JPH083745B2 - プロセス制御システム監視方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は原子力発電所で使用されるような複雑なプロ
セス制御システムの動作を監視する方法及び装置、特に
どのプロセスに注意を払うべきか、また、注意を払うべ
き順序をオペレータが容易に識別でき、これと同時に、
状態変化を予測するため所要のシステム・パラメータを
詳細なレベルで監視できるように、複雑なシステムにお
ける機能またはプロセスの状態を摘示する方法及び装置
に係る。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 原子力発電所のような複雑なプラントに設置される最
新型プロセス制御システムはたとえプラントに障害があ
る場合でも現在あるパラメータの範囲内で複雑なプロセ
スを自動または半自動制御するすぐれた仕事を行う。こ
のような制御システムは緊急事態が発生するとプロセス
を停止させることができる。しかし、特に緊急事態発生
時など、オペレータが制御上の判断を下す方が望ましい
場合があり、また多くの場合そうする事が必要である。
最近の自動プロセス制御システムは緊急事態が発生する
とプラントを停止させることができる。ただし、事態が
悪化している場合、早期に問題が特定されればプラント
を停止させずに人間が介入することでこの特定の問題を
解決することができる。

複雑なプロセスでは多くの場合オペレータは膨大な量
の情報に直面するが、これらの情報は適切な措置を講じ
る前に分析しなければならない。不要な情報をふるい分
け、オペレータに問題解決に必要な情報だけを提供する
ため、種々の監視／表示システムが開発されている。そ
の１つが論理ツリーを利用してプロセスの状態を表示す
る状態ツリー表示システムである。論理ツリーは起こり
得る各パラメータの状態を種々合わせて問題を特定する
手段である。これらのパラメータは評価時のパラメータ
の状態によって決定されるツリーを辿るアクチブ・パス
で順次分析される。このような監視／表示システムの例
はA.Impink,Jr.等の米国特許第4,552,718号に開示され
ている。

状態ツリー分析の結果を摘示する方法としては、第１
図に示すように、監視される機能の状態を示すいわゆる
状態ツリー・バーチャート８などを含めて種々の方法が
提案されている。この公知の状態ツリー・バーチャート
は表示の画面上一方の側に位置するバーの端部を整列さ
せ、色及び文字により機能を特定すると共に、特定のプ
ロセス機能による目標不達成の程度または性質をも明ら
かにする。即ち、特定機能が満足な状態でなければ、文
字によりこの機能の名称を示し、状態の内容を説明す
る。ところが、連続的なバーが整列していて、しかもそ
の長さに差があることから、バーの長さがなんらかの基
準点に対する長さであり、従ってバーの長さに意味があ
るかのような誤った印象を与える。この種の状態表示画
面では基準測定点という概念は不適切であるから、この
表示方法は重大な混乱を惹起するおそれがある。第１図
の従来型表示方式ではバーの順序も任意であり、満足な
状態にある機能についてはどのバーがどの機能に対応す
るかを指示する文字がなく、バーそのもので識別される
だけである。このような表示方式ではオペレータがそれ
ぞれのバーの位置を記憶しなければならない。

本発明は多量の情報を有する表示画面によって正確な
プロセス制御が行える多レベル、即ち離散レベル状態表
示方法及び装置を提供することによって上述のような制
約を克服せんとするものである。

本発明の主要目的は複雑なプロセス制御システムにお
けるプロセス状態を監視／表示するための改良された方
法及び装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） この目的に鑑み、本発明は、オペレータがカーソルで
表示画面の作用域を選択的に作動させることにより形成
される、プロセスの監視を可能にする多レベル状態ツリ
ー表示を用いた複雑なプロセス制御システムの監視方法
であって、プロセスデータをサンプリングして、表示画
面に被監視プロセスの状態を表示するためのデータを形
成し、表示画面の左半分に被監視プロセスの複数の機能
の状態を示す摘要表示領域を形成し、被監視プロセスの
機能の状態を離散レベルで指示するための基準線を含む
基準グリッドを摘要表示領域に形成し、この摘要表示領
域に、基準グリッドに中心を合わせた、機能の状態を離
散レベルで表示する少なくとも２つの状態バーを前記デ
ータに基づいて形成し、状態バーに少なくとも各機能の
状態に応じたサイズ及びカラー、機能名、並びに状態記
述を付与し、さらに優先順位が最高の状態バーを最上段
に、優先順位が最低の状態バーを最下段に配列し、プロ
セスデータの品質を指示するデータ品質インジケータを
各状態バーに空間的に連携させて形成し、カーソルによ
りオペレータが選択したプロセス機能の状態のアクチブ
・パスにおけるプロセス制御パラメータを指示するメー
タ画像のアレイを表示画面の右半分に形成し、メータ画
像のそれぞれについて、レンジが可変のブラケット、閾
値が可変の閾値インジケータ、及びプロセス機能の状態
に応じたカラーコードを表示し、カーソルで表示画面の
作用域を選択的に作動することにより、プロセス機能に
関連する状態バーの１つに対応する状態ツリーがアクチ
ブ・パスを強調して表示され且つ状態ツリーと空間的に
連携する状態のバーのミニチュア版が含まれる第１レベ
ルの状態ツリー表示を形成し、カーソルで表示画面の作
用域を選択的に作動することにより、状態ツリーの節
点、センサ値、及び節点及びセンサ値と空間的に連携す
る状態のバーのミニチュア版を含む第２レベルの状態ツ
リー表示を形成する段階から成ることを特徴とする複雑
なプロセス制御システムの監視方法を提案する。

