JPH0553641A - プロセス制御システムにおける画面表示方法およびマンマシンインタフエース装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】プロセス制御システムにおける画面表示方法で
あって、順次実行される複数の工程からなるバッチプロ
セスの複数の階層情報を同時に一画面上に表示するとと
もに、各階層間の対応関係を表示し、かつ、バッチプロ
セスの進行に伴って、下層の表示内容を自動的に変更し
ていく。 【効果】１画面に、バッチ全体から詳細なプロセスデー
タまでをプロセスの実行状態に合わせ自動表示させるこ
とができ、加えて、同じ画面で直接プロセスを制御でき
ることから、瞬時に正確にバッチプロセスの実行状態が
把握でき、実行操作の迅速化を図り、運転員の画面操作
等の負担を大幅に低減することで誤操作を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シーケンス制御を基
にした、バッチプロセス制御において、プロセスの実行
状況等の運転員に必要な各種情報を表示装置に出力し、
さらにその表示装置に入力装置を具備することにより、
プロセスの監視と実行が同時に同一の装置で実現できる
マンマシンインタフェース装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バッチプロセスは、制御手順に従い、順
次プロセスの機器を起動・停止しながら進めていくシー
ケンス制御により実現される。

【０００３】シーケンス制御を基にしたバッチプロセス
制御は、トップダウン的にそれぞれレベルが異なる複数
の階層を制御することにより実現される。図７に、従来
のバッチプロセス制御に於ける３階層からなる階層的な
制御手法の構造を示した。

【０００４】図７（ａ）は、最上位の階層（以後、第１
階層）で、バッチ全体を定義する。通常、プロセスの制
御開始から終了までをバッチと称する。同図からわかる
ように、１バッチは複数の工程から構成される。工程と
は、マクロな制御の単位であり、図示の例では「準
備」、「原料仕込」、「加熱」、「反応」、「回収」に
対応し、これら各工程の組み合わせによりバッチ全体を
実現する。これが第１階層で、各工程の順序制御を行
う。

【０００５】図７（ｂ）は、図７（ａ）で定義された各
工程の制御を行う層（以後、第２階層）を示し、各工程
に対応して、機器を起動・停止するモジュール化された
単位シーケンス（以後、ユニットシーケンス）を起動す
る。例えば、、図７（ａ）の「原料仕込」工程に対応し
て、「条件チェック」、「ヘッダ開」、「ａｂｃ仕
込」、…のようなブロックの組み合わせにより、ユニッ
トシーケンスの実行順序を定義する。

【０００６】図７（ｃ）は、プロセスにおける個々のバ
ルブ、ポンプをアクセスする最下位のレベル（以後、第
３階層）を示し、プロセスの詳細な情報を制御する。例
えば、同図に示すように、バルブの開閉、流量等を実際
に制御する。

【０００７】次に、このようなバッチプロセスの階層的
制御手法における、従来のプロセス状況を表示させる、
マンマシンインターフェースであるグラフィックＣＲＴ
の画面フォーマットと操作方法について、図８により説
明する。

【０００８】図８（ａ）のように、１画面にバッチ全体
（第一階層）を表示させ、タッチパネルに対するポイン
ティングにより工程を選択することによって、同図
（ｂ）のように、指定工程の一部の詳細なプロセス情報
を表示する画面に展開する。運転員がプロセスを実行す
るのに必要な表示箇所以外の詳細なプロセスデータを表
示させるには、同図（ｃ）のように、スクロールにより
画像を移動させ表示させる。

【０００９】運転員はこの図８（ａ）（ｂ）（ｃ）の各
画面でプロセスの実行状況を確認しながら、プロセスを
実行する。

【００１０】なお、このような従来技術は、日立評論Ｖ
ｏｌ．７０，Ｎｏ．５，第６９頁〜第７５頁に記載の川
口他による「装置産業における計算機制御システム」に
開示されている。

