JPH05333763A - プラント模擬装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】模擬演算範囲判断手段１２は、予め保存された
プラントに応じて設けられる単位模擬演算手段１１ｉの
組合せとインストラクタが指定するサブシステム単位模
擬演算手段１１ｉの組合せとに基づいて実行するサブシ
ステム単位模擬演算手段１１ｉの組合わせを判断して登
録ファイルに登録する。サブシステム演算制御手段１３
は，実行するサブシステム単位模擬演算手段１１ｉの組
合わせを登録ファイルから取り出し対応するサブシステ
ム模擬演算手段１１の単位模擬演算手段１１ｉに対して
実行命令信号を出力して模擬演算をさせる。 【効果】目的に応じてモデル範囲を絞った運転訓練がで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オペレータがプラント
を模擬する装置を用いて運転訓練をするプラント模擬装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、火力発電プラントや原子力発電プ
ラント等の監視制御装置の自動化・複雑化が進むにつ
れ、オペレータの緊急時の判断や対応技術が習得困難に
なっている。これを解決するためプラント模擬装置が開
発され、オペレータがプラント運転の操作学習、事故時
の対応学習、プラントの解析学習等を行うことができ
る。

【０００３】図８に、従来のプラント模擬装置の構成を
示す。

【０００４】プラント模擬装置１は、インストラクタが
模擬の実行／停止を指示する模擬管理入力部２と、プラ
ントの動特性を求めるために、各設備単位のプロセスを
模擬する複数のモデル式より構成される模擬演算手段３
と、模擬管理入力部２からの入力信号により模擬演算手
段３の実行／停止を制御する模擬演算制御手段４と、操
作端への操作指令信号を入力する操作端入力部５と、操
作端入力部５からの信号状態を保存する操作端入力記憶
部６と、プラントのプロセス値が登録される共通内部デ
ータ記憶部７と、ＣＲＴ等の出力表示を行う出力表示部
８と、表示出力を記憶する出力表示記憶部９と、初期状
態記憶部１０とから構成されている。

【０００５】上記構成のプラント模擬装置では、インス
トラクタが模擬管理入力部２から、プラント模擬の実行
／停止の信号が入力されると、模擬演算制御手段４によ
って模擬演算手段３の模擬演算の実行／停止が行われ
る。オペレータによって操作端入力部５から操作端操作
信号が入力されると、操作端入力記憶部６に操作指令信
号の状態が書き込まれる。

【０００６】模擬演算手段３では、操作端入力記憶部６
の操作指令信号と共通内部データ記憶部７のプロセス値
とにより模擬演算が行われ、共通内部データ記憶部７に
演算結果が書き込まれる。そして、表示出力データが出
力表示記憶部９に表示形式の値で登録され、出力表示部
８により表示される。このように、プラント模擬装置
は、プラントに応じて定められたモデル範囲全体につい
ての模擬演算を行うことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たプラント模擬装置では、インストラクタの目的に応じ
た設置単位や装置単位の範囲の模擬運転ができないとい
う問題がある。すなわち、プラント内の単独の設備や装
置またはその複数の設備や装置の任意の組合せによる模
擬運転でよい場合でもプラント全体の模擬運転を行わな
ければならなかった。例えば、図８に示す模擬演算手段
３より単位模擬演算手段３ｉを取り出しても、他の単位
模擬演算手段３ｉとの取り合いの要／不要を判断した
り、組合せたりする手段がなく、単位模擬演算手段３ｉ
毎に任意に組合わせができる構成になっていない。その
ため、インストラクタが目的を絞ってモデル範囲を設備
単位や装置単位等として模擬演算を訓練生にさせること
ができなかった。

【０００８】そこで、本発明は模擬運転の目的に応じて
モデル範囲の設定することができるプラント模擬装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、外部から入力
したプラントの模擬の実行命令信号と、外部から入力し
た操作端命令信号と、予め記憶されているプラントを模
擬するに必要な情報とに基づいてプラントの模擬演算を
するプラント模擬装置において、プラントの各部分を単
位モデルとして模擬演算するプラントに応じて設けられ
る複数の単位模擬演算手段からなるサブシステム模擬演
算手段と、このサブシステム模擬演算手段の複数の単位
模擬演算手段の内で模擬演算が実行可能な前記単位模擬
演算手段の組合せを予め記憶するサブシステム模擬演算
管理記憶手段と、外部から模擬演算を実行する単位模擬
演算手段の組合せを入力する模擬入力管理部と、この模
擬入力管理部から入力された単位模擬演算手段の組合せ
と前記サブシステム模擬演算管理記憶手段に記憶された
単位模擬演算手段の組合せとに基づいて模擬演算が実行
可能か否かを判断し、この判断で模擬演算の実行可能な
単位模擬演算手段を登録ファイルに模擬演算実行データ
として登録する模擬演算範囲判断手段と、前記登録ファ
イルから前記模擬演算実行データを取り出し対応する前
記単位模擬演算手段へ模擬演算の実行命令信号を出力
し、模擬演算させるサブシステム演算制御手段とを設け
るようにしたものである。

