(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス制御装置の制御の支援を行うプラント運転支援装置において、
制御対象の挙動を表したモデル式を入力するモデル入力手段と、
前記モデル式において入出力プロセス変数とパラメータとに分離し、これら入出力プロセス変数が前記モデル式に含まれる回数をカウントして各入出力プロセス変数が影響を与える前記モデル式の数を求める処理手段と、
前記各入出力プロセス変数及び前記各入出力プロセス変数が影響を与える前記モデル式の数を表示する表示手段と
を備えたことを特徴とするプラント運転支援装置。
【請求項２】
前記処理手段が、
前記モデル式において入出力プロセス変数とパラメータとに分離する分離手段と、
これら入出力プロセス変数が前記モデル式に含まれる回数をカウントして各入出力プロセス変数が影響を与える前記モデル式の数を求める推定手段とから構成され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。
【請求項３】
前記推定手段が、
縦軸に前記各入出力プロセス変数を、横軸に前記モデル式をそれぞれ並べ、前記モデル式の列において前記各入出力プロセス変数が含まれている場合には当該入出力プロセス変数の行に印を付し、印の数を各行毎及び各列毎に合計した数値を一番下の行及び一番右側の列に表示した表を前記表示手段に表示させ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。
【請求項４】
前記推定手段が、
横軸に前記各入出力プロセス変数を、縦軸に前記モデル式をそれぞれ並べ、前記モデル式の行において前記各入出力プロセス変数が含まれている場合には当該入出力プロセス変数の列に印を付し、印の数を各行毎及び各列毎に合計した数値を一番下の行及び一番右側の列に表示した表を前記表示手段に表示させ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。
【請求項５】
前記推定手段が、
前記数値の最も大きな入出力プロセス変数の行若しくは列を強調表示させることを特徴とする
請求項３若しくは請求項４記載のプラント運転支援装置。
【請求項６】
前記推定手段が、
設定された閾値よりも大きな前記数値の入出力プロセス変数の行若しくは列を強調表示させることを特徴とする
請求項３若しくは請求項４記載のプラント運転支援装置。
【請求項７】
前記推定手段が、
色分け表示して入出力プロセス変数の行若しくは列を強調表示することを特徴とする
請求項５若しくは請求項６記載のプラント運転支援装置。
【請求項８】
前記推定手段が、
反転表示して入出力プロセス変数の行若しくは列を強調表示することを特徴とする
請求項５若しくは請求項６記載のプラント運転支援装置。
【請求項９】
前記推定手段が、
点滅表示して入出力プロセス変数の行若しくは列を強調表示することを特徴とする
請求項５若しくは請求項６記載のプラント運転支援装置。
【請求項１０】
前記推定手段が、
前記数値に基づき昇順若しくは降順に入出力プロセス変数の行をソートして表示させることを特徴とする
請求項３記載のプラント運転支援装置。
【請求項１１】
前記推定手段が、
前記数値に基づき昇順若しくは降順に入出力プロセス変数の列をソートして表示させることを特徴とする
請求項４記載のプラント運転支援装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロセス制御装置の制御の支援を行うプラント運転支援装置に関し、特に制御対象の挙動を表したモデル式に基づき重要な入出力プロセス変数を推定することが可能なプラント運転支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプロセス制御装置は制御状態のもとにコントローラを設定した結果であるゲインをゲインテーブルに蓄積して目標値の違いによりゲインテーブルに蓄積されたゲインから適宜選択してゲインを切り換えていた。
【０００３】
但し、このような従来のプロセス制御装置ではゲインテーブルの作成に時間がかかり、ゲインが登録されていない目標値に制御する場合や、一旦登録されているゲインが実際の状態に合わない場合には、オフライン状態で目標値の状況に適したゲインを求めなければならないと言った問題点があった。
【０００４】
このため、本願出願人の出願に係る「特願２０００−０７５２６２（特開２００１−２６５４０７号公報）」には、制御対象の挙動を表したモデル式を用いて制御対象の変動に対して速やかに対応することが可能なプロセス制御装置が記載されている。
【０００５】
図３はこのような従来のプロセス制御装置の一例を示す構成ブロック図である。図３において１はコントローラ、２は制御対象であるプロセス、３は制御対象であるプロセス２のモデル式が予め格納されている線形モデル計算手段、４はゲイン計算手段である。
