JPS63191208A - プラント運転ガイド装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はプラント運転に際して運転員にプラント状態に
即応した適切かつ柔軟な運転ガイドを指示するプラント
運転ガイド装置に関するものである。

（従来の技術） 現在のプラントはその規模の増大と機能の多様化により
非常に複雑なシステムとなっており５通常時及び異常時
においてプラント全体の状況を的確に把握し運転するこ
とは運転員にとってますます大きな負担となって来てい
る。この負担を軽減する目的で近年はプラント運転の自
動化及び運転員に対する運転ガイド提示機能の強化が図
られて来ている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、これらの自動化、運転ガイド機能を構築するに
あたっては従来一定のプラント運転又は異常事象発生の
シナリオを仮定し、それに対処する手段をシステムに装
荷して行く手法がとられて来たために、システムのビル
ドアップに際して、全体の自動化又はガイドロジックの
整合性を設計時点において前もって確保しておく必要が
あるること、また従来経験したことのない事象の発生に
対しては柔軟な対応が困難であることなどの問題点が指
摘されている。これらの問題点を克服する手法として、
ここ数年知識データベースを応用したエキスパートシス
テムの適用が数多く試られている。これらのエキスパー
トシステムにおいては運転員の経験・知識、システムの
構成の知識などをデータベースとして装荷することによ
り、プラント運転上の事象に柔軟に対応することを目的
としている。しかしこれらエキスパートシステムのベー
スを成しているデータベース及びデータベースを処理す
る推論エンジンはいずれも人間系の介在を仮定した対話
ベースのシステム用に開発されたものを流用している場
合がほとんどであり、システムの外界変化に対する応答
時間は数秒〜数十秒を要し、少くとも１秒以内の応答が
必要な運転ガイドシステムや、より高速のミリ秒オーダ
の応答を要求されるプラント制御自動化システムには適
用困難である。

第２図に従来のシステム例を示す。このシステムではプ
ラント１のセンサ２よりプラント入出力装置３を介して
計算機に入力されたプラント情報はプロ、セスデータベ
ース５として記憶装置ｉ１３内に蓄えられる。運転員の
知識やプラントの構造などの知識などはマンマシン入力
装置１ｔｌｌより入力され、マンマシン入出力処理袋ｂ
ｇ、１０を介して知識データベース構築装置９により知
識データベース６として記憶装置内に蓄えられる。中央
演算装ｗＬＢ内において推論エンジン７はプロセスデー
タベース５と知識データベース６とを基に、プラント状
態に関する推定、同定を実施し、最適な運転ガイドの選
定を行う、こうして決定された運転ガイドメツセージは
マンマシン入出力装置１１を経由して運転ガイド出力装
置１２により運転員に出力される。従来のエキスパート
システムでは知識データベース６及び推論エンジン７の
記述にＬＩＳＰ又はＰＲＯＬＯＧ等の処理スピードの遅
い言語が使用しているために実時間での処理は事実上困
難である。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の構成は大別して２つの部分より成る。

１つは知識データベース構築を主目的とするオフライン
計算機システムで、ここではプラント全体に対しての知
識データベースをマンマシンシステム経由にて構築する
。このために知識データベース及び推論エンジンは例え
ばＬＩＳＰやＰＲＯＬＯＧなどのシステム構築の容易性
を主眼とした言語にて記述される。もう１つの構成部分
はこのオフライン計算機システムと伝送路にて接続され
ているオンライン計算機である。このシステムの主眼点
はプラントの変化に即応した運転ガイド又は制御の実行
であり、ここでのデータベース及び推論エンジンは前記
オフライン計算機システムのデータベース及び推論エン
ジンをリアルタイム環境下で最も効率的に動作する様に
写像、変換したものであり、例えばＲＯＲＴＲ及びＮ、
　Ｃ，アセンブラにて記述されているものとする。

