(57)【要約】【課題】反応に関する変数を含むプラント情報をグラフ化して視覚的に理解しやすくするとともに、グラフ上で設定値が変更できるようにしてプラントの操作性を高めること。【解決手段】所定の反応式から変数を抽出し、反応に関する変数を含むプラント情報をグラフ化して表示するとともに、このグラフ上で設定値の変更操作を行うことを特徴とするもの。  【選択図】                    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の反応式から変数を抽出し、反応に関する変数を含むプラント情報をグラフ化して表示することを特徴とするプラント情報表示装置。
【請求項２】
前記グラフは、液量と反応器温度の関係を示すグラフと、液量と反応器温度の計算結果と濃度との関係を示すグラフと、これら２つのグラフにより計算された現在の反応量を示すグラフを含むことを特徴とする請求項１記載のプラント情報表示装置。
【請求項３】
前記グラフは、実験データに基づき生成されることを特徴とする請求項１記載のプラント情報表示装置。
【請求項４】
前記グラフとして、現在値と設定値のグラフを重ねて表示することを特徴とする請求項１記載のプラント情報表示装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかのプラント情報表示装置に表示されるグラフ上で、設定値の変更操作を行うことを特徴とするプラント操作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラント情報表示装置とプラント操作方法に関し、詳しくは、反応に関する変数を含むプラント情報をグラフ化して視覚的に理解しやすくするとともに、グラフ上で設定値が変更できるようにしてプラントの操作性を改善したものである。
【背景技術】
【０００２】
化学プラントを構成する攪拌槽型反応器では、化学反応によりたとえば成分Ａを成分Ｂへと変化させることが行われる。その際、変化する反応量は、攪拌槽内部にあらかじめ蓄積されている成分Ａの量と、反応器の温度に依存する。蓄積された成分Ａの液量は一定であることが多いため、反応量を増加させるのにあたっては、つまり成分Ｂの生成量を増加させる場合には、オペレータが反応器の温度を操作することになる。
【０００３】
従来から、このような攪拌槽型反応器に関連するプラント情報の表示にあたっては、図７のようなブロック線図表示や、図８のような操作端表示が行われている。
【０００４】
図７に示す攪拌槽型反応器のブロック線図では、成分Ａ、Ｂ各々の反応器への入流量と出流量、反応量、反応器温度、温度設定値などが表示されている。
【０００５】
図８に示す攪拌槽型反応器の操作端表示は、表示系とは別に設けられている操作端における表示例である。この例では、設置スペースが小さいことから、最低限必要な情報として、成分Ａ、Ｂ各々の反応器への入流量と出流量、反応量、反応器温度、温度設定値などの各変数名と変数値のみが表示されている。
【０００６】
一方、これら反応器の温度操作にあたっては、従来から、図９や図１０に示すような操作部を介して操作が行われている。
【０００７】
図９の操作部において、表示されている操作対象の変数（温度設定値）の近傍に、設定値を増減操作するための上下方向の矢印ボタンが配置表示されている。オペレータがこの矢印ボタンをマウスやタッチパネルにおける指などで選択することにより、温度設定値を増減操作することができる。
【０００８】
図１０の操作部では、オペレータが表示されている操作対象の変数（温度設定値）を選択することにより、設定値を入力設定するためのテンキー部が設定操作する間だけ一時的に表示される。オペレータは、このテンキー部を操作することにより、設定値を直接入力することができる。なお、テンキー部は初めから表示されている場合もある。
【０００９】
特許文献１には、プラント内に存在する制御機器・設備機器・装置群などの監視を表示画面を用いて効率よく行えるプラント監視装置の構成が記載されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１２８０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、前述のような従来の構成によれば、表示に関しては、変数名と変数値が数値として表示されているだけであり、その関連性を読み取ることはできない。熟練者ならまだしも、初心者は数値のみから反応の状況を理解することは困難である。また、熟練者であっても、成分変更などの状況変化に対応するには時間を要する。
