WO2016151744A1 - プラント監視制御装置 - Google Patents

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誠治 近藤
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三菱電機株式会社
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0243—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults model based detection method, e.g. first-principles knowledge model
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    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
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    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B23/02—Electric testing or monitoring

Definitions

  • the present invention relates to a plant monitoring and control apparatus including a simulator that simulates the operation of a process control apparatus that controls a plant.
  • the plant monitoring and control device acquires plant data that are various parameters indicating the state of the plant from a process control device that controls the plant.
  • the operator monitors the current value of the plant data, the trend graph indicating the change tendency, and the like on the monitoring screen, and instructs the process control device to perform necessary control.
  • the response of the plant may differ from the operator's expectation as a result of executing processing such as changing parameter setting values or opening / closing valves according to the operator's instructions. For this reason, the operator has to perform control while monitoring the change tendency of the plant data, and the operation sometimes takes a long time.
  • a simulator that simulates a plant is used to predict changes in plant data after the control is performed.
  • a first prediction simulator that predicts a future trend of the plant based on the changed setting value information, and a plant based on the setting value information before the change.
  • a plant operation support apparatus including a second simulator for predicting future trends of the plant is disclosed.
  • the operator can determine whether or not to change the set value after examining the trend information of the two simulation results. However, since it is left to the operator to determine when there is no clear difference in the simulation result or when the expected simulation result is not obtained, it becomes a burden on the operator.
  • Patent Document 1 when an operator changes a set value, a future trend simulation before and after the change is executed.
  • the control instruction for the plant is not only a change of the set value, but for example, opening and closing of a valve and motor There are also start and stop.
  • Patent Document 1 does not mention prediction of a result for a control instruction other than setting value change.
  • the present invention predicts a change in plant data after performing plant control, and can further automatically determine whether to perform the control or not.
  • the purpose is to reduce the burden on the operator.
  • the plant monitoring and control apparatus is connected to a process control apparatus that performs plant control based on control information via a network, and acquires plant data that is various parameters indicating the state of the plant from the process control apparatus.
  • Plant monitoring and control device for monitoring and control an input unit for inputting a control instruction to the process control device, and a plant program after executing a control program that simulates the operation of the process control device and performing control based on the control instruction
  • a simulator that predicts and calculates a plant model that stores plant data acquired from the process control device and supplies plant data necessary for executing the control program to the simulator.
  • a determination unit that determines whether or not to perform control based on the control instruction, and a control unit that notifies the simulator of control information of the control instruction to request a prediction calculation, and the determination unit determines to perform control based on the control instruction
  • a control unit for notifying control information of the control instruction to the process control device is provided.
  • control information of the control instruction is notified to the simulator. Further, it is automatically determined whether or not to execute the control based on the result of the prediction calculation by the simulator. When it is determined that the control is to be performed, the control information of the control instruction is notified to the process control device. Therefore, the operator can quickly perform appropriate control without performing any operation other than inputting a control instruction, and the burden on the operator is reduced.
  • Embodiment 1 FIG. Below, the plant monitoring control apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention is demonstrated based on drawing. 1 and 2 are a functional block diagram and a hardware configuration diagram of the plant monitoring control apparatus according to the first embodiment.
  • the plant monitoring control device 100 includes a monitoring control unit 1, a simulator 2, a plant model 3, an input unit 4, and a display unit 5.
  • the hardware includes a processor 10, a memory 20, a receiving device 30, and a display device 40.
  • the plant monitoring and control apparatus 100 is connected to a process control apparatus 300 that controls the plant 200 based on control information via a control network 400.
  • the plant 200 includes various devices constituting the plant, such as a motor, a pump, a valve, a switch, a hydraulic device, and the like.
  • the functions of the monitoring control unit 1, the simulator 2, and the plant model 3 are realized by the processor 10 executing a program stored in the memory 20. Further, the plurality of processors 10 and the plurality of memories 20 may cooperate to execute the above function.
  • the input unit 4 is a receiving device 30 that receives information input by an operator using a mouse, keyboard, touch panel, or the like (all not shown).
  • the display unit 5 is a display device 40 such as a liquid crystal display.
  • the monitoring unit 12 and the control unit 13 of the monitoring control unit 1 perform input / output of control information and plant data with the process control device 300 via the input / output processing unit 11.
  • the monitoring unit 12 acquires plant data, which are various parameters indicating the state of the plant 200, from the process control device 300, and monitors the current value and the change tendency.
  • the control unit 13 notifies the simulator 2 or the process control device 300 of the control information of the control instruction input to the input unit 4 by the operator.
  • the control unit 13 requests the simulator 2 to perform a prediction calculation
  • the control unit 13 notifies the simulator 2 of the control information before notifying the process control device 300 of the control information.
  • the control unit 13 requests the simulator 2 for prediction calculation regardless of the processing contents of the control.
  • the simulator 2 has a control program 21 that simulates the operation of the process control apparatus 300, receives the request for the prediction calculation from the control unit 13, executes the control program 21, and executes control based on the operator's control instruction. Predict and calculate changes in plant data. Note that the predicted plant data output as a result of the prediction calculation is not limited to one value, and may output the transition of plant data over time.
  • the simulator 2 acquires actual plant data from the process control apparatus 300 via the input / output processing part 11 of the monitoring control part 1, and this plant data Is used to execute the control program 21 and notify the plant model 3 of the obtained predicted plant data.
  • the plant model 3 has a plant database 31 (hereinafter referred to as a plant DB 31) that stores actual plant data acquired from the process control device 300.
  • the plant model 3 acquires control data for control performed from the process control device 300 and plant data including plant data before and after the control data from the process controller 300 via the input / output processing unit 11 in time series, and the plant DB 31 To store.
