JP2003345425A

JP2003345425A - 遠隔からの監視・診断を可能にする遠隔プラント監視診断方法及びそのプラント監視・診断装置

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Publication number: JP2003345425A
Application number: JP2002147998A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Morimoto; 賢一森本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2003-12-05
Anticipated expiration: 2022-05-22
Also published as: JP3621935B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】プラントの監視・診断を、遠隔の監視拠点から
低コストで行い、監視・診断方法の柔軟な変更も可能に
する。【解決手段】監視拠点で、プラント制御言語と同一言語
で作成され、プラント制御プログラムと連携する監視・
診断プログラムを受信し、プラントの制御コントローラ
にインストールし、計測データを収集してプラント制御
プログラムと共に監視・診断プログラムを実行し、生成
されるデータを監視拠点に送信する。プラント制御プロ
グラムと連携する監視・診断プログラムを、遠隔の監視
拠点から現地の制御コントローラに送信しインストール
することで、プラント制御プログラムの実行に伴い生成
されるデータが所定の条件になるタイミングや、発生す
るイベントのタイミングや、生成されるデータを更に加
工した監視用データが所定の条件になるタイミングで、
収集されたデータ若しくは上記監視用データなどを、遠
隔の監視拠点に送信することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠隔からのプラン
トの監視と診断を可能にする遠隔プラント監視診断方法
及びそのプラント監視診断装置に関し、特に、通信費を
抑えつつ、プラントの監視・診断方法を遠隔から柔軟に
変更可能にする方法及びそれを利用した装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】発電所や機械設備などのプラントを遠隔
から監視、診断する方法が種々提案されている。プラン
トの遠隔からの監視・診断方法としては、（１）全プラ
ントデータ送信型、（２）リアルタイム監視型、（３）
自己監視・診断型などがある。

【０００３】（１）全プラントデータ送信型は、プラン
トのセンサ出力やアクチュエータの状態など全てのデー
タを、遠隔に設置されている監視拠点に送信し、監視拠
点に設置されている監視・診断システムに入力する方法
である。この方法は、全てのデータを遠隔の監視拠点に
常時送信するので、膨大な通信費を必要とし、コストダ
ウンの観点から好ましくない。

【０００４】（２）リアルタイム監視型は、遠隔の監視
拠点から必要なデータを直接監視する方法であり、監視
拠点の監視作業員が監視が必要なデータを指定して、そ
のデータをプラントから送信し、プラントの監視と診断
を行う方法である。この方法は、監視対象のプラントの
数が増大すると、それらに対応して監視拠点の監視作業
員の数を増やす必要があり、コストの面でメリットが少
ない。

【０００５】（３）自己監視・診断型は、現地のプラン
トにおいて、ある程度の監視・診断を行い、問題が発生
した時に警報を監視拠点に送信したり、定期的に報告書
を送信したりする方法である。現地プラントでの監視・
診断の方法は、現地に派遣している監視作業員にマニュ
アルを参照して行わせたり、プラントを設置した段階で
簡単な監視・診断プログラムをインストールして、それ
が作成する報告書を監視拠点で受信したりすることで実
現される。この方法では、プラントが稼働開始した後に
なって各プラントに最適な監視・診断方法に変更しよう
とすると、各プラント毎にマニュアルを再作成して現地
の監視作業員に周知徹底したり、現地プラントに出張し
てその監視・診断プログラムを変更したりすることが必
要になり、動的に監視・診断方法を変更することが困難
になる。また、そもそも、現地に監視作業員を常駐させ
ることはコストアップになる。

【０００６】図１は、上記（３）自己監視・診断型にか
かる従来のプラントシステムの構成を示す図である。監
視対象のプラント現場１０には、プラント１２内に各種
センサ１４及び各種アクチュエータ１６が設けられる。
このプラントを制御するシステム２０は、プラントの運
転制御を行い、それに必要なセンサなどの監視データを
収集する制御コントローラ・データ収集装置２２が設け
られる。この制御コントローラ２２は、プラント内のセ
ンサ値を収集し、あらかじめインストールされている制
御プログラムに入力して実行し、その実行結果に応じて
プラント内のアクチュエータに必要な指令を与える。ま
た、この制御コントローラは、通信装置３２を介して他
のシステムと通信可能になっている。

