JP2008059237A

JP2008059237A - プラント管理装置及びプラント管理方法

Info

Publication number: JP2008059237A
Application number: JP2006234861A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Murakami; 正博村上; Kazuyasu Asakura; 一安朝倉; Atsushi Nishioka; 淳西岡; Masayuki Fukai; 雅之深井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-03-13

Abstract

【課題】認証の労を軽減し、或いは、セキュリティを強化することにある。
【解決手段】プラント制御装置２２に対して、通信ネットワーク２３を介して、オペレーション装置１１で、制御ロジック或いはプラント制御に係る信号出力を指令する情報を送信、あるいは、保守ツール２１で、制御ロジックに係る設定或いは変更を指令する情報を送信するに際して、ＲＦＩＤ認証装置１１５（２１５）で、所定距離範囲内のＩＤ格納媒体の情報を非接触で取り込み、取り込んだＩＤ情報を周期的に照合することで認証を行う。
【効果】認証の労が軽減され、或いは、セキュリティが強化される。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラント管理装置及びプラント管理方法に係り、特に、プラント制御装置の設定、或いは、信号出力の指令に好適なプラント管理装置及びプラント管理方法に関する。

発電所等のプラントは、制御装置によって制御されている。また、プラントの制御状況を監視・操作するため、中央操作室などに監視操作用オペレーション装置を設置している。オペレータは、監視操作用オペレーション装置によりプラント状態を監視することでプラント状態を適切に判断し、監視操作用オペレーション装置を介してプラントを操作することで、プラント状態を常に最適にするように監視と操作を繰り返す。

また、プラントは使用年数や環境変化によりそのプラント状態が劣化し変化する場合があるので、制御装置のロジックについて設定値の変更等を行うために、保守ツールを設定している。保守ツールを用いて、ロジックのメモリ状態を参照し、ロジックの変更や設定値の変更を行うことができる。

監視操作用オペレーション装置及び保守ツールの動作においては、限られた人だけが行うことができるよう、その権限を管理する必要がある。限られた権限を持った人を認識する為には、個人に固有なもの、またはその個人しか知りえない管理情報を用いて管理する。例えば、パスワードによる認証やＩＤカードによる認証で管理する。

このようなプラント制御に関する認証技術は、例えば、特開平１０−１４９２０７号公報に記載されている。

特開平１０−１４９２０７号公報

上記従来技術では、認証のあと権限を持った人が監視操作用オペレーション装置及び保守ツール等の動作を許可されるが、認証を行った後、認証結果が残りその結果をクリア
（認証解除）しないかぎり、その権限が保持されたままの状態になり、万が一権限を保持した状態でその場を離れてしまった場合等他の人に利用されてしまう危険性がある。また他人に利用されないように、設定値変更後に自動的に認証結果をクリアしてしまうと、続けて操作しようとする場合等は、その度にパスワードの入力やＩＤカード読込ませ作業を行わなければならなくなってしまう。また、初心者や経験の浅いオペレータの教育時に経験を積んだオペレータの指導の下初心者や経験の浅いオペレータが操作を行う場合、仮に自分のパスワードやＩＤカードを貸して操作することになり、自分のパスワードの漏洩やＩＤカードの使用履歴に自分が操作したかのような記録が残ってしまう危険性がある。

本発明の目的は、上記問題の少なくとも一つを解決することにあり、認証の労が軽減され、或いは、セキュリティの強化が可能なプラント管理装置及びプラント管理方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、ネットワークを介してプラント制御装置に、制御ロジックに係る設定或いは変更を指令する情報、或いは、制御ロジック或いはプラント制御に係る信号出力を指令する情報を送信するものにおいて、所定距離範囲内のＩＤ格納媒体の情報を非接触で取り込み、前記取り込んだＩＤ情報を周期的に照合し、前記照合結果に応じて、前記設定，変更或いは信号出力がなされるように構成した。

