JPH10187015A - 運転訓練シミュレータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プラントモデリング装置の模擬の精度をあげ、
実プラントの動きを忠実に再現することにある。 【解決手段】プラントモデリング装置を備えた運転訓練
シミュレータ装置において、プラントモデリング装置４
は、実プラントからのプラント信号を収集処理して保存
するプラントデータベース31と、プラントのどのような
状態を模擬するかの初期状態データが保存された初期状
態データベース32と、この初期状態データベースより初
期状態データを検索する初期状態選択処理手段24と、こ
の手段により初期状態データが検索されるとこの初期状
態データに近いプラントデータをプラントデータベース
より検索処理する近似値検索処理手段22と、この手段で
検索されたプラントデータをもとにそれに近い模擬プロ
セスを作成し、これを運転訓練シミュレータとして出力
する模擬プロセス作成処理手段23とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒューマンマシン
インタフェース装置を備えたプラント監視装置の運転方
法を学習するための運転訓練シミュレータ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】石油化学や製鉄、ごみ焼却などの大型プ
ラントの運転は、図５に示すような計算機を用いたプラ
ント監視装置による運転が主流になっている。このプラ
ント監視装置は、ヒューマンマシンインタフェース装置
１と複数のコントロール装置２とを制御用ラン３を介し
て接続し、ヒューマンマシンインタフェース装置１から
の制御指令を各コントロール装置２に与えることによ
り、プラント各所の例えば温度計、流量計等の計測機
器、モータ、弁等の動力機器等へ制御データを伝送する
ようになっている。

【０００３】ところで、プラントを実際に運転するに
は、いかにしてプラント監視装置の運転方法を学ぶか
が、運転現場での課題の一つになっている。しかし、プ
ラント監視装置の運転方法を学ぶ際には、訓練によりプ
ラントの運転に影響を与えないこと、またプラントの高
度化によりプラントの運転期間が長くなりプラントを止
める機会が少なくなったことにより、実プラントの監視
装置を用いての運転方法の訓練は困難な状況にある。

【０００４】そこで、最近では図６に示すようなプラン
トモデリング装置を用いた運転訓練シミュレータ装置が
開発されている。この運転訓練シミュレータ装置は、ヒ
ューマンマシンインタフェース装置１と実プラントとは
切離された複数のコントロール装置２とを制御用ラン３
により接続し、さらに制御用ラン３に実プラントを模擬
するプラントモデリング装置４を接続する構成とし、こ
のプラントモデリング装置４を対象に監視及び運転操作
を行うものである。

【０００５】従って、このような運転訓練シミュレータ
装置によれば、プラント監視装置を実プラントに接続す
る代りに、実プラントの動きを模擬するプラントモデリ
ング装置に接続することにより、プラントモデリング装
置は計算により各種現場の機器の動きを模擬するので、
実プラントに影響を与えずにプラントの運転方法を学ぶ
ことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この運転訓練シミュレ
ータ装置にとって最も大きな課題は、いかにして現場の
機器の動きを忠実に模擬するかということである。しか
しながら、計算により各種現場の機器の動きを忠実に模
擬することは困難であり、ある程度の近似値や仮の値を
設定して模擬しているのが現状である。このため、プラ
ントモデリング装置の模擬結果は実プラントの動きとは
異なったものとなってしまい、運転訓練シュミレータに
よる効果を減少させ、訓練の緊迫感をなくす原因の一つ
になっている。

