(57)【要約】【課題】  プラント制御システムにおいて、無線端末の使い勝手とプラントの現場の安全性を両立させる。【解決手段】  プラント機器を操作するプラント制御システムは、プラント機器の操作を、有効にする「現場」と無効にする「中央」とを切り替える第１の切替スイッチを有する現場操作盤、第１の切替スイッチが「中央」に設定されているとき、プラント機器の操作を、有効にする「使用」と無効にする「中央」とを切り替える第２の切替スイッチを有する無線端末、および、第１の切替スイッチが「中央」に設定され、かつ第２の切替スイッチが「中央」に設定されているとき、プラント機器の操作を有効にする集中監視制御装置を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラント機器を操作するプラント制御システムであって、
前記プラント機器の操作を、有効にする「現場」と無効にする「中央」とを切り替える第１の切替スイッチを有する現場操作盤、
前記第１の切替スイッチが「中央」に設定されているとき、前記プラント機器の操作を、有効にする「使用」と無効にする「中央」とを切り替える第２の切替スイッチを有する無線端末、および
前記第１の切替スイッチが「中央」に設定され、かつ前記第２の切替スイッチが「中央」に設定されているとき、前記プラント機器の操作を有効にする集中監視制御装置を備えることを特徴とするプラント制御システム。
【請求項２】
前記集中監視制御装置は、前記第２の切替スイッチが「使用」に設定されたとき、前記第２の切替スイッチの「使用」状態を記憶し、前記無線端末の不使用または前記無線端末との通信不可の検知に応答して、記憶している前記第２の切替スイッチの前記「使用」状態を「中央」状態に切り換えることを特徴とする請求項１記載のプラント制御システム。
【請求項３】
前記集中監視制御装置は、前記無線端末の操作スイッチが所定時間操作されなかったことを検知するタイマを用いて、前記無線端末の不使用または前記無線端末との通信不可を検知することを特徴とする請求項２記載のプラント制御システム。
【請求項４】
現場操作盤、無線端末及び集中監視制御装置を用いてプラント機器を操作するプラント制御システムの制御方法であって、
前記現場操作盤の前記第１の切替スイッチを、「現場」に設定することにより前記現場操作盤からの前記プラント機器の操作を有効にし、「中央」に設定することにより前記現場操作盤からの前記プラント機器の操作を無効にし、
前記第１の切替スイッチが「中央」に設定され、前記無線端末の第２の切替スイッチを「使用」に設定することにより前記無線端末からの前記プラント機器の操作を有効にし、「中央」に設定することにより前記無線端末からの前記プラント機器の操作を無効にし、
前記第１の切替スイッチが「中央」に設定され、かつ前記第２の切替スイッチが「中央」に設定されているとき、前記集中監視制御装置からの前記プラント機器の操作を有効にすることを特徴とするプラント制御方法。
【請求項５】
前記集中監視制御装置は、前記第２の切替スイッチが「使用」に設定されたとき、前記第２の切替スイッチの「使用」状態を記憶し、前記無線端末の不使用または前記無線端末との通信不可の検知に応答して、記憶している前記第２の切替スイッチの前記「使用」状態を「中央」状態に切り換えることを特徴とする請求項４記載のプラント制御方法。
【請求項６】
前記集中監視制御装置は、前記無線端末の操作スイッチが所定時間操作されなかったことを検知するタイマを用いて、前記無線端末の不使用または前記無線端末との通信不可を検知することを特徴とする請求項５記載のプラント制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラント制御システム及び制御方法に係り、特に上下水道プラントの操作のために無線端末を用いる場合の制御システム及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下水道プラントは効率的なプラント監視を行うために集中監視制御装置が導入されているが、プラント機器の不良検出を早期に行うため、現場巡視が毎日行われている。現場巡視では、運転中のプラント機器又は停止中のプラント機器を操作して異音・動作異常の有無を確認し、不良検出している。
【０００３】
また、水質や水量の変化に対応する急激な処理方法の変更や、集中監視制御装置の定期点検の際にプラント機器を手動操作する場合、直接的な水質や水量を基にした、現場の状況に応じてプラント機器を操作している。
【０００４】
不良検知や処理方法の変更等における現場の手動操作には、プラント機器の付近に固定して設置された現場操作盤を用いるが、水質等の情報を人が確認しながら操作できる場所に現場操作盤が必ずしも設置されているわけではない。現場操作盤の設置が物理的に不可能なプラント機器もあり、操作場所が固定されない無線端末の導入が進められている。
【０００５】
しかし、多人数による無線端末の操作は、現場の人的保護を損なう恐れがあるので、現場操作盤と無線端末によりプラント機器が操作される場合に現場の安全を確保する必要がある。
【０００６】
特許文献１は、通信チャネル切換えによって通信状況の変化に対応することを開示している。特許文献２は、無線通信の異常時に、有線通信バス(ＣＡＮバス)を用いて対応することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許公開第２０１２−２９３２０号公報
