JP2009294918A - プラント制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】実Ｉ／Ｏ信号がプロセスに接続された状態で任意にシミュレーションを行うことができ、シミュレーションの段階で、動作対象機器以外の機器の動作を確認可能なプラント制御システムを得る。
【解決手段】動作機器のパターン情報に基づき、シーケンスロジック部１からの出力信号の異常を判定する出力信号異常判定処理部３、シミュレーションアンサ信号を生成するシミュレーションアンサ生成部７を備える。そして、所定のシミュレーション条件に基づき、シーケンスロジック部１からの出力信号を、制御プロセス６又はシミュレーションアンサ生成部７に送信する。また、上記シミュレーション条件に基づき、制御プロセス６からのアンサ信号又はシミュレーションアンサ生成部７からのアンサ信号を、シーケンスロジック部１に送信する。
【選択図】図１

Description

この発明は、シミュレーション機能と異常判定処理機能とを備えたプラント制御システムに関するものである。

従来では、プラント機器のシミュレーションを行う場合、制御装置とは別に、プロセス信号のシミュレーションロジックを作成し、制御プロセスのシミュレーションを実現していた（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−３４５４３号公報

プラント制御システムにおいて機能改善及び機能確認を行うには、シーケンスロジックの改善を伴う場合が多い。システム改造後の機能確認では、実Ｉ／Ｏがプロセスと接続された状態であるため、実際に現場で動作している環境でのシミュレーションが困難であった。このため、機能確認を行うには、実プロセスと接続されていない復元環境を準備し、動作機器のシミュレーションソフトを組み込んだ上で、シーケンスロジックを動作させて確認する必要があった。しかし、改造の大小に関わらず、システム全体の復元設備を準備するのは非常に困難である。
また、最近では、パソコン内に制御システムを構築して試験を行うことができるシミュレータも使用されているが、パソコン上の改造対象に適合したシステム構築は、復元する制御機器の台数制限があり、パフォーマンス的にも困難が伴うといった問題もあった。

その他、シーケンス動作をシミュレーション環境で確認する場合、動作対象機器に対しては注意して動作確認を行うものの、対象機器以外は動作していないと判断する場合が殆どであり、実プラントで動作させた時にシーケンスソフトロジックのミスに初めて気付くことも多かった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、実Ｉ／Ｏ信号がプロセスに接続された状態で、シーケンスロジックのあるコントローラだけで任意にシミュレーションを行うことができ、更に、シミュレーションの段階で、動作対象とする機器以外の機器の動作を確認することができるプラント制御システムを提供することである。

この発明に係るプラント制御システムは、シーケンスロジック部と、シーケンスロジック部から動作させる機器のパターン情報が登録された動作機器パターン設定情報部と、シーケンスロジック部からの出力信号及び動作機器パターン設定情報部からのパターン情報を比較し、パターン情報に登録の無い機器に対する信号が、シーケンスロジック部から出力された場合に、異常有りを判定する出力信号異常判定処理部と、動作機器に対してシミュレーションを行うための条件が設定されたシミュレーション設定部と、シミュレーション信号が入力された場合に、そのシミュレーション信号に対する該当動作機器のシミュレーションのアンサ信号を生成するシミュレーションアンサ生成部と、出力信号異常判定処理部によって異常無しが判定されたシーケンスロジック部からの出力信号を、シミュレーション設定部に設定された条件に基づいて、制御プロセスに送信する信号とシミュレーションアンサ生成部に送信するシミュレーション信号とに切り替える信号切替部と、シーケンスロジック部に対して送信する信号を、シミュレーション設定部に設定された条件に基づいて、制御プロセスから入力されるアンサ信号とシミュレーションアンサ生成部から入力されるアンサ信号とから選択するアンサ信号合成部と、を備えたものである。

この発明によれば、実Ｉ／Ｏ信号がプロセスに接続された状態で、シーケンスロジックのあるコントローラだけで任意にシミュレーションを行うことができ、更に、シミュレーションの段階で、動作対象とする機器以外の機器の動作を確認することができるようになる。

