JP4687992B2 - プラント運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラント制御システムで使用されるプラント運転支援装置に関し、特に複数の情報を効率良く把握することが可能なプラント運転支援装置に関する。

化学、石油、電力、ガス、鉄鋼、薬品、食品、上下水道等のプラントにおいて、プラントモデルを用いたシミュレーションにより、温度、電圧、圧力等の物理量を算出し、プラントの最適運転の実現等を行っている。

プラントモデルを用いたシミュレーションについて説明する。プラントモデルは実際のプラント（以下、実プラントと呼ぶ。）を構成している機器をモデル化したもので、予めその機器の特性をデータベースに持っている。プラントモデルは実プラントと並行して動作する。

そして、プラントモデルを用いたシミュレータは、常に実プラントのセンサからの実計測値、監視情報及び運転装置から出力される操作量（以下、実計測値、監視情報及び操作量をプロセス情報と呼ぶ。）を受信し、プラントモデルの出力であるシミュレーション値がこの実計測値に合うようにプラントモデルのパラメータを変化させる。

このようにすることで、プラントモデルと実プラントの挙動はリアルタイムで追従させることができ、実プラントで測定不可能な部分、すなわち、センサが未設置のために実際に計測できない部分や計測に時間のかかる部分の状態量を推定する（以下、この状態量を推定値と呼ぶ。）ことが可能になる。

さらに、プラントモデルのシミュレーション時間を進めることにより、実プラントの挙動を予測して状態量（以下、この状態量を未来予測値と呼ぶ。）を算出することが可能になる。

従来のプラント運転支援装置に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。

特開２００５−３３２３６０号公報

図５はこのような従来のプラント運転支援装置の一例を示す構成ブロック図である。図５において１及び７はＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算制御部、２はデータの入出力に使用する入出力部、３及び１１はＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等の表示部、４及び１０はキーボード等の入力部、５及び８はＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory)、フラッシュメモリ（電気的に書き換え可能なＲＯＭ）、若しくは、ハードディスク等の記憶部、６及び９はデータの送受信を行う通信部である。

また、１００は被測定対象のプラント、１０１はインターネット、若しくは、イントラネット等のネットワークである。

演算制御部１の入出力端子は入出力部２の入出力端子、記憶部５の入出力端子及び通信部６の入出力端子にそれぞれ相互に接続され、演算制御部１の出力端子は表示部３の入力端子に接続される。入力部４の出力端子は演算制御部１の入力端子に接続され、プラント１００は入出力部２に相互に接続される。また、通信部６はネットワーク１０１に相互に接続される。

演算制御部７の入出力端子は記憶部８の入出力端子及び通信部９の入出力端子にそれぞれ相互に接続され、演算制御部７の出力端子は表示部１１の入力端子に接続される。入力部１０の出力端子は演算制御部７の入力端子に接続され、通信部９はネットワーク１０１に相互に接続される。

演算制御部１、入出力部２、表示部３、入力部４、記憶部５及び通信部６はプラント運転装置５０を構成し、演算制御部７、記憶部８、通信部９、入力部１０及び表示部１１はプラント運転支援装置５１を構成している。

ここで、図５に示す従来例の動作を図６及び図７を用いて説明する。図６はトレンドグラフの表示例、図７は従来のプラント運転支援装置の表示部の表示例である。

演算制御部１はプラント１００に設置された各種センサからの実計測値及び監視情報等を含むデータを入出力部２を介して受信し、表示部３へ実計測値として表示する。また、演算制御部１は入力部４から入力される操作命令に従ってプラント１００の各部の操作量、例えば、バルブの開度等を入出力部２を介して制御する。

この時、プラント１００から受信した実計測値、監視情報及び演算制御部１から送信された操作量は記憶部５上のプロセス情報データベース（図示せず）に格納される。演算制御部１は通信部６を介してプロセス情報をプラント運転支援装置５１へ送信する。

プラント運転支援システム５１では受信したプロセス情報を基にしてプラントモデルを用いたシミュレーションを行う。このシミュレーションにより、推定値及び未来予測値が算出され、表示部１１に実計測値と共に表示される。

一般的なプラント運転支援装置では図６に示すようなトレンドグラフを用いて表示していた。図６において１２はグラフ表示部、１３はグラフ表示部１２に表示されているグラフに対応する表示項目（以下、タグと呼ぶ。）及びこのタグの瞬時値を表示するタグ表示部である。

