WO2007086101A1 - プラント制御システムおよびインターロック要因特定方法 - Google Patents

プラント制御システムおよびインターロック要因特定方法 Download PDF

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plant
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Hajime Taruishi
Akira Nojima
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Kabushiki Kaisha Toshiba
Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a plant control system, and more particularly, to an apparatus for creating, displaying and diagnosing a plant control program.
  • a system programmer creates, tests, and adjusts a program for automatically operating a plant as a control program for a plant control device, and then provides the program to the plant operator.
  • the system programmer in order to control the plant safely, the system programmer must equip the control program with an interlock condition (permitted condition for device operation) for starting and operating plant equipment such as a rotating machine. Whether or not the interlock condition is satisfied is a natural concern of the plant operator, and it is required to present it to the plant operator in an easily understandable manner.
  • the present invention provides:
  • the present invention is a unified system in which the system programmer inserts the interlock diagnosis function block DIAG shown in Fig. 2 into the existing interlock circuit.
  • the system programmer inserts the interlock diagnosis function block DIAG shown in Fig. 2 into the existing interlock circuit.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing the overall configuration of Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a sequence diagram showing an example of a control program including an interlock.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a conversion logic of a ladder linear logic conversion unit.
  • FIG. 4 An explanatory diagram showing internal data and operation of an interlock diagnosis function block.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of an interlock diagnosis screen.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a ladder circuit obtained as a result of a logical expression-ladder conversion unit.
  • FIG. 7 is a circuit diagram of an interlock diagnosis circuit in FBD format according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 9 Circuit diagram of interlock diagnosis circuit in the same ISA format.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing the overall configuration of Embodiment 3 of the present invention.
  • Source file part 32 Object file part, 33 Logical file part,
  • Example 1 will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of Embodiment 1 of the present invention.
  • the first embodiment is roughly composed of three parts, and is composed of a controller CONT as a plant control device, a computer COMP as a control program creation and display device, and a LAN (local area network) connecting the two. ing.
  • the controller CONT is roughly divided into two parts, and includes an object memory 40 for storing control program objects, and a standard processing unit 50 for writing, reading, and executing them. Further, the object memory 40 includes a data memory 41 and a code memory 42.
  • the data memory 41 includes internal data of an interlock diagnosis function block DIAG described later in addition to normal variables.
  • the code memory 42 includes an internal code of an interlock diagnosis function block in addition to a normal program code.
  • the standard processing unit 50 includes a program load server unit 51 for arranging the object program of the control program sent via the LAN in the data memory 41 and the code memory 42, and a control in the controller CONT.
  • a program execution processing unit 52 for executing the program that is, the code memory
  • the process input / output processing unit 53 for supplying the process signal from the plant to the control program, and the interlock circuit state during execution of the control program The interlocking state reading server unit 54 of FIG.
  • the computer COMP is roughly divided into three partial forces, and a control program editing means 10 for a system programmer to create a control program, and a database unit 30 for storing the control program and interlock logical expressions.
  • the interlock diagnosis means 20 is used for the plant operator to know the cause of the failure of the interlock.
  • control program editing means 10 includes a program compiler 11 for converting a source file of the control program into an object file, and a logic circuit for converting a specified interlock circuit in the control program into a logical expression.
  • Ladder (LD) -Logical expression converter 12 and a program for sending control program object files to the controller It is composed of a mobile client unit 13.
  • the database unit 30 includes a source file unit 31 for storing a source file of the control program, an object file unit 32 for storing an object file of the control program, and a specified interlock circuit. It consists of a logical expression file section 33 for storing logical expressions.
  • the source file unit 31 includes a source of an interlock diagnosis function block described later.
  • the object file section 32 includes internal data and codes of an interlock diagnosis function block described later.
  • the interlock diagnosis means 20 is composed of a logic operation unit and a display unit.
  • the logic operation section includes a logic expression reading section 21 for reading out the specified interlock logic expression from the file, and an interlock for reading out the past and current contact states of the specified interlock circuit.
  • State reading client unit 22 logical expression and contact point factor identification logical expression conversion unit 23 for identifying the cause of failure of interlock, and logical expression composition for combining multiple logical expressions into one logical expression
  • a logical expression-ladder (LD) conversion section 25 for drawing a ladder from a logical expression.
  • the display unit displays the operation result of the logic operation unit.
  • the system programmer uses the control program editing means 10 to create a control program including the interlock logic of the plant equipment.
  • Fig. 2 is an example of a control program created using the ladder language specified in JISB3503 (or IEC61131-3), and includes the interlock circuit and start circuit that operate the rotating machine M30. Is shown.
  • An interlock circuit that outputs 0 operating conditions and an M30 operation command circuit are provided.
  • the top interlock circuit consists of contacts B1 to B5, interlock diagnostic function block DIAG, and coil C5.
  • Contact C5 of this coil C5 is inserted into the second M30 operation interlock circuit. ing.
  • This second M30 driving interlock The circuit consists of contacts C1 to C7, interlock diagnosis function block DIAG, and coil RUN_PRM.
