(57)【要約】【課題】プロセス信号を処理する既設のプロセス計算機が使用不能に陥った場合であっても、プラント状態の監視を継続することができるプロセス信号取得技術を提供する。【解決手段】プロセス信号取得装置２０において、正規の入力機器２１から抜去されたセンサケーブル１９が接続される仮設端子３２（３２Ａ，３２Ｂ…）と、仮設端子３２に入力したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部３３と、仮設端子３２を識別する端子ＩＤをデジタル信号に付与する端子ＩＤ付与部３４と、端子ＩＤの付与されたデジタル信号を外部送信する送信部３５と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正規の入力機器から抜去されたセンサケーブルが接続される仮設端子と、
前記仮設端子に入力したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記仮設端子を識別する端子ＩＤを前記デジタル信号に付与する端子ＩＤ付与部と、
前記端子ＩＤの付与されたデジタル信号を外部送信する送信部と、を備えることを特徴とするプロセス信号取得装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプロセス信号取得装置において、
前記外部送信されたデジタル信号を受信する受信部と、
前記受信されたデジタル信号が示す数値情報を取得する数値情報取得部と、
前記受信されたデジタル信号に付与されている端子ＩＤを認識する端子ＩＤ認識部と、
前記取得された数値情報に基づく情報を前記認識された端子ＩＤに関連付けて画面表示させる画面編集部と、を備えることを特徴とするプロセス信号取得装置。
【請求項３】
請求項２に記載のプロセス信号取得装置において、
前記数値情報に関連付けする属性情報を保存する属性情報保存部と、
前記保存されているものの中から選択した属性情報を前記取得された数値情報に関連付けて前記画面表示するように設定する属性設定部と、を備えることを特徴とするプロセス信号取得装置。
【請求項４】
請求項３に記載のプロセス信号取得装置において、
前記数値情報に関連付けする画像部品を保存する画像部品保存部を備え、
前記画面編集部は、前記保存されているものの中から選択した画像部品を前記取得された数値情報に関連付けて前記画面表示することを特徴とするプロセス信号取得装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載のプロセス信号取得装置において、
前記端子ＩＤの受信履歴を保存する受信履歴保存部と、
前記認識された端子ＩＤの前記受信履歴を確認する履歴確認部と、を備え、
前記属性設定部は、前記受信履歴に基づいて前記センサケーブルの前記仮設端子への新規接続を確認した場合、前記取得された数値情報に関連付ける属性情報又は画像部品を新規に設定することを特徴とするプロセス信号取得装置。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれか１項に記載のプロセス信号取得装置において、
前記取得された数値情報を演算処理する演算式を保存する演算式保存部を備え、
前記画面編集部は、前記取得された数値情報に基づく前記演算処理の情報を画面表示させることを特徴とするプロセス信号取得装置。
【請求項７】
請求項１に記載のプロセス信号取得装置において、
接続される前記センサケーブルの属性に応じてアナログ信号の入力レンジの設定が異なる複数の前記仮設端子が設けられていることを特徴とするプロセス信号取得装置。
【請求項８】
正規の入力機器から抜去されたセンサケーブルが接続される仮設端子に入力したアナログ信号をデジタル信号に変換するステップと、
前記仮設端子を識別する端子ＩＤを前記デジタル信号に付与するステップと、
前記端子ＩＤの付与されたデジタル信号を外部送信するステップと、
前記外部送信されたデジタル信号を受信するステップと、
前記受信されたデジタル信号が示す数値情報を取得するステップと、
前記受信されたデジタル信号に付与されている端子ＩＤを認識するステップと、
前記取得された数値情報に基づく情報を前記認識された端子ＩＤに関連付けて画面表示させるステップと、を含むことを特徴とするプロセス信号取得方法。
【請求項９】
コンピュータに、
正規の入力機器から抜去されたセンサケーブルが接続される仮設端子に入力したアナログ信号をデジタル信号に変換するステップ、
前記仮設端子を識別する端子ＩＤを前記デジタル信号に付与するステップ、
前記端子ＩＤの付与されたデジタル信号を外部送信するステップ、
前記外部送信されたデジタル信号を受信するステップ、
前記受信されたデジタル信号が示す数値情報を取得するステップ、
前記受信されたデジタル信号に付与されている端子ＩＤを認識するステップ、
