JPS63119400A - プロセス計算機制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プロセス計算機制御装置に係り、特にプロセ
スプラントの監視・制御を行うプロセス計算機制御装置
に関する。

〔従来の技術〕

本発明にいうプロセスプラントとは、石油・石油化学や
鉄鋼関係の圧延などの製造プラント、発電や電力系統プ
ラント、または、上下水道プラント、鉄道や道路交通網
プラントなどのようなものである。これらのプラントに
あっては、監視・制御の対象とする装置などのプロセス
量は、関連する他の装置のプロセス量と一定の相関を有
して連続的に変化するものである。このようなプロセス
プラントの監視・制御装置として、計算機を適用したプ
ロセス計算機制御装置が、従来から広く用いられている
。

従来のプロセス計算機制御装置の一例を、第２図を参照
して説明する。

それぞれのプラント２２Ａ、２２Ｂに設けられたプロセ
ス量検出器（図示せず）は、□伝送処理システム１９内
の伝送処理装置（子局）２１Ａ。

２１Ｂに接続される。

前記信送処理装置（子局）２１Ａ、２１Ｂは、伝送処理
装置（！！１局）２０に接続される。なお、以下の説明
では、「伝送処理装置」を単に「伝送装置」と略記する
。

前述のように、プラント２２Ａ、２２Ｂに設けられたプ
ロセス量検出器から伝送装置（子局）２１Ａ、２１Ｂに
入力するプロセス信号には、しゃ断器の開閉状態などの
ような１機器の状態を接点の０Ｎ−ＯＦＦで取り込むデ
ジタル信号と、流量、温度および圧力などのプロセス量
を電圧や電流値で取り込むアナログ信号とがある。

このような２種類のプロセス信号は、伝送装置（子局ま
たは親局）２１Ａ、２１Ｂまたは２０で、各々ｒＯＪお
よび「１」のデジタルデータと、数値の（−例として、
１〜１０００のデジタル値で表わされた）アナログデー
タに変換される。

このように、デジタル化されたプロセスデータは１通信
制御袋！！５を介して通信制御装置５および通信回線３
０を介して、計算機システム１に伝送される。前記プロ
セスデータは、送受信部７で取り込まれ１合理性判定部
８で上下限などの合理性判定を行い、加工部９で工学値
に変換される。

前記の工学値はさらに、マンマシンデータ編集入出力部
１０および入出力装置４を経て、ＣＲＴ装！！１５．タ
イプライタ装置１６、指令員操作卓１７およびグラフィ
ックパネル１８へ供給され。

これらによって表示・印字される。指令員はこの表示・
印字結果を見てプラントの状態を監視する。

なお、良く知られているように、一般に伝送袋！２！（
親局）２０は、各地に離散する複数の伝送袋ｒ！１（子
局）２ＬＡ、　２１Ｂなどと通信回線で結ばれ、広域に
及ぶプラントを集中的に監視・制御する。

また、しゃ断器（図示せず）などの開閉や、流量の増減
などの制御指令操作は、計算機システム１に接続された
オペレータコンソール装置！１４、ＣＲＴ装置１５およ
び指令員操作卓１７を介して行われる。

本明細書では、それ故に、このオペレータコンソール装
［１４，ＣＲＴ装置！！１５および指令員操作卓１７を
含めて、以後「制御指令卓」と呼ぶことにする。

前記加工部９の出力である工学値は、また、制御演算部
１１にも供給される。制御演算部１１は。

前記工学値に基づいて所定の制御演算を実行し、制御信
号を出力する。

前記制御信号は制御出力部１２に供給され、さらに送受
信部７および通信制御装置５１通信回線３０などを介し
て、最終的には、プラント２２Ａ。

２２Ｂの操作端に伝送され、これらを制御、操作するの
に利用される。

なお、前記加工部９には、補助記憶袋！！！３が接続さ
れている。

第２図に示したような、伝送システム１９と計算機シス
テム１とを組合わせたプロセス監視制御システムを、工
場内で試験するための従来方法としては、次の２つが知
られている。