本発明はまた、プロセス制御システムを監視するため
の離散レベル状態表示形成装置であって、プロセスデー
タをサンプリングして、表示画面に被監視プロセスの状
態を表示するためのデータを形成する手段と、表示画面
の左半分に被監視プロセスの複数の機能の状態を示す摘
要表示領域を形成する手段と、摘要表示領域に、機能の
状態を離散レベルで表示する少なくとも２つの状態バー
を前記データに基づいて形成する手段と、状態バーに少
なくとも各機能の状態に応じたサイズ、機能名、並びに
状態記述を付与する手段と、優先順位が最高の状態バー
を最上段に、優先順位が最低の状態バーを最下段に配列
する手段と、カーソルによりオペレータが選択したプロ
セス機能の状態のアクチブ・パスにおけるプロセス制御
パラメータを指示するメータ画像のアレイを表示画面の
右半分に形成する手段とより成ることを特徴とする離散
レベル状態表示形成装置をも提案する。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説
明する。

（実施例） 本発明は化学プラントのような各種の複雑な非線形プ
ロセス制御システムに利用できるが、ここでは原子力発
電所に利用した場合を説明する。

第２図に示すように、原子力発電所は格納容器14内に
格納された原子炉容器12内に炉心10を含む。各反応によ
って加熱された冷却材はポンプ20によりパイプを介して
蒸気発生器18を循環する。加圧器16はこの１次ループ中
の圧力を維持する。蒸気発生器18へ導入された水は蒸気
に変換され、交流発電機24を駆動するタービン22の駆動
に利用される。タービン22からの冷却蒸気はコンデンサ
26に回収され、ポンプ28により蒸気発生器18へ再循環さ
せられる。原子力発電機の監視及び制御は特定の場所に
おいて行われる測定の対象を表わす円で囲んだ文字で示
すようにプラントの各点で行われ、Ｆは流量、Ｌはレベ
ル、Ｐは圧力、Ｒは放射線、Ｔは温度である。関連のセ
ンサから出力されるセンサ値がデータ収集システムによ
って監視され、プラント・オペレータへの状態表示に利
用される。

プラント・オペレータの仕事の１つは例えば炉心冷却
のような、原子力発電所の重大な安全機能の状態を監視
することにある。従来の実施態様では、状態ツリーを順
次辿り、すべてのツリーの結果を総合することによって
オペレータが手動で重大な安全機能を評価した。オペレ
ータがこのような時間のかかる仕事から解放されるよう
にするため、状態ツリー論理の自動化を考えている電力
会社が多い。そこで、総合的な状態を摘示するだけでな
く、監視中の種々のパラメータの値をも表示する摘要表
示画面をオペレータに提供する必要が起こって来た。本
発明のこのような表示方式を第３図に示した。

第３図に示すような本発明の状態レベル摘要表示画面
は監視中のシステムの総合的状態を摘要表示する左窓30
及びオペレータが選択した機能の状態を計算するための
アクチブ・パスまたは臨界パスにおけるプロセス制御パ
ラメータを表示する右窓32を含む。原子力発電所のトリ
ップ（自動停止）などのように特定事象が発生するとア
クチブ・パスと連携するメータが自動的にスクリーン上
に現われるように構成することも可能である。状態バー
を摘要表示する側には２つの重要な特徴部分がある。即
ち、１）基準線36を利用して各機能が占めることができ
る４つの離散レベルを視覚的に限定する状態基準グリッ
ド34、及び２）監視中の各機能の状態を表示す状態バー
38-48である。第３図から明らかなように、それぞれの
状態バーは機能の状態に従って幅が変化する。例えば、
臨界未満機能の達成度を目標が達成されていることを示
す状態バー38は最も小さいバーであり、緑色である。状
態バー40は炉心冷却機能の達成が低い目標が達成されて
いないことを示す黄色のバーである。目標不達成の程度
が最高レベルに次ぐレベルにあることを表わす状態バー
44は“健全性”が重大な脅威にさらされている状態を示
し、オレンジ色である。目標不達成の程度が最高レベル
にあることを指示するのは“危険”バー42である。破線
で示すように、境界のない状態バー46は詳しくは後述す
るような不適切または不充分なデータのため、格納容器
の状態を判定できないことを示唆する。

第３図から明らかなように、状態バーは目標達成度に
応じて長さが変化するだけでなく、色及び文字も変わ
る。状態バー及び垂直基準線の中心を整列させることで
本発明の表示方式である離散レベルによる状態表示を連
続レベル・バーグラフ式表示から明確に区別する。それ
ぞれの状態バー、例えば、炉心冷却状態バー40は３つの
領域または表示欄を含む。即ち、１）機能名が記入され
ている機能名領域または欄50、２）機能の状態が記入さ
れる目標状態記入領域または欄52、及び３）目標不達成
の原因である問題の解決に利用できる手順の手順名を示
す手順指示領域または欄54である。状態記入欄52も手順
指示欄54も特定機能の状態に応じて可変である。

プロセス制御監視システムが利用するデータに、状態
判定アルゴリズムが状態を計算できないほどの誤りがあ
る場合には第３図トップレベル表示画面の左窓30に状態
バー46が表示される。状態バーの輪郭の色がなくなり、
状態記述欄52に「状態判定不能」が現れる。このような
バーが表示されるのは、例えば、格納容器が正しく機能
しているかどうかを判定するのに必要なすべてのセンサ
が誤動作している時である。

それぞれの状態バーに、たとえばヒートシンク状態バ
ー42の横に示すようなデータ品質指示欄56を連携させ
る。ヒートシンク・バーのデータ品質指示欄56が不良
「Ｐ」なら、機能判定に関連するすべてのセンサが正し
く機能していないにも拘らず、ヒートシンク機能の状態
を判定する計算が可能であることを示唆する。たとえ
ば、ヒートシンク機能の一部に対応する３個のセンサの
うち２個が正しく機能せず、システムが３個のセンサの
うちの最高値に基づいて計算を行う場合、１個のセンサ
値は判定できないからデータ品質は不良である。データ
品質の計算についてはあらためて詳しく述べる。