  • the contact RUN_PRM of this coil RUN_PRM is inserted in the third M30 operation command circuit.
  • the M30 operation circuit consists of contacts START_PB, START_PRM, STOP_PB, M300_RUN and RUN_PRM, and coil M30_RUN.
  • the interlock circuit has a feature of connecting an interlock diagnosis function block DIAG before the coil output.
  • the control program is stored in the source file part 31 of the database part 30, and the source file saves the result generated by the program compiler 11 as the object file 32 of the database part 30. Is done.
  • the ladder unit-logical expression conversion unit 12 searches for a ladder circuit connected to the input, generates an interlock logical expression, and generates a database unit. Save as 30 formula files.
  • FIG. 3 shows the conversion logic of the ladder-logic expression conversion unit 12, which will be described below.
  • the logic formula of the interlock is the logical sum of the power flows in all paths to the left bus, using the principle of power flow superposition of the ladder circuit connected to the input argument BI of the interlock diagnostic function block DIAG. Can be shown.
  • This ladder-logic formula conversion unit 12 is composed of contacts C1 to C7, an interlock diagnosis function block DIAG, and a coil RUN_PRM. And the logical expression is the logical sum of 5 paths,
  • Contact variable names for storing logical expressions as data are one-dimensional character string arrays.
  • the data structure is as follows.
  • the index of the one-dimensional array of contact variables is made to correspond to the column status of the two-dimensional array of logical expressions, and each logical product term is made to correspond to the row status.
  • variable name of the interlock diagnosis function block for diagnosing this interlock circuit and the variable name of the coil that becomes the output of the logical expression, that is, the interlock signal, are added to the logical expression file of the database unit 30 for each interlock circuit.
  • the diagnostic FB variable name is
  • the system programmer After creating and saving the control program as described above, the system programmer writes the control program to the controller CONT and causes the control program to be executed.
  • the program load client unit 13 takes out the object file 32 of the database unit 30 and delegates it to the program load server unit 51 of the controller CONT via the LAN.
  • the program load server unit 51 receives this and places it on the data memory 41 and the code memory 42 of the object memory 40, and the program execution processing unit 52 executes this to execute the control program.
  • the contact and coil signals of the interlock circuit are process signals to be input / output to / from the external controller CONT, and are supplied from the process input / output processing unit 53 to the program execution processing unit 52. Works.
  • FIG. 4 shows the internal data and operation of the interlock diagnostic function block.
  • the interlock diagnostic function block has internal data to operate. This internal data is included in function block variables such as interlock diagnosis function block _1 (DIAG_1) and interlock diagnosis function block _2 (DIAG_2) shown in FIG.
  • the interlock diagnostic function block is used when the input BI changes from ON to OFF (that is, the interlock is not established).
  • FIG. 5 shows an example of the interlock diagnosis means 20.
  • the interlock list displays a list of interlock conditions for which the interlock diagnosis function block is specified in the control program. This is a list of interlock conditions stored as a logical expression file of the database unit 30, that is, a list of coil variables, and this is displayed. In the list, the current interlock condition is established or not established (Field Live), and the latest occurrence time (Field Faulted) when it is not established is displayed.
  • the logical read unit 21 is used to know the address within the controller of the relevant interlock signal name power interlock diagnostic function block, and it is passed to the interlock state read client unit 22 for the interlock state read client unit 22 Is transferred to the interlock status reading server 54 of the controller CONT via the LAN, and the internal variables Permissive (current interlock status) and TimeStamp (the latest The lock list can be displayed by acquiring the lock failure occurrence time and displaying it in the field Live and Faluted respectively. This is updated and displayed at intervals of about 1 or 2 seconds. When one is selected from this interlock list, the corresponding interlock diagnosis screen is displayed. [0044] In the [Current] column, when the relevant interlock condition is not satisfied at the present time, an interlock diagram of only the contact that causes it is displayed as a ladder. This will be explained in the next step.
  • the coil condition name of the interlock condition is given to the logical expression reading unit 21 and searched, and the logical expression data stored in the logical expression file unit 23 is obtained.
  • the address of the coil variable of the interlock condition is given to the interlock status reading client unit 22 and the internal data CurrentBits (bit string of the current contact status of the interlock circuit) obtained by the interlock diagnostic function block on the controller is acquired. To do.
  • the factor identification is performed as an internal process of the factor identification logical expression conversion unit 23.
  • the factor contact variable obtained in 3) is a variable of a coil of another interlock circuit, if the interlock circuit is diagnosed by the interlock diagnosis function block, 1), 2), 3 ) To obtain a logical expression that identifies the cause.
  • the multiple factor identification logic formulas selected in this way are given to the formula synthesis unit 24 to obtain the final factor identification formulas. be able to.
  • the logical expression obtained in this way is rendered as internal processing of the logical expression-ladder conversion unit 25.
  • the data of the logical expression given here is always in the form of sum of products, so that the logical product is drawn in correspondence with the ladder circuit with a straight line path and the whole logical sum at one point. I know it's fine.
  • the drawing area is considered as a set of cells (Row, Col) indicated by row Row and column Col.
