JPH07129072A - プラントシミュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 プロセス入出力データ切替手段２４は、第１
の監視操作器１を使用するとき、第１プロセス入力デー
タｂがプロセス入出力データテーブル５へ格納され、第
１プロセス出力データｅがプロセス入出力処理手段３へ
出力されるように接続する一方、第２の監視操作器とし
ての入力装置２０と表示装置２１とを使用するとき、第
２プロセス入力データｂ１がプロセス入出力データテー
ブル５へ格納され、２プロセス出力データｅ１がプロセ
ス入出力模擬手段２３へ出力されるように接続する。プ
ラント模擬手段６はプロセス入出力データテーブル５に
格納されたプロセス入力データを用いて模擬演算を実行
してその結果をプロセス出力データとして出力する。 【効果】実機を模擬する制御盤以外の簡易な手段で早期
に模擬演算ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラントの運転操作の
学習を行うプラントシミュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】プラントシミュレータは、プラントを模
擬するシミュレータ計算機と、このシミュレータ計算機
を運転操作する監視・操作器としての制御盤から構成さ
れる。

【０００３】図５に、この種の従来のプラントシミュレ
ータを示す。

【０００４】図において、監視・操作器１からプラント
の運転操作を実行すると、その操作内容は入力信号ａと
して監視・操作器１に接続されたシミュレータ計算機２
へ入力される。入力信号ａは、シミュレータ計算機２の
プロセス入出力処理手段３によってプロセス入出力管理
テーブル４を参照して処理され、処理されたプロセス入
力データｂがプロセス入出力データテーブル５の内容を
変更する。

【０００５】プロセス入出力データテーブル５は、プラ
ントの各種インタロックの動作やバルブの開度などのア
クチュエータ状態または圧力・温度等のプラント状態量
とプラント操作量を保存している。

【０００６】プラント模擬手段６は、プロセス入出力デ
ータテーブル５から各種のプロセスの状態値ｃを計算す
ることによりプラント状態を計算し、その計算結果ｄを
プロセス入出力データテーブル５へ出力する。プロセス
入出力処理手段３は、プロセス入出力データテーブル５
を参照してプロセス出力データｅを取り出し、出力信号
ｆとして監視・操作器１へ出力する。

【０００７】ここで、入力信号ａと出力信号ｆの処理に
ついて図６を参照して説明する。

【０００８】入力信号ａは、それぞれディジタル信号と
アナログ信号の種別を持ちディジタル信号の場合、図６
に示す如くの回路で処理する。

【０００９】監視・操作器１としては、図６の操作スイ
ッチ７のように、操作スイッチ・押しボタン等とランプ
８などの監視器をハードウエアとして設け、スイッチの
接点状態ｉ１、スイッチの接点状態ｉ２がシミュレータ
計算機２にディジタルの入力信号ａとして取り込み、操
作器以外の部分をモデル６で模擬し、スイッチの接点状
態ｉ３、スイッチの接点状態ｉ４の模擬計算結果がディ
ジタルの出力信号ｆとして出力し、ランプ８などの監視
器を点灯／消灯させる。

【００１０】また、アナログ系では調節制御系を例にと
ると、図５における監視・操作器１としては、図７に示
すように設定値などを設定するポテンションメータ１５
をハードウエアとして設け、ポテンションメータ１５の
位置量を表すアナログ信号ｉ５をアナログの入力信号ａ
として図５のシミュレータ計算機２に取り込み、それ以
降をプラント模擬手段６で模擬し、また、メータ１６等
へアナログ信号ｉ６を出力して表示させる。

【００１１】次に、プロセス入出力処理手段３の処理を
説明すると、図５において、監視・操作器１からプラン
トの運転操作を実行すると、その操作内容は入力信号ａ
として監視・操作器１に接続されたシミュレータ計算機
２に入力される。この入力信号ａは、操作した監視・操
作器１の番号と種別および、どのような操作を行ったか
を示す操作量からなっている。

【００１２】プロセス入出力処理手段３は図８に示すプ
ロセス入出力管理テーブル４を参照して入力信号ａをプ
ロセス入力データｂとする。すなわち、プロセス入出力
管理テーブル４は、プロセス入出力信号に固有につけら
れるプロセス入出力信号番号と、これに接続されている
監視・操作器名称またはプロセス入出力データテーブル
５の位置を示すポイント番号およびディジタル信号かア
ナログ信号かの種別が記されている。ポイント番号はプ
ラント模擬手段６の参照および出力するデータについて
与えられる一連の番号でプロセス入出力データテーブル
５の位置に相当する。