この発明をより詳細に説明するため、添付の図面に従ってこれを説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるプラント制御システムを示す構成図である。図１において、プラント制御システムには、シーケンスロジック部１、動作機器パターン設定情報部２、出力信号異常判定処理部３、信号切替部４、異常信号生成部５、制御プロセス６、シミュレーションアンサ生成部７、シミュレーション設定部８、アンサ信号合成部９が備えられている。
動作機器パターン設定情報部２には、シーケンスロジック部１から動作させる機器のパターン情報が、予め登録されている。なお、上記パターン情報は、例えば、シーケンス単位で管理される。

出力信号異常判定処理部３は、シーケンスロジック部１からの出力信号と動作機器パターン設定情報部２からのパターン情報とを比較することにより、シーケンスロジック部１から出力された信号の異常の有無を判定する機能を有する。具体的に、出力信号異常判定処理部３は、上記比較を行うことにより、上記パターン情報に登録の無い機器の出力信号がオンしたことを検出した場合、即ち、上記パターン情報に登録の無い機器に対する信号がシーケンスロジック部１から出力された場合に、異常有りを判定する。この異常判定の仕組みとしては、例えば、シーケンスロジック部１から出力される全ての機器出力信号と、動作させても良い機器の登録番号とを同じ並び順でメモリ上に集約して整列させるとともに、それら２つのメモリ状態を論理演算し、その演算結果から、シーケンスロジック部１から本来出力すべき信号以外の信号が出力されたか否かを判定する。

出力信号異常判定処理部３によって異常有りが判定されると、出力信号異常判定処理部３は、信号切替部４への信号の出力は行わず、異常信号生成部５に対する信号出力のみを行う。
また、異常信号生成部５では、出力信号異常判定処理部３から異常判定信号（異常有りの信号）が入力された場合は、制御プロセス６に対する出力を行うことなく、異常信号をシーケンスロジック部１に対して出力し、シーケンスロジック部１に異常を通報する。

また、出力信号異常判定処理部３は、上記比較によって異常無しが判定された場合、即ち上記パターン情報に登録のある機器に対する信号がシーケンスロジック部１から出力された場合は、上記シーケンスロジック部１からの入力信号を信号切替部４に対して出力する。

信号切替部４は、出力信号異常判定処理部３からの入力信号（異常無しが判定されたシーケンスロジック部１からの信号）を、制御プロセス６に対して送信する信号とシミュレーションアンサ生成部７に対して送信するシミュレーション信号とに切り替える機能を有する。ここで、信号切替部４による上記切り替えは、シミュレーション設定部８に設定された所定の条件に基づいて行われる。即ち、上記シミュレーション設定部８には、動作機器に対してシミュレーションを行うための所定の条件が予め設定されている。そして、信号切替部４は、シミュレーション設定部８から入力される切替信号に基づいて、現在の状態が制御プロセス６の実Ｉ／Ｏ機能かシミュレーション機能かを判断し、実Ｉ／Ｏ設定であれば制御プロセス６への信号出力を、また、シミュレーション設定であればシミュレーションアンサ生成部７への信号出力を行う。

上記シミュレーションアンサ生成部７は、シミュレーション信号が入力された場合に、そのシミュレーション信号に対する該当動作機器のシミュレーションアンサ信号を生成する機能を有する。即ち、シミュレーションアンサ生成部７は、信号切替部４からシミュレーション信号が入力されることにより、そのシミュレーション信号を実際の機器の動作を想定した信号に変換する。例えば、バルブの開アンサ・閉アンサであれば、バルブ動作時間を考慮して指定時間分だけ信号のオン・オフを遅らせる処理を行い、アンサ信号として出力する。

上記アンサ信号合成部９は、入力される複数の信号を切り替えて、適切な信号をシーケンスロジック部１に送信する機能を有する。具体的に、アンサ信号合成部９には、制御プロセス６からの実アンサ信号と、シミュレーションアンサ生成部７からのシミュレーションアンサ信号とが入力される。そして、アンサ信号合成部９は、入力される上記２種類のアンサ信号から最適な一方を選択し、シーケンスロジック部１に対して送信する。なお、故障信号についても上記アンサ信号と同様である。また、アンサ信号合成部９による上記アンサ信号の選択（切り替え）は、シミュレーション設定部８に設定された所定の条件に基づいて行われる。

