(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の運転モードと、警報を発令する機能を有する複数の警報発令対象検出端とを有する化学プラントの警報システムであって、次の特徴を有する警報システム。
（Ａ）：前記警報発令対象検出端が、緊急停止システムに接続されると共に、化学プラントの緊急停止の要否判断に用いられるグループ１と、プロセス制御システムに用いられるグループ２とに区分されること
（Ｂ）：グループ１に属する警報発令対象検出端は、警報発令の条件成立時に警報を発令させない手段をグループ１に属する警報発令対象検出端毎に独立して有すること
（Ｃ）：グループ２に属する警報発令対象検出端は、複数の各運転モードに対応した警報発令値のセットが登録されていると共に、運転モードに対応し、運転員が手動で警報発令値のセットの選択を行える手段を有すること
（Ｄ）：グループ１に属する警報発令対象検出端と、グループ２に属する警報発令対象検出端とは、化学プラントの同じ位置に設置され、かつ同じ警報発令対象を検出する場合であっても共用されることなく、別に用意されることにより、独立して構築されていること
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、警報システムに関するものである。更に詳しくは、本発明は、複数の運転モードと、警報を発令する機能を有する複数の警報発令対象検出端とを有する化学プラントの警報システムであって、運転モード変更時における警報を発令する機能を有する複数の警報発令対象検出端の警報発令設定値を瞬時に遅滞無く変更でき、運転モード変更時の警報発令設定値の修正に伴う負担を軽減でき、しかも緊急停止モードへの移行に関わる重要な警報の発令の信頼性を高めることができるという優れた効果を有する警報システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学プラントの制御システムによる警報システムは、一般に対象検出端の適切な運転範囲の上下限や正常なオン・オフ状態を、例えば温度計、圧力計、流量計、分析計、操作弁の開度計、回転機の振動計、さらには電動機の電流計等毎に設定し、この条件を外れると警報を発令して運転員に処置を促すことを目的に設置される。そして、これらの警報発令の設定値は、プラントが運転負荷ごとに安全・安定的な運転となるように設定されるばかりでなく、経済的な運転となるように設定値の修正がなされる。さらにはプラントのスタート操作、ストップ操作、負荷調整といった非定常操作時には特に監視強化ポイントや設定の要否が異なり、都度設定の変更を要するのである。このような事情により、発令の設定値変更は運転員にとって大きな負担となっており、発令設定値の変更が遅れたり、設定ミスにより不要な警報が発令されたり、必要な警報が発令されなかったりといった問題が生じる可能性があり、結果として運転員の適切な処置を妨げる恐れがあった。
【０００３】
さらに化学プラントにおいては、計画的運転モードであるスタート操作、ストップ操作、負荷調整、定常運転の各運転モードにおいて重大な問題が生じた場合、自動的または半自動的に設備を緊急遮断し、安全に停止するための緊急停止モードを有することがある。
これらはインターロックと呼ばれたりするが、このような緊急停止モードにおいては、よりいっそう不用な警報の発令を排除し、運転員に対して緊急に対処を要する個所を知らしめる必要があると同時に、特に重要な、例えばインターロックの作動に関わるような警報発令値については、運転中の入力ミスや運転モードの選択ミスなどによる不都合を極力避ける必要があった。
【０００４】
たとえば特許文献１には、多数のタグの運転ステージごとに異なるアラーム管理値の登録作業を容易にする技術が開示されている。この中に、複数の運転モードに対して複数の警報管理値を一括して設定し、変更する「アラームサプレッション機能」の記述があるが、該先行文献にはアラームサプレッション機能に関する詳細な説明はなく、また、前述の緊急停止モードへの移行判断に関わるような重要な警報設定値について、入力ミスや運転モードの選択ミスを防止するための記載はない。
【０００５】
また、特許文献２には、運転状態を検出し、あらかじめ登録された運転状態の変化に対応した警報の判別値を読み出して警報判別値を適正化する技術が開示されている。