  • the plant model 3 uses plant data stored in the plant DB 31, generates plant data (calculated values) required when the simulator 2 executes the control program 21, and supplies the plant data to the simulator 2.
  • the plant model 3 has executed the same process ID 1 in the past from the plant DB 31.
  • Time plant data here, flow rate data
  • necessary data is selected from the data and supplied to the simulator 2. If the necessary data is not stored in the plant DB 31, the calculated values estimated from the preceding and following plant data are supplied to the simulator 2.
  • the plant model 3 has a function of acquiring predicted plant data that is a result of the prediction calculation by the simulator 2 and plant data after performing actual control corresponding to the predicted plant data, and comparing the two. ing.
  • the difference between the predicted plant data and the actual plant data is large and there is a difference of a predetermined value or more, the plant data supplied to the simulator 2 is corrected and the plant DB 31 is updated.
  • the accuracy of the prediction calculation is the plant data (calculation) supplied from the plant model 3. Value).
  • the plant model 3 updates the content of the plant DB 31, the accuracy of the prediction calculation of the simulator 2 can be maintained high.
  • control unit 13 includes a determination circuit 131 and a determination logic storage unit 132 as a determination unit that determines whether or not to perform control based on an operator's control instruction.
  • the determination logic storage unit 132 stores determination logic set for the processing contents of each control.
  • the determination circuit 131 determines whether or not to perform the current control based on the predicted plant data acquired from the simulator 2 and the determination logic stored in the determination logic storage unit 132.
  • FIG. 3 shows an example of a determination logic table stored in the determination logic storage unit 132.
  • determination conditions for predicted plant data x, y, and z are set for each control process ID.
  • a and B are preset constants.
  • the determination circuit 131 determines to perform the control when the predicted plant data x, y, and z satisfy the determination logic.
  • the flow of processing by the monitoring control unit 1 when an operator inputs a control instruction to the input unit 4 will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that the flowchart of FIG. 4 includes processing by the operator (step 70).
  • step 10 the control unit 13 of the monitoring control unit 1 acquires control information of the input control instruction in step 10 (S10). Subsequently, in step 20 (S20), the acquired control information is notified to the simulator 2, and a prediction calculation is requested from the simulator 2.
  • the simulator 2 receiving the request for the prediction calculation executes the control program 21 using the control information notified from the control unit 13 and the plant data (calculated value) acquired from the plant model 3. Note that the flow of processing by the simulator 2 will be described later with reference to the flowchart of FIG.
  • step 30 the control unit 13 acquires the result of the prediction calculation from the simulator 2. Subsequently, in step 40 (S40), the control unit 13 notifies the determination circuit 131 of the result of the prediction calculation, and the determination circuit 131 determines whether or not the current control is to be performed.
  • step 50 determines in step 50 (S50) that the current control is to be performed (YES)
  • the process proceeds to step 90 (S90), and the control unit 13 sends the control information of the current control instruction to the input / output processing unit 11. To instruct control.
  • step 100 the input / output processing unit 11 notifies the control information of the current control instruction to the process control apparatus 300 to instruct control.
  • step 60 the control unit 13 determines the prediction calculation result by the simulator 2 and the determination result by the determination circuit 131. Is displayed on the display unit 5. Subsequently, in step 70 (S70), the operator considers the execution of the current control with reference to the result of the prediction calculation by the simulator 2 displayed on the display unit 5.
  • Step 80 when the operator determines that the current control is to be performed (YES), the control unit executes the processes of S90 and S100. In S80, if the operator determines not to perform the current control (NO), the process is terminated.
  • the simulator 2 executes the calculation at regular intervals (for example, 50 mec to 500 msec).
  • regular intervals for example, 50 mec to 500 msec.
  • Step 210 when there is no request for prediction calculation (NO), the process proceeds to Step 220 (S220), and actual plant data (current value) is acquired from the process control device 300. Subsequently, in step 221 (S221), the control program 21 is executed using the actual plant data acquired in S220. Further, in step 222 (S222), the result of the prediction calculation is notified to the plant model 3, and the calculation end process is performed in step 240 (S240).
  • step 230 S230
  • plant data calculated value
  • step 231 S231
  • step 232 S232
  • the result of the prediction calculation is notified to the determination circuit 131, and the calculation end process is performed in S240.
  • the control information of the control instruction is transmitted by the control unit 13. Is notified to the simulator 2. Further, whether or not to perform the control is automatically determined by the determination circuit 131 of the control unit 13 based on the result of the prediction calculation by the simulator 2, and if it is determined to be performed, the control unit 13 controls the control. The instruction control information is notified to the process control device 300.
  • the operator does not perform any operation other than inputting a control instruction to the input unit 4, and does not determine whether or not to perform the control based on the result of the prediction calculation.
  • Appropriate control in which the result is predicted in advance can be performed quickly, and the burden on the operator is reduced.
  • Embodiment 2 when a control instruction from the operator is input to the input unit 4, the prediction calculation is performed by the simulator 2 regardless of the processing contents of the control. However, some control instructions include simple processing that does not require a prediction calculation.
  • the prediction calculation is performed only for the control instruction of the processing content that requires the prediction calculation by the simulator.
  • FIG. 1 is diverted and description of each part is abbreviate
  • the control unit 13 of the plant monitoring control apparatus 100 has a prediction calculation necessity determination table shown in FIG. 6, and the control instruction input to the input unit 4 is predicted by the simulator 2. It is determined whether or not the control instruction requires calculation.
