JPH0375889B2

JPH0375889B2 -

Info

Publication number: JPH0375889B2
Application number: JP56073580A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kawaguchi; Tetsuo Sato
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-05-18
Filing date: 1981-05-18
Publication date: 1991-12-03
Also published as: JPS57189213A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、制御用計算機システムにおけるプロ
セス制御方法に係り、特にバツチシーケンス制御
を行なうシステムにおいてオーバライド機能を備
えたプロセス制御方法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

シーケンス制御を行う計算機システムでは、プ
ロセスの状態が正常に維持されているか否かを、
常時監視する機能が要求される。例えば、あるポ
ンプを起動する場合、起動要求（デイジタル出力
信号を出力）後、ある一定時間内にポンプは動作
（デイジタル入力信号に反映）しなければならな
い。さらに、いつたん動作状態となつたポンプ
は、次に停止要求が発行されるまで動作し続け
る。その後、停止要求が出されるまで、動作状態
を維持し続けねばならない。

シーケンス制御においては、これらのいずれが
満たされない場合でも、プロセスの異常とみなさ
れ、安全状態にするために必要な、異常処理が行
なわれる。その後、異常となつたデバイス（プロ
セスを構成する機器でポンプ、弁、センサーな
ど）を修理し、回復の後に、あらためて、必要な
制御を続行する。

従来、これらの機能を実現すべく、様々な方法
がとられてきたが、その一例を第１図に示す。こ
の方式では、プロセスの状態はアナログ量変換プ
ログラム１０、プロセス状態取込プログラム１に
よりビツト情報として、プロセス状態格納テーブ
ル２に格納されるが、この内容は、プロセス状態
監視プログラム４にて監視される。第１図で実線
はプログラムの実行手順を点線はデータの流れを
示している。その方法は、コマンド出力プログラ
ム７にて出力要求に応じて設定された監視状態格
納テーブル５の内容と、プロセス状態格納テーブ
ル２との内容を比較し、同一であれば正常とみな
すが、異なつている場合は、さらにマスクデータ
格納テーブル６を内容をみて、マスクが解除され
ていたら、プロセスの異常とみなし、制御プログ
ラム８に対し必要な異常処理を行うべく要求を発
行するものである。

ここで、監視状態格納テーブル５の内容とマス
クデータは、ともに、コマンド出力プログラム７
が、制御プログラム８からのコマンドに従い、順
次ダイナミツクに作成していくものである。特
に、マスクデータは、出力要求発行後、弁、ポン
プなどのデバイスが開／閉、起動／停止などの出
力要求に対応した状態となるまでの間、出力要求
と入力の不一致を誤つてプロセスの異常と判断す
るのを防ぐためにもうけられたものであり、出力
要求と同時に、マスクがセツトされ、出力要求に
対応した状態となつた時点で解除されるものであ
る。なおこの例では、プロセスの状態として、デ
イジタル入力信号のみでなく、アナログ信号で取
込まれるデータもある設定値との大小比較によ
り、ビツト情報に変換（10）することにより、デ
イジタル入力信号と同一の方法にて、状態監視を
行なつている。

ここで、実際の制御プログラムの動作を示すた
めに、簡単なプロセスの例を第２図に示す。本例
で、弁Ｖ１、ポンプＰ１及びレベルスイツチLS
１はデイジタル入力信号でインターフエースが取
られているが、図の左側のタンクの温度T₁及び
レベルL₁は、アナログ信号にて取込まれている。
このアナログ量は、アナログ量変換プログラム１
０で設定値格納テーブル内の値と比較されビツト
情報に変換されたものが、制御プログラムに利用
されている。

第２図のプロセスを制御するプログラムの処理
手順を第３図に示す。この制御プログラムの処理
手順では、制御を開始する前に、スタートするた
めの条件チエツク処理をおこなう（ステツプＡ）。
すなわち、弁が閉じ、ポンプは停止状態にあり、
左側タンクの温度及びレベルは、ある一定値以内
にあることを確認する。この条件が満たされた上
で、次のステツプＢに進んで弁を開け、ステツプ
Ｃでポンプを起動し、ステツプＤ、Ｅでレベルス
イツチがONとなるのを待つた上で、ステツプ
Ｆ、Ｇでポンプを停止し弁を閉じて処理を終了す
るものである。