  • FIG. 6 shows a ladder circuit obtained by this algorithm.
  • the [Past Latest] field on the interlock diagnosis screen shown in FIG. 5 shows only the contact point that causes the relevant interlock condition to be unsatisfied in the past latest.
  • the interlock diagram of is displayed with a ladder.
  • the value to be acquired is the value of the internal data AfterBits (contact state when the interlock circuit is not established) held by the interlock diagnostic function block on the controller.
  • the [Past Latest] column a ladder circuit specifying the failure factor is obtained, and further, the contact point that caused the interlock failure failure (first cause) can be indicated.
  • the first embodiment provides the system programmer with a unified and simple programming method of inserting the interlock diagnosis function block shown in FIG. 2 into the existing interlock circuit. As shown in Figure 5, As a result, it can be provided in a form that can be understood at a glance as a ladder circuit for the cause contact and trigger contact at the time of failure of the interlock in the present and past.
  • the latest latest indication of the failure to establish an interlock is to realize a plant operation support function that the plant operator simply responds to "why the plant equipment has automatically stopped but why it has stopped.”
  • the latest indication of the failure trigger for interlock failure is to realize a plant operation support function that responds directly to the plant operator, “Plant equipment has been automatically stopped, but what is the first cause”.
  • FIG. 7 to FIG. 9 show Embodiment 2 of the present invention.
  • Example 1 gives an example of another expression format according to the background knowledge of the power plant operator showing an example of a ladder circuit. Examples of FBD symbols, MIL symbols, and ISA symbols that are commonly known logical circuit representations are shown in Figs. 7 to 9, respectively.
  • the logical expression-ladder conversion unit 12 is different from FIG. 1 in that the logical expression-FBD conversion unit, logical expression-MIL conversion unit, logical expression- It is a point that can be replaced by the ISA conversion unit. This is because the factor identification logical formula is held in a data format independent of the drawing method, and since this logical formula is always held in a simple product sum form, logical AND and logical It is clear from the fact that the sum can always be expressed in the form of a logic circuit with a maximum of two stages.
  • FIG. 10 shows Example 3 of the present invention.
  • the first embodiment is separated into a computer COMP and a controller CONT, and in terms of connecting them via LAN, the performance corresponding to a large-scale plant is generally achieved, such as connecting multiple controllers on multiple LANs.