【００１３】入力信号ａには、上記したように、操作し
たプロセス入出力信号番号が割り付けられて、プロセス
入出力管理テーブル４においてプロセス入出力信号番号
を参照することにより、対応するプロセスのポイント番
号が求められる。プロセス入出力処理手段３では、プロ
セス入出力管理テーブル４を参照してプロセス入出力信
号番号からプロセスのポイント番号を求め対応するプロ
セス入出力データテーブル５中の状態値を変更する。

【００１４】プロセス入出力データテーブル５は、図９
に示すようにプロセスのポイント番号と種別およびプラ
ントの状態量や操作制御に対する操作量等のプラント模
擬手段６で計算される値や、プラント模擬手段６で計算
するために必要となるデータが設定される。プロセスの
種別には、アナログ入力、ディジタル入力、アナログ出
力、ディジタル出力がある。操作量には、操作ポイント
が接点（ディジタル）信号である場合、ＯＮまたはＯＦ
Ｆのデータをもち、操作ポイントがアナログ信号である
場合は操作量に設定値等の操作に応じた値を持つ。

【００１５】プラント模擬手段６は、プロセス入出力デ
ータテーブル５のデータからプラントのシミュレーショ
ンを実行し、シミュレーション結果としてアナログ値ま
たはディジタル値をプロセス入出力データテーブル５へ
保存する。

【００１６】プロセス入出力処理手段３では、先に図８
により説明したプロセス入出力管理テーブル４と図９に
より説明したプロセス入出力データテーブル５とを参照
して、プラント模擬手段６によって変更されたアナログ
出力およびディジタル出力のポイント番号に対応するプ
ロセス入出力信号番号を求め、このプロセス入出力信号
番号と種別およびどのような操作を行ったかを示す操作
量からなる出力信号ｆを監視・操作器１へ出力する。こ
の出力信号ｆにより、プロセス入出力信号番号に対応し
た監視・操作器１の状態値が変更される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５で
説明した従来のプラントシミュレータは、監視・操作器
１とシミュレータ計算機２から構成され、実プラントの
制御盤を模擬する監視・操作器１が完成するまで多くの
時間を要し、このためシミュレータの運転操作が実プラ
ントの製作中に先行して速い時期にできないという問題
がある。

【００１８】すなわち、監視・操作器１は、オペレータ
が実際にプラントを運転訓練すると同様の効果が得られ
るように実プラントの制御盤を模擬したものであり、監
視・操作器１は、シミュレータ計算機２に比べて実プラ
ントの制御盤と同様に製作に多くの時間を要する。

【００１９】このため、実プラントの運転開始前に実機
に近いシミュレータで十分に運転訓練するが出来ない場
合があり、シミュレータの使命が十分に果たされていな
かった。さらに、プラントシミュレータによるプラント
の模擬の解析が遅れ、実プラントの設計変更に間に合わ
ないこともあった。

【００２０】そこで、本発明は、シミュレータの制御盤
が完成する前にも制御盤を模擬する手段を用いてシミュ
レータによる運転訓練ができるプラントシミュレータを
提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、オペレータが
入力する操作情報に基づくプロセス入力データをプロセ
ス入出力データテーブルに格納すると共に、プラント模
擬手段が前記プロセス入力データを用いて模擬演算を実
行して模擬演算の結果をプロセス出力データとして前記
プロセス入出力データテーブルに格納し、前記プロセス
出力データに基づく監視情報をオペレータに通知してプ
ラントを模擬する模擬プラントの操作と監視するプラン
トシミュレータにおいて、実プラントの制御盤を模擬す
る第１監視操作器が接続されたとき、前記操作情報に基
づく第１入力信号を前記プロセス入力データのデータ形
式に変換して第１プロセス入力データとすると共に、前
記プロセス入出力データテーブルの対応する第１プロセ
ス出力データを第１出力信号に変換して前記第１監視操
作器へ出力するプロセス入出力処理手段と、前記操作情
報に基づく第２入力信号をオペレータが入力する入力装
置と、前記プロセス出力データに基づく第２出力信号に
よって前記監視情報をオペレータへ通知する表示装置と
からなる前記第１監視操作器を模擬する第２監視操作器
と、前記第２入力信号に基づいて、前記第１入力信号に
対応して操作データを作成すると共に、前記第１出力信
号に対応して表示データから前記第２出力信号に変換す
る入出力処理手段と、前記操作データを前記プロセス入
力データのデータ形式に変換して第２プロセス入力デー
タとすると共に、前記プロセス入出力データテーブルの
対応する第２プロセス出力データを前記表示データに変
換するプロセス入出力模擬手段と、前記第２プロセス入
力データが前記プロセス入力データとして前記プロセス
入出力データテーブルへ格納され、前記プロセス出力デ
ータが前記第２プロセス出力データとして前記プロセス
入出力模擬手段へ出力されるように前記プロセス入出力
模擬手段と前記プロセス入出力データテーブルとを接続
する一方、前記第１監視操作器が接続されたとき、前記
第１プロセス入力データが前記プロセス入力データとし
て前記プロセス入出力データテーブルへ格納され、前記
プロセス出力データが前記第１プロセス出力データとし
て前記プロセス入出力処理手段へ出力されるように前記
プロセス入出力処理手段と前記プロセス入出力データテ
ーブルとを接続するプロセス入出力データ切替手段とを
設けるようにしたものである。

