JPH0934534A

JPH0934534A - プラントシミュレーションシステム

Info

Publication number: JPH0934534A
Application number: JP20516295A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Arita; 節男有田; Kenji Tominaga; 堅治冨永; Hiroki Sano; 広樹佐野; Kazuhiko Ishii; 一彦石井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-07-19
Filing date: 1995-07-19
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【目的】被検証対象である制御装置の検証に要する時
間を短縮して、作業効率を向上させるに好適なプラント
シミュレーションシステムを提供することにある。【構成】制御装置を検証装置１単体でシミュレーショ
ンする時は、切替手段８を閉、切替手段１０を開として
制御装置１１を検証装置１から切離し、制御装置模擬プ
ログラム７とプラント模擬プログラム５を実時間より短
時間で高速でシミュレーションするようにプログラム起
動調整手段３が働き、制御装置を検証する際の参照用の
応答特性を短時間で得る。制御装置を検証する際は、切
替手段８を開、切替手段１０を閉にし、プログラム起動
調整手段がプラント模擬プログラムを制御装置の演算周
期に対応させて起動させ、実時間で制御装置を検証試験
し、この際に事前に得られている参照用の応答特性と比
較することにより、制御装置の良否の検証を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラントの制御装置の
検証を行うプラントシミュレーションシステムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、プラントの制御装置には専用の計
算機が使用され、この専用の計算機には、制御装置が制
御の仕様に従った所定の制御機能を発揮すべくソフトウ
ェアが搭載されている。ところで、この専用の計算機
は、汎用の計算機に比べて、アナログ信号やディジタル
信号の入出力処理等の制御に係る部分で優れているが、
使用するソフトウェアが汎用の計算機と比べて制約が多
い。このため、例えば、べき乗計算、指数関数計算や対
数計算等において、設計者が近似式や近似的な関数を作
成して制御機能に組み込む必要がある。この結果、制御
装置固有のソフトウェア（マクロ命令等）を組み合わせ
て、その制御機能を作成することになる。しかし、この
作成の際に、バッグが入ったりして仕様通りの機能を実
現できない場合がある。これに対して、シミュレータ装
置においては、汎用的な計算機を用いることが多く、上
記の様な問題を発生することはない。また、制御機能に
係る仕様は大型計算機等による解析結果を基に決定する
ことが一般的であり、解析に用いたプログラムをそのま
まシミュレータ装置に移植することは容易である。従っ
て、シミュレータ装置によって作成される目標レファレ
ンス特性を正解として扱って、これと比較して制御装置
の機能を検証することが行われている。この種、制御装
置の機能を検証するシミュレーションシステムとして
は、例えば特開平２−１５４２９０号公報に記載されて
いるように、被検証対象である制御装置と接続してプラ
ントの特性をシミュレーションするシミュレータ装置が
ある。このシミュレータ装置においては、制御装置が備
えるべき機能と同等機能のソフトウェアを具備し、これ
を実行させて目標レファレンス特性を得、制御装置の検
証結果と目標レファレンス特性とを比較して実機の良否
の判定をより明確にするようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のシミュ
レータ装置においては、制御装置の検証時間を短縮して
作業効率の向上を図ることは何ら考慮されていない。制
御装置の検証においては、各種の事象に対して正しく制
御がなされるか、あるいはプラント起動から定格出力ま
での各種運転モード毎に正しく制御がなされるか等、非
常に多くの検証項目があり、これらの検証に費やす時間
は数千時間にも及ぶ場合が多い。このため、従来例にお
いては、目標レファレンス特性を得るための作業と、実
機の制御装置を検証するための作業により、検証作業の
時間が２倍にも及び、作業効率が悪いという問題があ
る。

