JPWO2002035302A1 - プラント制御監視装置 - Google Patents
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Abstract
プラントで発生したプロセス状態の変調・異常を迅速かつ正確に把握する。プロセスの変調・異常を正常化するための対応操作をオペレータの経験や熟練に依存することなく的確に行う。プラントの制御系をプラント、系列、工程等の関連をもつグループに分割し、それぞれについての監視画面を作成した。アラームが発生したときは、当該アラームが関連する画面において当該アラームを表示する。アラームに対する対応を支援するガイダンス画面を設けた。
Description
〔技術分野〕
この発明は、たとえば製品の製造を行う化学製品製造プラント、石油化学製品製造プラント、石油精製プラント、鉄鋼製品製造プラント、食品製造プラント、紙パルプ製品製造プラント、医薬品製造プラント、自動車製造プラント、機械製品製造プラント、電気製品製造プラント等の各種製造プラントや発電プラント、廃棄物処理プラント等の運転制御を監視するための装置に関するものである。
〔技術背景〕
従来より製造プラントの運転を制御・監視するために、分散型制御装置（いわゆるＤＣＳ）およびこれを制御・監視する上位コンピュータシステム装置が用いられている。これらは、プラント制御監視装置と称する。
ＤＣＳは、ＣＲＴや液晶による表示装置を備え、プラントに含まれる装置・機器やプロセスの運転状況を表示し、これによりプラントを制御・監視する。従来の表示装置は、一般に、プラントのプロセスがプロセスフローダイアグラム（Ｐ＆ＩＤ）形式で記述されたグラフィック画面を表示する。これは、プラントの制御状態が視覚的に把握できるようにするためである。
また、上位コンピュータシステム装置は、ＤＣＳから送られるプロセス状態信号・変数に基づいて、あるいはこれらプロセス状態信号・変数を目的に応じて加工した加工信号に基づいて、品質、効率、設備・プロセスの安全性等について最適運転に必要な管理値を出力する。そして、運転管理担当者（オペレータ）は、これらの情報を総合的に判断し、運転に対して操作（アクション）を行う。
すなわち、従来のプラント制御監視装置では、プラントに設置される計装機器（圧力、温度、流量、液面指示量等の各種の計装機器）が扱うプロセス状態信号や上記加工信号が、予め設定された基準値を越える場合に、各計装計器単位でアラームを通知するように構成されている。
従来のプラント制御監視装置では、表示装置の画面上において各計装機器ごとに図や記号、文字などを用いてグラフィック表示する。アラームが発生した場合（プロセスにおいて所定の乖離状態が発生した場合）には、個々の図や記号、文字などを色変りさせ、または点滅させることによって、オペレータにアラームを通知する。このように、各計装機器をそれぞれ図や記号、文字などを用いて表現し、プラント全体をグラフィック画面で表わす場合には、複数枚のグラフィック画面を必要とする。特に、大きなプラントになると非常に多くのグラフィック画面を必要とする。
ところで、このような複数のグラフィック画面を用いた場合には、アラームが発生したときに、それを確認し、所要の対応操作をするための画面（乖離状態が発生している装置・機器を含む画面）を表示させる必要がある。このため、従来では、各画面に番号を付してその番号を入力することによりその画面を表示させる方法や、統計的にあるいは経験的にアラームが発生しやすい特定の画面を予め設定し、これをアラーム発生時にキーボード等に設けられた画面切換手段によってワンタッチで展開表示する方法や、予め多数のＣＲＴ画面を用意し、アラームが発生しやすい特定の画面を常時表示しておく方法が採用されていた。
従来のプラント制御監視装置では、次のような問題がある。
あるアラームが発生したときに必要な画面をすばやく表示させるためには、オペレータが各画面の番号を記憶しておく必要がある。ところが、一人のオペレータが記憶しておくことのできる画面の数には限界がある。
また、プラント全体を複数の画面で表現する場合には、プロセスの広い範囲を監視するために複数のＣＲＴや液晶装置および複数のオペレータを必要とし、しかも、実際の監視作業においては頻繁な画面の切換操作が必要である。
言い換えると、オペレータ１人あたりが監視できるプラントの範囲、すなわちオペレータ１人あたりが監視できる計装機器の数は自ずと限られるから、計装機器数の多いプラントの監視を行なうためには多数のオペレータおよび表示装置を必要とし、しかも頻繁な画面切換操作が必要となる。
他方、プラントで発生したプロセス状態の変調・異常が原因となって、多数の計装機器に関するアラームを連鎖的に発生させる場合もある。その場合には、オペレータが当該変調・異常の本質（多数のアラームの元凶）を迅速かつ正確に把握しなければならない。さらに、オペレータは、プロセスの変調・異常を正常化するための対応操作をする必要があるが、その場合に、関連するプロセス状態信号やこれに関連する各計装機器を探し出し、その情報に基づいて対応しなければならない。
このため、オペレータの技術的、経験的な能力差によって、アラーム発生原因の特定や、変調・異常に対する判断や対応操作に個人差が発生する。その結果、プラントの安定かつ安全な運転や品質の均一性の観点から不都合が生じる場合がある。
〔発明の開示〕
本発明は、このような背景のもとになされたものであって、プラントで発生したプロセス状態の変調・異常を迅速かつ正確に把握することのできるプラント制御監視装置を提供することを目的とする。また、本発明は、プロセスの変調・異常を正常化するための対応操作をオペレータの経験や熟練に依存することなく的確に行うことができるプラント制御監視装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本願発明者は、表示装置が、プラント全体を表示する上位の画面からプラントを構成する個々の装置・機器を表示する下位の画面までの所要の階層構造を備え、かつ各階層の画面を任意に表示させることができれば、アラームが発生した場合に、どの計装点において異常が発生しているかを迅速かつ正確に把握することができ、また、その対策を的確に講じることができる点に着目した。
（１）そこで、本発明に係るプラント制御監視装置は、プラントの各プロセスを構成する複数の装置・機器の運転状態を所定の記号を用いて示す表示装置と、各装置・機器の運転が所定の乖離状態であることを判断したときにアラーム信号を出力すると共に上記表示装置により当該アラームを表示させるアラーム出力部を有する演算処理装置とを備え、上記表示装置は、各装置・機器単位で運転状態を表示する第１階層画面と、一定の関連性を有する装置・機器が階層的にグループ分けされ、グループごとにそれらの運転状態を表示する上位階層画面と、各画面において、当該画面に対して下位、同位または上位の階層のグループを同時に簡易的に表示する簡易表示手段とを有し、上記各画面の表示を任意に切り換えるための画面切換手段が備えられていることを特徴とするものである。
この構成によれば、画面切換手段によって表示装置が表示する画面を任意に切り換えることができる。すなわち、画面切換手段によって、第１階層画面から上位階層画面まで任意に切り換えて表示することができる。また、アラーム出力手段によって当該アラームが表示される。したがって、各装置・機器においてアラームが発生した場合には、画面を上位から下位へ順次切り換えていくことにより当該乖離状態が生じている装置・機器を含む画面を簡単に表示させることができる。
また、ある階層の画面を表示させているときであっても、簡易表示手段によってそれと下位、同位または上位の画面を簡易的に表示することができるから、当該表示している画面に含まれる装置・機器で乖離状態が発生していない場合であって他の画面に含まれる装置・機器で乖離状態が発生した場合には、当該乖離状態が発生している装置・機器が含まれる画面が属するグループにアラームが発生したことを表示することができる。
具体的には、たとえば、ある装置・機器が含まれる一の第１階層画面を表示させているときに、別の装置・機器が含まれる他の第１階層画面においてアラームが発生した場合には、これを簡易的に表示することができる。
また、上記上位階層画面は、少なくとも、上記第１階層画面により表示される工程を一定の関連性を有するグループに分けて当該プラント全体を表現するプラント系階層画面とを備えたものとすることができる。
このようにすれば、プラント全体を表現する画面を表示させている場合に、ある装置・機器において乖離状態が生じてアラームが発生した場合であっても、当該装置・機器が属する第１階層画面に切り換えることができる。
さらに、上記上記階層画面は、少なくとも、上記第１階層画面により表示される工程を一定の系列ごとにグループ分けした系列系階層画面と、当該系列系階層画面により表示される系列をまとめてプラント単位で表現するプラント系階層画面とを備えたものとすることができる。
このようにすれば、プラント全体を表現する画面を表示させている場合に、ある装置・機器において乖離状態が生じてアラームが発生した場合であっても、当該装置・機器が属する系列が含まれる系列系階層画面に切り換え、次いで当該系列に含まれる工程を示す第１階層画面に切り換えることができる。
（２）上記アラーム出力手段は、アラーム信号を出力したときに、当該アラームが関連する第１階層画面および当該第１階層画面が関連する上位階層画面において当該アラームの状態を表示させるアラーム集約手段を備えたものとすることができる。
この構成によれば、いずれの階層の画面を表示している場合であっても、アラームが発生した場合には、当該アラームが関連するすべての画面において当該アラームを表示させることができる。したがって、いずれの階層の画面を表示させていても、画面を順次切り換えてアラームを追跡してゆくことにより、当該乖離状態が生じている装置・機器が含まれる画面に容易かつ迅速に到達することができる。
また、上記アラーム集約手段は、当該アラームの重要度に応じて表示形態を変化させる表示形態変化手段を備えたものとすることができる。
このようにすれば、発生したアラームの重要度を認識することができ、単にアラームの発生の有無だけでなく、どのような乖離状態が発生しているかをある程度予測することができる。
（３）上記表示装置は、アラームが発生したときに当該乖離状態およびこれに対応するための支援情報を表示するガイダンス画面を備えたものとすることができる。
この構成によれば、ガイダンス画面により発生した乖離状態の正確な認識が可能であり、また、ガイダンス画面にしたがって当該アラームに対応する操作を容易に行うことが可能となる。
また、上記表示装置は、アラームが発生したときに上記ガイダンス画面が準備されていることを示す画面を表示する手段を備えたものとすることもできる。
このようにすれば、アラームが発生したときには、当該乖離状態の認識および対応策を支援する画面があることをオペレータが認識することができる。
（４）上記画面切換手段は、アラームが発生したときに上記ガイダンス画面を表示させる手段を備えたものとすることもできる。
この構成によれば、画面切換手段によりガイダンス画面が表示される。この場合、ガイダンス画面を自動的に表示させるようにすることもできる。
また、上記画面切換手段は、所定ランクのアラームが発生したときに上記ガイダンス画面またはガイダンス画面が準備されていることを示す画面を同時に表示させる手段を備えたものとすることができる。
このようにすれば、ガイダンスが必要となる重要なアラームに対してのみ、上記支援情報を表示させることができる。これにより、すべてのアラームに対してガイダンスを提供する場合に比べて、処理を簡単なものとすることができる。一方、オペレータにおいては、当該アラームが重要なものであることを認識することができる。
さらに、上記ガイダンス画面は、アラームに対応するための複数の支援情報を表示するように設定することができる。
このようにすれば、あるアラームに対して複数の対応措置を支援することができ、アラームに対してより的確な措置をとることが可能となる。
（５）上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えたものとすることができる。
この構成によれば、一覧画面により、どのようなガイダンスが準備されているかが一目瞭然となる。
（６）上記画面切換手段は、当該表示されている画面上で所定のワンタッチ操作をすることにより他の任意の階層の画面または上記ガイダンス画面に切り換える手段を備えたものとすることができる。
この構成によれば、画面の切り換えをワンタッチ操作で行えるので、画面を迅速に切り換えて所要の画面を表示させることができる。
〔発明を実施するための最良の形態〕
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るプラント制御監視装置の構成を模式的に示した図である。同図は、製造プラント１０とこれを制御するプラント制御監視装置１３とを分けて図示している。
