JP2008009510A - プラント運転操作支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】プラントの運転状態に対応した運転手順書の表示と監視操作画面の表示を支援するプラント運転操作支援システムを得る。
【解決手段】プラント運転状態及びこのプラント運転状態に応じた運転手順を運転手順データベース１１に格納し、プラント機器の状態を計測したプラント計測信号からプラント運転状態を運転状態判断部１２により判断し、この判断結果により同定されたプラント運転状態に応じた運転手順を運転手順提供装置１３により、運転手順表示装置１４に表示し、運転員に提供して、運転員が運転手順の該当部分を検索する必要をなくしたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、運転手順書に基づいて、プラントの運転員を支援するための情報を提供するプラント運転操作支援システムに関するものである。

この発明に最も近い従来例としては、運転員からの質問または指示により、あらかじめデータベース化したテンプレートとの照合処理を行い、質問または指示内容に不足部分がある場合にも、プラントの状態、警報発生状況等の情報により不足部分を補い回答するシステムがある。（特許文献１参照）

特開２００１−７５６３６号公報（第３〜４頁、図１）

従来の技術では、運転員からの質問または指示に対応して回答を与えてくれるが、運転員が行うべき手順については運転手順書を参照するか運転員自身が判断する必要がある。また、一般的に実用化されている電子化運転手順書の事例としては、警報が発信した場合に、その警報に対応する運転手順書を表示するシステムがあるが、警報が複数個発信した場合には支援効果が低下する。警報が複数個発信した場合には、警報の組合せにより異常事象に対応した運転手順書に沿って対応する必要があるが、従来は運転員がどの異常事象であるかを判断し、該当する運転手順書を検索し、運転操作に必要な監視操作画面または操作器を選択して運転操作する必要があるため、異常時の運転員の負担が大きかった。
また、通常のプラントの起動停止操作においても、運転操作に伴って警報が発信するが、これらは運転手順書に記載のある警報であるため、警報に対応した運転手順書と通常の起動停止に対応した運転手順書を同時に参照しながら運転操作していく必要がある。従来の技術では、通常時、異常時、警報発信時にそれぞれ必要な運転手順書を適切に選択させることができないという問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、プラントの運転状態に対応した運転手順書の表示と監視操作画面の表示を支援するプラント運転操作支援システムを得ることを目的としている。

この発明に係わるプラント運転操作支援システムにおいては、プラント機器の運転状態であるプラント運転状態及びこのプラント運転状態に応じた運転手順を格納した運転手順データベース、プラント機器の状態を計測したプラント計測信号からプラント運転状態を同定する運転状態判断部、及びこの運転状態判断部により同定されたプラント運転状態に応じた運転手順を運転員に提供する運転手順提供装置を備えたものである。

この発明は、以上説明したように、プラント機器の運転状態であるプラント運転状態及びこのプラント運転状態に応じた運転手順を格納した運転手順データベース、プラント機器の状態を計測したプラント計測信号からプラント運転状態を同定する運転状態判断部、及びこの運転状態判断部により同定されたプラント運転状態に応じた運転手順を運転員に提供する運転手順提供装置を備えたので、運転状態判断部の判断結果を用いて運転手順の該当部分を運転員に提供できるため、運転員が運転手順の該当部分を検索する必要が無くなるという効果がある。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１によるプラント運転操作支援システムを示す構成図である。
図１において、運転手順データベース（ＤＢ）１１は、運転手順書を電子化して格納している。運転状態判断部１２は、プラントの運転状態を運転手順書とプラント計測信号及びプラント操作信号を用いて判断する。運転手順提供装置１３は、プラント運転状態と運転手順書及びプラント操作信号を用いて、運転員に提供する運転手順書を選択し、提供する。運転手順表示装置１４は、運転手順提供装置１３で選択された運転手順書を表示する。
監視操作画面表示制御装置２１は、運転操作に必要な監視操作画面を表示する。監視操作画面表示装置２２は、監視操作画面と画面上の操作器を表示する。操作入力装置２３は、操作入力を行う。運転手順データ編集装置３１は、運転手順データベース１１に格納された電子化された運転手順書を新規に入力または変更する場合に、電子化された運転手順書のデータを編集する。

