JP5489781B2 - 監視制御システム - Google Patents

Description

この発明は、プラント設備の監視制御を行うに当たって、プラント信号の設計を支援する監視制御システムに関するものである。

従来のプラント設備の監視制御を行う監視制御システムにおける信号項目は、監視装置、制御装置毎に設計し、データ入力を行う必要があった。
また、特許文献１には、プラントから入力される各入力点の最新プラントデータを記憶するプラントデータベースと、表示もしくは演算に使用され、プラントデータに関連するデータが格納されたプラントデータ関連データベースを有し、プラントデータベースが変更されたとき、プラントデータ関連データベースを自動的に変更するようにしたものが記載されている。

特開平０６−１３９４７７号公報（第３〜６頁、図１）

従来の監視制御システムにおける信号項目は、設計者が監視装置、制御装置及び各装置を接続するネットワークの仕様を理解し、定められた規約の下に信号名称定義やアドレス割付けの作業を行ってきた。設計者が規約に則った信号項目設計を行わなかった場合、システムの動作不良を引き起こす場合があった。
また、特許文献１では、１つのプラントデータベースが変更されたとき、関連するデータベースを自動的に変更するようにしたものの、プラントデータそのものの定義を行うことを自動化するものではなかった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、設計者がプラントを構成する機器の仕様を意識することなく、信号項目の設計を可能とする監視制御システムを得ることを目的としている。

この発明に係わる監視制御システムにおいては、プラントを監視する監視装置及びプラントを制御する制御装置がネットワークにより接続された監視制御システムであって、プラントを構成する機器の状態情報、故障情報及び操作情報を含む情報が機器ごとに予め入力された機器情報を有するデータベース、このデータベースの機器情報に基づき、監視装置及び制御装置で使用される、機器から制御装置へ入力される入力信号項目及び制御装置から機器へ出力される出力信号項目からなる信号項目を定義し、この信号項目には信号ＩＤ及びそのアドレスが定義された信号項目表を生成する信号項目表生成手段を備え、信号項目表生成手段は、データベースの機器情報の機器ごとの各情報を、所定のルールによって決められる信号項目表の信号項目のエリアに自動的に格納するとともに、自動的に情報が格納されないエリアに対し、設計者による入力を可能にしたものである。

この発明は、以上説明したように、プラントを監視する監視装置及びプラントを制御する制御装置がネットワークにより接続された監視制御システムであって、プラントを構成する機器の状態情報、故障情報及び操作情報を含む情報が機器ごとに予め入力された機器情報を有するデータベース、このデータベースの機器情報に基づき、監視装置及び制御装置で使用される、機器から制御装置へ入力される入力信号項目及び制御装置から機器へ出力される出力信号項目からなる信号項目を定義し、この信号項目には信号ＩＤ及びそのアドレスが定義された信号項目表を生成する信号項目表生成手段を備え、信号項目表生成手段は、データベースの機器情報の機器ごとの各情報を、所定のルールによって決められる信号項目表の信号項目のエリアに自動的に格納するとともに、自動的に情報が格納されないエリアに対し、設計者による入力を可能にしたので、設計者がプラントを構成する機器の仕様を意識することなく、信号項目の設計を簡単化することができる。