本実施形態では、プラント１０は、化学製品を製造するための一貫生産プラントである。このプラント１０は、各種の装置・機器を含んでいる。これら装置・機器としては、化学反応機、蒸留装置、熱交換器、圧縮機、ポンプ、タンク類、配管等が含まれる。各装置・機器に対して、所定の場所にセンサ１１やバルブ１２等のアクチュエータ等が設置されている。センサ１１としては、温度計、流量計、圧力計、レベル計、濃度計等が含まれる。センサ１１は、各装置・機器の運転状態（プロセスの状態）を監視し、その状態を示す信号を出力する。
プラント制御監視装置１３は、プラント１０の運転状況の監視、制御、生産状況の管理をする。プラント制御監視装置１３は、制御ステーション１４（演算処理装置）と表示装置１５とを備えている。本実施形態では、制御ステーション１４は複数設けられている。これは、プラント１０の制御系を複数の区画に分割し、各制御区画を別々の制御ステーション１４によって制御するためである。なお、このような制御形態を分散型制御といい、分散型制御を行うプラント制御監視装置を一般に分散型制御装置（ＤＣＳ）と総称する。分散型制御装置は、各種の製造プラントの制御や発電プラントの制御のみならず、各種の交通監視制御システムや環境制御装置など広く使用されている。
各制御ステーション１４は、上記センサ１１等から出力されるプロセス状態信号を受け取り、それに基づいて所定の演算処理を行って制御信号（操作信号）を出力する。そして、この制御信号に基づいてバルブ１２等のアクチュエータや各装置・機器等が制御されるようになっている。
各制御ステーション１４は、各装置・機器に対応する基準値（基準信号）を予め記憶している。この基準値とは、各装置・機器の正常運転の基準となるものである。各制御ステーション１４は、各プロセス状態信号と上記基準信号とを比較する。場合によっては、複数のプロセス状態信号を使用して必要な演算処理を行った結果得られた加工信号と上記基準信号とを比較する。その結果、各装置・機器の運転が所定の乖離状態であることを判断したときは、アラーム信号を出力すると共に、表示装置１５に当該アラームを表示させる。
また、各装置・機器は、個々の装置・機器を特定するために、それぞれタグナンバー（識別番号）が付与されている。これらタグナンバーは、制御ステーション１４によって設定され記憶されている。そして、各装置・機器に関する入出力信号は、タグナンバーを基にして制御ステーション１４で管理されている。
次に、表示装置１５は、ディスプレイ１６と画面コントローラ１７（画面切換手段）とを備えている。ディスプレイ１６は、プラント１０のプロセスの状態を表した画面を表示する。画面コントローラ１７は、上記プロセス状態を表す画面をディスプレイ１６に表示させ、また、ディスプレイ１６によって表示される画面を必要に応じて切り換える。なお、この表示装置１５は、上記プロセスの状態を示す信号を各図に示すような記号を用いて表現するようになっている。
また、プラント１０の制御系は、複数の制御区画に分割されており（分散型制御）、各制御区画は対応する制御ステーション１４によって制御されている。各制御ステーション１４は、プラント１０に含まれる各装置・機器を所定のグループに階層的に分けている。この所定のグループとは、プラント１０における一定の関連性を有する装置・機器がまとめられたものである。そして、表示装置１５は、階層的に分けられたグループのうち、最下位の第１階層画面および上位階層画面を表示することができる。すなわち、表示装置１５は、複数の階層の画面を表示することができる画面構造を有する。ここで、第１階層画面とは、各装置・機器単位でその運転状態を表示した画面であり、上位階層画面とは、プラント１０における一定の関連性を有する装置・機器のグループについて運転状態を表示した画面である。
図２は、表示装置１５によって表示される画面（グラフィック画面）１８を示しており、同図では、上述した第１階層画面が表示されている。
このグラフィック画面（第１階層画面）１８は、プラント１０をいくつかの工程に分け、そのうちのある一つの工程をプロセスフローダイアグラム（ＰＦＤ）形式（或いはＰ＆ＩＤ形式：パイプ＆インスツルメンツダイアグラム）で表現している。すなわち、第１階層画面１８は、プラント１０の一つの工程を表示したものであり、この画面１８は、装置・機器、センサおよび各装置・機器に関する入出力信号を図や文字等を用いて詳細に表現している。
また、表示装置１５は、上述したように上位階層画面を表示することができる。したがって、それぞれの工程をブロック状に表現し、プラント１０における各工程のつながりや流れが分かるような画面も備えている。これらの画面は、任意に選択してディスプレイ１６上に表示させることができる。なお、この画面の切り換えは、上記画面コントローラ１７により行う。
図３は、表示装置１５が表示することができる画面を模式的に一覧表示したもの、すなわち、表示装置１５の画面構造を展開して表示したものである。
同図において、参照符号１９〜２３は、それぞれ第１階層画面を示している。これらの各画面では、装置・機器を一定の関連性を有する工程ごとにグループ分けしている。したがって、第１階層画面１９〜２３のいずれかを選択することにより、各画面に対応する工程について運転の監視をすることができる。なお、第１階層画面は、必ずしも一つの画面で一つの工程全体を表示するものではなく、たとえば一つの工程に多数の装置・機器が含まれる場合は、第１階層画面をさらに複数の画面に分割するようにしてもよい。また、反対に、一つの画面に複数の工程を表示するようにしてもよい。
また、参照符号２４〜２６は、それぞれ系列系階層画面を示している。これらの画面では、プラント１０における工程を一定の関連性を有する系列ごとにグループ分けしている。したがって、系列系階層画面２４〜２６のいずれかを選択することにより、各画面に対応する系列について運転の監視をすることができる。そして、参照符号２７は、プラント階層画面を示している。この画面では、プラント１０における系列を一覧表示しており、プラント１０全体を表示している。
すなわち、本実施形態では、オペレータが監視すべきプラント１０全体を、その監視の目的やオペレータの役割等に応じて階層的に分割して表示するようになっており、プラント１０全体をプラント系階層画面２７および系列系階層画面２４〜２６（上位階層画面）と、上記第１階層画面１９〜２３とによって表示するようになっている。
なお、ここで「プラント」は、複数の「系列」で構成され、製品を製造する単位として定義される。また「系列」は、複数の「工程」から形成され、プラントの中で、品種や量を独立してコントロールする単位として定義される。副原料や用役等のプラント付帯設備等については、副原料系や用役系、回収系などの機能ごとに系列と定義する場合もある。さらに「工程」は、複数の「機器」の集合体からなり、化学工学的な単位機能（たとえば、反応、蒸留、抽出、吸収、乾燥等の単位操作機能）を有するものとして定義される。そして、プラントを構成する設備としての最小単位を「機器」として定義する。機器の例としては、たとえばポンプ、タンク、蒸留塔 、熱交換器、圧縮機、冷凍機、反応器、乾燥機、輸送機、バルブ（コントロールバルブ、リモートバルブ等）である。また、配管等や計装機器としては、たとえば温度計、流量計、圧力計、液面計、濃度計、湿度計等が含まれる。
もっとも、表示装置１５の画面構造は上述したものに限定されるものではない。すなわち、たとえば、互いに関連した複数のプラントの集合体を「エリア」として定義し、この「エリア」の運転状態を上記系列系階層画面の上位階層画面としての「プラント系階層画面」として表示させるようにすることもできる。同様に、複数のプラントやエリアの集合体である工場全体としての「工場」、いくつかの工場の集合体としての「製造所」または「工場群」等のグループに分けて、それらを表す上位階層の画面を設けることもできる。このようなグループ分けは、プラント制御監視装置１３による全体の運転監視の目的に応じて適宜決定することができる。
図４は、表示装置１５による画面の切り換え（展開）についての一例を模式的に示すものである。同図では、プラント系階層画面２７、その下位の系列系階層画面２４、さらにその下位の第１階層画面２０が順次に展開される様子を示している。
図４は、プラント系階層画面２７において、ＸプラントおよびＹプラントの２つのプラントの制御を監視していることを示している。なお、図において、ＸプラントおよびＹプラントは、それぞれ、画面上３つに区画されている。各プラントは複数の系列を含んでいる。たとえばＹプラントにおいては、最上段に表示された区画に、Ｙ−１〜Ｙ−４までの系列が含まれている。さらに、各系列はＡ〜Ｅの複数の工程によって構成されていることが表示されている。ここで、プラント系階層画面２７から各系列系階層画面２４等への展開、そして、各系列系階層画面２４等から各第１階層画面２０等への展開は、上記画面コントローラ１７によって行う。
次に、表示装置１５によって実際に表示される各画面についてそれらの機能と共に詳述する。
（１）プラント系階層画面
図５は、プラント系階層画面の具体例を示している。このプラント系階層画面３１は、プラントごとに運転を監視するようになっている。同図では、プラントＡ〜Ｃを監視している様子を表示している。また同図では、各プラントをグラフィック形式で表現し、プラント内の一定の関連性を持つ系列または工程を、抽象化したブロック形式で表示している。これにより、プラントにおけるプロセスの流れが監視できる。
図４で示したと同様に、プラント系階層画面３１から系列系階層画面または第１階層画面への切り換えは、これら系列または工程のブロック形式で表示された部分へのタッチまたはマウスによるクリック操作等により行う。すなわち、上記画面コントローラ１７は、このようなワンタッチ操作で画面の展開を可能としている。各系列をブロック形式で表示した部分をクリック操作等することにより、ワンタッチで当該系列を表示する系列系階層画面（図６参照）に展開される。
プラント内の系列または工程のいずれかにおいて変調や異常（乖離状態）が発生した場合は、上述したように制御ステーション１４によってアラームが発せられる。またそれと同時に、制御ステーション１４は、系列または工程をブロック形式で表示した部分を色変わりまたは点滅させる。すなわち、画面の表示形態を変化させる。なお、表示形態の変化の態様としては、色変わりのみ、色変わりおよび点滅、点滅のみの３通りが考えられる。以下、表示形態の変化については、「色変わり等」という。
特に本実施形態では、上記乖離状態が発生したときは、プラントの任意の系列または工程において発生したアラームを集約処理する。すなわち、ある工程においてアラームが発生した場合（たとえば、図４において表示されている第１階層画面２０においてアラームが発生した場合）には、当該工程が関連する系列系階層画面２４（図４においてＹ−４系列Ｂ）およびプラント系階層画面２７（図４においてＹプラントの最上段）が色変わり等するようになっている。
このような集約処理をさせるための条件を設定することもできる。その条件の一つは、アラームの種類にかかわらず、アラームの発生に対してアラームを集約させるものである。他の条件としては、予め決められたいくつかの乖離状態が発生した場合（単独のアラームではなく、いくつかの乖離状態が成立した場合にアラームが発生する場合）にアラームを集約させるものである。いずれの条件に基づくアラームの発生かどうかの判断は、色変わり等のほか、点滅させる位置を変えることにより行うこともできる。なお、このような条件は、制御ステーション１４においてシステムプログラムすることによって容易に設定することができる。
また、アラーム発生時の点滅表示は、アラーム発生時は点滅し、オペレータがそのアラームを確認すると点滅が停止し連続表示に変わるような構成とすることもできる。
さらに、本実施形態では、アラームの種類によってその重要度がランク付けされている。このランク付けは、制御ステーション１４においてシステムプログラムすることによって容易に設定することができる。アラームのランク付けは、当該アラームがプラントの安全性、生産性、品質等に与える影響の程度により行う。そして、アラームの重要度に応じて表示する色が、たとえば重要度が高い順に赤、橙、黄色のように変化するように構成することができる。
また、同一のブロックで表現される範囲内で複数のアラームが同時に発生した場合には、重要度の高いアラームの状態を優先して表示するように構成することもできる。これにより、プラント１０の運転監視について重要なアラームに対して優先的に対応措置をとることができる。さらに、まず重要度の低いアラームが発生した後に重要度の高いアラームが発生した場合であっても、後から発生した重要度の高いアラームの発生を見落とすことがないという利点もある。
さらに、プラント系階層画面３１において、運転管理のポイントとなるプロセスデータを表示させることもできる。これにより、プラントの運転監視を効果的なものとすることができる。
（２）系列系階層画面
図６は、系列系階層画面の具体例を示している。系列系階層画面３２は、プラント図５におけるプラントＡに含まれる各系列をグラフィック形式で表現し、系列内の工程を抽象化したブロック形式で表示している。この画面によってプロセスの流れが監視できるようになっている。
