(57)【要約】【課題】ネットワークを介さずに操作部の制御を行うことが可能となり、操作の伝送遅延を最小限にして障害発生時の対応を迅速化したプラント制御システムを提供する。【解決手段】このプラント制御システム１００は、最小構成のシステムとして構成されている。即ち、プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を司るユニット計算機１と、社内ＬＡＮ等のネットワーク７と、ネットワーク７に接続されたＣＲＴ６と、を備えて構成されている。そして、ユニット計算機１は、プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を司るユニット制御部５ａと、ＣＲＴ６の制御を行なうＣＲＴコントローラ５と、プラントに配備された各計器類１２との間で入出力データの制御を行なうＰＩＯユニット２と、管理データの集計を行って記録紙に印刷するプリンタ３と、ＣＲＴ６の表示画面を画像として紙に印刷するハードコピー４と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラント全体の制御及び監視を行うプラント制御システムであって、
前記プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を司るユニット制御部と、前記プラントに配備された計器との間で授受される入出力データの制御を行なう周辺ＩＯ制御部と、を有するユニット計算部を備え、
前記ユニット計算部がネットワークを介して表示部及び表示制御部から構成される表示装置と接続可能な場合、前記表示制御部内に前記ユニット制御部の機能を含めるように構成し、且つ該表示制御部を該ユニット計算部内に配備し、該表示制御部と前記表示部とを前記ネットワークを介さずに直接接続したことを特徴とするプラント制御システム。
【請求項２】
前記ユニット制御部を二重化運転するために、前記表示制御部と、二つの前記ユニット制御部の何れか一方の制御を有効とする切替手段と、を備え、
各表示制御部には個別に制御される前記表示部が夫々接続され、前記各表示制御部の正常稼働中は前記各表示部は前記各表示制御部により夫々制御される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。
【請求項３】
前記各表示制御部のうちの一方をマスター制御部、他方をスレーブ制御部とした場合、前記切替手段により前記スレーブ制御部が正常であり且つ前記マスター制御部が動作不良であると判断された場合、該マスター制御部の動作を停止することにより、該マスター制御部に接続されている表示部の表示を無効とし、前記スレーブ制御部の動作を有効として前記プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を継続することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラント制御システム。
【請求項４】
前記切替手段により前記マスター制御部が正常であり且つ前記スレーブ制御部が動作不良であると判断された場合、該スレーブ制御部の動作を停止することにより、該スレーブ制御部に接続されている表示部の表示を無効とすると共に、前記切替手段の切替動作を無効とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラント制御システム。
【請求項５】
前記表示装置が複数備えられている場合、前記表示制御部は同一のデータにより前記表示装置を制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のプラント制御システム。
【請求項６】
プラント全体の制御及び監視を行うプラント制御システムであって、
前記プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を司るユニット制御部と、前記プラントに配備された計器との間で授受される入出力データの制御を行なう周辺ＩＯ制御部と、を有するユニット計算部を備え、
前記ユニット計算部がネットワークを介して表示部及び表示制御部から構成される表示装置と接続可能な場合、前記ユニット制御部内に前記表示制御部の機能を含めるように構成し、且つ該表示制御部を該ユニット計算部内に配備し、該表示制御部と前記表示部とを前記ネットワークを介さずに直接接続したことを特徴とするプラント制御システム。
【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に関し、さらに詳しくは、プラント制御システムを構成する表示制御部を削減する構成技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に発電所、工場等のプラント制御システムでは、プラント制御システムの起動、停止、各データの管理、及び計算等を行なうユニット計算機と、操作者とのインターフェースを司るＣＲＴコントローラ及びサブループ制御装置等の独立した機能を持った個別システムによりネットワークを構築してプラント全体の制御・監視を行っている。
【０００３】