  • the prediction calculation necessity determination table is provided with a determination criterion for each process ID of each control. For example, in the case of “XX valve open” of process ID 1, when the flow rate exceeds 100 (liters / minute), it is determined that a prediction calculation is necessary. Further, when the processing ID 2 is “XX valve closed”, it is determined that the prediction calculation is unnecessary regardless of the flow rate.
  • the flowchart of FIG. 7 includes processing by the operator (step 70).
  • step 15 the control unit 13 of the monitoring control unit 1 acquires the control information of the input control instruction in S10.
  • the current control instruction is a simulator. It is determined whether or not the control instruction requires a prediction calculation by 2.
  • the process ID corresponding to the control information acquired in S10 is referred to the prediction calculation necessity determination table (FIG. 6), and the plant data necessary for the determination is acquired from the process control device 300 and the determination is performed.
  • the input / output processing unit 11 notifies the process control apparatus 300 of the control information of the current control instruction and instructs the control. Note that the processing of S30 to S80 is the same as the processing of the flowchart of FIG.
  • the control instruction that is determined not to require the prediction calculation is directly processed by the process control device 300 without performing the prediction calculation by the simulator 2. Since the control information is notified to the operator, simple control can be performed quickly, and the burden on the operator is reduced.
  • Embodiment 3 FIG.
  • the determination circuit 131 and the determination logic storage unit 132 for determining whether or not to perform the current control are provided in the control unit 13, but in the third embodiment of the present invention, the determination unit Are provided together with the determination logic as a part of the control program 21 executed by the simulator 2.
  • FIG. 1 since the whole structure of the plant monitoring control apparatus 100 which concerns on this Embodiment 3 is the same as that of the said Embodiment 1, FIG. 1 is diverted and description of each part is abbreviate
  • FIG. 8 is a flowchart showing the flow of processing by the simulator 2 in the third embodiment.
  • the processes in S200 to S231 are the same as those in the flowchart of FIG.
  • the simulator 2 executes the control program 21 using the plant data (calculated value) acquired in S230, and performs a prediction calculation. Subsequently, in step 233 (S233), the control program 21 determines whether or not to implement the current control based on the result of the prediction calculation. Thereafter, in step 234 (S234), the prediction calculation result and the determination result are notified to the control unit 13, and the calculation end process is performed in S240.
  • the control unit 13 acquires the result of the prediction calculation and the determination result as to whether or not to perform the current control from the simulator 2.
  • the control unit 13 notifies the process control device 300 of the control information of the current control instruction, and the process control device 300 performs the control based on the current control instruction. .
  • the control unit 13 displays the prediction calculation result and the determination result by the simulator 2 on the display unit 5, and the operator displays the simulator displayed on the display unit 5.
  • the implementation of this control will be examined with reference to the result of the prediction calculation by 2.
  • the determination logic in addition to the same effects as those of the first embodiment, by making the determination unit a part of the control program 21 of the simulator 2, the determination logic can be programmed and more complicated. Judgment logic can be set.
  • Embodiment 4 FIG. In the first to third embodiments, when the determination unit determines that the current control is not performed on the result of the prediction calculation by the simulator 2, the operator performs the prediction calculation by the simulator 2 displayed on the display unit 5. Based on this result, the implementation of this control was examined and the next control had to be instructed.
  • the determination unit determines not to perform the current control, a function of presenting operation guidance regarding the next control to the operator is added.
  • FIG. 1 is diverted and description of each part is abbreviate
  • the determination unit is provided as a part of the control program 21 of the simulator 2.
  • an expected effect There is a change in the expected plant state (plant data) by performing certain control on the plant 200 (this is called an expected effect). For example, when “XX valve opening” of process ID 1 shown in FIG. 6 is performed, a change in plant data such as an xx water level increase or an xx flow rate increase is expected at normal times. However, when an abnormality occurs, there may be a case where the expected effect cannot be obtained even if the control is performed, or the control itself cannot be performed.
  • the monitoring unit 12 includes an operation guidance storage unit and an operation guidance search unit (both not shown), and the operator refers to the operation guidance displayed on the display unit 5 to perform the next control. You can give instructions.
  • Operation guidance is stored in the operation guidance storage unit.
  • the operation guidance includes a process ID of each control, a process content, an expected effect of the process, an alternative process, and the like. For example, when the expected effect when “XX valve open” of process ID 1 is performed is “xx flow rate increase”, “YY valve open” is registered as an alternative process for obtaining this.
  • the operation guidance search means searches for operation guidance based on the process ID of the current control, and extracts an alternative process.
  • the flow of processing by the monitoring control unit 1 when an operator inputs a control instruction to the input unit 4 will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the processes of S10, S20, S90, and S100 are the same as the flowchart of FIG. 4 described in the first embodiment.
  • the flowchart of FIG. 9 includes processing by the operator (step 81).
  • the control unit 13 acquires control information of the input control instruction in S10. Subsequently, in S20, the acquired control information is notified to the simulator 2, and a prediction calculation is requested from the simulator 2.
  • the simulator 2 having received the request for the prediction calculation executes the control program 21 using the control information notified from the control unit 13 and the plant data (calculated value) acquired from the plant model 3, and based on the result of the prediction calculation. It is determined whether or not to perform the current control.
  • step 31 the control unit 13 acquires the prediction calculation result and the determination result from the simulator 2. If it is determined in step 51 (S51) that the current control is to be performed (YES), the process proceeds to S90, where the control unit 13 instructs the input / output processing unit 11 to perform the current control. The input / output processing unit 11 instructs the process control device 300 to perform the current control.
  • step 61 the operation guidance search unit of the monitoring unit 12 predicts the type of control (processing ID) and the current control.
  • the operation guidance is searched from the calculation result, and the operation guidance is displayed on the display unit 5 in step 71 (S71).