【０００７】本発明はプラントモデリング装置の模擬の
精度をあげ、実プラントの動きを忠実に再現することが
できる運転訓練シミュレータ装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により運転訓練シミュレー
タ装置を構成するものである。請求項１に対応する発明
は、実プラントを模擬するプラントモデリング装置によ
り、プラントを監視及び運転操作する監視装置によるプ
ラントの運転方法を訓練する運転訓練シミュレータ装置
において、前記プラントモデリング装置は、前記監視装
置に取込まれる実プラントからのプラント信号を収集処
理するプラント信号入力処理手段と、このプラント信号
入力処理手段で処理されたプラントデータを保存するプ
ラントデータベースと、プラントのどのような状態を模
擬するかの初期状態データが保存されている初期状態デ
ータベースと、この初期状態データベースより初期状態
データを検索する初期状態選択処理手段と、この初期状
態選択処理手段により検索された初期状態データが入力
されるとこの初期状態データに近いプラントデータを前
記プラントデータベースより検索処理する近似値検索処
理手段と、この近似値検索処理手段で検索されたプラン
トデータが入力されると、このプラントデータをもとに
それに近い模擬プロセスを作成し、その模擬プロセスを
運転訓練シミュレータとして出力する模擬プロセス作成
処理手段とを備えたものである。

【０００９】従って、上記のような構成の運転訓練シミ
ュレータ装置にあっては、実プラントを模擬するにあた
り、プラントデータベースに時系列的に記憶された各種
データを参照しながら実プラントと同じ動きの模擬プロ
セスが作成されるので、この模擬プロセスを運転訓練シ
ミュレータとすることにより訓練者はより実プラントの
運転時に近い訓練を行うことができる。

【００１０】請求項２に対応する発明は、実プラントを
模擬するプラントモデリング装置により、プラントを監
視及び運転操作する監視装置によるプラントの運転方法
を訓練する運転訓練シミュレータ装置において、前記プ
ラントモデリング装置は、予めプラントの異常・故障の
項目及び各項目の異常・故障を発生させた場合のプロセ
スの模擬データが保存された異常及び故障データベース
と、この異常・故障データベースより異常・故障の模擬
データを検索する異常・故障選択処理手段と、この異常
・故障選択処理手段により検索された異常・故障の模擬
データをもとに異常・故障時の模擬プロセスを演算し作
成する異常・故障模擬プロセス作成処理手段と、この異
常・故障模擬プロセス作成処理手段より異常・故障時の
模擬プロセスが取込まれるとその模擬プロセスを運転訓
練シミュレータとして出力する模擬プロセス作成処理手
段とを備えたものである。

【００１１】従って、上記のような構成の運転訓練シミ
ュレータ装置にあっては、実プラントでは故意に発生さ
せることが困難な故障や異常現象を発生させることがで
き、訓練者は体験することが困難な故障や異常を体験す
ることができる。

【００１２】請求項３に対応する発明は、実プラントを
模擬するプラントモデリング装置により、プラントを監
視及び運転操作する監視装置によるプラントの運転方法
を訓練する運転訓練シミュレータ装置において、前記プ
ラントモデリング装置は、前記監視装置に取込まれる実
プラントからのプラント信号を収集処理するプラント信
号入力処理手段と、このプラント信号入力処理手段で処
理されたプラントデータを保存するプラントデータベー
スと、プラントのどのような状態を模擬するかの初期状
態データが保存されている初期状態データベースと、こ
の初期状態データベースより初期状態データを検索する
初期状態選択処理手段と、この初期状態選択処理手段に
より検索された初期状態データが入力されるとこの初期
状態データに近いプラントデータを前記プラントデータ
ベースより検索処理する近似値検索処理手段と、予めプ
ラントの異常・故障の項目及び各項目の異常・故障を発
生させた場合のプロセスの模擬データが保存された異常
及び故障データベースと、この異常・故障データベース
より異常・故障の模擬データを検索する異常・故障選択
処理手段と、この故障選択処理手段により検索された異
常・故障の模擬データをもとに異常・故障時の模擬プロ
セスを演算し作成する異常・故障模擬プロセス作成処理
手段と、前記近似値検索処理手段で検索されたプラント
データが入力されると、このプラントデータをもとにそ
れに近い模擬プロセスを作成し、前記異常・故障模擬プ
ロセス作成処理手段より異常・故障が知らされると模擬
プロセスの作成を中断して前記異常・故障時の模擬プロ
セスを運転訓練シミュレータとして出力する模擬プロセ
ス作成処理手段とを備えたものである。