【０００４】本発明の目的は、上述した事情に鑑み、被
検証対象である制御装置の検証に要する時間を短縮し
て、作業効率を向上させるに好適なプラントシミュレー
ションシステムを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、制御装置と信号を授受するインタフェー
ス手段と、プラントの特性を模擬するプラント模擬プロ
グラム及び制御装置の機能を模擬する制御装置模擬プロ
グラムを有するプラント及び制御装置模擬手段と、プラ
ント模擬プログラムと制御装置模擬プログラムを用いて
プラントの振舞いをシミュレーションする場合には、両
模擬プログラムを機能的に接続する第１の切替手段と、
プラント模擬プログラムを用いてプラントの振舞いをシ
ミュレーションする場合には、制御装置を前記インタフ
ェース手段に接続する第２の切替手段と、プラント模擬
プログラムと制御装置模擬プログラムのシミュレーショ
ンの演算周期を調整するプログラム起動調整手段とを備
えることを特徴とする。また、プラントの振舞いをシミ
ュレーションする範囲内であって、その全範囲の途中ま
では、プラント模擬プログラムと制御装置模擬プログラ
ムを用いてプラントの振舞いを制御装置の演算周期より
短い周期でシミュレーションし、その後は第１の切替手
段により制御装置求擬プログラムがプラント模擬プログ
ラムから切り離され、かつ第２の切替手段により制御装
置がインタフェース手段に接続された状態でプラント模
擬プログラムを用いて制御装置の演算周期と同一周期で
シミュレーションして制御装置を検証することを特徴と
する。また、制御装置と信号を授受するインタフェース
手段と、プラントの特性を模擬するプラント模擬プログ
ラムを有する第１及び第２のプラント模擬手段と、制御
装置の機能を模擬する制御装置模擬プログラムを有する
制御装置模擬手段と、プラント模擬プログラムと制御装
置模擬プログラムのシミュレーションの演算周期を調整
するプログラム起動調整手段とを備え、プラント模擬プ
ログラムと制御装置模擬プログラムを用いてプラントの
振舞いをシミュレーションする場合には、第１のプラン
ト模擬手段と制御装置模擬手段をプログラム起動調整手
段により起動し、プラント模擬プログラムを用いてプラ
ントの振舞いをシミュレーションする場合には、第２の
プラント模擬手段をプログラム起動調整手段により起動
すると共に、制御装置をインタフェース手段に接続する
ことを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明では、プログラム起動調整手段によりプ
ラント模擬プログラム及び制御装置模擬プログラムの演
算周期を調整するため、制御装置の検証試験前に、プラ
ント模擬プログラムと制御装置模擬プログラムで実時間
より短い時間で高速にシミュレーションして、短時間で
プラントの応答特性結果を得ることができ、この結果と
制御装置の実時間における検証結果とを照合し、制御装
置の良否の判定を行うので、制御装置の良否の検証を短
時間でかつ効率よく実施することが可能となる。また、
プラントの振舞いをシミュレーションする範囲内であっ
て、その全範囲の途中までは、プラント模擬プログラム
と制御装置模擬プログラムを用いてプラントの振舞いを
制御装置の演算周期より短い時間で高速にシミュレーシ
ョンし、その後は制御装置模擬プログラムをプラント模
擬プログラムから切離し、プラント模擬プログラムを制
御装置の演算周期に合わせて実行させて制御装置の検証
試験をすることにより、短時間でプラントの模擬状態を
制御装置の検証を開始する状態にもっていくことが可能
となるので、何度も同じプラントの模擬状態から検証を
開始する際の作業時間を短縮でき、制御装置の検証作業
効率を高めることが可能である。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は、本発明の一実施例を示すプラントシミュレ
ーションシステムの全体構成である。本プラントシミュ
レーションシステムは、基本的には被検証対象を検証す
るために必要な検証装置と被検証対象からなる。検証装
置１は、シミュレーション結果を表示する表示手段２、
プログラムの起動周期を調整するプログラム起動調整手
段３、プラント全体模擬手段９、被検証対象とのインタ
フェースをとるインタフェース手段６及び伝送路４から
なる。プラント全体模擬手段９は、プラントの特性を模
擬するプラント模擬プログラム５と制御装置１１₁〜１
１_Nの機能をそれぞれ模擬する制御装置模擬プログラム
７₁〜７_N及び第１の切替手段８からなる。第１の切替手
段８は、スイッチ８₁〜８_Nが各制御装置模擬プログラム
７₁〜７_N毎に設けられ、各制御装置模擬プログラム７₁
〜７_N毎にプラント模擬プログラム５への接続を開閉す
る。プラント模擬プログラム５は、プラント全体構成の
うちから被検証対象の部分の機能を除いた部分を模擬す
るプログラムである。プログラム起動調整手段３は、プ
ログラムの起動周期つまりプラント模擬プログラム５及
び制御装置模擬プログラム７₁〜７_Nの演算周期を調整す
る機能を有し、プラント模擬プログラム５によりプラン
トの振舞いをシミュレーションする場合には、制御装置
１１₁〜１１_Nの演算周期と同一周期でシミュレーション
を実行させ、プラント模擬プログラム５と制御装置模擬
プログラム７₁〜７_Nによりプラントの振舞いをシミュレ
ーションする場合には、制御装置１１₁〜１１_Nの演算周
期より短い周期でシミュレーションを実行させる。ま
た、プログラム起動調整手段３は、被検証対象である複
数台の前記制御装置１１₁〜１１_Nに対応して複数の制御
装置模擬プログラム７₁〜７_Nを設け、それぞれの制御装
置模擬プログラム７₁〜７_Nの演算周期に基づいて複数の
制御装置模擬プログラム７₁〜７_Nの周期をそれぞれ調整
する。制御装置１１₁〜１１_Nは本実施例の被検証対象で
あり、操作盤１２は検証装置１と制御装置１１₁〜１１_N
に操作情報を入力する。だだし、検証装置１が予め操作
盤１２の機能を模擬しており、この操作情報を備えてい
る場合には操作盤１２は必ずしも必要としない。検証装
置１と被検証対象である制御装置１１₁〜１１_Nは伝送路
１３を介して接続し、第２の切替手段１０によってその
接続を開閉する。第２の切替手段１０は、スイッチ１０
₁〜１０_N，１０_Zが各制御装置１１₁〜１１_N及び操作盤
１２毎に設けられ、各制御装置１１₁〜１１_N及び操作盤
１２毎に伝送路１３への接続を開閉する。なお、本実施
例では制御装置１１₁〜１１_Nを複数として扱っている
が、本発明においては、それを１台のみとした場合でも
何ら問題なく同様に扱える。

