JPH09160636A - 統合オペレーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】先進の情報技術の機能を容易に採用できるよう
にするとともに、全体で低コストで信頼性の高い統合オ
ペレーション装置を提供する。 【解決手段】プラントの制御を行う制御機能を有する分
散配置された複数の制御装置と、複数の制御装置間を接
続する制御ネットワークと、オペレータとのインターフ
ェース機能とプラントの操作監視機能とを有する汎用化
されているオペレータコンソールと、複数のオペレータ
コンソール間を接続する汎用化された情報ネットワーク
と、各ネットワークとの間に接続された高信頼性の統合
化サーバとを備え、統合化サーバは、制御ネットワーク
と情報ネットワークとの間の情報伝達の仲介手段と、複
数の制御装置が扱うデータを収集・保存するテータ収集
保存手段と、複数のオペレータコンソールにより行われ
るプラント操作の管理を行うオペレータコンソール管理
手段とで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発電所，化学工場など
の各種プラントを安全に統合管理するための統合オペレ
ーション装置に関し、更に詳しくは、汎用化されている
パーソナルコンピュータ（パソコン）をオペレータが直
接操作してプラントの運転・管理等を行うことができる
ようにした統合オペレーション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、発電所や鉄鋼、化学工業等のあら
ゆる分野に用いられているプラント操業・管理のための
装置は、計算機による制御システムにより自動化され、
人間（オペレータ）は中央の制御室に居て、運転管理，
生産管理，安全管理，設備管理等の作業を重点的に行う
ような体制となってきている。

【０００３】ところで、このようなプラント操業・管理
装置においては、それらの装置の故障がプラントの操業
・運転に直接影響するために高い信頼性が要求されてい
る。図３は、現在広く使用されているプラント監視装置
の一例を示す構成概念図である。図において、ＯＰはオ
ペレータとのインターフェース機能を持つ操作監視装
置、ＦＣ１，ＦＣ２…はプラント制御の機能を持つ分散
配置された制御装置で、通信回線ＢＳを介して操作監視
装置とつながっている。

【０００４】このような構成のプラント監視装置は、操
作・監視機能を操作監視装置側に集中すると共に、制御
機能を制御装置側に分散配置し、各装置や通信回線を二
重化構成とする等して高い信頼性を維持するようになっ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成のシステムは、操作監視装置ＯＰや各制御装置
ＦＣが専用に設計された高信頼の装置であるために、全
体システムが高価になるという問題点がある。また、こ
れらの装置に、マルチメディア機能等今後発展する情報
技術の機能を追加しようとすると、各装置がいずれも専
用装置であることから、かなりの開発コストがかかって
コスト的にペイしない上に、技術革新に迅速に対応でき
ないという問題点もある。

【０００６】ここにおいて、本発明は、汎用化されてい
るパーソナルコンピュータ（ＰＣ）をオペレータとのイ
ンターフェース装置に用いることで、先進の情報技術の
機能を容易に採用できるようにするとともに、高い信頼
性を統合化サーバにより維持して全体で低コストで信頼
性の高い統合オペレーション装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、制御運転の対象となるプラント全体を監視
するための統合オペレーション装置であって、プラント
の制御を行う制御機能を有する分散配置された複数の制
御装置と、これら複数の制御装置間を接続する制御ネッ
トワークと、オペレータとのインターフェース機能とプ
ラントの操作監視機能とを有する汎用化されているパー
ソナルコンピュータあるいはワークステーションで構成
された複数のオペレータコンソールと、これら複数のオ
ペレータコンソール間を接続する汎用化された情報ネッ
トワークと、前記制御ネットワークと情報ネットワーク
との間に接続された高信頼性の統合化サーバとを備え、
統合化サーバは、制御ネットワークと情報ネットワーク
との間の情報伝達の仲介手段と、複数の制御装置が扱う
データを収集・保存するテータ収集保存手段と、複数の
オペレータコンソールにより行われるプラント操作の管
理を行うオペレータコンソール管理手段とで構成される
ことを特徴とする統合オペレーション装置である。

【０００８】

【作用】統合化サーバは、種類の異なる２つのネットワ
ークの間の仲介機能の外に、複数の制御装置が扱うデー
タを収集すると共に保存するテータ収集保存機能、複数
のオペレータコンソールにより行われるプラント操作の
管理を行うオペレータコンソール管理機能を有してい
る。