【特許文献２】特許公開第２００９−１３７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１や特許文献２による方法では、上下水道プラントの現場の安全性確保には対応できないので、現場巡視によるプラント機器の不良検出のための操作や、水質・水量変化に伴う処理方法を変更するプラント機器の操作、または、プラント機器の点検やプラント機器の交換後の試運転に伴う、現場における人的保護を確保するために、現場操作盤の操作モード切換スイッチにより現場操作盤と中央の操作を、現場操作盤優先になるように切換えている。このようにプラント機器の操作のために現場操作盤と中央の集中監視制御装置があるところに無線端末による操作を取り入れるためには、現場操作盤優先であるので、無線端末による操作への切換えの機能を現場操作盤の操作モード切換スイッチに設けることが必要となる。
【０００９】
このようにすると、無線端末によるプラント機器の操作が安全であるための手順として、無線端末による操作前と操作後に現場操作盤で操作モードを切換えるのは手数がかかり、無線端末のメリットである手軽な操作性を損なうことになる。
【００１０】
また、無線端末は通信可能範囲が広く、通信状態は季節や周囲の電波状況により影響されるため、無線端末の使用者が他から目視できる場所にいるとは限らず、通信状態によっては操作不可能な状況に陥ることもある。  
そこで本発明は、無線端末の使い勝手と現場の安全性を両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
開示するプラント機器を操作するプラント制御システムは、プラント機器の操作を、有効にする「現場」と無効にする「中央」とを切り替える第１の切替スイッチを有する現場操作盤、第１の切替スイッチが「中央」に設定されているとき、プラント機器の操作を、有効にする「使用」と無効にする「中央」とを切り替える第２の切替スイッチを有する無線端末、および、第１の切替スイッチが「中央」に設定され、かつ第２の切替スイッチが「中央」に設定されているとき、プラント機器の操作を有効にする集中監視制御装置を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、無線端末の使い勝手とプラントの現場の安全性の両立が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】上下水道プラント機器を操作するためのスイッチ系統図の一例である。
【図２】プラント機器の制御システムの簡単な例である。
【図３】リレー盤のリレーシーケンスの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、上下水道プラント機器を操作するためのスイッチ系統図の一例である。スイッチ系統図は、現場操作盤(LCB)110、無線端末(HT)120、および集中監視制御装置(DESK)130の操作場所単位に括られた操作場所での操作スイッチおよびそれらの関係を表している。
【００１５】
現場操作盤110には、現場操作盤110からプラント機器を操作するための「現場」と、集中監視制御装置130からプラント機器を操作するための「中央」に切換える切換スイッチ(COS)111と、プラント機器を操作する操作スイッチ(CS)112がある。操作スイッチ(CS)112の操作は、切換スイッチ(COS)111が「現場」のときに有効であり、「運転」のときにプラント機器を運転し、「停止」のときにプラント機器を停止する。
【００１６】
無線端末120には、無線端末120からプラント機器を操作するための「使用」と集中監視制御装置130からプラント機器を操作するための「中央」に切換える切換スイッチ(S-COS)121とプラント機器を操作する操作スイッチ(S-CS)122がある。操作スイッチ(S-CS)122の操作は、切換スイッチ(S-COS)121が「使用」のときに有効であり、「運転」のときにプラント機器を運転し、「停止」のときにプラント機器を停止する。
【００１７】
集中監視制御装置(DESK)130には、プラント機器を操作する操作スイッチ(PBS)131がある。操作スイッチ(PBS)131は、現場操作盤110の切換スイッチ(COS)111が「中央」であり、無線端末120の切換スイッチ(S-COS)121が「中央」のときに有効であり、「運転」のときにプラント機器を運転し、「停止」のときにプラント機器を停止する。なお、無線端末120が未使用又は通信不可のとき、集中監視制御装置(DESK)130は無線端末120の切換スイッチ(S-COS)121が「中央」に設定されているときと同様と見なす。
【００１８】
プラント機器の現場巡視中でないときや、現場巡視中であっても現場操作盤110や無線端末120が使用されていない通常運用では、現場操作盤110の切換スイッチ(COS)111を「中央」に設定し、集中監視制御装置130の操作スイッチ(PBS)131からプラント機器の操作を受け付ける電気回路（後述する図３のリレー回路）を構成している。現場操作盤110の切換スイッチ(COS)111が「中央」のとき、現場操作盤110の操作スイッチ(CS)112からのプラント機器の操作は無効であり、無線端末120又は集中監視制御装置130からプラント機器を操作する。さらに通常運用では、無線端末120は未使用（無線端末の電源断）または切換スイッチ(S-COS)121が「中央」であり、ソフト回路(または電気回路)的には集中監視制御装置130の操作スイッチ(PBS)131からプラント機器を操作するように、回路が構成される。回路は、電気的に（たとえば、後述するリレーシーケンス）又はソフトウェア制御により構成変更される。
