(57)【要約】【課題】装置の小型化および布設ケーブルを少なくすること、及び保守診断の合理化。【解決手段】操作対象の操作・監視に関する指令を出力する制御装置２０の通信モジュール２６と操作対象の保護・インターロックに関する情報を生成するスイッチギア３４の通信モジュール３８とを無線通信３２を介して接続するとともに、各スイッチギア３４同士を無線通信３２を介して接続する。そしてＣＰＵ３６の制御により、強電回路４６に接続された保護対象の起動が指令されるとともに操作対象に対する保護・インターロック動作が実行される。また、外部無線で診断可能な構成を採る。【選択図】　図１
2004013450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の操作対象にそれぞれ対応して配電盤に設けられ制御指令に応じて各操作対象の駆動を制御する複数の制御手段と、複数の操作対象の状態に応じた信号をそれぞれ入力する複数の状態入力手段と、各状態入力手段の入力に基づいて各操作対象の保護とインターロックに関する情報のうち少なくとも一方の情報を含む監視情報を生成する監視情報生成手段と、監視情報生成手段の生成による監視情報を基に指定の制御手段に対して制御指令を出力する制御指令出力手段と、他装置との情報授受のための無線通信手段を備えている配電盤開閉装置。
【請求項２】
監視情報生成手段と制御指令出力手段を多重化してなる請求項１記載の配電盤開閉装置。
【請求項３】
複数の操作対象の操作・監視に関する指令を出力する操作監視指令出力手段と、複数の操作対象にそれぞれ対応して設けられ制御指令に応じて各操作対象の駆動を制御する複数の制御手段と、複数の操作対象の状態に応じた信号をそれぞれ入力する複数の状態入力手段と、前記操作監視指令出力手段と情報の授受を行い入力した情報と前記各状態入力手段の入力に基づいて各操作対象の保護とインターロックに関する情報のうち少なくとも一方の情報を含む監視情報を生成する監視情報生成手段と、前記監視情報生成手段の生成による監視情報を基に指定の制御手段に対して制御指令を出力する制御指令出力手段とを備え、前記操作監視指令出力手段と前記監視情報生成手段との情報授受のための通信手段として無線通信を用いて接続してなる操作監視制御システム。
【請求項４】
複数の操作対象の操作・監視に関する指令を出力する操作監視指令出力手段と、複数の操作対象にそれぞれ対応して設けられ制御指令に応じて各操作対象の駆動を制御する複数の制御手段と、複数の操作対象の状態に応じた信号をそれぞれ入力する複数の状態入力手段と、前記操作監視指令出力手段と情報の授受を行い入力した情報と前記各状態入力手段の入力に基づいて各操作対象の保護とインターロックに関する情報のうち少なくとも一方の情報を含む監視情報を生成する監視情報生成手段と、前記監視情報生成手段の生成による監視情報を基に指定の制御手段に対して制御指令を出力する制御指令出力手段と、複数の操作対象の状態に応じた信号をそれぞれ入力する複数の補助状態入力手段と、各補助状態入力手段の入力に基づいて複数の操作対象の操作・監視に関する指令を出力する補助操作監視指令出力手段とを備え、前記操作監視指令出力手段と前記監視情報生成手段とをシリアル伝送系で接続すると共に、前記補助操作監視指令出力手段と前記監視情報生成手段と情報授受のための通信手段として無線通信を用いて接続してなる操作監視制御システム。
【請求項５】
操作監視指令出力手段と監視情報生成手段との間で情報の授受を実行するに必要な要素のうちシリアル伝送系の内の少なくても１つの伝送系に無線通信を用いて多重化してなる請求項３または４記載の操作監視制御システム。
【請求項６】
操作監視指令出力手段からの指令の代わりに、メンテナンスに関する情報を監視情報生成手段に入力するメンテナンス情報入力手段を備えている請求項３，４または５記載の操作監視制御システム。
【請求項７】
操作監視情報出力手段からの指令の代わりに、各操作対象の操作・監視に関する情報を監視情報生成手段に入力する操作監視情報入力手段を備えている請求項３，４，５または６記載の操作監視制御システム。
【請求項８】
前記無線通信にエバネセントモードを適用してなる請求項１に記載の配電盤開閉装置。
【請求項９】
前記無線通信にエバネセントモードを適用してなる請求項３，４，６，７の何れかに記載の操作監視制御システム。
【請求項１０】
複数の操作対象の操作・監視に関する指令を出力する操作監視指令出力手段と、複数の操作対象にそれぞれ対応して設けられ制御指令に応じて各操作対象の駆動を制御する複数の制御手段と、複数の操作対象の状態に応じた信号をそれぞれ入力する複数の状態入力手段と、前記操作監視指令出力手段による指令出力を基に指定の制御手段に対して制御指令を出力する制御指令出力手段とを備え、前記操作監視指令出力手段と前記制御指令出力手段との情報授受のための通信手段としてエバネセントモードを用いて接続してなる操作監視制御システム。
【請求項１１】
複数の操作対象の操作・監視に関する指令を出力する操作監視指令出力手段と、複数の操作対象にそれぞれ対応して設けられ制御指令に応じて各操作対象の駆動を制御する複数の制御手段と、複数の操作対象の状態に応じた信号をそれぞれ入力する複数の状態入力手段と、前記操作監視指令出力手段による指令出力を基に指定の制御手段に対して制御指令を出力する制御指令出力手段と、各操作対象の操作・監視に関する情報を操作監視指令出力手段に入力する操作監視情報入力手段を備え、前記操作監視指令出力手段，前記操作監視情報入力手段と前記制御指令出力手段との情報授受のための通信手段としてエバネセントモードを用いて接続してなる操作監視制御システム。
【請求項１２】
配電盤開閉装置と、複数の操作対象の操作・監視に関する指令を前記配電盤開閉装置に出力し、該出力される指令は無線通信によって前記配電盤開閉装置に通信する制御装置と、前記配電盤開閉装置の盤内空間の一部、配電盤開閉装置とその外部空間との境界部分、又は配電盤開閉装置の近傍に存在する無線波を受信する受信装置と、該受信装置で受診した無線波の制御・監視信号が正規動作と認められる動作範囲にあるかどうかを診断する診断用判定装置とを備えたことを特徴とする設備診断システム。
【請求項１３】
前記診断用判定装置は、前記配電盤開閉装置の常態使用下における操作・監視信号を解析し、信号間の応答関係や、経年変化による変化量が正常範囲を逸脱したものであるかを判定し、異常や劣化の予兆検出を行うことを特徴とする請求項１２に記載の設備診断システム。