【００１１】また、プラントの運転監視等のための表示
に関する公知技術としては、特開昭６１−１０１８１１
号、特開昭６３−２８２８０６号、特開平１−１１２４
１０号、特開平２−２１４９０２号の各公報に記載のも
のが挙げられる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】プロセス制御の場合、
運転員の役割は、監視作業が主であり、監視により制御
過程に発生しうるトラブルを認識したり、また、運転条
件の変更に伴う操作手順を決めることにある。したがっ
て、運転員により、柔軟かつ適切にプロセスが実行され
るように、運転員へ提供されるプロセス状況を示す情報
が重要である。バッチプロセスにおいては、その多用な
運転形態、多数の銘柄管理等から、運転員に分かりやす
く、実行操作が容易で使い勝手のよい制御システムが望
まれている。特に、プロセス（設備等）と運転員との間
における情報の流通を的確にするためのマンマシンイン
ターフェースが不可欠である。

【００１３】運転員は、プラントの負荷（プロセスデー
タ）や年月日、時刻等の変化、あるいは、生産計画の変
更等に伴うプラント運転状況の変動を基に、プロセスの
制約条件を決定し、運転員が手動で制約条件値の変更を
行う。従って、バッチプロセス制御を行うマンマシンイ
ンターフェースにおいては、生産工程における現在の進
捗状況や、現在または前工程における状態を簡単に把握
でき、更に、作業上必要な情報が、必要な時に表示され
ており、簡単な操作で制御手順や制約条件等を変更でき
ることが重要である。

【００１４】しかしながら、上述のように、従来のプロ
セス状態を表示するＣＲＴの画面フォーマットおよび画
面展開では次のような問題がある。

【００１５】前述のように、１画面にバッチ全体（第１
階層）を表示させ、さらに各工程の一部の詳細なプロセ
スデータを表示（第３階層）させるには、当該工程をＣ
ＲＴ画面上でポインティングすることにより画面を展開
させる必要がある。このように、バッチ全体またはプロ
セスデータがそれぞれ別々に表示されるので、プロセス
データを表示させている場合には、運転員は、バッチ全
体を見ることができず全体を把握出来ない。また、現在
表示されている工程以外の工程のプロセスデータを見る
には、一度、バッチ全体を表示する画面に戻ってから、
その工程を選択して、プロセスデータを表示する画面へ
展開しなければならない。更に、必要なプロセスデータ
部分が画面外にある場合には、そのデータが画面内に入
るまで画像をスクロールさせなければならない。

【００１６】さらに、従来は、事前に指定したデータし
か表示されないので、例えば、プロセスの異常状態の時
などのように、緊急に発生した異常状態に応じて処理が
必要な場合、正常な状態の時に表示させる情報以外の情
報を状態に合わせて柔軟に対応し、表示情報を変更する
ということが出来ない。

【００１７】このように従来の運転状況を表示させるた
めの画面表示方式では、画面展開、スクロール等の操作
が多く、運転員に全体状況を把握させる点やプロセスの
実行操作の容易さなどに対し配慮がなされていない。し
たがって、運転員への画面操作に対する負担が大きく、
プラントの運転状況の変動に迅速に対応するのが困難で
あるうえ、特に、変更頻度が増大した場合に設定ミスが
発生しやすく、操作性及び信頼性の点で問題があった。

【００１８】この発明の目的は、上記問題点を考慮して
なされたものであり、単にプロセスの状態を出力するの
みでなく、運転計画の変更、プロセスの状況、プロセス
の進捗状態に合わせ自動的に表示を更新することによ
り、正確に、即座に状況を運転員に把握させ、さらに、
ＣＲＴへ入力装置を備えることにより、プロセスの監視
画面そのままで、監視とバッチプロセス制御とを同時に
おこなえ、運転員の負担を軽減できる表示方法およびマ
ンマシンインタフェース装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明によるプロセス制
御システムにおける画面表示方法は、順次実行される複
数の工程からなるバッチプロセスの複数の階層情報を同
時に一画面上に表示するとともに、各階層間の対応関係
を表示し、かつ、バッチプロセスの進行に伴って、下層
の表示内容を自動的に変更していくことを特徴とする。

【００２０】本発明によるプロセス制御システムにおけ
る画面表示方法は、他の見地によれば、順次実行される
複数の工程からなるバッチプロセスのバッチ全体情報を
表示するバッチ全体エリアと、前記複数の工程の一つを
構成する複数のサブ工程を表示する工程エリアと、該工
程エリアの一部の詳細情報を表示する詳細エリアとを同
時に一画面上に表示するようにしたものである。