方法１ニブラント状態のデジタル、アナログ模擬信号を
生成する試験装置を、伝送装置（子局）２ＬＡ、２１Ｂ
の出側（第２図のプラント２２Ａ。

２２Ｂ側）に接続し、人手の操作によって前記模擬信号
を印加する。

方法２：伝送袋！！！（親局）２０に、模擬信号生成装
置を内蔵させ、その信号生成装置を人手で操作し１通信
制御装置！５および通信回線３０を介して、計算機シス
テム１へ、プロセスの模擬データを送信する。この場合
は、伝送装置！！（子局）２１Ａ。

２１Ｂは不要である。

上記のような試験法はいずれも、伝送システムや装置が
場内にある場合のみ可能で、伝送システムや装置が既納
（設）品の場合は、伝送システム・装置と計算機システ
ムの組合わせ試験は、事実上不可能である。

それ故に、第２図に示したような、伝送装置（子局およ
び親局）２１Ａ、２１Ｂ、２０を介して、プラント２２
Ａ、２２Ｂを監視・制御する計算機システムの工場内試
験に於ては、次のようなことが、従来から要望されてい
た。

（１）伝送装置が概設品で、計算機システムのみを追加
設備するような場合、工場内では伝送装置との組合せ試
験が困難なため、伝送装置を模擬して模擬プロセスデー
タを発生することのできる代替試験装置が必要であった
。

（２）伝送装置と計算機システムとの組合せ試験を、工
場内で実施する場合でも、組合せ試験期間が十分とれな
いなどの理由で、事前に計算機システムだけの機能を確
認しておく必要があった。

（３）さらに、伝送装置異常などの異常試験項目の中に
は、異常状態発生の試験方法が容易でないものがあり１
代替試験装置が必要であった。なお、この種の技術とし
て関連するものには、特開昭５９−２２５４０６号、特
開昭５８−１６３０１２号がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述のような要望に応えるために、例えば、特開昭５８
−１６３０１２号公報では、第２図に点線で付加的に示
したように、計算機システム１内に、プロセスデータ生
成装置１３を設けることが示唆されている。

しかし、この例では、プロセスデータ生成装置１３の出
力である模擬プロセスデータが、直接合理性判定部８に
入力される構成となっているため、通信回線３０や伝送
システム１１通信制御装置！！５などの故障状態やこれ
らに原因するデータ異常は模擬できないという欠点があ
った。

また、プロセスデータ生成装置１３自体が小規模で、Ｃ
ＲＴ装［１５やオペレータコンソール装置！１４を介し
て模擬プロセスデータを入力することができない、など
の欠点もあった。

また、第３図に点線で付加的に示したように、計算機シ
ステム１内に、プロセス生成袋！２！１３および通信制
御袋ｆｆｉ！２３を設け、通信回線３０を前述通信制御
装置２３に接続することが示唆されている。なお、図に
おいて、第２図と同一の符号は、同一または同等部分を
あられしている。

しかし、この例では、模擬データを制御指令卓から入出
力袋ｆｉ４を通してプロセスデータ生成装置１３に生成
させるしか手段がなく１通常の制御データの流れである
。制御指令卓から入出力装置４、マンマシンデータ編集
入出力部１０．加工部９、制御演算部１１、制御出力部
１２および送受信部７から送出される制御データを確認
試験する手段がないという欠点があった。

また、納入後、オンライン稼動中まったく使用されない
、通信制御装置！！５と通信を行う、伝送袋ｆｆ！（親
局）２０とほぼ同一レベルの機能を持つ高価な通信制御
装置２３が必要な構成となっており、増設・改造後の動
作確認テスト時は、通信回線３ｏを伝送装置ｌｌ　（１
１局）２０から切離すことになるため、試験中はプラン
トに対する監視・制御が全く行えないという欠点もある
。

本発明は前述の欠点を除去するためになされたものであ
り、その目的は、プロセスの異常はもちろんのこと、伝
送処理装置システム、通信制御装置、通信回線などの異
常を表わす信号も含めて、必要な模擬プロセスデータを
発生できるプロセスデータ生成装置を備えると共に、Ｃ
ＲＴ装置やオペレータコンソール装置および指令員操作
卓からの通常の通れによる制御出力及び制御応動確認試
験を行い、さらに試験中もオンライン稼動中のプロセス
プラントの監視を可能とするようなプロセス計算機制御
装置を提供することにある。