【請求項１４】
前記配電盤開閉装置の盤内空間で常態使用下に用いられる無線波信号とは別に、同一周波数帯域での試験用無線信号の発信機構を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の設備診断システム。
【請求項１５】
前記配電盤開閉装置の盤内空間で常態使用下に用いられる無線波信号とは別に、非同一周波数帯域での試験用無線信号の発信機構を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の設備診断システム。
【請求項１６】
前記配電盤開閉装置が金属閉鎖型配電盤であるとき、その任意の部位の金属板が、盤内の無線波が透過可能な材質にて構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の設備診断システム。
【請求項１７】
前記診断用判定装置は、配電盤開閉装置から取り込まれた情報をデータベースに格納するとともに、情報の有用度の価値判断時価によってプラント運用事業者に出力することを特徴とする請求項１２に記載の設備診断システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配電盤開閉装置と操作監視制御システムとその設備診断システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電プラントにおいては、主制御盤からの指令に基づいて各種のプロセス機器を動作させるシステムが構築されている。例えば、火力原子力発電１９９３年７月号「計測制御と自動化ＩＶ、機力プラントの制御と自動化」に記載されているように、中央制御室に主制御盤やユニット計算機を配置し、ユニット計算機にネットワークを介して補機シーケンス制御装置を接続し、補機シーケンス制御装置に補機インターロック継電器盤を接続し、補機インターロック継電器盤に配電盤開閉装置（スイッチギア）を接続したものがある。補機シーケンス制御装置は、シーケンシャル制御を実行するためのＣＰＵの他に、補機に対して起動や停止を指令を出力するデジタル出力装置を備えている。補機インターロック継電器盤はプロセス機器保護回路，プロセス機器インターロック回路を備えており、これらの回路はリレーによって構成されている。配電盤開閉装置は各種プロセス機器、例えば電動弁，ポンプ等に接続された複数のスイッチを備えており、補機インターロック継電器盤からの信号に応答してスイッチを開閉し、指定のプロセス機器に電源を供給するようになっている。すなわち補機シーケンス制御装置からの起動指令等に応答して補機インターロック継電器盤のリレーが作動すると、配電盤開閉装置に配設されたスイッチの中の指定のスイッチが閉じて電動弁等に電力が供給されるようになっている。
【０００３】
一般的に、システム内の装置間のネットワークは、ネットワーク線路が有線，無線の構成となっている。例えば、有線ネットワークの例としては、バス型，リング型の接続形態をもつ汎用ＬＡＮがある。さらに、制御用機器に対しては、より高速で信頼性の高いデータ伝送を保障するための伝送プロトコルを搭載した制御用ＬＡＮがある。また、無線ネットワークの例としては、ＧＨｚ帯の周波数を利用したスター型ネットワーク（ＩＥＥＥ８０２．１１準拠の無線ＬＡＮ，
Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ，赤外線通信等）がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、補機インターロック継電器盤のリレーと配電盤開閉装置のスイッチとをそれぞれ独立にケーブルを介して接続し、ポンプファンの起動指令，停止指令や電動弁の弁開指令，弁閉指令等の信号をケーブルを介して伝送するようにしているため、操作対象としてのプロセスリレーの起動指令の数だけケーブルを布設しなければならず、装置が大型化するという問題点がある。
【０００５】
また装置の規模を増大したときには、各装置の設置コストの上昇とともに据付け工事・試験工程の長期化が生じるという問題点がある。
【０００６】
すなわち、中央制御室に制御装置が集中して設置されているため、プロセス機器から中央制御室までの長距離に渡ってプロセスケーブルを布設する必要があり、プラント規模の大型化や制御システムの高度化に伴って入出力点数の増加もあいまって設置コストは増大してくる。
【０００７】
また制御内容の高度化による制御装置の大型化に伴って制御機器室も大型化し設置コストが上昇する。
【０００８】
さらに、運転員によるプロセス機器の起動，停止操作に伴う指令は補機シーケンス制御装置を経由して出力されるため、全ての装置，配電盤を据付け、プロセスケーブルの接続工事を完了した後でなければプロセス機器の試験ができない。一方、設備稼働後の保守行為の局面においても、法定点検は別として、極力合理的な設備診断を行って設備運用の稼働率を上げることは重要であり、オンラインオフラインで、安全に実施できる手法改善は従来から高いニーズがある。
【０００９】
また、従来の無線ＬＡＮ、例えばＧＨｚ帯を利用する無線ＬＡＮでは、その使用電波の周波数特性から、以下に示す課題がある。
（１）アクセスポイント（親局）とクライアント（子局）との間に所定の空中線電界強度を得るために、局間の見通しを確保する必要があり、設備の配置計画時，設備の移設時に局配置に制約を受けやすく、導入・維持管理コストの削減に限界がある。
（２）建屋外に電波の漏れが生じやすい周波数帯であり、隣接した建屋の無線
ＬＡＮ間で混信が発生しやすく、建物ごとの独立性が確保しにくい。
（３）既設の無線通信（ＩＥＥＥ８０２．１１やＰＨＳ，赤外線通信等）で構築されたサービスに加え、新たなサービスを無線通信で構築しようとする場合、混信なく併設可能となる無線通信の選択肢が限定される。
【００１０】
従来から、プラント分野でのデータ伝送には、上記のＧＨｚ帯を利用したネットワーク（ＬＡＮ）や、製造装置や搬送車の近傍で赤外線通信などを利用した非接触伝送などの、種々の無線技術が使われてきたことは上記のとおりである。しかるに、大規模で複雑な建物内の設備配置から構成されるプラントに無線技術を適用するには、特に上記（１）の課題に対して、何らかの改良が行われることが強く望まれている。
【００１１】
