(57)【要約】【課題】制御装置に入力されたフィールドからの情報を制御装置異常時にも簡便に他装置に表示することを目的をする。【解決手段】エバネセント通信部により送信されたデータはエバネセント通信親局であるエキサイタハブ１４に通信される。エキサイタハブ１４には、警報窓表示装置１５，監視用ＣＲＴ１６が接続され、それぞれ警報窓の表示，フィールド入力信号の表示をＩ／Ｏ部から通信されたデータにより行う。エキサイタハブ１４より入力される情報はＩ／Ｏ部１１へ入力される情報と同等であり、これにより、警報窓１７の表示，監視用ＣＲＴ１６の表示をＣＰＵ部１０，制御ネットワーク１８を介さずに行っている。【効果】制御装置への入力のみで、信号増幅，ケーブル敷設を省いた簡易な警報，監視システムが安価に構築できる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラント状態を検出して検出信号を出力する検出器と、前記検出信号が入力されるインターフェース部と、前記インターフェース部から信号を受けて第１の表示装置にプラント状態に関する情報を表示する演算処理装置と、第２の表示装置と、建造物の導電性構造体，導電性の流体物供給管或いは導電性の電力供給管に高周波電流を誘起する手段と、前記被誘起体を伝播路として作用させて電磁界を発生させる手段を有し、前記インターフェース部に送られたプラント状態信号は前記電磁界を利用して前記第２の表示装置に送信され、前記第２の表示装置にプラント状態に関する情報が表示されることを特徴とするプラント監視システム。
【請求項２】
請求項１において、前記インターフェース部の入力情報を前記演算処理装置を介さず前記第２の表示装置に送信することを特徴とするプラント監視システム。
【請求項３】
請求項２において、前記演算処理の異常時に前記検出信号を前記演算処理装置を介さず送信可能に構成されることを特徴とするプラント監視システム。
【請求項４】
請求項１において、前記インターフェース部は入出力試験が可能に構成されていることを特徴とするプラント制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラント制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラント制御装置は、現場機器との入出力を行うＩ／Ｏ盤，Ｉ／Ｏからの情報を演算しバルブの開閉等の制御を行うＣＰＵ盤，オペレータがプラント全体の監視，運転制御を行うオペレータ・コンソール、これらの間の情報を統合するネットワークに無線ＬＡＮを用いる。このような技術は、例えば、特開２０００−
２４４９９０号等に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
無線ＬＡＮを用いたプラント遠隔制御では、ＣＰＵから他装置までのネットワーク部を無線で置き換えているが、高周波電波を使用する必要がある等、プラント機器の誤動作を招く恐れがあり、誤動作の心配のある機器がある場所での使用はできない。
【０００４】
本発明の目的は、上記の課題を解決するため、誤動作を未然に防止可能なプラント監視システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために、プラント状態を検出して検出信号を出力する検出器と、検出信号が入力されるインターフェース部と、インターフェース部から信号を受けて第１の表示装置にプラント状態に関する情報を表示する演算処理装置と、第２の表示装置と、建造物の導電性構造体，導電性の流体物供給管或いは導電性の電力供給管に高周波電流を誘起する手段と、被誘起体を伝播路として作用させて電磁界を発生さる手段を有し、インターフェース部に送られたプラント状態信号は前記発生の電磁界を利用して第２の表示装置に送信され、第２の表示装置にプラント状態に関する情報が表示するように構成した。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【０００７】
まず、本実施形態で使用されるエバネセント通信技術（エバネセントモードを用いた通信技術）について説明する。その次に、このエバネセント通信を用いてネットワークを構成する実施形態（自動検針への適用例）の説明を行う。
【０００８】
〔エバネセント通信技術〕
エバネセント通信技術は、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、例えば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を伝えるモードである。一般に、多くの導波管では、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。一方、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長がある。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。