異常が発生した場合の異常処理に関しては、ス
タート条件が不成立の場合は、ステツプＨで一
旦、待ち状態となり、オペレータの再開要求によ
つて再度スタート条件のチエツク（ステツプＡ）
を行う。つぎに、ステツプＢからステツプＧまで
の処理を行なつている間に、何らかの異常が発生
した場合はステツプＩにジヤンプし、安全状態と
すべく、弁を閉じ、ポンプを停止した上で、オペ
レータの再開要求を待つ（ステツプＩ〜Ｋ）。オ
ペレータは異常要因を排除した上で、再開を要求
するが、プログラムは、すぐに通常の処理を行う
ルーチンには戻らず、ステツプＬで再開のための
条件、すなわち、弁が閉じ、ポンプは停止し、温
度やレベルが一定値以内にあることをチエツクす
る。この条件が満たされて、はじめて、通常の処
理ルーチンであるステツプＢ以降の処理を開始す
る。

このような例において、弁の状態をデイジタル
入力信号で返信するリミツトスイツチが故障し、
弁は開状態となつても、弁のデイジタル入力信号
（DI）は開とならないという状態の場合、制御プ
ログラム８は、ステツプＢの処理にて、プロセス
の異常を検出し、ステツプＩ、Ｊの異常処理を行
なつた上でステツプＫの持ち状態となつてしま
う。仮りに、オペレータの再開要求があつても、
再びステツプＢの弁を開ける所で異常となつてし
まい、リミツトスイツチの修理が完了するまでス
テツプＣ以降の処理へ進むことは出来ない。こよ
うな状況は、プロセスそのものは正常に動作して
いるにもかかわらず、まわりの条件不備のために
発生するもので、操業度を上げるための障害とな
る。

また、バツチシーケンス制御は、ある定まつた
手順を１バツチと称し、このバツチを順次繰返し
て運転を行なうものであるが、あるバツチにて、
第２図左側のタンクの温度T₁は、当初予定して
いた規定値以内に入つてはいないが、第３図に示
す制御プログラム８は動作させたい、といつた場
合、制御プログラムを修正して、温度のチエツク
をはずすか、設定許容値の幅を拡げる以外に、プ
ログラムを動作させることは不可能になる。

以上のように、シーケンス制御における、各種
条件チエツク及び状態監視は、プラントの安全操
業を実現するという点で絶対に必要な条件である
が、反面、様々なチエツクが障害となり、フレキ
シブルな運転を不可能にして操業度の低下を招く
ものとなつている。

一方、プログラムをテストする上での従来技術
としては、実際に弁、ポンプ等がなくても、プロ
グラムの実行を可能とするために、テストモード
機能をもうけ、実際のプロセス状態を入力するこ
となく、出力コマンドに従つてプロセス状態を自
動的に作り出したり、一切の異常要因を無視する
といつた機能を有したものがあるが、これはあく
までテストを行なうためであつて、実際の操業に
おいて適用できるようなものではなかつた。

〔発明の目的〕

本願発明の目的は、プロセスの逐次的制御にお
ける各種の条件チエツクが、プロセスの運転中断
をしばしば生じ、操業度の低下を招くという欠点
を克服するため、オーバーライド機能を新たにも
うけ、安全確保しながら必要に応じ、中断状態か
ら制御を再開させプロセスの運転を続行するプロ
セス制御方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の特徴は、プロセス制御方法において、
以下のステツプを有することを特徴とする。

(イ) プロセス状態信号を入力して記憶するプロセ
ス状態格納ステツプ (ロ) プロセス状態に対応して事前に設定される条
件と格納された前記プロセス状態信号を比較
し、両者の不一致を判定する監視ステツプ (ハ) 前記判定の結果が不一致のときに、正常なプ
ロセス状態において前記不一致を生ずることが
既知の場合について事前に設定されたマスクを
参照し、当該プロセス状態に対し前記マスクが
設定されている場合は正常時の制御を進めるマ
スクステツプ (ニ) 前記マスクが設定されていない前記不一致の
プロセス状態に対し当該プロセス状態を一致状
態にあるものとみなすオーバライドを参照し、
当該プロセス状態に対しオーバライドが設定さ
れている場合は正常時の制御を進めるオーバラ
イドステツプ (ホ) 前記オーバライドの参照により当該プロセス
状態に対し前記オーバライドが解除されている
場合はプロセスに所定の安全処理をして制御を
中断する中断ステツプ (ヘ) 前記中断ステツプに続き、前記不一致のプロ
セス状態に対して前記オーバライドを設定して
前記正常時の制御を再開する制御再開ステツプ〔作用〕このような本発明によれば、プロセスから入力
される状態信号に、マスクによつても回避できな
い設定条件との不一致が生じると、プロセスを一
旦、所定の安全処理をして中断し、その不一致信
号に対してオーバライドを設定して該不一致の無
視を可能とし、オペレータの再開要求があれば直
ちに正常な制御を再開させることができる。

