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公開番号2020099195
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200625
出願番号2020016109
出願日20200203
発明の名称監視制御装置
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人特許業務法人サクラ国際特許事務所
主分類H02B 1/36 20060101AFI20200529BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】監視制御装置の機能の復旧、保守、更新、拡張を行う際に、セキュリティを確保した上で、適切な作業者が所望の機能にアクセスし速やかに作業を行えるようにする。
【解決手段】所定の収容サイズの複数の枠部と、複数の枠部のうち少なくとも一部の枠部の開口を開閉可能に設けられた扉6とを有する機能キャビネット4と、機能キャビネットの枠部に交換可能に収容され、機能単位の回路および部品を含む機能ユニットと、機能キャビネットと隣り合うように配置され、機能キャビネットの枠部に収容された機能ユニットを監視および制御する監視制御機能を有するコントロールキャビネット1とを備え、機能キャビネットは、枠部の奥に縦方向に配置された電源供給用のバスバーと、バスバーに直接接続またはコンタクト部材を介して接続され、機能ユニット毎に電源を供給するために着脱自在に設けられた接続部とを具備する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
所定の収容サイズの複数の枠部と、前記複数の枠部のうち少なくとも一部の枠部の開口を開閉可能に設けられた扉とを有する機能キャビネットと、
前記機能キャビネットの前記枠部に交換可能に収容され、機能単位の回路および部品を含む機能ユニットと、
前記機能キャビネットと隣り合うように配置され、前記機能キャビネットの前記枠部に収容された前記機能ユニットを監視および制御する監視制御機能を有するコントロールキャビネットとを備え、
前記機能キャビネットは、
前記枠部の奥に縦方向に配置された電源供給用のバスバーと、
前記バスバーに直接接続またはコンタクト部材を介して接続され、前記機能ユニット毎に電源を供給するために着脱自在に設けられた接続部と
を具備する監視制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、監視制御装置に関する。
続きを表示(約 7,200 文字)【背景技術】
【0002】
例えば発電所などの電力プラントにはプラント内の各機器を監視および制御するための監視制御装置が設けられている。
【0003】
従来の監視制御装置は、監視制御装置内部にそのとき必要な機能をランダムに組み込んで要求される機能を実現していた。また、各機器からの監視および制御用の配線や給電用の電力線などが集中することから、障害発生時などに作業員が現場に向かい監視制御装置の扉を開けて装置内のどこにどの配線が通っているかなどを確認し、不具合発生箇所を突き止め、処置を行うのに時間と労力を要していた。
【0004】
また、監視制御装置は1枚または2枚程度の扉を開放することで、装置内に容易にアクセスできる反面、経験の少ない作業者が不用意に部品や回路に触れるとさらに不具合を拡大させる恐れがある。
【0005】
さらに、監視制御装置に新たな機能を追加する場合、配線系を含めた全体的な変更が必要になり、ここでの作業ロスも発生する。
【0006】
このように従来は、機能の更新や作業者の保守作業を考慮した構造ではなかった。さらに、扉を開放すると、全ての機能にアクセスできる反面、作業者が触れてはならない箇所にも不用意に触れる可能性があり、扉を開ける物理的な鍵以外ではセキュリティという面で管理できていなかった。
【0007】
そこで、近年では、外形寸法を標準化した機能単位の複数のユニットを積み重ね、キャビネットで覆う組み立て構造が考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
特開平7−155663号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、従来の構造の場合、積み重ねた中間のユニットの位置に新たな機能の追加または入り換えを行う場合、上段にある全てのユニットを取り外す必要があり、作業性に難がある。また個々のユニットに対するセキュリティは考慮されていない。