【０００６】
しかしながら、この方法においては、運転状態の検出方法として具体的に運転モード判定ルーチンという手続きが示されているが、構造タグの運転モード判定にタグデータを利用する場合、タグの値が計器の誤指示等で正しくないと、関連するグループの警報発令値全部が正しく設定されない可能性がある。さらに、該先行文献についても、緊急停止モードへの移行判断に関わるような重要な警報設定値について、入力ミスや運転モードの選択ミスを防止ための記載はないため、さらなる改善が望まれていた。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１９８１２８号公報
【特許文献２】特開平５−１２５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
かかる状況において、本発明が解決しようとする課題は、複数の運転モードと、警報を発令する機能を有する複数の警報発令対象検出端とを有する化学プラントの警報システムであって、運転モード変更時における警報を発令する機能を有する複数の警報発令対象検出端の警報発令設定値を瞬時に遅滞無く変更でき、運転モード変更時の警報発令設定値の変更に伴う負担を軽減でき、しかも緊急停止モードへの移行に関わる重要な警報の発令の信頼性を高めることができるという優れた効果を有する警報システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明は、複数の運転モードと、警報を発令する機能を有する複数の警報発令対象検出端とを有する化学プラントの警報システムであって、次の特徴を有する警報システムに係るものである。
（Ａ）：前記警報発令対象検出端が、緊急停止システムに接続されると共に、化学プラントの緊急停止の要否判断に用いられるグループ１と、プロセス制御システムに用いられるグループ２とに区分されること
（Ｂ）：グループ１に属する警報発令対象検出端は、警報発令の条件成立時に警報を発令させない手段をグループ１に属する警報発令対象検出端毎に独立して有すること
（Ｃ）：グループ２に属する警報発令対象検出端は、複数の各運転モードに対応した警報発令値のセットが登録されていると共に、運転モードに対応し、運転員が手動で警報発令値のセットの選択を行える手段を有すること
（Ｄ）：グループ１に属する警報発令対象検出端と、グループ２に属する警報発令対象検出端とは、化学プラントの同じ位置に設置され、かつ同じ警報発令対象を検出する場合であっても共用されることなく、別に用意されることにより、独立して構築されていること
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、複数の運転モードと、警報を発令する機能を有する複数の警報発令対象検出端とを有する化学プラントの警報システムであって、運転モード変更時における警報を発令する機能を有する複数の警報発令対象検出端の警報発令設定値を瞬時に遅滞無く変更でき、運転モード変更時の警報発令設定値の変更に伴う負担を軽減でき、しかも緊急停止モードへの移行に関わる重要な警報の発令の信頼性を高めることができるという優れた効果を有する警報システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、複数の運転モードと、警報を発令する機能を有する複数の警報発令対象検出端とを有する化学プラントの警報システムである。
【００１２】
複数の運転モードは、実施者が必要と考える運転モードを想定して決定すればよいが、例えば計画的運転モードであるスタート操作、ストップ操作、負荷調整、定常運転の各運転モードおよび緊急停止モード等を例示することができ、更に定常運転についても、負荷の大小、製品規格の種類等に対応するモードを用いることができる。
【００１３】
警報発令対象検出端とは、予め設定した特定の状況に達したときに、そのことを運転員に知らせる警報を発令する機能を有するプロセスの検出端であり、具体例としては、温度計、圧力計、流量計、分析計、操作弁の開度計、回転機の振動計、さらには電動機の電流計等を例示することができる。特定の状況の対象としては、反応器や貯槽の場合は温度、圧力、液面、供給液の流量の管理上下限値等をあげることができ、操作弁においては開閉状態や開度の管理上下限値をあげることができ、回転機の場合は振動の許容限界値、回転数、電流値等の管理上下限値をあげることができ、さらには、特定の流体の組成等をオンライン分析計で測定している場合は分析計の管理上下限値等も含まれる。