【００１０】

【作用】上記構成により、模擬演算範囲判断手段がサブ
システム模擬演算管理記憶手段に記憶された実行可能な
単位模擬演算手段の組合せと模擬入力管理部から入力さ
れた単位模擬演算手段の組合せとに基づいて模擬演算が
実行可能か否かを判断し、この判断で模擬演算の実行可
能な単位模擬演算手段を登録ファイルに模擬演算実行デ
ータとして登録する。サブシステム演算制御手段は、登
録ファイルに登録された模擬演算実行データを取り出し
対応する単位模擬演算手段へ模擬演算の実行命令信号を
出力し、模擬演算をさせる。このように、プラント全体
でなく実行するモデル範囲を絞って運転訓練ができる。
従って、設備等の単位モデルのみの運転訓練の場合にプ
ラント全体の模擬をする必要がなく効率的な運転訓練が
できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１２】図１は、本発明の一実施例を示すプラント
模擬装置の構成図である。図１が図８と異なる点は、模
擬演算手段３と模擬演算制御手段４の代わりにサブシス
テム模擬演算手段１１と模擬演算範囲判断手段１２とサ
ブシステム演算制御手段１３とを設けたことである。

【００１３】ここで、サブシステム模擬演算手段１１
は、単位モデル、例えば、個々の設備や装置単位につい
てプラントに応じて設けられる複数の単位模擬演算手段
１１ｉからなっている。模擬演算範囲判断手段１２は、
複数の単位模擬演算手段１１ｉの内で組合せできる単位
模擬演算手段１１ｉのデータに従って、実行する単位模
擬演算手段１１ｉの組合わせを判断する。サブシステム
演算制御手段１３は、組合わせが判断された単位模擬演
算手段１１ｉについて模擬演算の実行または停止を制御
する。

【００１４】上記した模擬演算範囲判断手段１２とサブ
システム演算制御手段１３とを実現する手段として、図
２に示すようにプラントによって決まるサブシステム模
擬演算手段１１のプラントを単位モデルに分割する条件
や組合せ条件等の管理データを予め登録しておくファイ
ルとしてサブシステム模擬管理記憶部１４と、模擬演算
範囲判断手段１２によって判断されたモデル範囲を登録
するファイルとして、サブシステム模擬登録記憶部１５
とが本実施例では、外部記録媒体に備えられる。なお、
このサブシステム模擬管理記憶部１４とサブシステム模
擬登録記憶部１５は、プラント模擬装置１の内部に備え
てもよく、記憶される内容については後述することとす
る。

【００１５】次に、サブシステム模擬演算手段１１の構
成を具体的に図３を参照して説明する。

【００１６】本実施例では、サブシステム模擬演算手段
１１が階層的に系統化されている。まず、プラント全体
を単位模擬演算手段１１ｉ（単位モデル）の集合として
網羅し、最初のモデルを０次モデル３１とする。この０
次モデル３１には、モデル１〜モデルＮまでがある。

【００１７】次に、０次モデル３１を分割したとき、独
立して実行できる単位模擬演算手段１１ｉの集合を１次
モデル３２とする。この１次モデル３２には、モデル１
１〜モデル１Ｎ′まである。

【００１８】同様に、１次モデル３２を分割した単位模
擬演算手段１１ｉの集合を２次モデル３３とする。２次
モデル３３を分割した単位模擬演算手段１１ｉの集合を
３次モデル３４とする。なお、各次モデルの（ ）内
の数字は１次モデルからの通番である。ここでは、３次
モデル３４に対応するものが単位模擬演算手段１１ｉと
する。

【００１９】上記した階層的に系統化した構成をプラン
トに適用して具体的に説明する。

【００２０】ここで、Ａ Ｂを「ＡはＢの集合から成り
立つ」と定義すれば、プラント模擬装置の模擬範囲の一
番大きな単位をプラント全体としたとき、「プラント全
体」は次の分割構成となる。

【００２１】すなわち、上記した分割構成は（プラント
全体） （設備） （装置） （操作端）で表され、こ
れは「プラント全体」は「設備」に分割でき、「設備」
は「装置」に分割することができ、「装置」は「操作
端」に分割できることを意味する。このように体系化し
てインストラクタが模擬範囲の設定を行うときに、プラ
ントの全体範囲から順に階層的に模擬範囲の設定をする
ようにしている。