【００１３】従って、上記のような構成の運転訓練シミ
ュレータ装置にあっては、実際のプラントの動きを模擬
する場合には定常運転時に学習した結果を基に模擬し、
故障や異常などを模擬する時には異常・故障データベー
スに記憶された模擬データを基に模擬し、そのそれぞれ
の模擬の部分をスムーズにつなげて模擬するようにした
ので、実際のプラント運転に近い状態で訓練することが
可能となるとともに、実際のプラント運転では体験する
ことができない異常・故障なども体験でき、緊急時の訓
練もより充実した内容で行うことが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明による運転訓練シミュ
レータ装置を備えたプラント監視装置の実施の形態を示
すシステム構成図である。

【００１５】図１において、１１はプラント監視装置
で、このプラント監視装置１１はヒューマンマシンイン
タフェース装置１と複数のコントロール装置２とを制御
用ラン３を介して接続し、ヒューマンマシンインタフェ
ース装置１からの制御指令を各コントロール装置２に与
えることにより、プラント各所の例えば温度計、流量計
等の計測機器、モータ、弁等の動力機器等へ制御データ
を伝送したり、これら各種機器からのデータを取込まれ
るようになっている。

【００１６】また、１２は運転訓練シミュレータ装置
で、この運転訓練シミュレータ装置１２はヒューマンマ
シンインタフェース装置１と複数のコントロール装置２
とＣＲＴ装置５を備えたプラントモデリング装置４が制
御用ラン３により接続されている。

【００１７】ここで、上記プラントモデリング装置４に
ついて図２により説明する。図２はプラントモデリング
装置を示すブロック図である。図２において、２１は実
プララント制御用ラン４１を通して実プラントからのプ
ラント信号を収集処理するプラント信号入力処理手段、
３１はこのプラント信号入力処理手段２１で処理された
プラントデータを保存するプラントデータベースであ
る。

【００１８】また、３２はプラントのどのような状態を
模擬するかの初期状態データが保存されている初期状態
データベース、２４はこの初期状態データベース３２よ
り初期状態データを検索する初期状態選択処理手段、２
２は初期状態選択処理手段２４により検索された初期状
態データが入力されるとこの初期状態データに近いプラ
ントデータをプラントデータベース３１より検索処理す
る近似値検索処理手段である。

【００１９】一方、３３は予めプラントモデリング装置
上で発生させるための異常や故障の項目と、各項目の異
常や故障を発生させた場合のプロセスの模擬データが保
存されている異常・故障データベース、２５はこの異常
・故障データベース３３より異常や故障の模擬データを
検索する異常・故障選択処理手段、２６はこの異常・故
障選択処理手段２５により検索された異常や故障の模擬
データが入力されると、この異常や故障の模擬データを
もとに異常や故障時の模擬プロセスを演算して作成する
異常・故障模擬プロセス作成処理手段である。

【００２０】さらに、２３は近似値検索処理手段２２で
検索されたプラントデータが入力されると、このプラン
トデータをもとにそれに近い模擬プロセスを作成して運
転訓練シミュレータの制御用ラン４２に伝達し、また異
常・故障模擬プロセス作成処理手段２６より異常や故障
が知らされると模擬プロセスの作成を中断して異常・故
障模擬プロセス作成処理手段２６より受取った異常や故
障時の模擬プロセスを運転訓練シミュレータの制御用ラ
ン４２に伝達する模擬プロセス作成処理手段である。

【００２１】次に上記のように構成された運転訓練シミ
ュレータ装置の作用について述べる。実プラントの制御
用ラン４１に接続されたプラントモデリング装置４にお
いて、プラント信号入力処理手段２１はプラント信号を
収集処理し、そのプラントデータをプラントデータベー
ス３１に時系列に保存する。この場合、保存する信号の
項目は図１のＣＲＴ表示装置５に表示される図３の初期
状態設定画面１０１などにより模擬の項目から必要なプ
ラントの各種状態を選択して保存される。

【００２２】このような状態にあるとき、ＣＲＴ表示装
置５に表示されている図３に示すような初期状態選択画
面１０１からどのような状態を模擬させるかを選択す
る。いま、オペレータが初期状態を選択すると、初期状
態選択処理手段２４は初期状態データベース３２から選
択された状態データを検索し、その状態データを近似値
検索処理手段２２に引渡す。

