JPH10105038A - プラント模擬装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】システム構築時の検査やプラント運転員の訓練
に適する簡易な構成であって微妙なタイミングもシミュ
レートできるプラント模擬装置を提供すること。 【解決手段】 プラントを構成する機器、検出端、並び
に操作端の動作を模擬するプロセス模擬手段１０と、当
該検出端からの測定量と設定値とを比較して操作端に操
作量を出力する操作制御部と同等の機能を有し、当該機
能によって当該プロセス模擬手段の検出端からの測定量
と設定値とを比較して操作端に操作量を出力する制御装
置模擬手段２０と、当該検出端の測定量や操作端に対す
る操作量を監視する操作監視部と同等の機能を有し、当
該機能によって当該プロセス模擬手段の検出端の測定量
や操作端に対する操作量を監視する操作監視模擬手段３
０とを有するプラント模擬装置であって、プロセス模擬
手段、制御装置模擬手段、並びに操作監視模擬手段の演
算を担当する演算装置を独立して設け、プロセス模擬手
段の演算処理と制御装置模擬手段の演算処理との演算負
荷を非干渉化したことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラント制御を行
う分散型制御システムに関し、特にシステム構築時の検
査とプラント運転員の訓練を行うプラント模擬装置の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】分散型制御装置においては、適用する制
御系の実態に合わせて、シーケンス制御や各種フィード
バック制御を行う内部計器を組み合わせて、顧客の要求
に適合するシステムを構築している。そして、例えば特
開平６−２８２３１１号公報に開示されているように、
プラント模擬装置を用いて構築したシステムの動作を検
査することが行われている。このシステム構築時の検査
では、構築したシステムが動作する実システム上で、制
御装置のプロセス出力端子の出力を入力端子に戻した
り、波形信号を同入力端子に入れたりしてプロセス側の
動作を模擬し、その制御装置の動作を操作監視装置から
監視することにより、構築したシステムが顧客の要求に
適合するシステムかどうか調べていた。

【０００３】また、プラント模擬装置はプラント運転員
の訓練にも使用することができる。即ち、実システムを
動かし、制御装置のプロセス出力端子の出力を同入力端
子に入れたり、波形信号を同入力端子に入れることで、
プロセス側の動作を模擬し、プラント運転員が操作監視
装置からその制御装置を操作し訓練を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成によ
れば実システムを動かす関係で、制御装置・操作監視装
置・通信バス等が必ず必要となり、システム構築時の検
査やプラント運転員の訓練に頻繁に用いる場合には、装
置が大がかりになるという課題があった。そこで、制御
装置を模擬したシミュレータをワークステーション内で
動作させる装置も存在しているが、制御装置シミュレー
タと監視制御用ソフトウェアが同一ＣＰＵ上で動作する
ため、微妙なタイミングをシミュレートすることが出来
ないという課題があった。本発明は上述の課題を解決し
たもので、システム構築時の検査やプラント運転員の訓
練に適する簡易な構成であって、微妙なタイミングもシ
ミュレートできるプラント模擬装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明は、タンク、弁、ボイラ等の機器と、これら機器に
おける流量、温度等を測定する検出端と、弁開度を増減
させる等の操作端を有するプラントに対して、当該検出
端からの測定量と設定値とを比較して操作端に操作量を
出力する操作制御部と、当該検出端の測定量や操作端に
対する操作量を監視する操作監視部とを有する分散型制
御装置の動作を模擬する装置において、前記プラントを
構成する機器、検出端、並びに操作端の動作を模擬する
プロセス模擬手段１０と、前記操作制御部と同等の機能
を有し、当該機能によって当該プロセス模擬手段の検出
端からの測定量と設定値とを比較して操作端に操作量を
出力する制御装置模擬手段２０と、前記操作監視部と同
等の機能を有し、当該機能によって当該プロセス模擬手
段の検出端の測定量や操作端に対する操作量を監視する
操作監視模擬手段３０とを有するプラント模擬装置であ
って、前記プロセス模擬手段、制御装置模擬手段、並び
に操作監視模擬手段の演算を担当する演算装置を独立し
て設け、前記プロセス模擬手段の演算処理と前記制御装
置模擬手段の演算処理との演算負荷を非干渉化したこと
を特徴としている。

【０００６】本発明の構成によれば、プロセス模擬手
段、制御装置模擬手段、並びに操作監視模擬手段の演算
を担当する演算装置を独立して設けているので、プロセ
ス模擬手段と制御装置模擬手段の演算装置を共通に設け
る場合に発生したプロセス模擬手段の演算処理と制御装
置模擬手段の演算処理との干渉による微妙なタイミング
をシミュレートできない事態を未然に防止して、プロセ
ス模擬手段の演算処理と制御装置模擬手段の演算処理と
の演算負荷を非干渉化している。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて、本発明を説明
する。図１は本発明の一実施例を示す構成ブロック図で
ある。図において、実システム側にはプラント、操作制
御部、並びに操作監視部が存在している。プラントは、
タンク、弁、ボイラ等の機器と、これら機器における流
量、温度等を測定する検出端と、弁開度を増減させる等
の操作端を有するものである。操作制御部は、検出端か
らの測定量と設定値とを比較して操作端に操作量を出力
するものである。操作監視部は、検出端の測定量や操作
端に対する操作量を監視するものである。

