JPH0622379A - プラント操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】マンマシン装置１はプラント操作情報の内で操
作指令以外のプラント操作情報を入力する入力装置と操
作指令を入力する操作指令入力手段とを設ける。マンマ
シン制御装置４とプラント制御装置６とは伝送手段によ
り伝送ケーブルａを介して情報を伝送し、マンマシン制
御装置４はプラント制御装置６の処理情報に基づきプラ
ント７へ操作指令を出力してよいか否かを判定する。プ
ラント制御装置６は許可手段８から操作指令許可信号を
ハードワイヤードケーブルｃを介して入力し、かつ、操
作指令入力手段からの操作指令をハードワイヤードケー
ブルｂを介して入力したときプラント７へ操作指令を出
力する。 【効果】操作指令をプラントへ出力する時間が短縮され
操作性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラント機器の操作と
監視等をするプラント操作装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、発電プラント等の大規模プラン
トでは、プラントを制御する多数のプラント制御装置と
操作員がプラント機器のプラント情報に基づいて入力し
たプラント操作情報（例えば、弁の開閉、ポンプの起
動、停止）をプラント制御装置に対して出力するマンマ
シン制御装置とからなる分散システムによりプラントの
操作が行われている。これらのプラント制御装置とマン
マシン制御装置には、一般に各々伝送手段が設けられ、
伝送ラインによって互いに結合され、多量の情報が送受
信されている。

【０００３】図６に従来のプラント操作装置のブロック
構成図を示す。

【０００４】マンマシン装置１は、ＣＲＴ２とタッチス
クリーン３によって構成され、操作員によりタッチスク
リーン３がタッチされることにより、プラント機器のプ
ラント操作情報を入力し、ＣＲＴ２はプラント機器から
のプラント情報を表示する。マンマシン制御装置４のマ
ンマシン制御手段５は、タッチスクリーン３によるプラ
ント操作情報を識別、判定してプラント操作情報を選択
して図示省略する伝送手段から伝送ラインａを介してプ
ラント制御装置６に選択されたプラント操作情報を出力
する一方、プラント制御装置６から打ち返し信号として
プラント操作情報を伝送ラインａを介して図示省略する
伝送手段により入力する。また、マンマシン制御手段５
は、プラント７より入力線ｄを介してプラント情報を入
力し、これをＣＲＴ２へ提供する。

【０００５】プラント制御装置６は、図示省略する伝送
手段により伝送ラインａを介してマンマシン制御装置４
からの選択されたプラント操作情報を入力し、これに対
して打ち返し信号としてプラント操作信号を図示省略す
る伝送手段により伝送ラインａへ出力する。また、プラ
ント制御装置６は、入力したプラント操作情報に従い、
処理をしてプラント７へ操作指令を出力する。

【０００６】次に、弁を操作して流量を調整する例につ
いて説明する。

【０００７】図７はＣＲＴ２の操作画面例、図８はマン
マシン装置１〜マンマシン制御手段５〜プラント制御装
置６のそれぞれの間の信号の取合いのタイミングチャー
ト図である。ここで、操作員がマンマシン装置１に対し
て設定するプラント操作情報としては、操作機器、操作
方向、操作指令の３つがある。

【０００８】まず、初期の画面（Ｐ１）では、操作対象
となる弁と、その弁の開閉により調整される流量が表示
される。この画面（Ｐ１）で操作する弁をタッチする
と、マンマシン制御手段５ではタッチスクリーン３によ
り弁がタッチされたことを識別し（Ｓ１）、操作対象と
する弁を選択して操作機器情報がプラント制御装置６へ
伝送ラインａを介して出力され（Ｓ２）、プラント制御
装置６では、伝送ラインａを介して操作機器情報を入力
する一方、操作機器情報の入力が完了したことをＣＲＴ
２に表示するためレスポンスが伝送ラインａを介して出
力される（Ｓ３）。マンマシン制御手段５は、プラント
制御装置６からのレスポンスが入力されると、ＣＲＴ２
にその弁のＳＷ（開、自動、閉）を表示させる（Ｓ
４）、（Ｐ２）。この画面（Ｐ２）では、ＳＷ状態は自
動になっており、表示枠を太枠で示している。