  • step 81 the operator inputs the next control instruction to the input unit 4 according to the operation guidance, and the processes of S90 and S100 are performed.
  • the determination unit determines not to perform the current control
  • the operator performs an operation related to the next control. Since the guidance is presented, the burden on the operator is further reduced, and appropriate control can be quickly performed even when the plant 200 is abnormal.
  • the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.

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Abstract

　プラント監視制御装置（１００）において、プラント（２００）の制御を実施するプロセス制御装置（３００）に対しオペレータにより制御指示が入力されると、制御部（１３）により該制御指示の制御情報がシミュレータ（２）に通知される。さらに、シミュレータ（２）による予測演算の結果に基づいて、該制御を実施するか否かが制御部（１３）の判定回路（１３１）により自動的に判定され、実施すると判定された場合には、制御部（１３）により該制御指示の制御情報がプロセス制御装置（３００）に通知される。

Description

プラント監視制御装置
　本発明は、プラントの制御を実施するプロセス制御装置の動作を模擬するシミュレータを備えたプラント監視制御装置に関するものである。
　プラント監視制御装置は、プラントを制御するプロセス制御装置からプラントの状態を示す各種パラメータであるプラントデータを取得している。オペレータは、プラントデータの現在値や変化傾向を示すトレンドグラフ等を監視画面上で監視すると共に、プロセス制御装置に対して必要な制御を指示する。
　しかし、オペレータの指示により、例えばパラメータ設定値の変更やバルブの開閉等の処理を実施した結果、プラントの応答がオペレータの予想と異なることがある。このため、オペレータは、プラントデータの変化傾向を監視しながら制御を行わなければならず、操作が長時間に及ぶことがあった。
　また、影響の大きい重要な制御を実施するために、オペレータは訓練用シミュレータで訓練を行う必要があった。さらに、実際の操作に際しては、多重の確認ボタンで注意を即すようにしており、操作回数が多くオペレータの負担が大きかった。
　そこで、オペレータの負担を軽減するための支援として、プラントを模擬するシミュレータを用い、制御を実施した後のプラントデータの変化を予測することが行われている。例えば、特許文献１には、オペレータが設定値を変更した場合に、変更された設定値情報に基づいてプラントの将来トレンドを予測する第１予測シミュレータと、変更前の設定値情報に基づいてプラントの将来トレンドを予測する第２シミュレータを備えたプラント運転支援装置が開示されている。
特開２００９－２２３４５７号公報
　特許文献１のプラント運転支援装置においては、オペレータは、二つのシミュレーション結果のトレンド情報を検討した上で、設定値変更を行うかどうかを決定することができる。しかし、シミュレーション結果に明確な差がない場合や、期待したシミュレーション結果が得られていない場合の判断がオペレータに委ねられるため、オペレータの負担となる。
　また、特許文献１では、オペレータが設定値を変更した場合にその変更前後の将来トレンドのシミュレーションを実行しているが、プラントに対する制御指示は設定値変更だけではなく、例えばバルブの開閉やモータの起動、停止等もある。特許文献１では、設定値変更以外の制御指示に対する結果の予測については言及されていない。
　本発明は、上記問題点に鑑み、プラントの制御を実施した後のプラントデータの変化を予測し、さらに該制御を実施するか否かの判定を自動的に行うことが可能なプラント監視制御装置を提供し、オペレータの負担を軽減することを目的とする。
　本発明に係るプラント監視制御装置は、制御情報に基づいてプラントの制御を実施するプロセス制御装置とネットワークを介して接続され、プロセス制御装置からプラントの状態を示す各種パラメータであるプラントデータを取得し監視制御するプラント監視制御装置であって、プロセス制御装置に対する制御指示を入力する入力部と、プロセス制御装置の動作を模擬する制御プログラムを実行し、制御指示に基づく制御を実施した後のプラントデータを予測演算するシミュレータと、プロセス制御装置から取得したプラントデータを蓄積するデータベースを有し、制御プログラムを実行する際に必要なプラントデータをシミュレータに供給するプラントモデルと、シミュレータによる予測演算の結果である予測プラントデータを取得し、制御指示に基づく制御を実施するか否かを判定する判定部と、制御指示の制御情報をシミュレータに通知して予測演算を要求すると共に、判定部が制御指示に基づく制御を実施すると判定した場合に、制御指示の制御情報をプロセス制御装置に通知する制御部を備えたものである。
　本発明に係るプラント監視制御装置によれば、プロセス制御装置に対しオペレータにより制御指示が入力されると、該制御指示の制御情報がシミュレータに通知される。さらに、シミュレータによる予測演算の結果に基づいて該制御を実施するか否かが自動的に判定され、実施すると判定された場合には該制御指示の制御情報がプロセス制御装置に通知される。よって、オペレータは、制御指示を入力する以外の操作を行うことなく、適切な制御を迅速に実施することが可能となり、オペレータの負担が軽減される。