【0010】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、機能の復旧、保守、更新および拡張を行う際に、セキュリティを確保した上で、適切な作業者が所望の機能にアクセスし速やかに作業を行うことができる監視制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
実施形態の監視制御装置は、所定の収容サイズの複数の枠部と、前記複数の枠部のうち少なくとも一部の枠部の開口を開閉可能に設けられた扉とを有する機能キャビネットと、前記機能キャビネットの前記枠部に交換可能に収容され、機能単位の回路および部品を含む機能ユニットと、前記機能キャビネットと隣り合うように配置され、前記機能キャビネットの前記枠部に収容された前記機能ユニットを監視および制御する監視制御機能を有するコントロールキャビネットとを備え、前記機能キャビネットは、前記枠部の奥に縦方向に配置された電源供給用のバスバーと、前記バスバーに直接接続またはコンタクト部材を介して接続され、前記機能ユニット毎に電源を供給するために着脱自在に設けられた接続部とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【0012】
一つの実施の形態の監視制御装置の外観構成を示す図である。
監視制御装置の機能キャビネットの一列部分(3段)の内部構成を示す図である。
監視制御装置の制御系統の構成を示す図である。
監視制御装置のユニット管理テーブルの一例を示す図である。
監視制御装置の解錠履歴管理テーブルの一例を示す図である。
監視制御装置の電源関連の制御系統の構成を示す図である。
監視制御装置の動作を示すフローチャートである。
タッチパネルに表示したキューブ内部の監視画像の一例を示す図である。
故障したモジュールの説明図の表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して本発明の一つの実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の一つの実施の形態の監視制御装置の構成を示す図である。
【0014】
図1に示すように、この実施の形態の監視制御装置は、縦・横にほぼ同じ寸法で仕切られ、一面、例えば前面が開口された複数の枠部としての収容部3を設けた筐体としての機能キャビネット4と、収容部3に交換可能(矢印A方向に着脱自在)に収容された機能ユニットとしてのキューブ2と、機能キャビネット4に隣り合うように配置されたコントロールキャビネット1とを備える。収容部3の開口を設ける位置は前面以外に側面または上面でもよい。
【0015】
コントロールキャビネット1は、内部にこの装置を制御するための回路および部品およびその他の用具などを収容する筐体である。図1の例は、3つ分(3段分)の収容部3の高さ(機能キャビネット4と同等の高さ)と、1つ分(1列)の収容部3の幅を有するものだがこれに限定されない。
【0016】
機能キャビネット4は、外側の外壁と、内側の骨組みにより仕切られた複数の収容部3とを含むものである。図1の例では、収容部3を横2列、縦3段で構成した例であるが、これ以外にも例えば図2のように横1列、縦3段で構成したものも含む。キューブ2は、収容部3内に収容される内容物であり、機能毎に異なる。
【0017】
収容部3は、機能キャビネット4の内部を骨組みにより仕切ることで形成した内側の枠(内側の空間)である。収容部3は、所定の収容サイズ(高さ600mm、幅600mm、奥行き600mm)に設けられており、複数の収容部3のうち少なくとも一部の収容部3にキューブ2が収容される。
【0018】
機能キャビネット4の各収容部3の前面開口には個々に開閉可能な扉6が設けられている。扉6には電子錠27(図3参照)が設けられており、コントロールキャビネット1側からの制御によって施錠および解錠が可能である。扉6は電子錠27によって解錠された場合、開放する仕組みになっている。電子錠27は全ての扉6に設ける必要は無く、少なくとも一部の扉6に設ければよい。
【0019】
扉6は他の収容部3のものと共用可能であり、表面のデザインを変えることも可能である。つまり扉6は表面の化粧板の部分が交換可能であり、化粧板としては例えばスケルトンパネル、ブラックパネル、パンチングパネルなどがあり、一部またはすべてを交換可能である。
【0020】
例えば扉6を全てブラックパネルなどにした場合、外観的に均一感が図られる。この機能キャビネット4の内部を知らない人は外観からでは各扉6の内部が判らないため、セキュリティが確保される。
【0021】