グラフ表示部１２では、横軸に時刻、縦軸に温度や圧力等の状態量を示している。また、グラフの区別を付けるために各タグに異なる線種や線色を用いて表示していた。図６の例では実線と鎖線で表示している。

図７は特許文献１において公開されているプラント運転支援装置５１の表示部１１の表示例である。図７において（ａ）はプラントに設置されている各種センサからの実計測値、（ｂ）はプラント内部の計測不可能な部分をプラントシミュレータにおいて推定した推定値、（ｃ）はプラントシミュレータにより時間を進めて得られた未来予測値、（ｄ）は拡大表示したい部分を表す拡大幅指定インジケータ、（ｅ）は未来予測においてアラームが発生した場合に表示する予測アラーム発生マーカである。

そして、（ｆ）は未来予測を開始した時刻を表す予測開始時刻、（ｇ）は現在時刻を表す。図７に示す表示例では、実計測値（ａ）、推定値（ｂ）及び未来予測値（ｃ）を同時に表示するために、図６と同様に線種や線色を使い分けて表示を行っていた。

また、実計測値（ａ）は実線、推定値（ｂ）は点線、未来予測値（ｃ）は鎖線でそれぞれ表示し、予測開始時刻（ｆ）はマーカ”△”、現在時刻（ｇ）はマーカ”▲”をそれぞれ使用して分かり易く表示している。

この結果、プラント運転支援装置５１の表示部１１に表示されるトレンドグラフは実計測値、推定値及び未来予測値を線種や線色を使い分けて表示することにより、区別が付き易くなるので、同時に表示することが可能になる。

しかし、図５、図６及び図７に示す従来例では、実計測値、推定値及び未来予測値が複数表示された場合には、線が重なり合ってしまい、非常に見にくくなるので、線の区別が付きにくいという問題があった。

また、未来予測値が複数表示された場合には、予測開始時刻のマーカが複数になり、どのマーカがどの未来予測値に対応しているのかの区別が付きにくいという問題があった。 従って本発明が解決しようとする課題は、複数の情報を効率良く把握することが可能なプラント運転支援装置を実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
プラント制御システムで使用されるプラント運転支援装置において、
プロセス情報を受信する通信部と、表示部と、記憶部と、前記プロセス情報を基に予測情報若しくは推定情報を算出して前記記憶部に格納し前記各情報のうち任意の複数の情報をそれぞれ別々のレイヤーに描画し、各レイヤーを間隔を空けて重ね合わせるように並べると共に重なった部分が透けて見えるように前記表示部に表示する演算制御部とを備え、
前記演算制御部が、
状態量予測機能を用いて前記予測情報を算出して前記記憶部に格納し、
状態量推定機能を用いて前記推定情報を算出して前記記憶部に格納し、
表示前処理機能を用いて前記プロセス情報、前記予測情報及び前記推定情報を前記別々のレイヤーに描画すると共に各レイヤーを仮想的な３次元空間上で並べて２次元平面に仮想的に投影することことにより、複数の情報を効率良く把握することが可能になる。

請求項２記載の発明は、
請求項１記載のプラント運転支援装置において、
前記演算制御部が、
各レイヤーを予め設定された回転量若しくは平行移動量に従って間隔を空けて重ね合わせるように並べると共に重なった部分が透けて見えるように前記表示部に表示することにより、複数の情報を効率良く把握することが可能になる。

請求項３記載の発明は、
請求項２記載のプラント運転支援装置において、
前記プラント運転支援装置に入力部を付け加え、
前記演算制御部が、
前記入力部から入力される前記回転量若しくは前記平行移動量の設定に従い前記各レイヤーを前記表示部に表示することにより、複数の情報を効率良く把握することが可能になる。

本発明によれば次のような効果がある。
請求項１の発明によれば、通信部を介してプロセス情報を受信し、このプロセス情報を基に予測情報、若しくは、推定情報を算出し、各情報のうち任意の複数の情報をそれぞれ別々のレイヤーに描画するように処理し、各レイヤーを間隔を空けて重ね合わせるように並べると共に重なった部分が透けて見えるように表示部に表示することにより、トレンドグラフの区別を付けやすくなると共に１つの表示部上で複数のトレンドグラフを一度に見比べることができるので、複数の情報を効率良く把握することが可能になる。

請求項２の発明によれば、各レイヤーを予め設定された回転量若しくは平行移動量に従って間隔を空けて重ね合わせるように並べると共に重なった部分が透けて見えるように表示部に表示することにより、トレンドグラフの区別を付けやすくなると共に１つの表示部上で複数のトレンドグラフを一度に見比べることができるので、複数の情報を効率良く把握することが可能になる。