【００２１】

【作用】バッチプロセス制御において、複数のエリア
（ウィンドウ）表示により、１画面にて、プロセス状
態、進捗状況に応じ最新のプロセス全体からプロセスの
詳細な情報までを得ることが出来る。したがって、プロ
セスの実行状況を瞬時にしかも正確に把握する事がで
き、さらに、プロセス監視画面上で入力指示を可能にす
ることによりプロセスの制約条件、制御手順等の変更を
容易に出来る。ゆえに、従来のように画面を展開、スク
ロールする必要がなくなり、このための時間的ロスを減
少し、実行操作を迅速に行うことができ、柔軟にプロセ
スを実行することが出来る。

【００２２】さらに、未熟練者が起こし易い誤操作を防
止でき、バッチ全体の実行状況を把握しながら実行操作
ができるので、誤操作を起こすのではないかと云うオペ
レータの心理的圧迫からも解放でき、オペレータの心理
的負担を軽減できる。

【００２３】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。

【００２４】図１は、本発明が適用されるバッチプロセ
ス制御装置の構成を示すブロック図である。このバッチ
プロセス制御装置１は、表示器（ＣＲＴ）２、操作部
３、プロセス制御処理装置４、コントローラ６、プロセ
ス入出力装置５、およびプラントデータべース７から構
成される。

【００２５】バッチプロセス実行時、プロセスの信号１
１をプロセス入出力装置５によって収集し、プロセス制
御処理装置４によってアナログデータを工学値に変換さ
せる。工学値に変換されたデータは、プロセスデータ即
ちタグデータとして、プラントデータベース（ＰＤＢ）
７に格納される。

【００２６】一方、コントローラ６では、各種情報を運
転員に提供する為に、出力すべきタグデータをＰＤＢ７
から収集し、ＣＲＴ２に表示する。

【００２７】運転員はＣＲＴ２に表示されたプロセスの
実行状況を見て、ＣＲＴ２近傍に、設置された操作部３
により、プロセスを実行するための制約条件等を入力す
る。すなわち、運転員は、ＣＲＴ２に表示されたプロセ
ス８の実行状態を確認のうえで判断し、操作部３から操
作信号９をコントローラ６へ出力する。コントローラ６
は、操作信号９が入力されると、それに応じてプロセス
８を実行するための制御指令信号１２をプロセス入出力
装置５へ出力する。プロセス入出力装置５は制御指令信
号１２を受け、プロセス８へ機器制御信号１０を出力す
る。また、プラントデータベース７に格納されたデータ
は、コントローラ６の処理によって、出力値として制御
処理装置４からプロセス入出力装置５を介してプラント
８へ出力される。このようにして、順次、プロセスの機
器が起動、停止されることによりバッチプロセスが実行
されていく。

【００２８】コントローラ６へ操作信号９を出力する操
作部として代表的な例は、ライトペン、キーボード、マ
ウス、タッチスクリーン等がある。

【００２９】この発明に係る実施例の画面フォーマット
を図２に示す。この場合、画面に表示される情報は、バ
ッチ全体情報、工程情報、および詳細情報の３種類の情
報によって構成される。各情報を表示するエリア（また
はウィンドウ）の配置として、図２（ａ），（ｂ）の２
例を示す。同図（ａ）の例では、画面をまず左右に二つ
のエリアに分割し、その左エリアをさらに上下に二分す
ることにより、全体の画面を３分割している。このよう
にして得られた３つの表示エリア２１，２２，２３に、
それぞれバッチ全体情報、工程情報、および詳細情報を
割当てている。同図（ｂ）の例では、画面をまず上下に
二つのエリアに分割し、その上エリアをさらに左右に二
分することにより、全体の画面を３分割している。この
ようにして得られた３つの表示エリア２４，２５，２６
に、それぞれバッチ全体情報、工程情報、および詳細情
報を割当てている。いずれか一方のエリア配置を固定的
に採用してもよいが、アプリケーションに応じて採用す
るエリア配置を変更するようにしてもよい。各エリアの
具体的な表示内容は次のとおりである。