前記取得された数値情報に基づく情報を前記認識された端子ＩＤに関連付けて画面表示させるステップ、を実行させることを特徴とするプロセス信号取得プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラントに設置されたセンサが出力するプロセス信号を取得してプラント状態を監視するためのプロセス信号取得技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントでは、プロセス信号を中央制御盤で集約管理する中央監視制御システムが採用されている。この中央制御盤は、原子炉建屋に近接配置されているため、災害や人為的な原因による事故が発生し事象進展により環境が悪化すると、運転員がアクセス不能になりプラントの監視制御が不可能になる。
【０００３】
このような、プラントの環境悪化に備えて、プラント状態に係る情報を取得しかつ最小限のプラント操作を可能とする代替監視制御装置が、プラントから離れた位置に設けられている（例えば、特許文献１）。
さらに、事故発生に伴う事象を沈静化させるため、既設センサ以外に仮設センサを追加してプロセス信号を監視する必要がある場合は、このプロセス信号の入力基盤を増設する技術が開示されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２１９７７号公報
【特許文献２】特開２００６−４４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記した特許文献１に開示されている代替監視制御装置は、プロセス計算機が接続されるネットワーク上のサーバを介して接続され、このプロセス計算機を用いてプロセス信号の管理を行っている。このために、所内電源、外部電源、非常用電源の全電源が喪失に至ると、このプロセス計算機が使用不能に陥り、この代替監視制御装置による監視操作も不能になる。
また、特許文献２に開示されている技術においては、追加した仮設センサが出力するプロセス信号を識別する機能がないために、監視端末側で取得したプロセス信号の属性を誤認する恐れがある。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、プロセス信号を処理する既設のプロセス計算機が使用不能に陥った場合であっても、プラント状態の監視を継続することができるプロセス信号取得技術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】
【０００７】
プロセス信号取得装置において、正規の入力機器から抜去されたセンサケーブルが接続される仮設端子と、前記仮設端子に入力したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記仮設端子を識別する端子ＩＤを前記デジタル信号に付与する端子ＩＤ付与部と、前記端子ＩＤの付与されたデジタル信号を外部送信する送信部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、プロセス信号を処理する既設のプロセス計算機が使用不能に陥った場合であっても、プラント状態の監視を継続することができるプロセス信号取得技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るプロセス信号取得装置の実施形態を示すブロック図。
【図２】本発明に係るプロセス信号取得装置の実施形態を示すブロック図。
【図３】各仮設端子（端子ＩＤ）に対応する受信履歴、属性情報及び画像部品（アイコン）を示すテーブル。
【図４】端子ＩＤ、属性情報及び画像部品（アイコン）を相互に関連付けさせる入力画面。
【図５】プラントの既設センサの属性情報及び画像部品（アイコン）を示すテーブル。
【図６】属性情報及び画像部品に関連付けされたプロセス信号の数値情報の表示画面。
【図７】実施形態に係るプロセス信号取得装置の動作を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように実施形態に係るプロセス信号取得装置２０が適用される原子力プラント１０は、保持する核燃料の核分裂により発熱する炉心１１と、この炉心１１及び炉水を密閉収容する圧力容器１２と、炉心１１により炉水を加熱して発生させた蒸気の熱エネルギーを回転運動エネルギーに変換するタービン１５と、この回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機（図示略）と、タービン１５で仕事をした蒸気を冷却し凝縮して復水にする復水器１６と、この復水を加圧して圧力容器１２に戻すポンプ１７と、から構成されている。
【００１１】
さらに、原子力プラント１０は、放射性物質の放散を防止する施設として、圧力容器１２及び制御棒駆動機構（図示略）等を密閉収容する格納容器１３と、配管破断事故のときに放出する蒸気を冷却・凝縮して格納容器１３の内部圧力の上昇を抑制するサプレッションチェンバ１４と、を備えている。