【００２２】

【作用】上記構成により、第２プロセス入力データがプ
ロセス入力データとしてプロセス入出力データテーブル
へ格納され、プロセス出力データが第２プロセス出力デ
ータとしてプロセス入出力模擬手段へ出力される。実機
を模擬する第１監視操作器が接続されると、プロセス入
出力データ切替手段によって第１プロセス入力データが
プロセス入力データとしてプロセス入出力データテーブ
ルへ格納され、プロセス出力データが第１プロセス出力
データとしてプロセス入出力処理手段へ出力される。従
って、実機を模擬する制御盤以外の簡易で、かつ、早期
に製作できる第２監視操作器により運転が可能となるこ
とから、早期にプラント模擬手段によるプラントのシミ
ュレーションが可能となり、実機完成前に実機を模擬す
るプラント模擬手段の動作確認試験を行うことができ
る。このように先行してプラント模擬運転ができるから
実プラントと平行して開発されるプラントシミュレータ
の制御盤の設計変更にも対応することができ、開発効率
の向上を図ることが可能となる。そして、実機を模擬す
る制御盤としての第１監視操作器が完成すれば、直ちに
接続してシミュレーションが可能となる。

【００２３】

【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。

【００２４】図１は、本発明の一実施例を示すプラント
シミュレータの構成図である。従来例を示す図５と図１
が異なる点は、入力装置２０と表示装置２１と入出力処
理手段２２とプロセス入出力模擬手段２３とプロセス入
出力データ切替手段２４とプロセス入出力切替データベ
ース２５とを追設したことである。

【００２５】ここで、入力装置２０は、プラントの運転
操作を模擬する入力信号ｊをシミュレータ計算機２Ａの
入出力処理手段２２へ入力するものである。表示装置２
１は、プラント模擬手段６によってシミュレーションさ
れた結果の出力信号ｈを入力して表示するものである。
入出力処理手段２２は、入力信号ｊのうち、表示装置２
１に表示された模擬操作器を操作した場合の入力信号ｊ
のみを操作データｇとしてプロセス入出力模擬手段２３
へと出力すると共に、プロセス入出力模擬手段２３から
表示データｍを入力して表示装置２１へ出力信号ｋを出
力するものである。

【００２６】プロセス入出力模擬手段２３は、入出力処
理手段２２による操作データｇをプロセス入力データｂ
１として出力してプロセス入出力データテーブル５の内
容を変更し、プロセス出力データｅ１を表示データｍに
変換するものである。

【００２７】プロセス入出力データ切替手段２４は、プ
ロセス入出力データテーブル５へのプロセスデータ入力
先を指定してあるプロセス入出力切替データベース２５
を参照して、プロセスデータ入力先をプロセス入力デー
タｂまたはプロセス入力データｂ１とを選択すると共
に、プロセス入出力切替データベース２５を参照して、
指定してあるプロセスデータ出力先に従い、プロセス出
力データｅまたはプロセス出力データｅ１を選択する。