この発明の実施の形態１による監視制御システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態１による監視制御システムの機器情報を示す図である。 この発明の実施の形態１による監視制御システムの信号項目表のＤＩ項目表を示す図である。 この発明の実施の形態１による監視制御システムの信号項目表のＤＯ項目表を示す図である。 この発明の実施の形態１による監視制御システムの信号項目表のＡＩ項目表を示す図である。 この発明の実施の形態１による監視制御システムの信号項目表のＡＯ項目表を示す図である。 この発明の実施の形態２による監視制御システムの機器情報とＤＯ項目表を示す図である。 この発明の実施の形態３による監視制御システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態３による監視制御システムの入出力項目表を示す図である。 この発明の実施の形態４による監視制御システムの機器情報と入出力項目表を示す図である。 この発明の実施の形態５による監視制御システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態５による監視制御システムの画面ロジック項目表を示す図である。 この発明の実施の形態５による監視制御システムの画面ロジックデータを示す図である。 この発明の実施の形態６による監視制御システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態６による監視制御システムの帳票ロジック項目表を示す図である。 この発明の実施の形態６による監視制御システムの画面ロジックデータを示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による監視制御システムを示す構成図である。
図１において、監視制御システム６は、ネットワーク１０を介して接続されたプラント機器データベース１と、プラントを監視する監視装置８と、プラントを制御する制御装置７により構成されている。
監視制御システム６では、実際は複数台の監視装置８、制御装置７がネットワーク１０に接続される場合があるが、図１では、監視装置８と制御装置７が各１台ずつネットワーク１０に接続される例を示している。
プラント機器データベース１は、データベース２と信号項目表生成機能３と信号項目表４とを有している。データベース２は、プラント設備を構成する機器の名称、機器の属する設備名称、機器の状態変化時・故障発生時・操作時において監視装置に表示する名称、計測値の名称及び機器操作の名称を、機器単位で管理した機器情報を格納している。
信号項目表生成機能３（信号項目表生成手段）は、データベース２の機器情報を基に、監視装置８と制御装置７を接続するネットワーク１０の通信で使用される信号項目表４を生成する。信号項目表４は、後述する図３、図４、図５、図６に示すように、プラントを構成する機器から制御装置に入力されるディジタルの信号項目であるＤＩ項目表、制御装置から機器へ出力されるディジタルの信号項目であるＤＯ項目表、機器から制御装置に入力されるアナログの信号項目であるＡＩ項目表、制御装置から機器へ出力されるアナログ
の信号項目であるＡＯ項目表を有している。
監視装置８と制御装置７は、ネットワーク１０を介して信号項目表４を利用するようになっている。

図２は、この発明の実施の形態１による監視制御システムの機器情報を示す図である。
図２において、データベース２には、設計者によりプラント設備を構成する機器の情報が入力され、機器情報９として保存される。機器ＩＤは、機器毎にユニークに振られた番号であり、機器ＩＤごとに機器名称、設備名称、状態、故障、操作、計測、設定が入力される。１機器あたりに定義できる情報数は、固定とするが、システム規模により変更も可能とする。

図３は、この発明の実施の形態１による監視制御システムの信号項目表のＤＩ項目表を示す図である。
図３において、ＤＩ項目表４１には、機器ＩＤごとに、信号ＩＤ及びこれに対応する信号種別と、その信号が関連する設備名称、機器名称と、その信号の状態が発生したときの発生名称、信号状態の回復名称、信号のアドレスが格納されている。

図４は、この発明の実施の形態１による監視制御システムの信号項目表のＤＯ項目表を示す図である。
図４において、ＤＯ項目表４２には、機器ＩＤごとに、信号ＩＤ及びこの信号ＩＤに関連する設備名称、機器名称、操作名称、信号のアドレスが格納されている。

図５は、この発明の実施の形態１による監視制御システムの信号項目表のＡＩ項目表を示す図である。
図５において、ＡＩ項目表４３には、機器ＩＤごとに、信号ＩＤ及びこの信号ＩＤに関連する設備名称、機器名称、ループ名称、上限値、下限値、これら上限値及び下限値の単位、信号のアドレスが格納されている。

図６は、この発明の実施の形態１による監視制御システムの信号項目表のＡＯ項目表を示す図である。
図６において、ＡＯ項目表４４には、機器ＩＤごとに、信号ＩＤ及びこの信号ＩＤに関連する設備名称、機器名称、ループ名称、上限値、下限値、これら上限値及び下限値の単位、信号のアドレスが格納されている。

次に、実施の形態１の監視制御システムの動作について、図を参照しながら説明する。
図１のデータベース２には、設計者によりプラント設備を構成する機器の情報が入力され、機器情報９として保存される。ここで、機器情報９中の機器ＩＤは、機器毎にユニークに振られた番号である。１機器あたりに定義できる情報数は固定とするが、システム規模により変更することも可能である。
信号項目表４は、制御装置７で処理可能な最大機器数分の信号の定義が可能であり、機器ごとに、機器名称や故障名称等と、それに対応する信号アドレスの情報を格納する。
プラント機器データベース１における信号項目表生成機能３は、データベース２を参照し、信号項目表４に情報を展開する。