【０００９】複数のオペレータコンソールは、統合化サ
ーバが収集して保存するデータベースを共有し、各オペ
レータコンソールにおいてプラント運転操作を行う。ま
た、プラントの診断，解析，設計が行える。更に、情報
ネットワークを通じて、マルチメディア等の高度なコミ
ュニケーションが可能となっている。各オペレータコン
ソールは、統合化サーバにより管理されており、オペレ
ータコンソールから出力される例えばプラントの立ち上
げ／立ち下げ時の操作信号、手動操作時の操作信号は、
統合化サーバを経由して該当する制御装置に送られ、制
御装置はこれらの操作信号に基づき該当するプラントの
制御を行う。

【００１０】また、プラント監視のための情報信号は、
統合化サーバが持つデータベースあるいは必要に応じて
制御装置側から読みだされ、該当するオペレータコンソ
ールにおいて監視できるようにしている。

【００１１】

【発明の実施の態様】以下図面を用いて本発明の実施例
を詳細に説明する。図１は、本発明に係わる装置の一例
を示す構成概念図である。図において、ＰＬＴは化学工
場，発電所等のプラントであり、ポンプ，バルブ，発電
機，反応塔，熱交換器，パイプ，モータ等が設置されて
おり、プラント全体の操業運転・管理が、本発明に係わ
る統合オペレーション装置により行われるように構成さ
れている。

【００１２】プラントＰＬＴ内には、プラントを操業・
管理するために必要な各種の情報を得るためのセンサＳ
Ｎ、バルブや電磁弁のような操作端ＶＲが多数備えられ
る。センサＳＮとしては、制御対象の物理量（温度や圧
力，流量，出力電力）等を検出するもの、接点信号等を
出力するものの外に、各設備機器の診断を行うのに必要
な情報を検出するための各種センサも備えられている。

【００１３】設備機器の情報を検出するためのセンサと
しては、診断対象となる設備機器の温度変化を検出する
温度センサ、振動や歪みを検出する歪みセンサ、加速度
センサなどが用いられる。更に、設備機器によっては、
運転負荷や運転稼働時間，設置環境を測定する各種のセ
ンサが用いられる。また、設備機器が例えばバルブや流
量計のように流体を扱う機器の場合には、流体のスラリ
ー濃度あるいはスラリー温度（スラリー濃度あるいはス
ラリー温度が変化するとそれに伴い機器に加わるストレ
スも変化することが知られている）を検出するようなセ
ンサ等も用いられる。

【００１４】なお、これらの各種のセンサは、設備機器
に内蔵されているものでもよいし、外置き用であっても
よい。また、非接触で信号を検出するものでもよい。Ｆ
ＣはプラントＰＬＴの制御を行う制御機能を有する分散
配置された複数の制御装置である。これらの各制御装置
は、従来より公知のフィールドコントロールステーショ
ンと呼ばれているもの、接点信号等を入力するシーケン
サ等が使用可能である。これらの各制御装置は、例えば
センサＳＮからの信号を入力し、予め設定されている目
標値信号との偏差信号に対して、ＰＩＤ制御演算等を行
い、操作信号をバルブ等に出力してプラントを制御した
り、あるいはシーケンス制御演算に基づいて、各操作端
を制御するようになっている。

【００１５】ＮＴ１は、複数の制御装置ＦＣ間を接続す
る制御ネットワーク（通信回線）、ＰＣ１，ＰＣ２…
は、オペレータとのインターフェース機能とプラントの
操作監視機能とを有する汎用化されているパーソナルコ
ンピュータあるいはワークステーションで構成された複
数のオペレータコンソールである。ＮＴ２は、複数のオ
ペレータコンソールＰＣ１，ＰＣ２…間を接続する汎用
化された情報ネットワークである。この情報ネットワー
クとしては、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ等にも接続可能である。

【００１６】オペレータコンソールＰＣ１，ＰＣ２…
は、それぞれマンマシンインターフェース機能であるＣ
ＲＴのような表示手段や、キーボード、マウス等の入力
装置を備えており、汎用化されているものが用いられて
いることから、今後開発される各種のソフトウェアをイ
ンストールすることで、機能の更新や追加を容易に行う
ことができる。