  • the embodiment of FIG. 10 has a form in which the controller has a means in this computer COMP, and is one of simple derivations in which the present invention can be implemented.

Abstract

　1) インターロック条件を診断するための統一された制御プログラムの作成および実行機能、2) プラント機器を起動できないとき、複数の要因信号だけから構成されるラダー回路を表示する機能、3) プラント機器が異常停止したとき、複数の要因信号およびそのトリガ信号だけで構成されるラダー回路を表示する機能、を持つプラント制御システムを提供すること。 　インターロック条件およびインターロックの診断を含む制御プログラムを作成するプログラム編集手段10と、前記制御プログラムにおけるプログラムオブジェクトを実行するプラント制御手段CONTと、論理動作部と表示部とを有し、前記インターロック条件の現時点以前の所定時点における成立・不成立または過去最新の不成立時刻を更新表示し、さらに、インターロック回路が複数段形成されていてもその不成立の源流要因変数だけを特定し、自動的に図式言語で表示するインターロック診断手段20と、をそなえたプラント制御システム。

Description

明 細 書
プラント制御システムおよびインターロック要因特定方法
技術分野
[0001] 本発明は、プラント制御システムに係り、とくにプラント制御プログラムの作成 '表示 および診断を行う装置に関する。
背景技術
[0002] 一般に、プラント制御システムにおいて、システムプログラマは、プラントを自動運転 するためのプログラムを、プラント制御装置の制御プログラムとして作成、試験、調整 の後、プラント運転者に提供する。
[0003] また、システムプログラマは、プラントを安全に制御するために、回転機等プラント機 器の起動、運転のインターロック条件 (機器運転の許可条件）を制御プログラム内に 装備しなければならない。インターロック条件が成立している力否かは、プラント運転 者の当然の関心事なので、それをプラント運転者に分り易く提示することが求められ る。
[0004] 従来のプラント制御システムとして、プラント機器が異常停止したとき、インターロック 状態図として表示するものが提案されている (特開平 11-242507号公報参照)。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] し力しながら、特開平 11-242507号公報記載のプラント制御装置システムは、下記 のような欠点がある。
[0006] (a)システムプログラマが作成したインターロックプログラムと同じインターロック図を インターロック診断表示に使用するため、インターロック回路の入力信号が多い場合 には、一見してその不成立の原因となる接点を知ることが困難である。また、インター ロック回路の接点力 さらに別のインターロック回路の出力コイルである、いわゆる多 段のインターロック回路の場合は、回路を溯って不成立の要因接点を知ることができ ない。
[0007] (b)インターロック条件が不成立となった 1周期だけのステータスしか記憶しないの で、インターロック条件の不成立の要因接点が複数あり、かつ OR論理要素であるとき 、その中のどの要因信号がトリガとなって、インターロック条件を不成立ならしめたの 力 つまりインターロック不成立の第一原因を知ることができな！/、。
[0008] (c)インターロック不成立の現在の要因、過去最新の要因、過去最新の要因中の第 一原因を診断する統一的なプログラミング方法がシステムプログラマに提示されてい るとはいえないので、システムプログラマ力 Sインターロック診断機能を実現することは、 技術的にもコスト的にも著しく困難である。
[0009] 本発明は上述の点を考慮してなされたもので、
1)インターロック条件を診断するための統一された制御プログラムの作成および実 行機能、
2)プラント機器を起動できないとき、複数の要因信号だけ力も構成されるラダー回 路を表示する機能、
3)プラント機器が異常停止したとき、複数の要因信号およびそのトリガ信号だけで 構成されるラダー回路を表示する機能、
を持つプラント制御システムを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0010] 上記目的達成のため、本発明では、
インターロック条件およびインターロックの診断を含む制御プログラムを作成するプ ログラム編集手段と、前記制御プログラムにおけるプログラムオブジェクトを実行する プラント制御手段と、論理動作部と表示部とを有し、前記インターロック条件の現時点 以前の所定時点における成立'不成立または過去最新の不成立時刻を更新表示し 、さらに、インターロック回路が複数段形成されていてもその不成立の源流要因変数 だけを特定し、自動的に図式言語で表示するインターロック診断手段と、をそなえた プラント制御システム、
を提供するものである。
発明の効果
[0011] 本発明は、一方でシステムプログラマに、既存のインターロック回路に対して、図 2 に示したインターロック診断ファンクションブロック DIAGを挿入するという、統一的で 簡便なプログラミング手法を提供すると共に、他方でプラント運転者に対して、現在 および過去最新で、インターロック不成立時の要因接点およびトリガ接点をラダー回 路として一瞥して理解できる形で提供することができる。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]本発明の実施例 1の全体構成を示す概念図。
[図 2]インターロックを含む制御プログラムの例を示すシーケンス図。
[図 3]ラダ一一論理式変換部の変換論理を示す説明図。
[図 4]インターロック診断ファンクションブロックの内部データおよび動作を示す説明 図。
[図 5]インターロック診断画面の一例を示す説明図。