本発明によれば、認証の労が軽減され、或いは、セキュリティの強化が可能となる。

図１を参照して本発明によるプラント装置操作監視システムの例を説明する。プラント装置操作監視システムは、プロセス値を監視し、現場の機器の操作するためのオペレーション装置１１と、センサや補機などからの情報を取り込みあらかじめ決められたロジック情報に基づき演算処理を行いプラント状態を適切に制御を行うプラント制御装置２２と制御装置内のロジックの演算状態やプロセス値を制御する為の設定値を変更することができる機能を有する保守ツール２１を有し、これらは、通信ネットワーク２３によって相互に接続されている。

発電所等のプラントにおいて、オペレータがプラント情報を監視・操作するために、中央操作室などに監視操作用にオペレーション装置１１を設置する。オペレータは、これらのプラント情報によりプラント状態を常に最適にするようプラント制御装置２２の操作と監視を繰り返すが、操作を行う場合オペレータは、プラント状態を適切に判断しながらオペレーション装置１１を用いてプラント制御装置２２の操作を行う。一方、プラントは使用年数や環境変化によりそのプラント状態が劣化し変化する場合があるので保守ツール
２１を設置する。オペレータは、保守ツール２１を介して、プラント制御装置２２は予め設定してある設定値や信号値をプラント状態によって適宜変更することにより、最適な状態にプラントを維持することができる。この設定値の変更等は、プラント運転中に変更可能でありプラント状態を見極め適切な値に変更することができる。

保守ツール２１は、表示装置２１１と演算処理装置２１２と画面を操作する為のマウス２１３と数値等を入力するキーボード２１４を有するコンピュータ装置と操作権限を認証するためのＲＦＩＤ認証装置２１５(ＲＦＩＤ：Radio Frequency Identification(電波を用いて認識や証明を行うもの))によって構成されてよい。オペレーション装置１１は、表示装置１１１と演算処理装置１１２と画面を操作する為のマウス１１３と数値等を入力するキーボード１１４を有するコンピュータ装置と操作権限を認証するためのＲＦＩＤ認証装置１１５によって構成されてよい。オペレーション装置１１は通常中央操作室に配置される。保守ツール２１及びプラント制御装置２２は、中央操作室又はそれに隣接した場所に設置される。

ＲＦＩＤ認証装置１１５，２１５は、図３に示すように、個人認証用無線ＩＣタグ311と電波で信号を送受信しオペレータ３１２の固有のＩＤの読取りを行う装置であり、例えば保守ツール２１とケーブルで接続される。ＩＤの読取りは周期的に行われ読取り結果のＩＤを保守ツール２１に送信する。保守ツール２１は受信したＩＤを解析し、そのオペレータ３１２の操作権限として設定値変更可能かを判断する。

本例によると、例えば保守ツール２１にてオペレータ３１２が信号の設定値を変更すると、変更した設定値は、通信ネットワーク２３を介して、プラント制御装置２２に送信される。また、オペレーション装置１１にてオペレータ３１２が操作信号を出力すると、出力した操作信号は、通信ネットワーク２３を介して、プラント制御装置２２に送信される。

図２で、保守ツールとＲＦＩＤ認証装置１１５，２１５の構成例とＩＤの信号の流れについて説明する。保守ツール２１は、設定値を変更する為の画面を表示する表示装置211と、演算処理装置２１２と画面の操作やデータの入力を行う為のマウス２１３とキーボード２１４から構成される。