すでに述べたように、窓30における状態バー摘要表示
は比較的大きい対象の方が小さい対象よりも重要であ
り、段層の頂部に近い項目の方が底部に近い項目よりも
重要であるという自然な重要度選択形式を利用するか
ら、二元的な優先基準による表示が得られる。このよう
な自然でありふれた形式を利用する表示は情報に富んだ
表示と言える。

第３図のトップレベル表示の窓32はオペレータが比較
的綿密に監視したい機能状態の判定に利用されるパラメ
ータ値を表示する。問題のプロセス状態点を示す表示作
用域までカーソルを移動させ、スイッチを作動させてこ
のプロセス状態点に関するもっと詳細な情報を表示させ
ることによってメータを選択する。これを“カーソル・
ポーク・ポイント”と言う。表示画面の右側に選択可能
なメータを配置することにより、ここでも画像は左から
右へ読むという自然の習性をうまく利用する。即ち、複
合的な表示に直面した場合、最も重要な表示である状態
バーの摘要表示が先ず読まれることになる。それぞれの
メータは監視中の機能のアクチブ・パスまたは臨界パス
と連携する状態ツリーの１つまたは２つ以上の判定点に
対応する。即ち、状態ツリーと連携するすべてのメータ
が示されるのではなく、アクチブ・パス・パラメータだ
けが示される。表示されるメータの数は使用される状態
ツリー及び監視中のプロセスに応じて変わる。

それぞれのメータはメータの輪郭、レンジ及びレンジ
の説明を含むメータ・パックグラウンドまたはテンプレ
ート58を含む。例えば、メータ60のレンジは最高蒸気発
生器平均レベルの％レベルで０乃至100である。各メー
タ・テンプレートの内側にはメータの右側に指示されて
いるレンジ内で、監視中のパラメータの現在値を指示す
る実測値インジケータ62が含まれている。ダイヤ形イン
ジケータ62は、値がメータの両側に対応することを指示
し、インジケータがメータの底部に達しても、インジケ
ータ62として線またはバーを使用する場合のように見え
なくなることがないから、好ましい。メータの左には監
視中のパラメータと関連する種々の状態レベルのレンジ
を指示する着色ブラケット64-72がある。メータ58の場
合、４つのレンジが指示される。最上段レンジ64は危険
レベルを示し、赤色である。次のレンジ66は達成度が低
いレンジを示し、黄色である。達成度の高いレンジは緑
色で示される。最上段レンジ64と次のレンジ66の間に
は、監視されるパラメータに応じて機能状態が変化する
点を示す閾値インジケータ72がある。第３レベルのブラ
ケット68及び最下段レベルのブラケット70は危険
（赤）、低達成度（黄）または高達成度（緑）レンジと
して設定することができる。どの色を選ぶかはツリー節
点におけるその他の値に応じて異なる。最下段レンジ68
は設定点６％、34％のどちらが現在適用されているかに
応じてレンジ66または70に属することができる。ただ
し、メータは判定された状態を指示するシステムのすべ
ての色に対応するブラケットを含むこともできる。すべ
てのレンジの間には閾値変化インジケータを設ける。メ
ータと連携する着色状態レンジ・ブラケットはいずれも
そのレンジまたはサイズが変化する。なぜなら、状態は
多くのパラメータに基づいて判定され、従って、監視中
の特定パラメータがいかに影響され、かつ他のパラメー
タに影響を及ぼすかに応じてレンジ間の閾値点が上下す
るからである。

第３図の各メータ、例えばメータ58の下には、連携の
メータ58によって監視されるパラメータを説明する不変
記述欄74がある。この記述の下には実測パラメータ値だ
けでなく、監視中のパラメータ、たとえば、蒸気発生器
ループＸを得るために複数の装置を利用できる場合に
は、監視中の特定装置をも指示するデジタル読出し欄76
がある。

メータ78はメータ58と同じ機能を有するが、メータ78
の実測レベル・インジケータ80は測定されたパラメータ
のデータ品質が不良であることを指示する。不良及び不
明瞭または劣悪データ品質インジケータのほかに、メー
タ84に図示するような手動インジケータ82も利用するこ
とができる。このインジケータはオペレータがパラメー
タ値計算に用いるセンサ値として手動で入力するとメー
タにも窓30の摘要表示にも現れる。手動インジケータ82
はオペレータに対して、このメータの信頼性を正確に判
定する前に、このパラメータに対応するセンサ値を手動
で更新しなければならないことを指示する。例えば、第
２図の加圧器16内の水位に関するセンサ値がなんらかの
誤動作のためセンサによって判定できない場合にはオペ
レータがプラントに電話してプラント・エンジニアから
視認したレベル値を求めればよい。オペレータはこの値
を状態ツリーの計算に手動入力すれば、たとえインベン
トリ測定に関与するセンサが誤動作中であってもインベ
ントリのための状態計算が得られる。メータ86は監視中
のパラメータを、例えばデータが劣悪なため測定できな
いメータを示す。このメータにはインジケータの場所に
語「測定不能」が書き込まれる。データが劣悪であるこ
とを指示するために、ブラケットを例えばマゼンタ色の
ようなカラーに変えることも可能でる。メータ86はま
た、用途に関連があるのはパラメータ・レンジの一部だ
けであり、この関連部分だけが提示されるメータをも示
す。

状態摘要表示用窓30とメータ窓32を組合わせることに
より、システムの全体的な状態を監視するだけでなく、
選択した機能のデシジョン・ツリーにおけるアクチブ・
パスまたは現時状態に影響を及ぼすパラメータを詳細に
監視することをも可能にする強力な表示装置がオペレー
タに提供される。このような表示はオペレータに、摘要
表示だけ、またはメータ表示だけ、あるいは状態ツリー
だけの場合よりもはるかに豊富な情報を与える。例え
ば、第３図の動作態様において、オペレータはヒートシ
ンク機能（状態バー42）に関して最高蒸気発生器平均レ
ベル（メータ60）を監視し、実測レベル・インジケータ
62の動きを観察することによってヒートシンクの問題が
ある程度修正されつつあると判定することができる。即
ち、インジケータがメータ60内で上下動するのに伴っ
て、オペレータは自らの努力によりレンジ・ブラケット
に対するインジケータ62の位置が示すように問題が解決
されつつあるか、あるいは状態バー摘要表示窓30を利用
してプラント内の他の重大な安全機能の状態を監視し続
けるべきかどうかを迅速に判断することができる。