【０００９】次に、この画面（Ｐ２）において、操作員
が操作対象とする弁を操作させたい方向、すなわち、手
動にて開方向または閉方向のいずれかの表示をする操作
方向をＳＷの中から操作員が選択してタッチする。例え
ば、操作員が開を選択すると、マンマシン制御手段５
は、タッチスクリーン３により操作方向の開がタッチさ
れたことを識別して（Ｓ５）、その操作方向の開をプラ
ント制御装置６へ伝送ラインａを介して出力する（Ｓ
６）。プラント制御装置６では伝送ラインａを介して操
作方向の開を入力し、これに対しレスポンスを伝送ライ
ンａを介して出力する（Ｓ７）。マンマシン制御手段５
はプラント制御装置６からのレスポンスを入力すると、
操作指令の表示をさせるためＣＲＴ２へ出力する（Ｓ
８）。これによって、ＣＲＴ２は操作指令の画面（Ｐ
３）となり、ＳＷ状態は自動から開に変わり、太枠で表
示される。

【００１０】次に、上記画面（Ｐ３）で操作員が、操作
指令の表示をタッチすると、マンマシン制御手段５はタ
ッチスクリーン３より操作指令がタッチされたことを識
別して（Ｓ９）、対応する操作指令をプラント制御装置
６へ伝送ラインａを介して出力する（Ｓ１０）。プラン
ト制御装置６では伝送ラインａを介して操作指令を入力
すると、既に選択された操作機器、操作方向に従って操
作指令がプラント７（弁）へ出力され（Ｓ１１）、弁が
操作指令に従って駆動する。

【００１１】一方、マンマシン制御手段５では、弁の駆
動により変化する流量の状態を入力し（Ｓ１２）、その
状態をＣＲＴ２へ表示する（Ｓ１３）。操作員は、この
ＣＲＴ２に表示されるプロセス情報をみてタッチする時
間により操作量を調整し、または、操作の確認を行う。

【００１２】ここで、上記した弁操作による流量調整で
は、タッチスクリーン３上で、操作指令がタッチされる
時間分だけマンマシン制御手段５から操作指令が伝送ラ
インａを介してプラント制御装置６に対して出力し続け
られる。これに応じてプラント制御装置６では操作指令
が入力され続ける限り、操作指令を弁に出力し続け、そ
の時間分だけ弁の開度が増加し、それに伴い流量が増加
する。逆に、流量を減少させる場合は操作方向として閉
を選択すると、同様にして弁開度を減少させる。以上の
ようにプラント操作装置では、操作方向の変更およびタ
ッチスクリーン３上で操作指令をタッチする時間を調整
することにより、弁に流れる流量を調整することができ
るようになっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如くプラントの機器の操作では、操作員が操作指令をタ
ッチしてから、その操作に応じてプラント情報がＣＲＴ
２に表示されるまでの時間が長すぎると、プロセス量が
行き過ぎなどを起こして目標とするプロセス量に上手に
設定できないという問題がある。また、操作確認の時間
が長くなるため、操作員が違和感や苛立ち感を持つ等、
プラント操作上好ましくないという問題がある。