即ち、アンサ信号合成部９は、シミュレーション設定部８から入力される切替信号に基づいて、現在の状態が制御プロセス６の実Ｉ／Ｏ機能かシミュレーション機能かを判断し、実Ｉ／Ｏ設定であれば制御プロセス６からの実アンサ信号を、また、シミュレーション設定であればシミュレーションアンサ生成部７からのシミュレーションアンサ信号を、シーケンスロジック部１に対して送信する。

この発明の実施の形態１によれば、実Ｉ／Ｏ信号がプロセスに接続された状態で、シーケンスロジック部１のあるコントローラだけで任意にシミュレーションを行うことができ、更に、シミュレーションの段階で、動作対象とする機器以外の機器の動作を確認することができるようになる。

即ち、シミュレーション設定部８からの切替信号によって信号切替部４の信号出力先を切り替えることにより、ソフト修正を行うことなく、制御プロセス６と入出力信号とを切り離した状態を作ることができ、シーケンスロジック部１の機能検証が実現できる。このため、実プラントが稼動状態であっても、機能検証を実施したい時にシミュレーションに切り替えることができ、復元マシンを用意することや、シミュレーションソフトを実シーケンスロジックに組み込むことなく、検証が可能となる。

例えば、平日はプラントでの通常製造を行っていて、週末しか機能確認ができないような場合でも、シミュレーションへの切り替えを行うことにより、プラントでの通常製造と同じ環境において、実際のプロセスの機器を動作させずに機能確認を行うことができる。更に、機器動作においては、操作信号とそのアンサ信号（弁なら開アンサ、閉アンサ、故障信号等）の関係が明確であるため、改造内容によるシミュレーションアンサ生成部７の追加、加工が容易になるといった利点もある。

また、動作機器パターン設定情報部２に予め登録しておいた動作機器の情報と、実際のシーケンスロジック部１から出力される機器への出力信号とが出力信号異常判定処理部３において比較され、動作対象機器以外の信号がオンしていないかの判定が行われる。このため、シミュレーション動作中にシーケンスロジックのミス等が原因で動作対象以外の機器への出力が行われた場合でも、実プラントで稼動させる前に、シミュレーションの段階で異常に気付くことができ、トラブルを未然に防ぐことができるようになる。

この発明の実施の形態１におけるプラント制御システムを示す構成図である。

符号の説明

１ シーケンスロジック部
２ 動作機器パターン設定情報部
３ 出力信号異常判定処理部
４ 信号切替部
５ 異常信号生成部
６ 制御プロセス
７ シミュレーションアンサ生成部
８ シミュレーション設定部
９ アンサ信号合成部

Claims (2)

1. シーケンスロジック部と、
   前記シーケンスロジック部から動作させる機器のパターン情報が登録された動作機器パターン設定情報部と、
   前記シーケンスロジック部からの出力信号及び前記動作機器パターン設定情報部からの前記パターン情報を比較し、前記パターン情報に登録の無い機器に対する信号が、前記シーケンスロジック部から出力された場合に、異常有りを判定する出力信号異常判定処理部と、
   動作機器に対してシミュレーションを行うための条件が設定されたシミュレーション設定部と、
   シミュレーション信号が入力された場合に、そのシミュレーション信号に対する該当動作機器のシミュレーションのアンサ信号を生成するシミュレーションアンサ生成部と、
   前記出力信号異常判定処理部によって異常無しが判定された前記シーケンスロジック部からの出力信号を、前記シミュレーション設定部に設定された条件に基づいて、前記制御プロセスに送信する信号と前記シミュレーションアンサ生成部に送信するシミュレーション信号とに切り替える信号切替部と、
   前記シーケンスロジック部に対して送信する信号を、前記シミュレーション設定部に設定された条件に基づいて、前記制御プロセスから入力されるアンサ信号と前記シミュレーションアンサ生成部から入力されるアンサ信号とから選択するアンサ信号合成部と、
   を備えたことを特徴とするプラント制御システム。
2. 出力信号異常判定処理部によって異常有りが判定された場合に、制御プロセスに対する出力を行うことなく、異常信号をシーケンスロジック部に対して出力する異常信号生成部と、
   を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のプラント制御システム。

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