次に、動作について説明する。
運転状態判断部１２は、プラント計測信号を常時入力し、監視操作画面表示制御装置２１経由で入力される運転員のプラント操作信号と運転手順データベース１１の内容に基づいて、プラントの現在の運転状態が、運転手順書のどの部分に該当するかを判断する。運転手順提供装置１３は、運転状態判断部１２の判断結果に基づいて、現在の運転状態に対応する運転手順書を運転手順データベース１１のデータから選択して運転手順表示装置１４に表示する。
運転手順提供装置１３は、運転手順データベース１１に格納されている運転手順書に記載のある監視操作画面及び操作器を表示するように監視操作画面表示制御装置２１に信号を送る。監視操作画面表示制御装置２１からの操作信号は、運転手順提供装置１３に送られ、運転手順の進行状態が運転手順表示装置１４の画面上にて監視できる。さらに、プラント操作信号が運転手順書どおりの操作であることを運転手順提供装置１３にて判定することにより、手順書に無い操作を実施した場合には、運転手順表示装置１４に警告を表示する。
プラントの運転操作は、監視操作画面表示制御装置２１を介して行い、操作入力装置２３により入力された操作信号は、監視操作画面表示制御装置２１からプラント機器に送られる。プラント機器の計測信号は、監視操作画面表示制御装置２１に入力され、監視操作画面表示装置２２に表示される。運転手順データ編集装置３１は、運転手順データベース１１の編集が必要な場合に接続され、データベースの編集、追加、削除を行うために使用する。

なお、これらの運転支援機能は、運転手順データベース１１、運転状態判断部１２、運転手順提供装置１３、運転手順表示装置１４により構成され、運転員を支援する機能を実現する。このため、本来のプラントの運転に用いる監視操作画面表示制御装置２１、監視操作画面表示装置２２、操作入力装置２３の各装置とは、プラント操作信号、画面番号、操作器番号の送受信でのみ接続するため、プラント運転に用いる監視操作画面表示制御装置２１、監視操作画面表示装置２２、操作入力装置２３への影響を与えないように設計することが容易である。
また、運転手順書に記載される該当操作に必要な監視操作画面の番号または操作器の番号を監視操作画面表示制御装置２１に伝送することで、運転に必要な画面及び操作器を監視操作画面表示制御装置２１にて自動または手動にて容易に呼び出すことができる。

実施の形態１によれば、運転状態判断部１２の判断結果を用いることで運転手順書の該当部分を自動選択することができるため、運転員が運転手順書の該当頁を検索する必要が無くなるという効果がある。
さらに、監視操作画面表示制御装置２１からの操作信号を運転手順提供装置１３に送信し、運転手順データベース１１の正しい手順との比較を行うことで、誤操作である場合には運転員に告知することができ、運転員の誤操作検知に効果がある。

実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１における運転状態判断部１２についてのものである。
図２は、この発明の実施の形態２によるプラント運転操作支援システムの運転状態判断部を示す構成図である。
図２において、運転状態判断部１２は、運転手順ＤＢ１１を読み込み、内部メモリ１２２上に展開するＤＢ読込部１２１と、プラント機器のパラメータ、状態を示すプラント計測信号を読み込み、内部メモリ１２４に展開する入力処理部１２３と、内部メモリ１２２と内部メモリ１２４を比較し、プラント運転状態を判断する状態判定部１２５と、判定したプラント運転状態を運転手順提供装置１３に送る処理をする出力処理部１２６とからなる。

