JP5102362B2 - プラント監視制御システム - Google Patents

Description

この発明は、発電所や工業・化学プラントなどの運転を監視制御するプラント監視制御システムに係わり、特にタッチパネル検出装置を用いて運転対象プラントの監視や制御ができるプラント監視制御システムに関するものである。

図４は、タッチパネルを用いてプラントの監視・制御操作ができる従来の表示制御装置（プラント監視制御システム）の構成例を示す図である。
図４に示した従来の表示制御装置は、特開平６−１３９０２０号公報（特許文献１）に示されたものであって、発電所や工業・化学プラント等に用いられる各種制御機器（プラント機器）を制御する制御装置４７を有すると共に、プラント機器の状態を表示する表示装置４１、該表示装置４１の表示画面である運転操作制御画面に付加されるタッチパネル検出装置４２、このタッチパネル検出装置４２からの出力と制御装置４７からの出力とに応じて表示装置４１を制御する表示計算機４６を備えた表示制御装置において、表示装置４１に表示されている各種制御機器等のどの位置の情報にタッチパネル検出装置４２のどの位置が対応するかを示す制御信号を出力するデータベースを保有し、タッチパネルのタッチ位置に対応して制御装置４７に制御信号を出力するタッチパネル検出装置制御部４３を備えている。

図４に示した従来の表示制御装置においては、プラント運転員（操作員）は、表示計算機４６により表示装置４１に表示された運転制御画面を見ながら、タッチパネル検出装置４２の所定の位置をタッチして運転操作を行う。
タッチパネル検出装置制御部４３は、タッチパネル検出装置４２からの「プラント運転員がタッチしたタッチ位置情報（実際には座標位置データ）」と、「現在、表示装置４１に表示されている運転操作画面情報」とを入力する。
そして、これらの情報に基づいて、内蔵されているデータベースを用いてこれらの情報に対応する制御信号を検索して制御装置４７に出力する。制御装置４７は、その制御信号に基づいて、プラントの各種制御機器を制御する。
このように、表示計算機が従来行っていた制御装置への制御信号の出力処理（運転操作制御の指示）をタッチパネル検出装置制御部４３で行うことによって、表示計算機の負荷を下げることを可能にしている。

また、前述した特開平６−１３９０２０号公報には、前記した表示装置４１、タッチパネル検出装置４２、タッチパネル検出装置制御部４３および表示計算機４６とからなるシステムを複数備え、各システムの各タッチパネル検出装置制御部４３、各表示計算機４６が制御信号情報ネットワーク４８を介して制御装置４７に出力され、かつ、各システムの各表示計算機４６が通信ネットワーク４８を介して制御装置４７に出力されている構成が示されている。
このような構成とすることによって、複数の表示装置を必要とする大規模なシステムにも対応可能としている。

特開平６−１３９０２０号公報（図１、段落０００８）

特開平６−１３９０２０号公報に記載されているような従来のプラントの表示制御装置（監視制御システム）は、タッチパネルのタッチ位置検出のためにデータベースを使用しているが、表示画面の描画処理プログラムは、市販のオペレーションシステム（ＯＳ）やライブラリに依存した描画専用コマンドを用いたプログラムが多く、ＯＳやライブラリを変更する毎にプログラムを確認し、プログラム変更する作業の必要性があった。
特に大規模発電プラント用制御装置のような、高品質なソフトウェアを要求される制御装置では、プログラムを変更すると、プログラムに誤った記載がないかどうかを検証するためのソフトウェア検証が必要となるが、表示画面の画面要素を書き下す従来の描画プログラムでは、プログラムの量が多く、ソフトウェア検証に多くの労力を要していた。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、市販のＯＳ（operating system）やプログラムライブラリの描画専用コマンドを用いないことによって、ＯＳバージョンアップ時および制御装置機種変更時の画面表示ソフトウェアの流用性／経済性を高めると共に、描画プログラムのソフトウェア検証の容易性を高めることができるプラント監視制御システムを提供することを目的とする。