図４は従来のプラント制御システムのシステム構成の一例を示す図である。このプラント制御システム１２０は、プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を司るユニット計算機５０と、社内ＬＡＮ等のネットワーク６５と、ネットワーク６５に接続された複数のＣＲＴ装置５７と、を備えて構成されている。そして、ユニット計算機５０は、プラントに配備された計器との入出力データの制御を行なうＰＩＯユニット５４と、管理データの集計を行って記録紙に印刷するプリンタ５５と、ＣＲＴ装置５７の表示画面を画像として紙に印刷するハードコピー５６と、実際のプラントの起動、停止、各データの管理及び計算を行なうユニット計算部５１、ユニット計算部５３と、二重化されたユニット計算部５１、ユニット計算部５３の何れか一方の制御を有効とする二重化切替器５２と、を有している。
【０００４】
この構成では、各ＣＲＴ装置５７は、同一のデータを操作するように構成され、ネットワーク６５によりユニット計算部５１、ユニット計算部５３に接続されている。従って、例えばユニット計算部５１をマスター側と設定すると、正常動作時には、ユニット計算部５１からのデータによりプラント及び各ＣＲＴ装置５７が制御される。そのとき、ユニット計算部５３は常にユニット計算部５１と同じ動作をするためにプログラムは同時に実行している。
そして何らかの原因によりユニット計算部５１が異常となると、二重化切替器５２がユニット計算部５３側に切り替えてプラント及び各ＣＲＴ装置５７の制御を続行する。
【０００５】
従来技術として特許文献１には、複数のプラント機器で計測されて出力されるプラント機器状態アナログ信号をデジタル信号に変換し、コントロ−ラを通じて上記デジタル信号に基づいて上記各プラント機器の状態を表示装置に表示すると共に、上記表示装置からの制御指令により上記各プラント機器を制御するプラント監視制御システムにおいて、上記デジタル信号の信号系の上記各プラント機器側の最上流で時間データ付プラント機器状態データを生成し、上記表示装置で時間データ付プラント機器状態データに基づき時間に関連付けたプラント機器状態の表示を行うプラント監視制御システムについて開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１９９６２４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、図４に示す従来のプラント制御システム１２０では、プラントシステムの信頼性を高めるために、ユニット計算機５０内のユニット計算部を二重化するのみならず、ＣＲＴ装置５７も複数備える必要があった。そのため、各ＣＲＴに夫々ＣＲＴコントローラが必要となり、システムコストが高騰し、また設置スペースも嵩み、メンテナンスコストも高くなるといった問題があった。
また、特許文献１に開示されている従来技術は、プラント機器の状態信号には、その実際の出力時刻とタイムスタンプの時刻とが伝送遅れが生じるごとに伝送遅れ分だけずれる。このずれを防止するために、デジタル信号の信号系の各プラント機器側の最上流で時間データ付プラント機器状態データを生成し、表示装置で時間データ付プラント機器状態データに基づき時間に関連付けたプラント機器状態の表示を行うものである、しかし、実際に発生する伝送遅れを改善するものではないので、特にネットワークを利用したシステムの場合、ネットワークの混み具合によりデータ伝送が待機状態となり、異常事態が発生したときに迅速な対応ができないといった問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、操作部を備えた表示装置を制御する表示制御部内にプラントシステムを制御するユニット制御部の機能を含ませ、且つその表示制御部をユニット計算部内に備えることにより、ネットワークを介さずに表示操作の制御を行うことが可能となり、表示操作の伝送遅延を最小限にして障害発生時の対応を迅速に行うことができるプラント制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、プラント全体の制御及び監視を行うプラント制御システムであって、前記プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を司るユニット制御部と、前記プラントに配備された計器との間で授受される入出力データの制御を行なう周辺ＩＯ制御部と、を有するユニット計算部を備え、前記ユニット計算部がネットワークを介して表示部及び表示制御部から構成される表示装置と接続可能な場合、前記表示制御部内に前記ユニット制御部の機能を含めるように構成し、且つ該表示制御部を該ユニット計算部内に配備し、該表示制御部と前記表示部とを前記ネットワークを介さずに直接接続したことを特徴とする。
一般に、表示装置の表示制御部はユニット制御部並の機能を備えている。そこで本発明では、ユニット計算部の外に備えられた表示装置の表示制御部内にユニット制御部の機能（ソフトウェア）を含ませ、且つその表示制御部のハードのみをユニット計算部内に備え、表示制御部と表示部を接続するものである。これにより、従来ネットワークを介して接続していた表示装置のデータが、ネットワークを介さずに直接表示制御部と接続され、操作データの遅延が最小限となると共に、表示制御部の設置スペースが削減され、システムコストの削減とメンテナンスコストの削減を実現することができる。
