JPH03113698A - 機器動作時間測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、各種プラントのディジタル計装制御システム
におけるプラント機器の機器動作時間測定装置に関する
。 （従来の技術） 近年のディジタル技術の発達により、プラントの計装制
御システムにおいてもプログラマブルコントローラや光
多重伝送を大幅に取入れたディジタル化が図られている
。また計算機システムを効果的に活用し、従来の制御盤
で行っていたプラント運転の監視がＣＲＴにおきかわり
、さらに手動操作スイッチを用いたプラント機器の遠隔
手動操作もタッチスクリーン付ＣＲＴによるタッチ操作
にて行うようになってきた。 第３図の構成図はディジタル化プラント計装制御システ
ムの構成例で、プラント機器の手動操作時のシステムを
示す。 中央操作室において作業員は、タッチスクリーン付ＣＲ
Ｔ１ａにより動作時間測定を行う対象機器を選択して操
作の指令を行う。この操作は全てタッチ操作にて実施さ
れ、その信号が計算機２ａに入力されて操作内容を解読
し、操作データに変換されて伝送ステーション４ａ及び
光多重伝送ケーブル５ａより構成される多重伝送系を経
由してプログラマブルコントローラ３へ送られる。プロ
グラマブルコントローラ３は、この操作データを受けて
対象となる現場のプロセス入出力装置６ａに対し、駆動
信号を同じく多重伝送系を介して送信する。プロセス入
出力装置６ａは、この駆動信号を入力して対応するプラ
ント機器に対し動作指令信号を出力する。例えば電動機
駆動弁（以下ＭＯ弁と呼ぶ）の場合、モータコントロー
ルセンタ（以下ＭＣＣと呼ぶ）　７ａに対してプロセス
入出力装置６ａより図示しないしゃ断器の開・閉指令（
接点出力）が出力され、それに応じて弁駆動用のモータ
８ａが、正転・停止・逆転を行い、その結果ＭＯ弁９ａ
が開・閉する。そしてこのＭＯ弁９ａが動作したことは
、ＭＯ弁９ａに取付けられた弁全開リミットスイッチ１
０ａ及び弁全閉リミットスイッチｌｌａの信号（接点入
力）がプロセス入出力装置６ａに入力され、多重伝送系
を経由して計算機２ａ及びプログラマブルコントローラ
３へ送信されることにより確認される。 以上がディジタルシステムにおけるプラント機器の監視
・操作であるが、これに対して同じ従来のディジタルシ
ス”テムを使用しないシステムの場合は、第４図の構成
図で示すように、監視・操作機能は制御盤１２が有して
おり、計算機２ｂ及びＣＲＴＬｂは監視の補助的な機′
能を果している。即ちプラント機器の操作は、中央操作
室において作業員が制御盤１２に設けられた操作スイッ
チ１３を操作することにより、操作信号がメタルケーブ
ル１４を介して直接現場のＭＣＣ７ｂへ出力され、モー
タ８ｂが動作して前記第３図の場合と同様にＭＯ弁９ｂ
が開・閉する。また弁全開リミットスイッチｔａｂ及び
弁全開リミットスイッチｌｌｂもメタルケーブル１４に
より直接制御盤１２に接続されており、制御盤１２の盤
上の緑ランプ】５及び赤ランプ１６によってＭＯ弁９ｂ
の状態を表示しており、ランプの信号を補助リレーＡ、
Ｂからプロセス入出力装置６ｂを介して計算機２ｂへ入
力していた。 以上のようにディジタルシステムにおいて従来システム
と比較した場合の最大の効果は、従来中央操作室と現場
機器間で信号の授受をするために必要であった膨大な量
のメタルケーブル１４が、ディジタルシステムの場合に
は数本の光多重伝送ケーブル５ａで十分に代替されるこ
とで、これによりケーブル数やケーブル用のスペース及
び敷設のための労力等が大幅に削減される。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、光多重伝送の採用に伴いデータ伝送に際