この発明に係るプラント監視制御システムは、プラントの動作状態およびプロセス量情報を監視制御画面として表示するＶＤＵ端末と、前記ＶＤＵ端末の表示画面に対向して配置されたタッチパネルにより前記表示画面上のタッチ位置を検出するタッチ位置検出部と、前記ＶＤＵ端末の前記表示画面に表示される監視制御画面の画面表示情報が予めデータベース化されて登録されている画面情報データベース、プラントの動作状態およびプロセス量情報を前記ＶＤＵ端末の前記表示画面に表示するための描画生成処理を行う画面表示モジュールおよび前記画面情報データベースに予め登録されている画面情報と前記タッチ位置検出部によって検出されるタッチ位置情報を用いてプラントの操作信号を生成する操作信号生成モジュールからなるプラント監視制御装置とを備え、前記タッチ位置検出部が検出するタッチ位置情報に基づいて、前記表示画面のリクエスト制御やプラント操作情報の生成を行うと共に、前記画面情報データベースから登録されている画面情報を取り出して表示画面を生成し、ネットワークを介して前記表示画面にリンクされたプラントのプロセスデータを読み込めるようにしたプラント監視制御システムにおいて、前記タッチ位置検出部が検出するタッチ位置情報がプラントの運転操作指令を指定している場合、前記画面情報データベースを用いて操作信号生成モジュールにて画面操作情報を生成し、前記ネットワークを介して前記プラント監視制御装置に操作指令を発信するものである。

本発明のプラント監視制御システムによれば、タッチ位置検出部が検出するタッチ位置情報に基づいて表示画面のリクエスト制御やプラント操作情報の生成を行うと共に、画面情報データベースから予め登録されている画面情報を取り出して表示画面を生成する。
従って、本発明では市販のＯＳやプログラムライブラリの描画専用コマンドを用いないので、ＯＳバージョンアップ時および制御装置機種変更時の画面表示ソフトウェアの流用性／経済性を高めると共に、描画プログラムのソフトウェア検証の容易性を高めることができる。

実施の形態１によるプラント監視制御システムの構成を示す図である。 実施の形態１における画面表示モジュールの処理内容を示すフローチャートである。 実施の形態２によるプラント監視制御システムの構成を示す図である。 従来の表示制御装置の構成例を示す図である。

符号の説明

１１ 画面情報データベース １２ 画面表示モジュール
１３ 操作信号生成モジュール １６ プラント制御装置
１７ ネットワーク １９ 画面情報データベース用ツール
２１ 描画生成処理部 ３０ ＶＤＵ端末
３１ 表示画面 ３２ 画像表示信号
４０ タッチ位置検出部 ４１ タッチ位置情報
５０ 他のプラント制御装置 ５１ リクエスト画面ＩＤ
１０１、１０２ プラント監視制御装置

以下、図面に基づいて、本発明の一実施の形態例について説明する。
なお、各図間において、同一符号は、同一あるいは相当のものであることを表す。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１によるプラント監視制御システムの構成を示す図である。
図１において、３０はマンマシンインターフェースとしてのＶＤＵ（Visual Display Unit）端末であり、このＶＤＵ端末３０の表示画面３１にはプラント設備（図示なし）の動作状態あるいはプロセス量を表示する「監視画面」やプラント設備を操作するための「操作器画面」が表示される。
また、ＶＤＵ端末３０の表示画面３１には、後述するプラント監視制御装置に登録されている画面情報データベースの内容も選択して表示することができる。
なお、図１では、表示画面３１は、左側に監視画面が、右側に操作器画面が表示されている場合を示している。
また、ＶＤＵ端末３０の表示面（表示画面３１）には、赤外線の遮断や静電容量の変化によって画面にタッチした位置を検知するタッチ位置検出部（即ち、タッチバネル）４０が対向して配置（付加）されている。

図１において、１０１は本実施の携帯におけるプラント監視制御装置である。
プラント監視制御装置１０１は、画面情報データベース１１、プラント設備の状態を表示するために画面表示処理を行う画面表示モジュール１２および操作信号生成モジュール１３とで構成されている。
画面情報データベース１１には、画面ＩＤ、タッチ位置情報、リクエスト画面ＩＤ、表示データ、表示位置、表示形式、表示色、操作情報などの画面表示情報がデータベース化されて予め登録されている。
画面表示モジュール１２は、プラント設備の運転状態（動作状態）あるいはプロセス量をＶＤＵ端末３０の表示画面３１に表示させるために画面表示処理を行うものであって、現在の表示画面ＩＤ２２に対応して描画生成処理を行う描画生成処理部２１で構成されている。

