JPH07261827A - プラント運転管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラントの運転の監視や予測・評価に必要な
運転データと関連する設計データや設計手法等を対話モ
ードで迅速かつ正確に表示画面上に表示する。 【構成】 運転データを記憶する運転データベース部、
設計データを記憶する設計データベース部、設計計算手
法を記憶する設計手法データベース部、表示装置、入力
装置、入力指定に応じたプラントの運転データ、設計デ
ータ及び運転データの予測・分析の結果を前記表示装置
に表示するデータ表示処理手段、設計手法データベース
部の設計計算手法に従って運転データと設計データとか
ら運転データの予測・分析を行い、その計算結果をデー
タ表示処理手段に通知する設計手法処理手段とから成る
プラント運転管理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラントの運転データ
と設計データを円滑かつ効果的に一貫性を保持しつつ管
理する場合、あるいは、運転データと設計データと設計
計算結果を同時に利用してプラントの運転を効率的に監
視あるいは予測・評価する場合に、好適に使用されるプ
ラント運転管理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラントの運転では、時系列的に変化す
るプラントの局所的なプロセス状態量を運転データ入力
として計測装置や計算機に入力し、そのプラントの運転
状態の計測・表示・記録や分析・評価を行っている。計
測装置や計算機において、これらの運転データを画面な
どに表示する場合は、プラントの概略の構成と設備の接
続関係を示す流れ図を画面に表示して、画面上の該当す
る部分にこれらの運転データの瞬時値を表示するか（図
８）、あるいは現時点までのトレンドを表示するグラフ
に運転データの履歴値を表示する（図９）方式が一般的
に用いられている。運転データに対応する予想運転デー
タ・制御設定値・上限値・下限値などの運転管理値は、
事前にプラントの設備と運転条件に基づいて決定され、
設計データとして運転技術者に渡されている。計測装置
や計算機において、これらの設計データを画面などに表
示する場合は、制御系の構成を表示する画面を表示して
画面上の該当する部分に、これらの設計データを運転デ
ータとともに表示する（図１０）方式が一般的に用いら
れている。プラントの運転技術者は、運転データが所定
の運転管理値に合致しているかどうかを画面を見ながら
監視し、必要な場合には操作方法や制御設定値の変更な
どを行っている。プラントが大型化・複雑化するに伴
い、監視すべき運転データの数は増加してきており、数
万点にまで達していることもめずらしくない。

【０００３】このような方式の場合、プラントの運転に
おいて運転条件変更あるいはプラントの改造の検討を行
うため、運転技術者は、はじめに、記憶されている過去
の運転データを計測装置や計算機から呼び出し、一般的
に別の計算機にデータを入力して、運転条件の最大値や
最小値、運転データのバラツキや相関や傾向などの解析
を行う。その後、予測・評価に必要な計算を行うため
に、必要な設計データを関連する図書・図面から読み取
って、一般に、別の計算機に準備されている設計計算プ
ログラムやプロセスシミュレーションにデータを入力し
ている。例えば、プラントの構成に関する情報はＰＦＤ
（Process Flow Diagram）やＰ＆ＩＤ（Piping and In
strument Flow Diagram）などの系統図から読み取って
いる。また、プラントの個々の構成要素の構造、操作、
制御に関する情報は、データシートや標準運転操作手順
書や制御回路図などの図書・図面から読み取っている。
これらの検討の後、運転管理値の修正を行う場合には、
それぞれの運転管理値の決定条件や判定基準などの設計
データを関連する図書・図面から読み取り、確認した上
で計測装置や計算機に設定されている運転管理値を変更
している。

【０００４】従って、従来の方式ではプラントの運転技
術者が、プラントの監視をするには、運転データが設計
データとどのような関連を持っているかを記憶したり、
また、プラントの運転状態を予測・評価するには、個々
の運転データに関連する設計データの項目名とその項目
が記載されている図書・図面の名称を運転技術者が記憶
したり、どのような目的にどのような計算手法を使用す
るかを記憶したり、その計算手法に必要なデータを図書
・図面から読み取り、異なる計算機やコンピュータアプ
リーケーションの間でデータ入出力を繰り返すという作
業を運転技術者が負担する必要があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、プラ
ントの運転の監視あるいは予測・評価をする際には、運
転技術者は運転データに関連する設計データの項目名や
目的に合った計算手法名や設計データが記載されている
図書・図面の名称を、記憶を手掛かりに捜し出してい
る。設計データは、完成図書として運転技術者に設計技
術者から引き渡されており、図書・図面リストが用意さ
れている。しかし、リストは図書・図面の名称とその保
管ファイル名の対照を示しているにすぎず、プラント内
のある設備の運転データに関連する設計データの個々の
項目が、どこに含まれているかについてはわからない。
また、データの在処が判ったとしても、そのデータをい
かに処理・利用すべきかについてまでは明確に示されて
おらず、運転技術者の記憶と技量に依存している。大型
プラントでは、前述したように監視すべき運転データの
点数が数万点にものぼり、また、完成図書の量も膨大な
ものとなる。

