JP2007334136A

JP2007334136A - シミュレータシステム

Info

Publication number: JP2007334136A
Application number: JP2006167610A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Kato; 貴久加藤; Hiroaki Kiuchi; 博昭木内
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba System Technology Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba System Technology Corp
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2007-12-27

Abstract

【課題】実機の制御盤を用意することなく実機と同様の制御盤故障を模擬することができるシミュレータシステムを提供することである。
【解決手段】プラント模擬部１５の制御盤模擬演算手段２０は、インストラクタ端末装置１１にプラントの制御盤の故障を模擬させるマルファンクションを入力するためのリスト画面または実機の制御盤をイメージした制御盤の基板画面を表示するとともに、インストラクタ端末装置１１から制御盤の故障信号が入力されたときは、実機同様の制御盤故障を模擬する。また、訓練員端末装置１２や現場端末装置１３に制御基板の故障を模擬した結果を実機の制御盤をイメージした制御盤の基板画面上に表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラント挙動を実現するための模擬演算を行いプラントを模擬するシミュレータシステムに関する。

一般に、プラントのシミュレータシステムは、プラントの運転訓練、事故対応訓練、構成機器や制御系等の学習、プラントの設計や解析に用いられる。このようなシミュレータシステムでは、インストラクタ端末装置からプラント模擬のための操作指令が入力手段を介してプラント模擬部に与えられ、これによりプラント模擬部がプラント挙動を模擬する。プラント挙動の模擬は、プラントのパラメータ、プラントの構成機器、プラントのインターロックや調整制御等の挙動の模擬演算を行うことにより実現される。

そして、プラント模擬部からの模擬演算結果は、出力手段を介して、インストラクタ端末装置、訓練員端末装置及び現場端末装置に出力される。これにより、インストラクタは訓練員の対応操作状況を把握しながら運転訓練を進めていくことができるようになっている。

シミュレータシステムとして、現場盤、現場機器の操作、監視だけでなく、実プラントでの設置場所、現在地からの移動方法、現場と制御室の連携も訓練できるように、インストラクタ端末から設定されるプラント状態、異常、故障状態を模擬するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−５６６６６号公報

しかしながら、従来のシミュレータシステムでは、プラントのインターロック回路や調整制御回路の故障を模擬することはできるが、実機で実際にプラントのインターロック回路や調整制御回路を処理しているハードウエアとしての制御盤の概念がないため、制御盤自体の故障を模擬することができない。すなわち、制御盤を構成する基板が行うロジック演算に対しては模擬できるが、ハードウエアである基板自体の故障、例えば基板を構成する素子の故障によるハードウエア故障に対しての模擬演算は行っていないので、制御盤自体の故障を模擬することができない。

従って、基板が行うロジック演算に対しての故障模擬に止まっており、実機においては殆どありえない故障模擬しか行えていないのが現状である。また、制御盤を模擬するために、実機の制御盤を用いたシミュレータシステムの構築は可能であるが、コスト面から現在のニーズに合わないものである。

プラントにおける制御盤の故障は、故障箇所を見つけ交換することにより正常に復旧することができるので、実機同様の故障を模擬し実機同等の監視操作が行える状況で訓練することが望ましい。

本発明の目的は、実機の制御盤を用意することなく実機と同様の制御盤故障を模擬することができるシミュレータシステムを提供することである。

本発明に係わるシミュレータシステムは、プラント挙動を実現するための模擬演算を行うプラント模擬部と、前記プラント模擬部にプラント模擬のための操作指令を与えるインストラクタ端末装置と、前記プラント模擬部で模擬されたプラント模擬状態に基づいて模擬運転の操作指令を出力する訓練員端末装置と、現場のプラント機器を模擬操作するための操作指令を出力する現場端末装置と、前記プラント模擬部からの模擬演算結果を前記インストラクタ端末装置、前記訓練員端末装置及び前記現場端末装置に出力する出力手段と、前記インストラクタ端末装置、前記訓練員端末装置及び前記現場端末装置からの操作信号を模擬演算へ反映するために前記プラント模擬部に入力する入力手段とを備えたシミュレータシステムにおいて、前記プラント模擬部は、プラント運転操作のインターロック及び調整制御状態を模擬するインターロック／調整制御模擬演算手段と、前記インターロック／調整制御模擬演算手段で模擬されたインターロック及び調整制御状態でプラント構成機器の動作を模擬する構成機器模擬演算手段と、前記構成機器模擬演算手段で模擬されたプラント構成機器の動作により変化するプラントパラメータを模擬するパラメータ模擬演算手段と、前記インストラクタ端末装置にプラントの制御盤の故障を模擬させるマルファンクションを入力するためのリスト画面を表示するとともに前記インストラクタ端末装置から前記制御盤の故障信号が入力されたときは実機同様の制御盤故障を模擬する制御盤模擬演算手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、模擬対象に制御盤の概念を取り入れ、インストラクタ端末装置にプラントの制御盤の故障を模擬させるマルファンクションを入力するためのリスト画面を表示するとともにインストラクタ端末装置から制御盤の故障信号が入力されたときは実機同様の制御盤故障を模擬するので、実機同等の感覚で監視操作を行えるシミュレータシステムを提供することができる。制御盤の故障を模擬できるシミュレータシステムにて訓練を行うことにより、正確な状況判断、適切な操作、可能な限り早い故障箇所の発見及び修復を体得し、制御盤故障による事故を回避することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係わるシミュレータシステムの構成図である。シミュレータシステムの端末装置として、プラント模擬のための操作指令を与えるインストラクタ端末装置１１と、プラントの模擬運転の操作指令を出力する訓練員端末装置１２と、現場のプラント機器を模擬操作するための操作指令を出力する現場端末装置１３とが設けられている。インストラクタ端末装置１１、訓練員端末装置１２及び現場端末装置１３からの操作信号は入力手段１４を介してプラント模擬部１５に入力され、プラント模擬部１５は、入力手段１４から入力された操作信号を基に模擬演算を行い、その模擬演算結果を出力手段１６を介して、インストラクタ端末装置１１、訓練員端末装置１２及び現場端末装置１３に出力する。