【０００９】
エバネセントモードの形成は次のように行われる。
（１）建物に高周波電流を注入する。注入された高周波電流が、壁内の鉄骨，電線管等を誘起する。
（２）高周波電流が、建物内で電気的に接続された鉄骨，電線管等が給電路として作用し、各部屋の壁までエネルギを伝える。
（３）そして、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モードを室内に形成する。
（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。
【００１０】
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　ＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏｍｐａｎｙ　（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。
【００１１】
エバネセント通信の原理を、図１を参照してより具体的に説明する。図１は、エバネセント通信技術の具体的な原理を図示したものである。
【００１２】
建物１は、鉄骨等の構造物２が機械的に接合されたものであり、構造物２が電気的にも接続されたものとなっている。さらに、建物１の壁内，床・天井間もしくは部屋内には、水道管３，電線管・ケーブルトレイ・ダクト４等金属性のものが配置されている。アクセスポイント（親局）は、建物構造物２，水道管３，電線管・ケーブルトレイ・ダクト４等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注入器５
（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との間の相互変換を行うためのハブ６から構成されている。ハブ６は、有線或いは無線によるネットワークシステム７によって、建物１内或いは建物１外の図示しない通信システム或いはサーバと接続されている。このように、導電体に高周波電流を誘起させ、伝播路として伝播し、電磁界を発生させる。エバネセント通信では該発生した電磁界を利用して通信をおこなう。
【００１３】
建物１内には、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交換するアンテナ（プローブ）８が接続された端末９として配置されている。図１の端末９は、ネットワークシステム７と接続された図示しない通信システム或いはサーバとの間でデータ交換を行う。
【００１４】
なお、エキサイタ５は上位概念では「電気エネルギ注入器」に相当し、ハブ６は上位概念では「変換器」に相当する。このエバネセント通信技術では、例えば短波帯近傍の高周波を用いることにより、建物１の内部に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１の外部への空中線電界の漏洩がないため、建物１ごとに独立した通信環境を確立することが可能となる。
【００１５】
〔プロセス制御装置〕
つぎに、上記説明のエバネセント通信技術をプロセス制御装置に利用した例を説明する。図２はプロセス制御装置の概略構成図である。ＣＰＵ部１０（或いは演算処理部／処理装置と称する。以下同様。）とＩ／Ｏ部１１（或いはインターフェース部と称する。以下同様。）はインターフェイスケーブル１２にて接続され、フィールドより入力された信号がＣＰＵ部１０で処理される。ＣＰＵ部１０は制御ネットワーク１８に接続され、やはり制御ネットワーク１８上にあるオペレータコンソール１３（或いは表示装置／第１の表示装置と称する。以下同様。）上でＣＰＵ部１０から送信されたフィールドの情報を監視できる。Ｉ／Ｏ部１１はエバネセント通信部２１を持つ。このエバネセント通信部２１は図１における仔機のアンテナ（プローブ）８及び端末９の機能を有する。これにより、フィールドからの入力データをインターフェイスケーブル１２を介して、ＣＰＵへ送信すると共にエバネセント通信部２１より送信する。エバネセント通信とは、０．５〜５４ＭＨｚの低周波無線により、最大１０ｋｍ２　までの範囲の建築構造物に対して、電磁場を構築し、構築された電磁場内での無線によるデータ通信を可能としたものである。また、この電磁場は建築構造物の１ｍ以上には波及しない。このエバネセント通信の特色により、このシステムの構築にはエキサイターと子機モジュールの追設のみで安価かつ容易にシステムが構築できるという利点がある。
【００１６】
図３は、Ｉ／Ｏ部１１の詳細説明図である。入力されたフィールドからのデータは、シリアル変換され、一方はインターフェースケーブルを介してＣＰＵ部へ送信され、通常の制御に用いられる。また、一方でこのデータはエバネセント通信部より送信され、エキサイタによって構築された建屋全体を囲む電磁場において通信可能となる。
【００１７】