もしオペレータがたとえばヒートシンク機能と連携す
る状態ツリーをチェックする必要があれば、第３図の表
示画面上でカーソル・ポーク・ポイントを作動させる
と、ヒートシンク機能に関する第４図に示すような実際
の能動状態ツリー・ダイヤグラムが表示される。この状
態ツリーは全てのデシジョン・ツリー（２進判断点）、
ブランチ及び特定機能の状態を判断するのに利用される
設問のすべてを備えている。例えば、ヒートシンクの状
態ツリーは６個のデシジョン節点200-210を含み、各判
断節点、例えばデシジョン節点200は監視中のパラメー
タに関する６つの設問を示す設問欄212を含む。節点は
ほかに回答欄214及び216をも含み、デシジョン節点にお
ける前記２つの回答欄のうちの特定の２進回答がその回
答を明暗反転画像で示すことにより強調される。さら
に、可変パラメータ値欄220と共に不変の記述欄218も含
まれる。可変パラメータ値欄220を設けたことにより、
オペレータは設問に対する回答を検証し、強調された回
答の理由に関して洞察することができる。

デシジョン節点間の接続をブランチ・ライン222-248
によって図示した。第４図に示す状態ツリーから明らか
なように、デシジョン・ツリーのアクチブ・パスまたは
臨界パスは線を太くすることで強調してある。アクチブ
・パスを着色強調線で示すことも可能である。その他の
ブランチは非強調ブランチで示すのにとどめた。アクチ
ブ・パスにおける最終ブランチ228の端部には、状態記
述及び作用状態に関連する問題を解決するために踏まね
ばならない手順の名称を囲む強調した末端節点ボックス
250を配置し、その他の末端節点252-260は強調されてい
ない。もし変化するなら、どのパラメータが機能の現時
点状態に最大の影響を及ぼすかをオペレータが論理ツリ
ーを利用することによって検討することができる。ただ
し、メータ表示は調査機能用に、デシジョン・ツリーは
状態ロジックの確認にそれぞれ利用されるのが普通であ
る。

第4B図に示す第２レベル状態ツリー表示部分の１つの
隅には第３図の状態バー摘要表示用のミニチュア版260
がある。この表示は状態バーの相対サイズがデータ品質
指示と共に維持されるという点では縮小されていない方
の状態バー摘要表示と同じであるが、不達成目標を指示
する各バーの記述は特定問題を解決するために踏まねば
ならない手順を指示するだけであって、機能名及び状態
記述は欠落している。第２レベル状態ツリー表示上にミ
ニチュア表示部分262を設けることにより、オペレータ
は特定問題を調査しながら全体的なシステムの状態の監
視を続けることができる。例えば、第４図の第２レベル
表示を検討する場合、オペレータはすべての蒸気発生器
への補助的な給水量を毎分377ガロン以上に増やすか、
またはシステム状態を監視しながら少なくとも１つの蒸
気発生器の狭いレンジ・レベルを強制的に或る所定の％
値よりも大きくすることによって危険状態を低達成度状
態に変えることができる。

特定パラメータのデータ品質が最良でなければ、デシ
ジョン・ツリーは第５図に示すように不良データ品質を
示す。「Ｐ」コード・ブランチ、この例では節点264を
辿ることにより、誤った、またはレンジからはずれたパ
ラメータの値を検出することができる。不良パラメータ
値はパラメータ欄220の値と連携するデータ品質インジ
ケータ「Ｐ」によって指示される。これによりオペレー
タはデータ品質を改善するためにメンテナンス要員がど
のセンサをアドレスすべきかを視覚的に判定することが
できる。実測センサ値の代わりに手動データが入力され
ると、第５図の「Ｐ」線に代わって「Ｍ」線が現れる。
第６図は状態ツリー計算ルーチンの途中に劣悪なデータ
と遭遇した場合の表示例を示す。

特定のデシジョン・ツリー節点またはパラメータ計算
に関与するセンサ値を検討する必要があれば、オペレー
タはカーソル・ポーク・ポイントによって第７図に示す
ような第３レベル表示にアクセスすればよい。この表示
は検討される節点の設問を表示する固設節点欄290及び
各設問に対応する回答欄292を含む。また、実測値を求
めるのに利用される実際の計算の表示も含まれる。例え
ば、第７図の蒸気発生器Ａの圧力方程式の表示294は蒸
気発生器Ａの圧力が３チャンネル平均であることを指示
している。この表示欄294内に実コンピュータ値296が含
まれる。方程式表示の下には蒸気発生器Ａの圧力に対応
するセンサ圧力実測値を示すセンサ圧力実測値表示欄29
6がある。センサ値欄の右には、監視中の特定センサの
識別番号を示す固定記述タグ欄298がある。センサが誤
動作中なら、この表示欄の実測値の代わりにＸが現れ
る。一般に、原子力発電所監視システムのようなシステ
ムにおける他のパラメータ及びデシジョン節点のための
他の計算は第７図に表示されている方程式と同様に簡単
である。

第７図の下左側に見えるように、この第３レベル表示
部分に第３図の状態バー表示のミニチュア版262が再び
現れる。状態バー表示のミニチュア版が再現されること
で、オペレータは特定の問題を調査しながらシステム全
体の状態を監視でき、この問題調査の過程でシステムの
摘要表示を活用することができる。

