
め、その操作を実行するものとなっている。

しかしてプラント運転操作は、一般的には一連の個別操
作の流れとして与えられる。これらの個々の個別操作に
関する制御条件の知識は、通常、操作を行う為のプラン
ト状態を記述した条件部と、プラント状態が上記条件部
に記述された条件になったとき、どのような操作を行う
かを記述した操作部とからなる知識情報として表現され
る。そしてこのような条件部と操作部とからなる制御知
識に基づき、プラント状態が成る条件を満たしたときに
その条件に対応する操作を行ない、その操作により変化
したプラント状態が次の条件を満足したとき、この条件
に対応する次の操作を行う。

このように従来のプラント運転制御は、一連の操作条件
と各条件に対応した操作とを予めシーケこのような一連
の運転操作により、そのプラント状態を目標状態にまで
導いていく。

しかしこのようなシステムでは、個々の操作に１関する
制御知識が固定的に定められ、その操作と操作条件とが
固定的に対応付けられているので、予めシステム内に記
憶させておいた制御知識に該当しないプラント状態が発
生すると、その状況に対応することができなくなる。即
ち、プラント状態に該当する操作条件がシステム内に登
録されていない場合には、プラントの運転制御が不能と
なると云う問題が生じる。また制御目標やプラント状態
に応じた適切な制御知識の全てを事前に獲得することは
困難である。仮に予め想定される全てのプラント状態に
応じた制御知識を計算機内に登録しておくにしてもかな
りのコストが掛かり、更には膨大な制御知識の中からプ
ラント状態に応じた制御知識を見出す為の処理が複雑化
すると云う欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来のプラント運転制御システムでは、予め
システム内に記憶されている制御知識では対応できない
ような状況が発生した場合、これに対する対応が非常に
困難であると云う問題がある。しかも事前にあらゆる状
況を想定してシステムに制御知識を記憶させておくにし
ても、そのトので、その目的とするところは、予めシス
テム内←ｊ；記憶されている制御知識では対応できない
よう−な状況が発生した場合であっても、プラントの運
一転操作に必要な制御知識をダイナミックに生成し、こ
の制御知識に従ってプラントを適切に運転操作すること
のできる実用性の高い制御知識生成装置を提供すること
にある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明に係る制御知識生成装置は、プラントの構造や構
成機器の機能・特性、更には操作運転上の制約条件等の
基本的な知識（深い知識）を基にして、プラントの状況
に応じた適切な制御操作をダイナミックに生成する操作
生成手段と、この操作生成手段により生成された操作列
に対して、前記プラントの構造や構成機器の機能・特性
、更にはプロセスに関する関係式等の基本的な知識（深
い知識）から、前記操作の実行に際して必要となる確認
すべき条件を生成する操作条件生成手段と、この確認す
べき条件と上記ダイナミックに（このような構成を有す
る制御知識生成装置にに −よれば、例えば制御目標と現在のプラント状態とを入
力すれば、現在のプラント状態において制御目標を満足
する為に必要な操作列が、深い知識を基にしてダイナミ
ックに生成されるので、予測し得なかった状況に対して
も適切な操作列を生成できる。

その上で、上述した如（生成された操作列とプラント状
態とから各操作に対してその操作前の状態か推論され、
前述した深い知識に基づいてその操作の実行に際して必
要な条件が生成される。この条件としては、例えば操作
を行う前に安全上および機構上等から必ず成立していな
ければならない操作前条件や、操作を実行する最適のタ
イミングを計るタイミング条件、更には操作の完了を確
認する為の完了条件等からなる。

しかる後、このようにして生成された条件に前述した操
作を結合するので、プラント運転制御システムにおいて
実行可能な制御知識、つまりＩＦ−ＴＨＥＮ型の制御知
識かダイナミックに生成さ一実現することが可能となる
。

又 ・、（（実施例） ゛　　以下、図面を参照して本発明の一実施例に係−る
制御知識生成装置について説明する。

第１図は実施例装置の概略的な構成を示す図であり、大
略的には操作生成手段１と操作条件生成手段２と制御知
識生成手段３とからなる３つの機能ブロックにより構成
される。

しかして上記操作生成手段１は、プラントに与えられた
制御目標を入力する為の制御目標入力部１ａと、制御対
象である実プラントの現在の状態、つまりプラント状態
を入力する為のプラント状態入力部１ｂと、これらの入
力情報に従って前記制御目標を満足する操作列を上記プ
ラント状態に応じてダイナミックに生成する操作生成部
１ｃとにより構成される。また操作条件生成手段２は、
上記操作生成部１ｃにより生成された操作に対する条件
を生成する条件生成部２ａと、前記各操作に対してその
前の全ての操作が実行された状態、つまり操作前の状態
を生成する状態生成部２ｂとにより構成さ一機器に関す
る情報やプラント運転上の制約条件。