【００１９】
現場操作盤110の切換スイッチ(COS)111が「中央」であり、無線端末120の切換スイッチ(S-COS)121が「使用」のとき、無線端末120からプラント機器を操作する操作スイッチ(SS)122を有効にする回路が構成される。
【００２０】
集中監視制御装置130は、無線端末120の操作スイッチ(S-COS)121の状態を記憶する内部メモリ(図示略)を有する。無線端末120の操作スイッチ(S-COS)121を「使用」に設定すると、集中監視制御装置130は内部メモリに操作スイッチ(S-COS)121が「使用」であると記憶する。無線端末120の操作スイッチ(S-COS)121の「中央」への設定、又は所定時間（たとえば、５分）を超えて集中監視制御装置130が無線端末120と通信ができない通信不可（無線端末120が不使用のために電源断または通信異常）の検知に応答して、集中監視制御装置130は操作スイッチ(PBS)131を「運転」に切り替え、集中監視制御装置130の内部メモリに記憶している、無線端末120の操作スイッチ(S-COS)121の状態を「中央」に切換える。
【００２１】
集中監視制御装置130は、無線端末120の操作スイッチ(S-COS)121の状態を記憶するために、内部メモリに代えて、キープリレー(図３を用いて後述)を用いても良い。この場合は、無線端末120からの操作スイッチ(S-COS)121の「使用」の設定に応答してキープリレーを励磁する。無線端末120の操作スイッチ(S-COS)121の「中央」への設定、又は所定時間を超えて集中監視制御装置130が無線端末120と通信ができない通信不可（無線端末120が不使用のために電源断または通信異常）をウォッチドックタイマ（自動解除タイマ）による検知に応答して、集中監視制御装置130は操作スイッチ(PBS)131を「運転」に切り替え、キープリレーを非励磁にすることで操作スイッチ(S-COS)121の状態を「中央」に切り換える。すなわち、集中監視制御装置130のキープリレーの励磁状態を無線端末120の操作スイッチ(S-COS)121の「使用」に対応させ、非励磁状態を無線端末120の操作スイッチ(S-COS)121を「中央」に対応させる。
【００２２】
なお、集中監視制御装置130の操作スイッチ(PBS)131の切り替えは人手によるものであり、内部メモリ又はキープリレーの状態変化に応じて、その状態を集中監視制御装置130に表示し、人手による操作スイッチ(PBS)131の切り替えを促すことにより運用される。
【００２３】
以上のように、無線端末120の操作スイッチ(S-COS)121と集中監視制御装置130の操作スイッチ(PBS)131を切換えることで、無線端末120の故障などにおいても集中監視制御装置130からのプラント機器の操作が可能になり、巡視員が現場操作盤110に立寄り、現場操作盤110の切換スイッチ(COS)111を「中央」に設定しなくても無線端末120によるプラント機器の操作が可能となる。さらに、試運転時等の人的保護のためには、従来通りの現場操作盤110の切換スイッチ(COS)111を「現場」に設定することにより、現場操作盤110の「現場」が優先されるので、無線端末120の操作を無効にし、無線端末120の操作者による誤操作の影響を回避できる。
【００２４】
図２は、プラント機器の制御システムの簡単な例である。現場操作盤110、無線端末120および集中監視制御装置130の各操作スイッチの動作は、リレー盤140のリレーシーケンスに反映され、リレーシーケンスによりモータなどの駆動機器150の運転を制御することにより、プラント機器160が運転される。
【００２５】
図３は、リレー盤140のリレーシーケンスの一例である。AC1Δ及びAC3Δは交流制御電源の母線であり、プラント機器を操作するための「入」回路と、無線端末120の操作を有効にするためHT回路、無線端末120の操作と所定時間を超えて集中監視制御装置130と通信できない通信異常の場合にキープリレー（以下、「HTリレー」）212を非励磁状態にするための自動解除回路より構成したものである。
【００２６】
現場操作盤110の切換スイッチ(COS)111は、「現場」側に捻ると支線221が通電状態、支線224が非通電状態、「中央」側に捻ると支線224が通電状態、支線221が非通電状態となり、これらの状態を維持し続ける捻式切換スイッチである。
【００２７】
現場操作盤110の操作スイッチ(CS)112は、支線222が通電状態で「運転」側に捻っている間は支線223を通電状態、「停止」側に捻っている間は支線222を非通電状態にする捻式操作スイッチである。本回路図では念式操作スイッチとしたが、押し釦スイッチであっても良い。
【００２８】
無線端末120の切換スイッチ(S-COS)121及び操作スイッチ(S-CS)122、集中監視制御装置130の操作スイッチ(PBS)131は押し釦スイッチであり、釦を押している間のみ「入」状態となる。