【０００６】
また、１００は目標値信号、１０１はコントローラ１から出力される操作量信号、１０２はプロセス２から出力される制御量信号、１０３はコントローラ１にフィードバックされるプロセス２における状態量信号、１０４及び１０５は出力信号である。
【０００７】
目標値信号１００はコントローラ１に入力され、コントローラ１の出力である操作量信号１０１は制御対象であるプロセス２に入力される。プロセス２の出力である制御量信号１０２が出力されると共に制御量信号１０２の全てまたはその一部は状態量信号１０３としてコントローラ１にフィードバックされる。
【０００８】
また、操作量信号１０１、制御量信号１０２及び状態量信号１０３等は線形モデル計算手段３に入力され、線形モデル計算手段３の出力である出力信号１０４はゲイン計算手段４に入力される。
【０００９】
さらに、ゲイン計算手段４の出力である出力信号１０５はコントローラ１に入力され、コントローラ１のゲインの設定を行う。
【００１０】
ここで、図３に示す従来例の動作を図４及び図５を用いて説明する。図４はプロセス制御装置のゲインの切換動作を説明するフロー図、図５はモデル式の線形化を説明する説明図である。
【００１１】
図４中”Ｓ００１”において線形モデル計算手段３は操作量信号１０１、制御量信号１０２及び状態量信号１０３等を取り込み、図４中”Ｓ００２”において取り込んだ値の回りで予め格納されている制御対象であるプロセス２のモデル式を線形化する。
【００１２】
一般に制御対象であるプロセス２の入出力関係は非線形であることが多く、例えば、予め格納されているモデル式は図５中”ＰＦ０１”に示すような特性曲線を描くものとする。一方、コントローラ１は線形的にプロセスを制御するため非線形性を有する入出力関係でコントローラ１のゲインを決定することは演算負荷が増加して適当ではない。
【００１３】
そこで、図５においてある入力値”Ｔ”に着目した場合、入力値”Ｔ”で図５中”ＰＦ０１”に接する図５中”ＰＦ０２”に示す直線は入出力関係が線形であり、図５中”ＡＲ０１”に示す入力値”Ｔ”の近傍、言い換えれば、入力値”Ｔ”の回りでの線形化がなされたことになる。
【００１４】
線形モデル計算手段４はこのような線形化したモデル式の情報を出力信号１０４としてゲイン計算手段５に出力し、ゲイン計算手段５は図４中”Ｓ００３”において線形化されたモデル式に基づき制御ゲインを計算し、図４中”Ｓ００４”において出力信号１０５を出力してコントローラ１のゲインを切り換える。
【００１５】
この結果、モデル式を現在の制御量、操作量及び状態量等の回りで線形化してオンライン状態でゲインを切り換えることにより、制御対象の変動に対して速やかに対応することが可能になる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プロセス制御装置は多入力多出力のシステムであるため、プラントの運転や制御にあたっては、プラントの安全、生産する製品の生産量や品質に関わる重要な入出力プロセス変数が何であるかを把握しておく必要性がある。
【００１７】
このような、入出力プロセス変数の重要性を把握するためには、従来、運転手順書やオペレータ本人の経験則、他のオペレータ（ベテランのオペレータ）の意見等に基づき総合的に判断して重要な入出力プロセス変数を推定していた。
【００１８】
このため、重要な入出力プロセス変数を体系的に推定することが困難であると言った問題点があった。
【００１９】
また、基準となる運転手順書やオペレータ本人の経験則によっては、重要な入出力プロセス変数の推定に際して見落としが発生する恐れがあると言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、制御対象の挙動を表したモデル式に基づき重要な入出力プロセス変数を推定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。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
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、
プロセス制御装置の制御の支援を行うプラント運転支援装置において、
制御対象の挙動を表したモデル式を入力するモデル入力手段と、前記モデル式において入出力プロセス変数とパラメータとに分離し、これら入出力プロセス変数が前記モデル式に含まれる回数をカウントして各入出力プロセス変数が影響を与える前記モデル式の数を求める処理手段と、前記各入出力プロセス変数及び前記各入出力プロセス変数が影響を与える前記モデル式の数を表示する表示手段とを備えたことにより、制御対象の挙動を表したモデル式に基づき重要な入出力プロセス変数を推定することが可能になる。
【００２１】
請求項２記載の発明は、
請求項１記載の発明であるプラント運転支援装置において、