【０００９】
請求項２は、前記ユニット制御部を二重化運転するために、前記表示制御部と、二つの前記ユニット制御部の何れか一方の制御を有効とする切替手段と、を備え、各表示制御部には個別に制御される前記表示部が夫々接続され、前記各表示制御部の正常稼働中は前記各表示部は前記各表示制御部により夫々制御されることを特徴とする。
ユニット計算部内のユニット制御部を二重化する場合、更に同じ機能を備えた表示制御部と、２つのユニット制御部の何れか一方を有効とする切替手段が必要となる。そして各表示制御部には夫々表示部を接続して個別に制御される。これにより、一方の表示制御部内のユニット制御部がプラントシステムを制御している二重化運転中でも、表示制御部だけは同時に動作して各表示部を制御することができる。
【００１０】
請求項３は、前記各表示制御部のうちの一方をマスター制御部、他方をスレーブ制御部とした場合、前記切替手段により前記スレーブ制御部が正常であり且つ前記マスター制御部が動作不良であると判断された場合、該マスター制御部の動作を停止することにより、該マスター制御部に接続されている表示部の表示を無効とし、前記スレーブ制御部の動作を有効として前記プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を継続することを特徴とする。
二重化運転では、一方をマスター、他方をスレーブとして位置づけて動作させるのが一般的である。即ち、電源立ち上げ時は必ずマスター側が主導権を握ってプラントシステムの制御を行い、スレーブ側はマスターがダウンしたときに、マスターが復旧するまでの動作を肩代わりする役目を担うものである。本発明では、マスター制御部がダウンした場合、切替手段によりスレーブ制御部に切り替えて、スレーブ制御部がプラントシステムの制御を続行するものである。そのとき、ダウンしたマスター制御部内の表示制御部も同時にダウンしてしまうので、そこに接続されている表示部は無効となる。しかし、同じデータを表示するスレーブ制御部に接続された表示部はそのまま生きているので、操作には支障が生じない。
【００１１】
請求項４は、前記切替手段により前記マスター制御部が正常であり且つ前記スレーブ制御部が動作不良であると判断された場合、該スレーブ制御部の動作を停止することにより、該スレーブ制御部に接続されている表示部の表示を無効とすると共に、前記切替手段の切替動作を無効とすることを特徴とする。
二重化運転を有効とする条件は、マスターとスレーブが両方正常に動作していることである。従って、切替手段は常に両者の状態をチエックして、マスターは正常だがスレーブがダウンした場合は、二重化運転に支障をきたすため、スレーブに接続された表示を無効として、切替手段がスレーブ側に切り替わらないようにする必要がある。これにより、スレーブ制御部の状態が事前に確認することができ、マスター制御部がダウンしたときにシステム全体がダウンすることを未然に防止することができる。
【００１２】
請求項５は、前記表示装置が複数備えられている場合、前記表示制御部は同一のデータにより前記表示装置を制御することを特徴とする。
プラントシステムの場合、ユニット制御部を二重化するばかりでなく、表示装置も多重化してシステム全体の信頼性を高めている。従って、この表示装置に表示するデータは全て同じ内容が表示され、どの表示装置からでもユニット制御部に対して操作指示を与えることができる。
【００１３】
請求項６は、プラント全体の制御及び監視を行うプラント制御システムであって、前記プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を司るユニット制御部と、前記プラントに配備された計器との間で授受される入出力データの制御を行なう周辺ＩＯ制御部と、を有するユニット計算部を備え、前記ユニット計算部がネットワークを介して表示部及び表示制御部から構成される表示装置と接続可能な場合、前記ユニット制御部内に前記表示制御部の機能を含めるように構成し、且つ該表示制御部を該ユニット計算部内に配備し、該表示制御部と前記表示部とを前記ネットワークを介さずに直接接続したことを特徴とする。
本発明は、本来ユニット計算部内に備えられているユニット制御部に表示制御部の機能を含ませ、ユニット計算部外に備えられた表示制御部のハードを削減するものである。