して遅れが生ずる問題がある。第５図はスターカブラと
呼ばれる光多重伝送ラインを用いたネットワークの構成
図で、複数の伝送ステーション４ａは、プラントの各エ
リアに配置されて光ケーブル５ａによってスターカブラ
１７に接続されている。このスターカブラ１７は、分光
器であり入力信号（光）を複数の同一信号に分散させる
機能を果たす。各々の伝送ステーション４ａは時分割で
伝送ラインへのデータの送信権を与えられており、これ
は周期Ｔ秒毎にまわってくる。これにより伝送ラインが
いくら混雑していても、各伝送ステーション４ａの送信
はＴ秒に１回は保証される。しかしその結果として、あ
る伝送ステーション４ａがデータを送りたい場合に、最
大Ｔ秒の待ち時間が生じることになる。この周期Ｔは、
伝送ラインに接続される伝送ステーション数とデータ量
及び伝送系の処理速度により決定するが、周期Ｔ−０秒
になることはない。 いまＣＲＴｌａにおける作業員によるタッチ操作により
ＭＯ弁９ａを開操作し、その結果がＣＲＴ　ｌａに表示
されるまでの時間遅れの詳細を第６図のタイムチャート
を参照して説明する。ＣＲＴｌａのタッチ操作により機
器への操作指令がタイミング２゜で行われると、計算機
２ａの処理時間２１ａの後、伝送ステーション４ａヘデ
ータが送られる。ここで最大Ｔの待時間２２ａの後、操
作データが光多重伝送系へ出力されプログラマブルコン
トローラ３ヘデータが入力される。このデータはプログ
ラマブルコントａ−ラ３の処理時間２３の後、伝送ステ
ーション４ａへ駆動信号が送られ、ここでも最大Ｔの待
時間２２ｂの後にデータが光多重伝送−系へ出力されて
プロセス入出力装置６ａへ送信される。ここで、プロセ
ス入出力装置６ａの処理時間２４ａの後タイミング２Ｂ
にて、プラント機器に対して動作信号が出力されること
になる。動作信号が出力されると時間遅れをもって機器
が動作しはじめ、その結果としてのリミットスイッチ信
号の入力も、ある時間遅れ２５　（Ｔｏ　）の後に、タ
イミング２７にてプロセス入出力装置８ａへ入力される
。そしてこの信号はプロセス入出力装置６ａの処理時間
２４ｂの後に、伝送のためのＴの遅れ時間２２ｃにて計
算機２ａへ入力され、計算機２ａの処理時間２１ｂの後
にＣＲＴｌａにおける表示が変化しく画面切替２８）、
作業員は機器が動作を開始したことを確認する。 以上が操作指令から動作確認までの所要時間であり、こ
の内機器動作遅れ時間２５（Ｔｏ）は、従来システムに
おいても存在していた遅れ時間であるが、それ以外の遅
れ（第６図中のＴ１．Ｔ２　）はディジタルシステムと
なったことに伴うものであり、全遅れ（ＴＩ　＋ＴＯ＋
７２　）は約２〜３秒になっている。 ところでプラントの建設過程において、系統を構成する
弁やポンプ（モータ）等の機器が据付けられると、まず
各機器単体で所定の性能を発揮することを確認するため
、弁の開閉時間の測定、ポンプの起動時間（流量確立時
間）の測定等を実施している。また特に原子カプラント
の場合は、プラントの安全に関連する系統の機器を対象
とし、プラント運転中においても定期的に上記動作試験
とその時間測定を実施して正常に機能していることの確
認を行っている。この試験、検査は、従来システムの場
合には中央操作室の制御盤において試験担当の作業員が
操作スイッチを操作し、表示ランプにて動作開始を確認
してからストップウォッチをスタートさせ、同じく表示
ランプにて機器の動作完了を確認してからストップウォ
ッチを止めて当該機器の動作時間を測定していた。先に
第４図にて説明したように従来システムでは、操作スイ
ッチ１３と現場機器及び現場リミットスイッチｔａｂ　
、　ｔｔｂと表示ランプ１５．１６とがメタルケーブル
１４にてすべて一対一に接続されており、この間の信号
の伝達遅れは殆ど無視できるくらい小さく、従って表示