このように、設定値の変更を行うにはプラント制御装置２２に接続された保守ツール
２１を用いて行うが、保守ツール２１は、ロジックを演算しているプラント制御装置２２のメモリ状態を参照することができ、プラント情報を適切に判断することができ、また、実際に操作信号を出力する場合にはオペレーション装置１１を用いて遠隔地にある操作端に対して操作信号を出力する。保守ツール２１の操作では、設定値の変更は特に直接信号の変化に直結する為、万が一誤った値を入れてしまった場合等は、機器の故障や大事故にもつながりかねない。したがって、設定値を変更することができるのは十分な知識と判断を行えると判断された者だけである。オペレーション装置１１の操作では、操作が行える者は教育や訓練を受け経験を積んだオペレータか、このオペレータの下指導を受けながら操作を行う初心者や経験の浅いオペレータ等である。初心者や経験の浅いオペレータが操作を行う場合も教育や訓練を受け経験を積んだオペレータはプラント状態を適切に判断しながら操作指示を行う。この様に、プラントの操作を行う者は十分な知識と判断力を持ち合わせていると判断された者だけである。

そこで、ＲＦＩＤ認証装置１１５，２１５を用いて認証をおこなう。

ＲＦＩＤ認証装置２１５（ＲＦＩＤ認証装置１１５も同様に構成される。）は電波を送受信するアンテナ部２１５Ｂとアンテナより電波を送受信する為の回路と受信した電波の情報を解析し他装置に情報を送信する回路を構成するＲＦＩＤリーダ部から構成される。
ＲＦＩＤ認証装置２１５は周期的にアンテナ部２１５Ｂから電波を送信し、無線ＩＣタグからの応答を待つ。個人認証用無線ＩＣタグ３１１が電波受信圏内にあった場合には、アンテナ部２１５Ｂから送信された電波に反応しＩＤを電波で送信する。アンテナ部215Ｂは、送信された電波を受信しＲＦＩＤリーダ部２１５Ａに信号を送信する。ＲＦＩＤリーダ部２１５Ａは送られてきた信号を解析し、個人認証用無線ＩＣタグ３１１のＩＤを取得する。取得したＩＤはケーブル等で接続された演算処理装置２１２のＩＯ処理部２１２Ｄに送信される。ＩＯ処理部２１２Ｄで受信したＩＤは一度主メモリ２１２Ｂに送られ、ディスク２１２Ｃ内に保存されたＩＤと一致するかＣＰＵ２１２Ａによって処理される。また、ディスク２１２ＣにはＩＤに対応した操作権限の情報が格納されており、送られてきたＩＤとディスク２１２Ｃ内のＩＤと一致した場合には、その操作権限の情報も主メモリ２１２Ｂに送られＣＰＵ２１２Ａによって処理される。処理された結果は、保守ツールの機能設定値変更機能等に利用される。

図３は保守ツールの設置位置とオペレータの位置の例を示し、ＲＦＩＤ認証装置から送信する電波の届く範囲について説明する。表示装置２１１はディスク４１の上に設置し、オペレータ３１２が画面情報を認識しやすい位置に一般的に設置する。また、画面の操作を行う為のマウス２１３は表示装置２１１の画面を見ながら操作を行うため、表示装置
２１１の前方に設置される。尚、操作を行う機器はタッチパネルやトラックボール等の入力機器でも操作可能であることは言うまでもない。

ＲＦＩＤ認証装置２１５は、オペレータが操作する場所に対して電波が届くように設置し、また電波の出力を調整することにより電波の到達可能範囲を設定する。オペレータ
３１２はマウス２１３を用いて操作を行うためマウス２１３の近傍に設置するのが望ましい。また、電波の到達可能範囲は経験を積んだオペレータ３２２と初心者や経験の浅いオペレータ３１２が同時に操作を行う場合等を考慮し、個人認証用無線ＩＣタグ３１１，
３２１を複数認識できる認証可能範囲に設定する等可能である。

例えば、電波の到達可能範囲は、１.０ｍが最適であり、１.５ｍが好ましく、また、２.０ｍが実用に具するものである。また、該到達距離は可変としても良く、ＩＤ格納媒体に応じて可変としても良い。