【００３０】（１）バッチ全体エリア２１（２４） このエリアには、バッチ制御によって生産される製品の
各生産工程を、工程単位のボックスで表示する。各ボッ
クスには、その工程名称が表示するとともに、その工程
のバッチ処理が実行または未実行であるかの状態を表示
属性の変更（（例えば、色を変える、反転するブリンク
させる等）により、あるいは実行開始、実行中、実行終
了等のメッセージ出力により、運転員に知らせる。

【００３１】この情報を参照することにより、運転員
は、製品の生産開始から、生産終了までの概略工程とそ
の生産方法と実行状態概要とを把握することができる。

【００３２】（２）工程エリア２２（２５） このエリアには、バッチ全体エリアに於ける１つのボッ
クスで表わされる工程の詳細情報が、サブ工程ボックス
と接続線（アーク）によって表現される。このエリアに
おいても、バッチ全体情報と同様に、サブ工程の進歩状
況を把握できるように、ボックスのバッチ処理の実行・
未実行状態を表示属性変更やメッセージ出力により行
う。

【００３３】また、ここで用いられるボックスは、いく
つかのボックス種別になっており、ユニットシーケンス
起動ボックス、状態判定ボックス、設定出力ボックス、
タイマーボックス、問合せ入力ボックス、メッセージ出
力ボックス、ジャンプボックス、トークンデリートボッ
クス、ユーザー組み込み処理ボックス、通常ＭＳへの戻
りボックス、異常処理ＷＡＩＴボックス、異常宣言ボッ
クス等から構成されている。

【００３４】（３）詳細エリア２３（２６） このエリアは、工程エリアに於ける実行中の１つのボッ
クスを含む工程エリア内部分を拡大した詳細情報を表示
する為のエリアである。このエリアでは、さらに、前述
したユニットシーケンス起動ボックス、タイマーボック
ス等の各ボックスの処理を記号化したマークで表示す
る。工程エリア２２内１つのボックスの処理において
は、ボックス種別に対応するシーケンスプログラムが実
行される。これらの処理の中で、タイマーボックスにつ
いては設定したタイマー時間と経過時間を同時に表示さ
せる。なお、他の処理のボックスでは、詳細エリア２３
から、当該シーケンスプログラムのパラメータ（処理に
使用されるタグデータ、設備データ等）を直接表示する
画面（図示せず）へ展開する（新たなウィンドウを開
く）こともでき、この画面でパラメータの変更を行うこ
ともできる。

【００３５】以上のように、階層の異なる複数の情報
（バッチ全体、各工程、実行状況詳細）を１画面に表示
するとともに、実行状況に応じて、実行前、実行中、実
行完等の種別等により表示属性を変化させることで、生
産工程における現在の進歩状況を運転員に把握させるこ
とができる。

【００３６】さらに、ここで示した画面でプロセスを監
視し、必要に応じて入力装置から入力指示を行うことに
より、同一の画面で、制約条件の変更や制御手順の変更
が行える。

【００３７】図３に示すように、バッチ全体エリア２１
内で、工程エリア２２に表示されている工程に対応する
ボックスの表示属性を変化させることにより、両階層間
の関係を画面上で明示することができる。あるいは、図
示のようにラインにより関連のボックスを結んでもよ
い。さらに、詳細エリア２３内の表示範囲に対応する工
程エリア２２内の部分を破線（または実線）のボックス
で囲むことにより、両エリア内の情報の対応関係を識別
表示することもできる。なお、工程エリア２２と詳細エ
リア２３内のハッチを施したボックスは、現在実行中の
サブ工程を示す。

【００３８】図４は、実行状態を図のようにメッセージ
出力させることにより各階層における関係を明示した例
を示す。

【００３９】図３、図４に示したプロセス監視画面から
プロセスの状況を把握しながら、図１に示した表示器２
の近傍に設置した操作部３により、直接、監視画面と同
一の画面でプロセスを制御できる。例えば、図４に示し
た、詳細画面の実行中工程でプロセスのバルブＶＯ１が
「ｃｌｏｓｅ」の状態であるかをチェックし、条件不成
立の場合、オペレーションガイドとして運転員への操作
メッセージを出力する。運転員は、オペガイド付近をタ
ッチなどにより、選択することで、今該当しているプロ
セスの状態（ＶＯ１ ｏｐｅｎ）を変更（ＶＯ１ ｃｌ
ｏｓｅ）できるように、タグなどを直接呼び出し制御す
る。この様にして、制御手順をプロセス実行時に、監視
しながら、同じ画面で制御できる。