本発明の目的は、構成の簡素化を図ることができる配電盤開閉装置と操作監視制御システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、複数の操作対象にそれぞれ対応して配電盤に設けられ制御指令に応じて各操作対象の駆動を制御する複数の制御手段と、複数の操作対象の状態に応じた信号をそれぞれ入力する複数の状態入力手段と、各状態入力手段の入力に基づいて各操作対象の保護とインターロックに関する情報のうち少なくとも一方の情報を含む監視情報を生成する監視情報生成手段と、監視情報生成手段の生成による監視情報を基に指定の制御手段に対して制御指令を出力する制御指令出力手段とを備えている配電盤開閉装置を構成したものである。
【００１３】
また、本発明は、システムとして複数の操作対象の操作・監視に関する指令を出力する操作監視指令出力手段と、複数の操作対象にそれぞれ対応して設けられ制御指令に応じて各操作対象の駆動を制御する複数の制御手段と、複数の操作対象の状態に応じた信号をそれぞれ入力する複数の状態入力手段と、前記操作監視指令出力手段と情報の授受を行い入力した情報と前記各状態入力手段の入力に基づいて各操作対象の保護とインターロックに関する情報のうち少なくとも一方の情報を含む監視情報を生成する監視情報生成手段と、前記監視情報生成手段の生成による監視情報を基に指定の制御手段に対して制御指令を出力する制御指令出力手段とを備え、前記操作監視指令出力手段と前記監視情報生成手段との情報授受のための通信手段として、無線通信を用いて接続してなる操作監視制御システムを構成したものである。
【００１４】
また上記構成を前提に、稼動後の合理的設備診断に関わる付加設備の手法を提案するものである。また、設備診断を行う為に、装置外部に機器オンライン／オフライン保守サービスシステムを構成するものである。
【００１５】
操作盤監視制御システムを構成するに際しては、上記システムの要素に加えて、複数の操作対象の状態に応じた信号をそれぞれ入力する複数の補助状態入力手段と、各補助状態入力に基づいて複数の操作対象の操作・監視に関する情報を出力する補助操作監視情報出力手段とを備え、補助操作監視情報出力手段と監視情報生成手段とを情報授受のための通信手段として、無線通信を用いて接続することもできる。また、各システムを構成するに際しては、以下の要素を付加することもできる。
【００１６】
（１）操作監視指令出力手段と監視情報生成手段との間で情報の授受を実行するに必要な要素のうち少なくとも情報伝送系を多重化してなり、多重化された情報伝送系の内の少なくても１つに無線通信を用いて、情報伝送系の多重化をなした。
【００１７】
（２）操作監視指令出力手段からの指令の代わりに、メンテナンスに関する情報を監視情報生成手段に入力するメンテナンス情報入力手段を備えている。
【００１８】
（３）操作監視情報出力手段からの指令の代わりに、各操作対象の操作・監視に関する情報を監視情報生成手段に入力する操作監視情報入力手段を備えている。
【００１９】
前記した手段によれば、複数の操作対象に対する保護とインターロックに関する制御を単一の配電盤開閉装置で実行するようにしたため、装置の構成を簡素化することができる。
【００２０】
また、操作監視指令出力手段と監視情報生成手段との情報授受のための通信手段として、無線通信を用いて接続するようにし監視情報生成手段がプラントの情報を入力する入力手段としても無線通信を用いたため、操作監視指令出力手段から出力される指令に基づいて複数の操作対象に対する保護とインターロックに関する制御を行うときに、操作監視指令出力手段が監視情報生成手段の入力しているプラントの情報を直接に取りこむことができ、一部の監視情報生成手段が機能していなくとも、操作監視指令出力手段が監視情報生成手段の入力しているプラントの情報を直接にとりこみ、これを元に機能していない監視情報生成手段の機能を代行することができるので、安全に複数の操作対象に対する保護とインターロックに関する制御を行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、火力発電プラントに適用した本発明の一実施形態を示す、操作監視制御システムの要部ブロック構成図、図２は操作監視システムの全体構成図である。
【００２３】
図１および図２において、中央制御機器室１２には計算機１６，ネットワーク１８，複数の制御装置２０が設置されており、計算機１６がネットワーク１８を介して各々の制御装置２０に接続されているとともに主制御盤１０に接続されている。主制御盤１０は、運転員の監視・操作に伴う指令を入力し、入力した指令を計算機１６に転送するようになっている。計算機１６は入力した指令を基に各種の操作・監視に伴う制御指令を生成し、生成した指令をネットワーク１８を介して各制御装置２０に転送するようになっている。
【００２４】
制御装置２０は、複数の操作・監視に関する指令を出力する操作監視指令出力手段として、ＣＰＵ２２，アナログ入力回路２４，通信モジュール２６，バス
２８，メモリ３０を備えて構成されており、これと複数のスイッチギア３４の間は、無線通信の一手段として、建物の構造物を介して電磁波を伝播させるエバネセントモードでのエバネセント通信３２を介して接続されている。すなわち制御装置２０はネットワーク１８を介して計算機１６と指令の授受を行うとともに、エバネセント通信３２を介して単数あるいは複数のスイッチギア３４と指令の授受を行うようになっている。
【００２５】
以下、エバネセントモードについて説明する。本実施例では、無線通信の一例として、短波帯近傍周波数の搬送波を利用したエバネセント通信技術を採用してネットワークを構成している。エバネセント通信技術とは、無線通信路である空中伝播に用いる高周波電界のモードに、エバネセントモードを用いるものである。エバネセントモードとは、金属面で取り囲まれた導波管の形状，寸法で定まるカットオフ周波数以下の高周波を用い、管の長さ方向に指数関数状に減衰する高周波電界によって電気エネルギーを伝えるモードである。多くの導波管では、カットオフ周波数を上回る周波数を用い、導波管の長さ方向に位相変化しながら、振幅が周期的に変化する進行波を伝播させることが知られている。エバネセントモードは位相変化を起こさないため、指数関数状に振幅が単調減少する安定した電場が得られることに特徴がある。エバネセント通信技術は、建物を導波管と見立て、建物の内部にエバネセントモードを形成する。