図４及び図５を参照して、保守ツール２１で設定値を変更する手順を説明する。なお、保守ツール２１にて説明するが、オペレーション装置１１の場合でも同様である。

保守ツール２１は、表示装置２１１と数値等のデータを入力するキーボード２１４と画面の操作や画面内のボタンを押す為のマウス２１３と演算処理装置２１２を有する。

ステップＳ１０１にて、保守ツール２１の表示装置２１１に、「現在の設定値」表示エリアと「変更後の設定値」を入力することができる設定値変更画面を表示する。ステップＳ１０２にて、オペレータ３１２は「変更後の設定値」入力エリアに設定値を入力し、ステップＳ１０３にて、「変更実行」と「取消」のいずれかを選択することができる。オペレータ３１２が「取消」を選択した場合には、この処理を終了する。オペレータ３１２が「変更実行」を選択した場合には、ステップＳ１０２にてオペレータ３１２が入力した設定値に変更する為の処理を開始する。ステップＳ１０４にて、操作権限確認処理を行う。操作権限確認処理の詳細は図６を参照し説明する。この操作権限確認処理は、ステップ
Ｓ１０１〜Ｓ１０８として、例えば２００msec毎等の周期的におこなう。すなわち２００msec等の周期でＲＦＩＤ認証装置１１５，２１５の解析結果が参照され認証結果「有効」あるいは「無効」が判断される。

ステップＳ１０５にて、ステップＳ１０４の操作権限確認結果を判断し、設定値変更に関する操作権限が有効であれば、ステップＳ１０６にて設定値の変更処理を実施する。ステップＳ１０５にて、判断結果が無効であれば、ステップＳ１０７にて、操作権限無効であることを示すエラーメッセージを表示し、ステップＳ１０８にて、設定値変更に関わる処理を終了し変更後の設定値の値をクリア後元の値に戻し処理を終了する。

図４及び図６を参照して操作権限確認処理を説明する。ここでは、図５の場合と同様に、保守ツール２１にて設定値を変更する場合を説明する。

保守ツール２１の演算処理装置２１２に接続されたＲＦＩＤ認証装置２１５は、ステップＳ２０１にて、周期的に電波を送信し（例えば、５０msec毎）、個人認証用無線ＩＣタグ３１１からの応答を待つ。ステップＳ２０２にて、個人認証用無線ＩＣタグ３１１が電波受信圏内にあった場合には、電波に反応しＩＤを電波で送信する。送信された電波を解析し、個人認証用無線ＩＣタグ３１１のＩＤを取得する。ＩＤを取得できなかった場合には、有効なＩＤが無かったとして認証結果を無効とする。ＩＤを取得した場合は、ステップＳ２０３にて、演算処理装置２１２の権限データベースとの値と取得したＩＤを照合する。ステップＳ２０４にて、照合の結果取得したＩＤの操作権限が有効であれば、認証結果を有効とする。操作権限が与えられていない場合には、このＩＤに対する認証結果を無効とし、ステップＳ２０５にて、ステップＳ２０２にて、個人認証用無線ＩＣタグ３１１以外のオペレータ３２２の個人認証用ＩＣタグ３２１のＩＤを取得できた場合はステップＳ２０３にて、再度取得したＩＤと権限データベースの値と照合を行い処理を続ける。ステップＳ２０５にて、取得した全てのＩＤの権限を確認し終えた場合は、有効な操作権限者いなかったとして、認証結果を無効とする。なお、オペレータ３３２の個人認証用無線ＩＣタグ３３１は認証可能範囲外にいる為、ステップＳ２０１及びＳ２０２の処理はされない。

次に第２の実施例について説明する。第２の実施例では、図６に示されるステップ203を詳細に規定する。

第２の実施例では、図７に示すようにＲＦＩＤ認証装置２１５の電波の到達可能範囲を２段階に設定し、例えば、班長認証可能範囲を２.０ｍとし、オペレータ認識可能範囲を１.０ｍとする。これにより、２.０ｍの電波受信網の範囲内にあったものは班長ＩＤと認識され、１.０ｍの電波受信網の範囲内にあったものはオペレータＩＤと認識される。