【００１７】ＳＶＲは制御ネットワークＮＴ１と情報ネ
ットワークＮＴ２との間に接続された信頼性の高い統合
化サーバ、ＤＢはこの統合化サーバにつながるデータベ
ースである。統合化サーバＳＶＲは、制御ネットワーク
ＮＴ１と情報ネットワークＮＴ２との間の情報伝達の仲
介手段１１と、複数の制御装置ＦＣが扱うデータを収集
すると共に保存するテータ収集保存手段１２と、複数の
オペレータコンソールＰＣにより行われるプラント操作
の管理とプラント操作履歴を保存するオペレータコンソ
ール管理手段１３とを含んで構成されている。

【００１８】このオペレータコンソール管理手段１３は
更に、各オペレータコンソールの動作状態を監視してい
て、いずれかのオペレータコンソールにおいて異常が発
生したような場合、その機能を他のオペレータコンソー
ルに切り替える機能を有している。この切り替えによ
り、例えば一つのオペレータコンソールで故障が発生し
ても、プラントの監視や操作を他のオペレータコンソー
ルにおいて継続して行える構成としている。

【００１９】このように構成された装置の動作を次に説
明する。各制御装置ＦＣは、プラントＰＬＴに設置して
ある各センサＳＮ，各操作端ＶＲと共に制御ループを構
成していて、予め定めてある制御，運転条件に従ってプ
ラントの制御運転を行っている。制御，運転条件（制御
・運転パラメータ）等は予め統合化サーバＳＶＲを経由
してオペレータコンソールＰＣ側から各制御装置ＦＣに
ダウンロードされているものとする。

【００２０】各制御装置ＦＣは、オペレータコンソール
ＰＣから出力される例えばプラントの立ち上げ／立ち下
げ指令を示す操作信号等を統合化サーバを経由して受
け、制御運転を行っている。各制御装置ＦＣは、定常の
運転制御状態においては、オペレータコンソールＰＣか
ら独立してプラントＰＬＴの操業運転を自動に行ってい
る。その間、各制御装置ＦＣが扱っている各種の信号
（例えばセンサからの信号や操作信号、アラーム信号、
各種のイベント情報等）は、統合化サーバＳＶＲのデー
タ収集保存手段１２により定周期で収集され、データベ
ースＤＢとして保存される。

【００２１】統合化サーバＳＶＲにおいて、情報伝達仲
介手段１１は、種類の異なる制御ネットワークＮＴ１と
情報ネットワークＮＴ２との間の仲介機能（ゲートウェ
イ機能）を行う。ここで、情報伝達仲介手段１１を介し
てオペレータコンソールＰＣ側から制御装置ＦＣに伝送
される信号としては、プラント制御，運転条件（制御・
運転パラメータ）等の信号、プラントの立ち上げや立ち
下げ時の指令信号、プラントＰＬＴを手動操作する場合
の手動による操作信号等である。また、制御装置ＦＣ側
からオペレータコンソールＰＣ側に伝送される信号とし
ては、制御装置ＦＣ側で発生する緊急のイベント信号
や、オペレータコンソールＰＣ側からの伝送指令に基づ
いて応答して、伝送する各種のデータ等である。

【００２２】データ収集保存手段１２は、複数の制御装
置ＦＣが扱う各種の信号（例えばセンサからの信号や操
作信号、アラーム信号、各種のイベント情報等）を、例
えば定周期のスキャン通信により収集してデータベース
ＤＢに保存する。オペレータコンソール管理手段１３
は、複数のオペレータコンソールＰＣから出力される例
えばプラントの立ち上げ／立ち下げ時の操作信号や各種
の指令信号を、該当する制御装置ＦＣに優先度等を考慮
しながら分配したり、また、制御装置ＦＣ側で発生する
イベント情報を、必要に応じて選択して該当のオペレー
タコンソールＰＣに出力する等の管理を行う。また、オ
ペレータコンソールＰＣが、情報伝達手段１１を介して
制御装置にアクセスするような場合、オペレータコンソ
ールＰＣでの操作履歴を収集し、データベースＤＢとし
て保存する。

【００２３】複数のオペレータコンソールＰＣは、統合
化サーバＳＶＲが収集して保存するデータベースＤＢを
共有し、統合化サーバＳＶＲの管理の下で、各オペレー
タコンソールＰＣにおいてプラント運転操作やプラント
の監視を行う。また、これらのプラントの運転操作とは
独立して、プラントの診断，解析，設計が行える。更
に、情報ネットワークＮＴ２を通じて、マルチメディア
等の高度なコミュニケーションが行えるようになってい
る。更に、各オペレータコンソールＰＣにおいてオペレ
ータがプラントに対して行った操作履歴等を、後で読み
だして解析することができるようになっている。