【００２２】本実施例では、上記した階層的なモデルの
関係を簡単に示すため図４に示すように各モデル単位を
ｎｏｄｅ４１で表すこととし、これを図５に示す如く構
成のサブシステム模擬管理記憶部１４に登録するように
している。

【００２３】図５では、各ｎｏｄｅの親のｎｏｄｅの登
録部５１と、各ｎｏｄｅの枝本数の登録部５２と、後に
述べる各ｎｏｄｅの前条件数の登録部５３と、各ｎｏｄ
ｅの子の番号の登録部５４と、各ｎｏｄｅの前条件のｎ
ｏｄｅ番号の登録部５５のファイル構成となっている。
すなわち、各モデル単位をｎｏｄｅ４１で表し、展開さ
れるモデル親子関係を枝４２で示したものである。各ｎ
ｏｄｅにはｎｏｄｅ番号が、図３の通番と同じように低
い次数から順につけられている。各ｎｏｄｅについて
の、ｎｏｄｅ番号ｉ（ｉ：自然数）、親のｎｏｄｅ番号
ｉｐ（ｉ）［ｉｐ（ｉ）：自然数］、枝の本数ｎｂ
（ｉ）［ｎｂ（ｉ）：０以上の整数］を各ｎｏｄｅのｎ
ｏｄｅ情報としている。また、枝の本数だけｎｏｄｅご
とに配列Ｌ（ｉ，ｊ）［ｉ：ｎｏｄｅ番号，ｊ：１・・
・ｎｂ（ｉ）］を設け、子のｎｏｄｅ番号を記憶してお
く。例えば、図４のｎｏｄｅ（１）の場合はｎｏｄｅ情
報［ｉ，ｉｐ（ｉ），ｎｂ（ｉ）］は（１，０，Ｎ′）
となる。また、子の配列はＬ（１，１）＝Ｎ＋１，Ｌ
（１，２）＝Ｎ＋２，・・・となる。

【００２４】このように構成されたｎｏｄｅ情報より、
そのｎｏｄｅの全体的な位置、親はどのｎｏｄｅか、子
はどのｎｏｄｅかを検索することができる。また、模擬
演算範囲判断手段１２は、現状の模擬範囲と比較して、
子から親のｎｏｄｅに戻る設定を禁止することにより、
実行する模擬範囲を広げる範囲設定ができなくするよう
にしている。

【００２５】ところで、上記した説明では分割された複
数の単位模擬演算手段１１ｉが全て独立に実行できるも
のであったが、単独で実行できない分割された個々の単
位模擬演算手段１１ｉが現実には存在する。このような
場合の対策として、模擬演算範囲判断手段１２で個々に
単位模擬演算手段１１ｉの実行を制限する必要がある。

【００２６】図６に、このような分割モデルの１例を示
す。

【００２７】図中、モデルＡ、モデルＢ、モデルＣ、モ
デルＤはモデルＸを分割した単位模擬演算手段１１ｉで
あるとする。ここで、モデルＢはモデルＡが実行されて
いないと実行できないものとする。これを「Ｂ←Ａ」と
表す。このとき、ＢはＡの条件モデルとし、ＡはＢの前
条件モデルとする。

【００２８】同様に、「Ｄ←Ｂ」とすると、モデルＡ、
モデルＢ、モデルＣ、モデルＤの関係は図６の矢印方向
に実行できる。この場合、分割したモデルで実行可能な
組合せは、次の通りとなる。

【００２９】｛Ａ｝、｛Ｃ｝、｛Ａ，Ｂ｝、｛Ａ，
Ｃ｝、｛Ａ，Ｂ，Ｃ｝、｛Ａ，Ｂ，Ｄ｝、一方、次の組
合せはＢモデルまたはＤモデルの前条件モデルを組み合
わせてないため実行できない。

【００３０】｛Ｂ｝、｛Ｄ｝、｛Ａ，Ｄ｝、｛Ｂ，
Ｃ｝、｛Ｂ，Ｄ｝、｛Ｃ，Ｄ｝、｛Ａ，Ｃ，Ｄ｝、
｛Ｂ，Ｃ，Ｄ｝

【００３１】このような判断機能を模擬演算範囲判断手
段１２を備えるため、図５に示す各ｎｏｄｅ情報には、
各ｎｏｄｅの前条件モデルの数ｍ（ｉ）が付いている。
これによって、ｎｏｄｅ情報は［ｉ，ｉｐ（ｉ），ｎｂ
（ｉ），ｍ（ｉ）］としている。また、前条件モデルの
数だけ配列Ｐ（ｉ，ｊ）［ｉ：ｎｏｄｅ番号，ｊ；１・
・・ｍ（ｉ）］を設け、前条件モデルのｎｏｄｅ番号を
サブシステム模擬管理記憶部１４に記憶しておく。