各工程をブロック形式で表示した部分をタッチまたはマウスによるクリック操作等をすることにより、上述したと同様にワンタッチで当該工程を表示する第１階層画面（図７参照）に展開される。後述するが、この第１階層画面もグラフィック形式で表現されている。
各系列内の工程で変調や異常（乖離状態）が発生した場合は、上述したように制御ステーション１４によってアラームが発せられると共に、ブロック形式で表示された部分を色変わり等させる。
また、上述したと同様に、ある乖離状態が発生したときは、発生したアラームを集約処理する。この処理についても上述したと同様に、アラームを集約させる条件を設定することもできる。その条件の一つは、アラームの種類にかかわらず、アラームの発生に対してアラームを集約させるものである。他の条件としては、予め決められたいくつかの乖離状態が発生した場合（単独のアラームではなく、いくつかの乖離状態が成立した場合にアラームが発生する場合）にアラームを集約させるものである。いずれの条件に基づくアラームの発生かどうかの判断は、色変わり等のほか、点滅させる位置を変えることにより行うことができる。なお、このような条件は、制御ステーション１４においてシステムプログラムすることによって容易に設定することができる。
また、アラーム発生時の点滅表示は、アラーム発生時は点滅し、オペレータがそのアラームを確認すると点滅が停止し連続表示に変わるような構成とすることもできる。
さらに、本実施形態では、アラームの種類によってその重要度がランク付けされている。このランク付けは、制御ステーション１４においてシステムプログラムすることによって容易に設定することができる。アラームのランク付けは、当該アラームがプラントの安全性、生産性、品質等に与える影響の程度により行う。そして、アラームの重要度に応じて表示する色が、たとえば重要度が高い順に赤、橙、黄色のように変化するように構成することができる。
また、同一のブロックで表現される範囲内で複数のアラームが同時に発生した場合には、重要度の高いアラームの状態を優先して表示するように構成することもできる。さらに、図６に示すように、系列系階層画面３２において、運転管理の基準となるプロセスデータを表示させることもできる。これにより、プラントの運転監視を効果的なものとすることができる。
（３）第１階層画面
図７は、第１階層画面の具体例を示している。第１階層画面３３は上記プラントＡの中に含まれる各工程のプロセスフローをＰ＆ＩＤ（パイプ＆インスツルメンツダイアグラム）形式により記載したプロセスフローダイアグラム（ＰＦＤ）のグラフィック画面で構成されている。この画面は、装置・機器およびこれらを制御するためのセンサ並びに各装置・機器の入出力信号を、図、記号、文字等を用いて詳細に表現している。この画面によって、各工程内の各装置・機器および配管のつながりや流れが分かるようになっている。
なお、本実施形態では、この第１階層画面３３によって一つの工程の全体を表示しているが、たとえば一つの工程の中にきわめて多数の装置・機器が含まれているような場合には、一つの工程を複数の第１階層画面に分割して表現することもできる。
本実施形態では、各装置・機器から出力された信号（プロセスの状態を示す信号）に基づいて各装置・機器のプロセス状態を画面上に表記している。これにより、各工程の運転状況の監視のほか、制御・生産状況を管理することができる。また、制御出力（操作信号）に基づいてバルブ等のアクチュエータ、各装置・機器等を自動または手動で出力するための手段（すなわちアラームに対応するための操作等）を画面上に表記することができる。これにより、プロセスの運転監視や必要な判断、操作が実施できるようになっている。したがって、表示された工程内でアラームが発生した場合には、図、記号、文字等の色変わり等によってアラームの状態が表示される。また、当該アラームに対応するための情報が表示されるようになっている。
また、図７に示す第１階層画面３３には、プラントの運転監視操作に必要な画面（図に示す画面に関連する他の画面）を展開する手段も設けられている。すなわち、このプロセスにおいて当該工程の上工程または下工程を示す画面、当該工程に属する装置・機器の運転操作を実施するための操作画面、その他の関連ある工程の画面を展開する手段が設けられている。また、当該工程が属する系列やプラントという上位階層の画面を展開する手段も設定されている。これについては後述する。
なお、上述した画面構造は、次のように変更することもできる。すなわち、対象とするプラントの規模、性格により、プラント内に複数の系列が存在しない場合や、複数の系列が存在してもプラント内の工程数が少ない場合には、系列単位の画面を設けないようにすることもできる。その場合には、プラント系階層画面と第１階層画面との２階層構造、または複数の系列系階層画面と第１階層画面との２階層構造にすることもできる。つまり、プラントの規模によって、それを制御・監視するための画面構造を任意の階層に設定することができる。
（４）その他の機能
図５ないし図７に示したように、プラント系階層画面、系列系階層画面、第１階層画面は、他の系列やプラント等を簡易的に表示する簡易表示部３５を有している。
この簡易表示部３５は、上記表示装置１５によってプラント系階層画面等と同一画面上に表示される。この簡易表示部３５に関しても上述したアラームの集約処理がなされるようになっている。したがって、当該表示されている階層の画面とは異なる画面においてアラームが発生した場合には、簡易表示部３５の対応部分を色変わり等させることによって、当該アラームの発生を確認することができる。これにより、オペレータは、どの階層の画面に表現された部分でアラームが発生したのかを直ちに知ることができ、かつその画面への切り換え（展開）および必要な処置を実施することができる。
簡易表示部３５の表示形態の例としては、各第１階層画面上では、当該画面に対して上位の階層である系列系階層画面やプラント系階層画面を簡易的に表示することができる。また、各系列系階層画面上では、当該画面に対して同位または上位の階層である系列系階層画面やプラント系階層画面を簡易的に表示することができる。さらに、各プラント系階層画面上では、当該画面に対して同位または下位の階層であるプラント系階層画面や系列系階層画面を簡易的に表示することができる。そして、それぞれの簡易表示部３５を画面へのタッチやマウスでクリックする等することによって、表示された階層グループの画面に任意に切換えることができるようになっている。この機能は、上述した画面コントローラ１７によって行うことができるようになっている。
図８は、簡易表示部３５の具体例を示している。この図では、たとえばプラントＢのＢ−１系列でアラームが発生したことを、簡易表示部３５の色変わり等で表現している。そして、この部分を画面へのタッチやマウスでクリック等することによってプラントＢを含むプラント系階層画面やさらにその下位のＢ−１系列を含む系列系階層画面に切り換えることができる。
以上の機能により、オペレータ１人当たりが監視できるプラント１０の範囲を飛躍的に拡大させることができる。言い換えれば、少ない画面数で広いプラントの範囲の運転監視ができる。また、監視レベルを標準化することができる。さらに、乖離状態の見逃しをなくし、プラント１０の変調や異常のほかその兆候の早期発見が可能となる。加えて、オペレータ一人当たりが監視できるループ数を増大することができる。
次に、本実施形態では、後述するガイダンス画面３６が表示されるようになっている。このガイダンス画面とは、アラームが発生した場合にプラント１０の運転に必要な支援情報を提供するものである。すなわち、図９に示すように、アラームの発生原因の特定に関する情報、アラームの内容に関する詳細な情報、アラームの対処方法や対処に必要な操作に関する情報等を表示するようになっている。
具体的には、アラームが発生した場合に、プラント系階層画面、系列系階層画面等の各画面上に上記ガイダンス画面が存在することを記号または図形などで表示する。そして、アラームが発生すると、この記号あるいは図形を色変わり等させることにより、発生したアラームに対するガイダンス画面が存在することを示すように構成されている。
また、色変り等はアラームの重要度に応じてたとえば重要度が高いものから赤、橙、黄色と変えることができる。これにより、ある画面上で同時に２つ以上のアラームが発生した場合に、それに対処するための優先順位を決めることができる。
さらに本実施形態では、この記号あるいは図形部分をマウスでクリックしたり、画面にタッチ等することにより、当該ガイダンス画面を展開することができるようになっている。このガイダンス画面の展開は、上述した画面コントローラ１７によってワンタッチ操作で行えるようになっている。このガイダンス画面を展開し、そのガイダンスにしたがって操作することにより、オペレータの経験や熟練等にかかわらず、発生したアラームに簡単に対処することができる。
ガイダンス画面に搭載される機能としては次のような機能が挙げられる。
この機能は、ガイダンス画面によって詳細な情報の表示を行うものである。
図９のガイダンス画面３６を参照して説明する。これらの表示は、図９に示したガイダンス画面３６によって行うことができる。
（ａ）アラームの内容の確認
この機能は、発生したアラームに対応する変調・異常の内容を詳細に説明するものである。また、アラームに関連するプロセスデータ等を表示し、アラーム状態を確認し、判断するために必要な画面を展開するための機能（手段）を有する。すなわち、判断に必要な他の画面がこの画面から展開できるようになっている。
（ｂ）アラームに対応するための操作
この機能は、アラームの対応処置として必要なアクションの内容を表示する。また、対応アクションに必要な操作や操作に必要な画面を表示する。すなわち、上記（ａ）と同様に、アラームに対応するために必要な操作方法の表示、およびそれを実行するために必要な画面の表示等が行われる。
（ｃ）アラーム発生原因の特定
この機能は、アラームの発生原因の確認を行うために、当該アラームに関係のあるデータ等を表示するものである。また、確認に必要な他の画面を表示する。さらに、アラームの発生原因の特定を自動的に行うように設定することもできる。この場合、アラームの発生原因の特定（絞り込み）を自動的に行うためのプログラムを別途制御ステーションまたはこのプラント制御監視装置１３に接続されたワークステーション等に組み込んで、これにより絞り込みを行った結果を、このガイダンス画面に表示するように構成することができる。
（ｄ）その他の運転状態の表示
たとえば、運転中の蒸留塔のトレーパフォーマンスや圧縮機のサージング領域等を表示するように設定することもできる。これらの情報は、数値や文字情報だけでは表現しにくいため、グラフや図等で表現することによってリアルタイムで確認することができる。これにより、プラント１０の変調・異常に対処するための情報、操作方法だけでなく、プラント１０の運転管理に関わる全ての支援情報を表示することができ、オペレータによる運転を支援することができる。
また、ガイダンス画面を設ける場合、ガイダンスの対象となるアラームが少ない場合には、アラームの発生と同時に対応するガイダンス画面を直接展開させるように構成することもできる。
一方、図１０に示すように、ガイダンスの一覧画面３７を設けることもできる。この一覧画面３７を設けることは、次のような場合に効果的である。すなわち、ガイダンスの対象となるアラームが多く、アラームに対応するガイダンス画面３６の存在を示す記号または図形を一対一で全て画面上に表示することができない場合である。
この一覧画面３７によって、各アラームに対応するガイダンスのインデックスを設けることができる。そして、この一覧画面３７を先ず展開させた後に、この一覧画面３７から必要なガイダンス画面３６を展開させる方法を採用することができる。
かかる方法は、上述したプラント系階層画面や系列系階層画面等の上位階層の画面を表示している場合、言い換えると、複数の装置・機器、多数の工程や系列を含むことによって非常に多くのアラームが存在する画面を表示している場合に、より有効である。
ガイダンスの一覧画面３７から各ガイダンス画面３６を表示（展開）するには、上述の画面コントローラ１７を用いることができる。その要領を図１１に示している。
この操作は、上述したように、画面へのタッチ（ポイント）やマウスでクリックする等によりワンタッチで行うようにすることができる。さらに、一覧画面３７において展開が必要部分を色変り等させることによりガイダンスの存在をオペレータに知らせるようにすることができる。このようなガイダンスの一覧画面３７を用いることにより、多数のアラームに対応するガイダンス画面３６を各階層画面上に表示することが可能になる。
ガイダンス画面３６やガイダンスの一覧画面３７は、たとえば、プラント系階層画面、系列系階層画面、第１階層画面等が表示されるディスプレイ１６と同一のディスプレイ１６上に、たとえばウィンドウ形式で重ねて表示するようにすることもできる。これは、コンピュータシステムにおいて一般的なウインドウ形式を採用することにより実現することができる。