このように本発明によれば、条件不一致のプロ
セス状態が発生すると、一旦必要な安全処理をし
て制御の中断をおこない、この間に不一致の原因
を調査し、原因がたとえばリレーやセンサー等の
故障（現場環境では頻繁に発生）にあり、制御の
進行に障害のないことが確認されれば、直ちに制
御の再開をし、プロセス運転を続けながら故障機
器の修理をおこなうことができる。そして、一度
オーバライドを設定した後は、その不一致原因が
除去され、該オーバライドの設定が解除されるま
で該不一致の状態信号は無視されるので、これに
よる再度の制御の中断は発生しない。このよう
に、本発明はプロセス制御の安全を確保しながら
操業率を飛躍的に向上する効果がある。

〔実施例〕

このオーバライド機能を有した本発明の一実施
例として、機能ブロツクによる構成を第４図に示
す。同図において、第１図に示す機能ブロツクと
符号または名称が同一のものは、上述した第１図
の各機能と同様であり、以後の説明では相違点を
中心に説明する。

第４図で従来のものとの違いは、オーバーライ
ド設定状態格納テーブルが追加されていることに
ある。これによつて、各プログラムの処理は以下
に述べるように機能の向上がはかられる。

すなわち、プロセス状態監視プログラム４は、
取込まれたプロセス状態（１で取込んだ２の値）
と、監視状態格納テープル５の値が不一致で、マ
スクデータが解除されていても、対応するデバイ
スにオーバーライドが設定されていれば、正常扱
いとする。また、制御プログラム８においては、
第３図のステツプＡ又はＬに示す条件チエツクを
行う場合、対象デバイスにオーバーライドが設定
されている場合は、実際の入力信号から取り込ま
れプロセス格納状態テーブル２の状態とは無関係
に正常とみなす。

さらに、コマンド出力プログラム７では、ポン
プの起動／停止などの出力要求に対するアンサー
バツクが制限時間内に返信されなくても、そのポ
ンプ等のデバイスにオーバーライドが設定されて
いる場合は、異常とはせず、正常にアンサーバツ
クが返信されたものとして、制御プログラムに対
し、正常終了する。これは、オーバーライド設定
時、デバイスが実際に動作する時間を確保するた
めであり、出力要求時、オーバライドが設定され
ていてもただちに正常終了の報告は行なわない。
また、制限時間内にアンサーバツクが返信された
場合は、オーバーライドの設定状態とは無関係
に、その時点で正常終了扱いとする。

なお、上述のマスク機能は、本来正常な動作が
過渡応答や特定な動作から「異常」扱いを受ける
のを回避する機能であり、マスクする過渡応答の
期間や特定動作の範囲（例えば、車の安全は速度
と車間距離に関係し、接近しても速度が遅ければ
車間距離信号の異常は回避される）は予め知られ
ている。これに対し、本発明のオーバライド機能
はマスクによつては回避できない、予じめ知り得
ないデバイスの故障など、状態信号から得られる
実際のデバイス状態を無視し、正常なものとみな
して制御を進める機能であり、マスクとはその機
能を本質的に異にする。

また、上記実施例のように、本発明のオーバラ
イド機能は、各デバイス毎に設けれるようにして
いる。これは、デイジタル入力信号とデバイス
が、必ずしも１対１に対応せず、複数の信号が１
つのデバイスの状態を検出する（例えば、弁の入
力信号のDIは開のリレー接点及び閉のリレー接
点の２つからなる）場合があり、かつ、実際の事
故や運転条件の変更はこのデバイスに生じること
が多いからである。したがつて、オーバライドを
デバイス単位に設定することで、運転員の操作は
大幅に軽減される。なお、オーバライドの設定は
デイジタル入力信号１点毎にしてもよい。また、
アナログ量の入力信号（AI）についても、DI同
様、各点ごとまたはデバイスごとにオーバライド
機能を設けることができる。