ランプ１５．　ｉｅの切替による時間測定データでも十
分に要求精度を満足していた。ちなみに、この時間測定
の精度は約０．５秒程度である。 これに対しディジタルシステムの場合は、現場機器の動
作と中央操作室における表示（ＣＲＴｌａ）の変化の間
に２〜３秒の遅れを含んでおり、この遅れもシステムの
状態やタイミングにより必ずしも一定ではない。このた
め従来のような中央操作室における表示の切替を基準に
した時間の測定は誤差が大きく、従って実際上、中央操
作室での動作時間測定が不可能となっていた。この結果
、機器の動作時間測定に際しては、被測定機器の現場に
作業員が出向くと共に、測定作業が煩雑となるため作業
人員が１〜２名余分に必要となる等の問題があり、従来
並の人員による正確な動作時間測定が可能なシステムが
要望されていた。 本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的とする
ところは、プラントディジタル計装制御システムにおけ
る機器の動作時間測定を、中央操作室にてしかも小人数
で高精度に実施可能な機器動作時間測定装置を提供する
ことにある。 ［発明の構成］ （課題を解決するための手段） プラントの監視及び操作とプラントの運転によるプロセ
スデータを多重伝送により入出力させる手段等を備えた
プラントディジタル計装制御システムにおいて、多重伝
送手段を介してなるプロセスデータの入出力手段と、こ
れと接続された出力データ設定部及び入力データに基づ
く時間計測部と、これ等のデータ記憶部と、このデータ
記憶部を介して計測データの表示をする表示手段と、前
記計測データ及び被計測対象機器等の選択、設定等対話
手段を具備する機器動作時間測定装置。 （作　用） 中央制御室と多重伝送手段で結ばれた現場機器に設けた
プロセスデータの入出力手段に機器動作時間測定装置の
プロセスデータの入出力手段を接続する。作業者は対話
手段を操作して表示手段に表示されるメツセージに従い
対話手段によりデータ設定をし、これをデータ記憶部に
記憶させる。 次に対話手段により時間計測開始の指令を発する。 これにより前記データ記憶部からのデータは出力データ
設定部にてデータの変換がされて、入出力手段及び多重
伝送手段を介して被計測機器の入出力手段と伝送ステー
ションに伝達され、被計測機器の始動、停止指令とその
作動データの発信が行われる。このデータは時間計測部
にて計時されてその結果を前記表示手段に表示する。 （実施例） 本発明の一実施例を図面を参照して説明する。 なお上記した従来技術と同じ構成部分については同一符
号を付して詳細な説明は省略する。 第１図は基本構成を示すブロック構成図で、出力データ
設定部３１と動作時間計測部３２及びデータ記憶部３３
の主要部と、表示手段のＣＲＴ３４と作業者との対話手
段であるキーボード３５及び入出力手段のロジックロー
ダインタフェース３６より構成されていて、出力データ
設定部３１と動作時間計測部３２はロジックローダイン
タフェース３６に接続されている。このロジックローダ
インタフェース３Ｂは、現場に設置されている各機器の
伝送ステーションと結合してデータの授受を行う。また
出力データ設定部３１と動作時間計測３２は共にデータ
記憶部３３にも接続されていて、データ記憶部３３にお
いては作業員との対話を行うと共に、作業員により設定
されたデータの出力データ設定部３１と動作時間計測部
３２への出力と、動作時間データのＣＲＴ３４への出力
等を行う。データ記憶部３３にはＣＲＴ３４とキーボー
ド３５が接続されている。 第２図は機器動作時間測定装置と伝送ステーションの構
成図で、理解を容易とするために本機器動作時間測定装
置３０（以下本装置と呼ぶ）と、１組の伝送ステーショ
ン４及びＭＯ弁９との組合わせを示したもので、本装置