【００２３】この近似値検索処理手段２２では、検索さ
れた初期データに最も近いプラントデータをプラントデ
ータベース３１から検索し、そのプラントデータを模擬
プロセス作成処理手段２３に引渡す。この模擬プロセス
作成処理手段２３は、検索されたプラントデータをもと
にそれに近い模擬プロセスを作成し、運転訓練シミュレ
ータの制御用ラン４２に伝達する。

【００２４】これにより、運転訓練シミュレータの図１
のコントロール装置２は、この模擬プロセスを対象に制
御を行い、ヒューマンマシンインタフェース装置１のＣ
ＲＴ表示装置に実プラントの監視装置上と同様のプラン
トデータが表示され、実プラントと同様の操作を行うこ
とができる。

【００２５】次に異常や故障などの実プラントでは発生
させることが困難な項目の模擬処理と、これまで説明し
てきたプラントデータをもとに模擬する部分とを融合す
る仕組みについて述べる。

【００２６】オペレータは、プラントモデリング装置４
のＣＲＴ表示装置５に表示されている図６に示すような
異常・故障選択画面によりどのような異常や故障をさせ
るかを選択する。

【００２７】いま、オペレータにより異常や故障が選択
されると、異常・故障選択処理手段２５は異常・故障デ
ータベース３３から該当する異常・故障データを検索
し、この異常・故障データを異常・故障模擬プロセス作
成処理手段２６に引渡す。

【００２８】すると、異常・故障模擬プロセス作成処理
手段２６は異常・故障選択処理手段２５より取込んだ異
常・故障データをもとに演算し、異常や故障時の模擬プ
ロセスを作成する。この異常・故障模擬プロセス作成処
理手段２６で作成された異常や故障時の模擬プロセスが
模擬プロセス作成処理手段２３に渡されると、この模擬
プロセス作成処理手段２３ではプラントデータベース３
１による模擬プロセスの作成を中断し、受取った異常や
故障時の模擬プロセスを運転訓練シミュレータ用制御用
ラン４２に伝達する。

【００２９】この時、訓練者は異常や故障を体験し、必
要な処置を行い、模擬プロセスが正常な状態に戻れば、
模擬プロセス作成処理手段２３は異常・故障模擬プロセ
ス作成処理手段２６からの模擬プロセスの採用を打切
り、再びプラントデータベース３１による模擬プロセス
の作成を再開する。

【００３０】このようなプラントモデリング装置４を備
えた運転訓練シミュレータ装置とすれば、実プラントの
動きに近い模擬プロセスの作成が可能となり、運転訓練
シミュレータを用いてプラントの運転を訓練するもの
は、より実際のプラント運転に近い状態で訓練すること
が可能となる。また、実際のプラント運転では体験する
ことができない異常や故障なども体験でき、緊急時の訓
練もより充実した内容で行うことができる。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、プラ
ントモデリング装置の模擬の精度をあげ、実プラントの
動きを忠実に再現することができる運転訓練シミュレー
タ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による運転訓練シミュレータ装置の実施
の形態を示すシステム構成図。

