(57)【要約】【課題】  リアルタイムに生成される製品データの推定値を取得してプロセスデータと共に一元的に表示する操作・監視装置を備える分散型制御システムを実現する。【解決手段】  制御装置で収集されるプロセスデータを、制御バスを介して操作・監視装置で表示する分散型制御システムにおいて、  前記操作・監視装置は、前記プロセスデータに基づいて推定される製品データを取得し、前記プロセスデータと共に一元的に表示するデータ表示部を備える。【選択図】                    図１
2008276428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置で収集されるプロセスデータを、制御バスを介して操作・監視装置で表示する分散型制御システムにおいて、
前記操作・監視装置は、前記プロセスデータに基づいて推定される製品データを取得し、前記プロセスデータと共に一元的に表示するデータ表示部を備えることを特徴とする分散型制御システム。
【請求項２】
前記操作・監視装置は、前記プロセスデータを収集して所定のアルゴリズムに基づいてプロセスの性状を推定演算する性状推定装置から前記製品データを取得することを特徴とする請求項１に記載の分散型制御システム。
【請求項３】
前記操作・監視装置は、前記製品データをリアルタイムに取得し、前記データ表示部にリアルタイムに表示することを特徴とする請求項１または２に記載の分散型制御システム。
【請求項４】
前記操作・監視装置は、取得する前記製品データの推定値が目標値を追従するように、プロセスデータの設定値を前記制御装置に指令するトラッキング制御部を備えることを特徴とする請求１乃至３のいずれかに項記載の分散型制御システム。
【請求項５】
前記操作・監視装置は、前記プロセスデータを収集して所定のアルゴリズムに基づいてプロセスの性状を推定演算する性状推定部を、自身に実装することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の分散型制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置で収集されるプロセスデータを、制御バスを介して操作・監視装置に表示する分散型制御システム、特に操作・監視装置の表示機能に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
分散型制御システム（以下、ＤＣＳ）のシステム構成については、特許文献１に技術開示がある。図７は、ＤＣＳの基本構成を示す機能ブロック図である。操作・監視装置１は、制御バス２を介して複数の制御装置３１，３２，…３ｎと通信する。制御装置３１，３２，…３ｎは、Ｉ／Ｏ装置４を介してプラント５の機器６１，６２，…６Ｎと通信してこれら機器を制御する。
【０００３】
機器６１，６２，…６Ｎより得られるプロセスデータは、制御装置３１，３２，…３ｎを経由して制御バス２に渡される。操作・監視装置１はこのプロセスデータを取得して、データ表示部１１に表示する。操作・監視装置１は、汎用通信バス７に接続され、この通信バスに接続される他の機器（図示せず）と通信することができる。
【０００４】
図８は、従来の制御視点によるプロセスデータの監視概念を示す模式図である。制御装置３１，３２，３３により制御される装置Ａ乃至装置Ｈで生成される、流量，温度，圧力といったプロセスデータのみが操作、監視対象であり、データ表示部１１にはプロセスデータのみが表示される設計とされている。
【０００５】
図９は、データ表示部１１に表示されるプロセスデータの表示画面の例である。流量，温度，圧力等のプロセスデータの設定値と、制御バス２を介してリアルタイムに取得される実測値が表示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−４６４７５号公報
【非特許文献１】横河技報ＶＯＬ．４７  Ｎｏ．４（２００３）Ｐ１３７〜Ｐ１４０          「高度制御パッケージExasmoc R3とExarqe R3の連携による超深度脱硫プロセス            への高度制御の適用」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のＤＣＳでは、次のような問題がある。
（１）流量，温度，圧力といった、機器のセンサによってリアルタイム計測が可能なプロセスデータをデータ表示部１１に単にマッピングして表示するだけである。
【０００８】
（２）プロセス制御の本来の目的は、制御している装置により製造される製品（中間製品を含む）の性状（以下、製品データと言う）が、製品としての規格を満たすことであり、流量，温度，圧力をある範囲内に収めることではない。
【０００９】
（３）従来、製品データが規格を満たしているかを確認するための手段として、ラボ分析やオンライン分析計が用いられてきた。ラボ分析は、１日に数回といった間隔で実施されるために連続性に欠けリアルタイム性は全くない。また、オンライン分析計は数分間に1回程度の間隔で分析値が得られるがリアルタイムではなく、精度も十分でない。
【００１０】