プラント模擬部１５は、プラント挙動を実現するための模擬演算を行うものであり、インターロック／調整制御模擬演算手段１７と、構成機器模擬演算手段１８と、パラメータ模擬演算手段１９と、制御盤模擬演算手段２０とを備えている。インターロック／調整制御模擬演算手段１７はプラント運転操作のインターロック及び調整制御状態を模擬するものであり、構成機器模擬演算手段１８はインターロック／調整制御模擬演算手段１７で模擬されたインターロック及び調整制御状態でプラント構成機器の動作を模擬ものであり、パラメータ模擬演算手段１９は構成機器模擬演算手段１８で模擬されたプラント構成機器の動作により変化するプラントパラメータを模擬するものである。

また、制御盤模擬演算手段２０は、インストラクタ端末装置１１にプラントの制御盤の故障を模擬させるマルファンクションを入力するためのリスト画面を表示するとともに、インストラクタ端末装置１１から制御盤の故障信号が入力されたときは、実機同様の制御盤故障を模擬するものである。

図２は、インストラクタ端末装置１１に表示されるリスト画面の説明図である。インストラクタ端末装置１１には、プラント模擬部にプラント模擬のための操作指令を与えるリスト画面が表示される。プラントの故障を模擬させるマルファンクションＭＦとしては、プラントを構成する系統、例えば、ボイラ系統、タービン系統等の故障模擬を発生させるマルファンクションがあり、本発明の実施の形態では、これらに加え、制御盤に対する故障模擬を発生させるマルファンクションが追加されている。インストラクタは図２に示すリスト画面から制御盤の故障模擬を発生させる。例えば、図２のＣ１１を選択したときは、Ｃ１１に対応する制御盤の基板に故障模擬を発生させる操作指令となる。

インストラクタ端末装置１１にて設定された制御盤故障信号は入力手段１６を介してプラント模擬部１５の制御盤模擬演算手段２０に入力される。これにより、制御盤模擬演算手段２０が制御盤故障信号に該当する制御盤故障情報をインターロック／調整制御模擬演算１７に出力する。インターロック／調整制御模擬演算手段１７は制御盤模擬演算手段２０から制御盤故障情報を入力すると、故障時のインターロック及び調整制御状態を模擬し、その模擬結果を構成機器模擬演算手段１８に出力する。構成機器模擬演算手段１８は制御盤故障情報に基づく模擬状態でプラント構成機器を動作させ、プラント構成機器が模擬動作することにより、パラメータ模擬演算手段１９はプラントパラメータを変化させる。

このプラントパラメータの変化情報はインターロック／調整制御模擬演算手段１７から出力手段１２を介して、インストラクタ端末装置１１、訓練員端末装置１２及び現場端末装置１３に実機同等の監視画面として表示される。そして、訓練員端末装置１２の監視画面にて訓練員が監視して対応操作を行い、その対応操作信号が入力手段１４を介してインターロック／調整制御模擬演算手段１７に入力され、対応操作に対するプラント模擬状態に変化を与えることになる。

以上の説明では、インストラクタ端末装置１１にプラントの制御盤の故障を模擬させるマルファンクションを入力するためのリスト画面を表示するようにしたが、リスト画面に代えて、実機の制御盤（ハードウエア）をイメージした制御盤の基板画面を表示するようにしてもよい。

図３はインストラクタ端末装置１１に表示される実機の制御盤をイメージした制御盤の基板画面の説明図である。図３に示すように、複数の基板２７を搭載した制御盤２１を表示し、例えば、２段目の左から４番目の基板２７ｉを選択して故障模擬を発生させる。