（１）建物壁，注入された高周波電流が、壁内の鉄骨，電線管などを誘起する。
（２）この高周波電流が、建物内で電気的に接続された鉄骨，電線管などが給電路として作用し、各部屋の壁までエネルギーを伝える。
（３）部屋を取り囲む壁が、次の２つの物理現象によってエバネセント波を室内に作り出す。
（ａ）導波管の注入面として動作し、壁面に垂直な方向に指数的に減衰するエバネセント波を作り出す。
（ｂ）電導体の表面に誘電体が接触した「２層の表面波線路」を形成し、誘電体の中を壁面に平行な方向に高周波電流が進行波として伝播し、誘電体の表面から室内に向かう壁面に垂直な方向に指数関数的に減衰するエバネセント波を作り出す。
【００２６】
上記（３）（ａ）の電磁波挙動は、導波管のカットオフ周波数以下でのエバネセントモードであり、「Ｔｈｅ　Ｆｅｙｎｍａｎ　Ｌｅｃｔｕｒｅｓ　ｏｎ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｖｏｌ．　ＩＩＩ，　Ｃｈａｐｔｅｒ　３　”Ｗａｖｅ　Ｇｕｉｄｅ”，Ｆｅｙｎｍａｎ，　Ｌｅｉｇｈｔｏｎ　ａｎｄ　Ｓａｎｄｓ，　Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ　（１９６５）」に解説がある。また、上記（３）（ｂ）の電磁波挙動は、電導体と誘電体とを組み合わせた表面波線路からのエバネセント波であり、「稲垣直樹著、“電気・電子学生のための電磁波工学”丸善（１９８０）」に解説がある。
【００２７】
エバネセント通信技術では、短波帯近傍の高周波を用いることにより、建物の建物内部に所定の空中線電界強度を得られ、見通しの遮られた個々の部屋への通信が可能となる。また、建物固有のカットオフ周波数以下での運用によって、建物外部への空中線電界の漏洩がないため、建物ごと、構造物・配管などで囲まれた空間ごとに独立した通信環境を確立することが可能となる。
【００２８】
従来の無線ＬＡＮ、例えばＧＨｚ帯を利用する無線ＬＡＮでは、その使用電波の周波数特性から、アクセスポイント（親局）とクライアント（子局）との間に所定の空中線電界強度を得るために、局間の見通しを確保する必要があり、設備の配置計画時，設備の移設時に局配置に制約を受けやすく、導入・維持管理コストの削減に限界がある。大規模で複雑な建物内の設備配置から構成されるプラントに無線技術を適用するには、これらの課題に対して、何らかの改良が行われることが強く望まれている。
【００２９】
本実施例では、情報授受のための無線通信手段として、エバネセントモードを用いている。これにより、導入・維持が容易で、建物間の独立性を確保し、既設の無線通信方式と併設が可能な無線通信システムを提供することが可能となる。更に、大規模で複雑な構造をもつプラント建物内、あるいはプラントの配管や構造物等によって取り囲まれた空間に敷設された、計算機・制御装置・センサー・配電盤開閉装置・アクチュエータなどの制御・監視設備とを一括して接続できる無線通信システムを提供することができる。
【００３０】
各スイッチギア３４にはＣＰＵ３６，通信モジュール３８，ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４０，アナログ入力回路４２，強電回路４６，バス４８，メモリ５０を備えて構成されており、アナログ入力回路４２がプロセスケーブル５２を介してセンサー５４に接続され、強電回路４６がプロセスケーブル５６を介してモータ５８，６０，６２に接続されている。通信モジュール３８はエバネセント通信送受信部等を備え、ＣＰＵ３６からの指令に基づいて通信モジュール２６と操作・監視に伴う指令の授受を行うとともに他のスイッチギア３４の通信モジュール３８と指令や情報の授受を行うようになっている。そして通信モジュール３８に入力した指令あるいはＣＰＵ３６の処理に基づく情報は一旦ＲＡＭ４０に格納されるようになっている。
【００３１】
アナログ入力回路４２は、センサー５４から操作対象の状態に関する信号を入力する状態入力手段として構成されており、入力した信号はデジタル信号に変換された後バス４８を介してＣＰＵ３６に伝送されるようになっている。メモリ
５０には、モータ５８，６０，６２等の操作対象に対する保護とインターロックに関する情報、例えば設定値に関する情報等が格納されている。ＣＰＵ３６は、
ＲＡＭ４０，メモリ５０に格納された情報およびアナログ入力回路４２から入力された情報に基づいて操作対象の保護とインターロックに関する監視情報を生成する監視情報生成手段として構成されている。さらに、ＣＰＵ３６は、生成した監視情報を基に制御指令を生成し、生成した制御指令をデジタル入出力回路４４を介して強電回路４６へ出力するようになっている。デジタル入出力回路４４は制御指令を強電回路４６に出力する制御指令出力手段としても構成されている。強電回路４６は配電盤に配置されてモータ５８〜６２と接続されたスイッチング素子を備えて構成されており、各スイッチング素子が電源に接続されている。そしてデジタル入出力回路４４からの制御指令に応答してスイッチング素子がオンになると、電源がモータ５８〜６２に供給されるようになっている。すなわち強電回路４６は、電動弁６４，６６，ポンプ６８に接続されたモータ５８〜６２の駆動を制御する制御手段として構成されている。
【００３２】
図３は、エバネセント通信技術の原理を図示したものである。建物９１は、鉄骨などの構造物９２が機械的に接合されたものであり、構造物９２が電気的にも接続されたものとなっている。さらに、建物９１の壁内，床・天井間もしくは部屋内には、水道管９３，電線管・ケーブルトレイ・ダクト９４など金属性のものが配置されている。
【００３３】
つまり、プラントに適用した場合には配管や構造物など金属性のもので囲われた空間であってもよい。この空間は、配管や構造物など金属性のもので閉じて囲われていなくても、だいたいの周囲を囲われているもので十分である。
【００３４】
アクセスポイント（親局）は、建物構造物９２，水道管９３，電線管・ケーブルトレイ・ダクト９４などの電導体に対して高周波電流を注入し建物内の各部屋にエバネセントモードの電場を形成するための電気エネルギー供給器９５（以下、エキサイタと称す）と、データ・制御信号を電気エネルギーとの間の相互変換を行うためのハブ９６から構成されている。ハブ９６は、有線あるいは無線による外部ネットワークシステム９７によって、建物内あるいは建物外の通信システムあるいはサーバと接続されている。建物内の各部屋には、クライアント（子局）が、エバネセントモードの空中線電界とエネルギー交換するアンテナ９８（以下、プローブと称す）が接続された端末９９として配置されている。図３の端末
