(57)【要約】【課題】  ロジック試験の効率化と試験装置のコスト低減の両立が可能とする。【解決手段】  上記課題を解決するために、試験データ格納部は、更新前のデジタル制御装置に入力された試験用入力信号データと、更新前のデジタル制御装置が出力した比較用出力信号データを保存する機能を有しており、試験用入力信号データと比較用出力信号データは更新前のデジタル制御装置が実発電プラントの制御に用いられたものであり、エミュレータ部は、更新後のデジタル制御装置である試験対象のソフトロジックを格納・動作させ、試験用の入力信号データを取り込み試験対象のソフトロジックに付与して試験対象のソフトロジックの処理結果を試験対象出力信号データとして出力する機能を有し、比較部は、比較用出力信号データと試験対象出力信号データを比較して、試験対象のソフトロジックの妥当性を判定する機能を有する。【選択図】  図１
2017224063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電プラント向けのデジタル制御装置を更新する際のソフトロジック試験に用いるものであって、試験データ格納部と、エミュレータ部と、比較部を備え、
前記試験データ格納部は、更新前のデジタル制御装置に入力された試験用入力信号データと、更新前のデジタル制御装置が出力した比較用出力信号データを保存する機能を有しており、前記試験用入力信号データと前記比較用出力信号データは更新前のデジタル制御装置が実発電プラントの制御に用いられたものであり、
前記エミュレータ部は、更新後のデジタル制御装置である試験対象のソフトロジックを格納・動作させ、前記試験用の入力信号データを取り込み前記試験対象のソフトロジックに付与して前記試験対象のソフトロジックの処理結果を試験対象出力信号データとして出力する機能を有し、
前記比較部は、前記比較用出力信号データと前記試験対象出力信号データを比較して、試験対象のソフトロジックの妥当性を判定する機能を有することを特徴とするプラント制御装置の試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラント制御装置の試験装置であって、前記試験データ格納部は、試験用入力信号データおよび比較用出力信号データとして、実際に稼動しているプラントの試験時または運転時のデータであるプラントデータに含まれる更新対象の制御装置の入出力信号データを、稼動しているプラントの制御装置または専用のプラントデータ記録装置から読み込む機能を有することを特徴とする試験装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のプラント制御装置の試験装置であって、実際のプラントでは、各ハード機器の特性等に応じて要する試験時間が決まる試験を、前記エミュレータ部の演算速度を速めることにより、実際より速く行う機能を有することを特徴とするプラント制御装置の試験装置。
【請求項４】
請求項３に記載のプラント制御装置の試験装置であって、試験の結果、途中経過、試験条件の確認するための表示装置を備えることを特徴とするプラント制御装置の試験装置。
【請求項５】
請求項４に記載のプラント制御装置の試験装置であって、前記表示部は、前記プラントデータ記録装置または前記エミュレータ部、あるいは双方から、一定時間内における出力信号データを受け取り、そのトレンドをグラフとして表示する機能を有することを特徴とするプラント制御装置の試験装置。
【請求項６】
試験データ格納部で、更新前の発電プラント向けのデジタル制御装置に入力された試験用入力信号データと、前記更新前のデジタル制御装置が前記試験用入力信号データに応じて出力した比較用出力信号データを保存し、
エミュレータ部で、更新後のデジタル制御装置である試験対象のソフトロジックを格納・動作させ、前記試験用の入力信号データを取り込み前記試験対象のソフトロジックに付与して前記試験対象のソフトロジックの処理結果を試験対象出力信号データとして出力し、
比較部で、前記比較用出力信号データと前記試験対象出力信号データを比較して、試験対象のソフトロジックの妥当性を判定するプラント制御装置の試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラント制御装置の試験装置および試験方法に係り、特に、発電プラント向けデジタル制御装置の更新時に行う、新しい制御装置のソフトロジック試験を効率化するのに好適なプラント制御装置の試験装置および試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所等のプラント制御に用いるデジタル制御装置（以下、制御装置）は、運転員が操作する機器の操作量信号や、制御対象のプロセスを検出するセンサからの信号を入力信号として取り込み、制御装置に組み込まれた制御ロジック（以下、ソフトロジック）で演算処理を行い、制御対象機器に制御指令（以下、出力信号）を出力する。