【０００７】更に、プラント制御システム２０は、内部
のネットワーク２４を介して、オペレーションステーシ
ョン２６と、データ管理装置２８と、通信装置３０とが
接続される。オペレーションステーション２６は、中央
操作パネルが表示される端末装置であり、現地の保守作
業員４０は、このオペレーションステーション２６に常
駐して、プラントの運転状態の監視と診断などを行う。
また、データ管理装置２８は、収集したプラントの監視
データや、プラント運転に伴う運転データなどのログを
保管し、報告書作成時に参照される。通信装置３０は、
遠隔の監視拠点５０とインターネットなどの公衆通信回
線４４を介して接続可能にする。

【０００８】従来の方法では、現地のプラント保守作業
員に監視マニュアルや報告書マニュアル４２が設けら
れ、保守作業員４０は、このマニュアルに従って、プラ
ントを監視し、毎月の定期的な報告書や異常発生時の非
定期の報告書を作成し、通信装置３０を介して、遠隔に
ある監視拠点にその報告書４６を送信する。遠隔の監視
拠点５０では、この報告書を参照して、プラントの運転
状態を把握する。

【０００９】また、他の方法として、定期的に所定のデ
ータを遠隔監視拠点に送信するといった簡単な監視・診
断プログラムを制御コントローラ２２にインストールす
ることも提案されている。しかし、この提案では、デー
タ管理装置２８が収集して蓄積していた所定のデータを
定期的に送信するなどの機能しかない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１に
示した自己診断型のプラント監視・診断方法によれば、
前述のとおり、プラント毎に最適なプラント監視・診断
に変更することが事実上困難であり、多くのプラントに
対して最適なプラント監視・診断を提供することができ
ないという課題がある。

【００１１】そこで、本発明の目的は、ある程度の監視
・診断を現地のプラントで行い、その報告書を自動的に
作成して、遠隔の監視拠点に送信可能にするプラント監
視・診断方法及びその装置を提供することにある。

【００１２】更に、本発明の別の目的は、現地プラント
での監視・診断の方法を、遠隔の監視拠点から柔軟に変
更することができるプラント監視・診断方法及びその装
置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の一つの側面は、遠隔の監視拠点からのプ
ラント監視・診断を可能にする方法において、前記監視
拠点にて作成され、プラント制御言語と同一言語で記述
され、更に前記プラント制御プログラムと連携する監視
・診断プログラムを受信し、プラントの制御コントロー
ラにインストールする工程と、プラントから計測データ
を収集して前記プラント制御プログラムを実行する工程
と、前記プラント制御プログラムと共に前記監視・診断
プログラムを実行する工程と、前記監視・診断プログラ
ムの実行により生成される監視・診断データを前記監視
拠点に送信する工程とを有するプラント監視・診断方法
である。

【００１４】上記発明の側面によれば、プラント制御プ
ログラムと連携する監視・診断プログラムが、遠隔の監
視拠点から現地プラントの制御コントローラに送信さ
れ、インストールされる。従って、プラント制御プログ
ラムの実行に伴い生成されるデータが所定の条件になる
タイミングや、プラント制御プログラムの実行に伴い発
生するイベントのタイミングや、プラント制御プログラ
ムの実行に伴い生成されるデータを更に加工した監視用
データが所定の条件になるタイミングで、収集されたデ
ータ若しくは上記監視用データなどを、遠隔の監視拠点
に送信することができる。

【００１５】この監視・診断プログラムは、プラント制
御プログラムと同一言語で記述されるので、プラント制
御プログラムに付加的に当該監視・診断プログラムを作
成して、現地プラントの制御コントローラに送信してイ
ンストールすることができ、各プラントに最適な監視・
診断を実行させることができる。従って、監視拠点のノ
ウハウに基づくプラント監視・診断を各プラントに対し
て簡単に提供することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態例を説明する。しかしながら、本発明の技術的
範囲は、かかる実施の形態例に限定するものではなく、
特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及
ぶ。