【０００８】以下、本プラントシミュレーションシステ
ムの動作を説明する。まず、検証装置１単体でシミュレ
ーションする場合を説明する。第１の切替手段８を閉状
態にして制御装置模擬プログラム７₁〜７_Nとプラント模
擬プログラム５を機能的に接続する。プログラム起動調
整手段３は、これらの模擬プログラム７₁〜７_Nと５に周
期的に演算を実行させる。この結果プラントの応答特性
であるシミュレーション結果が得られ、これを表示手段
２に表示する。この場合、第２の切替手段１０は開状態
あるいはインタフェース手段６は動作停止の状態にあ
り、検証装置１は、制御装置７₁〜７_N及び操作盤１２と
のデータ伝送はなされない。また、この時には操作盤１
２の機能はプラント模擬プログラム５に入っているもの
とする。シミュレーションの実行は、例えば図２のよう
になっており、一定の演算周期Ｔ₁毎にシミュレーショ
ンした結果が表示処理に従って表示される。ここで、Ｓ
ＩＭ１＃１とは制御装置模擬プログラム７₁〜７_Nとプラ
ント模擬プログラム５が１回演算することであり、ＳＩ
Ｍ１＃２は引き継いでもう一回演算することである。以
下同様であり、ＳＩＭ１＃１からＳＩＭ１＃４全体でこ
れらの模擬プログラム７₁〜７_N及び５が４回演算される
ことになる。これらの模擬プログラム７₁〜７_N及び５が
４回演算して演算結果を表示するまでが演算周期Ｔ₁で
あり、これが以降繰り返される。例えば、これらの模擬
プログラム７₁〜７_N及び５が２５ミリ秒の物理現象を５
ミリ秒でシミュレーションできるようにし、表示処理が
５ミリ秒で完了するとすれば、ＳＩＭ１＃１からＳＩＭ
１＃４の演算に２０ミリ秒、表示処理に５ミリ秒かかる
ので、演算周期Ｔ₁は２５ミリ秒になる。つまり、これ
らの模擬プログラム７₁〜７_N及び５を４回演算すること
は、１００ミリ秒の物理現象を２５ミリ秒でシミュレー
ションできることになる。これは、１００ミリ秒の物理
現象を２５ミリ秒周期でシミュレーションすることが可
能ということになる。このように、制御装置模擬プログ
ラム７₁〜７_Nとプラント模擬プログラム５によるシミュ
レーションを実行することにより、実時間（１００ミリ
秒）よりも短い時間（２５ミリ秒）で、制御装置の機能
を含めてプラントの特性を求めることが可能である。な
お、図２ではそれぞれの模擬プログラムを４回演算させ
た後に、演算結果を表示させるようにしたが、１回演算
させる毎に演算結果を表示させてもよい。

【０００９】上述の動作を処理フローとして示すと、図
４のステップＳ１からＳ８になる。ステップＳ１で第１
の切替手段８を閉状態とし、第２の切替手段１０を開状
態とすることにより、検証装置１単体の動作を可能とす
る。ステップＳ２でシミュレーションの実行時間を設定
する。次に、ステップＳ３でＳＩＭ１＃１の演算、ステ
ップＳ４でＳＩＭ１＃２の演算、ステップＳ５でＳＩＭ
１＃３の演算、ステップＳ６でＳＩＭ１＃４の演算を実
行して、物理現象を解く。続いて、ステップＳ７の表示
処理を実行することにより、物理現象を解いたシミュレ
ーション結果を表示手段２に表示する。ステップＳ８で
シミュレーションの時間が設定時間に達したかを判定
し、ＮＯであればステップＳ３に戻る。ＹＥＳであれ
ば、ステップＳ９（後述する。）に移り、被検証対象で
ある制御装置１１₁〜１１_Nの検証を実行するモードに移
ることになる。ここで、ステップＳ３からステップＳ８
までの処理時間が演算周期Ｔ₁である。なお、ステップ
Ｓ８からＳ９に自動的に移るのではなく、シミュレーシ
ョンを一度終了し、再度ステップＳ９から起動するよう
にしてもよい。これは、表示手段２に表示されている結
果をハードコピーなどを使って、シミュレーション結果
をプリントアウトするような時に有効である。また、ス
テップＳ２及びＳ８を削除し、ステップＳ７を終了する
と、ステップＳ３に進むようにして、キーボード等の外
部からの指令でシミュレーションを停止させ、次に起動
した場合には、ステップＳ９から実行するようにしても
よい。