エバネセント通信部により送信されたデータはエバネセント通信親局であるエキサイタハブ１４（図１のおけるエキサイタ５及びハブ６に相当する）に通信される。エキサイタハブ１４には、警報窓表示装置１５（以下の監視用ＣＲＴ１６を含め、表示装置／第２の表示装置と称する。以下同様。），監視用ＣＲＴ１６が接続され、それぞれ警報窓の表示，フィールド入力信号の表示をＩ／Ｏ部から通信されたデータにより行う。エキサイタハブ１４より入力される情報はＩ／Ｏ部１１へ入力される情報と同等であり、これにより、警報窓１７の表示，監視用ＣＲＴ１６の表示をＣＰＵ部１０，制御ネットワーク１８を介さずに行っている。このため、信号増幅，警報窓１７へのケーブル敷設，監視用ＣＲＴ１６への制御ネットワーク１８への接続無しで安価にシステム構築ができる。さらにＣＰＵ部１０，制御ネットワーク１８の異常においても警報窓１７へのフィールドからの直接入力なしで警報監視を可能としている。また、同様に監視用ＣＲＴ１６の表示もこのとき可能である。
【００１８】
建屋全体で通信可能であるため、警報窓１７，監視用ＣＲＴ１６がおかれる部屋以外でも同一の建屋内であればエバネセント通信仔機１９（図１におけるアンテナ（プローブ）８及び端末９の機能を有する）とそれに接続されたノートＰＣ２０によって警報監視，プラント監視を実施することができる。エバネセント通信仔機１９に接続されるものは携帯端末２２等（図１におけるアンテナ（プローブ）８及び端末９の機能を有する）も可能でこの場合は、作業員等が移動しながらでも監視を行うことができる。
【００１９】
図４は、プラント制御装置設置時の構成を示す。ＣＰＵ部，制御ネットワークが敷設されていない状態においても、Ｉ／Ｏ部３１とメンテナンス用ＣＲＴ３２のみで入出力試験が実施できるため、ＣＰＵ部，制御ネットワークの敷設と同時に入出力試験を行い、設置時の工程を短縮することが可能である。
【００２０】
次に、第２の実施例を説明する。第２の実施例では第１の実施例と異なる部分のみ説明する。他の部分は第１の実施例と同じである。第１の実施例では、エバネセント通信部２１ではなく警報窓表示装置１５側にエキサイタを設けたが、第２の実施例では、エバネセント通信部２１の代わりにエキサイタ４０を設置し、警報窓表示装置１５側を仔器４２とした。
【００２１】
〔火力プラント〕
以上説明のプラント監視システムを火力発電プラントに適用した例を示す。図６において、負荷制御の対象となる燃焼器３１と圧縮器４１とタービン３３を持つガスタービンと、１軸に構成される発電機３５からなる。ＬＮＧタンクからの燃料は燃料流量調節弁３４により調節され、圧縮器４１からの空気とともに燃焼器３１に供給され、その燃焼ガスによってタービン３３に回転トルクを発生させる。タービン３３からの排気は排熱回収ボイラにより熱回収され、煙突より排気される。圧縮器４１を介して燃焼器３１に供給される空気はＩＧＶ弁３６より取り込まれる。ガスタービン制御では、圧縮器４１が定格速度において常に一定負荷となるため、ＩＧＶ弁３６も一定開度となる。一方、ガスタービン制御装置
４０による負荷制御信号によって燃料流量弁３４を制御し、燃料供給量の制御が行われる。一般に、燃料流量弁の応答性はＩＧＶ弁より１桁以上も高い。また、発電機３５に具備する発電電力センサ３７，軸速度センサ３８，タービン３３に具備する排ガス温度センサ３９でそれぞれ検出し、検出信号をガスタービン制御装置４０に送る。
【００２２】
図１のＩ／Ｏ部１１の第１番目，Ｉ／Ｏ部１１の第２番目，Ｉ／Ｏ部１１の第３番目には、それぞれ、発電電力センサ３７，軸速度センサ３８，排ガス温度センサ３９の情報が送られる。このＩ／Ｏ部１１の情報はＣＰＵ部１０に送られる。一方、ＣＰＵ部１０は、送られた情報を基に、燃料は燃料流量調節弁３４，
ＩＧＶ弁３６を制御するための制御信号をそれぞれのＩ／Ｏ部１１を介して送る。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、プラント監視システムを安全且つ確実に構築できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エバネセント通信概略図。
【図２】プロセス制御システムの概略構成図。
【図３】Ｉ／Ｏ部詳細図。
【図４】システム設置時の構成図。
【図５】第２の実施例に掛かるシステム概略構成図の構成図。
【図６】火力プラントに適用した例を示す図。
【符号の説明】
１０…ＣＰＵ部、１１…Ｉ／Ｏ部、１２…インターフェイスケーブル、１３…オペレータコンソール、１４…エキサイタハブ、１５…警報窓表示装置、１６…監視用ＣＲＴ、１７…警報窓、１８…制御ネットワーク、１９…エバネセント通信仔機、２０…ノートＰＣ、２１…エバネセント通信部、２２…携帯端末、３２…メンテナンス用ＣＲＴ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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