【０００６】したがって、定常運転中だけでなく、特
に、プラントのスタートアップ・シャットダウン時や異
常時などのような非定常状態では、運転データの監視だ
けではなく、運転データや運転管理値のベースとなる設
計の情報を十分に理解していることが安全の確保上非常
に重要であるので、運転技術者の記憶だけに頼ること
は、うろ覚えや勘違いによる運転操作ミスを引き起こす
可能性がある。また、プラントの運転条件変更や改造に
おいても、運転技術者が設計条件や判定基準を図面・図
書から十分に読み取れないことは、誤って異なる運転管
理値を設定してしまったりする可能性もある。プラント
の運転管理においてこれらは、プラントの事故防止の観
点から大きな問題である。

【０００７】これは、一つには、設計データが紙の図書
・図面として設計技術者から運転技術者に引き渡されて
いるため、運転データと設計データの間には明確な関連
性があるにもかかわらず、これらのデータが運転技術者
にとって具体的な形で一括管理されていないことによ
る。さらに、設計技術者が設計データの決定に当って、
評価・判断の基準とした設計計算プログラムやプロセス
シミュレーション、さらには設計条件や判定基準などの
情報について、明示的には運転技術者側に手渡されてい
ないことが多いため、十分に設計データを理解できない
ことによる。

【０００８】ところで、運転技術者が運転の監視や予測
・評価を行う際に運転データやプラントの設備に関連す
る設計データを図書・図面の中から探し出す場合、運転
技術者は、漠然とデータ項目を探しているのではなく、
プラントにおけるどの設備のどの部分のデータであるか
について十分認識しているが、ただ有用なデータとして
何があるかがわからず、また対応する設計データの項目
名とそのデータが登録されている図書・図面の名称とフ
ァイル名がわからないだけである。一方、プラントの設
備の構成や設備間のつながりの情報は、プラントの計画
・設計段階を通じてプラントの設計技術者により作成さ
れる前述のＰＦＤやＰ＆ＩＤなどの系統図に表現されて
おり、運転技術者はこれらの図面上の図形がプラントの
どの設備あるいはどの部位に対応しているかを十分認識
している。

【０００９】本発明は、かかる点に対処してなされたも
ので、運転技術者が運転データと設計データの間の明確
な関連性や、設計データの評価の基準とした設計計算手
法や設計条件や判定基準などの情報を記憶していなくて
も、前述のＰＦＤあるいはＰ＆ＩＤから対象とするプラ
ントの設備や部位を選択するだけで、意図した情報を迅
速かつ正確に表示し、プラントの運転の監視あるいは予
測・評価を実施することができるプラント運転管理装置
を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】プラントからのプロセス
状態量を、運転データ入力としてリアルタイムで受け入
れ記憶する運転データベース部と、プラント運転条件に
対して定められる予想プロセス状態量や制御設定値ある
いは上限値および下限値などのデータやプラントの設備
に関するデータを、設計データとして記憶する設計デー
タベース部と、プラントの設備やシステムの状態を推算
する設計計算手法を記憶する設計手法データベース部
と、プラントの状態に関する情報を表示する表示装置
と、前記表示装置の画面をマウスやトラックボールなど
で指示することにより操作の指定を行なう入力装置と、
前記操作指定の内容を判断し、前記運転データベース部
と前記設計データベース部とから必要な情報を取り出
し、あるいは設計手法処理手段に計算の実行を指示し
て、計算結果を受け取り、前記表示装置にプラントの運
転データと設計データ及び設計計算手法による運転デー
タの予測・分析結果を表示するデータ表示処理手段と、
前記データ表示処理手段からの指示に基づき、前記設計
手法データベース部から必要な情報を取り出し、設計計
算手法の手順に従って前記運転データベース部と前記設
計データベース部から必要な情報を取り出し、運転デー
タの予測・分析を行い、その計算結果を前記データ表示
処理手段に通知する設計手法処理手段とを具備し、前記
表示装置にプラントの構成を示す系統図を表示するよう
にし、これらの図中の任意の図形をマウスやトラックボ
ールなどにて選択することにより操作の指定を行い、独
立した３種類のデータベースに記憶された情報を用い
て、前記表示装置の同一画面上に運転データと設計デー
タと設計計算結果を同時に表示し、これらの情報に基づ
きプラントの運転の監視あるいは予測・評価を行うこと
を特徴とする。