図３は、この発明の実施の形態２による運転手順データベースを示す構成図である。
図３において、プラント運転状態（１）１１１で、運転操作・確認操作（１）１１３を行えば、プラント運転状態（２）１１２に移行し、プラント運転状態（２）１１２で、運転操作・確認操作（２）を行えば、プラント運転状態（３）に移行し、プラント運転状態（３）で、運転操作・確認操作（３）を行えば、プラント運転状態（４）に移行することが示されている。

図４は、この発明の実施の形態２による運転手順データベースを示す別の構成図である。
図４において、運転操作・確認操作（１）１１３を、操作する機器単位、関連する機器単位にまとめて表現し、階層化されたデータベース１１４としている。この階層化されたデータベース１１４内の丸は、プラント運転状態を示し、四角は、運転操作・確認操作を示している。

次に、動作について説明する。
一般にプラントの運転は、プラントの安定状態、機器のラインナップ状態を定義し、その状態に移行させるために一連の操作を実施する。従って、運転手順ＤＢ１１は、図３に示す構成とすることができる。
図３で、プラント運転状態（１）１１１、プラント運転状態（２）１１２は、プラントのある安定状態あるいは機器のラインナップ状態を示し、運転操作・確認操作（１）１１３は、プラント運転状態（１）１１１からプラント運転状態（２）１１２に移行させるための運転操作・確認操作を示し、これによって、プラント運転状態（１）１１１、プラント運転状態（２）１１２、運転操作・確認操作（１）１１３の関係が定義される。
ＤＢ読込部１２１は、この運転手順ＤＢ１１を読み込み、内部メモリ１２２上に展開する。内部メモリ１２２には、この運転手順ＤＢ１１に格納されているすべてのプラント運転状態とそれを決定するプラント機器のパラメータ群とその値の範囲が展開される。
入力処理部１２３は、プラント機器のパラメータ、現在値を読み込み、内部メモリ１２４に展開する。

状態判定部１２５は、内部メモリ１２２に展開されたすべてのプラント運転状態に対するプラント機器のパラメータ群とその値の範囲と、内部メモリ１２４に展開されたプラント機器のパラメータ、現在値を比較し、現在どのプラント運転状態に該当するかを判定する。そして、判定されたプラント運転状態に対し、内部メモリ１２２に展開されたプラント運転状態間の関係に従い、対応する運転操作・確認操作を出力処理部１２６に送る。
例えば、判定されたプラント運転状態が、図３のプラント運転状態（１）１１１とすれば、内部メモリ１２２に展開されている次に遷移させるプラント運転状態（２）１１２と運転操作・確認操作（１）１１３が、同定されるので、運転操作・確認操作（１）１１３の情報を出力処理部１２６に送る。出力処理部１２６は、この情報を運転手順提供装置１３に送る。

なお、図４に示すように、例えばプラント運転状態（１）１１１からプラント運転状態（２）１１２に移行させる運転操作・確認操作（１）１１３を、操作する機器単位、関連する機器単位にまとめて下位階層として表現し、階層化されたデータベース１１４とすることもできる。この階層化された構成とすることで、操作すべき機器を個別に指定できるとともに、操作の順番も指定できるなどの効果が得られる。

実施の形態２によれば、プラントの状態に応じた運転操作・監視操作情報の提供が可能となる。
また、運転手順データベースを階層化したデータベースとすることで、操作すべき機器を個別に指定できるとともに、操作の順番も指定できるなどの効果が得られる。

実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３によるプラント運転操作支援システムの表示装置を示す説明図である。
図５において、１３、２１は図１におけるものと同一のものである。運転手順提供装置１３と監視操作画面表示制御装置２１の出力を、画像重ね合わせ装置２４４で重ね合わせて表示装置２４に表示する。