操作信号生成モジュール１３は、画面情報データベース１１に登録されている画面情報とタッチ位置検出部４０にて生成されるタッチ位置情報４１を用いて操作信号を生成し、プラントネットワーク１７を介してプラント設備を制御するプラント制御装置１６に情報（操作信号）を伝達する。
プラント制御装置１６は、操作信号生成モジュール１３から伝達された情報（操作信号）に基づいてプラント設備の動作を制御する。
タッチ位置検出部（タッチパネル）４０からタッチ位置情報が画像表示モジュール１２の描画処理生成部２１に入力され、描画処理生成部２１から生成された画像表示信号３２がＶＤＵ端末３０に入力される。

また、プラント監視制御装置１０１の画面表示モジュール１２は、プラント設備の動作状態およびプロセス量情報を収集するために、プラント監視制御装置１０１がプラント設備から収集したプラント設備の動作情報やプロセス情報（例えば、センサからの圧力、水位、弁の開閉等の情報）をネットワーク１７を介して周期的に書き込む。
そして、プラント監視制御装置１０１は、書き込んだこれらの情報から、画面表示モジュール１２が画面表示に必要なプロセスデータを読み込む。

本実施の形態によるプラント監視制御システムでは、操作員によるプラント操作入力や監視画面切替のためのリクエスト入力を受け入れ、タッチ位置情報を生成するタッチ位置検出部４０を有しており、タッチ位置検出部４０が生成するタッチ位置情報をプラント監視制御装置１０１の画面表示モジュール１２に入力する。
また、プラント監視制御装置１０１は、プラント設備を操作する指令信号を生成するための操作信号生成モジュール１３を具備する。
また、プラント監視表示制御装置１０１の画面情報データベース１１は、プラント監視制御装置１０１に画面データベース用ツール（即ち、画面表示に使用する画面要素データを作成および変更修正するためのツール）１９を接続することにより、プラント監視表示制御装置１０１のプログラムの変更（即ち、画面表示モジュール１１と操作信号生成モジュール１３の変更）をすることなく編集（即ち、画面要素データの新規作成や変更修正）することができる。
つまり、プラント監視表示制御装置１０１の機種変更などが生じてもプログラムを変更することなく、効率的に、かつ、高品質に機種変更ができる。

図２は、本実施の形態における画面表示モジュールの処理内容を説明するためのフローチャートである。
図２に基づいて、画面表示リクエストに基づく処理の例について説明する。
本発明における表示画面は、表示中の画面を切り替えて別の画面を表示リクエストするためのリクエストタッチエリアを有している。
現在表示している画面から別の画面に切り替えるようにリクエスト操作をする処理フローを説明する。
まず、操作員は、現在表示されている表示画面上のリクエストボタンにタッチする。（ステップＳ３０１）
タッチ位置検出部（タッチパネル）４０は、操作員が触れたＶＤＵ端末３０上のタッチ位置情報を検知する機能を有しており、タッチ位置検出部４０によって、タッチ位置情報（タッチ座標）４１を検知し、保管する。（ステップＳ３０２）

図１に示した画面表示モジュール１２の描画生成処理部２１は周期的に動作しており、まず、タッチ位置情報と現在の表示画面情報を取り込み、現在表示中の画面ＩＤ（現在の表示画面ＩＤ）２２をキーにして画面情報データベース１１の検索を開始する。（ステップＳ３０３）
ステップＳ３０３の処理にて、画面情報データベース１１から現在表示中の画面ＩＤ２２が含まれるデータテーブルを抽出し、データテーブル内のタッチ位置情報のデータ範囲内にタッチ入力された座標位置が存在しているかを確認する。（ステップＳ３０４）
タッチ位置情報（即ち、タッチ入力された座標位置）が存在していれば、該当テーブル内のリクエスト画面ＩＤの属性にデータが格納されてないか確認する。（ステップＳ３０５）

もしリクエスト画面ＩＤがあれば、描画生成処理部２１はリクエスト画面ＩＤのデータによって現在の表示画面ＩＤ２２のデータを更新（上書き）する（ステップＳ３０６）と共に、現在の表示画面を消去（クリア）し（ステップＳ３０７）、更新された表示画面ＩＤの固定画部分を表示する。（ステップＳ３０８）
即ち、ステップＳ３０８では、現在の表示画面ＩＤと同じ画面ＩＤを有するデータテーブル群のうちから、固定画データを有するテーブルを検索し、テーブル上の固定画データを表示する。
更に、ステップＳ３０８では、画面情報データベース１１から更新された現在の表示画面ＩＤをキーに表示画面ＩＤデータを照合検索し、同一テーブルの表示データ（プラントプロセスＩＤデータ）、表示位置、表示形式（シンボル表示、数値表示等）を取り組む。