ここで、第２の実施例では、ディスク２１２Ｃに記憶されている操作権限として図８に示す許容ＩＤエリアの通りに記憶されている。

例えば、ＲＦＩＤリーダ部２１５Ａで解析されたＩＤが、オペレータＩＤ（電波到達範囲１.０ｍ以内で検出されたＩＤ）として「００００１」であった場合には、許容ＩＤエリア８０１のうちのオペレータＩＤ８０３の各項目を検索し合致するものを探し出す。個人認証用無線ＩＣタグ３１１のＩＤが「００００１」の場合、欄８１４の項目８０４を参照し、該条件に相当する「Ｂ成立で権限あり」を充足するので、該個人認証用無線ＩＣタグを参照しているオペレータは権限あり個人認証用無線ＩＣ（認証結果「有効」）と判断される。なお、ＲＦＩＤリーダ部２１５Ａで解析されたＩＤが、許容ＩＤエリア８０１のオペレータＩＤ８０３のいずれとも合致しなかった場合には、権限なしと判断される。

一方、例えば、ＲＦＩＤリーダ部２１５Ａで解析されたＩＤが、オペレータＩＤ（電波到達範囲１.０ｍ以内で検出されたＩＤ）として「００１０１」であった場合には、許容ＩＤエリア８０１のうちのオペレータＩＤ８０３の各項目を検索し合致するものとして、欄８１１の項目８０４に相当する「Ａand Ｂ成立の場合、権限あり」との条件であるので、さらに、ＲＦＩＤリーダ部２１５Ａで解析された班長ＩＤ（電波到達範囲２.０ｍ以内で検出されたＩＤ、個人認証用無線ＩＣタグ３２１）を参照することになる。すなわち、班長ＩＤが、許容ＩＤエリア８０１のうちに欄８１１の項目８０２に示されるように、
「００００１」であれば、条件を充足するので、該ＲＦＩＤを持参しているオペレータ
（個人認証用無線ＩＣタグ３１１）は権限あり（認証結果「有効」）と判断される。一方、班長ＩＤが「００００１」でなければ、権限なし（認証結果「無効」）と判断される。なお、認証結果の履歴は図９に示すように、オペレータに操作権限が与えられた開始時刻及び終了時刻が該オペレータのオペレータＩＤ（及び班長ＩＤ）と共にディスク２１２Ｃの所定のエリアに記録される。

以上、本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものでなく、様々な変更が可能であることは当業者に理解されよう。

以上のように、本実施例では、信号出力時の操作権限の認証を自動且つ効率的に行い、同時に複数の操作者が適切な操作権限で操作を行うことができる。なお、操作権限の認証は、権限を持った人が操作を行う保守ツールの前やオペレーション装置の前で監視操作できる状態の時に行われ且つ、操作をする直前及び直後に継続的に行われていることが望ましい。そのために、ＲＦＩＤ等の無線を用いた認証を適用する。

保守ツール２１やオペレーション装置１１では、操作する人が自ら実際に信号を出力する為に該当する画面を表示する等の操作を行う。信号を出力しない操作は権限を持たない初心者や経験の浅いオペレータでも操作が可能である。これらの画面と操作信号を出力する画面は誤操作防止の観点からも画面をウィンドウで分けるなどして別々になっている。実際に信号を出力する場合該当する画面を表示してさらに該当する箇所に設定値等の値を入れることにより操作信号を出力する準備が整う。この後、信号を出力する為実行指令として該当するボタンを押すが、ボタンを押した直後にＲＦＩＤを用いた認証処理を行い正しく認証処理が行われれば、操作信号を出力する。出力された操作信号を制御装置は受信し演算処理される。権限を持たない人が実行指令のボタンを押した場合には認証処理でエラーを検出し、設定値は出力されない。また、ＲＦＩＤ認証で初心者や経験の浅いオペレータと経験を積んだオペレータの認証信号を同時に認識した場合は、経験を積んだオペレータの管理の下、初心者や経験の浅いオペレータの操作、もしくは経験者が操作していると認証し実行を可能にする。これは、限られたせまいエリアにのみＲＦＩＤの電波を出力することにより、経験を積んだオペレータの目の届く範囲で操作出力が行われているという状態を作り出している事は言うまでもない。また、電波のエリア外にオペレータが移動した場合は自動的に認証権限は解除され、権限を持たない人は操作指令を出力することはできない。これにより、認証行為を意識することなく操作可能となる。