　この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置のハードウェア構成図である。 本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置における判定ロジックテーブルを示す図である。 本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置の監視制御部による処理の流れを示す図である。 本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置のシミュレータによる処理の流れを示す図である。 本発明の実施の形態２に係るプラント監視制御装置における予測演算要否判定テーブルを示す図である。 本発明の実施の形態２に係るプラント監視制御装置の監視制御部による処理の流れを示す図である。 本発明の実施の形態３に係るプラント監視制御装置のシミュレータによる処理の流れを示す図である。 本発明の実施の形態４に係るプラント監視制御装置の監視制御部による処理の流れを示す図である。
実施の形態１．
　以下に、本発明の実施の形態１に係るプラント監視制御装置について、図面に基づいて説明する。図１及び図２は、本実施の形態１に係るプラント監視制御装置の機能ブロック図及びハードウェア構成図である。プラント監視制御装置１００は、機能的には、監視制御部１、シミュレータ２、プラントモデル３、入力部４、及び表示部５を備えている。また、ハードウェアとしては、プロセッサ１０、メモリ２０、受信装置３０、及び表示装置４０を備えている。
　本実施の形態１に係るプラント監視制御装置１００は、制御情報に基づいてプラント２００の制御を実施するプロセス制御装置３００と、制御ネットワーク４００を介して接続されている。なお、プラント２００とは、プラントを構成する各種機器、例えばモータ、ポンプ、バルブ、開閉器、油圧装置等を含んでいる。
　監視制御部１、シミュレータ２、及びプラントモデル３の機能は、プロセッサ１０がメモリ２０に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。また、複数のプロセッサ１０及び複数のメモリ２０が連携して上記機能を実行してもよい。入力部４は、マウス、キーボード、タッチパネル等（いずれも図示省略）によりオペレータが入力した情報を受信する受信装置３０である。表示部５は、液晶ディスプレイ等の表示装置４０である。
　監視制御部１の監視部１２及び制御部１３は、入出力処理部１１を介してプロセス制御装置３００と制御情報及びプラントデータの入出力を行う。監視部１２は、プロセス制御装置３００からプラント２００の状態を示す各種パラメータであるプラントデータを取得し、その現在値及び変化傾向を監視する。
　制御部１３は、オペレータにより入力部４に入力された制御指示の制御情報を、シミュレータ２またはプロセス制御装置３００に通知する。制御部１３は、シミュレータ２に対して予測演算を要求する場合、プロセス制御装置３００に制御情報を通知する前に、シミュレータ２に制御情報を通知する。本実施の形態１では、制御指示が入力部４に入力されると、その制御の処理内容に関わらず、制御部１３はシミュレータ２に対して予測演算を要求する。
　シミュレータ２は、プロセス制御装置３００の動作を模擬する制御プログラム２１を有し、制御部１３から予測演算の要求を受けて制御プログラム２１を実行し、オペレータの制御指示に基づく制御を実施した後のプラントデータの変化を予測演算する。なお、予測演算の結果として出力される予測プラントデータは、１つの値とは限らず、時間経過によるプラントデータの推移等を出力する場合もある。
　また、シミュレータ２は、制御部１３から予測演算の要求が無い場合には、監視制御部１の入出力処理部１１を介して、プロセス制御装置３００から実際のプラントデータを取得し、このプラントデータを用いて制御プログラム２１を実行し、得られた予測プラントデータをプラントモデル３に通知する。
　プラントモデル３は、プロセス制御装置３００から取得した実際のプラントデータを蓄積するプラントデータベース３１（以下、プラントＤＢ３１と記す）を有している。プラントモデル３は、監視制御部１の入出力処理部１１を介して、プロセス制御装置３００から実施した制御の制御情報と、その前後のプラントデータを含むプラントデータを時系列で取得し、プラントＤＢ３１に格納する。
　プラントモデル３は、プラントＤＢ３１に蓄積されたプラントデータを用い、シミュレータ２が制御プログラム２１を実行する際に必要なプラントデータ（計算値）を生成し、シミュレータ２に供給する。
　例えば、シミュレータ２に要求された予測演算が、図３に示す処理ＩＤ１の「ＸＸバルブ開」による流量の予測演算であった場合、プラントモデル３は、プラントＤＢ３１から過去に同じ処理ＩＤ１を実施した時のプラントデータ（ここでは流量データ）を抽出し、その中から必要なデータを選んでシミュレータ２に供給する。なお、プラントＤＢ３１に必要なデータが格納されていない場合には、前後のプラントデータから推定した計算値をシミュレータ２に供給する。
　さらに、プラントモデル３は、シミュレータ２による予測演算の結果である予測プラントデータと、この予測プラントデータに対応する実際の制御を実施した後のプラントデータを取得し、両者を比較する機能を有している。予測プラントデータと実際のプラントデータのずれが大きく、所定値以上の差がある場合には、シミュレータ２に供給したプラントデータを補正し、プラントＤＢ３１を更新する。
　シミュレータ２による予測演算は、プラントＤＢ３１に蓄積された過去のプラントデータに基づくプラントデータ（計算値）を用いて行われているため、予測計算の精度はプラントモデル３から供給されたプラントデータ（計算値）の精度に依存している。言い換えると、シミュレータ２による予測プラントデータと実際のプラントデータの間に大きなずれがあった場合、予測演算に用いたプラントデータに原因があった可能性がある。このため、プラントモデル３がプラントＤＢ３１の内容を更新することにより、シミュレータ２の予測演算の精度を高く維持することができる。