請求項３の発明によれば、入力部から入力される回転量若しくは平行移動量の設定に従い各レイヤーを表示部に表示することにより、トレンドグラフの区別を付けやすくなると共に１つの表示部上で複数のトレンドグラフを一度に見比べることができるので、複数の情報を効率良く把握することが可能になる。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係るプラント運転支援装置の一実施例を示す構成ブロック図である。

図１において１，２，３，４，５，６，５０，１００及び１０１は図５と同一符号を付してあり、１４はＣＰＵ等の演算制御部、１５はＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、若しくは、ハードディスク等の記憶部、１６はデータの送受信を行う通信部、１７はキーボード等の入力部、１８はＣＲＴ等の表示部である。

演算制御部１４の入出力端子は記憶部１５の入出力端子及び通信部１６の入出力端子にそれぞれ相互に接続され、演算制御部１４の出力端子は表示部１８の入力端子に接続される。入力部１７の出力端子は演算制御部１４の入力端子に接続され、通信部１６はネットワーク１０１に相互に接続される。

演算制御部１４、記憶部１５、通信部１６、入力部１７及び表示部１８はプラント運転支援装置５２を構成している。

ここで、図１に示す実施例の動作を図２、図３及び図４を用いて説明する。図２は実施例の機能を説明する説明図、図３は表示前処理機能の動作を説明する説明図、図４は本発明のプラント運転支援装置の表示部の表示例である。

図２において１４，１５，１６及び１８は図１と同一符号を付してあり、１９は未来予測を行う状態量予測機能、２０は状態量を推定する状態量推定機能、２１は表示部１８に表示するデータを生成する表示前処理機能、２２は予測情報を格納する予測情報データベース、２３は推定情報を格納する推定情報データベースである。

状態量予測機能１９、状態量推定機能２０及び表示前処理機能２１は演算制御部１４上に展開されて動作するプログラムであり、予測情報データベース２２及び推定情報データベース２３は記憶部１５上に展開される。

通信部１６はプラント運転装置５０からネットワーク１０１を介してプロセス情報を受信する。このプロセス情報は演算制御部１４へ送られ、演算制御部１４では状態量予測機能１９、状態量推定機能２０及び表示前処理機能２１へそれぞれ入力される。

状態量予測機能１９はこのプロセス情報を基にプラントモデルを用いたシミュレーションにより、未来の状態量を予測し、予測結果である予測情報を記憶部１５の予測情報データベース２２へ格納する。

同様に、状態量推定機能２０はプロセス情報を基にプラントモデルを用いたシミュレーションにより、測定不可能な状態量をリアルタイムで推定し、推定結果である推定情報を記憶部１５の推定情報データベース２３へ格納する。

そして、表示前処理機能２１において図３に示す処理を行う。表示前処理機能２１に予測情報データベース２２から予測情報、推定情報データベース２３から推定情報及び通信部１６からプロセス情報がそれぞれ入力される。

各情報は表示前処理機能２１の処理過程でレイヤーと呼ばれる仮想的な２次元の画面に描画される。実際には、表示前処理機能２１のプログラム中で２次元の画面に描画するためにデータ処理され、表示部１８には表示されない。

データ処理は情報毎に別々のレイヤーで処理される。具体的には、予測情報は予測レイヤー、推定情報は推定レイヤー、プロセス情報はプロセスレイヤーでデータ処理される。そのため、ある情報のデータ処理が他の情報の処理に影響を与えることは無い。

次に、各レイヤーを仮想的な３次元空間上で回転、若しくは、平行移動して並べ、これを２次元平面に仮想的に投影するためにデータ処理を行う。このデータ処理の後に各レイヤーをある空間を空けて重ね合わせるように並べて表示部１８に表示する。この時、奥側のレイヤーが見えるように重ね合わさった部分を透けるように処理して表示する。

図４はこの時の表示例であり、手前から実計測値、推定値及び未来予測値のそれぞれのレイヤーをある空間を空けて重ね合わせるように並べて表示している。また、各レイヤーの回転量及び平行移動量は入力部１７から任意に設定することができる。