このオンライン計算機システムは運転員ガイド提示用の
マンマシンインタフェースを具備している。

（作　用） 適切なプラント運転ガイドシステムが容易に構築かつ知
識データベースの変更・追加が容易に行えるユーザフレ
ンドリなマンマシンシステムを中心とした運転ガイドシ
ステム構築機能をプラントの実時間の変化に追従しタイ
ムリーに運転ガイドを提示していく、オンライン運転ガ
イド機能とを兼ねそなえたプラント運転ガイドシステム
が実現できる。

（実施例） 第１図に実施例の構成を示す。実施例はオンライン計算
機とオフライン計算機とから成り、オンライン計算機は
プラント１の時々刻々の情報センサ２よりプロセス入出
力袋！！３を介して入力し、この情報をオンライン計算
機・記憶装置！１１３内のオンラインプロセスデータベ
ース１０５に格納する。

オンライン計算機はこの他にオンライン知識データベー
ス１０６を有し、　さらにオンライン推論エンジン１０
７がオンライン計算機中央演算袋＠　１０８内にて走行
する。またオンラインマンマシン入力装置１１１及びオ
ンライン運転ガイド出力装置１１２はオンラインマンマ
シン入出力処理装置１１１１０を介してオンライン計算
機中来演１Ｘ装置１０８に接続されている。この接続に
はオンライン知識データベース作業装［ｆｌｏｏに介在
している。オフライン計算機システムはオンライン計算
機と伝送袋［１５及びデータベース変換装置１４を介し
て接続されており、オフライン計算機機憶装置１３内に
オフラインプロセスデータベース５及びオフライン知識
データベース６を具備し、オフライン計算機中央演算装
置８内にてオフライン推論エンジン７が走行する。オフ
ラインマンマシン入力袋９１１１及びオフライン運転ガ
イド出力装置１２はオフラインマンマシン入出力処理装
置１１０及びオフライン知識データベース構築装置９を
介してオフライン計算機中央演算装置８と接続される。

まずオフライン計算機上にオフラインプラント運転ガイ
ド装置が次の様にして作成される。まずプラントの知識
が知識エンジニア、運転員、設計者等によりＣＲＴ、キ
ーボード、マウスなどのオフラインマンマシン入力装置
により対話的に入力される。この知識データベース構築
用データはオフラインマンマシン入出力処理装置１０及
びオフライン知識データベース構築装Ｆ１１９を経由し
てオフライン知識データベース６にあらかじめ定められ
た記述フォーマットにて書き込まれる。オフライン推論
エンジン７は、この知識データベース９とオンライン計
算機より伝送され、オフラインプロセスデーベースへと
書き込まれた最新のプラントデータを用い現時点又は将
来のプラントの運転に関する最適なプラント運転ガイド
メツセージを選択し、この情報をオフラインマンマシン
入出力処理装置１０を介してＣＲＴ等のオフライン運転
ガイド出力装置ｉ１２へメツセージ、グラフィック表示
等の形式にて運転員に提供する。運転員はこのメツセー
ジを基にプラント運転を実施する。

ここでオフライン知識データベース６に格納される情報
は主に運転員の有しているプラント運転操作、プラント
動特性、各種経験則、そしてプラント及びプラント機器
の構造、動作の計算上の知識から成る。データベースの
作業においてはオフライン知識データベース構築装［９
を援用することにより効率的にデータベース作業が可能
となる。

このデータベースはＬＩＳＰ、　ＰＲＯＬＯＧ等の知識
記述に適した言語表現が使われる。このオフライン知識
データベース６の中の情報はデータ変換装置１１！１４
によりオンラインリアルタイム処理に適したＦＯＲＴＲ
及びｐｃ言語等の表現に変換された後に伝送装置１１５
を経由してオンライン知識データベース１０６にダウン
ラインロードされる。このデータとプラント１よりプロ
セス入出力袋％１１３を介して取り込まれたセンサ２の
情報から成オンラインプロセスデータベース１０５の両
方を用いてオンライン推論エンジン１０７が推論を行い
現状のプラント状態に最適な運転ガイドメツセージを決
定し、それをオフラインマンマシン入出力処理装置１１
０を経由してＣＲＴ等のオンライン運転ガイド出力装置
１１２上にメツセージ又はグラフィック情報の形で表示
し、運転員をガイドする。またオンライン知識データベ
ース１０６に対する変更追加についてはキーボードなど
のオンラインマンマシン入力装置１１１とオンライン知
識データベース変換装置１０９を用いることによって可
能である。変更追加後のオンライン知識データベース１
０６は逆に伝送袋［１５及びデータベース変換装置を経
由してオフラインデータベース６へ転送することが出来
る。