【００４０】図５により、バッチ全体、工程、詳細を同
じ表示した画面において、プロセスの実行状態を自動的
に判定して、実行中のボックスを優先的に表示させ、さ
らにプロセス実行中は運転員が、ポインティング、スク
ロール等の操作により工程を順次選択しなくても、バッ
チ全体、工程、詳細共に、自動的にプロセス実行状態の
遷移に合わせて選択表示させる手法を説明する。

【００４１】工程エリア内のボックスの位置を座標で定
義するために、図５（ａ）のように横方向に左から右に
ｘ軸、縦方向に上から下にｙ軸とする。これにより、各
ボックスは座標（ｘ，ｙ）によって特定される。

【００４２】図５（ｂ）に表示ボックスの選択ロジック
を示す。まず、画面呼び出し時に、バッチプロセスが実
行中かを判定する。実行でなければ、画面を表示しな
い。実行中の場合、ｘ座標、ｙ座標が（１、１）から、
順に（１、２）、（１、３）、…、次に（２、１）、
（２、２）…の順番で実行中かどうかを判定していく。
その判定順で、一番早く、実行中のボックスがある範囲
を優先的に画面へ表示させる。すなわち、この例では判
定順の若いボックスの方が優先順が高いことになる。図
５（ａ）のように、実行中のボックスが（１、３）、
（３、１）の場合に、画面を呼び出すと、（１、３）の
ボックスを必ず含むように表示する。（１、３）のボッ
クスが終了して、なお（３、１）が実行中であるとする
と、（３、１）を優先的に表示する。

【００４３】図６は、１画面で各エリア内の情報がエリ
ア内に収納しきれない場合の表示例を示す。バッチ全体
情報がエリア２１に収まらず、工程情報もエリア２２に
収まらない状態を示している。このような場合でも、バ
ッチプロセス実行中はボックスの状態を順に判定し、順
次、表示内容を自動的に更新して行くことにより、運転
員の画面オペレーション無しで、運転に必要な最新のプ
ロセスの情報等を提供する。

【００４４】以上のように、本実施例に係るバッチプロ
セス制御に於けるＣＲＴマンマシンインターフェースに
よれば、バッチプロセス全体の工程から詳細データまで
を１画面に表示し、さらにそれらが、実行状態に合わせ
自動的選択スクロールされ、最新の情報が表示されるの
で、画面操作をすることなく、監視、制御ができる。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る表示方法に
よれば、１画面に、バッチ全体から詳細なプロセスデー
タまでをプロセスの実行状態に合わせ自動表示させるこ
とができ、加えて、同じ画面で直接プロセスを制御でき
ることから、瞬時に正確にバッチプロセスの実行状態が
把握でき、実行操作の迅速化を図り、運転員の画面操作
等の負担を大幅に低減することで誤操作を防止し、それ
により、運転員の心理的圧迫なども軽減でき、さらに、
順調にプラントを運転できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるバッチプロセス制御装置の
一実施例を示すブロック図である。

【図２】本発明に係るバッチプロセス制御における実行
状況表示用ＣＲＴの画面フォーマットの説明図である。

【図３】本発明に係るバッチプロセス制御における実行
状況表示用ＣＲＴの画面フォーマットの詳細の説明図で
ある。

【図４】本発明に係るバッチプロセス制御における他の
実行状況表示用ＣＲＴの画面フォーマットの説明図であ
る。

【図５】本発明に係るバッチプロセス制御における実行
状況表示用ＣＲＴへ実行状況に合わせ、表示を自動更新
させるロジックの説明図である。

【図６】本発明に係るバッチプロセス制御における実行
状況表示用ＣＲＴへプロセスの実行状況に合わせ、表示
を自動更新させる処理の説明図である。

【図７】バッチプロセス制御における階層構造による制
御手法の説明図である。

【図８】従来のバッチプロセス制御における実行状況を
表示するＣＲＴの画面フォーマットの説明図である。

【符号の説明】

１…バッチプロセス制御装置、２…表示器、３…操作
部、４…制御処理装置、５…プロセス入出力装置、６…
コントローラ、７…プラントデータベース、８…プロセ
ス、９…操作信号、１０…機器制御信号、１１…プロセ
ス状態信号、