〔問題点を解決するたの手段〕

前述の目的を達成するために、本発明は、プロセスの模
擬データを生成する装置を備え、データリンケージパス
上に、伝送装置（親局）との通信を制御する通信制御装
置と計算機システムの送受信部とプロセスデータ生成装
置の３つを接続するような構成とする。

〔作用〕

これによって、通信制御装置は１台にてすむこととなり
、プロセスデータ生成装置は制御データを、送受信部と
入出力装置の両方向から受取ることが可能となり、かつ
、伝送装置（親局）と接続されたまま、プロセスデータ
生成装置と送受信部間でデータの受渡しが可能となり、
増設・改造部部分の動作確認試験を計算機システム単独
で行うことができ、プラントの監視も続行できるように
構成した点に特徴がある。

〔実施例〕

以下に図面を参照して９本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例の概略ブロック図である。な
お、ｌ！！ｆｆにおいて第２図、第３図と同一の符号は
、同一または同等部分をあられしている。

第２図、第３図との対比から明らかなように、第１図の
実施例は、プロセスデータ生成装！！１３で生成された
模擬データを、直接合理性判定部８に供給せず、また、
通信制内装ｗ５と通信回線３０と接続する通信制御装置
を新たに設けて送受信部７に供給するものでもない。

本発明では、データリンケージバス６を設けて、前記デ
ータリンケージバス６（以降「バス」と呼ぶこととする
）に通信制御装置５と送受信部７とプロセスデータ生成
装置１３を接続し、伝送装置（ｉ１１１局）とつながっ
たまま送受信部７とプロセスデータ生成装！！１３がバ
ス６を介してデータを交信可能となるように構成した点
で、従来例と異なる。

通信制御装置５はプロセスプラントに対する制御データ
のみをバス６から取込み、伝送装置（Ｍ局）２０から受
取ったプロセスプラントのプロセスデータをバス６に送
出する。

送受信部７は制御出力部１２から受取った制御データを
バス上に送出し１通信制御装置５が送出したプロセスデ
ータまたはプロセスデータ生成装置！１３が送出した模
擬データを取込み１合理性判定部８に送出する。なお、
明らかなように、取込んだデータが１通信制御装置５か
ら送出されたものか、プロセスデータ生成装置１３から
送出されたものかは、区別がつかない。

つまり、中央処理装置！２は、当該データがプロセスデ
ータ生成装置！１３から送られた時であっても、伝送シ
ステム１９から送られた時と全く同じ処理をする。

プロセスデータ生成装！！！１．３は、オペレータコン
ソール装ｆｆｉ！１４からの指令によるプロセス模擬デ
ータ、異常模擬データ、制御応動模擬データを生成して
バス上に送出し、また、オペレータコンソール装置１４
、ＣＲＴ装置１５．指令員操作卓１７から指令を、入出
力装置！！４、マンマシンデータ編集入出力部１０．加
工部９．制御演算部１１゜制御出力部１２を通って送受
信部７からバス６に送出された正規のプラント制御デー
タを取込み当該制御データに対応する応動データを生成
し、バス６上に送出し、送受信部７が受取ることになる
。

このようにして、本発明によれば、計算機システム１単
独でも、伝送システム１９と接続したままでも、プラン
トになんの影響なく動作確認試験を行うことができ、増
設・改造時でもプラントの監視を継続したまま実施可能
である。

つぎに、第４図を参照して、プロセスデータ生成装［１
３の詳細構成およびその概略機能の説明をする。なお、
同図中の第１図と同一の符号は。

同一または同等部分をあられしている。

（１）制御処理部１１１・・・制御指令卓からの制御デ
ータに対して、当該データ対応の応動データを作成する
。

（２）タイマー管理部１１２・・・オペレータコンソー
ル装置１４またはＣＲＴｆｉ！！１５からプロセスデー
タの連続生成指令がなされている場合、指定時間間隔に
てプロセスデータ生成部１１３に生成指示を行う。

（３）プロセスデータ生成部１１３・・・オペレータコ
ンソール装置１４またはＣＲＴ装置１５から指定した量
とパターンにしたがって、デジタル模擬データ、アナロ
グ模擬データを生成する。

（４）異常部主成部１１４・・・オペレータコンソール
装置１４またはＣＲＴ装置１５から指定された伝送シス
テム１９異常や通信回線３０異常および通信回線３０異
常などの模擬データを生成する。

