(57)【要約】【課題】運転状態が大きく変動する場合でも熟練を要さずに安定した良好な運転状態に制御できるプラント制御装置を提供する。【解決手段】運転内容変更認識手段３４３により運転内容がナフサを処理する定常運転である場合、状態制御手段３４２にてセンサ４００で検出した運転状態データを第一目標値にするＰＩＤ制御をする。コーク除去の非定常運転の場合、付加制御手段３４４は、状態制御手段３４２にてセンサ４００で検出した運転状態データを第二目標値にするＰＩＤ制御か、状態制御手段３４２にて制御する制御量に制御量データの値を加算させてＰＩＤ制御を実施させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を処理する処理系統を複数有しこれら複数の処理系統のうちの少なくともいずれか１つの処理系統における運転内容を、前記被処理物を処理する定常運転とこの定常運転とは異なる非定常運転との異なる運転内容に変更可能なプラントの前記処理系統における運転状態を制御するプラント制御装置であって、
前記運転状態の目標値を記憶する記憶手段と、
前記プラントに配設されたセンサから前記運転状態に関する運転状態データを取得する運転状態データ取得手段と、
この運転状態データ取得手段で取得した運転状態データと前記記憶手段の目標値とを比較して前記運転状態データと前記目標値とが同一となる運転状態に前記プラントの運転状態を制御する状態制御手段と、
前記処理系統の運転内容が定常運転から非定常運転に切り替わったことを認識する運転内容変更認識手段と、
前記運転内容変更認識手段にて運転内容が定常運転から非定常運転に切り替わったことを認識すると、前記状態制御手段における運転状態データと比較させる目標値を、非定常運転用の目標値と比較させて前記プラントの運転状態を制御させる目標値切替制御と、前記状態制御手段で前記プラントの運転状態を制御する制御量に所定量の制御量を加算して前記プラントの運転状態を制御させる制御量加算制御と、のうちの少なくともいずれか一方の制御を実施する付加制御手段と、
を具備したことを特徴としたプラント制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラント制御装置であって、
前記記憶手段は、前記定常運転における前記熱および量の第一目標値と、前記非定常運転における前記熱および量の第二目標値とを記憶し、
前記付加制御手段は、
前記運転内容変更認識手段にて運転内容が定常運転であると認識すると、前記状態制御手段における前記運転状態データと比較させる目標値として前記第一目標値と比較させ、
前記運転内容変更認識手段にて運転内容が非定常運転であると認識すると、目標値切替制御では前記非定常運転用の目標値として前記第二目標値と比較させて前記運転状態データが第二目標値と同一となる運転状態に前記プラントの運転状態を制御させ、前記制御量加算制御では前記第一目標値または前記第二目標値と同一となる運転状態に前記プラントの運転状態を制御する制御量に所定量の制御量を加算して前記プラントの運転状態を制御させる
ことを特徴としたプラント制御装置。
【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であって、
前記被処理物は、少なくとも熱および量のうちのいずれか一方により処理されるものであり、
前記状態制御手段により制御する前記プラントの運転状態は、熱および量である
ことを特徴としたプラント制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のプラント制御装置であって、
前記付加制御手段は、前記運転状態として熱を制御する場合では前記目標値切替制御を実施し、前記運転状態として量を制御する場合では前記制御量加算制御を実施する
ことを特徴としたプラント制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のプラント制御装置であって、
前記運転内容変更認識手段は、前記運転内容を切り替える旨の入力操作に伴う切替信号を受信することにより前記運転内容の変更を認識する
ことを特徴としたプラント制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のプラント制御装置であって、
前記運転内容変更認識手段は、前記運転状態データ取得手段で取得する運転状態データの変動状態に基づいて運転内容の変化を判断する
ことを特徴としたプラント制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載のプラント制御装置であって、
前記運転内容変更認識手段は、前記運転状態データの変動状態に基づく運転内容の変化として、前記運転状態データの経時変化量と、前記目標値および前記運転状態データの差分の大きさと、前記目標値および前記運転状態データの差分の変化量とのうちの少なくともいずれか一方に基づき、別途記憶された閾値より大きいか否かに基づいて運転内容が切り替わったか否かを判断する
ことを特徴としたプラント制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のプラント制御装置であって、
前記状態制御手段は、ＰＩＤ制御である
ことを特徴としたプラント制御装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のプラント制御装置であって、
前記プラントは、前記被処理物を前記処理系統の少なくともいずれか１つを用いて連続処理するものである
ことを特徴としたプラント制御装置。
【請求項１０】
演算装置を用いて、被処理物を処理する処理系統を複数有しこれら複数の処理系統のうちの少なくともいずれか１つの処理系統における運転内容を、前記被処理物を処理する定常運転とこの定常運転とは異なる非定常運転との異なる運転内容に変更可能なプラントの前記処理系統における運転状態を制御するプラント制御方法であって、
前記運転状態の目標値を記憶する記憶手段を用い、
前記プラントに配設されたセンサから前記運転状態に関する運転状態データを取得する運転状態データ取得工程と、