【００１１】

【作用】運転技術者がプラントの或る設備または部位の
情報の表示を要求する場合、表示装置上に表示されるプ
ラントの系統図中の或る設備または部位に対応する図形
をマウスやトラックボールなどの入力装置にて選択する
と、独立した３種類のデータベース部に記憶された情報
を用いて、或る設備または部位に関連して準備された情
報の種類がメニュー形式の画面として画面上に表示され
る。運転技術者はこのメニュー画面において表示したい
情報を入力装置で選択する。データ表示処理手段は選択
されたメニューの内容に基づいて、設計データベース部
から抽出された項目についての運転データを運転データ
ベース部から抽出して表示装置の同一画面上に表示した
り、さらには設計手法処理手段にデータ解析の実行を指
示し、設計手法処理手段は指示に基づいて設計手法デー
タベース部から該当する手法、項目を抽出し、抽出され
た項目についての運転データ、あるいは、設計データを
用いて解析を行い、解析結果をデータ表示処理手段に通
知し、表示装置の同一画面上に表示する。

【００１２】上述のように表示したい情報を指定する際
に、運転技術者が対象であるプラントの設備あるいは部
位を知っているだけで、運転データと設計データと設計
手法が関連づけられた形で表示装置の同一画面上に同時
に運転技術者に提供されるため、意図した情報あるいは
予測・評価のための設計計算を迅速かつ正確に表示・実
行することが可能になる。また、運転データベース部と
設計データベース部および設計手法データベース部が独
立して準備されるため、記憶されている情報を保守した
り、拡張したりする際に個別に実施することが可能にな
る。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明のプラント運転管理装置の一
実施例を示す構成図で、運転データベース部１と、設計
データベース部２と、設計手法データベース部３と、表
示装置４と、キーボード・マウスなどの入力装置５と、
データ表示処理手段６と、設計手法処理手段７とで構成
されている。

【００１４】図１において、運転データベース部１は、
予め設定された運転データベースの記憶間隔に従って、
プラントからのプロセス状態量の入力を運転データとし
て記憶する。また、設計データベース部２は、プラント
運転条件に対して設計計算手法に基づいて定められる予
想プロセス状態量や制御系の制御設定値あるいはプロセ
ス状態量の許容される上限値および下限値などのデータ
やプラントの設備に関するデータを、プラントの状態監
視を行なう対象ユニット毎に記憶している。さらに、設
計手法データベース部３は、プラントの状態監視を行な
う対象ユニット毎あるいはシステム毎に、プラントの設
備やシステムの状態を推算する設計計算手法を記憶して
いる。

【００１５】データ表示処理手段６は、表示装置４上に
表示される情報を入力装置５で選択されたメニューの内
容をチェックして、それが運転データあるいは設計デー
タの表示であれば、それぞれが独立して用意されている
運転データベース部１あるいは設計データベース部２か
ら該当するデータを抽出し、表示装置４の同一画面上に
同時に表示する。選択されたメニューが設計計算手法の
実行であれば、データ表示処理手段６は設計手法処理手
段７に選択された設計計算の実行を指示する。設計手法
処理手段７は、独立して用意されている設計手法データ
ベース部３から該当する手法を抽出し、実行ファイルの
処理を開始する。記憶されている手法に基づき運転デー
タあるいは設計データが必要な場合は、運転データベー
ス部１あるいは設計データベース部２から該当するデー
タを抽出し、処理が進められる。処理の終了後、設計計
算結果を表示装置４の同一画面上に同時に表示する。

【００１６】以下、上記構成のプラント運転管理装置の
動作を、図２に示すような蒸留塔と固定床反応器からな
るプロセスに適用した例で説明する。本図は、プロセス
の構成と個々の機器の接続および主要な計装機器の設置
状況を示すもので、ＰＦＤと呼ばれるものである。

【００１７】蒸留塔や反応器およびその他の機器や配管
などは、その運転状態を監視する目的で温度、圧力、流
量、液面高さなどの測定器が設けられている。例えば、
蒸留塔の場合は塔頂、塔底およびその他の段に、反応器
の場合は軸方向に、温度測定器が複数個設けられてい
る。これらの測定器で計測される運動データは、各計装
タグナンバー毎（図２のＴ１０１，Ｔ１０２，Ｐ１０
１，Ｆ１０１，Ｌ１０１など）に、運転データベース部
１に、図３に示すような時系列データとして時々刻々記
憶される。