【００１４】すなわち、図８に示す如く操作指令がタッ
チされてからその操作によって変化したプラント情報が
ＣＲＴ２に表示されるまでの時間は、ｔ１（タッチスク
リーン３〜マンマシン制御手段５の間の所要時間）＋ｔ
２（マンマシン制御手段５の処理）＋ｔ３（伝送ライン
ａ所要時間）＋ｔ４（プラント制御装置６の処理により
プラント状態が変化し、その変化がマンマシン手段５へ
入力されるまでの時間）＋ｔ５（マンマシン制御手段５
の処理）＋ｔ６（ＣＲＴ２〜マンマシン制御手段５の間
の所要時間）となる。この内で、所要時間ｔ１〜ｔ６の
ｔ３が大きく支配しており、一般的にｔ１〜ｔ６は数秒
程度に達することがあり、前記したようなプラント操作
上の問題が発生する可能性が十分にある。また、緊急に
プラント機器を停止させる場合、伝送ラインａを介して
停止命令が伝達されるため、その停止命令がプラント制
御装置６に到達するまでに時間がかかり過ぎるため好ま
しくない。

【００１５】このような問題を解決する手段として、マ
ンマシン制御装置４とプラント制御装置６とを伝送手段
による伝送ラインａを用いずに、両装置間の各々の要素
を１対１でハードワイヤードケーブルで結合して各々の
信号を伝達する手段が考えられる。この手段は、小規模
なシステムでは有効であるが、発電プラントのように大
規模なシステムでは、プラント制御装置６の数は多数に
及び、また、操作の種類も多数あるため、信号量も多
く、それに対応して、必要とされるハードワイヤードケ
ーブルの総量も膨大なものに達し、現実的な手段とはい
えない。

【００１６】そこで、本発明は操作員が操作指令を入力
してからプラント情報が表示されるまでの時間を短縮し
て操作性を向上するプラント操作装置を提供することを
目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、プラント情報
を操作員に提供し、この提供されたプラント情報に基づ
いて操作員がプラント操作情報を入力するマンマシン装
置と、このマンマシン装置に前記プラント情報を提供
し、前記マンマシン装置から前記プラント操作情報を入
力してこのプラント操作情報と予め保存された操作情報
とからプラント操作情報を識別して、この識別されたプ
ラント操作情報を出力するマンマシン制御装置と、この
マンマシン制御装置から入力した前記プラント操作情報
の処理をして、この処理情報に基づきプラントへ操作指
令を出力するプラント制御装置とからなるプラント操作
装置において、前記マンマシン装置に設けられ前記プラ
ント操作情報の内で前記操作指令以外のプラント操作情
報を入力する入力装置と前記操作指令を入力する操作指
令入力手段と、前記マンマシン制御装置に設けられ前記
プラント操作情報を伝送ケーブルを介して送信し、前記
プラント制御装置の処理情報を前記伝送ケーブルを介し
て受信する伝送手段と、前記処理情報に基づき前記プラ
ントへ前記操作指令を出力してよいか否かを判定し、こ
の判定で前記操作指令を出力してよいとき操作指令許可
信号を出力する操作指令許可判定手段と、前記プラント
制御装置に設けられ前記伝送手段が送信する前記プラン
ト操作情報を前記伝送ケーブルを介して受信し、前記処
理情報を前記伝送ケーブルを介して前記伝送手段へ送信
する伝送手段と、前記操作指令入力手段からの操作指令
を入力し、かつ、前記操作指令許可信号を入力したとき
前記プラントへ前記操作指令を出力する手段と、さら
に、前記プラント制御装置へハードワイヤードケーブル
を介して前記操作指令許可信号を出力する許可手段と、
前記プラント制御装置へハードワイヤードケーブルを介
して前記操作指令手段の前記操作指令を出力する手段と
を付加ようにしたものである。