この運転状態データ取得工程で取得した運転状態データと前記記憶手段の目標値とを比較して前記運転状態データと前記目標値とが同一となる運転状態に前記プラントの運転状態を制御する状態制御工程と、
前記処理系統の運転内容が定常運転から非定常運転に切り替わったことを認識する運転内容変更認識工程と、
前記運転内容変更認識工程にて運転内容が定常運転から非定常運転に切り替わったことを認識すると、前記状態制御手段における運転状態データと比較させる目標値を、非定常運転用の目標値と比較させて前記プラントの運転状態を制御させる目標値切替制御と、前記状態制御手段で前記プラントの運転状態を制御する制御量に所定量の制御量を加算して前記プラントの運転状態を制御させる制御量加算制御と、のうちの少なくともいずれか一方の制御を実施する付加制御工程と、を実施する
ことを特徴としたプラント制御方法。
【請求項１１】
演算装置を、請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のプラント制御装置として機能させる
ことを特徴としたプラント制御プログラム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のプラント制御プログラムが演算装置に読取可能に記録された
ことを特徴としたプラント制御プログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物を処理する複数の処理系統を備えたプラントにおける運転状態を制御するプラント制御装置、プラント制御方法、プラント制御プログラム、および、そのプログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば原料を適宜処理して樹脂原料を製造するなど特に連続運転などの比較的に運転時間が継続し運転状態の変動が少ないプラントでは、ほぼＰＩＤ制御が実施されている。
そして、メンテナンスなどのためにプラントの処理系統の一部を停止したり、他の処理をする場合、通常の処理内容でないことからＰＩＤ制御では追従できず、作業者が手動により操作している。このため、作業者の熟練が要求され、安定した良好な運転状態の維持が困難である。
【０００３】
そこで、例えば、いわゆるファジー制御とＰＩＤ制御との複合制御や、ファジー制御とモデル予測制御との複合制御など、各種制御を複合させる構成が考えられる。
しかしながら、ファジー制御とＰＩＤ制御との複合制御では、ファジー制御に用いるファジー推論が一般的には１段階推論であり、運転状態の追従応答性が低く、良好な運転状態が得られない。
また、ファジー制御によりモデル予測制御のモデルパラメータを変更する複合制御やファジー制御により複数のモデル予測制御を切り替える複合制御でも、良好な運転状態が得られない。すなわち、例えば、運転状態における加熱や冷却などの制御してから応答するまでに時間を要する制御因子や流量や数量などの制御内容がそのまま運転状態となる応答性がよい制御因子など、制御する内容が異なる場合では、運転状態が制御内容に応じて良好に追従されず、良好な運転状態が得られない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、従来のプラントの制御方法では、特に通常運転ではない運転内容に切り替えるなどの運転状態が大きく変動する場合、運転状態が良好に追従せず、作業者による手動制御により対応しており、熟練を要し、安定した良好な運転状態を維持することが困難である。
【０００５】
本発明の目的は、このような点に鑑みて、運転状態が大きく変動する場合でも熟練を要さずに安定した良好な運転状態が得られるプラント制御装置、プラント制御方法、プラント制御プログラム、および、そのプログラムを記録した記録媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に記載のプラント制御装置は、被処理物を処理する処理系統を複数有しこれら複数の処理系統のうちの少なくともいずれか１つの処理系統における運転内容を、前記被処理物を処理する定常運転とこの定常運転とは異なる非定常運転との異なる運転内容に変更可能なプラントの前記処理系統における運転状態を制御するプラント制御装置であって、前記運転状態の目標値を記憶する記憶手段と、前記プラントに配設されたセンサから前記運転状態に関する運転状態データを取得する運転状態データ取得手段と、この運転状態データ取得手段で取得した運転状態データと前記記憶手段の目標値とを比較して前記運転状態データと前記目標値とが同一となる運転状態に前記プラントの運転状態を制御する状態制御手段と、前記処理系統の運転内容が定常運転から非定常運転に切り替わったことを認識する運転内容変更認識手段と、前記運転内容変更認識手段にて運転内容が定常運転から非定常運転に切り替わったことを認識すると、前記状態制御手段における運転状態データと比較させる目標値を、非定常運転用の目標値と比較させて前記プラントの運転状態を制御させる目標値切替制御と、前記状態制御手段で前記プラントの運転状態を制御する制御量に所定量の制御量を加算して前記プラントの運転状態を制御させる制御量加算制御と、のうちの少なくともいずれか一方の制御を実施する付加制御手段と、を具備したことを特徴とする。
この発明では、運転内容変更認識手段により運転内容が、被処理物を処理する定常運転から非定常運転に切り替わったことを認識すると、目標値とセンサからの運転状態データとを比較して運転状態データが目標値となる状態にプラントの運転状態を制御する状態制御手段における目標値として、非定常運転用の目標値と比較させてプラントの運転状態を制御させる目標値切替制御と、状態制御手段でプラントの運転状態を制御する制御量に所定量の制御量を加算してプラントの運転状態を制御させる制御量加算制御と、の制御を適宜実施する。
このことにより、運転内容が切り替わって運転状態が大きく変動し、状態制御手段で追従できない状態が生じる場合でも、状態制御の制御を適宜補助し、運転内容が切り替わっても運転内容に応じた良好な運転状態に追従させて良好な運転状態が得られる。
【０００７】