以上に述べた表示の組合わせにより、オペレータは表
示状態バーの順序で指示される各種の重大な機能の優先
順位、及びカラー及び記述だけでなく基準線によっても
指示される各機能の状態の不連続または離散レベルでの
表示を利用して継続的にシステム状態を監視することが
できる。問題解決のために利用できる特定の手順はオペ
レータが問題解決のためにさらに深くシステムを掘り下
げて監視するに従って表示される。即ち、本発明は高レ
ベルの摘要表示を維持しながら、情報量の極めて豊富な
表示をオペレータに提供することにより、重大な問題の
解決に際して公知のシステムに比較してはるかにすぐれ
た効果を発揮する。

第８図は本発明のソフトウェアが概念的に種々のモジ
ュールに分割される態様を示す。コンピュータのサイズ
及び表示のサイクル時間に応じて、これらのモジュール
がより大きいモジュールとして組み合わされたり、逆に
より小さいモジュールに再分割されることがあり得るこ
とはいうまでもない。第１モジュール400はセンサ値を
読取り、集中動的データベースにこのセンサ値を記憶さ
せるためのデータ収集ソフトウエアを表わす。データ収
集ソフトウエアは公知であり、例えばDigital Equipmen
t,Inc.のようなメーカーから入手することができる。デ
ータ収集モジュール用のプログラム言語はリアルタイム
・データサンプリングが行われることを考慮すればアセ
ンブリ言語であることが好ましい。

初期データ品質モジュール402の構成も当業者にとっ
て知られているかあるいは自明であろう。このモジュー
ルはデータ収集モジュールによって収集されたデータの
初期品質を判定するために簡単な計算を行う。例えば、
もし３倍冗長なセンサのうちの特定の１個が誤動作中な
ら、初期データ品質モジュールは誤動作センサのセンサ
値を含むデータブロックにデータ品質に問題があること
を指摘する標識を付する。ほかに、特定センサ値が許容
レンジからずれている場合も考えられる。この場合に
は、センサ値欄に劣悪品質インジケータが表示される。
品質判定モジュール402はセンサ値をレンジと比較し、
センサ値がレンジからずれているなら、劣悪データ標識
を付加する。データ品質計算またはアルゴリズムは監視
中のシステムの種類及び監視システムにおけるセンサの
冗長度に応じて異なる。この計算のための言語は迅速な
データ品質チェックを可能にするアセンブリ言語である
ことが好ましい。

第３モジュール404は状態ツリー計算モジュールであ
る。このモジュールは第８図のフローチャートから例え
ばフォートラン言語のような言語でプログラムすること
ができる。当業者ならば、この明細書にも引用している
上記米国特許第4,552,718号に詳述されているようなハ
ードコード手順を駆使することができる。しかしなが
ら、さらに高度な規則ベース式または人工知能式分析シ
ステムがプロセス制御システムに組み込まれるなら、こ
のような推論ソフトウエアを状態ツリー計算モジュール
として応用する方が好ましい。このアプローチは新しく
付加される重要な機能に順応するシステムの融通性を高
めるであろう。

表示作成モジュール406は実際に表示を作成し、例え
ば、オーバレイ方式を利用する。

第９図は重要な機能の状態計算のための典型的なフロ
ーチャートであり、具体的には第４図に示したヒートシ
ンク計算用のフローチャートである。記号412は第４図
のデシジョン節点200及び210の設定点として６％を使用
するか34％を使用するかの決定要因である論理パラメー
タADVCTMTの計算を表わす。このフローチャートを第４
図と比較すれば明らかなように、ソフトウエアにおける
デシジョン・ステップが状態ツリーのデシジョン・ステ
ップと平行し、状態ツリーから適当な状態ツリー分析ソ
フトウエアへの変換を極めて簡単にする。各デシジョン
・レベル、例えばデシジョン・ブロック418において、
状態ツリーにおけるデシジョン節点、この例では第４図
のデシジョン節点200に対応するブランチが選択され
る。ブロック420は第４図のデシジョン節点204が評価さ
れる前に補助給水ポンプが完全に始動することを可能に
する時間遅延を表わす。この時間遅延がなければ、オペ
レータが第４図のエンドポイント250の赤色状態によっ
て指示され、直ちに手順FRP-H.1へ進むことになる。節
点200に対する２つの回答が共に節点204へのパスを辿る
ことを可能にする第４図の多重のパス・ブランチはブロ
ック422及び426を結ぶ第８図のブランチ・ポインタ
「２」で示されている。出力ブロック、例えば428から
明らかなように、出力は状態及び手順名を表わすカラー
を帯びている。

本発明の表示を形成する１つの方法では、周知のバイ
ト転送技術を利用して表示発生器メモリに表示バックグ
ラウンドをロードし、表示が変わるごとに再びバイト転
送技術を利用してバックグラウンドをオーバレイする。
例えば、発生器メモリ中の固定テキスト欄の冒頭のメモ
リ・アドレスが既知なら、既知アドレスに続いて各メモ
リ場所の内容を書き替えながら、テキストをメモリに転
送すればよい。ほかにも例えばライン・バイ・ライン方
式のような表示作成法がある。しかし、比較的多量のメ
モリを消費するとはいえ、オーバレイ法は高速であり、
原子力発電所のようなリアルタイム・システムには好適
である。以下の説明においては、バックグラウンド表示
のローディングまたは特定表示部分のオーバーレイが指
示される場合には、オーバレイ手順のひとつを利用して
表示作成メモリの該当部分をロードする。

第10図は第３図の状態バー摘要表示を作成する手順の
フローチャートである。第10図に示すソフトウエアはデ
ータ収集モジュールのリフレッシュまたはスキャン・サ
イクルに基づき連続的または周期的に実行できる。表示
バックグラウンドのローディング・ステップ462は状態
バーの固定記述欄50及び表示基準線36を表示発生器へロ
ードする。重大な安全機能状態、手順番号、及びすべて
の機能に関するデータ品質がステップ464において、す
でに実行されたモジュールと連携のメモリから、または
例えば共通またはグローバル・データベースから検索さ
れる。もしバーがすべて未処理なら、データ品質が劣悪
か否かの判定がなされる。もしデータ品質が劣悪なら、
バーの代わりに語「状態判定不能」がオーバレイされる
（470）。劣悪データ品質のバーの境界をマゼンタ色な
どで着色し、このステップにおける好適なオーバレイを
含むことによって劣悪データであることを指示する方式
も可能である。