【００１７】図２は、本実施の形態におけるプラントシ
ステムの構成を示す図である。このプラントシステムに
おいて、監視対象のプラント１０の構成は、図１と同じ
であり、プラント１２内に複数のセンサ１４とアクチュ
エータ１６とが設けられる。このプラントを制御するプ
ラント制御システム２０の構成も、図１と同様に、プラ
ントからセンサ値などのデータを収集し、プラント制御
プログラムを実行して、必要なアクチュエータ１６への
制御を行う制御コントローラ・データ収集装置２２と、
中央操作パネルを提供するオペレーションステーション
２６と、収集したデータを管理するデータ管理装置２８
と、通信装置３０と、それらを接続する内部ネットワー
ク２４とを有する。データ管理装置２８は、収集したデ
ータや、制御プログラム５８の実行に伴い生成されるデ
ータや、監視・診断プログラム６０の実行により生成さ
れるデータなどを、監視データ２９として蓄積する。

【００１８】プラント制御システム２０は、通信装置３
０、公衆または専用ネットワーク４４を介して、遠隔の
監視拠点５０内のシステムと接続される。監視拠点５０
には、プラント制御システム２０内のオペレーションス
テーション２６と同様の監視環境を実現可能なオペレー
ションステーション５４と、通信装置５２と、監視・診
断プログラム作成手段５６とが設けられる。監視拠点５
０内のオペレーションステーション５４は、必要に応じ
て設けられ、本実施の形態における監視・診断方法には
必須の構成ではない。

【００１９】プラント制御システム２０において、制御
コントローラ２２は、収集されるプラントからのデータ
を入力し、制御プログラム５８を実行して、アクチュエ
ータ類１６に対して必要な制御を行う。特に、プラント
に異常が発生しない限り、制御コントローラ２２がプラ
ント制御プログラム５８を実行することで、プラント１
２が正常に運転される。また、必要に応じて、プラント
現地に常駐する作業員が、オペレーションステーション
２６を介して、プラントの監視と必要な操作を行うこと
もできる。

【００２０】図３〜図８は、オペレーションステーショ
ン２６の表示装置に表示される画像例を示す図である。
図３は、グラフィック（系統図表示）画像例であり、プ
ラント全体若しくは部分的なプラント内の系統図を表示
し、プロセス状態及びプロセス値をデジタル表示、バー
グラフ、色変化などの表現方法で、プラントの状態をリ
アルタイムで表示する。図４は、トレンドグラフ画像例
であり、横軸に時間、縦軸にプロセス値を対応させ、プ
ロセスの時間変化をグラフ表示する。図５は、コントロ
ールループプレート画像例であり、この画像を介してア
ナログ制御ループの設定値操作、電動機器の起動停止操
作を行うことができる。

【００２１】図６は、リスト的情報表示画像例であり、
プラント内のセンサ値の変化が数値で逐一示される。図
７は、処理フロー的表現画像例であり、プラント制御プ
ログラム５８により記述されたプラントの制御ロジック
回路における各ステージの値の変化を逐一示し、プラン
ト運転の制御コントローラ２２を監視するために利用さ
れる。更に、図８はイベントリスト表示画像例であり、
時刻とイベントメッセージとが示される。

【００２２】上記のようなプラント監視画像は、プラン
トからの監視データを収集してそれらを画像に変換する
ことで生成され、作業員はこれらの監視画像をオペレー
ションステーション２６にて適宜参照することでプラン
トの監視、制御を行う。また、遠隔の監視拠点５０に設
けられたオペレーションステーション５４においても、
インターネットによる通信制御手段を利用して、同様の
画像を監視することが可能になる。

【００２３】図９は、本実施の形態における制御プログ
ラムと監視・診断プログラムの一例を示す図である。こ
のプログラムは、制御記述言語の一つであるファンクシ
ョン・ブロック・ダイヤグラム（ＦＢＤ）により記述さ
れている。制御記述言語には、ＦＢＤ以外に、ラダー、
スクリプト、シーケンシャル・ファンクション・コント
ローラ（ＳＦＣ）などが利用可能である。但し、制御プ
ログラムと監視・診断プログラムとが連携することがで
きるように、両プログラムが同じ制御記述言語で記述さ
れることが好ましい。