【００２８】次に、本発明を図２に示す海水ポンプ系統
のＣ弁を操作する場合に適用した具体例を説明する。

【００２９】まず、表示装置２１には、図２に示すよう
に、プラントの海水ポンプ系統が表示され、入力装置２
０からの運転操作により、入力信号ｊが、入出力処理手
段２２へ出力される。入出力処理手段２２は入力装置２
０を使用した運転操作による入力信号ｊから選択して、
操作データｇとして、プロセス入出力模擬手段２３へ出
力する。

【００３０】プロセス入出力模擬手段２３は、図３に示
すように操作模擬信号変換手段２３ａおよびプロセス入
出力模擬管理テーブル２３ｂにより構成され、プロセス
入出力模擬管理テーブル２３ｂは、図４に示すように、
表示装置２１の画面上の模擬監視・操作器にそれぞれ対
応する固有の模擬監視・操作器番号と模擬監視・操作器
名称、種別およびプロセス入出力信号番号から構成され
る。

【００３１】このプロセス入出力信号番号は、図８に示
したプロセス入出力管理テーブル４のプロセス入出力信
号番号に相当し、操作データｇは、操作を行った模擬監
視・操作器番号と種別および操作量から構成される。

【００３２】操作模擬信号変換手段２３ａは、操作デー
タｇのうち模擬監視・操作器に対応する固有の模擬監視
・操作器番号からプロセス入出力模擬管理テーブル２３
ｂを参照してプロセス識別番号を求め、さらに、図８に
示すプロセス入出力管理テーブル４から求められたプロ
セス入出力信号番号に対応するポイント番号を参照して
プロセス入力データｂ１へデータの変更を行い、プロセ
ス入出力データ切替手段２４へ出力する。

【００３３】プロセス入力データｂ１は、先に説明した
プロセス入力データｂと同じ構成になっており、ポイン
ト番号と種別、操作量からなる。プロセス入力データｂ
の種別には、先に説明した入力信号ａと同様に弁を開く
といった操作による接点（ディジタル）信号であるＯＮ
またはＯＦＦの信号となるディジタル入力および調節器
を設定する操作による設定値であるアナログ入力があ
る。

【００３４】プロセス入出力データ切替手段２４では、
プロセス入出力切替データベース２５を参照してプロセ
ス入力データｂ１を入力し、プロセス出力データｅ１を
出力するように切替えられる。これにより、プロセス入
力データｂ１に基づき、プロセス入出力データテーブル
５の内容が変更される。プラント模擬手段６は、プロセ
ス入出力データテーブル５を参照してシミュレーション
を行い、シミュレーションの結果からプロセス入出力デ
ータテーブル５を変更する。プロセス入出力データテー
ブル５の内容は、プロセス入出力データ切替手段２４を
介してプロセス入力データｂ１としてプロセス入出力模
擬手段２３に通知される。プロセス入力データｂ１に
は、先に説明したプロセス出力データｅと同様にディジ
タル出力、アナログ出力といった種別がある。

【００３５】次に、プロセス入出力模擬手段２３では、
プロセス入力データｂ１によって図８に示すプロセス入
出力管理テーブル４を参照してポイント番号に対応する
プロセス入出力信号番号を求める。そして、図４に示す
プロセス入出力模擬管理テーブル２３ｂを参照してプロ
セス入出力信号番号に対応する模擬監視・操作器番号を
求める。

【００３６】この結果、模擬監視・操作器番号と、操作
を行った模擬監視・操作器番号と種別および操作量から
構成される出力信号ｋが表示装置２１へ出力され、模擬
監視・操作器番号に対応する模擬監視・操作器について
操作量（アナログ値やＯＮ・ＯＦＦのディジタルデータ
がある）が把握される。このとき、図２に示す海水ポン
プ系統図の表示データが模擬演算結果に応じて変更され
る。

【００３７】一方、監視・操作器１を使用する場合、プ
ロセス入出力データ切替手段２４は、プロセス入出力先
にプロセス入出力切替データベース２５が参照される。
すなわち、例えば、プロセス入出力切替データベース２
５が監視・操作器１側に接続されていないとき、プロセ
ス入力データｂ１とプロセス出力データｅ１とのプロセ
ス入出力先に接続すると記述されているとする。この場
合、プロセス入出力データ切替手段２４はプロセス入力
データｂとプロセス出力データｅとを選択して従来と同
様にシミュレータの運転訓練がされる。このようにプロ
セス入出力データ切替手段２４によってプロセス入力先
にプロセス入力データｂとプロセス入力データｂ１とを
プロセスデータ出力先にプロセス出力データｅとプロセ
ス出力データｅ１とを選択することができ、プロセス入
出力データテーブル５のデータの入出力先をプロセス入
出力模擬手段２３とプロセス入出力処理手段３とで切替
えられ、プラント模擬手段６を変更することなくシミュ
レータの運転操作器を変更することなく実施することが
できる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、実
機を模擬する第１監視操作器としての制御盤以外の簡易
な第２監視操作器により早期にプラントのシミュレーシ
ョンが可能となる。従って、先行してプラント模擬運転
ができるから実プラントと平行して開発されるプラント
シミュレータの制御盤の設計変更にも対応することがで
き、開発効率の向上を図ることができる。