また、画面を自由に切換えられるような構成にすることもできる。この機能によりオペレータは、ガイダンス画面以外の画面から、当該ガイダンスの内容を確認しながらプラント１０の運転やアラームに対する操作を行うことができる。
以上のように、ガイダンス画面３６を設けることにより、アラームが発生した場合に、オペレータの熟練等を要することなく迅速かつ的確に対処することができる。なぜなら、ガイダンス画面３６により、アラームの原因となる事項やアラームを確認するための事項等をオペレータが覚える必要がないからである。
しかも、上述のように、アラームを集約し、しかも画面の展開を迅速に行うことができるから、オペレータがアラームの発生している画面を予測したり記憶したりする必要がない。したがって、オペレータの熟練の程度による対応操作のばらつきがなくなり、運転、判断、操作の標準化を実現することができる。加えて、オペレータ一人当たりの監視範囲を拡大することができ、プラント１０の制御の監視を精度の高いものとすることができる。
〔産業上の利用の可能性〕
以上のように、本願発明では次のような効果を奏する。
（１）表示装置が複数階層の画面構造を有し、各画面を任意に切り換えることができるから、従来のようにオペレータが画面を記憶しておく必要がない。このため、アラームが発生した場合に、当該乖離状態が生じている装置・機器を含む画面をオペレータの経験や熟練に依存することなく簡単に表示させることができる。その結果、プラントで発生したプロセス状態の変調・異常を迅速かつ正確に把握することができる。
（２）特に、アラームの状態や対応策を支援するガイダンス画面を備えることにより、どのような乖離状態が発生しているかを認識することができると共に、アラームに対する対応手段をオペレータの経験や熟練に依存することなく的確に採ることができる。これにより、アラーム対応するための操作を標準化でき、引いては、プラントの運転管理も標準化することができる。
（３）加えて、画面の切り換えをワンタッチ操作で行い、、当該乖離状態が生じている装置・機器を含む画面をオペレータの経験や熟練に依存することなくきわめて迅速に表示させることができるので、アラームに対する対応手段をオペレータの経験や熟練に依存することなくなお一層迅速かつ的確に採ることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施形態に係るプラント制御監視装置の構成を示す模式図である。
図２は、本発明の一実施形態に係る表示装置によって表示される画面を示す図である。
図３は、本発明の一実施形態に係る表示装置が表示することができる画面を一覧表示した図である。
図４は、本発明の一実施形態に係る表示装置よる画面の切り換えの一例を示す図である。
図５は、系列系階層画面の具体例を示した図である。
図６は、工程系階層画面の具体例を示した図である。
図７は、第１階層画面の具体例を示した図である。
図８は、簡易表示部の具体例を示した図である。
図９は、ガイダンス画面が表示された状態を示す図である。
図１０は、ガイダンスの一覧画面を示した図である。
図１１は、ガイダンス画面を展開する要領を示した図である。
この発明は、たとえば製品の製造を行う化学製品製造プラント、石油化学製品製造プラント、石油精製プラント、鉄鋼製品製造プラント、食品製造プラント、紙パルプ製品製造プラント、医薬品製造プラント、自動車製造プラント、機械製品製造プラント、電気製品製造プラント等の各種製造プラントや発電プラント、廃棄物処理プラント等の運転制御を監視するための装置に関するものである。
〔技術背景〕
従来より製造プラントの運転を制御・監視するために、分散型制御装置（いわゆるＤＣＳ）およびこれを制御・監視する上位コンピュータシステム装置が用いられている。これらは、プラント制御監視装置と称する。
ＤＣＳは、ＣＲＴや液晶による表示装置を備え、プラントに含まれる装置・機器やプロセスの運転状況を表示し、これによりプラントを制御・監視する。従来の表示装置は、一般に、プラントのプロセスがプロセスフローダイアグラム（Ｐ＆ＩＤ）形式で記述されたグラフィック画面を表示する。これは、プラントの制御状態が視覚的に把握できるようにするためである。
また、上位コンピュータシステム装置は、ＤＣＳから送られるプロセス状態信号・変数に基づいて、あるいはこれらプロセス状態信号・変数を目的に応じて加工した加工信号に基づいて、品質、効率、設備・プロセスの安全性等について最適運転に必要な管理値を出力する。そして、運転管理担当者（オペレータ）は、これらの情報を総合的に判断し、運転に対して操作（アクション）を行う。
すなわち、従来のプラント制御監視装置では、プラントに設置される計装機器（圧力、温度、流量、液面指示量等の各種の計装機器）が扱うプロセス状態信号や上記加工信号が、予め設定された基準値を越える場合に、各計装計器単位でアラームを通知するように構成されている。
従来のプラント制御監視装置では、表示装置の画面上において各計装機器ごとに図や記号、文字などを用いてグラフィック表示する。アラームが発生した場合（プロセスにおいて所定の乖離状態が発生した場合）には、個々の図や記号、文字などを色変りさせ、または点滅させることによって、オペレータにアラームを通知する。このように、各計装機器をそれぞれ図や記号、文字などを用いて表現し、プラント全体をグラフィック画面で表わす場合には、複数枚のグラフィック画面を必要とする。特に、大きなプラントになると非常に多くのグラフィック画面を必要とする。
ところで、このような複数のグラフィック画面を用いた場合には、アラームが発生したときに、それを確認し、所要の対応操作をするための画面（乖離状態が発生している装置・機器を含む画面）を表示させる必要がある。このため、従来では、各画面に番号を付してその番号を入力することによりその画面を表示させる方法や、統計的にあるいは経験的にアラームが発生しやすい特定の画面を予め設定し、これをアラーム発生時にキーボード等に設けられた画面切換手段によってワンタッチで展開表示する方法や、予め多数のＣＲＴ画面を用意し、アラームが発生しやすい特定の画面を常時表示しておく方法が採用されていた。
従来のプラント制御監視装置では、次のような問題がある。
あるアラームが発生したときに必要な画面をすばやく表示させるためには、オペレータが各画面の番号を記憶しておく必要がある。ところが、一人のオペレータが記憶しておくことのできる画面の数には限界がある。
また、プラント全体を複数の画面で表現する場合には、プロセスの広い範囲を監視するために複数のＣＲＴや液晶装置および複数のオペレータを必要とし、しかも、実際の監視作業においては頻繁な画面の切換操作が必要である。
言い換えると、オペレータ１人あたりが監視できるプラントの範囲、すなわちオペレータ１人あたりが監視できる計装機器の数は自ずと限られるから、計装機器数の多いプラントの監視を行なうためには多数のオペレータおよび表示装置を必要とし、しかも頻繁な画面切換操作が必要となる。
他方、プラントで発生したプロセス状態の変調・異常が原因となって、多数の計装機器に関するアラームを連鎖的に発生させる場合もある。その場合には、オペレータが当該変調・異常の本質（多数のアラームの元凶）を迅速かつ正確に把握しなければならない。さらに、オペレータは、プロセスの変調・異常を正常化するための対応操作をする必要があるが、その場合に、関連するプロセス状態信号やこれに関連する各計装機器を探し出し、その情報に基づいて対応しなければならない。
このため、オペレータの技術的、経験的な能力差によって、アラーム発生原因の特定や、変調・異常に対する判断や対応操作に個人差が発生する。その結果、プラントの安定かつ安全な運転や品質の均一性の観点から不都合が生じる場合がある。
〔発明の開示〕
本発明は、このような背景のもとになされたものであって、プラントで発生したプロセス状態の変調・異常を迅速かつ正確に把握することのできるプラント制御監視装置を提供することを目的とする。また、本発明は、プロセスの変調・異常を正常化するための対応操作をオペレータの経験や熟練に依存することなく的確に行うことができるプラント制御監視装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本願発明者は、表示装置が、プラント全体を表示する上位の画面からプラントを構成する個々の装置・機器を表示する下位の画面までの所要の階層構造を備え、かつ各階層の画面を任意に表示させることができれば、アラームが発生した場合に、どの計装点において異常が発生しているかを迅速かつ正確に把握することができ、また、その対策を的確に講じることができる点に着目した。
（１）そこで、本発明に係るプラント制御監視装置は、プラントの各プロセスを構成する複数の装置・機器の運転状態を所定の記号を用いて示す表示装置と、各装置・機器の運転が所定の乖離状態であることを判断したときにアラーム信号を出力すると共に上記表示装置により当該アラームを表示させるアラーム出力部を有する演算処理装置とを備え、上記表示装置は、各装置・機器単位で運転状態を表示する第１階層画面と、一定の関連性を有する装置・機器が階層的にグループ分けされ、グループごとにそれらの運転状態を表示する上位階層画面と、各画面において、当該画面に対して下位、同位または上位の階層のグループを同時に簡易的に表示する簡易表示手段とを有し、上記各画面の表示を任意に切り換えるための画面切換手段が備えられていることを特徴とするものである。
この構成によれば、画面切換手段によって表示装置が表示する画面を任意に切り換えることができる。すなわち、画面切換手段によって、第１階層画面から上位階層画面まで任意に切り換えて表示することができる。また、アラーム出力手段によって当該アラームが表示される。したがって、各装置・機器においてアラームが発生した場合には、画面を上位から下位へ順次切り換えていくことにより当該乖離状態が生じている装置・機器を含む画面を簡単に表示させることができる。
また、ある階層の画面を表示させているときであっても、簡易表示手段によってそれと下位、同位または上位の画面を簡易的に表示することができるから、当該表示している画面に含まれる装置・機器で乖離状態が発生していない場合であって他の画面に含まれる装置・機器で乖離状態が発生した場合には、当該乖離状態が発生している装置・機器が含まれる画面が属するグループにアラームが発生したことを表示することができる。
具体的には、たとえば、ある装置・機器が含まれる一の第１階層画面を表示させているときに、別の装置・機器が含まれる他の第１階層画面においてアラームが発生した場合には、これを簡易的に表示することができる。
また、上記上位階層画面は、少なくとも、上記第１階層画面により表示される工程を一定の関連性を有するグループに分けて当該プラント全体を表現するプラント系階層画面とを備えたものとすることができる。
このようにすれば、プラント全体を表現する画面を表示させている場合に、ある装置・機器において乖離状態が生じてアラームが発生した場合であっても、当該装置・機器が属する第１階層画面に切り換えることができる。
さらに、上記上記階層画面は、少なくとも、上記第１階層画面により表示される工程を一定の系列ごとにグループ分けした系列系階層画面と、当該系列系階層画面により表示される系列をまとめてプラント単位で表現するプラント系階層画面とを備えたものとすることができる。
このようにすれば、プラント全体を表現する画面を表示させている場合に、ある装置・機器において乖離状態が生じてアラームが発生した場合であっても、当該装置・機器が属する系列が含まれる系列系階層画面に切り換え、次いで当該系列に含まれる工程を示す第１階層画面に切り換えることができる。
（２）上記アラーム出力手段は、アラーム信号を出力したときに、当該アラームが関連する第１階層画面および当該第１階層画面が関連する上位階層画面において当該アラームの状態を表示させるアラーム集約手段を備えたものとすることができる。
この構成によれば、いずれの階層の画面を表示している場合であっても、アラームが発生した場合には、当該アラームが関連するすべての画面において当該アラームを表示させることができる。したがって、いずれの階層の画面を表示させていても、画面を順次切り換えてアラームを追跡してゆくことにより、当該乖離状態が生じている装置・機器が含まれる画面に容易かつ迅速に到達することができる。
また、上記アラーム集約手段は、当該アラームの重要度に応じて表示形態を変化させる表示形態変化手段を備えたものとすることができる。
このようにすれば、発生したアラームの重要度を認識することができ、単にアラームの発生の有無だけでなく、どのような乖離状態が発生しているかをある程度予測することができる。
（３）上記表示装置は、アラームが発生したときに当該乖離状態およびこれに対応するための支援情報を表示するガイダンス画面を備えたものとすることができる。
この構成によれば、ガイダンス画面により発生した乖離状態の正確な認識が可能であり、また、ガイダンス画面にしたがって当該アラームに対応する操作を容易に行うことが可能となる。