[図 6]論理式-ラダー変換部の結果得られたラダー回路の例を示す回路図。
[図 7]本発明の実施例 2における FBD形式によるインターロック診断回路の回路図。
[図 8]同じく MIL形式によるインターロック診断回路の回路図。
[図 9]同じく ISA形式によるインターロック診断回路の回路図。
[図 10]本発明の実施例3の全体構成を示す概念図。
符号の説明
[0013] 10 制御プログラム編集手段、 11 プログラムコンパイラ、
12 ラダ一-論理式変換部、 13 プログラムロードクライアント部、
20 インターロック診断手段、 21 論理式読出し部、 23 要因特定論理式変換部、
24 論理式合成部、 25 論理式-ラダー変換部、 30 データベース部、
31 ソースファイル部、 32 オブジェクトファイル部、 33 論理式ファイル部、
40 オブジェクトメモリ、 41 データメモリ、 42 コードメモリ、 50 標準処理部、
51 プログラムロードサーバ部、 52 プログラム実行処理部、
53 プロセス入出力処理部、 54 インターロック状態読出サーバ部。
C 接点、 LAN ローカルエリアネットワーク。
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下、本発明の実施例について、添付図面を参照して説明する。 実施例 1
[0015] (構成）
まず、図 1から図 8を用いて実施例 1を説明する。
[0016] 図 1は、本発明の実施例 1の全体構成図である。この実施例 1は、概ね 3つの部分か らなり、プラント制御装置としてのコントローラ CONTと、制御プログラム作成'表示装 置としてのコンピュータ COMPと、両者を接続する LAN (ローカルエリアネットワーク)と により構成されている。
[0017] コントローラ CONTは、大別して 2つの部分からなり、制御プログラムオブジェクトを格 納するためのオブジェクトメモリ 40と、これらの書込み、読み出し、実行を行う標準処 理部 50とを有する。さらに、オブジェクトメモリ 40は、データメモリ 41およびコードメモリ 4 2からなる。
[0018] データメモリ 41は、通常の変数の他に、後述するインターロック診断ファンクションブ ロック DIAGの内部データを含む。また、コードメモリ 42は、通常のプログラムコードの 他に、インターロック診断ファンクションブロックの内部コードを含む。
[0019] 標準処理部 50は、 LANを経由して送付された制御プログラムのオブジェクトプロダラ ムをデータメモリ 41およびコードメモリ 42に配置するためのプログラムロードサーバ部 5 1と、コントローラ CONT内の制御プログラム、すなわちコードメモリを実行するための プログラム実行処理部 52と、プラントからのプロセス信号を制御プログラムに与えるた めのプロセス入出力処理部 53と、制御プログラム実行中のインターロック回路状態を 読み出すためのインターロック状態読出サーバ部 54とにより構成されている。
[0020] 一方、コンピュータ COMPは、大別して 3つの部分力も成り、システムプログラマが制 御プログラムを作成するための制御プログラム編集手段 10と、制御プログラムおよび インターロックの論理式を格納するデータベース部 30と、プラント運転者がインター口 ックの不成立原因を知るためのインターロック診断手段 20とにより構成されている。
[0021] 制御プログラム編集手段 10は、内部処理として、制御プログラムのソースファイルを オブジェクトファイルに変換するためのプログラムコンパイラ 11と、制御プログラム内の 指定されたインターロック回路を論理式に変換するためのラダー (LD)-論理式変換部 12と、制御プログラムのオブジェクトファイルをコントローラへ送付するためのプログラ ムロードクライアント部 13とにより構成されている。
[0022] データベース部 30は、制御プログラムのソースファイルを格納するためのソースファ ィル部 31と、制御プログラムのオブジェクトファイルを格納するためのオブジェクトファ ィル部 32と、指定されたインターロック回路の論理式を格納するための論理式フアイ ル部 33とにより構成されている。
[0023] ソースファイル部 31は、後述するインターロック診断ファンクションブロックのソースを 含む。オブジェクトファイル部 32は、後述するインターロック診断ファンクションブロック の内部データおよびコードを含む。
[0024] インターロック診断手段 20は、論理動作部と表示部とにより構成されて!ヽる。論理動 作部は、指定されたインターロックの論理式をファイルから読み出すための論理式読 出部 21と、指定されたインターロック回路の過去および現在の接点状態をコントロー ラ力 読み出すためのインターロック状態読出クライアント部 22と、論理式とその接点 状態からインターロックの不成立要因を特定するための要因特定論理式変換部 23と 、多段の論理式を 1つの論理式に合成するための論理式合成部 24と、論理式からラ ダーを描画するための論理式-ラダー (LD)変換部 25とにより構成されて 、る。表示部 は、論理動作部による動作結果を表示する。
[0025] (作用）
システムプログラマは、制御プログラム編集手段 10を使用して、プラント機器のイン ターロックロジックを含む制御プログラムを作成する。
[0026] 図 2は、 JISB3503 (または IEC61131-3)で規定されたラダー言語を使って作成した制 御プログラムの事例であり、その内容は、回転機 M30を運転するインターロック回路お よび起動回路を示している。
[0027] そして、図 2の上から順に、インターロック条件 C5を出力するインターロック回路、 M3
0の運転条件を出力するインターロック回路、および M30運転指令の回路とが設けら れている。
[0028] 一番上のインターロック回路は、接点 B1ないし B5、インターロック診断ファンクション ブロック DIAGおよびコイル C5により構成されており、このコイル C5の接点 C5が 2番目 の M30運転インターロック回路に挿入されている。この 2番目の M30運転インターロッ ク回路は、接点 C1ないし C7、インターロック診断ファンクションブロック DIAGおよびコ ィル RUN_PRMにより構成され、このコイル RUN_PRMの接点 RUN_PRMが 3番目の M30 運転指令回路に挿入されている。 M30運転回路は、接点 START_PB、 START_PRM、 STOP_PB、 M300_RUNおよび RUN_PRM、ならびにコイル M30_RUNにより構成されて いる。