９９は、ネットワークシステム９７と接続された通信システムあるいはサーバとの間でデータ交換を行い、それ自身が利用者へのサービスを完結するようなデータ通信・処理機能を有する計算機システムとなっていたり、プラントの制御装置や単なるプロセス信号を入力するセンサーに通信機能を追加しただけのものであっても良い。
【００３５】
次に、通信モジュール３８の動作を図４のフローチャートにしたがって説明する。
【００３６】
まず、制御装置２０から操作対象（操作端）に関する起動・停止指令がエバネセント通信３２を介して伝送されると、この指令を受信する（ステップＳ１）。この後、受信した指令をＲＡＭ４０に格納し（ステップＳ２）、ＲＡＭ４０の内容をバス４８を介してＣＰＵ３６に出力する（ステップＳ３）。
【００３７】
このように本実施形態においては、ＣＰＵ２２が操作・監視に伴う指令を生成する指令生成部として、操作・監視に伴う指令を出力すると、この指令が通信モジュール２６，エバネセント通信３２を介して各スイッチギア３４に伝送されるため、制御装置２０と各スイッチギア３４とをケーブルで接続する必要がなく、装置の簡素化を図ることができる。
【００３８】
また通信モジュール２６と通信モジュール３８との間で授受される指令は主にインターロックに関する情報以外のものが用いられ、操作対象の保護やインターロックに関する情報のように緊急性を要する情報はＣＰＵ３６で生成されるため、通信モジュール２６と通信モジュール３８との間で指令の授受を行うときの通信速度は比較的遅く、１００ｍＳ程度であっても支障をきたすことはない。
【００３９】
さらに操作対象の保護やインターロックに関する情報はＣＰＵ３６で生成されるため、通信モジュール２６あるいは通信モジュール３８が故障しても操作対象の保護やインターロックは正常に動作する事から信頼性の向上も図ることができる。
【００４０】
また各制御装置２０に、各制御装置２０の状態に異常が生じたか否かを示す状態判定信号を発生する状態判定信号発生手段としての信号発生器を設け、この信号発生器をエバネセント通信とは異なる伝送系を介して通信モジュール３８に接続する構成を採用することもできる。
【００４１】
次に、ＣＰＵ３６を中心としたスイッチギア３４の作用を図５のフローチャートにしたがって説明する。
【００４２】
まずＣＰＵ３６はＲＡＭ４０の内容を入力するとともにアナログ入力回路４２からの情報およびデジタル入出力回路４４からの情報を入力し（ステップＳ１１）、入力した情報を基に保護・監視に関する情報を生成する（ステップＳ１２）。この後、生成した情報とメモリ５０に予め格納された保護・インターロックに関する設定値とを比較し（ステップＳ１３）、保護・インターロック動作が必要か否かの判定を行う。保護・インターロック動作が必要なときには、保護・インターロックに関する情報および警報に関する情報をＲＡＭ４０に格納するとともに（ステップＳ１４）、これらの情報に基づいた制御指令をデジタル入出力回路４４を介して強電回路４６に出力する（ステップＳ１５）。これにより強電回路４６の指定のスイッチング素子がオンとなり、操作対象に対する保護・インターロック動作が実行される（ステップＳ１６）。
【００４３】
一方、保護・インターロック動作が不要なときには、ＲＡＭ４０，デジタル入出力回路４４のうち保護・インターロックに関する部位がリセットされ（ステップＳ１７，Ｓ１８）、このルーチンでの処理を終了する。
【００４４】
保護・インターロックに関する動作は、緊急性を要するところから、通信速度としては、例えば１ｍＳ程度で実行される。このためセンサー５４によって操作対象の異常等が検出されたときには操作対象を即座に保護することができる。
【００４５】
このように、本実施形態においては、各操作対象の保護・インターロックに関する制御をスイッチギア３４で一括して行うようにしているため、装置の簡素化を図ることができる。すなわち、ポンプ６８や電動弁６４等の動作に関する指令に対応した数のケーブルを布設することなく、スイッチギア３４で複数の操作対象に対する制御を一括して行うことができる。
【００４６】
また、操作対象（操作端）が追加されたときでも、追加された操作対象に応じてスイッチギア３４を追加し、追加されたスイッチギア３４と他のスイッチギア３４とをエバネセント通信３２を介して接続すればよいので、システムの構築を容易に行うことができる。
【００４７】
また通信モジュール２６，エバネセント通信３２，通信モジュール３８を多重化したり、ＲＡＭ４０，ＣＰＵ３６，メモリ５０，バス４８，デジタル入出力回路４４を多重化することもできる。
【００４８】
次に、本発明の第２実施形態を図６にしたがって説明する。
【００４９】
本実施形態は、メンテナンス情報入力手段としてのメンテナンスツール７０，操作監視指令入力手段としての操作監視器具７２を設け、メンテナンスツール７０，操作監視器具７２をそれぞれエバネセント通信３２を介して通信モジュール３８に接続したものであり、その他は、前記実施形態と同様に構成されている。
【００５０】
本実施形態においては、監視員等がメンテナンスツール７０を用いてメモリ５０の内容の追加・変更，削除に関する情報を入力すると、この情報はメンテナンスに関する情報として通信モジュール３８を介して入力され、メモリ５０の情報に関するメンテナンスが行われる。
【００５１】
また制御装置２０からメンテナンス情報を入力してメモリ５０の情報をメンテナンスすることも可能である。
【００５２】
また監視員の操作により、操作監視器具７２から操作・監視に関する指令をスイッチギア３４に入力することもできる。
【００５３】
次に、本発明の第３実施形態を図７にしたがって説明する。
【００５４】
本実施形態は、各スイッチギア３４共通の制御装置として現場プロセス入出力装置７６を設けたものであり、スイッチギア３４からアナログ入力回路４２を削除した他は、各スイッチギア３４の構成は図１のものと同様である。
【００５５】