そして、本発明では、前記記憶手段は、前記定常運転における前記熱および量の第一目標値と、前記非定常運転における前記熱および量の第二目標値とを記憶し、前記付加制御手段は、前記運転内容変更認識手段にて運転内容が定常運転であると認識すると、前記状態制御手段における前記運転状態データと比較させる目標値として前記第一目標値と比較させ、前記運転内容変更認識手段にて運転内容が非定常運転であると認識すると、目標値切替制御では前記非定常運転用の目標値として前記第二目標値と比較させて前記運転状態データが第二目標値と同一となる運転状態に前記プラントの運転状態を制御させ、前記制御量加算制御では前記第一目標値または前記第二目標値と同一となる運転状態に前記プラントの運転状態を制御する制御量に所定量の制御量を加算して前記プラントの運転状態を制御させる構成とすることが好ましい。
この発明では、運転内容が定常運転では、状態制御手段で運転状態データと比較させる目標値として通常運転用の第一目標値に基づいて運転状態を制御させる。一方、運転内容が非定常運転では、目標切替制御として運転状態データと比較させる目標値に非定常運転用の目標値である第二目標値を用いて運転状態を制御させ、制御量加算制御として運転状態を制御する制御量に別途記憶された制御量を加算して制御させる。
このことにより、制御因子として制御時期と運転状態との応答性が異なる複数の制御因子を制御する場合でも、運転内容に応じて良好な運転状態に追従でき、良好な運転状態が得られる。
【０００８】
また、本発明では、前記被処理物は、少なくとも熱および量のうちのいずれか一方により処理されるものであり、前記状態制御手段により制御する前記プラントの運転状態は、熱および量である構成とすることが好ましい。
この発明では、プラントにおける運転状態の制御として、被処理物を処理する少なくとも熱および量のうちのいずれか一方である。
このことより、制御してから所望とする運転状態となるまでに時間を要する制御因子である熱や、制御してから所望とする運転状態となるまでに時間を要しない制御因子である量を制御する場合でも、付加制御手段による目標値切替制御および制御量加算制御を適宜実施することで、運転内容に応じて良好な運転状態に追従でき、良好な運転状態が得られる。
【０００９】
さらに、本発明では、前記付加制御手段は、前記運転状態として熱を制御する場合では前記目標値切替制御を実施し、前記運転状態として量を制御する場合では前記制御量加算制御を実施する構成とすることが好ましい。
この発明では、運転状態として追従応答性の低い熱を制御する場合には目標値切替制御により状態制御手段で制御させ、運転状態として追従応答性の高い量を制御する場合では制御量加算制御にて状態制御手段で制御させる。
このことにより、追従応答性の低い熱を制御する場合でも、追従応答性の高い量を制御する場合でも、運転内容に応じて良好な運転状態に追従でき、良好な運転状態が得られる。
【００１０】
そして、本発明では、前記運転内容変更認識手段は、前記運転内容を切り替える旨の入力操作に伴う切替信号を受信することにより前記運転内容の変更を認識する構成とすることが好ましい。
この発明では、プラントのオペレータなどによる運転内容を切り替える旨の入力操作に伴う切替信号を受信することにより、運転内容の変更を認識する。
このことにより、運転内容が切り替わった時点から直ちに運転内容に応じた良好な運転状態での制御ができる。
【００１１】
また、本発明では、前記運転内容変更認識手段は、前記運転状態データ取得手段で取得する運転状態データの変動状態に基づいて運転内容の変化を判断する構成とすることが好ましい。
この発明では、運転状態データ取得手段で取得する運転状態データの変動状態に基づいて運転内容の変化を判断するので、オペレータによる切替操作がなくても、プラントの運転状態から運転内容を自動的に判断するので、よりプラントの運転状態の制御が容易となる。
【００１２】
さらに、本発明では、前記運転内容変更認識手段は、前記運転状態データの変動状態に基づく運転内容の変化として、前記運転状態データの経時変化量と、前記目標値および前記運転状態データの差分の大きさと、前記目標値および前記運転状態データの差分の変化量とのうちの少なくともいずれか一方に基づき、別途記憶された閾値より大きいか否かに基づいて運転内容が切り替わったか否かを判断する構成とすることが好ましい。
この発明では、運転状態データの経時変化量と、前記目標値および前記運転状態データの差分の大きさと、前記目標値および前記運転状態データの差分の変化量とのうちの少なくともいずれか一方に基づき、別途記憶された閾値より大きいか否かに基づいて運転内容が切り替わったか否かを判断する。
このため、例えば運転状態として追従応答性が低い熱や追従応答性が高い量を制御する場合でも、運転状態から比較的に応答よく運転内容が切り替わったことを認識することができ、運転内容に応じた良好な運転状態に容易に制御できる。
【００１３】
そして、本発明では、前記状態制御手段は、ＰＩＤ制御である構成とすることが好ましい。
この発明では、状態制御手段によるプラントの運転状態の制御は、ＰＩＤ制御である。
このため、定常運転時における良好な運転状態の制御が得られるとともに、運転状態が大きく変動する運転内容に切り替わっても付加制御手段による制御が加わることで、運転内容に応じた良好な運転状態に応答よく制御できる。
【００１４】
また、本発明では、前記プラントは、前記被処理物を前記処理系統の少なくともいずれか１つを用いて連続処理するものである構成とすることが好ましい。
この発明では、被処理物を複数の処理系統のうちの少なくともいずれか１つの処理系統で被処理物を連続処理するプラントに適用する。
このことにより、処理系統における被処理物を連続処理する定常運転から、例えば処理系統の保守や、異なる材料を用いて別の異なる処理を施すなどの処理内容の変更など、大きく運転状態が変動するプラントで、特に有効である。
【００１５】