[0029] インターロック回路は、そのコイル出力の前にインターロック診断ファンクションブロ ック DIAGを接続する特徴を有する。システムプログラマが制御プログラムを保存した とき、その制御プログラムは、データベース部 30のソースファイル部 31に格納され、か つソースファイルはプログラムコンパイラ 11で生成された結果をデータベース部 30の オブジェクトファイル 32として保存される。
[0030] このとき、ラダ一-論理式変換部 12は、インターロック診断ファンクションブロックを発 見すると、その入力に接続されたラダー回路を検索し、インターロックの論理式を生 成し、データベース部 30の論理式ファイルとして保存する。
[0031] 図 3は、ラダ一-論理式変換部 12の変換論理を示しており、これについて以下説明 する。インターロックの論理式は、インターロック診断ファンクションブロック DIAGの入 力引数 BIに接続されたラダー回路の、パワーフローの重ね合わせの原理を使って、 左母線までのすべての経路におけるパワーフローの論理和で示すことができる。
[0032] このラダ一-論理式変換部 12は、接点 C1ないし C7、インターロック診断ファンクショ ンブロック DIAGおよびコイル RUN_PRMにより構成されている。そして、論理式は、 5経 路の論理和で、
BI=C1 'C2 'C4'C5"'経路 1
+C1 'C2 'C6"'経路 2
+C3 'C4'C5"'経路 3
+C3 -C6 …経路 4
+C7 …経路 5
である。また、各経路の値は、経路内の接点状態の論理積で示されるので、結局、ィ ンターロック回路の論理式は、積の和形式で求めることができる。
[0033] 論理式をデータとして保存するための、接点変数の名前を 1次元の文字列配列とし タ構造は、次の通りである。
Figure imgf000009_0001
論理式の 2次元配列は、
[表 2]
Figure imgf000009_0002
である。そして、接点変数の 1次元配列のインデクスを論理式の 2次元配列の列イン デタスに対応させ、各論理積項を行インデタスに対応させた、 BOOL型を要素とする 2次元配列の形にし、各論理積項に含まれる接点変数に対して 1を、そうでない接点 変数の欄に 0を設定すればよ!、。
さらに、このインターロック回路を診断するインターロック診断ファンクションブロック の変数名、および論理式の出力すなわちインターロック信号となるコイルの変数名を 加え、ひとつのインターロック回路毎にデータベース部 30の論理式ファイル部 33に 格納される。 [0036] ここで、診断用 FB変数名は、
[表 3]
'DIAG—2' であり、コイル変数名は、
[表 4]
'RUN— PRM' である。
[0037] システムプログラマは、上記のように制御プログラムを作成、保存した後に、コント口 ーラ CONTに対してこれの書き込みを行い、制御プログラムを実行させる。コントロー ラ CONTに書き込みを行うとき、内部的には、プログラムロードクライアント部 13がデー タベース部 30のオブジェクトファイル 32を取り出して、 LANを経由して、コントローラ C ONTのプログラムロードサーバ部 51に委譲し、プログラムロードサーバ部 51はこれを 受けて、オブジェクトメモリ 40のデータメモリ 41およびコードメモリ 42上に配置し、さらに プログラム実行処理部 52がこれを実行して、制御プログラムが実行される。
[0038] インターロック回路の接点およびコイルの信号は、コントローラ外部 CONTとの間で 入出力されるべきプロセス信号であり、これは、プロセス入出力処理部 53からプロダラ ム実行処理部 52に与えられて動作する。
[0039] 図 4により、インターロック診断ファンクションブロックが制御プログラムのインターロッ ク状態をどのように記録するかにつき説明する。図 4は、インターロック診断ファンクシ ヨンブロックの内部データおよび動作を示す。インターロック診断ファンクションブロッ クは、動作するために内部データを持つ。この内部データは、図 2に示すインターロッ ク診断ファンクションブロック _1(DIAG_1)、インターロック診断ファンクションブロック _2( DIAG_2)等のファンクションブロック変数に含まれている。
[0040] これらの内部データのうち、インターロック回路の接点数 nを示す ContactNum、接点 変数 (1から n)のメモリアドレスを示す ContactAddress(l)- ContactAddress(n)は、図 2の 制御プログラムをコンパイル時に、オブジェクトファイルの値として与えられる。この前 提において、インターロック診断ファンクションブロックはコントローラ実行時に常に、 • 入力 BIを、出力 BOへ出力する。
• 入力 BIを、内部データ Permissiveへ保存する。
• ContactNumおよび ContactAddress(l)- ContactAddress(n)が指す接点変数の値を 、現在の接点状態のビット列 CurrentBitsに保存する。
[0041] さらに、インターロック診断ファンクションブロックは入力 BIが ONから OFF (つまりイン ターロックが成立力 不成立）に変化したとき、
• インターロック不成立直前の接点状態のビット列 BeforeBitsに CurrentBitsの前回 値を記憶する。
• インターロック不成立時の接点状態のビット列 AfterBitsに CurrentBitsの今回値を feす。。
• インターロック不成立時のタイムスタンプ TimeStampを記憶する。