【００２９】
現場操作盤110の切換スイッチ(COS)111が「現場」側で操作スイッチ(CS)112を「運転」側に捻ることで支線221〜223が通電状態となることで「入リレー」211が励磁状態となり、プラント機器を動作させ、操作スイッチ(CS)112の操作後も「入接点」211が入るために「入リレー」211が励磁状態を継続し続ける。
【００３０】
現場操作盤110の切換スイッチ(COS)111が「現場」側、且つ「入リレー」211が励磁状態で操作スイッチ(CS)112を「停止」側に捻ると支線222以下が非通電状態となるために、「入リレー」211が非励磁状態に遷移してプラント機器を停止させる。
【００３１】
現場操作盤110の切換スイッチ(COS)111が「中央」側で無線端末120が未使用状態であれば「HTリレー」212が非励磁状態であるため支線225が非通電状態となり、支線227が通電状態となる。支線227が通電状態で操作スイッチ(PBS)131の「運転」を押すと支線223が通電状態となることで「入リレー」211が励磁状態となり、プラント機器を動作させ、操作スイッチ(PBS)131の操作後も「入接点」211が入るために「入リレー」211が励磁状態を継続し続ける。
【００３２】
現場操作盤110の切換スイッチ(COS)111が「中央」側、「HTリレー」212が非励磁状態、且つ「入リレー」211が励磁状態の状態で操作スイッチ(PBS)131の「停止」を押すと支線228及び支線223が非通電状態となるために、「入リレー」211が非励磁状態に遷移してプラント機器を停止させる。
【００３３】
無線端末120を使用するため、無線端末120の切換スイッチ(S-COS)121の「使用」を押すと支線231〜223が通電状態となり「HTリレー」212が励磁し、「HT接点」212が入るために「HTリレー」212が励磁状態を継続し続ける。
【００３４】
現場操作盤110の切換スイッチ(COS)111が「中央」側で「HTリレー」212が励磁状態になると支線225が通電状態となり支線227が非通電状態になるため、集中監視制御装置130の操作ボタン(PBS)131は受け付けられなくなる。
【００３５】
現場操作盤110の切換スイッチ(COS)111が「中央」側で「HTリレー」212が励磁状態で、操作スイッチ(S-CS)122の「運転」を押すと支線224〜226及び支線223が通電状態となることで「入リレー」211が励磁状態となり、プラント機器を動作させ、操作スイッチ(S-CS)122操作後も「入接点211」が入るために「入リレー」211が励磁状態を継続し続ける。
【００３６】
現場操作盤110の切換スイッチ(COS)111が「中央」側、「HTリレー」212が励磁状態、且つ「入リレー」211が励磁状態の状態で操作スイッチ(S-CS)122の「停止」を押すと支線226及び支線223が非通電状態となるために、「入リレー」211が非励磁状態に遷移して該当プラント機器を停止させる。
【００３７】
無線端末120の操作スイッチ(S-CS)122の「運転」・「停止」が押されなかった場合には自動解除タイマ213が動作し、支線231〜233を非通電状態とし、「HTリレー」212が非励磁状態になる。また、切換スイッチ(S-COS)121の「中央」を押した場合には支線232〜233が非通電状態となりHT212が非励磁状態となり、無線端末120からの操作スイッチ(S-CS)122の操作を受け付けなくなる。
【００３８】
現場操作盤110の切換スイッチ(COS)111は、通常運用では集中監視制御装置130の操作スイッチ(PBS)131の操作を有効にするため、無線端末120の使用者は現場操作盤110の切換スイッチ(COS)111の操作することなく現場確認を行うことができる。
【００３９】
現場操作盤110からの試運転確認時の安全確保については、切換スイッチ(COS)111を「現場」に捻ることで、無線端末120及び集中監視制御装置130からの操作を一切除外することができるため、従来通りの安全性と確実性を両立できる。
【００４０】
なお、切換スイッチ(COS)111及び切換スイッチ(C-COS)121操作時のプラント機器を運転継続する場合には切換中のスイッチ二次側の両方が通電状態になるラップ接点を用いることで対応可能である。
【００４１】
説明した実施形態によれば、無線端末の使い勝手とプラントの現場の安全性の両立が可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
110：現場操作盤、111：切換スイッチ(COS)、112：操作スイッチ(CS)、120：無線端末、121：切換スイッチ(S-COS)、122：操作スイッチ(S-CS)、130：集中監視制御装置、131：操作スイッチ(PBS)、201：制御母線1相側、202：制御母線3相側、211：入リレー、212：HTリレー、213：自動解除タイマ、221〜223：入回路支線、231〜233：HT回路支線、241〜243：自動解除回路支線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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