【００１８】

【作用】上記構成で、入力装置からプラント操作情報の
内で操作指令以外のプラント操作情報が入力され、操作
指令入力手段から操作指令が入力される。プラント操作
情報は伝送手段によって伝送ケーブルを介してプラント
制御装置へ送信され、プラント制御装置の処理情報は伝
送ケーブルを介して受信される。また、操作指令許可判
定手段は処理情報に基づきプラントへ操作指令を出力し
てよいか否かを判定し、操作指令を出力してよいとき操
作指令許可信号が出力される。プラント制御装置では、
伝送手段によってプラント操作情報が伝送ケーブルを介
して受信され、処理情報が伝送ケーブルを介してマンマ
シン制御装置へ送信され、許可手段が出力する操作指令
許可信号がハードワイヤードケーブルを介して入力さ
れ、かつ、操作指令入力手段からの操作指令がハードワ
イヤードケーブルを介して入力されたときプラントへ操
作指令が出力される。これによって、小量の速応性の要
求される操作指令が短時間にプラントへ出力されるから
プラントの操作性が大幅に向上する。

【００１９】

【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。

【００２０】図１は、本発明の一実施例を示すプラント
操作装置の構成図、図２は図１の具体的構成図である。
図６と同一符号は同一部分または相当部分を示す。プラ
ント操作装置１００は、マンマシン装置１と、マンマシ
ン制御装置４と、プラント制御装置６と、許可手段８で
構成される。

【００２１】ここで、マンマシン装置１は、図２に示す
如く、ＣＲＴ２とタッチスクリーン３と操作指令ＰＢ９
によって構成され、操作員がプラント操作情報の内で操
作指令以外をタッチスクリーン３でタッチして入力し、
操作指令ＰＢ９をプッシュすることにより操作指令を入
力し、ＣＲＴ２はプラント情報を表示出力する。

【００２２】マンマシン制御装置４のマンマシン制御手
段５は、タッチスクリーン３により入力されたプラント
操作情報を識別判定等して選択されたプラント操作情報
を図示省略する伝送装置部から伝送ラインａを介してプ
ラント制御装置６に対して情報を出力し、また、伝送ラ
インａを介してプラント制御装置６からプラント機器に
出力されたプラント操作情報を打ち返し信号としてレス
ポンスを入力する。

【００２３】操作指令ＰＢ９は、操作指令をプラント制
御装置６からプラント機器へ出力するためのプッシュボ
タンで、この操作指令ＰＢ９の出力端とプラント制御装
置６の信号の入力端は１対１でハードワイヤードケーブ
ルｂで結合され操作指令はハードワイヤードケーブルｂ
を介してＯＮ／ＯＦＦ信号によってプラント制御装置６
へ速応性の要求されるプラント操作情報として出力され
る。

【００２４】マンマシン制御手段５はプラント制御装置
６の処理情報から出力してもよい状態となったか否かを
判定し、この判定でプラントへ操作指令を出力してよい
ときたとき操作指令許可信号を許可手段８へ出力する。
許可手段８はこの操作指令許可信号を１対１のＯＮ／Ｏ
ＦＦ信号として出力端からハードワイヤードケーブルｃ
を介してプラント制御装置６の入力端へ出力する。

【００２５】プラント制御装置６は、伝送ラインａを介
してマンマシン制御装置４よりプラント操作情報を入力
し、レスポンスを伝送ラインａ介して出力する一方、入
力したプラント操作情報に従い許可手段８からの許可信
号がＯＮの状態で、かつ、操作指令ＰＢ９のＯＮ状態の
ときのプラント７に操作指令として操作指令を出力す
る。

【００２６】本実施例では、マンマシン制御手段５がプ
ラント制御装置６のプラント操作情報の処理状況を監視
し、この処理状況に基づいて操作指令をプラントに出力
してよいか否かを判定して、操作指令をプラントに出力
してよいとき許可手段８を介して操作指令許可信号がプ
ラント制御装置６へハードワイヤードケーブルｃを介し
てＯＮ／ＯＦＦ信号として出力し、プラント制御装置６
の動作モードがマンマシン制御手段５で意図したものと
同様の状態になったもののみ操作指令ＰＢ９の信号を有
効なものとし、操作指令ＰＢ９がプッシュされたときマ
ンマシン制御手段５が意図するものと異なる動作を防止
するようにしている。