【００１２】
このように、タービン１５で仕事をして圧力容器１２に戻された炉水を再び加熱して、前記したプロセスを繰り返すことにより、連続的な発電が行われる。そして、この発電が安定して持続するように、原子力プラント１０の各所に設けたセンサが検出したプロセス信号を中央制御盤２５で集約管理している。
【００１３】
そして、通常の運転状態において、原子力プラント１０内の各種センサは、センサケーブル１９を介して既設の入力機器２１の端子２２に接続されている。このセンサケーブル１９が伝送するプロセス信号は、電流信号あるいは電圧信号といったアナログ信号である。このプロセス信号は、アナログ信号からデジタル信号に変換された後に、プロセス計算機２３で処理される。
【００１４】
このプロセス計算機２３は、受信したプロセス信号に対して所定の演算を行ったうえで、原子力プラント１０の各種制御機器に制御信号をフィードバックしたり、現場ネットワーク２４を介して中央制御盤２５に監視用信号を送信したりする。
中央制御盤２５は、ヒューマン・マシン・インターフェースの機能を有し、受信した監視用信号に基づいて、操作員がプロセス計算機２３に命令信号を送り、原子力プラント１０の各種制御機器をマニュアル操作することができる。
【００１５】
ところで、既設の入力機器２１は、センサケーブル１９とそのコネクタ１８が接続される端子２２との属性（識別番号、信号名称、信号の用途などの情報）が１対１で対応している。このためにプロセス計算機２３は、入力機器２１から伝送されたプロセス信号の属性をその端子２２の位置で識別していることになる。
【００１６】
プロセス信号取得装置２０は、センサケーブル１９のコネクタ１８が届く範囲に後付けされるとともにバッテリ３６等の低電力供給源で駆動する入力送信部３０と、原子力プラント１０から離れた位置に設置されるとともにセンサケーブル１９が伝送したプロセス信号を入力送信部３０を介して監視する受信表示部４０と、から構成されている。
【００１７】
入力送信部３０は、正規の入力機器２１から抜去されたセンサケーブル１９が接続される仮設端子３２（３２Ａ，３２Ｂ…）と、これら仮設端子３２に入力したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部３３と、仮設端子３２を識別する端子ＩＤをデジタル信号に付与する端子ＩＤ付与部３４と、端子ＩＤの付与されたデジタル信号を外部送信する送信部３５と、を備えている。
【００１８】
このように入力送信部３０が構成されることにより、原子力プラント１０の全電源が喪失して、既設の入力機器２１からセンサケーブル１９への給電が不可能となってもプロセス信号を取得することができる。なお、バッテリ３６の限られた電気容量を効率良く運用するため、使用するセンサケーブル１９のみ選択的に入力送信部３０に接続して給電することが望ましい。
【００１９】
仮設端子３２（３２Ａ，３２Ｂ…）は、接続されるセンサケーブル１９の属性に応じてアナログ信号の入力レンジの設定が異なる複数のグループが、端子台３１（３１ｘ、３１ｙ）毎に形成されている。
具体的には、０〜５Ｖの入力レンジを持つ電圧信号専用の端子台３１ｘと、４〜２０ｍＡの入力レンジを持つ電流信号専用の端子台３１ｙとが設けられている。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換部３３は、仮設端子３２から入力した電流又は電圧のアナログ信号を、０〜１００％で表現したデジタル信号に変換し出力する。
送信部３５は、複数の仮設端子３２（３２Ａ，３２Ｂ…）から取り込まれデジタル変換された複数のプロセス信号を多重化して受信表示部４０に送信する。
【００２１】
本実施形態に係るプロセス信号取得装置２０（入力送信部３０）によれば、既設の入力機器２１とは異なり、センサケーブルのコネクタ１８が接続される仮設端子３２との属性が１対１で対応していない。その代わり、入力送信部３０から送信されるプラント信号は、センサケーブル１９の接続された仮設端子３２の端子ＩＤを付帯している。このために、センサケーブル１９と仮設端子３２との接続関係が判っていれば、遠方の受信表示部４０において受信されたプラント信号の属性を誤認する恐れがない。
【００２２】
受信表示部４０は、図２に示すように、入力送信部３０から外部送信されたデジタル信号を受信する受信部４１と、この受信部４１に受信されたデジタル信号が示す数値情報を取得する数値情報取得部５１と、受信部４１に受信されたデジタル信号に付与されている端子ＩＤを認識する端子ＩＤ認識部４２と、数値情報取得部５１に取得された数値情報に基づく情報を認識された端子ＩＤに関連付けて表示部５８に画面表示させる画面編集部５４と、を備えている。