【００２４】なお、プラントＰＬＴを構成している各設
備機器の診断等に用いるための情報を検出するセンサ
（図示せず）からの信号は、制御ネットワークＮＴ１を
通じて収集してもよいが、これとは別に施設した信号線
やＩＣカード等の記憶媒体等を通じて収集するものでも
よい。図２は各オペレータコンソールＰＣを用いて行え
る各機能の説明図である。

【００２５】ここでは、各機能はマルチウインドウによ
り操作できるように構成してあり、オペレータは、必要
なウインドウを開いて該当する操作や監視を行うことと
なる。Ｗ１はプラントを構成している各設備機器を管理
するための一つのウインドウである。ここでは、例えば
１号ユニットと名付けられたプラントに関して、代表的
ないくつかのセンサからの信号をトレンドグラフとして
表示すると共に、１号ユニットを構成している設備機器
（例えば、高圧ドラム，低圧ドラム，復水器）の一覧を
表示している。また、トレンドグラフにおいて、ある期
間を指定して、その間でのイベント情報あるいはアラー
ム情報を発生時期と共にリストにて表示している。な
お、ここに表示される各データは、各オペレータコンソ
ールＰＣがデータベースＤＢから読みだして行ってい
る。

【００２６】Ｗ２はプラント運転操作のためのオペレー
ションウインドウの一つであり、ここではプラントを構
成している補機Ａ，Ｂ，Ｃの操作ができるようにしてあ
る。即ち、各補機について、いずれも起動と停止ボタン
が用意してあり、オペレータは該当する補機の起動／停
止ボタンを操作する。ボタン操作は、具体的には、例え
ばキーボード，マウス等によるソフトキー操作やタッチ
スクリーン操作などとなる。そして、その操作が有効と
なったか否かは、操作ボタンが反転表示あるいは協調表
示されることで、オペレータが認識できるようにしてあ
る。

【００２７】このようなオペレーションウインドウＷ２
を用いて出力される操作信号は、統合化サーバＳＶＲを
介して該当する補機を制御している制御装置側に伝送さ
れると共に、その操作履歴がデータベースＤＢとして保
存される。なお、オペレーションウインドウＷ２に表示
される操作画面は、これまでオペレータがＣＲＴオペレ
ーションとして慣れ親しんできたもの、あるいは汎用化
された操作画面が用いられることが安全性や操作性を維
持する上から望ましい。

【００２８】Ｗ３はシステムモニタ用のウインドウであ
る。ここでは、監視方法の設定を、例えばＡ点の温度が
＊＊度以上，Ｂ点の温度が＊＊度以下，Ｃ点に振動が発
生している場合、××１のタグナンバーが付された設備
機器（システム）が異常である旨の警告をするように設
定してある。設定した各データは、データベースに保存
される。そして、このウインドウＷ３を開くとプラント
側から収集されたＡ点，Ｂ点の各点の温度データやＣ点
の振動データがデータベースＤＢあるいは制御装置側か
ら読みだされて、システムの監視ができるようにしてい
る。

【００２９】なお、この種のウインドウは、プラントの
運転・制御状態をモニタするものも用意されていて、プ
ラント制御において異常が発生した場合には、自動的に
システムモニタ用ウインドウが開かれ、警報が出力され
るような構成としてもよい。Ｗ４は解析ツール用のビル
ダウインドウである。ここでは、データを加工したり、
レーダチャートの作成や各グラフの作成がデータベース
ＤＢに保存されているデータを読みだして行えるように
してある。これらのツールを利用することで、プラント
の解析等を行うことができる。

【００３０】Ｗ５は情報ネットワークＮＴ２に接続され
ている他のオペレータコンソールＰＣや、他のワークス
テーションとの間でコミュニケーションを行っている時
に用いられるコミュニケーションウインドウである。こ
こでは、情報ネットワークＮＴ２がＢ工場にも延びてい
て、そこに設置してあるオペレータコンソールＰＣとの
間で通信を行う場合であり、Ｂ工場側から「＊＊の事例
があるか？」との問い合わせがＡ工場側に送られてきて
いる。この様な問い合わせは、汎用化されているコミニ
ュケーション機能（例えばＥ−ｍａｉｌ，ＴＶ会議）等
により送られてくるものとする。