【０００３】
このような制御装置は、耐用年数の超過や生産中止に伴い更新される。しかし、制御装置の更新間隔は十数年前後と長期に渡るため、更新前と更新後の制御装置では異なるモデルの制御装置およびシステムを採用していることが常で、更新後は同一のソフトロジックを使うことができない。そこで、更新の前後で制御装置の動作が変わらないことを確かめるために、ソフトロジック試験（以下、ロジック試験）を行い、新しいソフトロジックの健全性を確認する。
【０００４】
ロジック試験は、更新後の制御装置そのもの（以下、実機）で実施する方法の他、実機の動作を模擬するシミュレータやエミュレータを用いる方法がある。これらを使えばソフト設計の完了段階で、実機が製作されていなくてもロジック試験を行えるため、不具合の早期発見に繋がるなどの利点がある。
【０００５】
実機を必要としないロジック試験の方法や試験装置として、例えば、特開２０１３−１６８０３８号公報に記載のように、予め設定した入力信号のパターンを、エミュレータで動作させた更新前のソフトロジック（以下、旧ロジック）と更新後のソフトロジック（以下、新ロジック）に与え、それぞれの出力信号を自動で比較することでロジック試験の効率化を図るものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１６８０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ロジック試験の際は、ソフトロジックの各入力点に試験用の入力信号を与え、入力に対するソフトロジックの処理結果を検証する。ここで、発電プラントの制御装置では、入出力信号が数千点以上にもなり、ロジック試験では試験用信号の入力作業や、出力信号の検証作業の効率化が求められているところ、上記従来技術では、旧ロジック新ロジックの両方を用いてロジック試験を行っているので、同一の入力信号に対する旧ロジックと新ロジックの動作の比較や、新ロジックの不具合発見が自動で行えるものの、更新前の制御装置のエミュレータが必要になるため、試験装置のコストが増大してしまう。すなわち、シミュレータやエミュレータでロジック試験を行う場合、製品である実機で試験を行う場合と異なり、試験のためだけに装置が必要になるためである。
また、比較を行う旧ロジックと新ロジックが必ずしも一対一の関係にならないことから、余分な人手作業の発生や、試験が煩雑になる恐れもある。これは、発電プラントの制御では、プラントの様々な系統を数〜十数台の制御装置で制御する分散型の制御システムが主流であり、更新の際は、処理能力向上に伴う制御装置の統合・集約が行われ、各制御装置への信号の割り付け方が変更となる場合があるためである。その様な場合、一つの新ロジックの試験に複数の旧ロジックが必要になるため、人手によるロジックの切り替えや信号の割付の変更作業が発生し、試験漏れなどの作業ミスや試験工数の増大に繋がる恐れがある。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決し、ロジック試験の効率化と、試験装置のコスト低減の両立が可能なプラント制御装置の試験装置および試験方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、発電プラント向けのデジタル制御装置を更新する際のソフトロジック試験に用いるものであって、試験データ格納部と、エミュレータ部と、比較部を備え、前記試験データ格納部は、更新前のデジタル制御装置に入力された試験用入力信号データと、更新前のデジタル制御装置が出力した比較用出力信号データを保存する機能を有しており、前記試験用入力信号データと前記比較用出力信号データは更新前のデジタル制御装置が実発電プラントの制御に用いられたものであり、前記エミュレータ部は、更新後のデジタル制御装置である試験対象のソフトロジックを格納・動作させ、前記試験用の入力信号データを取り込み前記試験対象のソフトロジックに付与して前記試験対象のソフトロジックの処理結果を試験対象出力信号データとして出力する機能を有し、前記比較部は、前記比較用出力信号データと前記試験対象出力信号データを比較して、試験対象のソフトロジックの妥当性を判定する機能を有するように構成した。
【００１０】