【００１２】
そして、操作に関しては、数値のみの操作で目的の生成量に到達させるには経験を要する。特に初心者においては、「操作してみなければどうなるかわからない」という状況になるため、異常時の対応の遅れや誤操作を招く恐れがある。
【００１３】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、反応に関する変数を含むプラント情報をグラフ化して視覚的に理解しやすくするとともに、グラフ上で設定値が変更できるようにしてプラントの操作性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような問題を解決するため、請求項１記載の発明は、
所定の反応式から変数を抽出し、反応に関する変数を含むプラント情報をグラフ化して表示することを特徴とするプラント情報表示装置である。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のプラント情報表示装置において、
前記グラフは、液量と反応器温度の関係を示すグラフと、液量と反応器温度の計算結果と濃度との関係を示すグラフと、これら２つのグラフにより計算された現在の反応量を示すグラフを含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載のプラント情報表示装置において、
前記グラフは、実験データに基づき生成されることを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項１に記載のプラント情報表示装置において、
前記グラフとして、現在値と設定値のグラフを重ねて表示することを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の発明は、
請求項１から４のいずれかのプラント情報表示装置に表示されるグラフ上で、設定値の変更操作を行うことを特徴とするプラント操作方法である。
【発明の効果】
【００１９】
これらのプラント情報表示装置とプラント操作方法によれば、反応を視覚的に理解することができ、グラフ上で設定値が変更できることからプラントの操作性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明について図面を参照して説明する。図１は、本発明に基づくプラント情報表示装置におけるプラント情報表示画面例図であり、攪拌槽型反応器内部の反応と操作変数である温度の関係のグラフを示している。
【００２１】
図１において、攪拌槽型反応器内部の一般的な反応は、次式の反応式１０１で表現される。
【００２２】
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【００２３】
この反応式から変数を抽出し、グラフ化したものが表示領域１０２内のグラフ表示となる。これらのグラフ表示には、最終的な反応量（ｒＡ）１０６は濃度（ｚ）１０５と反応器温度（Ｔ）１０４、液量（ＨＲ）１０３によって関連付けられることが示されている。
【００２４】
グラフ１０７は、液量（ＨＲ）１０３と反応器温度（Ｔ）１０４の関係を示すもので、非直線的である。ここで、横軸に記された現在の反応器温度（Ｔ）１０４とグラフ１０７との交点が、反応する液量（ＨＲ）１０３を示している。
【００２５】
グラフ１０８は、反応器温度（Ｔ）１０４により反応する液量（ＨＲ）１０３に対してその中の一定の濃度（ｚ）１０５の分が最終的な反応量（ｒＡ）１０６として出力される関係を示している。ただし、液量の濃度（ｚ）１０５は反応器への入出流量の影響を受けて変化する。
【００２６】
図２は、本発明に基づくプラント操作画面例図であり、図１のプラント情報表示画面例図に温度操作画面を付加した例を示している。図２のプラント操作画面としては、従来の攪拌槽型反応器のブロック線図２０１と、図１のプラント情報表示画面に基づく反応式グラフ部２０６と、温度操作画面２０３が表示される。
【００２７】
温度操作画面２０３は、ブロック線図２０１内の攪拌槽型反応器のブロック２０２を選択することで、一時的に表示される。温度操作画面２０３の領域内には、図１のプラント情報表示画面に基づく反応式グラフ部２０６と、入流量を示す棒グラフ２０４と、出流量を示す棒グラフ２０５が表示される。
【００２８】
これら棒グラフ２０４、２０５は、流量全体に対する各々の成分の割合が視覚的に把握できるように、成分Ａと成分Ｂが色分けして表示されている。