前記処理手段が、
前記モデル式において入出力プロセス変数とパラメータとに分離する分離手段と、これら入出力プロセス変数が前記モデル式に含まれる回数をカウントして各入出力プロセス変数が影響を与える前記モデル式の数を求める推定手段とから構成されることにより、制御対象の挙動を表したモデル式に基づき重要な入出力プロセス変数を推定することが可能になる。
【００２２】
請求項３記載の発明は、
請求項２記載の発明であるプラント運転支援装置において、
前記推定手段が、
縦軸に前記各入出力プロセス変数を、横軸に前記モデル式をそれぞれ並べ、前記モデル式の列において前記各入出力プロセス変数が含まれている場合には当該入出力プロセス変数の行に印を付し、印の数を各行毎及び各列毎に合計した数値を一番下の行及び一番右側の列に表示した表を前記表示手段に表示させることにより、制御対象の挙動を表したモデル式に基づき重要な入出力プロセス変数を推定することが可能になる。
【００２３】
請求項４記載の発明は、
請求項２記載の発明であるプラント運転支援装置において、
前記推定手段が、
横軸に前記各入出力プロセス変数を、縦軸に前記モデル式をそれぞれ並べ、前記モデル式の行において前記各入出力プロセス変数が含まれている場合には当該入出力プロセス変数の列に印を付し、印の数を各行毎及び各列毎に合計した数値を一番下の行及び一番右側の列に表示した表を前記表示手段に表示させることにより、制御対象の挙動を表したモデル式に基づき重要な入出力プロセス変数を推定することが可能になる。
【００２４】
請求項５記載の発明は、
請求項３若しくは請求項４記載の発明であるプラント運転支援装置において、
前記推定手段が、
前記数値の最も大きな入出力プロセス変数の行若しくは列を強調表示させることにより、重要と推定される入出力プロセス変数が強調表示されるので当該入出力プロセス変数を視認しやすくなる。
【００２５】
請求項６記載の発明は、
請求項３若しくは請求項４記載の発明であるプラント運転支援装置において、
前記推定手段が、
設定された閾値よりも大きな前記数値の入出力プロセス変数の行若しくは列を強調表示させることにより、重要と推定される入出力プロセス変数が強調表示されるので当該入出力プロセス変数を視認しやすくなる。
【００２６】
請求項７記載の発明は、
請求項５若しくは請求項６記載の発明であるプラント運転支援装置において、
前記推定手段が、
色分け表示して入出力プロセス変数の行若しくは列を強調表示することにより、重要と推定される入出力プロセス変数が強調表示されるので当該入出力プロセス変数を視認しやすくなる。
【００２７】
請求項８記載の発明は、
請求項５若しくは請求項６記載の発明であるプラント運転支援装置において、
前記推定手段が、
反転表示して入出力プロセス変数の行若しくは列を強調表示することにより、重要と推定される入出力プロセス変数が強調表示されるので当該入出力プロセス変数を視認しやすくなる。
【００２８】
請求項９記載の発明は、
請求項５若しくは請求項６記載の発明であるプラント運転支援装置において、
前記推定手段が、
点滅表示して入出力プロセス変数の行若しくは列を強調表示することにより、重要と推定される入出力プロセス変数が強調表示されるので当該入出力プロセス変数を視認しやすくなる。
【００２９】
請求項１０記載の発明は、
請求項３記載の発明であるプラント運転支援装置において、
前記推定手段が、
前記数値に基づき昇順若しくは降順に入出力プロセス変数の行をソートして表示させることにより、重要と推定される入出力プロセス変数が一番上の行若しくは一番下の行に表示されるので当該入出力プロセス変数を視認しやすくなる。
【００３０】
請求項１１記載の発明は、
請求項４記載の発明であるプラント運転支援装置において、
前記推定手段が、
前記数値に基づき昇順若しくは降順に入出力プロセス変数の列をソートして表示させることにより、重要と推定される入出力プロセス変数が一番左側の列若しくは一番右側の列に表示されるので当該入出力プロセス変数を視認しやすくなる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
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。
【００３２】
図１において５はキーボードやスキャナ等のモデル入力手段、６は分離手段、７は推定手段、８はＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示手段である。また、６及び７は処理手段５０を構成している。
【００３３】
モデル入力手段５の出力は分離手段６に接続され、分離手段６の出力は推定手段７に接続される。そして、推定手段７の出力は表示手段８に接続される。
【００３４】
ここで、図１に示す実施例の動作を説明する。オペレータはモデル入力手段５を用いて手入力、若しくは、走査入力によって制御対象の挙動を表したモデル式をプラント運転支援装置に入力する。