また、上記表示装置は、アラームが発生したときに上記ガイダンス画面が準備されていることを示す画面を表示する手段を備えたものとすることもできる。
このようにすれば、アラームが発生したときには、当該乖離状態の認識および対応策を支援する画面があることをオペレータが認識することができる。
（４）上記画面切換手段は、アラームが発生したときに上記ガイダンス画面を表示させる手段を備えたものとすることもできる。
この構成によれば、画面切換手段によりガイダンス画面が表示される。この場合、ガイダンス画面を自動的に表示させるようにすることもできる。
また、上記画面切換手段は、所定ランクのアラームが発生したときに上記ガイダンス画面またはガイダンス画面が準備されていることを示す画面を同時に表示させる手段を備えたものとすることができる。
このようにすれば、ガイダンスが必要となる重要なアラームに対してのみ、上記支援情報を表示させることができる。これにより、すべてのアラームに対してガイダンスを提供する場合に比べて、処理を簡単なものとすることができる。一方、オペレータにおいては、当該アラームが重要なものであることを認識することができる。
さらに、上記ガイダンス画面は、アラームに対応するための複数の支援情報を表示するように設定することができる。
このようにすれば、あるアラームに対して複数の対応措置を支援することができ、アラームに対してより的確な措置をとることが可能となる。
（５）上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えたものとすることができる。
この構成によれば、一覧画面により、どのようなガイダンスが準備されているかが一目瞭然となる。
（６）上記画面切換手段は、当該表示されている画面上で所定のワンタッチ操作をすることにより他の任意の階層の画面または上記ガイダンス画面に切り換える手段を備えたものとすることができる。
この構成によれば、画面の切り換えをワンタッチ操作で行えるので、画面を迅速に切り換えて所要の画面を表示させることができる。
〔発明を実施するための最良の形態〕
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るプラント制御監視装置の構成を模式的に示した図である。同図は、製造プラント１０とこれを制御するプラント制御監視装置１３とを分けて図示している。
本実施形態では、プラント１０は、化学製品を製造するための一貫生産プラントである。このプラント１０は、各種の装置・機器を含んでいる。これら装置・機器としては、化学反応機、蒸留装置、熱交換器、圧縮機、ポンプ、タンク類、配管等が含まれる。各装置・機器に対して、所定の場所にセンサ１１やバルブ１２等のアクチュエータ等が設置されている。センサ１１としては、温度計、流量計、圧力計、レベル計、濃度計等が含まれる。センサ１１は、各装置・機器の運転状態（プロセスの状態）を監視し、その状態を示す信号を出力する。
プラント制御監視装置１３は、プラント１０の運転状況の監視、制御、生産状況の管理をする。プラント制御監視装置１３は、制御ステーション１４（演算処理装置）と表示装置１５とを備えている。本実施形態では、制御ステーション１４は複数設けられている。これは、プラント１０の制御系を複数の区画に分割し、各制御区画を別々の制御ステーション１４によって制御するためである。なお、このような制御形態を分散型制御といい、分散型制御を行うプラント制御監視装置を一般に分散型制御装置（ＤＣＳ）と総称する。分散型制御装置は、各種の製造プラントの制御や発電プラントの制御のみならず、各種の交通監視制御システムや環境制御装置など広く使用されている。
各制御ステーション１４は、上記センサ１１等から出力されるプロセス状態信号を受け取り、それに基づいて所定の演算処理を行って制御信号（操作信号）を出力する。そして、この制御信号に基づいてバルブ１２等のアクチュエータや各装置・機器等が制御されるようになっている。
各制御ステーション１４は、各装置・機器に対応する基準値（基準信号）を予め記憶している。この基準値とは、各装置・機器の正常運転の基準となるものである。各制御ステーション１４は、各プロセス状態信号と上記基準信号とを比較する。場合によっては、複数のプロセス状態信号を使用して必要な演算処理を行った結果得られた加工信号と上記基準信号とを比較する。その結果、各装置・機器の運転が所定の乖離状態であることを判断したときは、アラーム信号を出力すると共に、表示装置１５に当該アラームを表示させる。
また、各装置・機器は、個々の装置・機器を特定するために、それぞれタグナンバー（識別番号）が付与されている。これらタグナンバーは、制御ステーション１４によって設定され記憶されている。そして、各装置・機器に関する入出力信号は、タグナンバーを基にして制御ステーション１４で管理されている。
次に、表示装置１５は、ディスプレイ１６と画面コントローラ１７（画面切換手段）とを備えている。ディスプレイ１６は、プラント１０のプロセスの状態を表した画面を表示する。画面コントローラ１７は、上記プロセス状態を表す画面をディスプレイ１６に表示させ、また、ディスプレイ１６によって表示される画面を必要に応じて切り換える。なお、この表示装置１５は、上記プロセスの状態を示す信号を各図に示すような記号を用いて表現するようになっている。
また、プラント１０の制御系は、複数の制御区画に分割されており（分散型制御）、各制御区画は対応する制御ステーション１４によって制御されている。各制御ステーション１４は、プラント１０に含まれる各装置・機器を所定のグループに階層的に分けている。この所定のグループとは、プラント１０における一定の関連性を有する装置・機器がまとめられたものである。そして、表示装置１５は、階層的に分けられたグループのうち、最下位の第１階層画面および上位階層画面を表示することができる。すなわち、表示装置１５は、複数の階層の画面を表示することができる画面構造を有する。ここで、第１階層画面とは、各装置・機器単位でその運転状態を表示した画面であり、上位階層画面とは、プラント１０における一定の関連性を有する装置・機器のグループについて運転状態を表示した画面である。
図２は、表示装置１５によって表示される画面（グラフィック画面）１８を示しており、同図では、上述した第１階層画面が表示されている。
このグラフィック画面（第１階層画面）１８は、プラント１０をいくつかの工程に分け、そのうちのある一つの工程をプロセスフローダイアグラム（ＰＦＤ）形式（或いはＰ＆ＩＤ形式：パイプ＆インスツルメンツダイアグラム）で表現している。すなわち、第１階層画面１８は、プラント１０の一つの工程を表示したものであり、この画面１８は、装置・機器、センサおよび各装置・機器に関する入出力信号を図や文字等を用いて詳細に表現している。
また、表示装置１５は、上述したように上位階層画面を表示することができる。したがって、それぞれの工程をブロック状に表現し、プラント１０における各工程のつながりや流れが分かるような画面も備えている。これらの画面は、任意に選択してディスプレイ１６上に表示させることができる。なお、この画面の切り換えは、上記画面コントローラ１７により行う。
図３は、表示装置１５が表示することができる画面を模式的に一覧表示したもの、すなわち、表示装置１５の画面構造を展開して表示したものである。
同図において、参照符号１９〜２３は、それぞれ第１階層画面を示している。これらの各画面では、装置・機器を一定の関連性を有する工程ごとにグループ分けしている。したがって、第１階層画面１９〜２３のいずれかを選択することにより、各画面に対応する工程について運転の監視をすることができる。なお、第１階層画面は、必ずしも一つの画面で一つの工程全体を表示するものではなく、たとえば一つの工程に多数の装置・機器が含まれる場合は、第１階層画面をさらに複数の画面に分割するようにしてもよい。また、反対に、一つの画面に複数の工程を表示するようにしてもよい。
また、参照符号２４〜２６は、それぞれ系列系階層画面を示している。これらの画面では、プラント１０における工程を一定の関連性を有する系列ごとにグループ分けしている。したがって、系列系階層画面２４〜２６のいずれかを選択することにより、各画面に対応する系列について運転の監視をすることができる。そして、参照符号２７は、プラント階層画面を示している。この画面では、プラント１０における系列を一覧表示しており、プラント１０全体を表示している。
すなわち、本実施形態では、オペレータが監視すべきプラント１０全体を、その監視の目的やオペレータの役割等に応じて階層的に分割して表示するようになっており、プラント１０全体をプラント系階層画面２７および系列系階層画面２４〜２６（上位階層画面）と、上記第１階層画面１９〜２３とによって表示するようになっている。
なお、ここで「プラント」は、複数の「系列」で構成され、製品を製造する単位として定義される。また「系列」は、複数の「工程」から形成され、プラントの中で、品種や量を独立してコントロールする単位として定義される。副原料や用役等のプラント付帯設備等については、副原料系や用役系、回収系などの機能ごとに系列と定義する場合もある。さらに「工程」は、複数の「機器」の集合体からなり、化学工学的な単位機能（たとえば、反応、蒸留、抽出、吸収、乾燥等の単位操作機能）を有するものとして定義される。そして、プラントを構成する設備としての最小単位を「機器」として定義する。機器の例としては、たとえばポンプ、タンク、蒸留塔 、熱交換器、圧縮機、冷凍機、反応器、乾燥機、輸送機、バルブ（コントロールバルブ、リモートバルブ等）である。また、配管等や計装機器としては、たとえば温度計、流量計、圧力計、液面計、濃度計、湿度計等が含まれる。
もっとも、表示装置１５の画面構造は上述したものに限定されるものではない。すなわち、たとえば、互いに関連した複数のプラントの集合体を「エリア」として定義し、この「エリア」の運転状態を上記系列系階層画面の上位階層画面としての「プラント系階層画面」として表示させるようにすることもできる。同様に、複数のプラントやエリアの集合体である工場全体としての「工場」、いくつかの工場の集合体としての「製造所」または「工場群」等のグループに分けて、それらを表す上位階層の画面を設けることもできる。このようなグループ分けは、プラント制御監視装置１３による全体の運転監視の目的に応じて適宜決定することができる。
図４は、表示装置１５による画面の切り換え（展開）についての一例を模式的に示すものである。同図では、プラント系階層画面２７、その下位の系列系階層画面２４、さらにその下位の第１階層画面２０が順次に展開される様子を示している。
図４は、プラント系階層画面２７において、ＸプラントおよびＹプラントの２つのプラントの制御を監視していることを示している。なお、図において、ＸプラントおよびＹプラントは、それぞれ、画面上３つに区画されている。各プラントは複数の系列を含んでいる。たとえばＹプラントにおいては、最上段に表示された区画に、Ｙ−１〜Ｙ−４までの系列が含まれている。さらに、各系列はＡ〜Ｅの複数の工程によって構成されていることが表示されている。ここで、プラント系階層画面２７から各系列系階層画面２４等への展開、そして、各系列系階層画面２４等から各第１階層画面２０等への展開は、上記画面コントローラ１７によって行う。
次に、表示装置１５によって実際に表示される各画面についてそれらの機能と共に詳述する。
（１）プラント系階層画面
図５は、プラント系階層画面の具体例を示している。このプラント系階層画面３１は、プラントごとに運転を監視するようになっている。同図では、プラントＡ〜Ｃを監視している様子を表示している。また同図では、各プラントをグラフィック形式で表現し、プラント内の一定の関連性を持つ系列または工程を、抽象化したブロック形式で表示している。これにより、プラントにおけるプロセスの流れが監視できる。
図４で示したと同様に、プラント系階層画面３１から系列系階層画面または第１階層画面への切り換えは、これら系列または工程のブロック形式で表示された部分へのタッチまたはマウスによるクリック操作等により行う。すなわち、上記画面コントローラ１７は、このようなワンタッチ操作で画面の展開を可能としている。各系列をブロック形式で表示した部分をクリック操作等することにより、ワンタッチで当該系列を表示する系列系階層画面（図６参照）に展開される。
プラント内の系列または工程のいずれかにおいて変調や異常（乖離状態）が発生した場合は、上述したように制御ステーション１４によってアラームが発せられる。またそれと同時に、制御ステーション１４は、系列または工程をブロック形式で表示した部分を色変わりまたは点滅させる。すなわち、画面の表示形態を変化させる。なお、表示形態の変化の態様としては、色変わりのみ、色変わりおよび点滅、点滅のみの３通りが考えられる。以下、表示形態の変化については、「色変わり等」という。