【００１０】次に、制御装置１１₁〜１１_Nを検証する場
合のシミュレーションについて説明する。第１の切替手
段８を開状態にして制御装置模擬プログラム１１₁〜１
１_Nをプラント模擬プログラム５から切り離す。これ
は、制御装置１１₁〜１１_Nを検証するために、この機能
を模擬している制御装置模擬プログラム７₁〜７_Nを起動
しない様にするためである。従って、プラント全体模擬
手段９はプラント模擬プログラム５のみで構成されるこ
とになる。この状態の時はプラント模擬プログラム５は
操作盤１２の機能を有していない。これは、例えば操作
盤１２の機能を有していないプラント模擬プログラムが
別途具備されており、これが起動されることにより達成
される。第２の切替手段１０を閉状態にして制御装置１
１₁〜１１_N及び操作盤１２は伝送路１３に接続される。
制御装置１１₁〜１１_Nは、それぞれの演算周期で信号を
入力し、制御プログラムに従って演算して結果を出力す
る。そのため、検証装置１は、これらの演算周期に対応
して制御装置１１₁〜１１_Nからの出力に対する応答結果
を返送するようにしなければならない。そこで、制御装
置１１₁〜１１_Nの演算周期に対応してプラント模擬プロ
グラム５を起動する必要がある。これはプログラム起動
調整手段３によって制御される。ここでは、理解を容易
にするため制御装置１１₁〜１１_Nのうちシミュレーショ
ンとして一番厳しい最も短い演算周期に対応させてシミ
ュレーションする例を説明する。この演算周期をＴ₂と
する。プログラム起動調整手段３は、制御装置１１₁〜
１１_Nに対するプラントの応答結果を出力するために、
この演算周期Ｔ₂に対応して、これと同一の演算周期で
シミュレーション結果を出力するようにプラント模擬プ
ログラム５を起動する。そのシミュレーションにおいて
は、この演算周期Ｔ₂分の現象を演算する必要がある。
つまり、例えば図３に示すように演算を実行させる必要
がある。図３において、ＳＩＭ２＃１とはプラント模擬
プログラム５を１回演算することであり、ＳＩＭ２＃２
は引き継いでもう１回演算することである。以下同様で
あり、ＳＩＭ２＃１からＳＩＭ２＃４全体でプラント模
擬プログラム５を４回演算することになる。その後、伝
送処理により演算結果がインタフェース手段６を介して
制御装置１１₁〜１１_N及び操作盤１２に出力される。ま
た、この伝送処理においては、次の演算のために必要な
制御装置１１₁〜１１_Nや操作盤１２からのデータを入力
する。表示処理は上記演算結果を表示手段２に出力する
ための処理である。ここで、ＳＩＭ２＃１からＳＩＭ２
＃４の４回の演算をすることにより、制御装置の演算周
期Ｔ₂に対応した物理現象をシミュレーションできるよ
うにしている。例えば、プラント模擬プログラム５が２
５ミリ秒の物理現象を４ミリ秒でシミュレーションでき
るとする(図１においては、プラント模擬プログラム５
と制御装置模擬プログラム７₁〜７_Nを用いてシミュレー
ションするため、２５ミリ秒の物理現象をシミュレーシ
ョンするのに５ミリ秒要していた。)。このため、プラ
ント模擬プログラム５を４回演算することは、１００ミ
リ秒の物理現象を１６ミリ秒でシミュレーションできる
ことになる。さらに、伝送処理が１ミリ秒要し、表示処
理が５ミリ秒要するとすると、ＳＩＭ２＃１の演算を開
始してから、表示処理が完了するまでの合計時間は２２
ミリ秒になる。制御装置の演算周期であるＴ₂が１００
ミリ秒であるとすると、検証装置１から制御装置１１₁
〜１１_Nに伝送するデータは、この実時間である１００
ミリ秒に一致した時間で伝送しなければ、シミュレーシ
ョンで扱っている時間と実時間が対応しなくなる。この
両者の時間が異なると、制御装置１の制御アルゴリズム
が正しくてもプラント模擬プログラム５の演算によって
得られるプラントの振舞いが正常時からずれ、正しく制
御装置１を検証することができなくなる。このために、
図３に示すように、待ち時間処理が必要であり、プログ
ラム起動調整手段３によって待ち時間を調整する。この
場合には、Ｔ₂が１００ミリ秒であり、ＳＩＭ２＃１か
ら表示処理までの所要時間が２２ミリ秒であるので、こ
の待ち時間は７８ミリ秒になる。このように、プログラ
ム起動調整手段３は、制御装置１１₁〜１１_Nの演算周期
に合わせた時間で、その時間分のシミュレーションを実
行し、結果を出力するようにプラント模擬プログラム５
の起動回数及び待ち時間を調整する。これらの調整は予
めプラント模擬プログラム５の演算処理時間及び制御装
置１１₁〜１１_Nの演算処理時間を評価して把握しておく
ことにより、プログラム起動調整手段３に事前に設定す
ることにより達成できる。