【０００８】上位概念としてのプラント模擬装置は、プ
ロセス模擬部１０、制御装置模擬部２０、並びに操作監
視模擬部３０を有している。プロセス模擬部１０は、プ
ラントを構成する機器、検出端、並びに操作端の動作を
模擬するものである。ここで、プロセスとは、プラント
を構成する機器、検出端、並びに操作端の有機的配列に
より生成物を製造する工程をいう。制御装置模擬部２０
は、上記操作制御部と同等の機能を有し、この機能によ
ってプロセス模擬部１０の検出端からの測定量と設定値
とを比較して操作端に操作量を出力する。操作監視模擬
部３０は、上記操作監視部と同等の機能を有し、この機
能によってプロセス模擬部１０の検出端の測定量や操作
端に対する操作量を監視するものである。ここでは、プ
ロセス模擬部１０、制御装置模擬部２０、並びに操作監
視模擬部３０の演算を担当する演算装置ＣＰＵを独立し
て設け、プロセス模擬部１０の演算処理と制御装置模擬
部２０の演算処理との演算負荷を非干渉化している。

【０００９】図２はプロセス模擬部１０の具体的な構成
例の説明図で、ここではボイラ制御を示している。ボイ
ラには、給水弁を介して冷水が供給され、ボイラで加熱
されて、蒸気としてスチームラインに供給されている。
ボイラには、燃料弁を介して重油や天然ガス等の燃料が
送られ、バーナーにて燃焼して、ボイラ内の冷水を加熱
する。検出端では、給水流量及び水温、ボイラ内水位及
び水温、燃料流量、蒸気流量及び蒸気温度等が測定され
る。操作端では、給水弁や燃料弁の開度が増減されてい
る。

【００１０】図３は制御装置模擬部２０の具体的な構成
例の説明図で、ここでは制御画面と高負荷処理とを表示
している。制御画面では、図２に示すボイラ制御に対応
して、ＰＩＤ制御演算を行う調節計が２台表示されてい
る。第１の調節計は、給水弁の開度と蒸気流量を入力し
て、設定値とのＰＩＤ制御演算を行って、操作量を演算
している。第２の調節計は、燃料弁の開度と第１の調節
計の演算結果を入力して、設定値とのＰＩＤ制御演算を
行っている。

【００１１】制御装置模擬部２０の高負荷処理には、プ
ラントを構成する機器、検出端、並びに操作端の表示を
行うグラフィックス画面の作成機能や、オペレーティン
グ・システムＯＳにおける入出力処理Ｉ／Ｏが該当す
る。高負荷処理は、演算処理に比較して負荷が大きく、
時間がかかる。ここで、プロセス模擬部１０と制御装置
模擬部２０が単一のＣＰＵ上で動作している場合を考え
ると、制御装置模擬部２０の高負荷処理に時間をとら
れ、プロセス模擬部１０のプロセス模擬用の演算処理に
費やすことのできるＣＰＵ時間が殆どなくなり、プロセ
ス模擬が正しく行われなくなるという課題を生ずる。ま
た、逆にプロセス模擬部１０がＣＰＵ時間を多大に使用
した場合、制御装置模擬部２０の使用できるＣＰＵ時間
が少なくなってしまい、制御が正しく模擬できないとい
う課題を生ずる。即ち、プロセス模擬部１０の演算処理
と制御装置模擬部２０の演算処理との演算負荷が干渉し
ているため、微妙なタイングのシミュレーションが出来
なくなる。これを防止するため、プロセス模擬部１０と
制御装置模擬部２０の演算を担当する演算装置ＣＰＵを
独立して設けている。

【００１２】図４は図１の装置を具体的な機器を用いて
構成する場合の説明図である。ここでは、社会通念上パ
ーソナル・コンビュータと呼ばれる機器のＰＣ基本部に
操作監視模擬部３０の機能を搭載し、拡張ボードにプロ
セス模擬部１０と制御装置模擬部２０の機能を搭載して
いる。ここでは、プロセス模擬部１０と制御装置模擬部
２０の機能を有する拡張ボードを下位概念としてのプラ
ント模擬装置と呼ぶ。このＰＣ基本部と拡張ボード間
は、拡張バス４０で接続されており、ＰＣ基本部と拡張
ボード間の通信が行われている。拡張バス４０の形式と
しては、ＩＳＡ、ＰＣＩ、ＥＩＳＡ等の略称で表される
各種のバス形式が採用される。