信号項目表生成機能３は、データベース２から信号項目表４を展開するルールに基づき信号項目表４を生成するようになっている。
図３〜図６は、信号項目表４の例である。信号項目表４の新規作成時は、データベース２から機器ＩＤを含む機器情報を取得し、この取得した機器情報により信号項目表４に、次のように展開する。
図３のＤＩ項目表４１は、機器単位で故障信号、状態信号を定義するエリアが確保されており、データベース２の機器情報９の”状態”に定義された情報が、ＤＩ項目表４１における状態信号の発生名称に展開するように、信号項目表生成機能３にルールが設定され、そのルールに基づき、信号項目表４が展開された場合を示している。
この時、機器情報９の”状態”に定義された情報は、その並びを保持した状態で、ＤＩ項目表４１における状態信号の発生名称に展開される。また、ＤＩ項目表４１における状態信号の回復名称のように、データベース２からの機器情報に特定の文字列を付加するようなルールも設定可能である。
同様に、ＩＯ項目表４２、ＡＩ項目表４３、ＡＯ項目表４４も、信号項目表生成機能３によって、機器情報９を基にして展開される。
ここで、信号項目表４において、機器情報９から展開しない情報については、対話形式により、設計者による信号項目表４にデータ入力を可能とする。

実施の形態１によれば、プラントの機器情報を機器単位で格納したデータベースから、予め定義したルールに基づき、監視制御システムで必要な情報を抽出・加工し、監視制御システムの信号項目表を簡単に生成することができる。

実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２による監視制御システムの機器情報とＤＯ項目表を示す図であり、図７（ａ）は、変更前の機器情報９を示す図、図７（ｂ）は、変更後の機器情報９を示す図であり、図７（ｃ）は信号項目表のＤＯ項目表である。

実施の形態２による監視制御システムの構成は、図１におけるものと同一のものである。
また、データベース２の機器情報９と信号項目表４の構造も実施の形態１におけるものと同じである。

次に、実施の形態２の動作について図７を参照して説明する。
図７（ａ）の変更前から図７（ｂ）の変更後の機器情報９のように、機器の仕様変更等によりデータベース２の機器情報９が変更され、操作欄に「停止指令」を有する場合、信号項目表生成機能３は、機器ＩＤをキーにして、信号項目表４の変更対象機器を抽出し、信号項目表４における当該機器の情報を更新する。
「停止指令」の場合は、更新結果が、図７（ｃ）のように、信号項目表４のＤＯ項目表４２に反映される。

実施の形態２によれば、プラントの機器情報を変更する場合、データベースの機器情報を更新することにより、自動的に監視制御システムの信号項目表を更新することができる。

実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３による監視制御システムを示す構成図である。
図８において、１〜３、６〜８、１０は図１におけるものと同一のものである。図８では、信号項目表生成機能３（入出力項目表生成手段）は、データベース２の機器情報９を基に、制御装置７における機器からの信号入出力位置と、各信号入出力位置における信号名称、機器名称、設備名称を定義した入出力項目表５を生成する。この入出力項目表５は、監視装置８と制御装置７から参照される。
データベース２の機器情報９は、図２におけるものと同一のものである。
入出力項目表５は、制御装置７における機器からの信号入出力位置での信号項目を定義したＤＩ項目表、ＤＯ項目表、ＡＩ項目表、ＡＯ項目表を有する。このうち、ＤＯ項目表、ＡＩ項目表、ＡＯ項目表はそれぞれ図３、図４、図５におけるものと同じ構造のものであってよい。ＤＩ項目表については図９で後述する。

図９は、この発明の実施の形態３による監視制御システムの入出力項目表のＤＩ項目表を示す図である。
図９において、入出力項目表５のＤＩ項目表４５は、機器ＤＩごとに、信号ＩＤで示される各信号入出力位置における信号名称、機器名称、設備名称を定義し、信号種別、信号のアドレスとともに格納している。