（５）送受信部１１５・・・上記（１）、　（３）、　
（４）の各模擬データ生成部で生成された模擬データを
、バス６を通して、中央処理装置２の送受信部７に送る
。また、前記送受信部７がらの制御データを受取り、制
御処理部１１１に送る。

（６）会話型処理部１１０・・・上記（１）〜（４）の
１１１゜１１２．１１３，１１４が処理するためのパラ
メータを、会話型形式にてオペレータコンソール装！！
１４またはＣＲＴ装置！１５から取込む。

前述した（１）〜（３）について、以下において、さら
に詳細に説明する。

（１）制御処理部 制御処理部１１１は、プロセスプラントに対する制御デ
ータに対しての応動データを生成する。

１つの制御データに対し、複数の応動データも可能であ
り、間隔をおいた応動データの生成もできるものとする
。

制御処理部１１１の動作フローを第５図に示す。

制御処理部１１１は、起動されると応動データ生成指示
および当該制御データに対応する応動データを生成する
ためのデータ定義がなされているかチェックする。（ブ
ロックＡおよびＢ）生成指示またはデータ定義がなされ
ていなければ、処理を終了する。

チェックＯＫであれば応動データとして定義されている
データ数分以下を繰返す、（ブロックＣ）（ａ）当該デ
ータは遅れて出力すべきデータかどうかをチェックする
。（ブロックＤ） （イ）遅延要の場合 ■すでに生成したデータがあるかどうかチェックする。

（ブロックＥ） （１）データありの場合 生成済データを送受信部１１５に送 出し、指定時間だけ時間が経過する のを待つ、（ブロックＦ） （ｂ）当該応動データ生成する。（ブロックＧ）生成済
のデータを送受信部１１５に送出後。

処理を終了する。

（２）タイマー処理部 タイマー処理部１１２の動作フローを第６図に示す。

タイマー処理部１１２は起動受けると連続生成の要求指
示がなされているかどうかをチェックする。（ブロック
Ａ） （ａ）連続生成のデータ指定がある場合（イ）指定デー
タ数繰返す、（ブロックＢ）■当該データのタイマーカ
ウント値を更新する。（ブロックＣ） ■タイマーカウント値が、データ生成指定の値となった
かどうかをチェックする。

（ブロックＤ） （１）生成要の時 当該データ生成要求情報を作成し、 タイマーカウンタをリセットする。

（ブロックＥ） （ロ）生成データがあれば、プロセスデータ生成部１１
３に、データ生成要求を行う。

（ブロックＦ） （ｂ）次回動作時刻を登録して、処理を終了する。

（ブロックＧ） 以上から明らかなように、常に一定の周期にて本処理は
動作している。

（３）プロセスデータ生成部 プロセスデータ生成部１１３は、デジタルデータとアナ
ログデータの生成を行なう。

プロセスデータ生成部１１３の動作フローを第７図に示
す。

プロセスデータ生成部１１３は、要求データの数だけ以
下の処理を行う、（ブロックＡ）（ａ）生成対象データ
がデジタルデータ、アナログデータかのチェックを行う
、（ブロックＢ）（イ）アナログデータの時 ■アナログデータの生成を行う。（ブロックＣ） （ロ）デジタルデータの時 ■デジタルデータの生成を行う、（ブロックＤ） （ｂ）生成したデータを送受信部１１５に送出後処理を
終了する。

（１−１）アナログデータ生成処理 指定されたデータよりアナログデータを更新する。（ブ
ロックＡ） 当該データが、連続生成対象のデータかどうかをチェッ
クする。（ブロックＢ） （ａ）連続でなければ、処理を終了する。

（ｂ）連続の時 （イ）今回生成したデータが、最小値または最大値にな
ったかどうかをチェック（ブロックＣ） ■最小値の時 （１）次回更新値を正の値として終了する。

■最大値の時 （ｉ）次回更新値を負の値として終了する。

■の、■以外であれば次回更新値はそのままとし、終了
する。

以上から明らかなように、連続でなければ一定値を出力
し、連続出力データの場合は、各々のデータ毎に定義さ
れた最大値、最小値、更新間隔およびデータ更新値によ
って、順次出力データを更していく。出力例を第１０図
に示す。