【００３５】
例えば、制御対象の挙動を表したモデル式（具体的には、ポリマーを生成する化学プラント）は下記に示すような１２個のモデル式で表されている。
【００３６】
（１）エチレン物質収支
【数１】
0003687626.tif 000002
【００３７】
（２）窒素物収支
【数２】
0003687626.tif 000003
【００３８】
（３）触媒物質収支
【数３】
0003687626.tif 000004
【００３９】
（４）熱収支
【数４】
0003687626.tif 000005
【００４０】
（５）ブテン物質収支
【数５】
0003687626.tif 000006
【００４１】
（６）水素物質収支
【数６】
0003687626.tif 000007
【００４２】
（７）瞬時性状モデルメルトインデックス
【数７】
0003687626.tif 000008
【００４３】
（８）瞬時性状モデル密度
【数８】
0003687626.tif 000009
【００４４】
（９）積算性状モデルメルトインデックス
【数９】
0003687626.tif 000010
【００４５】
（１０）積算性状モデル密度
【数１０】
0003687626.tif 000011
【００４６】
（１１）全圧
【数１１】
0003687626.tif 000012
【００４７】
（１２）エチレン分圧
【数１２】
0003687626.tif 000013
【００４８】
分離手段６はモデル入力手段５から入力された制御対象の挙動を表したモデル式において入出力プロセス変数とパラメータとに分離する。
【００４９】
例えば、上述の式（１）〜式（１２）に示すモデル式において、入出力プロセス変数は以下に示すような”２２個”の入出力プロセス変数である。
（１）  ＦＭ１…エチレンフィード量
（２）  ＦＮ２…窒素フィード量
（３）  ＦＨ２…水素フィード量
（４）  ＦＭ２…ブテンフィード量
（５）  ＦＹ…触媒フィード量
（６）  Ｈｆｅｅｄ…フィードエンタルピ
（７）  Ｏｐ…反応量
（８）  ＦｏｕｔＮ２…窒素抜き出し量
（９）  Ｑｃ…除熱量
（１０）  Ｈｐｏｌｙ…ポリマー持ち出し量
（１１）  Ｔ…反応器内温度
（１２）  ［Ｍ１］…エチレン組成
（１３）  ［Ｍ２］…ブテン組成
（１４）  ［Ｈ２］…水素組成
（１５）  ［Ｎ２］…窒素組成
（１６）  Ｙ…反応器内触媒モル数
（１７）  Ｐ…反応器内圧力
（１８）  ＰＭ１…エチレン分圧
（１９）  ＭＩｉ…ポリマーメルトインデックス瞬時値
（２０）  Ｄｉ…密度瞬時値
（２１）  ＭＩｃ…ポリマーメルトインデックス平均値
（２２）  Ｄｃ…ポリマー密度平均値
【００５０】
また、例えば、上述の式（１）〜式（１２）に示すモデル式において、パラメータは以下に示すような”１７個”の入出力プロセス変数である。
（１）  ｋｄ…触媒の活性劣化係数
（２）  ｋ０…モデルパラメータ
（３）  ｋ１…モデルパラメータ
（４）  ｋ３…モデルパラメータ
（５）  ｋ７…モデルパラメータ
（６）  ｐ０…モデルパラメータ
（７）  ｐ１…モデルパラメータ
（８）  ｐ２…モデルパラメータ
（９）  ｐ４…モデルパラメータ
（１０）  ＲＨ２…水素反応量
（１１）  Ｔ０…気体の流入温度
（１２）  Ｔｒｅｆ…基準温度
（１３）  Ｐｒｅｆ…基準圧力
（１４）  Ｖｇ…反応器容積
（１５）  ＷＳ…ポリマー反応器内ホールドアップ
（１６）  ΔＨＲ…単位反応熱量
（１７）  τ…時定数
【００５１】
推定手段７は分離手段６で分離された各入出力プロセス変数が各モデル式に含まれる回数をカウントして図２に示すような表を作成して表示手段８上に表示させる。ここで、図２は重要な入出力プロセス変数を推定する際に用いられる表の一例を示す説明図である。
【００５２】
推定手段７は、図２に示すように２２個の入出力プロセス変数を縦軸に並べ、横軸に１２個のモデル式を並べる。
【００５３】
そして、推定手段７は、各モデル式の列において各入出力プロセス変数が含まれている場合には当該入出力プロセス変数の行に”○”等の印を付し、”○”等の印の数を各行毎及び各列毎に合計して一番下の行及び一番右側の列に表示する。
【００５４】
すなわち、一番下の行の数値は各モデル式の左辺の入出力プロセス変数が影響を受ける入出力プロセス変数の数を示し、一番右側の列の数値は各入出力プロセス変数が影響を与えるモデル式の数を示している。
【００５５】
例えば、熱収支を表す式（４）では、一番下の行の数値は”６”であるが、右辺には左辺の入出力プロセス変数”Ｔ”と同一の入出力プロセス変数が記載されているので、左辺の入出力プロセス変数が影響を受ける入出力プロセス変数の数は”５”となる。
【００５６】
同様に、例えば、入出力プロセス変数”Ｔ”は、式（４）の他に式（１）、式（５）、式（７）、式（８）、式（１１）及び式（１２）の６個の式に影響を与えていることが分かる。