次に、実施の形態３の監視制御システムの動作について図を参照して説明する。
図８において、データベース２は、設計者によりプラント設備を構成する機器の情報が入力され、機器情報９として保存される。
ここで、機器ＩＤは、機器毎にユニークに振られた番号である。１機器あたりに定義できる情報数は固定とするが、システム規模により変更も可能とする。入出力項目表５は、制御装置７で処理可能な最大機器数分の信号の定義が可能であり、機器単位で機器名称や故障名称等とそれに対応する信号アドレスの情報を格納する。

プラント機器データベース１における信号項目表生成機能３は、データベース２を参照し、入出力項目表５に情報を展開する。
信号項目表生成機能３は、データベース２から入出力項目表５を展開するルールに基づき、入出力項目表５を生成する。
図９は、入出力項目表５の例である。入出力項目表５の新規作成時は、データベース２から機器ＩＤを含む情報を入出力項目表５に展開する。
ここで、入出力項目表５において、データベース２から展開しない情報については、対話形式により、設計者が入出力項目表５にデータ入力を可能とする。

実施の形態３によれば、プラントの機器情報を機器単位で格納したデータベースから、予め定義したルールに基づき、監視制御システムで必要な情報を抽出・加工し、制御装置の入出力項目表を生成することができる。

実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態２による監視制御システムの機器情報と入出力項目表を示す図であり、図１０（ａ）は、変更前の機器情報９を示す図、図１０（ｂ）は、変更後の機器情報９を示す図であり、図１０（ｃ）は入出力項目表のＤＯ項目表である。
実施の形態４による監視制御システムの構成は、図８におけるものと同一のものである。
また、データベース２の機器情報９と入出力項目表５の構造も実施の形態３におけるものと同じである。

次に、実施の形態４の動作について図１０を参照して説明する。
図１０（ａ）の変更前から図１０（ｂ）の変更後の機器情報９のように、機器の仕様変更等によりデータベース２の機器情報９が変更され、操作欄に「停止指令」を有する場合、信号項目表生成機能３は、機器ＩＤをキーにして、入出力項目表５の変更対象機器を抽出し、入出力項目表５における当該機器の情報を更新する。
「停止指令」の場合は、更新結果が、図１０（ｃ）のように、入出力項目表５のＤＯ項目表４６に反映される。

実施の形態４によれば、プラントの機器情報を変更する場合、データベースの機器情報を更新することにより、制御装置の入出力項目表を更新することができる。

実施の形態５．
図１１は、この発明の実施の形態５による監視制御システムを示す構成図である。
図１１において、１〜４、８、１０は図１におけるものと同一のものである。図１１では、監視装置８は複数がネットワーク１０に接続される構成であってもよい。
画面ロジックデータ生成機能５０（画面ロジックデータ生成手段）は、監視装置８において信号の状態に応じてどの様に画面表示を変化させるかを定義した画面ロジック項目表２０と信号項目表４の情報を参照し、監視装置８で使用される画面ロジックデータ３０を生成する。
なお、信号項目表４は、図３〜図６に示される、ＤＩ項目表、ＤＯ項目表、ＡＩ項目表、ＡＯ項目表を有している。

図１２は、この発明の実施の形態５による監視制御システムの画面ロジック項目表を示す図である。
図１２において、シンボルＩＤごとに、対応する機器ＩＤと表示部品種別と信号ＩＤと条件と値と表示動作と表示色を格納している。

図１３は、この発明の実施の形態５による監視制御システムの画面ロジックデータを示す図である。
図１３において、シンボルＩＤごとに、対応する機器名称と表示部品種別と信号名称と信号アドレスと条件と値と表示動作と表示色を格納している。