現場プロセス入出力装置７６はＣＰＵ７８，メモリ８０，通信モジュール８２，バス８４，アナログ・デジタル入出力回路８６を備えて構成されており、通信モジュール８２がエバネセント通信３２を介してスイッチギア３４の通信モジュール３８に接続され、アナログ・デジタル入出力回路８６がプロセスケーブル５２を介して複数のセンサー５４または／およびアクチュエータ５５に接続されている。この現場プロセス入出力装置７６は、各センサー５４から得られた操作対象に関する状態をアナログ・デジタル入出力回路８６を介して入力し、入力した情報を基に操作対象に対する保護・インターロック情報を生成し、生成した情報を通信モジュール８２を介してスイッチギア３４に伝送するようになっている。また入力した情報を基に操作対象に対する保護・インターロック情報を生成し、生成した情報をアナログ・デジタル入出力回路８６を介して、アクチュエータ５５に出力することも可能である。
【００５６】
本実施形態によれば、現場プロセス入力装置７６を操作端の近くに配置することで、操作端側で操作・監視制御を行うことができる。
【００５７】
また、このようにスイッチギア３４での全部あるいは一部のアナログ・デジタル信号の入力をエバネセント通信を使わないで、あるいはエバネセント通信と併用して、従来のようにプロセスケーブルで実施するように構成しても良い。
【００５８】
さらに、現場プロセス入出力回路７６の通信モジュール８２と制御装置２０が直接指令・情報の授受を行うこともできる。
【００５９】
またセンサー５４の信号は現場プロセス入出力装置７６を介さずにセンサー付属の通信モジュールからスイッチギア３４あるいは制御装置２０に直接エバネセントモードを用い信号を送ることも可能である。
【００６０】
次に、本発明の第４実施形態を図８にしたがって説明する。
【００６１】
制御装置２０は、複数の操作・監視に関する指令を出力する操作監視指令出力手段として、ＣＰＵ２２，アナログ入力回路２４，通信モジュール２６，バス２８，メモリ３０を備えて構成されており、これと複数のスイッチギア３４の間は、建物の構造物を介して電磁波を伝播させるエバネセントモードでのエバネセント通信３２を介して接続されている。
【００６２】
通信モジュール２６は、センサー５４あるいは通信モジュール３８から操作対象の状態に関する信号を入力する状態入力手段として構成されており、入力した信号はデジタル信号に変換された後バス２８を介してＣＰＵ２２に伝送されるようになっている。メモリ３０には、操作対象に対する保護とインターロックに関する情報、例えば設定値に関する情報等が格納されている。ＣＰＵ２２は、ＲＡＭ２５，メモリ３０に格納された情報および通信モジュール２６から入力された情報に基づいて操作対象の保護とインターロックに関する監視情報を生成するとともに、生成した監視情報を基に制御指令を生成し、通信モジュール２６へ出力する。通信モジュール２６はＣＰＵ２２で生成した制御指令をスイッチギア３４の通信モジュール３８へエバネセントモードで出力する操作監視指令出力手段として構成されている。
【００６３】
スイッチギア３４は通信モジュール３８，デジタル入出力回路４４，強電回路４６を備えて構成されている。通信モジュール３８はエバネセント通信送受信部等を備え、通信モジュール２６またはセンサー５４と操作・監視に伴う指令の授受を行うとともに、通信モジュール２６からの制御指令をデジタル入出力回路４４を介して強電回路４６へ出力するようになっている。
【００６４】
以上説明したように、図１から図８に記載の本実施例によれば、複数の操作対象に関する操作・監視制御を単一の配電盤で行うようにしたため、装置の簡素化を図ることができる。また、操作監視指令出力手段と監視情報生成手段とを無線通信で接続するようにしたため、指令の数に応じた伝送系を設ける必要がなく、構成の簡素化およびシステムの小型化に寄与することができる。
【００６５】
さらに、操作監視指令出力手段と複数のスイッチギアの監視情報生成手段、あるいは操作監視指令出力手段と現場プロセス入力装置を直接無線通信を用いて指令・情報の授受を行うようにしたため、一部のスイッチギアの通信モジュールの異常あるいは通信ケーブルの断線による当該スイッチギア以外のスイッチギアあるいは現場プロセス入力装置との通信遮断が起こらず通信の信頼性向上へも寄与することができる。
【００６６】
次に、本発明の第５実施形態を図９にしたがって説明する。図９は、図８のスイッチギアの例に対し、装置外との通信手法を規定していないが、装置内部の監視・制御信号の伝達を無線化し、特にエバネセントモードの適用を意図し、外部空間に可搬型の診断波送受信装置１００以下を付加した図である。この診断波送受信装置１００は、その無線波の特徴である遮蔽物背後の回りこみ特性が良好である点と、盤外近接部分への一部漏れ波動を活用し、その特定された点・部位にて、診断に必要な波動送信と盤内装置器具からの波動の受信を司るものである。ここで十分なる外部電界強度が得られるか否かの課題については、不足の場合での対応として盤構造上の工夫が必要となるが、例えば構造設計として必要な防滴防塵の許容範囲にあって上記無線波エバネセントモード波動の透過性を条件に非金属材質を部材として用いることで解決できる。位置的には盤内と盤外近接部（左右・前後・上下を問わない）、及び内外の境界部分でのエバネセントモード波動の送受が可能であれば良い。これらは、配電盤開閉装置が内部に強電回路を有し、必要な絶縁距離の確保された設計であって、保守や診断情報を得るための機構が、主たる配電機構部の電気的安全性と、人の保守アクセス可能な範囲において感電防止のための未然予防措置を施す必要性から、その安全性を損なうものであってはならず、一方、設備診断の面では、常態使用状況に悪影響を与えないことに留意するものであるので、盤外にて、盤内での制御監視信号を読み取ることが可能である構成としている。
【００６７】
診断の原理説明としては、可搬型としている診断波の送受信装置１００は、診断用データベースにて格納された情報との照合を、照合装置１０１にて行い、次に診断用判定装置１０２にて判断が下される仕組みとなっている。また、診断に当たっては、正規動作と認められる動作範囲をデータベース１０３（教師データ：各診断対象毎の正常運用域での許容範囲）として保有しておくものであり、本実施例においては図示してはいないが、プラント建設当時における設計とその試運転時のデータを応用する。データの代表としては、各プロセス処理の信号毎に強度や動作所要時間のズレ等に関する裕度込みでの情報として保持しているものである。また、これらは、プラント側事業者が、この保守診断事業を司る企業・事業者に基本データとして開示しているものとの前提である。この保守診断事業者が、プラントのオーナー事業者であっても構わないが、ここではビジネス形態として別の企業体であると考える。