これにより、従来ネットワークを介して接続していた表示装置のデータが、ネットワークを介さずに直接表示制御部と接続され、操作データの遅延が最小限となると共に、表示制御部の設置スペースが削減され、システムコストの削減とメンテナンスコストの削減を実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プラント全体の制御及び監視を行うプラント制御システムであって、プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を司るユニット制御部と、プラントに配備された計器との間で入出力データの制御を行なう周辺ＩＯ制御部と、を有するユニット計算部を備え、ユニット計算部がネットワークを介して表示部及び表示制御部から構成される表示装置と接続されている場合、表示制御部内にユニット制御部の機能を含めるように構成し、且つ表示制御部をユニット計算部内に備え、表示制御部と表示部とをネットワークを介さずに直接接続したので、操作データの遅延が最小限となると共に、表示制御部の設置スペースが削減され、システムコストの削減とメンテナンスコストの削減を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の第１の実施形態に係るプラント制御システムのブロック図である。このプラント制御システム１００は、最小構成のシステムとして構成されている。即ち、プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を司るユニット計算機（ユニット計算部）１と、社内ＬＡＮ等のネットワーク７と、ネットワーク７に接続されたＣＲＴ(表示部)６と、を備えて構成されている。そして、ユニット計算機１は、プラントの起動、停止、各データの管理及び計算を司るユニット制御部５ａと、ＣＲＴ６の制御を行なうＣＲＴコントローラ（表示制御部）５と、プラントに配備された各計器類１２との間で入出力データの制御を行なうＰＩＯユニット（周辺ＩＯ制御部）２と、管理データの集計を行って記録紙に印刷するプリンタ３と、ＣＲＴ６の表示画面を画像として紙に印刷するハードコピー４と、を有する。尚、ネットワーク７には、例えば、プラントを制御するＡＰＣ制御装置８と、バーナを制御するバーナ制御装置９と、ボイラ、タービン補機回路等を制御するシーケンス制御装置１０と、その他制御装置１１等が接続されている。
【００１６】
本実施形態では、ユニット計算機１がネットワーク７を介してＣＲＴ６及びＣＲＴコントローラ５から構成される表示装置と接続可能な場合、ＣＲＴコントローラ５内にユニット制御部５ａの機能を含めるように構成し、且つＣＲＴコントローラ５をユニット計算機１内に備え、ＣＲＴコントローラ５とＣＲＴ６とをネットワーク７を介さずに直接接続したものである。
即ち、ＣＲＴ６のＣＲＴコントローラ５はユニット制御部５ａ並の機能を備えている。そこで本実施形態では、ユニット計算機１の外に備えられた表示装置のＣＲＴコントローラ５内にユニット制御部５ａの機能（ソフトウェア）を含ませ、且つそのＣＲＴコントローラ５のハードのみをユニット計算機１内に備え、ＣＲＴコントローラ５とＣＲＴ６を接続するものである。これにより、従来ネットワーク７を介して接続していた表示装置のデータが、ネットワーク７を介さずに直接ＣＲＴコントローラ５と接続され、操作データの遅延が最小限となると共に、ＣＲＴコントローラ５の設置スペースが削減され、システムコストの削減とメンテナンスコストの削減を実現することができる。
【００１７】
図２は本発明の第２の実施形態に係るプラント制御システムのブロック図である。このプラント制御システム１１０は、二重化システムとして構成されている。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付し、重複する説明は省略する。図２が図１と異なる点は、ユニット制御部５ａを二重化運転するために、更にＣＲＴコントローラ１４と、二つのユニット制御部５ａ、１４の何れか一方の制御を有効とする二重化切替器（切替手段）１３と、を備え、各ＣＲＴコントローラ５、１４には個別に制御されるＣＲＴ６、１５が夫々接続され、各ＣＲＴコントローラ５、１４の正常稼働中は各ＣＲＴ６、１５は各ＣＲＴコントローラ５、１４により夫々制御される点である。また、表示装置を多重化するために、ネットワーク７に表示装置２１、２２が接続されている。表示装置２１、２２は夫々ＣＲＴ１６、１７、ＣＲＴコントローラ１８、１９により構成されている。
【００１８】
即ち、ユニット計算機１内のユニット制御部５ａ、１４ａを二重化する場合、更に同じ機能を備えたＣＲＴコントローラ１４と、２つのユニット制御部５ａ、１４ａの何れか一方を有効とする二重化切替器１３が必要となる。そして各ＣＲＴコントローラ５、１４には夫々ＣＲＴ６、１５を接続して個別に制御される。これにより、例えば、一方のＣＲＴコントローラ５内のユニット制御部５ａがプラントシステムを制御している二重化運転中でも、ＣＲＴコントローラ５、１４だけは同時に動作して各ＣＲＴ６、１５を制御することができる。
【００１９】
また、二重化運転では、一方をマスター、他方をスレーブとして位置づけて動作させるのが一般的である。即ち、電源立ち上げ時は必ずマスター側が主導権を握ってプラントシステムの制御を行い、スレーブ側はマスターがダウンしたときに、マスターが復旧するまでの動作を肩代わりする役目を担うものである。本実施形態では、例えば、ユニット制御部５ａをマスター制御部、ユニット制御部１４ａをスレーブ制御部とした場合、マスター制御部５ａがダウンした場合、二重化切替器１３によりスレーブ制御部１４ａに切り替えて、スレーブ制御部１４ａがプラントシステムの制御を続行するものである。そのとき、ダウンしたマスター制御部５ａ内のＣＲＴコントローラ５も同時にダウンしてしまうので、そこの接続されているＣＲＴ６は無効となる。しかし、同じデータを表示するスレーブ制御部１４ａに接続されたＣＲＴ１５はそのまま生きているので、操作には支障が生じない。