【００３２】図６のモデルＢ，Ｃのｎｏｄｅ番号を仮に
それぞれ１１５，１１６とすると、ｎｏｄｅ番号１１６
のｎｏｄｅ情報は［１１６、ｉｐ（１１６）、ｎｂ（１
１６）、１］となり、前条件配列は、ｍ（ｉ）＝１から
Ｐ（１１６，１）＝１１５となる。このような構成のサ
ブシステム模擬管理記憶部１４に予めプラントに応じて
設定されたｎｏｄｅ情報からなる管理データによりプラ
ント全体から設備単位の範囲までを段階的に順次モデル
範囲を特定できるようになっている。

【００３３】次に、本実施例の作用を詳細に説明する。

【００３４】まず、インストラクタが模擬管理入力部２
よりモデル範囲を指定すると、これに応じて模擬演算範
囲判断手段１２では、図７に示す処理手順により実行す
る単位模擬演算手段１１ｉが判断され、対応するｎｏｄ
ｅ番号がサブシステム模擬登録記憶部１５へ書き込まれ
る。

【００３５】すなわち、模擬管理入力部２では、インス
トラクタにより順次入力されモデル模擬範囲が入力され
る（入力１）。この場合に、ｎ次のモデル範囲を入力や
複数の単位モデル、あるいは、２つ以上の単位モデルの
組合せもできるようになっている．次に、複数の単位モ
デルの選択または前条件の入力がされているか否かの判
断がされる（判断１）。この判定で、単位モデルの選択
がされた場合でも、モデル範囲に対応するｎｏｄｅ番号
をｉとして、サブシステム模擬管理記憶部１４に登録さ
れている前記条件数の登録数ｍ（ｉ）が０以上かを確認
し、ｍ（ｉ）＞０の場合、前条件のモデルとの組合せが
される（処理１）。この処理後入力されたモデル範囲に
対応するｎｏｄｅ番号ｉより、サブシステム模擬管理記
憶部１４の前条件のｎｏｄｅ番号Ｐ（ｉ，ｊ）を全て読
みだし、サブシステム模擬登録記憶部１５に実行するモ
デル範囲の番号が書き込まれる（処理２）。

【００３６】上記の判断で、複数の単位モデルの選択ま
たは前条件がない場合には、現在の選択されているモデ
ル範囲がさらに分割できるか否かが判断される（判断
２）。この判断では、入力したモデル範囲に対応するｎ
ｏｄｅ番号ｉより、ｎｏｄｅの枝本数ｎｂ（ｉ）が０以
上か否かが判断される。この判断によりｎｂ（ｉ）＞０
のときは、モデル範囲の分割を行うか否かを表示させる
処理がされる（処理３）。

【００３７】インストラクタは、さらに分割する場合、
Ｙｅｓ（１）、分割しない場合、Ｎｏ（０）を入力装置
から入力する（入力２）。インストラクタが上記入力で
Ｙｅｓ（１）とすると、分割できるモデル範囲を表示す
る処理がされる（処理４）。これによって、入力したモ
デル範囲に対応するサブシステム模擬管理記憶部１４に
記憶されているｎｏｄｅ番号ｉより、下位の技のｎｏｄ
ｅ番号Ｌ（ｉ，ｊ）の全てがモデル範囲として表示され
る。そして、再び入力１からの処理が繰り返され、イン
ストラクタが目的とするモデル範囲に対応する番号がサ
ブシステム模擬登録記憶部１５に登録される（処理
２）。

【００３８】上記判断でＹｅｓ（１）でないときは実行
するモデル範囲の番号がサブシステム模擬登録記憶部１
５に登録される（処理２）。

【００３９】一方、インストラクタが模擬管理入力部２
より入力された模擬演算の実行／停止指令がサブシステ
ム演算制御手段１３に入力される。サブシステム演算制
御手段１３では、サブシステム模擬登録記憶部１５から
対応するｎｏｄｅ番号を取り出し、サブシステム模擬演
算手段１１の対応する単位模擬演算手段１１ｉに出力す
る。また、オペレータは、操作端入力部５から操作指令
を操作端入力記憶部６に入力する。