データ変換の一実施例を以下に示す、オフライン計算機
システム内の知識データベースがルールによって与えら
れており、例えばルールＡとして″もしｘ＝ａならばｙ
＝　ｂ　＃という知識が有り、オフライン計算機におい
てはこの知識を次の様に表現したとする。

Ａ＝　（ｘ：ａ＊　ｙ：ｂ）　　　　　　−のデータ変
換部では次の様な変換Ｆを実行する。

Ａ　→　ａ Ｆ（Ａ）　＝Ｆ　（（ｘ　：　ａ、　ｙ　：　ｂ））＝
ＩＮＣＬＵＤＥ　（ＩＦ（ｘＥＱ−ａ）、　ｙ＝ｂ　；
Ｃ０ＮＴＩＮＵＥ）＝ａ オンライン計算機ではこのａを実行ソースステートメン
トに追加する。

オフライン計算機とオンライン計算機を接続させ、それ
ぞれに主な機能を知識データベース構築とオンライン運
転ガイドという風に分担することにより、柔軟かつ容易
な知識データベース構築性という長所を保持しながら、
プラントの変化に十分追従可能なスピードで運転ガイド
を運転員に提示可能なシステムが実現され、これにより
運転員の負、担の軽減と安全確実かつ柔軟な運転がベテ
ラン運転員でなくとも可能となり、企業にとっては安全
性、高効率運転及び人件費節約による経費削減が実現さ
れる。

大規模なシステムを対象とした場合には、一式のオンラ
イン計算機システムにて全システムを処理しようとする
と処理負荷の増大により応答性に遅れが生ずる可能性が
ある。これを回避するために第４図に示す様な分散構成
を取る。ここではプラント１をＮ個の相互に比較的独立
なサブシステム１〜Ｎに分割しそれぞれのサブシステム
に対しての運転ガイドを実施する。サブシステムに１〜
Ｎに対応してＮ個のオンライン運転ガイド計算機システ
ムを設置する。それぞれのオンライン計算機システムは
同じ構成を持ち、１番目のオンライン計算機システム２
１を例として取り上げるとその構成は中央演算装置２１
１．運転ガイド出力装ｒｌｌ　２１２　。

マンマシン入力装置２１３．プロセス入力表［２１４゜
記憶装置１ＩＩ２１５．オフライン計算機との伝送装置
２１６゜そしてサブシステム１に関するオンライン知識
データベース２１８より成る。全プラントの知識データ
ベース構築を主な目的とするオフライン計算機システム
３は次の構成より成る。中央演算装［１３１゜運転ガイ
ド出力装置３２．マンマシン入力表［１３３゜記憶装置
ｉ！ｔ３５．オンライン右計算機群との伝送装置３６、
データ変換装ｗ１３７及び知識データベース３８である
。この知識データベースには各サブシステムに対応する
サブデータベース１〜Ｎ　（３８１〜３８Ｎ）があり、
またこれに加えてプラント全体のバランスを保持して運
転することに関する共通知識データベース３８０が存在
する。サブデータベース１〜Ｎ　（３８１〜３８Ｎ）は
オフライン計算機システムにて製作された後にデータ変
換装置！３７にてリアルタイム性を持つ言語用データへ
と変換され伝送装ｆ［３６及び伝送装置ｉ！　（２１６
〜２Ｎ６）を経由してオンライン計算機システム群の記
憶装置！　（２１５〜２Ｎ５）へとダウンラインローデ
ィングされる。各オンライン計算機システムはこの知識
データベース（２１８〜２Ｎ８）とサブシステム（１１
〜ＩＮ）′からプロセス入出力装Ｗｔ（２１４〜２Ｎ４
）を通して取り込んだサブシステムの状態を基に運転ガ
イドを運転ガイド出力装置（２１２〜２Ｎ２）を介して
運転員に対して提示する。