３０と伝送ステーション４は互いにロジックローダイン
タフェース３８゜３８ａと多重伝送手段である光多重伝
送ケーブル５ａを介して接続されている。伝送ステーシ
ョン４はロジックローダインタフェース３６ａと出力デ
ータエリア４０及び入力データエリア４１で構成されて
各機器に装着されている。ここで出力データエリア４０
には出力ビット４２が、入力データエリア４１には第１
の入力ビット４３と第２の入力ビット４４が設けられ、
夫々はプロセス入出力装置６を介して当該機器であるＭ
Ｏ弁９とその弁全開リミットスイッチｌＯと弁全閉リミ
ットスイッチ１１に接続されている。 次に上記構成による作用について説明する。作業員は本
装置３０を被測定機器の設置現場に携帯して、互いのロ
ジックローダインタフェース３６゜３Ｂａを光多重伝送
ケーブル５ａを介して接続する。 本装置３０を起動するとデータ記憶部３３よりデータ設
定画面（メツセージ）がＣＲＴ３４に出力されるので、
作業員はこのＣＲＴ３４に表示されたメツセージに従っ
て、キーボード３５を操作して下記のデータを設定し、
これをデータ記憶部３３に記憶させる。 Ａ６出力デバイス（出力ビット４２）、ステータス（１
または０） Ｂ、開始デバイス（第１の入力ビット４３）、ステータ
ス（１または０） Ｃ２停止デバイス（第２の入力ビット４４）、ステータ
ス（１または０） 次いで作業員は再びキーボード３５を操作して、データ
記憶部３３に対して時間計測開始要求を行うと、先に記
憶された各データの内、Ａ、の出力ビット４２とそのス
テータスデータは、出力データ設定部３１に出力されて
データの変換を行った後にロジックローダインタフェー
ス３６を経由して伝送ステーション４に伝達される。伝
送ステーション４においては入力したデータを出力デー
タエリア４０にて対応する出力ビット４２の状態を上記
Ａ、のステータスで指定されたデータに書替える。この
結果出力ビット４２に対応したプロセス入出力装置６か
らの出力信号によりＭＯ弁９の開・閉が行われる。さら
にこのＭＯ弁９の開・閉状態は弁全開リミットスイッチ
１０と弁全開リミットスイッチ１１の信号によりプロセ
ス入出力装置６に入力され、伝送ステーション４の入力
データエリア４１の対応する入力ビットの状態が変化す
る。この入力データエリア４１のデータは全てロジック
口一ダインタフエース３８ａを経由して本装置３０の動
作時間計測部３２に入力され、データ記憶部３３より出
力された開始ビット及びステータスデータに基き、前記
伝送ステーション４の入力データエリア４１内のＢ。 の開始の第１の入力ビット４３３に対応するデータの状
態が、ステータスデータで指定された状態に変化したタ
イミングにて、内部のカウンタを久タートさせる。ＭＯ
弁９が全開または全開となり、データ記憶部３３より出
力されたＣ０の停止の第２の入力ビット４４の状態がス
テータスデータで指定された状態に変化したタイミング
で内部のカウンタはストップし、この時のカウント値を
データ記憶部３３に出力する。このカウントデータはデ
ータ記憶部３３において時間データに変換し、ＣＲＴ３
４にて表示されるので、作業員はＭＯ弁９の全開あるい
は全開に要した時間を直ちに知ることができる。 なお伝送ステーション４は通常の動作状態においては、
出力データエリア４０の内容は伝送ラインである光多重
伝送ケーブル５ａを経由して、図示しない上位のプログ
ラマブルコントローラ等からデータが入力されるため時
々刻々変化する。従って本装置３０を接続して時間測定
を実施する場合には、上記キーボード３５からの要求に
より予め伝送ステーション４の動作モードをテストモー
ドとする。 これにより伝送ステーション４はプログラマブルコント
ローラ等の伝送ラインより切離され、出力データエリア
４０の内容を外部より任意に書替えることが可能となる