具体的には、プラント制御装置のロジック試験に用いる試験装置であって、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ）型の本装置は、更新対象の制御装置を含む、プラントで試験中および稼働中の全制御装置での入出力信号を記録するプラントデータ記録装置から、該当の制御装置に関する入出力信号データを読み込む試験データ格納部と、試験対象のソフトロジックを格納するソフトロジック格納部と、ソフトロジックを動作させ、前記試験データ格納部に保存されている入力信号データを読み込むエミュレータ部と、前記エミュレータ部が、読み込んだ入力信号を処理した結果である出力信号を受け取り、それを前記試験データ格納部から取り込んだ出力信号データと比較し、試験対象の出力信号の妥当性を判定する比較部を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ロジック試験の効率化と、試験装置のコスト低減の両立が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明における試験装置および関連要素の全体構成
【図２】プラントデータ記録装置の補足図
【図３】ソフトロジック図の補足図
【図４】ロジック試験のフロー
【図５】表示部１４への出力例
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に関わる、プラント向けデジタル制御装置のロジック試験に使うロジック試験装置１と、更新対象の制御装置２と、制御対象であるプラント３と、プラントの入出力信号データを記録するプラントデータ記録装置４と、外部記録媒体５を併せて示した全体構成の例である。
【００１４】
まず、制御装置２、プラント３、プラントデータ記録装置４について説明する。ここで、プラント３とは、更新対象の制御装置２を除いたプラント全体を指し、制御装置２の制御対象機器（電動弁やポンプ等）、制御対象機器の状態を検出するための検出器、運転員がプラントの操作に用いる操作機器（プッシュボタン等）、各種プロセスや制御対象機器の状態を表示する表示器などが含まれる。更新作業においては、現状使用している制御装置２（更新前）を新しい制御装置２（更新後）に入れ替える。
【００１５】
制御装置２は、プラント３の検出器が検出するプロセス信号や、操作機器からの操作量信号を、入出力機器２１を介してコントローラ２２に取り込む。これらの入力信号はコントローラ２２に組み込まれているソフトロジック部２２１で演算処理され、その結果である制御対象機器への制御指令や、状態表示器への表示指令が、入出力機器２１を介してプラント３に出力される。ソフトロジック部２２１はＡＮＤやＯＲなどのロジック素子、フリップフロップなどの記憶素子、加算器や減算器などの演算子、外部と信号を取り合うための入力および出力素子などが信号線で結合された制御ロジックである。
【００１６】
入出力機器２１を介してコントローラ２２に取り込まれるプラント３の検出器が検出するプロセス信号や、操作機器からの操作量信号、さらには、入出力機器２１を介してプラント３に出力されるソフトロジック部２２１で演算処理された結果である制御対象機器への制御指令や、状態表示器への表示指令は、ＲＡＳデータ記憶部２３に格納される。
【００１７】
プラントデータ記録装置４は、トラブル時の原因解析などを目的にＲＡＳデータ記憶部２３の格納データをコピーするようプラントに備えられているものであって、プラントデータ記録装置４に記録される入力信号と出力信号は、妥当性を有する稼働中の関係性が正しい制御装置の運転実績である。
【００１８】
このとき、コントローラ２２に取り込まれる入力信号や、コントローラ２２から出力される信号は、ネットワークを介してプラントデータ記録装置４に記録される。プラントデータ記録装置４はパーソナルコンピュータ型の情報処理装置で、制御装置２や、制御装置２と同じネットワークに接続された他の制御装置の全入出力信号を所定のサンプリング周期で記録しており、トラブル時の解析などに用いられる。プラントデータ記録装置４に記録された入力信号と出力信号のデータは、それぞれ図２に示す入力信号テーブル４１と出力信号テーブル４２に格納される。保存される入力信号および出力信号に含まれる情報として、プラントデータ記録装置４には、図２に示すように、更新前の制御装置２の現実の制御に用いられた信号として、入力テーブル４１として、識別番号、制御装置、名称、信号名称、信号種別、発生時刻、入力値、単位、関連信号の識別番号がそれぞれ対応づけて記憶される。また、同様に、更新前の制御装置２の現実の制御に用いられた信号として、出力テーブル４２として、識別番号、制御装置、名称、信号名称、信号種別、発生時刻、出力値、単位、関連信号の識別番号がそれぞれ対応づけて記憶される。また、入出力信号の発生時刻や関連する信号の識別番号を記録することもできる。
【００１９】
ここで、更新後の制御装置２のソフトロジックのソフトロジック（例）を図３に示す。一方、更新前の制御装置２と更新後の制御装置２はソフトロジックとしては異なるロジックで構成されるが、制御機能としては全く同一である。図３に示すソフトロジック（例）６における信号線で紐付く関係に対応するよう入力信号テーブル４１と出力信号テーブル４２は構成される。