【００６８】
データベース内に蓄えられ、照合される基本教師データとしては、上述の補足となるが、例えば対象補機とその駆動電動機を特定するための信号（符号）と、制御信号を受信してから制御系最下端レベルでの操作信号の応答度（応答時間）の情報であったり、起動制御信号受信から実際に補機端（操作端とも言う）が応動し、その結果として計測される起動電流値や、コンタクタ（接点）クローズの信号、または、現場側で動作した、インターロック動作の帰結としてのリミットスイッチの信号等の強度レベルや、経過時間との相互関係において、ある正常なる範囲に対して偏差がどうか、という点で判定するものである。また、或いは劣化の課題に対するものでは、電気品を対象とするものであるので、複数回の試行を行って、熱的な条件の変化に応じて電気品の動作時間が短縮化・長大化等の傾向を持つ場合の正常域逸脱可否を履歴チェックするものであっても良い。
【００６９】
以上の如き診断のプロセスを踏むのは、プラントユーザー側から見れば、一般的には、設備稼働を下げたくないことから、オンラインでの診断が好ましい。既にＣＰＵを搭載した制御装置・監視装置の類の中には、その機能部分の正常異常を自己判定する機能を持つものもあるが、配電盤開閉装置自体の全体運用を視野に入れたもので、独立系統で無線化したものとしては報告されていない。それは配電盤開閉装置自体の制御・監視の信号授受は有線適用が常識であることから、電気品単体での信頼性確保の意味で、従来から一気に無線適用にて合理化するという機運に欠けていた嫌いがある。
【００７０】
今回エバネセントモードでの障害物回りこみ性能の利点を生かすことで、盤内弱電回路のケーブルを合理化低減可能となり、特定信号の外部取り出しと注入が確実なものとなることでオンラインでの設備診断が可能となり、更に、強電部品部分での改造が必要な場合にでも、従来付帯する弱電回路部分の改造を伴うことが必要であるケースが多かったが、これも不要とすることが可能となる筋道が敷けたと言える。更にオンラインでの診断ばかりでなく、オフラインでの診断の場合を考慮しても、無線波であることに起因する高域・低域周波数信号のノイズ・混信や、同一周波数帯域での特化信号の峻別判定等にも寄与することで、該配電盤開閉装置の運用に関する健全性を外側からチェックできる。
【００７１】
保守診断の事業性の面では、簡素化された装置の個々と組み合わせの総合機能の細かな信号レベルでの状態把握が装置ハードへの有線ケーブル処理が不要にて可能となるので、オンラインオフラインでの使用形態を総合すると、プラント側事業者にとって、通常運転レベルでの警報発報処理よりも細かい、予兆レベルの異常検知の情報を容易に得られる可能性を意味し、設備更新・保守計画と操業計画を整合させる時の有力なる根拠情報を、その事業者から受けられることとなって、全体としての操業時間拡大と、計画的設備更新となることから、経済的メリットに直結するものと言える。
【００７２】
一方、サービスを提供する側の事業者の立場では、顧客となるプラント運用事業者の保有設備との物理的なハードの改変を伴わずに、規定された信号種別での送信受信にて、業務が遂行できることから、業務中の顧客財産の破壊というリスクも極小であると言え、また業務内容自体が保守診断であることより、日程・時間が特定される行為であることから、稼動作業時間の管理，作業エビデンスとしての送受信信号内容とそのチャートデータ、解析成果の診断結果提示までの処理をルーチン化しやすく、エバネセントモード対応診断事業のメリットを享受できるといえる。
【００７３】
この保守診断の事業性の側面では、上述のデータを基礎データとしたビジネス展開であるが、プラント操業事業者と保守診断の事業者との間に締結される業務実施の範囲に関して規定するものではない。即ち、保守診断の事業者が結果報告する際の必須データと追加ノウハウデータの扱いを分離し、追加ノウハウデータの信頼度・精密度レベルや、推奨内容の高度な技術分野での解析を追加有償の条件で提示するというものである。
【００７４】
この時、保守診断の事業者は、当初の契約に当たり、計測結果情報の汎用化用途への応用に、プラント事業者の同意を求めるものとし、この前提でプラント事業者は、自らの操業設備の診断技術の高度化・高精密化を図るべく、汎用化情報の提示を受けることができるものとする。ここで説明の便宜的な意味で、汎用化情報を顧客のプラント運用事業者が求めず、単に自分のプラントに限定した基本的な診断判定のみの場合でも良く、それを、両者の排他的な関係として「基本契約」と呼び、汎用化データからのノウハウ提示を含むものを「追加応用契約」と称するものとする。この追加応用契約を説明上オプション契約とするが、単なるオプション契約というわけではなく、提供した自社プラントの情報を含む数多くのプラントにおいて汎用的に用いられている配電盤開閉装置（群）の総合的な情報判定情報を入手可能であるというメリットがある、とするものである。
【００７５】
保守診断事業者は、各プラント運用事業者との契約締結に当たっては、インターネット等の情報機器を用いての、時価取引を可能とする。ここで時価取引と呼ぶのは、一般的な配電盤開閉装置といっても時代の革新に沿っての新機種，旧機種混在の状況にあって、プラント運用ユーザーの欲する情報は自社事業所で運転している型式にもっとも関心がある。または、次期更新機種の選定を検討中とかでの関心もあるが、ここでは論じない。要は自社情報の提示と、見返り情報の提供と経費を総合してのメリットを認識して初めて追加応用契約のベースができる、とするものである。
【００７６】
図９では、推論結果・ノウハウ１０５から教師データベース１０３に情報の流れを示しているが、単に教師データに反映すると言うものではなく、汎用的な使用状況情報のスタンスを明確にした参考情報であるものとする。図９下部の他顧客（Ａ）は（Ｂ）より多種の情報を診断事業者データベースに取り込まれており、次に多いのが（Ｃ）、次いで（Ｂ）の順である。この相違は、保守診断事業者が各顧客との間で決定した診断対象情報の種別に相違があるのが普通であるとの前提からの記載である。
【００７７】
