(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の相互作用する設備部分と、設備部分に共通の自動化システム内で種々の機能を遂行する自動化装置（８）とを備え、自動化装置（８）が互いにおよび指令ユニット（16）と、設備の重要なデータを伝達するデータバス（５）を介して接続されている発電所設備の自動制御装置において、
自動化装置（８）が設備のテクノロジー構造に相応して互いに無関係に機能可能なユニットにまとめられ、各機能可能なユニットが複数の部分機能（７）を含んでいる機能連鎖（１〜ｎ）に相当し、機能連鎖（１〜６）の部分機能（７）が機能可能なユニットに対して重要なデータのみを伝達する共通のデータ線（20）を介して結び付けられ、各部分機能（７）が制御可能な設備構成要素（12、13、15）を有する複数の部分システム（９）を含み、
機能連鎖（１〜ｎ）がデータ選択作用をする結合要素（26〜29）を有する別のデータ線（25）を介して互いにおよびデータバス（５）と結び付けられていることを特徴とする発電所設備の自動制御装置。
【請求項２】
機能連鎖（１〜ｎ）が設備の始動過程およびの停止過程の間に予め定められた順序で結び付けられ、機能連鎖（１〜ｎ）がその間の設備の作動中に個々に駆動可能であることを特徴とする請求項１記載の自動制御装置。
【請求項３】
機能連鎖（１〜６）が設備の論理的なプロセス進行に相応して、
ａ）供給、
ｂ）廃棄物処理、
ｃ）プロセス廃熱の輸送および凝縮水の逆輸送、
ｄ）プロセス熱の輸送、
ｅ）一次エネルギーの熱エネルギーへの変換、
ｆ）熱エネルギーの電気エネルギーへの変換
の順序で階層的に編成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の自動制御装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、複数の相互作用する設備部分と、設備部分に共通の自動化システム内で種々の機能を遂行する自動化装置とを備え、自動化装置が互いに、および指令ユニットと、設備の重要なデータを伝達するデータバスを介して接続されている発電所設備の自動制御装置に関する。
ヨーロッパ特許出願公開第0242609号明細書から公知の種々の設備部分を有する発電所設備の指令技術では、個々にまたは共同作用して制御または調節すべき多数の機能が１つの自動化システムにより部分的または全自動的に遂行される。自動化システムは、共通のデータバスを介して互いにおよび指令ユニットと通信する複数個の自動化装置を含んでいる。自動化装置は自由にプログラム可能なプロセッサから構成されていてもプログラム記憶式プロセッサから構成されていてもよく、またそれぞれ個々の設備部分の多くの構成要素群または部分システムを制御かつ監視できる。
発電所設備の運転の際にデータバスを介して制御命令および状態報知ならびに故障報知の形で大きなデータ量が伝達され、これらのデータは指令ユニットにおいて制御干渉により発生され、または像スクリーンまたは他の可視ディスプレイ装置上に表示される。特に設備の始動の際および停止の際に多数の制御干渉が必要であり、その結果として相応に多数の監視すべき帰還報知が必要である。このことによりオペレ−タにかなりの負担が生ずる。
従って、本発明の課題は、はるかに簡単化され、すべての作動段階で、すなわち設備の始動および停止の際にも、またプロセス進行の異常または故障の場合にオペレ−タの過大な負担なしに設備の確実な運転および監視を保証する発電所設備の自動制御を提案することにある。
この課題は、本発明によれば、自動化装置が設備のテクノロジー構造に相応して互いに無関係に機能可能なユニットにまとめられ、各機能可能なユニットは複数の部分機能を含んでいる機能連鎖に相当し、各部分機能は制御可能な設備構成要素を有する複数の部分システムを含み、機能連鎖の部分機能が機能可能なユニットに対して重要なデータのみを伝達する共通のデータ線を介して結び付けられていることにより解決される。
機能連鎖により機能技術的に実現される種々の機能可能なユニットはプロセス技術的な保持または変換点の間の論理部分で行われる媒体またはエネルギー輸送経過である。
機能連鎖は好適には設備の始動過程および停止過程の間に予め定められた順序で結び付けられている。種々の機能連鎖の自動化装置は、プロセス技術的に個々の機能可能なユニットが上位のユニットの準備ができた際に初めて作動状態に入れられように、互いに通じている。その間に、設備の作動中に、機能連鎖は個々に駆動可能である。そのために機能連鎖がデータ選択作用をする結合要素を有するデータ線を介して互いにおよびデータバスと結び付けられていると有利である。
機能連鎖内では有利な仕方で機能可能なユニットに対して重要なデータのみが伝達される。そのために機能連鎖内の部分機能は共通のデータ線を介して結び付けられている。
設備の全プロセスは有利な仕方で６つの機能連鎖によってのみ制御される。これらの６つの機能連鎖は設備の論理的なプロセス進行に相応して、供給、廃棄処理、プロセス廃熱の輸送および凝縮水の逆輸送、プロセス熱の輸送、熱エネルギーへの一次エネルギーの変換、ならびに電気エネルギーへの熱エネルギーの変換の順序で階層的に編成されている。
本発明により得られる利点は特に、発電所設備の全プロセスをそれぞれ機能可能なユニットであるごく少数の論理的プロセス部分に分割することにより、またそのために必要な機能を機能連鎖において相応に分割することにより、ごく少数の監視すべき状態報知への非常に高い情報圧縮により高い自動化グレードが達成されることである。それにより発電所設備の全プロセスが各作動段階でただ一人のオペレ−タにより制御かつ監視できることである。