データ品質が劣悪でなければ、表示発生器メモリの該
当場所に適当サイズのバー、カラー及び手順名をオーバ
レイする（472）。この特定の重大な安全機能に関連の
データ品質が不良なら、対応バーに該当するデータ品質
インジケータ欄56に該当のインジケータ「Ｐ」をオーバ
レイする。手動データ品質インジケータについても同様
のステップ478、480を踏む。すべてのバーが処理された
時、システムはいずれかの端末装置に状態表示が現れる
かどうかが判定される待機状態に進むことができる。能
動状態バー表示において状態またはデータ品質に変化を
生じたら、例えば大き過ぎるバーの表示をクリアするた
め再び表示バックグラウンドをロードし、再びバー形成
プロセスを実行する。

オペレータによって作動されるカーソル・ポーク・ポ
イントの種類に応じて、第11図のフローチャートに従っ
て第３図の右窓のメータを選択する。このモジュールは
アクチブ・パスに沿った対応の状態ツリーと連携するメ
ータだけを選択し、実際にメータを表示させる別のルー
チン（第12図）をコールする。即ち、状態ツリーにおけ
るアクチブ・パスが変わると、これに対応してメータが
現われたり、消えたりする。もしトップレベル表示が現
れているなら（492）、所要の表示及び端末節点494のツ
リー・ロジックを検索する。

ツリー・ロジックはツリーを表わすのに使用される種
々のデータ構造のうち、どのデータ構造であってもよい
が、リンク・リスト構造が好ましい。即ちデータ構造中
のそれぞれの記録が節点を表わし、固定設問テキスト欄
または、端末節点なら、状態を含む。それぞれの記録に
はほかに、設問の論理表示、回答の論理表示、パラメー
タ記述または手順名の固定テキスト、パラメータ値、ツ
リー中の次の記録に対するポインタ、及び記録が端末節
点を表わすか中間節点を表わすかを指示する節点種類イ
ンジケータも含まれる。各節点記録には設定点変更フラ
ッグのような種々のフラッグやインジケータを含めるこ
ともできる。必要な欄の内容を得るためにツリー・ロジ
ックを辿る際に、ソフトウエアを回答表示を兼ねるポイ
ンタに従って辿るべきブランチを判断すればよい。

次に、第12図に示す手順により、ツリーの第１の設問
のパラメータに該当するメータを表示させる（496）。
次いで、現節点に関する節点種類インジケータを検討す
ることにより、ツリー中に以後の設問があるかどうかを
判断する。もし以後の設問がなければ、特定の重大な安
全機能の状態が第３図表示の頂部に書き込まれる（50
0）。もしさらに設問が続くなら、次の設問のパラメー
タに対応するメータがすでに表示されているかどうかを
判定する（502）。もし表示されていなければ、適当な
メータを表示させる（504）。

第12図はメータ表示手順のフローチャートである。こ
の手順はメータを表示させるだけでなく、連携のカラー
を持つ端末節点に遭遇するまでにツリーのブランチを辿
ることにより、メータのブラケットに対応する該当カラ
ー及び問題解決手順をも判定する。このルーチンはま
た、実測値インジケータ62及びこれに随伴するデータ品
質指示記号をも挿入する。

先ず、このパラメータの設定値がセンサ環境条件に応
じて変化するかどうかを判定する（512）。この判定は
現節点記録中のパラメータ変化点フラッグを検討するこ
とによって行うことができる。これに対する回答がイエ
スなら、現節点記録中の同様のフラッグを利用してセン
サ環境条件が有害であるかどうか（514）について判断
を下す。センサ環状条件が有害でなければ節点記録から
正規の設定点が検索される（518）。もし前記条件が有
害なら、節点記録から有害機能設定点が検索される。設
定点を求める際には該当カラーの該当ブラケットをメー
タ・バックグラウンド上にオーバレイすればよい（52
0）。

この時点で、メータの下の記述欄76中のデジタル値と
共に、デジタル品質インジケータ及び現時パラメータ値
がメータ画像上にオーバレイまたは書き込まれる（52
0）。もしすべてのブラケットにカラーが割当てられて
いるなら（522）、プロセスは終了し、もし全てのブラ
ケットがカラーを割当てられていないならば、現パラメ
ータ値がこのブラケットのレンジ内かどうか判定される
（524）。もし回答がイエスなら、現時状態と連携する
カラーがオーバレイされる。もしパラメータが特定ブラ
ケットのレンジからはずれているなら、ブラケットのカ
ラーを指示する端末節点に達するため、さらに追加の設
問節点を通るべきか否かが判定される（528）。もし追
加設問が不要なら、端末節点のカラーをブラケット530
にオーバレイする（530）。もし追加設問に回答しなけ
ればならないなら、ブラケットのカラーを判定し、オー
バレイできる端末に達するまでポインタを利用しなが
ら、パラメータがこのブラケットのレンジと交差すると
仮定した場合に有効なパスを辿りながらツリー構造の節
点または記録を通過する。

オペレータが特定の重大な機能に関する第２レベル表
示にアクセスする際には、第13図フローチャートに示す
手順を実行する。この手順は表示発生器にバックグラウ
ンドをロードし、表示の該当箇所に有効データをオーバ
レイするという簡単なものである。