【００２７】次に、本実施例の作用を図３乃至図５を参
照して説明する。

【００２８】ここでは、従来の技術で説明したと同様に
弁の開閉操作による流量調整についてプラント操作情報
を操作機器、操作方向、操作指令の３つとし、さらに、
操作機器と操作方向とは速応性の要求されないプラント
操作情報として取扱い、操作指令は速応性の要求される
プラント操作情報として取扱い、この内で操作指令は、
指令の有無を１ビット情報とし、これを伝達するハード
ワイヤードケーブルの総量もわずか１ビットで済むよう
にしている。

【００２９】先ず、図７および図８で説明したと同様に
操作機器（弁）の選択がされ（Ｐ１）、これに基づいて
操作方向（開）の選択がされ（Ｐ２）、マンマシン制御
手段５では操作方向のレスポンスが伝送ラインａを介し
て入力され、操作指令の画面表示となる（Ｐ３′）（Ｓ
１〜Ｓ７）。このときマンマシン制御手段５から許可信
号がマンマシン装置１に入力されて（Ｐ８′）、画面表
示の開が太枠となっている。

【００３０】ここで、操作員が操作指令ＰＢ９をプッシ
ュすると、操作指令ＰＢ９の状態がＯＮとなり、この状
態がハードワイヤードケーブルｂを通ってプラント制御
装置６の図５に示す如くのハードワイヤー部６ｃに入力
され（Ｐ８′）、かつ、許可手段８からの操作指令許可
信号のＯＮ状態が入力により処理部６ｂからプラント７
へ操作指令が出力される（Ｓ１０′）。このとき、マン
マシン制御手段５は、弁の駆動に応じてその流量の変化
状態を入力し（Ｓ１１′）、これをＣＲＴ２に表示させ
る（Ｓ１２′）。操作員は、このＣＲＴ２に表示される
プロセス情報を監視しつつタッチスクリーン３からタッ
チする時間の調整を行う一方、操作の確認をする。

【００３１】上記した弁操作では、操作指令ＰＢ９がプ
ッシュされている時間分だけ、プラント制御装置６は弁
に対して開状態とする操作指令が出力され、その時間分
だけ弁の開度が増大され、その流量が増大する。逆に、
流量を減少させる場合には、まず、マンマシン装置１か
ら操作方向として閉方向を選択すると、マンマシン制御
手段５は伝送ラインａを介して閉方向の出力をすると共
に、許可手段８を介して操作指令許可信号をＯＦＦとす
る。そして、閉の操作方向に対するレスポンスを入力し
て、再び、許可信号をＯＮにする。この許可信号のＯＮ
／ＯＦＦにより、操作方向が伝送ラインａを通過してい
る間にはマンマシン制御手段５とプラント制御装置６と
の間に動作モードの確認の差異があるとして操作指令Ｐ
Ｂ９によりプラント制御装置６がプラントへ操作指令を
出力するのを防ぐようにしている。

【００３２】以上のように伝送に要する時間の短縮によ
って操作方向の選択後に操作指令ＰＢ９をプッシュする
時間を調整することにより、その弁を流れる流量を適宜
調整できる。

【００３３】これを図４を参照して具体的に説明する
と、操作指令ＰＢ９がプッシュされてからその操作によ
って変化したプラント情報がＣＲＴ２に表示されるまで
の時間は、ｔ７（ハードワイヤードケーブルｂの所要時
間）＋ｔ４＋ｔ５＋ｔ６となる。この内で、所要時間ｔ
４〜ｔ７においてはハードワイヤードケーブルｂの所要
時間は殆ど零に近いと考えてよく、従って、伝送ライン
ａによる遅れの要素がなくなり時間的には数１０ｍｓｅ
ｃ程度となる。これは、従来の技術による遅れ時間を表
すｔ１＋〜＋ｔ６（数秒）と比較して、大幅に時間遅れ
が短縮され、操作上ほとんど問題のない時間差といえ
る。