本発明に記載のプラント制御方法は、演算装置を用いて、被処理物を処理する処理系統を複数有しこれら複数の処理系統のうちの少なくともいずれか１つの処理系統における運転内容を、前記被処理物を処理する定常運転とこの定常運転とは異なる非定常運転との異なる運転内容に変更可能なプラントの前記処理系統における運転状態を制御するプラント制御方法であって、前記運転状態の目標値を記憶する記憶手段を用い、前記プラントに配設されたセンサから前記運転状態に関する運転状態データを取得する運転状態データ取得工程と、この運転状態データ取得工程で取得した運転状態データと前記記憶手段の目標値とを比較して前記運転状態データと前記目標値とが同一となる運転状態に前記プラントの運転状態を制御する状態制御工程と、前記処理系統の運転内容が定常運転から非定常運転に切り替わったことを認識する運転内容変更認識工程と、前記運転内容変更認識工程にて運転内容が定常運転から非定常運転に切り替わったことを認識すると、前記状態制御手段における運転状態データと比較させる目標値を、非定常運転用の目標値と比較させて前記プラントの運転状態を制御させる目標値切替制御と、前記状態制御手段で前記プラントの運転状態を制御する制御量に所定量の制御量を加算して前記プラントの運転状態を制御させる制御量加算制御と、のうちの少なくともいずれか一方の制御を実施する付加制御工程と、を実施することを特徴とする。
この発明は、請求項１に記載のプラント制御装置を方法に展開したもので、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を享受する。
【００１６】
本発明に記載のプラント制御プログラムは、演算装置を、請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のプラント制御装置として機能させることを特徴とする。
この発明は、例えば汎用のコンピュータを演算装置として利用しインストールすることにより請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のプラント制御装置として機能させることができ、本発明の利用促進を大幅に図ることができる。
【００１７】
本発明に記載のプラント制御プログラムを記録した記録媒体は、請求項１１に記載のプラント制御プログラムが演算装置に読取可能に記録されたことを特徴とする。
この発明では、請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のプラント制御装置として機能させるプログラムを記録媒体に記憶しているので、プラント製造プログラムの取扱が容易で、本発明の利用促進を大幅に図ることができる。
【００１８】
なお、請求項１０ないし請求項１２のいずれかに記載の発明において、演算装置は、例えば１つのパーソナルコンピュータ、複数のコンピュータをネットワーク状に組み合わせた構成、マイクロコンピュータなどの素子、あるいは複数の電子部品が搭載された回路基板などをも含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明のプラント制御装置に係る一実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態では、被処理物であるナフサを原料として各種材料を製造するプラントを例示するが、例えば複数の貯留タンクにそれぞれ貯溜された各性状の原料を適宜混合させて所定の性状の燃料油などの調合物を製造するプラント、複数並列に設けられた加熱炉へ各種被処理物を供給して適宜加熱させる熱処理プラントなど、複数の処理系統を有しいずれかの処理系統を異なる運転状態に切替可能な各種プラントに適用できる。
図１は、本実施の一形態におけるナフサ処理プラントの概略構成を示すブロック図である。図２は、ナフサ処理プラントの運転状態を制御するプラント制御装置を含む全体構成の概略構成を示すブロック図である。
【００２０】
〔ナフサ処理プラントの全体構成〕
プラントであるナフサ処理プラント１００は、原料のナフサに水蒸気を混合して分解した後に適宜分留などの処理を実施して、エチレンやエタン、アセチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ブタジエン、熱分解ガソリンなどを連続的に製造する。
そして、ナフサ処理プラント１００は、ナフサを分解する処理系統としての分解炉１１０が並列状に複数設けられている。すなわち、分解炉１１０は、定常運転であるナフサの分解処理に際して、流路内にコークが付着し、流通不良を生じるおそれがあるため、原料のナフサの供給を停止し、空気と水蒸気との供給により付着するコークを二酸化炭素として除去する非定常運転が実施可能となっている。
また、ナフサ処理プラント１００には、分解炉１１０の下流側に熱分解重油を分留するための第一分留塔１２０が設けられている。さらに、第一分留塔１２０の下流側には、熱分解ガソリンを分留するとともに水抜きのための水冷塔１３０が設けられている。また、水冷塔１３０の下流側には、硫化水素や二酸化炭素を分離除去するための圧縮機１４０を介して、水素を回収する水素回収塔１５０、各材料を分留する複数の分留塔１６０Ａ〜１６０Ｇが設けられている。
なお、水冷塔で分集する水分は、下流の処理の熱源として利用される。すなわち、水分の温度が変動すると下流の処理における運転状態も変動することとなる。
【００２１】
そして、ナフサ処理プラント１００には、各分解炉１１０、第一分留塔１２０、冷却塔１３０、圧縮機１４０、水素回収塔１５０、各分留塔１６０Ａ〜１６０Ｇなどに適宜配設された流量計、温度計など、ナフサ処理プラント１００の温度や流量などの運転状態を検出する図示しないセンサが複数配設されている。
また、ナフサ処理プラント１００には、図２に示すように、流量を調整するバルブ、温度を調整するボイラや冷却水の流量を調整するバルブなどの運転状態を可変制御、すなわちバルブの開度を調整したり、ボイラの熱量を調整したりする運転状態調整装置２００が設けられている。
【００２２】
そして、運転状態調整装置２００には、プラント制御装置３００が接続されている。
このプラント制御装置３００は、運転状態調整装置２００を制御、すなわち運転状態調整装置２００で実施させる運転状態の可変状態を設定し、その設定内容で運転状態調整装置２００に運転状態を可変させる制御をする。また、プラント制御装置３００は、ナフサ処理プラント１００に配設されたセンサで検出する運転状態データを受信可能に各種センサ４００が接続されている。