【００２９】
反応式グラフ部２０６において、左側に表示されている液量と反応器温度の関係を示すグラフでは、現在の反応器温度が黒い三角印２０７で示され、グラフとの交点が黒い丸印２０８で示されている。中央に表示されている液量と反応器温度の計算結果と濃度との関係を示すグラフでは、現在の濃度が黒い三角印２０９で示され、グラフとの交点が黒い丸印２１０で示されている。そして、右側には、左側と中央の２つのグラフにより計算された現在の反応量２１１が、数値とともに棒グラフで示されている。
【００３０】
反応式グラフ部２０６の左側の白い三角印２１２は、反応器温度の設定値を表すものである。この三角印２１２を左右に移動させることによって反応器温度を設定できる。三角印２１２は、マウスやタッチパネル上の指などで移動させる。
【００３１】
反応器温度の設定値とグラフとの交点が、白い丸印２１３で示されている。反応式グラフ部２０６の中央には、液量と反応器温度設定値の計算結果と濃度との関係が白い丸印２１４で示されている。反応式グラフ部２０６の右側には、反応温度設定値による反応量２１５が、現在の反応量２１１とは別に、数値と白い丸印２１３から伸びた線分によって示されている。
【００３２】
出流量を示す棒グラフ２０５の右側の上部には「ｃｌｏｓｅ」ボタン２１６が表示されていて、下部には「ｓｅｔ」ボタン２１７が表示されている。反応温度を設定するには、所望の位置に前述の白い三角印２１２を移動させ、「ｓｅｔ」ボタン２１７を選択する。そして、一連の設定操作が完了すると、「ｃｌｏｓｅ」ボタン２１６を選択してウインドウを閉じる。
【００３３】
図３は、図２の反応式のグラフを表示する処理の流れを示すフローチャートである。オペレータがブロック線図２０１内の対象とする攪拌槽型反応器の攪拌槽ブロック２０２を選択すると（ＳＰ１）、攪拌槽ブロック２０２の近傍に温度操作画面２０３が表示される（ＳＰ２）。
【００３４】
温度操作画面２０３が表示されたら、必要なデータ（液量、反応温度、濃度、入出流量、その他定数）を取得し（ＳＰ３）、反応式計算に適用する（ＳＰ４）。反応式の計算結果が出たら、設定値に基づくグラフを作成して表示更新する（ＳＰ５）。終了処理（ＳＰ６）を実行するとウインドウが閉じられるが、実行されなければステップＳＰ３のデータ取得以降の処理を繰り返して表示を更新し続ける。
【００３５】
図４は、図２の温度操作画面２０３に基づく反応温度設定処理の流れを示すフローチャートである。図２の温度操作画面２０３が表示されている状態で、オペレータが白い三角印２１２を選択すると、温度設定値操作が可能となる（ＳＰ１）。操作した温度設定値を取得して（ＳＰ２）、反応式計算に適用し（ＳＰ３）、設定値に基づくグラフを作成して表示更新する（ＳＰ４）。ここで、オペレータが「ｓｅｔ」ボタン２１７を選択すると（ＳＰ５）、実際に設定値が反応器制御部に送信される（ＳＰ６）。設定値が送信されると設定値によるグラフを消去して（ＳＰ７）、設定値操作は終了する。ステップＳＰ５でオペレータが「ｓｅｔ」ボタン２１７を選択しなければ、ステップＳＰ２のデータ取得以降の処理を繰り返して表示を更新し続ける。
【００３６】
図５は、本発明を適用する化学プラントシステムの概略構成を示す構成図である。図５の化学プラントシステムは、プラント装置１０とプラント装置１０を制御するプラント制御装置２０とで構成されている。
【００３７】
プラント装置１０において、攪拌槽型反応器１１には、槽内部を加熱するためのヒーター１２が設けられ、槽内部の温度を測定する温度センサ１３および反応生成物の濃度を測定する濃度センサ１４が設けられている。攪拌槽型反応器１１の入力管路には制御弁１５と入流量を測定するセンサ１６が設けられ、出力管路には制御弁１７と出流量を測定するセンサ１８が設けられている。温度センサ１３、濃度センサ１４、入流量センサ１６および出流量センサ１８の測定信号はプラント制御装置２０に入力されている。ヒーター１２と開閉弁１５、１７はプラント制御装置２０の出力信号により駆動される。
【００３８】
プラント制御装置２０において、反応器制御部２１は、攪拌槽型反応器１１の内部で前述の反応式に基づく所定の反応が行われるように、各センサの出力信号および設定操作部２２で設定される設定信号に基づいてヒーター１２と開閉弁１５、１７を駆動制御する。各センサの出力信号は測定値格納部２３に逐次格納され、設定操作部２２で設定される設定信号は設定値格納部２４に逐次格納される。
【００３９】