（１−２）デジタルデータ生成処理 指定されたデータにてデジタルデータを生成する。（ブ
ロックＡ） 当該データが連続データかどうかをチェックする。（ブ
ロックＢ） （ａ）連続でない場合 なにもせずに処理を終了する。

（ｂ）連続の場合 （イ）今回生成値が”１＃の場合 ■当該データが”１”　（ＯＮ）状態の時間を定義して
いるタイマカウント値にて現状値を更新する。（ブロッ
クＤ） ■次回生成値を”０”とし、処理を終了する。（ブロッ
クＥ） （ロ）今回生成値が”０″の場合 ■当該データが２０”　（ＯＦ　Ｆ）状態の時間を定義
しているタイマカウント値にて現状値を更新する。（ブ
ロックＦ） ■次回出力値を”１”とし、処理を終了する。（ブロッ
クＧ） 以上から明らかなように単独の場合は＃Ｏ”または、′
１”の連続値となり、連続の場合は各データ毎に定義さ
れた０Ｎ１０ＦＦ状態の時間幅のパルス出力となる。

出力例を第１１図に示す。

〔発明の効果〕

本発明によれば、つぎに列記するような優れた効果が達
成される。

（１）伝送装置と接続する計算機システムの試験で、伝
送装置が現実には接続されなくても接続した場合と等価
な試験ができる。その結果、十分に時間をかけて計算機
システムの試験ができるので、信頼性の向上を達成でき
る。

（２）プロセス模擬データの生成周期がオペレータの指
示により可能なため、プロセスデータの取込み試験工数
が大巾に低減する。

（３）増設・改造等の現地作業時、動作確認時にプロセ
スプラントの監視を行いながら試験可能なことより、シ
ステムとしての停止時間が短くてすむ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のブロック図、第２図、第
３図は従来例におけるブロック図、第４図はプロセスデ
ータ生成装置の内部構成図、第５図は、制御処理部の概
略動作を示すフロー図、第６図はタイマ管理の概略動作
を示すフロー図、第７図はプロセスデータ生成部の概略
動作を示すフロー図、第８図はアナログデータ生成処理
の概略動作を示すフロー図、第９図はデジタルデータ生
成処理の概略動作を示すフロー図、第１０図はアナログ
データ生成処理結果例を示す説明図、第１１図はデジタ
ルデータ生成処理結果例を示す説明図である。 １・・・計算機システム、２・・・中央処理装置、３・
・・補助記憶装置、４・・・入出力装置、５・・・通信
制御装置。 ７・・・送受信部、８・・・合理性判定部、１１・・・
制御演算部、１２・・・制御出力部、１４・・・オペレ
ータコンソール装置、１５・・・ＣＲＴ装置、１６・・
・タイプライタ装置、１７・・・指令員操作卓、１８・
・・グラフィックパネル、１９・・・伝送システム、２
０・・・伝送装！！！（親局）、２ＬＡ、２１Ｂ・・・
伝送装置（子局）。 ２３・・・通信制御装置、３０・・・通信回線、１１０
・・・会話型処理部、１１１・・・制御処理部、１１２
・・・タイマ管理部、１１３・・・プロセスデータ生成
部、１１４・・・異常生成部、１１５・・・送受信部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、プロセスプラントの各種設備機構より出力されるプ
   ロセスデータを、伝送処理システムを介して取り込み、
   かつ前記取り込みデータに基づいて所定の信号処理を実
   行し、前記伝送処理システムを介して被制御機器に制御
   信号を出力する計算機システムを有するプロセス計算機
   制御装置において、前記計算機システムはプロセスデー
   タ生成装置を含み、前記プロセスデータ生成装置は、制
   御指令卓から指定された量とパターンに基づいてプロセ
   スデータを模擬するデータを生成するプロセスデータ生
   成部と、前記プロセスデータ生成部をタイマにて管理す
   るタイマ動作管理部と、伝送処理システム側で発生する
   装置故障などの異常状態の模擬データを生成する異常生
   成部と、制御卓からの制御操作によるプラント機器の動
   作指令に対する機器動作及び前記プラント機器動作結果
   による他プラント機器動作の模擬データを生成する制御
   処理部の少なくとも１つを具備したことを特徴とするプ
   ロセス計算機制御装置。