【００２３】
入力部５６及び表示部５８は、それぞれキーボードやマウスのような操作端末及び液晶ディスプレイのような表示端末、又はタッチスクリーンで実現される。
このように受信表示部４０が構成されることにより、原子力プラント１０から伝送される複数のプロセス信号を、デジタル信号の受信周期で更新しつつ、表示部５８の画面に一覧表示することができる。
【００２４】
ここで、入力送信部３０と受信部４１との接続は、ケーブル接続による場合も、電波送信である場合も含まれ、原子力プラント１０から遠く離れた位置において複数のプロセス信号を閲覧する。また、付随する端子ＩＤに関連付けてプロセス信号を画面表示することにより、このプロセス信号を出力したセンサの属性を誤認することが避けられる。
【００２５】
さらに受信表示部４０は、端子ＩＤの受信履歴を保存する受信履歴保存部４４と、端子ＩＤ認識部４２で認識された端子ＩＤの受信履歴を確認する履歴確認部４３と、数値情報に関連付けする属性情報を保存する属性情報保存部４６と、この属性情報保存部４６に保存されているものの中から選択した属性情報を数値情報取得部５１で取得された数値情報に関連付けて表示部５８が画面表示するように設定する属性設定部４５と、数値情報に関連付けする画像部品を保存する画像部品保存部５５と、を備えている。
【００２６】
このように受信表示部４０が構成されることにより、図３のテーブルに示すように、各仮設端子３２（端子ＩＤ）に対応する受信履歴、属性情報及び画像部品（アイコン）がマトリックス管理される。
このマトリックスの第１列は、仮設端子３２（３２Ａ〜３２Ｇ）（図１参照）を示し、その第２列は対応する端子ＩＤを示している。センサケーブルのコネクタ１８がいずれか一つの仮設端子３２に接続すると、新規の端子ＩＤが履歴確認部４３で確認されることになるので、マトリックスの第３列に示すように、該当する仮設端子３２（端子ＩＤ）のフラグが立つ（"０"から"１"に変更）。
そして、該当する端子ＩＤが連続的に認識されている間は、このフラグが立ち続ける（"１"表示）するが、センサケーブル１９が抜去されて端子ＩＤの認識が途切れたところで該当するフラグは消滅（"０"表示）する。
【００２７】
そして、属性設定部４５は、このような受信履歴に基づいてセンサケーブル１９の仮設端子３２への新規接続を確認（"０"から"１"に変更）した場合、数値情報取得部５１で取得された数値情報に関連付ける属性情報又は画像部品を新規に設定する。
【００２８】
図４は、属性情報及び画像部品（アイコン）を端子ＩＤに関連付けさせる入力画面である。センサケーブル１９の新規接続が確認された場合は、この入力画面が自動的に表示され情報入力が促される。
信号名称、出力レンジ、機器名称、系統等の属性情報の入力は、手入力したり、ドロップダウンリストから選択したりする方法が採用される。
画像部品（アイコン）の選択は、画像部品保存部５５に保存されているアイコン例を提示し、その中から選択させる。
【００２９】
図５のテーブルは、プラントの既設センサの属性情報及び画像部品（アイコン）を示している。このように既設センサの属性情報及び画像部品が予め登録されていれば、既設センサの識別番号を検索し選択するだけで、容易に新規設定することができる。
なお、この既設センサの識別番号は、センサケーブルのコネクタ１８に刻印されているものとし、作業員は、コネクタ１８を仮設端子３２に接続する際に、対応関係を記録する。
また、原子力プラント１０に、既設センサとは別個のセンサが設けられる場合は、図４の入力画面から属性情報及び画像部品を手入力することになる。
【００３０】
図２に示すように受信表示部４０は、数値情報取得部５１に取得された数値情報を演算処理する演算式を保存する演算式保存部５３と、この演算式保存部５３に保存されているものの中から演算式を選択して演算処理を実行する演算処理部５２と、を備えている。
【００３１】
これにより、数値情報取得部５１で取得される情報は、０〜１００％の範囲で表現したデジタル信号であるところ、演算式により数値と単位で表される物理量に変換される。
以下の式は、０〜１００％範囲の表現値から物理量へ変換するための演算式の一例である。
Ｐ＝Ｄ×（Ｐmax−Ｐmin）＋Ｐmin
Ｄ  ：０〜１００％で表現されるプロセス量
Ｐ  ：単位換算したプロセス量
Ｐmin：出力レンジの下限値
Ｐmax：：出力レンジの上限値
【００３２】
また、この演算式は、数値情報の属性情報に関連付けして演算式保存部５３から演算処理部５２に呼び出すことにしてもよいし、オペレータが演算式作成部５７で作成したものを直接適用させることもできる。なお、この演算式は、数値演算式に限定されるものではなく、論理演算式とすることもできる。
【００３３】
図６は、表示部５８の表示画面であり、プロセス信号の数値情報が属性情報及び画像部品に関連付けて表示されている。