プロセスに関する関係式等を基本的な知識とじて記述し
てなる深い知識ベース４を参照して行われる。

そして前記制御知識生成手段３は、上述した如く生成さ
れた条件と操作とを結合してプラント運転制御システム
において実行可能な制御知識を生成する制御知識生成部
３ａと、この制御知識生成部３ａにて生成された知識を
プラント運転制御システムに対して出力する制御知識出
力部３ｂとにより構成される。

第２図はこのように構成された実施例装置における制御
知識の生成過程を、その処理手順に沿って示したもので
ある。この第２図を参照して制御知識の生成過程につい
てその概略を説明すると、この処理は先ず前記制御目標
入力部１ａ、およびプラント状態入力部１ｂからプラン
トの制御目標とプラント状態とを入力することから行わ
れる（ステップａ）。この制御目標とプラント状態との
入力によって操作生成部１ｃが起動される。しかしてこ
現在のプラント状態と上記目標状態との差分によつ・、
プラントを最適に制御するに必要な操作列を導出する（
ステップＣ）。

しかる後、上述した如く操作生成部１ｃにて導出、さ〜
れた操作列を一操作ずつ順に取り出しくステップｄ）、
状態生成部２ｂにおいて上記操作に対して、その操作前
の状態を決定する（ステップｅ）。この操作前の状態の
決定は、前記深い知識ベース４に格納されている知識情
報を参照して行われる。

また条件生成部２ａでは、上述した操作を実行する際に
必要な条件を前記深い知識ベース４に格納されている知
識情報に基づいて決定する（ステップｆ）。そして生成
された条件を制御知識生成部３ａにて結合しくステップ
ｇ）、結合した条件を前述した操作と結合し、これを運
転制御知識システムにおいて実行可能な制御知識として
生成する（ステップｈ）。

このようなステップｄからステップｈに至る処理を、前
記操作列の各操作について順次繰り返し実行し、全ての
操作に対しての制御知識をそれぞれ求める（ステップｉ
）。しかる後、生成された＝ド一め操作に関する制御知
識のダイナミックな生成処理について、第３図に示す火
力発電プラントの給水系統での運転操作を例に詳しく説
明する。

□この第３図に示すように火力発電プラントでは矢印の
方向に水（蒸気）を循環させ、ボイラー１１によって発
生させた蒸気にてタービン１２を回転駆動する如く構成
される。復水ポンプ系１３、および給水ポンプ系１４は
それぞれ３台の並列に接続されたポンプからなり、それ
ぞれ脱気器１５、ボイラー１１に水を供給する。尚、１
６はタービン１２からの蒸気を復水ポンプ系１４に供給
する復水器である。

運転制御システムにより操作制御されている上記第３図
に示すような火力発電プラントにおいて、例えば１台の
給水ポンプ［ａ−ｂｆｐｌと１台の復水ポンプ［ａ−ａ
ｐｌとか起動している運転状態にある時、予測し得なか
った状況としてここでは上記給水ポンプ［ａ−ｂｆｐｌ
の停止故障か起った場合を想定する。

この場合、前記制御目標入力部１ａからプラント対し７
て与えられている制御目標値を入力し、プラント状態入
力部１ｂから現在のプラント状態として、給水ポンプ［
ｃ−ｂｆｐｌ・・・ｏｆｆ　　（停止）復水ポンプ［ａ
−ａｐｌ　　・・・ｏｎ　　（運転中）復水ポンプ［ｂ
−ｃｐｌ　　・・・ｏｆｆ　　（停止）復水ポンプ［ｃ
−ａｐｌ　　・・・ｏｆｆ　　（停止）しかしてこのよ
うな情報の入力を受けて前記操作生成部ＩＣでは、上記
給水ポンプ［ａ−ｂｆｐｌを停止させた場合、プラント
にどのような変化が起こり、また前述した制御目標を満
足させる為には各機器がどのような状態にあれば良いか
を前記深い知識ベース４に格納された知識情報に基づい
て推論する。そしてプラントの目標状態を次のように生
成する（ステップｂ）。

