JPH03216702A - プロセスプラントのマンマシン対話装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、発電プラントや石油精製プラントのような
プロセスプラントの操業において、機器の故障や誤動作
、運転員の誤操作あるいは外乱等を原因とするプロセス
の擾乱を検出して、異常原因とプラントの状態を診断す
るプラント運転システムと、運転員とを良好に対話させ
るプロセスプラントマンマシン対話装置に関する。

（従来の技術） プロセスプラントの擾乱を放置すると、プラントの局部
に物質のアンバランスやエネルギの集中を生し、プラン
トの破損や有害物質の環境への放出をもたらす危険があ
る。

そこでこの擾乱を早期に検出してプラントの状態を診断
し、適切な処置を講ずる必要がある。プロセスプラント
では、中央制御室においてプラント内での必要な情報を
集め、この情報を監視することによって一般にプラント
内での異常の検出診断を行なっている。

すなわち、適当な情報に関するプラントからの計測値に
ついて予め正常運転範囲を定め、この範囲から計測値が
逸脱した場合に運転員に警報を発する警報装置によって
、広くプラント全体を監視できるようにしている。そし
て、警報が発生した場合の異常診断の方法については、
手順書を設けたり、運転訓練によって対処している。

しかしながら、プロセスプラントが大型化し複雑化する
に伴い、これら警報装置の規模も大きくなり、手順書や
訓練も複雑化して、擾乱時において運転員の処理能力を
遥かに超える警報が発生した場合に、運転員が対処でき
ないおそれがある。

そこで、計算機の情報処理技術を利用して、真に価値あ
る適切な情報のみを運転員に提供するシステムが開発さ
れつつある。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記真に価値ある適切な情報のみを運転員に
提供するシステムでは、プラントの動作状態から異常を
判定しその状況を運転員に通報するだけで、情報の流れ
が一方向のものが多く、設計者の意図と運転員の疑問と
を対話形式で結び付けた情報提供装置は少ない。運転員
の意図を推定し、必要とする情報を対話形式により適確
かつ迅速に流すことができるインタフェースの開発が遅
れている。

この発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、
運転員とプラント運転支援システムとの対話を通して、
運転員にプラント状態を広範かつ迅速に理解させ、適確
なプラント運転を実行させることができるプロセスプラ
ントのマンマシン対話装置を提供することを目的とする
。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は、プラントの目的および手段並びに全体およ
び部分の二次元階層構造が設定された画面選択装置と、
画面として表示されるべきプラント系統の種類等のメニ
ューを、決定するメニュー決定装置と、これら画面選択
装置およびメニュー決定装置からの信号を統合して表示
すべき画面を決定する対話端インタフェース装置と、こ
の対話端インタフェース装置からの信号の適否を判定し
、プラント運転支援システムの表示機器に画面を表示さ
せる対話制御システムと、を有することを特徴とするも
のである。

（作用） したがって、この発明に係るプロセスプラントのマンマ
シン対話装置によれば、プラント運転支援システムの表
示機器に表示されるガイドについて、画面選択装置を用
いて運転員の思考過程を入力し、上記ガイドの前提条件
を上記表示機器に表示させることができる。このため、
運転員の思考をプラント運転支援システムに対話を通し
て系統的に伝えることができるので、プラント状態を広
範かつ迅速に運転員に理解させることができ、適確なプ
ラント運転を実行させることができる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明に係るプロセスプラントのマンマシ
ン対話装置の一実施例を、運転支援システムと共に示す
ブロック図である。

一般に、プロセスプラントのような人工物は、はっきり
とした目的一機能をもって構築されている。この人工物
の構造は、プロセスプラントの最終目標を達成するため
のシステムと、このシステムを構成し最終目標を達成す
るため種々の副目標を持つサブシステムと、これらのサ
ブシステムを構成し、その機能を維持・発揮させるため
の補助システムとを有し、階層化して構成されている。

したがって、このような人工物としての構造物に対して
は、全体一部分という階層分けが先ず考えられる。

また、このような全体一部分という階層構造に対し、プ
ロセスプラントを機能面で観察した階層分けも考えられ
る。すなわち、一般に、物理的な構造物の果す多くの機
能を、その実現手段と目的という観点から階層化する。

この機能階層は、大きく分けて（１）対象の目的・制約
、（２）抽象化機能、（３）一般化機能、（４）物理的
機能、および（５）物理的形状の５階層に分けられる。

さて、物理的な構造物に発生した異常（故障）は、その
構造物の果す機能の幾つかに影響を与え、この影響は前
述した手段一目的；全体一部分の二次元階層構造を上部
に向って波及していくことになる。このように、異常の
伝播はボトムアップの過程をとる。

一方、運転員が異常を診断するとき、通常、階層の上位
からチェックしていき、異常を追いつつ次第に階層を下
がりながら、探索の範囲を狭めていくトップダウンの過
程を採るのが普通である。