グラフ生成部２５は、前述の反応式からそれぞれのグラフに必要な変数を抽出し、これら抽出した変数の具体的な数値を測定値格納部２３および設定値格納部２４から読み出して目的に応じた図２に示したようなそれぞれのグラフを生成する。
【００４０】
表示画面生成部２６は、ブロック線図２０１とグラフ生成部２５で生成されたそれぞれのグラフと「ｃｌｏｓｅ」ボタン２１６および「ｓｅｔ」ボタン２１７を含む図２に示す表示形態の温度操作画面２０３を生成し、表示部２７に表示する。
【００４１】
このように、本発明によれば、攪拌槽型反応器１１の槽内部における反応式から必要な変数を抽出してグラフ化しているので、それぞれの変数間の関係が理解しやすくなる。
【００４２】
特に、従来の構成では不明であった反応温度の非直線的な傾向が可視化されるため、反応温度を設定する際に、温度の上限はどこか、またどれくらいの経過時間で急に反応が上昇するかなどを、実測値に基づくグラフに基づいて状況を理解しながら操作することが可能になる。
【００４３】
さらに、現在の測定値と設定値によるグラフを重ねて表示できるため、それらの変化を目視確認した結果に基づいてどのような操作をすべきかを的確に判断することができる。
【００４４】
なお、上記実施例では、反応式のグラフを実際のプラント装置１０の測定値および設定値に基づき生成する例を説明したが、図６に示すように、実験で求めた測定値から自動生成するようにしてもよい。
【００４５】
図６のグラフにおいて、縦軸は液量（ＨＲ）、横軸は反応温度（Ｔ）を示している。このグラフの反応式は次式で示される。
【００４６】
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【００４７】
この反応式における定数Ａ、Ｅは、実験データに基づきからあらかじめ計算できる。ここでは、これら実験データを入力として、各定数を自動的に計算、推定させる。さらに、有効なｆ（Ｔ）の値の範囲は決まっているため（ここでは０〜１）、その範囲のグラフを自動生成させて表示画面上の適切な表示画面位置に自動配置させ表示させる。
【００４８】
このように実験で求めた測定値から反応式のグラフを自動生成して自動配置させることにより、事前に定数を計算する手間が省けるとともに、グラフを表示画面上の適切な表示画面位置に配置調整する手間が省ける。
【００４９】
以上説明したように、本発明によれば、攪拌槽型反応器内部における反応と操作変数である温度との関係をグラフ化しているので、反応器の状況をリアルタイムで把握できる。
また、表示されているグラフ上で設定値操作が行えるので、設定値操作が反応器内部の反応に与える影響を視覚的に把握できて理解し易くなる。
これにより、オペレータは反応の意味を的確に理解して常に状況を認識できる状態で操作監視できることから、システム異常時の即時判断の助けや、誤操作を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に基づくプラント情報表示装置におけるプラント情報表示画面例図である。
【図２】本発明に基づくプラント操作画面例図である。
【図３】図２の反応式のグラフを表示する処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図２の温度操作画面２０３に基づく反応温度設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明を適用する化学プラントシステムの概略構成を示す構成図である。
【図６】本発明に基づくプラント情報表示装置における他のプラント情報表示画面例図である。
【図７】従来のブロック線図例である。
【図８】従来の操作端表示例である。
【図９】従来の操作例である。
【図１０】従来の他の操作例である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  プラント装置
１１  攪拌槽型反応器
１２  ヒーター
１３  温度センサ
１４  濃度センサ
１５、１７  制御弁
１６  入流量センサ
１８  出流量センサ
２０  
２１  反応器制御部
２２  設定操作部
２３  測定値格納部
２４  設定値格納部
２５  グラフ生成部
２６  表示画面生成部
２７  表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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