そして、プラント制御装置３００は、例えば汎用のコンピュータなどが利用され、入力手段３１０と、表示手段３２０と、記憶手段３３０と、演算装置としての演算手段３４０と、を備えている。
【００２３】
入力手段３１０は、例えばキーボードやマウスなど、演算手段３４０に接続され、各種情報の入力操作により対応する所定の信号を演算手段３４０へ出力して演算手段３４０で各種情報を設定入力する。この設定入力は、キーボードや各種スイッチなどの入力操作の他、タッチパネルや音声入力などとしてもよい。
表示手段３２０は、演算手段３４０に接続され、演算手段３４０から出力される画像データを適宜表示する。この表示手段３２０は、例えば液晶パネルや有機ＥＬ（electoroluminescence）パネル、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）など、各種表示装置を用いることができる。
【００２４】
記憶手段３３０は、演算手段３４０が読出可能に、各種データを記憶する。この記憶手段３３０は、例えばＨＤ（Hard Disk）などの磁気ディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスク、メモリカードなど、各種記録媒体に読み出し可能に記憶するドライブやドライバなどを備えた構成、さらには複数のドライブやドライバにて構築された構成などが適用できる。
そして、記憶手段３３０は、目標値である第一目標値を記憶する第一目標値データベース３３１と、目標値である第二目標値を記憶する第二目標値データベース３３２と、制御量加算データを記憶する制御量加算データベース３３３と、などを備えている。また、記憶手段３３０は、全体構成を動作制御するＯＳ（Operating System）上に展開される各種プログラムなどを記憶している。
【００２５】
そして、第一目標値データベース３３１は、ナフサ処理プラント１００における運転内容である定常運転におけるナフサや水蒸気、空気の流量やボイラでの温度などの最も効率的な運転状態となる値が、各バルブやボイラなどの制御する対象毎に複数記憶されている。
具体的には、各分解炉１１０でナフサを水蒸気にて分解する定常運転時におけるナフサ処理プラント１００の各部位でセンサ４００にて検出する熱量や流量などの目標値が、それぞれ検出部位に対応して複数記憶されている。すなわち、第一目標値データベース３３１は、検出部位を特定するＩＤ番号などの識別番号に、第一目標値の値に関する第一目標値データが一体に関連付けられた第一目標値情報を複数記憶するテーブル構造に構築させている。
【００２６】
また、第二目標値データベース３３２は、ナフサ処理プラント１００における運転内容である非定常運転におけるナフサや水蒸気、空気の流量やボイラでの温度などの最も効率的な運転状態となる値が、各バルブやボイラなどの制御する対象毎に複数記憶されている。
具体的には、各分解炉１１０のいずれかでコークを除去する処理を実施する非定常運転時におけるナフサ処理プラント１００の各部位でセンサ４００にて検出する熱量や流量などの目標値が、それぞれ検出部位に対応して複数記憶されている。すなわち、第二目標値データベース３３２は、検出部位を特定するＩＤ番号などの識別番号に、第二目標値の値に関する第二目標値データが一体に関連付けられた第二目標値情報を複数記憶するテーブル構造に構築させている。
【００２７】
さらに、制御量加算データベース３３３は、詳細は後述するが、例えば流量を２０％増となる状態に制御させる制御量に、所定の制御量である１０％をさらに加算してトータル３０％増となる状態に運転状態調整装置２００でバルブを制御させたりするための、加算させる所定の制御量が、それぞれの検出部位に対応して複数記憶されている。すなわち、制御量加算データベース３３３は、検出部位を特定するＩＤ番号などの識別番号に、加算させる制御量に関する制御量データが一体に関連付けられた制御量加算情報を複数記憶するテーブル構造に構築させている。
【００２８】
演算手段３４０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を備え、センサ４００や運転状態調整装置２００、入力手段３１０や表示手段３２０が接続される各ポートを備えている。
そして、演算手段３４０は、各種プログラムとして、運転状態データ取得手段３４１と、状態制御手段３４２と、運転内容変更認識手段３４３と、付加制御手段３４４と、を備えている。
【００２９】
運転状態データ取得手段３４１は、センサ４００で検出した運転状態に関する運転状態データを取得する。
具体的には、運転状態データ取得手段３４１は、センサ４００で検出する運転状態データである温度、流量などの値を逐次受信する。なお、本実施形態では、状態制御手段３４２は運転状態調整装置２００を毎秒毎に受信する運転状態データに基づいてＰＩＤ制御する構成を例示するが、運転状態の制御方法に応じて、適宜受信すればよい。
【００３０】
状態制御手段３４２は、運転状態データ取得手段で取得した運転状態データと、記憶手段３３０の第一目標値や第二目標値とを比較し、運転状態データが第一目標値や第二目標値と同一となる運転状態に、例えばＰＩＤ制御によりナフサ処理プラント１００の運転状態を制御する。
具体的には、状態制御手段３４２は、運転状態調整装置２００を制御して、バルブの開度やバーナの熱量などをＰＩＤ制御させる。
【００３１】
運転内容変更認識手段３４３は、ナフサ処理プラント１００の運転内容が、通常運転と非通常運転とで切り替わったか否かを判断する。具体的には、上述したように、ナフサを処理する定常運転か、分解炉１１０のいずれかでコークを除去する処理を実施する非定常運転かを判断する。
この判断としては、ナフサ処理プラント１００のオペレータなどによる運転内容を切り替える旨のスイッチの切替などの入力操作に伴って出力される切替信号を受信することにより、運転内容が定常運転から非定常運転へ切替、あるいは非定常運転から定常運転へ切替を判断する。