【００１４】
運転員へ警報を伝達する手段としては、通常、ブザー、ベル、ランプ等が用いられる。
【００１５】
化学プラントとしては、特に対象の制限はないが、コンピューター制御機能を有する化学製品製造設備等を例示することができ、緊急停止システムを有している場合に好適である。
【００１６】
本発明の警報システムは、警報発令対象検出端が、少なくとも緊急停止システムに接続されると共に、化学プラントの緊急停止の要否判断に用いられるグループ１と、プロセス制御システムに用いられるグループ２とに区分されているものである。ここでいう緊急停止の要否判断とは、化学プラントの安全性や機器保護の観点から、対象となる工程や機器を緊急に停止する必要があるかどうか判断することである。このため、グループ１に属する警報発令対象検出端の警報発令値は、取り扱い物質の安全・安定性や機器の設計条件等から決定される判断基準によって設定される。緊急停止は警報により運転員が判断して停止操作する場合もあるが、警報発令対象検出端を直接自動停止システムに接続し、停止動作発動のトリガーとしている場合が一般的である。一方、グループ２に属する警報発令対象検出端の警報発令値は、各運転モードにおける経済性や制御性の観点から、場合によっては緊急停止要否判断の手前に発令されるプレアラームの観点から、運転許容範囲の上限または下限として設定されることが多い。
【００１７】
本発明の警報システムにおいて、グループ１に属する警報発令対象検出端は、警報発令の条件成立時に警報を発令させない手段を警報発令対象検出端毎に独立して有するものである。グループ１に属する警報発令対象検出端は前述のとおり、緊急停止の要否判断に関わる重要な警報を発令する警報発令対象検出端であるため、運転モードによって運転員が一括して警報発令値を変更するグループ２に属する警報発令対象検出端とは独立して設定値の管理をすることが、誤操作や管理ミスによる設定間違いを防止する観点から望ましい。さらに、グループ１に属する警報発令対象検出端は、警報発令の条件成立時に警報を発令させない手段、例えばハードウェアまたはソフトウェアによる警報機能のオン／オフスイッチを設置することが、信頼性向上の観点から望ましい。さらにスイッチのポジションを変更するときに物理的なキーの差込みやロック解除番号を要求する保護機能を持たせることで信頼性を高めてもよい。このような信頼性を高める手段は、グループ１に属する警報発令対象検出端の個々の検出端ごとに設置するのが効果的である。
【００１８】
本発明の警報システムにおいて、グループ２に属する警報発令対象検出端は、複数の各運転モードに対応した警報発令値のセットが登録されていると共に、運転モードに対応し、運転員が手動で警報発令値のセットの選択を行える手段を有するものである。複数の各運転モードとしては、計画的運転モードであるスタート操作、ストップ操作、負荷調整、定常運転の各運転モードおよび緊急停止モードが、さらに定常運転についても、負荷の大小、製品規格の種類等に対応するモードにおける警報発令値のセットを準備することが好ましい。すなわち、グループ２に属する警報発令値のセットは、準備された複数の運転モードの数だけ必要であるが、グループ２に区分されるべき警報発令値のうち、運転モードによって値を変更する必要がない警報発令値をさらに区別して別グループとし、警報発令値のセットから除外する場合であっても、運転モードによって値を変更する必要のある複数の警報発令値をまとめた警報発令値のセットを準備すれば本発明の効果を得ることができる。警報発令値のセットは、該化学プラントの複数の警報発令対象検出端、具体的には温度計、圧力計、流量計、分析計、操作弁の開度計、回転機の振動計、さらには電動機の電流計等の検出端をタグと称する番号で管理し、それぞれのタグに警報発令のための所定の数値を設定することで構成することが好ましい。このようにして設定された各タグの設定値は該化学プラント全体をひとつのグループとしてまとめてもよいし、管理上都合のよいセクション毎に区切って１セットとしてもよいし、さらには、設定を共通化できる部分を共通化して、警報発令値のセット数を減らしてもよい。