これは、目的をもって操業しているプロセスプラントに
とって、常にその最終目的が達成されているか否かが最
大関心事だからである。この運転員のトップダウンの情
報処理過程と、ボトムアップの異常伝播とを対話を通じ
て結び付けるものが、第１図に示すマンマシン対話装置
である。

このマンマシン対話装置１は、画面選択装置としての対
話パネル２と、選択した画面を表示するための表示機器
を指定するＣＲＴ　（Ｃａｔｈｏｒ＋ｌ　ＲａｙＴｕｂ
ｅ）選択パネル３と、画面として表示されるべきメニュ
ーをも決定するメニュー決定装置とじての対話メニュー
選択システム４、メニューデータベース５および対話用
ＣＲＴ６と、対話パネル２、ＣＲＴ選択パネル３および
対話用ＣＲＴ６に設置されたタッチセンシティブスクリ
ーン１１からの信号を入力して表示すべき画面を決定し
、かつ画面が表示されるＣＲＴを決定する対話端インタ
フェース装置７と、この対話端インタフェース装置７か
らの信号の適否を判定し、プロセスプラント運転支援シ
ステム９のＣＲＴ群１０における上記決定されたＣＲＴ
に画面を表示させる対話制御システム８と、を有して構
成される。

対話パネル２には、第２図に示すように、プラントの目
的一手段と全体一部分との二次元階層構造が設定され、
このうち、プラント毎に使用される領域が、多くの認知
実験から明示されている。

第２図は原子力発電所で使用される対話パネル２であり
、原子力発電所の運転員が、異常に対する意思決定過程
において使用する領域を○印で示している。

運転員が対話パネル２上の任意の箇所（例えば２Ｂ）を
選択すると、対話端インタフェース装置７によってこの
箇所が点灯し、この箇所が活性化された旨が表示される
。運転員は、対話パネル２の二次元領域上で現在点灯し
ている箇所（２Ｂ）と、上下の箇所（例えばＩＢ，３Ｂ
）との関係を理解した上で対話を実行する。つまり、現
在点灯されている箇所が第３図のＷＨＡＴで示されてい
る箇所とすると、その上下の各箇所がそれぞれＷＨＶ，
ＨＯＷの箇所となる。運転員が現在選択されている情報
画面に対し何故と考えた場合にはＷＨＶの箇所を押して
選択し、またその実現方法を知りたい場合にはＨＯＷの
箇所を押して選択する。

また、現在選択されている情報表示よりも、全体一部分
という次元でさらに詳細な情報（部分を拡大した情報）
を意図する場合には、対話パネル２上の点灯箇所を右側
（部分側）へ移動させることで、マンマシン対話装置１
に意思を伝える。反対に、縮小して全体図を希望する場
合には、左側（全体側）の箇所を押して活性化させる。

このようにして選択された情報画面の選択信号ａが、対
話バネル２から対話端インタフェース装置７へ出力され
る。

一方、ＣＲＴ選択バネル３は、ＣＲＴ群１０においてど
のＣＲＴに情報を表示させるかを指定するものであり、
このＣＲＴ選択パネル３の区画は実際のＣＲＴ群１０の
ＣＲＴの配置と物理的に略同等に設定される。つまり、
第４図（Ａ）のように、ＣＲＴ群１０が２台の大型ＣＲ
Ｔの下に３台の小型ＣＲＴが空間的に配置されている場
合には、ＣＲＴ選択パネル３の区画は、第４図（Ｂ）の
ように、第４図（Ａ）と同等に設定される。このＣＲＴ
選択パネル３からのＣＲＴ選択信号ｂも対話端インタフ
ェース装置７へ出力される。

対話メニュー選択システム４は、対話パネル２上で現に
活性化している箇所（対話意図）と、運転員か対話パネ
ル２上でそれまでに活性化させた箇所（対話履歴）とに
基づいて、メニューデータベース５から対話用ＣＲＴ６
へ表示すべきメニューデータを選択し、対話端インタフ
ェース装置７へ出力する。ここでメニューデータベース
５にはプラント系統の種類、例えば原子炉隔離時冷却系
（ＲＣＩＣ）や高圧炉心スプレイ（ＨＰＣＳ）等の名称
等のメニューが格納されている。これらのメニューは、
対話パネル２の活性化されるべき箇所毎にグループ化し
て格納される。グループ化されたメニューの数が少数の
場合には、画面イメージが用意される。上記対話メニュ
ー選択システム４は、選択されたメニューの数が９以下
になった場合には、メニューをテキストタイプから縮小
された画面イメージで表示させる。選択メニュー９以下
とした理由は、人間の一次記憶に保持できるチャンク（
記憶単位）が７±２といわれており、その最大値をとっ
たためである。

対話用ＣＲＴ６の画面上には、対話端インタエース装置
７からの信号に基づいて対話メニュー選択システム４に
より選択されたメニューが表示される。対話用ＣＲＴ６
には、タッチセンシティブスクリーン１１が設置され、
運転員が指定したメニューは、このタッチセンシティブ
スクリーン１１によって検出され、メニュー信号Ｃとし
て対話端インタフェース装置７へ出力される。