以下、図面に示されている実施例により本発明を一層詳細に説明する。
図１は機能連鎖を有する発電所設備の自動化構造、
図２は６つの機能可能なユニットを有する発電所設備の自動制御の信号流れ図である。
図１には、共通のデータバス５を介して互いにおよび指令ユニット16または、発電所設備が多くのブロックを有する場合には、指令ユニット16に付設するブロック制御装置と接続されている複数個の機能連鎖１〜ｎが示されている。機能連鎖１の例に示されているように、個々の機能連鎖１〜ｎは、たとえば２つの自動化装置８により遂行される多数の部分機能７を含んでいる。
各部分機能７は個々の設備部分（例えばボイラー、タービン群又は復水器）の部分システム９である。部分システム９はここではポンプ12および弁13を有する導管11に接続されている液体容器10である。容器10には弁15を有する導管14を経て液体が供給される。部分機能７はこの部分システム９のなかに、部分的に共働して調節および監視すべきパラメータｆ、ｐ（ここでは容器10の充満状態または導管11内の圧力）、制御シンボルａ、ｂ、ｃによりシンボル化されている弁13、15ならびにポンプ12の自動制御装置を含んでいる。
機能連鎖１の部分機能７はデータ線またはデータバス20を介してインタフェース21により互いに結び付けられている。機能連鎖１の内部では好ましくは付設の機能可能なユニットに対して重要なデータのみが伝達される。
設備の始動の際に、機能連鎖１〜ｎにより表されている機能可能なユニットは制御命令により次々と作動状態に入れられ、または作動状態に保たれる。そのために、機能連鎖１〜ｎに付設する自動化装置８はデータ線25とデータ選択の作用をする結合要素26〜29、たとえばインテリジェントブリッジとを介して互いにおよびデータバス５と結び付けられている。結合要素26〜29により個々の機能連鎖１〜ｎがローカルなデータ伝送ユニットに接続され、それらの間で単に個々の状態信号が伝送される。
制御命令“始動”は先ず機能連鎖１を能動化する。機能連鎖１の準備ができて初めて、機能連鎖１の相応の状態信号が制御命令を結合要素27を介して機能連鎖２に伝達する。相応の仕方で機能連鎖３は機能連鎖１、２の準備ができたときに初めて能動化される。
図２には、６つの機能可能なユニットに分割された全プロセスを有する発電所設備の１つのブロックの自動制御の信号流れ図が示されている。機能可能なユニットに相応する機能連鎖１〜６は論理的順序で階層的に編成されている。その際に個々の機能連鎖１〜６には、共通の自動化システム内で種々の機能を遂行する自動化装置８が、設備のテクノロジー構造に相応して、付設されている。
機能連鎖２〜５の前または上位にある機能連鎖１では、設備の“供給”のために重要なすべての責務を引き受ける、たとえば５つの矢印によりシンボル化されている部分機能７が遂行される。
機能連鎖２では設備の“廃棄物処理”のために重要な機能が遂行される。機能連鎖２は同じく矢印によりシンボル化されている４つの部分機能７を含んでいる。
機能連鎖３ではプロセス廃熱の輸送および凝縮水の逆輸送のために必要な制御干渉がたとえば蒸気タービンの多数の設備部分から成る水−蒸気循環路の復水器において自動的に実行されかつ監視される。
機能連鎖４では無故障の“プロセス熱の輸送”のために必要な制御干渉が、概要を示されている水−蒸気循環路で実行される。
機能連鎖５は“熱エネルギーへの一次エネルギーの変換”のために必要な機能を実行する。その際にたとえばガスタービン燃焼室の部分システム９が、同じく概要を示されているように、作動状態に入れられる。
機能連鎖６では“電気エネルギーへの熱エネルギーの変換”のための設備の部分システム９、たとえば発電機Ｇの個々の操作端が作動状態に入れられる。
図２による実施例では図１のデータ線５、25が信号線５´、25´によりシンボル化されている。
設備の始動の際には、指令ユニット16で発せられた制御命令がブロック制御ユニット30を介して個々の機能連鎖１〜６に伝達される。機能連鎖１に付設されている部分システム９が作動状態に入れられているならば、機能連鎖１から機能連鎖２へ、機能連鎖２に与えられている制御命令と共同して機能連鎖２の部分システム９を作動状態に入れる制御命令が伝達される。相応の仕方で機能連鎖３〜６が次々と能動化される。
設備の停止の際には逆の順序で機能連鎖６〜１が作動し、相応のプロセス部分が次々と停止される。
設備の正常作動中は個々の機能連鎖１〜６の部分システム９は相応の自動化装置８を介して個々に駆動され得る。制御は指令ユニット16において制御デスク32に配置されているプラズマディスプレイとして構成されたディスプレイ装置31に接触することにより行われる。帰還報知、状態報知および故障報知は、同じく制御デスク32に組み込まれているディスプレイ装置33上で可視化される。
発電所内で進行する全プロセスはすべての作動段階でただ一人のオペレ−タにより制御かつ監視することができる。従って制御デスク32は、操縦室に相応して円弧状に構成されている。
【図１】
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【図２】
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