各運転モードに対応した警報発令値のセットに登録されている個々の警報発令値は、該化学プラントが運転中または停止中にかかわらず、個別のタグ毎に数値を修正・再登録することができることが好ましい。修正・再登録の手段は特に限定されるものではないが、通常は現在呼び出されている運転モードのタグの警報発令値が更新された場合、次に別の運転モードの警報発令値に上書きされる際に、元の運転モードの保存ファイルを自動更新するように設計するのが好ましい。また、別の方法として、設定を変更したい運転モードの警報発令値のセットが記録されている電子ファイル等を設定変更用のコンピューター等の端末に読み込み、目的のタグに登録されている数値を変更した後ファイルを保存し、元の警報発令値のセットを上書きすることで実施してもよい。また、本発明の警報システムにおける警報発令対象検出端は、運転モードに対応し、運転員が手動で警報発令値のセットの選択を行える手段を有するものである。具体的には各運転モードに対応して複数準備された警報発令値のセットから、運転員が選択した運転モードの警報発令値のセットに記録された警報発令値が瞬時に呼び出され、警報システムの対応するタグの警報発令値が選択されたセットの警報発令値で上書きされることで実施される方法をあげることができる。運転員が運転モードを選択する方法としては、各運転モードの呼び出しボタンをハードウェアやソフトウェアにより設置しておき、運転員が運転モードの変更の際、容易に選択できることが望ましい。このようにすることで、グループ２に属する複数の警報発令対象検出端は各運転モードに対応した適切な運転範囲を外れると警報を発令して運転員に対応を促し、よりきめ細かい最適化を要する化学プラントにおいても、最適な条件での運転が可能となる。
【００１９】
本発明の警報システムは、運転モードのうち、緊急停止モード時の制御システムが他の運転モードの制御システムと独立したシステムであることが好ましい。こうすることにより、緊急停止モード時の制御システムが通常運転時の制御システムと完全に独立し、緊急遮断モードの信頼性が一層高まるという利点が得られる。具体的には、例えば一般に知られているハードリレー方式やＳＩＳと呼ばれる方式による緊急停止システムとプラントのプロセス制御システムであるＤＣＳを独立設置することで実施できる。緊急停止システムに接続される検出端とプロセス制御に用いられる検出端は、同じ位置に設置され、かつ同じ警報発令対象を検出する場合であっても共用されることなく、別に用意されることが安全対策の信頼性の観点から好ましい。より具体的に説明すると、例えば反応器の温度計であれば、温度制御に用いる温度計はＴＣ−１００、緊急停止のトリガーに用いる温度計はＴＡ−１０１というように複数の温度計を設置することで、プロセス制御システムと緊急停止システムを独立させることである。ただし、この場合でも、緊急停止のトリガーであるＴＡ−１０１の指示値を制御系に干渉しない温度情報としてＤＣＳに取り込みモニターして構わない。
【００２０】
本発明のシステムを実現するにあたっては、上記の本発明の特徴を念頭に置き、通常の設計手法を適用すればよい。
【実施例】
【００２１】
次に本発明の概念を実施例により説明する。
【００２２】
実施例１
複数の警報発令対象検出端を有する化学プラントＡの警報システムを以下の手順で構築する。
手順１：警報発令対象検出端のグループ設定
警報発令対象検出端をグループ１とグループ２に区分する
＃１００：反応工程
グループ１
ＴＡ−１０１：反応器温度
ＰＡ―１０１：反応器圧力
グループ２
ＴＣ−１００：反応器温度
ＰＣ−１００：反応器圧力
ＦＣ−１００：反応器ＦＥＥＤ流量
ＬＣ−１００：反応器液面
＃２００：精製工程
グループ１
ＴＡ−２０１：精製塔ＢＴＭ温度
ＰＡ−２０１：精製塔ＴＯＰ圧力
グループ２
ＴＣ−２００：精製塔ＢＴＭ温度
ＰＣ−２００：精製塔ＴＯＰ圧力
ＦＣ−２００：精製塔還流量
ＬＣ−２００：精製塔ＢＴＭ液面
ＬＣ−２０１：精製塔還流ドラム液面
【００２３】
手順２：グループ１に属する警報発令対象検出端の設定
グループ１に属する警報発令対象検出端の緊急停止要否判断設定値を設定し、各タグ毎に警報発令のオン／オフスイッチを割り付ける。
ＴＡ−１０１  ＨＨ＝℃
ＰＡ−１０１  ＨＨ＝ｋＰａＧ
ＴＡ−２０１  ＨＨ＝℃
ＰＡ−２０１  ＨＨ＝ｋＰａＧ
【００２４】
手順３：グループ２に属する警報発令対象検出端の設定