次に、実施の形態５の監視制御システムの動作について図を参照して説明する。
図１１の監視装置８は、画面ロジックデータ３０の情報を基に監視画面上でプラント機器を表す図形（シンボル）の表示／非表示・色替え・点滅等の処理を行う。画面ロジックデータ３０は、シンボルＩＤ、信号アドレス、シンボルの表示方法を定義したファイルで、監視装置８の監視画面表示機能にて、監視画面を表示する際に使用されるデータである。
監視装置８における監視画面表示機能の設計時において、設計者が画面ロジック項目表２０に、シンボル単位で、対応する機器ＩＤ、信号ＩＤ、画面表示に必要なデータを入力する。
画面ロジックデータ生成機能５０は、画面ロジック項目表２０の機器ＩＤ、信号ＩＤをキーにして、信号項目表４から機器名称、信号名称、信号アドレスを取得し、画面ロジックデータ３０を生成する。
図１２、図１３は、信号項目表４のＤＩ項目表４１（図３）からデータを取得し、画面ロジック項目表２０から画面ロジックデータ３０が展開される例を示す。この場合、図１２が、画面ロジック項目表２０の例であり、図１３が、画面ロジックデータ３０の例である。

実施の形態５によれば、画面ロジック項目表では、機器ＩＤ、信号ＩＤをキーに信号項目表からデータを展開することにより、データベースの機器情報が変更された場合に、画面ロジック項目表を修正することなく、画面ロジックデータを更新することができる。

実施の形態６．
図１４は、この発明の実施の形態６による監視制御システムを示す構成図である。
図１４において、１〜４、８、１０は、図１におけるものと同一のものである。図１４では、監視装置８は複数がネットワーク１０に接続される構成であってもよい。
帳票ロジックデータ生成機能５１（帳票ロジックデータ生成手段）は、プラント機器の計測値を記録する帳票機能において、帳票項目と信号ＩＤの対応と各項目の演算内容（演算情報）を定義した帳票ロジック項目表２１と、信号項目表４の情報を参照し、監視装置８で使用される帳票ロジックデータ３１を生成する。
なお、信号項目表４は、図３〜図６に示される、ＤＩ項目表、ＤＯ項目表、ＡＩ項目表、ＡＯ項目表を有している。

図１５は、この発明の実施の形態６による監視制御システムの帳票ロジック項目表を示す図である。
図１５において、帳票項目ＩＤごとに、機器ＩＤと、信号ＩＤと、演算内容としての期間を表すユニットと、このユニットに対応する演算情報とを格納している。

図１６は、この発明の実施の形態６による監視制御システムの画面ロジックデータを示す図である。
図１６において、帳票項目ＩＤごとに、機器名称と、信号名称と、信号アドレスと、単位と、演算内容としての期間を表すユニットと、このユニットに対応する演算情報とを格納している。

次に、実施の形態６の監視制御システムの動作について、図を参照して説明する。
図１４の監視装置８は、帳票ロジックデータ３１の情報を基に、監視画面の帳票機能にて、計測値の表示・演算等の処理を行う。帳票ロジックデータ３１は、帳票項目ＩＤ、信号アドレス、帳票項目の演算方法と表示形式を定義したファイルで、監視装置８の帳票機能にて使用されるデータである。
監視装置８における帳票機能の設計時において、設計者が帳票ロジック項目表２１に帳票項目単位で、機器ＩＤ、信号ＩＤ、その他の帳票表示に必要なデータを入力する。
帳票ロジックデータ生成機能５１は、帳票ロジック項目表２１の機器ＩＤ、信号ＩＤをキーにして、信号項目表４から機器名称、信号名称、信号アドレスを取得し、帳票ロジックデータ３１を生成する。
図１５は、信号項目表４のＡＩ項目表４３（図５）からデータを取得し、帳票ロジック項目表２１から帳票ロジックデータ３１が展開される例を示す。帳票ロジック項目表２１の信号ＩＤから、帳票ロジックデータ３１の信号名称と信号アドレスが展開され、帳票ロジック項目表２１の機器ＩＤから帳票ロジックデータ３１の機器名称が展開されている。

実施の形態６によれば、設計者がプラントを構成する機器の情報を機器単位で管理したプラント機器データベースに、機器の名称、機器の故障発生時・状態変化時・操作時において監視装置に表示する名称、機器の属する設備名称等の監視制御の用途で使用する各種機器情報を入力することにより、監視制御システムの帳票ロジック項目表の生成が可能となる。
また、プラント機器情報の変更時においても、設計者は帳票ロジック項目表のアドレス等を意識すること無く、データベースに機器の変更情報を入力することにより、監視装置・制御装置の処理で使用されるデータに変更内容を反映させることができる。