さらに、運転内容変更認識手段３４３は、センサ４００から取得する運転状態データの変動状態に基づいて運転内容の変化を自動的に判断可能である。例えば、運転状態データの経時変化量と、第一目標値あるいは第二目標値および運転状態データの差分の大きさと、第一目標値あるいは第二目標値および運転状態データの差分の変化量とのうちの少なくともいずれか一方に基づき、記憶手段３３０に別途記憶された閾値と比較して、閾値より大きいか否かに基づいて、運転内容が切り替わったか否かを自動的に判断可能である。なお、オペレータの手動操作により運転内容の切替を認識する構成と、運転状態データの変動状態に基づいて自動的に運転内容の切替を判断する構成とのうちの、いずれか一方のみでもよい。さらには、他の方法で運転内容を認識しても良い。
【００３２】
付加制御手段３４４は、運転内容変更認識手段３４３で認識する運転内容に応じて、状態制御手段３４２による運転状態調整装置のＰＩＤ制御状態を適宜補助する。
すなわち、定常運転である場合には、付加制御手段３４４は、動作せず、状態制御手段３４２による第一目標値データに基づいて通常のＰＩＤ制御が実施される。また、非通常状態では、付加制御手段３４４は、状態制御手段３４２によるＰＩＤ制御を補助する制御をする。この付加制御手段３４４は、プログラムとして、目標値切替制御手段３４４Ａと、制御量加算制御手段３４４Ｂと、を備えている。
【００３３】
そして、付加制御手段３４４は、非定常運転時の制御として、制御する運転状態の対象が追従応答性の低い熱量を制御する場合には、目標値切替制御手段３４４Ａを実施させ、制御する運転状態の対象が追従応答性の高い数量を制御する場合には、制御量加算制御手段３４４Ｂを実施させる。
すなわち、目標値と比較した運転状態データである温度が目標値より低いために、ボイラの加熱量を増大させて温度を上げる制御をしても温度は直ちに上昇しない。このため、あらかじめ温度の追従応答性を考慮して、第二目標値を設定しておけばよい。一方、制御対象が数量の場合、例えばバルブの開度を調整するのみで直ちに流量を増減できるのであらかじめ運転内容が分かっている状態ではどの程度の数量が必要かが明らかであるので、状態制御手段３４２で制御する制御量に直ちに目標値に対応させる数量を増減させる状態に制御量を加算する制御を実施すればよい。
なお、制御対象が数量の場合、目標値切替制御手段３４４Ａを実施してもよい。すなわち、追従応答性が高い数量の場合には、追従応答性を考慮して第二目標値を設定しておき、適宜制御量を加算する制御を組み合わせるなどしてもよい。
【００３４】
目標値切替制御手段３４４Ａは、運転内容変更認識手段３４３により運転内容が切り替わったことを認識した場合、運転内容に応じて状態制御手段３４２にてセンサ４００からの運転状態データと比較する目標値を、第一目標値または第二目標値のいずれかに適宜切り替える。
すなわち、目標値切替制御手段３４４Ａは、運転内容が定常運転であると判断した場合には、状態制御手段３４２で運転状態データと比較させる目標値を第一目標値とし、状態制御手段３４２で運転状態データの値が第一目標値となるように運転状態調整装置２００をＰＩＤ制御する。また、運転内容が非定常運転であると判断した場合、状態制御手段３４２で運転状態データと比較させる目標値を第二目標値とし、状態制御手段３４２で運転状態データの値が第二目標値となるように運転状態調整装置２００をＰＩＤ制御する。
【００３５】
制御量加算制御手段３４４Ｂは、状態制御手段３４２により運転状態調整装置２００をＰＩＤ制御する際の制御量に所定量の制御量を加算してＰＩＤ制御させる。
例えば、状態制御手段３４２で流量を２０％増となる状態に運転状態調整装置２００をＰＩＤ制御させる制御量に、対応する部位での制御量加算データベース３３３の制御量データの制御量である１０％をさらに加算してトータル３０％増となる状態に、状態制御手段３４２にて運転状態調整装置２００でバルブをＰＩＤ制御させる。
【００３６】
〔ナフサ処理プラントの制御動作〕
次に、上記プラント制御装置におけるナフサ処理プラント１００の運転状態の制御について、図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００３７】
ナフサ処理プラント１００の立ち上げ後、定常運転で安定した状態からプラント制御装置３００による制御が開始される。
このプラント制御装置３００による制御は、例えばいわゆるボードマンと称されるプラントの運転作業者が安定運転まで立ち上げ用のプログラムに基づいて運転状態を制御した後、運転状態が安定してナフサの処理を実施するためのプログラムの切替操作などにより、プラント制御装置３００の演算手段３４０が処理を開始する。
【００３８】
まず、演算手段３４０は、ナフサ処理プラント１００の運転状態を認識する（ステップＳ１）。
具体的には、演算手段３４０の運転内容変更認識手段３４３により、運転作業者による運転内容を切り替える旨のスイッチの切替や定常運転あるいは非定常運転を実施するスイッチ操作などの入力操作に伴って出力される切替信号を受信して、運転内容が定常運転か非定常運転かを判断する。さらに、運転内容変更認識手段３４３は、センサ４００から取得する運転状態データの変動状態に基づいて、運転内容の変化を自動的に判断する。
【００３９】
このステップＳ１において、運転内容変更認識手段３４３が定常運転、すなわちナフサを処理する運転であると判断した場合には、ナフサ処理プラント１００の運転状態を認識する。すなわち、演算手段３４０の運転状態データ取得手段３４１により、ナフサ処理プラント１００の各部位でのセンサ４００で検出した温度や流量などの運転状態データを取得する（ステップＳ１１）。
そして、演算手段３４０は、定常状態であるとの判断に基づいて、状態制御手段３４２により第一目標値に基づいて運転状態をＰＩＤ制御し（ステップＳ１２）、ステップＳ１に戻る。
すなわち、定常状態であるとの判断に基づいて、付加制御手段３４４が状態制御手段３４２で比較させる目標値として第一目標値を用いる設定をする。そして、状態制御手段３４２は、ステップＳ１１で取得した運転状態データと、第一目標値データとを比較し、運転状態データの値が第一目標値データの値と同一となる状態に、各部位における温度や流量を調整すべく、運転状態調整装置２００を制御する。