　さらに、制御部１３は、オペレータの制御指示に基づく制御を実施するか否かを判定する判定部として、判定回路１３１と判定ロジック記憶部１３２を備えている。判定ロジック記憶部１３２は、各制御の処理内容に対して設定された判定ロジックを格納している。判定回路１３１は、シミュレータ２から取得した予測プラントデータと、判定ロジック記憶部１３２に格納された判定ロジックに基づいて、今回の制御を実施するか否かの判定を行う。
　図３は、判定ロジック記憶部１３２に格納された判定ロジックテーブルの例を示している。判定ロジックテーブルには、制御の処理ＩＤ毎に、予測プラントデータｘ、ｙ、ｚの判定条件を設定している。図３において、Ａ、Ｂは、予め設定された定数である。判定回路１３１は、予測プラントデータｘ、ｙ、ｚが判定ロジックを満たす場合に、該制御を実施すると判定する。
　本実施の形態１に係るプロセス監視制御装置１００において、オペレータが入力部４に制御指示を入力した時の監視制御部１による処理の流れについて、図４のフローチャートを用いて説明する。なお、図４のフローチャートには、オペレータによる処理も含まれている（ステップ７０）。
　オペレータが入力部４に制御指示を入力すると、監視制御部１の制御部１３は、ステップ１０（Ｓ１０）において、入力された制御指示の制御情報を取得する。続いてステップ２０（Ｓ２０）において、取得した制御情報をシミュレータ２に通知し、シミュレータ２に予測演算を要求する。
　予測演算の要求を受けたシミュレータ２は、制御部１３から通知された制御情報とプラントモデル３から取得したプラントデータ（計算値）を用いて制御プログラム２１を実行する。なお、シミュレータ２による処理の流れについては、後に図５のフローチャートを用いて説明する。
　ステップ３０（Ｓ３０）において、制御部１３は、シミュレータ２から予測演算の結果を取得する。続いてステップ４０（Ｓ４０）において、制御部１３は、予測演算の結果を判定回路１３１に通知し、判定回路１３１において今回の制御を実施するか否かを判定する。
　ステップ５０（Ｓ５０）において、判定回路１３１が今回の制御を実施すると判定した場合（ＹＥＳ）、ステップ９０（Ｓ９０）に進み、制御部１３は、入出力処理部１１に今回の制御指示の制御情報を通知し制御を指示する。さらに、ステップ１００（Ｓ１００）において、入出力処理部１１は、プロセス制御装置３００に今回の制御指示の制御情報を通知し制御を指示する。
　一方、Ｓ５０において、判定回路１３１が今回の制御を実施しないと判定した場合（ＮＯ）、ステップ６０（Ｓ６０）に進み、制御部１３は、シミュレータ２による予測演算の結果と判定回路１３１による判定結果を表示部５に表示する。続いてステップ７０（Ｓ７０）において、オペレータは、表示部５に表示されたシミュレータ２による予測演算の結果を参考にして、今回の制御の実施を検討する。
　ステップ８０（Ｓ８０）において、オペレータが今回の制御を実施すると判定した場合（ＹＥＳ）、制御部は、Ｓ９０及びＳ１００の処理を実行する。また、Ｓ８０において、オペレータが今回の制御を実施しないと判定した場合（ＮＯ）、処理を終了する。
　次に、シミュレータ２による処理の流れについて、図５のフローチャートを用いて説明する。シミュレータ２は、定周期（例えば５０ｍｅｃ～５００ｍｓｅｃ）毎に演算を実行する。演算を開始すると、まず、ステップ２００（Ｓ２００）において、制御部１３から予測演算の要求があるか否かを確認する。予測演算の要求の有無は、制御情報の通知の有無で判断される。
　ステップ２１０（Ｓ２１０）において、予測演算の要求が無い場合（ＮＯ）、ステップ２２０（Ｓ２２０）に進み、プロセス制御装置３００から実際のプラントデータ（現在値）を取得する。続いてステップ２２１（Ｓ２２１）において、Ｓ２２０で取得した実際のプラントデータを用いて制御プログラム２１を実行する。さらに、ステップ２２２（Ｓ２２２）において、予測演算の結果をプラントモデル３に通知し、ステップ２４０（Ｓ２４０）で演算終了処理を行う。
　一方、Ｓ２１０において、予測演算の要求が有る場合（ＹＥＳ）、ステップ２３０（Ｓ２３０）に進み、プラントモデル３からプラントデータ（計算値）を取得する。続いてステップ２３１（Ｓ２３１）において、Ｓ２３０で取得したプラントデータ（計算値）を用いて制御プログラム２１を実行する。さらに、ステップ２３２（Ｓ２３２）において、予測演算の結果を判定回路１３１に通知し、Ｓ２４０で演算終了処理を行う。
　本実施の形態１に係るプラント監視制御装置１００によれば、プラント２００の制御を実施するプロセス制御装置３００に対してオペレータにより制御指示が入力されると、制御部１３により該制御指示の制御情報がシミュレータ２に通知される。さらに、シミュレータ２による予測演算の結果に基づいて該制御を実施するか否かが制御部１３の判定回路１３１により自動的に判定され、実施すると判定された場合には、制御部１３により該制御指示の制御情報がプロセス制御装置３００に通知される。
　よって、オペレータは、入力部４に制御指示を入力する以外の操作を行うことなく、また、予測演算の結果に基づいて該制御を実施するか否かを自身で判断することなく、シミュレータ２によって予め結果が予測された適切な制御を、迅速に実施することが可能となり、オペレータの負担が軽減される。
実施の形態２．
　上記実施の形態１では、オペレータによる制御指示が入力部４に入力されると、その制御の処理内容に関わらずシミュレータ２による予測演算を行っていた。しかし、制御指示の中には、予測演算の必要がない単純な処理もある。
　そこで、本発明の実施の形態２では、シミュレータによる予測演算が必要な処理内容の制御指示に対してのみ予測演算を行うようにしている。なお、本実施の形態２に係るプラント監視制御装置１００の全体構成は、上記実施の形態１と同様であるので図１を流用し、各部の説明は省略する。
　本実施の形態２に係るプラント監視制御装置１００の制御部１３は、図６に示す予測演算要否判定テーブルを有しており、入力部４に入力された制御指示に対し、シミュレータ２による予測演算が必要な制御指示であるか否かを判定する。