【００４０】サブシステム模擬演算手段１１では、サブ
システム演算制御手段１３からの実行指令に従い、単位
模擬演算手段１１ｉに対応する操作端入力記憶部６に記
憶された操作データと共通内部データ記憶部７のプラン
トデータとに基づいて模擬演算が実行される。

【００４１】なお、模擬演算の基礎となる内部変数は、
予め共通内部データ記憶部７に書き込まれている。共通
内部データ記憶部７の内部変数のうち、出力表示部８へ
出力される内部変数については、出力表示記憶部９に表
示される値で書き込まれている。

【００４２】なお、インストラクタ機能としての過去の
プラント状態を設定する初期状態設定機能、バックトラ
ック機能等は、一般に、ハードディスクやフロッピーデ
ィスク等の外部記憶装置に保存しておき、初期状態設定
やバックトラック設定時に共通内部データ記憶部７と出
力表示記憶部９に外部記憶装置の保存データを上書きす
るようにする。本実施例では、さらに、共通内部データ
記憶部７と出力表示記憶部９の他のサブシステム模擬登
録記憶部１５も外部記憶装置に保存しておき、設定時に
共通内部データ記憶部７と出力表示記憶部９とサブシス
テム模擬登録記憶部１５に外部記憶装置の保存内容を上
書きするようにする。これにより、保存したときのモデ
ル範囲と同じモデル範囲のプラント模擬を行うことがで
きる。

【００４３】このように、インストラクタが目的とする
モデル範囲を設定することにより、各々の単位モデルの
組合せによる模擬演算の実行を行うことができるから、
オペレータはモデル範囲外からのプロセス変動を気にせ
ず、目的とするモデル範囲の運転操作学習を行うことが
できる。また、モデル範囲の部分ごとの運転操作を１っ
ずつ順番に行うこともでき、オペレータの熟練度が上が
るに従ってモデル範囲を全体へ広げていくことにより最
終的にプラント全体の模擬運転を行うこともできる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、プ
ラントを模擬して演算する模擬演算手段を設備や装置等
の単位モデルの組合わせで実行させることができる。従
って、設備や装置の単独の運転訓練では、プラント全体
の模擬をする必要がなく、また、ある単位設備から順次
段階的に模擬する範囲を拡大することが容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すプラント模擬装置の構
成図である。

【図２】図１を具体的に実施する場合の説明図である。

【図３】図１のサブシステム模擬演算手段の構成を示す
第１の説明図である。

【図４】図１のサブシステム模擬演算手段の構成を示す
第２の説明図である。

【図５】サブシステム模擬演算管理記憶部のテーブルを
示す構成図である。

【図６】サブシステム模擬演算手段の分割の一例を示す
説明図である。

【図７】図１の模擬演算範囲判断手段の処理を示すフロ
ーチャートである。

【図８】従来例を示すプラント模擬装置の構成図であ
る。

【符号の説明】

１ プラント模擬装置 ２ 模擬管理入力部 ５ 操作端入力部 ６ 操作端入力記憶部 ７ 共通内部データ記憶部 １１ サブシステム模擬演算手段 １１ｉ 単位模擬演算手段 １２ 模擬演算範囲判断手段 １３ サブシステム演算制御手段 １４ サブシステム模擬管理記憶部 １５ サブシステム模擬登録記憶部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から入力したプラントの模擬の実行
   命令信号と、外部から入力した操作端命令信号と、予め
   記憶されているプラントを模擬するに必要な情報とに基
   づいてプラントの模擬演算をするプラント模擬装置にお
   いて、 プラントの各部分を単位モデルとして模擬演算するプラ
   ントに応じて設けられる複数の単位模擬演算手段からな
   るサブシステム模擬演算手段と、 このサブシステム模擬演算手段の複数の単位模擬演算手
   段の内で模擬演算が実行可能な前記単位模擬演算手段の
   組合せを予め記憶するサブシステム模擬演算管理記憶手
   段と、 外部から模擬演算を実行する単位模擬演算手段の組合せ
   を入力する模擬入力管理部と、 この模擬入力管理部から入力された単位模擬演算手段の
   組合せと前記サブシステム模擬演算管理記憶手段に記憶
   された単位模擬演算手段の組合せとに基づいて模擬演算
   が実行可能か否かを判断し、この判断で模擬演算の実行
   可能な単位模擬演算手段を登録ファイルに模擬演算実行
   データとして登録する模擬演算範囲判断手段と、 前記登録ファイルから前記模擬演算実行データを取り出
   し対応する前記単位模擬演算手段へ模擬演算の実行命令
   信号を出力し、模擬演算させるサブシステム演算制御手
   段とを備えたことを特徴とするプラント模擬装置。