【００１１】上述の動作を処理フローとして示すと、図
４のステップＳ９からＳ１８になる。ステップＳ９で第
１の切替手段８を開状態にし、第２の切替手段１０を閉
状態にする。これにより、検証装置１と制御装置１１₁
〜１１_Nを組合わせて、制御装置１１₁〜１１_Nの検証試
験が可能になる。ステップＳ１０でシミュレーションの
実行時間を設定する。次に、ステップＳ１１でＳＩＭ２
＃１の演算、ステップＳ１２でＳＩＭ２＃２の演算、ス
テップＳ１３でＳＩＭ２＃３の演算、ステップＳ１４で
ＳＩＭ２＃４の演算を実行して物理現象を解く。ステッ
プＳ１５で物理現象を解いたシミュレーション結果に対
して検証装置１と制御装置１１₁〜１１_Nや操作盤１２と
の送受信のための処理を実行する。ステップＳ１６にお
いて、シミュレーション結果の表示処理を実行し、この
シミュレーション結果を表示手段２に表示する。続い
て、ステップＳ１７で待ち時間処理を実行し、ステップ
Ｓ１８に進む。ステップＳ１８でシミュレーションの時
間が設定時間に達したかを判定し、ＮＯであればステッ
プＳ１１に戻る。ＹＥＳであれば終了する。ステップＳ
１１からステップＳ１８までの処理時間が演算周期Ｔ₂
である。

【００１２】上述したように、本実施例では、制御装置
１１₁〜１１_Nの検証試験前に、制御装置模擬プログラム
７₁〜７_Nとプラント模擬プログラム５によるシミュレー
ションを実行することにより、これらの制御装置の機能
を含めたプラント全体の特性を実時間より短い時間で高
速にシミュレーションして結果を事前に得ることがで
き、これを制御装置の検証試験時の結果と照合する比較
用として用いることにより、制御装置の良否判定を効率
よくかつ短時間で作業することが可能になる。

【００１３】図５は、検証試験結果の一例を示した図で
あり、検証装置１単体でシミュレーションした時の結果
と制御装置１１₁〜１１_Nの検証試験の結果を示す。これ
らの結果は、表示手段２の表示結果をプリントアウトし
たり、検証装置１内のメモリ（図示しない）に格納され
ているそれぞれの結果を同時に表示することによって得
られる。図５では、時刻ｔ₁からｔ₂にかけて、制御装置
１１₁〜１１_Nの検証試験の結果が圧力と温度で共にフラ
ットになっており、検証装置１単体のシミュレーション
結果と異なっている。このため、試験員あるいは設計者
等は、制御装置１１₁〜１１_Nのこれらの変数（圧力、温
度）を制御する部分に不具合があることに気付き、不具
合部の検出と修正を行う。つまりデバック作業がこのよ
うにして容易かつ速やかに実施できることになる。ま
た、検証装置１単体でシミュレーションした時の結果と
制御装置１１₁〜１１_Nの検証試験の結果が検証装置１内
のメモリ（図示しない）に格納されている場合、このメ
モリに格納されているそれぞれの結果を予め定めた誤差
範囲内で互いに比較照合することにより、一致している
かあるいは不一致であるかを示すことが可能である。そ
して、不一致の場合には、不一致が発生している変数の
値を経過時間の情報と共に示すことにより、制御系の不
具合箇所を試験者や設計者が容易に推定することが可能
となる。また、比較結果が一致していることは、その試
験に係わる制御装置の機能が健全であることを示してお
り、容易に検証試験を遂行し、完了することが可能であ
る。

【００１４】図６は、本発明の他の実施例を示す。図１
に示す実施例は、第１の切替手段８により制御装置模擬
プログラム７₁〜７_Nとプラント模擬プログラム５の接続
を開閉させるようにしていたが、本実施例では、プログ
ラム起動調整手段３にその機能を持たせることにある。
つまり、本実施例において、プログラム起動調整手段３
は、検証装置１単体でシミュレーションする時には、制
御装置模擬プログラム７₁〜７_Nとプラント模擬プログラ
ム５(操作盤１２の機能の模擬を含む。)の両方を起動
し、制御装置１１₁〜１１_Nを検証する時には、プラント
模擬プログラム５(この場合は、操作盤１２の機能の模
擬を含まない。)のみを起動する。図６において、プラ
ント全体模擬手段９'は、プラント模擬プログラム５と
プラント・制御装置模擬プログラム１４からなり、プラ
ント・制御装置模擬プログラム１４は、プラント模擬プ
ログラム５'と制御装置模擬プログラム７'₁〜７'_Nから
なる。５'は５と同一内容であり、７'₁〜７'_Nは７₁〜７
_Nと同一内容である。検証装置１単体でシミュレーショ
ンするときには、プラント・制御装置模擬プログラム１
４が起動され、演算される。制御装置１１₁〜１１_Nを検
証するときには、プラント模擬プログラム５が起動さ
れ、演算される。本シミュレーションシステムの動作
は、検証装置１単体でシミュレーションする場合、制御
装置１１₁〜１１_Nを検証する場合のシミュレーションに
ついて、図１に示す実施例と同じである。

