CN101315559A - 操作培训***和操作培训方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种操作培训***和操作培训方法，其中使用安装在个人计算机中的应用程序和通信程序来实现安全站仿真器。应用程序是实际上由实机的安全站来使用的程序。由于能够完整地使用由实机使用的程序，所以不需要再次说明用于操作培训***的应用程序。

Description

操作培训***和操作培训方法
本申请要求2007年5月31日提交给日本专利局的日本专利申请No.2007-144949的优先权，日本专利申请No.2007-144949的全部内容通过引用并入本申请。
技术领域
本发明涉及一种用于培训操作员操作连接到工厂控制***上的安全仪表***的操作培训***。
背景技术
已知一种工厂控制***，它具有对包含带有计算机软件的操作监控站的***进行仿真以培训操作员操作该工厂控制***的功能。这样的用于对过程的动态特性仿真的功能和过程仿真器组合使用，由此可以用计算机模拟整个工厂并且能够完成针对工厂操作的操作培训。
[专利文献1]公开号为2005-78545的日本专利申请
在另一方面，在工厂控制***中，各种***和功能在进行整合，并且也存在其中把安全仪表***连接到工厂控制***上的***，并且安全仪表***的操作监控能够通过工厂控制***的操作监控站实现。
但是，用于处理适合于上述这种***的操作培训的操作培训***尚未开发；对意外发生时通过手工操作安全仪表***的风险转移过程的培训、对在安全仪表***的自动紧急关闭后的恢复过程的培训、对包含由安全仪表***控制的紧急关闭阀的打开等的工厂启动过程的培训等尚不能实现。
为了使用相关技术中的操作培训***来进行包含安全仪表***的操作培训，必需再次以工厂控制***的控制站中使用的描述语言来说明安全仪表***中执行的应用逻辑并且说明由工厂控制***的仿真器进行的替代操作。但是，安全仪表***和工厂控制***在应用程序描述语言、现场仪表和信号线的标识符等方面是不同的，并且应用程序描述的转换要求大量的工时。
发明内容
本发明的示范实施例提供一种能够用简单的***结构来培训操作员操作连接到工厂控制***上的安全仪表***的操作培训***和操作培训方法。
本发明的操作培训***是一种用于培训操作员操作连接到工厂控制***上的安全仪表***的操作培训***。该操作培训***包含：仿真器，其用于执行由工厂控制***控制的过程的仿真；操作接受部分，其用于接受操作；第一程序执行部分，其用于根据对操作接受部分的操作来执行由安全仪表***使用的安装的程序；以及第一通信部分，其用于执行第一程序执行部分和仿真器之间的通信，因此在仿真器中的仿真上反映出安装的程序的执行结果。
根据该操作培训***，由安全仪表***使用的安装的程序被执行并且安装的程序的执行结果在仿真上反映出来，这样能够培训操作员操作连接到工厂控制***上的安全仪表***并且能够简单地构成***。
操作培训***还可以包含第二程序执行部分，其用于执行由工厂控制***使用的安装的程序，以及第二通信部分，其用于执行第二程序执行部分和仿真器之间的通信，因此在仿真器中的仿真上反映出来自第二程序执行部分的安装的程序的执行结果。
与过程的仿真相结合，仿真器可以执行仪表板的仿真。
本发明的操作培训方法是一种用于培训操作员操作连接到工厂控制***上的安全仪表***的操作培训方法。操作培训方法包含步骤：由仿真器执行对工厂控制***控制的过程的仿真；接受操作；根据接受操作的步骤中接受的操作来执行由安全仪表***使用的安装的程序；以及执行安装的程序和仿真器之间的通信，从而在仿真器中的仿真上反映出安装的程序的执行结果。
根据所述的操作培训方法，由安全仪表***使用的安装的程序被执行并且安装的程序的执行结果反映在仿真上，这样能够培训操作员操作连接到工厂控制***上的安全仪表***并且能够简单地构成***。
根据本发明的操作培训***，由安全仪表***使用的安装的程序被执行并且安装的程序的执行结果反映在仿真上，这样能够培训操作员操作连接到工厂控制***上的安全仪表***并且能够简单地构成***。
根据本发明的操作培训方法，由安全仪表***使用的安装的程序被执行并且安装的程序的执行结果反映在仿真上，这样能够培训操作员操作连接到工厂控制***上的安全仪表***并且能够简单地构成***。
从下面的详细说明、附图和权利声明中，其它特点和优势会变得明显。
附图说明
图1A是示出连接了安全仪表***的工厂控制***的配置示例的框图。
图1B是示出构造来适合图1A中的工厂控制***的本发明实施例的操作培训***的配置的框图。
图2是示出本发明的实施例的操作培训***的细节的框图。
图3A是示出连接了仪表板的工厂控制***的配置示例的框图。