【００２０】
ここでの関連する信号とは、図３に示すソフトロジック（例）６におけるInput1に対するOutput1（あるいはInput1、Input2、Input3、Input4に対するOutput1、Output2）のように、信号線で紐付く関係にある信号を指す。
【００２１】
これらのテーブルは関連する信号の識別番号をキーに互いに参照することができるため、これを利用して、例えば入力信号発生から出力信号発生までの応答時間の計算や、関連する入力信号と出力信号の確認ができる。また、これらの入出力信号のデータは外部記録媒体５や、ネットワークを介して取り出すことができる。以上が制御装置２、プラント３、プラントデータ記録装置４の概要である。
【００２２】
次に、本発明に関わるロジック試験装置１の説明をする。
【００２３】
ロジック試験装置１はパーソナルコンピュータ型の情報処理装置で、試験データ格納部１１、エミュレータ部１２、比較部１３、表示部１４、および入力機器１５を備える。
【００２４】
試験データ格納部１１は、外部記録媒体５やネットワークを介してプラントデータ記録装置４に記録された、任意の期間における更新対象の制御装置の入出力信号データを取り込む。プラントデータ記録装置４には複数のプラントおよび制御装置の入出力信号データを取り込むことが可能で、入力機器１５を使ってロジック試験に使う入出力信号データを選択することができる。
【００２５】
エミュレータ部１２は更新後のソフトロジック（図３に示すソフトロジック（例）６）を格納・動作させる機能を備える。プラントデータ記録装置４と同様に、複数のソフトロジックを格納し、入力機器１５によって試験対象のソフトロジックを選択できる。
【００２６】
比較部１３は制御装置からの出力信号データを複数読み込み、それらが一致するかを比較・判定する機能を持つ。比較を行う際は、ある時間における出力信号の値を比較するか、一定期間での任意の出力信号の推移を比較するかなど、試験条件を予め設定する。
【００２７】
表示部１４はロジック試験装置１の各機能の操作画面、エミュレータ部１２で動作しているソフトロジックの挙動、比較部１３の比較結果などを表示するディスプレイである。
【００２８】
次に、図４を使って実際のロジック試験のフローを説明する。
【００２９】
Ｓ４０１で、事前にプラントデータ記録装置４から更新対象の制御装置２の入出力信号データ（試験用入力信号データとも称する）を試験データ格納部１１に読み込んでおく。すなわち、図２に示す識別番号…００１〜００６…の各入力信号データ、図２に示す識別番号…１０１〜１０３…の各出力信号データを読み込む。
【００３０】
Ｓ４０２で、エミュレータ部１２に試験対象のソフトロジック（図３に示すソフトロジック（例）６）をローディングする。図３に示すソフトロジック（例）６は、更新して今後に実施する制御装置２のソフトロジックであり、具体的には、Input1（３０１）〜Input４（３０４）を演算素子３０７〜３１０で論理演算してOutput1（３１３）〜Output2（３１４）を出力し、また、Input5（３０５）〜Input6（３０６）を演算素子３１１で論理演算し更に演算素子３１２で制御演算してOutput3（３１５）を出力する。
【００３１】
Ｓ４０３で、試験データ格納部１１から入力信号データを選択すると、エミュレータ部１２には入力信号が付与される。この時、入力信号データに含まれる発生時刻の情報を使って、任意の期間で発生したプラント３から更新対象の制御装置への入力信号を自動で再現できる。例えば、図２の例では、発生時刻2015/09/07 20:18:30に実際に発生している（且つ更新されていない）識別番号００１〜００６のデータ「入力値」を選択する。なお、作業者が試験を行いたい任意の信号を個別に選択・付与してもよい。
【００３２】
また、Ｓ４０４で、エミュレータ部１２に入力信号データが付与されると同時に、比較部１３には同入力信号データに対する制御装置２の出力信号データ（あるいは比較用出力信号データとも称する）が付与される。例えば、図２の例では、発生時刻2015/09/07 20:18:30に実際に発生している（且つ更新されていない）識別番号１０１〜１０３のデータ「出力値」を選択する。
【００３３】
Ｓ４０５で、試験対象のソフトロジックは、入力された信号（識別番号００１〜００６のデータ「入力値」）に応じて演算処理を実行する（実行結果は試験対象出力信号データとも称する）。
【００３４】
Ｓ４０６で、演算処理結果が比較部１３に出力される。このとき、エミュレータ部１２の出力信号データは、図２の出力信号テーブル４２と同様のフォーマットで比較部１３に取り込まれる。