このように、画面編集部５４（図２）は、数値情報取得部５１に取得された数値情報を演算処理部５２で処理してリアルタイムに画面表示するとともに、その属性情報及び画像部品を、該当する数値情報に関連付けて画面表示する。
【００３４】
この画面表示のレイアウトは、画面編集部５４において任意に設定することができるが、主として系統毎に領域を分割する。また、数値情報は、単なる数値表記に限定されるものではなく、トレンドグラフ、バーチャート表示させることもできる。
また、属性情報も、識別番号、信号名称、出力レンジ、機器名称、系統の他にも、任意の情報を表示できる。
【００３５】
図７のフローチャートを参照して、実施形態に係るプロセス信号取得装置の動作を説明する。
放射性物質が、格納容器１３から放出し全電源が喪失する事象が発生し、原子力プラント１０の遠隔監視が要請されたとする（Ｓ１１）。作業員は、正規の入力機器２１から監視対象となる複数のセンサケーブルのコネクタ１８を抜去して、後付けの入力送信部３０の仮設端子３２に差し替える（Ｓ１２）。なお、この差し替え作業において、センサケーブル１９の属性情報と仮設端子３２との関係を記録しておく。
【００３６】
入力送信部３０では、入力したプロセス信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し（Ｓ１３）、仮設端子３２の端子ＩＤを付与し（Ｓ１４）、原子力プラント１０の遠隔に配置されている受信表示部４０に外部送信する（Ｓ１５）。
【００３７】
受信表示部４０では、端子ＩＤの付与されたデジタル信号を受信し（Ｓ１６）、その数値情報を取得するとともに端子ＩＤを認識する（Ｓ１７）。
そして履歴確認により、センサケーブル１９が新規接続されたことが判るので（Ｓ１８；Ｙｅｓ）、図４に示す属性情報及び画像部品を設定する入力画面が表示部５８に表示される（Ｓ１９）。
【００３８】
新設のセンサに関する属性情報については図４の入力画面にそのまま手入力し、既設のセンサに関する属性情報については、図５のテーブルの中から検索し選択することができる。
図３に示すテーブルを参照することにより、仮設端子３２に接続されている全てのセンサケーブル１９の属性情報及び関連付けられた画像部品を確認することができる。
【００３９】
次に、デジタル信号から取得した０〜１００％表記の数値情報を、演算処理して物理量に単位換算する（Ｓ２０）。このように単位換算した情報に、対応する属性情報及び画像部品を関連付け（Ｓ２１）、図６に示すように情報を画面表示する（Ｓ２２）。
【００４０】
そして、監視を継続してセンサからの次のプロセス信号が入力されると（Ｓ２３；Ｎｏ，Ｓ１３）、センサケーブル１９は新規接続に該当しないので（Ｓ１８；Ｎｏ）、ステップＳ１９をスキップしたＳ１３〜Ｓ２２のルーチンを、監視を終了するまで繰り返す（Ｓ２３；Ｙｅｓ）。
【００４１】
以上述べた少なくともひとつの実施形態のプロセス信号取得装置によれば、プラントのプロセス信号を外付けの入力送信部３０に接続し、このプロセス信号を識別する端子ＩＤを付与して遠隔にある受信表示部４０に送信する構成をとる。これにより、プラント近傍に作業員を配置することが困難な事象が発生しても、遠隔でプラントの状態を監視することが可能となる。
【００４２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００４３】
また、プロセス信号取得装置の構成要素は、コンピュータのプロセッサで実現することも可能であり、複数のプロセッサをプロセス信号取得プログラムにより動作させることが可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…原子力プラント、１１…炉心、１２…圧力容器、１３…格納容器、１４…サプレッションチェンバ、１５…タービン、１６…復水器、１７…ポンプ、１８…コネクタ、１９…センサケーブル、２０…プロセス信号取得装置、２１…入力機器、２２…端子、２３…プロセス計算機、２４…現場ネットワーク、２５…中央制御盤、３０…入力送信部、３１（３１ｘ，３１ｙ）…端子台、３２…仮設端子、３３…Ａ／Ｄ変換部、３４…端子ＩＤ付与部、３５…送信部、３６…バッテリ、４０…受信表示部、４１…受信部、４２…端子ＩＤ認識部、４３…履歴確認部、４４…受信履歴保存部、４５…属性設定部、４６…属性情報保存部、５１…数値情報取得部、５２…演算処理部、５３…演算式保存部、５４…画面編集部、５５…画像部品保存部、５６…入力部、５７…演算式作成部、５８…表示部。
【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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【図７】
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