以上のオーバライド機能を有したシステムにお
いて、第３図に示す制御手順を実行した場合の動
作タイムチヤートを、従来のものと比較して、第
５図ａ〜ｃに示す。この例では、弁Ｖ１のリミツ
トスイツチが故障し、弁は開状態となつても、リ
ミツトスイツチは、閉状態のままとなつている場
合を想定している。第５図ａ，ｂは、従来技術に
よるタイムチヤートであり、弁Ｖ１のリミツトス
イツチが修理されるまで、プログラムは、待状態
で動作出来ない状態を示している。第３図のフロ
ーでいえば、ステツプＡは正常に行われ、ステツ
プＢの「OPEN Ｖ１」の実行においてＶ１開の
信号が入力されないため、異常と判定されてステ
ツプＩにジヤンプし、ポンプＰ１、バブルＶ１の
出力を各々停止、閉とプロセスを安全状態にする
ための処理をした上でオペレータの再開要求を待
つ、いわゆる制御の中断状態となる。

一方、第５図ｃは本発明による場合で、従来の
同様Ｖ１の異常判定で第３図のステツプＩにジヤ
ンプし、ステツプＫで中断状態となるが、弁Ｖ１
のリミツトスイツチの故障であることを確認し
て、オペレータがＶ１にオーバーライドを設定し
再開要求を発行すると、ただちに、制御が再開さ
れる。再開後も、Ｖ１開の入力信号は得られない
のでステツプＢで異常を検知するが、当該Ｖ１の
オーバーライドの設定が確認されれば、あたかも
Ｖ１の入力があるように（第５図cV１に破線で
示す）実際のリミツトスイツチの状態は無視さ
れ、プログラム８によつて制御はステツプＣに進
められる。また、一度、オーバライドが設定され
れば解除されるまで当該信号を無視するので、Ｖ
１が繰返しチエツクされる場合に、制御が中断す
ることはない。

実際に現場の環境ではリミツトスイツチ等の故
障は頻繁であり、しかも、プロセス制御において
これらの機器は多数必要とするから、その修理、
交換には長時間を要することになる。しかし、こ
のようなセンサ／スイツチ類の故障は制御の進行
にとつて本質的な障害ではなく、かかる場合本発
明を適用すると、これら機器の故障が確認された
ら直ちに制御を再開できるので、修理の間も、実
際の制御を並行して行うことが可能になり、第５
図にてUT（操業度向上時間）で示したごとく、
大幅に、操業度を向上することができる。

第５図には、弁のリミツトスイツチが故障した
場合を示したが、ポンプが故障した場合も、本発
明の効果は、全く同一であり、さらに、あるバツ
チにて、タンクの温度又はレベルの条件をはずし
たい場合でも、オーバーライドを設定するのみで
容易に対処できるものである。

以上、上記の実施例では、オーバーライドの設
定は、全てマニユアルによるものであつたが、こ
こでは、このオーバライドを自動的に計算機にて
設定する機能をもうけた実施例を示す。本実施例
では、第５図ｃの本発明適用時のＶ１の異常発見
から原因究明後、オーバーライド設定に至る手順
を自動的に行うものであり、本実施例におけるコ
マンド出力プログラムの動作タイムチヤートを第
６図ａ〜ｅに示す。この図において、出力デー
タ、チエツクデータ及びマスクデータ（ローレベ
ルでON）の出力手順は、第１図に示す従来のも
のと全く同一である。第６図では、起動要求後、
そのデバイスに定められた制限時間内に入力デー
タが返信されなかつた場合を示すが、従来はこの
時点で、マスクが解除されてデバイス異常とみな
され、制御プログラムに対して、必要な異常処理
を要求していたが、本実施例では、ただちに異常
とはせず、いつたん、オーバーライドを設定する
ことにより、正常終了扱いとし、その後、別の各
種入力情報により、そのデバイスは正しく動作し
たが、入力データに反映されなかつたのみなの
か、あるいは、デバイスそのものが動作しなかつ
たのかの判定を行い、前者と判断された場合は、
オーバーライドを設定したまま、制御を続行さ
せ、その後、リミツトスイツチが正常に回復され
た時点で、オーバーライドを解除するというもの
である。

ここで、デバイスそのものは正常であるが、入
力データに反映されなかつたのか否かの判定方法
の１つの例として、第３図に示すプロセスにおい
て、ポンプに異常が検出された場合を示す。この
プロセスにおいて、ポンプが動作すれば、それ
は、左側のタンク内の液面の変化として表れるの
で、レベルセンサＬ１の出力（アナログ量）を図
示していないメータなどで監視し、変化が無い場
合は、ポンプそのものの故障であり、変化が有る
場合は、入力信号系統のみの異常であると判断す
る。