対話端インタフェース装置７は、先ず、ＣＲＴ選択パネ
ル３からのＣＲＴ選択信号ｂを入力し、対話制御システ
ム８へ出力する。すると、この対話制御システム８は、
プラント運転支援システム９の情報表示システム１２を
介して、ＣＲＴ群１０の指定されたＣＲＴに対話端イン
タフェース装置７からの情報を表示させる。

また、対話端インクエース装置７は、対話パネル２から
の選択信号ａを入力し、タッチセンシティブスクリーン
１１からのメニュー信号Ｃを入力して統合し、運転員が
知りたい情報を決定する。

対話制御システム８は、この決定された画面を情報表示
システム１２を介してＣＲＴ群１０の選択されたＣＲＴ
に表示させる。例えば、運転員が対話用ＣＲＴ６の画面
上でＨＰＣＳを指定し、対話パネル２上で２Ｂ（第２図
）を選択すると、水源からの原子炉までの給水のマスバ
ランスが抽象的に表示される。そして、運転員が対話パ
ネル２上で３Ｂ（第２図）を指定すると、ＨＰＣＳの系
統図が示され、給水のマスバランスが崩れている箇所が
示される。さらに、運転員が３Ｃ（第２図）を選択する
と、ＨＰＣＳの構成要素（タンク、ポンプ、ノズル等）
の状態が表示される。

対話端インタフェース装置７ヘタッチセンシティブスク
リーン１１からメニュー信号Ｃが出力されず、対話パネ
ル２からの選択信号ａのみに基づく信号が対話制御シス
テム８へ出力されたときには、この対話制御システム８
は、対話端インタフェース装置７の決定が不充分である
旨を対話端インタフェース装置７へ出力する。これを受
けると、対話端インタフェース装置７は、対話メニュー
選択システム４へ信号を出力し、対話パネル２からの運
転員の対話意思および対話履歴に基づいて、対話メニュ
ー選択システム４にメニューを選択させ、このメニュー
を対話用ＣＲＴ６へ表示させる。

このように、運転員は、プラント運転支援システム９の
プラント診断ガイドシステム１３によって、情報表示シ
ステム１２を介しＣＲＴ群１０上に表示されたガイドに
基づいてプラント１４を運転するだけでなく、ガイドの
出力された前提条件等をマンマシン対話装置を用いて理
解することができるので、プラント１４の状態を広範か
つ迅速に理解でき、プラント１４を好適に運転できる。

また、ＣＲＴ選択パネル３が現実のＣＲＴ群１０の物理
的配置（第４図（Ａ））と略同様に区画されたことから
、利用すべきＣＲＴの選択と判断結果に関連する画面保
持とを容易に行なうことができ、運転員の記憶の負担を
軽減できる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るプロセスプラントのマン
マシン対話装置によれば、プラントの目的および手段並
びに全体および部分の二次元階層構造が設定された画面
選択装置と、画面として表示されるべきプラント系統の
種類等のメニューを決定するメニュー決定装置と、これ
ら画面選択装置およびメニュー決定装置からの信号を統
合して表示すべき画面を決定する対話端インタフェース
装置と、この対話端インタフェース装置からの信号の適
否を判定し、プラント運転支援システムの表示機器に画
面を表示させる対話制御システムと、を有することを特
徴とすることから、このマンマシン対話装置によって運
転員の思考過程を運転支援システムへ入力でき、その結
果、運転員とプラント運転支援システムとの対話を通し
て運転員にプラント状態を広範かつ迅速に理解させ、適
確なプラント運転を実行させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るプロセスプラントのマンマシン
対話装置の一実施例を運転支援システムと共に示すブロ
ック図、第２図は第１図の対話パネルを示す図、第３図
は第２図の対話パネル上に運転者の意図を仮想的に表示
した図、第４図（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ実際のＣ
ＲＴ群と第１図のＣＲＴ選択パネルとをそれぞれ示す図
である。 １・・・マンマシン対話装置、２・・・対話パネル、４
・・・対話メニュー選択システム、５・・・メニューデ
ータベース、６・・・対話用ＣＲＴ，７・・・対話端イ
ンタフェース装置、 ８・・・対話制御システム、 ９・・・プ ランド運転支援システム、 １０・・・ＣＲＴ群、１４ ・・・プラント。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プラントの目的および手段並びに全体および部分の二次
   元階層構造が設定された画面選択装置と、画面として表
   示されるべきプラント系統の種類等のメニューを決定す
   るメニュー決定装置と、これら画面選択装置およびメニ
   ュー決定装置からの信号を統合して表示すべき画面を決
   定する対話端インタフェース装置と、この対話端インタ
   フェース装置からの信号の適否を判定し、プラント運転
   支援システムの表示機器に画面を表示させる対話制御シ
   ステムと、を有することを特徴とするプロセスプラント
   のマンマシン対話装置。