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】順次実行される複数の工程からなるバッチ
   プロセスの複数の階層情報を同時に一画面上に表示する
   とともに、各階層間の対応関係を表示し、かつ、バッチ
   プロセスの進行に伴って、下層の表示内容を自動的に変
   更していくことを特徴とするプロセス制御システムにお
   ける画面表示方法。
2. 【請求項２】順次実行される複数の工程からなるバッチ
   プロセスのバッチ全体情報を表示するバッチ全体エリア
   と、前記複数の工程の一つを構成する複数のサブ工程を
   表示する工程エリアと、該工程エリアの一部の詳細情報
   を表示する詳細エリアとを同時に一画面上に表示するこ
   とを特徴とするプロセス制御システムにおける画面表示
   方法。
3. 【請求項３】前記バッチ全体エリア内の現在実行中の工
   程を自動的に判別して該実行中の工程を構成する複数の
   サブ工程を前記工程エリアに表示し、前記バッチ全体エ
   リア内の前記実行中の工程の表示属性を他の工程の表示
   属性と変化させることを特徴とする請求項２記載のプロ
   セス制御システムにおける画面表示方法。
4. 【請求項４】前記工程エリア内の現在実行中のサブ工程
   を自動的に判別して前記工程エリア内の実行中のサブ工
   程を含む部分の詳細情報を前記詳細エリアに表示し、前
   記工程エリア内の前記部分に該当する範囲を識別表示す
   ることを特徴とする請求項２または３記載のプロセス制
   御システムにおける画面表示方法。
5. 【請求項５】前記工程エリアおよび前記詳細エリアの少
   なくとも一方のエリア内において、実行中のサブ工程の
   表示属性を他のサブ工程の表示属性と変化させることを
   特徴とする請求項２または３記載のプロセス制御システ
   ムにおける画面表示方法。
6. 【請求項６】前記工程エリア内の現在実行中のサブ工程
   が複数存在する場合には、それらのサブ工程のうち予め
   定められた優先順位の高いサブ工程を優先することを特
   徴とする請求項４記載のプロセス制御システムにおける
   画面表示方法。
7. 【請求項７】前記詳細エリアにおいて、プロセスの状態
   に応じてオペレーションガイドを表示することを特徴と
   する請求項２記載のプロセス制御システムにおける画面
   表示方法。
8. 【請求項８】前記バッチ全体エリアおよび前記工程エリ
   アの少なくとも一方において、表示内容全体がエリアに
   収まらない場合、実行中の工程またはサブ工程を含む部
   分を表示するよう自動的に画像のスクロールを行うこと
   を特徴とする請求項２記載のプロセス制御システムにお
   ける画面表示方法。
9. 【請求項９】前記一画面でプロセスの監視を行うととも
   に、プロセスの実行状況に応じて当該画面上でプロセス
   の制約条件、制御手順等を入力可能としたことを特徴と
   する請求項１または２記載のプロセス制御システムにお
   ける画面表示方法。
10. 【請求項１０】順次実行される複数の工程からなるバッ
    チプロセスの制御システムにおけるマンマシンインタフ
    ェース装置であって、 表示画面を有する表示器と、 オペレータの指示情報を入力する操作部と、 現在実行中の工程および該工程中のサブ工程を判別し、
    前記表示器の表示画面上に、バッチ全体情報を表示する
    バッチ全体エリアと、前記複数の工程のうち実行中の工
    程を構成する複数のサブ工程を表示する工程エリアと、
    該工程エリア内の複数のサブ工程のうち実行中のサブ工
    程を含む拡大した部分を表示する詳細エリアと設けるコ
    ントローラと、 を備えたことを特徴とするプロセス制御システムにおけ
    るマンマシンインタフ