【００１８】一方、蒸留塔や反応器およびその他の機器
や配管などの設備に関する設計データとしては、機器ナ
ンバー、名称、ディメンジョン、材質、設置されている
計器のタグナンバーなどがあり、運転に関する設計デー
タとしては、例えば、蒸留塔や反応器の予想温度やその
上限値および下限値などがある。これらの設計データ
は、設計データベース部２に、図４に示すようなリレー
ショナル・データベースとして記憶されている。

【００１９】さらに、蒸留塔や反応器およびその他の機
器や配管などの設計計算手法としては、運転条件に対し
て予想される運転データを推算するプロセス・シミュレ
ータや運転データとして得られたプロセス状態量を工学
的なパラメータに変換する計算プログラムなどがある。
これらの設計計算手法は、個々の設備および要素ごと
に、関連する設計計算手法のプログラムファイル名と、
そのプログラムの実行に必要な運転データおよび設計デ
ータの項目名を、設計手法データベース部３に、図５に
示すようなリレーショナル・データベースとして記憶さ
れている。個々のプログラムの実行ファイルは、独立す
る電子ファイルとして記憶されている。

【００２０】運転技術者が、例えば、蒸留塔の運転条件
変更の検討を行なう場合、まず、表示装置４上に表示さ
れる図２に示すＰＦＤ上の、蒸留塔の図形の部分をマウ
スやトラックボールなどの入力装置５で選択すると、蒸
留塔に関連して準備されている情報の種類がメニュー形
式の画面として表示装置４の同一画面上に、図６に示す
ように表示される。

【００２１】運転技術者はこのメニュー画面において、
第１番目の蒸留塔の運転データ解析を選択すると、デー
タ表示処理手段６は、蒸留塔の機器ナンバーをキーとし
て設計データベース部２から、蒸留塔に設置されている
測定器のタグナンバーを抽出する。抽出された測定器の
タグナンバーをキーとして運転データベース部１から、
最新の運転データを、運転技術者の要求に従い任意の時
刻から任意の時間間隔分抽出することができる。このよ
うにして抽出されたデータを、データ表示処理手段６
は、蒸留塔の運転データのトレンドグラフとして表示装
置４の同一画面上に同時に表示する。さらに、データ表
示処理手段６は、設計手法処理手段７にデータ解析の実
行を指示する。

【００２２】設計手法処理手段７は、データ表示処理手
段６からの指示に基づき、蒸留塔の機器ナンバーと運転
データ解析をキーとして、設計手法データベース部３か
ら該当する手法の実行ファイル名と必要な運転データの
項目名を抽出する。抽出された運転データの項目名をキ
ーとして、運転データベース部１から該当するデータを
抽出する。このようにして得られたデータを用いて、実
行ファイルの処理を開始し、最大値・最小値、バラツ
キ、相関や傾向などの解析を行なう。計算処理の終了
後、設計計算結果をデータ表示処理手段６に通知し、デ
ータ表示処理手段６は、その結果を表示装置４の同一画
面上に同時に表示する。

【００２３】次に、運転技術者はこのメニュー画面にお
いて、第２番目の蒸留塔の設計データ表示を選択する
と、データ表示処理手段６は、蒸留塔の機器ナンバーを
キーとして設計データベース部２から、蒸留塔の設計デ
ータを抽出する。このようにして、抽出されたデータを
基に、データ表示処理手段６は、蒸留塔の設計データ
を、表示装置４の同一画面上に同時に表示する。

【００２４】次に、運転技術者はこのメニュー画面にお
いて、第３番目の蒸留塔の温度分布解析を選択すると、
データ表示処理手段６は、蒸留塔の機器ナンバーをキー
として設計データベース部２から、蒸留塔に設置されて
いる温度測定器のタグナンバーと予想運転温度データを
抽出する。抽出された温度測定器のタグナンバーをキー
として運転データベース部１から、最新の温度データを
予め決められた時間間隔毎に抽出する。このようにし
て、抽出されたデータを基に、データ表示処理手段６
は、蒸留塔の温度分布グラフを、表示装置４の同一画面
上に同時に表示する。さらに、データ表示処理手段６は
設計手法処理手段７に温度分布解析の実行を指示する。

【００２５】設計手法処理手段７は、データ表示処理手
段６からの指示に基づき、蒸留塔の機器ナンバーと温度
分布解析をキーとして、設計手法データベース部３から
該当する手法の実行ファイル名と必要な運転データおよ
び設計データの項目名を抽出する。抽出された運転デー
タおよび設計データの項目をキーとして、運転データベ
ース部１あるいは設計データベース部２から該当するデ
ータを抽出する。このようにして得られたデータを用い
て、実行ファイルの処理を開始する。計算処理の終了
後、設計計算結果をデータ表示処理手段６に通知し、そ
の結果、データ表示処理手段６は、図７に示すような温
度分布グラフを、表示装置４の同一画面上に同時に表示
する。