【００２４】図９の制御プログラム５８は、プラント内
の圧力計７０の計測データＳ０の入力に対して、圧力バ
ルブ７２の弁開度を制御する制御データＳ３を出力する
制御機能を有する。そのため、制御プログラムによれ
ば、圧力計の計測データＳ０がアナログインプットＡＩ
に供給され、その入力されたデータＳ１が変換関数ＦＸ
により正規化され、目標値として設定された固定値ＳＧ
との差分計算Δが行われ、差分値に対して比例積分計算
ＰＩされ、その計算結果Ｓ２が、指定されたアドレスの
アナログメモリに格納され（ＡＭ）、その計算結果Ｓ２
が、逆変換関数ＦＸにより実際の制御データに逆変換さ
れ、アナログ値Ｓ３として出力（ＡＯ：アナログアウト
プット）される。

【００２５】また、比例積分値Ｓ２により自動制御され
る一方で、スイッチ群７４を操作することで、スイッチ
入力Ｄ３により自動から手動への切換信号Ｓ８がアナロ
グメモリＡＭ（１）に与えられ、その後は、スイッチ入
力Ｄ１、Ｄ２にて、その比例積分値Ｓ２の増加（増加信
号Ｓ６による）と、減少（減少信号Ｓ７による）とを行
うことができる。更に、圧力計７０の計測データＳ０，
Ｓ１が、所定の閾値Ｈを越える場合に、それを知らせる
信号Ｓ４に応答して、警報出力手段Ａにより警報が出力
される。

【００２６】以上が制御プログラム５８の一例であり、
ＡＩ，ＦＸ，ＰＩなどの要素ブロックからなる制御回路
を記述することで、プログラムが生成される。この制御
プログラム５８が、制御コントローラ２２にインストー
ルされ、通常のプラント制御がこの制御プログラム５８
の実行結果に従って行われる。

【００２７】図９には、プラント制御プログラム５８に
連携し、同一の制御記述言語（ＦＢＤ）で記述された監
視・診断プログラム６０の一例が示される。この監視・
診断プログラム６０は、制御プログラム５８に連携し
て、どのようなデータ形式や通信方法により、どのデー
タを、報告書４６として遠隔の監視拠点に送信するかを
記述する。また、必要に応じて、監視・診断プログラム
は、制御プログラム６０が生成した制御データを利用し
て推定データを作成し、その推定データをどのようにし
て送信するかを記述する。

【００２８】図９に示された監視・診断プログラム６０
の例では、警報出力信号Ｓ４を、どのようなデータ形式
や通信方法で、どのタイミングで送信するかを記述した
第１のプログラム６０２を有する。この第１のプログラ
ム６０２は、警報出力信号Ｓ４を入力とするメール出力
ＭＬＯという要素により記述される。ブロック要素であ
るメール出力ＭＬＯには、その設定パラメータとして、
どのようなデータ形式や通信方法で、どのタイミングで
送信するかが定義されている。

【００２９】更に、監視・診断プログラム６０の例に
は、制御プログラム５８で生成された制御データを更に
加工して、ある推定データを生成し、監視拠点に送信す
る第２のプログラム６０４を有する。この第２のプログ
ラム６０４では、比例積分値Ｓ２に対して、関数変換
（ＦＸ）し、所定の固定値ＳＧやあるアナログ入力ＡＩ
との差分計算を行い（Δ）、アナログメモリに蓄積し
（ＡＩ（２））、所定のメール手段ＭＬＯで送信する。

【００３０】図２に戻り、上記のように、制御プログラ
ム５８に、同じ制御記述言語で記述し、制御プログラム
と連携する監視・診断プログラム６０が、遠隔にある監
視拠点（センタ）５０の監視・診断プログラム生成手段
５６により生成される。この生成手段は、ＦＢＤによる
プログラム作成ツールであり、制御プログラムを作成す
るツールを兼用することができる。そして、制御プログ
ラムに必要な各種要素に加えて、監視・診断プログラム
に必要な要素（例えばメール出力要素ＭＬＯなど）を準
備することで、制御プログラムを作成するのと同様の操
作性で、監視・診断プログラムを容易に作成することが
可能になる。