【００１３】次に、ＰＣ基本部に搭載されている拡張ボ
ードとの情報の授受をする他の機能について説明をす
る。システム生成部３２は、プロセス模擬部１０と制御
装置模擬部２０の制御システムとしての構成を定義する
ものである。プロセス模擬用定義部３４は、プロセス模
擬部１０の動作を定義するものである。プラント模擬装
置操作部３６は、下位概念としてのプラント模擬装置上
のプロセス模擬部１０、制御装置模擬部２０、並びに疑
似通信ドライバ部２２の各動作を操作するものである。
疑似通信ドライバ３８は、拡張バス４０に接続された制
御装置模擬部２０にデータのダウンロードとデータの参
照設定を行うためのものである。プラント模擬装置ドラ
イバ３９は、拡張バス４０に接続された下位概念として
のプラント模擬装置を制御するものである。

【００１４】下位概念としてのプラント模擬装置は、パ
ーソナル・コンビュータの拡張スロットに挿入されるプ
ラント制御専用のボードに格納されている。疑似通信ド
ライバ部２２は、制御通信バスの模擬を行うドライバ
で、ＰＣ基本部上の疑似通信ドライバ３８との間のデー
タのやり取りを行い、実システムにおける通信バスの模
擬を行う。制御装置模擬部２０は、実際の制御装置と同
一の機能を持つ。プロセス模擬部１０は、実システムに
おけるプロセス側の動作を模擬するロジックを有する。
ここでは、疑似通信ドライバ部２２並びに制御装置模擬
部２０とプロセス模擬部１０は、各々独立した演算装置
ＣＰＵを持ち、お互いに演算処理負荷の干渉を持たな
い。

【００１５】尚、上記図４の実施例においては、一台の
パーソナル・コンビュータの拡張スロットにプラント制
御専用の拡張ボードを装着する構成を示したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、一台のパーソナル・
コンビュータにＰＣ基本部に搭載されている機能をダウ
ンロードし、他の一台のパーソナル・コンビュータにプ
ラント制御専用の拡張ボードに搭載されている機能をダ
ウンロードし、両者の間を通信回線を通じて接続する構
成としてもよい。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、上
位概念としてのプラント模擬装置は、プロセス模擬部１
０、制御装置模擬部２０、並びに操作監視模擬部３０を
有しているので、制御装置・監視制御装置・通信バスと
いった実システムに近い設備を設けることなく、簡易な
設備で高度なプラント模擬を行うことができるという効
果がある。また、下位概念としてのプラント模擬装置を
制御する操作監視模擬部３０をプラント運転員が操作す
ると、プラント運転員の教育時に高度なプロセス模擬に
よる高度なプラント運転模擬が行えるという効果があ
る。更に、システム構築時の検査修正のサイクルが短時
間化され、高度なプロセス模擬による制御システムの正
確な検査が行えるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図２】プロセス模擬部１０の具体的な構成例の説明図
である。

【図３】制御装置模擬部２０の具体的な構成例の説明図
である。

【図４】図１の装置を具体的な機器を用いて構成する場
合の説明図である。

【符号の説明】

１０ プロセス模擬部 ２０ 制御装置模擬部 ３０ 操作監視模擬部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タンク、弁、ボイラ等の機器と、これら機
   器における流量、温度等を測定する検出端と、弁開度を
   増減させる等の操作端を有するプラントに対して、当該
   検出端からの測定量と設定値とを比較して操作端に操作
   量を出力する操作制御部と、当該検出端の測定量や操作
   端に対する操作量を監視する操作監視部とを有する分散
   型制御装置の動作を模擬する装置において、 前記プラントを構成する機器、検出端、並びに操作端の
   動作を模擬するプロセス模擬手段（１０）と、 前記操作制御部と同等の機能を有し、当該機能によって
   当該プロセス模擬手段の検出端からの測定量と設定値と
   を比較して操作端に操作量を出力する制御装置模擬手段
   （２０）と、 前記操作監視部と同等の機能を有し、当該機能によって
   当該プロセス模擬手段の検出端の測定量や操作端に対す
   る操作量を監視する操作監視模擬手段（３０）と、 を有するプラント模擬装置であって、 前記プロセス模擬手段、制御装置模擬手段、並びに操作
   監視模擬手段の演算を担当する演算装置を独立して設
   け、前記プロセス模擬手段の演算処理と前記制御装置模
   擬手段の演算処理との演算負荷を非干渉化したことを特
   徴とするプラント模擬装置。
2. 【請求項２】前記制御装置模擬手段と操作監視模擬手段
   の演算プログラムは、前記操作制御部と操作監視部の演
   算プログラムを用いることを特徴とする請求項１記載の
   プラント模擬装置。