ところで、本実施例のオーバライド自動設定機
能は、制御対象とするデバイスの全てに適用でき
るとは限らない。第３図のプロセスの例で、ポン
プの起動は、弁が開いてから行なわれなければな
らないという制限があり、単に弁を開けたのみで
は、タンクのレベルに変化は現われないという場
合において、弁Ｖ１の異常が検出された場合は、
第５図に示す手順のごとく、リミツトスイツチの
故障を確認した上で、マニユアルにて、オーバー
ライドを設定すべきである。

本実施例によれば、オーバーライドの自動設定
機能により、さらに、プラント操業度が向上する
という効果が得られる。

さらに別の実施例として、前に示したオーバー
ライドのマニユアル又は自動設定に対するチエツ
ク機能をもうけた場合を以下に示す。

一般に、プラント制御は、その制御ステツプあ
るいは、プラントの状態により、各デバイスの異
常のレベルはダイナミツクに変わつていくもので
ある。ここで、原料仕込、反応、製品取出しとい
う３つの「工程」を有する制御において、製品取
出し工程を実行している間は、原料仕込関係のデ
バイスの異常は、あまり重要でなく、逆に製品取
出し用デバイスの異常は重大であると判断可能な
制御系において、製品取出し用デバイスに対する
オーバーライドの設定は、一般のオペレータでは
なく、プラントエンジニアによるマニユアル設定
のみが可能であるのに対し、仕込用デバイスに対
しては、オーバーライドの自動設定及び一般のオ
ペレータによるマニユアル設定をも可能とすると
いう判断機能を計算機システムに、もうけるもの
である。

また、さらに別の実施例として、オーバーライ
ドの設定状態を常時監視し、必要に応じて、強制
的にオーバーライドを解除させた例を次に示す。
この実施例では、対象とするプラントにおいて、
極めて重要な役割をはたす１部のデバイスに対し
て、「設定」がなされていた場合、ただちに「解
除」し、その他のデバイスに対しては、一定時間
以上「設定」状態が続いた場合に、強制的に、
「解除」を行うものである。この実施例では、こ
れらの機能により、誤つてオーバーライドが設定
されたまま放置されるのを防ぐものであり、前の
実施例とあいまつて、製品品質及びプラント安全
操業という面で、極めて、大きな意味をもつもの
である。

〔発明の効果〕本発明によれば、プロセスが所望する状態と異
なる場合に、一旦、安全処理をして制御の中断を
おこない、オーバーライド機能により、「正常と
みなす」又は「ある状態にあるものとみなす」こ
とによつて、制御の中断状態から制御の再開をす
ることができるので、プラントの操業を大幅に向
上させ、かつ、安全操業も確保できるという顕著
な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシステムを示す機能構成図、第
２図は簡単なプロセスの例、第３図は従来および
本発明の処理の流れを示すフローチヤート、第４
図は本発明のシステムの機能構成図、第５図は本
発明の一実施例における動作タイムチヤート、第
６図は別の実施例におけるオーバライド自動設定
機能を説明する動作タイムチヤートを示す。１……プロセス状態取込プログラム、２……プ
ロセス状態格納テーブル、４……プロセス状態監
視プログラム、５……監視状態格納フアイル、、
６……マスクデータ格納テーブル、７……コマン
ド出力プログラム、１０……アナログ量変換プロ
グラム。

Claims

【特許請求の範囲】１逐次的にプロセスを制御するプロセス制御方
法において、 (イ) プロセス状態信号を入力して記憶するプロセ
ス状態格納ステツプ、 (ロ) プロセス状態に対応して事前に設定される条
件と格納された前記プロセス状態信号を比較
し、両者の不一致を判定する監視ステツプ、 (ハ) 前記判定の結果が不一致のときに、正常なプ
ロセス状態において前記不一致を生ずることが
既知の場合について事前に設定されたマスクを
参照し、当該プロセス状態に対し前記マスクが
設定されている場合は正常時の制御を進めるマ
スクステツプ、 (ニ) 前記マスクが設定されていない前記不一致の
プロセス状態に対し当該プロセス状態を一致状
態にあるものとみなすオーバライドを参照し、
当該プロセス状態に対しオーバライドが設定さ
れている場合は正常時の制御を進めるオーバラ
イドステツプ、 (ホ) 前記オーバライドの参照により当該プロセス
状態に対し前記オーバライドが解除されている
場合はプロセスに所定の安全処理をして制御を
中断する中断ステツプ、 (ヘ) 前記中断ステツプに続き、前記不一致のプロ
セス状態に対して前記オーバライドを設定して
前記正常時の制御を再開する制御再開ステツ
プ、とを有することを特徴とするプロセス制御方法。