[0042] 図 5により、インターロック診断手段 20がどのように機能して、インターロック不成立 の現在および過去最新の要因を表示するかについて説明する。図 5は、インターロッ ク診断手段 20の例を示す。インターロックリストでは、制御プログラム内において、イン ターロック診断ファンクションブロックが指定されたインターロック条件のリストを表示す る。これは、データベース部 30の論理式ファイルとして格納されたインターロック条件 、すなわちコイル変数のリストであり、これを表示する。リスト内には、現時点のインタ 一ロック条件の成立、不成立の状態（フィールド Live)と、過去最新の不成立時の発 生時刻 (フィールド Faulted)が表示されている。
[0043] 実際、論理式読み出し部 21を使って、該当インターロック信号名力 インターロック 診断ファンクションブロックのコントローラ内アドレスを知り、インターロック状態読出ク ライアント部 22に渡し、インターロック状態読出クライアント部 22は、 LANを経由して、 コントローラ CONTのインターロック状態読出サーバ部 54に委譲することで、実行中の インターロック診断ファンクションブロックの内部変数 Permissive (現在のインターロック 状態）、 TimeStamp (過去最新のインターロック不成立発生時刻）を獲得し、これをそ れぞれフィールド Live、 Falutedに表示することで、インターロックリストの表示を実現で きる。これは 1, 2秒程度のインターバルで更新表示する。このインターロックリストから 一つ選択すると、該当するインターロック診断画面を表示する。 [0044] この [現在]の欄には、現時点において該当するインターロック条件が不成立時、そ の要因となる接点だけのインターロック図をラダーで表示する。これを、次のステップ で説明する。
[0045] 1)論理式の獲得
インターロック条件のコイル変数名を論理式読み出し部 21に与えて検索し、論理式 ファイル部 23に格納されている論理式のデータを獲得する。
[0046] 2)インターロック状態の獲得
インターロック条件のコイル変数のアドレスをインターロック状態読出クライアント部 2 2に与えて、コントローラ上のインターロック診断ファンクションブロックが持っている内 部データ CurrentBits (現在インターロック回路の接点状態のビット列）を獲得する。
[0047] 3)要因の特定
要因の特定は、要因特定論理式変換部 23の内部処理として行われる。獲得された 論理式のデータおよび内部データ CurrentBitsを要因特定論理式変換部 23に与えて 、要因接点だけから成る論理式を求める。これは、インターロック回路の論理式を、接 点の値が 1の論理積項に着目して、ブ―ル代数の吸収律 1 ·Α=Α· 1=Αを適用し、さら に論理和項に着目して、ブール代数の吸収律 1+Α=Α+1 = 1を適用して、論理式を 簡単化する。
[0048] この結果、論理式の結果に影響しな 、接点はすべて消去され、論理式の結果に影 響する要因接点だけ力 成る論理式を得ることができる。
[0049] すなわち、図 3に示したインターロック回路の論理式は、
BI=C1 -C2 -C4-C5
+C1 -C2 -C6
+C3 -C4-C5
+C3 -C6
+C7
であり、内部データ CurrentBitsから得られる接点状態が
BI=0,C1=0,C2=1,C3=1,C4=1,C5=0,C6=0,C7=0
であれば、 (1)吸収律 Α· 1=Α· 1を適用して
BI=C1 -C5
+C1 -C6
+C5
+C6
+C7
となる。さらに
(2)吸収律 A+l=l+A=lを適用して
BI=(C1+1)C5
+ (C1+DC6
+C7
=C5+C6+C7
となる。
そして、データ構造として
[表 5]
Figure imgf000013_0001
と表現できる。
4)論理合成
3)で求められた要因接点の変数が他のインターロック回路のコイルの変数である場 合、そのインターロック回路がインターロック診断ファンクションブロックで診断されて いるならば、 1), 2), 3)を実施して要因を特定した論理式を求める。こうして選られた複 数の要因特定論理式を論理式合成部 24に与え、最終的な要因特定論理式を求める ことができる。
例えば、
論理式 1
BI=C 1 -C2 -C4- C5+C 1 -C2 - C6+C7
と論理式 2
C1=B1+B2 -B3
との合成は、
論理式 1のデータ
[表 6]
C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 経路 1 1 1 0 1 1 0 0 経路 2 1 1 0 0 0 1 0 経路 3 0 0 0 0 0 0 1 と
[表 7]
B1 B2 B3
鹏 1
鹏 2
Figure imgf000014_0001
とを合成して、下記の通りとなる。
[表 8]
B1 B2 B3 C2 C3 C4 C5 C6 C7 鹏 11 1 0 0 1 0 1 1 0 0 経路 12 0 1 1 1 0 1 1 0 0 鹏 21 1 0 0 1 0 0 0 1 0 経路 22 0 1 1 1 0 0 0 1 0
'鶴 3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 [0053] 合成された論理式は、
BI=B1-C2-C4-C5 …経路 11
+B2'B3'C2'C4'C5'"経路 12
+B1-C1-C2-C6 …経路 21
+B2-B3-C2-C6 …経路 22
+C7 …経路 3
である。
[0054] 5)ラダー描画
こうして得られた論理式を論理式-ラダー変換部 25の内部処理として描画処理する 。ここで与えられる論理式のデータは、必ず積の和形式であることに注目すれば、論 理積を直線経路とし、全体論理和を 1点だけ合流とするラダー回路に対応させて描 画すればよいことが判る。
[0055] 例えば論理式のデータとして
[表 9]
Figure imgf000015_0001
が与えられた場合、どの経路にも登場しない接点の列、またはどの接点も登場しない 経路を削除して
[表 10]
C1 C5 C6 C7
鹏 3 1 1 0 0
経路 4 0 0 1 0
鹏 5 0 0 0 1 を得る。この論理式のデータから
経路数 MaxRow (=3)、接点数 MaxCol (=4)を求める。
[0056] 描画領域は、行 Row、列 Colで示すセル（Row,Col)の集合と考えて
• Row=lから MaxRowまでスキャンする。
• Col=lから MaxCoほでスキャンする。
• Colが 1ならそのセル（Row,Col)に左母線を描画する。