画像表示モジュール１２の描画生成処理部２１は、表示データをキーにしてネットワーク１７上のプラントプロセス情報（数値、ＯＮ／ＯＦＦ状態等）を取り出し、検索された表示位置、検索された表示形式（数値表示、シンボル表示）などのデータを用いて描画生成処理を行う。
ステップＳ３０５において、タッチ位置情報と一致したテーブルでリクエストＩＤがなければ（即ち、タッチ位置情報がリクエスト画面ＩＤでなければ、）、そのテーブルには必ず操作情報ＩＤが検索される。（ステップＳ３０９）
ステップＳ３０９において、データテーブル内から操作情報を検索すると共に操作信号生成モジュール１３を起動し、この操作信号生成モジュール１３に操作情報を送信する。（ステップＳ３１０）
万一操作情報ＩＤがデータテーブル内に記載されていない場合は、リクエスト処理は行わず、可変画更新処理を実施する。（ステップＳ３１１）

ステップＳ３１１における可変画更新処理では、プラントプロセスデータの最新状態を表示するために、現在の表示画面ＩＤ２２を取り込み、表示画面ＩＤ２２にて検索されたデータテーブルから、可変画が含まれているテーブルを更に選定する。
可変画データを記載したテーブル内のプロセスデータＩＤを検索し、プロセスデータＩＤをキーにしてプロセスデータをネットワーク上のデータベースより検索する。（ステップＳ３１２）
そして、プロセスデータに対応した可変画の画面要素図形（予めデータベースに登録していたもの）を検索し、同一テーブル上に記載された表示位置情報のデータの位置に可変画図形を上書き表示することで、表示画面内の可変画データを更新する。（ステップＳ３１３）

このように、本実施の形態では、予め表示画面要素（固定画枠等）に対応した表示図形を画面情報データベース１１に登録しておく。
また、表示画面３１内に構成される画面要素データも画面情報データベース１１に予め登録しておく。
リクエスト処理後、画面切替表示時に実行する時の描画生成プログラムにはリクエスト表示画面認識番号に対応した画面要素を画面情報データベース１１から検索し、検索された画面要素に対応した図形を画面情報データベース１１から取り出して表示することにより、ＯＳやライブラリに依存するケースの多い描画コマンドを用いずに、画面表示を実施することが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によるプラント監視制御システムは、プラントの動作状態およびプロセス量情報を監視制御画面として表示するＶＤＵ端末３０と、ＶＤＵ端末３０の表示画面３１に対向して配置されたタッチパネルにより表示画面３１上のタッチ位置を検出するタッチ位置検出部４０と、ＶＤＵ端末３０の表示画面３１に表示される監視制御画面の画面表示情報（例えば、画面ＩＤ、タッチ位置情報、リクエスト画面ＩＤ、表示データ、表示位置、表示形式、表示色、操作情報など）が予めデータベース化されて登録されている画面情報データベース１１、プラントの動作状態およびプロセス量情報をＶＤＵ端末３０の表示画面３１に表示するための描画生成処理を行う画面表示モジュール１２および画面情報データベース１１に予め登録されている画面情報とタッチ位置検出部４０によって検出されるタッチ位置情報４１を用いてプラントの操作信号を生成する操作信号生成モジュール１３からなるプラント監視制御装置１０１とを備え、タッチ位置検出部４０が検出するタッチ位置情報４１に基づいて、表示画面３１のリクエスト制御やプラント操作情報の生成を行うと共に、画面情報データベース１１から登録されている画面情報を取り出して表示画面を生成し、ネットワーク１７を介して表示画面３１にリンクされたプラントのプロセスデータを読み込む。