このように、操作権限をもった人が設定値を変更するだけで、認証行為を意識することなく設定値の変更が行われる。

本発明によるプラント装置操作監視システムの例を説明するための説明図である。保守ツールとＲＦＩＤ認証装置の構成例とＩＤの信号の流れを示す図である。保守ツールの設置位置とオペレータの位置の例を示し、ＲＦＩＤ認証装置から送信する電波の届く範囲の例を示す図である。保守ツールで設定値を変更する手画面例とオペレータの操作手順を示す図である。本発明による設定値変更処理の流れを示す構成例を示す図である。本発明による操作権限確認処理の流れを示す構成例を示す図である。第２の実施例におけるＲＦＩＤ認証装置から送信する電波の届く範囲の例を示す図。許容ＩＤエリアの記憶内容を示す図。履歴エリアで記憶内容を示す図。

符号の説明

１１…オペレーション装置、２１…保守ツール、２２…プラント制御装置、２３…通信ネットワーク、１１１，２１１…モニタ、１１２，２１２…演算装置、１１３，２１３…マウス、１１４，２１４…キーボード、１１５，２１５…ＲＦＩＤ認証装置、３１１…個人認証用無線ＩＣタグ、３１２…オペレータ。

Claims

ネットワークを介してプラント制御装置に、制御ロジックに係る設定或いは変更を指令する情報、或いは、制御ロジック或いはプラント制御に係る信号出力を指令する情報を送信するプラント管理装置において、所定距離範囲内のＩＤ格納媒体の情報を非接触で取り込む手段と、前記取り込んだＩＤ情報を周期的に照合する手段を有するものであって、前記照合結果に応じて、前記設定，変更或いは信号出力を指令する情報が送信されることを特徴とするプラント管理装置。
請求項１において、前記照合結果に基づいて前記指令情報の送信を許可する手段を有することを特徴とするプラント管理装置。
請求項１において、前記制御ロジックに係る設定或いは変更を指令する情報、或いは、制御ロジック或いはプラント制御に係る信号出力を指令する情報は、前記ロジックの設定値を設定、或いは、前記ロジック内で設定されているプロセス信号の設定値やロジック中の信号を変更するものであることを特徴とするプラント管理装置。
請求項１において、前記制御ロジックに係る設定或いは変更を指令する情報、或いは、制御ロジック或いはプラント制御に係る信号出力を指令する情報は、プラントの弁或いは補機の操作において操作信号であることを特徴とするプラント管理装置。
請求項３ないし４のいずれかにおいて、プラント制御装置内のロジック状態を表示する手段を有することを特徴とするプラント管理装置。
請求項１において、前記ＩＤ格納媒体の情報を非接触で取り込む所定距離範囲は可変であることを特徴とするプラント管理装置。
請求項６において、前記所定距離範囲は前記ＩＤ格納媒体の情報に応じ、変えられることを特徴とするプラント管理装置。
請求項１において、前記認証結果は履歴とし記憶されることを特徴とするプラント管理装置。
所定距離範囲内のＩＤ格納媒体の情報を非接触で取り込み、前記取り込んだＩＤ情報を周期的に照合し、前記照合結果に応じて、ネットワークを介してプラント制御装置に、制御ロジックに係る設定或いは変更を指令する情報、或いは、制御ロジック或いはプラント制御に係る信号出力を指令する情報を送信するプラント管理方法。