先ず、デシジョン節点ダイヤグラム（ボックス、ブラ
ンチ及び端末ボックス）及び手順名と設問から成る固定
テキストを含む表示バックグラウンドをロードする。次
に、パラメータ値に関する有効データを検索し（54
4）、該当の可変値欄にロードする。第１設問に対する
回答を検索し（546）、データ品質に関して判定する（5
48〜558）。もしデータが不良なら、不良データ・フラ
ッグを表示し（562）、設問回答と連携するブランチに
第５図に示すような不良設問コードをオーバレイする
（564）。もしデータが手動データなら、手動データ・
フラッグを表示し（566）、該当する手動データ・コー
ドをオーバレイする（568）。もしデータ品質がすべて
のデータについて良好なら、回答が強調され、次のブラ
ンチに太い、または強調された線がオーバレイされる
（560）。

もしデータ品質が劣悪でなければ、（即ち、不良、手
動または良好なら）、節点種類インジケータを検討する
ことにより、ツリー中に後続の設問があるかどうかを判
定する（570）。もし後続の設問問題があるなら、この
設問に対する回答をそのデータ品質と共に検索し（57
2）、必要に応じ、該当のデータ品質コードを求めるた
めのループを再び実行する。もしアクチブ・パスに沿っ
てツリー中に後続の設問がなければ、アクチブ・パス端
末ボックスを該当のカラーに変える（574）。第２レベ
ル表示が依然として有効であるかどうかを判定し（57
6）、もし有効なら現時データを消去し、プロセスを再
スタートさせる。

もし回答がデータ品質の劣悪さを示すと、劣悪データ
・フラグが表示され（580）、劣悪データ品質カウント
に１が加算される。この設問に続くブランチに劣悪デー
タ品質線コードがオーバレイされる（584）。次に、先
行節点のイエス・ブランチ中に後続の設問があるかどう
かが分析される（586）。もし回答がノーなら、先行設
問のノー・ブランチに後続の設問があるかどうかが判断
される（588）。ボックス586、588の設問に対する回答
がイエスなら、この設問に対する回答及びデータ品質が
検索される（572）。

もし劣悪データ品質フラグが表示されると、設問回答
が強調され、次のブランチに劣悪データ品質コードがオ
ーバレイされる（590）。ここで再び、ツリー中に後続
の設問があるかどうかが判定される（592）。もし後続
設問がなければ、先行ブランチの回答及びそのデータ品
質が検索され（594）、先行設問のデータ品質が劣悪か
どうかが判定される（596）。回答がイエスなら、この
ブランチがイエス回答と連携するかどうかが判定され
る。もし連携しないなら、劣悪データ品質カウントから
１が差し引かれ（600）、劣悪データ品質カウントが、
ツリーのすべてのブランチが処理されたことを指示する
０に等しいかどうかが判定される（602）。もし回答が
イエスなら、システムは第２レベル表示が依然として有
効であるかどうかを判定し（576）プロセスを再循環す
る。

オペレータが第３レベル表示にアクセスする際には第
14図に示す手順を実行する。先ず、設問及び方程式表示
を含むこの表示画面のバックグラウンド情報を表示発生
器にロードする（612）。次にこの機能の有効データを
検索し、表示の該当場所に記入する（614）。次に、第
３レベル表示が依然として有効であるかどうかを判定す
る（616）。もし有効なら、有効データを消去し（61
8）、プロセスを再開させる。

本発明の表示画面処理／作成システムには種々のハー
ドウエア構成を使用することができる。原子力発電所に
好適な例を第15図に示した。センサ700-702は例えばGou
ldコンセプト32 6750シリーズのようなデータ収集コン
ピュータ704によってアクセスされ、収集されたデータ
は同じくGouldコンセプト32 6750シリーズで構成できる
データ品質／状態ツリー計算コンピュータ706に転送さ
れる。このコンピュータ706は第８−14図の計算を遂行
し、例えばMatrox Electronics Display Systems Model
SX900から構成されたMatrox表示発生器のような表示発
生器708の表示メモリに適当なオーバレイを伝送する。
多くの場合、表示発生器はコンピュータ706によって形
成されるオーバレイと共にバックグラウンドを記憶す
る。オペレータは例えばIntel 28610のようなキーボー
ド・プロセッサを介してキーボード17を利用することに
より、コンピュータ706及び表示発生器708にアクセスす
る。表示発生器は例えばAydin社製8835のようなCRT表示
装置上に画像を形成する。本発明の方法を実行するため
に上記以外のハードウエア構成を利用することも可能で
あるが、その場合には必要なサイクル時間、及び収集
し、分析しなければならないデータ量を考慮する必要が
ある。