图3B是示出构造来适合图3A中的工厂控制***的操作培训***的配置的框图。
具体实施方式
参照附图1A到3B，将讨论根据本发明的操作培训***的实施例。
图1A是示出连接了安全仪表***的工厂控制***的配置示例的框图，并且图1B是示出构造来适合图1A中的工厂控制***的本发明实施例的操作培训***的配置的框图。
图1A中所示的工厂控制***包含控制站101A和101B，其分布在工厂中以通过现场仪表组来控制过程104；安全站102，其用于执行如现场仪表的紧急关闭之类的控制以确保工厂安全；以及操作监控站103A和103B，其用于接受操作员的各种操作并通过控制站101A和101B及安全站102来操作和监控现场仪表组。
如图1A所示，控制站101A和101B、安全站102以及操作监控站103A和103B通过控制总线106相互连接。
控制站101A和101B通过输入/输出单元111连接到现场仪表组，并且安全站102通过输入/输出单元121连接到现场仪表组。
在另一方面，如图1B所示，本实施例的操作培训***使用按照TCP/IP连接的三台个人计算机PC1、PC2和PC3来实现。
如图1B所示，个人计算机PC1实现了对控制站101A和101B仿真的控制站仿真器1A和1B、对安全站102仿真的安全站仿真器2以及对操作监控站103A仿真的作为操作接受部分的操作监控站3A。个人计算机PC2实现了对操作监控站103B仿真的作为操作接受部分的操作监控站3B。此外，个人计算机PC3实现了作为对过程104仿真的仿真器的过程仿真器4。
控制站仿真器1A和1B、安全站仿真器2以及操作监控站3A和3B通过提供在个人计算机PC1和PC2之间的虚拟控制总线6相互连接。从而操作员能够从操作监控站3B像从操作监控站3A一样来操作和监控控制站仿真器1A和1B以及安全站仿真器2。
控制站仿真器1A和1B通过虚拟输入/输出单元11连接到过程仿真器4的现场仪表组上，并且安全站仿真器2通过虚拟输入/输出单元21连接到过程仿真器4的现场仪表组上。
图2是示出本发明的实施例的操作培训***的细节的框图。
如图2所示，使用安装在个人计算机PC1中的作为第二程序执行部分的控制程序12和作为第二通信部分的通信程序13来实现控制站仿真器1A。控制站仿真器1B也像控制站仿真器1A那样实现。
控制程序12是实际上由实机的控制站101A使用的安装的程序。由于能够完整地使用由实机使用的程序，所以不需要再次说明用于操作培训***的应用程序。
通信程序13是一个用于通过安装在个人计算机PC1中的网关软件7来执行与过程仿真器4的通信的程序。程序的功能将在后面说明。
如图2所示，使用安装在个人计算机PC1中的作为第一程序执行部分的应用程序22和作为第一通信部分的通信程序23来实现安全站仿真器2。
应用程序22是实际上由实机的安全站102来使用的安装的程序。由于能够完整地使用由实机使用的程序，所以不需要再次说明用于操作培训***的应用程序。
通信程序23是一个用于通过安装在个人计算机PC1中的网关软件7来执行与过程仿真器4的通信的程序。程序的功能将在后面说明。
如图2所示，过程仿真器4使用过程仿真软件41和通信软件42来实现。
过程仿真软件41具有由过程104用作变量的过程值并且使用该过程值执行计算，从而对过程104的动态特性进行仿真。
在另一方面，通信软件42维持由过程仿真软件41使用的每个变量和控制站仿真器1A和1B的输入/输出单元11的输入/输出端子之间的关系，并且根据专用协议向网关软件7发送一个把过程仿真软件41的计算结果写到相应的输入/输出单元11的输入/输出端子的请求。相反地，通信软件42通过网关软件7从输入/输出单元11的输入/输出端子得到仿真的输出信号并且发送该信号到过程仿真软件41。
为了进行过程仿真器4和控制站仿真器1A、1B之间的通信，网关软件7执行在用于与过程仿真软件41通信的专用协议和虚拟控制总线6使用的协议之间的协议转换。
控制站仿真器1A和1B的每一个的通信程序13仲裁在控制程序12和过程仿真器4之间交换的输入/输出单元11的仿真的输入/输出信号。通信程序13把从过程仿真器4发送的输入信号写入到输入/输出单元11的预定输入/输出端子中。所写的值用于控制程序12的计算中并且计算结果也写入到输入/输出单元11的预定输入/输出端子中。由控制程序12所写的输出值由通信程序13通过网关软件7发送到过程仿真器4。
通信软件42维持由过程仿真软件41使用的每个变量和安全站仿真器2的输入/输出单元21的输入/输出端子之间的关系，并且根据专用协议向网关软件7发送一个把过程仿真软件41的计算结果写到输入/输出单元21的输入/输出端子的请求。相反地，通信软件42通过网关软件7从输入/输出单元21的输入/输出端子得到仿真的输出信号并且发送该信号到过程仿真软件41。
为了进行过程仿真器4和安全站仿真器2之间的通信，网关软件7执行在用于与过程仿真软件41通信的专用协议和虚拟控制总线6使用的协议之间的协议转换。