特に本実施形態では、上記乖離状態が発生したときは、プラントの任意の系列または工程において発生したアラームを集約処理する。すなわち、ある工程においてアラームが発生した場合（たとえば、図４において表示されている第１階層画面２０においてアラームが発生した場合）には、当該工程が関連する系列系階層画面２４（図４においてＹ−４系列Ｂ）およびプラント系階層画面２７（図４においてＹプラントの最上段）が色変わり等するようになっている。
このような集約処理をさせるための条件を設定することもできる。その条件の一つは、アラームの種類にかかわらず、アラームの発生に対してアラームを集約させるものである。他の条件としては、予め決められたいくつかの乖離状態が発生した場合（単独のアラームではなく、いくつかの乖離状態が成立した場合にアラームが発生する場合）にアラームを集約させるものである。いずれの条件に基づくアラームの発生かどうかの判断は、色変わり等のほか、点滅させる位置を変えることにより行うこともできる。なお、このような条件は、制御ステーション１４においてシステムプログラムすることによって容易に設定することができる。
また、アラーム発生時の点滅表示は、アラーム発生時は点滅し、オペレータがそのアラームを確認すると点滅が停止し連続表示に変わるような構成とすることもできる。
さらに、本実施形態では、アラームの種類によってその重要度がランク付けされている。このランク付けは、制御ステーション１４においてシステムプログラムすることによって容易に設定することができる。アラームのランク付けは、当該アラームがプラントの安全性、生産性、品質等に与える影響の程度により行う。そして、アラームの重要度に応じて表示する色が、たとえば重要度が高い順に赤、橙、黄色のように変化するように構成することができる。
また、同一のブロックで表現される範囲内で複数のアラームが同時に発生した場合には、重要度の高いアラームの状態を優先して表示するように構成することもできる。これにより、プラント１０の運転監視について重要なアラームに対して優先的に対応措置をとることができる。さらに、まず重要度の低いアラームが発生した後に重要度の高いアラームが発生した場合であっても、後から発生した重要度の高いアラームの発生を見落とすことがないという利点もある。
さらに、プラント系階層画面３１において、運転管理のポイントとなるプロセスデータを表示させることもできる。これにより、プラントの運転監視を効果的なものとすることができる。
（２）系列系階層画面
図６は、系列系階層画面の具体例を示している。系列系階層画面３２は、プラント図５におけるプラントＡに含まれる各系列をグラフィック形式で表現し、系列内の工程を抽象化したブロック形式で表示している。この画面によってプロセスの流れが監視できるようになっている。
各工程をブロック形式で表示した部分をタッチまたはマウスによるクリック操作等をすることにより、上述したと同様にワンタッチで当該工程を表示する第１階層画面（図７参照）に展開される。後述するが、この第１階層画面もグラフィック形式で表現されている。
各系列内の工程で変調や異常（乖離状態）が発生した場合は、上述したように制御ステーション１４によってアラームが発せられると共に、ブロック形式で表示された部分を色変わり等させる。
また、上述したと同様に、ある乖離状態が発生したときは、発生したアラームを集約処理する。この処理についても上述したと同様に、アラームを集約させる条件を設定することもできる。その条件の一つは、アラームの種類にかかわらず、アラームの発生に対してアラームを集約させるものである。他の条件としては、予め決められたいくつかの乖離状態が発生した場合（単独のアラームではなく、いくつかの乖離状態が成立した場合にアラームが発生する場合）にアラームを集約させるものである。いずれの条件に基づくアラームの発生かどうかの判断は、色変わり等のほか、点滅させる位置を変えることにより行うことができる。なお、このような条件は、制御ステーション１４においてシステムプログラムすることによって容易に設定することができる。
また、アラーム発生時の点滅表示は、アラーム発生時は点滅し、オペレータがそのアラームを確認すると点滅が停止し連続表示に変わるような構成とすることもできる。
さらに、本実施形態では、アラームの種類によってその重要度がランク付けされている。このランク付けは、制御ステーション１４においてシステムプログラムすることによって容易に設定することができる。アラームのランク付けは、当該アラームがプラントの安全性、生産性、品質等に与える影響の程度により行う。そして、アラームの重要度に応じて表示する色が、たとえば重要度が高い順に赤、橙、黄色のように変化するように構成することができる。
また、同一のブロックで表現される範囲内で複数のアラームが同時に発生した場合には、重要度の高いアラームの状態を優先して表示するように構成することもできる。さらに、図６に示すように、系列系階層画面３２において、運転管理の基準となるプロセスデータを表示させることもできる。これにより、プラントの運転監視を効果的なものとすることができる。
（３）第１階層画面
図７は、第１階層画面の具体例を示している。第１階層画面３３は上記プラントＡの中に含まれる各工程のプロセスフローをＰ＆ＩＤ（パイプ＆インスツルメンツダイアグラム）形式により記載したプロセスフローダイアグラム（ＰＦＤ）のグラフィック画面で構成されている。この画面は、装置・機器およびこれらを制御するためのセンサ並びに各装置・機器の入出力信号を、図、記号、文字等を用いて詳細に表現している。この画面によって、各工程内の各装置・機器および配管のつながりや流れが分かるようになっている。
なお、本実施形態では、この第１階層画面３３によって一つの工程の全体を表示しているが、たとえば一つの工程の中にきわめて多数の装置・機器が含まれているような場合には、一つの工程を複数の第１階層画面に分割して表現することもできる。
本実施形態では、各装置・機器から出力された信号（プロセスの状態を示す信号）に基づいて各装置・機器のプロセス状態を画面上に表記している。これにより、各工程の運転状況の監視のほか、制御・生産状況を管理することができる。また、制御出力（操作信号）に基づいてバルブ等のアクチュエータ、各装置・機器等を自動または手動で出力するための手段（すなわちアラームに対応するための操作等）を画面上に表記することができる。これにより、プロセスの運転監視や必要な判断、操作が実施できるようになっている。したがって、表示された工程内でアラームが発生した場合には、図、記号、文字等の色変わり等によってアラームの状態が表示される。また、当該アラームに対応するための情報が表示されるようになっている。
また、図７に示す第１階層画面３３には、プラントの運転監視操作に必要な画面（図に示す画面に関連する他の画面）を展開する手段も設けられている。すなわち、このプロセスにおいて当該工程の上工程または下工程を示す画面、当該工程に属する装置・機器の運転操作を実施するための操作画面、その他の関連ある工程の画面を展開する手段が設けられている。また、当該工程が属する系列やプラントという上位階層の画面を展開する手段も設定されている。これについては後述する。
なお、上述した画面構造は、次のように変更することもできる。すなわち、対象とするプラントの規模、性格により、プラント内に複数の系列が存在しない場合や、複数の系列が存在してもプラント内の工程数が少ない場合には、系列単位の画面を設けないようにすることもできる。その場合には、プラント系階層画面と第１階層画面との２階層構造、または複数の系列系階層画面と第１階層画面との２階層構造にすることもできる。つまり、プラントの規模によって、それを制御・監視するための画面構造を任意の階層に設定することができる。
（４）その他の機能
図５ないし図７に示したように、プラント系階層画面、系列系階層画面、第１階層画面は、他の系列やプラント等を簡易的に表示する簡易表示部３５を有している。
この簡易表示部３５は、上記表示装置１５によってプラント系階層画面等と同一画面上に表示される。この簡易表示部３５に関しても上述したアラームの集約処理がなされるようになっている。したがって、当該表示されている階層の画面とは異なる画面においてアラームが発生した場合には、簡易表示部３５の対応部分を色変わり等させることによって、当該アラームの発生を確認することができる。これにより、オペレータは、どの階層の画面に表現された部分でアラームが発生したのかを直ちに知ることができ、かつその画面への切り換え（展開）および必要な処置を実施することができる。
簡易表示部３５の表示形態の例としては、各第１階層画面上では、当該画面に対して上位の階層である系列系階層画面やプラント系階層画面を簡易的に表示することができる。また、各系列系階層画面上では、当該画面に対して同位または上位の階層である系列系階層画面やプラント系階層画面を簡易的に表示することができる。さらに、各プラント系階層画面上では、当該画面に対して同位または下位の階層であるプラント系階層画面や系列系階層画面を簡易的に表示することができる。そして、それぞれの簡易表示部３５を画面へのタッチやマウスでクリックする等することによって、表示された階層グループの画面に任意に切換えることができるようになっている。この機能は、上述した画面コントローラ１７によって行うことができるようになっている。
図８は、簡易表示部３５の具体例を示している。この図では、たとえばプラントＢのＢ−１系列でアラームが発生したことを、簡易表示部３５の色変わり等で表現している。そして、この部分を画面へのタッチやマウスでクリック等することによってプラントＢを含むプラント系階層画面やさらにその下位のＢ−１系列を含む系列系階層画面に切り換えることができる。
以上の機能により、オペレータ１人当たりが監視できるプラント１０の範囲を飛躍的に拡大させることができる。言い換えれば、少ない画面数で広いプラントの範囲の運転監視ができる。また、監視レベルを標準化することができる。さらに、乖離状態の見逃しをなくし、プラント１０の変調や異常のほかその兆候の早期発見が可能となる。加えて、オペレータ一人当たりが監視できるループ数を増大することができる。
次に、本実施形態では、後述するガイダンス画面３６が表示されるようになっている。このガイダンス画面とは、アラームが発生した場合にプラント１０の運転に必要な支援情報を提供するものである。すなわち、図９に示すように、アラームの発生原因の特定に関する情報、アラームの内容に関する詳細な情報、アラームの対処方法や対処に必要な操作に関する情報等を表示するようになっている。
具体的には、アラームが発生した場合に、プラント系階層画面、系列系階層画面等の各画面上に上記ガイダンス画面が存在することを記号または図形などで表示する。そして、アラームが発生すると、この記号あるいは図形を色変わり等させることにより、発生したアラームに対するガイダンス画面が存在することを示すように構成されている。
また、色変り等はアラームの重要度に応じてたとえば重要度が高いものから赤、橙、黄色と変えることができる。これにより、ある画面上で同時に２つ以上のアラームが発生した場合に、それに対処するための優先順位を決めることができる。
さらに本実施形態では、この記号あるいは図形部分をマウスでクリックしたり、画面にタッチ等することにより、当該ガイダンス画面を展開することができるようになっている。このガイダンス画面の展開は、上述した画面コントローラ１７によってワンタッチ操作で行えるようになっている。このガイダンス画面を展開し、そのガイダンスにしたがって操作することにより、オペレータの経験や熟練等にかかわらず、発生したアラームに簡単に対処することができる。
ガイダンス画面に搭載される機能としては次のような機能が挙げられる。
この機能は、ガイダンス画面によって詳細な情報の表示を行うものである。
図９のガイダンス画面３６を参照して説明する。これらの表示は、図９に示したガイダンス画面３６によって行うことができる。
（ａ）アラームの内容の確認
この機能は、発生したアラームに対応する変調・異常の内容を詳細に説明するものである。また、アラームに関連するプロセスデータ等を表示し、アラーム状態を確認し、判断するために必要な画面を展開するための機能（手段）を有する。すなわち、判断に必要な他の画面がこの画面から展開できるようになっている。
（ｂ）アラームに対応するための操作
この機能は、アラームの対応処置として必要なアクションの内容を表示する。また、対応アクションに必要な操作や操作に必要な画面を表示する。すなわち、上記（ａ）と同様に、アラームに対応するために必要な操作方法の表示、およびそれを実行するために必要な画面の表示等が行われる。
（ｃ）アラーム発生原因の特定
この機能は、アラームの発生原因の確認を行うために、当該アラームに関係のあるデータ等を表示するものである。また、確認に必要な他の画面を表示する。さらに、アラームの発生原因の特定を自動的に行うように設定することもできる。この場合、アラームの発生原因の特定（絞り込み）を自動的に行うためのプログラムを別途制御ステーションまたはこのプラント制御監視装置１３に接続されたワークステーション等に組み込んで、これにより絞り込みを行った結果を、このガイダンス画面に表示するように構成することができる。
（ｄ）その他の運転状態の表示