【００３１】監視・診断プログラム６０は、制御プログ
ラム５８と連携させることで、（１）プラントから収集
し蓄積したデータを、所定のデータ形式、所定の通信方
法で、また、所定のタイミングで、報告書４６として遠
隔監視拠点５０に送信する機能、（２）制御プログラム
により制御されるイベントのタイミングで、遠隔監視拠
点５０に、そのイベントが発生したことやそれに関連す
るデータを、所定のデータ形式、所定の通信方法で、報
告書４６として送信する機能、（３）制御プログラムが
収集若しくは生成するデータを更に加工して推定データ
として、所定のデータ形式、所定の通信方法で、所定の
タイミングで、報告書４６として遠隔監視拠点５０に送
信する機能、などを実現することができる。

【００３２】このような監視・診断プログラムは、現地
のプラントの制御コントローラに代理人（エージェン
ト）として監視・診断させる一種のレシピに該当する。
つまり、遠隔の監視拠点５０で、監視・診断のレシピ
を、監視・診断プログラムの形式で生成して、通信回線
４４を介して、例えばインターネットメールの添付ファ
イルとしてプラントに送信し、制御コントローラ２２に
インストールする。このプログラム作成、送信、インス
トールは、制御プログラムについても同様に行うことが
できる。

【００３３】制御コントローラ２２は、代理人機能（エ
ージェント機能）を実現できるように、オペレーティン
グシステム（ＯＳ）上で複数のスレッドが常時実行され
る構成になっている。そして、制御プログラムや監視・
診断プログラムなどの指示書（レシピ）が与えられた時
に、その指示書を、マルチスレッドにより実行する。こ
のような代理人機能を利用すれば、遠隔の監視拠点から
指示書（レシピ）として監視・診断プログラムを送信す
ることで、遠隔の監視拠点のノウハウに基づくプラント
監視・診断を、現地のプラントで行わせることができ
る。更に、適宜必要に応じて、その指示書を変更して、
プラント毎に最適な監視・診断を実行させることができ
る。

【００３４】図１０は、本実施の形態における監視・診
断のフローチャート図である。本実施の形態での監視・
診断方法は、プラントから遠隔にある監視拠点で、制御
プログラム５８と、それに連携（またはリンク）する監
視・診断プログラム６０とが、同じ制御記述言語により
作成され、電子メールの添付ファイルとしてプラントの
制御システムに送信され、制御コントローラ２２にイン
ストールされる（Ｓ１０）。

【００３５】その結果、制御コントローラ２２は、制御
プログラム５８を実行することで、プラントの自動運転
を制御すると共に、監視・診断プログラム６０も同時に
実行し、そこに定義された報告書４６を作成し、所定の
タイミングで監視拠点５０に送信する。監視拠点５０で
は、この送信された報告書４６を参照して、プラントの
監視と診断を行う（Ｓ１２）。この報告書による監視・
診断工程Ｓ１２が、常時繰り返される。

【００３６】プラントが運転開始した後に、別のプラン
トにてある異常が発生するなどして、監視・診断方法に
変更が必要になると（Ｓ１４のＹＥＳ）、監視拠点で
は、変更に伴う監視・診断プログラム６０を作成し、プ
ラント制御システム２０に電子メールの添付ファイルと
して送信し、制御コントローラ２２にインストールする
（Ｓ１６）。これにより、プラントでは、変更された監
視・診断プログラムを実行して、報告書４６を所定のタ
イミングで作成し、遠隔の監視拠点５０に送信する（Ｓ
１２）。

【００３７】このように、監視拠点側がプラント毎に最
適な監視・診断のレシピ（監視・診断プログラム）を作
成し、必要に応じて変更し、プラント制御システムに送
信し、インストールする。従って、プラントの運転開始
後において、柔軟にその監視・診断方法を変更設定する
ことができ、最適な監視・診断を提供することができ
る。しかも、プラントからは所定のタイミングで報告書
を監視拠点に送信するのみであるので、それに伴う通信
費は、それほど大きくはならない。