　図６に示す例では、予測演算要否判定テーブルは、各制御の処理ＩＤ毎に判定基準が設けられている。例えば処理ＩＤ１の「ＸＸバルブ開」の場合、流量が１００（リットル／分）を超えている場合には、予測演算が必要であると判定する。また、処理ＩＤ２の「ＸＸバルブ閉」の場合は、流量に関係なく予測演算は不要であると判定する。
　本実施の形態２に係るプロセス監視制御装置１００において、オペレータが入力部４に制御指示を入力した時の監視制御部１による処理の流れについて、図７のフローチャートを用いて説明する。図７のフローチャートには、オペレータによる処理も含まれている（ステップ７０）。
　オペレータが入力部４に制御指示を入力すると、監視制御部１の制御部１３は、Ｓ１０において、入力された制御指示の制御情報を取得し、ステップ１５（Ｓ１５）において、今回の制御指示はシミュレータ２による予測演算が必要な制御指示であるか否かを判定する。具体的には、Ｓ１０で取得した制御情報に該当する処理ＩＤを予測演算要否判定テーブル（図６）に照会し、判定に必要なプラントデータをプロセス制御装置３００から取得して判定を行う。
　Ｓ１５において、予測演算が必要であると判定した場合（ＹＥＳ）、Ｓ２０に進み、シミュレータ２に今回の制御指示の制御情報を通知して予測演算を要求する。一方、Ｓ１５において、予測演算が必要でないと判定した場合（ＮＯ）は、Ｓ９０に進み、制御部１３は、入出力処理部１１に今回の制御指示の制御情報を通知し制御を指示する。
　さらに、Ｓ１００において、入出力処理部１１は、プロセス制御装置３００に今回の制御指示の制御情報を通知し制御を指示する。なお、Ｓ３０～Ｓ８０の処理については、上記実施の形態１で説明した図４のフローチャートと同じ処理であるので説明を省略する。
　本実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、予測演算の必要がないと判定された制御指示については、シミュレータ２による予測演算を行わずに直接プロセス制御装置３００に制御情報を通知するようにしたので、単純な制御を迅速に実施することが可能となり、オペレータの負担が軽減する。
実施の形態３．
　上記実施の形態１では、今回の制御を実施するか否かを判定するための判定回路１３１と判定ロジック記憶部１３２を制御部１３に設けたが、本発明の実施の形態３では、判定部を、シミュレータ２が実行する制御プログラム２１の一部として、判定ロジックと共に設けている。なお、本実施の形態３に係るプラント監視制御装置１００の全体構成は、上記実施の形態１と同様であるので図１を流用し、各部の説明は省略する。
　図８は、本実施の形態３におけるシミュレータ２による処理の流れを示すフローチャートである。なお、図８において、Ｓ２００～Ｓ２３１の処理は、上記実施の形態１で説明した図５のフローチャートと同じ処理であるので説明を省略する。
　シミュレータ２は、Ｓ２３１において、Ｓ２３０で取得したプラントデータ（計算値）を用いて制御プログラム２１を実行し、予測演算する。続いて、ステップ２３３（Ｓ２３３）において、制御プログラム２１において、予測演算の結果に基づいて今回の制御を実施するか否かを判定する。その後、ステップ２３４（Ｓ２３４）において、予測演算の結果と判定結果を制御部１３へ通知して、Ｓ２４０で演算終了処理を行う。
　このように、本実施の形態３では、制御部１３は、シミュレータ２から予測演算の結果と今回の制御を実施するか否かの判定結果を取得する。シミュレータ２が今回の制御を実施すると判定した場合、制御部１３は、今回の制御指示の制御情報をプロセス制御装置３００に通知し、プロセス制御装置３００は、今回の制御指示に基づく制御を実施する。
　一方、シミュレータ２が今回の制御を実施しないと判定した場合、制御部１３は、シミュレータ２による予測演算の結果と判定結果を表示部５に表示し、オペレータは、表示部５に表示されたシミュレータ２による予測演算の結果を参考にして、今回の制御の実施を検討する。
　実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、判定部をシミュレータ２の制御プログラム２１の一部とすることにより、判定ロジックをプログラム化することができ、より複雑な判定ロジックを設定することが可能である。
実施の形態４．
　上記実施の形態１～実施の形態３では、シミュレータ２による予測演算の結果に対し、判定部が今回の制御を実施しないと判定した場合、オペレータが表示部５に表示されたシミュレータ２による予測演算の結果を参考にして今回の制御の実施を検討し、次の制御を指示しなければならなかった。
　そこで、本発明の実施の形態４では、判定部が今回の制御を実施しないと判定した場合に、オペレータに対して次の制御に関する操作ガイダンスを提示する機能を追加したものである。なお、本実施の形態４に係るプラント監視制御装置１００の全体構成は、上記実施の形態１と同様であるので図１を流用し、各部の説明は省略する。また、本実施の形態４では、上記実施の形態３と同様に、判定部をシミュレータ２の制御プログラム２１の一部として設けている。
　プラント２００に対してある制御を実施することにより、期待されるプラント状態（プラントデータ）の変化がある（これを期待効果という）。例えば、図６に示す処理ＩＤ１の「ＸＸバルブ開」を実施した場合、平常時であればｘｘ水位上昇またはｘｘ流量増加というプラントデータの変化が期待される。しかし、異常時には、制御を実施しても期待効果が得られない場合や、その制御自体を実施できない場合もある。
　シミュレータ２による予測演算の結果、期待効果が得られないと予測され、判定部が今回の制御を実施しないと判定した場合、オペレータは、今回の制御に代わる別の制御を指示する必要がある。本実施の形態４における監視部１２は、操作ガイダンス記憶部と操作ガイダンス検索手段（いずれも図示省略）を有しており、オペレータは表示部５に表示された操作ガイダンスを参照して次の制御指示を行うことができる。