すなわち、インストラクタ端末装置１１にて故障を発生させる制御盤２１の基板２７ｉが選択設定されると、制御盤の基板故障信号が出力される。その基板故障信号は入力手段１４を介してプラント模擬部１５の制御盤模擬演算手段２０に入力され、制御盤模擬演算手段２０が信号に該当する制御盤の基板故障情報を出力する。制御盤の基板故障情報を入力したインターロック／調整制御模擬演算手段１７はその基板故障時のインターロック及び調整制御状態を模擬し、構成機器模擬演算手段１８は基板故障状態でプラント構成機器を動作させ、パラメータ模擬演算手段１９は基板故障状態でのプラントパラメータに変化させる。

また、インストラクタ端末装置１１から制御盤の複数の基板に対して同時または順番に故障信号を発生させることも可能である。図４に示すように、実機の制御盤をイメージした制御盤の基板画面において、例えば、基板２７ｉ、２７ｊ、２７ｋを同時または順番に選択して故障模擬を発生させる。

インストラクタ端末装置１１にて、制御盤の複数の基板２７ｉ、２７ｊ、２７ｋを同時又は順番に選択設定すると、その複数の基板故障信号が出力される。その複数の基板故障信号は入力手段１４を介してプラント模擬部１５の制御盤模擬演算手段２０に入力され、制御盤模擬演算手段２０が複数の基板故障信号に該当する複数の基板故障情報を出力する。複数の基板故障情報を入力したインターロック／調整制御模擬演算手段１７は複数基板の故障時のインターロック及び調整制御状態を模擬し、構成機器模擬演算手段１８は複数基板の故障状態でプラント構成機器を動作させ、パラメータ模擬演算手段１９は複数基板故障状態に応じてプラントパラメータを変化させる。

このように、インストラクタ端末装置１１に実機の制御盤をイメージした制御盤の基板画面を表示した場合には、制御盤の基板単位で故障模擬を容易に行うことができる。また、複数の基板に対して同時又は順番に複数の基板故障を発生させた場合には、軽故障から重故障といった故障程度を指定できる。

図５は、訓練員端末装置１２に表示される故障リスト画面の説明図である。インストラクタ端末装置１１から制御盤の故障模擬の操作信号が入力されたときには、プラント模擬部１５は、その制御盤の故障模擬結果を警報装置等に表示して訓練員に報知するとともに、図５に示すように、訓練員端末装置１２に故障リスト画面２２に表示する。故障リスト画面２２には制御盤の故障項目（故障箇所）と故障が発生した項目を示す故障指標と発生日時とが表示される。この故障リスト画面は、自動的に表示するようにしてもよいし、訓練員の要求により表示するようにしてもよい。訓練員の要求による表示は、訓練員が警報装置等を確認して制御盤の故障箇所を詳細に知る必要があるときに表示されることになる。

また、故障リスト画面に代えて、実機の制御盤をイメージした制御盤の基板画面に制御盤故障の模擬演算結果を表示するようにしてもよい。図６は訓練員端末装置１２に表示される実機の制御盤をイメージした制御盤の基板画面の説明図である。図６において、訓練員端末装置１２に表示される実機の制御盤をイメージした制御盤の基板画面は、図３及び図４に示したインストラクタ端末装置１１に表示される制御盤の基板画面と同じであり、故障模擬した基板２７ｉには、故障である旨の指標を表示する。図６では「故障」という文字を表示した場合を示している。このように、制御盤の基板２７の故障情報を実機の制御盤をイメージした画面に表示するので、この訓練員端末装置１２の監視画面にて実機の制御盤の故障箇所を容易に特定できる。

次に、図７は現場端末装置１３に表示される実機の制御盤をイメージした制御盤の基板画面の説明図である。図７では制御盤のうち故障を模擬した基板２７ｉが収納されたユニットのみを図示している。図７に示すように、実機と同等の基板を表示させる。つまり、故障表示灯２３や故障リセットボタン２４も表示する。故障模擬された基板２７ｉの故障表示灯２３を点灯表示させ、その基板２７ｉには復旧作業を要求する指標２５ｉを表示する。図７では「交換」と言う指標を表示させている。訓練員が現場端末装置１３の画面から指標２５ｉを選択することで、プラント模擬部１５は基板２７ｉの交換作業が行われたことを模擬する。また、現場端末装置の画面には訓練員が行う復旧操作手順２６が表示される。訓練員はこの復旧操作順２６を見ながら復旧作業を行うことになる。

これにより、制御盤の故障箇所を特定し復旧操作を実機同等の感覚で行える。また、実機をイメージした制御盤の画面に故障箇所の復旧手順が表示されるので、実際に実機プラントにて復旧を行うための技術を習得することができる。