【００５７】
この結果、モデル式を解析して各入出力プロセス変数が影響を与えるモデル式の数を求めて数値の大きな入出力プロセス変数を重要な入出力プロセス変数であると推定することができる。
【００５８】
なお、図２に示す重要な入出力プロセス変数を推定する際に用いられる表の一例では、縦軸に各入出力プロセス変数を、横軸に各モデル式をそれぞれ並べているが逆であっても構わない。
【００５９】
すなわち、横軸に各入出力プロセス変数を、縦軸に各モデル式をそれぞれ並べても構わない。
【００６０】
また、推定手段７では各モデル式における入出力プロセス変数の含まれる個数をカウントしているが、パラメータの含まれる個数をカウントしても構わない。
【００６１】
また、図２に示す表では、各モデル式の列において各入出力プロセス変数が含まれている場合には当該入出力プロセス変数の行に”○”を付しているが、勿論、どの様な形状の印であっても構わない。
【００６２】
また、図２に示す表では、ただ単に、”○”等の印の数を各行毎及び各列毎に合計して一番下の行及び一番右側の列に表示しているが、数値の最も大きな入出力プロセス変数の行に対して、色分け表示、反転表示、若しくは、点滅表示等して強調表示をしても構わない。
【００６３】
この場合には、重要と推定される入出力プロセス変数が強調表示されるので当該入出力プロセス変数を視認しやすくなる。
【００６４】
また、カウントされた数値の閾値を設定しておき、この閾値を超過した入出力プロセス変数に対して前述の様な強調表示を行っても構わない。この場合には、設定された閾値を超える複数の入出力プロセス変数の視認が容易になる。
【００６５】
また、カウントされた数値に基づき昇順若しくは降順に行をソートして表示しても構わない。この場合には、重要と推定される入出力プロセス変数が一番上の行若しくは一番下の行に表示されるので当該入出力プロセス変数を視認しやすくなる。
【００６６】
また、カウントされた数値に基づき昇順若しくは降順に列をソートして表示しても構わない。この場合には、重要と推定される入出力プロセス変数が一番左側の列若しくは一番右側の列に表示されるので当該入出力プロセス変数を視認しやすくなる。
【００６７】
また、推定手段７が表示手段８に図２に示すような表を表示するのではなく、推定結果である数値の最も大きな入出力プロセス変数、若しくは、設定された閾値を超える複数の入出力プロセス変数等を表示しても構わない。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２，３及び請求項４の発明によれば、モデル式を解析して各入出力プロセス変数が影響を与えるモデル式の数を求めて数値の大きな入出力プロセス変数を重要な入出力プロセス変数であると推定することにより、制御対象の挙動を表したモデル式に基づき重要な入出力プロセス変数を推定することが可能になる。
【００６９】
また、請求項５，６，７，８及び請求項９の発明によれば、モデル式を解析して各入出力プロセス変数が影響を与えるモデル式の数を求めて数値の大きな入出力プロセス変数を強調表示することにより、重要と推定される入出力プロセス変数を視認しやすくなる。
【００７０】
また、請求項１０及び請求項１１の発明によれば、カウントされた数値に基づき昇順若しくは降順に行や列をソートして表示することにより、重要と推定される入出力プロセス変数が一番上の行若しくは一番下の行、或いは、一番左側の列若しくは一番右側の列に表示されるので当該入出力プロセス変数を視認しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】重要な入出力プロセス変数を推定する際に用いられる表の一例を示す説明図である。
【図３】従来のプロセス制御装置の一例を示す構成ブロック図である。
【図４】プロセス制御装置のゲインの切換動作を説明するフロー図である。
【図５】モデル式の線形化を説明する説明図である。
【符号の説明】
１  コントローラ
２  プロセス
３  線形モデル計算手段
４  ゲイン計算手段
５  モデル入力手段
６  分離手段
７  推定手段
８  表示手段
５０  処理手段
１００  目標値信号
１０１  操作量信号
１０２  制御量信号
１０３  状態量信号
１０４，１０５  出力信号
【図１】
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【図２】
0003687626.tif 000015
【図３】
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【図４】
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【図５】
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