。またこの機能は予め伝送ステーション４側でサービス
機能として準備しておくことにより、本装置３０を構築
する上で伝送ステーション４側のハードウェア及びソフ
トウェアを変更する必要は全くない。 従って本装置３０は現場の伝送ステーション４に光多重
伝送ケーブル５ａを直接接続して、当該機器の動作時間
を自動的に計測するものであるから、従来のような伝送
ラインにおける伝送遅れ及びＣＲＴ３４での表示遅れ等
の影響を全く受けない。さらに時間計測作業に要する人
員も本装置３ｏを携帯して現場へ出向き、伝送ステーシ
ョン４との接続作業と測定を行う１名で足りる。 なお上記一実施例は現場における機器をＭＯ弁９とし、
この開・閉時間の測定について述べたが、現場機器はＭ
Ｏ弁９に限らずポンプ等の起動時間の計測等も勿論可能
で、さらにポンプの場合は起動完了条件として流量の確
立を採用し、この時には本装置３０の動作時間計測部３
２におけるカウンタの停止条件としては、ビットデータ
ではなくアナログ（カウント）データとすることで実現
できる。 従ってこれ等はデータ記憶部３３に設定する時、カウン
トデータをキーボード３５の操作により設定することに
なる。 また予め本装置３０を各現場機器の伝送ステーション４
の中に組込むことも可能で、これによれば作業員は測定
作業の都度、本装置３０の運搬と現場における接続、切
り離し作業が不要になる。 さらに本装置３０は前記従来技術例として第５図で述べ
たスターカプラによる伝送ネットワークに限らず、全て
の多重伝送システムについても同様に実施することがで
きる。 ［発明の効果］ 以上本発明によれば、多重伝送系を採用したプラントデ
ィジタル制御システムにおいては必ず生ずる中央制御室
と現場間のデータ伝送の遅れによる、現場機器の動作時
間測定の誤差を大幅に減少することができ、しかも従来
の伝送ステーション側の標準サービス機能を利用するた
め、従来の伝送ステーション側のハードウェア及びソフ
トウェアの変更を必要とせず、計測精度の向上と試験人
員削減の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示すブロック構成図、第２
図は本発明と伝送ステーションを組合わせた構成図、第
３図は従来のプラントディジタル計装制御システムの構
成図、第４図は従来のプラント計装制御システムの構成
図、第５図は従来のスターカブラを用いたプラントディ
ジタル計装制御システムの構成図、第６図は従来のプラ
ントディジタル計装制御システムによる時間測定時のタ
イムチャートである。 ４・・・伝送ステーション、 ５ａ・・・光多重伝送ケーブル、 ６・・・プロセス入出力装置、 ３０・・・機器動作時間測定装置（本装置）３１・・・
出力データ設定部、 ３２・・・動作時間計測部、 ３３・・・データ記憶部、 ３５・・・キーボード、 ８Ｌ　３Ｅｆａ・・・ロジックローダインタフェース、
４０・・・出力データエリア、 ４１・・・入力データエリア、 ４２・・・出力ビット、 ４３・・・第１の入力ビット、 ４４・・・第２の入力ビット。 ３４・・・ＣＲＴ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　プラントの監視及び操作とプラントの運転によるプロ
   セスデータを多重伝送により入出力させる手段等を備え
   たプラントディジタル計装制御システムにおいて、プロ
   セスデータの多重伝送手段を介してなる入出力手段と、
   これに接続された出力データ設定部及び入力データに基
   づく時間計測部と、これ等のデータ記憶部と、このデー
   タ記憶部を介してデータ設定の表示をする表示手段と、
   前記計測データ及び計測対象機器等の選択設定等の対話
   手段とからなることを特徴とする機器動作時間測定装置
   。