【００２６】このように、運転データと設計データと設
計手法は、ＰＦＤ上の図形に対応して、それぞれ独立し
たデータベース部に保管されており、運転技術者はこれ
らのデータや手法の間の関連を記憶したり、これらの手
法が必要とするデータを図書・図面から捜し出す必要は
ない。また、表示装置４の同一画面上に運転データと設
計計算結果が同時に表示されるため、運転技術者はプラ
ントの運転の監視や予測・評価を迅速かつ正確に行うこ
とが可能となる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のプラント
運転管理装置によれば、監視すべき運転データの点数が
数万点にものぼり、また、完成図書の量も膨大なものと
なる大型プラントにおいても、運転技術者が運転の監視
や予測・評価を行う場合に、記憶に頼ったり図書・図面
の検索作業に時間を費やしたりすることなく、運転デー
タと関連する設計データや設計手法を迅速かつ正確に表
示・実行することが可能となる。また、運転の管理にお
いて設計の情報を正確に取り入れることができることに
より、プラントのスタートアップ・シャットダウン時や
異常時などのような非定常状態での運転管理やプラント
の運転条件変更や改造において、うろ覚えや勘違いによ
る運転操作ミスや誤って異なる運転管理値を設定してし
まったりすることを防ぐことができる。したがって、本
発明は、プラントの運転技術者の負担の軽減と運転管理
能力の向上およびプラントの安全性の向上に寄与するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラント運転管理装置の一実施例を示
す構成図である。

【図２】本発明のプラント運転管理装置の一実施例が対
象とするプロセスのＰＦＤを示す図である。

【図３】本発明のプラント運転管理装置の一実施例の運
転データベースの構造例を示す図である。

【図４】本発明のプラント運転管理装置の一実施例の設
計データベースの構造例を示す図である。

【図５】本発明のプラント運転管理装置の一実施例の設
計手法データベースの構造例を示す図である。

【図６】本発明のプラント運転管理装置の一実施例のメ
ニュー画面例を示す図である。

【図７】本発明のプラント運転管理装置の一実施例の温
度分布グラフの表示画面例を示す図である。

【図８】従来の運転データの瞬時値の表示画面例を示す
図である。

【図９】従来の運転データの履歴値の表示画面例を示す
図である。

【図１０】従来の運転データと制御設定値・上限値・下
限値の表示画面例を示す図である。

【符号の説明】

１ 運転データベース部 ２ 設計データベース部 ３ 設計手法データベース部 ４ 表示装置 ５ 入力装置 ６ データ表示処理手段 ７ 設計手法処理手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラントからのプロセス状態量を、運転
   データ入力としてリアルタイムで受け入れ記憶する運転
   データベース部と、 プラント運転条件に対して定められる予想プロセス状態
   量や制御設定値あるいは上限値および下限値などのデー
   タやプラントの設備に関するデータを、設計データとし
   て記憶する設計データベース部と、 プラントの設備やシステムの状態を推算する設計計算手
   法を記憶する設計手法データベース部と、 プラントの状態に関する情報を表示する表示装置と、 前記表示装置の画面をマウスやトラックボールなどで指
   示することにより操作の指定を行なう入力装置と、 前記操作指定の内容を判断し、前記運転データベース部
   と前記設計データベース部とから必要な情報を取り出
   し、あるいは設計手法処理手段に計算の実行を指示し
   て、計算結果を受け取り、前記表示装置にプラントの運
   転データと設計データ及び設計計算手法による運転デー
   タの予測・分析結果を表示するデータ表示処理手段と、 前記データ表示処理手段からの指示に基づき、前記設計
   手法データベース部から必要な情報を取り出し、設計計
   算手法の手順に従って前記運転データベース部と前記設
   計データベース部から必要な情報を取り出し、運転デー
   タの予測・分析を行い、その計算結果を前記データ表示
   処理手段に通知する設計手法処理手段とを具備し、 前記表示装置にプラントの構成を示す系統図を表示する
   ようにし、これらの図中の任意の図形をマウスやトラッ
   クボール等にて選択することにより操作の指定を行い、
   独立した３種類のデータベース部に記憶された情報を用
   いて、前記表示装置の同一画面上に運転データと設計デ
   ータと設計計算結果を同時に表示し、これらの情報に基
   づきプラントの運転の監視あるいは予測・評価を行うこ
   とを特徴とするプラント運転管理装置。