（４）従来のＤＣＳは、もっぱらリアルタイムのプロセスデータの操作・監視が主眼であり、リアルタイム性のない製造データを操作・監視の対象とする設計にはなっていない。オペレータは、制御システムを用いて、プロセスデータをある範囲内に収めるように制御する。この結果得られた製品のデータは、ラボにおける品質分析やオンライン分析計を用いて確認している。即ち、ＤＣＳには製品データを操作・監視対象とする概念がない。
【００１１】
（５）このため、従来のＤＣＳのオペレータは、製品データを規格内に収めるために、温度や圧力を間接的に制御しているだけで、製品データはリアルタイムの操作・監視や制御の対象とはなっていない。
【００１２】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、リアルタイムに生成される製品データの推定値を取得してプロセスデータと共に一元的に表示する操作・監視装置を備える分散型制御システムの実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）制御装置で収集されるプロセスデータを、制御バスを介して操作・監視装置で表示する分散型制御システムにおいて、
前記操作・監視装置は、前記プロセスデータに基づいて推定される製品データを取得し、前記プロセスデータと共に一元的に表示するデータ表示部を備えることを特徴とする分散型制御システム。
【００１４】
（２）前記操作・監視装置は、前記プロセスデータを収集して所定のアルゴリズムに基づいてプロセスの性状を推定演算する性状推定装置から前記製品データを取得することを特徴とする（１）に記載の分散型制御システム。
【００１５】
（３）前記操作・監視装置は、前記製品データをリアルタイムに取得し、前記データ表示部にリアルタイムに表示することを特徴とする（１）または（２）に記載の分散型制御システム。
【００１６】
（４）前記操作・監視装置は、取得する前記製品データの推定値が目標値を追従するように、プロセスデータの設定値を前記制御装置に指令するトラッキング制御部を備えることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに項記載の分散型制御システム。
【００１７】
（５）前記操作・監視装置は、前記プロセスデータを収集して所定のアルゴリズムに基づいてプロセスの性状を推定演算する性状推定部を、自身に実装することを特徴とする（２）乃至（４）のいずれかに記載の分散型制御システム。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）リアルタイムに推定できる製品データを取得して、プロセスデータと並存させて一元的に表示する操作・監視装置を備えるＤＣＳを実現することができる。
【００１９】
（２）ＤＣＳのオペレータが利用する操作・監視画面において、リアルタイムの製品データを可視化したことで、オペレータが製品に直結したデータを操作・監視する、製品視点でのオペレーションが可能となる。
【００２０】
（３）リアルタイムで取得される製品データに対して制御目標値を設定し、製品データが目標値を追従するように、プロセスデータの設定を制御装置に指令する、製品データのトラッキング制御を可能とするＤＣＳ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】
【００２１】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用したＤＣＳの一実施形態を示す機能ブロック図である。図７で説明した従来のＤＣＳと同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００２２】
本発明を適用したＤＣＳの操作・監視装置１００は、データ表示部１０１およびトラッキング制御部１０２を備えている。データ表示部１０１は、従来ＤＣＳと同じプロセスデータの表示に加えて、リアルタイムに推定される製品データを取得し、両者を一元的に表示する機能を具備する。
【００２３】
データ通信サーバ８は、制御バス２上のプロセスデータを収集し、所定の加工処理をして汎用通信バス７を介してこの通信バスに接続される性状推定装置９に渡す。性状推定装置９は、取得するプロセスデータに基づいて所定のアルゴリズムを用いて製品の性状を推定演算し、リアルタイムの製品データを生成して汎用通信バス７を介してオンラインで操作・監視装置１００のデータ表示部１０１に渡す。
【００２４】
取得するプロセスデータに基づき、所定のアルゴリズムを用いて製品の性状を推定演算する性状推定装置については、非特許文献１に技術開示がある。図２は、非特許文献１のＰ１３９、図４に記載されている複数性状をリアルタイムに推定演算する推定演算装置の機能ブロック図である。
【００２５】
推定演算装置９は、５個の入力ポート９１〜９５にプロセス値１〜プロセス値５を入力する。第１の性状推定アルゴリズム９６は、プロセス値１〜プロセス値３に基づいて性状推定値１を演算して内部に出力する。
【００２６】
第２の性状推定アルゴリズム９７は、性状推定値１とプロセス値３およびプロセス値４に基づいて性状推定値２を演算して外部に出力する。第３の性状推定アルゴリズム９８は、プロセス値４およびプロセス値５に基づいて性状推定値３を演算して外部に出力する。