キューブ2には機能単位の回路および部品(以下「モジュール」と称す:図8の映像61参照)が設けられている。キューブ2には機能キャビネット4の奥側に向けて電源接続用のプラグ52(図6参照)が設けられている。
【0022】
各キューブ2は、発変電設備、送配電設備等を監視および制御するための機能毎の回路および部品としてのモジュールを有する。一例として、機能キャビネット4の6つある収容部3のうち、例えば上段左の収容部3のキューブ2には、ある電力設備の主回路(A系統)を制御するCPUを含むA系制御モジュールが備えられている。
【0023】
上段右の収容部3のキューブ2には、ある電力設備の副回路(B系統)を制御するCPUを含むB系制御モジュールが備えられている。
【0024】
中段左の収容部3のキューブ2には、A系統のCPUを含む回路部品に対して電源を供給するA系統電源モジュールが備えられている。中段右の収容部3のキューブ2には、B系統のCPUを含む回路部品に対して電源を供給するB系統電源モジュールが備えられている。
【0025】
下段左の収容部3のキューブ2には、A系統用の外部ケーブル端子台のモジュールが備えられている。下段右の収容部3のキューブ2には、B系統用の外部ケーブル端子台のモジュールが備えられている。
【0026】
また、外部ケーブル端子台は、発電所の廃止まで使用できる用品で構成されるか、更新時に外部ケーブルを個々に解線することなく、更新後の端子台に容易に付け替え可能な機能が備えられている。
【0027】
この機能は部品を立体的にワンタッチで取り付けおよび取り外し可能な立体フレーム構造(DINフレーム構造)であり、CPU、I/O機能を集約しユニット化したものである。このためユニット毎に着脱可能である。この構造では、基部に設けたレールフレームによりユニットをスライドさせて手前に引き出すことができる。
【0028】
このようなキューブ2の配置例は一例であり、さまざまに入れ替えが可能である。例えば電源系モジュールを上段に配置してもよい。この場合、重量あるものが高い位置に配置されることになるため、キューブ2の修理や交換の際に取り出し難くなることが想定される。そこで、高い位置のキューブ2には昇降機構を設けることも考えられる。昇降機構は例えば昇降式の吊戸棚機構とする。
【0029】
図2に示すように、機能キャビネット4の各列には、奥部に各キューブ2への給電用のブスバー71(以下「電源BUS71」と称す)とコンタクト板72が設けられている。コンタクト板72には、電源BUS71に接続された接続部としてのソケット51が設けられている。コンタクト板72は板状の部材であり、その表面にソケット51が設けられている。
【0030】
ソケット51は各キューブ2毎またはモジュール毎に電源を供給するためにキューブ2側のプラグ52(図6参照)と着脱自在に設けられている。なおコンタクト板72を介さずに電源BUS71にソケット51を直接接続してもよいが、キューブ2側のプラグ52との位置合わせのためコンタクト板72を設けておいた方がよい場合がある。
【0031】
図3に示すように、各キューブ2は、例えばCPU22、インターフェース23(以下「IF23」と称す)などによりそれぞれの機能を実現するモジュールの他、通信部21、収集部としての盤内情報コントローラ24と、盤内情報収集センサー25、キューブ2内に設置されて内部のモジュールを撮像するカメラ26、扉6に設けられた電子錠27、扉6に設けられた報知部28および電源部29を備える。
【0032】
電源部29は、電源BUS71からの電力をキューブ2内の各部に適した電圧に変換して各部に供給する。IF23は通信部21とCPU22間の通信インターフェースである。
【0033】
盤内情報収集センサー25は、キューブ2内の各回路および部品の位置に設けられており、例えば温度、湿度、振動、電圧などのセンサー類であり、回路および部品の動作状態または動作環境の情報(動作情報)を検知する。
【0034】
盤内情報コントローラ24は、盤内情報収集センサー25により検知された回路および部品の動作情報を収集し、収集した動作情報を、通信部12を通じてコントロールキャビネット1の情報管理コントローラ15へ出力する。
【0035】
盤内情報コントローラ24は、キューブ2の中にある盤内情報収集センサー25、カメラ26、電子錠27などが収集したデータをコントロールし情報管理コントローラ15とやりとりする。これに対して情報管理コントローラ15は、複数のキューブ2の盤内情報を一元管理するコントローラである。電子錠27は、情報管理コントローラ15からの制御により扉6を施錠および解錠する。
【0036】