図６は、この発明の実施の形態３によるプラント運転操作支援システムの表示装置の表示画面を示す図である。
図６において、各画面２４１、２４２、２４３が示されている。

実施の形態１では、運転手順表示装置１４、監視操作画面表示装置２２を別の装置として説明したが、実施の形態３は、これらの表示装置を統合した表示装置２４を設けたものである。
この場合の表示画面は、例えば図６に示す構成とし、運転手順表示装置１４に表示された運転手順書を示す画面２４１から実施の形態２で示した階層化された運転手順の画面２４２を呼び出し、さらに画面２４２から操作スイッチ画面を呼出した画面２４３に示すように、運転手順の画面２４２と実施の形態３の監視操作画面を同一画面上に表示する。

実施の形態３によれば、このような構成とすることで、操作員の負担を軽減する効果が得られる。

実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４によるプラント運転操作支援システムの監視操作画面表示装置の操作入力装置を示す構成図である。
図７において、監視操作画面表示装置２２は、操作入力装置２３を有している。操作入力装置２３には、操作器選択スイッチ２３１、操作入力スイッチ２３２、操作器状態表示２３３が設けられている。
図７では、監視操作画面表示装置２２は、プラント監視用ＶＤＵ（Ｖｉｓｕａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｕｎｉｔ）画面、操作入力装置２３は、ＶＤＵ画面上に表示された操作器ウインドウとしているが、監視操作画面表示装置２２は、専用のミミック表示あるいは指示計や記録計表示でもよく、操作入力装置２３は、専用の操作器やスイッチでもよい。

一般的に行われる誤操作検知では、誤操作検知に操作信号を使用しているため、実際に操作を行った後に運転手順データベース１１に格納されている正しい手順との比較が行われる。そのため、誤操作が告知された場合には改めて正しい操作を行う必要がある。
この実施の形態４では、誤操作検知で、操作信号を使用するのではなく、操作器選択スイッチ２３１が操作されたときの操作器選択信号を使用する。

次に、動作について説明する。
運転手順提供装置１３からの信号により、監視操作画面表示装置２２に操作入力装置２３が表示されると、運転員は操作器選択スイッチ２３１を押下し、操作対象の操作器を選択する。次に、操作入力スイッチ２３２を押下すると、操作信号が監視操作画面表示制御装置２１を経由し、プラント機器に伝送され、プラント機器からのアンサーバックが監視操作画面表示制御装置２１を経由し、操作入力装置２３に伝送され、操作器状態表示２３３の表示が更新される。
実施の形態３では、操作器選択信号は、操作入力スイッチを有効とするためのインターロックとして使用されるだけで、運転手順提供装置１３には伝送されていなかったが、実施の形態４では、操作器選択信号を運転手順提供装置１３に伝送することで、当該操作と運転手順書の合致性チェックに使用する。これにより、誤った操作器を選択した場合でも、誤操作を検知することができる。

実施の形態４によれば、もし誤った操作器を選択した場合でも、実際に操作する前に運転員に誤操作を告知することができるという効果がある。

実施の形態５．
実施の形態５は、誤操作検知で、操作信号と操作器選択信号の両方を使用することで、操作前・操作後の両方に注意喚起するようにしたものである。
図８は、この発明の実施の形態５によるプラント運転操作支援システムの監視操作画面表示装置の操作入力装置を示す構成図である。
図８において、操作入力装置２３は、操作器選択スイッチ２３１、操作入力スイッチ２３２、操作器表示装置２３３を有している。

実施の形態４では、操作器選択の誤りによる誤操作検知はできるが、誤った操作（「起動」操作すべきところ「停止」操作を行った場合など）の誤操作検知はできない。図７のように操作入力が２種類の場合は、誤った操作は、現在の状態と同じものを選択することになるため、操作自体が無効になり問題はないが、操作入力が３種類以上の場合は、誤った操作が実行されてしまう恐れがある。
このため、実施の形態５では、誤操作検知で、操作信号と操作器選択信号の両方を使用するようにしたものである。

次に、動作について説明する。
操作器選択スイッチ２３１を押下することにより、操作器選択信号が運転手順提供装置１３に伝送されることは実施の形態４と同様である。実施の形態５は、これに加え、操作入力スイッチ２３２を押下した時点で、操作信号を運転手順提供装置１３に伝送する。これにより、誤った操作入力を行った場合も運転員に誤操作を告知することが可能となる。