【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シミュレータ
の構成図である。

【図２】図１のプラントシミュレータに備える表示装置
の表示例を示す説明図である。

【図３】図１のプラントシミュレータに備えるプロセス
入出力模擬手段の処理を示す説明図である。

【図４】図３のプロセス入出力模擬手段に備えるプロセ
ス入出力模擬管理テーブルの一例を示す構成図である。

【図５】従来例を示すプラントシミュレータの図１に対
応する構成図である。

【図６】図５のプラントシミュレータに備える監視・操
作器のディジタル系のシーケンス回路を示す説明図であ
る。

【図７】図５のプラントシミュレータに備える監視・操
作器のアナログ系のシーケンス回路を示す説明図であ
る。

【図８】図５のプラントシミュレータに備えるプロセス
入出力管理テーブルの一例を示す構成図である。

【図９】図５のプラントシミュレータに備えるプロセス
入出力データテーブルの一例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 監視・操作器 ２ シミュレータ計算機 ３ プロセス入出力処理手段 ４ プロセス入出力管理テーブル ５ プロセス入出力データテーブル ６ プラント模擬手段 ２２ 入出力処理手段 ２３ プロセス入出力模擬手段 ２４ プロセス入出力データ切替手段 ２５ プロセス入出力切替データベース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オペレータが入力する操作情報に基づく
   プロセス入力データをプロセス入出力データテーブルに
   格納すると共に、プラント模擬手段が前記プロセス入力
   データを用いて模擬演算を実行して模擬演算の結果をプ
   ロセス出力データとして前記プロセス入出力データテー
   ブルに格納し、前記プロセス出力データに基づく監視情
   報をオペレータに通知してプラントを模擬する模擬プラ
   ントの操作と監視するプラントシミュレータにおいて、 実プラントの制御盤を模擬する第１監視操作器が接続さ
   れたとき、前記操作情報に基づく第１入力信号を前記プ
   ロセス入力データのデータ形式に変換して第１プロセス
   入力データとすると共に、前記プロセス入出力データテ
   ーブルの対応する第１プロセス出力データを第１出力信
   号に変換して前記第１監視操作器へ出力するプロセス入
   出力処理手段と、 前記操作情報に基づく第２入力信号をオペレータが入力
   する入力装置と、前記プロセス出力データに基づく第２
   出力信号によって前記監視情報をオペレータへ通知する
   表示装置とからなる前記第１監視操作器を模擬する第２
   監視操作器と、 前記第２入力信号に基づいて、前記第１入力信号に対応
   して操作データを作成すると共に、前記第１出力信号に
   対応して表示データから前記第２出力信号に変換する入
   出力処理手段と、 前記操作データを前記プロセス入力データのデータ形式
   に変換して第２プロセス入力データとすると共に、前記
   プロセス入出力データテーブルの対応する第２プロセス
   出力データを前記表示データに変換するプロセス入出力
   模擬手段と、 前記第２プロセス入力データが前記プロセス入力データ
   として前記プロセス入出力データテーブルへ格納され、
   前記プロセス出力データが前記第２プロセス出力データ
   として前記プロセス入出力模擬手段へ出力されるように
   前記プロセス入出力模擬手段と前記プロセス入出力デー
   タテーブルとを接続する一方、前記第１監視操作器が接
   続されたとき、前記第１プロセス入力データが前記プロ
   セス入力データとして前記プロセス入出力データテーブ
   ルへ格納され、前記プロセス出力データが前記第１プロ
   セス出力データとして前記プロセス入出力処理手段へ出
   力されるように前記プロセス入出力処理手段と前記プロ
   セス入出力データテーブルとを接続するプロセス入出力
   データ切替手段とを備えたことを特徴とするプラントシ
   ミュレータ。