たとえば、運転中の蒸留塔のトレーパフォーマンスや圧縮機のサージング領域等を表示するように設定することもできる。これらの情報は、数値や文字情報だけでは表現しにくいため、グラフや図等で表現することによってリアルタイムで確認することができる。これにより、プラント１０の変調・異常に対処するための情報、操作方法だけでなく、プラント１０の運転管理に関わる全ての支援情報を表示することができ、オペレータによる運転を支援することができる。
また、ガイダンス画面を設ける場合、ガイダンスの対象となるアラームが少ない場合には、アラームの発生と同時に対応するガイダンス画面を直接展開させるように構成することもできる。
一方、図１０に示すように、ガイダンスの一覧画面３７を設けることもできる。この一覧画面３７を設けることは、次のような場合に効果的である。すなわち、ガイダンスの対象となるアラームが多く、アラームに対応するガイダンス画面３６の存在を示す記号または図形を一対一で全て画面上に表示することができない場合である。
この一覧画面３７によって、各アラームに対応するガイダンスのインデックスを設けることができる。そして、この一覧画面３７を先ず展開させた後に、この一覧画面３７から必要なガイダンス画面３６を展開させる方法を採用することができる。
かかる方法は、上述したプラント系階層画面や系列系階層画面等の上位階層の画面を表示している場合、言い換えると、複数の装置・機器、多数の工程や系列を含むことによって非常に多くのアラームが存在する画面を表示している場合に、より有効である。
ガイダンスの一覧画面３７から各ガイダンス画面３６を表示（展開）するには、上述の画面コントローラ１７を用いることができる。その要領を図１１に示している。
この操作は、上述したように、画面へのタッチ（ポイント）やマウスでクリックする等によりワンタッチで行うようにすることができる。さらに、一覧画面３７において展開が必要部分を色変り等させることによりガイダンスの存在をオペレータに知らせるようにすることができる。このようなガイダンスの一覧画面３７を用いることにより、多数のアラームに対応するガイダンス画面３６を各階層画面上に表示することが可能になる。
ガイダンス画面３６やガイダンスの一覧画面３７は、たとえば、プラント系階層画面、系列系階層画面、第１階層画面等が表示されるディスプレイ１６と同一のディスプレイ１６上に、たとえばウィンドウ形式で重ねて表示するようにすることもできる。これは、コンピュータシステムにおいて一般的なウインドウ形式を採用することにより実現することができる。
また、画面を自由に切換えられるような構成にすることもできる。この機能によりオペレータは、ガイダンス画面以外の画面から、当該ガイダンスの内容を確認しながらプラント１０の運転やアラームに対する操作を行うことができる。
以上のように、ガイダンス画面３６を設けることにより、アラームが発生した場合に、オペレータの熟練等を要することなく迅速かつ的確に対処することができる。なぜなら、ガイダンス画面３６により、アラームの原因となる事項やアラームを確認するための事項等をオペレータが覚える必要がないからである。
しかも、上述のように、アラームを集約し、しかも画面の展開を迅速に行うことができるから、オペレータがアラームの発生している画面を予測したり記憶したりする必要がない。したがって、オペレータの熟練の程度による対応操作のばらつきがなくなり、運転、判断、操作の標準化を実現することができる。加えて、オペレータ一人当たりの監視範囲を拡大することができ、プラント１０の制御の監視を精度の高いものとすることができる。
〔産業上の利用の可能性〕
以上のように、本願発明では次のような効果を奏する。
（１）表示装置が複数階層の画面構造を有し、各画面を任意に切り換えることができるから、従来のようにオペレータが画面を記憶しておく必要がない。このため、アラームが発生した場合に、当該乖離状態が生じている装置・機器を含む画面をオペレータの経験や熟練に依存することなく簡単に表示させることができる。その結果、プラントで発生したプロセス状態の変調・異常を迅速かつ正確に把握することができる。
（２）特に、アラームの状態や対応策を支援するガイダンス画面を備えることにより、どのような乖離状態が発生しているかを認識することができると共に、アラームに対する対応手段をオペレータの経験や熟練に依存することなく的確に採ることができる。これにより、アラーム対応するための操作を標準化でき、引いては、プラントの運転管理も標準化することができる。
（３）加えて、画面の切り換えをワンタッチ操作で行い、、当該乖離状態が生じている装置・機器を含む画面をオペレータの経験や熟練に依存することなくきわめて迅速に表示させることができるので、アラームに対する対応手段をオペレータの経験や熟練に依存することなくなお一層迅速かつ的確に採ることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施形態に係るプラント制御監視装置の構成を示す模式図である。
図２は、本発明の一実施形態に係る表示装置によって表示される画面を示す図である。
図３は、本発明の一実施形態に係る表示装置が表示することができる画面を一覧表示した図である。
図４は、本発明の一実施形態に係る表示装置よる画面の切り換えの一例を示す図である。
図５は、系列系階層画面の具体例を示した図である。
図６は、工程系階層画面の具体例を示した図である。
図７は、第１階層画面の具体例を示した図である。
図８は、簡易表示部の具体例を示した図である。
図９は、ガイダンス画面が表示された状態を示す図である。
図１０は、ガイダンスの一覧画面を示した図である。
図１１は、ガイダンス画面を展開する要領を示した図である。
【０００４】
本発明は、このような背景のもとになされたものであって、プラントで発生したプロセス状態の変調・異常を迅速かつ正確に把握することのできるプラント制御監視装置を提供することを目的とする。また、本発明は、プロセスの変調・異常を正常化するための対応操作をオペレータの経験や熟練に依存することなく的確に行うことができるプラント制御監視装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本願発明者は、表示装置が、プラント全体を表示する上位の画面からプラントを構成する個々の装置・機器を表示する下位の画面までの所要の階層構造を備え、かつ各階層の画面を任意に表示させることができれば、アラームが発生した場合に、どの計装点において異常が発生しているかを迅速かつ正確に把握することができ、また、その対策を的確に講じることができる点に着目した。
（１）そこで、本発明に係るプラント制御監視装置は、プラントの各プロセスを構成する複数の装置・機器の運転状態を所定の記号を用いて示す表示装置と、各装置・機器の運転が所定の乖離状態であることを判断したときにアラーム信号を出力すると共に上記表示装置により当該アラームを表示させるアラーム出力部を有する演算処理装置とを備え、上記表示装置は、各装置・機器単位で運転状態を表示する第１階層画面と、一定の関連性を有する装置・機器が階層的にグループ分けされ、グループごとにそれらの運転状態を表示する上位階層画面とを有し、上記第１階層画面または上位階層画面に、当該画面に対して下位、同位または上位の階層のグループの運転状態を簡易的に表示する簡易表示部を同時に表示する簡易表示手段とを有し、上記各画面の表示を任意に切り換えるための画面切換手段が備えられていることを特徴とするものである。
本発明は、このような背景のもとになされたものであって、プラントで発生したプロセス状態の変調・異常を迅速かつ正確に把握することのできるプラント制御監視装置を提供することを目的とする。また、本発明は、プロセスの変調・異常を正常化するための対応操作をオペレータの経験や熟練に依存することなく的確に行うことができるプラント制御監視装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本願発明者は、表示装置が、プラント全体を表示する上位の画面からプラントを構成する個々の装置・機器を表示する下位の画面までの所要の階層構造を備え、かつ各階層の画面を任意に表示させることができれば、アラームが発生した場合に、どの計装点において異常が発生しているかを迅速かつ正確に把握することができ、また、その対策を的確に講じることができる点に着目した。
（１）そこで、本発明に係るプラント制御監視装置は、プラントの各プロセスを構成する複数の装置・機器の運転状態を所定の記号を用いて示す表示装置と、各装置・機器の運転が所定の乖離状態であることを判断したときにアラーム信号を出力すると共に上記表示装置により当該アラームを表示させるアラーム出力部を有する演算処理装置とを備え、上記表示装置は、各装置・機器単位で運転状態を表示する第１階層画面と、一定の関連性を有する装置・機器が階層的にグループ分けされ、グループごとにそれらの運転状態を表示する上位階層画面とを有し、上記第１階層画面または上位階層画面に、当該画面に対して下位、同位または上位の階層のグループの運転状態を簡易的に表示する簡易表示部を同時に表示する簡易表示手段とを有し、上記各画面の表示を任意に切り換えるための画面切換手段が備えられていることを特徴とするものである。
【０００５】
この構成によれば、画面切換手段によって表示装置が表示する画面を任意に切り換えることができる。すなわち、画面切換手段によって、第１階層画面から上位階層画面まで任意に切り換えて表示することができる。また、アラーム出力手段によって当該アラームが表示される。したがって、各装置・機器においてアラームが発生した場合には、画面を上位から下位へ順次切り換えていくことにより当該乖離状態が生じている装置・機器を含む画面を簡単に表示させることができる。
また、ある階層の画面を表示させているときであっても、簡易表示手段によってそれと下位、同位または上位の画面を簡易的に表示することができるから、当該表示している画面に含まれる装置・機器で乖離状態が発生していない場合であって他の画面に含まれる装置・機器で乖離状態が発生した場合には、当該乖離状態が発生している装置・機器が含まれる画面が属するグループにアラームが発生したことを表示することができる。
具体的には、たとえば、ある装置・機器が含まれる一の第１階層画面を表示させているときに、別の装置・機器が含まれる他の第１階層画面においてアラームが発生した場合には、これを簡易的に表示することができる。
また、上記上位階層画面は、少なくとも、上記第１階層画面により表示される工程を一定の関連性を有するグループに分けて当該プラント全体を表現するプラント系階層画面とを備えたものとすることができる。
このようにすれば、プラント全体を表現する画面を表示させている場合に、ある装置・機器において乖離状態が生じてアラームが発生した場合であっても、当該装置・機器が属する第１階層画面に切り換えることができる。
さらに、上記階層画面は、少なくとも、上記第１階層画面により表示される工程を一定の系列ごとにグループ分けした系列
この構成によれば、画面切換手段によって表示装置が表示する画面を任意に切り換えることができる。すなわち、画面切換手段によって、第１階層画面から上位階層画面まで任意に切り換えて表示することができる。また、アラーム出力手段によって当該アラームが表示される。したがって、各装置・機器においてアラームが発生した場合には、画面を上位から下位へ順次切り換えていくことにより当該乖離状態が生じている装置・機器を含む画面を簡単に表示させることができる。
また、ある階層の画面を表示させているときであっても、簡易表示手段によってそれと下位、同位または上位の画面を簡易的に表示することができるから、当該表示している画面に含まれる装置・機器で乖離状態が発生していない場合であって他の画面に含まれる装置・機器で乖離状態が発生した場合には、当該乖離状態が発生している装置・機器が含まれる画面が属するグループにアラームが発生したことを表示することができる。
具体的には、たとえば、ある装置・機器が含まれる一の第１階層画面を表示させているときに、別の装置・機器が含まれる他の第１階層画面においてアラームが発生した場合には、これを簡易的に表示することができる。
また、上記上位階層画面は、少なくとも、上記第１階層画面により表示される工程を一定の関連性を有するグループに分けて当該プラント全体を表現するプラント系階層画面とを備えたものとすることができる。
このようにすれば、プラント全体を表現する画面を表示させている場合に、ある装置・機器において乖離状態が生じてアラームが発生した場合であっても、当該装置・機器が属する第１階層画面に切り換えることができる。
さらに、上記階層画面は、少なくとも、上記第１階層画面により表示される工程を一定の系列ごとにグループ分けした系列
Claims (54)
- プラントの各プロセスを構成する複数の装置・機器の運転状態を所定の記号を用いて示す表示装置と、
各装置・機器の運転が所定の乖離状態であることを判断したときにアラーム信号を出力すると共に上記表示装置により当該アラームを表示させるアラーム出力部を有する演算処理装置とを備え、
上記表示装置は、