＊給水ポンプ［ａ−ｂｆｐｌ・・・ｏｆｆ　　（故障−
停止）給水ポンプ［ｂ−ｂｆｐコ・・・ｏｆｆ　　（停
止）＊給水ポンプ［ｃ−ｂｆｐｌ・・・ｏｎ　　（停止
−運転中）復水ポンプ［ａ−ａｐｌ　　・・・ｏｎ　　
（運転中）＊復水ポンプ［ｂ−ｃｐｌ　　・・・ｏｎ　
　（運転中）復水ポンプ［ｃ−ａｐｌ　　・・・ｏｆｆ
　　（停止）そしてこれらの目標状態と現在のプラント
状態との差分から、特に＊印を付した状態変化のあるの
給水ポンプ［ｃ−ｂｆｐｌを［ｏｆｆｌから［Ｏｎ］へ
と起動Ｊそ一生じる過渡的な流量変動に対応する為に復
水ポンぉブ［ｂ−ｃｐｌを［ｏｆｆｌから［ｏｎｌへと
一時的に起動する操作とからなる一連の３つの操作（操
作列）を導出する（ステップＣ）。

しかる後、これらの各操作のうち、例えば最初の操作と
して前記給水ポンプ［ｂ−ｃｐｌを［ｏｒｆｌから［Ｏ
ｎ］にする操作を取り出す（ステップｄ）。この例では
操作の対象機器か前記給水ポンプ［ａ−ｂｆｐｌ。

［ｃ−ｂｆｐコと復水ポンプ［ｂｍｃｐコであり、プラ
ント構造から決定される操作順序に従い、上記復水ポン
プ［ｂ−ａｐｌについての操作を一番最初に取り出す。

そして前記状態生成部２ｂにてこの操作に対して、その
操作前の状態を決定する（ステップｅ）。そして操作前
の状態としては全機器が未操作の状態、つまり現在のプ
ラント状態であることから、前記条件生成部２ａではこ
の現在のプラント状態に従い、上記復水ポンプ［ｂ−ｃ
ｐｌを［ｏｆｆｌから［ｏｎｌにする操作を実行する為
に必要な確認すべき条件、つまり一ブｇ）、このプラン
ト運転制御システムにおいてン実行可能な制御知識の形
式に生成する（ステップｈ）。この復水ポンプ［ｂ−ｃ
ｐｌを［ｏｆｆ’］から［ｏｎ］にする操作について生
成される制御知識の一部は、例えば第４図に示すように
ロジックチャート形式で表現される。

この第４図に示すような各条件は、第５図に示すような
前記深い知識ベース４の知識情報を参照しながら生成さ
れる。即ち、この第５図ではプラントの構成機器に関す
る知識情報をその構成機器毎にまとめて項目別に記述し
ている。この項目別情報の（１）から（６）までは復水
ポンプ［ｂ−ｃｐｌについての知識情報情報であり、（
７）から（１４）までは復水ポンプ系１４についての知
識情報である。また（１５）から（１７）までは給水ポ
ンプ［ａ−ｃｐｌについての知識情報であり、（１８）
から（２０）までは復水ポンプ［ｃ−ｃｐｌについての
知識情報、そして（２１）から（２４）までは復水器１
６についての知識情報を示している。

これらの各項目についての内容は、以下の通りである。

機器名　　：機器の名称 状態　　　：機器の状態 変化率　　：プロセス毎の変化率 入力機器　：プロセスフローにおける入力側の機器名と
プロセス名 出力機器　：プロセスフローにおける出力側の機器名と
プロセス名 並列機器群：並列に接続された機器名とそのプロセス名 上位機器　：並列機器群をまとめた機器名とそのプロセ
ス名 最大出力値：各プロセスの機器の状態に応じた最大出力
値 許容最大値：各プロセスの許容最大値 許容最小値：各プロセスの許容最小値 操作　　　：操作時間とプロセス変化 関係式　　：プロセス間の定量的な関係式定性関係　：
プロセス間の定性的な関係しかして第４図に示す条件■
■■は、操作前条件の内の接点条件に属している、操作
機器および周辺機器の状態を条件としたものである。具
体的には前記操作機器名の情報［ｂ−ｃｐｌから前記項
目別情報（１）　、　（４）を経てその上位機器である
復水ポンプ系１４を得る。そして前記項目別情報（７）
、（１１）から並列機器の情報［ａ−ｃｐｌ　、　［ｃ
−ｃｐｌを得、これらの機器について推論された操作前
の状態（２）、（１Ｂ）。

で、項目別情報（２３）からその許容最小値［３００］
と減少推定値［３０］を得る。そして上記許容最小値に
減少分だけ上乗せした値を制限値として算出し、復水器
１６の貯水レベルが上記制限値以上にあることを確認す
る為の条件を生成する。