実施の形態５によれば、誤操作に対する告知をより確実なものとすることができるという効果がある。

実施の形態６．
実施の形態５では、操作入力装置２３からの操作信号の格納は行っていないため、過去に行った操作の記録が保管されていない。
図９は、この発明の実施の形態６によるプラント運転操作支援システムの操作記録を示す構成図である。
図９において、１３、１４、２１、２２、２３は図１におけるものと同一のものである。監視操作画面表示制御装置２１には、操作記録データベース２１１が設置され、操作記録出力装置２１２が接続されている。
図９では、操作記録データベース２１１及び操作記録出力装置２１２は、操作記録機能専用に独立した装置としているが、監視操作画面表示制御装置２１の記憶装置（磁気ディスク等）の一部の領域を操作記録データベースとして使用してもよく、また、監視操作画面表示制御装置２１の出力装置（プリンタ等）と操作記録出力装置を兼用してもよい。
図１０は、この発明の実施の形態６によるプラント運転操作支援システムの運転手順書と操作記録の表示を示す図であり、図１０（ａ）は、運転手順表示装置１４に表示された運転手順書を示す図、図１０（ｂ）は、監視操作画面表示装置２２に表示された操作記録を示す図である。
図１０において、１４、２２は図９におけるものと同一のものである。

次に、動作について説明する。
実施の形態６では、監視操作画面表示制御装置２１に操作記録機能を追加し、過去に行った操作内容を保管し、その確認を可能とする。
操作入力装置２３によって行われた操作の履歴は、操作記録データベース２１１に自動的に格納される。格納された操作記録は、監視操作画面表示装置２２に表示（図１０（ｂ）参照）、または、監視操作画面表示装置２２の印字出力ボタンが操作されることにより、操作記録出力装置２１２に出力されることを可能とする。
操作記録の呼び出しは、図１０（ａ）の運転手順表示装置１４より、対応する運転手順毎に操作記録出力ボタンを操作することにより行うか、監視操作画面表示装置２２に設けられたリクエスト機能（時刻指定、機器指定等）により実施可能とする。

実施の形態６によれば、過去の操作履歴を確認することにより、実際の操作の妥当性をより詳細に分析できるという効果がある。

実施の形態７．
実施の形態６では、操作記録データベース２１１に格納された操作記録履歴は、単に操作記録の確認に用いるのみであり、運転手順書との照合は行っていない。
図１１は、この発明の実施の形態７によるプラント運転操作支援システムの操作記録のデータ照合を示す構成図である。
図１１において、１１、１３、２１は図１におけるものと、２１１は図９におけるものとそれぞれ同一のものである。運転手順データ編集装置３１は、データを入出力するための入出力装置３１１と、運転手順データベース１１を編集するためのエディター３１２から構成される。

実施の形態７では、操作記録データベース２１１と運転手順データベース１１との照合確認を行うことにより、実際の操作が運転手順書通りに行われているかどうかのチェック、及び操作の実態を踏まえた運転手順書自体の妥当性チェックを可能とする。

次に、動作について説明する。
電子化された運転手順書は、運転手順データベース１１に格納されており、運転手順が修正された場合には、入出力装置３１１より必要な修正データを入力することにより、エディター３１２が運転手順データベース１１を更新する。
一方、運転手順データ編集装置３１から、運転手順提供装置１３、監視操作画面表示制御装置２１を経由して操作記録データベース２１１を呼び出すことを可能とし、操作記録データベース２１１と運転手順データベース１１の照合を行う。
これにより、運転手順書と実際の操作履歴の合致性を確認し、実際の操作と運転手順書に記載されている操作に乖離が認められるケースを抽出する。抽出された結果を評価し、実際の操作により合理性が認められる場合には、運転手順書の改定を検討する。また、運転手順自体は正しい場合においても、入力すべきパラメータの値を実際のプラント運転実績に基づき見直すことが可能となる。