【００３５】
Ｓ４０７で、比較部１３は、取り込んだエミュレータ部１２の出力信号データと、試験データ格納部１１から付与された出力信号データ（識別番号１０１〜１０３のデータ「出力値」）を比較する。
【００３６】
Ｓ４０８で、比較結果を表示部１４に出力する。この時、比較結果の表示方法としては、比較対象の各出力信号を表形式で表示する方法や、図５のように任意の出力信号のトレンドをグラフとして表示・比較する方法などがある。また、アナログ信号の比較を行う際は、事前に許容誤差を設定し、比較結果が誤差に収まっているかを判定・表示することもできる。他にも、比較結果のうち、結果が異なる比較項目を抽出して表示部１４に表示することで、新しい制御ロジックの誤りや変更箇所の確認も行える。
【００３７】
Ｓ４０９で、エミュレータの出力信号と、プラントデータの出力信号は一致するか？を判断する。 
一致しなければ、Ｓ４１０で、ソフトロジックの修正を行う。一致すれば、フローを終了する。
【００３８】
この方法によれば、作業者は表示部１３の結果を見て簡単に新しいロジックの健全性を確認できるため、試験の効率向上やヒューマンエラー防止を期待できる。また、ロジック試験装置１は制御装置の機能に通常備えられるソフトロジックの保守ツール上で実施できるため、従来のようにロジック試験のために新たに試験装置を準備する必要がなくなる。
【００３９】
以上は本発明における実施形態の一例だが、必ずしも実施形態を限定するものではない。例えば、プラントデータ記録装置４は制御装置２やロジック試験装置１の一部である場合もある。また、プラントデータ記録装置４から試験データ格納部１１にプラントデータを転送する手段としては、外部記録媒体５を利用する他にも、有線あるいは無線のネットワークによる方法もある。実際の運用時には、これらの方法の中からセキュリティや構成機器の仕様等を考慮して最適なものを選択する。
【００４０】
上記のロジック試験の実施形態の他にも、プラント記録装置４に記録されていない任意の入力信号で試験を行いたい場合は、ロジック試験装置１に備えられた入力機器１２から模擬信号を設定し、与えることも可能である。
【００４１】
このように、試験データ格納部は、試験用入力信号データおよび比較用出力信号データとして、実際に稼動しているプラントの試験時または運転時のデータであるプラントデータに含まれる更新対象の制御装置の入出力信号データを、稼動しているプラントの制御装置または専用のプラントデータ記録装置から読み込む機能を有する。
【００４２】
また、実際のプラントでは、各ハード機器の特性等に応じて要する試験時間が決まる試験を、エミュレータ部の演算速度を速めることにより、実際より速く行う機能を有する。
【００４３】
また、試験の結果、途中経過、試験条件の確認するための表示装置を備える。
【００４４】
また、表示部は、プラントデータ記録装置またはエミュレータ部、あるいは双方から、一定時間内における出力信号データを受け取り、そのトレンドをグラフとして表示する機能を有する。
【００４５】
以上のように、制御装置の更新時に実施する新しいロジックのロジック試験を効率良く、低コストで実施することが可能な試験装置および試験方法が実現できる。上述のプラントデータ記録装置は、トラブル時の原因解析などを目的にプラントに備えられているものであって、装置に記録される入力信号と出力信号は、既に妥当性が確認された稼働中の制御装置の運転実績であり、その関係性は正しい。そこで、記録された入力信号をエミュレータで動作させた試験対象のソフトロジックに与え、ソフトロジックの出力信号を、プラントデータ記録装置に記録されている更新対象の制御装置の出力信号と比較することで、新しいソフトロジックの健全性を確認できる。この方法を採れば、試験信号の入力作業と出力信号の確認作業が自動化できる上に、更新前の制御装置用のエミュレータが不要となるため試験装置のコストを低減できる。更に、本発明の試験装置および機能は、制御装置の保守のためにプラントに通常備えられる保守ツール上でも実現できるため、保守ツール上でロジック試験が実施でき、試験のために新たな装置を用意する必要をなくすこともできる。
【符号の説明】
【００４６】
１    ロジック試験装置
２    制御装置
３    プラント
４    プラントデータ記録装置
５    外部記録媒体
６    制御ロジック図（例）
７    表示部１４への出力例
【図１】
2017224063.tif 000003
【図２】
2017224063.tif 000004
【図３】
2017224063.tif 000005
【図４】
2017224063.tif 000006
【図５】
2017224063.tif 000007