この結果、プラント運転装置５０からネットワーク１０１を介してプロセス情報を受信し、このプロセス情報を基に状態量予測機能１９で予測情報、並びに、状態量推定機能２０で推定情報を算出する。そして、表示前処理機能２１で各情報を予測レイヤー、推定レイヤー及びプロセスレイヤーでそれぞれデータ処理し、各レイヤーを仮想的な３次元空間上で回転、若しくは、平行移動して並べ、これを２次元平面に仮想的に投影して表示部１８に表示することにより、実計測値、推定値及び未来予測値の区別を付けやすくなると共に１つの表示部上で複数のトレンドグラフを一度に見比べることができるので、複数の情報を効率良く把握することが可能になる。

なお、図１、図２、図３及び図４に示す実施例において表示する対象を実計測値、推定値及び未来予測値の３つとしているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、表示する対象は複数あればよい。

また、図１、図２、図３及び図４に示す実施例において実計測値、推定値及び未来予測値をそれぞれ表示しているが、必ずしもこのようにする必要はなく、同じ項目を複数表示してもよい。例えば、実計測値を２つ、推定値を２つ、未来予測値を１つ、合計５つ表示するようにしてもよい。

また、図１、図２、図３及び図４に示す実施例において表示する項目を実計測値、推定値及び未来予測値としているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、表示する項目は何でもよい。例えば、アラーム情報、ガイダンス情報及び各種メッセージ等を表示してもよい。

また、図１、図２、図３及び図４に示す実施例において実計測値、推定値及び未来予測値をそれぞれ別々のレイヤーで表示しているが、必ずしもこのようにする必要はなく、例えば、実計測値、推定値及び未来予測値を１組として同じレイヤーに表示し、別の実計測値、推定値及び未来予測値の組を他のレイヤーに表示するようにしてもよい。

また、図１、図２、図３及び図４に示す実施例において入力部１７から回転量及び平行移動量を任意に設定できるようになっているが、必ずしもこのようにする必要はなく、予め設定されている回転量及び平行移動量を用いて各レイヤーを並べてもよい。

また、図１、図２、図３及び図４に示す実施例において各レイヤーを仮想的な３次元空間上で回転、若しくは、平行移動して並べているが、必ずしもこのようにする必要はなく、各レイヤーを単純に重ね合わせるように並べ、重ね合わさった部分を透けるようにして表示してもよい。

本発明に係るプラント運転支援装置の一実施例を示す構成ブロック図である。 実施例の機能を説明する説明図である。 表示前処理機能の動作を説明する説明図である。 本発明のプラント運転支援装置の表示部の表示例である。 従来のプラント運転支援装置の一例を示す構成ブロック図である。 トレンドグラフの表示例である。 従来のプラント運転支援装置の表示部の表示例である。

符号の説明

１，７，１４ 演算制御部
２ 入出力部
３，１１，１８ 表示部
４，１０，１７ 入力部
５，８，１５ 記憶部
６，９，１６ 通信部
１２ グラフ表示部
１３ タグ表示部
１９ 状態量予測機能
２０ 状態量推定機能
２１ 表示前処理機能
２２ 予測情報データベース
２３ 推定情報データベース
５０ プラント運転装置
５１，５２ プラント運転支援装置
１００ プラント
１０１ ネットワーク

Claims (3)

1. プラント制御システムで使用されるプラント運転支援装置において、
   プロセス情報を受信する通信部と、
   表示部と、
   記憶部と、
   前記プロセス情報を基に予測情報若しくは推定情報を算出して前記記憶部に格納し前記各情報のうち任意の複数の情報をそれぞれ別々のレイヤーに描画し、各レイヤーを間隔を空けて重ね合わせるように並べると共に重なった部分が透けて見えるように前記表示部に表示する演算制御部と
   を備え、
   前記演算制御部が、
   状態量予測機能を用いて前記予測情報を算出して前記記憶部に格納し、
   状態量推定機能を用いて前記推定情報を算出して前記記憶部に格納し、
   表示前処理機能を用いて前記プロセス情報、前記予測情報及び前記推定情報を前記別々のレイヤーに描画すると共に各レイヤーを仮想的な３次元空間上で並べて２次元平面に仮想的に投影することを特徴とするプラント運転支援装置。
2. 前記演算制御部が、
   各レイヤーを予め設定された回転量若しくは平行移動量に従って間隔を空けて重ね合わせるように並べると共に重なった部分が透けて見えるように前記表示部に表示することを特徴とする
   請求項１記載のプラント運転支援装置。
3. 前記プラント運転支援装置に入力部を付け加え、
   前記演算制御部が、
   前記入力部から入力される前記回転量若しくは前記平行移動量の設定に従い前記各レイヤーを前記表示部に表示することを特徴とする
   請求項２記載のプラント運転支援装置。

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