【００３８】尚、監視・診断プログラムにより生成され
る報告書を、例えばＸＭＬなどのマークアップ言語で作
成することで、監視拠点５０では、パソコンのブラウザ
や携帯情報端末や携帯電話などにより、その報告書を逐
一参照することが可能になる。

【００３９】更に、上記実施の形態では、監視拠点５０
をプラントから遠隔にある拠点として説明したが、必ず
しも距離的に遠隔に位置する必要はなく、ネットワーク
を介して通信可能な拠点であれば良い。

【００４０】

【発明の効果】以上、本発明によれば、プラント毎に最
適な監視・診断を、遠隔の監視拠点から低コストで行う
ことが可能になると共に、遠隔の監視拠点から監視・診
断方法を柔軟に変更することも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のプラントシステムの構成を示す図であ
る。

【図２】本実施の形態におけるプラントシステムの構成
を示す図である。

【図３】オペレーションステーションに表示される画像
例を示す図である。

【図４】オペレーションステーションに表示される画像
例を示す図である。

【図５】オペレーションステーションに表示される画像
例を示す図である。

【図６】オペレーションステーションに表示される画像
例を示す図である。

【図７】オペレーションステーションに表示される画像
例を示す図である。

【図８】オペレーションステーションに表示される画像
例を示す図である。

【図９】本実施の形態における制御プログラムと監視・
診断プログラムの一例を示す図である。

【図１０】本実施の形態における監視・診断のフローチ
ャート図である。

【符号の説明】

１０監視対象プラント２２制御コントローラ・データ収集装置４４通信回線、ネットワーク４６報告書５０監視拠点５６監視・診断プログラム作成手段５８制御プログラム６０監視・診断プログラム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】監視拠点からのプラントの監視・診断を可
能にする方法において、前記監視拠点にて作成され、プラント制御プログラムと
同一の制御記述言語で記述され、更に前記プラント制御
プログラムと連携する監視・診断プログラムを受信し、
前記プラントの制御コントローラにインストールする工
程と、前記プラントから計測データを収集して前記プラント制
御プログラムを実行する工程と、前記プラント制御プログラムと共に前記監視・診断プロ
グラムを実行する工程と、前記監視・診断プログラムの実行により生成される監視
・診断データを前記監視拠点に送信する工程とを有する
プラント監視・診断方法。
【請求項２】請求項１において、前記プラント制御プログラムの実行により、前記プラン
トから収集した計測データに従って、所定の制御出力を
生成し、前記監視・診断プログラムの実行により、前記収集され
た計測データを前記監視・診断データとして、所定のタ
イミングで前記監視拠点に送信することを特徴とするプ
ラント監視・診断方法。
【請求項３】請求項１において、前記監視・診断プログラムの実行により、前記プラント
制御プログラムの実行により起こるイベントのタイミン
グで、前記監視・診断データを前記監視拠点に送信する
ことを特徴とするプラント監視・診断方法。
【請求項４】請求項１において、前記監視・診断プログラムの実行により、前記収集され
た計測データ若しくは前記プラント制御プログラムによ
り生成された制御データから、所定の推定データを生成
し、前記監視・診断データとして前記監視拠点に送信す
ることを特徴とするプラント監視・診断方法。
【請求項５】監視拠点からのプラントの監視・診断を可
能にするプラント監視・診断装置において、プラント制御プログラムを実行して前記プラントの運転
制御を行う制御コントローラを有し、前記監視拠点にて作成され、プラント制御プログラムと
同一の制御記述言語で記述され、更に前記プラント制御
プログラムと連携する監視・診断プログラムの受信に応
答して、当該監視・診断プログラムを前記制御コントロ
ーラにインストールし、前記制御コントローラが、前記プラントから計測データ
を収集して前記プラント制御プログラムを実行し、前記制御コントローラが、前記プラント制御プログラム
と共に前記監視・診断プログラムを実行し、前記監視・
診断プログラムの実行により生成される監視・診断デー
タを前記監視拠点に送信することを特徴とするプラント
監視・診断装置。