各装置・機器単位で運転状態を表示する第１階層画面と、一定の関連性を有する装置・機器が階層的にグループ分けされ、グループごとにそれらの運転状態を表示する上位階層画面と、各画面において、当該画面に対して下位、同位または上位の階層のグループを同時に簡易的に表示する簡易表示手段とを有し、
上記各画面の表示を任意に切り換えるための画面切換手段が備えられていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１項に記載のプラント制御監視装置において、
上記上位階層画面は、少なくとも、
上記第１階層画面により表示される工程を一定の関連を有するグループに分けて当該プラント全体を表現するプラント系階層画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１項に記載のプラント制御監視装置において、
上記上位階層画面は、少なくとも、
上記第１階層画面により表示される工程を一定の系列ごとにグループ分けした系列系階層画面と、
当該系列系階層画面により表示される系列をまとめてプラント単位で表現するプラント系階層画面とを備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１項に記載のプラント制御監視装置において、
上記アラーム出力部は、
アラーム信号を出力したときに、当該アラームが関連する第１階層画面および当該第１階層画面が関連する上位階層画面において当該アラームの状態を表示させるアラーム集約手段を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第４項に記載のプラント制御監視装置において、
上記アラーム集約手段は、当該アラームの重要度に応じて表示形態を変化させる表示形態変化手段を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１項に記載のプラント制御監視装置において、
上記表示装置は、
アラームが発生したときに当該乖離状態およびこれに対応するための支援情報を表示するガイダンス画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第５項に記載のプラント制御監視装置において、
上記表示装置は、
アラームが発生したときに当該乖離状態およびこれに対応するための支援情報を表示するガイダンス画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第６項に記載のプラント制御監視装置において、
上記表示装置は、アラームが発生したときに上記ガイダンス画面が準備されていることを示す画面を表示する手段を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第７項に記載のプラント制御監視装置において、
上記表示装置は、アラームが発生したときに上記ガイダンス画面が準備されていることを示す画面を表示する手段を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第６項に記載のプラント制御監視装置において、
上記画面切換手段は、アラームが発生したときに上記ガイダンス画面を表示させる手段が備えられていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第７項に記載のプラント制御監視装置において、
上記画面切換手段は、アラームが発生したときに上記ガイダンス画面を表示させる手段が備えられていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第８項に記載のプラント制御監視装置において、
上記画面切換手段は、アラームが発生したときに上記ガイダンス画面を表示させる手段が備えられていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第９項に記載のプラント制御監視装置において、
上記画面切換手段は、アラームが発生したときに上記ガイダンス画面を表示させる手段が備えられていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１０項に記載のプラント制御監視装置において、
上記画面切換手段は、所定ランクのアラームが発生したときに上記ガイダンス画面またはガイダンス画面が準備されていることを示す画面を同時に表示させる手段が備えられていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１１項に記載のプラント制御監視装置において、
上記画面切換手段は、所定ランクのアラームが発生したときに上記ガイダンス画面またはガイダンス画面が準備されていることを示す画面を同時に表示させる手段が備えられていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１２項に記載のプラント制御監視装置において、
上記画面切換手段は、所定ランクのアラームが発生したときに上記ガイダンス画面またはガイダンス画面が準備されていることを示す画面を同時に表示させる手段が備えられていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１３項に記載のプラント制御監視装置において、
上記画面切換手段は、所定ランクのアラームが発生したときに上記ガイダンス画面またはガイダンス画面が準備されていることを示す画面を同時に表示させる手段が備えられていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第６項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、アラームに対応するための複数の支援情報を表示することを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第７項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、アラームに対応するための複数の支援情報を表示することを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第８項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、アラームに対応するための複数の支援情報を表示することを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第９項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、アラームに対応するための複数の支援情報を表示することを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１０項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、アラームに対応するための複数の支援情報を表示することを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１１項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、アラームに対応するための複数の支援情報を表示することを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１２項に記載のプラン上制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、アラームに対応するための複数の支援情報を表示することを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１３項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、アラームに対応するための複数の支援情報を表示することを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１４項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、アラームに対応するための複数の支援情報を表示することを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１５項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、アラームに対応するための複数の支援情報を表示することを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１６項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、アラームに対応するための複数の支援情報を表示することを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１７項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、アラームに対応するための複数の支援情報を表示することを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第６項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第７項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第８項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第９項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１０項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１１項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１２項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１３項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１４項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１５項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１６項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１７項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１８項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１９項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第２０項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第２１項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第２２項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第２３項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第２４項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第２５項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第２６項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第２７項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第２８項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第２９項に記載のプラント制御監視装置において、
上記ガイダンス画面は、ガイダンスが複数ある場合に、これらを一覧表示する一覧画面を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。 - 請求の範囲第１項に記載のプラント制御監視装置において、
上記画面切換手段は、当該表示されている画面上で所定のワンタッチ操作をすることにより他の任意の階層の画面または上記ガイダンス画面に切り換える手段を備えていることを特徴とするプラント制御監視装置。
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