【００１５】なお、図１の実施例において、プログラム
起動調整手段３は、プラント模擬プログラム５と制御装
置模擬プログラム７₁〜７_Nのシミュレーションの演算周
期を別手段により外部から入力し、この外部から入力し
た演算周期に従った周期でプラント模擬プログラム５と
制御模擬プログラム７₁〜７_Nを演算させてシミュレーシ
ョンすることも可能である。また、図６の実施例おいて
も、プログラム起動調整手段３は、プラント模擬プログ
ラム５とプラント・制御装置模擬プログラム１４のシミ
ュレーションの演算周期を別手段により外部から入力
し、この外部から入力した演算周期に従った周期でプラ
ント模擬プログラム５とプラント・制御装置模擬プログ
ラム１４を演算させてシミュレーションすることが可能
である。また、図１及び図６の実施例いずれにおいて
も、操作盤１２を検証装置１に接続した状態あるいは切
離した状態でシミュレーションできる構成としているた
めに、実時間で制御装置１１₁〜１１_Nを検証するとき
に、操作盤１２を用いて操作することによって、タイミ
ングのずれなどが生じた場合、実時間で制御装置１１₁
〜１１_Nを検証するシミュレーションと、検証装置１単
体でシミュレーションした時とでプラントの応答がどの
程度差があるかを評価することができ、制御装置の制御
性能に対するマージンも評価することが可能である。さ
らに、操作盤１２による操作がプラントの状態に対して
常に定まった操作であれば、これらの機能をすべてプラ
ント模擬プログラム５あるいは５'に模擬させることに
より、操作盤１２を不要とした状態で制御装置１１₁〜
１１_Nを検証することが可能であり、ハードウェアーの
削減ができるばかりか、操作盤１２の操作が不要にな
り、作業時間を短縮及び操作者を不要にできる。

【００１６】図７は、本発明の他の実施例を示す。制御
装置１１₁〜１１_Nの検証試験において、制御装置に不具
合があって、その不具合を見つけ出すために、その不具
合の現象が現われる状態までプラントの模擬状態を進め
なければならない場合がある。このような場合に、検証
装置１に制御装置１１₁〜１１_Nを接続した状態で、実時
間でその状態まで進めようとすると、その状態が各制御
モードの初期の検証開始状態から離れていればいるほ
ど、その準備に要する時間が長くなる。この問題を解決
するために、制御装置１１₁〜１１_Nの検証試験を開始し
たいプラントの模擬状態(上記不具合の現象が現われる
状態)までは、検証装置１単体で実時間より短い時間で
高速シミュレーションを実行し、それ以降は制御装置１
１₁〜１１_Nを検証装置１に接続して実時間で検証試験を
進める。これにより、所定のプラント模擬状態までは実
時間より短い時間でシミュレーションして状態を進展さ
せることが可能となり、その後は実時間でシミュレーシ
ョンして制御装置１１₁〜１１_Nの検証試験を進めること
になるので、検証作業の効率を向上させることが可能で
ある。図７は、これを実現するための全体の構成図であ
る。図１と異なる点は、図１のプログラム起動調整手段
３がシミュレーション状態調整手段３’に変わっている
ことである。また、図示していないが、図６においてプ
ログラム調整手段３をシミュレーション状態調整手段
３’に変更することにより、図６においても同様に対応
可能である。

【００１７】図８は、シミュレーション状態調整手段
３’の処理フローを示す。まず、ステップＳ１で検証装
置１単体で実時間より短い時間で高速にシミュレーショ
ンを実行する。シミュレーションの実行は、図１におい
てはプラント全体模擬手段９(第１の切替手段８は閉状
態)を起動し、図６においてはプラント・制御装置模擬
プログラム１４を起動し、演算させることによって実行
する。その動作は図２と同様である。ステップＳ２で演
算結果が目標値に達っしたかを判定し、ＮＯであればス
テップＳ１に戻り、ＹＥＳであればステップＳ３に進
む。この目標値とは不具合の現象が生じた時の各変数の
値であり、前述した所望の状態にすること(例えば、不
具合の現象を再現させるために、その直前の状態まで進
めること)であり、ステップＳ２で各変数がこの値にな
るかを判断するようにしている。ステップＳ３では、図
１においては第１の切替手段８を開状態にし、図６にお
いてはプログラム起動調整手段３によりプラント・制御
装置模擬プログラム１４の代わりにプラント模擬プログ
ラム５を起動するようにする。つまり、検証装置１にお
いてはプラント模擬プログラム５が起動される状態にな
ることである。第２の切替手段１０を閉状態にして検証
装置１に制御装置１１₁〜１１_N及び操作盤１２を接続す
る。次に、ステップＳ４において、これまで検証装置１
単体でシミュレーションしたことによって得られたシミ
ュレーション結果のうち、制御装置１１₁〜１１_Nに係わ
る各種パラメータの値を制御装置１１₁〜１１_Nに入力す
る。これにより、制御装置１１₁〜１１_Nはこれらの値を
ベースに、次のステップＳ５からは前の制御状態から引
き継いで、実時間で制御することになる。ステップＳ５
において、検証装置１は、図３の動作と同様に演算を実
行して、制御装置１１₁〜１１_Nを検証するための実時間
のシミュレーションを実行する。なお、図８において
は、ステップＳ２で演算結果が目標値に達っした時にス
テップＳ４にて、検証装置１の単体のシミュレーション
結果を制御装置１１₁〜１１_Nに入力させるようにしてい
るが、これを図２の演算周期毎に制御装置１１₁〜１１_N
に別手段により入力させるようにしてもよい。