また、二重化運転を有効とする条件は、マスター制御部５ａとスレーブ制御部１４ａが両方正常に動作していることである。従って、二重化切替器１３は常に両者の状態をチエックして、マスター制御部５ａは正常だがスレーブ制御部１４ａがダウンした場合は、二重化運転に支障をきたすため、スレーブ制御部１４ａに接続されたＣＲＴ１５を無効として、二重化切替器１３がスレーブ制御部１４ａ側に切り替わらないようにする必要がある。これにより、スレーブ制御部１４ａの状態が事前に確認することができ、マスター制御部５ａがダウンしたときにシステム全体がダウンすることを未然に防止することができる。
【００２０】
また、プラントシステムの場合、ユニット制御部を二重化するばかりでなく、表示装置も多重化してシステム全体の信頼性を高めている。従って、この表示装置に表示するデータは全て同じ内容が表示され、どの表示装置からでもユニット制御部５ａ、１４ａに対して操作指示を与えることができる。
以上の実施形態では、ＣＲＴコントローラにユニット制御部の機能を含ませた場合について説明したが、他の実施形態として、本来ユニット計算器１内に備えられているユニット制御部にＣＲＴコントローラの機能を含ませ、ユニット計算機１外に備えられたＣＲＴコントローラのハードを削減するようにしてもよい。
【００２１】
図３は本発明のプラント制御システムの動作を説明するフローチャートである。ここではユニット制御部が二重化されている場合について説明し、マスター側とスレーブ側の動作を並べて記載して説明する。また、図２を参照して説明する。電源が投入されるとマスター側のＣＲＴコントローラ５はＣＲＴ６を制御し、ユニット制御部５ａはＰＩＯユニット２を介してプラントを制御する（Ｓ１）。それと同時にスレーブ側のＣＲＴコントローラ１４はＣＲＴ１５を制御し、ユニット制御部１４ａはプログラムは稼動するが、ＰＩＯユニット２から出力信号を出力することはない。即ち、プラントシステムの制御の主導権はあくまでもユニット制御部５ａであり、ユニット制御部１４ａはプログラムを稼動するが実際にプラントを制御することはしない。
二重化切替器１３はユニット制御部５ａ、ユニット制御部１４ａの動作を常に監視し（Ｓ２）（Ｓ６）、例えば、ユニット制御部５ａが異常であった場合（Ｓ２でＮＯ）、二重化切替器１３をユニット制御部１４ａに切り替え（Ｓ３）、ユニット制御部５ａとＣＲＴコントローラ５の動作を停止する（Ｓ４）。
【００２２】
ユニット制御部１４ａは二重化切替器１３から切替指令を受けると（Ｓ８でＹＥＳ）、ＣＲＴ１５の制御とプラントの制御を続行する（Ｓ９）。そして一定周期あるいは割り込み処理によりユニット制御部１４ａが正常か否かをチエックし（Ｓ１０）、異常が発生すると（Ｓ１０でＮＯ）ユニット制御部１４ａとＣＲＴコントローラ１４の動作を停止する（Ｓ１１）。その後、二重化切替器１３はユニット制御部５ａが復旧したか否かをチエックし（Ｓ１２）、ユニット制御部５ａが復旧している場合は（Ｓ１２でＹＥＳ）、二重化切替器１３によりユニット制御部５ａ側に切り替えて（Ｓ１４）、ステップＳ１に戻って繰り返す。一方、ステップＳ１２でユニット制御部５ａが復旧していない場合は（Ｓ１２でＮＯ）、全体のシステムがダウンする（Ｓ１３）。
また、ユニット制御部５ａが正常でユニット制御部１４ａが異常になった場合は（Ｓ６でＮＯ）、ユニット制御部１４ａのプログラムを停止して、ＣＲＴコントローラ１４の制御を停止し、ユニット制御部５ａが異常になった場合に二重化切替器１３がユニット制御部１４ａ側に切り替わらないように二重化切替器１３の動作を停止する（Ｓ７）。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプラント制御システムのブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るプラント制御システムのブロック図である。
【図３】本発明のプラント制御システムの動作を説明するフローチャートである。
【図４】従来のプラント制御システムのシステム構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ユニット計算機、２  ＰＩＯユニット、３  プリンタ、４  ハードコピー、５、１４  ＣＲＴコントローラ、６、１５、１６、１７  ＣＲＴ、７  ネットワーク、８  ＡＰＣ制御装置、９  バーナ制御装置、１０  シーケンス制御装置、１１  その他制御装置、１２  各計器類、１３  二重化切替器、５ａ、１４ａ  ユニット制御部、１８、１９  ＣＲＴコントローラ、１１０  プラント制御システム
【図１】
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【図２】
2008171355.tif 000004
【図３】
2008171355.tif 000005
【図４】
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