【００２７】
演算される性状推定値は、リアルタイムで連続性があり、現在のプロセスの製品データとして制御に用いることが可能である。
【００２８】
図３は、本発明を適用したＤＣＳの他の実施形態を示す機能ブロック図である。この実施形態の特徴は、製品データをリアルタイムに生成する性状推定部１０３を、操作・監視装置１００内に実装させた構成にある。
【００２９】
推定演算装置９は、パッケージとして提供されているので、操作・監視装置１００内に実装することは容易である。このような構成によれば、外部装置からの取得ではなく、自身に製品データ推定機能を備えたＤＣＳを実現することができる。
【００３０】
図４は、本発明の新たな制御視点によるプロセスデータおよび製品データの監視概念を示す模式図である。図８で説明したプロセスデータのみに着目した従来の制御視点に加えて、装置により製造される製品の密度，組成等の製品データに着目した制御視点でのデータ表示を可能としている。
【００３１】
図５（Ａ）は、本発明で追加された推定演算されるリアルタイムの製品データの表示画面例である。図５（Ｂ）は、図９で説明したリアルタイムのプロセスデータの表示画面例である。これら表示画面が、表示制御部１０１に同時並列的または選択的に表示される。
【００３２】
次に、図１および図２の実施形態で示した、操作・監視装置１００内に設けたトラッキング制御部１０２の機能を説明する。トラッキング制御部１０２は、製品データのリアルタイム制御を実現する。
【００３３】
製品データの推定値とプロセスデータ実測値の相関関係をつかむことにより、製品データの推定値がプロセスデータから導き出される。この製品データの推定値に対して、制御の目標値を設定する。
【００３４】
この目標値の変更を、相関関係を持つプロセスデータの設定値に反映することで、製品データの推定値を目標値に近づけるように制御する。即ち、製品視点で製品データのリアルタイム制御が可能となる。このような操業を実現することにより、オペレータは製品に直結したデータを操作・監視できるようになる。
【００３５】
図６は、トラッキング機能を説明する表示データの遷移図である。図６（Ａ），（Ｂ）は、制御前の製品データおよびプロセスデータの表示状態を示す。図６（Ｃ），（Ｄ）は、製品の密度の目標値を変更した状態での製品データおよびプロセスデータの表示状態を示す。図６（Ｅ），（Ｆ）は、密度推定値の制御完了後の製品データおよびプロセスデータの表示状態を示す。
【００３６】
図６（Ａ）から（Ｃ）への遷移で、製品の密度の目標値を0.78から0.82に変更すると、密度と相関関係を持つプロセスデータ（ここでは流量１と圧力１）の設定値が、適切な値（流量１は700.0から680.0に、圧力１は1.50から1.62）に自動的に変更される。
【００３７】
このような相関関係を持つプロセスデータの設定値変更による制御動作により、流量１と圧力１のプロセスデータが、夫々の新しい設定値に近い値となる。
【００３８】
結果として（Ｃ）に示すように、密度の推定値が目標値0.82に近い値0.798となる。最終的には、（Ｅ），（Ｆ）に示すように、製品データのすべての推定値が目標値に近い値に、プロセスデータのすべての実測値が設定値に近い値にトラッキング制御される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明を適用したＤＣＳの一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】複数性状推定演算装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明を適用したＤＣＳの他の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の制御視点によるプロセスデータおよび製品データの監視概念を示す模式図である。
【図５】データ表示部に表示されるプロセスデータおよび製品データの表示画面である。
【図６】本発明のトラッキング機能を説明する表示データの遷移図である。
【図７】分散型制御システムの基本構成を示す機能ブロック図である。
【図８】従来の制御視点によるプロセスデータの監視概念を示す模式図である。
【図９】データ表示部に表示されるプロセスデータの表示画面である。
【符号の説明】
【００４０】
２  制御バス
３１，３２，…３ｎ  制御装置
４  Ｉ／Ｏ装置
５  プラント
６１，６２，…６Ｎ  機器
７  汎用通信バス
８  データ通信サーバ
９  性状推定装置
１００  操作・監視装置
１０１  データ表示部
１０２  トラッキング制御部
【図１】
2008276428.tif 000003
【図２】
2008276428.tif 000004
【図３】
2008276428.tif 000005
【図４】
2008276428.tif 000006
【図５】
2008276428.tif 000007
【図６】
2008276428.tif 000008
【図７】
2008276428.tif 000009
【図８】
2008276428.tif 000010
【図９】
2008276428.tif 000011