【００４０】
一方、ステップＳ１において、運転内容変更認識手段３４３が非定常運転、すなわちいずれの分解炉１１０で付着するコークを除去する運転であると判断した場合には、ナフサ処理プラント１００の運転状態を認識する。すなわち、演算手段３４０の運転状態データ取得手段３４１により、ナフサ処理プラント１００の各部位でのセンサ４００で検出した温度や流量などの運転状態データを取得する（ステップＳ２１）。
そして、演算手段３４０は、非定常状態であるとの判断に基づいて、付加制御手段３４４は、状態制御手段３４２によるＰＩＤ制御を補助する制御をする。すなわち、非定常状態であるとの判断に基づいて、付加制御手段３４４は、各部位での運転状態データが温度か流量かを判断、すなわち制御する運転状態の対象が熱量か数量かを各部位における識別番号などから判断する（ステップＳ２２）。
【００４１】
このステップＳ２２において、状態制御手段３４２にて熱量を制御対象とするものであると判断した場合、付加制御手段３４４は状態制御手段３４２の運転状態データと比較させる目標値として第二目標値を用いる設定とする。そして、状態制御手段３４２は、目標値切替制御手段３４４Ａによる処理、すなわちステップＳ２１で取得した運転状態データと、第二目標値データとを比較し、運転状態データの値が第二目標値データの値と同一となる状態に、各部位における温度や流量を調整すべく、運転状態調整装置２００をＰＩＤ制御し（ステップＳ２３）、ステップＳ１に戻る。
一方、ステップＳ２２において、状態制御手段３４２にて数量を制御対象とするものであると判断した場合、付加制御手段３４４は、目標値切替制御手段３４４Ａか制御量加算制御手段３４４Ｂによる処理を設定し、設定した処理内容で状態制御手段３４２によるＰＩＤ制御を実施させ（ステップＳ２４）、ステップＳ１に戻る。例えば、ステップＳ２２で認識した部位における識別番号などから第二目標値に基づいて状態制御手段３４２でＰＩＤ制御するか、制御量加算データベース３３３から対応する制御量データを読み出して、状態制御手段３４２でＰＩＤ制御する際の制御量に読み出した制御量データの値を加算して状態制御手段３４２でＰＩＤ制御させるか、を設定する。
なお、非定常状態から再び定常状態に戻る場合には、状態制御手段３４２による運転状態データと比較させる目標値を第二目標値から第一目標値に設定し直せばよい。
【００４２】
そして、ステップＳ１において、運転内容が、定常運転および非定常運転でもないと判断した場合には、ナフサの処理を停止、あるいはプラント制御装置３００による制御の停止が実施されたか否かを判断する（ステップＳ２）。この判断としては、例えば、運転作業者の入力操作により設定入力されたか否かを判断する。
このステップＳ２において、演算手段３４０が停止の設定がされていないと判断した場合には、例えば運転異常やエラー信号などの異常と判断し、エラー処理をする（ステップＳ３）。また、ステップＳ２において、演算手段３４０が停止の設定がされたと判断すると、プラント制御装置３００による制御を終了させる。
【００４３】
〔プラント制御装置の作用効果〕
上述したように、上記実施形態のプラント制御装置３００では、運転内容変更認識手段３４３により運転内容が、ナフサを処理する定常運転から非定常運転に切り替わったことを認識すると、運転状態を制御する状態制御手段３４２のＰＩＤ制御を補助する制御をする。すなわち、第一目標値とセンサ４００からの運転状態データとを比較して運転状態データが第一目標値となる状態にナフサ処理プラント１００の運転状態として運転状態調整装置２００をＰＩＤ制御する状態制御手段３４２で、第一目標値に代えて非定常運転用の第二目標値と運転状態データとを比較させてナフサ処理プラント１００の運転状態を制御する目標値切替制御手段３４４Ａによる目標値切替制御と、状態制御手段３４２でナフサ処理プラント１００の運転状態をＰＩＤ制御する制御量に所定量の制御量データの値を加算してナフサ処理プラント１００の運転状態をＰＩＤ制御させる制御量加算制御手段３４４Ｂによる制御量加算制御と、を適宜実施する付加制御手段３４４を設けている。
このため、運転内容が切り替わって運転状態が大きく変動し、状態制御手段３４２のＰＩＤ制御では、追従できない運転状態が生じるおそれがある場合でも、状態制御手段３４２によるＰＩＤ制御を、目標値を代えたり制御量に加算したりする制御で適宜補助するので、運転内容が切り替わっても運転内容に応じた良好な運転状態に追従させて良好な運転状態を得ることができる。したがって、非定常状態の際に、運転状態が大きく変動するために熟練の運転作業者にて手動で制御する必要がなく、運転作業者間での熟練度のばらつきによる運転状態の制御のばらつきもなく、安定した自動制御ができ、安定してナフサを処理できる。
【００４４】
そして、上記実施形態によれば、運転内容が定常運転では、状態制御手段３４２で運転状態データと比較させる目標値として通常運転用の第一目標値に基づいて運転状態を制御させる。一方、運転内容が非定常運転では、目標切替制御として運転状態データと比較させる非定常運転用の目標値である第二目標値を用いて運転状態を制御させ、制御量加算制御として運転状態を制御する制御量に別途記憶された制御量データの値を加算して制御させている。
このため、制御因子として温度や流量などの制御時期と運転状態との応答性が異なる複数の制御因子を制御する場合でも、運転内容に応じて良好な運転状態に追従でき、良好な運転状態が得られる。
【００４５】
また、ナフサ処理プラント１００における運転状態の制御として、ナフサを処理する少なくとも熱および量のうちのいずれか一方である。
このため、制御結果として所望とする運転状態となるまでに時間を要する制御因子である熱や、制御結果として所望とする運転状態となるまでに時間を要しない制御因子である数量を制御する場合でも、付加制御手段３４４による目標値切替制御および制御量加算制御を適宜実施することで、運転内容に応じて良好な運転状態に追従でき、良好な運転状態が得られ、安定したナフサ処理を提供できる。
【００４６】