以上に述べた表示システムはオペレータが種々の表示
画面を追跡することにより、システム入力、システム状
態判定ロジック及び出力状態の有効性をプロセス制御監
視システムを通して確認し、出力の有効性に対する信頼
レベルを高めることができる。従って、高い信頼度で動
作する限り、プロセス制御監視システムはプラントの異
常事態の修正に積極的に貢献できる。このシステムはま
た、オペレータが状態変化を監視、予測しながら全ての
状態を監視することを可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の摘要表示態様。 第２図は本発明を利用できる加圧水型原子炉の簡略図。 第３図は本発明のトップレベルまたは状態摘要表示態
様。 第4A及び4B図は本発明の第２レベル状態ツリー表示態
様。 第５及び６図はデータ品質インジケータを含む第４図の
状態ツリーの説明図。 第７図は本発明の第３レベル・パラメータ表示態様。 第８図は本発明の表示画面を作成するソフトウエア・モ
ジュール。 第9A及び9B図は状態ツリー計算プログラムの一例。 第10図は状態摘要表示用バーを作成する表示発生器のフ
ローチャート。 第11図はメータ選択ソフトウエアのフローチャート。 第12図は摘要表示画面のメータを表示させる手順のフロ
ーチャート。 第13A、13B及び13C図は第２レベル状態ツリー表示画面
作成のフローチャート。 第14図は第３レベル・センサ値表示画面作成のフローチ
ャート。 第15図は本発明の手順を実行するための装置構成であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビッド・デフォネックス・ウッヅ アメリカ合衆国、ペンシルベニア州、マリ スビル ホーソーン・コート 3215 (72)発明者 ジョン・ピーター・カレラ アメリカ合衆国、ペンシルベニア州、グリ ーンズバーグ チャペル・ビュー・ドライ ブ 144 (72)発明者 ジェームス・アール・イースター アメリカ合衆国、ペンシルベニア州、ピッ ツバーグ センター・ロード 841 (72)発明者 メルビン・ハーバート・リプナー アメリカ合衆国、ペンシルベニア州、モン ロービル フォックスボロ・ドライブ 1352 (72)発明者 ウィリアム・コスモス・エルム アメリカ合衆国、ペンシルベニア州、モン ロービル サンダース・ステーション・ロ ード 2437 (72)発明者 エイ・ディーン・マンディ アメリカ合衆国、ペンシルベニア州、ギブ ソニア ラムスゲート・ドライブ 311 (56)参考文献 特開 昭59−170908（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−10133（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】オペレータがカーソルで表示画面の作用域
   を選択的に作動させることにより形成される、プロセス
   の監視を可能にする多レベル状態ツリー表示を用いた複
   雑なプロセス制御システムの監視方法であって、 ａ） プロセスデータをサンプリングして、表示画面に
   被監視プロセスの状態を表示するためのデータを形成
   し、 ｂ） 表示画面の左半分に被監視プロセスの複数の機能
   の状態を示す摘要表示領域（30）を形成し、 ｃ） 被監視プロセスの機能の状態を離散レベルで指示
   するための基準線（36）を含む基準グリッド（34）を摘
   要表示領域に形成し、この摘要表示領域に、基準グリッ
   ドに中心を合わせた、機能の状態を離散レベルで表示す
   る少なくとも２つの状態バー（38、40、42）を前記デー
   タに基づいて形成し、状態バーに少なくとも各機能の状
   態に応じたサイズ及びカラー、機能名、並びに状態記述
   を付与し、さらに優先順位が最高の状態バーを最上段
   に、優先順位が最低の状態バーを最下段に配列し、 ｄ） プロセスデータの品質を指示するデータ品質イン
   ジケータ（56）を各状態バーに空間的に連携させて形成
   し、 ｅ） カーソルによりオペレータが選択したプロセス機
   能の状態のアクチブ・パスにおけるプロセス制御パラメ
   ータを指示するメータ画像のアレイ（32）を表示画面の
   右半分に形成し、 ｆ） メータ画像のそれぞれについて、レンジが可変の
   ブラケット（64）、閾値が可変の閾値インジケータ（7
   2）、及びプロセス機能の状態に応じたカラーコードを
   表示し、 ｇ） カーソルで表示画面の作用域を選択的に作動する
   ことにより、プロセス機能に関連する状態バーの１つに
   対応する状態ツリーがアクチブ・パスを強調して表示さ
   れ且つ状態ツリーと空間的に連携する状態バーのミニチ
   ュア版が含まれる第１レベルの状態ツリー表示を形成
   し、 ｈ） カーソルで表示画面の作用域を選択的に作動する
   ことにより、状態ツリーの節点、センサ値、及び節点及
   びセンサ値と空間的に連携する状態バーのミニチュア版
   を含む第２レベルの状態ツリー表示を形成する段階から
   成ることを特徴とする複雑なプロセス制御システムの監
   視方法。
2. 【請求項２】プロセス制御システムを監視するための離
   散レベル状態表示形成装置であって、 プロセスデータをサンプリングして、表示画面に被監視
   プロセスの状態を表示するためのデータを形成する手段
   と、 表示画面の左半分に被監視プロセスの複数の機能の状態
   を示す摘要表示領域（32）を形成する手段と、 摘要表示領域に、機能の状態を離散レベルで表示する少
   なくとも２つの状態バー（38、40、42）を前記データに
   基づいて形成する手段と、 状態バーに少なくとも各機能の状態に応じたサイズ、機
   能名、並びに状態記述を付与する手段と、 優先順位が最高の状態バーを最上段に、優先順位が最低
   の状態バーを最下段に配列する手段と、 カーソルによりオペレータが選択したプロセス機能の状
   態のアクチブ・パスにおけるプロセス制御パラメータを
   指示するメータ画像のアレイ（32）を表示画面の右半分
   に形成する手段とより成ることを特徴とする離散レベル
   状態表示形成装置。
3. 【請求項３】被監視プロセスの機能の状態を離散レベル
   で指示するための基準線（36）を含む基準グリッド（3
   4）を摘要表示領域に形成する手段を含み、 状態バーがこの基準グリッドに中心を合わせてあること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の装置。
4. 【請求項４】プロセスデータの品質を指示するデータ品
   質インジケータ（56）を各状態バーに空間的に連携させ
   て形成する手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第２項に記載の装置。
5. 【請求項５】各状態バーが監視されるプロセス機能の状
   態に応じたカラー、及び機能の状態に応じてオペレータ
   が行う手順を指示する手順名を有することを特徴とする
   特許請求の範囲第２項に記載の装置。
6. 【請求項６】メータ画像のそれぞれについて、レンジが
   可変のブラケット（64）、閾値が可変の閾値インジケー
   タ（72）、及びプロセス機能の状態に応じたカラーコー
   ドを表示する手段と、 カーソルで表示画面の作用域を選択的に作動することに
   より、プロセス機能に関連する状態バーの１つに対応す
   る状態ツリーがアクチブ・パスを強調するように表示さ
   れ且つ状態ツリーと空間的に連携する状態バーのミニチ
   ュア版が含まれる第１レベルの状態ツリー表示を形成す
   る手段と、 カーソルで表示画面の作用域を選択的に作動することに
   より、状態ツリーの節点、センサ値、及び節点及びセン
   サ値と空間的に連携する状態バーのミニチュア版を含む
   第２レベルの状態ツリー表示を形成する手段とをさらに
   含むことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の装
   置。