更に条件■はタイミング条件のうちアナログ条件に属し
ている、出力プロセス量に関するパラメータについて制
限を設ける為の条件である。具体制限値については、操
作による定性変化に応じてプロセスの最大許容値または
許容最小値をベースに決定する。

この例では先ず復水ポンプ［ｂ−ｃｐｌを［ｏｆｆｌか
ら［ｏｎ］に操作した場合の上記パラメータ［ｃｌｖｌ
　］の定性変化を調べる。しかして項目別情報（５）　
、　（６）　。

（１４）、（２４）とその定性変化を辿ると、ここでは
上記定性変化は減少傾向にあることが推定できるの■ ・ｙ　＋　−夕［ｄｉｒ　］　（７）定性変化を前記項
目別情報Ｊ）、（１４）から推定し、その定性変化が増
加傾向にあることが示されることから操作前の最大出力
値をベースにして決定する。しかして項目別情報（１２
）からその最大出力値が関係式により定義されているこ
とが示されるので、項目別情報（１３）からその関係式
を得る。

これより前記項目別情報（１７）　、　（３）　、　（
２０）にそれぞれ示される値の和からその最大出力値［
３９゜（ｔ／ｈ）　］を算出し、更に項目別情報（５）
に示される値からその操作時間［４（ｍｉｎ）　］と、
項目別情報（８）に示される値からそのプロセス変化率
［４０（ｔ／ｈ／ｌｌ１ｉｎ）　］を求める。そして復
水ポンプ系１４の出口流量を表すパラメータ［ｄｉｒ　
］の値が上述したようにして算出された制限値以上の場
合、その操作を実行しても良いと云うような条件が生成
されることになる。

また条件■は完了条件のうち接点条件に属してについて
の操作についてもその条件を生成・結合し、それらの操
作についての制御知識をそれぞれダイナミックに生成す
る。そしてこれらの３つの操作の全てについて制御知識
か生成されたとき（ステップｌ）、これらの制御知識を
出力してその処理を終了する（ステップｊ）。

かくして上述したように、この実施例装置によればプラ
ントの状態に応じてダイナミックにプラント操作の為の
制御知識が生成される。従って予めプラントの状態を予
測し、それに対する制御操作を知識として格納しておか
なくても、予測することの困難な種々のプラント状態に
適切に対処し得る制御知識をダイナミックに生成し、そ
の制御知識に従ってプラントを適切に操作することが可
能となる。この結果、種々のプラントシステムを柔軟に
運転制御することが可能となる等の実用上の制御知識が
生成されることになる。

一２以下同様にして給水ポンプ［ａ−ｂｆｐコ、　　［
ｃ−ｂｆｐコなものであれば十分である。また操作の為
の制御知識を生成する為のアルゴリズムについても、そ
の仕様に応じて種々変形可能であり、要はその要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、プラント運転制御
システムにおける一機構として利用することにより、あ
らゆるプラント状況に応じてその制御目標を満足する操
作をダイナミックに生成し、且つ生成された操作を適切
に実行する為の条件を生成して、運転制御システムにお
いて実行可能な制御知識をダイナミックに生成すること
を可能手である。従って柔軟性の高い運転制御システム
を実現することができ、従来の運転制御システムにおい
て対応が困難であった固定の制御知識では対応できない
ような状況にも容易に、且つ適切に対応することができ
る等の実用上多大なる効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例に係る制御知識生成装置について
示すもので、第１図は実施例装置の概略構成図、第２図
は実施例装置における制御知識の生成処理手続きの流れ
を示す図、第３図は一実基本的知識の例を示す図である
。 １・・・操作生成手段、１ａ・・・制御目標入力部、１
ｂ・・・プラント状態入力部、ＩＣ・・・操作生成部、
２・・・操作条件生成手段、２ａ・・・条件生成部、２
ｂ・・・状態生成部、訃・・制御知識生成手段、３ａ・
・・制御知識生成部、３ｂ・・・制御知識出力部、４・
・・深い知識ベース。 出願人　工業技術院長　杉油　賢 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プラントの運転規則に代表される基本的な知識に従い前
   記プラントの状況に応じた前記プラントの運転に必要な
   操作列をダイナミックに生成する操作生成手段と、 上記の操作生成手段により生成された操作列に対して、
   前記プラントのプロセスに関する関係式に代表される基
   本的な知識から前記操作の実行に際して必要となる確認
   すべき条件を生成する操作条件生成手段と、 上記の操作生成手段により生成された操作と操作条件生
   成手段により生成された条件とを結合して制御知識を生
   成する制御知識生成手段とを具備したことを特徴とする
   制御知識生成装置。