さらに、運転状態として追従応答性の低い熱を制御する場合には目標値切替制御により状態制御手段３４２でＰＩＤ制御させ、運転状態として追従応答性の高い数量を制御する場合では制御量加算制御にて状態制御手段３４２でＰＩＤ制御させている。
このため、追従応答性の低い熱を制御する場合でも、追従応答性の高い数量を制御する場合でも、運転内容に応じて良好な運転状態に追従でき、良好な運転状態が得られる。
【００４７】
また、運転作業者などによる運転内容を切り替える旨の入力操作に伴う切替信号を受信することにより、運転内容の変更を認識する構成を採っている。
このため、運転内容が切り替わった時点から直ちに運転内容に応じた良好な運転状態での制御ができる。
【００４８】
さらに、運転状態データ取得手段３４１で取得する運転状態データの変動状態に基づいて運転内容の変化をも判断している。
このため、運転作業者による切替操作がなくても、ナフサ処理プラント１００の運転状態から運転内容を自動的に判断するので、よりナフサ処理プラント１００の運転状態の制御が容易にできる。
そして、運転内容の自動的な判断として、運転状態データの経時変化量と、第一目標値あるいは第二目標値および運転状態データの差分の大きさと、第一目標値あるいは第二目標値および運転状態データの差分の変化量とのうちの少なくともいずれか一方に基づき、記憶手段３３０に別途記憶された閾値より大きいか否かに基づいて運転内容が切り替わったか否かを判断する。
このため、例えば運転状態として追従応答性が低い熱や追従応答性が高い数量を制御する場合でも、運転状態から比較的に応答よく運転内容が切り替わったことを認識することができ、運転内容に応じた良好な運転状態に容易に制御できる。
【００４９】
そして、状態制御手段３４２によるナフサ処理プラント１００の運転状態の制御は、ＰＩＤ制御としている。
このため、定常運転時における良好な運転状態の制御が得られるとともに、運転状態が大きく変動する運転内容に切り替わっても付加制御手段３４４による制御が加わることで、運転内容が変わることで大きく運転状態が変動するナフサ処理プラント１００などの処理プラントでも、運転内容に応じた良好な運転状態に応答よく制御できる。
【００５０】
また、ナフサを複数の処理系統である分解炉１１０のうちの少なくともいずれか１つの分解炉１１０で連続処理するナフサ処理プラント１００に適用している。
このため、ナフサを連続処理する定常運転から、例えば分解炉１１０のコークの除去などの処理系統の保守や、異なる材料を用いて別の異なる処理を施すなどの処理内容の変更など、大きく運転状態が変動するナフサ処理プラントのような処理プラントで、特に有効に安定した運転が得られる。
【００５１】
〔実施の形態の変形例〕
なお、以上に説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的および効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造および形状などは、本発明の目的および効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状などとしても問題はない。
【００５２】
すなわち、ナフサを処理するプラントの運転状態を制御する構成を例示したが、上述したように、例えば複数の貯留タンクにそれぞれ貯溜された各性状の原料を適宜混合させて所定の性状の燃料油などの調合物を製造するプラント、複数並列に設けられた加熱炉へ各種被処理物を供給して適宜加熱させる熱処理プラントなど、複数の処理系統を有しいずれかの処理系統を異なる運転状態に切替可能な各種プラントに適用できる。
【００５３】
そして、本発明のプラント制御装置として、１つの演算装置の構成で説明したが、既に制御盤などで第一目標値に基づいてＰＩＤ制御されているプラントにおけるＰＩＤ制御する演算装置に、上述した運転状態データ取得手段３４１、運転内容変更認識手段３４３、付加制御手段３４４を備えた演算手段３４０と、第二目標値データおよび制御量データを記憶する記憶手段３３０とを備えた演算装置を接続し、制御盤のＰＩＤ制御する演算装置を上述の状態制御手段３４２として補助する状態に制御する構成としてもよい。
また、記憶手段３３０として、第一目標値データベース３３１、第二目標値データベース３３２、制御量加算データベース３３３を備えたテーブル構造で説明したが、例えば、記憶手段３３０を、検出部位を特定する識別番号に、第一目標値データ、第二目標値データ、および、制御量データを１つのデータとして関連付けた制御情報を複数記憶するテーブル構造に構築するなど、第一目標値データ、第二目標値データおよび制御量データを適宜読出可能に記憶するいずれのテーブル構造とすることができる。
【００５４】
その他、本発明の実施における具体的な構造および形状などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、ナフサの処理の他、各性状の原料を適宜混合させて所定の性状の燃料油などの調合物の製造、加熱や冷却などの熱処理など、複数の処理系統を有しいずれかの処理系統を異なる運転状態に切替可能な各種プラントにおける運転状態の制御に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に係るナフサ処理プラントの概略構成を示すブロック図である。
【図２】前記一実施形態におけるナフサ処理プラントの運転状態を制御するプラント制御装置を含む全体構成の概略構成を示すブロック図である。
【図３】プラント制御装置による制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１００……プラントであるナフサ処理プラント
１１０……処理系統となる分解炉
３００……プラント制御装置
３３０……記憶手段
３４０……演算装置である演算手段
３４１……運転状態データ取得手段
３４２……状態制御手段
３４３……運転内容変更認識手段
３４４……付加制御手段
３４４Ａ…目標値切替制御手段
３４４Ｂ…制御量加算制御手段
【図１】
2009245277.tif 000003
【図２】
2009245277.tif 000004
【図３】
2009245277.tif 000005