安全站仿真器2的通信程序23仲裁在应用程序22和过程仿真器4之间交换的输入/输出单元21的仿真的输入/输出信号。通信程序23把从过程仿真器4发送的输入信号写入到输入/输出单元21的预定输入/输出端子中。所写的值用于应用程序22的计算中并且计算结果也写入到输入/输出单元21的预定输入/输出端子中。由应用程序22所写的输出值由通信程序23通过网关软件7发送到过程仿真器4并且反映到过程仿真器4的仿真上。
这样，在本实施例的操作培训***中，在安全站仿真器2和过程仿真器4之间的仿真的输入/输出信号的传输是根据类似于在控制站仿真器1A、1B和过程仿真器4之间传输仿真的输入/输出信号的机制执行的。但是，控制站101A、101B和安全站102具有不同的应用程序描述语言并且在输入/输出单元的输入/输出端子的读取方面(如信号线的标识符等)也不同。在本实施例中，这样的差异由通信程序13和23来化解，所以可以根据类似的机制来传输仿真的输入/输出信号，而同时使用在实机中使用的控制程序12和应用程序22。
如上所述，在本实施例的操作培训***中，连接了安全仪表***的工厂控制***的整体能够被仿真。这样能够在结合了安全仪表***和工厂控制***的整个工厂中培训操作员，包括由安全仪表***执行的紧急关闭机制起作用的情况、对紧急关闭机制复位的过程等。
由于能够完整地使用由实机的安全仪表***使用的应用程序，能够容易地构成更接近于实际工厂的培训***。
由于计算机也能够以组合的形式使用，因此还可以同时操作大量的安全站仿真器。这样，操作培训***也能够支持大规模的工厂的培训。
此外，能够完整地使用由实机的安全仪表***使用的应用程序，这样本实施例的操作培训***也能够用作一个辅助创建应用程序的***。
在根据本发明的操作培训***中，对除操作监控站以外的用仪表板执行操作和监控的仿真也能够与过程的仿真相结合来执行。
图3A是示出连接了仪表板的工厂控制***的配置示例的框图，并且图3B是示出构造来适合图3A中的工厂控制***的操作培训***的配置的框图。与图1中组件相同的组件在图3中以相同的参照数字来标识并且将不再讨论。
图3A所示的示例中，在工厂中安装了包含灯81、警报器82和开关按钮83的用于手工操作报警、仪表等的面板108。灯81、警报器82和开关按钮83等通过输入/输出单元121连接到安全站102上。
如图3B所示，实机的面板108被仿真为由个人计算机PC3实现的过程仿真器4A中的面板8。面板8像其它现场仪表一样通过虚拟输入/输出单元21连接到安全站仿真器2上以仿真安全站102。面板8显示在个人计算机PC3的显示器等上，并且在屏幕上接受操作，从而对面板的操作培训也成为可能。在培训时，操作员通过操作监控站3A、3B执行过程操作和监控，还能够被培训来通过在屏幕上显示的面板8操作和监控安全仪表***。
如上所述，根据本发明的操作培训***，由安全仪表***使用的安装的程序被执行并且安装的程序的执行结果能够反映在仿真上，从而能够培训操作员操作连接到工厂控制***上的安全仪表***并且再次说明应用程序的工作成为不必要的，并且***能够简单地构成。
应当理解本发明不仅限于上述的特定实施例。本发明能够广泛地应用到用于培训操作员对连接到工厂控制***上的安全仪表***进行操作的操作培训***和操作培训方法中。

Claims (4)

1.一种操作培训***，其用于培训操作员对连接到工厂控制***上的安全仪表***进行操作，所述的操作培训***包含：
仿真器，其用于执行由工厂控制***控制的过程的仿真；
操作接受部分，其用于接受操作；
第一程序执行部分，其用于根据对所述操作接受部分的操作来执行由安全仪表***使用的安装的程序；以及
第一通信部分，其用于执行所述第一程序执行部分和所述仿真器之间的通信，从而在所述仿真器中的仿真上反映出安装的程序的执行结果。
2.如权利要求1所述的操作培训***还包含：
第二程序执行部分，其用于执行由工厂控制***使用的安装的程序；以及
第二通信部分，其用于执行所述第二程序执行部分和所述仿真器之间的通信，从而在所述仿真器中的仿真上反映出来自第二程序执行部分的安装的程序的执行结果。
3.如权利要求1或2所述的操作培训***，其中所述仿真器结合过程的仿真来执行仪表板的仿真。
4.一种操作培训方法，其用于培训操作员对连接到工厂控制***上的安全仪表***进行操作，所述的操作培训方法包含如下步骤：
由仿真器执行对工厂控制***控制的过程的仿真；
接受操作；
根据在所述接受操作的步骤中所接受的操作来执行由安全仪表***使用的安装的程序；以及
执行安装的程序和仿真器之间的通信，从而在仿真器中的仿真上反映出安装的程序的执行结果。
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