また、本実施の形態によるプラント監視制御システムは、タッチ位置検出部４０が検出するタッチ位置情報がプラントの運転操作指令を指定している場合、画面情報データベース１１を用いて操作信号生成モジュール１３にて画面操作情報を生成し、ネットワーク１７を介してプラント監視制御装置１０１に操作指令を発信する。
また、画面情報データベース１１は、表示画面を構成する画面要素と画面要素の図形が予め登録されている。
また、画面情報データベース１１は、登録されているデータベースを編集する画面データベース用ツールが接続できる。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２によるプラント監視制御システムの構成を示す図である。
前述した実施の形態１では、プラント監視制御装置１０１に直接接続されたタッチ入力（即ち、タッチ位置検出部からのタッチ位置情報）から表示画面リクエストを実施する場合について述べたが、本実施の形態においては、図３に示すように、ネットワーク１７を介して更に他のプラント制御装置５０をプラント監視制御装置１０２に接続し、接続した他のプラント制御装置５０から画面リクエストをすることができる。
なお、５１は画像モジュール１２に入力されるリクエスト画面ＩＤである。
本実施の形態では、画面表示モジュール１２は、例えば他のプラント制御装置５０からリクエスト画面ＩＤをネットワーク１７を介して取り込み、そのエリア（即ち、リクエスト画面ＩＤのエリア）を当該プラント監視制御装置１０２が動作周期毎にデータの有無を監視する。

そして、もしデータが存在し、そのデータがリクエスト画面ＩＤであれば、ネットワーク１７上からそのリクエスト画面ＩＤを取り込み、図２に示した処理フローのステップＳ３０６の処理を起動し、表示画面を切り替えて、操作器画面を表示する。
このような他の表示制御装置５０からの画面リクエスト機能は、他の表示制御装置５０の画面を切り替えせずに当該制御装置のＶＤＵ端子３０の表示画面３１に表示できるため、画面切替による監視の中断をすることなく、効率的な操作を実現できる。
また、画面切替による連続監視を中断することなく、ヒューマンエラーの少ない監視操作を実現できる。

以上説明したように、本実施の形態によるプラント監視制御システムは、ネットワーク１７を介して接続された他のプラント制御装置５０から運転操作画面をリクエストされた場合に、ネットワーク１７を介してリクエスト情報を取り込み、リクエストに対応した運転操作画面を表示画面３１に表示する。

本発明は、ＯＳバージョンアップ時および制御装置機種変更時の画面表示ソフトウェアの流用性／経済性を高めるとともに、描画プログラムのソフトウェア検証を容易に行えるプラント監視制御システムの実現に有用である。

Claims (4)

1. プラントの動作状態およびプロセス量情報を監視制御画面として表示するＶＤＵ端末と、前記ＶＤＵ端末の表示画面に対向して配置されたタッチパネルにより前記表示画面上のタッチ位置を検出するタッチ位置検出部と、前記ＶＤＵ端末の前記表示画面に表示される監視制御画面の画面表示情報が予めデータベース化されて登録されている画面情報データベース、プラントの動作状態およびプロセス量情報を前記ＶＤＵ端末の前記表示画面に表示するための描画生成処理を行う画面表示モジュールおよび前記画面情報データベースに予め登録されている画面情報と前記タッチ位置検出部によって検出されるタッチ位置情報を用いてプラントの操作信号を生成する操作信号生成モジュールからなるプラント監視制御装置とを備え、前記タッチ位置検出部が検出するタッチ位置情報に基づいて、前記表示画面のリクエスト制御やプラント操作情報の生成を行うと共に、前記画面情報データベースから登録されている画面情報を取り出して表示画面を生成し、ネットワークを介して前記表示画面にリンクされたプラントのプロセスデータを読み込むプラント監視制御システムにおいて、
   前記タッチ位置検出部が検出するタッチ位置情報がプラントの運転操作指令を指定している場合、前記画面情報データベースを用いて操作信号生成モジュールにて画面操作情報を生成し、前記ネットワークを介して前記プラント監視制御装置に操作指令を発信することを特徴とするプラント監視制御装置。
2. 前記画面情報データベースは、表示画面を構成する画面要素と前記画面要素の図形が予め登録されていることを特徴とする請求項１に記載のプラント監視制御装置。
3. 前記画面情報データベースは、登録されているデータベースを編集する画面データベース用ツールが接続できることを特徴とする請求項１に記載のプラント監視制御装置。
4. ネットワークを介して接続された他のプラント制御装置から運転操作画面をリクエストされた場合、前記ネットワークを介してリクエスト情報を取り込み、リクエストに対応した運転操作画面を前記表示画面に表示することを特徴とする請求項１に記載のプラント監視制御装置。

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