報知部28は、キューブ2内部の状態またはキューブ2の位置を報知するためものである。報知部28は、例えば報知する内容に応じて色が変えられる表示デバイス(扉6の表の面に透過する照明装置やLEDなど)であり、キューブ2内部の状態(異常、アクセス許可など)を、表示色を変えるなどしてそれぞれ異なる形態で外部へ報知するためのものである。
【0037】
一方、コントロールキャビネット1は、各キューブ2の状態監視用の筐体であり、高さ1800、幅600、奥行き600の直方体形状のものであり、機能キャビネット4と同じ高さと奥行とされており、機能キャビネット4と隣接させると一体的な外観形状(高さと幅が同じ寸法)となる。
【0038】
コントロールキャビネット1は、収容部3に収容したキューブ2を監視および制御する監視制御機能を備えるものであり、キャビネット表面にグラフィック・ユーザ・インターフェース(GUI)の画面としてのタッチパネル11が設けられている。この他、コントロールキャビネット1の内部には、通信部12、記憶部13、データ保存部14、情報管理コントローラ15が設けられている。
【0039】
コントロールキャビネット1は、3個分のキューブ2の高さがあるため、内部下段に点検工具の他、ヘルメットなどの避難グッズを収容したツールボックスが収容されている。ツールボックスのサイズもキューブ2と同様のサイズである。
【0040】
また、コントロールキャビネット1内には照明装置が備え付けられている。照明装置は、非常時に外部へ持ち出し可能なバッテリー駆動のものである。
【0041】
通信部12は、各キューブ2と通信線を介して接続されており、互いの間で通信する。データ保存部14には、通信部12を通じて各キューブ2とやり取りされるデータが記憶される。データ保存部14は、情報管理コントローラ15が処理を行う際の作業領域として利用される。
【0042】
記憶部13は、情報を読み出しおよび書き込み可能なランダムアクセスメモリであり、以下に示すテーブルやモジュールの画像、位置、説明図などの情報を記憶している。
【0043】
すなわち記憶部13には、各キューブ2(機能ユニット)を管理するためのキューブ管理テーブル13aと、扉6の解錠履歴を管理するための解錠履歴管理テーブル13bが記憶されている。なお、記憶部13はデータ保存部14と共用することも可能である。
【0044】
また、記憶部13は、各キューブ2(機能ユニット)内の回路および部品などのモジュールを識別する情報であるモジュールIDと、キューブ2内に設置されたカメラ26の画像61(図8参照)におけるモジュールの位置とを対応付けて記憶している。なお、画像61はカメラ26の画像以外にも、事前に別なカメラで撮影された画像や、用品配置のイメージ図を使用することも可能である。
【0045】
さらに、記憶部13には、モジュール(回路および部品)に関連する説明図のデータなどの関連情報が保存されている。つまり記憶部13はモジュールの識別情報(モジュールID)とカメラ26の画像におけるモジュールの位置とモジュールに関連する関連情報とを対応付けて記憶する記憶機能を有する。
【0046】
図4に示すように、キューブ管理テーブル13aは、回路および部品などのモジュールを収容するキューブ2を特定するためのキューブ番号とこのキューブ2の機能を識別する情報としての機能IDと、キューブ2にアクセス可能なユーザの認証情報と、モジュールの状態を示すフラグとを対応付けて記憶する管理テーブルである。
【0047】
すなわちこのキューブ管理テーブル13aは、各キューブ2の機能を示す識別情報である機能IDとモジュールを収容するキューブ番号(ユニット番号)とモジュール単位の動作状態を示すフラグとを対応付けて記憶する管理テーブルである。
【0048】
キューブ番号は例えば001、002、003…などである。機能IDはCPU1、CPU2、電源部1…などであり、各キューブ2の機能を示す。認証情報はユーザIDとパスワードの対(組み)で構成されている。
【0049】
キューブ番号001にアクセス可能な認証情報は例えばユーザ1、ユーザ2などである。キューブ番号003にアクセス可能な認証情報は例えばユーザ3、ユーザ4などである。例えばフラグの「1」は正常動作を示すし、フラグの「2」は故障を示し、フラグの「0」はアクセス許可を示す。
【0050】
図5に示すように、解錠履歴管理テーブル13bは、登録したレコードの番号順に、日時、認証情報のうちのユーザID、内容が対応して記憶される。内容としては、例えば「ドア1解錠」、「ドア1オープン」、「ドア1クローズ」など、どの扉6がどういった状態になったかが記憶される。
(【0051】以降は省略されています)

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