グループ２に属する警報発令対象検出端の運転モードに対応した警報発令値を一括変更するための運転モード分割を行い、各運転モードにおける各タグ毎の警報発令値の下限値と上限値を設定し、モード毎にセットとして一括登録する。さらに、各モードを一括で呼び出せるボタンを設置して各セットを割り付ける。
【００２５】
モード１：スタート／ストップ
ＴＣ−１００：Ｌ＝℃                  Ｈ＝℃
ＰＣ−１００：Ｌ＝ｋＰａＧ            Ｈ＝ｋＰａＧ
ＦＣ−１００：Ｌ＝ｋｇ／Ｈ            Ｈ＝ｋｇ／Ｈ
ＬＣ−１００：Ｌ＝％                  Ｈ＝％
ＴＣ−２００：Ｌ＝℃                  Ｈ＝℃
ＰＣ−２００：Ｌ＝ｋＰａＧ            Ｈ＝ｋＰａＧ
ＦＣ−２００：Ｌ＝ｋｇ／Ｈ            Ｈ＝ｋｇ／Ｈ
ＬＣ−２００：Ｌ＝％                  Ｈ＝％
ＬＣ−２０１：Ｌ＝％                  Ｈ＝％
【００２６】
モード２：負荷調整
ＴＣ−１００：Ｌ＝℃                  Ｈ＝℃
ＰＣ−１００：Ｌ＝ｋＰａＧ            Ｈ＝ｋＰａＧ
ＦＣ−１００：Ｌ＝ｋｇ／Ｈ            Ｈ＝ｋｇ／Ｈ
ＬＣ−１００：Ｌ＝％                  Ｈ＝％
ＴＣ−２００：Ｌ＝℃                  Ｈ＝℃
ＰＣ−２００：Ｌ＝ｋＰａＧ            Ｈ＝ｋＰａＧ
ＦＣ−２００：Ｌ＝ｋｇ／Ｈ            Ｈ＝ｋｇ／Ｈ
ＬＣ−２００：Ｌ＝％                  Ｈ＝％
ＬＣ−２０１：Ｌ＝％                  Ｈ＝％
【００２７】
モード３：定常運転（負荷５０％〜７５％）
ＴＣ−１００：Ｌ＝℃                    Ｈ＝℃
ＰＣ−１００：Ｌ＝ｋＰａＧ            Ｈ＝ｋＰａＧ
ＦＣ−１００：Ｌ＝ｋｇ／Ｈ            Ｈ＝ｋｇ／Ｈ
ＬＣ−１００：Ｌ＝％                  Ｈ＝％
ＴＣ−２００：Ｌ＝℃                  Ｈ＝℃
ＰＣ−２００：Ｌ＝ｋＰａＧ            Ｈ＝ｋＰａＧ
ＦＣ−２００：Ｌ＝ｋｇ／Ｈ            Ｈ＝ｋｇ／Ｈ
ＬＣ−２００：Ｌ＝％                  Ｈ＝％
ＬＣ−２０１：Ｌ＝％                  Ｈ＝％
【００２８】
モード４：定常運転（負荷７５％〜１００％）
ＴＣ−１００：Ｌ＝℃                  Ｈ＝℃
ＰＣ−１００：Ｌ＝ｋＰａＧ            Ｈ＝ｋＰａＧ
ＦＣ−１００：Ｌ＝ｋｇ／Ｈ            Ｈ＝ｋｇ／Ｈ
ＬＣ−１００：Ｌ＝％                  Ｈ＝％
ＴＣ−２００：Ｌ＝℃                  Ｈ＝℃
ＰＣ−２００：Ｌ＝ｋＰａＧ            Ｈ＝ｋＰａＧ
ＦＣ−２００：Ｌ＝ｋｇ／Ｈ            Ｈ＝ｋｇ／Ｈ
ＬＣ−２００：Ｌ＝％                  Ｈ＝％
ＬＣ−２０１：Ｌ＝％                  Ｈ＝％
【００２９】
モード５：緊急停止モード
ＴＣ−１００：Ｌ＝℃                  Ｈ＝℃
ＰＣ−１００：Ｌ＝ｋＰａＧ            Ｈ＝ｋＰａＧ
ＦＣ−１００：Ｌ＝ｋｇ／Ｈ            Ｈ＝ｋｇ／Ｈ
ＬＣ−１００：Ｌ＝％                  Ｈ＝％
ＴＣ−２００：Ｌ＝℃                  Ｈ＝℃
ＰＣ−２００：Ｌ＝ｋＰａＧ            Ｈ＝ｋＰａＧ
ＦＣ−２００：Ｌ＝ｋｇ／Ｈ            Ｈ＝ｋｇ／Ｈ
ＬＣ−２００：Ｌ＝％                  Ｈ＝％
ＬＣ−２０１：Ｌ＝％                  Ｈ＝％
【００３０】
手順４：グループ１に属するタグの警報発令ポジションの固定
グループ１に属するタグの警報発令のオン／オフスイッチをオンにして、キーを抜きロックする。
【００３１】
手順５：グループ２に属するタグの運転モードに対応した警報発令設定値の設定
あらかじめ準備された運転モードボタンを選択して、グループ２に属する全てのタグの警報発令値を対応した発令設定値に設定する。