【００３１】このような問い合わせを受けたＡ工場側で
は、該当の事例（例えば解析ツール用ビルダウインドウ
Ｗ４を用いて作成したレーダチャート）を探し、それを
Ｂ工場側に伝送し、Ｂ工場側のデータベースに保存す
る。これにより、各工場において、共通するツールや資
料，データ等を簡単に利用することができる。なお、Ａ
工場において、情報ネットワークＮＴ２にデータベース
を接続し、Ａ工場の設備機器に関するドキュメント情
報、保守管理情報、その他のノウハウ情報、系統図、長
期プロセスデータ等を格納するようにしてもよい。ま
た、各工場毎に持つ情報ネットワークＮＴ２に接続され
たデータベースには、例えば、他の工場に設置してある
オペレータコンソールＰＣや、他のワークステーション
から直接アクセスできるように構成してもよい。この場
合、セキュリティを確保するための対策（例えばパスワ
ードの設定等）が施されるものとする。

【００３２】なお、オペレータコンソールＰＣの画面と
しては、図２に示されている各ウインドウの外に、ＤＣ
Ｓと同等のコントロールグループパネル，チューニング
パネル，各種グラフィックパネル等が表示できるように
してもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の統
合オペレーション装置は、汎用化されているパソコンや
ワークステーションで構成されるオペレータコンソール
と、これらオペレータコンソールを管理する機能を備え
た信頼性の高い統合化サーバと、オペレータコンソール
とは独立してプラントの制御を行う制御装置とで構成さ
れるもので、以下のような特長を持つ統合オペレーショ
ン装置が実現できる。 （ａ）プラントの自動制御運転が制御装置ＦＣにより正
常に行われている状態では、オペレータコンソールは統
合化サーバの管理下にありながらデータベースや情報ネ
ットワークを使用して別の仕事（プラントを構成する設
備機器の診断業務、プラント解析のためのツールの作成
業務、各種の統計業務、マルチメディアを利用する情報
処理業務等）を行うことができ、設備の利用効率を上げ
ることができると共に、オペレータの業務範囲を拡大す
ることができる。 （ｂ）オペレータコンソールは、汎用されている低価格
のパソコン等を利用することが可能で、設備の低減が行
え、また、マルチメディア機能等今後発展する情報技術
の機能更新や追加を容易に行うことができる。 （ｃ）情報ネットワークを介して他のプラントで保有す
るデータベース等を容易に利用することができ、プラン
ト運転効率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成概念図である。

【図２】オペレータコンソールの機能を説明するための
図である。

【図３】従来の制御システムの一例を示す図である。

【符号の説明】

ＰＬＴ プラント ＳＮ センサ ＶＲ 操作端 ＤＢ データベース ＰＣ オペレータコンソール ＳＶＲ 統合化サーバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松村 司郎 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地 の１ 中部電力株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御運転の対象となるプラント全体を監視
   するための統合オペレーション装置であって、 プラントの制御を行う制御機能を有する分散配置された
   複数の制御装置と、 これら複数の制御装置間を接続する制御ネットワーク
   と、 オペレータとのインターフェース機能とプラントの操作
   監視機能とを有する汎用化されているパーソナルコンピ
   ュータあるいはワークステーションで構成された複数の
   オペレータコンソールと、 これら複数のオペレータコンソール間を接続する汎用化
   された情報ネットワークと、 前記制御ネットワークと情報ネットワークとの間に接続
   された高信頼性の統合化サーバとを備え、 統合化サーバは、制御ネットワークと情報ネットワーク
   との間の情報伝達の仲介手段と、複数の制御装置が扱う
   データを収集・保存するテータ収集保存手段と、複数の
   オペレータコンソールにより行われるプラント操作の管
   理を行うオペレータコンソール管理手段とで構成される
   ことを特徴とする統合オペレーション装置。
2. 【請求項２】統合化サーバのオペレータコンソール管理
   手段は、複数のオペレータコンソールにより行われるプ
   ラント操作の履歴を保存する機能を有することを特徴と
   する請求項１の統合オペレーション装置。
3. 【請求項３】統合化サーバのオペレータコンソール管理
   手段は、いずれかのオペレータコンソールにおいて異常
   が発生した場合、その機能を他のオペレータコンソール
   に切り替える機能を有することを特徴とする請求項１の
   統合オペレーション装置。