本発明の実施の形態によれば、実機の制御盤をイメージした画面から制御盤の基板故障を発生させ、故障時のプラント状態を模擬し、その模擬演算結果をインストラクタ端末装置１１、訓練員端末装置１２、現場端末装置１３に実機の制御盤をイメージした画面として表示するので、そのプラントを実機同等の感覚で監視操作及び復旧操作を行える。

本発明の実施の形態に係わるシミュレータシステムの構成図。本発明の実施の形態におけるインストラクタ端末装置に表示されるリスト画面の説明図。本発明の実施の形態におけるインストラクタ端末装置に表示される実機の制御盤をイメージした制御盤の基板画面の説明図。本発明の実施の形態におけるインストラクタ端末装置に表示される制御盤の基板画面から複数の基板に対して同時または順番に故障信号を発生させた場合の制御盤の基板画面の説明図。本発明の実施の形態における訓練員端末装置に表示される故障リスト画面の説明図。本発明の実施の形態における訓練員端末装置に表示される実機の制御盤をイメージした制御盤の基板画面の説明図。本発明の実施の形態における現場端末装置に表示される実機の制御盤をイメージした制御盤の基板画面の説明図。

符号の説明

１１…インストラクタ端末装置、１２…訓練員端末装置、１３…現場端末装置、１４…入力手段、１５…プラント模擬部、１６…出力手段、１７…インターロック／調整制御模擬演算手段、１８…構成機器模擬演算手段、１９…パラメータ模擬演算手段、２０…制御盤模擬演算手段、２１…制御盤、２２…故障リスト画面、２３…故障表示灯、２４…故障リセットボタン、２５…指標、２６…復旧操作手順、２７…基板

Claims

プラント挙動を実現するための模擬演算を行うプラント模擬部と、前記プラント模擬部にプラント模擬のための操作指令を与えるインストラクタ端末装置と、前記プラント模擬部で模擬されたプラント模擬状態に基づいて模擬運転の操作指令を出力する訓練員端末装置と、現場のプラント機器を模擬操作するための操作指令を出力する現場端末装置と、前記プラント模擬部からの模擬演算結果を前記インストラクタ端末装置、前記訓練員端末装置及び前記現場端末装置に出力する出力手段と、前記インストラクタ端末装置、前記訓練員端末装置及び前記現場端末装置からの操作信号を模擬演算へ反映するために前記プラント模擬部に入力する入力手段とを備えたシミュレータシステムにおいて、前記プラント模擬部は、プラント運転操作のインターロック及び調整制御状態を模擬するインターロック／調整制御模擬演算手段と、前記インターロック／調整制御模擬演算手段で模擬されたインターロック及び調整制御状態でプラント構成機器の動作を模擬する構成機器模擬演算手段と、前記構成機器模擬演算手段で模擬されたプラント構成機器の動作により変化するプラントパラメータを模擬するパラメータ模擬演算手段と、前記インストラクタ端末装置にプラントの制御盤の故障を模擬させるマルファンクションを入力するためのリスト画面を表示するとともに前記インストラクタ端末装置から前記制御盤の故障信号が入力されたときは実機同様の制御盤故障を模擬する制御盤模擬演算手段とを備えたことを特徴とするシミュレータシステム。
前記制御盤模擬演算手段は、前記リスト画面に代えて、前記インストラクタ端末装置にプラントの制御盤の故障を模擬させるマルファンクションを入力するための画面として、実機の制御盤をイメージした制御盤の基板画面を表示するとともに、前記インストラクタ端末装置から前記制御盤の基板の故障信号が入力されたときは実機同様の制御盤故障を模擬することを特徴とする請求項１記載のシミュレータシステム。
前記制御盤模擬演算手段は、前記インストラクタ端末装置から前記制御盤の複数の基板に対して同時または順番に故障信号が入力されたときは、複数の基板に対する故障模擬を同時または順番に発生することを特徴とする請求項２記載のシミュレータシステム。
前記制御盤模擬演算手段は、前記制御盤故障の模擬演算結果を前記制御盤のハードウエア故障箇所のリスト画面として前記訓練員端末装置に表示することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のシミュレータシステム。
前記制御盤模擬演算手段は、前記制御盤故障の模擬演算結果を実機の制御盤をイメージした制御盤の基板画面として前記現場端末装置に表示することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のシミュレータシステム。
前記制御盤模擬演算手段は、前記制御盤故障の模擬演算結果を実機の制御盤をイメージした制御盤の基板画面として前記現場端末装置に表示するとともに、前記現場端末装置から前記制御盤の復旧操作が入力されたときは模擬演算へ反映することを特徴とする請求項５記載のシミュレータシステム。
前記制御盤模擬演算手段は、前記復旧操作の手順を表示することを特徴とする請求項６記載のシミュレータシステム。