図１０では、上記の部分の説明をそれぞれ異なる契約と見て表現したものである。保守診断事業者の準備する区分の設定を図中のギリシャ数字対応にて示す。各プラント運用事業者と保守診断事業者間で、契約パターンが相違することを示している。ここで各設定のメニュー相当部分に（買）（売）と示しているのは、価格体系上、その時点において、情報の価値がどちら側にメリットがあるかどうかによって決められるものである。即ち、各プラント運用事業者からみれば、自分の提供する情報が汎用化されて提示を受けることにメリットがある場合には、買いとなり、保守診断事業者側が是非その情報をメニューとしてラインアップしておきたい場合には売りとなるので、各々の思惑に依存することから時価とするものである。世界には多くの配電盤開閉装置の設計・製作メーカーがあり、車種ほどではないにせよ、機能・価格・種類は豊富であり、モデルチェンジもあることからも上記情報の対価を時価扱いの概念とするものである。
【００７８】
配電盤開閉装置は電気品ということで、使用される国の規格基準に準拠しての設計・製作がなされているものであるが、想定外の環境条件としての高温・高湿度が絶縁破壊に繋がり、思わぬ事故を起こすことがある。かかる事故事象が発生すると、下位の給電が途絶えるのみならず火災に至ることもあるので、日頃からの絶縁劣化監視や、盤内器具の状態を健全に保つ努力を惜しむと影響甚大なる被害を被ることともなる。この保守努力に寄与するのが、今回提案する他所にて使用される配電盤開閉装置の情報である。また、単に、プラント運用事業者ｎが、一方的に公開可能とする場合には、売りのみとなる（保守診断事業者から見れば、買い）。
【００７９】
上記情報の売り買いの時価概念については、保守・診断事業者の開設するインターネットホームページに取引可能情報を掲載し、そこに提示された保守・診断事業者提示の項目等の条件を起点に、プラント運用事業者が個別に有する配電盤開閉設備の適合可能な条件項目と詳細提示できる範囲に応じて、価値価格を個別に調整する。折り合うポイントがあれば契約成立となり、本願上述の「基本契約」と対となす場合には、その価値価格を反映して全体として一つの契約となしても良い。
【００８０】
このように、保守診断の事業性の面では、簡素化された装置の個々と組み合わせの総合機能の細かな信号レベルでの状態把握が、対象システムの通常使用部分へのハード的な改変を伴わずに、独立系統システム側で可能となる。そして、オンライン・オフラインでの使用形態を総合すると、プラント側事業者にとって、通常運転レベルでの警報発報処理よりも細かい、予兆レベルの異常検知の情報を簡単に得られる。つまり、設備更新・保守計画と操業計画を整合させる時の有力なる根拠情報を受けることができ、全体としての操業時間拡大と、計画的設備更新となることから、経済的メリットが発生すると言える。
【００８１】
一方、サービスを提供する側の事業者の立場では、顧客となるプラント保有側設備との物理的なハードの改変・接続・着脱を伴わずに、規定された信号種別での送信受信にて業務が遂行できることから、業務中の顧客財産の破壊というリスクも極小であると言え、また業務内容自体が、日程・時間を基礎とする診断行為であることから、稼動作業時間の管理，作業エビデンスとしての送受信信号内容とそのチャートデータ，解析成果の診断結果提示までの処理をルーチン化しやすく、エバネセントモード対応診断事業のメリットを享受できるといえる。
【００８２】
また、この保守診断事業者は、配電盤開閉装置という一般的な電気品の保守診断情報の共用化を根拠とする、新規データ提供ビジネスを構築できるものとしたことで、他の顧客であるプラント運用事業者に対する診断情報等を総合して、別の顧客への診断サービスに提供することを可能とする契約を締結することを前提に、提示情報の価値に対価を付けて追加ビジネス展開が可能となる。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、構成の簡素化を図ることができる配電盤開閉装置と操作監視制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す操作監視システムの要部ブロック構成図である。
【図２】操作監視システムの全体構成図である。
【図３】エバネセント通信技術の原理を図示したものである。
【図４】通信モジュールの動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】スイッチギアの動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態を示す要部ブロック図である。
【図７】本発明の第３実施形態を示す要部ブロック図である。
【図８】本発明の第４実施形態を示す要部ブロック図である。
【図９】本発明の第５実施形態を示す要部ブロック図である。
【図１０】本発明の第５実施形態を示す要部ブロック図である。
【符号の説明】
１０…主制御盤、１２…中央制御機器室、１６…計算機、１８…ネットワーク、２０…制御装置、２２，３６，７８…ＣＰＵ、２４，４２…アナログ入力回路、２６，３８…通信モジュール、２８…バス、３０，５０，８０…メモリ、３２…エバネセント通信、３４…スイッチギア、４０…ＲＡＭ、４４…デジタル入出力回路、４６…強電回路、４８，８４…バス、５２，５６…プロセスケーブル、５４…センサー、５５…アクチュエータ、５８，６０，６２…モータ、６４…電動弁、７０…メンテナンスツール、７２…操作監視器具、７６…現場プロセス入出力装置、８２…通信モジュール、８６…アナログ・デジタル入出力回路、９１…建物、９２…構造物、９３…水道管、９４…電線管・ケーブルトレイ・ダクト、９５…エキサイタ、９６…ハブ、９７…外部ネットワークシステム、９８…プローブ、９９…端末、１００…診断波送受信装置、１０１…診断用データベース照合装置、１０２…診断用判定装置、１０３…データベース、１０４…事業者基幹データベース、１０５…推論結果・ノウハウ。
【図１】
2004013450.tif 000003
【図２】
2004013450.tif 000004
【図３】
2004013450.tif 000005
【図４】
2004013450.tif 000006
【図５】
2004013450.tif 000007
【図６】
2004013450.tif 000008
【図７】
2004013450.tif 000009
【図８】
2004013450.tif 000010
【図９】
2004013450.tif 000011
【図１０】
2004013450.tif 000012