実施の形態７によれば、多数の操作実績に基づいて、運転手順書の妥当性をより正確に評価できるという効果がある。

この発明の実施の形態１によるプラント運転操作支援システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態２によるプラント運転操作支援システムの運転状態判断部を示す構成図である。 この発明の実施の形態２による運転手順データベースを示す構成図である。 この発明の実施の形態２による運転手順データベースを示す別の構成図である。 この発明の実施の形態３によるプラント運転操作支援システムの表示装置を示す説明図である。 この発明の実施の形態３によるプラント運転操作支援システムの表示装置の表示画面を示す図である。 この発明の実施の形態４によるプラント運転操作支援システムの監視操作画面表示装置の操作入力装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態５によるプラント運転操作支援システムの監視操作画面表示装置の操作入力装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態６によるプラント運転操作支援システムの操作記録を示す構成図である。 この発明の実施の形態６によるプラント運転操作支援システムの運転手順書と操作記録の表示を示す図である。 この発明の実施の形態７によるプラント運転操作支援システムの操作記録のデータ照合を示す構成図である。

符号の説明

１１ 運転手順データベース、１２ 運転状態判断部、１３ 運転手順提供装置、
１４ 運転手順表示装置、２１ 監視操作画面表示制御装置、
２２ 監視操作画面表示装置、２３ 操作入力装置、２４ 表示装置、
３１ 運転手順データ編集装置、１１１，１１２ プラント運転状態、
１１３ 運転操作・確認操作、１１４ 階層化されたデータベース、
１２１ データベース読込部、１２２ 内部メモリ、１２３ 入力処理部、
１２４ 内部メモリ、１２５ 状態判定部、１２６ 出力処理部、
２１１ 操作記録データベース、２１２ 操作記録出力装置、
２３１ 操作器選択スイッチ、２３２ 操作入力スイッチ、
２３３ 操作器状態表示、２４１，２４２，２４３ 画面、
２４４ 画像重ね合わせ装置、３１１ 入出力装置、３１２ エディター。

Claims (7)

1. プラント機器の運転状態であるプラント運転状態及びこのプラント運転状態に応じた運転手順を格納した運転手順データベース、上記プラント機器の状態を計測したプラント計測信号から上記プラント運転状態を同定する運転状態判断部、及びこの運転状態判断部により同定されたプラント運転状態に応じた上記運転手順を運転員に提供する運転手順提供装置を備えたことを特徴とするプラント運転操作支援システム。
2. 上記運転手順データベースの運転手順は、操作する機器単位または関連する機器群単位にまとめた下位階層を有するように階層化されていることを特徴とする請求項１記載のプラント運転操作支援システム。
3. 上記運転手順提供装置により提供される運転手順を表示する表示装置を備え、上記表示装置では、上記運転手順を監視操作画面上に重ね合わせ表示することを特徴とする請求項１記載のプラント運転操作支援システム。
4. 上記運転手順提供装置により提供された運転手順と、操作入力装置からの運転員の操作器選択入力を比較して、運転員の誤操作を検知することを特徴とする請求項１記載のプラント運転操作支援システム。
5. 上記運転手順提供装置により提供された運転手順と、上記選択された操作器での運転員の操作入力とを比較して、運転員の誤操作を検知することを特徴とする請求項４記載のプラント運転操作支援システム。
6. 上記運転手順提供装置が提供した運転手順に従って、運転員が行った操作記録が記録されることを特徴とする請求項１記載のプラント運転操作支援システム。
7. 上記操作記録と上記運転手順データベースに格納された運転手順との照合を行うことにより、上記運転手順を評価し、この評価に基いて上記運転手順データベースの運転手順を編集する運転手順データ編集装置を備えたことを特徴とする請求項６記載のプラント運転操作支援システム。

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