【００３４】このように本実施例によれば、操作員の操
作とこれによりマンマシン装置から提供されるプラント
情報の時間差が大幅に短縮されるのでそれに伴い操作性
も大幅に向上する。特に、弁のインチング弁の操作性が
大幅に向上され、インチング弁の操作による微妙なプラ
ント量の調整が可能となる。

【００３５】なお、図４のタイミングチャートの説明で
は、操作員が操作機器を選択したときにマンマシン制御
手段５はプラント制御装置６に対して操作機器を出力し
ているが、この場合にマンマシン制御手段５はプラント
制御装置６に対して操作機器を出力しないで操作方向が
選択されたときに、前のステップで入力した操作機器と
一緒に操作方向を出力する手段をとった場合においても
本発明は同様に実施できる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、操
作員の操作とこれによりマンマシン装置から提供される
プラント情報の時間差が大幅に短縮されるのでそれに伴
い操作性も大幅に向上することができる。

【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操作装置の構
成図である。

【図２】図１のプラント操作装置の具体例を示す構成図
である。

【図３】図１のマンマシン装置の操作画面例を示す説明
図である。

【図４】図１の各構成要素の動作タイミングを示す説明
図である。

【図５】図１のプラント制御装置を示す構成図である。

【図６】従来例を示すプラント操作装置の図２に対応す
る構成図である。

【図７】図６のマンマシン装置の操作画面例を示す説明
図である。

【図８】図６の各構成要素の動作タイミングを示す説明
図である。

【符号の説明】

１ マンマシン装置 ２ ＣＲＴ ３ タッチスクリーン ４ マンマシン制御装置 ５ マンマシン制御手段 ６ プラント制御装置 ８ 許可手段 ９ 操作指令ＰＢ ａ 伝送ライン ｂ ハードワイヤードケーブル ｃ ハードワイヤードケーブル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラント情報を操作員に提供し、この提
   供されたプラント情報に基づいて操作員がプラント操作
   情報を入力するマンマシン装置と、このマンマシン装置
   に前記プラント情報を提供し、前記マンマシン装置から
   前記プラント操作情報を入力してこのプラント操作情報
   と予め保存された操作情報とからプラント操作情報を識
   別して、この識別されたプラント操作情報を出力するマ
   ンマシン制御装置と、このマンマシン制御装置から入力
   した前記プラント操作情報の処理をして、この処理情報
   に基づきプラントへ操作指令を出力するプラント制御装
   置とからなるプラント操作装置において、 前記マンマシン装置に設けられ前記プラント操作情報の
   内で前記操作指令以外のプラント操作情報を入力する入
   力装置と前記操作指令を入力する操作指令入力手段と、 前記マンマシン制御装置に設けられ前記プラント操作情
   報を伝送ケーブルを介して送信し、前記プラント制御装
   置の処理情報を前記伝送ケーブルを介して受信する伝送
   手段と、前記処理情報に基づき前記プラントへ前記操作
   指令を出力してよいか否かを判定し、この判定で前記操
   作指令を出力してよいとき操作指令許可信号を出力する
   操作指令許可判定手段と、 前記プラント制御装置に設けられ前記伝送手段が送信す
   る前記プラント操作情報を前記伝送ケーブルを介して受
   信し、前記処理情報を前記伝送ケーブルを介して前記伝
   送手段へ送信する伝送手段と、前記操作指令入力手段か
   らの操作指令を入力し、かつ、前記操作指令許可信号を
   入力したとき前記プラントへ前記操作指令を出力する手
   段と、 さらに、前記プラント制御装置へハードワイヤードケー
   ブルを介して前記操作指令許可信号を出力する許可手段
   と、前記プラント制御装置へハードワイヤードケーブル
   を介して前記操作指令手段の前記操作指令を出力する手
   段とを付加したことを特徴とするプラント操作装置。