• そのセル (Row.Col)が 1ならば接点命令と接点変数を描画する。
• そのセル (Row.Col)が 0ならば水平接続線を描画する。
• Row, Colのスキャンが終了したら、セル（1, MaxCol+1)からセル（MaxRow, MaxCol +1)に向カゝつて垂直接続線を描画する。
• 最後に、セル（1, MaxCol+1)にコイル命令とコイル変数とを描画する。
[0057] 図 6は、このアルゴリズムで得られたラダー回路を示している。
[0058] ここで図 5に戻ると、図 5で示したインターロック診断画面の [過去最新]の欄には、 過去最新において、該当するインターロック条件が不成立時、その要因となる接点だ けのインターロック図をラダーで表示する。
[0059] これは、上記 1)から 5)と同様に説明できる。ただし、 2)において獲得すべきはコント口 ーラ上のインターロック診断ファンクションブロックが持っている内部データ AfterBits ( インターロック回路不成立変化時の接点状態）の値であることに注意する。こうして、 [ 過去最新]の欄に、不成立要因を特定したラダー回路を得るが、さらに、その中でィ ンターロック不成立のトリガ (第一原因）となった接点を示すことができる。
[0060] これは、インターロック診断ファンクションブロックの内部データ BeforeBits (インター ロック不成立直前の接点状態のビット列）と AfterBits (インターロック不成立時の接点 状態のビット列）を比較して、 1から 0に変化した接点がトリガ信号であるから、これを [ 過去最新]のラダー回路上で示せばょ 、。
[0061] (効果）
以上のように、実施例 1は、システムプログラマに、既存のインターロック回路に対し て、図 2に示したインターロック診断ファンクションブロックを挿入するという、統一的で 簡便なプログラミング手法を提供すると共に、図 5に示したように、プラント運転者に対 して、現在および過去最新で、インターロック不成立時の要因接点およびトリガ接点 をラダー回路として一瞥して理解できる形で提供できる。
[0062] とくに、現在のインターロック不成立要因の提示は、プラント運転者が「今、プラント 機器の起動ボタンを押したがなぜ起動できないのか」に端的に応えるプラント運転支 援機能を実現するものである。
[0063] また、過去最新のインターロック不成立要因の提示は、プラント運転者が「プラント 機器が自動停止したが、なぜ停止したのか」に端的に応えるプラント運転支援機能を 実現するものである。過去最新のインターロック不成立トリガ要因の提示は、プラント 運転者が「プラント機器が自動停止したが、第一原因は何か」に端的に応えるプラン ト運転支援機能を実現するものである。
実施例 2
[0064] 図 7ないし図 9は、本発明の実施例 2を示している。
[0065] インターロック診断画面において、実施例 1はラダー回路の例を示した力 プラント 運転者の背景知識によって、他の表現形式の事例を挙げる。一般に知られる論理回 路表現として、 FBD記号、 MIL記号、 ISA記号の例をそれぞれ、図 7ないし図 9に挙げ る。
[0066] 実施例の全体構成図と説明は省略するが、図 1と異なるのは、論理式-ラダー変換 部 12が、それぞれ論理式- FBD変換部、論理式- MIL変換部、論理式- ISA変換部に 差し替えられる点である。これは、要因特定論理式を、描画方式に依存しないデータ 形式で保有して 、ること、またこの論理式が常に単純な積の和形式で保有して 、るこ とから、論理積と論理和の必ず最大 2段の論理回路形式で表現できることから明らか である。
実施例 3
[0067] 図 10は、本発明の実施例 3を示したものである。実施例 1は、コンピュータ COMPと、 コントローラ CONTとに分離されており、それらを LANで接続する点で、複数の LAN上 に複数のコントローラを接続するなど、一般に規模の大きいプラントに対応する性能 を有するが、逆に図 10の実施例はこのコンピュータ COMP内に、コントローラが有する 手段を持つ形態であり、本発明が実施できる単純な派生形態のひとつである。

Claims

請求の範囲
[1] インターロック条件およびインターロックの診断を含む制御プログラムを作成するプ ログラム編集手段と、
前記制御プログラムにおけるプログラムオブジェクトを実行するプラント制御手段と、 論理動作部と表示部とを有し、現在以前の所定時点における前記インターロック条 件の成立 ·不成立を更新表示し、さらに、インターロック回路が複数段形成されてい てもその不成立の源流要因変数だけを特定し、自動的に図式言語で表示するインタ 一ロック診断手段と、
をそなえたプラント制御システム。
[2] 請求項 1記載のプラント制御システムにお ヽて、
前記インターロック診断手段は、前記所定時点におけるインターロック条件として現 時点におけるインターロック条件を対象とすることを特徴とするプラント制御システム。
[3] 請求項 1記載のプラント制御システムにお ヽて、
前記インターロック診断手段は、前記所定時点におけるインターロック条件として過 去最新の不成立発生時点を対象とするプラント制御システム。
[4] 請求項 3記載のプラント制御システムにお ヽて、
前記インターロック診断手段は、不成立の源流要因変数だけの図式言語表示上で 、前記インターロック条件を変化させたトリガ信号をマーキング表示する、プラント制 御システム。
[5] 請求項 3記載のプラント制御システムにお ヽて、
前記インターロック診断手段は、前記インターロック条件を変化させたトリガ信号の みを抽出し表示するようにしたプラント制御システム。
[6] 請求項 1記載のプラント制御システムにお ヽて、
前記インターロック診断手段による診断表示を、同一診断画面において表示したプ ラント制御システム。
[7] コンピュータによって、プラントのインターロックロジックの実行および診断を行う方 法であって、
論理関数値を 0または 1ならしめる要因変数またはその中のトリガ変数を決定し、ィ ンターロック条件が多段に構成されていても、その源流要因変数だけ力 なる論理関 数を再構成することを特徴とするインターロック要因特定方法。
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