１ プラント機器データベース
２ データベース
３ 信号項目表生成機能
４ 信号項目表
５ 入出力項目表
６ 監視制御システム
７ 制御装置
８ 監視装置
９ 機器情報
１０ ネットワーク
２０ 画面ロジック項目表
２１ 帳票ロジック項目表
３０ 画面ロジックデータ
３１ 帳票ロジックデータ
４１ ＤＩ項目表
４２ ＤＯ項目表
４３ ＡＩ項目表
４４ ＡＯ項目表
４５ ＤＩ項目表
４６ ＤＯ項目表
５０ 画面ロジックデータ生成機能
５１ 帳票ロジックデータ生成機能

Claims (6)

1. プラントを監視する監視装置及び上記プラントを制御する制御装置がネットワークにより接続された監視制御システムであって、
   上記プラントを構成する機器の状態情報、故障情報及び操作情報を含む情報が機器ごとに予め入力された機器情報を有するデータベース、
   このデータベースの上記機器情報に基づき、上記監視装置及び上記制御装置で使用される、上記機器から上記制御装置へ入力される入力信号項目及び上記制御装置から上記機器へ出力される出力信号項目からなる信号項目を定義し、この信号項目には信号ＩＤ及びそのアドレスが定義された信号項目表を生成する信号項目表生成手段を備え、
   上記信号項目表生成手段は、上記データベースの上記機器情報の機器ごとの上記各情報を、所定のルールによって決められる上記信号項目表の信号項目のエリアに自動的に格納するとともに、自動的に情報が格納されないエリアに対し、設計者による入力を可能にしたことを特徴とする監視制御システム。
2. 上記信号項目表生成手段は、上記データベースの上記機器情報が更新された場合に、上記信号項目表を更新することを特徴とする請求項１記載の監視制御システム。
3. プラントを監視する監視装置及び上記プラントを制御する制御装置がネットワークにより接続された監視制御システムであって、
   上記プラントを構成する機器の状態情報、故障情報及び操作情報を含む情報が機器ごとに予め入力された機器情報を有するデータベース、
   このデータベースの上記機器情報に基づき、上記制御装置における上記機器からの信号入出力位置と各信号入出力位置における信号項目とを定義し、この信号項目には信号ＩＤ及びそのアドレスが定義された上記制御装置の入出力項目表を生成する入出力項目表生成手段を備え、
   上記入出力項目表生成手段は、上記データベースの上記機器情報の機器ごとの上記各情報を、所定のルールによって決められる上記入出力項目表の信号項目のエリアに自動的に格納するとともに、自動的に情報が格納されないエリアに対し、設計者による入力を可能にしたことを特徴とする監視制御システム。
4. 上記入出力項目表生成手段は、上記データベースの上記機器情報が更新された場合に、上記入出力項目表を更新することを特徴とする請求項３記載の監視制御システム。
5. 上記プラントを監視するための監視画面に表示される機器シンボルごとに、信号項目の状態と表示画面とを対応づけるように予め定義された画面ロジック項目表、
   この画面ロジック項目表及び上記信号項目表に基づき、上記監視装置による上記監視画面の表示に使用される画面ロジックデータを生成する画面ロジックデータ生成手段を備え、
   上記監視装置は、上記画面ロジックデータに基づき、上記監視画面を表示することを特
   徴とする請求項１または請求項２記載の監視制御システム。
6. 上記機器の計測値を記録する帳票として表示される帳票項目ごとに、対応する信号項目及び上記帳票項目の演算情報とを含む情報が予め定義された帳票ロジック項目表、
   この帳票ロジック項目表及び上記信号項目表に基づき、上記監視装置による上記帳票の表示に使用される帳票ロジックデータを生成する帳票ロジックデータ生成手段を備え、
   上記監視装置は、上記帳票ロジックデータに基づき、上記機器の計測値を記録する帳票を表示することを特徴とする請求項１または請求項２または請求項５記載の監視制御システム。

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