【００１８】以上のように、本実施例によれば、所望の
プラント状態までは実時間より短い時間で高速にシミュ
レーションを実行し、その後は被検証対象である制御装
置１１₁〜１１_Nを実時間で検証することが可能であるた
め、所望のプラントの模擬状態から検証試験をする際
に、そのために必要な作業時間を短縮することが可能で
あり、作業効率の向上を図ることが可能である。また、
上述の場合とは逆に、所望の状態までは実時間で制御装
置を検証し、その後実時間より短い時間で高速にシミュ
レーションして、その後の応答特性がどのようになるか
を短時間で評価することも可能である。この場合には、
制御装置１１₁〜１１_Nの演算結果を制御装置模擬プログ
ラム７₁〜７_N，７'₁〜７'_Nに入力するようにすればよ
い。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プログラム起動調整手段によりプラント模擬プログラム
及び制御装置模擬プログラムの演算周期を調整すること
が可能であるため、制御装置の検証試験前に、プラント
模擬プログラムと制御装置模擬プログラムを用いて実時
間より短い時間で高速にシミュレーションして、短時間
でプラントの応答特性結果を得、この結果と制御装置の
実時間の検証結果とを照合して制御装置の良否の判定を
短時間で効率よく実施することが可能である。また、プ
ラントの振舞いをシミュレーションする範囲内であっ
て、その全範囲の途中までは、プラント模擬プログラム
と制御装置模擬プログラムでプラントの振舞いと制御装
置の演算周期より短い時間で高速にシミュレーション
し、その後は制御装置模擬プログラムをプラント模擬プ
ログラムから切離し、プラント模擬プログラムを制御装
置の演算周期に合わせて実行させて制御装置の検証試験
をすることにより、短時間でプラント状態を制御装置の
検証を開始する状態にもっていくことが可能であり、何
度も同じプラント状態から検証を開始する際の作業時間
を短縮でき、制御装置の検証作業効率を高めることが可
能である。さらに、所望の状態までは実時間で制御装置
を検証し、その後実時間より短い時間で高速にシミュレ
ーションして、その後の応答特性がどのようになるかを
短時間で評価することも可能であり、制御装置の検証作
業効率を高めることが可能である。