【図２】同実施の形態のプラントモデリング装置の構成
を示すブロック図。

【図３】同実施の形態におけるプラントモデリング装置
の初期状態選択画面の一例を示す図。

【図４】同実施の形態におけるプラントモデリング装置
の異常・故障選択画面の一例を示す図。

【図５】プラント監視装置の一例を示すシステム構成
図。

【図６】従来の運転訓練シミュレータ装置の一例を示す
システム構成図。

【符号の説明】

１……ヒューマンマンマシンインターフェース装置 ２……コントロール装置 ３……制御用ラン ４……プラントモデリング装置 ２１……プラント信号入力処理手段 ２２……近似値検索処理手段 ２３……模擬プロセス作成処理手段 ２４……初期状態選択処理手段 ２５……異常・故障選択処理手段 ２６……異常・故障模擬プロセス作成手段 ３１……プラントデータベース ３２……助機状態データベース ３３……異常・故障データベース ４１……実プラント制御用ラン ４２……運転訓練シミュレータ制御用ラン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実プラントを模擬するプラントモデリン
   グ装置により、プラントを監視及び運転操作する監視装
   置によるプラントの運転方法を訓練する運転訓練シミュ
   レータ装置において、 前記プラントモデリング装置は、前記監視装置に取込ま
   れる実プラントからのプラント信号を収集処理するプラ
   ント信号入力処理手段と、このプラント信号入力処理手
   段で処理されたプラントデータを保存するプラントデー
   タベースと、プラントのどのような状態を模擬するかの
   初期状態データが保存されている初期状態データベース
   と、この初期状態データベースより初期状態データを検
   索する初期状態選択処理手段と、この初期状態選択処理
   手段により初期状態データが検索されるとこの初期状態
   データに近いプラントデータを前記プラントデータベー
   スより検索処理する近似値検索処理手段と、この近似値
   検索処理手段で検索されたプラントデータをもとにそれ
   に近い模擬プロセスを作成し、その模擬プロセスを運転
   訓練シミュレータとして出力する模擬プロセス作成処理
   手段とを備えたことを特徴とする運転訓練シミュレータ
   装置。
2. 【請求項２】 実プラントを模擬するプラントモデリン
   グ装置により、プラントを監視及び運転操作する監視装
   置によるプラントの運転方法を訓練する運転訓練シミュ
   レータ装置において、 前記プラントモデリング装置は、予めプラントの異常・
   故障の項目及び各項目の異常・故障を発生させた場合の
   プロセスの模擬データが保存された異常及び故障データ
   ベースと、この異常・故障データベースより異常・故障
   の模擬データを検索する異常・故障選択処理手段と、こ
   の異常・故障選択処理手段により検索された異常・故障
   の模擬データをもとに異常・故障時の模擬プロセスを演
   算し作成する異常・故障模擬プロセス作成処理手段と、
   この異常・故障模擬プロセス作成処理手段より異常・故
   障時の模擬プロセスが取込まれるとその模擬プロセスを
   運転訓練シミュレータとして出力する模擬プロセス作成
   処理手段とを備えたことを特徴とする運転訓練シミュレ
   ータ装置。
3. 【請求項３】 実プラントを模擬するプラントモデリン
   グ装置により、プラントを監視及び運転操作する監視装
   置によるプラントの運転方法を訓練する運転訓練シミュ
   レータ装置において、 前記プラントモデリング装置は、前記監視装置に取込ま
   れる実プラントからのプラント信号を収集処理するプラ
   ント信号入力処理手段と、このプラント信号入力処理手
   段で処理されたプラントデータを保存するプラントデー
   タベースと、プラントのどのような状態を模擬するかの
   初期状態データが保存されている初期状態データベース
   と、この初期状態データベースより初期状態データを検
   索する初期状態選択処理手段と、この初期状態選択処理
   手段により検索された初期状態データが入力されるとこ
   の初期状態データに近いプラントデータを前記プラント
   データベースより検索処理する近似値検索処理手段と、
   予めプラントの異常・故障の項目及び各項目の異常・故
   障を発生させた場合のプロセスの模擬データが保存され
   た異常及び故障データベースと、この異常・故障データ
   ベースより異常・故障の模擬データを検索する異常・故
   障選択処理手段と、この故障選択処理手段により検索さ
   れた異常・故障の模擬データをもとに異常・故障時の模
   擬プロセスを演算し作成する異常・故障模擬プロセス作
   成処理手段と、前記近似値検索処理手段で検索されたプ
   ラントデータが入力されると、このプラントデータをも
   とにそれに近い模擬プロセスを作成し、前記異常・故障
   模擬プロセス作成処理手段より異常・故障が知らされる
   と模擬プロセスの作成を中断して前記異常・故障時の模
   擬プロセスを運転訓練シミュレータとして出力する模擬
   プロセス作成処理手段とを備えたことを特徴とする運転
   訓練シミュレータ装置。