　操作ガイダンス記憶部には、操作ガイダンスが格納されている。操作ガイダンスは、各制御の処理ＩＤ、処理内容、その処理の期待効果、及び代替処理等を含んで構成される。例えば処理ＩＤ１の「ＸＸバルブ開」を実施した時の期待効果が「ｘｘ流量増加」の場合、これを得るための代替処理として、「ＹＹバルブ開」が登録されている。操作ガイダンス検索手段は、今回の制御の処理ＩＤに基づいて操作ガイダンスを検索し、代替処理を抽出する。
　本実施の形態４に係るプロセス監視制御装置１００において、オペレータが入力部４に制御指示を入力した時の監視制御部１による処理の流れについて、図９のフローチャートを用いて説明する。図９において、Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ９０、Ｓ１００の処理は、上記実施の形態１で説明した図４のフローチャートと同じ処理である。なお、図９のフローチャートには、オペレータによる処理も含まれている（ステップ８１）。
　オペレータが入力部４に制御指示を入力すると、制御部１３は、Ｓ１０において、入力された制御指示の制御情報を取得する。続いてＳ２０において、取得した制御情報をシミュレータ２に通知し、シミュレータ２に予測演算を要求する。予測演算の要求を受けたシミュレータ２は、制御部１３から通知された制御情報とプラントモデル３から取得したプラントデータ（計算値）を用いて制御プログラム２１を実行し、予測演算の結果に基づいて今回の制御を実施するか否かを判定する。
　続いてステップ３１（Ｓ３１）において、制御部１３は、シミュレータ２から予測演算の結果と判定結果を取得する。ステップ５１（Ｓ５１）において、今回の制御を実施するという判定結果であった場合（ＹＥＳ）、Ｓ９０に進み、制御部１３は、入出力処理部１１に今回の制御を指示し、さらにＳ１００において、入出力処理部１１は、プロセス制御装置３００に今回の制御を指示する。
　一方、Ｓ５１において、今回の制御を実施しないという判定結果であった場合（ＮＯ）、ステップ６１（Ｓ６１）において、監視部１２の操作ガイダンス検索部は、今回の制御の種別（処理ＩＤ）と予測演算の結果から操作ガイダンスを検索し、ステップ７１（Ｓ７１）において、表示部５に操作ガイダンスを表示する。続いてステップ８１（Ｓ８１）において、オペレータは、操作ガイダンスに従って入力部４に次の制御指示を入力し、Ｓ９０、Ｓ１００の処理が行われる。
　本実施の形態４によれば、上記実施の形態１及び実施の形態３と同様の効果に加え、判定部が今回の制御を実施しないと判定した場合に、オペレータに対して次の制御に関する操作ガイダンスを提示するようにしたので、オペレータの負担がさらに軽減され、プラント２００の異常時にも適切な制御を迅速に実施することができる。本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

Claims (6)

  1. 　制御情報に基づいてプラントの制御を実施するプロセス制御装置とネットワークを介して接続され、前記プロセス制御装置からプラントの状態を示す各種パラメータであるプラントデータを取得し監視制御するプラント監視制御装置であって、
    前記プロセス制御装置に対する制御指示を入力する入力部、
    前記プロセス制御装置の動作を模擬する制御プログラムを実行し、前記制御指示に基づく制御を実施した後のプラントデータを予測演算するシミュレータ、
    前記プロセス制御装置から取得したプラントデータを蓄積するデータベースを有し、前記制御プログラムを実行する際に必要なプラントデータを前記シミュレータに供給するプラントモデル、
    前記シミュレータによる予測演算の結果である予測プラントデータを取得し、前記制御指示に基づく制御を実施するか否かを判定する判定部、
    前記制御指示の制御情報を前記シミュレータに通知して予測演算を要求すると共に、前記判定部が前記制御指示に基づく制御を実施すると判定した場合に、前記制御指示の制御情報を前記プロセス制御装置に通知する制御部を備えたことを特徴とするプラント監視制御装置。
  2. 　前記プラントモデルは、前記シミュレータによる予測演算の結果である予測プラントデータと、この予測プラントデータに対応する実際のプラントデータを取得して両者を比較し、それらの差が所定値以上であった場合には、前記シミュレータに供給したプラントデータを補正して前記データベースを更新することを特徴とする請求項１記載のプラント監視制御装置。
  3. 　前記制御部は、前記入力部に入力された制御指示に対し、前記シミュレータによる予測演算が必要な制御指示であるか否かを判定し、必要であると判定した場合は、前記シミュレータに前記制御指示の制御情報を通知して予測演算を要求し、必要でないと判定した場合は、前記プロセス制御装置に前記制御指示の制御情報を通知することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラント監視制御装置。
  4. 　前記判定部は、各制御の処理内容に対して設定された判定ロジックを格納する判定ロジック記憶部と、前記判定ロジックに基づいて判定を行う判定回路を含み、前記制御部に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプラント監視制御装置。
  5. 　前記判定部は、前記シミュレータが実行する前記制御プログラムの一部として、判定ロジックと共に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプラント監視制御装置。
  6. 　各制御の処理内容、その処理の期待効果、該期待効果を得るための代替処理が記憶された操作ガイダンス記憶部と、今回の制御の処理内容に基づいて操作ガイダンス記憶部を検索し代替処理を抽出する操作ガイダンス検索手段と、操作ガイダンスを表示する表示部を有し、前記判定部が今回の制御指示に基づく制御を実施しないと判定した場合、前記操作ガイダンス検索手段は、今回の制御指示に基づく制御の代替処理を抽出し、操作ガイダンスとして前記表示部に表示することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のプラント監視制御装置。
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