【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シ
ョンシステムの全体構成

【図２】検証装置単体でシミュレーションする場合の演
算周期の一例

【図３】制御装置を検証する場合の検証装置の演算周期
の一例

【図４】プログラム起動調整手段３の処理フロー図

【図５】検証試験結果の一例

【図６】本発明の他の実施例

【図７】本発明の他の実施例

【図８】図７のシミュレーション状態調整手段の処理フ
ロー図

【符号の説明】

１検証装置３プログラム起動調整手段３' シミュレーション状態調整手段５,５' プラント模擬プログラム６インタフェース手段７₁〜７_N,７'₁〜７'_N 制御装置模擬プログラム８第１の切替手段９，９' プラント全体模擬手段１０第２の切替手段１１₁〜１１_N 制御装置(被検証対象) １４プラント・制御装置模擬プログラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石井一彦茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラントの振舞いをシミュレーションし
て制御装置の検証を行うプラントシミュレーションシス
テムにおいて、前記制御装置と信号を授受するインタフ
ェース手段と、前記プラントの特性を模擬するプラント
模擬プログラム及び前記制御装置の機能を模擬する制御
装置模擬プログラムを有するプラント及び制御装置模擬
手段と、前記プラント模擬プログラムと前記制御装置模
擬プログラムを用いてプラントの振舞いをシミュレーシ
ョンする場合には、両模擬プログラムを機能的に接続す
る第１の切替手段と、前記プラント模擬プログラムを用
いてプラントの振舞いをシミュレーションする場合に
は、前記制御装置を前記インタフェース手段に接続する
第２の切替手段と、前記プラント模擬プログラムと前記
制御装置模擬プログラムのシミュレーションの演算周期
を調整するプログラム起動調整手段とを備えることを特
徴とするプラントシミュレーションシステム。
【請求項２】プラントの振舞いをシミュレーションし
て制御装置の検証を行うプラントシミュレーションシス
テムにおいて、前記制御装置と信号を授受するインタフ
ェース手段と、前記プラントの特性を模擬するプラント
模擬プログラムを有する第１及び第２のプラント模擬手
段と、前記制御装置の機能を模擬する制御装置模擬プロ
グラムを有する制御装置模擬手段と、前記プラント模擬
プログラムと前記制御装置模擬プログラムのシミュレー
ションの演算周期を調整するプログラム起動調整手段と
を備え、前記プラント模擬プログラムと前記制御装置模
擬プログラムを用いてプラントの振舞いをシミュレーシ
ョンする場合には、第１のプラント模擬手段と制御装置
模擬手段を前記プログラム起動調整手段により起動し、
前記プラント模擬プログラムを用いてプラントの振舞い
をシミュレーションする場合には、第２のプラント模擬
手段を前記プログラム起動調整手段により起動すると共
に、前記制御装置を前記インタフェース手段に接続する
ことを特徴とするプラントシミュレーションシステム。
【請求項３】請求項１または請求項２において、プラ
ント模擬プログラムを用いてプラントの振舞いをシミュ
レーションする場合には、前記プラント模擬プログラム
に操作情報を与える操作盤と制御装置とをインタフェー
ス手段に接続し、前記プラント模擬プログラムを用いて
プラントの振舞いをシミュレーションすることを特徴と
するプラントシミュレーションシステム。
【請求項４】請求項１または請求項２において、プロ
グラム起動調整手段は、プラント模擬プログラムにより
プラントの振舞いをシミュレーションする場合には、制
御装置の演算周期と同一周期でシミュレーションを実行
させ、プラント模擬プログラムと制御装置模擬プログラ
ムによりプラントの振舞いをシミュレーションする場合
には、前記制御装置の演算周期より短い周期でシミュレ
ーションを実行させることを特徴とするプラントシミュ
レーションシステム。
【請求項５】請求項１から請求項４のいずれかにおい
て、被検証対象である前記制御装置が複数台ある場合に
は、これらの制御装置に対応して複数の制御装置模擬プ
ログラムを設け、このときプログラム起動調整手段は、
それぞれの制御装置模擬プログラムの演算周期に基づい
て複数の制御装置模擬プログラムの周期をそれぞれ調整
することを特徴とするプラントシミュレーションシステ
ム。
【請求項６】請求項１から請求項５のいずれかにおい
て、プログラム起動調整手段は、プラント模擬プログラ
ムと制御装置模擬プログラムのシミュレーションの演算
周期が外部から入力され、この演算周期に従った周期で
前記プラント模擬プログラムと前記制御装置模擬プログ
ラムを演算してシミュレーションすることを特徴とする
プラントシミュレーションシステム。
【請求項７】請求項１において、プラントの振舞いを
シミュレーションする範囲内であって、その全範囲の途
中までは、プラント模擬プログラムと制御装置模擬プロ
グラムを用いてプラントの振舞いを制御装置の演算周期
より短い周期でシミュレーションし、その後は第１の切
替手段により前記制御装置求擬プログラムが前記プラン
ト模擬プログラムから切り離され、かつ第２の切替手段
により前記制御装置がインタフェース手段に接続された
状態で前記プラント模擬プログラムを用いて前記制御装
置の演算周期と同一周期でシミュレーションして制御装
置を検証することを特徴とするプラントシミュレーショ
ンシステム。
【請求項８】請求項２において、プラントの振舞いを
シミュレーションする範囲内であって、その全範囲の途
中までは、第１のプラント模擬手段が有するプラント模
擬プログラムと制御装置模擬プログラムを用いてプラン
トの振舞いを制御装置の演算周期より短い周期でシミュ
レーションし、その後は前記両模擬プログラムを切り離
し、前記制御装置をインタフェース手段に接続すると共
に、第２のプラント模擬手段が有するプラント模擬プロ
グラムを用いて前記制御装置の演算周期と同一周期でシ
ミュレーションして制御装置を検証することを特徴とす
るプラントシミュレーションシステム。
【請求項９】請求項６または請求項７において、制御
装置がインタフェース手段に接続された状態で、プラン
ト模擬プログラムを用いて前記制御装置の演算周期と同
一周期でシミュレーションする前に、既に前記制御装置
の演算周期より短い周期でシミュレーションして得られ
ている前記制御装置模擬プログラムに係わる各種パラメ
ータの値を前記制御装置に入力し、これらの値を用いて
シミュレーションすることを特徴とするプラントシミュ
レーションシステム。
【請求項１０】請求項１において、プラントの振舞い
をシミュレーションする範囲内であって、その全範囲の
途中までは、第１の切替手段により制御装置模擬プログ
ラムがプラント模擬プログラムから切り離され、かつ第
２の切替手段により制御装置がインタフェース手段に接
続された状態で、前記プラント模擬プログラムを用いて
前記制御装置の演算周期と同一周期でシミュレーション
して制御装置を検証し、その後は前記プラント模擬プロ
グラムと前記制御装置模擬プログラムを用いてプラント
の振舞いを前記制御装置の演算周期より短い周期でシミ
ュレーションすることを特徴とするプラントシミュレー
ションシステム。
【請求項１１】請求項２において、プラントの振舞い
をシミュレーションする範囲内であって、その全範囲の
途中までは、第１のプラント模擬手段が有するプラント
模擬プログラムと制御装置模擬プログラムが切り離さ
れ、かつ制御装置がインタフェース手段に接続された状
態で、第２のプラント模擬手段が有するプラント模擬プ
ログラムを用いて前記制御装置の演算周期と同一周期で
シミュレーションして制御装置を検証し、その後は前記
第１のプラント模擬手段が有するプラント模擬プログラ
ムと制御装置模擬プログラムを用いてプラントの振舞い
を前記制御装置の演算周期より短い周期でシミュレーシ
ョンすることを特徴とするプラントシミュレーションシ
ステム。