各サブシステムの保有する知識データベース（２１８〜
２Ｎ８）では推論に不十分な場合にはこの旨をオフライ
ン計算機に通知し、オフライン計算機において、プラン
ト全体の調和という観点から見た運転ガイドの特定が行
われ、この結果が再度該当するオンライン計算機システ
ムへと送られ、その運転ガイド出力装＠　（２１２〜２
Ｎ２）により運転員へと提示される。

またプラント側の変更、運転知識の蓄積などに伴う、知
識データベースへの変更・追加は各オンライン計算機シ
ステムのマンマシン入力装置ｉ！（２１３〜２Ｎ３）を
通して実施され、　この更新されたデータベースの内容
（２１８〜２Ｎ８）は定期的にオフライン計算機３の知
識データベースへとすい上げられ。

オフライン側オンライン側の知識の等優性が保たれる。

本発明の一実施例として、単に運転ガイド出力のみでな
く、推論結果に基き、プロセス入出カシステム経由にて
プラントアクチュエータ起動信号を出力することにより
、プラントの適切な制御を行うことも可能である。

〔発明の効果〕

知識データベース及び推論エンジンに基いた運転ガイド
システムにおいて、システム知識データベース構築に適
したオフライン計算機とプロセス変化に対する追従性に
すぐれたオンライン計算機とに分剤することにより、フ
レキシブルな運転ガイドエキスパートシステムとプラン
トの変化に応じた適切な運転ガイドシステムの共存を図
ることが出来、現状のエキスパートシステム共通の問題
点であるところのリアルタイム性の獲得が可能となる。

これにより非通常操作を行う場合の運転員の負荷が大幅
に軽減され、プラントの安全、確実かつ効率良い運転が
実現され、誤操作等に起因するプラント破損などの発生
を事実上撲滅することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は従
来実施例を示すブロック図、第３図は本発明の詳細な説
明図、第４図は本発明の他の実施例（分散処理システム
）を示すブロック図である。 １・・・プラント　　　　２・・・センサ３・・・プロ
セス入出力装置 ５・・・プロセスデ・−タベース ６・・・知識データベース ７・・・推論エンジン　　８・・・中央演算装置代理人
　弁理士　　則　近　憲　信 置　　二俣弘文 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中央演算装置とプラントに関するデータベースを
   装荷した記憶装置とプラント運転に関するガイドを推論
   する推論エンジンと、マンマシン対話用入出力装置と、
   データベース変換装置とから構成され、対象とするプラ
   ント全体の運転ガイドを行うことを目的とする知識ベー
   スシステム構築を行うオフライン計算機システムと、当
   該オフライン計算機システムを伝送装置により接続され
   、プラント全体の一部を成す特定サブシステムの現時点
   の状態に即応した運転ガイドを運転員に対して提示する
   ことを目的とし中央演算装置と前記プラントに関するデ
   ータベースを実時間変化に対応可能な様に変換したデー
   タベースを装荷した記憶装置とプラント運転に関するガ
   イドを推論する推論エンジンとプロセス入出力装置とマ
   ンマシン対話用入出力装置とを具備したオンライン計算
   機システム群より構成され、プラントの実時間の変化に
   対応可能な柔軟運転ガイドを可能とすることを特徴とし
   たプラント運転ガイド装置。
2. （２）前記特許請求の範囲第１項記載のプラント運転ガ
   イド装置において、プラント全体の調和に関する知識ベ
   ースをオフライン計算機システム内に具備することによ
   り、各サブシステムの迅速な運転ガイドとプラント全体
   の調和を保つために必要な運転ガイド双方の運転員に対
   する提示を可能としたことを特徴とした運転ガイド装置
   。